(57)【要約】【課題】二種類以上の光情報記録媒体の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長の光束を用いて行う光ピックアップ装置で、使用波長に応じてレーザの入射径を変化させることができる対物光学素子（対物レンズ）を提供する。【解決手段】二種類以上の光情報記録媒体Ｍ１，Ｍ２の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長λ１，λ２の光束を用いて行う光ピックアップ装置１に用いられる対物光学素子ＯＬ１で、集光スポットを形成するために必要な径より外側を通過する光束を、光情報記録媒体Ｍ１の情報記録面Ｍ１ｒ上の集光スポットから離れた位置に到達させる。【選択図】　　　　図２
2004077520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二種類以上の光情報記録媒体の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長の光束を用いて行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の少なくとも一つの光学面には回折構造が設けられ、
前記回折構造によって生じる波長λ１の光束のＫ１次回折光（但し、Ｋ１は０以上の整数）は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されてこの情報記録面に対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記回折構造によって生じる波長λ２（但し、λ２＞λ１）の光束のＫ２次回折光（但し、Ｋ２は０以上の整数、Ｋ２≠Ｋ１）は、保護基板の厚さがｔ２（０．８・ｔ１≦ｔ２≦１．２・ｔ１）の第二の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されてこの情報記録面に対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記第一の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために用いられる光束が通過する、前記対物光学素子の最も光源側の光学面上の領域を第一の領域とし、その面積をＲ１とし、
前記第二の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために用いられる光束が通過する、前記対物光学素子の最も光源側の光学面上の領域を第二の領域とし、その面積をＲ２として、
Ｒ１＜Ｒ２
を満たし、
前記第一の領域よりも外側の領域を通過する波長λ１の光線は、前記第一の光情報記録媒体の情報記録面上の集光スポットから離れた位置に到達すること
を特徴とする対物光学素子。
【請求項２】
二種類以上の光情報記録媒体の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長の光束を用いて行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の少なくとも一つの光学面には回折構造が設けられ、
前記回折構造によって生じる波長λ１の光束のＫ１次回折光（但し、Ｋ１は０以上の整数）は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されてこの情報記録面に対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記回折構造によって生じる波長λ２（但し、λ２＞λ１）の光束のＫ２次回折光（但し、Ｋ２は０以上の整数、Ｋ２≠Ｋ１）は、保護基板の厚さがｔ２（０．８・ｔ１≦ｔ２≦１．２・ｔ１）の第二の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されてこの情報記録面に対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記第一の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために用いられる光束が通過する、前記対物光学素子の最も光源側の光学面上の領域を第一の領域とし、その面積をＲ１とし、
前記第二の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために用いられる光束が通過する、前記対物光学素子の最も光源側の光学面上の領域を第二の領域とし、その面積をＲ２として、
Ｒ１＞Ｒ２
を満たし、
前記第二の領域よりも外側の領域を通過する波長λ２の光線は、前記第二の光情報記録媒体の情報記録面上の集光スポットから離れた位置に到達すること
を特徴とする対物光学素子。
【請求項３】
二種類以上の光情報記録媒体の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長の光束を用いて行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の少なくとも一つの光学面には回折構造が設けられ、
前記回折構造によって生じる波長λ１の光束のＫ１次回折光（但し、Ｋ１は０以上の整数）は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されてこの情報記録面に対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記回折構造によって生じる波長λ２（但し、λ２＞λ１）の光束のＫ２次回折光（但し、Ｋ２は０以上の整数、Ｋ２≠Ｋ１）は、保護基板の厚さがｔ２（０．８・ｔ１≦ｔ２≦１．２・ｔ１）の第二の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されてこの情報記録面に対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記第一の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために用いられる光束が通過する、前記対物光学素子の最も光源側の光学面上の領域を第一の領域とし、
前記第二の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために用いられる光束が通過する、前記対物光学素子の最も光源側の光学面上の領域を第二の領域として、
前記対物光学素子の光源側の光学面において、前記第一の領域を通過する波長λ２の光束は集光スポットの形成に寄与し、前記第二の領域を通過する波長λ１の光束は集光スポットの形成に寄与すること
を特徴とする対物光学素子。
【請求項４】
二種類以上の光情報記録媒体の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長の光束を用いて行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の少なくとも一つの光学面には回折構造が設けられ、
前記回折構造によって生じる波長λ１の光束のＫ１次回折光（但し、Ｋ１は０以上の整数）は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されてこの情報記録面に対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記回折構造によって生じる波長λ２（但し、λ２＞λ１）の光束のＫ２次回折光（但し、Ｋ２は０以上の整数、Ｋ２≠Ｋ１）は、保護基板の厚さがｔ２（０．８・ｔ１≦ｔ２≦１．２・ｔ１）の第二の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されてこの情報記録面に対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記第一の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために用いられる光束が通過する、前記対物光学素子の最も光源側の光学面上の領域を第一の領域とし、その面積をＲ１とし、
前記第二の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために用いられる光束が通過する、前記対物光学素子の最も光源側の光学面上の領域を第二の領域とし、その面積をＲ２として、
Ｒ１＝Ｒ２×ｍ　（但し、０．８≦ｍ≦１．２０）
であることを特徴とする対物光学素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物光学素子において、
３８０ｎｍ≦λ１≦４５０ｎｍ
かつ
６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ
であることを特徴とする対物光学素子。
【請求項６】
請求項５に記載の対物光学素子において、
前記回折構造によって発生する、波長λ１の光束のＫ１次回折光の回折効率と、波長λ２の光束のＫ２次回折光の回折効率とが、それぞれ８０％以上となること
を特徴とする対物光学素子。
【請求項７】
請求項６に記載の対物光学素子において、
Ｋ１＝３
であることを特徴とする対物光学素子。
ここで、前記回折構造によって生じる波長λ１の光束のＫ１次回折光は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されてこの情報記録面に対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
【請求項８】
請求項６に記載の対物光学素子において、
Ｋ１＝２
であることを特徴とする対物光学素子。
【請求項９】
請求項１に記載の対物光学素子において、
前記第一の領域よりも外側の領域を通過する波長λ１の光線は、前記第一の領域を通過する波長λ１の光束の結像点から３０μｍ以上離れた位置で光軸と交わること
を特徴とする対物光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二種類以上の光情報記録媒体の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長の光束を用いて行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学素子（対物レンズ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光情報記録媒体（光ディスク、光磁気ディスク）は、記録密度が大きく大容量であること、さらにはランダムアクセスに優れていること等から種々の記録媒体として使用されている。
【０００３】
光情報記録媒体の種類は、用途などに応じて種々開発されており、互いに規格（情報の記録密度、情報の再生／記録に用いるレーザの波長、保護基板の厚さなど）が異なるものが存在する。現在市場に出ているものとしては、ＣＤやＤＶＤなどが挙げられ、開発途上のものとしては、高密度ＤＶＤなどが挙げられる。
【０００４】
このような各種の光情報記録媒体に対して、情報の再生／記録を行う光ピックアップ装置は、光情報記録媒体の種類にかかわらず、基本的にほぼ同様の構成であるため、一つの光ピックアップ装置を用いて複数種類の光ディスクの情報の再生／記録を実行可能なディスク装置も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種のディスク装置では、対物光学素子（対物レンズ）の開口数ＮＡの値を、光情報記録媒体の種類に応じて可変とする必要がある。
【０００６】
本発明の課題は、二種類以上の光情報記録媒体の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長の光束を用いて行う光ピックアップ装置で、使用波長に応じてレーザの入射径を変化させることができる対物光学素子（対物レンズ）を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、二種類以上の光情報記録媒体（高密度ＤＶＤ）Ｍ１，（ＤＶＤ）Ｍ２の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長λ１，λ２の光束を用いて行う光ピックアップ装置１に用いられる対物光学素子（対物レンズ）ＯＬ１であって、
前記対物光学素子ＯＬ１の少なくとも一つの光学面Ｓ１には回折構造が設けられ、
前記回折構造によって生じる波長λ１の光束のＫ１次回折光（但し、Ｋ１は０以上の整数）は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体（高密度ＤＶＤ）Ｍ１の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光されてこの情報記録面Ｍ１ｒに対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記回折構造によって生じる波長λ２（但し、λ２＞λ１）の光束のＫ２次回折光（但し、Ｋ２は０以上の整数、Ｋ２≠Ｋ１）は、保護基板の厚さがｔ２（０．８・ｔ１≦ｔ２≦１．２・ｔ１）の第二の光情報記録媒体（ＤＶＤ）Ｍ２の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光されてこの情報記録面Ｍ２ｒに対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記第一の光情報記録媒体Ｍ１の再生又は記録を行うために用いられる光束Ｌ１が通過する、前記対物光学素子ＯＬ１の最も光源ＬＤ１側の光学面Ｓ１上の領域を第一の領域Ｓ１ａとし、その面積をＲ１とし、
前記第二の光情報記録媒体Ｍ２の再生又は記録を行うために用いられる光束Ｌ２が通過する、前記対物光学素子ＯＬ１の最も光源ＬＤ２側の光学面Ｓ１上の領域を第二の領域Ｓ１ｂとし、その面積をＲ２として、
Ｒ１＜Ｒ２
を満たし、
前記第一の領域Ｓ１ａよりも外側の領域を通過する波長λ１の光線は、前記第一の光情報記録媒体Ｍ１の情報記録面Ｍ１ｒ上の集光スポットから離れた位置に到達すること
を特徴とする。
ここで、上記第一の領域の面積Ｒ１、第二の領域の面積Ｒ２は、対物光学素子の光学面Ｓ１を光源側から光軸に沿う方向に見たときの面積のことを指すものとする。
また、上記光学面Ｓ１に設けられた回折構造は、光学面Ｓ１全面に設けられていてもよいし、一部に設けられていても良い。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、第一の領域よりも外側の領域を通過する波長λ１の光は、第一の光情報記録媒体の情報記録面上の集光スポットから離れた位置に到達するので、絞りなどの開口切替え手段を格別設けずとも、第一の光情報記録媒体の情報の再生／記録時に、集光スポットの性能の劣化を抑えることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、二種類以上の光情報記録媒体（高密度ＤＶＤ）Ｍ１，（ＤＶＤ）Ｍ２の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長λ１，λ２の光束を用いて行う光ピックアップ装置２に用いられる対物光学素子ＯＬ２であって、
前記対物光学素子ＯＬ２の少なくとも一つの光学面Ｓ１には回折構造が設けられ、
前記回折構造によって生じる波長λ１の光束のＫ１次回折光（但し、Ｋ１は０以上の整数）は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体（高密度ＤＶＤ）Ｍ１の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光されてこの情報記録面Ｍ１ｒに対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記回折構造によって生じる波長λ２（但し、λ２＞λ１）の光束のＫ２次回折光（但し、Ｋ２は０以上の整数、Ｋ２≠Ｋ１）は、保護基板の厚さがｔ２（０．８・ｔ１≦ｔ２≦１．２・ｔ１）の第二の光情報記録媒体（ＤＶＤ）Ｍ２の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光されてこの情報記録面Ｍ２ｒに対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記第一の光情報記録媒体Ｍ１の再生又は記録を行うために用いられる光束Ｌ１が通過する、前記対物光学素子ＯＬ２の最も光源ＬＤ１側の光学面Ｓ１上の領域を第一の領域Ｓ１ａとし、その面積をＲ１とし、
前記第二の光情報記録媒体Ｍ２の再生又は記録を行うために用いられる光束Ｌ２が通過する、前記対物光学素子ＯＬ２の最も光源ＬＤ２側の光学面Ｓ１上の領域を第二の領域Ｓ１ｂとし、その面積をＲ２として、
Ｒ１＞Ｒ２
を満たし、
前記第二の領域Ｓ１ｂよりも外側の領域を通過する波長λ２の光線は、前記第二の光情報記録媒体Ｍ２の情報記録面Ｍ２ｒ上の集光スポットから離れた位置に到達すること
を特徴とする。
ここで、上記第一の領域の面積Ｒ１、第二の領域の面積Ｒ２は、対物光学素子の光学面Ｓ１を光源側から光軸に沿う方向に見たときの面積のことを指すものとする。
また、上記光学面Ｓ１に設けられた回折構造は、光学面Ｓ１全面に設けられていてもよいし、一部に設けられていても良い。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、第二の領域よりも外側の領域を通過する波長λ２の光は、第二の光情報記録媒体の情報記録面上の集光スポットから離れた位置に到達するので、絞りなどの開口切替え手段を格別設けずとも、第二の光情報記録媒体の情報の再生／記録時に、集光スポットの性能の劣化を抑えることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、二種類以上の光情報記録媒体（高密度ＤＶＤ）Ｍ１，（ＤＶＤ）Ｍ２の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長λ１，λ２の光束を用いて行う光ピックアップ装置３に用いられる対物光学素子ＯＬ３であって、
前記対物光学素子ＯＬ３の少なくとも一つの光学面Ｓ１には回折構造が設けられ、
前記回折構造によって生じる波長λ１の光束のＫ１次回折光（但し、Ｋ１は０以上の整数）は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体（高密度ＤＶＤ）Ｍ１の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光されてこの情報記録面Ｍ１ｒに対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記回折構造によって生じる波長λ２（但し、λ２＞λ１）の光束のＫ２次回折光（但し、Ｋ２は０以上の整数、Ｋ２≠Ｋ１）は、保護基板の厚さがｔ２（０．８・ｔ１≦ｔ２≦１．２・ｔ１）の第二の光情報記録媒体（ＤＶＤ）Ｍ２の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光されてこの情報記録面Ｍ２ｒに対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記第一の光情報記録媒体Ｍ１の再生又は記録を行うために用いられる光束Ｌ１が通過する、前記対物光学素子ＯＬ３の最も光源ＬＤ１側の光学面Ｓ１上の領域を第一の領域Ｓ１ａとし、
前記第二の光情報記録媒体Ｍ２の再生又は記録を行うために用いられる光束Ｌ２が通過する、前記対物光学素子ＯＬ３の最も光源ＬＤ２側の光学面Ｓ１上の領域を第二の領域Ｓ１ｂとして、
前記対物光学素子ＯＬ３の光源ＬＤ１，ＬＤ２側の光学面Ｓ１において、前記第一の領域Ｓ１ａを通過する波長λ２の光束は集光スポットの形成に寄与し、前記第二の領域Ｓ１ｂを通過する波長λ１の光束は集光スポットの形成に寄与すること
を特徴とする。
ここで、上記光学面Ｓ１に設けられた回折構造は、光学面Ｓ１全面に設けられていてもよいし、一部に設けられていても良い。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、対物光学素子の光源側の光学面において、第一の領域を通過する波長λ２の光束は集光スポットの形成に寄与し、第二の領域を通過する波長λ１の光束は集光スポットの形成に寄与するので、第一の情報記録媒体及び第二の光情報記録媒体の情報の再生／記録時に、集光スポットの性能を所要のレベル以上に保つことができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、二種類以上の光情報記録媒体（高密度ＤＶＤ）Ｍ１，（ＤＶＤ）Ｍ２の情報の再生及び／又は記録を、それぞれ異なる波長λ１，λ２の光束を用いて行う光ピックアップ装置３に用いられる対物光学素子ＯＬ３であって、
前記対物光学素子ＯＬ３の少なくとも一つの光学面Ｓ１には回折構造が設けられ、
前記回折構造によって生じる波長λ１の光束のＫ１次回折光（但し、Ｋ１は０以上の整数）は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体（高密度ＤＶＤ）Ｍ１の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光されてこの情報記録面Ｍ１ｒに対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記回折構造によって生じる波長λ２（但し、λ２＞λ１）の光束のＫ２次回折光（但し、Ｋ２は０以上の整数、Ｋ２≠Ｋ１）は、保護基板の厚さがｔ２（０．８・ｔ１≦ｔ２≦１．２・ｔ１）の第二の光情報記録媒体（ＤＶＤ）Ｍ２の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光されてこの情報記録面Ｍ２ｒに対する情報の読み書きに対応する大きさの集光スポットを形成し、
前記第一の光情報記録媒体Ｍ１の再生又は記録を行うために用いられる光束Ｌ１が通過する、前記対物光学素子ＯＬ３の最も光源ＬＤ１側の光学面Ｓ１上の領域を第一の領域Ｓ１ａとし、その面積をＲ１とし、
前記第二の光情報記録媒体Ｍ２の再生又は記録を行うために用いられる光束Ｌ２が通過する、前記対物光学素子ＯＬ３の最も光源ＬＤ２側の光学面Ｓ１上の領域を第二の領域Ｓ１ｂとし、その面積をＲ２として、
Ｒ１＝Ｒ２×ｍ　（但し、０．８≦ｍ≦１．２０）
であることを特徴とする。
ここで、上記第一の領域の面積Ｒ１、第二の領域の面積Ｒ２は、対物光学素子の光学面Ｓ１を光源側から光軸に沿う方向に見たときの面積のことを指すものとする。
また、上記光学面Ｓ１に設けられた回折構造は、光学面Ｓ１全面に設けられていてもよいし、一部に設けられていても良い。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、第一の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために必要な、対物光学素子の光源側の光学面上の第一の領域の面積Ｒ１と、第二の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために必要な、対物光学素子の光源側の光学面上の第二の領域の面積をＲ２について、
Ｒ１＝Ｒ２×ｍ　（但し、０．８≦ｍ≦１．２０）
であるので、第一の情報記録媒体及び第二の光情報記録媒体の情報の再生／記録時に、対物光学素子の光学面上の必要な領域以外を通過する光束の量が、集光スポットの形成に必要な光束の量の２０％以下となり、集光スポットの性能を所要のレベル以上に保つことができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物光学素子ＯＬ１〜ＯＬ３において、
３８０ｎｍ≦λ１≦４５０ｎｍ
かつ
６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ
であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の対物光学素子ＯＬ１〜ＯＬ３において、
前記回折構造によって発生する、波長λ１の光束のＫ１次回折光の回折効率と、波長λ２の光束のＫ２次回折光の回折効率とが、それぞれ８０％以上となること
を特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の対物光学素子ＯＬ１〜ＯＬ３において、
Ｋ１＝３
であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の対物光学素子ＯＬ１〜ＯＬ３において、
Ｋ１＝２
であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の対物光学素子ＯＬ１において、
前記第一の領域Ｓ１ａよりも外側の領域を通過する波長λ１の光線は、前記第一の領域Ｓ１ａを通過する波長λ１の光束の結像点から３０μｍ以上離れた位置で光軸と交わること
を特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、以下、第１〜第３の実施の形態に示す対物光学素子（対物レンズ）を備える光ピックアップ装置１（２，３）の概略図である。これらの光ピックアップ装置は、ともに保護基板の厚さＭ１ｔ，Ｍ２ｔが０．６ｍｍの高密度ＤＶＤ（光情報記録媒体）（Ｍ１）とＤＶＤ（光情報記録媒体）（Ｍ２）の双方について、前者については波長λ１（４０７ｎｍ）の光束を用いて、後者については波長λ２（６５５ｎｍ）の光束を用いて、情報の再生及び記録を実施可能に構成されている。
【００２１】
各光ピックアップ装置１（２，３）は、半導体レーザダイオード（光源）ＬＤ１から出射される波長λ１（４０７ｎｍ）のレーザ（光束）と、半導体レーザダイオード（光源）ＬＤ２から出射される波長λ２（６５５ｎｍ）のレーザを、補正板Ｐ１（Ｐ２）、ビームスプリッタＢＳ１，ＢＳ２、コリメータレンズＣｏＬ、対物レンズ（対物光学素子）ＯＬ１（ＯＬ２，ＯＬ３）を通過させて、光軸Ｘ上で高密度ＤＶＤ（光情報記録媒体）（Ｍ１）又はＤＶＤ（光情報記録媒体）（Ｍ２）の情報記録面Ｍ１ｒ，Ｍ２ｒに集めて集光スポットを形成し、この情報記録面Ｍ１ｒ，Ｍ２ｒからの反射光を、ビームスプリッタＢＳ２で取り込み、シリンドリカルレンズＣｙＬ、カップリングレンズＣＬを通過させて、光センサＰＤの受光面に再びビームスポットを形成するものである。
対物レンズＯＬ１（ＯＬ２，ＯＬ３）は、アクチュエータ（図示省略）によって、光軸Ｘ方向に可動とされている。
【００２２】
図２は、第１〜第３の実施の形態における対物レンズ（対物光学素子）ＯＬ１〜ＯＬ３の概略を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。図２において、Ｓ１，Ｓ２はそれぞれ、レーザの入射面、出射面である。
【００２３】
〔第１の実施の形態〕
本実施の形態の対物レンズＯＬ１は、半導体レーザダイオードＬＤ１から発振された波長λ１（４０７ｎｍ）のレーザを、入射面Ｓ１の回折構造で回折させ、その３次回折光を高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光させる。また、半導体レーザダイオードＬＤ２から発振された波長λ２（６５５ｎｍ）のレーザを、光学面Ｓ１の回折構造（後述）で回折させ、その２次回折光と１次回折光とをＤＶＤ（Ｍ２）の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光させるように設計されている。
【００２４】
表１に、対物レンズＯＬ１のレンズデータを示す。また、表２に、対物レンズＯＬ１から高密度ＤＶＤ（Ｍ１）に至る光学系、及び、対物レンズＯＬ１からＤＶＤ（Ｍ２）に至る光学系のデータを示す。ここで、例えば「−７．７０１０２８Ｅ−０３」は「−７．７０１０２８×１０−３」を意味する。
対物レンズＯＬ１の開口数は、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）に対して０．６５、ＤＶＤ（Ｍ２）に対して０．６７５に設定されている。
また、対物レンズＯＬ１の焦点距離は、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）に対応する波長λ１の光束に対して２．４ｍｍ、ＤＶＤ（Ｍ２）に対応する波長λ２の光束に対して２．４４ｍｍである。
【００２５】
【表１】
2004077520.tif 000003
【００２６】
【表２】
2004077520.tif 000004
【００２７】
対物レンズＯＬ１の、光源ＬＤ１，ＬＤ２側の光学面Ｓ１（表２における第１面）、光情報記録媒体Ｍ１，Ｍ２側の光学面Ｓ２（表２における第２面）の形状は、下記（１）式に、〔表１〕に示した係数Ａ２ｉを代入した非球面状に形成されている。
【００２８】
【数１】
2004077520.tif 000005
【００２９】
ここで、Ｘは光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、ｈは光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ）、Ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａ２ｉは非球面係数である。
【００３０】
また、対物レンズＯＬ１の光学面Ｓ１には、光軸Ｘを中心とする輪帯状の回折構造が形成されている。
回折構造のピッチは、光路差関数を使って定義される。具体的には、光路差関数Φ（ｈ）は、単位をｍｍとして、下記（２）式に、〔表１〕に示した係数Ｃ２ｉを代入して表される。
【００３１】
【数２】
2004077520.tif 000006
【００３２】
ここで、Φ（ｈ）は（１）式で表された非球面からの光軸方向のシフト量（光の進行方向を正とする）、ｈは光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ）、Ｃ２ｉは光路差関数の係数、λは波長、Ｋは回折次数である。
【００３３】
このように、対物レンズＯＬ１の入射面Ｓ１は、光軸からの高さｈについて、第一の領域Ｓ１ａ（０ｍｍ≦ｈ≦１．５６ｍｍ）と、それより外側の領域（１．５６ｍｍ≦ｈ≦１．６５ｍｍ）とに区分されて設計されている（図２（ａ）参照）。
第一の領域とその外側の領域とを合わせた領域を、第二の領域Ｓ１ｂと呼ぶこととすると、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の情報の再生又は記録時には、第一の領域Ｓ１ａを通過するレーザが利用され、ＤＶＤ（Ｍ２）の情報の再生又は記録時には、第二の領域Ｓ１ｂを通過するレーザが利用される。
【００３４】
図３に、半導体レーザダイオードＬＤ１からのレーザが対物レンズＯＬ１によって高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光されたときの、縦球面収差図を示す。
また、図４に、半導体レーザダイオードＬＤ２からのレーザが対物レンズＯＬ２によってＤＶＤ（Ｍ２）の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光されたときの、縦球面収差図を示す。
【００３５】
図３に示すように、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の再生又は記録時には、第一の領域Ｓ１ａより外側を通過するレーザが、集光スポットの形成に寄与しないようになっている。
これにより、各光情報記録媒体の種類に応じて自動的に開口の切り替えが行われるので、別途開口切替え手段（絞りなど）を設ける必要がない。
【００３６】
また、以上のように、対物レンズＯＬ１の形状を設定することで、各情報記録媒体（高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ）Ｍ１，Ｍ２に対するデータの再生又は記録用の回折光について、以下に示すように高い回折効率が得られる。
高密度ＤＶＤ（４０７ｎｍ、３次回折光）　　　：９５％
ＤＶＤ　　　　　　（６５５ｎｍ、２次・１次回折光）：９６％
ここで、上記ＤＶＤ（Ｍ２）についての回折効率は、各次数の回折光の回折効率と各次数の回折面の面積比との積を合算して得た値である。
【００３７】
〔第２の実施の形態〕
本実施の形態の対物レンズＯＬ２は、半導体レーザダイオードＬＤ１から発振された波長λ１（４０７ｎｍ）のレーザを、入射面Ｓ１の回折構造で回折させ、その３次回折光と１次回折光とを高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光させる。また、半導体レーザダイオードＬＤ２から発振された波長λ２（６５５ｎｍ）のレーザを、光学面Ｓ１の回折構造（後述）で回折させ、その２次回折光をＤＶＤ（Ｍ２）の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光させるように設計されている。
【００３８】
表３に、対物レンズＯＬ２のレンズデータを示す。また、表４に、対物レンズＯＬ２から高密度ＤＶＤ（Ｍ１）に至る光学系、及び、対物レンズＯＬ２からＤＶＤ（Ｍ２）に至る光学系のデータを示す。
対物レンズＯＬ２の開口数は、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）に対して０．６５、ＤＶＤ（Ｍ２）に対して０．６３に設定されている。
また、対物レンズＯＬ２の焦点距離は、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）に対応する波長λ１の光束に対して２．４ｍｍ、ＤＶＤ（Ｍ２）に対応する波長λ２の光束に対して２．４６ｍｍである。
【００３９】
【表３】
2004077520.tif 000007
【００４０】
【表４】
2004077520.tif 000008
【００４１】
対物レンズＯＬ１の、光源ＬＤ１，ＬＤ２側の光学面Ｓ１（表４における第１面）、光情報記録媒体Ｍ１，Ｍ２側の光学面Ｓ２（表４における第２面）の形状は、上記（１）式に、〔表３〕に示した係数Ａ２ｉを代入した非球面状に形成されている。
【００４２】
また、対物レンズＯＬ１の光学面Ｓ１には、光軸Ｘを中心とする輪帯状の回折構造が形成されている。
回折構造のピッチは、光路差関数を使って定義される。具体的には、光路差関数Φ（ｈ）は、単位をｍｍとして、上記（２）式に、〔表３〕に示した係数Ｃ２ｉを代入して表される。
【００４３】
このように、対物レンズＯＬ２の入射面Ｓ１は、光軸からの高さｈについて、第一の領域Ｓ１ａ（０ｍｍ≦ｈ≦１．５４９ｍｍ）と、それより外側の領域（１．５４９ｍｍ≦ｈ≦１．５６ｍｍ）とに区分されて設計されている（図２（ａ）参照）。
第一の領域とその外側の領域とを合わせた領域を、第二の領域Ｓ１ｂと呼ぶこととすると、ＤＶＤ（Ｍ２）の情報の再生又は記録時には、第一の領域Ｓ１ａを通過するレーザが利用され、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の情報の再生又は記録時には、第二の領域Ｓ１ｂを通過するレーザが利用される。
【００４４】
図５に、半導体レーザダイオードＬＤ１からのレーザが対物レンズＯＬ１によって高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光されたときの、縦球面収差図を示す。
また、図６に、半導体レーザダイオードＬＤ２からのレーザが対物レンズＯＬ２によってＤＶＤ（Ｍ２）の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光されたときの、縦球面収差図を示す。
【００４５】
図６に示すように、ＤＶＤ（Ｍ２）の再生又は記録時には、第一の領域Ｓ１ａより外側を通過するレーザが、集光スポットの形成に寄与しないようになっている。
これにより、各光情報記録媒体の種類に応じて自動的に開口の切り替えが行われるので、別途開口切替え手段（絞りなど）を設ける必要がない。
【００４６】
また、以上のように、対物レンズＯＬ２の形状を設定することで、各情報記録媒体（高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ）Ｍ１，Ｍ２に対するデータの再生又は記録用の回折光について、以下に示すように高い回折効率が得られる。
高密度ＤＶＤ（４０７ｎｍ、３次・１次回折光）：９５％
ＤＶＤ　　　　　　（６５５ｎｍ、２次回折光）：９５％
ここで、上記高密度ＤＶＤ（Ｍ１）についての回折効率は、各次数の回折光の回折効率と各次数の回折面の面積比との積を合算して得た値である。
【００４７】
〔第３の実施の形態〕
本実施の形態の対物レンズＯＬ３は、半導体レーザダイオードＬＤ１から発振された波長λ１（４０７ｎｍ）のレーザを、入射面Ｓ１の回折構造で回折させ、その３次回折光を高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光させる。また、半導体レーザダイオードＬＤ２から発振された波長λ２（６５５ｎｍ）のレーザを、光学面Ｓ１の回折構造（後述）で回折させ、その２次回折光をＤＶＤ（Ｍ２）の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光させるように設計されている。
【００４８】
表１に、対物レンズＯＬ３のレンズデータを示す。また、表２に、対物レンズＯＬ３から高密度ＤＶＤ（Ｍ１）に至る光学系、及び、対物レンズＯＬ３からＤＶＤ（Ｍ２）に至る光学系のデータを示す。
対物レンズＯＬ３の開口数は、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）に対して０．６５、ＤＶＤ（Ｍ２）に対して０．６３３に設定されている。
また、対物レンズＯＬ３の焦点距離は、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）に対応する波長λ１の光束に対して２．４ｍｍ、ＤＶＤ（Ｍ２）に対応する波長λ２の光束に対して２．４６ｍｍである。
【００４９】
【表５】
2004077520.tif 000009
【００５０】
【表６】
2004077520.tif 000010
【００５１】
対物レンズＯＬ３の、光源ＬＤ１，ＬＤ２側の光学面Ｓ１（表６における第１面）、光情報記録媒体Ｍ１，Ｍ２側の光学面Ｓ２（表６における第２面）の形状は、上記（１）式に、〔表５〕に示した係数Ａ２ｉを代入した非球面状に形成されている。
【００５２】
また、対物レンズＯＬ３の光学面Ｓ１には、光軸Ｘを中心とする輪帯状の回折構造が形成されている。
回折構造のピッチは、光路差関数を使って定義される。具体的には、光路差関数Φ（ｈ）は、単位をｍｍとして、上記（２）式に、〔表５〕に示した係数Ｃ２ｉを代入して表される。
【００５３】
高密度ＤＶＤ（Ｍ１）及びＤＶＤ（Ｍ２）の情報の再生又は記録時には、光学面Ｓ１のほぼ全面を通過するレーザが利用される。
【００５４】
図７に、半導体レーザダイオードＬＤ３からのレーザが対物レンズＯＬ１によって高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の情報記録面Ｍ１ｒ上に集光されたときの、縦球面収差図を示す。
また、図８に、半導体レーザダイオードＬＤ２からのレーザが対物レンズＯＬ３によってＤＶＤ（Ｍ２）の情報記録面Ｍ２ｒ上に集光されたときの、縦球面収差図を示す。
【００５５】
図７、図８に示すように、高密度ＤＶＤ（Ｍ１）の再生又は記録時、及びＤＶＤ（Ｍ２）の再生又は記録時のそれぞれにおいて、対物レンズＯＬ３の入射面Ｓ１を通過するレーザのほぼ全てが、集光スポットの形成に寄与するようになっている。これにより、各光情報記録媒体の種類に応じて自動的に開口の切り替えが行われるので、別途開口切替え手段（絞りなど）を設ける必要がない。
【００５６】
また、以上のように、対物レンズＯＬ２の形状を設定することで、各情報記録媒体（高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ）Ｍ１，Ｍ２に対するデータの再生又は記録用の回折光について、以下に示すように高い回折効率が得られる。
高密度ＤＶＤ（４０７ｎｍ、３次回折光）：９５％
ＤＶＤ　　　　　　（６５５ｎｍ、２次回折光）：９５％
【００５７】
なお、本発明の対物光学素子は、上記の各実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良ならびに設計の変更を行ってもよい。
例えば、上記の各実施の形態では、対物光学素子はそれぞれ単レンズで構成されているが、複数の光学素子を組み合わせて本発明に係る対物光学素子を構成しても良い。
また、三種類以上の光情報記録媒体の情報の再生／記録について互換性を持つ対物光学素子を構成することも可能である。
また、具体的な細部構造についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、第一の領域よりも外側の領域を通過する波長λ１の光は、第一の光情報記録媒体の情報記録面上の集光スポットから離れた位置に到達するので、絞りなどの開口切替え手段を格別設けずとも、第一の光情報記録媒体の情報の再生／記録時に、集光スポットの性能の劣化を抑えることができる。
【００５９】
請求項２に記載の発明によれば、第二の領域よりも外側の領域を通過する波長λ２の光は、第二の光情報記録媒体の情報記録面上の集光スポットから離れた位置に到達するので、絞りなどの開口切替え手段を格別設けずとも、第二の光情報記録媒体の情報の再生／記録時に、集光スポットの性能の劣化を抑えることができる。
【００６０】
請求項３に記載の発明によれば、対物光学素子の光源側の光学面において、第一の領域を通過する波長λ２の光束は集光スポットの形成に寄与し、第二の領域を通過する波長λ１の光束は集光スポットの形成に寄与するので、第一の情報記録媒体及び第二の光情報記録媒体の情報の再生／記録時に、集光スポットの性能を所要のレベル以上に保つことができる。
【００６１】
請求項４に記載の発明によれば、第一の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために必要な、対物光学素子の光源側の光学面上の第一の領域の面積Ｒ１と、第二の光情報記録媒体の再生又は記録を行うために必要な、対物光学素子の光源側の光学面上の第二の領域の面積をＲ２について、
Ｒ１＝Ｒ２×ｍ　（但し、０．８≦ｍ≦１．２０）
であるので、第一の情報記録媒体及び第二の光情報記録媒体の情報の再生／記録時に、対物光学素子の光学面上の必要な領域以外を通過する光束の量が、集光スポットの形成に必要な光束の量の２０％以下となり、集光スポットの性能を所要のレベル以上に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る対物光学素子を備える光ピックアップ装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す対物光学素子を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明に係る対物光学素子によって波長λ１の光束が第一の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されたときの縦球面収差図である。
【図４】本発明に係る対物光学素子によって波長λ２の光束が第二の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されたときの縦球面収差図である。
【図５】本発明に係る他の対物光学素子によって波長λ１の光束が第一の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されたときの縦球面収差図である。
【図６】本発明に係る他の対物光学素子によって波長λ２の光束が第二の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されたときの縦球面収差図である。
【図７】本発明に係るさらに他の対物光学素子によって波長λ１の光束が第一の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されたときの縦球面収差図である。
【図８】本発明に係るさらに他の対物光学素子によって波長λ２の光束が第二の光情報記録媒体の情報記録面上に集光されたときの縦球面収差図である。
【符号の説明】
ＯＬ１〜ＯＬ３　　対物光学素子（対物レンズ）
ＬＤ１，ＬＤ２　　光源（半導体レーザダイオード）
Ｓ１ａ，Ｓ２ａ　　（光学面上の）領域
Ｍ１　　　　　　　光情報記録媒体（高密度ＤＶＤ）
Ｍ２　　　　　　　光情報記録媒体（ＤＶＤ）
Ｍ１ｒ，Ｍ２ｒ　　情報記録面
Ｍ１ｔ，Ｍ２ｔ　　保護基板の厚さ
【図１】
2004077520.tif 000011
【図２】
2004077520.tif 000012
【図３】
2004077520.tif 000013
【図４】
2004077520.tif 000014
【図５】
2004077520.tif 000015
【図６】
2004077520.tif 000016
【図７】
2004077520.tif 000017
【図８】
2004077520.tif 000018