(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＶＤ／ＣＤ互換用の対物レンズにおいて、必要な集光スポットの光量を確保して、低コスト化を図りつつも安定した情報の記録／再生を行うことが可能な対物レンズを提供する。【解決手段】第１光路差付与構造の段差面を第１グループと第２グループに分け、第１グループの段差面の光軸方向長さを、第１ブレーズ波長λＢ１（ｎｍ）により決定し、第２グループの段差面の光軸方向長さを、第２ブレーズ波長λＢ２（ｎｍ）（λＢ１≠λＢ２）により決定する。例えば第１ブレーズ波長λＢ１を波長λ１に近づけることで、第１中央領域を通過する波長λ１の光束の回折効率を１００％に近づけて、第２中央領域を通過する波長λ１の光束の回折効率を或る程度高める。また第１中央領域の通過光量は第２中央領域よりも低いので、アポダイゼーション効果によってスポットを絞ることが出来る。【選択図】図２
2011028808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長λ１（ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの周辺領域とを少なくとも有し、
前記対物レンズの中央領域は第１光路差付与構造を有し、
前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
前記第１光路差付与構造は、前記光束が入射する光学機能面と、前記光学機能面に交差して光軸方向に延在する段差面とをそれぞれ複数個有し、光軸から所定の距離の光軸直交方向位置までの範囲では、前記段差面は光軸直交方向外方を向き、前記光軸直交方向位置を超えた範囲では、前記段差面は光軸直交方向内方を向いており、
前記第１光路差付与構造の前記段差面は、少なくとも第１のグループと第２のグループの２つのグループに分けられており、前記第１のグループの前記段差面の光軸方向長さは、第１ブレーズ波長λＢ１（ｎｍ）により決定され、前記第２のグループの前記段差面の光軸方向長さは、第２ブレーズ波長λＢ２（ｎｍ）（λＢ１≠λＢ２）により決定され、更に以下の式（１）、（２）を満たすことを特徴とする対物レンズ。
λ１−１０（ｎｍ）≦λＢ１≦λ１＋１０（ｎｍ）  又は  λ２−１０（ｎｍ）≦λＢ１≦λ２＋１０（ｎｍ）      （１）
λ１（ｎｍ）＜λＢ２＜λ２（ｎｍ）      （２）
【請求項２】
前記中央領域は、光軸を含む第１中央領域と、前記第１中央領域の周囲に配置された第２中央領域とを有し、前記第１中央領域は、全ての前記光軸直交方向外方を向いた前記段差面と、前記光軸直交方向内方を向いた最も光軸に近い前記段差面を少なくとも含み、
前記第１中央領域内の全ての前記段差面の光軸方向長さは、前記第１ブレーズ波長λＢ１により決定され、
前記第２中央領域内の全ての前記段差面の光軸方向長さは、前記第２ブレーズ波長λＢ２により決定され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】
前記第１中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第１光束における回折効率は、前記第２中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第１光束における回折効率より高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記第１中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第２光束における回折効率は、前記第２中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第２光束における回折効率より低いことを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ。
【請求項５】
前記第１中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第２光束における回折効率は、前記第２中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第２光束における回折効率より高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記第１中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第１光束における回折効率は、前記第２中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第１光束における回折効率より低いことを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。
【請求項７】
前記第１中央領域の最も光軸に近い段差面の光軸方向長さｄ１（ｎｍ）は、以下の式（３）を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物レンズ。
０．９・λＢ１／（ｎ−１）≦ｄ１≦１．５・λＢ１／（ｎ−１）      （３）
但し、ｎは前記対物レンズの素材のブレーズ化波長λB1における屈折率である。
【請求項８】
前記第１中央領域の全ての段差面の光軸方向長さｄ１（ｎｍ）が、式（３）を満たす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】
前記周辺領域は第２光路差付与構造を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項１０】
前記周辺領域は屈折面であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生（記録／再生）を行える光ピックアップ装置、対物レンズ及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザ等、波長３９０〜４２０ｎｍのレーザ光源を使用して、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）に対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録を可能とする光ピックアップ装置も開発され、既に市販されている。
【０００３】
ところで、ＢＤ用の光ピックアップ装置が市販されるようになった現在においても、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が併売されており、又、これらのメディアは低容量ではあるが比較的安価であることから、低容量のデータ等の記録用途に使用される場合がある。従って、ＤＶＤ／ＣＤ互換用の光ピックアップ装置の需要は今後とも根強く存在する一方で、低コスト化の要求は更に厳しくなると予想される。
【０００４】
ここで、ＤＶＤ／ＣＤ互換用の光ピックアップ装置の低コスト化を図る上で、対物レンズの共通化は重要である。即ち、同じ対物レンズに、赤色レーザ光を照射してＤＶＤの情報記録面に集光スポットを形成すると共に、赤外レーザ光を照射してＣＤの情報記録面に集光スポットを形成すれば、光学素子や光検出器等の部品の共通化を図れるために、低コスト化を推進できる。このようなＤＶＤ／ＣＤ互換用の光ピックアップ装置に用いることができる対物レンズが、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−８１５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術思想について説明する。図１は、回折構造の回折効率と波長との関係の一例（理論値）を示す図である。回折構造は波長依存性を有するため、図１に示すように、ＤＶＤ用の赤色レーザ光の波長（例えば６５５ｎｍ）に合わせて回折構造を設計すると、６５５ｎｍで１００％の回折効率を発揮できるが、ＣＤ用の赤外レーザ光（例えば７８５ｎｍ）が入射したときは、回折効率は９２％に低下する。一方、ＣＤ用の赤外レーザ光の波長に合わせて回折構造を設計すると、７８５ｎｍで１００％の回折効率を発揮できるが、ＤＶＤ用の赤色レーザ光が入射したときは、回折効率は８７％に低下する。実際には製造誤差が加わるので、回折効率は更に低下する。そこで、その中間の波長（例えば７２０ｎｍ：後述するブレーズ波長に相当）の光束が入射したとき、１００％の回折効率を発揮できるように回折構造を設計することにより、赤色レーザ光と赤外レーザ光のいずれが入射しても高い回折効率を発揮するようにできる。
【０００７】
しかるに、このように赤色レーザ光の波長と赤外レーザ光の波長との中間の波長を用いて設計した回折構造を有する対物レンズを用いてＤＶＤ／ＣＤ互換を実現する場合における一つの問題点は、特にレーザパワーの低い安価なレーザ光源を用いる場合には、ＤＶＤ使用時及びＣＤ使用時のいずれでもスポット光量が不足する恐れがあるということである。又、ある種の用途では、ＤＶＤ使用時のスポット光或いはＣＤ使用時のスポット光を絞りたいという要求もある。更に、特許文献１の回折レンズ構造の場合、ブレーズ形状の段差面が常に光軸を向くように形成されるが、かかる形状であるとブレーズ形状の段差の数が多くなり、これにより特に周辺で金型の微細構造の奥まで素材が流れ込みにくくなって製造誤差が生じやすく、これも光の利用効率を低めることにつながる恐れがある。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決することを目的としたものであり、ＤＶＤ／ＣＤの２種類の光ディスクの互換を共通の対物レンズで行うことを可能としつつ、さらに低コスト化を図りつつも必要な集光スポットの光量を確保し、必要に応じてスポットを絞ることができ、安定した情報の記録／再生を行うことが可能となる光ピックアップ装置、光情報記録再生装置及びそれに好適な対物レンズ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】
【０００９】
請求項１に記載の対物レンズは、第１波長λ１（ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの周辺領域とを少なくとも有し、
前記対物レンズの中央領域は第１光路差付与構造を有し、
前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
前記第１光路差付与構造は、前記光束が入射する光学機能面と、前記光学面に交差して光軸方向に延在する段差面とをそれぞれ複数個有し、光軸から所定の距離の光軸直交方向位置までの範囲では、前記段差面は光軸直交方向外方を向き、前記光軸直交方向位置を超えた範囲では、前記段差面は光軸直交方向内方を向いており、
前記第１光路差付与構造の前記段差面は、少なくとも第１のグループと第２のグループの２つのグループに分けられており、前記第１のグループの前記段差面の光軸方向長さは、第１ブレーズ波長λＢ１（ｎｍ）により決定され、前記第２のグループの前記段差面の光軸方向長さは、第２ブレーズ波長λＢ２（ｎｍ）（λＢ１≠λＢ２）により決定され、更に以下の式（１）、（２）を満たすことを特徴とする。
λ１−１０（ｎｍ）≦λＢ１≦λ１＋１０（ｎｍ）  又は  λ２−１０（ｎｍ）≦λＢ１≦λ２＋１０（ｎｍ）      （１）
λ１（ｎｍ）＜λＢ２＜λ２（ｎｍ）      （２）
【００１０】
ここで、ＤＶＤ／ＣＤ互換光ピックアップ装置において、例えばＤＶＤに対しては情報記録／再生の両方を行うが、ＣＤに対しては情報再生のみで足りる用途、或いはＣＤに対しては情報記録／再生の両方を行うが、ＤＶＤに対しては情報再生のみで足りる用途があることがわかった。即ち、情報記録のためには集光スポットの光量が或る程度必要であるが、情報再生だけならば集光スポットの光量は比較的低くて足りる。かかる場合、ＤＶＤ使用時とＣＤ使用時の双方において、必ずしも集光スポットの光量を高める必要はなく、必要に応じて一方の光ディスク使用時のみ集光スポットの光量を高めればよいのである。
【００１１】
これに対し本発明者は、前記第１光路差付与構造の前記段差面を、第１のグループと第２のグループに分け、前記第１のグループの前記段差面の光軸方向長さを、（１）式を満たす第１ブレーズ波長λＢ１（ｎｍ）により決定し、前記第２のグループの前記段差面の光軸方向長さを、（２）式を満たす第２ブレーズ波長λＢ２（ｎｍ）（λＢ１≠λＢ２）により決定しているので、例えば第１ブレーズ波長λＢ１を波長λ１に近づけることで、第１ブレーズ波長λＢ１の段差面を有する部分を通過する波長λ１の光束の回折効率を１００％に近づけて、更に第２ブレーズ波長λＢ２の段差面を有する部分を通過する波長λ２の光束の回折効率を或る程度高めることで、第１光ディスクに対して情報の再生のみならず記録を可能にし、また第２光ディスクに対して情報の再生を可能とできる。さらに、第１ブレーズ波長λＢ１の段差面を有する部分を、中央領域の中でも光軸に近い領域（第１中央領域）とし、第２ブレーズ波長λＢ２の段差面を有する部分を、中央領域の中でも光軸から離れた領域（第２中央領域）とすると、第１中央領域を通過して第２光ディスクの情報記録面に集光される光束は、第２中央領域を通過して第２光ディスクの情報記録面に集光される光束よりも光量が低いので、いわゆるアポダイゼーション効果によってスポットを絞ることが出来、スポットの絞りが必要な場合に有効である。一方、例えば第１ブレーズ波長λＢ１を波長λ２に近づけることで、第１ブレーズ波長λＢ１の段差面を有する部分を通過する波長λ２の光束の回折効率を１００％に近づけて、更に第２ブレーズ波長λＢ２の段差面を有する部分を通過する波長λ１の光束の回折効率を或る程度高めることで、第２光ディスクに対して情報の再生のみならず記録を可能にし、また第１光ディスクに対して情報の再生を可能とできる。さらに、第１ブレーズ波長λＢ１の段差面を有する部分を、中央領域の中でも光軸に近い領域（第１中央領域）とし、第２ブレーズ波長λＢ２の段差面を有する部分を、中央領域の中でも光軸から離れた領域（第２中央領域）とすると、第１中央領域を通過して第１光ディスクの情報記録面に集光される光束は、第１中央領域を通過して第１光ディスクの情報記録面に集光される光束よりも光量が低いので、いわゆるアポダイゼーション効果によってスポットを絞ることが出来、スポットの絞りが必要な場合に有効である。尚、以下の式を満たすと更に好ましい。
λ１＋１０（ｎｍ）＜λＢ２＜λ２−１０（ｎｍ）      （２’）
より好ましくは、以下の式を満たすことである。
λ１＋３０（ｎｍ）＜λＢ２＜λ２−３０（ｎｍ）    （２‘’）
【００１２】
図２は、本発明の一例にかかる対物レンズＯＢＪ１を示す図であるが、ここでは第１光ディスクをＤＶＤとし、第２光ディスクをＣＤとする。図２（ａ）に示すように、対物レンズＯＢＪ１の光源側の光学面（光ディスク側の光学面でも良い）に、光軸から周辺に向かうに連れて、第１中央領域ＣＲ１，第２中央領域ＣＲ２，周辺領域ＰＲがこの順序で配置され、第１中央領域ＣＲ１と第２中央領域ＣＲ２には第１光路差付与構造が形成され、周辺領域ＰＲには第２光路差付与構造が形成されている。第１中央領域ＣＲ１の第１光路差付与構造は、ブレーズ波長λＢ１＝λ１（＝６６０ｎｍ）で設計されており、第２中央領域ＣＲ２の第１光路差付与構造は、ブレーズ波長λＢ２＝７３０ｎｍ（λ１＝６６０ｎｍ＜λＢ２＝７３０ｎｍ＜λ２＝７９０ｎｍ）で設計されている。第２光路差付与構造はブレーズ波長λ１で設計されている。よって、対物レンズＯＢＪ１の回折効率は図２（ｂ）に示すようになる。
【００１３】
対物レンズＯＢＪ１に、波長λ１の第１光束を入射させると、第１中央領域ＣＲ１を通過した第１光束は、１００％の回折効率を有する回折光となり、ＤＶＤの情報記録面に集光し、第２中央領域ＣＲ２を通過した第１光束は、９６％の回折効率を有する回折光となり、ＤＶＤの情報記録面に集光し、周辺領域ＰＲを通過した第１光束は、１００％の回折効率を有する回折光となり、ＤＶＤの情報記録面に集光する。従って、ＤＶＤの情報記録面に集光される光束は、光量が比較的高くなるので、ＤＶＤの情報再生のみならず記録を適切に行うことができる。
【００１４】
これに対し、対物レンズＯＢＪ１に、波長λ２の第２光束を入射させると、第１中央領域ＣＲ１を通過した第２光束は、９１％の回折効率を有する回折光となり、ＣＤの情報記録面に集光し、第２中央領域ＣＲ２を通過した第２光束は、９８％の回折効率を有する回折光となり、ＣＤの情報記録面に集光し、周辺領域ＰＲを通過した第２光束は、フレア光となり、ＣＤの情報記録面に集光しない。従って、ＣＤの情報記録面に集光される光束は、ＤＶＤ使用時に比べると光量が低くなるが、ＣＤの情報再生には十分であり、またアポダイゼーション効果により集光スポットを絞ることができる。尚、パワーが大きい第２光源を用いれば、本発明の対物レンズＯＢＪ１を用いてＣＤに情報の記録を行うことができることはいうまでもない。
【００１５】
図３は、本発明の別例にかかる対物レンズＯＢＪ２を示す図であるが、ここでも第１光ディスクをＤＶＤとし、第２光ディスクをＣＤとする。図３（ａ）に示すように、対物レンズＯＢＪ２の光源側の光学面（光ディスク側の光学面でも良い）に、光軸から周辺に向かうに連れて、第１中央領域ＣＲ１，第２中央領域ＣＲ２，周辺領域ＰＲがこの順序で配置され、第１中央領域ＣＲ１と第２中央領域ＣＲ２には第１光路差付与構造が形成され、周辺領域ＰＲには第２光路差付与構造が形成されている。第１中央領域ＣＲ１の第１光路差付与構造は、ブレーズ波長λＢ１＝λ２（＝７９０ｎｍ）で設計されており、第２中央領域ＣＲ２の第１光路差付与構造は、ブレーズ波長λＢ２＝７３０ｎｍ（λ１＝６６０ｎｍ＜λＢ２＝７３０ｎｍ＜λ２＝７９０ｎｍ）で設計されている。第２光路差付与構造はブレーズ波長λ１で設計されている。よって、対物レンズＯＢＪ２の回折効率は図３（ｂ）に示すようになる。
【００１６】
対物レンズＯＢＪ２に、波長λ２の第２光束を入射させると、第１中央領域ＣＲ１を通過した第２光束は、１００％の回折効率を有する回折光となり、ＣＤの情報記録面に集光し、第２中央領域ＣＲ２を通過した第１光束は、９６％の回折効率を有する回折光となり、ＣＤの情報記録面に集光し、周辺領域ＰＲを通過した第１光束は、フレア光となり、ＣＤの情報記録面に集光しない。従って、ＣＤの情報記録面に集光される光束は、光量が比較的高くなるので、ＣＤの情報再生のみならず記録を適切に行うことができる。
【００１７】
これに対し、対物レンズＯＢＪ２に、波長λ１の第１光束を入射させると、第１中央領域ＣＲ１を通過した第１光束は、８７％の回折効率を有する回折光となり、ＤＶＤの情報記録面に集光し、第２中央領域ＣＲ２を通過した第１光束は、９６％の回折効率を有する回折光となり、ＤＶＤの情報記録面に集光し、周辺領域ＰＲを通過した第１光束は、１００％の回折効率を有する回折光となり、ＤＶＤの情報記録面に集光する。従って、ＣＤの情報記録面に集光される光束は、ＣＤ使用時に比べると光量が低くなるが、ＤＶＤの情報再生には十分であり、またアポダイゼーション効果により集光スポットを絞ることができる。尚、パワーが大きい第１光源を用いれば、本発明の対物レンズＯＢＪ１を用いてＤＶＤに情報の記録を行うことができることはいうまでもない。
【００１８】
更に本発明によれば、前記第１光路差付与構造は、前記光束が入射する光学機能面と、前記光学機能面に交差して光軸方向に延在する段差面とをそれぞれ複数個有し、光軸から所定の距離の光軸直交方向位置までの範囲では、前記段差面は光軸直交方向外方を向き、前記光軸直交方向位置を超えた範囲では、前記段差面は光軸直交方向内方を向いているので、光軸から周辺まで常に段差面が光軸直交方向内方を向いている光路差付与構造に比べ、段差の数を減らすことが出来、これにより金型の形状を単純化できるため成形精度の向上を図ることができ、光の利用効率を高めることができると共に、金型の単純化によるコストの低減も推進できる。
【００１９】
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、前記中央領域は、光軸を含む第１中央領域と、前記第１中央領域の周囲に配置された第２中央領域とを有し、前記第１中央領域は、全ての前記光軸直交方向外方を向いた前記段差面と、前記光軸直交方向内方を向いた最も光軸に近い前記段差面を少なくとも含み、
前記第１中央領域内の全ての前記段差面の光軸方向長さは、前記第１ブレーズ波長λＢ１により決定され、
前記第２中央領域内の全ての前記段差面の光軸方向長さは、前記第２ブレーズ波長λＢ２により決定されることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の対物レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第１光束における回折効率は、前記第２中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第１光束における回折効率より高いことを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の対物レンズは、請求項３に記載の発明において、前記第１中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第２光束における回折効率は、前記第２中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第２光束における回折効率より低いことを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の対物レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第２光束における回折効率は、前記第２中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第２光束における回折効率より高いことを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の対物レンズは、請求項５に記載の発明において、前記第１中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第１光束における回折効率は、前記第２中央領域の前記第１光路差付与構造を通過した第１光束における回折効率より低いことを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の対物レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第１中央領域の最も光軸に近い段差面の光軸方向長さｄ１（ｎｍ）は、以下の式（３）を満たすことを特徴とする。
０．９・λＢ１／（ｎ−１）≦ｄ１≦１．５・λＢ１／（ｎ−１）      （３）
但し、ｎは前記対物レンズの素材のブレーズ化波長λB1における屈折率である。
【００２５】
請求項８に記載の対物レンズは、請求項７に記載の発明において、前記第１中央領域の全ての段差面の光軸方向長さｄ１（ｎｍ）が、式（３）を満たすことを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の対物レンズは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記周辺領域は第２光路差付与構造を有していることを特徴とする。前記周辺領域は第２光路差付与構造を有することにより、第２光束を第２光ディスクの情報記録面上でフレアにしたり、温度変化時の収差補正の機能や、波長変化時の収差補正の機能を持たせたりできる。
【００２７】
請求項１０に記載の対物レンズは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記周辺領域は屈折面であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする。
【００２９】
請求項１２に記載の光情報記録再生装置は、請求項１１に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る光ピックアップ装置は、第１光源、第２光源の少なくとも２つの光源を有する。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ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、第１光ディスク又は第２光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。
【００３１】
第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクがＤＶＤであり、第２光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク又は第２光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。
【００３２】
本明細書において、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、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１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、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
【００３３】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２に関しては、以下の条件式（４）、（５）を満たすことが好ましいが、これに限られない。尚、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面から最も離れた情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。
【００３４】
０．５ｍｍ ≦ ｔ１ ≦ ０．７ｍｍ             （４）
１．０ｍｍ ≦ ｔ２ ≦ １．３ｍｍ             （５）
【００３５】
本明細書において、第１光源、第２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光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）は、以下の条件式（６）を満たすことが好ましい。
１．１・λ１ ＜ λ２ ＜ １．３・λ１       （６）
【００３６】
また、第１光ディスク及び第２光ディスクとして、それぞれＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは、６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
【００３７】
また、第１光源と第２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光源と第２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。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。
【００３８】
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。
【００３９】
集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していることが好ましい。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。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。対物レンズは、二つ以上の複数のレンズ及び／又は光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみからなっていてもよいが、好ましくは単玉の凸レンズからなる対物レンズである。また、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、ＵＶ硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂などで光路差付与構造を設けたハイブリッドレンズであってもよい。対物レンズが複数のレンズを有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。対物レンズが複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズ（光路差付与構造を有していてもいなくてもよい）の組み合わせであってもよい。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。また、対物レンズは、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。
【００４０】
また、対物レンズをガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４５０℃以下、更に好ましくは４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが４５０℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名） がある。
【００４１】
ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズをガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が４．０以下であるのが好ましく、更に好ましくは比重が３．０以下であるものである。
【００４２】
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等の脂環式炭化水素系重合体材料を使用するのが好ましい。また、当該樹脂材料は、波長６６０ｎｍに対する温度２５℃ での屈折率が１．４９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６６０ｎｍ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。
【００４３】
これらの樹脂としては、シクロオレフィン樹脂が好適に用いられ、具体的には、日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸや、三井化学社製のＡＰＥＬ、ＴＯＰＡＳ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＰＯＬＹＭＥＲＳ社製のＴＯＰＡＳ、ＪＳＲ社製ＡＲＴＯＮなどが好ましい例として挙げられる。
【００４４】
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。
【００４５】
対物レンズについて、以下に記載する。対物レンズの少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを少なくとも有する。中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域であることが好ましいが、光軸を含む微小な領域を未使用領域や特殊な用途の領域とし、その周りを中心領域としてもよい。図２（ａ）、図３（ａ）に一例を示すように、中央領域ＣＲ及び周辺領域ＰＲは同一の光学面上に設けられていることが好ましく、更に、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物レンズの中央領域には第１光路差付与構造が設けられている。周辺領域は屈折面であってもよいし、周辺領域に第２光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。
【００４６】
更に対物レンズの光源側光学面の一例を示す図４において、中央領域ＣＲは、光軸を含む第１中央領域ＣＲ１と、第１中央領域ＣＲ１の周囲に配置された第２中央領域ＣＲ２とを有し、第１中央領域ＣＲ１及び第２中央領域ＣＲ２は、第１光路差付与構造ＤＯＥ１を有している。第１中央領域ＣＲ１と第２中央領域ＣＲ２の他に、第３中央領域が設けられていても良い。第１光路差付与構造ＤＯＥ１は、以下の順序で光軸から光軸直交方向外方に同軸に並べて配置された円状又は輪帯状の光学機能面ＯＰ１〜ＯＰ６と、光軸直交方向を向いた円筒状の段差面ＳＴ１〜ＳＴ５とを交互に交差させてなる。尚、段差面は製造時の抜き勾配を考慮して、必ずしも光軸に平行でないこともある。
【００４７】
光軸を含む光学機能面ＯＰ１の光軸直交方向外方縁に対し、光学機能面ＯＰ２の光軸直交方向内方縁は、光ディスク側に変位し、光学機能面ＯＰ２の光軸直交方向外方縁に対し、光学機能面ＯＰ３の光軸直交方向内方縁は、光ディスク側に変位している。しかし、光学機能面ＯＰ３の光軸直交方向外方縁に対し、光学機能面ＯＰ４の光軸直交方向内方縁は、光源側に変位し、光学機能面ＯＰ４の光軸直交方向外方縁に対し、光学機能面ＯＰ５の光軸直交方向内方縁は、光源側に変位し、光学機能面ＯＰ５の光軸直交方向外方縁に対し、光学機能面ＯＰ６の光軸直交方向内方縁は、光源側に変位している。従って、光軸から所定の距離Δの光軸直交方向位置までの範囲にある、光軸に最も近い段差面ＳＴ１と、次の段差面ＳＴ２は、光軸直交方向外方を向いているのに対し、所定の距離Δを超えた範囲にある、段差面ＳＴ２に隣接する段差面ＳＴ３から段差面ＳＴ５までは光軸直交方向内方を向いている。本発明では、第１中央領域ＣＲ１は、光軸直交方向外方を向いた段差面ＳＴ１、ＳＴ２及び光軸直交方向内方を向いた最も光軸に近い段差面（ここではＳＴ３）を少なくとも含む。更に第１光路差付与構造ＤＯＥ１の段差面は、第１のグループ（ＳＴ１〜ＳＴ３）と第２のグループ（ＳＴ４，ＳＴ５）に分けられており、第１のグループの段差面ＳＴ１〜ＳＴ３の光軸方向長さは、第１ブレーズ波長λＢ１（ｎｍ）により決定され、第２のグループの段差面ＳＴ４，ＳＴ５の光軸方向長さは、第２ブレーズ波長λＢ２（ｎｍ）（λＢ１≠λＢ２）により決定され、以下の式を満たす。第１のグループの段差面ＳＴ１〜ＳＴ３の全てが第１中央領域ＣＲ１に含まれると好ましい。
λ１−１０（ｎｍ）≦λＢ１≦λ１＋１０（ｎｍ）  又は  λ２−１０（ｎｍ）≦λＢ１≦λ２＋１０（ｎｍ）      （１）
λ１（ｎｍ）＜λＢ２＜λ２（ｎｍ）      （２）
尚、以上は一例であって、第１光路差付与構造の光学機能面及び段差面の数や、第１中央領域に含まれる光軸直交方向内方を向いた段差面の数は任意である。
【００４８】
又、第１中央領域の第１光路差付与構造の段差面をブレーズ波長λＢ２により規定し、第２中央領域の第１光路差付与構造の段差面をブレーズ波長λＢ１により規定しても良い。
【００４９】
本明細書において、「ブレーズ波長」とは、或る光路差付与構造においてＮ次回折光の回折効率が最大になる波長をいい、Ｎ次とは、第１光束及び第２光束が光路差付与構造を通過したときに発生する最大の光量の回折光の次数と定義される。最大の光量である回折光の回折効率は９５〜１００％であることが好ましく、理想的には１００％である。尚、Ｎ＝±１であることが望ましい。光路差付与構造の段差面の光軸方向長さｄは、以下の式で決定されるが、非球面等の曲面に設けられる場合は、そのカーブを考慮する必要があるため、下記条件式のｄより長くなる。
ｄ＝ｍ・λＢ／（ｎ−１）
但し、ｍは自然数、λＢはブレーズ波長、ｎは対物レンズの屈折率である。
【００５０】
第１中央領域ＣＲ１の第１光路差付与構造ＤＯＥ１を通過した第１光束における回折効率は、第２中央領域ＣＲ２の第１光路差付与構造ＤＯＥ１を通過した第１光束における回折効率より高いと好ましい。
【００５１】
その場合、第１中央領域ＣＲ１の第１光路差付与構造ＤＯＥ１を通過した第２光束における回折効率は、第２中央領域ＣＲ２の第１光路差付与構造ＤＯＥ１を通過した第２光束における回折効率より低いと好ましい。
【００５２】
或いは、第１中央領域ＣＲ１の第１光路差付与構造ＤＯＥ１を通過した第２光束における回折効率は、第２中央領域ＣＲ２の第１光路差付与構造ＤＯＥ１を通過した第２光束における回折効率より高いと好ましい。
【００５３】
その場合、第１中央領域ＣＲ１の第１光路差付与構造ＤＯＥ１を通過した第１光束における回折効率は、第２中央領域ＣＲ２の第１光路差付与構造ＤＯＥ１を通過した第１光束における回折効率より低いと好ましい。
【００５４】
第１中央領域ＣＲ１の最も光軸に近い段差面ＳＴ１の光軸方向長さｄ１（ｎｍ）は、以下の式を満たすと好ましい。
０．９・λＢ１／（ｎ−１）≦ｄ１≦１．５・λＢ１／（ｎ−１）      （３）
但し、ｎは前記対物レンズの素材の屈折率である。
【００５５】
より好ましくは、以下の式を満たすことである。
０．９５・λＢ１／（ｎ−１）≦ｄ１≦１．４・λＢ１／（ｎ−１）      （３’）
【００５６】
また、好ましくは、第１中央領域の全ての段差面の光軸方向長さｄ１が、上記条件式（３）または（３‘）を満たすことが好ましい。  
【００５７】
図４において、周辺領域ＰＲは、第２光路差付与構造ＤＯＥ２を有している。第２光路差付与構造ＤＯＥ２は、以下の順序で光軸側から光軸直交方向外方に同軸に並べて配置された円状又は輪帯状の光学機能面ＯＰ７，ＯＰ８と、光軸直交方向を向いた円筒状の段差面ＳＴ６，ＳＴ７を交互に交差させてなる。尚、段差面は製造時の抜き勾配を考慮して、必ずしも光軸に平行でないこともある。光学機能面ＯＰ６の光軸直交方向外方縁に対し、光学機能面ＯＰ７の光軸直交方向内方縁は、光源側に変位し、光学機能面ＯＰ７の光軸直交方向外方縁に対し、光学機能面ＯＰ８の光軸直交方向内方縁は、光源側に変位しているが、以上に限られない。又、以上は一例であって、第２光路差付与構造の光学機能面及び段差面の数は任意である。
【００５８】
対物レンズの中央領域は、第１光ディスク及び第２光ディスクの記録／再生に用いられる第１、第２光ディスク共用領域と言える。即ち、対物レンズは、中央領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、中央領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、中央領域に設けられた第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
【００５９】
対物レンズの周辺領域は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、第２光ディスクの記録／再生に用いられない第１光ディスク専用領域と言える。即ち、対物レンズは、周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する一方で、周辺領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光しない。対物レンズの周辺領域を通過する第２光束は、第２光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。対物レンズを通過した第２光束が第２光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が低いスポット中心部、光量密度がスポット中心部より高いスポット中間部、光量密度がスポット中間部及びスポット中心部よりも低いスポット周辺部を有している。スポット中心部が、第２光ディスクの情報の記録／再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、第２光ディスクの情報の記録／再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。但し、スポット中心部の周りにスポット中間部が存在せずスポット周辺部があるタイプ、即ち、集光スポットの周りに薄く光が大きなスポットを形成する場合も、そのスポット周辺部をフレアと呼んでもよい。つまり、対物レンズの周辺領域を通過した第２光束は、第２光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましいとも言える。
【００６０】
第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。周辺領域が第２光路差付与構造を有する場合、第２光路差付与構造は、対物レンズの周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。
【００６１】
なお、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。本発明の光路差付与構造は回折構造であることが好ましい。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及び／又は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。また、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、光路差付与構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。
【００６２】
また、本明細書でいう回折構造とは、段差を有し、回折によって光束を収束あるいは発散させる作用を持たせる構造（回折によって収差を与える構造も含むものである）の総称である。例えば、単位形状が光軸を中心として複数並ぶことによって構成されており、それぞれの単位形状に光束が入射し、透過した光の波面が、隣り合う輪帯毎にズレを起こし、その結果、新たな波面を形成することによって光を収束あるいは発散させるような構造を含むものである。回折構造は、好ましくは段差を複数有し、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。また、回折構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、回折構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ回折次数の回折光を発生させる回折構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。
【００６３】
ところで、光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、一般に、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状） をとり得る。
【００６４】
また、第２光路差付与構造を設ける場合、第１光路差付与構造と同じ光学面に設けることが好ましい。同一の光学面に設けることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、対物レンズの光ディスク側の面よりも、対物レンズの光源側の面に設けられることが好ましい。別の言い方では、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、対物レンズの曲率半径の絶対値が小さい方の光学面に設けることが好ましい。
【００６５】
尚、中央領域の第１光路差付与構造は、光軸付近では段差が光軸とは逆の方向を向いているが、途中で切り替わり、その後光軸の方を向くような形状としてもよい。「段差が光軸とは逆の方向を向いているが、途中で切り替わり、その後光軸の方を向くような形状」とは、図４のような形状を言う。
【００６６】
第１光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とする。ＮＡ１は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ１は０．６０又は０．６５であることが好ましい。また、ＮＡ２は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．４５又は０．５３であることが好ましい。
【００６７】
対物レンズの中央領域と周辺領域の境界は、第２光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。
【００６８】
対物レンズを通過した第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第２光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に存在することが好ましい。
【００６９】
第１光束及び第２光束は、平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよい。トラッキング時においても、コマ収差が発生することを防止するためには、第１光束及び第２光束を全て平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが好ましい。前述した第１光路差付与構造を用いることによって、第１光束及び第２光束の全てを平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが可能となるため、本発明の効果がより顕著となる。第１光束が平行光又は略平行光になる場合、第１光束が対物レンズに入射する時の対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（８）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （８）
【００７０】
また、第２光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（９）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ２＜０．０１          （９）
【００７１】
一方で、第２光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（９）´を満たすことが好ましい。
【００７２】
−０．０２５＜ｍ２≦−０．０１          （９）´
【００７３】
また、第２光ディスクを用いる際の対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．５ｍｍ以上、１．７ｍｍ以下であることが好ましい。好ましくは、０．８ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下である。次に、第１光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７４】
本発明に係る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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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】
【００７８】
本発明によれば、ＤＶＤ／ＣＤの２種類の光ディスクの互換を共通の対物レンズで行うことを可能としつつ、さらに低コスト化を図りつつも必要な集光スポットの光量を確保して、安定した情報の記録／再生を行うことが可能となる光ピックアップ装置、光情報記録再生装置及びそれに好適な対物レンズを提供することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】回折構造の回折効率と波長との関係の一例（理論値）を示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明の一例にかかる対物レンズＯＢＪ１の断面を示す図であり、（ｂ）は、対物レンズＯＢＪ１の各領域の回折効率（理論値）を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の別例にかかる対物レンズＯＢＪ２の断面を示す図であり、（ｂ）は、対物レンズＯＢＪ２の各領域の回折効率（理論値）を示す図である。
【図４】第１光路差付与構造の例を示す軸線方向断面図である。
【図５】異なる光ディスクであるＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の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６】実施例１の対物レンズの断面図であり、（ａ）はＤＶＤ使用時の光束を示し、（ｂ）はＣＤ使用時の光束を示す。
【図７】実施例２の対物レンズの断面図であり、（ａ）はＤＶＤ使用時の光束を示し、（ｂ）はＣＤ使用時の光束を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図５は、異なる光ディスクであるＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＤＶＤとし、第２光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【００８１】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＢＪ、絞りＡＰ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＯＬ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、ダイクロイックプリズムＤＰ，ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝６６０ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝７９０ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＬＤ２、シリンドリカルレンズＣＹ、センサレンズＳＥＮ、光検出器としての受光素子ＰＤ等を有する。
【００８２】
図２又は３に示されるように、本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＢＪにおいて、対物レンズＯＢＪの光源側の光学面（光ディスク側の光学面でも良い）に、光軸から周辺に向かうに連れて、第１中央領域，第２中央領域，周辺領域がこの順序で配置され、第１中央領域と第２中央領域には第１光路差付与構造が形成され、周辺領域には第２光路差付与構造が形成されている。第１中央領域の第１光路差付与構造は、ブレーズ波長λＢ１＝６６０ｎｍ又は７９０ｎｍで設計されており、第２中央領域の第１光路差付与構造は、ブレーズ波長λＢ２＝７３０ｎｍで設計されている。第２光路差付与構造はブレーズ波長λ１＝６６０ｎｍで設計されている。尚、λＢ２は、６６０ｎｍを超え、７９０ｎｍを下回る範囲で任意に定められる。
【００８３】
次に、本実施の形態の動作について説明するが、光軸を挟んで左側は第１光束の軌跡を示し、右側は第２光束の軌跡を示す。赤色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝６６０ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過した後、コリメートレンズＣＯＬを通過して平行光となり、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、絞りＡＰによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００８４】
情報記録面ＲＬ１上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ＯＢＪ、絞りＡＰを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８５】
次に、赤外半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝７９０ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、絞りＡＰを通過し、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域により集光された（点線で示すように周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。
【００８６】
情報記録面ＲＬ２上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ＯＢＪを透過した後、絞りＡＰを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８７】
（実施例）  
以下、上述した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。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）を用いて表す場合がある。また、対物レンズの光学面は、それぞれ数１式に表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。
【００８８】
【数１】
2011028808.tif 000003
【００８９】
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。
【００９０】
また、回折構造を用いた実施例の場合、その回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路差は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。
【００９１】
【数２】
2011028808.tif 000004
【００９２】
尚、λは入射光束の波長、λBは設計波長（ブレーズ波長）、ｄｏｒは回折次数、Ｃ2iは光路差関数の係数である。
【００９３】
（実施例１）
実施例１の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。実施例１の対物レンズの断面図を図７に示し（段差部等は非常に小さいため図７では表されていない）、実施例１のレンズデータを、表１〜表３に示す。表１は非球面形状及び光路差付与構造を規定する数１式及び数２式のパラメータを記載している。また、表２は実施例１の対物レンズの実形状を規定する数値を記載している。表３は、段差の形状を光軸からの距離と段差量とで表した段差データである。段差番号1の段差量がd1になる。表１において、第ｉ面の欄における２−１面が第１中央領域であり、２−２面が第２中央領域であり、２−３面が周辺領域を規定する。本実施例では、光軸側から光軸直交方向に数えて、第１番目、第２番目、第３番目の段差面が、光軸直交方向外方を向き、第４番目以降の段差面が、光軸直交方向内方を向いている。
【００９４】
【表１】
2011028808.tif 000005
【００９５】
【表２】
2011028808.tif 000006
【００９６】
【表３】
2011028808.tif 000007
【００９７】
本実施例では、第１中央領域の第１光路差付与構造の段差面（第１グループ）をブレーズ波長λＢ１＝６６０ｎｍで規定しており、第２中央領域の第１光路差付与構造の段差面（第２グループ）をブレーズ波長λＢ２＝７３０ｎｍで規定しており、周辺領域の第２光路差付与構造をλ２＝６６０ｎｍで規定している。従って、本実施例の対物レンズを用いて第２光束を集光させると、ＤＶＤの情報記録面上で大きな光量のスポットが得られると共に、ＣＤの情報記録面上でスポットが絞られることとなる。尚、第１番目から第４番目までの段差面が第１中央領域の段差面であり、第５番目から第１３番目までの段差面が第２中央領域の段差面であり、第１４番目から第１６番目までの段差面が周辺領域の段差面である。
【００９８】
（実施例２）
実施例２の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。実施例２の対物レンズの断面図を図８に示し（段差部等は非常に小さいため図７では表されていない）、実施例２のレンズデータを、表４〜表６に示す。表４は非球面形状及び光路差付与構造を規定する数１式及び数２式のパラメータを記載している。また、表５は実施例２の対物レンズの実形状を規定する数値を記載している。表６は、段差の形状を光軸からの距離と段差量とで表した段差データである。段差番号1の段差量がd1になる。表４において、第ｉ面の欄における２−１面が第１中央領域であり、２−２面が第２中央領域であり、２−３面が周辺領域を規定する。本実施例では、光軸側から光軸直交方向に数えて、第１番目、第２番目、第３番目の段差面が、光軸直交方向外方を向き、第４番目以降の段差面が、光軸直交方向内方を向いている。
【００９９】
【表４】
2011028808.tif 000008
【０１００】
【表５】
2011028808.tif 000009
【０１０１】
【表６】
2011028808.tif 000010
【０１０２】
本実施例では、第１中央領域の第１光路差付与構造の段差面（第１グループ）をブレーズ波長λＢ１＝７９０ｎｍで規定しており、第２中央領域の第１光路差付与構造の段差面（第２グループ）をブレーズ波長λＢ２＝７３０ｎｍで規定しており、周辺領域の第２光路差付与構造をλ２＝６６０ｎｍで規定している。従って、本実施例の対物レンズを用いて第１光束を集光させると、ＣＤの情報記録面上で大きな光量のスポットが得られると共に、ＤＶＤの情報記録面上でスポットが絞られることとなる。尚、第１番目から第４番目までの段差面が第１中央領域の段差面であり、第５番目から第１３番目までの段差面が第２中央領域の段差面であり、第１４番目から第１６番目までの段差面が周辺領域の段差面である。
【０１０３】
表７に、比較例と実施例とを対比して示す。比較例１は、回折レンズでないＣＤ専用対物レンズの例であり、そのスポット径は１．２２４μｍであるのに対し、実施例１でのスポット径は１．２１８μｍとなって、スポットが絞られていることがわかる。一方、比較例２は、回折レンズでないＤＶＤ専用対物レンズの例であり、そのスポット径は０．８４２μｍであるのに対し、実施例２でのスポット径は０．８３４μｍとなって、スポットが絞られていることがわかる。
【０１０４】
【表７】
2011028808.tif 000011
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。
【符号の説明】
【０１０６】
ＡＰ 絞り
ＣＯＬ コリメートレンズ
ＣＲ 中央領域
ＣＲ１ 第１中央領域
ＣＲ２ 第２中央領域
ＣＳ１ スポット中心部
ＣＳ２ スポット中間部
ＣＳ３ スポット周辺部
ＣＹ シリンドリカルレンズ
ＤＯＥ１ 第１光路差付与構造
ＤＯＥ２ 第２光路差付与構造
ＤＰ ダイクロイックプリズム
ＬＤ１ 赤色半導体レーザ
ＬＤ２ 赤外半導体レーザ
ＯＢＪ 対物レンズ
ＯＢＪ１ 対物レンズ
ＯＢＪ２ 対物レンズ
ＯＰ１〜ＯＰ８ 光学機能面
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 受光素子
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＲ 周辺領域
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ λ／４波長板
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＳＥＮ センサレンズ
ＳＴ１〜ＳＴ７ 段差面
【図１】
2011028808.tif 000012
【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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