(57)【要約】【課題】複数世代の光ディスクに対して良好に収差補正された対物レンズ、光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供する。【解決手段】屈折レンズ１０８ａの光源側の表面に樹脂層１０８ｂが接合され、さらにブレーズ形状の回折面が形成される。このブレーズ形状の格子溝深さｄは回折面の回折効率に作用する。対物レンズ１０８は高い透過率が求められ、回折面の回折効率は高い方が望ましく、格子溝深さｄの選択により各波長に対して１次光や２次光が発生して各回折光に対する回折効率は変動して、周期は各波長で互いに異なる。前記周期は対物レンズ１０８と樹脂層１０８ｂの材料の屈折率によって異なり、ＣＤ／ＤＶＤと比べてＣＤ／青色，ＤＶＤ／青色の波長比は非常に大きく、青色に対する周期はＣＤ，ＤＶＤと比べて短い。青色，ＤＶＤ，ＣＤの各組合せに対して共通部品とするには、少なくとも青色に対して他と異なる回折次数を発生する格子溝深さｄとする。【選択図】図３
2006228368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）の各無限系光束のそれぞれを情報記録媒体の記録面に集光する対物レンズであって、
少なくとも片面に樹脂層を接合した屈折レンズと、前記樹脂層あるいは前記屈折レンズの少なくとも一方の表面に形成した回折面とを備えたことを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）のうち２つの無限系光束と１つの有限系光束のそれぞれを情報記録媒体の記録面に集光する対物レンズであって、
少なくとも片面に樹脂層を接合した屈折レンズと、前記樹脂層あるいは前記屈折レンズの少なくとも一方の表面に形成した回折面とを備え、前記有限系光束に対する結像倍率の絶対値を、少なくとも前記１つの波長における無限系対物レンズに前記有限系光束を入射して収差を補正する結像倍率の絶対値よりも小さくしたことを特徴する対物レンズ。
【請求項３】
前記屈折レンズを、ガラスレンズとしたことを特徴とする請求項１または２記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記屈折レンズ及び前記樹脂層を、使用波長の中で最短の波長に対する屈折率が略一致する材料により形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項５】
前記屈折レンズ及び前記樹脂層を、波長分散のそれぞれ異なる材料により形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記屈折レンズの回折面における回折格子の形状を、ブレーズ形状としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項７】
前記屈折レンズの回折面における回折格子の構造を、前記回折面において発生する回折光のうち回折効率が最大となる回折次数の絶対値が、波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）のうち少なくとも２つの波長に対して互いに異なり、かつ全ての波長に対して１以上となるようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項８】
前記屈折レンズの回折面において、波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）に対して発生する回折光のうち回折効率が最大となる回折次数をｍ１，ｍ２，ｍ３としたとき、次の条件：
３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ
６３０ｎｍ＜λ２＜６７０ｎｍ
７６０ｎｍ＜λ３＜８２０ｎｍ
ｍ１＝２，ｍ２＝１，ｍ３＝１
を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項９】
波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）に対する対物レンズの開口数ＮＡをそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３、前記各波長が対応する情報記録媒体における記録面までの透明基板厚さをそれぞれｔ１，ｔ２，ｔ３としたとき、次の条件：
ＮＡ１＝０．６５，ＮＡ２＝０．６５，ＮＡ３＝０．５０
ｔ１＝０．６ｍｍ，ｔ２＝０．６ｍｍ，ｔ３＝１．２ｍｍ
を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の対物レンズを用いて、種類の異なる複数の情報記録媒体のそれぞれに対応した波長が異なる複数の光源からの光束を、前記情報記録媒体の記録面に集光して、前記記録面からの反射光を光検出器により受光することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の光ピックアップ装置を用いて、情報記録媒体に対して情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも１以上の処理を行うため、前記光ピックアップ装置の信号を処理する手段を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズ、光ピックアップ装置及び光ディスク装置に係り、詳しくは、光源からの入射光束を情報記録媒体（以下、光ディスクという）の記録面に集光する対物レンズ、情報記録媒体の記録面に光を照射して記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報記録媒体としてＣＤやＤＶＤ等の光ディスクが広く普及しており、これらの光ディスクに記録再生処理（アクセス）するための光ディスク装置の開発が行われている。また、最近ではBlu-ray Disc やＨＤ−ＤＶＤ等のさらに大容量の光ディスク、及びその光ディスクにアクセスするための光ディスク装置の開発も進められている。これらの光ディスク装置では、光ディスクの記録面にレーザ光の微小スポットの光束を形成することにより情報の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の再生などを行っている。そして、光ディスク装置には、記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置として光ピックアップ装置が設けられている。
【０００３】
一般的に光ピックアップ装置は対物レンズを含み、光源から出射される光束を記録面に導くとともに、記録面で反射された戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系、及び受光位置に配置された光検出器などを備えている。この光検出器からは、記録面に記録されているデータの再生情報だけでなく、光ピックアップ装置自体と対物レンズの位置制御に必要な情報（サーボ情報）などを含む信号が出力される。そして、光ディスク装置は、光検出器からの出力信号に基づいて、記録面の所定位置に所定形状の光スポットが形成されるように各種サーボ制御を行っている。
【０００４】
前述したように情報記録媒体には、ＣＤやＤＶＤ、さらに大容量のBlu-ray Disc やＨＤ−ＤＶＤ等、光源波長や透明基板厚さ、対物レンズのＮＡ（開口数）等の規格が異なる数種類の光ディスクが存在している。これらの光ディスクを同一の光ディスク装置で取り扱えることが望ましいが、それぞれの光ディスクに対応した光ピックアップ装置を複数搭載することは、小型化、低コスト化の観点から好ましくない。そこで、図３２に示すように青色（Blu-ray Disc やＨＤ−ＤＶＤ等）用光源、ＤＶＤ用光源、ＣＤ用光源の各光源と、各光源からの出射光束を所定の光ディスク１０９に集光させるための１つの対物レンズ１０８を備えた構成が望ましい。ところが、このように１つの対物レンズで、青色、ＤＶＤ、あるいはＣＤの異なる規格の光ディスクに集光させるためには、異なる光源波長、及び／または、異なる透明基板厚さに対してほぼ回折限界に収差補正する必要がある。
【０００５】
また、記録／再生可能な光ディスク装置の場合、記録時と再生時における光源の出力変化に伴う波長変動（いわゆる、モードホップ）によって対物レンズにおける屈折率が変わり、フォーカスサーボ制御が追従するまでの間、光ディスクの記録面での光スポットがデフォーカス状態になって情報の記録が不十分になり、再生ができなくなるという問題がある。通常の硝材は波長が短くなるほど波長分散が大きくなるため、特に低波長の光源に対して色収差を補正し、波長変動時におけるベストフォーカス位置の変動を小さく抑える必要がある。
【０００６】
さらに、光源の部分における温度変化に伴う波長変動や、光源の発振波長の固体ばらつきによって発生する色収差により、光ディスクの記録面における集光スポットが劣化し、情報の再生性能等が悪化するという問題もある。これらの波長変動に伴う色収差は、フォーカスサーボ制御によりある程度は補正可能であるが、前述のモードホップ以上の波長変動を見込む必要があり、残留収差が懸念される。前述したように、通常の硝材は波長が短くなるほど波長分散が大きくなるため、特に低波長の光源に対する波長変動特性を考慮する必要がある。
【０００７】
特許文献１には、光ディスクの基板の厚さに対応した発振波長でレーザ光源から発された光ビームを、光ディスクの信号記録面に集光して記録再生を行う光ヘッドに用いられる屈折型対物レンズと回転対称な位相型回折レンズ構造を持つ球面収差補正素子との組合せからなる複合対物レンズ、光情報記録再生装置が記載されており、また、特許文献２には、互いに異なる少なくとも２つの波長の光を用い、異なる種類の情報記録媒体に適用する場合であっても、大きな球面収差や色収差を発生させることなくそれぞれの異なる情報記録媒体に対して、情報の記録及び／または再生を、１つのピックアップ装置で可能とする光ピックアップ装置、記録再生装置、光学素子、記録再生方法について記載され、また、本件発明者の出願による特願２００３−３３４８０４には、複数世代に対して十分に収差補正され、かつ光利用効率の高い対物レンズを用いた光ピックアップ装置と光情報処理装置が記載されている。
【０００８】
特許文献１，２及び特願２００３−３３４８０４においては、対物レンズ面上に回折面を設けることにより球面収差等を補正し、対物レンズのみで前述した様々な性能を確保するとしている。
【特許文献１】特開２０００−２６００５６号公報
【特許文献２】特開２００１−１９５７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、青色／ＤＶＤ／ＣＤの３世代に対して十分に収差補正する場合、特に青色光学系を無限系とした場合は、前記特許文献１，２及び特願２００３−３３４８０４の構成では対物レンズ設計の自由度が少ないため、ＣＤ光学系については有限系光束の入射として収差を補正する最適な結像倍率とせざるを得ない。このときの結像倍率は、−１／１４〜−１／１８程度である。このようにＣＤ光学系が有限系であることによって、ＣＤ光学系に対して対物レンズの画角特性が悪くなってしまう。具体的には、画角０．５°の入射光束に対して波面収差が０．０６λｒｍｓ〜０．０８λｒｍｓ程度になる。画角特性が悪いと光ピックアップ装置の組付け精度が厳しくなるため、画角を振ったときに発生する収差はなるべく抑えられていることが望ましく、また、結像倍率の絶対値が大きいほど光軸ずれによる収差劣化が懸念される。
【００１０】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、ＣＤ光学系を無限系とすること、また光源の波長変動に応じて対物レンズに入射する光束を有限系光束として整合することにより、複数世代の光ディスクに対して良好に収差補正された対物レンズと、これを用いた規格の異なる複数の光ディスクの記録面に対して良好な集光スポットを形成できる小型の光ピックアップ装置、及び規格の異なる複数の光ディスクへのアクセスを安定して行うことができる光ディスク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】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載される対物レンズは、波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）の各無限系光束のそれぞれを情報記録媒体の記録面に集光する対物レンズであって、少なくとも片面に樹脂層を接合した屈折レンズと、樹脂層あるいは屈折レンズの少なくとも一方の表面に形成した回折面とを備えた構成によって、全て無限系の複数世代の情報記録媒体に対して収差補正された画角特性の良好な対物レンズを得ることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載される対物レンズは、波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）のうち２つの無限系光束と１つの有限系光束のそれぞれを情報記録媒体の記録面に集光する対物レンズであって、少なくとも片面に樹脂層を接合した屈折レンズと、樹脂層あるいは屈折レンズの少なくとも一方の表面に形成した回折面とを備え、有限系光束に対する結像倍率の絶対値を、少なくとも１つの波長における無限系対物レンズに有限系光束を入射して収差を補正する結像倍率の絶対値よりも小さくした構成によって、複数世代の情報記録媒体に対して収差補正された画角特性，波長変動特性の良好な対物レンズを得ることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載される対物レンズは、請求項１，２の対物レンズであって、屈折レンズを、ガラスレンズとした構成によって、温度変化等の環境変化に対して屈折率の変化や膨張等による収差劣化を抑え、製作が容易となり、低コスト化が実現できる。
【００１４】
また、請求項４，５に記載される対物レンズは、請求項１〜３の対物レンズであって、屈折レンズ及び樹脂層を、使用波長の中で最短の波長に対する屈折率が略一致する材料により形成したこと、さらに、屈折レンズ及び樹脂層を、波長分散のそれぞれ異なる材料により形成した構成によって、一般的に最も高い光利用効率を求められる最短波長の入射光束に対して屈折レンズと樹脂層の境界面での反射を抑えて光量の損失を小さくでき、さらに、複数世代の情報記録媒体に対して波長変動特性を良好にすることができる。
【００１５】
また、請求項６，７に記載される対物レンズは、請求項１〜５の対物レンズであって、屈折レンズの回折面における回折格子の形状を、ブレーズ形状としたこと、さらに、屈折レンズの回折面における回折格子の構造を、回折面において発生する回折光のうち回折効率が最大となる回折次数の絶対値が、波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）のうち少なくとも２つの波長に対して互いに異なり、かつ全ての波長に対して１以上となるようにした構成によって、回折面における回折効率を高くでき、複数世代の情報記録媒体に対して高い回折効率を確保することができる。
【００１６】
また、請求項８に記載される対物レンズは、請求項１〜７の対物レンズであって、屈折レンズの回折面において、波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）に対して発生する回折光のうち回折効率が最大となる回折次数をｍ１，ｍ２，ｍ３としたとき、次の条件：
３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ
６３０ｎｍ＜λ２＜６７０ｎｍ
７６０ｎｍ＜λ３＜８２０ｎｍ
ｍ１＝２，ｍ２＝１，ｍ３＝１
を満たす構成によって、青色／ＤＶＤ／ＣＤの３世代の情報記録媒体に対して光利用効率の高い対物レンズを得ることができる。
【００１７】
また、請求項９に記載される対物レンズは、請求項１〜８の対物レンズであって、波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）に対する対物レンズの開口数ＮＡをそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３、各波長が対応する情報記録媒体における記録面までの透明基板厚さをそれぞれｔ１，ｔ２，ｔ３としたとき、次の条件：
ＮＡ１＝０．６５，ＮＡ２＝０．６５，ＮＡ３＝０．５０
ｔ１＝０．６ｍｍ，ｔ２＝０．６ｍｍ，ｔ３＝１．２ｍｍ
を満たす構成によって、青色／ＤＶＤ／ＣＤの３世代の情報記録媒体に対して収差補正された対物レンズを得ることができる。
【００１８】
また、請求項１０に記載される光ピックアップ装置は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の対物レンズを用いて、種類の異なる複数の情報記録媒体のそれぞれに対応した波長が異なる複数の光源からの光束を、情報記録媒体の記録面に集光して、記録面からの反射光を光検出器により受光する構成によって、規格の異なる複数の情報記録媒体の記録面に対して良好な集光スポットを形成できる。
【００１９】
また、請求項１１に記載される光ディスク装置は、請求項１０記載の光ピックアップ装置を用いて、情報記録媒体に対して情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも１以上の処理を行うため、光ピックアップ装置の信号を処理する手段を備えた構成によって、規格の異なる複数の情報記録媒体へのアクセスを安定して行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る対物レンズによれば、青色／ＤＶＤ／ＣＤの３世代にわたる複数世代の光ディスクに対して十分に収差補正でき、またこれを用いる光ピックアップ装置及び光ディスク装置によれば、規格の異なる複数の光ディスクの記録面に対して良好な集光スポットを形成できる小型の光ピックアップ装置を構成でき、さらに規格の異なる複数の光ディスクへのアクセスを安定して行う光ディスク装置を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態１における実施例１の光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、青色光学系として、青色波長帯域の半導体レーザ１０１、コリメートレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、ダイクロイックプリズム２０３，３０３、偏向プリズム１０４、１／４波長板１０５、開口部１０６、開口制限手段１０７、対物レンズ１０８、検出レンズ１１０、光束分割手段１１１、光検出器１１２より構成される。
【００２３】
また、ＤＶＤ光学系として、ホログラムユニット２０１、コリメートレンズ２０２、ダイクロイックプリズム２０３，３０３、偏向プリズム１０４、１／４波長板１０５、開口部１０６、開口制限手段１０７、対物レンズ１０８から構成される。
【００２４】
また、ＣＤ光学系として、ホログラムユニット３０１、コリメートレンズ３０２、ダイクロイックプリズム３０３、偏向プリズム１０４、１／４波長板１０５、開口部１０６、開口制限手段１０７、対物レンズ１０８から構成される。
【００２５】
以上のように、光ピックアップ装置は、青色光学系、ＤＶＤ光学系、ＣＤ光学系から構成されている。各光学系のうち、ダイクロイックプリズム２０３，３０３、偏向プリズム１０４、１／４波長板１０５、開口部１０６、開口制限手段１０７、対物レンズ１０８は複数の光学系の共通部品である。
【００２６】
また、光ディスク１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃはそれぞれ光源波長が異なる光ディスクであり、光ディスク１０９ａは透明基板厚さが０．６ｍｍの青色系光ディスク、光ディスク１０９ｂは透明基板厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ系光ディスク、光ディスク１０９ｃは透明基板厚さが１．２ｍｍのＣＤ系光ディスクである。
【００２７】
なお、開口部１０６は、対物レンズ１０８をフォーカス方向、トラック方向に可動させるアクチュエータ（図示せず）の対物レンズ１０８を保持するボビン上で規制することが可能であり、具体的な光学部品を用いる必要はない。
【００２８】
以下、図１を参照して青色／ＤＶＤ／ＣＤの各光学系の動作について説明する。
【００２９】
まず、青色光学系の動作について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３、ダイクロイックプリズム２０３，３０３を透過し、偏向プリズム１０４で光路を９０度偏向され、１／４波長板１０５を通過し円偏光とされ、開口部１０６を透過し、開口制限手段１０７においてＮＡ０．６５に制限され、対物レンズ１０８に入射し、光ディスク１０９ａの記録面に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の記録、再生あるいは消去が行われる。さらに、光ディスク１０９ａから反射した光は、往路とは反対回りの円偏光となり、対物レンズ１０８で再び略平行光とされ、１／４波長板１０５を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１０３で反射されて、検出レンズ１１０で収束光とされ、光束分割手段１１１により複数の光路に偏向分割され光検出器１１２に至る。光検出器１１２からは、情報信号、サーボ信号が検出される。
【００３０】
次に、ＤＶＤ光学系の動作について説明する。図１において、ホログラムユニット２０１は、半導体レーザ２０１ａ、ホログラム２０１ｂ及び光検出器２０１ｃを一体化して構成されたユニットである。このホログラムユニット２０１内に実装された波長６６０ｎｍの半導体レーザ２０１ａのチップから出射した直線偏光の発散光は、ホログラム２０１ｂを透過し、コリメートレンズ２０２で略平行光とされ、ダイクロイックプリズム２０３によって偏向プリズム１０４の方向に反射され、偏向プリズム１０４で光路を９０度偏向され、１／４波長板１０５を通過し円偏光とされ、開口部１０６においてＮＡ０．６５に制限され、対物レンズ１０８に入射し、光ディスク１０９ｂの記録面に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の記録、再生あるいは消去が行われる。光ディスク１０９ｂから反射した光は、偏向プリズム１０４で偏向され、ダイクロイックプリズム２０３で反射され、コリメートレンズ２０２で収束光とされ、ホログラム２０１ｂにより複数の光路に分割，回折されてホログラムユニット２０１内の光検出器２０１ｃに至る。光検出器２０１ｃからは、情報信号、サーボ信号が検出される。
【００３１】
次に、ＣＤ光学系の動作について説明する。図１において、ホログラムユニット３０１は、半導体レーザ３０１ａ、ホログラム３０１ｂ及び光検出器３０１ｃを一体化して構成されたユニットである。このホログラムユニット３０１内に実装された波長７８５ｎｍの半導体レーザ３０１ａのチップから出射した直線偏光の発散光は、ホログラム３０１ｂを透過し、コリメートレンズ３０２で略平行光とされ、ダイクロイックプリズム３０３によって偏向プリズム１０４の方向に反射され、偏向プリズム１０４で光路を９０度偏向され、１／４波長板１０５を通過し楕円偏光あるいは円偏光とされ、開口部１０６を通過し、開口制限手段１０７においてＮＡ０．５０に制限され、対物レンズ１０８に入射し、光ディスク１０９ｃの記録面に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の記録、再生あるいは消去が行われる。さらに、光ディスク１０９ｃから反射した光は、偏向プリズム１０４で偏向され、ダイクロイックプリズム３０３で反射され、コリメートレンズ３０２で収束光とされ、ホログラム３０１ｂにより複数の光路に分割，回折されてホログラムユニット３０１内の光検出器３０１ｃに至る。光検出器３０１ｃからは、情報信号、サーボ信号が検出される。
【００３２】
ここで、図１に示す開口制限手段１０７について、図２を用いて詳細に説明する。青色光学系、ＤＶＤ光学系、ＣＤ光学系で、光学系の倍率や制限されるＮＡが異なるため、必ずしも対物レンズ１０８に入射する入射瞳径φ１，φ２，φ３は等しくならない。そこで、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すような開口制限手段１０７が必要である。開口制限手段１０７は一例として波長選択性膜１，２を有しているような構成がある。すなわち、波長選択性膜１は青色，ＤＶＤの光源波長帯域の光束は透過し、ＣＤの光源波長帯域の光束は反射するような膜となっていて、ＣＤのＮＡを制限する。また、波長選択性膜２は青色の光源波長帯域の光束は透過し、ＤＶＤ、ＣＤの光源波長帯域の光束は反射するような膜となっていて、青色のＮＡを制限する。また、開口制限手段１０７は対物レンズ１０８に入射する入射瞳径を制限するため、対物レンズと一体となって可動することが望ましく、図１に示すように対物レンズ１０８を可動させるアクチュエータに搭載させることが望ましい。また、アクチュエータにおける可動部の軽量化、組付け工数の低減を考慮すると、上述した波長選択性膜１，２を対物レンズ１０８のレンズ面に構成することがより好ましい。なお、開口制限手段１０７の他の構成としては、波長選択性の回折格子として、波長を選択的に反射するのではなく、回折するような構成でもよい。
【００３３】
次に、以上に述べたような光ピックアップ装置の光学系において複数の光学系に対して共通部品となっている本発明に係る対物レンズについて詳細に説明する。
【００３４】
図３は対物レンズの概略を示す図であるが、屈折レンズ１０８ａの光源側の表面に樹脂層１０８ｂが接合され、さらにその表面には図３に示すようなブレーズ形状の回折面が形成されている。ブレーズ形状あるいはキノフォームと呼ばれる回折格子形状は、回折格子の形状としては最も回折効率が高く有利である。ある波長に対して最適化されると、その波長での回折効率はスカラー回折理論によれば１００％になり、また、これを階段近似した形状であっても９０％以上の回折効率を期待できる。図３に示す符号ｄはブレーズ形状の格子溝深さであって、回折面における回折効率に作用する。対物レンズ１０８は高い透過率が求められるため、回折面における回折効率が高い方が望ましい。
【００３５】
図４は対物レンズ１０８の樹脂層１０８ｂの材料にｄ線の屈折率ｎｄ：１．５１１、アッベ数νｄ：３９．６の硝材（５１１．３９６）を用いた場合の格子溝深さｄに対する青色（波長４０５ｎｍ）、ＤＶＤ（波長６６０ｎｍ）、ＣＤ（波長７８５ｎｍ）に対する回折効率をスカラー回折理論を用いて求めた結果を示す図である。格子溝深さｄを様々な深さにすることによって、各波長に対して、１次光や２次光が発生し、各回折光に対する回折効率が変動しており、その周期は各波長で互いに異なっている。したがって、図４に示す結果によれば、波長４０５ｎｍに対しては２次光、波長６６０ｎｍに対しては１次光、波長７８５ｎｍに対しては１次光が発生するような格子溝深さにすることにより、高い回折効率を確保できることがわかる。具体的には図４に示すように、格子溝深さｄは１．３〜１．４ｍｍ程度が望ましい。前述した周期は対物レンズ１０８の樹脂層１０８ｂに用いる材料の屈折率によって異なるが、ＣＤ／ＤＶＤの波長比と比べて、ＣＤ／青色、ＤＶＤ／青色の波長比が非常に大きいため、青色に対する周期はＣＤやＤＶＤと比べて短くなり、青色／ＤＶＤ、青色／ＣＤ、青色／ＤＶＤ／ＣＤのような組合せの光学系に対して共通部品とするには少なくとも青色に対しては他と異なる回折次数が発生するような格子溝深さにすることが望ましい。
【００３６】
図５は、対物レンズ１０８における屈折レンズ１０８ａと屈折レンズ１０８ａに接合する樹脂層１０８ｂの材料をそれぞれ、ＳＣＨＯＴＴ社製のＫ３と前述の硝材（５１１．３９６）としたときの波長に対する屈折率の変化を示した図である。図５に示すように、最も高い透過率を求められる青色波長帯域で、屈折レンズ１０８ａと樹脂層１０８ｂの屈折率がほぼ等しくなるような材料とした方が境界面での反射による光量損失を抑えることができて望ましい。また、屈折レンズ１０８ａの材料をガラスにすると、材料が樹脂であった場合と比較して、温度変化等の環境変化に対して屈折率の変化や膨張等による収差劣化を抑えることができる。樹脂層１０８ｂに用いられる材料としては、光硬化性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよく、金型に樹脂層表面に形成したい回折格子形状を作り込んで成形することにより回折面を得ることができる。なお、屈折レンズ１０８ａの光源側とは反対側の表面にも樹脂層１０８ｂと同様に樹脂層１０８ｂ’が接合されていてもよい。また、樹脂層１０８ｂ’の表面にも回折面を形成してもよい。
【００３７】
以下に本実施の形態１における実施例１として、光ピックアップ装置に用いる対物レンズの具体的な例を挙げ説明する。
【００３８】
本実施例１の対物レンズは、光源波長４０５ｎｍ、透明基板厚さ０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５の青色系光ディスクと、光源波長６６０ｎｍ、透明基板厚さ０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５のＤＶＤ系光ディスクと、光源波長７８５ｎｍ、透明基板厚さ１．２ｍｍ、ＮＡ０．５０のＣＤ系光ディスクとの３種類の規格の光ディスクについて記録、再生を行う光ピックアップ装置に用いられる対物レンズである。
【００３９】
まず、光源波長４０５ｎｍの青色系光ディスクに対して使用した場合について、図６及び（表１）を用いて説明する。図６は対物レンズを示す概略図である。図６に示す対物レンズ１０８における屈折レンズ１０８ａの材料にはＳＣＨＯＴＴ社製のＫ３、屈折レンズ１０８ａに接合する樹脂層１０８ｂ、１０８ｂ’の材料には、ｄ線の屈折率ｎｄ：１．５１１、アッベ数νｄ：３９．６の硝材（５１１．３９６）を用いている。また、レンズ面の非球面形状は、光軸方向の軸Ｘ、光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ）Ｙ、近軸曲率半径Ｒ、円錐係数Ｋ、非球面係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，・・・を用いて、次の（数１）で表される。
【００４０】
【数１】
2006228368.tif 000003
また、回折面による光路差の付加量は、光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ）Ｙ、回折面係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５・・・を用いて次式の光路差関数Φは（数２）で表される。
【００４１】
【数２】
2006228368.tif 000004
なお、これに用いる回折次数がｍ次であった場合は、ｍ倍する必要がある。
【００４２】
さらに、（表１）中の記号について説明する。ＯＢＪは物点（光源位置）を意味するが、青色光学系に対しては無限系であり、曲率半径ＲＤＹ及び厚さＴＨＩをＩＮＦＩＮＩＴＹ（無限大）としている。また、ＳＴＯは入射瞳面であり、その曲率半径はＩＮＦＩＮＩＴＹ、厚さＴＨＩを設計上０としている。Ｓ２は対物レンズの光源側の面、Ｓ５は対物レンズの光ディスク側の面である。詳細には、対物レンズは図６に示すように、Ｓ２〜Ｓ５の４面から構成され、光源側の面からそれぞれ、樹脂層１０８ｂ表面に形成される回折面（Ｓ２）、樹脂層１０８ｂと屈折レンズ１０８ａの接合面（Ｓ３）、屈折レンズ１０８ａと樹脂層１０８ｂ’の接合面（Ｓ４）、樹脂層１０８ｂ’表面（Ｓ５）である。対物レンズの総厚みは２．０５ｍｍであり、Ｓ５の厚さＴＨＩ：１．４６００４ｍｍはワーキングディスタンスを表す。Ｓ６は光ディスクの光束入射面、ＩＭＧは光ディスクの記録面であり、これらの面間隔、すなわち透明基板厚さは０．６ｍｍである。ＥＰＤは入射瞳径を表し、３．９０ｍｍである。なお、回折面における回折光としては２次光を用いている。
【００４３】
【表１】
2006228368.tif 000005
次に、前述の対物レンズを光源波長６６０ｎｍのＤＶＤ系光ディスクに対して使用した場合について、図７及び（表１）を用いて説明する。（表１）中の記号は前述した通りである。ＤＶＤ光学系に対しても無限系であり、物点ＯＢＪから入射瞳面ＳＴＯまでの距離をＩＮＦＩＮＩＴＹとしている。ワーキングディスタンスは１．５７２１４ｍｍ、入射瞳径ＥＰＤは４．０４ｍｍである。なお、回折面における回折光としては１次光を用いている。
【００４４】
また、前述の対物レンズを光源波長７８５ｎｍのＣＤ系光ディスクに対して使用した場合について、図８及び（表１）を用いて説明する。ＣＤ光学系に対しても無限系であり、物点ＯＢＪから入射瞳面ＳＴＯまでの距離をＩＮＦＩＮＩＴＹとしている。ワーキングディスタンスは１．１９０５１ｍｍ、入射瞳径ＥＰＤは３．１０ｍｍである。なお、回折面における回折光としては１次光を用いている。
【００４５】
図９は（表１）のレンズデータにより構成した対物レンズを用いたときの青色系光ディスク，ＤＶＤ系光ディスク，ＣＤ系光ディスクに対する軸上波面収差特性を示す図である。各光ディスクに対して波面収差は０．０２λｒｍｓ以下となっており、良好な収差特性を有している。
【００４６】
また、図１０は青色用光源がモードホップしたときの中心波長（４０５ｎｍ）におけるベストフォーカス位置に固定した場合の波面収差特性を示す図である。図１０に示すように、＋１ｎｍ程度のモードホップに対して波面収差劣化量は０．０１４λｒｍｓと小さく、十分に色収差補正されている。なお、ベストフォーカス位置の変動は、０．０５ｍｍ／ｎｍと小さく抑えられており、光ディスクの記録面での光スポットがデフォーカス状態になって情報の記録が不十分になり、再生ができなくなる問題は解消されている。
【００４７】
また、図１１は青色系に対する波長変動特性を示す図である。すなわち、青色用光源の波長が変動したときの各変動波長に対するベストフォーカス位置での波面収差特性である。中心波長＋５ｎｍの波長に対して波面収差劣化量が０．０７５λｒｍｓとなっており、光源の波長変動に応じて対物レンズに入射する光束を有限系にするなどして収差を抑える工夫をしてもよい。
【００４８】
また、ＣＤ光学系に対する画角特性としては、ＣＤ光学系を無限系としたことにより、画角０．５°の入射光束に対して波面収差が０．０３λｒｍｓと小さく抑えられ、良好な画角特性を得た。
【００４９】
次に、本実施の形態１における実施例２について説明する。前述した実施例１において説明した例では、樹脂層１０８ｂ，１０８ｂ’を屈折レンズ１０８ａの両面に接合した構成を示したが、片面であってもよい。この場合、回折面は樹脂層１０８ｂの表面に形成されてもよいし、樹脂層１０８ｂが接合されない側の屈折レンズ１０８ａの表面に形成してもよい。このように樹脂層１０８ｂを片面にすることで、対物レンズ１０８の製作が容易になる。以下に、樹脂層を片面のみとした対物レンズ１０８について具体的な例を挙げ説明する。
【００５０】
（表２）により構成した対物レンズは、（表１）により構成した対物レンズと同様、光源波長４０５ｎｍ、透明基板厚さ０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５の青色系光ディスクと、光源波長６６０ｎｍ、透明基板厚さ０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５のＤＶＤ系光ディスクと、光源波長７８５ｎｍ、透明基板厚さ１．２ｍｍ、ＮＡ０．５０のＣＤ系光ディスクとの３種類の規格の光ディスクについて記録、再生を行う光ピックアップ装置に用いられる対物レンズである。
【００５１】
まず、光源波長４０５ｎｍの青色系光ディスクに対して使用した場合について、図１２及び（表２）を用いて説明する。図１２は対物レンズの概略図である。図１２に示す対物レンズ１０８における屈折レンズ１０８ａの材料にはＳＣＨＯＴＴ社製のＫ３、屈折レンズ１０８ａに接合する樹脂層１０８ｂの材料には、ｄ線の屈折率ｎｄ１．５１１、アッベ数νｄ３９．６の硝材（５１１．３９６）を用いている。また、レンズ面の非球面形状は前述した（数１）で表され、回折面による光路差の付加量は（数２）で表される。
【００５２】
さらに、（表２）中の記号について説明する。ＯＢＪは物点（光源位置）を意味するが、青色光学系に対しては無限系であり、曲率半径ＲＤＹ及び厚さＴＨＩをＩＮＦＩＮＩＴＹ（無限大）としている。また、ＳＴＯは入射瞳面であり、その曲率半径はＩＮＦＩＮＩＴＹ、厚さＴＨＩを設計上０としている。Ｓ２は対物レンズの光源側の面、Ｓ４は対物レンズの光ディスク側の面である。詳細には、対物レンズは図１２に示すように、Ｓ２〜Ｓ４の３面から構成され、光源側の面からそれぞれ、樹脂層１０８ｂ表面に形成される回折面（Ｓ２）、樹脂層１０８ｂと屈折レンズ１０８ａの接合面（Ｓ３）、屈折レンズ１０８ａ表面（Ｓ４）である。対物レンズの総厚みは１．９５ｍｍであり、Ｓ４の厚さＴＨＩ：１．５０６４２ｍｍはワーキングディスタンスを表す。Ｓ５は光ディスクの光束入射面、ＩＭＧは光ディスクの記録面であり、これらの面間隔、すなわち透明基板厚さは０．６ｍｍである。ＥＰＤは入射瞳径を表し、３．９０ｍｍである。なお、回折面における回折光としては２次光を用いている。
【００５３】
【表２】
2006228368.tif 000006
次に、前述の対物レンズを光源波長６６０ｎｍのＤＶＤ系光ディスクに対して使用した場合について、図１３及び（表２）を用いて説明する。（表２）中の記号は前述した通りである。ＤＶＤ光学系に対しても無限系であり、物点ＯＢＪから入射瞳面ＳＴＯまでの距離をＩＮＦＩＮＩＴＹとしている。ワーキングディスタンスは１．６２３７６ｍｍ、入射瞳径ＥＰＤは４．０４ｍｍである。なお、回折面における回折光としては１次光を用いている。
【００５４】
また、前述の対物レンズを光源波長７８５ｎｍのＣＤ系光ディスクに対して使用した場合について、図１４及び（表２）を用いて説明する。ＣＤ光学系に対しても無限系であり、物点ＯＢＪから入射瞳面ＳＴＯまでの距離をＩＮＦＩＮＩＴＹとしている。ワーキングディスタンスは１．２４１０９ｍｍ、入射瞳径ＥＰＤは３．１０ｍｍである。なお、回折面における回折光としては１次光を用いている。
【００５５】
図１５は（表２）により構成した対物レンズを用いたときの青色系光ディスク、ＤＶＤ系光ディスク、ＣＤ系光ディスクに対する軸上波面収差特性を示す図である。各光ディスクに対して波面収差は０．０２λｒｍｓ以下となっており、良好な収差特性を有している。
【００５６】
また、図１６は青色用光源がモードホップしたときの中心波長（４０５ｎｍ）におけるベストフォーカス位置に固定した場合の波面収差特性を示す図である。図１６に示すように、＋１ｎｍ程度のモードホップに対して波面収差劣化量は０．０１３λｒｍｓと小さく、十分に色収差補正されている。なお、ベストフォーカス位置の変動は、０．０４ｍｍ／ｎｍと小さく抑えられており、光ディスクの記録面での光スポットがデフォーカス状態になって情報の記録が不十分になり、再生ができなくなる問題は解消されている。
【００５７】
また、図１７は青色系に対する波長変動特性を示す図である。すなわち、青色用光源の波長が変動したときの各変動波長に対するベストフォーカス位置での波面収差特性である。中心波長＋５ｎｍの波長に対して波面収差劣化量が０．０７５λｒｍｓとなっており、光源の波長変動に応じて対物レンズに入射する光束を有限系にするなどして収差を抑える工夫をしてもよい。
【００５８】
また、ＣＤ光学系に対する画角特性としては、ＣＤ光学系を無限系としたことにより、画角０．５°の入射光束に対して波面収差が０．０３λｒｍｓと小さく抑えられ、良好な画角特性を得た。
【００５９】
以上に述べたような構成によって、全て無限系の複数世代に対して良好に収差補正され、画角特性の良好な対物レンズ１０８を実現でき、さらに、規格の異なる複数の光ディスク（情報記録媒体）の記録面に対して良好な集光スポットを形成できる光ピックアップ装置を実現できる。
【００６０】
図１８は本発明の実施の形態１における実施例３の光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。本実施例２は、前述した図１に示す実施例１の構成におけるＣＤ光学系のコリメートレンズ３０２に代えてカップリングレンズ３０２ａとして構成したものである。ここで、実施例１と構成の異なるＣＤ光学系の動作について説明する。図１８において、ホログラムユニット３０１は、半導体レーザ３０１ａ、ホログラム３０１ｂ及び光検出器３０１ｃを一体化して構成されたユニットである。このホログラムユニット３０１内に実装された波長７８５ｎｍの半導体レーザ３０１ａのチップから出射した直線偏光の発散光は、ホログラム３０１ｂを透過し、カップリングレンズ３０２ａで所定の発散光とされ、ダイクロイックプリズム３０３によって偏向プリズム１０４の方向に反射され、偏向プリズム１０４で光路を９０度偏向され、１／４波長板１０５を通過し楕円偏光あるいは円偏光とされ、開口部１０６を通過し、開口制限手段１０７においてＮＡ０．５０に制限され、対物レンズ１０８に入射し、光ディスク１０９ｃの記録面に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の記録、再生あるいは消去が行われる。さらに、光ディスク１０９ｃから反射した光は、偏向プリズム１０４で偏向され、ダイクロイックプリズム３０３で反射され、カップリングレンズ３０２ａで収束光とされ、ホログラム３０１ｂにより複数の光路に分割，回折されてホログラムユニット３０１内の光検出器３０１ｃに至る。光検出器３０１ｃからは、情報信号、サーボ信号が検出される。
【００６１】
以下に本実施例３として、光ピックアップ装置に用いる対物レンズの具体的な例を挙げ説明する。本実施例３の対物レンズは、光源波長４０５ｎｍ、透明基板厚さ０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５の青色系光ディスクと、光源波長６６０ｎｍ、透明基板厚さ０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５のＤＶＤ系光ディスクと、光源波長７８５ｎｍ、透明基板厚さ１．２ｍｍ、ＮＡ０．５０のＣＤ系光ディスクとの３種類の規格の光ディスクについて記録、再生を行う光ピックアップ装置に用いられる対物レンズである。
【００６２】
まず、光源波長４０５ｎｍの青色系光ディスクに対して使用した場合について、対物レンズを示す概略を示す図１９及び（表３）を用いて説明する。図１９に示すように対物レンズ１０８における屈折レンズ１０８ａの材料にはＳＣＨＯＴＴ社製のＫ３、屈折レンズ１０８ａに接合する樹脂層１０８ｂ、１０８ｂ’の材料には、ｄ線の屈折率ｎｄ：１．５１１、アッベ数νｄ：３９．６の硝材（５１１．３９６）を用いている。また、レンズ面の非球面形状は、光軸方向の軸Ｘ、光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ）Ｙ、近軸曲率半径Ｒ、円錐係数Ｋ、非球面係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，・・・を用いて、次の（数３）で表される。
【００６３】
【数３】
2006228368.tif 000007
また、回折面による光路差の付加量は、光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ）Ｙ、回折面係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５・・・を用いて次式の光路差関数Φは（数４）で表される。
【００６４】
【数４】
2006228368.tif 000008
なお、これに用いる回折次数がｍ次であった場合は、ｍ倍する必要がある。
【００６５】
さらに、（表３）中の記号について説明する。ＯＢＪは物点（光源位置）を意味するが、青色光学系に対しては無限系であり、曲率半径ＲＤＹ及び厚さＴＨＩをＩＮＦＩＮＩＴＹ（無限大）としている。また、ＳＴＯは入射瞳面であり、その曲率半径はＩＮＦＩＮＩＴＹ、厚さＴＨＩを設計上０としている。Ｓ２は対物レンズの光源側の面、Ｓ５は対物レンズの光ディスク側の面である。詳細には、対物レンズは図１９に示すように、Ｓ２〜Ｓ５の４面から構成され、光源側の面からそれぞれ、樹脂層１０８ｂ表面に形成される回折面（Ｓ２）、樹脂層１０８ｂと屈折レンズ１０８ａの接合面（Ｓ３）、屈折レンズ１０８ａと樹脂層１０８ｂ’の接合面（Ｓ４）、樹脂層１０８ｂ’表面（Ｓ５）である。対物レンズの総厚みは２．０５ｍｍであり、Ｓ５の厚さＴＨＩ：１．４５６５０ｍｍはワーキングディスタンスを表す。Ｓ６は光ディスクの光束入射面、ＩＭＧは光ディスクの記録面であり、これらの面間隔、すなわち透明基板厚さは０．６ｍｍである。ＥＰＤは入射瞳径を表し、３．９０ｍｍである。なお、回折面における回折光としては２次光を用いている。
【００６６】
【表３】
2006228368.tif 000009
次に、前述の対物レンズを光源波長６６０ｎｍのＤＶＤ系光ディスクに対して使用した場合について、図２０及び（表３）を用いて説明する。（表３）中の記号は前述した通りである。ＤＶＤ光学系に対しても無限系であり、物点ＯＢＪから入射瞳面ＳＴＯまでの距離をＩＮＦＩＮＩＴＹとしている。ワーキングディスタンスは１．５７３９８ｍｍ、入射瞳径ＥＰＤは４．０４ｍｍである。なお、回折面における回折光としては１次光を用いている。
【００６７】
また、前述の対物レンズを光源波長７８５ｎｍのＣＤ系光ディスクに対して使用した場合について、図２１及び（表３）を用いて説明する。ＣＤ光学系に対しては有限系であるが、物点ＯＢＪから入射瞳面ＳＴＯまでの距離を１００ｍｍとし、結像倍率としては−１／３１となっている。ワーキングディスタンスは１．２７９７７ｍｍ、入射瞳径ＥＰＤは３．１６ｍｍである。なお、回折面における回折光としては１次光を用いている。
【００６８】
図２２は（表３）により構成した対物レンズを用いたときの青色系光ディスク、ＤＶＤ系光ディスク、ＣＤ系光ディスクに対する軸上波面収差特性を示す図である。各光ディスクに対して波面収差は０．０２λｒｍｓ以下となっており、良好な収差特性を有している。
【００６９】
また、図２３は青色用光源がモードホップしたときの中心波長（４０５ｎｍ）におけるベストフォーカス位置に固定した場合の波面収差特性を示す図である。図１０に示すように、＋１ｎｍ程度のモードホップに対して波面収差劣化量は０．００２λｒｍｓと僅かであり、十分に色収差補正されている。なお、ベストフォーカス位置の変動は、０．０２ｍｍ／ｎｍと小さく抑えられており、光ディスクの記録面での光スポットがデフォーカス状態になって情報の記録が不十分になり、再生ができなくなる問題は解消されている。
【００７０】
また、図２４は青色系に対する波長変動特性を示す図である。すなわち、青色用光源の波長が変動したときの各変動波長に対するベストフォーカス位置での波面収差特性である。中心波長＋５ｎｍの波長に対して波面収差劣化量が０．０２６λｒｍｓと小さく、十分な収差特性を有している。
【００７１】
また、ＣＤ光学系に対する画角特性としては、ＣＤ光学系に対する結像倍率の絶対値を小さくしたことにより、画角０．５°の入射光束に対して波面収差が０．０５λｒｍｓに抑えられ、比較的良好な画角特性を有している。
【００７２】
なお、ＣＤ光学系に対する結像倍率の絶対値をさらに小さくすれば、青色光学系に対する波長変動特性は劣化するが、ＣＤ光学系に対する画角特性は良好になるので、両者のバランスが必要な性能と整合が取れるような結像倍率とするのがよい。
【００７３】
次に、本実施の形態１における実施例４について説明する。前述した実施例３において説明した例では、樹脂層１０８ｂ，１０８ｂ’を屈折レンズ１０８ａの両面に接合した構成を示したが、片面であってもよい。この場合、回折面は樹脂層１０８ｂの表面に形成されてもよいし、樹脂層１０８ｂが接合されない側の屈折レンズ１０８ａの表面に形成してもよい。このように樹脂層１０８ｂを片面にすることで、対物レンズ１０８の製作が容易になる。以下に、樹脂層を片面のみとした対物レンズ１０８について具体的な例を挙げ説明する。
【００７４】
（表４）により構成した対物レンズは、（表３）により構成した対物レンズと同様、光源波長４０５ｎｍ、透明基板厚さ０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５の青色系光ディスクと、光源波長６６０ｎｍ、透明基板厚さ０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５のＤＶＤ系光ディスクと、光源波長７８５ｎｍ、透明基板厚さ１．２ｍｍ、ＮＡ０．５０のＣＤ系光ディスクとの３種類の規格の光ディスクについて記録、再生を行う光ピックアップ装置に用いられる対物レンズである。
【００７５】
まず、光源波長４０５ｎｍの青色系光ディスクに対して使用した場合について、図２５及び（表２）を用いて説明する。図２５は対物レンズの概略図である。図２５に示す対物レンズ１０８における屈折レンズ１０８ａの材料にはＳＣＨＯＴＴ社製のＫ３、屈折レンズ１０８ａに接合する樹脂層１０８ｂの材料には、ｄ線の屈折率ｎｄ：１．５１１、アッベ数νｄ：３９．６の硝材（５１１．３９６）を用いている。また、レンズ面の非球面形状は前述した（数３）で表され、回折面による光路差の付加量は（数４）で表される。
【００７６】
さらに、（表４）中の記号について説明する。ＯＢＪは物点（光源位置）を意味するが、青色光学系に対しては無限系であり、曲率半径ＲＤＹ及び厚さＴＨＩをＩＮＦＩＮＩＴＹ（無限大）としている。また、ＳＴＯは入射瞳面であり、その曲率半径はＩＮＦＩＮＩＴＹ、厚さＴＨＩを設計上０としている。Ｓ２は対物レンズの光源側の面、Ｓ４は対物レンズの光ディスク側の面である。詳細には、対物レンズは図２５に示すように、Ｓ２〜Ｓ４の３面から構成され、光源側の面からそれぞれ、樹脂層１０８ｂ表面に形成される回折面（Ｓ２）、樹脂層１０８ｂと屈折レンズ１０８ａの接合面（Ｓ３）、屈折レンズ１０８ａ表面（Ｓ４）である。対物レンズの総厚みは１．９５ｍｍであり、Ｓ４の厚さＴＨＩ：１．５０８０５ｍｍはワーキングディスタンスを表す。Ｓ５は光ディスクの光束入射面、ＩＭＧは光ディスクの記録面であり、これらの面間隔、すなわち透明基板厚さは０．６ｍｍである。ＥＰＤは入射瞳径を表し、３．９０ｍｍである。なお、回折面における回折光としては２次光を用いている。
【００７７】
【表４】
2006228368.tif 000010
次に、前述の対物レンズを光源波長６６０ｎｍのＤＶＤ系光ディスクに対して使用した場合について、図２６及び（表４）を用いて説明する。（表４）中の記号は前述した通りである。ＤＶＤ光学系に対しても無限系であり、物点ＯＢＪから入射瞳面ＳＴＯまでの距離をＩＮＦＩＮＩＴＹとしている。ワーキングディスタンスは１．６２９９８ｍｍ、入射瞳径ＥＰＤは４．０４ｍｍである。なお、回折面における回折光としては１次光を用いている。
【００７８】
また、前述の対物レンズを光源波長７８５ｎｍのＣＤ系光ディスクに対して使用した場合について、図２７及び（表４）を用いて説明する。ＣＤ光学系に対しては有限系であるが、物点ＯＢＪから入射瞳面ＳＴＯまでの距離を１００ｍｍとし、結像倍率としては−１／３１となっている。ワーキングディスタンスは１．３３４６９ｍｍ、入射瞳径ＥＰＤは３．１６ｍｍである。なお、回折面における回折光としては１次光を用いている。
【００７９】
図２８は（表４）により構成した対物レンズを用いたときの青色系光ディスク、ＤＶＤ系光ディスク、ＣＤ系光ディスクに対する軸上波面収差特性を示す図である。各光ディスクに対して波面収差は０．０２λｒｍｓ以下となっており、良好な収差特性を有している。
【００８０】
また、図２９は青色用光源がモードホップしたときの中心波長（４０５ｎｍ）におけるベストフォーカス位置に固定した場合の波面収差特性を示す図である。図２９に示すように、＋１ｎｍ程度のモードホップに対して波面収差劣化量は０．００１λｒｍｓと僅かであり、十分に色収差補正されている。なお、ベストフォーカス位置の変動は、０．０２ｍｍ／ｎｍと小さく抑えられており、光ディスクの記録面での光スポットがデフォーカス状態になって情報の記録が不十分になり、再生ができなくなる問題は解消されている。
【００８１】
また、図３０は青色系に対する波長変動特性を示す図である。すなわち、青色用光源の波長が変動したときの各変動波長に対するベストフォーカス位置での波面収差特性である。中心波長＋５ｎｍの波長に対して波面収差劣化量が０．０２４λｒｍｓと小さく、十分な収差特性を有している。
【００８２】
また、ＣＤ光学系に対する画角特性としては、ＣＤ光学系に対する結像倍率の絶対値を小さくしたことにより、画角０．５°の入射光束に対して波面収差が０．０５λｒｍｓに抑えられ、比較的良好な画角特性を有している。
【００８３】
なお、ＣＤ光学系に対する結像倍率の絶対値をさらに小さくすれば、青色光学系に対する波長変動特性は劣化するが、ＣＤ光学系に対する画角特性は良好になるので、両者のバランスが必要な性能と整合が取れるような結像倍率とするのがよい。
【００８４】
以上に述べたような構成によって、複数世代に対して良好に収差補正され、画角特性、波長変動特性の良好な対物レンズ１０８を実現でき、さらに、規格の異なる複数の光ディスク（情報記録媒体）の記録面に対して良好な集光スポットを形成できる光ピックアップ装置を実現できる。
【００８５】
図３１は本発明の実施の形態２における光情報処理装置である光ディスク装置の概略構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態２の光ディスク装置は、実施の形態１で説明した光ピックアップ装置２０を用いて、情報の記録、再生、消去の少なくともいずれか１以上を行う装置である。図３１に示すように、光ピックアップ装置２０からの信号検出用の光検出器の出力を処理する処理手段である信号処理回路２１で受けて、情報信号、サーボ信号を生成し、サーボ信号は、フォーカスコントローラ２２、トラックコントローラ２３、アクチュエータドライバ２４にフィードバックされて対物レンズのフォーカシング制御及びトラッキング制御が行われる。同様に、対物レンズをチルト制御する場合には、チルト信号が対物レンズチルトコントローラ２５、対物レンズチルトドライバ２６にフィードバックされて対物レンズのチルト制御が行われる。また、光源の出力についてもレーザコントローラ２７、レーザドライバ２８にフィードバックされた信号により出力制御が行われる。光ディスク１０９はスピンドルコントローラ２９、スピンドルドライバ３０にフィードバックされた信号によりスピンドルモータ３１を用いて回転制御される。図３１に示す光ディスク装置に前述の実施の形態１で説明したような光ピックアップ装置、対物レンズを適宜用いることができる。その光ピックアップ装置からの信号により情報の記録、再生及び消去の少なくともいずれか１つを行う光ディスク装置によれば、規格の異なる複数の情報記録媒体へのアクセスを安定して行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係る対物レンズ、光ピックアップ装置及び光ディスク装置は、青色／ＤＶＤ／ＣＤの３世代にわたる複数世代の光ディスクに対して十分に収差補正でき、また規格の異なる複数の光ディスクの記録面に対して良好な集光スポットを形成でき、さらに規格の異なる複数の情報記録媒体へのアクセスを安定して行うことができ、光源からの入射光束を光ディスクの記録面に集光する対物レンズ、情報記録媒体の記録面に光を照射して記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置及びこれを備えた光ディスク装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態１における実施例１の光ピックアップ装置の構成を示す概略図
【図２】本実施の形態１の実施例１における開口制限手段の（ａ）は青色光学系、（ｂ）はＤＶＤ光学系、（ｃ）はＣＤ光学系を説明する図
【図３】本実施の形態１の実施例１における対物レンズの概略構成を示す図
【図４】本実施の形態１の実施例１における対物レンズのスカラー回折理論を用いて求めた回折効率の結果を示す図
【図５】本実施の形態１の実施例１における対物レンズ材料の波長に対する屈折率の変化を示した図
【図６】本実施の形態１の実施例１における対物レンズの概略と青色系光ディスクを示す図
【図７】本実施の形態１の実施例１における対物レンズの概略とＤＶＤ系光ディスクを示す図
【図８】本実施の形態１の実施例１における対物レンズの概略とＣＤ系光ディスクを示す図
【図９】本実施の形態１の実施例１における青色系光ディスク，ＤＶＤ系光ディスク，ＣＤ系光ディスクに対する軸上波面収差特性を示す図
【図１０】本実施の形態１の実施例１における青色用光源がモードホップしたときの中心波長（４０５ｎｍ）におけるベストフォーカス位置に固定した場合の波面収差特性を示す図
【図１１】本実施の形態１の実施例１における青色系に対する波長変動特性を示す図
【図１２】本実施の形態１の実施例２における対物レンズの概略と青色系光ディスクを示す図
【図１３】本実施の形態１の実施例２における対物レンズの概略とＤＶＤ系光ディスクを示す図
【図１４】本実施の形態１の実施例２における対物レンズの概略とＣＤ系光ディスクを示す図
【図１５】本実施の形態１の実施例２における青色系光ディスク，ＤＶＤ系光ディスク，ＣＤ系光ディスクに対する軸上波面収差特性を示す図
【図１６】本実施の形態１の実施例２における青色用光源がモードホップしたときの中心波長（４０５ｎｍ）におけるベストフォーカス位置に固定した場合の波面収差特性を示す図
【図１７】本実施の形態１の実施例２における青色系に対する波長変動特性を示す図
【図１８】本実施の形態１における実施例３の光ピックアップ装置の構成を示す概略図
【図１９】本実施の形態１の実施例３における対物レンズの概略と青色系光ディスクを示す図
【図２０】本実施の形態１の実施例３における対物レンズの概略とＤＶＤ系光ディスクを示す図
【図２１】本実施の形態１の実施例３における対物レンズの概略とＣＤ系光ディスクを示す図
【図２２】本実施の形態１の実施例３における青色系光ディスク，ＤＶＤ系光ディスク，ＣＤ系光ディスクに対する軸上波面収差特性を示す図
【図２３】本実施の形態１の実施例３における青色用光源がモードホップしたときの中心波長（４０５ｎｍ）におけるベストフォーカス位置に固定した場合の波面収差特性を示す図
【図２４】本実施の形態１の実施例３における青色系に対する波長変動特性を示す図
【図２５】本実施の形態１の実施例４における対物レンズの概略と青色系光ディスクを示す図
【図２６】本実施の形態１の実施例４における対物レンズの概略とＤＶＤ系光ディスクを示す図
【図２７】本実施の形態１の実施例４における対物レンズの概略とＣＤ系光ディスクを示す図
【図２８】本実施の形態１の実施例４における青色系光ディスク，ＤＶＤ系光ディスク，ＣＤ系光ディスクに対する軸上波面収差特性を示す図
【図２９】本実施の形態１の実施例４における青色用光源がモードホップしたときの中心波長（４０５ｎｍ）におけるベストフォーカス位置に固定した場合の波面収差特性を示す図
【図３０】本実施の形態１の実施例４における青色系に対する波長変動特性を示す図
【図３１】本発明の実施の形態２における光ディスク装置の概略構成を示すブロック図
【図３２】青色用光源、ＤＶＤ用光源、ＣＤ用光源の各光源と光ディスクに集光させる１つの対物レンズを備えた構成を示す図
【符号の説明】
【００８８】
１，２  波長選択性膜
２０  光ピックアップ装置
２１  信号処理回路
２２  フォーカスコントローラ
２３  トラックコントローラ
２４  アクチュエータドライバ
２５  対物レンズチルトコントローラ
２６  対物レンズチルトドライバ
２７  レーザコントローラ
２８  レーザドライバ
２９  スピンドルコントローラ
３０  スピンドルドライバ
３１  スピンドルモータ
１００  青色用光源
１０１，２０１ａ，３０１ａ  半導体レーザ
１０２，２０２，３０２  コリメートレンズ
１０３  偏光ビームスプリッタ
１０４  偏向プリズム
１０５  １／４波長板
１０６  開口部
１０７  開口制限手段
１０８  対物レンズ
１０８ａ  屈折レンズ
１０８ｂ，１０８ｂ’  樹脂層
１０９，１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ  光ディスク
１１０  検出レンズ
１１１  光束分割手段
１１２，２０１ｃ，３０１ｃ  光検出器
２００  ＤＶＤ用光源
２０１，３０１  ホログラムユニット
２０１ｂ，３０１ｂ  ホログラム
３０２ａ  カップリングレンズ
２０３，３０３  ダイクロイックプリズム
３００  ＣＤ用光源
【図１】
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【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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