(57)【要約】【課題】使用光学系の開口数、使用光の波長および基板厚等の規格が異なる３つの光記録媒体に対して共用可能であり、光学性能を良好に維持することができ、光学系のコンパクト化および低廉化を図り得る光記録媒体用対物光学系およびこれを用いた光ピックアップ装置を得る。【解決手段】光源側から順に、光源側に回折光学面１８ａが形成された第１のレンズ体１８と、正の屈折力を有する第２のレンズ体１９とが、一体化された対物レンズとされている。第２のレンズ体１９は両凸レンズとされ、光源側の面および光記録媒体側の面のいずれもが、回転対称非球面とされている。各使用光に対し、光束径が制限された各光をＢＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃの記録領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃに良好に収束させる。【選択図】          図１
2006147078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源側から順に、光源側に回折光学面が形成された第１のレンズ体と、正の屈折力を有する第２のレンズ体とが、一体化された対物レンズを備えてなり、
情報の記録または再生がなされる際に、対応する使用光波長、開口数および基板厚が下記３つの条件式（１）〜（３）を満足するように設定された第１、第２および第３の光記録媒体のそれぞれに対して、使用光を所望の位置に収束させることを特徴とする光記録媒体用対物光学系。
λ１＜λ２＜λ３  ・・・（１）
ＮＡ１≧ＮＡ２＞ＮＡ３  ・・・（２）
Ｔ１≦Ｔ２＜Ｔ３  ・・・（３）
ただし、
λ１・・・前記第１の光記録媒体に対応する使用光波長（第１波長）
λ２・・・前記第２の光記録媒体に対応する使用光波長（第２波長）
λ３・・・前記第３の光記録媒体に対応する使用光波長（第３波長）
ＮＡ１・・・前記第１の光記録媒体に対応する開口数（第１開口数）
ＮＡ２・・・前記第２の光記録媒体に対応する開口数（第２開口数）
ＮＡ３・・・前記第３の光記録媒体に対応する開口数（第３開口数）
Ｔ１・・・前記第１の光記録媒体の基板厚（第１基板厚）
Ｔ２・・・前記第２の光記録媒体の基板厚（第２基板厚）
Ｔ３・・・前記第３の光記録媒体の基板厚（第３基板厚）
【請求項２】
前記第１のレンズ体がプラスチック材料からなり、前記第２のレンズ体がガラス材料からなることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体用対物光学系。
【請求項３】
前記第２のレンズ体の少なくとも１面が非球面からなることを特徴とする請求項１または２記載の光記録媒体用対物光学系。
【請求項４】
前記第１の光記録媒体がアドバンスド・オプティカル・ディスク（ＡＯＤ）であり、前記第２の光記録媒体がＤＶＤであり、前記第３の光記録媒体がＣＤであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の光記録媒体用対物光学系。
【請求項５】
前記第１の光記録媒体がブルーレイ・ディスクであり、前記第２の光記録媒体がＤＶＤであり、前記第３の光記録媒体がＣＤであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の光記録媒体用対物光学系。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１項記載の光記録媒体用対物光学系を搭載されてなることを特徴とする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、情報の記録または再生がなされる際に、使用光学系の開口数、使用光の波長および基板厚等の規格が異なる３つの光記録媒体に対して、各使用光を対応する光記録媒体上に効率良く収束させることができる光記録媒体用対物光学系およびこれを用いた光ピックアップ装置に関するものであり、詳しくは、回折光学面の回折作用とレンズ面の屈折作用を利用して、上記３つの光記録媒体のそれぞれに各使用光を良好に収束させる光記録媒体用対物光学系およびこれを用いた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における種々の光記録媒体の開発に応じて、数種の光記録媒体の記録・再生に共用し得る光ピックアップ装置が知られている。
【０００３】
このような装置に搭載される光記録媒体用対物レンズとして、例えば下記特許文献１には、光記録媒体側に配置されるレンズ体と、このレンズ体の光源側にこのレンズ体の表面に一体に取り付けられマイクロフレネル部を有するレンズ体とからなる、ピックアップ光学系用対物レンズが記載されている。
【０００４】
また、上記数種の光記録媒体としては、例えば、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）とＣＤ（コンパクトディスク。−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷを含む。）を、１つの光ピックアップ装置を用いて記録・再生する装置が実用化されている。
【０００５】
このような２つの光記録媒体においては、ＤＶＤについては、記録密度の向上を図るため、例えば650ｎｍ程度の可視光を使用することとなっているのに対し、ＣＤについては、可視光領域の光に対して感度を有さない光記録媒体も存在するため、780ｎｍ程度の近赤外光を使用する必要がある。したがって、これら両者に対して共用し得る光ピックアップ装置では、２つの異なる波長の光を照射光として用いる、いわゆる２波長ビーム方式によることとなる。また、この例示における２つの光記録媒体においては、各光記録媒体の特性の違いからそれぞれ開口数を異ならせる必要があり、例えばＤＶＤの規格では開口数を0.60〜0.65程度とし、ＣＤの規格では開口数を0.45〜0.52程度としている。さらに、これらの記録媒体においては、基板の厚み（ＰＣ（ポリカーボネート）からなる保護層の幾何学的厚みを示す。以下も同様である。）が互いに異なる規格とされており、例えばＤＶＤでは0.6ｍｍであるのに対し、ＣＤでは1.2ｍｍとされている。
【０００６】
また、日常取り扱われるデータ容量の急激な増大に応じて、光記録媒体の記録容量の増大化に対する要請は、さらに強いものとなってきている。光記録媒体の記録容量を増大させるためには、使用する光源光の短波長化と対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることが有効であることは知られているところであるが、短波長化に関しては、ＧａＮ基板をベースにした短波長の半導体レーザ（例えば、波長405ｎｍのレーザ光を射出する）の開発が進展をみせており略実用化状態とされている。この短波長の半導体レーザの実用化に伴い、この短波長の光を照射光として使用する片面１層の容量が20ＧＢ程度のＡＯＤ（アドバンスド・オプティカル・ディスク：ＨＤ−ＤＶＤ）に関する研究、開発も同様に進められている。このＡＯＤの規格においては、開口数および基板の厚みが上述したＤＶＤと同程度の値とされており、開口数（ＮＡ）は0.65、基板の厚みは0.6ｍｍとされている。
【０００７】
なお、ＡＯＤと同様に短波長の光を照射光として使用するブルーレイ・ディスク（以下ＢＤと称する）の研究、開発も進められており、その規格においては、開口数および基板の厚みが上述したＤＶＤおよびＣＤとは全く異なった値（開口数（ＮＡ）は0.85、基板の厚みは0.1ｍｍ）とされている（以下、ＡＯＤとＢＤを総称してＡＯＤ等と称することがある）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２６８１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、このＡＯＤ等と、上述したＤＶＤおよびＣＤの３つの光記録媒体に対して共用し得る光ピックアップ装置の開発が望まれている。上述したように、これらの光記録媒体では、使用光波長および基板厚が光記録媒体の種類に応じて互いに異なるような規格とされていることから、その保護層の厚さの違いに応じ発生する球面収差の量が異なってくる。そのため、これらいずれの光記録媒体についても確実にフォーカシングをなすべく、記録・再生を行なうための各波長の光のいずれについても球面収差量を最適化する必要があることから、互いに異なる収束作用を有するようなレンズ構成とする工夫を要する。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、光学系のコンパクト化および低廉化を図りうる簡易な構成でありながら、情報の記録または再生がなされる際に、使用光学系の開口数、使用光の波長および基板厚等の規格が異なる３つの光記録媒体に対して、回折光学面を用いることで各使用光を対応する光記録媒体上に効率良く収束させることができる光記録媒体用対物光学系およびこれを用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光記録媒体用対物光学系は、光源側から順に、光源側に回折光学面が形成された第１のレンズ体と、正の屈折力を有する第２のレンズ体とが、一体化された対物レンズを備えてなり、
情報の記録または再生がなされる際に、対応する使用光波長、開口数および基板厚が下記３つの条件式（１）〜（３）を満足するように設定された第１、第２および第３の光記録媒体のそれぞれに対して、使用光を所望の位置に収束させることを特徴とするものである。
λ１＜λ２＜λ３  ・・・（１）
ＮＡ１≧ＮＡ２＞ＮＡ３  ・・・（２）
Ｔ１≦Ｔ２＜Ｔ３  ・・・（３）
ただし、
λ１・・・前記第１の光記録媒体に対応する使用光波長（第１波長）
λ２・・・前記第２の光記録媒体に対応する使用光波長（第２波長）
λ３・・・前記第３の光記録媒体に対応する使用光波長（第３波長）
ＮＡ１・・・前記第１の光記録媒体に対応する開口数（第１開口数）
ＮＡ２・・・前記第２の光記録媒体に対応する開口数（第２開口数）
ＮＡ３・・・前記第３の光記録媒体に対応する開口数（第３開口数）
Ｔ１・・・前記第１の光記録媒体の基板厚（第１基板厚）
Ｔ２・・・前記第２の光記録媒体の基板厚（第２基板厚）
Ｔ３・・・前記第３の光記録媒体の基板厚（第３基板厚）
【００１２】
また、前記第１のレンズ体がプラスチック材料からなり、前記第２のレンズ体がガラス材料からなることが好ましい。
【００１３】
また、前記第２のレンズ体の少なくとも１面が非球面からなることが好ましい。
【００１４】
また、前記第１の光記録媒体をアドバンスド・オプティカル・ディスク（ＡＯＤ）とし、前記第２の光記録媒体をＤＶＤとし、前記第３の光記録媒体をＣＤとすることが可能である。
【００１５】
また、前記第１の光記録媒体をブルーレイ・ディスクとし、前記第２の光記録媒体をＤＶＤとし、前記第３の光記録媒体をＣＤとすることが可能である。
【００１６】
さらに、本発明による光ピックアップ装置は、上記いずれかの光記録媒体用対物光学系を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による光記録媒体用対物光学系および光ピックアップ装置によれば、光源側から順に、光源側に回折光学面が形成された第１のレンズ体と、正の屈折力を有する第２のレンズ体とが、一体化された対物レンズを備えることにより、従来に比べて各部材の間隔調整やアライメント調整が容易となる。そして、このように光学系のコンパクト化および低廉化を図りうる簡易な構成でありながら、情報の記録または再生がなされる際に、使用光学系の開口数、使用光の波長および基板厚等の規格が異なる３つの光記録媒体に対して、各使用光を対応する光記録媒体上に効率良く収束させ得る光記録媒体用対物光学系およびこれを用いた光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施例１に係る光記録媒体用対物光学系の構成を模式的に示す図であり、まず、この図を代表として用いて本発明の実施形態を説明する。また、図５は、本発明に係る光ピックアップ装置の構成を示す図であり、実施例１に係る光記録媒体用対物光学系を用いた一構成例である。
【００１９】
なお、図１、図５および以下の構成図（図２、図３、図４）において、光記録媒体用対物光学系８を構成する、光源側に回折光学面が形成された第１のレンズ体１８（２８、３８、４８）と、正の屈折力を有する第２のレンズ体１９（２９、３９、４９）の形状は全て模式的に表されている。また図５では、図面が煩雑となるのを回避するため、半導体レーザ１ａからの光線軌跡を中心として表し、半導体レーザ１ｂ、１ｃからの光線軌跡はプリズム２ａ、２ｂの接合面に到達するまでの軌跡のみが描かれている。
【００２０】
図５に示す光ピックアップ装置では、半導体レーザ１ａ〜１ｃから出力されたレーザ光１１がハーフミラー６により反射され、コリメータレンズ７により略平行光（または発散光）とされ、光記録媒体用対物光学系８により収束光とされて光記録媒体９の記録領域１０上に照射される。この光ピックアップ装置が対象とする光記録媒体９は、下記３つの条件式（１）〜（３）の条件で使用されるものである。
λ１＜λ２＜λ３  ・・・（１）
ＮＡ１≧ＮＡ２＞ＮＡ３  ・・・（２）
Ｔ１≦Ｔ２＜Ｔ３  ・・・（３）
ただし、
λ１・・・前記第１の光記録媒体に対応する使用光波長（第１波長）
λ２・・・前記第２の光記録媒体に対応する使用光波長（第２波長）
λ３・・・前記第３の光記録媒体に対応する使用光波長（第３波長）
ＮＡ１・・・前記第１の光記録媒体に対応する開口数（第１開口数）
ＮＡ２・・・前記第２の光記録媒体に対応する開口数（第２開口数）
ＮＡ３・・・前記第３の光記録媒体に対応する開口数（第３開口数）
Ｔ１・・・前記第１の光記録媒体の基板厚（第１基板厚）
Ｔ２・・・前記第２の光記録媒体の基板厚（第２基板厚）
Ｔ３・・・前記第３の光記録媒体の基板厚（第３基板厚）
【００２１】
ここでは、光記録媒体９は、第１の光記録媒体としてのＢＤ９ａ（開口数ＮＡ１＝0.85、使用光波長λ１＝405ｎｍ、基板厚ｄ１＝0.1ｍｍ）、第２の光記録媒体としてのＤＶＤ９ｂ（開口数ＮＡ２＝0.65、使用光波長λ２＝650ｎｍ、基板厚ｄ２＝0.6ｍｍ）および第３の光記録媒体としてのＣＤ９ｃ（開口数ＮＡ３＝0.50、使用光波長λ３＝780ｎｍ、基板厚ｄ３＝1.2ｍｍ）を総称するものとして説明する。
【００２２】
半導体レーザ１ａは、ＢＤ用の、波長405ｎｍ（λ１）の可視域のレーザ光を出力する光源であり、半導体レーザ１ｂは、ＤＶＤ用の、波長650ｎｍ（λ２）の可視域のレーザ光を出力する光源である。また、半導体レーザ１ｃは、ＣＤ−Ｒ（追記型光記録媒体）等のＣＤ系用の（以下、これを代表してＣＤとして説明する）、波長780ｎｍ（λ３）の近赤外域のレーザ光を出力する光源である。半導体レーザ１ａ〜１ｃは、重複して出力されることを排除するものではないが、光記録媒体９がＢＤ９ａであるか、ＤＶＤ９ｂであるか、ＣＤ９ｃであるかに応じて、択一的に出力されることが好ましい。半導体レ−ザ１ａ、１ｂから出力されたレ−ザ光１１は、プリズム２ａ、２ｂを介して、また、半導体レ−ザ１ｃから出力されたレ−ザ光１１は、プリズム２ｂを介して、ハ−フミラ−６に照射されるようになっている。
【００２３】
また、コリメータレンズ７は、図５において模式的に示されたものであって１枚構成のものとは限られず、むしろ上記各波長の光について色収差が良好に補正されたものとすることが好ましい。
【００２４】
また、図示されていないが、この光ピックアップ装置には光記録媒体用対物光学系８の前段に、光学系の開口数を各光記録媒体に応じた値に設定するための、入射光束径を制限する開口制限手段を配設することができる。すなわち、例えば、ＢＤ用の波長４０５ｎｍの使用光束に対してはＮＡが０．８５となるように、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍの使用光束に対してはＮＡが０．６５となるように、さらにＣＤ用の波長７８０ｎｍの使用光束に対してはＮＡが０．５となるように、ＮＡを可変とし得る開口制限フィルタを配設することになる。
【００２５】
また、上記光記録媒体用対物光学系８は、光源側から順に、光源側に回折光学面１８ａが形成された第１のレンズ体１８と、正の屈折力を有する第２のレンズ体１９とが、一体化された対物レンズとされており、第１のレンズ体１８と第２のレンズ体１９の、回折作用および屈折作用により、各使用光は、図１（Ａ）に示すＢＤ９ａ、図１（Ｂ）に示すＤＶＤ９ｂ、図１（Ｃ）に示すＣＤ９ｃの、情報の記録または再生をなし得る所定位置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ（以下、これらを総称して記録領域１０と称することがある）に集光せしめられる。
【００２６】
記録領域１０には信号情報を担持したピットがトラック状に配列されるようになっており、この記録領域１０からの上記レーザ光１１の反射光は信号情報を担持した状態で対物光学系８およびコリメータレンズ７を介してハーフミラー６に入射し、このハーフミラー６を透過して４分割のフォトダイオード１３に入射する。このフォトダイオード１３では、分割された４つのダイオード位置の各受光量が電気信号の形態で得られるから、この受光量に基づき図示されない演算手段において所定の演算がなされ、データ信号、およびフォーカスとトラッキングの各エラー信号を得られることになる。
【００２７】
なお、ハーフミラー６は光記録媒体９からの戻り光の光路に対して45°傾いた状態で挿入されているのでシリンドリカルレンズと同等の作用をなし、このハーフミラー６を透過した光ビームは非点収差を有することとなり、４分割のフォトダイオード１３上におけるこの戻り光のビームスポットの形状に応じてフォーカスのエラー量が決定されることとなる。なお、半導体レーザ１ａ〜１ｃとハーフミラー６との間にグレーティングを挿入して３ビームによりトラッキングエラーを検出することも可能である。
【００２８】
本実施形態の光記録媒体用対物光学系８は、光源側から順に、光源側に回折光学面１８ａが形成された第１のレンズ体１８と、正の屈折力を有する第２のレンズ体１９とが、一体化され１つの光学部材とされているので、対応する使用光波長、開口数および基板厚が上記３つの条件式（１）〜（３）を満足するように設定されたＢＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂ、ＣＤ９ｃの３種の光記録媒体のそれぞれに対して、使用光を所望の位置に収束させる場合にも、光学系の組み立てを行う際の各部材の間隔調整やアライメント調整が容易となり、また、光学系の構成も簡易なものとすることができ、光学系のコンパクト化および低廉化という要請に応えたものとすることができる。
【００２９】
また、この対物光学系８は、第１のレンズ体１８はプラスチック材料からなり、第２のレンズ体１９はガラス材料からなるように構成することが好ましい。
例えば、第１のレンズ体１８は紫外線硬化樹脂により形成することができる。この第１のレンズ体１８の作製手法は、軟化した紫外線硬化樹脂をガラス製の第２のレンズ体１９の光源側の面上に載置し、回折光学素子（ＤＯＥ）の金型により紫外線硬化樹脂を押圧して、ＤＯＥ形状を紫外線硬化樹脂に転写し、この後、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することにより、光源側に回折光学面１８ａが形成された第１のレンズ体１８を第２のレンズ体１９に貼着して一体化する。このように、第１のレンズ体１８を、第２のレンズ体１９に貼着された紫外線硬化樹脂により構成することにより、簡易かつ低コストに一体化することができる。
【００３０】
また、本発明に係る対物光学系の回折光学面１８ａの回折光学素子構造は断面形状が鋸歯状のものとされていることが好ましい。「鋸歯状」とはいわゆるキノフォームと称される形状である。回折光学面による位相差は、下記に示す位相差関数により表される。波長をλ、回折光学面位相差関数をφとすると、この回折光学面により、回折光にｍλ×φ／（２π）の光路長が付加される。ここでｍは回折次数を表す。
【００３１】
【数１】
2006147078.tif 000003
【００３２】
なお、回折光学面１８ａの具体的な鋸歯形状のステップの高さは、使用する各波長の光に対する各次数の回折光の割合を考慮して設定されることになる。
【００３３】
また、前記回折光学面が、前記第１波長の光に対して回折光の光量が最大となる回折次数が２次、前記第２波長の光に対して回折光の光量が最大となる回折次数が１次、前記第３波長の光に対して回折光の光量が最大となる回折次数が１次となるように、作用する形状とされていることがより好ましい。この次数を選択することにより、回折光学面１８ａの回折溝を浅くすることができ、金型加工やレンズ成型に負担をかけることなく、いずれの使用光も高い利用効率で集束させることができる。
【００３４】
例えば、後述する実施例１〜４に係る光記録媒体用対物光学系８では、ＢＤ９ａ（ＡＯＤ９ｄ）に対応する波長405ｎｍ（λ１）の光に対しては２次、ＤＶＤ９ｂに対応する波長650ｎｍ（λ２）の光に対しては１次、ＣＤ９ｃに対応する波長780ｎｍ（λ３）の光に対しては１次の回折光の光量が最大となるように、回折光学面１８ａ、２８ａ、３８ａ、４８ａが設定されている。
【００３５】
なお、後述する実施例１〜４に係る対物光学系の回折光学面１８ａ、２８ａ、３８ａ、４８ａは、図１〜５に示されるように、実際の回折光学面１８ａ、２８ａ、３８ａ、４８ａの鋸歯形状よりも誇張して表されている。
【００３６】
また、本発明の光記録媒体用対物光学系８において第２のレンズ体１９は、少なくとも１面が非球面からなることが好ましい。この非球面は第１のレンズ体１８との接合面となる第２のレンズ体１９の光源側の面とされていてもよい。この非球面の面形状は、その面が作用する波長の光が、対応する記録領域１０に良好に収差補正されて収束されるように、適宜設定されることが好ましい。
【００３７】
この非球面は、下記に示す非球面式により表される回転対称な非球面からなることがより好ましい。このような回転対称非球面を形成することにより、いずれの光記録媒体９についても収差補正を良好とし、確実にフォーカシングをなし記録・再生が良好に行われるように構成することができる。
【００３８】
【数２】
2006147078.tif 000004
【００３９】
また、本発明の光記録媒体用対物光学系８において第２のレンズ体１９は、ガラスからなるものとすることができる。ガラス材料を用いることによる利点としては、温度や湿度の影響を受けにくいこと、短波長の光で長い時間使用しても透過率の劣化が少ない材料の入手が容易であること、が挙げられる。
【００４０】
また、この第２のレンズ体１９は、プラスチックからなるものとすることができる。プラスチック材料を用いることによる利点としては、製造コストの低減、軽量化され高速での記録および読取が可能になること、金型の加工性が向上すること、が挙げられる。
【００４１】
以下、本発明の光記録媒体用対物光学系について、実施例１〜４を示してさらに具体的に説明する。なお、実施例２〜４に係る光記録媒体用対物光学系の、第１のレンズ体２８、３８、４８、回折光学面２８ａ、３８ａ、４８ａ、正の屈折力を有する第２のレンズ体２９、３９、４９は、上述した実施形態の（実施例１の）第１のレンズ体１８、回折光学面１８ａ、正の屈折力を有する第２のレンズ体１９と、それぞれ略同様の作用をなすものであり、重複する説明は省略している。
【００４２】
＜実施例１＞
実施例１の光記録媒体用対物光学系８は、図１に示すように、光源側から順に、光源側に回折光学面１８ａが形成された第１のレンズ体１８と、正の屈折力を有する第２のレンズ体１９とが、一体化された対物レンズとされている。第２のレンズ体１９は両凸レンズとされ、光源側の面および光記録媒体側の面のいずれもが、回転対称非球面とされている。
【００４３】
この対物光学系８は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各使用光である、λ＝405ｎｍ（λ１）、λ＝650ｎｍ（λ２）、およびλ＝780ｎｍ（λ３）の光に対し、開口数を所定値（ＢＤ９ａについては開口数ＮＡ１＝0.85、ＤＶＤ９ｂについては開口数ＮＡ２＝0.65、ＣＤ９ｃについては開口数ＮＡ３＝0.50）に制限しつつ、光束径が制限された各光をＢＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃの記録領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃに良好に収束させるものである。
【００４４】
また、実施例１の光記録媒体用対物光学系８においては、ＢＤ９ａおよびＤＶＤ９ｂのいずれの光記録媒体９が選択される場合にも、使用光が平行光として対物光学系８に入射され、一方、ＣＤ９ｃの光記録媒体９が選択される場合には、使用光が発散光として対物光学系８に入射される。
【００４５】
また、実施例１〜４において共通であるが、回折光学面および回転対称非球面は、上述した位相差関数および非球面式により規定される。また、同じく実施例１〜４において共通であるが、回折光学面は断面形状が鋸歯形状の同心円格子からなる。
また、同じく実施例１〜４において共通であるが、各使用光は光記録媒体９に応じて、択一的に出力される。
【００４６】
＜実施例２＞
実施例２の光記録媒体用対物光学系８は、実施例１のＢＤ９ａに替えてＡＯＤ９ｄ（開口数ＮＡ１＝0.65、使用光波長λ１＝405ｎｍ、基板厚ｄ１＝0.6ｍｍ）を用いる場合の例である。
この光記録媒体用対物光学系８は、図２に示すように、光源側から順に、光源側に回折光学面２８ａが形成された第１のレンズ体２８と、正の屈折力を有する第２のレンズ体２９とが、一体化された対物レンズとされている。第２のレンズ体２９は両凸レンズとされ、光源側の面および光記録媒体側の面のいずれもが、回転対称非球面とされている。
【００４７】
この対物光学系８は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各使用光である、λ＝405ｎｍ（λ１）、λ＝650ｎｍ（λ２）、およびλ＝780ｎｍ（λ３）の光に対し、開口数を所定値（ＡＯＤ９ｄおよびＤＶＤ９ｂについては開口数ＮＡ１＝ＮＡ２＝0.65、ＣＤ９ｃについては開口数ＮＡ３＝0.50）に制限しつつ、光束径が制限された各光をＡＯＤ９ｄ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃの記録領域１０ｄ、１０ｂ、１０ｃに良好に収束させるものである。
【００４８】
また、実施例２の光記録媒体用対物光学系８においては、ＡＯＤ９ｄおよびＤＶＤ９ｂのいずれの光記録媒体９が選択される場合にも、使用光が平行光として対物光学系８に入射され、一方、ＣＤ９ｃの光記録媒体９が選択される場合には、使用光が発散光として対物光学系８に入射される。
【００４９】
＜実施例３＞
実施例３の光記録媒体用対物光学系８は、図３に示すように、光源側から順に、光源側に回折光学面３８ａが形成された第１のレンズ体３８と、正の屈折力を有する第２のレンズ体３９とが、一体化された対物レンズとされている。第２のレンズ体３９は両凸レンズとされ、光源側の面および光記録媒体側の面のいずれもが、回転対称非球面とされている。
【００５０】
この対物光学系８は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各使用光である、λ＝405ｎｍ（λ１）、λ＝650ｎｍ（λ２）、およびλ＝780ｎｍ（λ３）の光に対し、開口数を所定値（ＢＤ９ａについては開口数ＮＡ１＝0.85、ＤＶＤ９ｂについては開口数ＮＡ２＝0.65、ＣＤ９ｃについては開口数ＮＡ３＝0.50）に制限しつつ、光束径が制限された各光をＢＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃの記録領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃに良好に収束させるものである。
【００５１】
また、実施例３の光記録媒体用対物光学系８においては、ＢＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃのいずれの光記録媒体９が選択される場合にも、使用光が平行光として対物光学系８に入射される。
【００５２】
＜実施例４＞
実施例４の光記録媒体用対物光学系８は、図４に示すように、光源側から順に、光源側に回折光学面４８ａが形成された第１のレンズ体４８と、正の屈折力を有する第２のレンズ体４９とが、一体化された対物レンズとされている。第２のレンズ体４９は両凸レンズとされ、光源側の面および光記録媒体側の面のいずれもが、回転対称非球面とされている。
【００５３】
この対物光学系８は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各使用光である、λ＝405ｎｍ（λ１）、λ＝650ｎｍ（λ２）、およびλ＝780ｎｍ（λ３）の光に対し、開口数を所定値（ＡＯＤ９ｄおよびＤＶＤ９ｂについては開口数ＮＡ１＝ＮＡ２＝0.65、ＣＤ９ｃについては開口数ＮＡ３＝0.50）に制限しつつ、光束径が制限された各光をＡＯＤ９ｄ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃの記録領域１０ｄ、１０ｂ、１０ｃに良好に収束させるものである。
また、実施例４の光記録媒体用対物光学系８においては、ＡＯＤ９ｄ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃのいずれの光記録媒体９が選択される場合にも、使用光が平行光として対物光学系８に入射される。
【００５４】
なお、本発明の光記録媒体用対物光学系としては上述したものに限られず種々の態様の変更が可能である。また、本発明の光ピックアップ装置としても、同様に種々の態様の変更が可能である。
例えば、回折光学面は、いずれの波長の光に対しても、上述した所定次数の回折光の光量が多く出力されるように構成されていればよく、理想的には、その光量がそれぞれほぼ100％となれば最も効果が高い。また、回折光学面の素子構造としては鋸歯状のものに限られず、例えば階段状のものを用いるようにしてもよい。
【００５５】
また、第２のレンズ体としても、正の屈折力を有するレンズとされていればよく、実施例のもののように両凸レンズに限られるものではない。また、光源側の面および光記録媒体側の面のいずれもが回転対称な非球面とされている構成に限られるものではない。例えば、平面、球面、回転非対称な非球面を適宜用いることができる。
【００５６】
また、本発明の光記録媒体用対物光学系および光ピックアップ装置において、記録・再生対象となる光記録媒体としてはＢＤ（またはＡＯＤ）、ＤＶＤおよびＣＤという組合わせに限られない。条件式（１）〜（３）を満足するように設定された光記録媒体を、共通の光ピックアップ装置で記録・再生する場合に本発明を適用できる。
【００５７】
また、光学系の開口数を各光記録媒体に応じた値に設定するための、入射光束径を制限する開口制限手段を配設するかわりに、対物光学系８に開口を制限する機能をもたせることもできる。
【００５８】
また、光記録媒体を上記実施例と同じくＢＤ（またはＡＯＤ）、ＤＶＤおよびＣＤとした場合にも、その使用光波長は、実施例のものに限られない。ＢＤおよびＡＯＤの使用光波長405ｎｍ、ＤＶＤの使用光波長650ｎｍおよびＣＤの使用光波長780ｎｍ以外の波長の光であっても、それぞれの光記録媒体の規格を満たすものであればその範囲内で任意に設定することができる。また、開口数、基板厚についても同様である。
【００５９】
また、今後、光記録媒体として上記以外の、例えば使用光波長がさらに短波長化した規格のものが開発されることも想定されるが、その場合にも勿論、本発明を適用することが可能である。この場合、レンズ材料として、使用光波長において良好な透過率を有する材料を用いることが好ましく、例えば、本発明の光記録媒体用対物光学系のレンズ硝材として蛍石や石英を用いることも可能である。
【００６０】
また、４種以上の光記録媒体に対しても、本発明の光記録媒体用対物光学系の適用を妨げるものではない。
【００６１】
また、上記説明に用いた光ピックアップ装置では互いに異なる波長の光を出力する３つの光源を設けているが、光源として、２つの異なる波長の光を近接した出力口から出力し得る１つの光源を用いるようにしても良い。この場合には、例えば図５のプリズム２ａ、２ｂに代えて、１つのプリズムを配した構成としてもよい。さらに、３つの異なる波長の光を近接した出力口から出力し得る１つの光源を用いるようにしても良い。この場合には、例えば図５のプリズム２ａ、２ｂは不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係る光記録媒体用対物光学系とその作用を模式的に示す断面図
【図２】本発明の実施例２に係る光記録媒体用対物光学系とその作用を模式的に示す断面図
【図３】本発明の実施例３に係る光記録媒体用対物光学系とその作用を模式的に示す断面図
【図４】本発明の実施例４に係る光記録媒体用対物光学系とその作用を模式的に示す断面図
【図５】本発明の実施形態に係る光記録媒体用対物光学系を用いた光ピックアップ装置を示す概略図
【符号の説明】
【００６３】
１ａ、１ｂ、１ｃ  半導体レーザ
２ａ、２ｂ  プリズム
６  ハーフミラー
７  コリメータレンズ
８  対物光学系
９  光記録媒体
９ａ  ＢＤ
９ｂ  ＤＶＤ
９ｃ  ＣＤ
９ｄ  ＡＯＤ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  記録領域
１１  レーザ光
１３  フォトダイオード
１８、２８、３８、４８  第１のレンズ体
１８ａ、２８ａ、３８ａ、４８ａ  回折光学面
１９、２９、３９、４９  第２のレンズ体
【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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