(57)【要約】  光ピックアップ装置の小型化や省エネ化を図ることができる光ピックアップ装置及びそれに好適な光学素子を提供することを目的とし、光学素子は中央領域と周辺領域をもち、入射した波長λ１の光束を、中央領域では保護層厚ｔＣに、周辺領域では保護層厚ｔＡと保護層厚ｔＢの位置に集光し、各保護層厚はｔＡ＜ｔＣ＜ｔＢの関係とすることで、複数の情報記録面を有するＢＤであっても、カップリング素子を固定したまま、異なる情報記録面に対して情報の記録／再生を行うことができる光学素子及び該光学素子を備えた光ピックアップ装置とする。
2010116828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を射出する第１光源と、少なくとも対物レンズを含む集光光学系とを有し、少なくとも２つの情報記録面を有する光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子において、
前記集光光学系の光学素子の少なくとも一つの光学面が、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の外側に設けられた輪帯状の周辺領域とを有し、
前記中央領域を通過する前記波長λ１の光束は、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＣ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、
前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束の一部は、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、
前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束の残りの少なくとも一部は、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、
以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子。
ｔＡ  ＜  ｔＣ  ＜  ｔＢ
【請求項２】
前記中央領域を通過する前記波長λ１の光束と、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束の少なくとも一部は、前記光ディスクの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光し、
前記中央領域を通過する前記波長λ１の光束と、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束の残りの少なくとも一部は、前記光ディスクの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子。
【請求項３】
前記集光光学系の光学素子は、前記周辺領域に回折構造を有し、
前記周辺領域を通過した前記波長λ１の光束のｎ次回折光が、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、
前記周辺領域を通過した前記波長λ１の光束のｍ次回折光（ｎ≠ｍ）が、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子。
【請求項４】
前記集光光学系の光学素子は、前記周辺領域を、同心円状の複数の領域に分割し、
前記複数の領域の或る領域を通過した前記波長λ１の光束が、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、
前記複数の領域の他の領域を通過した前記波長λ１の光束が、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子。
【請求項５】
前記集光光学系はプラスチック製の光学素子を少なくとも一つ有し、
前記集光光学系の温度が＋３０℃変化したときの３次球面収差の変化量が＋０．０４０λｒｍｓ以内となるような温度特性補正構造を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子。
【請求項６】
前記集光光学系の前記光学素子の光利用効率は前記中央領域及び前記周辺領域で略一様であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子。
【請求項７】
前記集光光学系の前記光学素子は、像側開口数ＮＡが０．７５以上の対物レンズであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子。
【請求項８】
前記集光光学系の前記光学素子は、カップリング素子であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子。
【請求項９】
前記光ディスクは、複数の情報記録面を有するＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の光学素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記光ピックアップ装置はカップリング素子を有し、
前記光ディスクの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光する場合と、前記光ディスクの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光する場合とで、
前記カップリング素子の光軸方向の位置が同じであることを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記カップリング素子は、常に光軸方向の位置が固定されていることを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を射出する第１光源と、少なくとも対物レンズを含む集光光学系とを有し、少なくとも２つの情報記録面を有する光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の集光光学系において、
光軸を含む中央領域を通過した前記波長λ１の光束は素通しし、前記中央領域の外側に設けられた輪帯状の周辺領域を通過した前記波長λ１の光束の集光位置を変えることができる集光位置可変手段を有し、
前記集光位置可変手段の前記中央領域を通過する前記波長λ１の光束は、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＣ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、
前記集光位置可変手段は、
前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束を、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、
前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束を、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、を切替可能であり、
以下の式を満たすことを特徴とする集光光学系。
ｔＡ  ＜  ｔＣ  ＜  ｔＢ
【請求項１４】
前記集光位置可変手段は、液晶素子であり、
前記液晶素子の液晶の状態を変えることにより、
前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束を、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、
前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束を、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、を切替可能であることを特徴とする請求項１３に記載の集光光学系。
【請求項１５】
前記対物レンズは、ガラスレンズであることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の集光光学系。
【請求項１６】
前記光ディスクは、複数の情報記録面を有するＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）であることを特徴とする請求項１３から請求項１５までのいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項１７】
請求項１３から請求項１６までのいずれか一項に記載の集光光学系を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記光ピックアップ装置はカップリング素子を有し、
前記光ディスクの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光する場合と、前記光ディスクの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光する場合とで、
前記カップリング素子の光軸方向の位置が同じであることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記カップリング素子は、常に光軸方向の位置が固定されていることを特徴とする請求項１８に記載の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、高密度光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる集光光学系の光学素子に関する。
【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、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）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の仕様で情報の記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）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層あたり２５ＧＢの情報の記録が可能である。【０００３】
更に、従来から存在した複数の情報記録面を有するＤＶＤと同様に、複数の情報記録面を有するＢＤも開発され、かかるＤＶＤやＢＤの各情報記録面に情報の記録／再生を行うことができる光ピックアップ装置も既に上市されている。ところで、複数の情報記録面を有するＤＶＤ用の光ピックアップ装置においては、ＤＶＤの各情報記録面に対して情報の記録／再生を行う際には、光ディスク表面から各情報記録面までの光軸方向の距離の違いにより生じる球面収差を補正する必要がなく、対物レンズのフォーカシングで充分であった。しかし、ＤＶＤに比べ像側開口数ＮＡが大きく、使用波長の短いＢＤにおいては、複数の情報記録面の各情報記録面に対して情報の記録／再生を行う際には、光ディスク表面から各情報記録面までの光軸方向の距離の違いにより生じる球面収差の発生量が多いため、対物レンズのフォーカシングだけでは充分な集光スポットを得ることが出来ず、球面収差を補正する必要があった。そこで、特許文献１等に記載されている光ピックアップ装置においては、カップリングレンズを光軸方向に移動させることにより対物レンズに入射する光束の発散角又は収束角を変化させ、それにより球面収差の補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１４４７６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この様にカップリングレンズを光軸方向に移動させる機構として、モーターや圧電変換素子を光ピックアップ装置に設ける場合、大幅なコストの増加、また対応速度の低下に繋がるため、カップリングレンズを光軸方向に移動させずに、複数の情報記録面を有するＢＤに対して良好に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置が求められている。【０００６】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、光ピックアップ装置の小型化や省エネ化を図ることができる光ピックアップ装置及びそれに好適な光学素子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】
【０００７】
請求項１に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子は、波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を射出する第１光源と、少なくとも対物レンズを含む集光光学系とを有し、少なくとも２つの情報記録面を有する光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子において、前記集光光学系の光学素子の少なくとも一つの光学面が、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の外側に設けられた輪帯状の周辺領域とを有し、前記中央領域を通過する前記波長λ１の光束は、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＣ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束の一部は、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束の残りの少なくとも一部は、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、以下の式、
ｔＡ  ＜  ｔＣ  ＜  ｔＢ
を満たすことを特徴とする。【０００８】
本発明によれば、光ディスクの或る情報記録面に情報の記録／再生を行う場合は、中央領域を通過する波長λ１の光束と、周辺領域を通過する波長λ１の光束の少なくとも一部を、或る情報記録面に情報の記録／再生を行うができるように集光でき、光ディスクの他の情報記録面に情報の記録／再生を行う場合は、中央領域を通過する波長λ１の光束と、周辺領域を通過する波長λ１の光束の残りの少なくとも一部を、他の情報記録面に情報の記録／再生を行うができるように集光できるため、或る情報記録面に集光させる場合と他の情報記録面に集光させる場合とで、球面収差を補正するためにカップリングレンズ等を光軸方向に移動させることなく、所望の情報記録面上に波長λ１の光束を入射させることにより、情報の記録／再生を行うことができる。【０００９】
図４は、本発明の光学素子の一例である対物レンズの断面図である。対物レンズ単体で考えたとき、図４（ａ）においてハッチングで示すように、対物レンズＯＢＪの周辺領域ＯＴを通過した波長λ１の光束は振り分けられて、光軸方向に離れた２つの焦点位置Ｐ１、Ｐ２に集光する。一方、図４（ｂ）においてハッチングで示すように、対物レンズＯＢＪの中央領域ＭＤを通過した光束は、焦点位置Ｐ１，Ｐ２の間の焦点位置Ｐ３に集光することとなる（光ディスク表面からＰ１、Ｐ２，Ｐ３までの光軸方向までの距離が、それぞれｔＡ、ｔＢ、ｔＣとなる）。これにより、中央領域ＭＤを通過した波長λ１の光束と、周辺領域ＯＴを通過した前記波長λ１の光束の一部が、ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録／再生を行えるように集光され、中央領域ＭＤを通過した波長λ１の光束と、周辺領域ＯＴを通過した前記波長λ１の光束の残りの少なくとも一部が、ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録／再生を行うことができるように集光される。（尚、図４では、便宜上、対物レンズが光軸方向上同じ位置で、周辺領域の光束が、共に第１情報記録面と第２情報記録面に集光するように記載されているが、実際は、同時に第１情報記録面と第２情報記録面に集光することはないことが好ましい。その際に、第１情報記録面に集光する場合は、第２情報記録面には集光せず、第２情報記録面に集光するためには、対物レンズを光軸方向に移動する必要がある。当然、第２情報記録面に集光する場合は、第１情報記録面には集光しないことが好ましい。）ここで、中央領域ＭＤを共通に用いる一方、周辺領域の光束を振り分けた理由を説明する。【００１０】
図５は、保護基板厚を一定（ａ）とした場合において、縦軸に球面収差ＳＡをとり、横軸に開口数ＮＡをとって示す図であるが、ＢＤのように開口数が大きなレンズの場合、開口数が増大するに連れて高次曲線的に球面収差が増大し、周辺領域を通過する波長λ１の光束においては、中央領域を通過する波長λ１の光束に比べて、許容値ＴＨを超える大きな球面収差が発生する。そこで本発明においては、中央領域を通過した光束は各情報記録層に対する情報の記録／再生に共通して用い、周辺領域を通過した光束は各情報記録層に振り分けて情報の記録／再生を行うようにしている。更に、中央領域を通過する光束は、或る情報記録面と他の情報記録面とで振り分けられることなく、共通して用いられるため、光量のロスを低減でき、記録系の光ピックアップ装置のような多くの光量を必要とする光ピックアップ装置においても好適に用いることが可能となる。【００１１】
請求項２に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記中央領域を通過する前記波長λ１の光束と、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束の少なくとも一部は、前記光ディスクの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光し、前記中央領域を通過する前記波長λ１の光束と、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束の残りの少なくとも一部は、前記光ディスクの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光することを特徴とする。【００１２】
請求項３に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記集光光学系の光学素子は、前記周辺領域に回折構造を有し、前記周辺領域を通過した前記波長λ１の光束のｎ次回折光が、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、前記周辺領域を通過した前記波長λ１の光束のｍ次回折光（ｎ≠ｍ）が、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光することを特徴とする。【００１３】
図１は、本発明の光学素子の一例である対物レンズの断面図である。本例において、中央領域ＭＤは屈折面であり、周辺領域ＯＴは回折構造を有しているが、実施形態はこれに限られない。図１においてハッチングで示す光束は、対物レンズＯＢＪの周辺領域ＯＴを通過した光束であり、その一部の光束であるｎ次回折光（光軸から上方に図示）はＢＤの第１情報記録面であるディスク表面からｔＡの距離に集光し、周辺領域ＯＴを通過した光束のうち残りの一部であるｍ次回折光（ｎ≠ｍ）（光軸から下方に図示）は第２情報記録面であるディスク表面からｔＢの距離に集光するようになっている。（尚、図１では、便宜上、対物レンズが光軸方向上同じ位置で、周辺領域の光束が、共に第１情報記録面と第２情報記録面に集光するように記載されているが、実際は、同時に第１情報記録面と第２情報記録面に集光することはないことが好ましい。その際に、第１情報記録面に集光する場合は、第２情報記録面には集光せず、第２情報記録面に集光するためには、対物レンズを光軸方向に移動する必要がある。当然、第２情報記録面に集光する場合は、第１情報記録面には集光しないことが好ましい。）
請求項４に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記集光光学系の光学素子は、前記周辺領域を、同心円状の複数の領域に分割し、前記複数の領域の或る領域を通過した前記波長λ１の光束が、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、前記複数の領域の他の領域を通過した前記波長λ１の光束が、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光することを特徴とする。【００１４】
図３は、本発明の光学素子の一例である対物レンズの断面図である。本例において、中央領域ＭＤは屈折面であり、周辺領域ＯＴ１、ＯＴ２も共に屈折面であるが、実施形態はこれに限られない。図３において、周辺領域ＯＴ１は回折部を設けておらず、その代わり光軸を中心とした輪帯状の内側周辺領域ＯＴ１と外側周辺領域ＯＴ２に分けられており、それぞれ異なる非球面形状となっている。対物レンズＯＢＪの内側周辺領域ＯＴ１を通過した波長λ１の光束はＢＤの第１情報記録面であるディスク表面からｔＡの距離に集光し、外側周辺領域ＯＴ２を通過した残りの光束は第２情報記録面であるディスク表面からｔＢの距離に集光するようになっている。（尚、図３では、便宜上、対物レンズが光軸方向上同じ位置で、周辺領域の光束が、共に第１情報記録面と第２情報記録面に集光するように記載されているが、実際は、同時に第１情報記録面と第２情報記録面に集光することはないことが好ましい。その際に、第１情報記録面に集光する場合は、第２情報記録面には集光せず、第２情報記録面に集光するためには、対物レンズを光軸方向に移動する必要がある。当然、第２情報記録面に集光する場合は、第１情報記録面には集光しないことが好ましい。）尚、対物レンズの代わりに、カップリング素子の周辺領域を同様に分割しても良い。また、本例では、周辺領域を２つに分割しているが、３つ以上の領域に分割しても良い。【００１５】
請求項５に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の発明において、前記集光光学系はプラスチック製の光学素子を少なくとも一つ有し、前記集光光学系の温度が＋３０℃変化したときの３次球面収差の変化量が＋０．０４０λｒｍｓ以内となるような温度特性補正構造を有することを特徴とする。【００１６】
集光光学系がプラスチック製の光学素子を有する場合、温度変化によって球面収差を生じる可能性が高くなる。当該球面収差を補正するために、カップリングレンズを光軸方向に動かすことが行なわれているが、本発明により、温度変化に伴う球面収差補正のためにもカップリングレンズを光軸方向に動かす必要もなくなるため、複数層の情報記録面対応においても、温度変化対応のいずれにおいても、カップリングレンズを光軸方向に動かす必要がなくなり、プラスチック製の光学素子を有する光ピックアップ装置においても、固定カップリングレンズを用いることが可能となる。【００１７】
請求項６に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子は、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の発明において、前記集光光学系の前記光学素子の光利用効率は前記中央領域及び前記周辺領域で略一様であることを特徴とする。なお、光利用効率とは、回折構造による回折効率とレンズの透過率とを掛け合わしたものとする。【００１８】
光学素子の周辺領域で光量が少なく、中央領域で光量が多くなる場合、光スポットのＮＡが小さくなってしまう可能性があるが、光学素子の光利用効率を中央領域及び周辺領域で略一様とすることにより、より良好な光スポットを得ることが可能となる。例えば周辺領域がＸ％（＜５０％）の効率で各情報記録面上に集光する場合、中央領域にＸ％の光束を透過する透過率調整膜や回折構造などを設けることが望ましい。【００１９】
請求項７に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子は、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の発明において、前記集光光学系の前記光学素子は、像側開口数ＮＡが０．７５以上の対物レンズであることを特徴とする。【００２０】
請求項８に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子は、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の発明において、前記集光光学系の前記光学素子は、カップリング素子であることを特徴とする。【００２１】
図２は、本発明の光学素子の一例であるカップリング素子（本例では、カップリングレンズ）及び対物レンズの断面図である。図２においてハッチングで示す光束は、カップリングレンズＣＵＬの周辺領域ＣＯＴ及び対物レンズＯＢＪを通過した光束であり、その一部の光束（光軸から上方に図示）はＢＤの第１情報記録面であるディスク表面からｔＡの距離に集光し、周辺領域ＣＯＴを通過した光束のうち残りの一部（光軸から下方に図示）は第２情報記録面であるディスク表面からｔＢの距離に集光するようになっている。（尚、図２では、便宜上、対物レンズが光軸方向上同じ位置で、周辺領域の光束が、共に第１情報記録面と第２情報記録面に集光するように記載されているが、実際は、同時に第１情報記録面と第２情報記録面に集光することはないことが好ましい。その際に、第１情報記録面に集光する場合は、第２情報記録面には集光せず、第２情報記録面に集光するためには、対物レンズを光軸方向に移動する必要がある。当然、第２情報記録面に集光する場合は、第１情報記録面には集光しないことが好ましい。）例えばカップリングレンズ周辺領域ＣＯＴに回折部を設けることで、このような光束の振り分けを行える。【００２２】
請求項９に記載の光ピックアップ装置用の集光光学系の光学素子は、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の発明において、前記光ディスクは、複数の情報記録面を有するＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）であることを特徴とする。【００２３】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の光学素子を有することを特徴とする。【００２４】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０に記載の発明において、前記光ピックアップ装置はカップリング素子を有し、前記光ディスクの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光する場合と、前記光ディスクの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光する場合とで、前記カップリング素子の光軸方向の位置が同じであることを特徴とする。前記光学素子の光利用効率は前記中央領域及び前記周辺領域全体で略一様であることを特徴とする。これによりＢＤの各情報記録面に形成される集光スポットの形状を適切なものとできる。【００２５】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１に記載の発明において、前記カップリング素子は、常に光軸方向の位置が固定されていることを特徴とする。【００２６】
請求項１３に記載の集光光学系は、波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を射出する第１光源と、少なくとも対物レンズを含む集光光学系とを有し、少なくとも２つの情報記録面を有する光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の集光光学系において、光軸を含む中央領域を通過した前記波長λ１の光束は素通しし、前記中央領域の外側に設けられた輪帯状の周辺領域を通過した前記波長λ１の光束の集光位置を変えることができる集光位置可変手段を有し、前記集光位置可変手段の前記中央領域を通過する前記波長λ１の光束は、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＣ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、前記集光位置可変手段は、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束を、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束を、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、を切替可能であり、以下の式、
ｔＡ  ＜  ｔＣ  ＜  ｔＢ
を満たすことを特徴とする。【００２７】
対物レンズの周辺領域を通過した波長λ１の光束は、本発明においては、振り分けられることなく、集光位置可変手段によって、光軸方向に離れた２つの焦点位置Ｐ１、Ｐ２に、場合に応じて集光することが可能である。一方、対物レンズＯＢＪの中央領域を通過した光束は、集光位置が変わることはなく、常に焦点位置Ｐ１，Ｐ２の間の焦点位置Ｐ３に集光することとなる。これにより、ＢＤの或る情報記録面上の記録／再生を行う際には、中央領域を通過した波長λ１の光束と、周辺領域を通過した波長λ１の光束が、ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録／再生を行えるように集光され、次に、ＢＤの他の情報記録面上の記録／再生を行う際には、集光位置可変手段によって、周辺領域の焦点位置を変え、中央領域を通過した波長λ１の光束と、周辺領域を通過した波長λ１の光束が、ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録／再生を行えるように集光される。中央領域を共通に用いる理由は、図５を用いて説明した理由と同様である。【００２８】
また、本発明は、周辺領域の光束を振り分けないため、光量の面で非常に有利である。また、周辺領域と中央領域で均一な光量を得やすく、良好な光スポットを得やすい。【００２９】
請求項１４に記載の集光光学系は、請求項１３に記載の発明において、前記集光位置可変手段は液晶素子であり、前記液晶素子の液晶の状態を変えることにより、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束を、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、前記周辺領域を通過する前記波長λ１の光束を、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、を切替可能であることを特徴とする。【００３０】
請求項１５に記載の集光光学系は、請求項１４に記載の発明において、前記対物レンズは、ガラスレンズであることを特徴とする。【００３１】
本発明によれば、前記対物レンズはガラス製であるから、光学面に回折構造を形成することが通常は困難である。そこで、前記対物レンズには回折構造を設けず、その代わりに周辺領域を通過した光束は液晶素子等の集光位置可変手段によって集光位置を変えることができるようにする。【００３２】
請求項１６に記載の集光光学系は、請求項１３から請求項１５までのいずれかに記載の発明において、前記光ディスクは、複数の情報記録面を有するＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）であることを特徴とする。【００３３】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１３から請求項１６までのいずれかに記載の集光光学系を有することを特徴とする。【００３４】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１７に記載の発明において、前記光ピックアップ装置はカップリング素子を有し、前記光ディスクの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光する場合と、前記光ディスクの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行うことができるように集光する場合とで、前記カップリング素子の光軸方向の位置が同じであることを特徴とする。【００３５】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１８に記載の発明において、前記カップリング素子は、常に光軸方向の位置が固定されていることを特徴とする。【００３６】
本発明に係る光ピックアップ装置は、波長λ１の光束（以下、第１光束という）を射出する光源（以下、第１光源という）を有するが、そのほかに波長λ２の第２光束を射出する第２光源、波長λ３の第３光束を射出する第３光源を有していてもよい。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第１光束をＢＤの各情報記録面上に集光させる集光光学系を有するが、第２光束をＤＶＤの情報記録面上に集光させ、第３光束をＣＤの情報記録面上に集光させるための集光光学系を共通もしくは別途、有していても良い。また、本発明の光ピックアップ装置は、ＢＤ、ＤＶＤ又はＣＤの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有していて良い。【００３７】
光ディスクは複数の情報記録面を有する。好ましくは、光ディスクはＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）であるが、必要開口数が０．７以上であって、複数の情報記録面を有する他の光ディスクであっても良い。ＢＤは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクであるが、ＤＶＤも同様であってもよい。尚、光ディスク表面から各情報記録面までの保護基板の厚さというときは、０の場合も含み、或いは光ディスクに厚さ数〜数十μｍの保護膜が塗布されている場合には、その膜厚も含むものとする。【００３８】
ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さｔ１が情報記録面によって０．０３〜０．１２ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さｔ２が０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５３程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さｔ３が１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。【００３９】
本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から射出される第１光束の第１波長λ１、第２光源から射出される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から射出される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（７）、（８）を満たすことが好ましい。【００４０】
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１      （７）
１．８×λ１＜λ３＜２．０×λ１      （８）
ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合、ＤＶＤやＣＤに比べて集光スポットを小さくする必要が有り、そのためには第１光束の波長は第２光束の波長や第３光束の波長より短くする必要がある。光源に用いるレーザ装置は温度変化によって射出する光の波長に変化が生じる。そのうえで温度変化及び波長変化に対して発生する球面収差を、光ディスクの情報の記録／再生が行える程度に抑えるために条件式（７）、（８）を満たすことが好ましい。【００４１】
また、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は、３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８５０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。【００４２】
また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいう。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。【００４３】
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。【００４４】
光ピックアップ装置で用いられる集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、対物レンズの他にコリメートレンズやカップリングレンズ等のカップリング素子や液晶素子を有していてもよい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメートレンズは、カップリングレンズの一種で、コリメートレンズに入射した光を平行光にして射出するレンズである。但し、透明な平行平板上に回折構造を形成したような素子もカップリング素子に含まれる。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。対物レンズは、単玉の対物レンズであっても良いし、複数の光学素子から構成されていても良い。また、対物レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで回折構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよいが、成形の容易性やコストの低さの点から見てプラスチックレンズが一番好適である。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、回折構造が設けられる場合、そのベース面（母非球面ともいう）が非球面であることが好ましい。対物レンズから母非球面を判断する場合、回折構造の段差の最も光ディスク側の部分をつないだ包絡面を母非球面と捉えることができる。【００４５】
また、対物レンズをガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましく、４８０℃以下であることがより好ましい。ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下であるガラス材料を使用することにより、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。【００４６】
さらに、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、質量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズ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、２．７５以下であるのがより好ましい。【００４７】
このようなガラス材料として具体的には、特開２００５−３０６６２７号公報の実施例１〜１２を例示することができる。例えば、特開２００５−３０６６２７号公報の実施例１は、ガラス転移点Ｔｇが４６０℃、比重が２．５８、屈折率ｎｄが１．５９４、アッベ数が５９．８である。【００４８】
また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂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℃での屈折率が１．５２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ｄＮ／ｄＴ（℃−１）が−２０×１０−５乃至−５×１０−５（より好ましくは、−１０×１０−５乃至−８×１０−５）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。【００４９】
また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、５０以上であることが好ましい。【００５０】
本発明の光学素子が対物レンズである場合について、以下に記載する。この場合、対物レンズの少なくとも一つの光学面が、少なくとも中央領域と、中央領域の外側に設けられた周辺領域とを有する。また、周辺領域内を分割して、内側周辺領域と外側周辺領域とを有するようにしても良い。【００５１】
中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域であることが好ましいが、光軸を含む微小な領域を未使用領域や特殊な用途の領域とし、その周りを中央領域としてもよい。周辺領域及びそれ以外の領域があるときは、全ての領域は、同一の光学面上に設けられていることが好ましい。各領域は、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。各領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。【００５２】
対物レンズの中央領域を通過する波長λ１の光束は、光ディスク表面から光軸方向にｔＣ（ｍｍ）の厚さの位置に集光する。また、周辺領域は波長λ１の光束を振分け、周辺領域を通過する波長λ１の光束の一部は、光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、周辺領域を通過する波長λ１の光束の残りの少なくとも一部は、光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光する。更に、以下の式、
ｔＡ  ＜  ｔＣ  ＜  ｔＢ
を満たす。【００５３】
光ディスクの或る情報記録面に情報の記録／再生を行う場合は、中央領域を通過する波長λ１の光束と、周辺領域を通過する波長λ１の光束の少なくとも一部を、光ディスクの或る情報記録面に情報の記録／再生ができるように集光させる。また、光ディスクの他の情報記録面に情報の記録／再生を行う場合は、中央領域を通過する波長λ１の光束と、周辺領域を通過する波長λ１の光束の残りの少なくとも一部を、光ディスクの他の情報記録面に情報の記録／再生ができるように集光させる。別の捉え方をすると、中央領域は単一の焦点を有し、周辺領域は、光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる第１の焦点と、光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる第２の焦点の２つの焦点を有するという捉え方も出来る。【００５４】
また、対物レンズの周辺領域は、以下の式を満たすような第１の焦点と第２の焦点とを有することが好ましい。
｜Δｆ｜≠｜ｔα−ｔβ｜／ｎ
Δｆ：第１の焦点と第２の焦点の間の光軸方向の距離（μｍ）
ｔα：光ディスク表面から光ディスクの或る情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
ｔβ：光ディスク表面から光ディスクの他の情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
ｎ：光ディスクの保護層の屈折率
尚、Δｆは、第１の焦点のベストフォーカス位置と、第２の焦点のベストフォーカス位置との間の距離である。【００５５】
上記条件式を満たすことにより、波長λ１の光束を第１の焦点に集光させて光ディスクの或る情報記録面上に情報の記録／再生を行うことができるように集光している際に、同時に、波長λ１の光束が光ディスクの他の情報記録面上に情報の記録／再生を行うことができるように集光しないこととなる。このことにより、ＢＤの複数の情報記録面に同時に集光することを抑制でき、誤検出を防止することが可能となる。【００５６】
また、Δｆは、以下の式を満たすことが好ましい。
５μｍ≦｜Δｆ｜≦２００μｍ
上記条件式を満たすことにより、誤検出をより防止でき、また、周辺領域に回折構造を設ける場合に、回折構造のピッチが細かくなりすぎることを防止でき、製造誤差が少なく、光量ロスの少ない光学素子を得ることが出来る。【００５７】
対物レンズは、周辺領域に回折構造を有するようにしてもよい。その場合、周辺領域を通過した波長λ１の光束のｎ次回折光が、光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、周辺領域を通過した波長λ１の光束のｍ次回折光（ｎ≠ｍ）が、光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光することが好ましい。具体的な実施形態の一例については、図１を用いて先述した通りである。【００５８】
このとき、回折構造のピッチを細かくし過ぎないという観点から、ｎ≠０、ｍ≠０であることが好ましい。好ましい例としては、（ｎ，ｍ）＝（１、−１）、（−１，１）、（１，２）、（２，１）、（２，３）、（３，２）等が挙げられる。【００５９】
なお、本明細書でいう回折構造は段差を有し、回折によって光束を収束又は発散させる作用を持たせる構造の総称である。回折構造は、好ましくは段差を複数有する。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。又、対物レンズの光学面が、光軸を中心とし、段差で区切られた複数の輪帯を有し、輪帯ごとに個別の非球面で構成したものであっても、回折作用によって光束を収束又は発散させている対物レンズは、回折構造を有する対物レンズである。【００６０】
回折構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、回折構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造と階段型構造とに大別される。【００６１】
ブレーズ型構造とは、図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、回折構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということであり、回折構造が母非球面に対して、直角でも平行でもない、斜めの面を有する。尚、図６の例においては、母非球面としての平面に回折構造が形成されているものとする。【００６２】
また、階段型構造とは、図６（ｃ）、（ｄ）に示されるように、回折構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、小階段状のもの（階段単位と称する）を複数有するということである。尚、本明細書中、「Ｘレベル」とは、階段型構造の１つの階段単位において光軸垂直方向に対応する（向いた）輪帯状の面（以下、光学機能面と称することがある）が、段差によって区分けされＸ個の輪帯面毎に分割されていることをいい、特に３レベル以上の階段型構造は、小さい段差と大きい段差を有し、「小さい段差」とは、１つの階段単位において、最も小さな光軸方向の段差をいい、「大きい段差」とは、１つの階段単位において、最も大きな光軸方向の段差をいうものとする。【００６３】
図６（ｃ）に示す回折構造を、５レベルの階段型構造といい、図６（ｄ）に示す回折構造を、２レベルの階段型構造という。第１回折構造は２レベルの階段型構造であって、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を含み、対物レンズの光軸を含む複数の輪帯の断面の形状は、光軸に平行に延在する複数の段差面Ｐａ、Ｐｂと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光源側端同士を連結する光源側光学機能面Ｐｃと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光ディスク側端同士を連結する光ディスク側光学機能面Ｐｄとから形成され、光源側光学機能面Ｐｃと光ディスク側光学機能面Ｐｄとは、光軸に交差する方向に沿って交互に配置されている。【００６４】
また、階段型構造において、１つの階段単位の光軸垂直方向の長さをピッチＰという。段差面は光軸に平行又は略平行であることが好ましいが、光学機能面は母非球面に平行である場合だけでなく、母非球面に対して斜めであってもよい。【００６５】
尚、回折構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。【００６６】
回折構造が、ブレーズ型構造を有する場合、単位形状である鋸歯状の形状が繰り返された形状となる。図６（ａ）に示されるように、同一の鋸歯状形状が繰り返されてもよいし、図６（ｂ）に示されるように、母非球面の方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなっていく形状、又は、小さくなっていく形状であってもよい。また、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなった形状と、徐々に鋸歯状形状の大きさが小さくなっていく形状を組み合わせた形状としてもよい。但し、鋸歯状形状の大きさが徐々に変化する場合であっても、鋸歯状形状において、光軸方向（又は通過する光線の方向）の段差量の大きさはほとんど変化しないことが好ましい。加えて、ある領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側とは逆を向いている形状とし、他の領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側を向いている形状とし、その間に、ブレーズ型構造の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている形状としてもよい。この様な形状とすることにより、輪帯ピッチを広げることが可能となり、回折構造の形状誤差による透過率低下を抑制できる。【００６７】
回折構造が、階段型構造を有する場合、図６（ｃ）で示されるような５レベルの階段単位が、繰り返されるような形状等があり得る。さらに、母非球面の方向に進むに従って、徐々に階段の大きさが大きくなっていく形状や、徐々に階段の大きさが小さくなっていく形状であってもよいが、光軸方向（又は通過する光線の方向）の段差量はほとんど変化しないことが好ましい。【００６８】
また、対物レンズの周辺領域に回折構造を設けず、周辺領域を、同心円状の複数の領域に分割してもよい。この場合、周辺領域は複数の屈折面を有することになる。更に言えば、周辺領域は、複数の非球面係数で表すことができる複数の非球面で構成されることが好ましい、とも言える。この時、複数の領域の或る領域を通過した波長λ１の光束が、光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光し、複数の領域の他の領域を通過した波長λ１の光束が、光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光する。具体的な実施形態の一例については、図３を用いて先述した通りである。複数の領域は、図３に示すように２領域でもよいが、３領域以上であっても良い。領域数を増やしすぎると加工が困難となり、また段差が増えると回折現象の影響が増加するため、８領域以下であることが好ましい。【００６９】
次に、集光光学系がプラスチック製の光学素子を少なくとも一つ有する場合、特に、プラスチック製の対物レンズを有する場合、集光光学系の温度が＋３０℃変化したときの３次球面収差の変化量が＋０．０４０λｒｍｓ以内となるような温度特性補正構造を対物レンズが有することが好ましい。温度特性補正構造の具体例としては回折構造が挙げられる。複数の焦点を形成するための周辺領域の回折構造と温度特性補正構造の回折構造とを重畳するようにしてもよい。また、複数の焦点を形成するために複数の領域に分割した周辺領域の各屈折面に、温度特性補正構造の回折構造を設けてもよい。また、中央領域にも温度特性補正構造の回折構造を設けても良い。【００７０】
更に、対物レンズに互換用の回折構造を設けることで、複数種類の光ディスク、例えば、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤのいずれに対しても情報の記録／再生が可能な対物レンズとすることができる。【００７１】
また、対物レンズは、光利用効率が中央領域と、周辺領域とで略一様であることが好ましい。略一様とは、中央領域の光利用効率と、周辺領域の光利用効率の差が、３０％以下であることをいう。好ましくは、１５％以下である。【００７２】
光学素子の周辺領域で光量が少なく、中央領域で光量が多くなる場合、光スポットのＮＡが小さくなってしまう可能性があるが、光学素子の光利用効率を中央領域及び周辺領域で略一様とすることにより、より良好な光スポットを得ることが可能となる。例えば周辺領域がＸ％（＜５０％）の効率で各情報記録面上に集光する場合、中央領域にＸ％のみの光束を透過するフィルター等の透過率調整膜を設けることや、中央領域にＸ％のみの光束を透過し、他は回折現象でフレアにしてしまう回折構造などを設けることが望ましい。【００７３】
本発明の光ディスク（好ましくはＢＤ）に対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ１とするが、これに加えてＤＶＤ、ＣＤを互換使用する場合、ＤＶＤに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１≧ＮＡ２）とし、ＣＤに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．６以上、０．９以下であることが好ましく、より好ましくは、０．７５以上、０．９以下である。特にＮＡ１は０．８５であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０又は０．６５であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。【００７４】
また、対物レンズは、非点収差や偏心コマ収差を抑えるという観点から、以下の条件式、
１．０＜ｄ／ｆ＜３．０
を満たすことが好ましい。ｄ（ｍｍ）は、対物レンズの軸上厚であり、ｆ（ｍｍ）は、対物レンズの波長λ１の光束における焦点距離である。
尚、以下の条件式、
１．１＜ｄ／ｆ＜２．０
を満たすことが更に好ましい。【００７５】
以上、本発明の光学素子が対物レンズである場合について説明をしてきたが、本発明の光学素子がカップリングレンズや平板素子などのカップリング素子である場合も、上述の説明を適用可能である。本発明の光学素子がカップリングレンズである場合の実施態様の一例は、図２を用いて先述した通りである。【００７６】
また、対物レンズがガラスレンズである場合、周辺領域に回折構造や、複数領域等、複雑な構造を設けることが、プラスチックレンズより加工上、困難となる。その場合、光ピックアップ装置において光軸を含む同心円状の中央領域を通過した波長λ１の光束の集光位置は固定され、中央領域の外側に設けられた輪帯状の周辺領域を通過した波長λ１の光束の集光位置を変えることができる集光位置可変手段を有することが好ましい。集光位置可変手段は、ガラス対物レンズとの組み合わせに限定されるわけでなく、プラスチック対物レンズと組み合わせて用いてもよい。【００７７】
このとき、集光位置可変手段の中央領域を通過する波長λ１の光束は、光ディスク表面から光軸方向にｔＣ（ｍｍ）の厚さの位置に集光する。さらに、集光位置可変手段は、周辺領域を通過する波長λ１の光束を、前記光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、周辺領域を通過する前記波長λ１の光束を、光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態とを切替る。また、以下の条件式、
ｔＡ  ＜  ｔＣ  ＜  ｔＢ
を満たす。【００７８】
集光位置可変手段は、液晶素子を有することが好ましい。この場合、前記液晶素子の液晶の状態を変えることにより、例えば、液晶が与える位相を変えることにより、周辺領域を通過する波長λ１の光束を、光ディスク表面から光軸方向にｔＡ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態と、周辺領域を通過する波長λ１の光束を、光ディスク表面から光軸方向にｔＢ（ｍｍ）の厚さの位置に集光させる状態とを切替ることが好ましい。即ち、液晶素子において、周辺領域の位相差を変化させることにより、周辺領域の集光位置を変化させることが好ましい。更にいえば、液晶素子は、中央領域を通過した波長λ１の光束と、周辺領域を通過した波長λ１の光束に与える位相差を相対的に異ならせることにより、中央領域と周辺領域とで集光位置を異ならせることが好ましい。【００７９】
液晶素子は、例えば特開２００５−１５８１０２号公報に記載されたものを用いることができる。【００８０】
光ピックアップ装置がカップリング素子を有する場合、光ディスクの或る情報記録面に情報の記録／再生ができるように集光する場合と、光ディスクの他の情報記録面に情報の記録／再生ができるように集光する場合とで、カップリング素子の光軸方向の位置が同じであることが好ましい。更に好ましくは、カップリング素子は、常に光軸方向の位置が固定されていることである。尚、本発明の光学素子が対物レンズである場合、或る情報記録面上に情報の記録／再生を行う場合と、他の情報記録面上に情報の記録／再生を行う場合とで、対物レンズに入射する光束の入射角度を変化させないことが好ましい。この様な構成とすることで、カップリング素子を可動するアクチュエータを設ける必要がなくなるため、光ピックアップ装置のコストを低減することが可能となる。【００８１】
第１光束は平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよいが、対物レンズに入射する光束の発散角又は収束角は固定されている。好ましくは、第１光束が対物レンズに入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式、
−０．０２＜ｍ１＜０．０２
を満たすことである。【００８２】
光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。【００８３】
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。【００８４】
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。【００８５】
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００８６】
本発明によれば、カップリングレンズを光軸方向に移動させず、複数層を有するＢＤ等の光ディスクに対して、球面収差を補正した上で、良好に情報の記録／再生を行うことが可能となると共に、複数の情報記録面に同時に集光することがなくなり、誤検出を防止することができる光ピックアップ装置及び光学素子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の光学素子の一例である対物レンズの断面図である。
【図２】本発明のカップリング素子の一例であるカップリングレンズ及び対物レンズの断面図である。
【図３】本発明の光学素子の一例である対物レンズの断面図である。
【図４】本発明の光学素子の一例である対物レンズの断面図であり、（ａ）は周辺領域を通過した光束の光路を示し、（ｂ）は中央領域を通過した光束の光路を示す。
【図５】保護基板厚を一定（ａ）とした場合において、縦軸に球面収差ＳＡをとり、横軸に開口数ＮＡをとって示す図である。
【図６】回折構造の例を示す拡大断面図である。
【図７】ＢＤとＤＶＤとＣＤとに対して、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図８】ＢＤとＤＶＤとＣＤとに対して、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００８８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図７は、複数（例えば二層）の情報記録面を有するＢＤと、ＤＶＤとＣＤとに対して、適切に情報の記録／再生を行うことができる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。図７に示す光ピックアップ装置は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【００８９】
図７に示す光ピックアップ装置は、ＢＤ専用の第１対物レンズＯＬ１、ＣＤ／ＤＶＤ用の第２対物レンズＯＬ２、第１反射面ＲＰ１と第２反射面ＲＰ２とを有するダイクロイックミラーＤＭ、λ／４波長板ＱＷＰ、光ピックアップ装置に固定された（光軸方向に移動しない）カップリングレンズＣＵＬ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、波長λ２＝６５０ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する半導体レーザ（第２光源）と波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する半導体レーザ（第３光源）とを共通のパッケージに収容した２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐ、センサ用レンズＳＬ、ＢＤの情報記録面ＲＬ１、ＲＬ１’、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する受光素子ＰＤとを有する。
【００９０】
尚、ここでは第１対物レンズＯＬ１は、プラスチック製であり、図１に示すように光軸を含む中央領域と、その外側の周辺領域とを有し、周辺領域には回折構造が形成されている。かかる回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに、ｍ次の回折光とｎ次の回折光とを発生させるようになっている。第１対物レンズＯＬ１は、単玉のレンズの例が示されているが、この対物光学素子に代えて、複数の光学素子からなる対物光学素子を使用してもよい。第２対物レンズＯＬ２としては、良く知られているＤＶＤ／ＣＤ互換用の対物光学素子を用いることができる。このように、波長λ１の光束は第１対物レンズＯＬ１に入射させ、波長λ２，λ３の光束は第２対物レンズＯＬ２に入射させると、光ピックアップ装置の構成を簡素化できる。
【００９１】
ＢＤの第１情報記録面に対して記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させると、青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１を通過し第２反射面ＲＰ２で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第１対物レンズＯＬ１に入射する。ここで、フォーカシング動作により光軸方向に位置調整された第１対物レンズＯＬ１の中央領域を通過した光束と、周辺領域を通過してｍ次光に変換された光束は、保護基板ＰＬ１を介してＢＤに入射し、表面から第１の深さにある第１情報記録面ＲＬ１に形成されるスポットとなる。
【００９２】
第１情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１対物レンズＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第２反射面ＲＰ２で反射され第１反射面ＲＰ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第１対物レンズＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤの第１情報記録面ＲＬ１に記録された情報を読み取ることができる。
【００９３】
次に、ＢＤの第２情報記録面に対して記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させると、青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１を通過し第２反射面ＲＰ２で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第１対物レンズＯＬ１に入射する。ここで、フォーカシング動作により光軸方向に位置調整された第１対物レンズＯＬ１の中央領域を通過した光束と、周辺領域を通過してｎ次光に変換された光束は、保護基板ＰＬ１’を介してＢＤに入射し、表面から、第１の深さとは異なる第２の深さにある第２情報記録面ＲＬ１’に形成されるスポットとなる。
【００９４】
第２情報記録面ＲＬ１’上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１対物レンズＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第２反射面ＲＰ２で反射され第１反射面ＲＰ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第１対物レンズＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤの第１情報記録面ＲＬ１’に記録された情報を読み取ることができる。
【００９５】
このように、本実施の形態によれば、ＢＤが複数の情報記録面を有する場合であっても、カップリングレンズを固定したまま、異なる情報記録面に対して情報の記録／再生を行うことができるため、光ピックアップ装置の構成の簡素化と省エネを図ることができる。尚、対物レンズの周辺領域に回折構造を設ける代わりに、カップリングレンズＣＵＬの周辺領域に回折構造を設けても良い。
【００９６】
次に、ＤＶＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤色半導体レーザを発光させると、その赤色半導体レーザから射出された第２光束（λ１＝６５０ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第２対物レンズＯＬ２によって厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。
【００９７】
情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２対物レンズＯＬ２、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第２対物レンズＯＬ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００９８】
次に、ＣＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤外半導体レーザを発光させると、その赤外半導体レーザから射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第２対物レンズＯＬ２によって厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。
【００９９】
情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２対物レンズＯＬ２、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第２対物レンズＯＬ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１００】
（第２の実施の形態）
図８は、複数（例えば二層）の情報記録面を有するＢＤと、ＤＶＤとＣＤとに対して、適切に情報の記録／再生を行うことができる第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。図８に示す光ピックアップ装置は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【０１０１】
図８に示す光ピックアップ装置は、上述した実施の形態に対して、回折構造を形成したプラスチック製の第１対物レンズＯＬ１の代わりに、ガラス製の第１対物レンズＯＬ１を用い、更にカップリングレンズＣＵＬより光ディスク側に液晶素子ＬＱを配置した点が異なる。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。又、ＤＶＤ、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う際には、液晶素子ＬＱは平行平板として機能するため、上述した実施の形態と等価になり、よってその説明も省略する。
【０１０２】
ＢＤの第１情報記録面に対して記録／再生を行う場合について説明する。まず、液晶素子ＬＱを駆動して、第１対物レンズＯＬ１の周辺領域に相当する部位に電圧を付与し、通過した光束に第１の位相（位相ゼロを含む）を与えることができるようにする。次いで、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させると、青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、液晶素子ＬＱを通過して周辺領域に第１の位相が付与され、更にλ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１を通過し第２反射面ＲＰ２で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第１対物レンズＯＬ１に入射する。ここで、フォーカシング動作により光軸方向に位置調整された第１対物レンズＯＬ１の中央領域を通過した光束と、周辺領域を通過して第１の位相を付与された光束は、保護基板ＰＬ１を介してＢＤに入射し、表面から第１の深さにある第１情報記録面ＲＬ１に形成されるスポットとなる。
【０１０３】
第１情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１対物レンズＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第２反射面ＲＰ２で反射され第１反射面ＲＰ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、液晶素子ＬＱを通過し、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第１対物レンズＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤの第１情報記録面ＲＬ１に記録された情報を読み取ることができる。
【０１０４】
次に、ＢＤの第２情報記録面に対して記録／再生を行う場合について説明する。まず、液晶素子ＬＱを駆動して、第１対物レンズＯＬ１の周辺領域に相当する部位に電圧を付与し、通過した光束に第１の位相とは異なる第２の位相を与えることができるようにする。次いで、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させると、青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、液晶素子ＬＱを通過して周辺領域に第２の位相が付与され、更にλ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１を通過し第２反射面ＲＰ２で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第１対物レンズＯＬ１に入射する。ここで、フォーカシング動作により光軸方向に位置調整された第１対物レンズＯＬ１の中央領域を通過した光束と、周辺領域を通過して第２の位相を付与された光束は、保護基板ＰＬ１’を介してＢＤに入射し、表面から、第１の深さとは異なる第２の深さにある第２情報記録面ＲＬ１’に形成されるスポットとなる。
【０１０５】
第２情報記録面ＲＬ１’上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１対物レンズＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第２反射面ＲＰ２で反射され第１反射面ＲＰ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、液晶素子ＬＱを通過し、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第１対物レンズＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤの第１情報記録面ＲＬ１’に記録された情報を読み取ることができる。
【０１０６】
（実施例）
以下、上述した実施の形態に用いることができる実施例について説明する。
【０１０７】
以下に述べる実施例において設けられた回折構造は、以下の光路差関数φ（ｍｍ）に表の係数を代入して表せる。
［光路差関数］
φ＝λ／λＢ×ｄｏｒ×（Ｃ２ｙ２＋Ｃ４ｙ４＋Ｃ６ｙ６＋Ｃ８ｙ８＋Ｃ１０ｙ１０）
但し、
φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
λＢ：製造波長
ｄｏｒ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｙ：光軸からの距離
Ｃ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０：回折面係数
又、対物レンズの光学面は、それぞれ以下の非球面表現式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４
＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４＋Ａ１６ｙ１６
＋Ａ１８ｙ１８＋Ａ２０ｙ２０
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Ｋ：コーニック係数
Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６，Ａ１８，Ａ２０：非球面係数
これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表すものとする。
【０１０８】
（実施例１）
実施例１のレンズデータを表１に示す。実施例１では、周辺領域に設けられた回折構造は、＋１次回折光と−１次回折光とを最も多く発生し、温度変化に起因した球面収差を補正する機能を有していないものである。基準温度において、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差は−０．０１６λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差は０．０１６λｒｍｓであり、何れにおいても、良好に集光していることが分かる。尚、実施例１では、ｔＡ＝０．０７５ｍｍ、ｔＢ＝０．１００ｍｍ、ｔＣ＝０．０８７５ｍｍである。
【０１０９】
【表１】
2010116828.tif 000003
【０１１０】
（実施例２）
実施例２のレンズデータを表２に示す。実施例２では、周辺領域に設けられた回折構造は、光路差関数φ１によって規定される＋１次回折光と−１時回折光とを最も多く発生する回折構造と、光路差関数φ２によって規定される４次回折光を発生する回折構造を重畳したものである。光路差関数φ２によって規定される回折構造が、温度変化に起因した球面収差を補正する機能を有する温度特性補正構造である。基準温度において、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差は０．００８λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差は−０．０１０λｒｍｓであり、何れにおいても、良好に集光していることが分かる。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差は０．０６０λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差は０．０５４λｒｍｓである。一方、基準温度から＋３０℃温度上昇が生じ且つ波長シフト（＋１．５ｎｍ／＋３０℃）が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差は０．０１８λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差は０．０１１λｒｍｓであるため、温度変化時においても、良好に集光していることが分かる。コリメートレンズを含む集光光学系においては、温度変化時の収差変化はより小さくなり、さらに良好に集光する。尚、実施例２では、ｔＡ＝０．０７５ｍｍ、ｔＢ＝０．１００ｍｍ、ｔＣ＝０．０８７５ｍｍである。
【０１１１】
【表２】
2010116828.tif 000004
【０１１２】
（実施例３）
実施例３のレンズデータを表３に示す。実施例３では、屈折面のみからなるガラス製の対物レンズと、液晶素子を組み合わせたものである。液晶素子は、光軸の周囲に５輪帯の位相シフト面を持ち、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、全ての輪帯を通過した光束に位相を与えず、ＢＤの保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、中央の輪帯以外を通過した光束には、表３に示す位相を与えるようになっている。基準温度において、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差は−０．０１５λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差は０．０２１λｒｍｓであり、何れにおいても、良好に集光していることが分かる。実施例３では、ｔＡ＝０．０７５ｍｍ、ｔＢ＝０．１００ｍｍ、ｔＣ＝０．０８７５ｍｍである。
【０１１３】
【表３】
2010116828.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明によれば、簡素な構成で省エネに適した光ディスクドライブ装置に好適な対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供できる。
【符号の説明】
【０１１５】
ＣＵＬ  カップリングレンズ
ＤＭ  ダイクロイックミラー
ＤＰ  ダイクロイックプリズム
ＬＤ１  青紫色半導体レーザ
ＬＱ  液晶素子
ＯＬ１  第１対物レンズ
ＯＬ２  第２対物レンズ
ＰＢＳ  偏光ビームスプリッタ
ＰＤ  受光素子
ＰＬ１、ＰＬ１’  ＢＤの保護基板
ＰＬ２  ＤＶＤの保護基板
ＰＬ３  ＣＤの保護基板
ＱＷＰ  λ／４波長板
ＲＬ１、ＲＬ１’  ＢＤの情報記録面
ＲＬ２  ＤＶＤの情報記録面
ＲＬ３  ＣＤの情報記録面
ＲＰ１  第１反射面
ＲＰ２  第２反射面
ＳＬ  センサ用レンズ
【図６】
2010116828.tif 000006
【図１】
2010116828.tif 000007
【図２】
2010116828.tif 000008
【図３】
2010116828.tif 000009
【図４】
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【図５】
2010116828.tif 000011
【図７】
2010116828.tif 000012
【図８】
2010116828.tif 000013
【国際調査報告】
2010116828.tif 000014
2010116828.tif 000015
2010116828.tif 000016
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