(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録密度の異なる第一、第二、第三の光ディスクの各々に対して、所定の光源から射出された第一、第二、第三の波長を持つ光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に搭載される、少なくとも一枚の対物レンズからなる光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の波長をλ１（単位：ｎｍ）と定義し、前記第二の波長をλ２（単位：ｎｍ）と定義し、前記第三の波長をλ３（単位：ｎｍ）と定義した場合に、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ１と定義し、前記第二の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ２と定義し、前記第三の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ３と定義した場合に、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系中の少なくとも一面が、次の数式
φik（ｈ）=(Pik2×h2+Pik4×h4+Pik6×h6+Pik8×h8+Pik10×h10+Pik12×h12)mikλ
（但し、ｈは、光軸からの高さを、Pik2、Pik4、Pik6・・・はそれぞれ、第ｋの領域の第ｉの光路差関数（ｋ、ｉは何れも自然数）における二次、四次、六次の光路差関数係数を、ｍikは、入射光束の回折効率が最大となる第ｋの領域の第ｉの光路差関数における回折次数を、λは、前記入射光束の使用波長を、それぞれ示す。）
の形に光路差関数を展開した場合に規定される回折構造を持つ回折面であり、
前記回折面は、
前記第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、該第一の領域は、該第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、第ｋの領域の第ｉの光路差関数におけるブレーズ波長をλBikと定義した場合に、次の条件
0.03＜(λB11-λ1)/λ1＜0.40
を満たし、
前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、該第二の領域は、該第一、第二の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、次の条件
-0.17＜(λB12-λB11)/λ1＜0.17
を満たし、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、該第三の領域は、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が奇数次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、次の条件
-0.23＜m13 ×((λB13-λ1)/λ1)＜0.23
を満たす、
光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項２】
記録密度の異なる第一、第二、第三の光ディスクの各々に対して、所定の光源から射出された第一、第二、第三の波長を持つ光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に搭載される、少なくとも一枚の対物レンズからなる光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の波長をλ１（単位：ｎｍ）と定義し、前記第二の波長をλ２（単位：ｎｍ）と定義し、前記第三の波長をλ３（単位：ｎｍ）と定義した場合に、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ１と定義し、前記第二の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ２と定義し、前記第三の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ３と定義した場合に、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系中の少なくとも一面が、次の数式
φik（ｈ）=(Pik2×h2+Pik4×h4+Pik6×h6+Pik8×h8+Pik10×h10+Pik12×h12)mikλ
（但し、ｈは、光軸からの高さを、Pik2、Pik4、Pik6・・・はそれぞれ、第ｋの領域の第ｉの光路差関数（ｋ、ｉは何れも自然数）における二次、四次、六次の光路差関数係数を、ｍikは、入射光束の回折効率が最大となる第ｋの領域の第ｉの光路差関数における回折次数を、λは、前記入射光束の使用波長を、それぞれ示す。）
の形に光路差関数を展開した場合に規定される回折構造を持つ回折面であり、
前記回折面は、
前記第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、該第一の領域は、該第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、第ｋの領域の第ｉの光路差関数におけるブレーズ波長をλBikと定義した場合に、次の条件
0.03＜(λB11-λ1)/λ1＜0.40
を満たし、
前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、該第二の領域は、該第一、第二の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、次の条件
-0.35＜(λB12-λB11)/λ1＜0.35
を満たし、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、該第三の領域は、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が奇数次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、次の条件
-0.23＜m13 ×((λB13-λ1)/λ1)＜0.23
を満たし、
前記回折面は、
前記第一の領域において、前記第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数がそれぞれ、２次、１次、１次となる第二の光路差関数で規定される回折構造を更に有し、次の条件
-0.12＜(λB21-λ1)/λ1＜0.12
を満たす、
光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項３】
記録密度の異なる第一、第二、第三の光ディスクの各々に対して、所定の光源から射出された第一、第二、第三の波長を持つ光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に搭載される、少なくとも一枚の対物レンズからなる光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の波長をλ１（単位：ｎｍ）と定義し、前記第二の波長をλ２（単位：ｎｍ）と定義し、前記第三の波長をλ３（単位：ｎｍ）と定義した場合に、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ１と定義し、前記第二の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ２と定義し、前記第三の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ３と定義した場合に、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系中の少なくとも一面が、次の数式
φik（ｈ）=(Pik2×h2+Pik4×h4+Pik6×h6+Pik8×h8+Pik10×h10+Pik12×h12)mikλ
（但し、ｈは、光軸からの高さを、Pik2、Pik4、Pik6・・・はそれぞれ、第ｋの領域の第ｉの光路差関数（ｋ、ｉは何れも自然数）における二次、四次、六次の光路差関数係数を、ｍikは、入射光束の回折効率が最大となる第ｋの領域の第ｉの光路差関数における回折次数を、λは、前記入射光束の使用波長を、それぞれ示す。）
の形に光路差関数を展開した場合に規定される回折構造を持つ回折面であり、
前記回折面は、
前記第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、該第一の領域は、該第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、第ｋの領域の第ｉの光路差関数におけるブレーズ波長をλBikと定義した場合に、次の条件
0.03＜(λB11-λ1)/λ1＜0.40
を満たし、
前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、該第二の領域は、該第一、第二の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、次の条件
-0.35＜(λB12-λB11)/λ1＜0.35
を満たし、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、該第三の領域は、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、次の条件
-0.23＜m13 ×((λB13-λ1)/λ1)＜0.23
を満たす、
光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項４】
記録密度の異なる第一、第二、第三の光ディスクの各々に対して、所定の光源から射出された第一、第二、第三の波長を持つ光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に搭載される、少なくとも一枚の対物レンズからなる光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の波長をλ１（単位：ｎｍ）と定義し、前記第二の波長をλ２（単位：ｎｍ）と定義し、前記第三の波長をλ３（単位：ｎｍ）と定義した場合に、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ１と定義し、前記第二の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ２と定義し、前記第三の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ３と定義した場合に、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系中の少なくとも一面が、次の数式
φik（ｈ）=(Pik2×h2+Pik4×h4+Pik6×h6+Pik8×h8+Pik10×h10+Pik12×h12)mikλ
（但し、ｈは、光軸からの高さを、Pik2、Pik4、Pik6・・・はそれぞれ、第ｋの領域の第ｉの光路差関数（ｋ、ｉは何れも自然数）における二次、四次、六次の光路差関数係数を、ｍikは、入射光束の回折効率が最大となる第ｋの領域の第ｉの光路差関数における回折次数を、λは、前記入射光束の使用波長を、それぞれ示す。）
の形に光路差関数を展開した場合に規定される回折構造を持つ回折面であり、
前記回折面は、
前記第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、該第一の領域は、該第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、第ｋの領域の第ｉの光路差関数におけるブレーズ波長をλBikと定義した場合に、次の条件
0.03＜(λB11-λ1)/λ1＜0.40
を満たし、
前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、該第二の領域は、該第一、第二の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、次の条件
-0.35＜(λB12-λB11)/λ1＜0.35
を満たし、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、該第三の領域は、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が奇数次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、次の条件
-0.23＜m13 ×((λB13-λ1)/λ1)＜0.23
を満たし、
前記回折面は、
前記第二の領域において、前記第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が奇数次となる第二の光路差関数で規定される回折構造を更に有し、次の条件
-0.28＜m22 ×((λB22-λ1)/λ1)＜0.28
を満たす、
光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項５】
前記回折面は、次の条件
0.14＜(λB11-λ1)/λ1＜0.37
を満たす、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項６】
前記回折面は、次の条件
-0.14＜m13 ×((λB13-λ1)/λ1)＜0.14
を満たす、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項７】
前記回折面は、
前記第二の領域の第二の光路差関数で規定される回折構造において、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が３次であり、かつ、次の条件
-0.02＜(λB22-λ1)/λ1＜0.08
を満たす、
請求項４を引用する、請求項５又は請求項６に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項８】
前記回折面は、
前記第二の領域の第二の光路差関数で規定される回折構造において、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が５次であり、かつ、次の条件
-0.05＜(λB22-λ1)/λ1＜0.05
を満たす、
請求項４を引用する、請求項５又は請求項６に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項９】
前記回折面は、
前記第二の領域の第二の光路差関数で規定される回折構造において、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が７次であり、かつ、次の条件
-0.03＜(λB22-λ1)/λ1＜0.02
を満たす、
請求項４を引用する、請求項５又は請求項６に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１０】
前記対物光学系は、
前記対物レンズと別体の光学素子を有し、前記回折面を該別体の光学素子の少なくとも一面に持つ、
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１１】
前記対物光学系は、
前記回折面を前記対物レンズの少なくとも一面に持つ、
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１２】
記録密度の異なる第一、第二、第三の光ディスクの各々に対して、所定の光源から射出された第一、第二、第三の波長を持つ光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に搭載される、少なくとも一枚の対物レンズからなる光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の波長をλ１（単位：ｎｍ）と定義し、前記第二の波長をλ２（単位：ｎｍ）と定義し、前記第三の波長をλ３（単位：ｎｍ）と定義した場合に、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ１と定義し、前記第二の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ２と定義し、前記第三の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ３と定義した場合に、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系中の少なくとも一面が、同心状に分割された複数の屈折面で構成され、互いに隣り合う該屈折面の境界において入射光束に対して異なる光路長差を付与する段差を持つ位相シフト構造を有する位相シフト面であり、
前記位相シフト面は、
前記第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、該第一の領域は、第ｋの領域の第ｉの段差で付与される光路長差をΔOPDikと定義した場合に、次の条件
1.03＜｜ΔOPD11/λ1｜＜1.50
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、該第二の領域は、次の条件
-0.19＜｜ΔOPD12/λ1｜-｜ΔOPD11/λ1｜＜0.19
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、該第三の領域は、次の条件
2L+0.75＜｜ΔOPD13/λ1｜＜2L+1.25
ただし、Lは整数
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有する、
光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１３】
記録密度の異なる第一、第二、第三の光ディスクの各々に対して、所定の光源から射出された第一、第二、第三の波長を持つ光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に搭載される、少なくとも一枚の対物レンズからなる光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の波長をλ１（単位：ｎｍ）と定義し、前記第二の波長をλ２（単位：ｎｍ）と定義し、前記第三の波長をλ３（単位：ｎｍ）と定義した場合に、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ１と定義し、前記第二の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ２と定義し、前記第三の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ３と定義した場合に、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系中の少なくとも一面が、同心状に分割された複数の屈折面で構成され、互いに隣り合う該屈折面の境界において入射光束に対して異なる光路長差を付与する段差を持つ位相シフト構造を有する位相シフト面であり、
前記位相シフト面は、
前記第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、該第一の領域は、第ｋの領域の第ｉの段差で付与される光路長差をΔOPDikと定義した場合に、次の条件
1.03＜｜ΔOPD11/λ1｜＜1.50
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、該第二の領域は、次の条件
-0.38＜｜ΔOPD12/λ1｜-｜ΔOPD11/λ1｜＜0.33
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、該第三の領域は、次の条件
2L+0.75＜｜ΔOPD13/λ1｜＜2L+1.25
ただし、Lは整数
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記位相シフト面は、
前記第一の領域において、第二の段差を持つ位相シフト構造を更に有し、次の条件
1.75＜｜ΔOPD21/λ1｜＜2.25
を満たす、
光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１４】
記録密度の異なる第一、第二、第三の光ディスクの各々に対して、所定の光源から射出された第一、第二、第三の波長を持つ光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に搭載される、少なくとも一枚の対物レンズからなる光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の波長をλ１（単位：ｎｍ）と定義し、前記第二の波長をλ２（単位：ｎｍ）と定義し、前記第三の波長をλ３（単位：ｎｍ）と定義した場合に、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ１と定義し、前記第二の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ２と定義し、前記第三の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ３と定義した場合に、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系中の少なくとも一面が、同心状に分割された複数の屈折面で構成され、互いに隣り合う該屈折面の境界において入射光束に対して異なる光路長差を付与する段差を持つ位相シフト構造を有する位相シフト面であり、
前記位相シフト面は、
前記第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、該第一の領域は、第ｋの領域の第ｉの段差で付与される光路長差をΔOPDikと定義した場合に、次の条件
1.03＜｜ΔOPD11/λ1｜＜1.50
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、該第二の領域は、次の条件
-0.38＜｜ΔOPD12/λ1｜-｜ΔOPD11/λ1｜＜0.33
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、該第三の領域は、次の条件
0.83＜｜ΔOPD13/λ1｜＜1.17
ただし、Lは整数
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有する、
光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１５】
記録密度の異なる第一、第二、第三の光ディスクの各々に対して、所定の光源から射出された第一、第二、第三の波長を持つ光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に搭載される、少なくとも一枚の対物レンズからなる光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の波長をλ１（単位：ｎｍ）と定義し、前記第二の波長をλ２（単位：ｎｍ）と定義し、前記第三の波長をλ３（単位：ｎｍ）と定義した場合に、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ１と定義し、前記第二の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ２と定義し、前記第三の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ３と定義した場合に、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系中の少なくとも一面が、同心状に分割された複数の屈折面で構成され、互いに隣り合う該屈折面の境界において入射光束に対して異なる光路長差を付与する段差を持つ位相シフト構造を有する位相シフト面であり、
前記位相シフト面は、
前記第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、該第一の領域は、第ｋの領域の第ｉの段差で付与される光路長差をΔOPDikと定義した場合に、次の条件（１２）
1.03＜｜ΔOPD11/λ1｜＜1.50  ・・・（１２）
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、該第二の領域は、次の条件（１３）
-0.38＜｜ΔOPD12/λ1｜-｜ΔOPD11/λ1｜＜0.33  ・・・（１３）
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、前記第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、該第三の領域は、次の条件（１４）
2L+0.75＜｜ΔOPD13/λ1｜＜2L+1.25  ・・・（１４）
ただし、Lは整数
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有し、
前記位相シフト面は、
前記第二の領域において、第二の段差を持つ位相シフト構造を更に有し、次の条件
2L+0.68＜｜ΔOPD22/λ1｜＜2L+1.32
ただし、Lは整数
を満たす、
光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１６】
前記位相シフト面は、次の条件
1.16＜｜ΔOPD11/λ1｜＜1.40
を満たす、
請求項１２から請求項１５の何れか一項に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１７】
前記位相シフト面は、次の条件
2L+0.82＜｜ΔOPD13/λ1｜＜2L+1.18
ただし、Lは整数
を満たす、
請求項１２から請求項１６の何れか一項に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１８】
前記位相シフト面は、次の条件
2.94＜｜ΔOPD22/λ1｜＜3.27
を満たす、
請求項１５を引用する、請求項１６又は請求項１７に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１９】
前記位相シフト面は、次の条件
4.73＜｜ΔOPD22/λ1｜＜5.27
を満たす、
請求項１５を引用する、請求項１６又は請求項１７に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項２０】
前記位相シフト面は、次の条件
6.75＜｜ΔOPD22/λ1｜＜7.17
を満たす、
請求項１５を引用する、請求項１６又は請求項１７に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項２１】
前記対物光学系は、
前記対物レンズと別体の光学素子を有し、前記位相シフト面を該別体の光学素子の少なくとも一面に持つ、
請求項１２から請求項２０の何れか一項に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項２２】
前記対物光学系は、
前記位相シフト面を前記対物レンズの少なくとも一面に持つ、
請求項１２から請求項２０の何れか一項に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項２３】
前記対物レンズのｄ線に対するアッベ数をνdと定義した場合に、次の条件
35≦νd≦80
を満たす、
請求項１から請求項２２の何れか一項に記載の光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項２４】
記録密度の異なる第一、第二、第三の各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置において、
第一、第二、第三の波長の光束を射出する光源と、
前記光源からの各波長の射出光束の発散収束度を変換するカップリングレンズと、
請求項１から請求項１１の何れか一項又は請求項１から請求項１１の何れか一項を引用する請求項２３に記載の光情報記録再生装置用対物光学系と、
を有し、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１≒０．１
ｔ２≒０．６
ｔ３≒１．２
であり、
前記対物光学系は、前記回折面を有する光学素子の前記第一、第三の波長に対する屈折率をそれぞれｎ１、ｎ３と定義した場合に、次の条件
0.4<(λ1/(n3-1))/(λ3/(n1-1))<0.6
を満たす、
光情報記録再生装置。
【請求項２５】
記録密度の異なる第一、第二、第三の各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置において、
第一、第二、第三の波長の光束を射出する光源と、
前記光源からの各波長の射出光束の発散収束度を変換するカップリングレンズと、
請求項１２から請求項２２の何れか一項又は請求項１２から請求項２２の何れか一項を引用する請求項２３に記載の光情報記録再生装置用対物光学系と、
を有し、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１≒０．１
ｔ２≒０．６
ｔ３≒１．２
であり、
前記対物光学系は、前記位相シフト面を有する光学素子の前記第一、第三の波長に対する屈折率をそれぞれｎ１、ｎ３と定義した場合に、次の条件
0.4<(λ1/(n3-1))/(λ3/(n1-1))<0.6
を満たす、
光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、規格の異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録又は再生を行うのに適した構成の光情報記録再生装置用対物光学系、及び該対物光学系を搭載した光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＢＤ（Blu-ray Disc）等の記録密度や保護層厚等の規格の異なる複数種類の光ディスクが存在するため、光情報記録再生装置に搭載された対物光学系には、各光ディスクに対する互換性が要求される。ここで、互換性は、使用する光ディスクを切り替えたときに部品交換等をすることなく情報の記録又は再生が保証されることである。
【０００３】
対物光学系が規格の異なる複数種類の光ディスクに対して互換性を持つためには、ディスク保護層の厚さの差により生じる相対的な球面収差を補正すると同時に、情報の記録又は再生に使用する対物光学系の開口数（ＮＡ）を変化させて記録密度の違いに対応したビームスポットを得る必要がある。光情報記録再生装置は、光ディスクの記録密度毎に、異なる波長のレーザー光を使用するように構成されている。光情報記録再生装置は、例えばＣＤの記録又は再生を行う場合、約７９０ｎｍの波長の光（いわゆる近赤外レーザー光）を、ＤＶＤの記録又は再生を行う場合、約６６０ｎｍの波長の光（いわゆる赤色レーザー光）を、ＢＤの記録又は再生を行う場合、約４０５ｎｍの波長の光（いわゆる青色レーザー光）を、それぞれ使用する。特許文献１又は２には、三種類の規格の光ディスクに対して互換性を持つ光情報記録再生装置の具体的構成例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６４４９８号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／００７５５２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の光情報記録再生装置は、各レーザー光使用時における光利用効率を向上させるべく、領域毎に異なる回折構造が設けられた対物光学系を有している。しかし、かかる回折構造は、青色レーザー光使用時における回折効率が内側領域では低く外側領域では高い。そのため、光ディスクの記録面に形成されるスポットは、超解像の影響により、想定されるサイズよりもかなり小さく絞られ、またサイドローブが増大する。このため、光ディスクに対する情報の記録又は再生が良好に行われないという不具合が生じることが懸念される。
【０００６】
特許文献２に記載の光情報記録再生装置においても、青色レーザー光使用時における回折効率が対物光学素子の内側領域で低く外側領域で高い。そのため、スポットが絞られると共にサイドローブが増加して、光ディスクに対する情報の記録又は再生が良好に行われない。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ等の規格の異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録又は再生を行うのに好適に構成された光情報記録再生装置用対物光学系、及び該対物光学系を搭載した光情報記録再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る光情報記録再生装置用対物光学系は、記録密度の異なる第一、第二、第三の光ディスクの各々に対して、所定の光源から射出された第一、第二、第三の波長を持つ光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に搭載される、少なくとも一枚の対物レンズからなる光学系である。なお、第一の波長をλ１（単位：ｎｍ）と定義し、第二の波長をλ２（単位：ｎｍ）と定義し、第三の波長をλ３（単位：ｎｍ）と定義した場合に、
λ１＜λ２＜λ３
が満たされる。第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
が満たされる。第一の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ１と定義し、第二の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ２と定義し、第三の光ディスクに対する情報の記録又は再生に必要な開口数をＮＡ３と定義した場合に、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
が満たされる。
【０００９】
本発明に係る光情報記録再生装置用対物光学系中の少なくとも一面は、次の数式
φik（ｈ）=(Pik2×h2+Pik4×h4+Pik6×h6+Pik8×h8+Pik10×h10+Pik12×h12)mikλ
（但し、ｈは、光軸からの高さを、Pik2、Pik4、Pik6・・・はそれぞれ、第ｋの領域の第ｉの光路差関数（ｋ、ｉは何れも自然数）における二次、四次、六次の光路差関数係数を、mikは、入射光束の回折効率が最大となる第ｋの領域の第ｉの光路差関数における回折次数を、λは、入射光束の使用波長を、それぞれ示す。）の形に光路差関数を展開した場合に規定される回折構造を持つ回折面である。
【００１０】
回折面は、第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有する。第一の領域は、該第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、第ｋの領域の第ｉの光路差関数におけるブレーズ波長をλBikと定義した場合に、次の条件（１）
0.03＜(λB11-λ1)/λ1＜0.40  ・・・（１）
を満たす。
【００１１】
回折面は、第一の領域の外側に、第一、第二の波長の光束をそれぞれ第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有する。第二の領域は、該第一、第二の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が共に１次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、次の条件（２）
-0.35＜(λB12-λB11)/λ1＜0.35  ・・・（２）
を満たす。
【００１２】
回折面は、第二の領域の外側に、第一の波長の光束を第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有する。第三の領域は、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が奇数次となる第一の光路差関数で規定される回折構造を少なくとも有し、第ｋの領域の第ｉの光路差関数で規定される回折構造において該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数をmikと定義した場合に、次の条件（３）
-0.23＜m13 ×((λB13-λ1)/λ1)＜0.23  ・・・（３）
を満たす。
【００１３】
本発明に係る光情報記録再生装置用対物光学系は、上記条件（各領域での使用回折次数及び条件（１）〜（３））を満たすことにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行うのに十分な回折効率を得ると共に、光ディスクの記録面上に良好なスポットを形成することができる。
【００１４】
条件（１）の下限を下回ると、第三の波長の光束使用時の回折効率が低くなる。条件（１）の上限を上回ると、第一の波長の光束使用時の回折効率が低くなる。このように回折効率が低くなると、倍速記録対応又は倍速再生対応が難しくなる。回折効率の低下分を補填する手段として、例えば高出力光源を搭載することが考えられる。しかし、これは、コスト面で望ましくない。また、回折効率が低下した場合は不要回折次数光が増加して再生信号等のＳ／Ｎ比を低下させるという問題も発生する。
【００１５】
条件（２）の下限を下回ると、第二の光ディスクの記録面上に形成されるスポットが良好な記録又は再生を行うのに適したサイズにまで絞られない。条件（２）の上限を上回ると、超解像の影響により、第二の光ディスクの記録面上に形成されるスポットが絞られると同時にサイドローブが増加する。
【００１６】
条件（３）の下限を下回ると、第一の波長の光束使用時の回折効率が低くなるとともに、第二、第三の波長の不要回折次数光（例えば０次回折光）が増加し、収束に影響を与える（つまり、所望のスポット形状が得られない）ことが懸念される。条件（３）の上限を上回ると、第一の波長の光束使用時の回折効率が低くなるとともに、第二、第三の波長の不要回折次数光（例えば１次回折光）が増加し、収束に影響を与えることが懸念される。
【００１７】
回折面は、第一の波長の光束使用時の回折効率の低下をより一層抑制しつつ、第三の波長の光束使用時の回折効率をより一層確保するため、次の条件（４）
0.14＜(λB11-λ1)/λ1＜0.37  ・・・（４）
を満たす構成としてもよい。
【００１８】
回折面は、第一の波長の光束使用時の回折効率をより一層確保するため、次の条件（５）
-0.14＜m13 ×((λB13-λ1)/λ1)＜0.14  ・・・（５）
を満たす構成としてもよい。
【００１９】
回折面は、第一、第二の波長の光束使用時により良好なスポット性能を得るため、次の条件（６）
-0.17＜(λB12- λB11)/λ1＜0.17  ・・・（６）
を満たす構成としてもよい。
【００２０】
回折面は、第一の領域において、該第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数がそれぞれ、２次、１次、１次となる第二の光路差関数で規定される回折構造を更に有し、次の条件（７）
-0.12＜(λB21-λ1)/λ1＜0.12  ・・・（７）
を満たす構成としてもよい。
【００２１】
条件（７）を満たすことにより、第一の波長の光束使用時の回折効率の低下がより一層避けられる。条件（７）の下限を下回ると、第一の波長の光束使用時の回折効率が低くなり好ましくない。条件（７）の上限を上回ると、第一の波長および第二の波長の光束使用時の回折効率が低くなり好ましくない。
【００２２】
回折面は、波長変化時の回折効率の変動抑制や製造容易性等のメリットを鑑みて、第三の領域の第一の光路差関数で規定される回折構造において、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が１次である構成としてもよい。
【００２３】
回折面は、第二の領域において、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が奇数次となる第二の光路差関数で規定される回折構造を更に有し、次の条件（８）
-0.28＜m22 ×((λB22-λ1)/λ1)＜0.28  ・・・（８）
を満たす構成としてもよい。
【００２４】
条件（８）を満たすことにより、第一、第二の波長の光束使用時の回折効率の低下がより一層避けられる。条件（８）を外れると、第一の波長の光束使用時の回折効率が低くなり好ましくない。
【００２５】
回折面は、波長変化時の回折効率の変動抑制や製造容易性等のメリットを鑑みて、第二の領域の第二の光路差関数で規定される回折構造において、該第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が３次、５次、７次の何れかであるように構成されてもよい。３次の場合は、条件（９）を更に満たすことにより、５次の場合は、条件（１０）を更に満たすことにより、７次の場合は、条件（１１）を更に満たすことにより、第一、第二の光ディスク使用時において十分な回折効率及びスポット性能が得られる。
-0.02＜(λB22-λ1)/λ1＜0.08  ・・・（９）
-0.05＜(λB22-λ1)/λ1＜0.05  ・・・（１０）
-0.03＜(λB22-λ1)/λ1＜0.02  ・・・（１１）
【００２６】
別の側面によれば、上記の課題を解決する本発明の一形態に係る光情報記録再生装置用対物光学系は、少なくとも一面が、同心状に分割された複数の屈折面で構成され、互いに隣り合う該屈折面の境界において入射光束に対して異なる光路長差を付与する段差を持つ位相シフト構造を有する位相シフト面と定義される。
【００２７】
位相シフト面は、第一、第二、第三の波長の光束をそれぞれ第一、第二、第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有する。第一の領域は、第ｋの領域の第ｉの段差で付与される光路長差をΔOPDikと定義した場合に、次の条件（１２）
1.03＜｜ΔOPD11/λ1｜＜1.50  ・・・（１２）
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有する。
【００２８】
位相シフト面は、第一の領域の外側に、第一、第二の波長の光束をそれぞれ第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させると共に、第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有する。第二の領域は、次の条件（１３）
-0.38＜｜ΔOPD12/λ1｜-｜ΔOPD11/λ1｜＜0.33  ・・・（１３）
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有する。
【００２９】
位相シフト面は、第二の領域の外側に、第一の波長の光束を第一の光ディスクの記録面上に収束させると共に、第二、第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有する。第三の領域は、次の条件（１４）
2L+0.75＜｜ΔOPD13/λ1｜＜2L+1.25  ・・・（１４）
ただし、Lは整数
を満たす第一の段差を持つ位相シフト構造を少なくとも有する。
【００３０】
別の側面の光情報記録再生装置用対物光学系は、条件（１２）〜（１４）を満たすことにより、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行うのに十分な光利用効率を得ると共に、光ディスクの記録面上に良好なスポットを形成することができる。
【００３１】
条件（１２）の下限を下回ると、第三の波長の光束使用時の光利用効率が低くなり好ましくない。条件（１２）の上限を上回ると、第一の波長の光束使用時の光利用効率が低くなり好ましくない。具体的には、光利用効率が低いため、高倍速記録（又は高倍速再生）対応が難しい。光利用効率の低下分を補填するには、例えば高出力光源を搭載する必要があり、コスト面で望ましくない。また、光利用効率の低下による不要回折次数光の増加に伴い、再生信号等のＳ／Ｎ比が低下するという問題も発生する。
【００３２】
条件（１３）の下限を下回ると、第二の光ディスクの記録面上に形成されるスポットが良好な記録又は再生を行うのに適したサイズにまで絞られない。条件（１３）の上限を上回ると、超解像の影響により、第二の光ディスクの記録面上に形成されるスポットが過剰に絞られると同時にサイドローブが増加する。
【００３３】
条件（１４）を外れると、第一の波長の光束使用時の光利用効率が低くなり好ましくない。
【００３４】
位相シフト面は、第一の波長の光束使用時の光利用効率の低下をより一層抑制しつつ、第三の波長の光束使用時の光利用効率をより一層確保するため、次の条件（１５）
1.16＜｜ΔOPD11/λ1｜＜1.40  ・・・（１５）
を満たす構成としてもよい。
【００３５】
位相シフト面は、第一の波長の光束使用時の光利用効率をより一層確保するため、次の条件（１６）
2L+0.82＜｜ΔOPD13/λ1｜＜2L+1.18  ・・・（１６）
ただし、Lは整数
を満たす構成としてもよい。
【００３６】
位相シフト面は、特に第二の波長の光束使用時により良好なスポット性能を得るため、
次の条件（１７）
-0.19＜｜ΔOPD12/λ1｜-｜ΔOPD11/λ1｜＜0.19  ・・・（１７）
を満たす構成としてもよい。
【００３７】
位相シフト面は、第一の領域において、第二の段差を持つ位相シフト構造を更に有し、次の条件（１８）
1.75＜｜ΔOPD21/λ1｜＜2.25  ・・・（１８）
を満たす構成としてもよい。
【００３８】
条件（１８）を満たすことにより、第一の波長の光束使用時の光利用効率の低下がより一層避けられる。条件（１８）を外れると、第一の波長の光束使用時の光利用効率が低下するため好ましくない。
【００３９】
位相シフト面は、波長変化時の光利用効率の変動抑制や製造容易性等のメリットを鑑みて、次の条件（１９）
0.83＜｜ΔOPD13/λ1｜＜1.17  ・・・（１９）
を満たす構成としてもよい。
【００４０】
位相シフト面は、第二の領域において、第二の段差を持つ位相シフト構造を更に有し、次の条件（２０）
2L+0.68＜｜ΔOPD22/λ1｜＜2L+1.32  ・・・（２０）
ただし、Lは整数
を満たす構成としてもよい。
【００４１】
条件（２０）を満たすことにより、第一、第二の波長の光束使用時の光利用効率の低下がより一層避けられる。条件（２０）を外れると、第一の波長の光束使用時の光利用効率が低下するため好ましくない。
【００４２】
位相シフト面は、波長変化時の光利用効率の変動抑制や製造容易性等のメリットを鑑みると共に、第一、第二の光ディスク使用時において十分な光利用効率及びスポット性能を得るべく、次の条件（２１）〜（２３）の何れか一つ
2.94＜｜ΔOPD22/λ1｜＜3.27  ・・・（２１）
4.73＜｜ΔOPD22/λ1｜＜5.27  ・・・（２２）
6.75＜｜ΔOPD22/λ1｜＜7.17  ・・・（２３）
を満たす構成としてもよい。
【００４３】
ここで、本発明に係る光情報記録再生装置用対物光学系は、対物レンズと別体の光学素子を有した構成としてもよい。この場合、当該対物光学系は、回折面又は位相シフト面を該別体の光学素子の少なくとも一面に持つ。また、本発明に係る光情報記録再生装置用対物光学系は、回折面又は位相シフト面を少なくとも一面に持つ対物レンズ単体の構成としてもよい。
【００４４】
本発明に係る光情報記録再生装置用対物光学系を構成する対物レンズは、第一の光ディスク使用時の色収差の補正をより好適に実現するため、ｄ線に対するアッベ数をνdと定義した場合に、次の条件（２４）
35≦νd≦80・・・（２４）
を満たす構成としてもよい。
【００４５】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る光情報記録再生装置は、第一、第二、第三の波長の光束を射出する光源と、該光源からの各波長の射出光束の発散収束度を変換するカップリングレンズと、上記の何れかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系を有する。なお、第一の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる第一の光ディスクの保護層をｔ１（単位：ｍｍ）と定義し、第二の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる第二の光ディスクの保護層をｔ２（単位：ｍｍ）と定義し、第三の波長の光束を用いて情報の記録又は再生が行われる第三の光ディスクの保護層をｔ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、
ｔ１≒０．１
ｔ２≒０．６
ｔ３≒１．２
が満たされる。また、対物光学系は、全ての使用波長においてより一層高い回折効率が得られるように、回折面又は位相シフト面を有する光学素子の第一、第三の波長に対する屈折率をそれぞれｎ１、ｎ３と定義した場合に、次の条件（２５）
0.4<(λ1/(n3-1))/(λ3/(n1-1))<0.6  ・・・（２５）
を満たすように構成される。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行うのに十分な回折効率を得ると共に、各光ディスクの記録面上に良好なスポットを形成することも可能な、光情報記録再生装置用対物光学系、及び該対物光学系を搭載した光情報記録再生装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態の光情報記録再生装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態の対物レンズの構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態において、各規格の光ディスクを使用する際の対物レンズの側断面を示す図である。
【図４】回折効率と条件（１）又は（３）の値との関係を示す図である。
【図５】理想的なスポットと本実施形態におけるスポットとの比と、第二の光ディスク使用時の条件（２）の値との関係を示す図である。
【図６】回折効率と条件（７）の値との関係を示す図である。
【図７】回折効率と条件（９）の値との関係を示す図である。
【図８】回折効率と条件（１０）の値との関係を示す図である。
【図９】回折効率と条件（１１）の値との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３の光情報記録再生装置内における、各波長のレーザー光束の光路を展開して示す図である。
【図１１】本発明の実施例４の光情報記録再生装置の構成を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の実施例４の光情報記録再生装置内における、各波長のレーザー光束の光路を展開して示す図である。
【図１３】本発明の実施例５の光情報記録再生装置の構成を概略的に示す図である。
【図１４】本発明の実施例５の光情報記録再生装置内における、各波長のレーザー光束の光路を展開して示す図である。
【図１５】理想的なスポットと本発明の実施例１におけるスポットとを比較検証するための図である。
【図１６】理想的なスポットと比較例１におけるスポットとを比較検証するための図である。
【図１７】本発明の実施例２におけるスポットの半径の強度分布を示す図である。
【図１８】本発明の実施例３におけるスポットの半径の強度分布を示す図である。
【図１９】本発明の実施例４におけるスポットの半径の強度分布を示す図である。
【図２０】本発明の実施例５におけるスポットの半径の強度分布を示す図である。
【図２１】本発明の実施例６におけるスポットの半径の強度分布を示す図である。
【図２２】本発明の実施例１又は２における球面収差図である。
【図２３】本発明の実施例３における球面収差図である。
【図２４】本発明の実施例４における球面収差図である。
【図２５】本発明の実施例５又は６における球面収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の実施形態の光情報記録再生装置について説明する。本実施形態の光情報記録再生装置は、保護層厚や記録密度等の仕様が異なる三種類の光ディスクに対して互換性を有している。なお、本明細書において、光情報記録再生装置と記した場合には、「情報の記録専用装置」、「情報の再生専用装置」、「情報の記録及び再生兼用装置」の全てを含む。
【００４９】
以下においては、説明の便宜上、上記三種類の光ディスクのうち、例えばＢＤ等の高記録密度の光ディスクを光ディスクＤ１と記し、ＢＤよりも記録密度の低いＤＶＤ等の光ディスクを光ディスクＤ２と記し、ＤＶＤよりも記録密度の低いＣＤ等の光ディスクを光ディスクＤ３と記す。
【００５０】
光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層厚をそれぞれｔ１（単位：ｍｍ）、ｔ２（単位：ｍｍ）、ｔ３（単位：ｍｍ）と定義すると、次の関係が成立する。
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０
ｔ１≒０．１
ｔ２≒０．６
ｔ３≒１．２
【００５１】
光ディスクＤ１〜Ｄ３の各々に対して情報の記録又は再生を行う場合、記録密度の違いに対応したビームスポットが得られるように、必要とされる開口数（ＮＡ）の値を変化させる必要がある。ここで、光ディスクＤ１〜Ｄ３の各々に対する情報の記録時又は再生時に必要とされる最適な設計開口数を、それぞれＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３と定義すると、次の関係が成立する。
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
すなわち、記録密度が最も高い光ディスクＤ１使用時には、光ディスクＤ２又はＤ３使用時よりも小径なスポットの形成が要求されるため、必要なＮＡが最も高い。これに対して、記録密度が最も低い光ディスクＤ３使用時には、光ディスクＤ１又はＤ２使用時よりも大径なスポットの形成が要求されるため、必要なＮＡが最も低い。
【００５２】
更に、記録密度の異なる光ディスクＤ１〜Ｄ３を使用する場合、各記録密度に対応したビームスポットが得られるように、光情報記録再生装置内において、それぞれ異なる波長のレーザー光が使用される。具体的には、光ディスクＤ１使用時には、最も小径のビームスポットを光ディスクＤ１の記録面上に形成するため、波長λ１（単位：ｎｍ）のレーザー光を光源から射出する。光ディスクＤ２使用時には、光ディスクＤ１使用時よりも径の大きいビームスポットを光ディスクＤ２の記録面上に形成するため、波長λ１より長い波長λ２（単位：ｎｍ）のレーザー光を光源から射出する。光ディスクＤ３使用時には、光ディスクＤ２使用時よりも径の大きいビームスポットを光ディスクＤ３の記録面上に形成するため、波長λ２より長い波長λ３（単位：ｎｍ）のレーザー光を光源から射出する。すなわち、各使用波長には、次の関係が成立する。
λ１＜λ２＜λ３
【００５３】
図１は、本実施形態の光情報記録再生装置１００の構成を概略的に示す図である。光情報記録再生装置１００は、波長λ１のレーザー光束を射出する光源１Ａ、波長λ２のレーザー光束を射出する光源１Ｂ、波長λ３のレーザー光束を射出する光源１Ｃ、回折格子２Ａ〜２Ｃ、カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃ、ビームスプリッタ４１、４２、ハーフミラー５Ａ〜５Ｃ、受光部６Ａ〜６Ｃ、対物レンズ１０を有している。なお、図１中、一点鎖線は、光情報記録再生装置１００の基準軸ＡＸである。また、実線、破線、点線で示される光束はそれぞれ、波長λ１、λ２、λ３のレーザー光束を示す。対物レンズ１０の光軸は、通常、基準軸ＡＸと一致する。但し、対物レンズ１０は、図示省略された周知のトラッキング機構による光ディスクに対する半径方向の移動によって、光軸が基準軸ＡＸから外れる状態も起こり得る。
【００５４】
光情報記録再生装置１００では、前述の通り、各光ディスク使用時に必要とされる対物レンズのＮＡがそれぞれ異なる。そのため、光情報記録再生装置１００は、波長λ１〜λ３のレーザー光束それぞれの光束径を規定する開口制限素子（不図示）を有した構成としてもよい。
【００５５】
光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時にはそれぞれ、波長λ１〜λ３のレーザー光束が光源１Ａ〜１Ｃから射出される。波長λ１〜λ３のレーザー光束はそれぞれ、回折格子２Ａ〜２Ｃを透過後、ハーフミラー５Ａ〜５Ｃによって光路が折り曲げられて、カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃに入射する。カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃはそれぞれ、入射した波長λ１〜λ３のレーザー光束を平行光束に変換する。波長λ１又はλ２の平行光束は、ビームスプリッタ４１、４２を介して対物レンズ１０に入射する。波長λ３の平行光束は、ビームスプリッタ４２を介して対物レンズ１０に入射する。対物レンズ１０は、入射した波長λ１〜λ３の平行光束をそれぞれ、光ディスクＤ１〜Ｄ３の記録面近傍に収束させる。収束した各レーザー光束は、光ディスクＤ１〜Ｄ３の記録面上にスポットを形成する。光ディスクＤ１〜Ｄ３の記録面で反射したレーザー光束はそれぞれ、入射時と同一の光路を戻り、ハーフミラー５Ａ〜５Ｃを透過して受光部６Ａ〜６Ｃにより検出される。受光部６Ａ〜６Ｃは、検出信号を図示省略された周知の信号処理回路に出力する。信号処理回路は、受光部６Ａ〜６Ｃの各出力を基に、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号、光ディスクに記録された情報の再生信号等を検出する。
【００５６】
上記の通り、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃから射出されるレーザー光束は、何れも平行光束である。つまり、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃは、コリメートレンズとして機能する。このように、対物レンズ１０に平行光束を入射させる構成を採用することにより、対物レンズ１０がトラッキングシフトした場合であっても、コマ収差等の軸外収差が発生しない。なお、本発明の範囲は、全ての規格の光ディスクに対して平行光束を入射させる構成に限定されない。当該範囲には、光ディスクＤ３に対して弱発散光を入射させる、いわゆる有限系も含まれる。有限系を採用することにより、光ディスクＤ３使用時に残存する球面収差を補正すると共に作動距離を確保しやすくなる。
【００５７】
ところで、各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時にそれぞれ異なる波長のレーザー光束を用いる場合、対物レンズ１０の屈折率又は保護層厚の相違に起因して、相対的な球面収差が発生する。各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する互換性を光情報記録再生装置１００に持たせるためには、この種の球面収差を良好に補正することが求められる。また、記録密度（ピットサイズ）に対応したサイズのビームスポットを各光ディスクの記録面に形成すると同時にサイドローブも抑制して、再生信号等のＳ／Ｎ比を向上させることも求められる。本実施形態においては、これらの要求に応えるべく、対物レンズ１０を次のように構成している。
【００５８】
図２（ａ）は、対物レンズ１０の正面図を、図２（ｂ）は、対物レンズ１０の側断面図を、それぞれ示す。図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時の対物レンズ１０の側断面図を示す。対物レンズ１０は、前述の通り、規格の異なる複数種類の光ディスクＤ１〜Ｄ３に対して互換性を有する光情報記録再生装置１００の光ヘッドに適用され、光源である半導体レーザーから射出されたレーザー光束を各光ディスクの記録面に収束させる機能を有している。
【００５９】
対物レンズ１０は、ビームスプリッタ４２に対向する第一面１０ａと、光ディスクに対向する第二面１０ｂとを有する両凸の樹脂製単レンズである。第一面１０ａ、第二面１０ｂは共に非球面である。非球面の形状は、光軸からの高さがｈ（単位：ｍｍ）となる非球面上の座標点の該非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＳＡＧと定義し、非球面の光軸上での曲率を１／ｒ（但し、ｒ（単位：ｍｍ）は曲率半径）と定義し、円錐係数をκと定義し、４次以上の偶数次の非球面係数をＡ４、Ａ６、・・・と定義した場合に、次の式で表される。対物レンズ１０の各レンズ面を非球面にすることにより、球面収差やコマ収差等の諸収差を適切にコントロールすることが可能になる。
【数１】
0005647547.tif 000002
【００６０】
図２（ａ）に示されるように、対物レンズ１０の第一面１０ａは、光軸を中心とする円形の第一の領域Ｒ１と、第一の領域Ｒ１の外側に配置された円環状の第二の領域Ｒ２と、第二の領域Ｒ２の外側に配置された円環状の第三の領域Ｒ３を有する。領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の有効半径はそれぞれ、ＮＡ３、ＮＡ２、ＮＡ１に基づいて定められる。領域Ｒ１〜Ｒ３を含む全域に、輪帯構造が設けられている。輪帯構造は、図２（ａ）又は図２（ｂ）の拡大図に示されるように、同心状に分割された複数の屈折面と各屈折面の境界において光軸に沿って延びる複数の微小な段差からなる。この輪帯構造は、第二面１０ｂにだけ設けられてもよく、又は第一面１０ａと第二面１０ｂの両面に分離して設けられてもよい。但し、本実施形態のように輪帯構造をより有効径の大きい第一面１０ａに設けた場合、例えば輪帯構造の最小輪帯幅をより広く設計することができ、輪帯の段差部分による光量損失を抑えることができるメリットがある。また、対物レンズ１０がレンズクリーナーを用いて擦られた場合に輪帯構造が摩耗しない、などのメリットがある。
【００６１】
なお、輪帯構造は、対物レンズ１０とは別体の光学素子（不図示）に設けられてもよい。別体の光学素子は、例えば対物レンズ１０とビームスプリッタ４２との間に配置される。この場合、輪帯構造は、別体の光学素子の少なくとも一面にだけ設けられてもよく、又は対物レンズ１０と別体の光学素子の各面に分離して設けられてもよい。但し、対物レンズ１０と別体の光学素子との光軸がずれた場合に収差が発生するという不具合を考えると、トラッキング時において、別体の光学素子と対物レンズが一体でシフトすることが望ましい。
【００６２】
輪帯構造の段差は、各屈折面の境界の内側を透過する光束と外側を透過する光束との間で所定の光路長差が生じるように設計される。この構造を一般に回折構造と称することができる。所定の光路長差が特定の波長λαのｎ倍（ｎは整数）となるように設計された輪帯構造は、ブレーズ波長λαのｎ次回折構造と称することができる。ここで、回折構造に特定の波長λβの光束を透過させた際に最も回折効率が高くなる回折光の回折次数は、波長λβの光束に対して与えられる光路長差を波長λβで割ったときの値に最も近い整数ｍとして求まる。
【００６３】
他にも、各屈折面の境界の内側を透過する光束と外側を透過する光束との間に光路長差が生じるということは、互いの位相が、輪帯構造の段差の作用によってずれると捉えることもできる。従って、輪帯構造は、入射光束の位相をシフトする構造、つまり、位相シフト構造と称することもできる。
【００６４】
輪帯構造は、第ｋの領域の第ｉの光路差関数φik（ｈ）によって表すことができる。なお、k、ｉは、何れも自然数である。光路差関数φik（ｈ）は、対物レンズ１０の回折レンズとしての機能を光軸からの高さｈにおける光路長付加量の形で表現した関数であり、輪帯構造における各段差の設置位置を規定する。光路差関数φik（ｈ）は、二次、四次、六次、・・・の光路差関数係数をそれぞれＰｉｋ２、Ｐｉｋ４、Ｐｉｋ６、・・・と定義し、使用される（入射する）レーザー光の設計波長をλと定義し、入射光束の回折効率が最大となる第ｋの領域の第ｉの光路差関数における回折次数をｍｉｋと定義した場合に、次の式により表される。
φik（ｈ）=(Pik2×h2+Pik4×h4+Pik6×h6+Pik8×h8+Pik10×h10+Pik12×h12)mikλ
【００６５】
各領域の輪帯構造は、一種類の光路差関数で規定されるだけでなく、複数種類の光路差関数（例えば第一の光路差関数と第二の光路差関数の二種類）を組み合わせて規定される形状とすることもできる。輪帯構造は、複数種類の光路差関数を重ね合わせることにより、入射光束に対して互いに異なる光路長差を付与するように構成することができる。これにより、入射光束には、複合的な光学的作用が付与される。以下においては、第一、第二、・・・の光路差関数で規定される回折構造を第一、第二、・・・の回折構造と記す。
【００６６】
本発明の目的を達成するというだけの観点に立てば、各領域の輪帯構造は、一種類の光路差関数で規定される回折構造であれば足り、複数種類ある必要はない。但し、重ね合わせる光路差関数の種類が多いほど複雑な光学的作用を付与することができ、本発明の目的をより一層好適に達成することが可能になる。例えば領域Ｒ１の輪帯構造が一種類の光路差関数で規定される回折構造である場合、光ディスクＤ３に対して略平行光束を入射させると球面収差が残存する。残存する球面収差を補正するには、一般に、光ディスクＤ３に弱発散光を入射させる構成が採用される。しかし、この場合、トラッキングシフト時の軸外収差の発生が懸念される。そこで、当該回折構造を複数種類の光路差関数で規定される形状とする。この場合、光ディスクＤ３に対して略平行光束を入射させる構成を採用しつつも球面収差を補正することができる。
【００６７】
領域Ｒ１の輪帯構造は、波長λ１〜λ３のレーザー光束の何れの収束にも寄与する、すなわち、波長λ１のレーザー光束を光ディスクＤ１の記録面上に、波長λ２のレーザー光束を光ディスクＤ２の記録面上に、波長λ３のレーザー光束を光ディスクＤ３の記録面上に、それぞれ収束させるように構成されている。なお、以降の説明では、各回折構造において波長λ１、λ２、λ３のレーザー光束で回折効率が最大となる回折次数をそれぞれ、便宜上、「ＢＤ使用回折次数」、「ＤＶＤ使用回折次数」、「ＣＤ使用回折次数」と記す。
【００６８】
ＢＤ使用回折次数を偶数次（例えば２次）に設定した場合、ＣＤ使用回折次数が奇数（例えば１次）となり、波長λ１のレーザー光束が該輪帯構造で付与されるパワーと、波長λ１の約２倍の波長λ３のレーザー光束が該輪帯構造で付与されるパワーとがほぼ同じとなる。そのため、光ディスクＤ１とＤ３とで生じる相対的な球面収差の補正が困難である。これは、輪帯構造で付与されるパワーが、波長と回折次数に比例するためである。従って、領域Ｒ１において、少なくとも一種類の回折構造は、ＢＤ使用回折次数を奇数次に設定する必要がある。そして、回折次数が小さいほど、波長変化時の回折効率の変化が小さい、段差高さが低く金型加工や成形が容易である、などのメリットがある。そのため、領域Ｒ１の第一の回折構造は、ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数が共に１次であるように設計されている。更に、領域Ｒ１の第一の回折構造は、第ｋの領域の第ｉの光路差関数におけるブレーズ波長をλBikと定義した場合に、次の条件（１）
0.03＜(λB11-λ1)/λ1＜0.40  ・・・（１）
を満たすように構成されている。
【００６９】
領域Ｒ２の輪帯構造は、波長λ１、λ２のレーザー光束の収束にのみ寄与する、すなわち、波長λ１のレーザー光束を光ディスクＤ１の記録面上に、波長λ２のレーザー光束を光ディスクＤ２の記録面上に、それぞれ収束させると共に、波長λ３のレーザー光束を光ディスクＤ１〜Ｄ３の何れの記録面上にも収束させないように構成されている。領域Ｒ２の第一の回折構造は、波長変化時の回折効率の変動抑制や製造容易性等のメリットを鑑みて、ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数が共に１次であるように設計されている。更に、領域Ｒ２の第一の回折構造は、次の条件（２）
-0.35＜(λB12-λB11)/λ1＜0.35  ・・・（２）
を満たすように構成されている。
【００７０】
領域Ｒ３の輪帯構造は、波長λ１のレーザー光束の収束にのみ寄与する、すなわち、波長λ１のレーザー光束を光ディスクＤ１の記録面上に収束させると共に、波長λ２、λ３のレーザー光束を光ディスクＤ１〜Ｄ３の何れの記録面上にも収束させないように構成されている。領域Ｒ３の第一の回折構造は、ＢＤ使用回折次数が奇数次であるように設計されている。このＢＤ使用回折次数は、波長変化時の回折効率の変動抑制や製造容易性等のメリットを鑑みると１次が望ましい。更に、領域Ｒ３の第一の回折構造は、次の条件（３）
-0.23＜m13 ×((λB13-λ1)/λ1)＜0.23  ・・・（３）
を満たすように構成されている。
【００７１】
対物レンズ１０は、上記条件（各領域での使用回折次数及び条件（１）〜（３））を満たすことにより、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録又は再生を行うのに十分な回折効率を得ると共に、光ディスクの記録面上に良好なスポットを形成することができる。
【００７２】
図４は、回折効率（単位：％）と条件（１）又は（３）の値との関係を示す図である。図４中、縦軸は回折効率を示し、横軸は条件（１）又は（３）の値を示す。図４中、実線は、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率を示し、破線は、波長λ２のレーザー光束使用時の回折効率を示し、一点鎖線は、波長λ３のレーザー光束使用時の回折効率を示す。波長λ１、λ２、λ３はそれぞれ、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７９０ｎｍとした。なお、線種及び使用波長の説明は、回折効率と各条件との関係を示す以降の図においても適用する。
【００７３】
図４に示されるように、ブレーズ波長λB１１が波長λ１である場合、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率は高いものの、波長λ３のレーザー光束使用時の回折効率は低い。そこで、本実施形態では、条件（１）を満たすようにブレーズ波長λB１１を波長λ１よりも長く設定して、波長λ３のレーザー光束使用時の回折効率を確保している（図４参照）。また、波長λ３のレーザー光束の回折効率向上に伴う不要回折次数光の軽減により、フォーカシング機能の低下を抑えている。条件（１）の下限を下回ると、波長λ３のレーザー光束使用時の回折効率が低すぎて、光ディスクＤ３に対する情報の良好な記録又は再生を行うには不利である。条件（１）の上限を上回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率が低すぎて、光ディスクＤ１に対する情報の良好な記録又は再生を行うには不利である。具体的には、回折効率が低いため、高倍速記録（又は高倍速再生）対応が難しい。回折効率の低下分を補填するには、例えば高出力光源を搭載する必要があり、コスト面で望ましくない。また、回折効率の低下による不要回折次数光の増加に伴い、再生信号等のＳ／Ｎ比が低下するという問題も発生する。
【００７４】
領域Ｒ３は、光ディスクＤ１専用領域であるため、ブレーズ波長λB１３を波長λ１近傍に設定して波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率を高くすることが望ましい（図４参照）。条件（３）の下限を下回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率が低すぎて好ましくない。また、波長λ２、λ３のレーザー光束の不要回折次数光（例えば０次回折光）が増加するという弊害も生じる。条件（３）の上限を上回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率が低すぎて好ましくない。また、波長λ２、λ３のレーザー光束の不要回折次数光（例えば１次回折光）が増加するという弊害も生じる。
【００７５】
図５は、理想的なスポットと本実施形態におけるスポットとの比と、光ディスクＤ２使用時の条件（２）の値との関係を示す図である。図５中、縦軸は上記比を示し、横軸は条件（２）の値を示す。また、実線はスポット径比を示し、破線はサイドローブの光量比を示す。
【００７６】
条件（２）の値が−０．４０付近であるとき、波長λ２のレーザー光束の領域Ｒ２の透過光量が領域Ｒ１の透過光量と比べて少なすぎる。その結果、図５に示されるように、スポットが良好な記録又は再生を行うのに適したサイズにまで絞られない。そこで、本実施形態では、条件（２）の下限を上回るように対物レンズ１０を設計している。
【００７７】
ところが、条件（２）の値が大きいほど波長λ２のレーザー光束の領域Ｒ２における回折効率が高くなる。その結果、波長λ２のレーザー光束の領域Ｒ２の透過光量が領域Ｒ１の透過光量と比べて多くなるため超解像の影響が増大し、図５に示されるように、スポットが絞られると同時にサイドローブが増加する。このようなスポット性能の劣化を抑えるには、図５に示されるように、条件（２）の値を小さくする必要がある。そこで、本実施形態では、条件（２）の上限を下回るように対物レンズ１０を設計している。
【００７８】
すなわち、対物レンズ１０は、波長λ２のレーザー光束使用時に生じるスポット性能の劣化を抑制して、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を良好に行うべく、条件（２）を満たすように設計されている。
【００７９】
領域Ｒ１の第一の回折構造は、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率の低下をより一層抑制しつつ波長λ３のレーザー光束使用時の回折効率をより一層確保するため、次の条件（４）
0.14＜(λB11-λ1)/λ1＜0.37  ・・・（４）
を満たすように構成されてもよい。
【００８０】
領域Ｒ３の第一の回折構造は、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率をより一層確保するため、次の条件（５）
-0.14＜m13 ×((λB13-λ1)/λ1)＜0.14  ・・・（５）
を満たすように構成されてもよい。
【００８１】
領域Ｒ２の第一の回折構造は、波長λ２のレーザー光束使用時により良好なスポット性能を得るため、次の条件（６）
-0.17＜(λB12- λB11)/λ1＜0.17  ・・・（６）
を満たすように構成されてもよい。
【００８２】
領域Ｒ１には、上述したように、第一の回折構造に加えて、第一の回折構造と異なる光路差関数で規定される第二の回折構造が設けられている。領域Ｒ１の第二の回折構造は、波長λ１〜λ３の各レーザー光束で（特に波長λ１のレーザー光束で）高い回折効率を得るため、ＢＤ使用回折次数を偶数次に設定することが好ましい。また、各使用回折次数は、波長変化時の回折効率の変動抑制や製造容易性等のメリットを鑑みて、低次であることが望ましい。これらを踏まえて、領域Ｒ１の第二の回折構造は、ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数がそれぞれ、２次、１次、１次であり、かつ次の条件（７）
-0.12＜(λB21-λ1)/λ1＜0.12  ・・・（７）
を満たすように構成される。
【００８３】
図６は、回折効率（単位：％）と条件（７）の値との関係を示す図である。図６中、縦軸は回折効率を示し、横軸は条件（７）の値を示す。第一と第二の回折構造を持つ領域Ｒ１において、条件（７）を満たすことにより、図６に示されるように、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率の低下がより一層避けられる。条件（７）を外れると、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率が低下して、光ディスクＤ１に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。
【００８４】
領域Ｒ２にも、上述したように、第一の回折構造に加えて、第一の回折構造と異なる光路差関数で規定される第二の回折構造が設けられている。領域Ｒ２の第二の回折構造は、ＢＤ使用回折次数が奇数次であり、かつ次の条件（８）
-0.28＜m22 ×((λB22-λ1)/λ1)＜0.28  ・・・（８）
を満たすように構成される。
【００８５】
第一と第二の回折構造を持つ領域Ｒ２において、条件（８）を満たすことにより、波長λ１、λ２のレーザー光束使用時の回折効率の低下がより一層避けられる。条件（８）を外れると、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率が低下して、光ディスクＤ１に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。
【００８６】
なお、領域Ｒ２の第二の回折構造におけるＢＤ使用回折次数は、波長変化時の回折効率の変動抑制や製造容易性等のメリットを鑑みて、例えば３次、５次、７次の何れかが望ましい。３次の場合は、条件（９）を更に満たすことにより、５次の場合は、条件（１０）を更に満たすことにより、７次の場合は、条件（１１）を更に満たすことにより、光ディスクＤ１、Ｄ２使用時において十分な回折効率及びスポット性能が得られる。
-0.02＜(λB22-λ1)/λ1＜0.08  ・・・（９）
-0.05＜(λB22-λ1)/λ1＜0.05  ・・・（１０）
-0.03＜(λB22-λ1)/λ1＜0.02  ・・・（１１）
【００８７】
図７〜９の各図は、回折効率（単位：％）と条件（９）〜（１１）の値との関係を示す図である。図７〜９中、縦軸は回折効率を示し、横軸は条件（９）〜（１１）の値を示す。図７に示すＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数はそれぞれ、３次、２次、１次である。図８に示すＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数はそれぞれ、５次、３次、２次である。図９に示すＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数はそれぞれ、７次、４次、３次である。
【００８８】
図７、８に示されるように、条件（９）、（１０）の下限を下回ると、波長λ１、λ２のレーザー光束使用時の回折効率が共に低下して、光ディスクＤ１、Ｄ２に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。条件（９）、（１０）の上限を上回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率が低下して、光ディスクＤ１に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。図９に示されるように、条件（１１）の下限を下回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率が低下して、光ディスクＤ１に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。条件（１１）の上限を上回ると、波長λ１、λ２のレーザー光束使用時の回折効率が共に低下して、光ディスクＤ１、Ｄ２に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。
【００８９】
ここで、領域Ｒ１〜Ｒ３の輪帯構造は、位相シフト構造と捉えることができる。以下においては、輪帯構造を位相シフト構造と捉えることにより、対物レンズ１０を上記とは別の表現で説明する。
【００９０】
領域Ｒ１の輪帯構造は、互いに隣り合う屈折面の境界において入射光束に対して異なる光路長差を付与する少なくとも一種類の段差（第一の段差）を持つ位相シフト構造と定義される。領域Ｒ１の位相シフト構造は、第ｋの領域の第ｉの段差で付与される光路長差をΔOPDikと定義した場合に、次の条件（１２）
1.03＜｜ΔOPD11/λ1｜＜1.50  ・・・（１２）
を満たすように構成されている。
【００９１】
領域Ｒ２の輪帯構造も、少なくとも一種類の段差（第一の段差）を持つ位相シフト構造と定義される。領域Ｒ２の位相シフト構造は、次の条件（１３）
-0.38＜｜ΔOPD12/λ1｜-｜ΔOPD11/λ1｜＜0.33  ・・・（１３）
を満たすように構成されている。
【００９２】
領域Ｒ３の輪帯構造も、少なくとも一種類の段差（第一の段差）を持つ位相シフト構造と定義される。領域Ｒ３の位相シフト構造は、次の条件（１４）
2L+0.75＜｜ΔOPD13/λ1｜＜2L+1.25  ・・・（１４）
ただし、Lは整数
を満たすように構成されている。
【００９３】
対物レンズ１０は、条件（１２）〜（１４）を満たすことにより、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録又は再生を行うのに十分な光利用効率を得ると共に、光ディスクの記録面上に良好なスポットを形成することができる。
【００９４】
条件（１２）の下限を下回ると、波長λ３のレーザー光束使用時の光利用効率が低すぎて好ましくない。条件（１２）の上限を上回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の光利用効率が低すぎて好ましくない。
【００９５】
条件（１３）の下限を下回ると、波長λ２のレーザー光束の領域Ｒ２の透過光量が領域Ｒ１の透過光量と比べて少なすぎるため、良好な記録又は再生を行うのに適したサイズにまでスポットが絞られない。条件（１３）の上限を上回ると、波長λ２のレーザー光束の領域Ｒ２の透過光量が領域Ｒ１の透過光量と比べて多すぎるため、超解像の影響でスポットが絞られると同時にサイドローブが増加する。
【００９６】
条件（１４）の下限を下回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の光利用効率が低すぎて好ましくない。また、波長λ２、λ３のレーザー光束の不要回折次数光（例えば０次回折光）が増加するという弊害も生じる。条件（１４）の上限を上回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の光利用効率が低すぎて好ましくない。また、波長λ２、λ３のレーザー光束の不要回折次数光（例えば１次回折光）が増加するという弊害も生じる。
【００９７】
領域Ｒ１の第一の段差を持つ位相シフト構造は、波長λ１のレーザー光束使用時の光利用効率の低下をより一層抑制しつつ波長λ３のレーザー光束使用時の光利用効率をより一層確保するため、次の条件（１５）
1.16＜｜ΔOPD11/λ1｜＜1.40  ・・・（１５）
を満たすように構成されてもよい。
【００９８】
領域Ｒ３の位相シフト構造は、波長λ１のレーザー光束使用時の光利用効率をより一層確保するため、次の条件（１６）
2L+0.82＜｜ΔOPD13/λ1｜＜2L+1.18  ・・・（１６）
ただし、Lは整数
を満たすように構成されてもよい。
【００９９】
領域Ｒ２の第一の段差を持つ位相シフト構造は、特に波長λ２のレーザー光束使用時により良好なスポット性能を得るため、次の条件（１７）
-0.19＜｜ΔOPD12/λ1｜-｜ΔOPD11/λ1｜＜0.19  ・・・（１７）
を満たすように構成されてもよい。
【０１００】
領域Ｒ１には、第一の段差に加えて、第一の段差と異なる第二の段差を持つ位相シフト構造が設けられてもよい。領域Ｒ１の第二の段差を持つ位相シフト構造は、次の条件（１８）
1.75＜｜ΔOPD21/λ1｜＜2.25  ・・・（１８）
を満たすように構成される。
【０１０１】
第一と第二の段差を持つ位相シフト構造が設けられた領域Ｒ１において、条件（１８）を満たすことにより、波長λ１のレーザー光束使用時の光利用効率の低下がより一層避けられる。条件（１８）を外れると、波長λ１のレーザー光束使用時の光利用効率が低下して、光ディスクＤ１に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。
【０１０２】
領域Ｒ３の位相シフト構造は、波長変化時の光利用効率の変動抑制や製造容易性等のメリットを鑑みて、次の条件（１９）
0.83＜｜ΔOPD13/λ1｜＜1.17  ・・・（１９）
を満たすように構成されてもよい。
【０１０３】
領域Ｒ２にも、第一の段差に加えて、第一の段差と異なる第二の段差を持つ位相シフト構造が設けられてもよい。領域Ｒ２の第二の段差を持つ位相シフト構造は、次の条件（２０）
2L+0.68＜｜ΔOPD22/λ1｜＜2L+1.32  ・・・（２０）
ただし、Lは整数
を満たすように構成される。
【０１０４】
第一と第二の段差を持つ位相シフト構造が設けられた領域Ｒ２において、条件（２０）を満たすことにより、波長λ１、λ２のレーザー光束使用時の光利用効率の低下がより一層避けられる。条件（２０）を外れると、特に波長λ２のレーザー光束使用時の光利用効率が低下して、光ディスクＤ２に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。
【０１０５】
領域Ｒ２の第二の段差を持つ位相シフト構造は、光ディスクＤ１、Ｄ２使用時において十分な光利用効率及びスポット性能を得るべく、次の条件（２１）〜（２３）
2.94＜｜ΔOPD22/λ1｜＜3.27  ・・・（２１）
4.73＜｜ΔOPD22/λ1｜＜5.27  ・・・（２２）
6.75＜｜ΔOPD22/λ1｜＜7.17  ・・・（２３）
の何れかを満たすように構成されてもよい。
【０１０６】
条件（２１）、（２２）の下限を下回ると、波長λ１、λ２のレーザー光束使用時の光利用効率が共に低下して、光ディスクＤ１、Ｄ２に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。条件（２１）、（２２）の上限を上回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の光利用効率が低下して、光ディスクＤ１に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。条件（２３）の下限を下回ると、波長λ１のレーザー光束使用時の光利用効率が低下して、光ディスクＤ１に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。条件（２３）の上限を上回ると、波長λ１、λ２のレーザー光束使用時の光利用効率が共に低下して、光ディスクＤ１、Ｄ２に対する情報の記録又は再生を良好に行うには不利である。
【０１０７】
以上説明された対物レンズ１０は、光ディスクＤ１使用時の色収差を良好に補正するため、対物レンズ１０のｄ線に対するアッベ数をνdと定義した場合に、次の条件（２４）
35≦νd≦80  ・・・（２４）
を満たすように構成されてもよい。
【０１０８】
対物レンズ１０（又は、輪帯構造若しくは位相シフト構造を有する別体の光学素子）は、ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数の全てにおいてより一層高い回折効率を得るべく、波長λ１、λ３に対する屈折率をそれぞれｎ１、ｎ３と定義した場合に、次の条件（２５）
0.4<(λ1/(n3-1))/(λ3/(n1-1))<0.6  ・・・（２５）
を満たすように構成されてもよい。
【０１０９】
次に、これまで説明した対物レンズ１０を搭載する光情報記録再生装置１００の具体的実施例を６例説明する。このうち、実施例１〜３の光情報記録再生装置１００は、図１に示される概略構成を有する。実施例１〜６の対物レンズ１０は、図２に示される概略構成を有する。実施例１〜６の各数値データから再現される各光学素子の形状の違いは、本件願書に添付可能な図面の縮尺では現れない微差に過ぎない。よって、実施例１〜３の光情報記録再生装置１００の全体構成は図１を、実施例１〜６の対物レンズ１０の構成図は図２を、それぞれ参照し、本件願書への添付を省略する。
【実施例１】
【０１１０】
実施例１の光情報記録再生装置１００に搭載される対物レンズ１０の仕様、具体的には、使用波長、焦点距離、ＮＡ、倍率Ｍは、表１に示される。なお、実施例１の各表又は各図面についての説明は、以降の各実施例又は比較例で提示される各表又は各図面においても適用する。
【０１１１】
【表１】
0005647547.tif 000003
【０１１２】
表１中、倍率Ｍの値が示すように、光情報記録再生装置１００では、レーザー光束は、何れの光ディスク使用時であっても平行光束として対物レンズ１０に入射する。これにより、トラッキングした際における軸外収差が発生しない。光情報記録再生装置１００における対物レンズ１０以降の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表２〜表４に順に示される。
【０１１３】
【表２】
0005647547.tif 000004
【表３】
0005647547.tif 000005
【表４】
0005647547.tif 000006
【０１１４】
表２〜表４において、面番号１（第１領域）、１（第２領域）、１（第３領域）はそれぞれ、対物レンズ１０の第一面１０ａの領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を示す。面番号２は、対物レンズ１０の第二面１０ｂを、面番号３は、対象となる光ディスクの保護層表面を、面番号４は、対象となる光ディスクの記録面を、それぞれ示す。Ｒは、光学部材の各面の曲率半径（単位：ｍｍ）を、Ｄは、光学部材厚又は光学部材間隔（単位：ｍｍ）を、ｎは、括弧書き内の波長に対する光学部材の屈折率を、それぞれ示す。なお、非球面式におけるＲは、光軸上での曲率半径を示す。
【０１１５】
対物レンズ１０の第一面１０ａ（面番号１（第１領域）、１（第２領域）、１（第３領域））、第二面１０ｂ（面番号２）は、非球面である。各非球面形状は、光ディスクＤ１〜Ｄ３の記録又は再生に最適に設計されている。各非球面形状を規定する円錐係数κ、非球面係数Ａ４、Ａ６、・・・は、表５に示される。各表における表記Ｅは、１０を基数、Ｅの右の数字を指数とする累乗を表している。
【０１１６】
【表５】
0005647547.tif 000007
【０１１７】
実施例１の対物レンズ１０の第一面１０ａは、領域Ｒ１〜Ｒ３の各領域の範囲が光軸からの高さ（つまり有効半径）ｈによって以下のように表される。
領域Ｒ１：０．０００≦ｈ≦１．１３５
領域Ｒ２：１．１３５＜ｈ≦１．４１５
領域Ｒ３：１．４１５＜ｈ≦１．８７０
【０１１８】
領域Ｒ１は、何れの使用波長のレーザー光束に対しても収束に寄与する共用領域である。領域Ｒ２は、波長λ１、λ２のレーザー光束の収束に寄与しつつ波長λ３のレーザー光束の収束には寄与しない、換言すれば波長λ３のレーザー光束使用時における開口制限機能を持つ領域である。領域Ｒ３は、最も大きな開口数ＮＡが要求される光ディスクＤ１使用時に当該開口数を確保するための領域である。すなわち、領域Ｒ３は、波長λ１のレーザー光束の収束に寄与しつつ波長λ２、λ３のレーザー光束の収束には寄与しない、換言すれば波長λ２、λ３のレーザー光束使用時における開口制限機能を持つ領域である。
【０１１９】
領域Ｒ１〜Ｒ３は、上記のような互いに異なる作用を有するために各領域独自の回折構造（別の表現によれば、位相シフト構造）を持つ。第一面１０ａの各領域における輪帯構造を規定するための光路差関数における光路差関数係数は表６に、ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数、ブレーズ波長は表７に、それぞれ示される。表６及び表７中、「１（第１領域）丸１」、「１（第１領域）丸２」、「１（第２領域）丸１」、「１（第２領域）丸２」、「１（第３領域）」はそれぞれ、領域Ｒ１の第一の回折構造、領域Ｒ１の第二の回折構造、領域Ｒ２の第一の回折構造、領域Ｒ２の第二の回折構造、領域Ｒ３の第一の回折構造、の光路差関数係数を示す。また、それぞれは、領域Ｒ１の第一の段差、領域Ｒ１の第二の段差、領域Ｒ２の第一の段差、領域Ｒ２の第二の段差、領域Ｒ３の第一の段差に対応する。
【０１２０】
【表６】
0005647547.tif 000008
【表７】
0005647547.tif 000009
【０１２１】
領域Ｒ１〜Ｒ３に形成される輪帯構造の具体的構成は、表８〜１０に順に示される。表８〜１０中、輪帯構造を構成する各輪帯の番号は、光軸側から順に振られており、各輪帯の範囲は、光軸からの高さｈｍｉｎ〜ｈｍａｘで表されている。また、各輪帯間における光路長差ΔＯＰＤ１１/λ１、ΔＯＰＤ２１/λ１、ΔＯＰＤ１２/λ１、ΔＯＰＤ２２/λ１、ΔＯＰＤ３２/λ１、ΔＯＰＤ１３/λ１、ΔＯＰＤ２３/λ１も示されている。表１０は、行数が多いため、便宜上、表１０Ａ、１０Ｂの２表に分けて示している。表１０Ａの番号１４８の続きは、表１０Ｂの番号１４９である。表８〜１０に示されるように、領域Ｒ１には二種類の段差が、領域Ｒ２には三種類の段差が、領域Ｒ３には二種類の段差が、それぞれ設けられている。領域Ｒ２の第三の段差は領域Ｒ１と領域Ｒ２の境界位置での値を示し、領域Ｒ３の第二の段差は領域Ｒ２と領域Ｒ３の境界位置での値を示す。これら境界位置の段差が他の位置の段差と異なること自体が回折効率の変化に実質的に影響することはない。そのため、領域Ｒ２の第三の段差、領域Ｒ３の第二の段差を回折構造として表現する場合の具体的数値は省略している（表６、７参照）。
【０１２２】
【表８】
0005647547.tif 000010
【表９】
0005647547.tif 000011
【表１０Ａ】
0005647547.tif 000012
【表１０Ｂ】
0005647547.tif 000013
【実施例２】
【０１２３】
実施例２の対物レンズ１０は、ブレーズ波長を除き、実施例１の対物レンズ１０と同一の数値構成を持つ。よって、実施例２の対物レンズ１０の仕様、各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成、非球面形状、光路差関数係数については、実施例１の表１〜６を参照する。ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数、ブレーズ波長は表１１に示される。
【０１２４】
【表１１】
0005647547.tif 000014
【０１２５】
領域Ｒ１〜Ｒ３に形成される輪帯構造の具体的構成は、表１２〜１４に順に示される。なお、表１４は、便宜上、表１４Ａ、１４Ｂの２表に分けて示している。表１４Ａの番号１４８の続きは、表１４Ｂの番号１４９である。
【０１２６】
【表１２】
0005647547.tif 000015
【表１３】
0005647547.tif 000016
【表１４Ａ】
0005647547.tif 000017
【表１４Ｂ】
0005647547.tif 000018
【実施例３】
【０１２７】
実施例３の光情報記録再生装置１００に搭載される対物レンズ１０の仕様（使用波長、焦点距離、ＮＡ、倍率Ｍ）は、表１５に示される。
【０１２８】
【表１５】
0005647547.tif 000019
【０１２９】
実施例３では、光源から光ディスクに至る各波長のレーザー光束の光路に配置された各光学素子の具体的数値構成を示す。図１０（ａ）〜（ｃ）に、各波長のレーザー光束の光路を展開して示す。各光路に配置された各光学素子の具体的数値構成は、表１６〜表１８に順に示される。表１６〜１８の各面番号は、表中右に記載した光学素子の面に対応する。なお、対物レンズ１０の第一面１０ａ、第二面１０ｂはそれぞれ、表１６及び１７では面番号９、１０が付され、表１８では面番号７、８が付されている。これは、光ディスクＤ１又はＤ２使用時と光ディスクＤ３使用時とでは光路上に配置されている光学素子の面数が異なるためであり、誤記ではないことを言い添えておく。
【０１３０】
【表１６】
0005647547.tif 000020
【表１７】
0005647547.tif 000021
【表１８】
0005647547.tif 000022
【０１３１】
カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃの第二面（面番号４）、対物レンズ１０の第一面１０ａ、第二面１０ｂは、非球面である。各非球面形状を規定する円錐係数、非球面係数は、表１９〜２１に示される。対物レンズ１０は、表１９〜２１の各表で共通である。表２０、２１の第一面１０ａ、第二面１０ｂの各係数は、表１９を参照する。
【０１３２】
【表１９】
0005647547.tif 000023
【表２０】
0005647547.tif 000024
【表２１】
0005647547.tif 000025
【０１３３】
実施例３の対物レンズ１０の第一面１０ａは、領域Ｒ１〜Ｒ３の各領域の範囲が光軸からの高さ（つまり有効半径）ｈによって以下のように表される。
領域Ｒ１：０．０００≦ｈ≦１．３３０
領域Ｒ２：１．３３０＜ｈ≦１．６７０
領域Ｒ３：１．６７０＜ｈ≦２．２１０
各領域が持つ機能は、実施例１における各領域と同質である。実施例３の第一面１０ａの各領域における輪帯構造を規定するための光路差関数における光路差関数係数は表２２に、ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数、ブレーズ波長は表２３に、それぞれ示される。
【０１３４】
【表２２】
0005647547.tif 000026
【表２３】
0005647547.tif 000027
【０１３５】
領域Ｒ１〜Ｒ３に形成される輪帯構造の具体的構成は、表２４〜２６に順に示される。なお、便宜上、表２４は、表２４Ａ、２４Ｂの２表に、表２６は、表２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの３表に、それぞれ分けて示している。表２４Ａの番号６１の続きは、表２４Ｂの番号６２である。表２６Ａの番号１７５の続きは、表２６Ｂの番号１７６であり、表２６Ｂの番号２３９の続きは、表２６Ｃの番号２４０である。実施例３の領域Ｒ１には三種類の段差が、領域Ｒ２には四種類の段差が、領域Ｒ３には二種類の段差が、それぞれ設けられている。領域Ｒ１と領域Ｒ２の第三の段差は、第一の段差と第二の段差の位置が非常に近いため、この二つの段差を足し合わせることで設けられたものである。領域Ｒ２の第四の段差は領域Ｒ１と領域Ｒ２の境界位置での値を示し、領域Ｒ３の第二の段差は領域Ｒ２と領域Ｒ３の境界位置での値を示す。これら第三又は第四の段差が他の位置の段差と異なること自体が回折効率の変化に実質的に影響することはない。そのため、領域Ｒ１の第三の段差、領域Ｒ２の第三、第四の段差、領域Ｒ３の第二の段差を回折構造として表現する場合の具体的数値は省略している（表２２、２３参照）。
【０１３６】
【表２４Ａ】
0005647547.tif 000028
【表２４Ｂ】
0005647547.tif 000029
【表２５】
0005647547.tif 000030
【表２６Ａ】
0005647547.tif 000031
【表２６Ｂ】
0005647547.tif 000032
【表２６Ｃ】
0005647547.tif 000033
【実施例４】
【０１３７】
図１１は、実施例４の光情報記録再生装置２００の構成を概略的に示す図である。光情報記録再生装置２００は、少なくとも波長λ１のレーザー光束を射出する光源１Ｄ、波長λ２、λ３のレーザー光束を射出する光源１Ｅ、回折格子２Ｄ、２Ｅ、カップリングレンズ３Ｄ、３Ｅ、ビームスプリッタ４３、対物レンズ１０を有している。なお、図１１中、一点鎖線は、光情報記録再生装置２００の基準軸ＡＸである。また、実線、破線、点線で示される光束はそれぞれ、波長λ１、λ２、λ３のレーザー光束を示す。
【０１３８】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、実施例４の光情報記録再生装置２００内における、各波長のレーザー光束の光路を展開して示す図である。波長λ１のレーザー光束は、図１２（ａ）に示されるように、光源１Ｄから射出された後、回折格子２Ｄ、カップリングレンズ３Ｄ、ビームスプリッタ４３、対物レンズ１０を介して、光ディスクＤ１の記録面近傍に集光する。波長λ２、λ３のレーザー光束はそれぞれ、図１２（ｂ）、（ｃ）に示されるように、光源１Ｅから射出された後、回折格子２Ｅ、カップリングレンズ３Ｅ、ビームスプリッタ４３、対物レンズ１０を介して、光ディスクＤ２、Ｄ３の記録面近傍に集光する。各波長のレーザー光束は、各光ディスクの記録面上でのスポット形成後、入射時と同一の光路を戻り、図示省略されたハーフミラーを介して受光部により検出される。このように、実施例４の光情報記録再生装置２００は、波長λ２、λ３のレーザー光束の光路を共通化することにより、小型、かつ低コストを目的に設計されている。
【０１３９】
光情報記録再生装置２００では、前述の通り、各光ディスク使用時に必要とされる対物レンズのＮＡがそれぞれ異なる。そのため、光情報記録再生装置２００は、波長λ１〜λ３のレーザー光束それぞれの光束径を規定する開口制限素子（不図示）を有した構成としてもよい。
【０１４０】
実施例４の光情報記録再生装置２００に搭載される対物レンズ１０の仕様（使用波長、焦点距離、ＮＡ、倍率Ｍ）は、表２７に示される。
【０１４１】
【表２７】
0005647547.tif 000034
【０１４２】
表２７中、倍率Ｍの値が示すように、光情報記録再生装置２００では、レーザー光束は、何れの光ディスク使用時であっても平行光束、又は弱い発散光束として対物レンズ１０に入射する。これにより、トラッキングした際における軸外収差の発生を小さく抑えられる。光情報記録再生装置２００の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表２８〜３０に順に示される。
【０１４３】
【表２８】
0005647547.tif 000035
【表２９】
0005647547.tif 000036
【表３０】
0005647547.tif 000037
【０１４４】
カップリングレンズの第二面（面番号４）、対物レンズ１０の第一面１０ａ、第二面１０ｂは、非球面である。各非球面形状を規定する円錐係数、非球面係数は、表３１、表３２に示される。対物レンズ１０は、表３１、表３２の各表で共通である。表３２の第一面１０ａ、第二面１０ｂの各係数は、表３１を参照する。
【０１４５】
【表３１】
0005647547.tif 000038
【表３２】
0005647547.tif 000039
【０１４６】
実施例４の対物レンズ１０の第一面１０ａは、領域Ｒ１〜Ｒ３の各領域の範囲が光軸からの高さ（つまり有効半径）ｈによって以下のように表される。
領域Ｒ１：０．０００≦ｈ≦１．１３０
領域Ｒ２：１．１３０＜ｈ≦１．４０５
領域Ｒ３：１．４０５＜ｈ≦１．８７０
各領域が持つ機能は、実施例１における各領域と同質である。実施例４の第一面１０ａの各領域における輪帯構造を規定するための光路差関数における光路差関数係数は表３３に、ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数、ブレーズ波長は表３４に、それぞれ示される。
【０１４７】
【表３３】
0005647547.tif 000040
【表３４】
0005647547.tif 000041
【０１４８】
領域Ｒ１〜Ｒ３に形成される輪帯構造の具体的構成は、表３５〜３７に順に示される。なお、表３７は、便宜上、表３７Ａ、３７Ｂの２表に分けて示している。表３７Ａの番号１３４の続きは、表３７Ｂの番号１３５である。実施例４の領域Ｒ１には二種類の段差が、領域Ｒ２には三種類の段差が、領域Ｒ３には二種類の段差が、それぞれ設けられている。領域Ｒ２の第三の段差、領域Ｒ３の第二の段差を回折構造として表現する場合の具体的数値については、実施例１と同じ理由で省略している（表３３、３４参照）。
【０１４９】
【表３５】
0005647547.tif 000042
【表３６】
0005647547.tif 000043
【表３７Ａ】
0005647547.tif 000044
【表３７Ｂ】
0005647547.tif 000045
【実施例５】
【０１５０】
図１３は、実施例５の光情報記録再生装置３００の構成を概略的に示す図である。光情報記録再生装置３００は、少なくとも、波長λ１〜λ３のレーザー光束を射出する光源１Ｆ、回折格子２Ｆ、カップリングレンズ３Ｆ、対物レンズ１０を有している。なお、図１３中、一点鎖線は、光情報記録再生装置１００の基準軸ＡＸである。また、実線、破線、点線で示される光束はそれぞれ、波長λ１、λ２、λ３のレーザー光束を示す。
【０１５１】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、実施例５の光情報記録再生装置３００内における、各波長のレーザー光束の光路を展開して示す図である。波長λ１〜λ３のレーザー光束はそれぞれ、図１４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、光源１Ｆから射出された後、回折格子２Ｆ、カップリングレンズ３Ｆ、対物レンズ１０を介して、光ディスクＤ１〜Ｄ３の記録面近傍に集光する。各波長のレーザー光束は、各光ディスクの記録面上でのスポット形成後、入射時と同一の光路を戻り、図示省略されたハーフミラーを介して受光部により検出される。このように、実施例５の光情報記録再生装置３００は、全ての波長のレーザー光束の光路を共通化することにより、小型、かつ低コストを目的に設計されている。
【０１５２】
光情報記録再生装置３００では、前述の通り、各光ディスク使用時に必要とされる対物レンズのＮＡがそれぞれ異なる。そのため、光情報記録再生装置３００は、波長λ１〜λ３のレーザー光束それぞれの光束径を規定する開口制限素子（不図示）を有した構成としてもよい。
【０１５３】
実施例５の光情報記録再生装置３００に搭載される対物レンズ１０の仕様（使用波長、焦点距離、ＮＡ、倍率Ｍ）は、表３８に示される。
【０１５４】
【表３８】
0005647547.tif 000046
【０１５５】
表３８中、倍率Ｍの値が示すように、光情報記録再生装置３００では、レーザー光束は、何れの光ディスク使用時であっても平行光束、又は弱い発散光束として対物レンズ１０に入射する。これにより、トラッキングした際における軸外収差の発生を小さく抑えられる。光情報記録再生装置３００の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表３９〜表４１に順に示される。
【０１５６】
【表３９】
0005647547.tif 000047
【表４０】
0005647547.tif 000048
【表４１】
0005647547.tif 000049
【０１５７】
カップリングレンズの第二面（面番号４）、対物レンズ１０の第一面１０ａ、第二面１０ｂは、非球面である。各非球面形状を規定する円錐係数、非球面係数は、表４２に示される。
【０１５８】
【表４２】
0005647547.tif 000050
【０１５９】
実施例５の対物レンズ１０の第一面１０ａは、領域Ｒ１〜Ｒ３の各領域の範囲が光軸からの高さ（つまり有効半径）ｈによって以下のように表される。
領域Ｒ１：０．０００≦ｈ≦１．２００
領域Ｒ２：１．２００＜ｈ≦１．４９５
領域Ｒ３：１．４９５＜ｈ≦１．８７０
各領域が持つ機能は、実施例１における各領域と同質である。実施例５の第一面１０ａの各領域における輪帯構造を規定するための光路差関数における光路差関数係数は表４３に、ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数、ブレーズ波長は表４４に、それぞれ示される。
【０１６０】
【表４３】
0005647547.tif 000051
【表４４】
0005647547.tif 000052
【０１６１】
領域Ｒ１〜Ｒ３に形成される輪帯構造の具体的構成は、表４５〜４７に順に示される。なお、便宜上、表４５は、表４５Ａ、４５Ｂの２表に、表４７は、表４７Ａ、４７Ｂの２表に、それぞれ分けて示している。表４５Ａの番号６１の続きは、表４５Ｂの番号６２である。表４７Ａの番号２２０の続きは、表４７Ｂの番号２２１である。実施例５の領域Ｒ１には三種類の段差が、領域Ｒ２には四種類の段差が、領域Ｒ３には二種類の段差が、それぞれ設けられている。領域Ｒ１の第三の段差、領域Ｒ２の第三、第四の段差、領域Ｒ３の第二の段差を回折構造として表現する場合の具体的数値については、実施例３と同じ理由で省略している（表４３、４４参照）。
【０１６２】
【表４５Ａ】
0005647547.tif 000053
【表４５Ｂ】
0005647547.tif 000054
【表４６】
0005647547.tif 000055
【表４７Ａ】
0005647547.tif 000056
【表４７Ｂ】
0005647547.tif 000057
【実施例６】
【０１６３】
実施例６の対物レンズ１０は、ブレーズ波長を除き、実施例５の対物レンズ１０と同一の数値構成を持つ。よって、実施例６の対物レンズ１０の仕様、各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成、非球面形状、光路差関数係数については、実施例５の表３８〜４３を参照する。ＢＤ使用回折次数、ＤＶＤ使用回折次数、ＣＤ使用回折次数、ブレーズ波長は表４８に示される。
【０１６４】
【表４８】
0005647547.tif 000058
【０１６５】
領域Ｒ１〜Ｒ３に形成される輪帯構造の具体的構成は、表４９〜５１に順に示される。なお、便宜上、表４９は、表４９Ａ、４９Ｂの２表に、表５１は、表５１Ａ、５１Ｂの２表に、それぞれ分けて示している。表４９Ａの番号６１の続きは、表４９Ｂの番号６２である。表５１Ａの番号２２０の続きは、表５１Ｂの番号２２１である。
【０１６６】
【表４９Ａ】
0005647547.tif 000059
【表４９Ｂ】
0005647547.tif 000060
【表５０】
0005647547.tif 000061
【表５１Ａ】
0005647547.tif 000062
【表５１Ｂ】
0005647547.tif 000063
【０１６７】
（比較検証）
以上説明した実施例１〜６に比較例１を加えた７例の光情報記録再生装置を比較して、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録又は再生を行った際の光学性能を検証する。比較例の対物レンズは、領域Ｒ１の第一の光路差関数におけるブレーズ波長を除き、実施例１の対物レンズ１０と同一の数値構成を持つ。
【０１６８】
表５２は、実施例１〜６、比較例１の各例において各条件（１）〜（２５）を適用したときに算出される値、各光ディスクの記録面上に形成されるスポットの半径、及び光利用効率をまとめて示す表である。
【０１６９】
【表５２】
0005647547.tif 000064
【０１７０】
図１５は、理想的なスポットと実施例１におけるスポットとを、図１６は、理想的なスポットと比較例１におけるスポットとを、それぞれ比較検証するための図である。図１５、１６の各図中、実線は、実施例１又は比較例１におけるスポットの半径の強度分布を、一点鎖線は、理想的なスポットの半径の強度分布を、それぞれ示す。図１７〜図２１は、実施例２〜６におけるスポットの半径の強度分布を示す図である。図１５〜図２１の各図中、縦軸は強度を、横軸はスポット中心からの距離（単位：ｍｍ）を、それぞれ示す。また、各図中（ａ）は、光ディスクＤ１の記録面上に形成されるスポットの半径の強度分布を、各図中（ｂ）は、光ディスクＤ２の記録面上に形成されるスポットの半径の強度分布を、それぞれ示している。補足すると、各記録面上に形成されるスポットは、図中の分布を距離０の軸（スポット中心）を基準に一回転したときに得られる強度分布を持つ。
【０１７１】
実施例１〜６では、表５２に示されるように、条件（１）〜（３）又は条件（１２）〜（１４）の全てが満たされることにより、光ディスクに対する情報の記録又は再生を行うのに十分な回折効率が得られると共に、理想値に近いサイズのスポットが光ディスクの記録面上に形成される。また、図１５（又は図１７〜２１）に示されるように、光ディスクＤ１およびＤ２の記録面上に形成されるスポットは、理想値に対して絞られすぎず、かつサイドローブの発生が有効に抑えられている。
【０１７２】
これに対して、比較例１では、表５２に示されるように、条件（１）及び（２）又は条件（１２）及び（１３）が満たされないことにより、波長λ１のレーザー光束使用時の回折効率を十分に確保できないと共に、光ディスクＤ１の記録面上に形成されるスポットの性能劣化が大きい。また、図１６に示されるように、光ディスクＤ１およびＤ２の記録面上に形成されるスポットは、理想値に対して絞られすぎていると同時にサイドローブが増大している。特に、光ディスクＤ１使用時には、超解像によるスポット性能の劣化が大きい。
【０１７３】
図２２（ａ）〜（ｃ）は、実施例１又は２における球面収差図であって、各光ディスクのＮＡに対する各光ディスクの記録面上での球面収差を表している。図２２（ａ）は、光ディスクＤ１のＮＡ１（＝０．８５）に対する光ディスクＤ１の記録面上での球面収差を、図２２（ｂ）は、光ディスクＤ２のＮＡ２（＝０．６０）に対する光ディスクＤ２の記録面上での球面収差を、図２２（ｃ）は、光ディスクＤ３のＮＡ３（＝０．４７）に対する光ディスクＤ３の記録面上での球面収差を、それぞれ表す。図２３、２４は、図２２と同様の図であって、それぞれ、実施例３、４における球面収差を表している。図２５も図２２と同様の図であって、実施例５又は６における球面収差を表している。図２２〜２５の各図の縦軸は瞳座標を、横軸は球面収差量（単位：ｍｍ）を示す。また、各図中、実線が設計波長での球面収差を、点線が設計波長から＋５ｎｍ変化した波長での球面収差を、それぞれ表す。なお、球面収差図に関しては、ブレーズ波長を考慮していない。従って、ブレーズ波長以外のデータが同じ実施例１と２（又は実施例５と６）においては、重複した内容の図面の添付を避けるため、球面収差図を共通にしている。
【０１７４】
図２２〜２５及び表５２に示されるように、各実施例においては、各光ディスクに対する情報の記録又は再生を行うのに十分な回折効率、及び良好なスポット性能が得られると同時に、何れの光ディスク使用時にも球面収差が良好に補正されている。なお、実施例１〜６では、表５２に示される通り、条件（１）〜（３）又は条件（１２）〜（１４）以外の条件も更に満たされる。そのため、実施例１〜６では、各条件を満たすことによる更なる効果が奏される。
【０１７５】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【０１７６】
１Ａ、２Ａ、３Ａ  光源
１０  対物レンズ
Ｄ１〜Ｄ３  光ディスク
１００  光情報記録再生装置
【図１】
0005647547.tif 000065
【図２】
0005647547.tif 000066
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005647547.tif 000069
【図６】
0005647547.tif 000070
【図７】
0005647547.tif 000071
【図８】
0005647547.tif 000072
【図９】
0005647547.tif 000073
【図１０】
0005647547.tif 000074
【図１１】
0005647547.tif 000075
【図１２】
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【図１３】
0005647547.tif 000077
【図１４】
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【図１５】
0005647547.tif 000079
【図１６】
0005647547.tif 000080
【図１７】
0005647547.tif 000081
【図１８】
0005647547.tif 000082
【図１９】
0005647547.tif 000083
【図２０】
0005647547.tif 000084
【図２１】
0005647547.tif 000085
【図２２】
0005647547.tif 000086
【図２３】
0005647547.tif 000087
【図２４】
0005647547.tif 000088
【図２５】
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