(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源側の面に、光軸に対して略同心円状に形成される第１領域と、
前記第１領域の外側に形成される第２領域と、
前記第２領域の外側に形成される第３領域とを備え、
前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域には、回折構造が形成され、
前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域の前記回折構造によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第１の厚さｔ１［ｍｍ］の光透過層を有する第１の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、
前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１領域及び前記第２領域の前記回折構造によって回折される第２の波長λ２（λ２＞λ１）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第２の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）［ｍｍ］の光透過層を有する第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、
前記第１領域は、前記第１領域の前記回折構造によって回折される第３の波長λ３（λ３＞λ２）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第３の厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）［ｍｍ］の光透過層を有する第３の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、
前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の前記第１の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ１とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の前記第３の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ３とし、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ１とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ３としたとき、
前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１は、ＣＭＤ１＋ＣＭＬ１で表され、
前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ３は、ＣＭＤ３＋ＣＭＬ３で表され、
前記正弦条件違反量ＳＣ１と前記正弦条件違反量ＳＣ３とは、
ＳＣ１＞０及び
ＳＣ３＜０
を満たし、
前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の焦点距離［ｍｍ］をｆ１とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の焦点距離［ｍｍ］をｆ３とし、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の開口数をＮＡ１（ただし、０．８≦ＮＡ１≦０．９）とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の開口数をＮＡ３（ただし、０．４５≦ＮＡ３≦０．５２、かつ、ＮＡ３／ＮＡ１＜２／３）としたとき、
前記焦点距離ｆ１と前記焦点距離ｆ３とは、
ｆ３／ｆ１≧（２・ＮＡ１）／（３・ＮＡ３）
を満たすことを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
前記正弦条件違反量ＳＣ１及び前記正弦条件違反量ＳＣ３は、
８０≧ＳＣ１＞０［ｍλ／ｄｅｇ］、及び
−１４０≦ＳＣ３＜０［ｍλ／ｄｅｇ］
を満たすことを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
【請求項３】
前記焦点距離ｆ１と前記焦点距離ｆ３とは、
ｆ３／ｆ１≧１．２
を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記第１領域に形成される回折構造は、階段形状の断面を有し、
前記第１の波長λ１は、３９０［ｎｍ］≦λ１≦４３０［ｎｍ］を満たし、
前記第２の波長λ２は、６３０［ｎｍ］≦λ２≦６８０［ｎｍ］を満たし、
前記第３の波長λ３は、７５０［ｎｍ］≦λ３≦８１０［ｎｍ］を満たし、
前記第１領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与え、前記第３の波長λ３のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与え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レンズ。
【請求項５】
前記第１領域に形成される回折構造は、５段６レベルを一周期とする階段形状の断面を有し、
前記第１領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、約１．３３波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、約０．８０波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与え、前記第３の波長λ３のレーザ光に対して、約０．６７波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与えることを特徴とする請求項４記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記第２領域に形成される回折構造は、階段形状の断面を有し、
前記第１の波長λ１は、３９０［ｎｍ］≦λ１≦４３０［ｎｍ］を満たし、
前記第２の波長λ２は、６３０［ｎｍ］≦λ２≦６８０［ｎｍ］を満たし、
前記第２領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項７】
前記第２領域に形成される回折構造は、３段４レベルを一周期とする階段形状の断面を有し、
前記第２領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、約１．２５波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、約０．７５波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与えることを特徴とする請求項６記載の対物レンズ。
【請求項８】
前記第３領域に形成される回折構造は、鋸歯形状の断面を有し、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、０．５波長未満の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項９】
前記第３領域は、前記第３領域を通過して前記第２の情報記録媒体の情報記録面に入射する前記第２の波長λ２のレーザ光に対して収差を与えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項１０】
前記第２領域及び前記第３領域は、前記第２領域及び前記第３領域を通過して前記第３の情報記録媒体の情報記録面に入射する前記第３の波長λ３のレーザ光に対して収差を与えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項１１】
前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の焦点距離ｆ１［ｍｍ］は、
１．６＞ｆ１≧１．３
を満たすことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項１７】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源を出射した前記レーザ光を情報記録媒体の情報記録面に収束させる請求項１〜１１のいずれかに記載の対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えることを特徴とする光学ヘッド。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学ヘッドと、
前記情報記録媒体を回転駆動するためのモータと、
前記光学ヘッド及び前記モータを制御する制御部とを備えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光ディスク装置と、
前記光ディスク装置に記録する情報及び／又は前記光ディスク装置から再生された情報を処理する情報処理部とを備えることを特徴とする情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の光ディスク等の情報記録媒体の情報記録面に、レーザ光源から出射されたレーザ光を収束させる対物レンズ、当該対物レンズを備え、情報記録媒体に対して光学的に情報を記録又は再生する光学ヘッド、当該光学ヘッドを備える光ディスク装置、及び当該光ディスク装置を備える情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
青紫半導体レーザの実用化に伴い、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）及びＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）と同じ大きさで、高密度及び大容量の光情報記録媒体（以下、光ディスクとも言う）であるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤ）が実用化されている。ＢＤは、波長４００ｎｍ程度のレーザ光を出射する青紫レーザ光源と、開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ、以下、ＮＡとも言う）が約０．８５の対物レンズとを用いて、光透過層の厚さが約０．１ｍｍである情報記録媒体の情報記録面に対して情報を記録又は再生するための光ディスクである。なお、本明細書において、光透過層とは、情報記録媒体の表面と情報記録面との間の層を意味している。【０００３】
ところで、光透過層の厚さが異なる複数種類の光ディスクに対して、情報を記録又は再生するための単一の対物レンズ、いわゆる互換対物レンズについて、多くの方式が知られている。【０００４】
例えば、特許文献１又は特許文献２には、対物レンズに回折構造（光路差付与構造）を形成することで、複数種類の光ディスクの光透過層の厚さの差によって生じる球面収差を、光源波長の差を利用して補正する互換対物レンズが開示されている。【０００５】
図２７は、従来の互換対物レンズの構成を示す図である。特許文献１に示された互換対物レンズは、図２７に示すように、互換対物レンズの少なくとも一つの光学面に形成された中央領域ＣＮ（内周領域）と、中央領域ＣＮの周りに形成された中間領域ＭＤ（中周領域）と、中間領域ＭＤの周りに形成された周辺領域ＯＴ（外周領域）とを有している。中央領域ＣＮは、対物レンズの光軸を含む領域である。中央領域ＣＮ、中間領域ＭＤ及び周辺領域ＯＴ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。【０００６】
中央領域ＣＮには第１光路差付与構造が設けられ、中間領域ＭＤには第２光路差付与構造が設けられ、周辺領域ＯＴには第３光路差付与構造が設けられている。第１〜第３光路差付与構造は、例えば回折構造であり、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有する。光路差付与構造は、ブレーズ型構造と階段型構造とに大別される。ブレーズ型構造の光軸を含む断面の形状は、鋸歯状の形状であり、階段型構造の光軸を含む断面の形状は、複数の小階段状を有する形状である。なお、周辺領域ＯＴは屈折面であってもよい。【０００７】
互換対物レンズの中央領域ＣＮは、第１の情報記録媒体、第２の情報記録媒体及び第３の情報記録媒体に情報を記録又は再生する際に用いられる第１の情報記録媒体、第２の情報記録媒体及び第３の情報記録媒体の共用領域である。第１の情報記録媒体は、例えば、ＮＡが０．８〜０．９程度の対物レンズにより情報が記録又は再生されるＢＤである。第２の情報記録媒体は、例えば、ＮＡが０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報が記録又は再生されるＤＶＤである。第３の情報記録媒体は、例えば、ＮＡが０．４５〜０．５１程度の対物レンズにより情報が記録又は再生されるＣＤである。【０００８】
すなわち、互換対物レンズは、中央領域ＣＮを通過する波長λ１の第１光束を、第１の情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、中央領域ＣＮを通過する波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を、第２の情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、中央領域ＣＮを通過する波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を、第３の情報記録媒体の情報記録面上に収束させる。【０００９】
また、中央領域ＣＮに設けられた第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束、第２光束及び第３光束に対して、第１の情報記録媒体の光透過層の厚さｔ１と、第２の情報記録媒体の光透過層の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）と、第３の情報記録媒体の光透過層の厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）との違いによって発生する球面収差と、第１光束と第２光束と第３光束との波長の違いによって発生する球面収差とを補正する。なお、光透過層の厚さの違いによって発生する球面収差は、波長の違いによって発生する球面収差で補正していると考えることもできる。【００１０】
互換対物レンズの中間領域ＭＤは、第１の情報記録媒体及び第２の情報記録媒体に情報を記録又は再生する際に用いられる、第１の情報記録媒体及び第２の情報記録媒体の共用領域であり、第３の情報記録媒体に情報を記録又は再生する際には用いられない。すなわち、互換対物レンズは、中間領域ＭＤを通過する第１光束を、第１の情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、中間領域ＭＤを通過する第２光束を、第２の情報記録媒体の情報記録面上に収束させる。その一方で、中間領域ＭＤを通過する第３光束は、第３の情報記録媒体の情報記録面上でフレアを形成する。【００１１】
互換対物レンズの周辺領域ＯＴは、第１の情報記録媒体に情報を記録又は再生する際に用いられ、第２の情報記録媒体及び第３の情報記録媒体に情報を記録又は再生する際には用いられない、第１の情報記録媒体の専用領域である。すなわち、互換対物レンズは、周辺領域ＯＴを通過する第１光束を、第１の情報記録媒体の情報記録面上に収束させる。その一方で、周辺領域ＯＴを通過する第２光束は、第２の情報記録媒体の情報記録面上でフレアを形成し、周辺領域ＯＴを通過する第３光束は、第３の情報記録媒体の情報記録面上でフレアを形成する。【００１２】
次に、第１の情報記録媒体であるＢＤ、第２の情報記録媒体であるＤＶＤ及び第３の情報記録媒体であるＣＤに情報を記録又は再生することが可能な、従来の光学ヘッドの動作について述べる。図２８は、従来の光学ヘッド１００の概略構成を示す図である。従来の光学ヘッド１００は、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０に情報を記録又は再生する際に用いられるＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ１０８ａと、ＢＤ６０に情報を記録又は再生する際に用いられるＢＤ専用対物レンズ１０８ｂとを搭載している。【００１３】
青紫レーザ光源１０１から出射された波長約４０５ｎｍの青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２にＳ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ１０２で反射された青紫レーザ光は、１／４波長板１０３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ１０４で略平行光に変換される。略平行光に変換された青紫レーザ光は、第１ミラー１０５ａを透過し、第２ミラー１０５ｂで反射されて折り曲げられる。第２ミラー１０５ｂで反射した青紫レーザ光は、ＢＤ専用対物レンズ１０８ｂによって、ＢＤ６０の情報記録面に光スポットとして収束される。【００１４】
ＢＤ６０の情報記録面で反射した青紫レーザ光は、再びＢＤ専用対物レンズ１０８ｂを透過し、第２ミラー１０５ｂで反射される。第２ミラー１０５ｂで反射された青紫レーザ光は、第１ミラー１０５ａ及びコリメートレンズ１０４を透過した後、１／４波長板１０３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ１１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ１１３を透過した青紫レーザ光は、アナモフィックレンズ１２２を介して受光素子１２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子１２３で検出された青紫レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＢＤ６０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＢＤ６０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。【００１５】
２波長レーザ光源１１１から出射された波長約６６０ｎｍの赤色レーザ光は、平板型ビームスプリッタ１１３にＳ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ１１３で反射された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２を透過し、１／４波長板１０３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ１０４で略平行光に変換される。略平行光に変換された赤色レーザ光は、第１ミラー１０５ａで反射されて折り曲げられる。第１ミラー１０５ａで反射した赤色レーザ光は、ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ１０８ａによって、ＤＶＤ７０の情報記録面に光スポットとして収束される。【００１６】
ＤＶＤ７０の情報記録面で反射した赤色レーザ光は、再びＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ１０８ａを透過し、第１ミラー１０５ａで反射される。第１ミラー１０５ａで反射された赤色レーザ光は、コリメートレンズ１０４を透過した後、１／４波長板１０３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ１１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ１１３を透過した赤色レーザ光は、アナモフィックレンズ１２２を介して受光素子１２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子１２３で検出された赤色レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＤＶＤ７０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＤＶＤ７０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。【００１７】
２波長レーザ光源１１１から出射された波長約７８０ｎｍの赤外レーザ光は、平板型ビームスプリッタ１１３にＳ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ１１３で反射された赤外レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２を透過し、１／４波長板１０３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ１０４で略平行光に変換される。略平行光に変換された赤外レーザ光は、第１ミラー１０５ａで反射されて折り曲げられる。第１ミラー１０５ａで反射した赤外レーザ光は、ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ１０８ａによって、ＣＤ８０の情報記録面に光スポットとして収束される。【００１８】
ＣＤ８０の情報記録面で反射した赤外レーザ光は、再びＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ１０８ａを透過し、第１ミラー１０５ａで反射される。第１ミラー１０５ａで反射された赤外レーザ光は、コリメートレンズ１０４を透過した後、１／４波長板１０３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された赤外レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ１１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ１１３を透過した赤外レーザ光は、アナモフィックレンズ１２２を介して受光素子１２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子１２３で検出された赤外レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＣＤ８０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＣＤ８０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。【００１９】
ＢＤ６０、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号の生成には、例えばアナモフィックレンズ１２２による非点収差法等が用いられる。非点収差法では、受光素子１２３上に形成される検出スポットが、４分割受光パターンを用いて検出される。【００２０】
なお、受光素子１２３上に形成される検出スポット径は、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０のそれぞれに情報を記録又は再生するためのレーザ光の光束径に略比例する。【００２１】
ここで、ＢＤ６０に情報を記録又は再生するためのレーザ光の光束径が、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生するためのレーザ光の光束径と略等しくなるよう、ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ１０８ａとＢＤ専用対物レンズ１０８ｂとの焦点距離及び開口数を決定することが可能である。また、ＢＤ６０に情報を記録又は再生するためのレーザ光の光束径が、ＣＤ８０に情報を記録又は再生するためのレーザ光の光束径と略等しくなるよう、ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ１０８ａとＢＤ専用対物レンズ１０８ｂとの焦点距離及び開口数を決定することも可能である。【００２２】
次に、第１の情報記録媒体であるＢＤ、第２の情報記録媒体であるＤＶＤ及び第３の情報記録媒体であるＣＤに情報を記録又は再生することが可能な、特許文献１又は特許文献２で開示された互換対物レンズを備えた、従来の光学ヘッドの動作について述べる。【００２３】
図２９は、従来の他の光学ヘッド２００の概略構成を示す図である。【００２４】
青紫レーザ光源２０１から出射された波長約４０５ｎｍの青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２０２にＳ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ２０２で反射された青紫レーザ光は、１／４波長板２０３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ２０４で略平行光に変換される。略平行光に変換された青紫レーザ光は、ミラー２０５で反射されて折り曲げられる。ミラー２０５で反射した青紫レーザ光は、互換対物レンズ２０８によって、ＢＤ６０の情報記録面に光スポットとして収束される。【００２５】
ＢＤ６０の情報記録面で反射した青紫レーザ光は、再び互換対物レンズ２０８を透過し、ミラー２０５で反射される。ミラー２０５で反射された青紫レーザ光は、コリメートレンズ２０４を透過した後、１／４波長板２０３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２０２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ２１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ２１３を透過した青紫レーザ光は、アナモフィックレンズ２２２を介して受光素子２２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子２２３で検出された青紫レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＢＤ６０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＢＤ６０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。【００２６】
２波長レーザ光源２１１から出射された波長約６６０ｎｍの赤色レーザ光は、平板型ビームスプリッタ２１３にＳ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ２１３で反射された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２０２を透過し、１／４波長板２０３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ２０４で略平行光に変換される。略平行光に変換された赤色レーザ光は、ミラー２０５で反射されて折り曲げられる。ミラー２０５で反射した赤色レーザ光は、互換対物レンズ２０８によって、ＤＶＤ７０の情報記録面に光スポットとして収束される。【００２７】
ＤＶＤ７０の情報記録面で反射した赤色レーザ光は、再び互換対物レンズ２０８を透過し、ミラー２０５で反射される。ミラー２０５で反射された赤色レーザ光は、コリメートレンズ２０４を透過した後、１／４波長板２０３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２０２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ２１３にＰ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ２１３を透過した赤色レーザ光は、アナモフィックレンズ２２２を介して受光素子２２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子２２３で検出された赤色レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＤＶＤ７０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＤＶＤ７０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。【００２８】
２波長レーザ光源２１１から出射された波長約７８０ｎｍの赤外レーザ光は、平板型ビームスプリッタ２１３にＳ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ２１３で反射された赤外レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２０２を透過し、１／４波長板２０３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ２０４で略平行光に変換される。略平行光に変換された赤外レーザ光は、ミラー２０５で反射されて折り曲げられる。ミラー２０５で反射した赤外レーザ光は、互換対物レンズ２０８によって、ＣＤ８０の情報記録面に光スポットとして収束される。【００２９】
ＣＤ８０の情報記録面で反射した赤外レーザ光は、再び互換対物レンズ２０８を透過し、ミラー２０５で反射される。ミラー２０５で反射された赤外レーザ光は、コリメートレンズ２０４を透過した後、１／４波長板２０３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された赤外レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２０２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ２１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ２１３を透過した赤外レーザ光は、アナモフィックレンズ２２２を介して受光素子２２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子２２３で検出された赤外レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＣＤ８０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＣＤ８０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。【００３０】
ＢＤ６０、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号の生成には、例えばアナモフィックレンズ２２２による非点収差法等が用いられる。非点収差法では、受光素子２２３上に形成される検出スポットが、４分割受光パターンを用いて検出される。【００３１】
なお、受光素子２２３上に形成される検出スポット径は、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０のそれぞれに情報を記録又は再生するためのレーザ光の光束径に略比例する。【００３２】
特許文献１又は特許文献２で開示されている従来の互換対物レンズは、内周領域がＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤに情報を記録又は再生する際に使用され、中周領域がＢＤ及びＤＶＤに情報を記録又は再生する際に使用され、外周領域がＢＤに情報を記録又は再生する際に使用される。そのため、外周領域の直径に相当するＢＤの有効径（開口径）が最大となり、内周領域の直径に相当するＣＤの有効径（開口径）が最小となる。【００３３】
図３０は、ＢＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図であり、図３１は、ＤＶＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図であり、図３２は、ＣＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図である。【００３４】
互換対物レンズにおける、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれの有効径は光束径に略等しい。そのため、図２８に示した従来の光学ヘッド１００と図２９に示した従来の光学ヘッド２００との比較から明らかなように、互換対物レンズ２０８を用いた光学ヘッド２００では、受光素子２２３上に形成される検出スポットは、例えば、図３０〜図３２に示すように、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの順に小さくなる。ＢＤの検出スポット径が最大となり、ＣＤの検出スポット径が最小となる。【００３５】
ここで、受光素子上に形成される検出スポット径を小さくすることで、受光素子上の受光パターン自身の寸法を小さくすることができ、回路ノイズを低減できると共に、周波数特性を向上させることができる。高密度の光ディスクであるＢＤに情報を記録又は再生する時のノイズ性能は特に重要である。また、高倍速で情報を記録又は再生する場合は、周波数特性も重要となる。従って、受光素子上に形成される検出スポット径は、ＢＤのノイズ性能及び周波数特性を考慮して決定される。【００３６】
一方、受光素子上に形成される検出スポット径が小さくなると、接着固定されたレーザ光源又は受光素子の位置が環境変化等によってずれることに伴う検出スポットの位置ずれの許容量が減少し、安定的なサーボ動作が困難となる。すなわち、互換対物レンズを用いた光学ヘッドでは、ＢＤの検出スポット径に対して、ＤＶＤ及びＣＤの検出スポット径が必ず小さくなるため、特にＣＤにおいて、検出スポットの位置ずれの影響が大きくなる。【００３７】
さらに、光ディスクの下面から光学ヘッドの下面までの寸法が小さい、小型かつ薄型の光学ヘッドでは、光学ヘッドを構成する各種光学部品の設置基準面を大きくすることができない。そのため、接着固定された各種光学部品及び受光素子の環境変化等による位置ずれは、従来の大型の光学ヘッドと比較して大きくなる。すなわち、小型かつ薄型の光学ヘッドでは、環境変化等による検出スポットの位置ずれが大きくなる。【００３８】
以上のように、小型かつ薄型の光学ヘッドに互換対物レンズを用いる場合、検出スポットの位置ずれの影響が非常に大きくなる懸念がある。しかしながら、特許文献１及び特許文献２には、このような課題については、一切言及されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２０１１−０９６３５０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９８７１７号公報
【発明の概要】
【００４０】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、検出スポットの位置ずれの許容量を拡大することができる対物レンズ、光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置を提供することを目的とするものである。
【００４１】
本発明の一局面に係る対物レンズは、レーザ光源側の面に、光軸に対して略同心円状に形成される第１領域と、前記第１領域の外側に形成される第２領域と、前記第２領域の外側に形成される第３領域とを備え、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域には、回折構造が形成され、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域の前記回折構造によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第１の厚さｔ１［ｍｍ］の光透過層を有する第１の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１領域及び前記第２領域の前記回折構造によって回折される第２の波長λ２（λ２＞λ１）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第２の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）［ｍｍ］の光透過層を有する第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、前記第１領域は、前記第１領域の前記回折構造によって回折される第３の波長λ３（λ３＞λ２）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第３の厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）［ｍｍ］の光透過層を有する第３の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の前記第１の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ１とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の前記第３の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ３とし、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ１とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ３としたとき、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１は、ＣＭＤ１＋ＣＭＬ１で表され、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ３は、ＣＭＤ３＋ＣＭＬ３で表され、前記正弦条件違反量ＳＣ１と前記正弦条件違反量ＳＣ３とは、ＳＣ１＞０及びＳＣ３＜０を満たす。
【００４２】
この構成によれば、対物レンズは、レーザ光源側の面に、光軸に対して略同心円状に形成される第１領域と、第１領域の外側に形成される第２領域と、第２領域の外側に形成される第３領域とを備える。第１領域、第２領域及び第３領域には、回折構造が形成される。第１領域、第２領域及び第３領域は、第１領域、第２領域及び第３領域の回折構造によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第１の厚さｔ１［ｍｍ］の光透過層を有する第１の情報記録媒体の情報記録面に収束させる。第１領域及び第２領域は、第１領域及び第２領域の回折構造によって回折される第２の波長λ２（λ２＞λ１）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第２の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）［ｍｍ］の光透過層を有する第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させる。第１領域は、第１領域の回折構造によって回折される第３の波長λ３（λ３＞λ２）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第３の厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）［ｍｍ］の光透過層を有する第３の情報記録媒体の情報記録面に収束させる。第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の第１の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ１とし、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の第３の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ３とし、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ１とし、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ３としたとき、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１は、ＣＭＤ１＋ＣＭＬ１で表され、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ３は、ＣＭＤ３＋ＣＭＬ３で表される。正弦条件違反量ＳＣ１と正弦条件違反量ＳＣ３とは、ＳＣ１＞０及びＳＣ３＜０を満たす。
【００４３】
本発明によれば、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１の極性と、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ３の極性とは互いに逆になるので、第１の情報記録媒体の開口径（有効径）に対して、第３の情報記録媒体の開口径（有効径）を相対的に大きくすることができる。そのため、第１の情報記録媒体のノイズ性能及び周波数特性を満足するように第１の情報記録媒体の検出スポット径を一意に決定した場合に、第３の情報記録媒体の検出スポット径をより拡大することが可能となり、検出スポットの位置ずれの許容量を拡大することができる。
【００４４】
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における光学ヘッドの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における対物レンズアクチュエータの概略構成を模式的に示す図である。
【図３】（Ａ）は、コリメートレンズが基準位置にある場合の出射光を示す図であり、（Ｂ）は、コリメートレンズが光源側に移動した場合の出射光を示す図であり、（Ｃ）は、コリメートレンズが対物レンズ側に移動した場合の出射光を示す図である。
【図４】本実施の形態１において、ＢＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図である。
【図５】本実施の形態１において、ＤＶＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図である。
【図６】本実施の形態１において、ＣＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における互換対物レンズの構成を示す図である。
【図８】ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの記録又は再生に用いられる互換領域において、互換領域で使用可能な階段形状の回折構造のレベル数と、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤそれぞれの記録又は再生に用いる回折効率が最大となる回折次数とを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１において、ＢＤに情報を記録又は再生する時の軸外特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１において、ＤＶＤに情報を記録又は再生する時の軸外特性を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１において、ＣＤに情報を記録又は再生する時の軸外特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１において、ＢＤに情報を記録又は再生する時のレンズ傾き特性を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１において、ＤＶＤに情報を記録又は再生する時のレンズ傾き特性を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１において、ＣＤに情報を記録又は再生する時のレンズ傾き特性を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１において、ＢＤに情報を記録又は再生する時のディスク傾き特性を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態１において、ＤＶＤに情報を記録又は再生する時のディスク傾き特性を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態１において、ＣＤに情報を記録又は再生する時のディスク傾き特性を示す図である。
【図１８】互換対物レンズの焦点距離及び軸上厚さと、光学ヘッドの寸法との関係を説明するための模式図である。
【図１９】鋸歯形状の回折構造のピッチと、レーザ光の回折効率との関係を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態２における光学ヘッドの概略構成を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態２における互換対物レンズの構成を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態３における光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態４におけるコンピュータの概略構成を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態５における光ディスクプレーヤの概略構成を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態６における光ディスクレコーダの概略構成を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態７におけるゲーム装置の概略構成を示す図である。
【図２７】従来の互換対物レンズの構成を示す図である。
【図２８】従来の光学ヘッドの概略構成を示す図である。
【図２９】従来の他の光学ヘッドの概略構成を示す図である。
【図３０】ＢＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図である。
【図３１】ＤＶＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図である。
【図３２】ＣＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光学ヘッドの概略構成を示す図である。
【００４８】
本実施の形態１の光学ヘッド５０は、第１の情報記録媒体であるＢＤ６０、第２の情報記録媒体であるＤＶＤ７０及び第３の情報記録媒体であるＣＤ８０に情報を記録又は再生することが可能な互換対物レンズ８を搭載している。
【００４９】
図１において、光学ヘッド５０は、青紫レーザ光を出射する青紫レーザ光源１、偏光ビームスプリッタ２、１／４波長板３、コリメートレンズ４、ミラー５、互換対物レンズ８、対物レンズアクチュエータ９、赤色レーザ光及び赤外レーザ光を出射する２波長レーザ光源１１、平板型ビームスプリッタ１３、コリメートレンズアクチュエータ１４、アナモフィックレンズ２２及び受光素子２３を備える。
【００５０】
なお、ＢＤ６０とは、波長が３９０ｎｍ〜４３０ｎｍ程度の青紫レーザ光と、ＮＡが０．８〜０．９程度の対物レンズとにより情報が記録又は再生され、光透過層の厚さが０．０５〜０．１２５ｍｍ程度であるＢＤ系列の光ディスクの総称である。ＢＤ６０は、ＢＤ−ＲＯＭ、ＢＤ−Ｒ及びＢＤ−ＲＥ等を含む。また、ＢＤ６０は、単一の情報記録層のみ有するＢＤ、２層の情報記録層を有するＢＤ又は３層以上の情報記録層を有するＢＤ等を含む。
【００５１】
ＤＶＤ７０とは、波長が６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度の赤色レーザ光と、ＮＡが０．６０〜０．６７程度の対物レンズとにより情報が記録又は再生され、光透過層の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列の光ディスクの総称である。ＤＶＤ７０は、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−
Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ及びＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。
【００５２】
ＣＤ８０とは、波長が７５０ｎｍ〜８１０ｎｍ程度の赤外レーザ光と、ＮＡが０．４５〜０．５２程度の対物レンズとにより情報が記録又は再生され、光透過層の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列の光ディスクの総称である。ＣＤ８０は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ及びＣＤ−ＲＷ等を含む。
【００５３】
なお、本実施の形態１における互換対物レンズ８は、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤ等の既存の光ディスクに限らず、光透過層の厚さが異なる複数種類の光ディスクに対して情報を記録又は再生する単一の対物レンズ及び光学ヘッドに広く適用可能であることは言うまでもない。
【００５４】
ここで、ＢＤ６０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド５０の動作について述べる。青紫レーザ光源１から出射された波長約４０５ｎｍの青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２にＳ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ２で反射された青紫レーザ光は、１／４波長板３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ４で略平行光に変換される。略平行光に変換された青紫レーザ光は、ミラー５で反射されて折り曲げられる。ミラー５で反射した青紫レーザ光は、互換対物レンズ８によって、ＢＤ６０の情報記録面に光スポットとして収束される。
【００５５】
ＢＤ６０の情報記録面で反射した青紫レーザ光は、再び互換対物レンズ８を透過し、ミラー５で反射される。ミラー５で反射された青紫レーザ光は、コリメートレンズ４を透過した後、１／４波長板３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ１３を透過した青紫レーザ光は、アナモフィックレンズ２２を介して受光素子２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子２３で検出された青紫レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＢＤ６０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＢＤ６０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。
【００５６】
次に、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド５０の動作について述べる。２波長レーザ光源１１から出射された波長約６６０ｎｍの赤色レーザ光は、平板型ビームスプリッタ１３にＳ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ１３で反射された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２を透過し、１／４波長板３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ４で略平行光に変換される。略平行光に変換された赤色レーザ光は、ミラー５で反射されて折り曲げられる。ミラー５で反射した赤色レーザ光は、互換対物レンズ８によって、ＤＶＤ７０の情報記録面に光スポットとして収束される。
【００５７】
ＤＶＤ７０の情報記録面で反射した赤色レーザ光は、再び互換対物レンズ８を透過し、ミラー５で反射される。ミラー５で反射された赤色レーザ光は、コリメートレンズ４を透過した後、１／４波長板３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ１３を透過した赤色レーザ光は、アナモフィックレンズ２２を介して受光素子２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子２３で検出された赤色レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＤＶＤ７０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＤＶＤ７０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。
【００５８】
次に、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド５０の動作について述べる。２波長レーザ光源１１から出射された波長約７８０ｎｍの赤外レーザ光は、平板型ビームスプリッタ１３にＳ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ１３で反射された赤外レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２を透過し、１／４波長板３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ４で略平行光に変換される。略平行光に変換された赤外レーザ光は、ミラー５で反射されて折り曲げられる。ミラー５で反射した赤外レーザ光は、互換対物レンズ８によって、ＣＤ８０の情報記録面に光スポットとして収束される。
【００５９】
ＣＤ８０の情報記録面で反射した赤外レーザ光は、再び互換対物レンズ８を透過し、ミラー５で反射される。ミラー５で反射された赤外レーザ光は、コリメートレンズ４を透過した後、１／４波長板３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された赤外レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ１３を透過した赤外レーザ光は、アナモフィックレンズ２２を介して受光素子２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子２３で検出された赤外レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＣＤ８０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＣＤ８０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。
【００６０】
ＢＤ６０、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号の生成には、例えばアナモフィックレンズ２２を用いた非点収差法等が用いられる。また、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号の生成には、回折格子（図示せず）によって生成されたメインビーム及びサブビームが用いられる、いわゆる３ビーム法又は差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）等が用いられる。
【００６１】
なお、本実施の形態１において、青紫レーザ光源１が第１のレーザ光源の一例に相当し、２波長レーザ光源１１が第２のレーザ光源及び第３のレーザ光源の一例に相当し、互換対物レンズ８が対物レンズの一例に相当し、受光素子２３が受光部の一例に相当する。
【００６２】
次に、本実施の形態１における対物レンズアクチュエータ９について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における対物レンズアクチュエータの概略構成を模式的に示す図である。
【００６３】
図２に示すように、複数のサスペンションワイヤ９ａは、対物レンズホルダ９ｂ（可動部）を支持している。対物レンズアクチュエータ９は、回転する光ディスクの情報トラックに光スポットが追従するよう、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とに基づいて、フォーカス方向ＦＣＤ及びトラッキング方向ＴＤに互換対物レンズ８を駆動する。また、対物レンズアクチュエータ９は、フォーカス方向ＦＣＤ及びトラッキング方向ＴＤの変位に加えて、光ディスクの半径方向ＲＤに互換対物レンズ８を傾けることも可能である。
【００６４】
次に、本実施の形態１におけるコリメートレンズアクチュエータ１４について説明する。コリメートレンズアクチュエータ１４は、例えば、ステッピングモータ等の駆動により、コリメートレンズ４を光軸方向に移動させることが可能である。
【００６５】
図３（Ａ）は、コリメートレンズが基準位置にある場合の出射光を示す図であり、図３（Ｂ）は、コリメートレンズが光源側に移動した場合の出射光を示す図であり、図３（Ｃ）は、コリメートレンズが対物レンズ側に移動した場合の出射光を示す図である。
【００６６】
図３（Ａ）に示すように、コリメートレンズ４が基準位置にある場合、コリメートレンズ４の出射光は略平行光となる。これに対して、図３（Ｂ）に示すように、コリメートレンズ４を基準位置から光源側に移動させることによって、コリメートレンズ４の出射光は発散光となり、例えばＢＤ６０の光透過層が厚くなった場合に発生する球面収差を補正することができる。
【００６７】
一方、図３（Ｃ）に示すように、コリメートレンズ４を基準位置から対物レンズ側に移動させることによって、コリメートレンズ４の出射光は収束光となり、例えばＢＤ６０の光透過層が薄くなった場合に発生する球面収差を補正することができる。すなわち、複数の情報記録面を備えたＢＤ６０において、それぞれの情報記録面の光透過層の厚さに応じてコリメートレンズ４を移動させることにより、球面収差を補正することができる。
【００６８】
なお、コリメートレンズ４を移動させることにより、互換対物レンズ８の温度変化によって発生する球面収差、及び青紫レーザ光源１から出射される青紫レーザ光の波長の変化によって発生する球面収差を補正することも可能である。
【００６９】
また、コリメートレンズ４が基準位置から光源側に移動することによって、コリメートレンズ４の出射光は発散光となる。これにより、仮想的に正（＋）方向の物点から出射されたレーザ光を互換対物レンズ８に入射させることができる。また、コリメートレンズ４が基準位置から対物レンズ側に移動することによって、コリメートレンズ４の出射光は収束光となる。これにより、仮想的に負（−）方向の物点から出射されたレーザ光を互換対物レンズ８に入射させることができる。
【００７０】
例えば、本実施の形態１においてコリメートレンズアクチュエータ１４は、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時は、コリメートレンズ４を基準位置から互換対物レンズ側に移動させることによって、２波長レーザ光源１１から出射された赤色レーザ光を収束光として互換対物レンズ８に入射させる。一方、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時は、コリメートレンズ４を基準位置から光源側に移動させることによって、２波長レーザ光源１１から出射された赤外レーザ光を発散光として互換対物レンズ８に入射させる。
【００７１】
このように、コリメートレンズアクチュエータ１４を用いることで、青紫レーザ光源１から出射された青紫レーザ光と、２波長レーザ光源１１から出射された赤色レーザ光と、２波長レーザ光源１１から出射された赤外レーザ光とを、それぞれ平行光、収束光及び発散光で互換対物レンズ８に入射させることができる。従って、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれの光源の波長又は光透過層の厚さの差によって生じる球面収差の一部を効果的に補正できる。そのため、互換対物レンズ８の回折構造の設計の自由度を上げることができ、回折構造のピッチを大きくして回折効率を向上させたり、製造マージンを拡大させたりすることができる。
【００７２】
また、レーザ光を発散光で互換対物レンズ８に入射させることで、作動距離（Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ：ＷＤ）を大きくすることができる。互換対物レンズを用いた場合、特に光透過層の厚さが大きいＣＤに対する作動距離が小さくなる。そのため、ＣＤに情報を記録又は再生する時には、赤外レーザ光を発散光で互換対物レンズ８に入射させることが好ましい。
【００７３】
なお、それぞれの光源から出射されたレーザ光を、平行光、収束光又は発散光のうち、いずれの状態で互換対物レンズに入射させるかは、互換対物レンズの設計に因るものであって、青紫レーザ光を略平行光とし、赤色レーザを収束光とし、赤外レーザ光を発散光とする本実施の形態１の組み合わせに限定されるものではない。
【００７４】
なお、コリメートレンズアクチュエータ１４の構成は、ステッピングモータを用いた構成に限定されるものではなく、例えば、磁気回路又は圧電素子の駆動によるアクチュエータ等のいかなる構成であっても良い。ステッピングモータを用いた構成では、コリメートレンズの光軸方向の位置をモニタする必要がなくシステムを簡素化できる。一方、磁気回路又は圧電素子の駆動によるアクチュエータは駆動部分が小さいため、光学ヘッドの小型化に適している。
【００７５】
次に、フォーカス誤差信号を得るための非点収差法について詳細に説明する。
【００７６】
アナモフィックレンズ２２は、直交した２軸について焦点位置を異ならせることにより、前側焦線及び後側焦線を形成する。この時、アナモフィックレンズ２２の前側焦線側の焦点距離と、後側焦線側の焦点距離との差（非点隔差）によって、４分割受光パターンを形成した受光素子２３上に形成される検出スポットの大きさが決定される。
【００７７】
ここで、受光素子２３上に形成される検出スポット径を小さくすることで、受光素子２３上の受光パターンの寸法を小さくすることができる。これにより、回路ノイズを低減できると共に、周波数特性を向上させることができる。高密度の光ディスクであるＢＤ６０に情報を記録又は再生する時のノイズ性能は特に重要である。また、高倍速で情報を記録又は再生する場合は、周波数特性も重要となる。従って、受光素子２３上に形成される検出スポット径は、ＢＤ６０のノイズ性能及び周波数特性を考慮して決定される。
【００７８】
図４は、本実施の形態１において、ＢＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図であり、図５は、本実施の形態１において、ＤＶＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図であり、図６は、本実施の形態１において、ＣＤに情報を記録又は再生する際に受光素子で検出される検出スポットの状態を示す図である。
【００７９】
例えば、本実施の形態１の光学ヘッド５０では、図４に示すように、ＢＤに情報を記録又は再生する時の検出スポットの直径を約９０μｍとし、受光素子２３上の４分割受光パターンの一辺の長さを１３０μｍとしている。
【００８０】
ここで、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれに情報を記録又は再生する時に受光素子２３上に形成される検出スポット径は、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれに情報を記録又は再生する時の光束径に略比例する。光束径は、対物レンズの開口径に略等しい。ここで、本実施の形態１の互換対物レンズ８では、後述するように、ＢＤの開口径ＡＰｂｄは２．５４８ｍｍであり、ＤＶＤの開口径ＡＰｄｖｄは２．０４８ｍｍであり、ＣＤの開口径ＡＰｃｄは１．７７５ｍｍである。
【００８１】
ＢＤに情報を記録又は再生する時の検出スポットの直径は約９０μｍとしているので、図５に示すように、ＤＶＤに情報を記録又は再生する時の検出スポットの直径は約７２μｍとなり、図６に示すように、ＣＤに情報を記録又は再生する時の検出スポットの直径は約６３μｍとなる。
【００８２】
次に、本実施の形態１の互換対物レンズ８について、詳細に説明する。
【００８３】
図７は、本発明の実施の形態１における互換対物レンズ８の構成を示す図である。図７の左図は、互換対物レンズ８の模式的な構成を示す平面図であり、図７の右図は、互換対物レンズ８の模式的な構成を示す断面図である。
【００８４】
本実施の形態１の互換対物レンズ８は、例えば、波長λ１の青紫レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＢＤと、波長λ１より大きい波長λ２の赤色レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＤＶＤと、波長λ２より大きい波長λ３の赤外レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＣＤとを互換可能な対物レンズとして用いられる。
【００８５】
互換対物レンズ８は、光源側（レーザ光の入射する側）の入射面８ａにベースとなる球面又は非球面を備えている。このベースとなる球面又は非球面（以下、ベース非球面と総称する）には、互換対物レンズ８の光軸ＯＡを中心とした輪帯状の回折構造が形成されている。一方、互換対物レンズ８は、入射面８ａに対向する光ディスク側（レーザ光が出射する側）の出射面８ｂに、回折構造が形成されていない球面又は非球面を備えている。
【００８６】
互換対物レンズ８は、レーザ光源から出射されたレーザ光を、情報記録媒体（光ディスク）の情報記録面に収束させる。互換対物レンズ８は、レーザ光源側の入射面８ａに形成された、回折構造を有する内周領域（第１領域）８ｉと、内周領域８ｉの外側に形成された、回折構造を有する中周領域（第２領域）８ｊと、中周領域８ｊの外側に形成された、回折構造を有する外周領域（第３領域）８ｋとを備える。
【００８７】
光軸ＯＡを含む内周領域８ｉと、内周領域８ｉの周辺の中周領域８ｊと、中周領域８ｊの周辺の外周領域８ｋとは、それぞれ異なる回折構造を有している。
【００８８】
内周領域８ｉ、中周領域８ｊ及び外周領域８ｋは、内周領域８ｉ、中周領域８ｊ及び外周領域８ｋの回折構造によって回折される第１の波長λ１（３９０ｎｍ≦λ１≦４３０ｎｍ）のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第１の厚さｔ１の光透過層を有するＢＤ６０（第１の情報記録媒体）の情報記録面に収束させる。
【００８９】
内周領域８ｉ及び中周領域８ｊは、内周領域８ｉ及び中周領域８ｊの回折構造によって回折される第２の波長λ２（６３０ｎｍ≦λ２≦６８０ｎｍ）のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第２の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の光透過層を有するＤＶＤ７０（第２の情報記録媒体）の情報記録面に収束させる。
【００９０】
内周領域８ｉは、内周領域８ｉの回折構造によって回折される第３の波長λ３（７５０ｎｍ≦λ３≦８１０ｎｍ）のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第３の厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）の光透過層を有するＣＤ８０（第３の情報記録媒体）の情報記録面に収束させる。
【００９１】
内周領域８ｉは、例えば５段６レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備え、波長λ３の赤外レーザ光を用いたＣＤへの記録又は再生、波長λ２の赤色レーザ光を用いたＤＶＤへの記録又は再生、及び、波長λ１の青紫レーザ光を用いたＢＤへの記録又は再生のいずれにも使用される互換領域である。内周領域８ｉは、青紫レーザ光の＋２次回折光を厚さ約０．１ｍｍの光透過層を通してＢＤの情報記録面に収束させ、赤色レーザ光の−１次回折光を厚さ約０．６ｍｍの光透過層を通してＤＶＤの情報記録面に収束させ、赤外レーザ光の−２次回折光を厚さ約１．２ｍｍの光透過層を通してＣＤの情報記録面に収束させるように設計されている。この内周領域８ｉは、ＣＤのＮＡ（約０．４５〜０．５２）に対応する領域としている。
【００９２】
なお、本実施の形態１においては、波長λ３の赤外レーザ光を用いたＣＤへの記録又は再生、波長λ２の赤色レーザ光を用いたＤＶＤへの記録又は再生、及び、波長λ１の青紫レーザ光を用いたＢＤへの記録又は再生のいずれにも使用される内周領域８ｉは、５段６レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備えるとしているが、内周領域８ｉの回折構造は５段６レベルに限定されるものではない。
【００９３】
例えば、内周領域８ｉは、４段５レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備え、青紫レーザ光の＋１次回折光を厚さ約０．１ｍｍの光透過層を通してＢＤの情報記録面に収束させ、赤色レーザ光の−１次回折光を厚さ約０．６ｍｍの光透過層を通してＤＶＤの情報記録面に収束させ、赤外レーザ光の−２次回折光を厚さ約１．２ｍｍの光透過層を通してＣＤの情報記録面に収束させるように設計してもよい。
【００９４】
また、例えば、内周領域８ｉは、６段７レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備え、青紫レーザ光の＋１次回折光を厚さ約０．１ｍｍの光透過層を通してＢＤの情報記録面に収束させ、赤色レーザ光の−２次回折光を厚さ約０．６ｍｍの光透過層を通してＤＶＤの情報記録面に収束させ、赤外レーザ光の−３次回折光を厚さ約１．２ｍｍの光透過層を通してＣＤの情報記録面に収束させるように設計してもよい。
【００９５】
また、例えば、内周領域８ｉは、７段８レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備え、青紫レーザ光の＋２次回折光を厚さ約０．１ｍｍの光透過層を通してＢＤの情報記録面に収束させ、赤色レーザ光の−２次回折光を厚さ約０．６ｍｍの光透過層を通してＤＶＤの情報記録面に収束させ、赤外レーザ光の−３次回折光を厚さ約１．２ｍｍの光透過層を通してＣＤの情報記録面に収束させるように設計してもよい。
【００９６】
また、例えば、内周領域８ｉは、８段９レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備え、青紫レーザ光の＋１次回折光を厚さ約０．１ｍｍの光透過層を通してＢＤの情報記録面に収束させ、赤色レーザ光の−３次回折光を厚さ約０．６ｍｍの光透過層を通してＤＶＤの情報記録面に収束させ、赤外レーザ光の−４次回折光を厚さ約１．２ｍｍの光透過層を通してＣＤの情報記録面に収束させるように設計してもよい。
【００９７】
図８は、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの記録又は再生に用いられる互換領域において、使用可能な階段形状の回折構造のレベル数と、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤそれぞれの記録又は再生に用いる回折効率が最大となる回折次数とを示す図である。
【００９８】
次に、中周領域８ｊは、例えば３段４レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備え、波長λ２の赤色レーザ光を用いたＤＶＤへの記録又は再生、及び、波長λ１の青紫レーザ光を用いたＢＤへの記録又は再生のいずれにも使用される互換領域である。中周領域８ｊは、青紫レーザ光の＋１次回折光を厚さ約０．１ｍｍの光透過層を通してＢＤの情報記録面に収束させ、赤色レーザ光の−１次回折光を厚さ約０．６ｍｍの光透過層を通してＤＶＤの情報記録面に収束させるように設計されている。
【００９９】
また、中周領域８ｊは、波長λ３の赤外レーザ光にＣＤの情報記録面上で収差を与えるように設計される。すなわち、中周領域８ｊは、赤外レーザ光の集光スポットの焦点が大きくずれるように設計される。すなわち、中周領域８ｊは、波長λ３の赤外レーザ光がＣＤの情報記録面上にフレアを形成するよう設計される。中周領域８ｊは、中周領域８ｊを通過してＣＤ（第３の情報記録媒体）の情報記録面に入射する第３の波長λ３のレーザ光に対して収差を与える。中周領域８ｊは、ＣＤに情報を記録又は再生する時には、実質的に開口制限として機能する。この中周領域８ｊは、ＤＶＤのＮＡ（約０．６０〜０．６７）に対応する領域としている。
【０１００】
なお、本実施の形態１においては、中周領域８ｊは、３段４レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備えるとしているが、中周領域８ｊの回折構造は３段４レベルに限定されるものではない。
【０１０１】
そして、青紫レーザ光を用いてＢＤに情報を記録又は再生する際のＮＡ（約０．８５）は、上述の赤色レーザ光を用いてＤＶＤに情報を記録又は再生する際のＮＡ（約０．６０〜０．６７）よりも大きい。そのため、外周領域８ｋは、ＢＤの専用領域とされ、波長λ１の青紫レーザ光をＢＤの情報記録面に収束させるように設計される。
【０１０２】
また、外周領域８ｋは、波長λ３の赤外レーザ光にＣＤの情報記録面上で収差を与えるように設計される。すなわち、外周領域８ｋは、波長λ３の赤外レーザ光がＣＤの情報記録面上にフレアを形成するように設計される。また、外周領域８ｋは、波長λ２の赤色レーザ光にＤＶＤの情報記録面上で収差を与えるように設計される。すなわち、外周領域８ｋは、波長λ２の赤色レーザ光がＤＶＤの情報記録面上にフレアを形成するように設計される。外周領域８ｋは、外周領域８ｋを通過してＤＶＤ（第２の情報記録媒体）の情報記録面に入射する第２の波長λ２のレーザ光に対して収差を与える。外周領域８ｋは、外周領域８ｋを通過してＣＤ（第３の情報記録媒体）の情報記録面に入射する第３の波長λ３のレーザ光に対して収差を与える。したがって、外周領域８ｋは、ＣＤ及びＤＶＤに情報を記録又は再生する時には、実質的に開口制限として機能する。
【０１０３】
すなわち、外周領域８ｋは、外周領域８ｋを通過する波長λ２のレーザ光を、ＤＶＤ（第２の情報記録媒体）の情報記録面に収束させない。また、中周領域８ｊ及び外周領域８ｋは、中周領域８ｊ及び外周領域８ｋを通過する波長λ３のレーザ光を、ＣＤ（第３の情報記録媒体）の情報記録面に収束させない。
【０１０４】
なお、外周領域８ｋは、屈折面であってもよい。
【０１０５】
内周領域８ｉの回折構造の段差の一単位は、波長λ１（例えばλ１＝４０５ｎｍ）の青紫レーザ光に対して、約１．３３×λ１［ｎｍ］の光路差を与える量とする。一段あたりの位相変調量は、２π／３となる。この時、＋２次回折光の回折効率は、スカラー計算で７０％となる。そのため、＋２次回折光は、内周領域８ｉの回折構造によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光である。
【０１０６】
一方、内周領域８ｉの回折構造の段差の一単位は、波長λ２（例えばλ２＝６６０ｎｍ）の赤色レーザ光に対して、約０．８０×λ２［μｍ］の光路差を与える量とする。一段あたりの位相変調量は、−π／３となる。この時、−１次回折光の回折効率は、スカラー計算で約９０％となる。そのため、−１次回折光は、内周領域８ｉの回折構造によって回折される第２の波長λ２［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光である。
【０１０７】
さらに、内周領域８ｉの回折構造の段差の一単位は、波長λ３（例えばλ３＝７８０ｎｍ）の赤外レーザ光に対して、約０．６７×λ３［ｎｍ］の光路差を与える量とする。一段あたりの位相変調量は、−２π／３となる。この時、−２次回折光の回折効率は、スカラー計算で約７０％となる。そのため、−２次回折光は、内周領域８ｉの回折構造によって回折される第３の波長λ３［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光である。
【０１０８】
内周領域８ｉに形成される回折構造は、階段形状の断面を有している。内周領域８ｉの階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与え、第３の波長λ３のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。
【０１０９】
より具体的に、内周領域８ｉに形成される回折構造は、５段６レベルを一周期とする階段形状の断面を有している。内周領域８ｉの階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、略１．３３波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、略０．８０波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与え、第３の波長λ３のレーザ光に対して、略０．６７波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。なお、上記の１．３３波長、０．８０波長及び０．６７波長は、それぞれ±１０％程度の誤差を含む。
【０１１０】
中周領域８ｊの回折構造の段差の一単位は、波長λ１（例えばλ１＝４０５ｎｍ）の青紫レーザ光に対して、約１．２５×λ１［ｎｍ］の光路差を与える量とする。一段あたりの位相変調量は、π／２となる。この時、＋１次回折光の回折効率は、スカラー計算で約８０％となる。＋１次回折光は、中周領域８ｊの回折構造によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光である。
【０１１１】
一方、中周領域８ｊの回折構造の段差の一単位は、波長λ２（例えばλ２＝６６０ｎｍ）の赤色レーザ光に対して、約０．７５×λ２［ｎｍ］の光路差を与える量とする。一段あたりの位相変調量は、−π／２となる。この時、−１次回折光の回折効率は、スカラー計算で約８０％となる。−１次回折光は、中周領域８ｊの回折構造によって回折される第２の波長λ２［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光である。
【０１１２】
中周領域８ｊに形成される回折構造は、階段形状の断面を有している。中周領域８ｊの階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。
【０１１３】
より具体的には、中周領域８ｊに形成される回折構造は、３段４レベルを一周期とする階段形状の断面を有している。中周領域８ｊの階段形状の断面の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、略１．２５波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、略０．７５波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。なお、上記の１．２５波長及び０．７５波長は、それぞれ±１０％程度の誤差を含む。
【０１１４】
内周領域８ｉに上述の回折構造が形成されることで、波長λ１のレーザ光に対する回折構造と、波長λ２及び波長λ３のレーザ光に対する回折構造とで互いに逆方向の鋸歯形状を近似できる。また、中周領域８ｊに上述の回折構造が形成されることで、波長λ１のレーザ光に対する回折構造と波長λ２のレーザ光に対する回折構造とで互いに逆方向の鋸歯形状を近似できる。そのため、厚さ約１．２ｍｍの光透過層を有するＣＤ、厚さ約０．６ｍｍの光透過層を有するＤＶＤ、及び厚さ約０．１ｍｍの光透過層を有するＢＤに対し、高い光利用効率で、情報の互換記録又は互換再生を実現できる。
【０１１５】
さらに、外周領域８ｋは、ＢＤの専用領域となっており、波長λ１で最適化された鋸歯形状の回折構造を有している。外周領域８ｋに形成される回折構造は、鋸歯形状の断面を有し、第１の波長λ１のレーザ光に対して、０．５波長未満の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与える。
【０１１６】
ここで、外周領域８ｋに設けられる鋸歯形状の回折構造の段差の高さは、波長λ１において、＋１次回折光の回折効率が最大となるように設計されている。なお、回折効率が最大となるレーザ光は、＋１次回折光に限定されるものではなく、＋２次回折光又は＋３次回折光等、他の次数のレーザ光の回折効率が最大となるように設計してもよい。また、外周領域８ｋは、＋１次回折光の回折効率が最大となる領域、＋２次回折光の回折効率が最大となる領域、及び＋３次回折光の回折効率が最大となる領域等を混在させても良い。
【０１１７】
ただし、外周領域８ｋは、ＢＤ専用領域であり、ＣＤ及びＤＶＤに情報を記録又は再生する時には、実質的に開口制限として機能することが好ましい。従って、外周領域８ｋを通過する波長λ２の赤色レーザ光と波長λ３の赤外レーザ光とは、情報記録面に収束することなく、かつ、情報記録面又は情報記録面以外の面から反射した迷光が、受光素子２３上に集光しないことが望まれる。なお、迷光とは、光ディスクの表面、情報記録面、光路上の光学素子又は光学ヘッドの内部等で反射して、受光素子上の検出スポットに影響を与える不要光を指す。
【０１１８】
次に、本発明の実施の形態１の互換対物レンズ８の数値実施例について、コンストラクションデータを示して説明する。なお、数値実施例において、非球面係数が与えられた面は、非球面形状の屈折光学面又は非球面と等価な屈折作用を有する面である。
【０１１９】
非球面の面形状は、以下の式（１）で定義される。
【０１２０】
【数１】
0006048756.tif 000002
【０１２１】
上記の式（１）において、Ｚ［ｍｍ］は、距離ｈにおける非球面上の点と、非球面頂点の接平面との光軸方向の距離であり、ｈ［ｍｍ］は、光軸上の頂点からの光軸に垂直な方向の距離であり、Ｒ［ｍｍ］は、曲率半径であり、ｋは、円錐定数であり、Ａｉは、ｉ次の非球面係数である。式（１）のＺの値で決まる曲線が各面の非球面断面形状を与える。
【０１２２】
次に、光学面に付加された回折構造によって生じる位相差は、以下の式（２）で定義される。
【０１２３】
φ（ｈ）＝ＭΣＰｍｈｍ・・・・（２）
【０１２４】
上記の式（２）において、φ（ｈ）［ｒａｄ］は、位相関数であり、Ｍは、回折次数であり、ｈ［ｍｍ］は、光軸上の頂点から光軸と垂直方向の距離であり、Ｐｍは、ｍ次の位相関数係数である。
【０１２５】
表１及び表２は、互換対物レンズ８の仕様を示している。表１は、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれの光ディスクに情報を記録又は再生する際の波長、焦点距離、開口数、開口径、第１面（入射面）の内周領域の回折次数、第１面の中周領域の回折次数、及び第１面の外周領域の回折次数を示している。表２において、面番号０は光源を表し、面番号１は互換対物レンズ８の第１面（入射面）を表し、面番号２は互換対物レンズ８の第２面（出射面）を表し、面番号３は光ディスクの表面（入射面）を表し、面番号４は光ディスクの情報記録面を表している。なお、面間隔は、該当する面番号と次の面番号との間の間隔を示しており、材質は、該当する面番号と次の面番号との間の材質を示している。
【０１２６】
【表１】
0006048756.tif 000003
【０１２７】
【表２】
0006048756.tif 000004
【０１２８】
表３は、互換対物レンズ８の材質であるＺＥＯＮＥＸ（日本ゼオン社製）の屈折率、及び光ディスクの光透過層の材質であるポリカーボネイトの屈折率を、波長毎に示している。また、表３は、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれに情報を記録又は再生する際の物点距離ＯＰ、作動距離ＷＤ及び光透過層の厚さＤＴを示している。なお、物点距離ＯＰ、作動距離ＷＤ及び光透過層の厚さＤＴは、それぞれ、表２の面間隔に対応している。
【０１２９】
【表３】
0006048756.tif 000005
【０１３０】
表４は、互換対物レンズ８の第１面及び第２面の非球面係数Ａｉを示している。第１面は、内周領域、中周領域及び外周領域の３領域から構成されており、第２面は、第１領域と第２領域とから構成されている。
【０１３１】
また、表５は、互換対物レンズ８の第１面に形成された回折構造の位相関数係数Ｐｍを示している。
【０１３２】
なお、表４及び表５における「Ｅ＋０３」〜「Ｅ−０４」はそれぞれ１０の３乗〜１０の−４乗を表している。
【０１３３】
【表４】
0006048756.tif 000006
【０１３４】
【表５】
0006048756.tif 000007
【０１３５】
記録密度の大きいＢＤに対し、記録密度の小さいＣＤのほうが、記録又は再生時の検出スポットの位置ずれ許容量は大きい。ここで、発明者らは、ＢＤの記録又は再生時の検出スポットの位置ずれ許容量に対し、ＣＤの記録又は再生時の検出スポットの位置ずれ許容量が、１．５倍程度であることを、実験的に見いだした。
【０１３６】
これは、ＣＤの記録又は再生時の検出スポット径が、ＢＤの記録又は再生時の検出スポット径の２／３程度であれば、検出スポットの位置ずれの影響が、ＣＤとＢＤとでほぼ等しくなることを示している。
【０１３７】
図４に示したように、本実施の形態１の光学ヘッド５０におけるＢＤの記録又は再生時の検出スポット径は約９０μｍであり、ＣＤの記録又は再生時の検出スポット径は約６３μｍである。このように、ＣＤの記録又は再生時の検出スポット径は、ＢＤの記録又は再生時の検出スポット径の２／３以上となっている。
【０１３８】
従って、ＢＤのノイズ性能と周波数特性とを満足し、かつ、ＢＤの検出スポットの位置ずれの影響が許容範囲内になるように、受光素子上に形成される検出スポット径を決定した場合、ＣＤの検出スポットの位置ずれの影響も許容範囲内となる。
【０１３９】
次に、図９〜図１７を用いて、本実施の形態１の互換対物レンズ８の軸外特性について詳細に説明する。図９〜図１７において、ＲＭＳはトータルの波面収差を示し、ＡＳ３は３次非点収差を示し、ＣＭ３は３次コマ収差を示し、ＳＡ３は３次球面収差を示している。
【０１４０】
図９〜図１１は、本実施の形態１の互換対物レンズ８において、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤに情報を記録又は再生する時に、互換対物レンズ８の光軸に対して傾斜した光線が入射した場合の収差特性、いわゆる軸外特性を示している。図９〜図１１において、横軸は入射光線の軸外角度（画角）［ｄｅｇ］を示し、縦軸は各収差成分の収差量［ｍλ］を示している。図９は、本発明の実施の形態１において、ＢＤに情報を記録又は再生する時の軸外特性を示す図であり、図１０は、本発明の実施の形態１において、ＤＶＤに情報を記録又は再生する時の軸外特性を示す図であり、図１１は、本発明の実施の形態１において、ＣＤに情報を記録又は再生する時の軸外特性を示す図である。
【０１４１】
次に、図１２〜図１４は、本実施の形態１の互換対物レンズ８において、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤに情報を記録又は再生する時に、互換対物レンズ８が傾斜した場合の収差特性、いわゆるレンズ傾き特性を示している。図１２〜図１４において、横軸はレンズ傾き［ｄｅｇ］を示し、縦軸は各収差成分の収差量［ｍλ］を示している。図１２は、本発明の実施の形態１において、ＢＤに情報を記録又は再生する時のレンズ傾き特性を示す図であり、図１３は、本発明の実施の形態１において、ＤＶＤに情報を記録又は再生する時のレンズ傾き特性を示す図であり、図１４は、本発明の実施の形態１において、ＣＤに情報を記録又は再生する時のレンズ傾き特性を示す図である。
【０１４２】
次に、図１５〜図１７は、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤに情報を記録又は再生する時に、それぞれ光ディスクが傾斜した場合の収差特性、いわゆるディスク傾き特性を示している。図１５〜図１７において、横軸はディスク傾き［ｄｅｇ］を示し、縦軸は各収差成分の収差量［ｍλ］を示している。図１５は、本発明の実施の形態１において、ＢＤに情報を記録又は再生する時のディスク傾き特性を示す図であり、図１６は、本発明の実施の形態１において、ＤＶＤに情報を記録又は再生する時のディスク傾き特性を示す図であり、図１７は、本発明の実施の形態１において、ＣＤに情報を記録又は再生する時のディスク傾き特性を示す図である。
【０１４３】
なお、図１５〜図１７のディスク傾き特性は、光透過層の厚さと光源波長と開口数（ＮＡ）とにより決定され、対物レンズの種類には依存しない。
【０１４４】
互換対物レンズの設計によって、軸外特性又はレンズ傾き特性のいずれか一方を決定すると、他方は一意に決定される。例えば、ディスク傾きによって発生する単位角度あたりの波面収差をＡＤ［ｍλ／ｄｅｇ］とし、レンズ傾きによって発生する単位角度あたりの波面収差をＡＬ［ｍλ／ｄｅｇ］とすると、軸外入射によって発生する単位角度あたりの波面収差ＡＯ［ｍλ／ｄｅｇ］は、以下の式（３）で表すことができる。
【０１４５】
ＡＯ＝ＡＤ＋ＡＬ・・・・（３）
【０１４６】
一方、３次コマ収差に着目すると、ディスク傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差をＣＭＤ［ｍλ／ｄｅｇ］とし、レンズ傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差をＣＭＬ［ｍλ／ｄｅｇ］とすると、軸外入射によって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＯ［ｍλ／ｄｅｇ］は、以下の式（４）で表すことができる。
【０１４７】
ＣＭＯ＝ＣＭＤ＋ＣＭＬ・・・・（４）
【０１４８】
ここで、軸外入射によって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＯ［ｍλ／ｄｅｇ］がゼロとなる場合、あるいは、ディスク傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＤ［ｍλ／ｄｅｇ］とレンズ傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＬ［ｍλ／ｄｅｇ］の和がゼロとなる場合、その互換対物レンズは、正弦条件（ｓｉｎｅ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を満足し、以下の式（５）を満たす。
【０１４９】
ＣＭＯ＝ＣＭＤ＋ＣＭＬ＝０・・・・（５）
【０１５０】
すなわち、互換対物レンズが正弦条件を満たさない場合、軸外入射によって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＯ［ｍλ／ｄｅｇ］はゼロにならない。
【０１５１】
ここで、正弦条件からの乖離量を正弦条件違反量ＳＣとする。正弦条件違反量ＳＣは、以下の式（６）で定義される。
【０１５２】
ＳＣ＝ＣＭＤ＋ＣＭＬ・・・・（６）
【０１５３】
表６は、本実施の形態１の互換対物レンズ８における、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤそれぞれの正弦条件違反量ＳＣｂｄ、ＳＣｄｖｄ及びＳＣｃｄを示す表である。
【０１５４】
【表６】
0006048756.tif 000008
【０１５５】
発明者らは、ＣＤの正弦条件違反量ＳＣｃｄを０より小さくすることで、ＣＤの開口径ＡＰｃｄは相対的に大きくなり、ＢＤの正弦条件違反量ＳＣｂｄを０より大きくすることで、ＢＤの開口径ＡＰｂｄは相対的に小さくなることを見いだした。
【０１５６】
すなわち、表６に示すように、本実施の形態１の互換対物レンズ８において、ＢＤの正弦条件違反量ＳＣｂｄ及びＣＤの正弦条件違反量ＳＣｃｄは以下のように表される。
【０１５７】
ＢＤの正弦条件違反量ＳＣｂｄ＝＋２５．７６＞０
ＣＤの正弦条件違反量ＳＣｃｄ＝−２３．３３＜０
【０１５８】
すなわち、ＢＤ（第１の情報記録媒体）に情報を記録する又はＢＤから情報を再生する時のＢＤの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤｂｄとし、ＣＤ（第３の情報記録媒体）に情報を記録する又はＣＤから情報を再生する時のＣＤの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤｃｄとし、ＢＤに情報を記録する又はＢＤから情報を再生する時の互換対物レンズ８の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬｂｄとし、ＣＤに情報を記録する又はＣＤから情報を再生する時の互換対物レンズ８の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬｃｄとしたとき、ＢＤに情報を記録する又はＢＤから情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣｂｄは、ＣＭＤｂｄ＋ＣＭＬｂｄで表され、ＣＤに情報を記録する又はＣＤから情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣｃｄは、ＣＭＤｃｄ＋ＣＭＬｃｄで表され、正弦条件違反量ＳＣｂｄと正弦条件違反量ＳＣｃｄとは、ＳＣｂｄ＞０及びＳＣｃｄ＜０を満たす。
【０１５９】
上記のように、ＢＤの正弦条件違反量ＳＣｂｄの極性と、ＣＤの正弦条件違反量ＳＣｃｄの極性とは互いに逆になるので、ＢＤの開口径ＡＰｂｄ（有効径）に対して、ＣＤの開口径ＡＰｃｄ（有効径）を相対的に大きくすることができる。従って、ＢＤのノイズ性能及び周波数特性を満足するようにＢＤの検出スポット径を一意に決定した場合に、ＣＤの検出スポット径をより拡大することが可能となる。
【０１６０】
ところで、ＢＤの正弦条件違反量ＳＣｂｄは、ディスク傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＤｂｄ［ｍλ／ｄｅｇ］と、レンズ傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＬｂｄ［ｍλ／ｄｅｇ］との和である。ここで、前述の通り、ディスク傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＤｂｄは、光透過層の厚さと光源波長と開口数（ＮＡ）とにより決定される。例えば、光透過層の厚さが約０．１ｍｍであり、光源波長が約４０５ｎｍであり、開口数が約０．８５であるＢＤのＣＭＤｂｄは、略＋１００［ｍλ／ｄｅｇ］である。
【０１６１】
一方、レンズ傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＬｂｄ［ｍλ／ｄｅｇ］の絶対値｜ＣＭＬｂｄ｜に着目すると、｜ＣＭＬｂｄ｜が略ゼロの互換対物レンズは、互換対物レンズを傾けても３次コマ収差が発生しない。このような互換対物レンズは、光ディスクの反り等によって発生する３次コマ収差を、レンズを傾けることによって発生する３次コマ収差で相殺する、いわゆるコマ収差補正を行うことができない。また｜ＣＭＬｂｄ｜が小さい場合には、コマ収差補正を行うために互換対物レンズを非常に大きく傾ける必要があるので、図１２に示すように、レンズ傾きによる非点収差又は球面収差が大きくなるという課題が発生する。
【０１６２】
そこで、コマ収差補正を行う光学ヘッドに用いる互換対物レンズは、｜ＣＭＬｂｄ｜≧２０［ｍλ／ｄｅｇ］、すなわち、ＣＭＬｂｄ≦−２０［ｍλ／ｄｅｇ］を満たすことが好ましい。
【０１６３】
以上、ＢＤのディスク傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＤｂｄは約＋１００［ｍλ／ｄｅｇ］であり、ＢＤのレンズ傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＬｂｄは−２０［ｍλ／ｄｅｇ］以下であることが好ましい。そのため、ＢＤの正弦条件違反量ＳＣｂｄ（＞０）の上限は、＋８０［ｍλ／ｄｅｇ］となる。すなわち、ＢＤの正弦条件違反量ＳＣｂｄは、８０≧ＳＣｂｄ＞０［ｍλ／ｄｅｇ］の範囲とすることが好ましい。
【０１６４】
また、ＣＤの正弦条件違反量ＳＣｃｄは、ディスク傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＤｃｄ［ｍλ／ｄｅｇ］と、レンズ傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＬｃｄ［ｍλ／ｄｅｇ］との和である。ディスク傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＤｃｄは、光透過層の厚さと光源波長と開口数（ＮＡ）とにより決定される。例えば、光透過層の厚さが約１．２ｍｍであり、光源波長が約７８０ｎｍであり、開口数が約０．４５〜０．５２であるＣＤのＣＭＤｃｄは、６０≦ＣＭＤｃｄ≦７０［ｍλ／ｄｅｇ］の範囲である。
【０１６５】
一方、レンズ傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＬｃｄ［ｍλ／ｄｅｇ］の絶対値｜ＣＭＬｃｄ｜に着目すると、｜ＣＭＬｃｄ｜が大きい互換対物レンズは、組立誤差等に起因する互換対物レンズの傾きによって、非常に大きな３次コマ収差が発生し、記録又は再生性能が著しく劣化する。
【０１６６】
そこで、光学ヘッドに用いる互換対物レンズは、｜ＣＭＬｃｄ｜≦２００［ｍλ／ｄｅｇ］、すなわち、ＣＭＬｃｄ≧−２００［ｍλ／ｄｅｇ］を満たすことが好ましい。
【０１６７】
以上、ＣＤのディスク傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＤｃｄは約６０〜７０［ｍλ／ｄｅｇ］であり、ＣＤのレンズ傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差ＣＭＬｃｄは−２００［ｍλ／ｄｅｇ］以上であることが好ましい。そのため、ＣＤの正弦条件違反量ＳＣｃｄ（＜０）の下限は、−１４０［ｍλ／ｄｅｇ］となる。すなわち、ＣＤの正弦条件違反量ＳＣｃｄは、−１４０≦ＳＣｃｄ＜０［ｍλ／ｄｅｇ］の範囲とすることが好ましい。
【０１６８】
次に、本実施の形態１の互換対物レンズ８の焦点距離について詳細に説明する。
【０１６９】
正弦条件を満足する互換対物レンズの開口径ＡＰは、焦点距離ｆと開口数ＮＡとを用いて表すと、ＡＰ＝２・ｆ・ＮＡを満たす。そこで、ＢＤの焦点距離をｆｂｄとし、ＣＤの焦点距離をｆｃｄとし、ＢＤの開口数（ＮＡ）をＮＡｂｄとし、ＣＤの開口数（ＮＡ）をＮＡｃｄとすると、ＣＤの開口径ＡＰｃｄは、ＡＰｃｄ≒２・ｆｃｄ・ＮＡｃｄと表され、ＢＤの開口径ＡＰｂｄは、ＡＰｂｄ≒２・ｆｂｄ・ＮＡｂｄと表される。
【０１７０】
ＢＤの開口径ＡＰｂｄ（有効径）に対して、ＣＤの開口径ＡＰｃｄ（有効径）を相対的に大きくする、換言すれば、ＡＰｃｄ／ＡＰｂｄを大きくするためには、ＮＡｃｄとＮＡｂｄとがそれぞれ一定（ＮＡｃｄ＝０．４５５及びＮＡｂｄ＝０．８５０）とすると、ｆｃｄ／ｆｂｄを大きくすればよいことがわかる。
【０１７１】
ここで、本実施の形態１の互換対物レンズ８のｆｃｄ／ｆｂｄの値と、特許文献１及び特許文献２で開示されている互換対物レンズのｆｃｄ／ｆｂｄの値とを、表７に示す。
【０１７２】
【表７】
0006048756.tif 000009
【０１７３】
表７に示すように、本実施の形態１の互換対物レンズ８のｆｃｄ／ｆｂｄの値は、特許文献１及び特許文献２で開示されている従来の互換対物レンズのｆｃｄ／ｆｂｄの値より大きいという特徴がある。
【０１７４】
例えば、本実施の形態１の互換対物レンズのｆｃｄ／ｆｂｄの値は１．２５１であり、特許文献２の表８に示された互換対物レンズのｆｃｄ／ｆｂｄの値は１．０８５である。
【０１７５】
従って、本実施の形態１の互換対物レンズと特許文献２の互換対物レンズとでＢＤの開口数ＮＡｂｄ及びＣＤの開口数ＮＡｃｄが等しいという仮定の下では、１．２５１／１．０８５＝１．１５より、本実施の形態１の互換対物レンズ８を用いた光学ヘッドにおけるＣＤの開口径（有効径）ＡＰｃｄとＢＤの開口径（有効径）ＡＰｂｄとの比であるＡＰｃｄ／ＡＰｂｄは、特許文献２の表８に示された互換対物レンズを用いた光学ヘッドのＡＰｃｄ／ＡＰｂｄよりも１５％大きくなる。つまり、本実施の形態１の互換対物レンズ８を用いた光学ヘッドでは、特許文献２の表８に示された互換対物レンズを用いた光学ヘッドよりも、ＣＤの検出スポット径を、少なくとも１５％大きくすることができる。
【０１７６】
なお、前述のように、ＣＤの検出スポット径の大きさは、ＢＤの検出スポット径の２／３以上にすることが望ましい。すなわち、ＢＤの開口数ＮＡｂｄ、ＣＤの開口数ＮＡｃｄ、ＢＤの焦点距離ｆｂｄ及びＣＤの焦点距離ｆｃｄは、下記の式（７）より、下記の式（８）を満たすことが望ましい。
【０１７７】
２・ｆｃｄ・ＮＡｃｄ≧（２・ｆｂｄ・ＮＡｂｄ）・（２／３）・・・・（７）
ｆｃｄ／ｆｂｄ≧（２・ＮＡｂｄ）／（３・ＮＡｃｄ）・・・・（８）
【０１７８】
本実施の形態１の互換対物レンズ８では、ＢＤの開口数ＮＡｂｄは０．８５０であり、ＣＤの開口数ＮＡｃｄは０．４５５であるので、表７に示すように、ｆｃｄ／ｆｂｄは１．２５１となり、（２・ＮＡｂｄ）／（３・ＮＡｃｄ）は１．２４５となる。そのため、本実施の形態１の互換対物レンズ８は、上記の式（８）を満たしていることが分かる。
【０１７９】
なお、（２・ＮＡｂｄ）／（３・ＮＡｃｄ）は、ＢＤの開口数ＮＡｂｄとＣＤの開口数ＮＡｂｄとによって値が変わる。しかしながら、ＢＤに情報を記録又は再生する時の対物レンズの一般的な開口数ＮＡｂｄ＿ｇ＝０．８５と、ＣＤに情報を記録又は再生する時の対物レンズの一般的な開口数ＮＡｃｄ＿ｇ＝０．４７とを用いることにより、（２・ＮＡｂｄ＿ｇ）／（３・ＮＡｃｄ＿ｇ）＝（２×０．８５）／（３×０．４７）≒１．２となり、ｆｃｄ／ｆｂｄは、下記の式（９）としてもよい。
【０１８０】
ｆｃｄ／ｆｂｄ≧１．２・・・・（９）
【０１８１】
ところで、本実施の形態１の互換対物レンズ８のＢＤの焦点距離は、特許文献１及び特許文献２等で開示されている従来の互換対物レンズのＢＤの焦点距離と比較して小さく（ｆｂｄ＝１．５４２）なる。そのため、本実施の形態１は、ＢＤの開口径（有効径）が小さいという特徴を備えている。また、本実施の形態１は、互換対物レンズの厚さ（軸上厚さ）が小さい（約１．７１６ｍｍ）という特徴も備えている。
【０１８２】
図１８は、互換対物レンズの焦点距離及び軸上厚さと、光学ヘッドの寸法との関係を説明するための模式図である。
【０１８３】
例えば、図１８に示すように、焦点距離及び軸上厚さが大きい対物レンズ８１と、焦点距離及び軸上厚さが小さい対物レンズ８２とを比較する。対物レンズ８２の光束径ｄｂ（開口径に略等しい）及びレンズ軸上厚さｔｂは、それぞれ対物レンズ８１の光束径ｄａ及びレンズ軸上厚さｔａより小さい（ｄａ＞ｄｂ及びｔａ＞ｔｂ）。そのため、光ディスクの下面（表面）から対物レンズ８２を有する光学ヘッドの下面までの寸法Ｌｂは、光ディスクの下面（表面）から対物レンズ８１を有する光学ヘッドの下面までの寸法Ｌａより小さくすることができる（Ｌａ＞Ｌｂ）。
【０１８４】
一方、前述のように、互換対物レンズを用いた光学ヘッドでは、ＢＤの検出スポット径に対して、ＣＤの検出スポット径が必ず小さくなる。そのため、特にＣＤにおいて、検出スポットの位置ずれの影響が大きくなる。従って、小型かつ薄型の光学ヘッドに適用可能な焦点距離が小さい互換対物レンズでは、特に検出スポットの位置ずれの影響が顕著となる。
【０１８５】
本実施の形態１の互換対物レンズ８の焦点距離及び軸上厚さは、従来の互換対物レンズの焦点距離及び軸上厚さより小さい。そのため、本実施の形態１の互換対物レンズ８は、光ディスクの下面（表面）から光学ヘッドの下面までの寸法が１１ｍｍ以下である薄型の光学ヘッドに適用可能であり、薄型の３波長互換光学ヘッドを実現することができる。なお、光ディスクの下面（表面）から光学ヘッドの下面までの寸法が１１ｍｍ以下である薄型の光学ヘッドに本実施の形態１の互換対物レンズ８を用いるためには、ＢＤの焦点距離ｆｂｄは１．６ｍｍより小さいことが好ましい。
【０１８６】
一方、焦点距離が小さくなるにつれて、光透過層の厚さが最も大きいＣＤにおいて、作動距離を確保することが困難となる。また、焦点距離が小さくなるにつれて、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの光透過層の厚さの違いによって発生する球面収差を補正するための回折構造（光路差付与構造）のピッチが小さくなる。
【０１８７】
図１９は、鋸歯形状の回折構造のピッチと、レーザ光の回折効率との関係を示す図である。図１９における回折効率は、傾斜角６０ｄｅｇの傾斜面（互換対物レンズの入射面の最外周近傍を想定）に形成された鋸歯形状の回折構造に、波長４０５ｎｍの青紫レーザ光が入射した時の回折効率を表す。図１９に示す回折効率は、ベクトル解析を用いて計算した結果である。図１９において、横軸は傾斜面に形成された鋸歯形状の回折構造のピッチ（回折ピッチ）を示し、縦軸は回折構造に入射した青紫レーザ光の回折効率を示している。
【０１８８】
図１９から明らかなように、回折ピッチが小さくなるにつれて、回折効率は急激に小さくなる。例えば、回折ピッチが３μｍ未満になると、回折効率は８０％未満となることがわかる。なお、互換対物レンズの最外周近傍の回折効率の低下は、実効的な開口数を低下させる要因となるため好ましくない。また、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの互換領域である内周領域の回折効率は、高々８０％程度である。そのため、最外周近傍の回折効率が、内周領域の回折効率（８０％）よりも小さくなることは好ましくない。
【０１８９】
ここで、発明者らは、ＢＤの焦点距離を変えながら互換対物レンズの設計を行い、ＢＤの焦点距離が１．３ｍｍ未満になると、回折構造のピッチの最小値が３μｍ未満となり、回折効率が急激に低下することを見いだした。従って、互換対物レンズのＢＤの焦点距離ｆｂｄは１．３ｍｍ以上であることが好ましい。
【０１９０】
すなわち、薄型の光学ヘッドに用いる互換対物レンズのＢＤの焦点距離ｆｂｄ［ｍｍ］は、下記の式（１０）を満たすことが好ましい。
【０１９１】
１．６＞ｆｂｄ≧１．３・・・・（１０）
【０１９２】
（実施の形態２）
図２０は、本発明の実施の形態２における光学ヘッドの概略構成を示す図である。
【０１９３】
本実施の形態２の光学ヘッド５１は、第１の情報記録媒体であるＢＤ６０及び第２の情報記録媒体であるＤＶＤ７０に情報を記録又は再生することが可能な互換対物レンズ１８を搭載している。
【０１９４】
図２０において、光学ヘッド５１は、青紫レーザ光を出射する青紫レーザ光源１、偏光ビームスプリッタ２、１／４波長板３、コリメートレンズ４、ミラー５、互換対物レンズ１８、対物レンズアクチュエータ９、赤色レーザ光を出射する赤色レーザ光源２１、平板型ビームスプリッタ１３、コリメートレンズアクチュエータ１４、アナモフィックレンズ２２及び受光素子２３を備える。
【０１９５】
まず、ＢＤ６０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド５１の動作について述べる。青紫レーザ光源１から出射された波長約４０５ｎｍの青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２にＳ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ２で反射された青紫レーザ光は、１／４波長板３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ４で略平行光に変換される。略平行光に変換された青紫レーザ光は、ミラー５で反射されて折り曲げられる。ミラー５で反射した青紫レーザ光は、互換対物レンズ１８によって、ＢＤ６０の情報記録面に光スポットとして収束される。
【０１９６】
ＢＤ６０の情報記録面で反射した青紫レーザ光は、再び互換対物レンズ１８を透過し、ミラー５で反射される。ミラー５で反射された青紫レーザ光は、コリメートレンズ４を透過した後、１／４波長板３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ１３を透過した青紫レーザ光は、アナモフィックレンズ２２を介して受光素子２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子２３で検出された青紫レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＢＤ６０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＢＤ６０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。
【０１９７】
次に、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド５１の動作について述べる。赤色レーザ光源２１から出射された波長約６６０ｎｍの赤色レーザ光は、平板型ビームスプリッタ１３にＳ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ１３で反射された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２を透過し、１／４波長板３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ４で略平行光に変換される。略平行光に変換された赤色レーザ光は、ミラー５で反射されて折り曲げられる。ミラー５で反射した赤色レーザ光は、互換対物レンズ１８によって、ＤＶＤ７０の情報記録面に光スポットとして収束される。
【０１９８】
ＤＶＤ７０の情報記録面で反射した赤色レーザ光は、再び互換対物レンズ１８を透過し、ミラー５で反射される。ミラー５で反射された赤色レーザ光は、コリメートレンズ４を透過した後、１／４波長板３で往路とは異なる直線偏光に変換される。直線偏光に変換された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２にＰ偏光で入射して透過し、平板型ビームスプリッタ１３にＰ偏光で入射して透過する。平板型ビームスプリッタ１３を透過した赤色レーザ光は、アナモフィックレンズ２２を介して受光素子２３に導かれ、検出スポットを形成する。受光素子２３で検出された赤色レーザ光は、光電変換された後に演算される。その結果、ＤＶＤ７０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＤＶＤ７０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号と、情報信号とが生成される。
【０１９９】
ＢＤ６０及びＤＶＤ７０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号の生成には、例えばアナモフィックレンズ２２を用いた非点収差法等が用いられる。また、ＢＤ６０及びＤＶＤ７０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号の生成には、回折格子（図示せず）によって生成されたメインビーム及びサブビームが用いられる、いわゆる３ビーム法又は差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）等が用いられる。
【０２００】
なお、本実施の形態２において、青紫レーザ光源１が第１のレーザ光源の一例に相当し、赤色レーザ光源２１が第２のレーザ光源の一例に相当し、互換対物レンズ１８が対物レンズの一例に相当し、受光素子２３が受光部の一例に相当する。
【０２０１】
本実施の形態２においてコリメートレンズアクチュエータ１４は、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時は、コリメートレンズ４を基準位置から互換対物レンズ側に移動させることによって、赤色レーザ光源２１から出射された赤色レーザ光を収束光として互換対物レンズ１８に入射させる。
【０２０２】
コリメートレンズアクチュエータ１４を用いることで、青紫レーザ光源１から出射された青紫レーザ光と、赤色レーザ光源２１から出射された赤色レーザ光とを、それぞれ平行光及び収束光で互換対物レンズ１８に入射させることができる。従って、ＢＤ及びＤＶＤのそれぞれの光源の波長又は光透過層の厚さの差によって生じる球面収差の一部を効果的に補正できる。そのため、互換対物レンズ１８の回折構造の設計自由度を上げることができ、回折構造のピッチを大きくして回折効率を向上させたり、製造マージンを拡大させたりすることができる。
【０２０３】
なお、それぞれの光源から出射されたレーザ光を、平行光、収束光又は発散光のうち、いずれの状態で互換対物レンズに入射させるかは、互換対物レンズの設計に因るものであって、青紫レーザ光を略平行光とし、赤色レーザを収束光とする本実施の形態２の組み合わせに限定されるものではない。
【０２０４】
ここで、受光素子２３上に形成される検出スポット径を小さくすることで、受光素子２３上の受光パターンの寸法を小さくすることができる。これにより、回路ノイズを低減できると共に、周波数特性を向上させることができる。高密度の光ディスクであるＢＤ６０に情報を記録又は再生する時のノイズ性能は特に重要である。また、高倍速で情報を記録又は再生する場合は、周波数特性も重要となる。従って、受光素子２３上に形成される検出スポット径は、ＢＤ６０のノイズ性能及び周波数特性を満足するように決定される。
【０２０５】
次に、本実施の形態２の互換対物レンズ１８について、詳細に説明する。
【０２０６】
図２１は、本発明の実施の形態２における互換対物レンズ１８の構成を示す図である。図２１の左図は、互換対物レンズ１８の模式的な構成を示す平面図であり、図２１の右図は、互換対物レンズ１８の模式的な構成を示す断面図である。
【０２０７】
本実施の形態２の互換対物レンズ１８は、例えば、波長λ１の青紫レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＢＤと、波長λ１より大きい波長λ２の赤色レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＤＶＤとを互換可能な対物レンズとして用いられる。
【０２０８】
互換対物レンズ１８は、光源側（レーザ光の入射する側）の入射面１８ａにベースとなる球面又は非球面を備えている。このベースとなる球面又は非球面（以下、ベース非球面と総称する）には、互換対物レンズ１８の光軸ＯＡを中心とした輪帯状の回折構造が形成されている。一方、互換対物レンズ１８は、入射面１８ａに対向する光ディスク側（レーザ光が出射する側）の出射面１８ｂに、回折構造が形成されていない球面又は非球面を備えている。
【０２０９】
互換対物レンズ１８は、レーザ光源から出射されたレーザ光を、情報記録媒体（光ディスク）の情報記録面に収束させる。互換対物レンズ１８は、レーザ光源側の入射面１８ａに形成された、回折構造を有する内周領域（第１領域）１８ｉと、内周領域１８ｉの外側に形成された、回折構造を有する外周領域（第２領域）１８ｋとを備える。
【０２１０】
光軸ＯＡを含む内周領域１８ｉと、内周領域１８ｉの周辺の外周領域１８ｋとは、それぞれ異なる回折構造を有している。
【０２１１】
内周領域１８ｉ及び外周領域１８ｋは、内周領域１８ｉ及び外周領域１８ｋの回折構造によって回折される第１の波長λ１（３９０ｎｍ≦λ１≦４３０ｎｍ）のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第１の厚さｔ１の光透過層を有するＢＤ６０（第１の情報記録媒体）の情報記録面に収束させる。
【０２１２】
内周領域１８ｉは、内周領域１８ｉの回折構造によって回折される第２の波長λ２（６３０ｎｍ≦λ２≦６８０ｎｍ）のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第２の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の光透過層を有するＤＶＤ７０（第２の情報記録媒体）の情報記録面に収束させる。
【０２１３】
内周領域１８ｉは、例えば３段４レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備え、波長λ２の赤色レーザ光を用いたＤＶＤへの記録又は再生、及び、波長λ１の青紫レーザ光を用いたＢＤへの記録又は再生のいずれにも使用される互換領域である。内周領域１８ｉは、青紫レーザ光の＋１次回折光を厚さ約０．１ｍｍの光透過層を通してＢＤの情報記録面に収束させ、赤色レーザ光の−１次回折光を厚さ約０．６ｍｍの光透過層を通してＤＶＤの情報記録面に収束させるように設計されている。この内周領域１８ｉは、ＤＶＤのＮＡ（約０．６０〜０．６７）に対応する領域としている。
【０２１４】
なお、本実施の形態２においては、内周領域１８ｉは、３段４レベルを一周期とする階段形状の回折構造を備えた互換領域としているが、内周領域１８ｉの回折構造は３段４レベルに限定されるものではない。
【０２１５】
青紫レーザ光を用いてＢＤに情報を記録又は再生する際のＮＡ（約０．８５）は、上述の赤色レーザ光を用いてＤＶＤに情報を記録又は再生する際のＮＡ（約０．６０〜０．６７）よりも大きい。そのため、外周領域１８ｋは、ＢＤの専用領域とされ、波長λ１の青紫レーザ光をＢＤの情報記録面に収束させるように設計される。
【０２１６】
また、外周領域１８ｋは、波長λ２の赤色レーザ光にＤＶＤの情報記録面上で収差を与えるように設計される。すなわち、外周領域１８ｋは、波長λ２の赤色レーザ光がＤＶＤの情報記録面上にフレアを形成するように設計される。外周領域１８ｋは、外周領域１８ｋを通過してＤＶＤ（第２の情報記録媒体）の情報記録面に入射する第２の波長λ２のレーザ光に対して収差を与える。したがって、外周領域１８ｋは、ＤＶＤに情報を記録又は再生する時には、実質的に開口制限として機能する。
【０２１７】
すなわち、外周領域１８ｋは、外周領域１８ｋを通過する波長λ２のレーザ光を、ＤＶＤ（第２の情報記録媒体）の情報記録面に収束させない。なお、外周領域１８ｋは、屈折面であってもよい。
【０２１８】
内周領域１８ｉの回折構造の段差の一単位は、波長λ１（例えばλ１＝４０５ｎｍ）の青紫レーザ光に対して、約１．２５×λ１［ｎｍ］の光路差を与える量とする。一段あたりの位相変調量は、π／２となる。この時、＋１次回折光の回折効率は、スカラー計算で約８０％となる。そのため、＋１次回折光は、内周領域１８ｉの回折構造によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光である。
【０２１９】
一方、内周領域１８ｉの回折構造の段差の一単位は、波長λ２（例えばλ２＝６６０ｎｍ）の赤色レーザ光に対して、約０．７５×λ２［ｎｍ］の光路差を与える量とする。一段あたりの位相変調量は、−π／２となる。この時、−１次回折光の回折効率は、スカラー計算で約８０％となる。そのため、−１次回折光は、内周領域１８ｉの回折構造によって回折される第２の波長λ２［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光である。
【０２２０】
内周領域１８ｉに形成される回折構造は、階段形状の断面を有している。内周領域１８ｉの階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。
【０２２１】
より具体的に、内周領域１８ｉに形成される回折構造は、３段４レベルを一周期とする階段形状の断面を有している。内周領域１８ｉの階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、略１．２５波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、略０．７５波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。なお、上記の１．２５波長及び０．７５波長は、それぞれ±１０％程度の誤差を含む。
【０２２２】
内周領域１８ｉに上述の回折構造が形成されることで、波長λ１のレーザ光に対する回折構造と、波長λ２のレーザ光に対する回折構造とで互いに逆方向の鋸歯形状を近似できる。そのため、厚さ約０．６ｍｍの光透過層を有するＤＶＤ及び厚さ約０．１ｍｍの光透過層を有するＢＤに対し、高い光利用効率で、情報の互換記録又は互換再生を実現できる。
【０２２３】
さらに、外周領域１８ｋは、ＢＤの専用領域となっており、波長λ１で最適化された鋸歯形状の回折構造を有している。外周領域１８ｋに形成される回折構造は、鋸歯形状の断面を有し、第１の波長λ１のレーザ光に対して、０．５波長未満の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与える。
【０２２４】
ここで、外周領域１８ｋに設けられる鋸歯形状の回折構造の段差の高さは、波長λ１において、＋１次回折光の回折効率が最大となるように設計されている。なお、回折効率が最大となるレーザ光は、＋１次回折光に限定されるものではなく、＋２次回折光又は＋３次回折光等、他の次数のレーザ光の回折効率が最大となるように設計してもよい。また、外周領域１８ｋは、＋１次回折光の回折効率が最大となる領域、＋２次回折光の回折効率が最大となる領域、及び＋３次回折光の回折効率が最大となる領域等を混在させても良い。
【０２２５】
ただし、外周領域１８ｋは、ＢＤ専用領域であり、ＤＶＤに情報を記録又は再生する時には、実質的に開口制限として機能することが好ましい。従って、外周領域１８ｋを通過する波長λ２の赤色レーザ光は、情報記録面に収束することなく、かつ、情報記録面又は情報記録面以外の面から反射した迷光が、受光素子２３上に集光しないことが望まれる。
【０２２６】
正弦条件からの乖離量を表す正弦条件違反量ＳＣは、上述の式（６）で定義される。このとき、本実施の形態２の互換対物レンズ１８において、ＢＤの正弦条件違反量ＳＣｂｄは０より大きく、ＤＶＤの正弦条件違反量ＳＣｄｖｄは０より小さい。
【０２２７】
すなわち、ＢＤ（第１の情報記録媒体）に情報を記録する又はＢＤから情報を再生する時のＢＤの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤｂｄとし、ＤＶＤ（第２の情報記録媒体）に情報を記録する又はＤＶＤから情報を再生する時のＤＶＤの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤｄｖｄとし、ＢＤに情報を記録する又はＢＤから情報を再生する時の互換対物レンズ１８の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬｂｄとし、ＤＶＤに情報を記録する又はＤＶＤから情報を再生する時の互換対物レンズ１８の傾きによって単位角度あたりの発生する３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬｄｖｄとしたとき、ＢＤに情報を記録する又はＢＤから情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣｂｄは、ＣＭＤｂｄ＋ＣＭＬｂｄで表され、ＤＶＤに情報を記録する又はＤＶＤから情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣｄｖｄは、ＣＭＤｄｖｄ＋ＣＭＬｄｖｄで表され、正弦条件違反量ＳＣｂｄと正弦条件違反量ＳＣｄｖｄとは、ＳＣｂｄ＞０及びＳＣｄｖｄ＜０を満たす。
【０２２８】
本実施の形態２の互換対物レンズ１８では、ＢＤの正弦条件違反量ＳＣｂｄの極性と、ＤＶＤの正弦条件違反量ＳＣｄｖｄの極性とは互いに逆になるので、ＢＤの開口径ＡＰｂｄ（有効径）に対して、ＤＶＤの開口径ＡＰｄｖｄ（有効径）を相対的に大きくすることができる。従って、ＢＤのノイズ性能及び周波数特性を満足するようにＢＤの検出スポット径を一意に決定した場合に、ＤＶＤの検出スポット径をより拡大することが可能となり、ＤＶＤの検出スポットの位置ずれの影響を小さくすることができる。
【０２２９】
なお、本実施の形態２における互換対物レンズ１８は、ＢＤ及びＤＶＤ等の既存の光ディスクに限らず、光透過層の厚さが異なる複数種類の光ディスクに対して、情報を記録又は再生する単一の対物レンズ及び光学ヘッドに広く適用可能であることは言うまでもない。
【０２３０】
（実施の形態３）
図２２は、本発明の実施の形態３における光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【０２３１】
図２２において、光ディスク装置３００は、光ディスク駆動部（モータ）３０１、制御部３０２及び光学ヘッド３０３を備える。
【０２３２】
光ディスク駆動部３０１は、例えばＢＤ６０（又はＤＶＤ７０、又はＣＤ８０）を回転駆動させる。光学ヘッド３０３は、実施の形態１で述べた光学ヘッド５０又は実施の形態２で述べた光学ヘッド５１である。制御部３０２は、光ディスク駆動部３０１及び光学ヘッド３０３の駆動を制御すると共に、光学ヘッド３０３で光電変換されるとともに演算された制御信号及び情報信号の信号処理を行う。また、制御部３０２は、情報信号を光ディスク装置３００の外部と内部とでインタフェースさせる機能を有する。
【０２３３】
制御部３０２は、光学ヘッド３０３から得られる制御信号を受け、制御信号に基づいて、フォーカス制御、トラッキング制御、情報再生制御及び光ディスク駆動部３０１の回転制御を行う。また、制御部３０２は、情報信号から情報の再生を行うと共に、記録信号の光学ヘッド３０３への送出を行う。
【０２３４】
なお、光学ヘッド３０３が実施の形態１で述べた光学ヘッド５０である場合、光ディスク駆動部３０１は、ＢＤ６０（第１の情報記録媒体）、ＤＶＤ７０（第２の情報記録媒体）及びＣＤ８０（第３の情報記録媒体）を回転駆動する。また、光学ヘッド３０３が実施の形態２で述べた光学ヘッド５１である場合、光ディスク駆動部３０１は、ＢＤ６０（第１の情報記録媒体）及びＤＶＤ７０（第２の情報記録媒体）を回転駆動する。
【０２３５】
光ディスク装置３００は、実施の形態１で述べた光学ヘッド５０又は実施の形態２で述べた光学ヘッド５１を搭載しているので、本実施の形態３の光ディスク装置３００は、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０又はＣＤ８０等に情報を良好に記録又は再生することができる。
【０２３６】
（実施の形態４）
図２３は、本発明の実施の形態４におけるコンピュータの概略構成を示す図である。
【０２３７】
図２３において、コンピュータ５００は、実施の形態３の光ディスク装置３００と、入力装置５０１と、演算装置５０２と、出力装置５０３とを備える。
【０２３８】
入力装置５０１は、キーボード、マウス又はタッチパネルなどで構成され、情報を入力する。演算装置５０２は、中央演算装置（ＣＰＵ）などで構成され、入力装置５０１から入力された情報及び光ディスク装置３００から読み出した情報などに基づいて演算を行う。出力装置５０３は、表示装置（ブラウン管又は液晶表示装置など）又はプリンタなどで構成され、演算装置５０２によって演算された結果などの情報を出力する。表示装置は、演算装置５０２によって演算された結果などの情報を表示し、プリンタは、演算装置５０２によって演算された結果などの情報を印刷する。
【０２３９】
なお、本実施の形態４において、コンピュータ５００が情報処理装置の一例に相当し、演算装置５０２が情報処理部の一例に相当する。
【０２４０】
コンピュータ５００は、実施の形態３の光ディスク装置３００を備えるので、ＢＤ、ＤＶＤ又はＣＤ等に情報を良好に記録又は再生することができ、広い用途に適用できる。
【０２４１】
（実施の形態５）
図２４は、本発明の実施の形態５における光ディスクプレーヤの概略構成を示す図である。
【０２４２】
図２４において、光ディスクプレーヤ６００は、実施の形態３の光ディスク装置３００と、光ディスク装置３００から得られる情報信号を画像信号に変換するデコーダ６０１とを備える。
【０２４３】
なお、光ディスクプレーヤ６００は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の位置センサ及び中央演算装置（ＣＰＵ）を加えることによりカーナビゲーションシステムとしても利用可能である。また、光ディスクプレーヤ６００は、表示装置６０２を備えてもよい。表示装置６０２は、液晶表示装置などで構成され、デコーダ６０１によって変換された画像信号を表示する。
【０２４４】
また、本実施の形態５において、光ディスクプレーヤ６００が情報処理装置の一例に相当し、デコーダ６０１が情報処理部の一例に相当する。
【０２４５】
光ディスクプレーヤ６００は、実施の形態３の光ディスク装置３００を備えるので、ＢＤ、ＤＶＤ又はＣＤ等に情報を良好に記録又は再生することができ、広い用途に適用できる。
【０２４６】
（実施の形態６）
図２５は、本発明の実施の形態６における光ディスクレコーダの概略構成を示す図である。
【０２４７】
図２５において、光ディスクレコーダ７００は、実施の形態３の光ディスク装置３００と、画像情報を、光ディスク装置３００によって光ディスクへ記録するための情報信号に変換するエンコーダ７０１とを備える。望ましくは、光ディスクレコーダ７００は、光ディスク装置３００から得られる情報信号を画像信号に変換するデコーダ７０２も備えることにより、記録した画像を再生することも可能となる。
【０２４８】
なお、光ディスクレコーダ７００は、出力装置７０３を備えてもよい。出力装置７０３は、表示装置（ブラウン管又は液晶表示装置など）又はプリンタなどで構成され、デコーダ７０２によって変換された画像信号を出力する。表示装置は、デコーダ７０２によって変換された画像信号を表示し、プリンタは、デコーダ７０２によって変換された画像信号を印刷する。
【０２４９】
なお、本実施の形態６において、光ディスクレコーダ７００が情報処理装置の一例に相当し、エンコーダ７０１が情報処理部の一例に相当する。
【０２５０】
光ディスクレコーダ７００は、実施の形態３の光ディスク装置３００を備えるので、ＢＤ、ＤＶＤ又はＣＤ等に情報を良好に記録又は再生することができ、広い用途に適用できる。
【０２５１】
（実施の形態７）
図２６は、本発明の実施の形態７におけるゲーム装置の概略構成を示す図である。
【０２５２】
図２６において、ゲーム装置８００は、実施の形態３の光ディスク装置３００と、操作部８０１と、演算装置８０２とを備える。操作部８０１は、ユーザによる操作情報を入力する。演算装置８０２は、中央演算装置（ＣＰＵ）などで構成され、操作部８０１から入力された操作情報及び光ディスク装置３００から読み出した情報などに基づいて演算を行う。なお、ゲーム装置８００は、情報を表示する表示装置８０３を備えてもよい。
【０２５３】
なお、本実施の形態７において、ゲーム装置８００が情報処理装置の一例に相当し、演算装置８０２が情報処理部の一例に相当する。
【０２５４】
ゲーム装置８００は、実施の形態３の光ディスク装置３００を備えるので、ＢＤ、ＤＶＤ又はＣＤ等に情報を良好に記録又は再生することができ、広い用途に適用できる。
【０２５５】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０２５６】
本発明の一局面に係る対物レンズは、レーザ光源側の面に、光軸に対して略同心円状に形成される第１領域と、前記第１領域の外側に形成される第２領域と、前記第２領域の外側に形成される第３領域とを備え、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域には、回折構造が形成され、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域の前記回折構造によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第１の厚さｔ１［ｍｍ］の光透過層を有する第１の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１領域及び前記第２領域の前記回折構造によって回折される第２の波長λ２（λ２＞λ１）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第２の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）［ｍｍ］の光透過層を有する第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、前記第１領域は、前記第１領域の前記回折構造によって回折される第３の波長λ３（λ３＞λ２）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第３の厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）［ｍｍ］の光透過層を有する第３の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の前記第１の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ１とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の単位角度あたりの前記第３の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ３とし、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ１とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ３としたとき、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１は、ＣＭＤ１＋ＣＭＬ１で表され、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ３は、ＣＭＤ３＋ＣＭＬ３で表され、前記正弦条件違反量ＳＣ１と前記正弦条件違反量ＳＣ３とは、ＳＣ１＞０及びＳＣ３＜０を満たす。
【０２５７】
この構成によれば、対物レンズは、レーザ光源側の面に、光軸に対して略同心円状に形成される第１領域と、第１領域の外側に形成される第２領域と、第２領域の外側に形成される第３領域とを備える。第１領域、第２領域及び第３領域には、回折構造が形成される。第１領域、第２領域及び第３領域は、第１領域、第２領域及び第３領域の回折構造によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第１の厚さｔ１［ｍｍ］の光透過層を有する第１の情報記録媒体の情報記録面に収束させる。第１領域及び第２領域は、第１領域及び第２領域の回折構造によって回折される第２の波長λ２（λ２＞λ１）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第２の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）［ｍｍ］の光透過層を有する第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させる。第１領域は、第１領域の回折構造によって回折される第３の波長λ３（λ３＞λ２）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第３の厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）［ｍｍ］の光透過層を有する第３の情報記録媒体の情報記録面に収束させる。第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の第１の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ１とし、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の第３の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ３とし、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ１とし、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ３としたとき、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１は、ＣＭＤ１＋ＣＭＬ１で表され、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ３は、ＣＭＤ３＋ＣＭＬ３で表される。正弦条件違反量ＳＣ１と正弦条件違反量ＳＣ３とは、ＳＣ１＞０及びＳＣ３＜０を満たす。
【０２５８】
したがって、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１の極性と、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ３の極性とは互いに逆になるので、第１の情報記録媒体の開口径（有効径）に対して、第３の情報記録媒体の開口径（有効径）を相対的に大きくすることができる。そのため、第１の情報記録媒体のノイズ性能及び周波数特性を満足するように第１の情報記録媒体の検出スポット径を一意に決定した場合に、第３の情報記録媒体の検出スポット径をより拡大することが可能となり、検出スポットの位置ずれの許容量を拡大することができる。
【０２５９】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の焦点距離［ｍｍ］をｆ１とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の焦点距離［ｍｍ］をｆ３とし、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の開口数をＮＡ１とし、前記第３の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第３の情報記録媒体から情報を再生する時の開口数をＮＡ３としたとき、前記焦点距離ｆ１と前記焦点距離ｆ３とは、ｆ３／ｆ１≧（２・ＮＡ１）／（３・ＮＡ３）を満たすことが好ましい。
【０２６０】
この構成によれば、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の焦点距離［ｍｍ］をｆ１とし、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の焦点距離［ｍｍ］をｆ３とし、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の開口数をＮＡ１とし、第３の情報記録媒体に情報を記録する又は第３の情報記録媒体から情報を再生する時の開口数をＮＡ３としたとき、焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ３とは、ｆ３／ｆ１≧（２・ＮＡ１）／（３・ＮＡ３）を満たす。
【０２６１】
したがって、第３の情報記録媒体の記録又は再生時の検出スポット径が、第１の情報記録媒体の記録又は再生時の検出スポット径の２／３以上となるので、第１の情報記録媒体の検出スポットの位置ずれの影響が許容範囲内になるように、受光部上に形成される検出スポット径を決定した場合、第３の情報記録媒体の検出スポットの位置ずれの影響も許容範囲内にすることができる。
【０２６２】
また、上記の対物レンズにおいて、前記焦点距離ｆ１と前記焦点距離ｆ３とは、ｆ３／ｆ１≧１．２を満たすことが好ましい。
【０２６３】
この構成によれば、焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ３との比を１．２以上とすることにより、第１の情報記録媒体の検出スポットの位置ずれの影響が許容範囲内になるように、受光部上に形成される検出スポット径を決定した場合、第３の情報記録媒体の検出スポットの位置ずれの影響も許容範囲内にすることができる。
【０２６４】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第１領域に形成される回折構造は、階段形状の断面を有し、前記第１の波長λ１は、３９０［ｎｍ］≦λ１≦４３０［ｎｍ］を満たし、前記第２の波長λ２は、６３０［ｎｍ］≦λ２≦６８０［ｎｍ］を満たし、前記第３の波長λ３は、７５０［ｎｍ］≦λ３≦８１０［ｎｍ］を満たし、前記第１領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与え、前記第３の波長λ３のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与えることが好ましい。
【０２６５】
この構成によれば、第１領域に形成される回折構造は、階段形状の断面を有している。第１領域の階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与え、第３の波長λ３のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。
【０２６６】
したがって、第１領域を通過する第１の波長λ１のレーザ光、第２の波長λ２のレーザ光及び第３の波長λ３のレーザ光を、それぞれ第１の情報記録媒体、第２の情報記録媒体及び第３の情報記録媒体に収束させることができる。
【０２６７】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第１領域に形成される回折構造は、５段６レベルを一周期とする階段形状の断面を有し、前記第１領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、約１．３３波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、約０．８０波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与え、前記第３の波長λ３のレーザ光に対して、約０．６７波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与えることが好ましい。
【０２６８】
この構成によれば、第１領域に形成される回折構造は、５段６レベルを一周期とする階段形状の断面を有している。第１領域の階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、約１．３３波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、約０．８０波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与え、第３の波長λ３のレーザ光に対して、約０．６７波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。
【０２６９】
したがって、第１領域を通過する第１の波長λ１のレーザ光、第２の波長λ２のレーザ光及び第３の波長λ３のレーザ光を、それぞれ第１の情報記録媒体、第２の情報記録媒体及び第３の情報記録媒体に収束させることができる。
【０２７０】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第２領域に形成される回折構造は、階段形状の断面を有し、前記第１の波長λ１は、３９０［ｎｍ］≦λ１≦４３０［ｎｍ］を満たし、前記第２の波長λ２は、６３０［ｎｍ］≦λ２≦６８０［ｎｍ］を満たし、前記第２領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与えることが好ましい。
【０２７１】
この構成によれば、第２領域に形成される回折構造は、階段形状の断面を有している。第２領域の階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。
【０２７２】
したがって、第２領域を通過する第１の波長λ１のレーザ光及び第２の波長λ２のレーザ光を、それぞれ第１の情報記録媒体及び第２の情報記録媒体に収束させることができる。
【０２７３】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第２領域に形成される回折構造は、３段４レベルを一周期とする階段形状の断面を有し、前記第２領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、約１．２５波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、約０．７５波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与えることが好ましい。
【０２７４】
この構成によれば、第２領域に形成される回折構造は、３段４レベルを一周期とする階段形状の断面を有している。第２領域の階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、約１．２５波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、約０．７５波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。
【０２７５】
したがって、第２領域を通過する第１の波長λ１のレーザ光及び第２の波長λ２のレーザ光を、それぞれ第１の情報記録媒体及び第２の情報記録媒体に収束させることができる。
【０２７６】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第３領域に形成される回折構造は、鋸歯形状の断面を有し、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、０．５波長未満の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与えることが好ましい。
【０２７７】
この構成によれば、第３領域に形成される回折構造は、鋸歯形状の断面を有し、第１の波長λ１のレーザ光に対して、０．５波長未満の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与えるので、第３領域を通過する第１の波長λ１のレーザ光を第１の情報記録媒体に収束させることができる。
【０２７８】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第３領域は、前記第３領域を通過して前記第２の情報記録媒体の情報記録面に入射する前記第２の波長λ２のレーザ光に対して収差を与えることが好ましい。
【０２７９】
この構成によれば、第３領域を通過した第２の波長λ２のレーザ光が第２の情報記録媒体の情報記録面に収束しないので、第３領域を第２の波長λ２のレーザ光に対する開口制限として機能させることができる。
【０２８０】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第２領域及び前記第３領域は、前記第２領域及び前記第３領域を通過して前記第３の情報記録媒体の情報記録面に入射する前記第３の波長λ３のレーザ光に対して収差を与えることが好ましい。
【０２８１】
この構成によれば、第２領域及び第３領域を通過した第３の波長λ３のレーザ光が第３の情報記録媒体の情報記録面に収束しないので、第２領域及び第３領域を第３の波長λ３のレーザ光に対する開口制限として機能させることができる。
【０２８２】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の焦点距離ｆ１［ｍｍ］は、１．６＞ｆ１≧１．３を満たすことが好ましい。
【０２８３】
この構成によれば、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の焦点距離ｆ１［ｍｍ］は、１．６＞ｆ１≧１．３を満たすので、回折効率を低下させることなく、光学ヘッドを薄型化することができる。
【０２８４】
本発明の他の局面に係る対物レンズは、レーザ光源側の面に、光軸に対して略同心円状に形成される第１領域と、前記第１領域の外側に形成される第２領域とを備え、前記第１領域及び前記第２領域には、回折構造が形成され、前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１領域及び前記第２領域によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第１の厚さｔ１［ｍｍ］の光透過層を有する第１の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、前記第１領域は、前記第１領域によって回折される第２の波長λ２（λ２＞λ１）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第２の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）［ｍｍ］の光透過層を有する第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の前記第１の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ１とし、前記第２の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第２の情報記録媒体から情報を再生する時の前記第２の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ２とし、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ１とし、前記第２の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第２の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ２としたとき、前記第１の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１は、ＣＭＤ１＋ＣＭＬ１で表され、前記第２の情報記録媒体に情報を記録する又は前記第２の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ２は、ＣＭＤ２＋ＣＭＬ２で表され、前記正弦条件違反量ＳＣ１と前記正弦条件違反量ＳＣ２とは、ＳＣ１＞０及びＳＣ２＜０を満たす。
【０２８５】
この構成によれば、対物レンズは、レーザ光源側の面に、光軸に対して略同心円状に形成される第１領域と、第１領域の外側に形成される第２領域とを備える。第１領域及び第２領域には、回折構造が形成される。第１領域及び第２領域は、第１領域及び第２領域によって回折される第１の波長λ１［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第１の厚さｔ１［ｍｍ］の光透過層を有する第１の情報記録媒体の情報記録面に収束させる。第１領域は、第１領域によって回折される第２の波長λ２（λ２＞λ１）［ｎｍ］のレーザ光のうち、最も回折効率の大きい回折次数のレーザ光を、第２の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）［ｍｍ］の光透過層を有する第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させる。第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の第１の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ１とし、第２の情報記録媒体に情報を記録する又は第２の情報記録媒体から情報を再生する時の第２の情報記録媒体の傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＤ２とし、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ１とし、第２の情報記録媒体に情報を記録する又は第２の情報記録媒体から情報を再生する時の対物レンズの傾きによって発生する単位角度あたりの３次コマ収差［ｍλ／ｄｅｇ］をＣＭＬ２としたとき、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１は、ＣＭＤ１＋ＣＭＬ１で表され、第２の情報記録媒体に情報を記録する又は第２の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ２は、ＣＭＤ２＋ＣＭＬ２で表される。正弦条件違反量ＳＣ１と正弦条件違反量ＳＣ２とは、ＳＣ１＞０及びＳＣ２＜０を満たす。
【０２８６】
したがって、第１の情報記録媒体に情報を記録する又は第１の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ１の極性と、第２の情報記録媒体に情報を記録する又は第２の情報記録媒体から情報を再生する時の正弦条件違反量ＳＣ２の極性とは互いに逆になるので、第１の情報記録媒体の開口径（有効径）に対して、第２の情報記録媒体の開口径（有効径）を相対的に大きくすることができる。そのため、第１の情報記録媒体のノイズ性能及び周波数特性を満足するように第１の情報記録媒体の検出スポット径を一意に決定した場合に、第２の情報記録媒体の検出スポット径をより拡大することが可能となり、検出スポットの位置ずれの許容量を拡大することができる。
【０２８７】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第１領域に形成される回折構造は、階段形状の断面を有し、前記第１の波長λ１は、３９０［ｎｍ］≦λ１≦４３０［ｎｍ］を満たし、前記第２の波長λ２は、６３０［ｎｍ］≦λ２≦６８０［ｎｍ］を満たし、前記第１領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与えることが好ましい。
【０２８８】
この構成によれば、第１領域に形成される回折構造は、階段形状の断面を有している。第１領域の階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、１波長よりも大きい光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、１波長未満の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。
【０２８９】
したがって、第１領域を通過する第１の波長λ１のレーザ光及び第２の波長λ２のレーザ光を、それぞれ第１の情報記録媒体及び第２の情報記録媒体に収束させることができる。
【０２９０】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第１領域に形成される回折構造は、３段４レベルを一周期とする階段形状の断面を有し、前記第１の波長λ１は、３９０［ｎｍ］≦λ１≦４３０［ｎｍ］を満たし、前記第２の波長λ２は、６３０［ｎｍ］≦λ２≦６８０［ｎｍ］を満たし、前記第１領域の前記階段形状の段差の１段は、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、約１．２５波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、前記第２の波長λ２のレーザ光に対して、約０．７５波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与えることが好ましい。
【０２９１】
この構成によれば、第１領域に形成される回折構造は、３段４レベルを一周期とする階段形状の断面を有している。第１領域の階段形状の段差の１段は、第１の波長λ１のレーザ光に対して、約１．２５波長の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与え、第２の波長λ２のレーザ光に対して、約０．７５波長の光路差を与えると共に、凹レンズのパワーを与える。
【０２９２】
したがって、第１領域を通過する第１の波長λ１のレーザ光及び第２の波長λ２のレーザ光を、それぞれ第１の情報記録媒体及び第２の情報記録媒体に収束させることができる。
【０２９３】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第２領域に形成される回折構造は、鋸歯形状の断面を有し、前記第１の波長λ１のレーザ光に対して、０．５波長未満の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与えることが好ましい。
【０２９４】
この構成によれば、第２領域に形成される回折構造は、鋸歯形状の断面を有し、第１の波長λ１のレーザ光に対して、０．５波長未満の光路差を与えると共に、凸レンズのパワーを与えるので、第２領域を通過する第１の波長λ１のレーザ光を第１の情報記録媒体に収束させることができる。
【０２９５】
また、上記の対物レンズにおいて、前記第２領域は、前記第２領域を通過して前記第２の情報記録媒体の情報記録面に入射する前記第２の波長λ２のレーザ光に対して収差を与えることが好ましい。
【０２９６】
この構成によれば、第２領域を通過した第２の波長λ２のレーザ光が第２の情報記録媒体の情報記録面に収束しないので、第２領域を第２の波長λ２のレーザ光に対する開口制限として機能させることができる。
【０２９７】
本発明の他の局面に係る光学ヘッドは、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源を出射した前記レーザ光を情報記録媒体の情報記録面に収束させる上記のいずれかに記載の対物レンズと、前記情報記録媒体によって反射されたレーザ光を受光する受光部とを備える。この構成によれば、上記の対物レンズを光学ヘッドに適用することができる。
【０２９８】
本発明の他の局面に係る光ディスク装置は、上記の光学ヘッドと、前記情報記録媒体を回転駆動するためのモータと、前記光学ヘッド及び前記モータを制御する制御部とを備える。この構成によれば、上記の光学ヘッドを光ディスク装置に適用することができる。
【０２９９】
本発明の他の局面に係る情報処理装置は、上記の光ディスク装置と、前記光ディスク装置に記録する情報及び／又は前記光ディスク装置から再生された情報を処理する情報処理部とを備える。この構成によれば、上記の光ディスク装置を情報処理装置に適用することができる。
【０３００】
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０３０１】
本発明に係る対物レンズ、光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置は、検出スポットの位置ずれの許容量を拡大することができ、複数種類の情報記録媒体の情報記録面に、レーザ光源から出射されたレーザ光を収束させる対物レンズ、当該対物レンズを備え、情報記録媒体に対して光学的に情報を記録又は再生する光学ヘッド、当該光学ヘッドを備える光ディスク装置、及び当該光ディスク装置を備える情報処理装置として有用である。
【図１】
0006048756.tif 000010
【図２】
0006048756.tif 000011
【図３】
0006048756.tif 000012
【図４】
0006048756.tif 000013
【図５】
0006048756.tif 000014
【図６】
0006048756.tif 000015
【図７】
0006048756.tif 000016
【図８】
0006048756.tif 000017
【図９】
0006048756.tif 000018
【図１０】
0006048756.tif 000019
【図１１】
0006048756.tif 000020
【図１２】
0006048756.tif 000021
【図１３】
0006048756.tif 000022
【図１４】
0006048756.tif 000023
【図１５】
0006048756.tif 000024
【図１６】
0006048756.tif 000025
【図１７】
0006048756.tif 000026
【図１８】
0006048756.tif 000027
【図１９】
0006048756.tif 000028
【図２０】
0006048756.tif 000029
【図２１】
0006048756.tif 000030
【図２２】
0006048756.tif 000031
【図２３】
0006048756.tif 000032
【図２４】
0006048756.tif 000033
【図２５】
0006048756.tif 000034
【図２６】
0006048756.tif 000035
【図２７】
0006048756.tif 000036
【図２８】
0006048756.tif 000037
【図２９】
0006048756.tif 000038
【図３０】
0006048756.tif 000039
【図３１】
0006048756.tif 000040
【図３２】
0006048756.tif 000041