(57)【要約】【課題】光量損失の増加を招くことなく、３種類以上の光ディスクに対応可能とする。【解決手段】光軸を中心とする８つの輪帯状領域（ｒ１〜ｒ８）に光学面を分割し、互いに隣接する輪帯状領域の境界に、１．４３９μｍの段差（ｓ２、ｓ３、ｓ５、ｓ６、ｓ７）、及び３．５９７μｍの段差（ｓ１、ｓ４）を付与するとともにとともに、各輪帯状領域をＢＤに対して最適化された非球面形状とし、互いに隣接する輪帯状領域では互いに異なる非球面形状とした対物レンズ６０を用いる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その光軸方向の一側及び他側の少なくとも一方の光学面が、前記光軸を中心とする３つ以上の複数の輪帯状領域に分割され、互いに隣接する輪帯状領域の境界に段差が設けられた、３種類以上の光ディスクの記録面に光束を集光する光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
前記複数の輪帯状領域は、前記段差が第１の段差である輪帯状領域、及び前記第１の段差と異なる第２の段差である輪帯状領域を含むとともに、前記複数の光ディスクのうち対応する光束の波長が最も短い特定の光ディスクに対して最適化された非球面形状をそれぞれ有し、該非球面形状は互いに隣接する輪帯状領域では互いに異なる形状である対物レンズ。
【請求項２】
前記第１の段差を有して隣接する２つの輪帯状領域の非球面を、それぞれ光軸まで仮想的に延長したときの光軸方向における光路長差は、前記特定の光ディスクに対応する光束の波長の整数Ｎ１倍であり、
前記第２の段差を有して隣接する２つの輪帯状領域の非球面を、それぞれ光軸まで仮想的に延長したときの光軸方向における光路長差は、前記特定の光ディスクに対応する光束の波長の、前記Ｎ１と異なる整数Ｎ２倍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Ｎ１は２の倍数であり、前記Ｎ２は前記Ｎ１と異なる５の倍数であることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記複数の輪帯状領域は、前記段差が前記第１の段差及び第２の段差のいずれとも大きさの異なる第３の段差である輪帯状領域を更に含み、
前記第３の段差を有して隣接する２つの輪帯状領域の非球面を、それぞれ光軸まで仮想的に延長したときの光軸方向における光路長差は、前記特定の光ディスクに対応する光束の波長の、前記Ｎ１及びＮ２のいずれとも異なる整数Ｎ３倍であることを特徴とする請求項２又は３に記載の対物レンズ。
【請求項５】
前記Ｎ３は、前記Ｎ１及びＮ２のいずれとも異なる７の倍数であることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記複数の輪帯状領域は、その非球面を光軸まで仮想的に延長したときの光軸方向における厚さが厚い輪帯状領域ほど、その曲率半径が大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項７】
前記複数の輪帯状領域が一体成形された樹脂部を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項８】
前記樹脂部は、入射光束の発散角を維持して出射することを特徴とする請求項７に記載の対物レンズ。
【請求項９】
前記光束に対して高い透過性を有する光学ガラス及び透明樹脂のいずれかを素材とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項１０】
３種類以上の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうちの少なくともいずれかを行うときに用いられる光ピックアップ装置であって、
互いに波長の異なる光束を出射する複数の光源と；
前記各光源から出射された光束を対応する光ディスクの記録面に集光する請求項１〜９のいずれか一項に記載の対物レンズを含み、前記各光束をそれぞれの光源から前記記録面に導くとともに、前記記録面で反射された戻り光束を受光位置まで導く光学系と；
前記受光位置に配置された光検出器と；を備える光ピックアップ装置。
【請求項１１】
３種類以上の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、
請求項１０に記載の光ピックアップ装置と；
前記光ピックアップ装置の光検出器の出力信号を用いて、光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置。
【請求項１２】
３種類以上の光ディスクにアクセス可能な情報処理装置であって、
請求項１１に記載の光ディスク装置と；
前記光ディスク装置を制御する主制御装置と；を備える情報処理装置。
【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、光ディスク装置及び情報処理装置に係り、さらに詳しくは、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズ、該対物レンズを有する光ピックアップ装置、該光ピックアップ装置を搭載する光ディスク装置、及び該光ディスク装置を備える情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル技術の進歩及びデータ圧縮技術の向上に伴い、音楽、映画、写真及びコンピュータソフトなどの情報（以下「コンテンツ」ともいう）を記録するための情報記録媒体（メディア）として、ＣＤ（compact disc）やＤＶＤ（digital versatile disc）などの光ディスクが注目されるようになり、その低価格化とともに、光ディスクを情報記録の対象媒体とする光ディスク装置が普及するようになった。
【０００３】
光ディスク装置では、光ディスクのスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光の微小スポット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。この光ディスク装置には、光ディスクの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に、光ピックアップ装置が設けられている。
【０００４】
通常、光ピックアップ装置は、レーザ光を所定の発光パワー（出力）で出射する光源、その光源から出射されるレーザ光を情報記録媒体の記録面に導くとともに、記録面で反射されたレーザ光を所定の受光位置まで導く光学系、及びその受光位置に配置された受光素子などを備えている。
【０００５】
ＣＤは、光束の入射面と記録面との間隔である基板厚が１．２ｍｍであり、発振波長が７８５ｎｍの光源、及び開口数（ＮＡ）が０．４の対物レンズを用いることとされている。ＤＶＤは、基板厚が０．６ｍｍであり、発振波長が６６０ｎｍの光源、及び開口数が０．６の対物レンズを用いることとされている。
【０００６】
また、コンテンツの情報量は、年々増加する傾向にあり、光ディスクの記録容量の更なる増加が期待されている。そこで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下「ＢＤ」と略述する）やＨＤ−ＤＶＤ（High Definition DVD、以下「ＨＤ」と略述する）の規格が提唱された。ＢＤは基板厚が０．１ｍｍであり、発振波長が４０５ｎｍの光源、及び開口数が０．８５の対物レンズを用いることとされている。一方、ＨＤは基板厚が０．６ｍｍであり、発振波長が４０５ｎｍの光源、及び開口数が０．６５の対物レンズを用いることとされている。
【０００７】
ところで、パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と略述する）などの情報機器の小型化、低コスト化が急速に進み、それに伴って、複数種類の光ディスクに対応可能な光ピックアップ装置が求められている。この場合には、対物レンズを含めた光学系の多くを共用することが望ましいため、光ディスクに応じた複数の光源を備え、１つの対物レンズで記録面へ必要な開口数で光を収束する光ピックアップ装置が各種提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている光ピックアップでは、位相補正器を新たに必要とするため、更なる小型化が阻害されるという不都合があった。また、特許文献２に開示されている光ヘッドでは、高ＮＡの対物レンズに適用すると、輪帯領域によって集光位置が異なり、情報記録媒体に対する正常なアクセスが阻害されるおそれがあった。ところで、対物レンズと収差補正素子とが射出成形等によって一体成形されたものが非特許文献１に開示されている。この場合には、環境の温度変化により樹脂部分の屈折率が変化するため、安定して使用できる環境に制約があるという不都合があった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２０７７１４号公報
【特許文献２】特許第３４２４６７８号公報
【非特許文献１】B.H.W.Hendriks、他４名、「High-NA achromatic objective lens」、Proc.ISOM/ODS2002、ｐ３９５−３９７、２００２年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光ピックアップ装置に用いられ、光量損失の増加を招くことなく、３種類以上の光ディスクに対応できる対物レンズを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクから、それぞれ所望の信号を精度良く安定して取得することができる光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第３の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクへのアクセスを、いずれも精度良く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にある。
【００１３】
また、本発明の第４の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクから、それぞれ情報を正しく取得することができる情報処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、その光軸方向の一側及び他側の少なくとも一方の光学面が、前記光軸を中心とする３つ以上の複数の輪帯状領域に分割され、互いに隣接する輪帯状領域の境界に段差が設けられた、３種類以上の光ディスクの記録面に光束を集光する光ピックアップ装置用の対物レンズであって、前記複数の輪帯状領域は、前記段差が第１の段差である輪帯状領域、及び前記第１の段差と異なる第２の段差である輪帯状領域を含むとともに、前記複数の光ディスクのうち対応する光束の波長が最も短い特定の光ディスクに対して最適化された非球面形状をそれぞれ有し、該非球面形状は互いに隣接する輪帯状領域では互いに異なる形状である対物レンズである。
【００１５】
これによれば、特定の光ディスク以外の光ディスクであっても、段差によって収差が補正され、良好な光スポットが記録面に形成される。従って、光量損失の増加を招くことなく、３種類以上の光ディスクに対応可能とすることができる。
【００１６】
この場合において、請求項２に記載の対物レンズの如く、前記第１の段差を有して隣接する２つの輪帯状領域の非球面を、それぞれ光軸まで仮想的に延長したときの光軸方向における光路長差は、前記特定の光ディスクに対応する光束の波長の整数Ｎ１倍であり、前記第２の段差を有して隣接する２つの輪帯状領域の非球面を、それぞれ光軸まで仮想的に延長したときの光軸方向における光路長差は、前記特定の光ディスクに対応する光束の波長の前記Ｎ１と異なる整数Ｎ２倍であることとすることができる。
【００１７】
この場合において、請求項３に記載の対物レンズの如く、前記Ｎ１は２の倍数であり、前記Ｎ２は前記Ｎ１と異なる５の倍数であることとすることができる。
【００１８】
上記請求項２及び３に記載の各対物レンズにおいて、請求項４に記載の対物レンズの如く、前記段差は、前記複数の輪帯状領域は、前記段差が前記第１の段差及び第２の段差のいずれとも大きさの異なる第３の段差である輪帯状領域を更に含み、前記第３の段差を有して隣接する２つの輪帯状領域の非球面を、それぞれ光軸まで仮想的に延長したときの光軸方向における光路長差は、前記特定の光ディスクに対応する光束の波長の、前記Ｎ１及びＮ２のいずれとも異なる整数Ｎ３倍であることとすることができる。
【００１９】
この場合において、請求項５に記載の対物レンズの如く、前記Ｎ３は、前記Ｎ１及びＮ２のいずれとも異なる７の倍数であることとすることができる。
【００２０】
上記請求項１〜５に記載の各対物レンズにおいて、請求項６に記載の対物レンズの如く、前記複数の輪帯状領域は、その非球面を光軸まで仮想的に延長したときの光軸方向における厚さが厚い輪帯状領域ほど、その曲率半径が大きいこととすることができる。
【００２１】
上記請求項１〜６に記載の各対物レンズにおいて、請求項７に記載の対物レンズの如く、前記複数の輪帯状領域が一体成形された樹脂部を含むこととすることができる。
【００２２】
この場合において、請求項８に記載の対物レンズの如く、前記樹脂部は、入射光束の発散角を維持して出射することとすることができる。
【００２３】
上記請求項１〜６に記載の各対物レンズにおいて、請求項９に記載の対物レンズの如く、前記光束に対して高い透過性を有する光学ガラス及び透明樹脂のいずれかを素材とすることとすることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、３種類以上の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうちの少なくともいずれかを行うときに用いられる光ピックアップ装置であって、互いに波長の異なる光束を出射する複数の光源と；前記各光源から出射された光束を対応する光ディスクの記録面に集光する請求項１〜９のいずれか一項に記載の対物レンズを含み、前記各光束をそれぞれの光源から前記記録面に導くとともに、前記記録面で反射された戻り光束を受光位置まで導く光学系と；前記受光位置に配置された光検出器と；を備える光ピックアップ装置である。
【００２５】
これによれば、請求項１〜９のいずれか一項に記載の対物レンズが用いられているため、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクから、それぞれ所望の信号を精度良く安定して取得することが可能となる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、３種類以上の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、請求項１０に記載の光ピックアップ装置と；前記光ピックアップ装置を構成する光検出器の出力信号を用いて、光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。
【００２７】
これによれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクから、それぞれ所望の信号を精度良く取得することができる請求項１０に記載の光ピックアップ装置を備えているため、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクへのアクセスを、いずれも精度良く安定して行うことが可能となる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、３種類以上の光ディスクにアクセス可能な情報処理装置であって、請求項１１に記載の光ディスク装置と；前記光ディスク装置を制御する主制御装置と；を備える情報処理装置である。
【００２９】
これによれば、請求項１１に記載の光ドライブ装置を備えているため、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクから、それぞれ情報を正しく取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２１に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る情報処理装置としてのパソコン１０の概略構成が示されている。
【００３１】
この図１に示されるパソコン１０は、主制御装置９２、光ディスク装置としての光ディスク装置２０、ハードディスク装置（ＨＤＤ）９４、入力装置９５、表示装置９６、及びドライブインターフェース９７などを備えている。
【００３２】
前記ＨＤＤ９４は、ハードディスク９４ｂと、該ハードディスク９４ｂを駆動するための駆動装置９４ａなどから構成されている。
【００３３】
前記表示装置９６は、例えばＣＲＴ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）などを用いた表示部（図示省略）を備え、主制御装置９２から指示された各種情報を表示する。
【００３４】
前記入力装置９５は、例えばキーボード、マウス、タブレット、ライトペン及びタッチパネルなどのうち少なくとも１つの入力媒体（図示省略）を備え、ユーザから入力された各種情報を主制御装置９２に通知する。なお、入力媒体からの情報はワイヤレス方式で入力されても良い。また、表示装置９６と入力装置９５とが一体化されたものとして、例えばタッチパネル付きＬＣＤなどがある。
【００３５】
前記ドライブインターフェース９７は、主制御装置９２と、光ディスク装置２０及びＨＤＤ９４との双方向のインターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（AT Attachment Packet Interface）、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの標準インターフェースに準拠している。
【００３６】
前記光ディスク装置２０は、主制御装置９２の指示に基づいて、セットされている光ディスク（ここでは、光ディスク１５）に対して情報の記録及び再生を行なう。
【００３７】
この光ディスク装置２０は、一例として図２に示されるように、光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、該光ピックアップ装置２３をスレッジ方向に駆動するためのシークモータ２１、レーザ制御回路２４、エンコーダ２５、駆動制御回路２６、再生信号処理回路２８、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、フラッシュメモリ３９、ＣＰＵ４０及びＲＡＭ４１などを備えている。なお、図２における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【００３８】
また、光ディスク装置２０は、３種類以上の規格に準拠した光ディスクに対応可能であり、本実施形態では、一例としてＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの規格に準拠した光ディスク（以下「ＢＤ」と略述する）、従来のＤＶＤの規格に準拠した光ディスク（以下「ＤＶＤ」と略述する）、及びＣＤの規格に準拠した光ディスク（以下「ＣＤ」と略述する）に対応可能であるものとする。
【００３９】
光ディスクにおける光束の入射面から記録面までの距離、いわゆる基板厚は、ＢＤでは０．１ｍｍであり（図３（Ａ）参照）、ＤＶＤでは０．６ｍｍであり（図３（Ｂ）参照）、ＣＤでは１．２ｍｍである（図３（Ｃ）参照）。また、対物レンズの適切な開口数は、ＢＤでは０．８５であり、ＤＶＤでは０．６５であり、ＣＤでは０．５である。なお、本実施形態では、特に各光ディスクを区別する場合には、光ディスク１５ａをＢＤとし、光ディスク１５ｂをＤＶＤとし、光ディスク１５ｃをＣＤとする。
【００４０】
前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５の記録面にレーザ光を照射するとともに、その記録面からの反射光を受光するための装置である。この光ピックアップ装置２３は、一例として図４に示されるように、光源５１ａ、２つのホログラムユニット（１１０、１２０）、コリメートレンズ５２、２つのビームスプリッタ（５４ａ、５４ｃ）、偏光ビームスプリッタ５４ｂ、プリズム５３、１／４波長板５５、開口制限素子１０５、対物レンズ６０、２つの発散角変換レンズ（１０７、１１７）、検出レンズ５８、受光器５９ａ、及び駆動系（図示省略）などを備えている。
【００４１】
前記光源５１ａは、中心波長が４０５ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。なお、光源５１ａから出射される光束の最大強度出射方向を＋Ｙ方向とする。また、一例として光源５１ａからは直線偏光（ここではＰ偏光）の光束が出射されるものとする。
【００４２】
前記ホログラムユニット１１０は、光源５１ｂ、受光器５９ｂ及びホログラム素子１０９などから構成されている。
【００４３】
光源５１ｂは、中心波長が６６０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。なお、光源５１ｂから出射される光束の最大強度出射方向を−Ｘ方向とする。また、光源５１ｂからは光源５１ａと同じ直線偏光（ここではＰ偏光）の光束が出射されるものとする。
【００４４】
受光器５９ｂは、光源５１ｂの近傍に配置され、光源５１ｂから出射され、光ディスク１５（正確には光ディスク１５ｂ）で反射された戻り光束を受光する。この受光器５９ｂは、再生信号処理回路２８にてＲＦ信号、ウォブル信号及びサーボ信号などを検出するのに用いられる信号（光電変換信号）を生成するための複数の受光素子（又は受光領域）を含んで構成されている。
【００４５】
ホログラム素子１０９は、光源５１ｂの−Ｘ側に配置され、戻り光束を受光器５９ｂの受光面方向に偏向する。
【００４６】
前記ホログラムユニット１２０は、ホログラムユニット１１０の＋Ｙ側に配置され、光源５１ｃ、受光器５９ｃ及びホログラム素子１１９などから構成されている。
【００４７】
光源５１ｃは、中心波長が７８５ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。なお、光源５１ｃから出射される光束の最大強度出射方向は−Ｘ方向である。また、光源５１ｃからは光源５１ａと同じ直線偏光（ここではＰ偏光）の光束が出射されるものとする。
【００４８】
受光器５９ｃは、光源５１ｃの近傍に配置され、光源５１ｃから出射され、光ディスク１５（正確には光ディスク１５ｃ）で反射された戻り光束を受光する。この受光器５９ｃは、再生信号処理回路２８にてＲＦ信号、ウォブル信号及びサーボ信号などを検出するのに用いられる信号（光電変換信号）を生成するための複数の受光素子（又は受光領域）を含んで構成されている。
【００４９】
ホログラム素子１１９は、光源５１ｃの−Ｘ側に配置され、戻り光束を受光器５９ｃの受光面方向に偏向する。
【００５０】
ここでは、ＣＰＵ４０によって、光ディスク１５がＢＤのときに光源５１ａが選択され、光ディスク１５がＤＶＤのときに光源５１ｂが選択され、光ディスク１５がＣＤのときに光源５１ｃが選択されるようになっている。また、光源５１ａが選択されたときには、受光器５９ａの出力信号が再生信号処理回路２８に供給され、光源５１ｂが選択されたときには、受光器５９ｂの出力信号が再生信号処理回路２８に供給され、光源５１ｃが選択されたときには、受光器５９ｃの出力信号が再生信号処理回路２８に供給されるようになっている。
【００５１】
前記コリメートレンズ５２は、光源５１ａの＋Ｙ側に配置され、光源５１ａから出射された光束を略平行光とする。
【００５２】
前記発散角変換レンズ１０７は、ホログラムユニット１１０の−Ｘ側に配置され、光源５１ｂから出射され、ホログラム素子１０９を透過した光束の発散角を予め設定されている適切な発散角に変換する。
【００５３】
前記発散角変換レンズ１１７は、ホログラムユニット１２０の−Ｘ側に配置され、光源５１ｃから出射され、ホログラム素子１１９を透過した光束の発散角を予め設定されている適切な発散角に変換する。
【００５４】
前記ビームスプリッタ５４ａは、コリメートレンズ５２の＋Ｙ側であり、かつ発散角変換レンズ１０７の−Ｘ側に配置されている。このビームスプリッタ５４ａは、波長選択性を有し、波長が４０５ｎｍの光束に対しては透過率が高く、波長が６６０ｎｍの光束に対しては反射率が高い。従って、ビームスプリッタ５４ａは、コリメートレンズ５２からの光束の大部分をそのまま透過させ、発散角変換レンズ１０７からの光束を＋Ｙ方向に分岐する。
【００５５】
前記ビームスプリッタ５４ｃは、ビームスプリッタ５４ａの＋Ｙ側であり、かつ発散角変換レンズ１１７の−Ｘ側に配置されている。このビームスプリッタ５４ｃは、波長選択性を有し、波長が４０５ｎｍ及び６６０ｎｍの各光束に対しては透過率が高く、波長が７８５ｎｍの光束に対しては反射率が高い。従って、ビームスプリッタ５４ｃは、ビームスプリッタ５４ａからの光束の大部分をそのまま透過させ、発散角変換レンズ１１７からの光束を＋Ｙ方向に分岐する。
【００５６】
前記偏光ビームスプリッタ５４ｂは、ビームスプリッタ５４ｃの＋Ｙ側に配置されている。この偏光ビームスプリッタ５４ｂは、入射光束の偏光状態に応じてその反射率が異なっている。ここでは、偏光ビームスプリッタ５４ｂは、Ｐ偏光に対する反射率が小さく、Ｓ偏光に対する反射率が大きい。従って、偏光ビームスプリッタ５４ｂは、ビームスプリッタ５４ｃからの光束の大部分をそのまま透過させる。
【００５７】
前記プリズム５３は、偏光ビームスプリッタ５４ｂの＋Ｙ側に配置され、偏光ビームスプリッタ５４ｂからの光束の光路を−Ｘ方向に曲げる。なお、プリズム５３に代えて反射ミラーを用いても良い。
【００５８】
前記１／４波長板５５は、プリズム５３の−Ｘ側に配置され、入射光束に１／４波長の光学的位相差を付与する。
【００５９】
前記開口制限素子１０５は、１／４波長板５５の−Ｘ側に配置され、光ディスク１５に適切な開口数に応じて対物レンズ６０に入射する光束のビーム径を規定する。ここでは、開口制限素子１０５は波長選択性を有し、波長が４０５ｎｍの光束に対しては、開口数０．８５に対応する光束が対物レンズ６０に入射されるようにビーム径を規定し、波長が６６０ｎｍの光束に対しては、開口数０．６５に対応する光束が対物レンズ６０に入射されるようにビーム径を規定し、波長が７８５ｎｍの光束に対しては、開口数０．５に対応する光束が対物レンズ６０に入射されるようにビーム径を規定する。
【００６０】
前記対物レンズ６０は、開口制限素子１０５の−Ｘ側に配置され、開口制限素子１０５からの光束を光ディスク１５の記録面に集光する。この対物レンズ６０の形状及び作用については後述する。
【００６１】
前記検出レンズ５８は、偏光ビームスプリッタ５４ｂの＋Ｘ側に配置され、偏光ビームスプリッタ５４aで＋Ｘ方向に分岐された戻り光束を前記受光器５９ａの受光面に集光する。この受光器５９ａは、再生信号処理回路２８にてＲＦ信号、ウォブル信号及びサーボ信号などを検出するのに用いられる信号（光電変換信号）を生成するための複数の受光素子（又は受光領域）を含んで構成されている。
【００６２】
前記駆動系（図示省略）は、対物レンズ６０の光軸方向であるフォーカス方向に対物レンズ６０を微少駆動するためのフォーカシングアクチュエータ、及びトラッキング方向に対物レンズ６０を微少駆動するためのトラッキングアクチュエータを有している。ここでは、便宜上、光ディスク１５がＢＤのときのフォーカス方向に関する対物レンズ６０の最適位置を「第１レンズ位置」といい、光ディスク１５がＤＶＤのときのフォーカス方向に関する対物レンズ６０の最適位置を「第２レンズ位置」といい、光ディスク１５がＣＤのときのフォーカス方向に関する対物レンズ６０の最適位置を「第３レンズ位置」ということとする。
【００６３】
次に、上記のように構成される光ピックアップ装置２３の作用を説明する。
【００６４】
《光ディスク１５がＢＤの場合》
ここでは、すでに、ＣＰＵ４０によって光源５１ａが選択され、フォーカシングアクチュエータによって対物レンズ６０が前記第１レンズ位置に位置決めされているものとする。
【００６５】
光源５１ａから出射された直線偏光（ここではＰ偏光）の光束は、コリメートレンズ５２で略平行光となり、ビームスプリッタ５４ａに入射する。この入射光束の大部分はビームスプリッタ５４ａ、ビームスプリッタ５４ｃ及び偏光ビームスプリッタ５４ｂをそのまま透過し、プリズム５３によってその光路が−Ｘ方向に曲げられた後、１／４波長板５５にて１／４波長の光学的位相差が付与され、円偏光となる。１／４波長板５５からの光束は、開口制限素子１０５に入射し、開口数０．８５に対応する光束が対物レンズ６０に入射されるようにビーム径が規定される。開口制限素子１０５を透過した光束は、略平行光状態で対物レンズ６０に入射し、対物レンズ６０によって光ディスク１５ａの記録面に微小スポットとして集光される。すなわち、開口数が約０．８５に相当する光束が集光される。
【００６６】
光ディスク１５ａからの反射光は、往路とは反対回りの円偏光となり、戻り光束として対物レンズ６０及び開口制限素子１０５を介して１／４波長板５５に入射し、１／４波長板５５で往路と直交した直線偏光（ここではＳ偏光）とされる。１／４波長板５５からの光束は、プリズム５３を介して偏光ビームスプリッタ５４ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ５４ｂで＋Ｘ方向に分岐された光束は、検出レンズ５８を介して受光器５９ａで受光される。受光器５９ａでは受光素子（又は受光領域）毎に光電変換され、各光電変換信号はそれぞれ再生信号処理回路２８に出力される。
【００６７】
《光ディスク１５がＤＶＤの場合》
ここでは、すでに、ＣＰＵ４０によって光源５１ｂが選択され、フォーカシングアクチュエータによって対物レンズ６０が前記第２レンズ位置に位置決めされているものとする。
【００６８】
光源５１ｂから出射された直線偏光（ここではＰ偏光）の光束は、その大部分がホログラム素子１０９をそのまま透過し、発散角変換レンズ１０７で発散角が適切な発散角に変換された後、ビームスプリッタ５４ａに入射する。ビームスプリッタ５４ａで＋Ｙ方向に分岐された光束は、ビームスプリッタ５４ｃ及び偏光ビームスプリッタ５４ｂをそのまま透過し、プリズム５３によってその光路が−Ｘ方向に曲げられた後、１／４波長板５５にて１／４波長の光学的位相差が付与され、円偏光となる。１／４波長板５５からの光束は、開口制限素子１０５に入射し、開口数０．６５に対応する光束が対物レンズ６０に入射されるようにビーム径が規定される。開口制限素子１０５を透過した光束は、物点距離が４７ｍｍの発散光状態で対物レンズ６０に入射し、対物レンズ６０によって光ディスク１５ｂの記録面に微小スポットとして集光される。すなわち、開口数が約０．６５に相当する光束が集光される。
【００６９】
光ディスク１５ｂからの反射光は、往路とは反対回りの円偏光となり、戻り光束として対物レンズ６０及び開口制限素子１０５を介して１／４波長板５５に入射し、１／４波長板５５で往路と直交した直線偏光（ここではＳ偏光）とされる。１／４波長板５５からの光束は、プリズム５３を介して偏光ビームスプリッタ５４ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ５４ｂを透過した光束は、ビームスプリッタ５４ｃを介してビームスプリッタ５４ａに入射する。ビームスプリッタ５４ａで＋Ｘ方向に分岐された光束は、発散角変換レンズ１０７を介してホログラム素子１０９に入射し、偏向されて受光器５９ｂで受光される。受光器５９ｂでは受光素子（又は受光領域）毎に光電変換され、各光電変換信号はそれぞれ再生信号処理回路２８に出力される。
【００７０】
《光ディスク１５がＣＤの場合》
ここでは、すでに、ＣＰＵ４０によって光源５１ｃが選択され、フォーカシングアクチュエータによって対物レンズ６０が前記第３レンズ位置に位置決めされているものとする。
【００７１】
光源５１ｃから出射された直線偏光（ここではＰ偏光）の光束は、その大部分がホログラム素子１１９をそのまま透過し、発散角変換レンズ１１７で発散角が適切な発散角に変換された後、ビームスプリッタ５４ｃに入射する。ビームスプリッタ５４ｃで＋Ｙ方向に分岐された光束は、偏光ビームスプリッタ５４ｂをそのまま透過し、プリズム５３によってその光路が−Ｘ方向に曲げられた後、１／４波長板５５にて１／４波長の光学的位相差が付与され、円偏光となる。１／４波長板５５からの光束は、開口制限素子１０５に入射し、開口数０．５に対応する光束が対物レンズ６０に入射されるようにビーム径が規定される。開口制限素子１０５を透過した光束は、物点距離が４４ｍｍの発散光状態で対物レンズ６０に入射し、対物レンズ６０によって光ディスク１５ｃの記録面に微小スポットとして集光される。すなわち、開口数が約０．５に相当する光束が集光される。
【００７２】
光ディスク１５ｃからの反射光は、往路とは反対回りの円偏光となり、戻り光束として対物レンズ６０及び開口制限素子１０５を介して１／４波長板５５に入射し、１／４波長板５５で往路と直交した直線偏光（ここではＳ偏光）とされる。１／４波長板５５からの光束は、プリズム５３を介して偏光ビームスプリッタ５４ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ５４ｂを透過した光束は、ビームスプリッタ５４ｃに入射する。ビームスプリッタ５４ｃで＋Ｘ方向に分岐された光束は、発散角変換レンズ１１７を介してホログラム素子１１９に入射し、偏向されて受光器５９ｃで受光される。受光器５９ｃでは受光素子（又は受光領域）毎に光電変換され、各光電変換信号はそれぞれ再生信号処理回路２８に出力される。
【００７３】
《対物レンズ６０の構造》
ここで、前記対物レンズ６０の構造について説明する。本実施形態では、一例として対物レンズ６０は、光ディスク１５がＢＤのときに精度良く記録及び再生ができるように設計されている。すなわち、対物レンズ６０の設計波長は４０５ｎｍであり、入射光束の波長が４０５ｎｍのときに波面収差が０．０１λrms以下となるように設計されている。
【００７４】
対物レンズ６０は、一例として図５に示されるように、ガラスでできているガラス部６０ａと樹脂でできている樹脂部６０ｂとが一体化された、いわゆるハイブリッド型の対物レンズである。ここでは、ガラス部６０ａが−Ｘ側であり、樹脂部６０ｂが＋Ｘ側である。対物レンズ６０の２つの光学面のうち樹脂部６０ｂ側の光学面は、光軸を中心とする８つの輪帯状領域（ｒ１〜ｒ８）に分割されている。そして、隣接する輪帯状領域の境界は、段差（ｓ１〜ｓ７）が設けられている。また、隣り合う輪帯状領域は、互いに異なる非球面形状を有している。この非球面形状は、それぞれ面の頂点を原点とし、ｘをＸ軸方向の位置、ｙをＹ軸方向の位置、ｚをＺ軸方向の位置、ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐係数とすると、次の（１）式で示される。なお、（１）式におけるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、・・・は、非球面係数である。また、Ｒは次の（２）式で示される。それらの具体的な値が図６〜図９に示されている。
【００７５】
【数１】
2006331589.tif 000003
【００７６】
【数２】
2006331589.tif 000004
【００７７】
ガラス部６０ａは、硝材として住田光学製のＫＶＣ８１が用いられている。樹脂部６０ｂでは、波長が４０５ｎｍの光束の屈折率は１．５６３であり、波長が６６０ｎｍの光束の屈折率は１．５３６であり、波長が７８５ｎｍの光束の屈折率は１．５３１である。
【００７８】
また、隣り合う２つの輪帯状領域をその非球面形状にしたがって光軸まで延長したときの光軸方向（ここではＸ軸方向）のレンズの厚みの差をｈ〔ｍｍ〕とすると、それら２つの輪帯状領域の光路長差Δは、次の（３）式で示される。ここで、ｎは、最も短い波長の光束である波長４０５ｎｍの光束の樹脂部６０ｂにおける屈折率である。
【００７９】
Δ＝（ｎ−１）ｈ  ……（３）
【００８０】
すなわち、光路長差△は、隣り合う２つの輪帯状領域の光軸上におけるレンズ厚の差h（以下、便宜上「段差の高さ」ともいう）に、最も短い波長（λとする）の光束におけるレンズと空気との屈折率差を掛けた値である。
【００８１】
そして、各段差は、光路長差Δが次の（４）式を満足するように形成されている。
【００８２】
Δ＝Ｎλ  ……（４）
【００８３】
Ｎは、次の（５）式で示されるＮ１、又は次の（６）式で示されるＮ２の値を有する整数である。なお、本実施形態では、ａ＝２、ｂ＝５、ｍ＝１、ｎ＝１である。
【００８４】
Ｎ１＝ａ×ｍ  ……（５）
Ｎ２＝ｂ×ｎ  ……（６）
【００８５】
本実施形態における各段差の高さhとＮと半径位置とが図１０に示されている。ここでは、大きさの異なる２種類の段差が設けられている。
【００８６】
段差の高さhが１．４３９μｍである段差ｓ２、ｓ３、ｓ５、ｓ６、ｓ７は、波長が４０５ｎｍの光束に対しては２倍の光路差を生じ、波長が６６０ｎｍの光束に対しては１．１７倍の光路差を生じ、波長が７８５ｎｍの光束に対しては１倍の光路差を生じる。そこで、波長が４０５ｎｍの光束及び波長が７８５ｎｍの光束は、段差ｓ２、ｓ３、ｓ５、ｓ６、ｓ７を感じないが、波長が６６０ｎｍの光束は、段差ｓ２、ｓ３、ｓ５、ｓ６、ｓ７の段差を感じる。
【００８７】
段差の高さhが３．５９７μｍの段差ｓ１、ｓ４は、波長が４０５ｎｍの光束に対しては５倍の光路差を生じ、波長が６６０ｎｍの光束に対しては３倍の光路差を生じ、波長が７８５ｎｍの光束に対しては２．４３倍の光路差を生じる。従って、波長が４０５ｎｍの光束及び波長が６６０ｎｍの光束は、段差ｓ１、ｓ４を感じないが、波長が７８５ｎｍの光束は、段差ｓ１、ｓ４を感じる。
【００８８】
《対物レンズ６０の作用》
（１）光ディスク１５がＤＶＤの場合：
物点距離４７ｍｍで対物レンズ６０に入射した光束は、一例として図１１に補正前として示されるような波面形状となり球面収差を有している。そして、対物レンズ６０における段差ｓ２、ｓ３、ｓ５、ｓ６、ｓ７により、位相差を感じ、図１１に補正後として示されるように補正される。補正後の球面収差は５ｍλrmsである。このように、段差ｓ２、ｓ３、ｓ５、ｓ６、ｓ７で、波面の位相を不連続に変化させ、波長の違い、開口数の違い及び基板厚の違いによって発生する収差を補正している。図１１では、横軸が瞳面の半径位置、縦軸が位相である。
【００８９】
（２）光ディスク１５がＣＤの場合：
物点距離４４ｍｍで対物レンズ６０の入射した光束は、一例として図１２に補正前として示されるような波面形状となり球面収差を有している。そして、対物レンズ６０における段差ｓ１、ｓ４により、位相差を感じ、図１２に補正後として示されるように補正される。補正後の球面収差は５ｍλrmsである。このように、段差ｓ１、ｓ４で、波面の位相を不連続に変化させ、波長の違い、開口数の違い及び基板厚の違いによって発生する収差を補正している。図１２では、横軸が瞳面の半径位置、縦軸が位相である。
【００９０】
《対物レンズ６０の非球面形状》
各輪帯状領域を非球面形状に従って光軸まで延長した際の光軸上における第３面との距離（以下では、便宜上「光軸上のレンズ厚」ともいう）、及び光軸上における第２面の第３面との距離が、それぞれｈ´〔ｍｍ〕として図１３に示されている。また、図１３には、各輪帯状領域の曲率半径も示されている。そして、図１４に示されるように、ｈ´が大きいほど曲率半径が大きくなっている。
【００９１】
波長が４０５ｎｍの光束を開口数０．８５でＢＤに集光する際の波面形状が図１５に示されている。波面収差は５ｍλrmsであり、良好な波面が形成されている。また、各段差では位相差を付与されることなく、そのまま透過している。このように、各輪帯状領域の非球面形状は、波長が４０５ｎｍの光束を開口数０．８５でで基板厚０．１ｍｍの光ディスクに集光する際の波面収差が最小になるような形状となっている。
【００９２】
ところで、仮に全ての輪帯状領域の非球面形状をｒ１と同じ非球面形状としたときに、波長が４０５ｎｍの光束を開口数０．８５でＢＤに集光する際の波面形状が図１６に示されている。各段差では位相差を付与されることなく、そのまま透過しているが、各輪帯状領域の光軸上でのレンズ厚が互いに異なるため、輪帯状領域毎に集光位置が異なり、波面形状が大きく劣化している。
【００９３】
一般的に、開口数０．８５のような高開口数の対物レンズは、開口数０．６５の対物レンズと比較して、許容されるレンズの厚み誤差が非常に小さい。本実施形態の対物レンズ６０では、光軸上での厚みが異なる輪帯状領域の非球面形状を変化させ、光軸上でのレンズ厚の違いによる波面劣化を補正している。
【００９４】
ところで、一般的に、樹脂はガラスに比べて温度変化による屈折率変化（図１７参照）や形状変化が大きい。例えば、図１７に示される樹脂では、温度変化に対する屈折率の変化率は、ほぼ−１１×１０-5／℃である。従来のハイブリッド型の非球面レンズ及び単玉ガラス非球面レンズにおける波面収差の温度依存性が一例として図１８に示されている。従来のハイブリッド型の非球面レンズは、温度が設計温度（図１８では２５℃）から変化すると、単玉ガラス非球面レンズに比べて波面収差の劣化が著しい。これは、従来のハイブリッド型の非球面レンズは、一例として図１９に示されるように、設計温度２５℃において樹脂部単体ｐ１、ｐ２に平行光束が入射すると発散角を変化させるような屈折力を有しており、温度が変化すると各樹脂部単体での発散角が変化するためである。
【００９５】
一方、本実施形態における対物レンズ６０は、図２０に示されるように、２５℃で発散角が変化しないような非球面形状となっている。これにより、対物レンズ６０は、図２１に示されるように、温度変化が生じた場合でも、発散角の変化は極めて小さく、波面収差劣化が抑制される。
【００９６】
図２に戻り、前記再生信号処理回路２８は、前記受光器５９ａ、５９ｂ及び５９ｃの出力信号（複数の光電変換信号）に基づいて、サーボ信号（フォーカスエラー信号やトラックエラー信号など）、アドレス情報、同期情報及びＲＦ信号などを取得する。ここで得られたサーボ信号は前記駆動制御回路２６に出力され、アドレス情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５や駆動制御回路２６などに出力される。さらに、再生信号処理回路２８は、ＲＦ信号に対して復号処理及び誤り検出処理などを行い、誤りが検出されたときには誤り訂正処理を行った後、再生データとして前記バッファマネージャ３７を介して前記バッファＲＡＭ３４に格納する。また、再生データに含まれるアドレス情報はＣＰＵ４０に出力される。
【００９７】
前記駆動制御回路２６は、再生信号処理回路２８からのトラックエラー信号に基づいて、トラッキング方向に関する対物レンズ６０の位置ずれを補正するための前記トラッキングアクチュエータの駆動信号を生成する。また、駆動制御回路２６は、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号に基づいて、対物レンズ６０のフォーカスずれを補正するための前記フォーカシングアクチュエータの駆動信号を生成する。ここで生成された各アクチュエータの駆動信号は光ピックアップ装置２３に出力される。これにより、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。さらに、駆動制御回路２６は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、シークモータ２１を駆動するための駆動信号、及びスピンドルモータ２２を駆動するための駆動信号を生成する。各モータの駆動信号は、それぞれシークモータ２１及びスピンドルモータ２２に出力される。
【００９８】
前記バッファＲＡＭ３４には、光ディスク１５に記録するデータ（記録用データ）、及び光ディスク１５から再生したデータ（再生データ）などが一時的に格納される。このバッファＲＡＭ３４へのデータの入出力は、前記バッファマネージャ３７によって管理されている。
【００９９】
前記エンコーダ２５は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、バッファＲＡＭ３４に蓄積されている記録用データをバッファマネージャ３７を介して取り出し、データの変調及びエラー訂正コードの付加などを行ない、光ディスク１５への書き込み信号を生成する。ここで生成された書き込み信号はレーザ制御回路２４に出力される。
【０１００】
前記レーザ制御回路２４は、各光源の発光パワーを制御する。例えば記録の際には、前記書き込み信号、記録条件、及び各光源の発光特性などに基づいて、各光源の駆動信号がレーザ制御回路２４にて生成される。
【０１０１】
前記インターフェース３８は、前記ドライブインターフェース９７を介した主制御装置９２との双方向の通信インターフェースであり、ドライブインターフェース９７と同じ標準インターフェースに準拠している。
【０１０２】
前記フラッシュメモリ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、記録パワーや記録ストラテジ情報を含む記録条件、及び各光源の発光特性などが格納されている。
【０１０３】
前記ＣＰＵ４０は、フラッシュメモリ３９に格納されている上記プログラムに従って前記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどをＲＡＭ４１及びバッファＲＡＭ３４に保存する。
【０１０４】
なお、光ディスク１５がＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのいずれであるかは、光ディスク１５が光ディスク装置２０にセットされたときにチェックされ、その判断結果は、再生信号処理回路２８などに通知される。また、ＣＰＵ４０は、光ディスク１５の種類に応じて、各光源のうちのいずれかを選択する。
【０１０５】
《再生処理》
ユーザが、入力装置９５を介して、光ディスク１５に対する再生要求を入力すると、主制御装置９２は、再生要求コマンドを光ディスク装置２０に出力する。
【０１０６】
ＣＰＵ４０は、再生要求コマンドを受信すると、所定の線速度（又は角速度）で光ディスク１５が回転するように駆動制御回路２６に指示するとともに、再生要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。
【０１０７】
そして、ＣＰＵ４０は、光ディスク１５が所定の線速度（又は角速度）で回転していることを確認すると、指定アドレスに対応する目標位置近傍に光スポットが形成されるように、駆動制御回路２６に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。
【０１０８】
シーク動作が完了すると、ＣＰＵ４０は、再生を許可する。これにより、再生信号処理回路２８にて再生処理が行われる。そして、バッファＲＡＭ３４に蓄積された再生データは、順次バッファマネージャ３７によってインターフェース３８を介して出力される。
【０１０９】
ＣＰＵ４０は、指定されたデータの再生が完了すると再生要求コマンドに対する処理を終了する。
【０１１０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光ディスク装置２０では、再生信号処理回路２８と、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムとによって、処理装置が構成されている。なお、ＣＰＵ４０によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
【０１１１】
以上説明したように、本実施形態に係る光ピックアップ装置２３によると、対物レンズ６０は、その光軸方向の一側の光学面が、光軸を中心とする８つの輪帯状領域に分割され、互いに隣接する輪帯状領域の境界に段差が設けられている。そして、８つの輪帯状領域は、１．４３９μｍの段差（第１の段差）を有する輪帯状領域、及び３．５９７μｍの段差（第２の段差）を有する輪帯状領域を含むとともに、３種類の光ディスクのうち対応する光束の波長が最も短いＢＤ（特定の光ディスク）に対して最適化された非球面形状をそれぞれ有し、該非球面形状は互いに隣接する輪帯状領域では互いに異なる形状である。
【０１１２】
これにより、光ディスクがＤＶＤのときには１．４３９μｍの段差で収差が補正され、光ディスクがＣＤのときには３．５９７μｍの段差で収差が補正される。従って、３種類の光ディスクから、それぞれ所望の信号を精度良く安定して取得することができる。
【０１１３】
さらに、アクセス対象の光ディスクがＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのいずれであっても、単一の対物レンズで、良好な光スポットが記録面に形成されるため、装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
【０１１４】
また、本実施形態に係る光ディスク装置２０によると、光ディスク１５がＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのいずれであってもＳ／Ｎ比の高い信号が光ピックアップ装置２３から出力されるため、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤへのアクセスを、いずれも精度良く安定して行うことが可能となる。また、光ピックアップ装置２３の小型化及び低コスト化により、光ディスク装置２０の小型化及び低コスト化が可能となる。
【０１１５】
また、本実施形態に係るパソコン１０によると、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのいずれに対しても情報を正しく取得することができる光ディスク装置２０を備えているため、該光ディスク装置２０を介して、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのいずれに対しても情報を正しく取得することが可能となる。また、光ディスク装置２０の小型化及び低コスト化により、パソコン１０の小型化及び低コスト化が可能となる。
【０１１６】
なお、上記実施形態において、対物レンズ６０に代えて、図２２に示されるような対物レンズ１６０を用いても良い。
【０１１７】
《対物レンズ１６０の構造》
対物レンズ１６０は、ガラスでできているガラス部１６０ａと樹脂でできている樹脂部１６０ｂとを有する、いわゆるハイブリッド型の対物レンズである。ガラス部１６０ａは対物レンズ６０におけるガラス部６０ａと同じである。樹脂部１６０ｂの表面は、１２個の輪帯状領域（ｒ１〜ｒ１２）に分割され、隣接する輪帯状領域の境界は、段差（ｓ１〜ｓ１１）が設けられている。上記（１）式における具体的な値が図２３〜図２７に示されている。
【０１１８】
樹脂部１６０ｂでは、波長が４０５ｎｍの光束の屈折率は１．５６３であり、波長が６６０ｎｍの光束の屈折率は１．５３６であり、波長が７８５ｎｍの光束の屈折率は１．５３１である。
【０１１９】
上記（４）式におけるＮは、上記（５）式で示されるＮ１、上記（６）式で示されるＮ２、及び次の（７）式で示されるＮ３のうちのいずれか値を有する整数である。なお、図２２では、ａ＝２、ｂ＝５、ｍ＝１、ｎ＝１、ｉ＝１である。
【０１２０】
Ｎ３＝（ａ＋ｂ）×ｉ  ……（７）
【０１２１】
各段差の高さhとＮと半径位置とが図２８に示されている。ここでは、大きさの異なる３種類の段差が設けられている。
【０１２２】
段差の高さhが１．４３９μｍの段差ｓ１〜ｓ４、ｓ７〜ｓ１１は、波長が４０５ｎｍの光束に対しては２倍の光路差を生じ、波長が６６０ｎｍの光束に対しては１．１７倍の光路差を生じ、波長が７８５ｎｍの光束に対しては１倍の光路差を生じる。従って、波長が４０５ｎｍの光束及び波長が７８５ｎｍの光束は、段差ｓ１〜ｓ４、ｓ７〜ｓ１１を感じないが、波長が６６０ｎｍの光束は、段差ｓ１〜ｓ４、ｓ７〜ｓ１１を感じる。
【０１２３】
段差の高さhが３．５９７μｍの段差ｓ６は、波長が４０５ｎｍの光束に対しては５倍の光路差を生じ、波長が６６０ｎｍの光束に対しては３倍の光路差を生じ、波長が７８５ｎｍの光束に対しては２．４３倍の光路差を生じる。従って、波長が４０５ｎｍの光束及び波長が６６０ｎｍの光束は、段差ｓ６を感じないが、波長が７８５ｎｍの光束は、段差ｓ６を感じる。
【０１２４】
段差の高さhが５．０３６μｍの段差ｓ５は、波長が４０５ｎｍの光束に対しては７倍の光路差を生じ、波長が６６０ｎｍの光束に対しては４．１７倍の光路差を生じ、波長が７８５ｎｍの光束に対しては３．４３倍の光路差を生じる。従って、波長が４０５ｎｍの光束の光束は、段差ｓ５を感じないが、波長が６６０ｎｍの光束及び波長が７８０ｎｍの光束は、段差ｓ５を感じる。
【０１２５】
《対物レンズ１６０の作用》
（１）光ディスク１５がＤＶＤの場合：
物点距離４７ｍｍで対物レンズ１６０の入射した光束は、一例として図２９に補正前として示されるような波面形状となり球面収差を有している。そして、対物レンズ１６０における段差ｓ１〜ｓ５、ｓ７〜ｓ１１により、位相差を感じ、図２９に補正後として示されるように補正される。補正後の球面収差は５ｍλrmsである。このように、段差ｓ１〜ｓ５、ｓ７〜ｓ１１で、波面の位相を不連続に変化させ、波長の違い、開口数の違い及び基板厚の違いによって発生する収差を補正している。図２９では、横軸が瞳面の半径位置、縦軸が位相である。
【０１２６】
（２）光ディスク１５がＣＤの場合：
物点距離４４ｍｍで対物レンズ１６０の入射した光束は、一例として図３０に補正前として示されるような波面形状となり球面収差を有している。そして、対物レンズ１６０における段差ｓ５、ｓ６により、位相差を感じ、図３０に補正後として示されるように補正される。補正後の球面収差は５ｍλrmsである。このように、段差ｓ５、ｓ６で、波面の位相を不連続に変化させ、波長の違い、開口数の違い及び基板厚の違いによって発生する収差を補正している。図３０では、横軸が瞳面の半径位置、縦軸が位相である。
【０１２７】
ｓ５のように、同じ半径位置で波長が６６０ｎｍの光束及び波長が７８５ｎｍの光束の２種類の光束に対して位相差を付与することにより、輪帯状領域の数を少なくすることができる。
【０１２８】
ところで、波長が設計波長の光束であれば、各段差に対して不感であるため、対物レンズでは何ら作用を受けない。しかし、光源近傍の温度変化や、光源自体の製造上の特性のばらつきや、光源の出力変化などに起因して光源から出射される光束の波長が変化すると、もはや段差に対して不感でなくなり、位相差が生じる。つまり、対物レンズの色収差とともに段差での色収差が発生する。
【０１２９】
しかしながら、対物レンズ１６０では、光軸からの距離がｄ２の位置（開口数０．６５の開口径）は最もレンズの厚みが薄い輪帯状領域ｒ７にある。つまり、ｄ２より内側の領域では、光軸から周辺に向かうにしたがい、位相が進む方向に段差が形成されている。さらに、対物レンズ１６０では、ｄ２よりも外側の領域にも段差（ｓ７〜ｓ１１）が付与されている。これらにより、対物レンズ１６０では、段差での色収差の発生方向と対物レンズの色収差の発生方向とが互いに逆になる。例えば、光源から出射される光束の波長が長波長側にシフトしたときには、段差による色収差は、光軸から離れるにしたがって位相が遅くなるのに対して、対物レンズの色収差は、光軸から離れるにしたがって位相が進むため、各色収差は互いに打ち消し合うこととなり、その結果良好な波面を保つことができる。すなわち、更に波長変動に強い高精度な光ピックアップ装置を提供することができる。
【０１３０】
また、上記実施形態では、対物レンズ６０としてハイブリッド型の非球面レンズを用いる場合について説明したが、例えば温度変化が非常に大きい場合には、図３１に示されるように、ガラスのみで作成された非球面レンズを用いても良い。一方、例えば温度変化が極めて小さい場合には、図３２に示されるように、樹脂のみで作成された非球面レンズを用いても良い。これにより、軽量化を促進することが可能となり、消費電力を低減することができる。
【０１３１】
なお、上記実施形態において、光ディスク装置２０は、ＢＤに代えてＨＤに対応可能であっても良い。この場合には、適切な開口数は０．６５、基板厚は０．６ｍｍである。
【０１３２】
また、上記実施形態では、ＤＶＤ及びＣＤに対して有限系の光束を用いたが、それぞれ無限系の光束を用いても良い。
【０１３３】
なお、上記実施形態では、情報の記録及び再生が可能な光ディスク装置について説明したが、これに限らず、情報の記録、再生及び消去のうち、少なくとも情報の再生が可能な光ディスク装置であれば良い。
【０１３４】
また、上記実施形態において、光ディスク装置２０はパソコン１０に対して内蔵型及び外付け型のいずれであっても良い。同様にＨＤＤ９４も、内蔵型及び外付け型のいずれであっても良い。
【０１３５】
また、上記実施形態では、情報処理装置としてパソコンの場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
以上説明したように、本発明の対物レンズによれば、光量損失の増加を招くことなく、３種類以上の光ディスクに対応するのに適している。また、本発明のピックアップ装置によれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクから所望の信号を精度良く安定して取得するのに適している。また、本発明の光ディスク装置によれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うのに適している。また、本発明の情報処理装置によれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、３種類以上の光ディスクから情報を正しく取得するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る情報処理装置としてのパソコンの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１における光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、それぞれ図１における光ディスクを説明するための図である。
【図４】図２における光ピックアップ装置を説明するための図である。
【図５】図４における対物レンズの形状を説明するための図である。
【図６】図５の対物レンズにおける各輪帯状領域の非球面形状を説明するための図（その１）である。
【図７】図５の対物レンズにおける各輪帯状領域の非球面形状を説明するための図（その２）である。
【図８】図５の対物レンズにおける各輪帯状領域の非球面形状を説明するための図（その３）である。
【図９】図５の対物レンズにおけるガラス部の非球面形状を説明するための図である。
【図１０】図５の対物レンズにおける各段差を説明するための図である。
【図１１】図５の対物レンズの作用を説明するための図（その１）である。
【図１２】図５の対物レンズの作用を説明するための図（その２）である。
【図１３】図５の対物レンズにおける各輪帯状領域の特性を説明するための図である。
【図１４】図５の対物レンズにおけるレンズの厚さと曲率半径との関係を説明するための図である。
【図１５】図５の対物レンズの作用を説明するための図（その３）である。
【図１６】図５の対物レンズの作用を説明するための図（その４）である。
【図１７】樹脂及びガラスにおける屈折率の温度依存性を説明するための図である。
【図１８】従来のハイブリッド型非球面レンズにおける波面収差の温度依存性を説明するための図である。
【図１９】従来のハイブリッド型非球面レンズにおける樹脂部の特性を説明するための図である。
【図２０】図５の対物レンズにおける樹脂部の特性を説明するための図である。
【図２１】図５の対物レンズにおける波面収差の温度依存性を説明するための図である。
【図２２】図４における対物レンズの変形例１を説明するための図である。
【図２３】図２２の対物レンズにおける各輪帯状領域の非球面形状を説明するための図（その１）である。
【図２４】図２２の対物レンズにおける各輪帯状領域の非球面形状を説明するための図（その２）である。
【図２５】図２２の対物レンズにおける各輪帯状領域の非球面形状を説明するための図（その３）である。
【図２６】図２２の対物レンズにおける各輪帯状領域の非球面形状を説明するための図（その４）である。
【図２７】図２２の対物レンズにおけるガラス部の非球面形状を説明するための図である。
【図２８】図２２の対物レンズにおける各段差を説明するための図である。
【図２９】図２２の対物レンズの作用を説明するための図（その１）である。
【図３０】図２２の対物レンズの作用を説明するための図（その２）である。
【図３１】図４における対物レンズの変形例２を説明するための図である。
【図３２】図４における対物レンズの変形例３を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０…パソコン（情報処理装置）、１５…光ディスク、１５ａ…ＢＤ（複数の光ディスクの１つ）、１５ｂ…ＤＶＤ（複数の光ディスクの１つ）、１５ｃ…ＣＤ（複数の光ディスクの１つ）、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置、２８…再生信号処理回路（処理装置の一部）、４０…ＣＰＵ（処理装置の一部）、５１ａ…光源、５１ｂ…光源、５１ｃ…光源、５９ａ…受光器（光検出器）、５９ｂ…受光器（光検出器）、５９ｃ…受光器（光検出器）、６０…対物レンズ、９２…主制御装置、１６０…対物レンズ。
【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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