(57)【要約】  複数の情報記録層を有する光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供するために、対物レンズＯＬ１において、入射光束が平行光である場合における正弦条件違反量の極大値をＳＣｍａｘ、焦点距離をｆとしたときに、条件式（１）を満たすように正弦条件違反量が設定されているので、多層光ディスクＭＬＤの情報記録層ＲＬがいずれかに変更された場合でも高次の球面収差が十分小さく、多層光ディスクＭＬＤに対して良好に記録／再生を行うことができる。  ０．０１５＜ＳＣｍａｘ／ｆ＜０．０４５          （１）
2010004858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層と、位置情報を記録したガイド層とを有する光ディスクに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
前記光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１≠λ２）の光束を出射する第２の光源と、対物レンズとを有し、
前記対物レンズは、前記第２の光源から出射された前記波長λ２の光束を、前記対物レンズを介して光ディスクの前記ガイド層に集光することにより位置情報を読み出すと同時に、前記第１の光源から出射された前記波長λ１の光束を、前記対物レンズを介して前記情報記録層のいずれかに集光することにより情報の記録／再生を行うようになっており、
前記対物レンズは、ＮＡ０．７０以上の単レンズであって、前記波長λ１の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化が、情報の記録／再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化とほぼ相似形であり、
前記対物レンズに前記波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径ｈの５割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、
前記正弦条件違反量の極大値をＳＣｍａｘ、焦点距離をｆとして、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする対物レンズ。
０．０１５＜ＳＣｍａｘ／ｆ＜０．０４５          （１）
【請求項２】
前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの設計倍率は略ゼロであることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】
前記対物レンズは、ＮＡ０．７０以上の単レンズであって、前記波長λ１の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化によって、情報の記録／再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化を補正できるように前記対物レンズの球面収差の補正状態が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記光ディスクは８層以上の前記情報記録層を有し、表面の保護層を除いた前記情報記録層の合計の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物レンズ。
【請求項５】
厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層と、位置情報を記録したガイド層とを有する光ディスクに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１≠λ２）の光束を出射する第２の光源と、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の対物レンズとを有し、
前記光ピックアップ装置は、前記第２の光源から出射された前記波長λ２の光束を、前記対物レンズを介して光ディスクの前記ガイド層に集光することにより位置情報を読み出すと同時に、前記第１の光源から出射された前記波長λ１の光束を、前記対物レンズを介して前記情報記録層のいずれかに集光することにより情報の記録／再生を行うようになっており、
前記対物レンズへ入射する前記波長λ１の光束の前記対物レンズの倍率を変化させる第１倍率変換手段を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記光ピックアップ装置は、前記波長λ１の光束を前記情報記録層のいずれかにフォーカシングさせるための第１フォーカシング手段を有することを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光ピックアップ装置は、前記波長λ２の光束を前記ガイド層にフォーカシングさせるための第２フォーカシング手段を有することを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第２フォーカシング手段は、前記対物レンズの光軸方向の位置を移動調整させるアクチュエータを有することを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記光ピックアップ装置は、前記波長λ２の光束の前記対物レンズの倍率が負の値になるように、前記波長λ２の光束を入射させることを特徴とする請求項５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。
【請求項１０】
前記光ピックアップ装置は、前記波長λ２の光束の前記対物レンズの倍率を変化させる第２倍率変換手段を有することを特徴とする請求項５から請求項９までのいずれか一項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、複数の情報記録層を有する光ディスクに対して情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置用の対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）やＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）等においては、記録容量を増加させる手段として２つの情報記録層を有するものが知られている。そして、近年の更なる大容量化の要求に対し、３層以上の複数の情報記録層を有する光ディスク（多層光ディスク）及び光ピックアップ装置が開発されている。【０００３】
一例として、特許文献１には、凹凸部を有するガイドトラック層と、ガイドトラック層の上側及び下側にそれぞれ複数設けられた光記録材料からなる情報記録層とを備えた光ディスクに対して、情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ピックアップ装置では、情報記録層までの保護層の厚みが変化すると、球面収差が発生する。特許文献１の光ピックアップ装置においては、複数の情報記録層のいずれかに光束を集光させるときに、光源と対物レンズとの間に配置したカップリングレンズを光軸方向に変位させることにより、対物レンズに入射する光束の発散角を変化させ、即ち、対物レンズの倍率を変化させて、保護層の厚み変化により発生する球面収差を補正している。しかるに、３層以上、特には、８層以上の複数の情報記録層を持つ光ディスク用の光ピックアップ装置において、ＢＤの仕様のように開口数ＮＡが０．８５程度と大きい場合、対物レンズに入射する光束の発散角を変化させると、即ち、対物レンズの倍率を変化させることにより、３次の球面収差を補正することができるが、高次の球面収差が多く残留するという問題がある。【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の情報記録層を有する光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の対物レンズは、厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層と、位置情報を記録したガイド層とを有する光ディスクに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１≠λ２）の光束を出射する第２の光源と、対物レンズとを有し、前記対物レンズは、前記第２の光源から出射された前記波長λ２の光束を、前記対物レンズを介して光ディスクの前記ガイド層に集光することにより位置情報を読み出すと同時に、前記第１の光源から出射された前記波長λ１の光束を、前記対物レンズを介して前記情報記録層のいずれかに集光することにより情報の記録／再生を行うようになっており、前記対物レンズは、ＮＡ０．７０以上の単レンズであって、前記波長λ１の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化が、情報の記録／再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化とほぼ相似形であり、前記対物レンズに前記波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径ｈの５割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、前記正弦条件違反量の極大値をＳＣｍａｘ、焦点距離をｆとして、以下の条件式（１）、
０．０１５＜ＳＣｍａｘ／ｆ＜０．０４５          （１）
を満たすことを特徴とする。【０００８】
本発明によれば、前記波長λ１の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化が、情報の記録／再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化とほぼ相似形である。より具体的には、前記対物レンズに前記波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径ｈの５割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、正弦条件違反量の極大値をＳＣｍａｘ、焦点距離をｆとして、条件式（１）を満たすようにすることである。これにより、情報の記録／再生を行う情報記録層の位置の変化により発生する球面収差を、高次収差を残留させることなく、入射光の発散収束度の変化により適切に補正することが可能となる。ここで、「ほぼ相似形」とは、情報の記録／再生を行う情報記録層の位置の変化により発生する球面収差を、波長λ１の光束の対物レンズの倍率の変化により補正した場合に、高次球面収差がマレシャル限界（０．０７λｒｍｓ）以下であることを意味する。又、「高次球面収差」とは、５次以上の球面収差をいうものとする。尚、対物レンズに波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、正弦条件違反量が正の極大値を持つ位置より周辺部で正弦条件違反量は、単調に減少することが好ましい。「単調に減少する」とは、減少し続けることを意味し、一度減少して、また増加するということがないことを少なくとも意味し、好ましくは、ある位置において減少率が大きく変化することがないことも併せて意味する。また、好ましくは、対物レンズに波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径ｈの６割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持つことである。【０００９】
請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの設計倍率は略ゼロであることを特徴とする。なお、略ゼロとは、−０．０２以上、＋０．０２以下であることを意味し、好ましくは、−０．０１以上、＋０．０１以下である。【００１０】
請求項３に記載の対物レンズは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記対物レンズは、ＮＡ０．７０以上の単レンズであって、前記波長λ１の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化によって、情報の記録／再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化を補正できるように前記対物レンズの球面収差の補正状態が設定されていることを特徴とする。【００１１】
請求項４に記載の対物レンズは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記光ディスクは８層以上の前記情報記録層を有し、表面の保護層を除いた前記情報記録層の合計の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする。好ましくは、１０層以上であり、合計の厚さが０．２ｍｍ以上であることである。【００１２】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層と、位置情報を記録したガイド層とを有する光ディスクに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置において、前記光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１≠λ２）の光束を出射する第２の光源と、請求項１〜４のいずれかに記載の対物レンズとを有し、前記光ピックアップ装置は、前記第２の光源から出射された前記波長λ２の光束を、前記対物レンズを介して光ディスクの前記ガイド層に集光することにより位置情報を読み出すと同時に、前記第１の光源から出射された前記波長λ１の光束を、前記対物レンズを介して前記情報記録層のいずれかに集光することにより情報の記録／再生を行うようになっており、前記対物レンズへ入射する前記波長λ１の光束の前記対物レンズの倍率を変化させる第１倍率変換手段を有することを特徴とする。【００１３】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項５に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記波長λ１の光束を前記記録層のいずれかにフォーカシングさせるための第１フォーカシング手段を有することを特徴とする。【００１４】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項６に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記波長λ２の光束を前記ガイド層にフォーカシングさせるための第２フォーカシング手段を有することを特徴とする。【００１５】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項７に記載の発明において、前記第２フォーカシング手段は、前記対物レンズの光軸方向の位置を移動調整させるアクチュエータを有することを特徴とする。【００１６】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項５から請求項８までのいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記波長λ２の光束の前記対物レンズの倍率が負の値になるように、前記波長λ２の光束を入射させることを特徴とする。【００１７】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項５から請求項９までのいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記波長λ２の光束の前記対物レンズの倍率を変化させる第２倍率変換手段を有することを特徴とする。【００１８】
この構成によって、ガイド層を複数有する光ディスクに対しても、対応が可能となる。【００１９】
本発明に係る光ピックアップ装置は、第１の光源と第の２光源の少なくとも２つの光源を有するが、第３の光源や第４の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２の光源から出射された波長λ２の光束を、光ディスクのガイド層に集光すると同時に、第１の光源から出射された波長λ１の光束を、光ディスクの情報記録層のいずれかの層に集光するための集光光学系を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクの情報記録面及びガイド層からの反射光束を受光する受光素子を有する。【００２０】
尚、第１の光源の波長λ１は、０．３９μｍ以上、０．４２μｍ以下であることが好ましい。また、第２の光源の波長λ２は、０．４８μｍ以上、０．８５μｍ以下であることが好ましい。【００２１】
本発明の光ピックアップ装置で用いられる光ディスクは、位置情報を記録したガイド層と、厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層を有するものである。ガイド層は一層のみであってもよいし、複数有していてもよいが、情報記録層の層数よりも少ないことが好ましく、情報記録層の層数の半数以下であることが、対物レンズの設計が容易になり好ましい。光ディスクは表面に保護層を持っていることが好ましく、保護層の厚さは特に限定されるものではないが、対物レンズの開口数が０．７以上である場合は、０．６ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以下であることが更に好ましい。また、情報記録層が８層以上である場合や、保護層を除いた複数の情報記録層をまとめた層厚が０．１ｍｍ以上である場合に、本発明の効果がより顕著となるため好ましい。【００２２】
位置情報を記録したガイド層と複数の情報記録層を有する光ディスクの記録／再生における対物レンズの開口数は、０．７以上であり、好ましくは、０．８以上、０．９以下である。【００２３】
但し、本発明の光ピックアップ装置は、当該光ディスクに加えて、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの少なくとも一つ又は全てと互換可能であるような光ピックアップ装置としても良い。【００２４】
尚、ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。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、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ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。【００２５】
本明細書において、第１の光源、第２の光源、第３の光源等の光源は、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の光源から出射される光束の波長λ１に対し、第２の光源から出射される光束の波長λ２は波長λ１より長いことが好ましく、第３光源から出射される光束の波長λ３は波長λ２より長いことが好ましい。【００２６】
また、光ピックアップ装置において、ＢＤやＤＶＤまたはＣＤにも対応可能とする場合、ＢＤ用光源の波長λＢは好ましくは、０．３５μｍ以上、０．４４μｍ以下、より好ましくは、０．３９μｍ以上、０．４２μｍ以下であって、ＤＶＤ用光源の波長λＤは好ましくは０．５７μｍ以上、０．６８μｍ以下、より好ましくは０．６３μｍ以上、０．６７μｍ以下であって、ＣＤ用光源の波長λＣは好ましくは、０．７５μｍ以上、０．８８μｍ以下、より好ましくは、０．７６μｍ以上、０．８２μｍ以下である。【００２７】
尚、第１の光源がＢＤ用光源を兼ねるようにしてもよいし、第２の光源がＤＶＤ用光源やＣＤ用光源を兼ねるようにしてもよい。また、第２の光源として、ＤＶＤ用光源やＣＤ用光源とは別に、グリーンレーザを用いてもよい。【００２８】
また、複数の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の光源と第２の光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。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。【００２９】
光ピックアップ装置は、光ディスクから反射した光束を受光する受光素子を有していても良い。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。【００３０】
光ピックアップ装置に用いる集光光学系は、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タ等のカップリングレンズ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。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。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。【００３１】
対物レンズは、好ましくは単玉の対物レンズであるが、複数の光学素子から形成されていても良い。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。【００３２】
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光路差付与構造等を設けたハイブリッドレンズであってもよい。【００３３】
対物レンズをガラスレンズとした場合、光ピックアップ装置における温度変化の影響を小さくすることができる。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
対物レンズは、温度変化に対する屈折率変化に起因して生じる球面収差や、光源の波長の変動に応じて生じる球面収差を補正するための光路差付与構造を有していても良い。本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差／位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。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。好ましくは、光路差付与構造が回折構造であることである。【００３７】
尚、複数の情報記録層を有する光ディスクのある情報記録層（層Ａとする）の情報の記録／再生を行い、次に、他の情報記録層（層Ｂとする）の情報の記録／再生を行おうとする場合、光ディスク表面から層Ａまでの厚みと、光ディスク表面から表面層Ｂまでの厚みの差に起因する球面収差が発生してしまう。従って、異なる情報記録層における光ディスク表面から情報記録層までの厚さの差に起因して発生する球面収差を補正する球面収差補正手段が必要となる。【００３８】
このような球面収差補正手段の例としては、波長λ１の光束の球面収差を補正する液晶装置や、光軸方向に可動する少なくとも１つのレンズを有し、波長λ１の光束の対物レンズの倍率を変化させる第１倍率変換手段等が挙げられる。第１倍率変換手段の例としては、光軸方向に移動可能な前述した単玉のカップリングレンズや、単玉のコリメータレンズや、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動する２群カップリングレンズや、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動するビームエキスパンダ等が挙げられる。【００３９】
また、光ピックアップ装置は、波長λ２の光束の対物レンズの倍率を変化させる第２倍率変換手段を有していてもよい。第２倍率変換手段の例としては、光軸方向に移動可能な前述した単玉のカップリングレンズや、単玉のコリメータレンズや、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動する２群カップリングレンズや、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動するビームエキスパンダ等が挙げられる。第２倍率変換手段を有することにより、ガイド層を複数有する光ディスクに対しても容易に対応が可能となる。【００４０】
さらに、光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を情報記録層のいずれかにフォーカシングさせるための第１フォーカシング手段を有することが好ましい。【００４１】
また、光ピックアップ装置は、波長λ２の光束をガイド層にフォーカシングさせるための第２フォーカシング手段を有することが好ましい。例えば、このために対物レンズの光軸方向の位置を移動調整させるアクチュエータを有することが好ましい。【００４２】
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と好ましい。【００４３】
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。【００４４】
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。【００４５】
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】
【００４６】
本発明によれば、複数の情報記録層を有する光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。
【図２】実施例１における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフである。
【図３】実施例１における対物レンズの断面図である。
【図４】実施例２における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフである。
【図５】実施例２における対物レンズの断面図である。
【図６】実施例３における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフである。
【図７】実施例３における対物レンズの断面図である。
【図８】縦軸に補正後の残留波面収差をとり、横軸に設計基準状態からの保護層厚変化をとって、実施例１〜３の値をプロットした図である。
【図９】縦軸に補正後の残留波面収差をとり、横軸に画角をとって、実施例１〜３の値をプロットした図である。
【図１０】実施例４における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフである。
【図１１】実施例４における対物レンズの断面図である。
【図１２】実施例５における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフである。
【図１３】実施例５における対物レンズの断面図である。
【図１４】光ピックアップ装置ＰＵ２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】
【００４８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について図１を用いて説明する。尚、第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。図１は、第１の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
【００４９】
図１に示す光ピックアップ装置は、多層光ディスク（ＭＬＤ）、ブルーレイディスク（ＢＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）の３種類の光ディスクに対して互換可能に情報を記録／再生が可能である。ここで、多層光ディスクＭＬＤとは、厚さ方向に重ねられた情報を記録可能な複数（８層以上）の情報記録層ＲＬと、トラッキングサーボ制御用の位置情報としてのピットを形成したガイドトラック層ＧＬとを有する。
【００５０】
図１に示す光ピックアップ装置は、青紫色半導体レーザＬＤ１と、赤色半導体レーザＬＤ２と、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２と、ビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１と第２レンズＢＥ２と、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１と、λ／４波長板ＱＷＰと、立ち上げミラーＭＬと、対物レンズＯＬ１と、第１センサレンズＳＬ１と、第２センサレンズＳＬ２と、ピンホールＰＨと、第１光検出器ＰＤ１と、第２光検出器ＰＤ２と、２軸アクチュエータＡＣ１と、第１アクチュエータＡＣ２と、第２アクチュエータＡＣ３と、を有する。
【００５１】
赤色半導体レーザＬＤ２は、λ２＝６５０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を出射する。赤色レーザ光は、多層光ディスクＭＬＤに対して情報の記録／再生を行う際に、ガイドトラック層ＧＬに照射されてトラッキング情報を読み取るサーボ光として用いられ、またＤＶＤの情報記録層に対して情報の記録／再生を行う記録／再生光としても用いられ、その開口数はＮＡ０．６５である。一方、青紫色半導体レーザＬＤ１は、λ１＝３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長を有する青紫色レーザ光を出射する。青紫色レーザ光は、多層光ディスクＭＬＤの各情報記録層に対して集光され、情報の記録／再生を行う記録／再生光として用いられ、またＢＤの情報記録層に対して情報の記録／再生を行う記録／再生光としても用いられ、その開口数はＮＡ０．８５である。
【００５２】
上述の波長を有するレーザ光の光源としては、ＢＤとＤＶＤに対して互換可能に情報を記録／再生する一般的な光ピックアップ装置で使用されている半導体レーザが適しており、高出力な光源を小型かつ安価に入手することができる。サーボ光と記録／再生光の波長と開口数の関係は、上記に限られるわけではなく、情報記録層の材料特性に応じて適宜変更することが可能である。
【００５３】
多層光ディスクＭＬＤは、特開２００２−３１２９５８号公報に開示されているような、ガイドトラック層ＧＬが情報記録層の片側のみに配置されている構造であっても良いし、特開２００８−２１３４８号公報に開示されているような、ガイドトラック層ＧＬが情報記録層の中間に配置されている構造であっても良いし、特開２００５−１８８５２号公報に開示されているような、ガイドトラック層ＧＬが情報記録層の両側に配置されている構造であっても良い。又、本実施の形態の様にガイドトラック層ＧＬに照射されてトラッキング情報を読み取るサーボ光と、ＤＶＤの記録／再生に用いられる光束に同じ光源を用いる場合、ガイドトラック層ＧＬを、ＤＶＤの情報記録層の保護層厚と等しい位置に配置している構造としてもよい。
【００５４】
本実施の形態では、負の第１レンズＢＥ１と正の第２レンズＢＥ２からなるビームエキスパンダを設けており、第２アクチュエータＡＣ３により負の第１レンズＢＥ１を光軸方向に変位させることで、多層光ディスクＭＬＤの情報記録層ＲＬの選択を行え、第１アクチュエータＡＣ２により正の第２レンズＢＥ２を光軸方向に変位させることで、ＢＤの記録／再生光の球面収差の補正を行えるようになっている。即ち、本実施の形態では、ビームエキスパンダが、第１倍率変換手段である。但し、ビームエキスパンダの代わりに液晶素子を使用してもよい。球面収差を補正できる液晶素子として、特許３７９５９９８号公報に開示されている素子を使用することができる。
【００５５】
対物レンズＯＬ１は、多層光ディスクＭＬＤ、ＢＤ、ＤＶＤの３種類の光ディスクに対して対応可能な対物レンズである。対物レンズＯＬ１において、対物レンズにλ１の光束が平行光束で入射した場合において、有効開口半径ｈの５割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、正弦条件違反量の極大値をＳＣｍａｘ、焦点距離をｆとしたときに、条件式（１）、
０．０１５＜ＳＣｍａｘ／ｆ＜０．０４５          （１）
を満たすように正弦条件違反量が設定されているので、多層光ディスクＭＬＤの情報記録層ＲＬがいずれかに変更された場合でも高次の球面収差が十分小さく、多層光ディスクＭＬＤに対して良好に記録／再生を行うことができる。
【００５６】
また、多層光ディスクＭＬＤの記録／再生時の仕様とＢＤの記録／再生時の仕様が同じであるので、対物レンズＯＬ１はＢＤに対しても良好に記録／再生を行うことができる。さらに、赤色半導体レーザＬＤ２から出射された赤色レーザ光を、対物レンズに対して発散光束の状態（対物レンズの倍率が負の値）で入射させることによりＤＶＤに対して良好に記録／再生を行うことができる。以下、具体的に説明する。
【００５７】
まず、多層光ディスクＭＬＤにおける情報の記録／再生について説明する。図１に示す光ピックアップ装置において、赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過し、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、対物レンズＯＬ１に入射した後、多層光ディスクＭＬＤの保護基板を介してガイド層ＧＬ上に形成されるスポットとなる。
【００５８】
ガイド層ＧＬでピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬ１を通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射されて、第２センサレンズＳＬ２を介して第２光検出器ＰＤ２に入射する。第２光検出器ＰＤ２の出力信号により、多層光ディスクＭＬＤのトラッキング位置を読み取ることができる。かかるトラッキング情報に基づいて、２軸アクチュエータＡＣ１を駆動して、ガイド層ＧＬのトラックに対してトラッキングサーボ制御を行うことができ、これにより多層光ディスクＭＬＤの情報記録層ＲＬにトラッキング情報が記録されていなくても、適切に情報の記録／再生を行うことができる。従って、赤色半導体レーザＬＤ２の照射は、情報記録層ＲＬに対して情報の記録／再生を行っている間連続して行われる。
【００５９】
ここで、いずれかの情報記録層ＲＬに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２アクチュエータＡＣ３を駆動してビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１を光軸方向に変位させ、対物レンズＯＬ１への入射光束の発散角を変化させ、対物レンズの倍率を変化させる。これにより、記録／再生を所望する情報記録層ＲＬのいずれかを任意に選択できる。
【００６０】
更に多層光ディスクＭＬＤに対する情報の記録又は再生時には、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１及び第２レンズＢＥ２、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、対物レンズＯＬ１に入射した後、多層光ディスクＭＬＤの保護基板を介して、選択された情報記録層ＲＬ上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＬ１は、２軸アクチュエータＡＣ１によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
【００６１】
選択された情報記録層ＲＬで情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬ１を通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、ビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２及び第１レンズＢＥ１を通過し、更に第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、第１センサレンズＳＬ１を通過し、ピンホールＰＨを通過することで所望の層ではない他の情報記録層で反射された迷光を除去され、第１光検出器ＰＤ１に入射する。第１光検出器ＰＤ１の出力信号により、選択された情報記録層ＲＬに記録された情報を読み取ることができる。
【００６２】
次に、ＢＤに対する情報の記録又は再生について説明する。青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させると、ここから射出された発散光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１及び第２レンズＢＥ２、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、対物レンズＯＬ１に入射した後、ＢＤの保護基板を介して情報記録層ＲＬ上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＬ１は、２軸アクチュエータＡＣ１によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
【００６３】
情報記録層ＲＬで情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬ１を通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、ビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２及び第１レンズＢＥ１を通過し、更に第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、第１センサレンズＳＬ１を通過し、ピンホールＰＨを通過することで迷光を除去され、第１光検出器ＰＤ１に入射する。第１光検出器ＰＤ１の出力信号により、選択された情報記録層ＲＬに記録された情報を読み取ることができる。
【００６４】
なお、不図示であるが、青紫色半導体レーザＬＤ１の光束を多層光ディスクＭＬＤ又はＢＤの情報記録層ＲＬ上にスポットを形成する際のフォーカシング状態の検出については、例えば、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と第１センサレンズＳＬ１の間にビームスプリッタを配置し、このビームスプリッタで分離された光束に対しフォーカス検出用のセンサレンズ及び光検出器を配置することで検出することができる。
【００６５】
次に、ＤＶＤに対する情報の記録又は再生について説明する。赤色半導体レーザＬＤ２を発光させると、ここから射出された発散光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過し、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、対物レンズＯＬ１に入射した後、ＤＶＤの保護基板を介して情報記録層ＲＬ上に形成されるスポットとなる。
【００６６】
情報記録層ＲＬでピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬ１を通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、第２センサレンズＳＬ２を介して第２光検出器ＰＤ２に入射する。第２光検出器ＰＤ２の出力信号により、ＤＶＤトラッキング位置を読み取ることができる。
【００６７】
なお、本実施の形態の対物レンズＯＬ１は、多層光ディスクＭＬＤの情報記録層ＲＬに情報の記録／再生を行う青紫色半導体レーザＬＤ１の光束に対して球面収差が最適化されるように設計されているため、ガイド層ＧＬの位置でサーボを行う赤色半導体レーザＬＤ２の光束に対しては、対物レンズＯＬ１の倍率をガイド層ＧＬの配置によって任意に選択し、情報記録層ＲＬとガイド層ＧＬの保護層の厚みの差、及び、波長の差に起因する球面収差を補正するタイプとしたが、上記球面収差を補正するための光路差付与構造（好ましくは回折構造）を対物レンズＯＬ１の光学面上に形成するタイプとしてもよい。また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う際は、赤色半導体レーザＬＤ２から出射された赤色レーザ光を、対物レンズＯＬ１に対して発散光束の状態で入射させることにより、多層光ディスクＭＬＤとＤＶＤの保護層の厚みの差、及び、多層光ディスクＭＬＤとＤＶＤの波長の差に起因する球面収差を補正するタイプとしたが、上記球面収差を補正するための位相構造を対物レンズＯＬ１の光学面上に形成するタイプとしても良い。このようにすることで、位相構造の作用により、対物レンズＯＬ１に対して赤色レーザ光が平行光で入射される状態で上記球面収差を補正することが可能となるため、対物レンズＯＬ１のトラッキング時に発生するコマ収差を抑制することができる。また、位相構造は必ずしも対物レンズＯＬ１の光学面上に形成する必要はなく、位相構造が形成された平板上の光学素子を別途用意し、この平板上の光学素子と対物レンズとを鏡枠で一体化した対物ユニットを使用しても良い。かかる位相構造の例として、特開２００５−３８５７５号公報に開示されているような回折構造がある。もちろん、位相構造は前記の回折構造に限られるわけではない。また、対物レンズの少なくとも１つの面を２つの領域に分割し、青紫色半導体レーザＬＤ１の光束と赤色半導体レーザＬＤ２の光束に共用して使用する領域と、青紫色半導体レーザＬＤ１の光束のみに使用する領域の各々の面形状を最適化してもよい。
【００６８】
なお、上記第１の実施の形態においては、ＢＤ及びＤＶＤに対しては２軸アクチュエータＡＣ１と対物レンズＯＬ１が第１フォーカシング手段に相当する。
【００６９】
一方、多層光ディスクＭＬＤに対しては、第１アクチュエータＡＣ２とビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２、第２アクチュエータＡＣ３とビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１、２軸アクチュエータＡＣ１と対物レンズＯＬ１、の少なくともいずれか１組が第１フォーカシング手段に相当する。
【００７０】
また、第２フォーカシング手段には、２軸アクチュエータＡＣ１と対物レンズＯＬ１が相当する。
【００７１】
また、第１倍率変換手段には、第１アクチュエータＡＣ２とビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２及び第２アクチュエータＡＣ３とビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１が相当する。
【００７２】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について図１４を用いて説明する。尚、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。図１４は、光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成を示す図である。光ピックアップ装置ＰＵ２は、多層光ディスク（ＭＬＤ）、ブルーレイディスク（ＢＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）の４種類の光ディスクに対して互換可能に情報を記録／再生が可能である。
【００７３】
第１の実施形態との最も大きな違いは、本実施の形態においては、第１対物レンズＯＬ１と第２対物レンズのＯＬ２の２つの対物レンズを有することである。第１対物レンズＯＬ１は、多層光ディスクとＢＤとＤＶＤの記録／再生に用いられ、第２対物レンズＯＬ２は、ＣＤの記録／再生に用いられる。以下の説明において、第１の実施の形態と共通である点は、説明を省略する。
【００７４】
光ピックアップ装置ＰＵ２は、青紫色半導体レーザＬＤ１と、赤色半導体レーザと赤外半導体レーザを一つのパッケージで一体化したＬＤ２と、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と、ビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１と第２レンズＢＥ２と、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１と、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２と、λ／４波長板ＱＷＰと、立ち上げミラーＭＬと、第１対物レンズＯＬ１と、第２対物レンズＯＬ２と、第１センサレンズＳＬ１と、第２センサレンズＳＬ２と、ピンホールＰＨと、第１光検出器ＰＤ１と、第２光検出器ＰＤ２と、カップリングレンズＣＰ１と、カップリングレンズＣＰ２と、２軸アクチュエータＡＣ１と、第１アクチュエータＡＣ２と、第２アクチュエータＡＣ３と、第３アクチュエータＡＣ４を有する。
【００７５】
ＬＤ２中の赤色半導体レーザは、λ２＝６５０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を出射する。赤色レーザ光は、多層光ディスクＭＬＤに対して情報の記録／再生を行う際に、ガイドトラック層ＧＬに照射されてトラッキング情報を読み取るサーボ光として用いられ、またＤＶＤの情報記録層に対して情報の記録／再生を行う記録／再生光としても用いられ、その開口数はＮＡ０．６５である。一方、青紫色半導体レーザＬＤ１は、λ１＝３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長を有する青紫色レーザ光を出射する。青紫色レーザ光は、多層光ディスクＭＬＤの各情報記録層に対して集光され、情報の記録／再生を行う記録／再生光として用いられ、またＢＤの情報記録層に対して情報の記録／再生を行う記録／再生光としても用いられ、その開口数はＮＡ０．８５である。また、ＬＤ２中の赤外半導体レーザは、λ３＝７６０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長を有する赤外レーザ光を出射する。赤外レーザ光は、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う記録／再生光として用いられる。
【００７６】
第１対物レンズＯＬ１は、第１の実施形態同様、多層光ディスクＭＬＤ、ＢＤ、ＤＶＤの３種類の光ディスクに対して対応可能な対物レンズである。一方、第２対物レンズＯＬ２は、ＣＤに対して対応可能な対物レンズである。
【００７７】
多層光ディスクＭＬＤにおける情報の記録／再生について説明する。図１４に示す光ピックアップ装置ＰＵ２において、赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２およびカップリングレンズＣＰ２を通過し，第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、第１対物レンズＯＬ１に入射した後、多層光ディスクＭＬＤの保護基板を介してガイド層ＧＬ上に形成されるスポットとなる。
【００７８】
尚、本実施の形態においては、カップリングレンズＣＰ２が第３アクチュエータＡＣ４によって光軸方向に移動可能であり、波長λ２における第１対物レンズＯＬ１の倍率を変換可能であるため、多層光ディスクＭＬＤが複数のガイド層を有する場合であっても、対応可能であると共に、第１対物レンズがプラスチックレンズである場合の温度変化時や、ガイド層までの保護層厚の微小な変化に対しても対応可能となる。
【００７９】
ガイド層ＧＬで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を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、カップリングレンズＣＰ２を通過し、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射されて、第２センサレンズＳＬ２を介して第２光検出器ＰＤ２に入射する。第２光検出器ＰＤ２の出力信号により、多層光ディスクＭＬＤのトラッキング位置を読み取ることができる。かかるトラッキング情報に基づいて、２軸アクチュエータＡＣ１及び／又は第３アクチュエータＡＣ４を駆動して、ガイド層ＧＬのトラックに対してトラッキングサーボ制御を行うことができ、これにより多層光ディスクＭＬＤの情報記録層ＲＬにトラッキング情報が記録されていなくても、適切に情報の記録／再生を行うことができる。従って、赤色半導体レーザＬＤ２の照射は、情報記録層ＲＬに対して情報の記録／再生を行っている間連続して行われる。
【００８０】
ここで、いずれかの情報記録層ＲＬに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２アクチュエータＡＣ３を駆動してビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１を光軸方向に変位させ、第１対物レンズＯＬ１への入射光束の発散角を変化させ、第１対物レンズの倍率を変化させる。これにより、記録／再生を所望する情報記録層のいずれかを任意に選択できる。
【００８１】
更に多層光ディスクＭＬＤに対する情報の記録又は再生時には、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、カップリングレンズＣＰ１、ビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１及び第２レンズＢＥ２、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、第１対物レンズＯＬ１に入射した後、多層光ディスクＭＬＤの保護基板を介して、選択された情報記録層ＲＬ上に形成されるスポットとなる。第１対物レンズＯＬ１は、２軸アクチュエータＡＣ１によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
【００８２】
選択された情報記録層ＲＬ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を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、ビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２及び第１レンズＢＥ１、カップリングレンズＣＰ１を通過し、更に第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、第１センサレンズＳＬ１を通過し、ピンホールＰＨを通過することで所望の層ではない他の情報記録層で反射された迷光を除去され、第１光検出器ＰＤ１に入射する。第１光検出器ＰＤ１の出力信号により、選択された情報記録層ＲＬに記録された情報を読み取ることができる。
【００８３】
次に、ＢＤに対する情報の記録又は再生について説明する。青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させると、ここから射出された発散光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、カップリングレンズＣＰ１、ビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１及び第２レンズＢＥ２、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、第１対物レンズＯＬ１に入射した後、ＢＤの保護基板を介して情報記録層ＲＬ上に形成されるスポットとなる。第１対物レンズＯＬ１は、２軸アクチュエータＡＣ１によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
【００８４】
情報記録層ＲＬ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を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、ビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２及び第１レンズＢＥ１、カップリングレンズＣＰ１を通過し、更に第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、第１センサレンズＳＬ１を通過し、ピンホールＰＨを通過することで迷光を除去され、第１光検出器ＰＤ１に入射する。第１光検出器ＰＤ１の出力信号により、選択された情報記録層ＲＬに記録された情報を読み取ることができる。
【００８５】
なお、不図示であるが、青紫色半導体レーザＬＤ１の光束を多層光ディスクＭＬＤ又はＢＤの情報記録層ＲＬ上にスポットを形成する際のフォーカシング状態の検出については、例えば、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と第１センサレンズＳＬ１の間にビームスプリッタを配置し、このビームスプリッタで分離された光束に対しフォーカス検出用のセンサレンズ及び光検出器を配置することで検出することができる。
【００８６】
次に、ＤＶＤに対する情報の記録又は再生について説明する。赤色半導体レーザＬＤ２を発光させると、ここから射出された発散光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過し，カップリングレンズＣＰ２を通過する。尚、カップリングレンズＣＰ２を、第３アクチュエータＡＣ４によって光軸方向の所望の位置に移動させておくことで、ＤＶＤにおいて発生する球面収差を補正することも可能である。カップリングレンズＣＰ２を通過した光束は、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、第１対物レンズＯＬ１に入射した後、ＤＶＤの保護基板を介して情報記録層ＲＬ上に形成されるスポットとなる。
【００８７】
情報記録層ＲＬで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を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、カップリングレンズＣＰ２を通過し、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射されて、第２センサレンズＳＬ２を介して第２光検出器ＰＤ２に入射する。第２光検出器ＰＤ２の出力信号により、ＤＶＤの情報を読み取ることができる。
【００８８】
次に、ＣＤに対する情報の記録又は再生について説明する。赤外半導体レーザＬＤ２を発光させると、ここから射出された発散光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過し、カップリングレンズＣＰ２を通過する。尚、カップリングレンズＣＰ２を、第３アクチュエータＡＣ４によって光軸方向の所望の位置に移動させておくことで、ＣＤにおいて発生する球面収差を補正することも可能である。カップリングレンズＣＰ２を通過した光束は、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２も通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、第２対物レンズＯＬ２に入射した後、ＣＤの保護基板を介してＣＤの情報記録層上に形成されるスポットとなる。
【００８９】
ＣＤの情報記録層で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を通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２を通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、カップリングレンズＣＰ２を通過し、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射されて、第２センサレンズＳＬ２を介して第２光検出器ＰＤ２に入射する。第２光検出器ＰＤ２の出力信号により、ＣＤの情報を読み取ることができる。
【００９０】
なお、上記第２の実施の形態においては、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤに対しては２軸アクチュエータＡＣ１と対物レンズＯＬ１が第１フォーカシング手段に相当する。
【００９１】
一方、多層光ディスクＭＬＤに対しては第１アクチュエータＡＣ２とビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２、第２アクチュエータＡＣ３とビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１、２軸アクチュエータＡＣ１と対物レンズＯＬ１、の少なくとも１組が第１フォーカシング手段に相当する。
【００９２】
また、第２フォーカシング手段には、２軸アクチュエータＡＣ１と対物レンズＯＬ１が相当する。
【００９３】
また、第１倍率変換手段には、第１アクチュエータＡＣ２とビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２及び第２アクチュエータＡＣ３とビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１が相当する。
【００９４】
また、第２倍率変換手段には、第３アクチュエータＡＣ４とカップリングレンズＣＰ２が相当する。
【実施例】
【００９５】
次に、上述の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。本実施例の対物レンズは、上述の第１の実施の形態の対物レンズＯＬ１又は第２の実施の形態の第１の対物レンズＯＬ１のいずれにも適用することが可能である。以下の表中のｒｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、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。対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に表１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。設計倍率は表中ｍで表されている。【００９６】
【数１】
2010004858.tif 000003
【００９７】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａｉは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。【００９８】
（実施例１）
表１に実施例１のレンズデータを示す。図２は、実施例１における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフであり、縦軸がＮＡ、横軸はデフォーカス量であって、（ａ）は保護層厚０．２０ｍｍの記録位置（基準位置とする）に集光させた状態を示し、（ｂ）は保護層厚０．３５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示し、（ｃ）は保護層厚０．０５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示す。図３は、実施例１における対物レンズの断面図である。図２（ａ）に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径ｈの８０％で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、ＳＣｍａｘ／ｆ＝０．０２２である。【００９９】
【表１】
2010004858.tif 000004
【０１００】
（実施例２）
表２に実施例２のレンズデータを示す。図４は、実施例２における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフであり、縦軸がＮＡ、横軸はデフォーカス量であって、（ａ）は保護層厚０．３０ｍｍの記録位置（基準位置とする）に集光させた状態を示し、（ｂ）は保護層厚０．５５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示し、（ｃ）は保護層厚０．０５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示す。図５は、実施例２における対物レンズの断面図である。図４（ａ）に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径ｈの６３％で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、ＳＣｍａｘ／ｆ＝０．０４３である。【０１０１】
【表２】
2010004858.tif 000005
【０１０２】
（実施例３）
表３に実施例３のレンズデータを示す。図６は、実施例３における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフであり、縦軸がＮＡ、横軸はデフォーカス量であって、（ａ）は保護層厚０．１５ｍｍの記録位置（基準位置とする）に集光させた状態を示し、（ｂ）は保護層厚０．２５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示し、（ｃ）は保護層厚０．０５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示す。図７は、実施例３における対物レンズの断面図である。図６（ａ）に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径ｈの８０％で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、ＳＣｍａｘ／ｆ＝０．０１６である。【０１０３】
【表３】
2010004858.tif 000006
【０１０４】
図８は、実施例１〜３に対して、縦軸に補正後の残留波面収差をとり、横軸に設計基準状態からの保護層厚変化をとったものである。又、図９は、実施例１〜３に対して、縦軸に補正後の残留波面収差をとり、横軸に画角をとったものである。【０１０５】
図８に示すように、ＳＣｍａｘ／ｆを０．０３より大きな値であるＳＣｍａｘ／ｆ＝０．０４３に設定した実施例２では、補正後の残留波面収差の値がマレシャル限界以下となる保護層厚範囲は、ＳＣｍａｘ／ｆを０．０２２に設定した実施例１と比較して大きくなる。即ち、基準状態から±０．２ｍｍ以上、保護層厚が変化した場合であっても対応可能であり、光ディスクの厚み方向に情報記録層が広範囲に形成されていた場合でも、良好なスポットを形成できる。また、図９に示すように、ＳＣｍａｘ／ｆ＝０．０４３に設定した実施例２では、画角０．２５°での軸外収差をマレシャル限界以下に抑えることができるが、ＳＣｍａｘ／ｆが０．０４５を越えた場合は、軸外収差がマレシャル限界以上と過大になり、偏芯に対する許容幅が小さくなるため、光ピックアップ装置を組み立てる際の光軸合わせが難しくなるという問題がある。そのため、本発明の対物レンズは、条件式（１）のように、ＳＣｍａｘ／ｆが０．０４５より小さいことが望ましい。【０１０６】
記憶容量の大容量化のため、多層光ディスクでは、設計基準状態から、０．２０ｍｍ以上の保護層厚変化に対して補正後の残留収差がマレシャル限界以下となることが好ましい。図８に示すように、ＳＣｍａｘ／ｆ＝０．０１６に設定した実施例３では、計基準状態から０．２０ｍｍ以上の基板厚変化に対して、補正後の残留収差がマレシャル限界以下となるが、ＳＣｍａｘ／ｆが０．０１５以下となると設計基準状態から０．２０ｍｍ以上の基板厚変化に対して補正後の残留収差がマレシャル限界を超えてしまうという問題がある。そのため、本発明の対物レンズは、条件式（１）のように、ＳＣｍａｘ／ｆが０．０１５より大きいことが望ましい。【０１０７】
（実施例４）
表４に実施例４のレンズデータを示す。本実施例は、実施例１に対して光ディスクの保護層の材料を変更したものである。図１０は、実施例４における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフであり、縦軸がＮＡ、横軸はデフォーカス量であって、（ａ）は保護層厚０．２０ｍｍの記録位置（基準位置とする）に集光させた状態を示し、（ｂ）は保護層厚０．３５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示し、（ｃ）は保護層厚０．０５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示す。図１１は、実施例４における対物レンズの断面図である。図１０（ａ）に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径ｈの８１％で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、ＳＣｍａｘ／ｆ＝０．０２４である。【０１０８】
【表４】
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【０１０９】
（実施例５）
表５に実施例５のレンズデータを示す。本実施例は、実施例１に対して、多層光ディスクの記録／再生用の光束の波長を４０５ｎｍから５３０ｎｍに変更したものである。図１２は、実施例５における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差（ＳＡ）と、正弦条件量（ＳＣ）とを示すグラフであり、縦軸がＮＡ、横軸はデフォーカス量であって、（ａ）は保護層厚０．２ｍｍの記録位置（基準位置とする）に集光させた状態を示し、（ｂ）は保護層厚０．３５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示し、（ｃ）は保護層厚０．０５ｍｍの記録位置に集光させた状態を示す。図１３は、実施例５における対物レンズの断面図である。図１２（ａ）に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径ｈの８０％で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、ＳＣｍａｘ／ｆ＝０．０２４である。【０１１０】
【表５】
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【符号の説明】
【０１１１】
ＬＤ１  青紫色半導体レーザ（多層光ディスク及びＢＤの記録／再生光）
ＬＤ２  赤色半導体レーザ（多層光ディスクのサーボ光、ＤＶＤの記録／再生光）
ＰＢＳ１  第１偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳ２  第２偏光ビームスプリッタ
ＢＥ１  ビームエキスパンダの第１レンズ（多層光ディスクの記録／再生光のフォーカシングレンズ）
ＢＥ２  ビームエキスパンダの第２レンズ（多層光ディスク及びＢＤの記録／再生光の球面収差補正レンズ）
ＤＢＳ１  ダイクロイックプリズム（青紫色レーザ光は透過、赤色レーザ光は反射）
ＱＷＰ  λ／４波長板
ＭＬ  立ち上げミラー
ＯＬ１  対物レンズ
ＳＬ１  第１センサレンズ（多層光ディスク及びＢＤの記録／再生光用）
ＳＬ２  第２センサレンズ（多層光ディスクのサーボ光、ＤＶＤの記録／再生光用）
ＰＨ  ピンホール（多層光ディスクの他層からの迷光除去用）
ＰＤ１  第１光検出器（多層光ディスク及びＢＤの記録／再生光読み取り用）
ＰＤ２  第２光検出器（多層光ディスクのサーボ光、ＤＶＤの記録／再生光読み取り用）
ＡＣ１  ２軸アクチュエータ（多層光ディスクのサーボ光、及び、ＢＤ／ＤＶＤの記録／再生光のフォーカシング／トラッキング用）
ＡＣ２  第１アクチュエータ（多層光ディスク及びＢＤの球面収差補正用）
ＡＣ３  第２アクチュエータ（多層光ディスクのフォーカシング用）
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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