(57)【要約】【課題】２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が同一であり、２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が異なる、３つ以上の光記録媒体へ集光させる対物レンズ光学系の光利用効率の向上、不要光の低減を行うこと。【解決手段】本発明は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に波長λ１の光束を厚さｔ２の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に、波長λ３の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる対物レンズ光学系である。同一波長の互換技術に対物レンズ光学系の領域分けを用い、異なる波長の互換技術に光ビームの波長λの違いによって発生する色収差等を相殺するような収差を発生させている。第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差を０．５λ以上とした。【選択図】図１
2008165920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項２】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項３】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項４】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項５】
波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略６５５ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．１ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の対物レンズ光学系。
【請求項６】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項７】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項８】
波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略７９０ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．１ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略１．２ｍｍであることを特徴とする請求項６又は７記載の対物レンズ光学系。
【請求項９】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３、波長λ４のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項１０】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体または前記第４の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項１１】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第4の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３、波長λ４のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項１２】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第4の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体または前記第４の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項１３】
波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略７９０ｎｍ、波長λ４が略６５５ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．1ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略１．２ｍｍ、基板厚さｔ４が略０．６ｍｍであることを特徴とする請求項９〜１２いずれかに記載の対物レンズ光学系。
【請求項１４】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ1）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１又は波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とする光ピックアップ光学系。
【請求項１５】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とする光ピックアップ光学系。
【請求項１６】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１又は波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とする光ピックアップ光学系。
【請求項１７】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とする光ピックアップ光学系。
【請求項１８】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１又は波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とする光ピックアップ光学系。
【請求項１９】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とする光ピックアップ光学系。
【請求項２０】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１又は波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とする光ピックアップ光学系。
【請求項２１】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体または前記第４の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とする光ピックアップ光学系。
【請求項２２】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第４の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３又は波長λ４のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とすることを特徴とする光ピックアップ光学系。
【請求項２３】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第4の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体または前記第４の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とすることを特徴とする光ピックアップ光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の異なる厚みを有する光記録媒体に対して情報を記録または再生可能な対物レンズ光学系及び光ピックアップ光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、異なる光記録媒体へ集光させる対物レンズ光学系が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された技術は、波長の違いによって発生する色収差及び透明基板によりの厚みによる発生する波面収差を利用することにより、２つの異なる光記録媒体へ集光させる技術（以下互換技術と呼ぶ）である。しかしながら、同一波長に光を用いて、厚みの異なる光記録媒体に対して集光させる場合には、この互換技術を適用することは困難であった。
【０００３】
また、同一波長での互換技術として、特許文献２に開示されている技術がある。本技術においては、光束の偏光方向を選択的に切り換える偏光面切換素子が必要であり、部品点数の増加、対物レンズ光学系の大型化、対物レンズ光学系の重量増加の課題があった。
【０００４】
また、他の同一波長での互換技術として、特許文献３において紹介されているように、対物レンズ光学系を領域分けすることにより、異なる光記録媒体へ集光させる技術がある。しかし、各光記録媒体に集光する対物レンズ光学系の各領域は、各光記録媒体のそれぞれにしか集光させることができないため、３つ以上の光記録媒体へ集光させるようにすると、光利用効率の低下によるレーザーパワーの増加や不要光の処理などの課題があった。
【０００５】
各光記録媒体に集光する対物レンズ光学系の各領域が各光記録媒体のそれぞれにしか集光させることができないという問題点を解決する技術が、特許文献４に開示されている。この技術では、２つの媒体共に集光させる領域を設けている。しかし、この領域の互換技術に回折構造を用いており、回折効率による光の利用効率の低下があり、依然として、光利用効率の低下によるレーザーパワーの増加や不要光の処理などの課題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９５７６９号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３９１号公報
【特許文献３】特開平１０−１４３９０５号公報
【特許文献４】特開２０００−２８９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術にかかる対物レンズ光学系を用いた場合には、上述したように、光利用効率の低下によるレーザパワーの増加や不要光の処理という課題が発生していた。
【０００８】
本発明は、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が同一であり、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が異なっている、少なくとも３つ以上の光記録媒体へ集光させる対物レンズ光学系の光利用効率の向上、不要光の低減を行い、高性能な対物レンズ光学系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】
最初に本発明の前提技術について概説し、その後に、本発明の具体的な構成について説明する。
【００１０】
本発明は、第一に、同一波長の互換技術に対物レンズ光学系の領域分けを用い（以下互換技術Ａと呼ぶ）、異なる波長の互換技術に、任意の光線高さに対する情報記録面上の集光点の収差を許容範囲内となるよう位相を変化させる構造（以下互換技術Ｂと呼ぶ）を用いた。
【００１１】
互換技術Ｂは、波長λ１のレーザービームで基板厚さｔ１の光記録媒体２に記録再生する際に生じる波面収差と、波長λ３のレーザービームで基板厚さｔ３の情報記録媒体に記録再生する際に生じる波面収差とを補償するように位相を変化させる構造によって実現される。かかる互換技術Ｂにおいて考慮すべき収差には、基板厚の差によって生じる波面収差（収差α）、レーザビームの波長の差に基づく対物レンズ及び光記録媒体の基板の屈折率差によって生じる色収差（収差β）、波長の差を利用して対物レンズの面を高次非球面とすることによって発生させる色収差（収差γ）がある。
【００１２】
当該互換技術Ｂには、収差αを収差βと収差γによりキャンセルさせることによって互換を可能とする技術（Ｂ１）と、収差βを収差γによりキャンセルさせることによって互換を可能とする技術（Ｂ２）とがある。前者のＢ１の互換技術は、例えば、波長の違いによって発生する色収差（収差β）と透明基板の厚みの違いにより発生する波面収差（収差α）とが相殺し合うように位相を変化させる高次非球面構造を形成することによって実現されものであり、例えば、特開２００３−２７０５２８号公報に開示されている。後者のＢ２は、ＨＤＤＶＤとＤＶＤのように、基板厚が同じだが、波長が異なる場合に、波長の違いによる発生する色収差（収差β）を高次非球面構造で発生させる色収差（収差γ）で相殺しあうように実現されるものである。
【００１３】
このように、互換技術Ａ及び互換技術Ｂの双方を用いる構成とすることにより、同一波長での互換が可能となり、異なる波長の互換における光利用効率の向上、不要光の低減が可能となり、高性能な対物レンズ光学系を提供することができる。
【００１４】
第二に、対物レンズ光学系の少なくとも一部に、前記位相を変化させる構造の領域が、位相を変化させる構造の領域で集光されない記録媒体の領域で分断され、分断された領域の内側、外側の領域の光路長差が、位相を変化させる構造の領域で集光される光記録媒体それぞれに対して、０．５λ以上となるようにした。換言すると、共用領域を対物レンズの全領域に設けたと仮定した場合に、共用する光記録媒体の１つに対する波面収差の絶対値もしくはその変化が最も大きい領域に、専用領域を設けた。このような構成とすることにより、互換技術Ｂで発生する位相を変化させる構造の大きな収差を低減することが可能となり、高性能な対物レンズ光学系を提供することが可能となる。
【００１５】
第三に、光束λ１に対応する透明基板の厚みｔ１、光束λ１に対応する透明基板の厚みｔ２、光束λ３に対応する透明基板の厚みｔ３の関係を、|ｔ３−ｔ１|＞|ｔ３−ｔ２|とした場合、ｔ３に対応するＮＡ領域において、ｔ１に対応する光記録媒体へ集光させず（互換技術Ａ）、ｔ２、ｔ３に対応する光記録媒体へ集光する（互換技術Ｂ）構成とした。このような構成とすることにより、ｔ３に対応する光記録媒体へ集光させにくいＮＡ近傍において、厚みの差による波面収差の差がｔ１に対応する光記録媒体の場合よりも小さいｔ２に対応する光記録媒体との互換を行うことができ、高性能な対物レンズ光学系を提供することができる。
【００１６】
第四に、ｔ３に対応するＮＡ領域の内側にｔ１、ｔ３に対応する光記録媒体へ集光する領域を設ける構成とした。このような構成とすることにより、ｔ１の使用領域が増加するため、光利用効率の向上、不要光の低減が可能となり、高性能な対物レンズ光学系を提供することができる。
【００１７】
第五に、前記位相を変化させる構造にレンズ面上の段差形状を用いる構成とした。このような構成とすることにより、位相を変化させる新たな素子を追加することなく互換技術を提供できるため、対物レンズ光学系の小型化、軽量化が可能となる。
【００１８】
第六に、前記対物レンズ光学系をレンズ１枚の構成とした。このような構成とすることにより、互換を行う素子を追加すること無く互換技術を提供できるため、対物レンズ光学系の小型化、軽量化が可能となる。
【００１９】
具体的には、本発明にかかる対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明にかかる他の観点による対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明にかかる他の観点による対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明にかかる他の観点による対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
ここで、好適な実施の形態においては、波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略６５５ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．１ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略０．６ｍｍである。
【００２４】
また、本発明にかかる他の観点による対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００２５】
また、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００２６】
ここで、好適な実施の形態においては、波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略７９０ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．１ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略１．２ｍｍである。
【００２７】
本発明にかかる他の観点による対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３、波長λ４のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明にかかる他の観点による対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体または前記第４の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００２９】
本発明にかかる他の観点による対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第４の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３、波長λ４のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明にかかる他の観点による対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第４の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体または前記第４の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００３１】
ここで、好適な実施の形態においては、波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略７９０ｎｍ、波長λ４が略６５５ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．1ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略１．２ｍｍ、基板厚さｔ４が略０．６ｍｍである。
【００３２】
他方で、本発明にかかる光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ1）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１又は波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００３３】
本発明にかかる他の観点による光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００３４】
本発明にかかる他の観点による光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１又は波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００３５】
本発明にかかる他の観点による光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００３６】
本発明にかかる他の観点による光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１又は波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００３７】
本発明にかかる他の観点による光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体または前記第３の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００３８】
本発明にかかる他の観点による光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１又は波長λ３のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００３９】
本発明にかかる他の観点による光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体または前記第４の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００４０】
本発明にかかる他の観点による光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第4の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、前記第１の光記録媒体用領域と内側及び外側に隣接する２つの共用領域の間の光路長差が、波長λ１、波長λ３又は波長λ４のいずれかの波長λについて０．５λ以上であることを特徴とするものである。
【００４１】
本発明にかかる他の観点による光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第４の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する光ピックアップ光学系であって、前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ1の光束は、互いに異なる入射角で入射し、前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第４の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、前記共用領域を対物レンズの全領域に設けた場合に前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体または前記第４の光記録媒体に対する波面収差の変化が最も大きい領域に、前記第１の光記録媒体用領域を設けたことを特徴とするものである。
【００４２】
なお、本明細書においては厚みｔ１の第１の光記録媒体に対応するレーザー波長と厚みｔ２の第２の光記録媒体に対応するレーザー波長はλ１と表記してあるが、同一レーザー使用に限定されずそれぞれ別レーザーであってもよい。したがって、本明細書におけるλ１はある程度の幅を有するものである。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が同一であり、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が異なっている、少なくとも３つ以上の光記録媒体へ集光させる対物レンズ光学系の光利用効率の向上、不要光の低減を行い、高性能な対物レンズ光学系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】
【００４４】
後に詳述する本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系は、基本的にＢＤ（Blu-ray Disc）、ＨＤＤＶＤ（High Definition Digital Versatile Disc）、ＣＤ（Compact Disc：ＣＤ−ＲなどのＣＤを含む）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の４つの方式の互換を実現するものであるが、４方式互換を実現するためには３つの自由度が必要となる。候補となる自由度を検索した結果、以下の３つの方策により自由度が確保できることを見出し、これにより４方式互換を実現した。
（方策１）領域（光束）の分割による方策（上述の互換技術Ａに相当）
（方策２）高次非球面による方策（上述の互換技術Ｂに相当）
（方策３）入射角による方策
【００４５】
さらに、上記３方策をどの互換に適用するのが最適かという点について検討を行った。
【００４６】
まず、方策１を適用すべき組み合わせについて検討した。この領域分割による方策１は、方策２又は方策３が適用できない組み合わせを選択することによって決定できる。ここで方策２は、同一波長の互換に対しては適用できず、方策３は同一のレーザ光源を用いる互換に対しては適用できない。そうすると、ＢＤとＨＤＤＶＤについては、同一の青波長（４０８ｎｍ又は４０５ｎｍ）であるため方策２は適用できず、また、同一波長に２つのレーザーを用いることは、光ピック光学系のコスト、部品点数の増大を招くため、同一レーザを用いることが好ましく、この場合、方策３も適用できないので、方策１を適用することとした。このとき、領域の分割は、２分割〜４分割の範囲で選択可能であるが、分割数が増えるほど光利用効率が下がるため、２分割とした。なお、ＣＤのワーキングディスタンスを確保することによって光学系を小さくするために、さらにＣＤ専用領域を設けて、３分割とすることも可能である。
【００４７】
次に、方策２と方策３を適用すべき組み合わせについて、収差性能と光利用効率の２つの観点から検討した。方策２は、上述の互換技術Ｂにおいて説明したように、収差αを収差βと収差γによりキャンセルさせることによって互換を可能とする方策である、
【００４８】
最初に青波長使用媒体（ＢＤまたはＨＤＤＶＤ）とＣＤ間で方策２によって互換をとることを検討した。青波長のレーザ光に対する光路長差ＯＰＤＢｌｕｅ＝２λＢｌｕｅ（ここで、λＢｌｕｅは青波長のレーザ光の波長）とし、青波長のレーザ光に対して不感となるように光路長差を決定すると、ＣＤのレーザ光に対する光路長差ＯＰＤＣＤは、ｄ（ｎＢｌｕｅ−１）×２×４０５ｎｍであるから、次式の通り０．９９１３λＣＤ（ここで、λＣＤはＣＤのレーザ光の波長）となる。
【００４９】
ＯＰＤＣＤ＝ｄ（ｎＣＤ−１）＝（ｎＣＤ−１）／（ｎＢｌｕｅ−１）×２×４０５ｎｍ／７９０ｎｍ＝０．９９１３λＣＤ
ここで、段差をｄ、青波長のレーザ光に対する屈折率をｎＢｌｕｅ、ＣＤのレーザ光に対する屈折率をｎＣＤとしており、図１０に示す値を用いた。
【００５０】
これは、収差で考えると、１つの段差で９ｍλＣＤ（ＤＶＤの場合の１／１３）しか収差を発生することができないことになるから、段差数を増加させなければ、所望の収差を発生させることができない。ここで、段差数を増加させると、段差部分で散乱が生じ光利用効率が低下したり、不要光が発生したり、さらには精度よく加工しにくい等の問題が発生する。従って、青波長使用媒体（ＢＤまたはＨＤＤＶＤ）とＣＤ間で方策２によって互換することは適切ではない。
【００５１】
一方、ＢＤとＣＤの間は、基板厚みの差が１．１ｍｍであるのに対して、ＨＤＤＶＤとＣＤの間は、０．６ｍｍしかないため、ＨＤＤＶＤとＣＤ間の互換を達成することが好ましい。これにより、入射角の差を低減でき、入射角の増大によるレンズシフト特性の低下を防止できる。例えば、ＨＤＤＶＤに無限系、ＣＤに有限系を採用したときに、入射角の差を少なくても収差αや収差βを補償できる。ここでは、基本的に、ＨＤＤＶＤとＣＤ間では方策３によって互換をとるのが最適である。
【００５２】
ここまでで、ＢＤとＨＤＤＶＤ間で方策１により互換をとり、そして、ＣＤはＨＤＤＶＤと方策３によって互換をとることが最適であることを決定した。
【００５３】
最後に、ＤＶＤについては、ＨＤＤＶＤとの間で方策２によって互換をとることができる。ＤＶＤについてはＢＤとの間で互換をとることも考えられるが、ＤＶＤとＨＤＤＶＤ間の方が基板厚みの差が、ＤＶＤとＢＤ間よりも小さいため、ＤＶＤとＨＤＤＶＤ間で方策３による互換を図ることが最適である。
【００５４】
このようにして、ＢＤを専用領域とし、他のＨＤＤＶＤ、ＣＤ、ＤＶＤを共用領域とすることが最適な４方式の互換形態であることを見出した。
ここで、光利用効率の観点からも検討をおこなった。光束分割の方策は、各々の領域の焦点距離を自由に設定できるため、有効径の設定が自由に行える。青波長使用媒体（ＢＤまたはＨＤＤＶＤ）については前述の理由から１レーザーであるため光速の分割は必要であるが、ＤＶＤやＣＤはそれぞれ専用レーザーであることが多いため究極には光速の分割は不要である。たとえば、ＢＤ専用領域と、ＨＤＤＶＤ，ＤＶＤ及びＣＤの三波長共用領域を領域分けした場合について考える。青色レーザーを使用するＢＤとＨＤＤＶＤの光束に対する面積比を５０％、５０％の２領域に分割する。この時それぞれの有効径ΦＢＤ、ΦＨＤは、ΦＢＤ２×π−ΦＨＤ２×π：ΦＨＤ２×π＝1：1なので、２×ΦＨＤ２＝ΦＢＤ２の関係となる。ＨＤＤＶＤの領域を内側領域に配置し、ＢＤ専用領域をその外側に配置する。ここで、必要なＮＡをそれぞれ０．８５、０．６５とすると、近軸理論では有効径Φ＝２×ｆ×ＮＡと表されるので、それぞれの焦点距離をｆＢＤ：ｆＨＤ＝ΦＢＤ／１．７：ΦＨＤ／１．３≒０．９２４：１で構成する事により達成できる。この時、ＤＶＤ、ＣＤは、ＨＤとの共用領域に形成されるため、ΦＨＤ内の領域が使用される。このため、ＤＶＤ用レーザー、ＣＤレーザーは、各々の有効径に対して光束を入射することが可能となり、光束に対して１００％の面積を使用できる。即ち、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの使用面積５０％、５０％、１００％、１００％が実現できる。
【００５５】
また、ＨＤ専用領域とＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの共用領域を領域分けする構造としても、上記同様光束分割ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの使用面積５０％、５０％、１００％、１００％が実現できことが分かる。しかし、前記互換方式の検討からは、前者の構成が最適である。また、使用面積の観点からは２領域分けとする事が望ましいが、光束干渉、ワーキングディスタンスを考慮して、共用領域の中にＢＤ専用領域を配分される。
【００５６】
本実施形態の対物レンズ光学系は、図９により特定される４種類の光記録媒体に対して集光させることが可能な構成を有している。具体的には、光記録媒体１はＢＤ、光記録媒体２はＨＤＤＶＤ、光記録媒体３はＣＤ、光記録媒体４はＤＶＤである。図に示されるように、光記録媒体１と光記録媒体２とは、集光させる光束の波長は同じである。
【００５７】
また、光記録媒体１、２に対して、光記録媒体３及び光記録媒体４は、集光させる光束の波長は異なり、光記録媒体３と光記録媒体４も集光させる光束の波長が異なる。さらに、光記録媒体２と光記録媒体４とはその透明基板の厚さは同じであるが、光記録媒体１及び光記録媒体４とは異なる。光記録媒体１と光記録媒体４の透明基板の厚さは異なる。
【００５８】
比較例．
本発明の優位性を説明するために、最初に比較例について説明する。なお、この比較例は、公知技術を構成するものではない。
【００５９】
比較例にかかる対物レンズ光学系は、１枚レンズにより構成されている。この対物レンズについて、各光記録媒体への入射光束の有効径及び使用したレンズ材料の屈折率を図１０に示す。
【００６０】
比較例にかかる対物レンズ光学系のレンズデータ及びその面形状データを図１２及び図１３に示す。ここで、図１３において示される面形状データは、次の式（１）で表されるものである。対物レンズ面１は、６次までの非球面係数を用いて媒体領域分けと面領域分けを行い、各面領域は段差形状を形成した。対物レンズ面２は、１６次までの非球面係数を用いた。
【００６１】
【数１】
2008165920.tif 000003
【００６２】
ｚは、非球面ザグ量であり、光軸からの高さがｒとなる非球面上の座標点における非球面の光軸上での接平面からの距離を示す。ｋは、コーニックコンスタント（係数）を示す。ｃは、非球面の光軸上での曲率（１／曲率半径）を示す。ｒは、光軸からの光線高さである。α１，２，・・は、非球面係数を示す。Ｚshiftは、各面領域を光軸まで形成した場合の光軸交点のズレ量を示す。
【００６３】
続いて、図１を用いて、比較例及び後述する各実施の形態にかかる対物レンズ光学系の概略構成について説明する。
【００６４】
図において、１００は対物レンズ、２００は光記録媒体（透明基板）、２０１は情報記録面、３００は光束をそれぞれ示す。対物レンズ１００は、各光記録媒体１〜４に対して共通して用いられる。図１（ａ）〜（ｄ）において光束３００は各光記録媒体２００の情報記録面２０１に集光する光束のみ示す。
【００６５】
図１（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、対物レンズ１００の入射面においては、光記録媒体１に集光させる領域と、光記録媒体２に集光させる領域とが一部の領域（この例では中央領域）を除き、重なることがないように、設計されている。これは、光記録媒体１と光記録媒体２とが、使用される光束の波長が同一である一方で透明基板厚さが異なることから、波長の差を利用した互換技術Ｂを用いることができないため、領域を分ける互換技術Ａを用いたものである。
【００６６】
また、図１（ａ），（ｃ），（ｄ）から明らかなように、対物レンズ１００の入射面においては、光記録媒体１に集光させる領域、光記録媒体３に集光させる領域及び光記録媒体４に集光させる領域が基本的に一致している。但し、光記録媒体１、光記録媒体３、光記録媒体４では、図１１及び図１２に示されるようにそれぞれＮＡが異なりレンズ有効径が異なることから、これらの領域は外周付近で重複していない。
【００６７】
比較例にかかる対物レンズ光学系においては、領域間の光路長差を次のように設定した。即ち、面領域番号２、４、６、１２、１４の領域に関しては、光記録媒体２に対して概ね「−０．０６±０．０６λ」すなわち−０．１２λ２〜０λ２となるような光路長差とし、光記録媒体４に対して概ね「＋０．０６±０．０６λ」すなわち０λ４〜０．１２λ４となるような光路長差とした。また、面領域番号７、９、１１の領域に関しては、光記録媒体２に対して概ね「−２．０６±０．０６λ」すなわち−２．１２λ２〜−２λ２となるような光路長差とし、光記録媒体４に対して概ね「−０．９４±０．０６λ」すなわち−１λ４〜−０．８８λ４となるような光路長差とした。このように光路長差を設定することにより、上述した互換技術Ｂによって、光記録媒体２と光記録媒体４の互換を実現した。
【００６８】
比較例にかかる対物レンズ光学系においては、光記録媒体３のＮＡ部分の媒体領域において、光記録媒体２と光記録媒体３の互換を行うようにした。さらに、実施形態１及び２においては、光記録媒体４のＮＡ部分の媒体領域において光記録媒体１と光記録媒体４の互換を行っていたが、光記録媒体４のＮＡ部分の媒体領域において、光記録媒体２と光記録媒体４の互換を行うようにした。このような構成にすることにより、レンズシフト特性を改善することができ、軸上特性及びレンズシフト特性を共に０．０６λ以下に抑制することができ、高性能な対物レンズ光学系を提供することができた。
【００６９】
また、光記録媒体１、２と波長の異なる光記録媒体３、４どちらも基板厚みの差の小さい光記録媒体２と互換を取ったため、面領域数を低減することが可能なため、面領域間に形成する段差を減らすことが可能となり、製造の容易化、段差に起因する光の散乱抑制による高性能化を図ることが可能となる。
【００７０】
しかしながら、さらに波面収差に関する特性を向上させるためには、以下の発明の実施の形態において説明するように、専用領域と共用領域の設定を工夫すべきことが、発明者等の研究の結果、判明した。
【００７１】
発明の実施の形態１．
本実施の形態１にかかる対物レンズ光学系は、比較例と同様の、図１６〜図２０に示す対物レンズ光学系を用い、４つの光記録媒体に集光する構成とした。対物レンズ光学系の特性を図４、図５、図２１にＲＭＳ波面収差値を示す。
【００７２】
本実施の形態１にかかる対物レンズ光学系では、光記録媒体１に集光する領域のレンズ形状及び光記録媒体２，３，４に集光する領域のレンズ形状を比較例と同じとし、分割位置のみを変えている。図１７に示されるように、媒体領域番号１，３，５，７は、光記録媒体１の専用領域であり、媒体領域番号２，４，６は、光記録媒体２，３，４の共用領域である。
【００７３】
本実施の形態１では、比較例と同様に、光記録媒体２と光記録媒体４の互換を達成するために互換技術Ｂを用いている。ここで、互換技術Ｂの段差部では、式（２）で示す光路長差ＯＰＤが発生する。
【００７４】
ＯＰＤ＝ｄ（Ｎ−Ｎ０）／λ  ・・・式（２）
ここで、ｄは段差量、Ｎは段差を構成する材料の屈折率、Ｎ０は空気の屈折率をそれぞれ示す。
【００７５】
互換技術Ｂの実現方法の一つとして、各光記録媒体（各波長）において、ｍｏｄ（ＯＰＤ）＞０．５の場合ｍｏｄ（ＯＰＤ）−１、ｍｏｄ（ＯＰＤ）＜０．５の場合ｍｏｄ（ＯＰＤ）（この値を以下Ｗと呼ぶ）を用いて収差γを発生させることにより、各光記録媒体（各波長）における収差α、収差β、収差γを相殺させる技術や、収差β、収差γを相殺させる技術がある。ここで、ｍｏｄとは、ＯＰＤの値を超えない最大整数をＯＰＤから引くという意味であり、例えば、ＯＰＤ=−１．９の場合、ｍｏｄ（ＯＰＤ）＝０．１であり、Ｗは０．１、例えばＯＰＤ＝１．６であればｍｏｄ（ＯＰＤ）＝０．６であり、Ｗ＝−０．４となる。
【００７６】
この場合、波長や段差を構成する材料の組み合わせによっては、段差によって与えられるＷが大きくなり、段差で発生する波面収差の飛びによる光学性能の悪化を招いたり、段差量の増大による製造の困難さ、段差部での不要光の増大による光学性能の悪化の問題があった。逆にＷが小さいと互換技術Ｂにより１つの段差で発生させる収差γが小さくなり、多くの段差を用いなければ相殺を実現できず、段差数が多いことによる製造の困難さ、段差部での不要光の増大による光学性能の悪化の問題があった。
【００７７】
このような観点から比較例及び発明の実施の形態１、２のいずれにおいても、光記録媒体１又は２と、光記録媒体４に対して与える位相差を式（２）より、次の式を充足するようにした。
【００７８】
｜Ｗ２−Ｗ４｜≒０．２４λ
ここで、Ｗ２は光記録媒体１又は２のＷであり、Ｗ４は光記録媒体４のＷである。
【００７９】
このとき、記記録媒体１又は２、及び光記録媒体４のどちらに対しても高性能となるように、０．２４λをそれぞれに分配し、Ｗ２≒０．１２λ、Ｗ４＝−０．１２λの収差γを１つの段差で発生させるようにした。
【００８０】
このようにした結果、比較例では、概ねＯＰＤ２＝−２ｎλ＋０．１２λ、ＯＰＤ４＝−ｎλ−０．１２λを実現することができ、収差α、収差β、収差γの相殺、または、収差βと収差γの相殺を実現させている。
【００８１】
ここで、図６の模式図に示されるように、収差αと収差βの和は、通常、曲線となるため、これと相殺するためには、収差γｉで示されるように曲線でなければならない。しかしながら、上述のように、段差を設けることによって収差γを発生させているため、実際の収差γは、階段形状の収差となる。従って、１つの段差によって発生する収差量Ｗをいかに低減するかが波面収差量を低減し、高性能化する上で重要な因子となる。
【００８２】
そこで、本実施の形態１では、この段差部に互換技術Ａを用いている光記録媒体１に対応する面領域を配置することとした。このことにより、波面収差の最大値と最小値の差をＷ以下とすることができ、波面収差を低減することが可能となった。
【００８３】
ここで、比較例では、図２の（ｂ）に示されるように、面領域番号６と面領域番号７との間及び面領域番号１１と面領域番号１２の間で、波面収差量の急激な変化が発生している。
【００８４】
本実施の形態１では、図５に示すように、この波面収差の変化が最も大きく、波面収差の絶対値が大きい段差領域に、互換技術Ｂを用いない光記録媒体に対して集光する媒体領域を配置している。具体的には、図５に示すように、光記録媒体２、３、４に集光する面領域番号２，面領域番号４は、光記録媒体２，３，４に対して集光せずに光記録媒体１のみに集光する面領域番号３により分断されている。
【００８５】
また、図６に示すように、光記録媒体２の光路長差ＯＰＤは、面領域番号２において概ね−０．０７２９〜−０．０１７３λ、面領域番号４において−２．０１５５〜−２．０２９６である。また、光記録媒体４の光路長差ＯＰＤは、面領域番号２において概ね０．０２０６〜０．０３６２λ、面領域番号４において−０．９７９４〜−０．９３３８とした。このように、面領域番号３により分断された前後の面領域番号２と面領域番号４の光路長の差を０．５λ以上とし、０．１２λの波面収差量の変化を抑制するように面領域番号３を配置したので、図５に示すように、面領域番号２、４の波面収差量の変化幅を光記録媒体２に対しては０．０５７λ、光記録媒体３に対しては０．０６５λと、それぞれ０、１２λよりも小さい値に低減できていることが分かる。この結果、図２１に示すように、軸上特性０．０３λ以下、レンズシフト特性０．０６λ以下を達成することができ、高性能な対物レンズ光学系を提供することができた。
【００８６】
発明の実施の形態２．
本実施の形態２にかかる対物レンズ光学系は、比較例と同様の基本的構成を有し、図２２〜図２６に示す対物レンズ光学系を用い、４種類の光記録媒体に集光する構成とした。図７に本実施の形態２にかかる対物レンズ光学系の特性を示し、図２７に同ＲＭＳ波面収差値を示す。
【００８７】
本実施の形態２にかかる対物レンズ光学系は、光記録媒体２と４の互換技術Ｂに関連する構成以外は、比較例と同様である。即ち、本実施の形態２にかかる対物レンズ光学系においては、領域間の光路長差を次のように設定した。即ち、面領域番号２、４の領域に関しては、光記録媒体２に対して概ね「０±０．０６λ」すなわち−０．０６λ２〜＋０．０６λ２となるような光路長差とし、光記録媒体４に対して概ね「０±０．０６λ」すなわち−０．０６λ４〜＋０．０６λ４となるような光路長差とした。また、面領域番号５、７、９、１１の領域に関しては、光記録媒体２に対して概ね「−２．０±０．０６λ」すなわち−２．０６λ２〜−１．９４λ２となるような光路長差とし、光記録媒体４に対して概ね「−１．０±０．０６λ」すなわち−１．０６λ４〜−０．９４λ４となるような光路長差とした。また、面領域番号１３の領域に関しては、光記録媒体２に対して概ね「−０±０．０６λ」すなわち−０．０６λ２〜＋０．０６λ２となるような光路長差とし、光記録媒体４に対して概ね「＋０±０．０６λ」すなわち−０．０６λ４〜＋０．０６λ４となるような光路長差とした。このように光路長差を設定することにより、上述した互換技術Ｂによって、光記録媒体２と光記録媒体４の互換を実現した。
【００８８】
さらに、本実施の形態２においては、光記録媒体２と光記録媒体４のＮＡ０．７の付近において、発明の実施の形態１において説明した本発明にかかる技術を適用している。
【００８９】
本実施の形態２にかかる対物レンズ光学系においては、このような構成とすることにより、図２７に示されるように、軸上特性で０．０４λ以下、レンズシフト特性（０．２ｍｍシフト時）で０．０６λ以下を達成することができ、高性能な対物レンズ光学系を提供することができた。
【００９０】
その他の実施の形態．
実施の形態１、２では、対物レンズ光学系を１枚のレンズによって実現していたが、図８に示すように、対物レンズ１００と収差補正素子４００の２つの部品を用いて実現してもよい。具体的には、図８（ｂ）に示されるように、収差補正素子４００の入射面又は出射面に互換技術Ａと互換技術Ｂの双方を適用してもよい。また、図８（ｃ）に示されるように、収差補正素子４００上に互換技術Ａを適用し、対物レンズ１００に互換技術Ｂを適用してもよい。さらに、図８（ｄ）に示されるように、収差補正素子４００に互換技術Ｂを適用し、対物レンズ１００に互換技術Ａを適用するようにしてもよい。このような構成により対物レンズ光学系を実現しても、発明の実施の形態１、２と同様の効果が得られる。しかし、対物レンズ光学系の小型化、軽量化のためには、発明の実施の形態１、２にかかる対物レンズ光学系のように、１枚のレンズで実現することが好ましい。
【００９１】
上述の例では、４種類の光記録媒体の互換を可能とする対物レンズ光学系について説明したが、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が同一であり、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が異なっている、少なくとも３つ以上の光記録媒体へ集光させる対物レンズ光学系に対して本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】発明の実施の形態及び比較例にかかる対物レンズ光学系の概略構成図である。
【図２】比較例にかかる対物レンズ光学系の波面収差図である。
【図３】比較例にかかる対物レンズ光学系のＯＰＤを示す図である。
【図４】発明の実施の形態１にかかる対物レンズ光学系の波面収差図である。
【図５】発明の実施の形態１にかかる対物レンズ光学系のＯＰＤを示す図である。
【図６】発明の実施の形態１にかかる対物レンズ光学系における収差の相殺を説明するための模式的な波面収差図である。
【図７】発明の実施の形態２にかかる対物レンズ光学系の波面収差図である。
【図８】その他の実施の形態にかかる対物レンズ光学系の概略構成図である。
【図９】発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系において使用可能な光記録媒体の諸量を示す表である。
【図１０】比較例にかかる対物レンズ光学系の有効径及び屈折率を示す表である。
【図１１】比較例にかかる対物レンズ光学系の各領域の特性を示す表である。
【図１２】比較例にかかる対物レンズ光学系のレンズデータを示す表である。
【図１３】比較例にかかる対物レンズ光学系の面形状データ（対物レンズ面１）を示す表である。
【図１４】比較例にかかる対物レンズ光学系の面形状データ（対物レンズ面２）を示す表である。
【図１５】比較例にかかる対物レンズ光学系のＲＭＳ波面収差値を示す表である。
【図１６】発明の実施の形態１にかかる対物レンズ光学系の有効径及び屈折率を示す表である。
【図１７】発明の実施の形態１にかかる対物レンズ光学系の各領域の特性を示す表である。
【図１８】発明の実施の形態１にかかる対物レンズ光学系のレンズデータを示す表である。
【図１９】発明の実施の形態１にかかる対物レンズ光学系の面形状データ（対物レンズ面１）を示す表である。
【図２０】発明の実施の形態１にかかる対物レンズ光学系の面形状データ（対物レンズ面２）を示す表である。
【図２１】発明の実施の形態１にかかる対物レンズ光学系のＲＭＳ波面収差値を示す表である。
【図２２】発明の実施の形態２にかかる対物レンズ光学系の有効径及び屈折率を示す表である。
【図２３】発明の実施の形態２にかかる対物レンズ光学系の各領域の特性を示す表である。
【図２４】発明の実施の形態２にかかる対物レンズ光学系のレンズデータを示す表である。
【図２５】発明の実施の形態２にかかる対物レンズ光学系の面形状データ（対物レンズ面１）を示す表である。
【図２６】発明の実施の形態２にかかる対物レンズ光学系の面形状データ（対物レンズ面２）を示す表である。
【図２７】発明の実施の形態２にかかる対物レンズ光学系のＲＭＳ波面収差値を示す表である。
【符号の説明】
【００９３】
１００  対物レンズ
２００  透明基板
２０１  情報記録面
３００  光束
４００  収差補正素子
【図１】
2008165920.tif 000004
【図２】
2008165920.tif 000005
【図３】
2008165920.tif 000006
【図４】
2008165920.tif 000007
【図５】
2008165920.tif 000008
【図６】
2008165920.tif 000009
【図７】
2008165920.tif 000010
【図８】
2008165920.tif 000011
【図９】
2008165920.tif 000012
【図１０】
2008165920.tif 000013
【図１１】
2008165920.tif 000014
【図１２】
2008165920.tif 000015
【図１３】
2008165920.tif 000016
【図１４】
2008165920.tif 000017
【図１５】
2008165920.tif 000018
【図１６】
2008165920.tif 000019
【図１７】
2008165920.tif 000020
【図１８】
2008165920.tif 000021
【図１９】
2008165920.tif 000022
【図２０】
2008165920.tif 000023
【図２１】
2008165920.tif 000024
【図２２】
2008165920.tif 000025
【図２３】
2008165920.tif 000026
【図２４】
2008165920.tif 000027
【図２５】
2008165920.tif 000028
【図２６】
2008165920.tif 000029
【図２７】
2008165920.tif 000030