(57)【要約】【課題】温度変化による対物レンズの光学的特性の劣化を抑制することが可能な対物レンズおよびそれを用いた光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】対物レンズＲは、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光を、それぞれ、所定の開口数でスポット状に収束させるレンズ面Ｒ１、Ｒ２と、レンズ面Ｒ１に形成された反射防止膜Ｒ１ａを備える。レンズ面Ｒ１は、ＢＤ専用領域Ａ１と、２波長共通領域Ａ２と、３波長共通領域Ａ３とを含み、ＢＤ専用領域Ａ１、２波長共通領域Ａ２および３波長共通領域Ａ３には、それぞれ、回折構造Ｐ１、Ｐ２およびＰ３が形成される。反射防止膜Ｒ１ａは、２波長共通領域Ａ２の範囲内において、ＢＤ光に対する透過率が最大となるように設計される。【選択図】図１
2015084262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長帯域の第１のレーザ光と、前記第１の波長帯域よりも長波長側にある第２の波長帯域の第２のレーザ光と、前記第２の波長帯域よりも長波長側にある第３の波長帯域の第３のレーザ光が入射する対物レンズにおいて、
前記第１のレーザ光、前記第２のレーザ光および前記第３のレーザ光を、それぞれ、第１の開口数と前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数および前記第２の開口数よりも小さい第３の開口数で、スポット状に収束させるレンズ部と、
前記レンズ部の入射面に形成された反射防止膜と、を備え、
前記レンズ部は、入射面に、前記第１のレーザ光の有効径に対応する領域から前記第２のレーザ光の有効径に対応する領域を除いた第１の領域と、前記第２のレーザ光の有効径に対応する領域から前記第３のレーザ光の有効径に対応する領域を除いた第２の領域と、前記第３のレーザ光の有効径に対応する第３の領域とを含み、
前記第２の領域と前記第３の領域には、それぞれ、互いに異なる回折構造が形成され、
前記反射防止膜は、前記第２の領域の範囲内において、前記第１のレーザ光に対する透過率が最大となるように設計されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の対物レンズにおいて、
前記第１のレーザ光に対する前記反射防止膜の透過率が最大となる位置が、前記第２の領域の径方向の中央よりも外側に近づくように設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の対物レンズにおいて、
前記レンズ部の第１の領域には、前記第２および第３の領域に形成された前記回折構造と異なる回折構造がさらに形成される、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項４】
請求項３に記載の対物レンズにおいて、
前記反射防止膜は、前記第１の領域の範囲内において、前記第１のレーザ光の入射位置が前記入射面の光軸から離れるに応じて、前記第１のレーザ光に対する前記透過率が小さくなるように設計されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の対物レンズにおいて、
前記第１のレーザ光は、ブルーレイディスクに対応するレーザ光であり、
前記第２のレーザ光は、デジタルバーサタイルディスクに対応するレーザ光であり、
前記第３のレーザ光は、コンパクトディスクに対応するレーザ光である、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項６】
複数の波長帯域のレーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光が入射される請求項１ないし５の何れか一項に記載の対物レンズと、を有する
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、対物レンズおよびそれを備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
互いに異なる波長帯のレーザ光を、１つの対物レンズによって、対応する光ディスク上に収束させる光ピックアップ装置が知られている。この場合、対物レンズは、レーザ光毎に異なる開口数で、各レーザ光を収束させる必要がある。このため、対物レンズのレンズ面は、径方向に複数の領域に分割され、各領域に、互いに異なる回折構造が設けられる。
【０００３】
たとえば、ブルーレイディスク（以下、「ＢＤ」という）と、デジタルバーサタイルディスク（以下、「ＤＶＤ」という）と、コンパクトディスク（以下、「ＣＤ」という）に対応する対物レンズの場合、レンズ面には、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤに対応する３波長互換のための回折構造と、ＢＤ、ＤＶＤに対応する２波長互換のための回折構造と、ＢＤに対応する回折構造が設けられる（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８７１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の対物レンズにおいて、常温（たとえば２５度）から高温（たとえば６５度）に温度が変化した場合、対物レンズの屈折率や形状が変化し、これに伴い、開口数および収差等が変動し得る。開口数や収差等が変動すると、レーザ光が対応するディスク上に適正に収束されず、対物レンズの光学的特性が劣化する惧れがある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、温度変化による対物レンズの光学的特性の劣化を抑制することが可能な対物レンズおよびそ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、第１の波長帯域の第１の波長のレーザ光と、前記第１の波長帯域よりも長波長側にある第２の波長帯域の第２のレーザ光と、前記第２の波長帯域よりも長波長側にある第３の波長帯域の第３のレーザ光が入射する対物レンズに関する。本態様に係る対物レンズは、前記第１のレーザ光、前記第２のレーザ光および前記第３のレーザ光を、それぞれ、第１の開口数と前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数および前記第２の開口数よりも小さい第３の開口数で、スポット状に収束させるレンズ部と、前記レンズ部の入射面に形成された反射防止膜と、を備える。前記レンズ部は、入射面に、前記第１のレーザ光の有効径に対応する領域から前記第２のレーザ光の有効径に対応する領域を除いた第１の領域と、前記第２のレーザ光の有効径に対応する領域から前記第３のレーザ光の有効径に対応する領域を除いた第２の領域と、前記第３のレーザ光の有効径に対応する第３の領域とを含み、前記第２の領域と前記第３の領域には、それぞれ、互いに異なる回折構造が形成される。前記反射防止膜は、前記第２の領域の範囲内において、前記第１のレーザ光に対する透過率が最大となるように設計されている。
【０００８】
第１の態様に係る対物レンズによれば、温度変化による収差変動等の影響を受け易い領域において、第１のレーザ光に対する透過率が良好となるため、温度変化による対物レン
ズの光学的特性の劣化を抑えることができる。
【０００９】
本態様において、前記第１のレーザ光に対する前記反射防止膜の透過率が最大となる位置が、前記第２の領域の径方向の中央よりも外側に近づくように設定されるのが望ましい。こうすると、第２の領域のうち界面反射率が大きくなる外周側の位置において、第１のレーザ光に対する透過率が良好となるため、さらに、温度変化による対物レンズの光学的特性の劣化を抑えることができる。
【００１０】
本実施の形態において、前記レンズ部の前記第１の領域には、前記第２および第３の領域に形成された前記回折構造と異なる回折構造がさらに形成されるよう構成され得る。
【００１１】
また、本態様において、前記反射防止膜は、前記第１の領域の範囲内において、前記第１のレーザ光の入射位置が前記入射面の光軸から離れるに応じて、前記第１のレーザ光に対する前記透過率が小さくなるように設計されるよう構成され得る。こうすると、レンズ部の周辺部の領域において、透過率が大きくなりすぎないよう、反射防止膜が設計されるため、第１のレーザ光を適正なスポット径に収束させることができる。
【００１２】
さらに、前記第１のレーザ光は、ブルーレイディスクに対応するレーザ光であり、前記第２のレーザ光は、デジタルバーサタイルディスクに対応するレーザ光であり、前記第３のレーザ光は、コンパクトディスクに対応するレーザ光であるよう構成され得る。
【００１３】
本発明の第２の態様は、光ピックアップ装置に関する。本態様に係る光ピックアップ装置は、複数の波長帯域のレーザ光を出射する光源と、前記レーザ光が入射される上記第１の態様に係る対物レンズとを備える。
【００１４】
本態様に係る光ピックアップ装置によれば、上記第１の態様と同様、温度変化による収差変動等の影響を受け易い領域において、透過率が良好となるため、高温における光ピックアップ装置の特性の劣化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のとおり、本発明によれば、温度変化による対物レンズの光学的特性の劣化を抑制することが可能な対物レンズおよびそ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。
【００１６】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る対物レンズの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る回折構造の例を示す図である。
【図３】実施の形態に係る対物レンズの開口数と反射率、透過率の特性を示すグラフである。
【図４】実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【図５】変更例に係る対物レンズの開口数と反射率、透過率の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態では、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに対して互換性を持つ対物レンズおよび光ピックアップ装置に本発明が適用
されている。
【００１９】
＜対物レンズ＞
図１（ａ）は、対物レンズＲの光軸を含む当該光軸に平行な面によって対物レンズＲを切断しときの断面を模式的に示す図、図１（ｂ）は、本実施の形態に係る対物レンズＲを光源側から見たときの平面図である。なお、図１（ａ）には、ＢＤに対応するレーザ光（以下、「ＢＤ光」という）と、ＤＶＤに対応するレーザ光（以下、「ＤＶＤ光」という）と、ＣＤに対応するレーザ光（以下、「ＣＤ光」という）の光線のうち、それぞれの光に必要な有効径の最外角を通る光線が示されている。
【００２０】
対物レンズＲは、平面視において真円の形状を有している。対物レンズＲは、光透過性に優れる樹脂材料により形成されている。対物レンズＲの光源側には、レンズ面Ｒ１が形成されており、対物レンズＲのディスク側には、レンズ面Ｒ２が形成されている。
【００２１】
レンズ面Ｒ１は、光源側方向に突出する非球面形状の凸面となっている。レンズ面Ｒ１の径は、レンズ面Ｒ２の径よりも大きく、レンズ面Ｒ１の曲率は、レンズ面Ｒ２の曲率よりも大きい。
【００２２】
レンズ面Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ、平行光の状態で入射したＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤの信号記録面上に収束させるよう構成されている。レンズ面Ｒ１に入射したＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、レンズ面Ｒ１で光軸に向かう方向に屈折され、レンズ面Ｒ２に向かう。レンズ面Ｒ１にて屈折されたＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、レンズ面Ｒ２によって、さらに光軸に向かう方向に屈折される。こうして対物レンズＲにより収束されたＢＤ光は、ＢＤに適する高い開口数（ＮＡ＝０．８５）にてＢＤに入射する。また、ＤＶＤ光は、ＢＤ光よりも低い開口数（ＮＡ＝０．６）にてＤＶＤに入射し、ＣＤ光は、さらに低い開口数（ＮＡ＝０．４７）にてＣＤに入射する。その後、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、それぞれのカバー層で屈折され、信号記録面上にフォーカスされる。
【００２３】
レンズ面Ｒ１、Ｒ２の表面には、それぞれ、反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａが形成されている。反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、屈折率の異なる薄膜が積層された多層膜である。反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、レンズ表面での必要な光の反射を抑制し、必要な光の透過率を高めるよう、膜厚と層数が設計されている。
【００２４】
また、レンズ面Ｒ１には、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光を、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤ上に収束させるために、同心円輪状の回折構造が形成されている。かかる回折構造は、所定のピッチおよび高さを有する輪帯状のブレーズ型回折構造である。これら回折構造は、回折作用によってＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の収束状態を変化させる。
【００２５】
レンズ面Ｒ１のうちＣＤ光の有効径に対応する領域Ａ３（以下、「３波長共通領域」という）には、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光を適正に収束させるよう設計された回折構造Ｐ３が形成されている。また、領域Ａ３の部分を除いたＤＶＤ光の有効径に対応する領域Ａ２（以下、「２波長共通領域」という）にはＢＤ光とＤＶＤ光を適正に収束させるよう設計された回折構造Ｐ２が形成されている。さらに、領域Ａ３および領域Ａ２の部分を除いたＢＤ光の有効径に対応する領域Ａ１（以下、「ＢＤ専用領域」という）にはＢＤ光を適正に収束させるよう設計された回折構造Ｐ１が形成されている。
【００２６】
３波長共通領域Ａ３に形成される回折構造Ｐ３は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の３つの光を所定の位置に収束させる回折作用を実現するため、緻密に設計されたパターンを有する。これに対し、２波長共通領域Ａ２に形成される回折構造Ｐ２は、ＢＤ光とＤＶＤ光の
２つの光を所定の位置に収束させる回折作用を実現できれば良いため、３波長共通領域Ａ３に形成される回折構造Ｐ２よりも緩やかに設計されたパターンを有し、ＢＤ専用領域Ａ１に形成される回折構造Ｐ１は、ＢＤ光のみを所定の位置に収束させれば良いため、さらに緩やかに設計されたパターンを有する。上述の反射防止膜Ｒ１ａは、これら回折構造Ｐ１〜Ｐ３の上面を覆うように、レンズ面Ｒ１の全域に形成されている。
【００２７】
図１（ａ）には、ＢＤ専用領域Ａ１の最も外側を通るＢＤ光の光線と、２波長共通領域Ａ２の最も外側を通るＤＶＤ光の光線と、３波長共通領域Ａ３の最も外側を通るＣＤ光の光線が示されている。レンズ面Ｒ１に入射する光は、レンズ面Ｒ１の周辺部に近いほど、入射角（接線角）が大きくなる。図１（ａ）には、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の最大入射角（最大接線角）がα、β、γとして示されている。
【００２８】
図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、回折構造Ｐ１〜Ｐ３のパターン例を示す図である。これらの図には、対物レンズＲの光軸を含む当該光軸に平行な面によって対物レンズＲを切断しときの回折構造Ｐ１〜Ｐ３のブレーズの形状が模式的に示されている。
【００２９】
回折構造Ｐ１は、上記のように、ＢＤ光の所定次数の回折光が焦点位置Ｐｂに収束するよう、ブレーズのピッチｐ１と高さｄ１が調整されている。また、回折構造Ｐ２は、上記のように、ＢＤ光、ＤＶＤ光の所定次数の回折光が、それぞれ、焦点位置Ｐｂ、Ｐｄに収束するよう、ブレーズのピッチｐ２と高さｄ２が調整されている。さらに、回折構造Ｐ３は、上記のように、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の所定次数の回折光が、それぞれ、焦点位置Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｃに収束するよう、ブレーズのピッチｐ３と高さｄ３が調整されている。
【００３０】
上記設計において、回折構造Ｐ２、Ｐ１は、２波長共通領域Ａ２およびＢＤ専用領域Ａ１に入射したＣＤ光が、回折構造Ｐ２、Ｐ１によって、焦点位置Ｐｃとは異なる方向に回折されるように設計される。さらに、回折構造Ｐ１は、ＢＤ専用領域Ａ１に入射したＤＶＤ光が、回折構造Ｐ１によって、焦点位置Ｐｄとは異なる方向に回折されるよう設計される。
【００３１】
なお、各領域に形成される回折のためのブレーズは、それとは別の位相を形成する非周期的または周期的な段差の中に形成されていてもよい。
【００３２】
図３（ａ）は、界面反射率と開口数の関係を模式的に示すグラフである。図３（ａ）には、ｐ波とｓ波の界面反射率が実線で示されており、それらの界面反射率を合わせた実質的な界面反射率が破線で示されている。また、図３（ａ）の縦軸には、レンズ面Ｒ１における界面反射率が示されており、横軸には、開口数が示されている。開口数が大きいほど、レンズ面Ｒ１に入射する光の接線角が大きい。
【００３３】
図３（ａ）を参照して、ｐ波の界面反射率は、開口数０．３付近まで、僅かな変位で増加し、その後、開口数０．６付近において、ブリュースター角になり、略０となる。そして、ｐ波の界面反射率は、ブリュースター角を超えると、急峻に増加する。他方、ｓ波の界面反射率は、開口数０から０．８５まで、単調に増加する。
【００３４】
このように、ｐ波とｓ波の界面反射率を合わせると、界面反射率は、開口数が大きくなればなるほど、大きくなる。特に、ブリュースター角に相当する開口数０．６を超えると、界面反射率は、急峻に大きくなる。したがって、開口数の小さいＣＤ光に対する反射率は小さく、開口数の大きいＢＤ光、ＤＶＤ光に対する反射率は大きくなる。すなわち、レンズ面Ｒ１の周辺部に近いほど、界面反射率が高くなり、レーザ光の光量が損なわれ易い。
【００３５】
図３（ｂ）は、ＢＤ光に対する回折効率と開口数の関係を模式的に示すグラフである。図３（ｂ）には、各開口数に応じた回折効率の例が示されている。
【００３６】
図３（ｂ）を参照して、開口数０．４７未満の領域は、図２（ｃ）に示すように、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光に対応する回折構造が形成された３波長共通領域Ａ３に相当する。この領域においては、３つの波長帯域のレーザ光に対応するため、最も緻密なパターンの回折構造が形成されている。本実施の形態では、この領域において、ＢＤ光に対する回折効率が最も低くなっている。
【００３７】
また、開口数０．４７以上０．６未満の領域は、図２（ｂ）に示すように、ＢＤ光とＤＶＤ光に対応する回折構造が形成された２波長共通領域Ａ２に相当する。この領域においては、２つの波長帯域のレーザ光に対応するため、やや緻密なパターンの回折構造が形成されている。本実施の形態では、この領域におけるＢＤ光に対する回折効率が、３波長共通領域Ａ３よりも高く、ＢＤ専用領域Ａ１よりも低くなっている。
【００３８】
さらに、開口数０．６以上０．８５未満の領域は、図２（ａ）に示すように、ＢＤ光のみに対応するためのＢＤ専用領域Ａ１に相当する。この領域においては、１つの波長帯域のみのレーザ光に対応する回折構造が形成されている。したがって、この領域では、ＢＤ光に対する回折効率が最も高くなっている。
【００３９】
このように、本実施の形態では、ＢＤ光に対する回折効率は、開口数の小さい領域が小さく、開口数の大きい領域が大きくなる。すなわち、図３（ａ）とは、逆に、ＢＤ光に対する透過率は、開口数の大きい領域ほど良好となる。
【００４０】
なお、レンズ面Ｒ１に入射するＢＤ光の強度は、中心（光軸位置）が最も高く、周辺に向かうにつれて徐々に低下する、いわゆるガウス分布を持っている。一方、ＢＤ光のスポット径を小さく絞るには、ＢＤ光の中心部と周辺部との間の強度差を小さくする必要がある。このため、図３（ｂ）のように、周辺部（開口数が大きい領域）の回折効率が高まると、周辺部におけるＢＤ光の強度を中心部の強度に近づけることができ、ＢＤ光を小さなスポット径に絞り込むことができる。
【００４１】
このように、ＢＤ光を微小スポットに絞り込むには、ＢＤ光の周辺部の強度を高めて中心部の強度に近づけるのが望ましい。この点からすると、反射防止膜Ｒ１ａは、ＢＤ光に対する透過率の最大値が、なるべくレンズ面Ｒ１の周辺部に近づくように設計されるのが望ましい。
【００４２】
しかしながら、本実施の形態では、図３（ｃ）に示すように、ＢＤ光に対する反射防止膜Ｒ１ａの透過率の最大値が、レンズ面Ｒ１の周辺部ではなく、開口数０．４７以上０．６未満の２波長共通領域Ａ２の範囲内に設定されている。図３（ｃ）において、横軸は、開口数であり、縦軸は反射防止膜Ｒ１ａの透過率である。成膜上、反射防止膜Ｒ１ａの透過率は、レンズ面の全領域において一様とすることはできず、通常、何れかの開口数の位置においてピークを持つように設計される。
【００４３】
本実施の形態において、このように反射防止膜Ｒ１ａの最大値が２波長共通領域Ａ２の範囲内に設定されるのは、以下の理由による。
【００４４】
上述の如く、対物レンズＲは、樹脂製のため、ガラス製のレンズに比べ、温度変化により屈折率や形状が変化し易い。温度変化によって回折構造の屈折率や形状が設計値からずれると、回折構造による回折作用に乱れが生じ、開口数変動や収差変動が生じる。その結
果、レーザ光が一点に集まりにくくなり、焦点がぼける状態となってしまう。このため、ディスク上に収束されるスポットの光量が低下し、記録／再生特性が劣化する惧れがある。
【００４５】
このような現象は、一般に、ＢＤ光の入射角（接線角）が大きくなるほど顕著になる。したがって、温度変化による開口数変動や収差変動は、入射角（接線角）が小さいレンズ面Ｒ１の内周部分（３波長共通領域Ａ３）では小さく、外周（ＢＤ専用領域Ａ１）に近づくほど大きくなる。
【００４６】
また、上記の現象は、回折構造が緻密になるほど顕著となる。回折構造を複数の波長帯域のレーザ光に対応させると、回折構造が緻密なパターンになり、屈折率および形状の変化が、回折作用に影響を及ぼし易い。さらに、複数の波長帯域のレーザ光に回折構造を対応させるためには、各波長のレーザ光に対して厳密な回折条件が要求される。このため、回折構造は、対応する波長帯域の数が増える程、設計値に対する回折構造のズレが許容されにくくなる。したがって、対応する波長帯域の数が増えて回折構造のパターンが緻密になる程、温度変化による回折作用の影響を受け易くなる。
【００４７】
開口数０．４７未満の３波長共通領域Ａ３は、３つの波長帯域のレーザ光に対応する最も緻密なパターンの回折構造が形成されるため、温度変化による回折作用の影響を最も受けやすい。しかしながら、この領域に入射するＢＤ光は、レンズ面Ｒ１に対する入射角（接線角）が十分小さいため、温度変化による回折作用の変動が極めて小さい。また、この領域に入射するＢＤ光は、開口数が小さいため、焦点深度が深く、ＢＤ光が焦点からバラケにくい。したがって、この領域では、対物レンズＲの温度が変化しても、ＢＤ光は、所期の焦点位置に収束し易くなる。
【００４８】
開口数０．６以上のＢＤ専用領域Ａ１に入射するＢＤ光は、レンズ面Ｒ１に対する入射角（接線角）が大きいため、入射角（接線角）との関係からは、温度変化による収差変動等の影響が大きいものとなる。また、この領域に入射するＢＤ光は、開口数が大きいため、焦点深度が浅く、このため、開口数変動や収差変動によってＢＤ光が焦点からバラケ易い。しかしながら、この領域は、ＢＤ光のみに特化した設計が可能であるため、予め、形状変化や屈折率変動による影響が抑制されるよう、回折構造をシンプルなパターンに設計することができる。したがって、この領域における温度変化による影響を、設計により抑えることは、比較的容易である。
【００４９】
これに対し、開口数０．４７以上０．６未満の２波長共通領域Ａ２は、２波長に対応する比較的緻密なパターンの回折構造が形成され、且つ、この領域に入射するＢＤ光は、レンズ面Ｒ１に対する入射角が大きいため、温度変化による回折作用の乱れが大きくなり易い。また、この領域に入射するＢＤ光は、開口数が大きいため、焦点深度も浅く、このため、開口数変動や収差変動によってＢＤ光が焦点からバラケ易い。さらに、この領域においては、ＢＤ光のみならずＤＶＤ光をも考慮して回折構造を形成する必要があるため、温度変化による影響を設計により抑えることは、困難である。したがって、３つの領域Ａ１〜Ａ３のうち、２波長共通領域Ａ２が、温度変化によってＢＤ光が最も焦点からバラケ易く、よって、焦点位置におけるＢＤ光の強度が不足し易くなる。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、図３（ｃ）のように、開口数０．４７以上０．６未満の２波長共通領域Ａ２におけるＢＤ光の透過率が良好となるように、反射防止膜Ｒ１ａが設計される。
【００５１】
図３（ｃ）を参照して、開口数が０のとき、反射防止膜Ｒ１ａのＢＤ光に対する透過率は、最も低い。その後、開口数が０．５まで、反射防止膜Ｒ１ａのＢＤ光に対する透過率
は、単調に増加する。そして、開口数が略０．５のとき、反射防止膜Ｒ１ａのＢＤ光に対する透過率は、最大となる。その後、開口数が０．８５まで、反射防止膜Ｒ１ａのＢＤ光に対する透過率は、単調に減少する。
【００５２】
このように、本実施の形態における反射防止膜Ｒ１ａは、開口数０．４７以上０．６未満の２波長共通領域Ａ２の範囲内において、ＢＤ光に対する透過率が最大となるように設計される。これにより、対物レンズＲの温度変化によって光量不足となり易い２波長共通領域Ａ２の光量が補われるため、ディスク上に収束されるＢＤ光のスポットの光量を適正に維持することができ、記録／再生特性の劣化を抑制することができる。
【００５３】
なお、図３（ｃ）に示す設計例では、開口数が略０．５の位置において、ＢＤ光に対する透過率が最大となるように、反射防止膜Ｒ１ａ設計された。しかしながら、２波長共通領域Ａ２における界面反射率は、図３（ａ）に示すように、外周に向かうほど大きくなるため、温度変化による収差変動等の影響も、外周に向かうほど大きくなる。このため、反射防止膜Ｒ１ａのＢＤ光に対する透過率が最大となる位置は、２波長共通領域Ａ２の中央よりも外周側に設定されるのが望ましく、より好ましくは、２波長共通領域Ａ２の最外周部近傍に設定されるのが望ましい。
【００５４】
また、レンズ面Ｒ１の中央部に比べて、レンズ面Ｒ１の周辺部の光量が大きくなりすぎると、超解像現象により、スポット径が必要以上に小さく絞られる惧れがある。したがって、開口数０．６以上０．８５未満のＢＤ専用領域Ａ１においては、図３（ｃ）に示すように、ＢＤ光に対する透過率が徐々に低くなるように、反射防止膜Ｒ１ａが設計されるのが望ましい。
【００５５】
＜光ピックアップ装置＞
上記のようにして形成された対物レンズＲを用いた光ピックアップ装置の構成例について説明する。
【００５６】
図４に、光ピックアップ装置の光学系を示す。図４（ａ）は、対物レンズアクチュエータを除いた光学系の上面図、図４（ｂ）は、対物レンズアクチュエータ周辺部分を側面側から見た内部透視図、図４（ｃ）は、半導体レーザ１０１におけるレーザ素子１０１ａ〜１０１ｃの配置状態を示す図である。
【００５７】
図４（ａ）を参照して、光ピックアップ装置は、半導体レーザ１０１と、回折格子１０２と、平板状の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０３と、λ／４板１０４と、コリメータレンズ１０５と、レンズアクチュエータ１０６と、立ち上げミラー１０７と、対物レンズ１０８と、回折光学素子１０９と、光検出器１１０を備える。
【００５８】
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のＢＤ用のレーザ光（以下、「ＢＤ光」という）と、波長６６０ｎｍ程度のＤＶＤ用のレーザ光（以下、「ＤＶＤ光」という）と、波長７８５ｎｍ程度のＣＤ用のレーザ光（以下、「ＣＤ光」という）を同一方向に出射する。
【００５９】
図４（ｃ）に示すように、半導体レーザ１０１は、一つのＣＡＮ内に、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光をそれぞれ出射するレーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを備える。レーザ素子１０１ｂ、１０１ｃは、発光点の間隔がｗ２となるように、基板１０１ｄ上に一体的に形成され、レーザ素子１０１ａは、その発光点とレーザ素子１０１ｂの発光点との間隔がｗ１（ｗ１＞ｗ２）となるように他の基板１０１ｅに形成されている。レーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、基板１０１ｄ、１０１ｅがＣＡＮ内のサブマウント１０１ｆに設置されることにより、各発光点が一直線上に並ぶように配置されている。半導体
レーザ１０１以降の光学系は、その光軸がＤＶＤ光の光軸に整合するように調整されている。
【００６０】
回折格子１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光のうちＢＤ光のみをメインビームと２つのサブビームに分割する。ＤＶＤ光とＣＤ光も回折格子１０２による回折作用を受けるが、これら光のサブビームの強度は、極めて小さくなっている。
【００６１】
ＰＢＳ１０３は、回折格子１０２側から入射されたレーザ光を反射する。ＰＢＳ１０３は、薄板状の平行平板となっており、その入射面に、偏光膜が形成されている。半導体レーザ１０１は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の偏光方向がＰＢＳ１０３に対してＳ偏光となるように配置されている。
【００６２】
λ／４板１０４は、ＰＢＳ１０３によって反射されたレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光を、ディスクへ向かうときの偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたレーザ光はＰＢＳ１０３を透過して光検出器１１０へと導かれる。
【００６３】
コリメータレンズ１０５は、ＰＢＳ１０３によって反射されたレーザ光を平行光に変換する。レンズアクチュエータ１０６は、λ／４板１０４とコリメータレンズ１０５を、コリメータレンズ１０５の光軸方向に駆動する。
【００６４】
レンズアクチュエータ１０６は、移動部材１０６ａと、ギア１０６ｂと、モータ１０６ｃを備える。移動部材１０６ａは、λ／４板１０４とコリメータレンズ１０５を保持している。移動部材１０６ａは、コリメータレンズ１０５の光軸方向に移動可能にガイド（図示せず）に支持されている。また、移動部材１０６ａにはギア（図示せず）が配され、このギアが、ギア１０６ｂに噛み合っている。ギア１０６ｂは、モータ１０６ｃの駆動軸に連結されている。モータ１０６ｃが駆動されることにより、移動部材１０６ａに保持されたコリメータレンズ１０５がλ／４板１０４とともに移動する。こうして、コリメータレンズ１０５が制御信号に応じて移動されることにより、レーザ光に生じる収差（球面収差）が補正される。
【００６５】
立ち上げミラー１０７は、コリメータレンズ１０５を介して入射されたレーザ光を対物レンズ１０８に向かう方向に反射する。
【００６６】
対物レンズ１０８は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を対応するディスクの信号面上に収束させるよう設計されている。対物レンズ１０８は、上記実施の形態の対物レンズＲのように、光源側に反射防止膜ｒａが形成されたレンズ面１０８ａ、ディスク側にレンズ面１０８ｂが形成されている。レンズ面１０８ｂは、上記実施の形態の対物レンズＲのレンズ面Ｒ１のように、ＢＤ専用領域Ａ１、２波長共通領域Ａ２、３波長共通領域Ａ３の３つの領域に、径方向に区分され、各領域には、それぞれ、互いに異なる回折構造が形成されている。反射防止膜ｒａは、図３（ｃ）を参照して説明したように、２波長共通領域Ａ２において、ＢＤ光に対する透過率が最大となるように、形成されている。
【００６７】
対物レンズ１０８は、ホルダ１２１に保持され、ホルダ１２１は、対物レンズアクチュエータ１２２によって、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。このようにホルダ１２１が駆動されることにより、対物レンズ１０８が、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。
【００６８】
ディスクからの反射光は、λ／４板１０４によりＰＢＳ１０３に対してＰ偏光となる直
線偏光に変換される。これにより、ディスクからの反射光は、ＰＢＳ１０３を透過する。ＰＢＳ１０３は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の光軸に対して４５度傾くように配置されている。このため、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光が図４（ａ）のように収束状態でＰＢＳ１０３を透過すると、これらの光に非点収差が導入される。
【００６９】
回折光学素子１０９は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を回折させる。回折光学素子１０９は、ＢＤ光に対しては＋１次の回折効率が高く、ＤＶＤ光、ＣＤ光に対しては０次の回折効率が高くなるよう設計されている。ＢＤ光のメインビームは、回折光学素子１０９によってＤＶＤ光の光軸に近づく方向に曲げられ、光検出器１１０の受光面上において、ＤＶＤ光の照射位置に照射される。
【００７０】
光検出器１１０には、ＤＶＤ光とＣＤ光の０次の回折光が照射される位置に、それぞれ、４分割センサが配置されている。ＢＤ光のメインビームは、上記のように回折光学素子１０９により回折されることにより、ＤＶＤ光を受光する４分割センサに照射される。さらに、光検出器１１０には、回折光学素子１０９により回折されたＢＤ光の２つのサブビームが照射される位置に４分割センサが配置されている。光検出器１１０のセンサレイアウトは、各センサからの出力により、再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が生成されるよう設定されている。
【００７１】
＜実施形態の効果＞
本実施の形態による対物レンズによれば、以下の効果が奏され得る。
【００７２】
２波長共通領域Ａ２において、ＢＤ光に対する透過率が良好となるように反射防止膜Ｒ１ａが設計されるため、温度変化によって、収差変動等が発生しても、ディスク上に照射されるスポットの光量を適正に維持することができる。したがって、温度変化による収差変動等の影響を抑えることができる。
【００７３】
また、本実施の形態によれば、レンズ面Ｒ１の周辺部の領域において、ＢＤ光に対する透過率が大きくなりすぎないよう、反射防止膜Ｒ１ａが設計されるため、ＢＤ光を適正なスポット径に収束させることができる。
【００７４】
本実施の形態の光ピックアップ装置によれば、上記のように設計された対物レンズが用いされるため、対物レンズの温度が変化しても、ディスク上に収束されるＢＤ光のスポットの光量を適正に維持することができ、温度変化による記録／再生特性の劣化を抑制することができる。
【００７５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記の他に種々の変更が可能である。
【００７６】
たとえば、上記実施の形態では、レンズ面Ｒ１およびレンズ面Ｒ２の両方に、反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａが設けられたが、レンズ面Ｒ１のみに反射防止膜Ｒ１ａが設けられても良い。
【００７７】
また、上記実施の形態では、ＢＤ専用領域Ａ１、２波長共通領域Ａ２および３波長共通領域Ａ３に形成される回折構造のＢＤ光に対する回折効率が図３（ｂ）のように設定されたが、各領域の回折構造の回折効率はこれに限定されるものではなく、レンズの設計思想に応じて適宜変更可能である。たとえば、図５（ｂ）のように、３波長共通領域Ａ３におけるＢＤ光の回折効率が２波長共通領域Ａ２よりも高く、ＢＤ専用領域Ａ１よりも低くなるように、各領域の回折構造が形成され得る。
【００７８】
なお、３波長対応の対物レンズにおいては、図５（ｂ）のように、回折効率を設定した方が、光ピックアップ装置に対物レンズが搭載された場合の実動作において、むしろ好ましいと言える。すなわち、３波長共通領域Ａ３におけるＢＤ光の回折効率を２波長共通領域Ａ２よりも高くして、反射防止膜Ｒ１ａの透過率を上記のように調整することにより、反射防止膜Ｒ１ａの透過率と相俟って、ＣＤ光の光量を犠牲にすることなく３波長全てに対してバランス良く光量を確保することができる。
【００７９】
図５（ｂ）の場合も、レンズ周辺部（開口数が大きい領域）の回折効率がレンズ中心部よりも高いため、図３（ｂ）の場合と同様、周辺部におけるＢＤ光の強度を中心部の強度に近づけることができ、ＢＤ光を小さなスポット径に絞り込むことができる。また、２波長共通領域Ａ２は、２つの波長のレーザ光に対応する回折構造が形成されるため、上記実施の形態と同様、温度変化による影響を受け易く、よって、図５（ｃ）のように、反射防止膜Ｒ１ａの透過率のピーク位置を２波長共通領域Ａ２に対応する位置に設定することによって、上記実施の形態と同様、温度変化によるＢＤ光の光量不足を抑制することができる。
【００８０】
また、上記実施の形態では、ＢＤ専用領域Ａ１には、回折構造Ｐ１が形成されたが、ＢＤ専用領域Ａ１は、回折構造が形成されてなくても良い。この場合、ＢＤ専用領域Ａ１に入射したＣＤ光、ＤＶＤ光は、非球面形状のレンズ作用によって、ＣＤ光の焦点位置ＰｃおよびＤＶＤ光の焦点位置Ｐｄとは異なる位置に屈折される。なお、各レーザ光に対する収差を抑制するためには、上記実施の形態のように、ＢＤ専用領域Ａ１には、回折構造Ｐ１が形成されたほうが望ましい。
【００８１】
また、上記実施の形態では、超解像現象によるＢＤ光のスポット径の小径化を防ぐために、ＢＤ専用領域Ａ１において、ＢＤ光に対する透過率が徐々に低くなるように、反射防止膜Ｒ１ａが設計されたが、ＢＤ光の透過光量をより大きくしたい場合は、この領域においても、ＢＤ光の透過率が極力低下しないように、反射防止膜Ｒ１ａが設計されても良い。
【００８２】
また、上記実施の形態では、開口数が略０．５のときに、ＢＤ光に対する透過率が最大となるように、反射防止膜Ｒ１ａが設計されたが、２波長共通領域Ａ２の範囲内であれば、他の開口数のときに、最大となるように、反射防止膜Ｒ１ａが設計されても良い。
【００８３】
また、上記実施の形態では、回折構造Ｐ１〜Ｐ３は、ブレーズ形状のものが示されが、ステップ形状のものが用いられても良い。
【００８４】
さらに、上記実施の形態では、対物レンズＲは、樹脂製のレンズが用いられたが、ガラス製のレンズが用いられても良い。
【００８５】
本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
Ｒ    …  対物レンズ
Ｒ１  …  レンズ面（レンズ部）
Ｒ１ａ…  反射防止膜
Ａ１  …  ＢＤ専用領域（第１の領域）
Ａ２  …  ２波長共通領域（第２の領域）
Ａ３  …  ３波長共通領域（第３の領域）
Ｐ１  …  回折構造
Ｐ２  …  回折構造
Ｐ３  …  回折構造
Ｒ２  …  レンズ面（レンズ部）
１０９  …  対物レンズ
１０９ａ…  レンズ面（レンズ部）
１０９ｂ…  レンズ面（レンズ部）
ｒａ  …  反射防止膜
【図１】
2015084262.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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