(57)【要約】【課題】波長の異なる第１および第２のレーザ光に対する回折作用を備えたレンズ、およびこのレンズを対物レンズとして用いた光ヘッド装置において、その温度特性を向上可能な構成を提供すること。【解決手段】光ヘッド装置の対物レンズ３では、中心側屈折面領域３３、および外周側屈折面領域３４に中心側回折格子３５および外周側回折格子３６を構成する断面鋸歯形状の段差３５ａ、３６ａの断面鋸歯形状の向きを逆にして、中心側回折格子３５および外周側回折格子３６から−１次回折光および＋１次回折光がそれぞれ出射されるようにする。このため、温度変化が起こっても、その影響を中心側回折格子３５および外周側回折格子３６が補完してくれる。【選択図】      図３
2004333585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折面が少なくとも、レンズ光軸を取り囲む内周側屈折面領域と、この内周側屈折面領域の外側を取り囲んでいる外周側屈折面領域とに分割され、分割された領域毎に互いに異なる非球面であるとともに、前記内周側屈折面領域および前記外周側屈折面領域の全域に亘って同心円状の複数の微細な段差からなる内周側回折格子および外周側回折格子が形成され、分割された領域毎に互いに異なる光路差関数であるレンズにおいて、
前記内周側回折格子、および前記外周側回折格子の少なくとも一部は、各々から出射される回折光束の回折次数の極性が相違するように構成されていることを特徴とするレンズ。
【請求項２】
請求項１において、前記内周側回折格子を構成する内周側段差、および前記外周側回折格子を構成する外周側段差は、いずれも鋸歯形状の断面を有し、かつ、前記内周側段差は光軸側を向き、前記外周側段差の少なくとも一部は外周側を向く鋸歯形状であることを特徴とするレンズ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記屈折面は、異なるｎ種類の波長（ｎは２または３）に対して１または２領域の前記内周側屈折面領域と１または２領域の前記外周側屈折面領域にｎ分割されていることを特徴とするレンズ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記内周側回折格子から出射される回折光束、および前記外周側回折格子の少なくとも一部から出射される回折光束のうちの一方は、＋１次回折光であり、他方は−１次回折光であることを特徴とするレンズ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに規定するレンズを、第１のレーザ光を第１の光記録媒体の記録面に対して集光させ、かつ、前記第１のレーザ光より波長の短い第２のレーザ光を、記録面を覆う透明保護層の厚さが前記第１の光記録媒体より薄い第２の光記録媒体の記録面に対して集光させる共通の対物レンズとして用いた光ヘッド装置であって、
前記第１のレーザ光源を用いて行う前記第１の光記録媒体の記録再生には、前記内周側屈折面領域として光軸を中心とする中心側屈折面領域を介して得られる回折光束が用いられ、前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生には、前記中心側屈折面領域を介して得られる回折光束と、前記外周側屈折面領域を介して得られる回折光束とが用いられ、前記中心側屈折面領域と前記外周側屈折面領域とは、前記第１の光記録媒体の記録あるいは再生に必要とされる開口数で領域分割されることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに規定するレンズを、第１のレーザ光を第１の光記録媒体の記録面に対して集光させ、かつ、前記第１のレーザ光より波長の短い第２のレーザ光を、記録面を覆う透明保護層の厚さが前記第１の光記録媒体より薄い第２の光記録媒体の記録面に対して集光させ、かつ、前記第２のレーザ光より波長の短い第３のレーザ光を、記録面を覆う透明保護層の厚さが前記第２の光記録媒体より薄い第３の光記録媒体に集光させる共通の対物レンズとして用いた光ヘッド装置であって、
前記第１のレーザ光源を用いて行う前記第１の光記録媒体の記録再生には、前記内周側屈折面領域として光軸を中心とする中心側屈折面領域を介して得られる回折光束が用いられ、
前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生には、前記中心側屈折面領域を介して得られる回折光束と、前記外周側屈折面領域を２分割した内周側の中間部分を介して得られる回折光束とが用いられ、
前記第３のレーザ光源を用いて行う前記第３の光記録媒体の記録再生には、前記中心側屈折面領域を介して得られる回折光束と、前記中間部分を介して得られる回折光束と、前記外周側屈折面領域における前記中間部分を取り囲む外周部分を介して得られる回折光束とが用いられており、
前記中心側屈折面領域と前記外周側屈折面領域とは、前記第１の光記録媒体の記録あるいは再生に必要とされる開口数で領域分割され、
前記外周側屈折面領域における前記中間部分と前記外周部分とは、前記第２の光記録媒体の記録再生に必要とされる開口数で領域分割されることを特徴とする光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長が異なるレーザ光に対する回折作用を備えたレンズ、およびこのレンズを対物レンズとして用いた光ヘッド装置に関するものである。さらに詳しくは、レンズの屈折面に形成される回折格子の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光記録媒体としては、ＣＤやＤＶＤ等のように記録面を保護する透明保護層の厚さや記録密度の異なるものが知られており、ＣＤ−Ｒの再生記録用には波長７８５ｎｍの第１のレーザ光を出射する第１のレーザ光源が用いられ、ＤＶＤ再生用には、波長６５５ｎｍの第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源が用いられている。このような２種類の光記録媒体に対して情報の記録や再生を行なう光ヘッド装置では、その小型およびコンパクト化のために共通の対物レンズを用いて、ＣＤおよびＤＶＤの記録面にレーザ光を収束させる構成のものが提案されている。
【０００３】
但し、ＣＤは、記録面を保護する透明保護層の厚さが１．２ｍｍであり、ＤＶＤは、透明保護層の厚さがＣＤよりも薄い０．６ｍｍであり、その記録密度はＣＤより高い。従って、対物レンズとしては、単一の屈折力を有するレンズ面に同心円状の微細な段差からなる回折格子を形成し、この回折格子によって入射光束を回折して、光軸上の異なる位置に複数の焦点を結ばせるようにしている（例えば、特許文献１参照）。この場合、同じ波長のレーザ光を使って回折次数をＤＶＤとＣＤで異ならせているため、光の利用効率が低い。そこで、２つの波長のレーザ光を使って回折次数を同じにすることによって利用効率を上げ、さらに、ＤＶＤ、ＣＤの記録面に良好な焦点を結ばせるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
このような対物レンズにおいて、例えば、図５に示すように、入射する入射側屈折面１３１、および出射側屈折面１３２のうち、入射側屈折面１３１を、中心側回折格子１３５が形成された中心側屈折面領域１３３と、外周側回折格子１３６が形成された外周側屈折面領域１３４とに分割すれば、図６に示すように、波長７８５ｎｍの第１のレーザ光Ｌ１を用いてＣＤ４１の記録再生を行う場合、中心側屈折面領域１３３を介して得られる回折光束を用いてＣＤ４１の記録面４１ａにビームスポットＢ（４１）を形成することができ、波長６５５ｎｍの第２のレーザ光Ｌ２を用いてＤＶＤ４２の記録再生を行う場合には、中心側屈折面領域１３３を介して得られる回折光束と、外周側屈折面領域１３４を介して得られる回折光束とを用いて、ＤＶＤ４２の記録面４２ａ上にビームスポットＢ（４２）を形成することができる。このように各領域を分割すると、領域毎に非球面係数や光路差関数を変えることができるので、ＣＤ４１およびＤＶＤ４２の双方に対して、光学特性を最適化することができ、全体として収差を小さくすることができる。
【０００５】
ここで、中心側回折格子１３５および外周側回折格子１３６は、一般にいずれも中心側を高くして外周側を低くした鋸歯形状の複数の段差１３５ａ、１３６ａで構成することができ、このように構成すると、中心側屈折面領域１３３から出射される回折光束、および外周側回折格子１３６から出射される回折光束は、いずれも−１次回折光である。このように段差１３５ａ、１３６ａの向きを同一としてある理由は、方向を揃えておいた方が対物レンズ１３０を成形するための金型を加工しやすいという製造上の理由による。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１２００２７号公報（第４−６頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−８１５６６号公報（第４−６頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の対物レンズ１３０では、温度変化によって、対物レンズ１３０を構成する材料が屈折率変化や線膨張が発生した場合、さらには、温度変化によってレーザ光の波長変動が発生した場合に、中心側回折格子１３５による回折光、および外周側回折格子１３６による回折光のいずれにも同様な変化が発生してしまう。このため、中心側回折格子１３５の回折光と外周側回折格子１３６の回折光を用いるＤＶＤ４２の記録再生における３次球面収差の温度依存特性は、対物レンズ１３０を構成する材料の屈折率変化や線膨張、レーザ光の波長変動を考慮したシュミレーション結果を図７に示すように、周囲温度が−５℃の低温側では約１０ｍλ変動し、周囲温度が５５℃の高温側では約３０ｍλ、すなわち、±３０℃の周囲温度変化に対して、３次球面収差が±２０ｍλ以上も変動するという問題点がある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、波長の異なる第１および第２のレーザ光に対する回折作用を備えたレンズ、およびこのレンズを対物レンズとして用いた光ヘッド装置において、その温度特性を向上可能な構成を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、屈折面が少なくとも、レンズ光軸を取り囲む内周側屈折面領域と、この内周側屈折面領域の外側を取り囲んでいる外周側屈折面領域とに分割され、分割された領域毎に互いに異なる非球面であるとともに、前記内周側屈折面領域および前記外周側屈折面領域の全域に亘って同心円状の複数の微細な段差からなる内周側回折格子および外周側回折格子が形成され、分割された領域毎に互いに異なる光路差関数であるレンズにおいて、前記内周側回折格子、および前記外周側回折格子の少なくとも一部は、各々から出射される回折光束の回折次数の極性が相違するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、前記内周側回折格子、および前記外周側回折格子の少なくとも一部の各々から出射される回折光束の回折次数の極性を相違させるにあたって、前記内周側回折格子を構成する内周側段差、および前記外周側回折格子を構成する外周側段差のいずれをも、いずれも鋸歯形状の断面を有し、かつ、前記内周側段差は光軸側を向き、前記外周側段差の少なくとも一部は外周側を向く鋸歯形状である。
【００１１】
本発明において、内周側回折格子、および外周側回折格子の少なくとも一部は、各々から出射される回折光束の回折次数の極性が相違するように構成されているため、温度変化によって、レンズを構成する材料に屈折率変化や線膨張が発生しても、また、レーザ光に温度変化に起因する波長変動が発生しても、内周側回折格子と外周側回折格子とでは、このような温度変化による球面収差の変化を互いに補完し合う。このため、本発明に係る対物レンズを光ヘッド装置において共通の対物レンズとして用いた場合、内周側回折格子の回折光および外周側回折格子の回折光を用いる光記録媒体の記録再生を行う際、周囲温度の変化による球面収差の変動を抑えることができるので、温度変化に対して、サーボ信号の変化やジッターの悪化が非常に少なく、良好なピックアップ特性を得ることができる。
【００１２】
本発明において、前記屈折面は、例えば、２つの波長のレーザ光に対して、光軸を中心とする（光軸を含む）中心側屈折面領域と前記外周側屈折面領域に第１の光記録媒体の開口数（ＮＡ）に相当する位置で２分割されている。また、前記屈折面は、ｎ個の波長のレーザ光に対しては、ｎ分割されている。このように構成すると、所定のＮＡの内側の光が記録面上に良好なスポットを形成しながら、外側の光をフレアにすることが容易になり、構成が最もシンプルであり、設計が容易である。
【００１３】
本発明において、前記中心側回折格子から出射される回折光束、および前記外周側回折格子の少なくとも一部から出射される回折光束のうちの一方は、＋１次回折光であり、他方は−１次回折光であることが好ましい。すなわち、効率が最も高く、段差高さが低い±１次回折光を用いることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る対物レンズは、例えば、光ヘッド装置において、第１のレーザ光を第１の光記録媒体の記録面に対して集光させ、かつ、前記第１のレーザ光より波長の短い第２のレーザ光を、記録面を覆う透明保護層の厚さが前記第１の光記録媒体より薄い第２の光記録媒体の記録面に対して集光させる共通の対物レンズとして用いられる。このような光ヘッド装置において、前記第１のレーザ光源を用いて行う前記第１の光記録媒体の記録再生には、前記内周側屈折面領域として光軸を中心とする中心側屈折面領域を介して得られる回折光束が用いられ、前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生には、前記中心側屈折面領域を介して得られる回折光束と、前記外周側屈折面領域を介して得られる回折光束とが用いられ、前記中心側屈折面領域と前記外周側屈折面領域とは、前記第１の光記録媒体の記録あるいは再生に必要とされる開口数で領域分割される。
【００１５】
また、本発明に係る対物レンズは、例えば、光ヘッド装置において、第１のレーザ光を第１の光記録媒体の記録面に対して集光させ、かつ、前記第１のレーザ光より波長の短い第２のレーザ光を、記録面を覆う透明保護層の厚さが前記第１の光記録媒体より薄い第２の光記録媒体の記録面に対して集光させ、かつ、前記第２のレーザ光より波長の短い第３のレーザ光を、記録面を覆う透明保護層の厚さが前記第２の光記録媒体より薄い第３の光記録媒体に集光させる共通の対物レンズとして用いられる。このような光ヘッド装置において、前記第１のレーザ光源を用いて行う前記第１の光記録媒体の記録再生には、前記内周側屈折面領域として光軸を中心とする中心側屈折面領域を介して得られる回折光束が用いられ、前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生には、前記中心側屈折面領域を介して得られる回折光束と、前記外周側屈折面領域を２分割した内周側の中間部分を介して得られる回折光束とが用いられ、前記第３のレーザ光源を用いて行う前記第３の光記録媒体の記録再生には、前記中心側屈折面領域を介して得られる回折光束と、前記中間部分を介して得られる回折光束と、前記外周側屈折面領域における前記中間部分を取り囲む外周部分を介して得られる回折光束とが用いられており、前記中心側屈折面領域と前記外周側屈折面領域とは、前記第１の光記録媒体の記録あるいは再生に必要とされる開口数で領域分割され、前記外周側屈折面領域における前記中間部分と前記外周部分とは、前記第２の光記録媒体の記録再生に必要とされる開口数で領域分割される。
【００１６】
本発明において、外周側屈折面領域の少なくとも一部は、中心側を高くして外周側が低くなる段差が好ましい。この段差の方向は、逆に、中心側を低くして外周側を高くすると、レンズ面の傾斜が大きくなるため、段差の向きが光の入射する方向に対して大きな角度を持つようになり、不要光の発生の原因となるからである。
【００１７】
本発明において、前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生には、前記中心側回折格子および外周側回折格子の少なくとも一部を介して得られる極性が異なる次数の回折光束、例えば、一方は−１次、他方は＋１次回折光を用いることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した対物レンズを備えた光ヘッド装置を説明する。
【００１９】
（全体構成）
図１は、本例の光ヘッド装置の光学系を中心に示す概略構成図である。
【００２０】
図１において、本形態の光ヘッド装置１は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤなど、基板厚さや記録密度が異なる複数種類の光記録媒体４に対して情報の再生、記録を行うものである。そのために、ＣＤなどの記録再生に用いる中心波長が７８５ｎｍの第１のレーザＬ１を出射する第１のレーザ光源１１と、ＤＶＤの再生等に用いる波長が６５５ｎｍの第２のレーザＬ２を出射する第２のレーザ光源１２を備えている。各レーザ光は共通の集光光学系Ｌｏを介して光記録媒体４に導かれると共に、当該光記録媒体４で反射された各レーザ光束の戻り光は共通受光素子２５に導かれる。
【００２１】
集光光学系Ｌｏには、第１のレーザＬ１を直進させ、第２のレーザＬ２を反射させて双方の光を共にシステム光軸Ｌ（対物レンズの光軸）に一致させる第１のビームスプリッタ２１と、システム光軸Ｌに沿って進むレーザＬ１、Ｌ２を通過させる第２のビームスプリッタ２２と、この第２のビームスプリッタ２２を通過したレーザ光Ｌ１、Ｌ２を平行光化するコリメートレンズ２３と、コリメートレンズ２３から出射されたレーザ光Ｌ１、Ｌ２のビームスポットを光記録媒体４の記録面に形成するための対物レンズ３とが含まれている。
【００２２】
このように構成した光ヘッド装置１では、第１の光記録媒体４としてのＣＤ４１の記録面４１ａに対しては、対物レンズ３によって、第１のレーザ光Ｌ１のビームスポットが形成される。また、第２の光記録媒体４としてのＤＶＤ４２の記録面４２ａに対しても、対物レンズ３によって、第２のレーザ光Ｌ２のビームスポットが形成される。
【００２３】
このようにして光記録媒体４（ＣＤ４１、ＤＶＤ４２）に集光された第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ、光記録媒体４で反射された後、共通の集光光学系Ｌｏを戻り光として逆に辿り、第２のビームスプリッタ２２において反射されて共通受光素子２５に集光する。そして、共通受光素子２５で検出された信号により光記録媒体４（ＣＤ４１、ＤＶＤ４２）の情報再生等が行われる。
【００２４】
（対物レンズの構成）
図２および図３を参照して、本例の対物レンズ３の構成を詳しく説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、対物レンズ３を示す平面図、断面図、光軸を中心とする中心側屈折面領域の部分拡大断面図、およびこの中心側屈折面領域を取り囲む外周側領域の部分拡大断面図である。図３は対物レンズ３による各波長のレーザ光の収束状態を示す説明図である。図４は対物レンズ３を用いた場合のＤＶＤ４２についての３次球面収差のシュミレーション結果を示すグラフである。
【００２５】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、本例の対物レンズ３は、第１のレーザ光源１１および第２のレーザ光源１２から出射されたレーザ光Ｌ１、Ｌ２が入射する正のパワーを備えた入射側屈折面３１と、光記録媒体４に向けてレーザ光束を出射する出射側屈折面３２を備えた凸レンズである。
【００２６】
入射側屈折面３１は、光軸Ｌを中心にして同心円状に光軸Ｌを含む円形の中心側屈折面領域３３と、この中心側屈折面領域３３の外周を環状に囲んでいる外周側屈折面領域３４とに２分割されており、中心側屈折面領域３３と外周側屈折面領域３４との境界部分は、ＣＤ４１（第１のレーザ光Ｌ１）の開口数ＮＡ＝０．４５〜０．５５に相当する位置である。
【００２７】
本形態では、波長が異なる２つのレーザ光を用いて、２つの光記録媒体の記録再生を行うので、入射側屈折面を２分割している。
【００２８】
中心側屈折面領域３３の全域に亘っては、同心円状の複数の微細な段差３５ａによって中心側回折格子３５が形成されている。また、外周側屈折面領域３４にも、この領域全体に亘って同心円状の微細な段差３６ａからなる外周側回折格子３６が形成されている。
【００２９】
中心側屈折面領域３３に形成された中心側回折格子３５は、当該領域を通過する第１のレーザ光Ｌ１の回折光によるビームスポットをＣＤ４１の記録面上に形成する回折特性を備えている。
【００３０】
これに加えて、中心側屈折面領域３３に形成された中心側回折格子３５は、当該領域を通過する第２のレーザ光Ｌ２の回折光によるビームスポットをＤＶＤ４２の記録面上に形成する回折特性を備えている。
【００３１】
また、外周側屈折面領域３４に形成された外周側回折格子３６は、当該領域を通過する第２のレーザ光Ｌ２の回折光によるビームスポットをＤＶＤ４２の記録面上に形成する回折特性を備えている。
【００３２】
ここで、第１のレーザ光Ｌ１のうち、外周側屈折面領域３４を通る光束成分は、記録あるいは再生に寄与しない不要光成分であり、本例では、当該外周側屈折面領域３４に形成されている外周側回折格子３６による回折作用を受けて、ＣＤ４１の記録面上におけるビームスポット形成位置に集光しないように回折される。
【００３３】
（回折格子の構成）
本形態の対物レンズ３において、中心側回折格子３５を構成する段差３５ａ、および外周側回折格子３６を構成する段差３６ａはいずれも、鋸歯形状の断面形状を有している。
【００３４】
但し、本形態では、中心側回折格子３５を構成する段差３５ａは、中心側から外周側に向かって高くなる、光軸側を向く鋸歯形状の段差であるのに対して、外周側回折格子３６を構成する段差３６ａは中心側から外周側に低くなる、外周側を向く鋸歯形状の段差である。すなわち、中心側回折格子３５を構成する段差３５ａと、外周側回折格子３６を構成する段差３６ａは、鋸歯形状の向きが逆になっている。
【００３５】
外周側回折格子３６の段差３６ａは、全域が中心側から外周側に低くなる形状だけでなく、外周側回折格子３６の一部が中心側から外周側に低くなる形状でも良い。例えば、外周側屈折面領域３４を３領域に分け、内側と外側で外周側から中心側に低くなり、その中間が中心側から外周側に低くなる段差３６ａの形状でもよい。但し、外周側回折格子３６を定義する光路差関数は、１つであり、内周側回折格子３５を定義する異なる光路差関数と異なっている。
【００３６】
また、中心側回折格子３５を構成する段差３５ａと、外周側回折格子３６を構成する段差３６ａとは、それぞれ、本形態とは逆の向きに形成されることにより、鋸歯形状の向きが逆になっていてもよい。
【００３７】
従って、本形態では、中心側屈折面領域３３から出射される回折光の回折次数と、外周側屈折面領域３４から出射される回折光の回折次数は、極性が逆になっており、本形態では、中心側屈折面領域３３から出射される回折光は、−１次回折光成分であり、外周側屈折面領域３４から出射される回折光は、＋１次回折光成分である。それ故、第２のレーザ光Ｌ２は、中心側回折格子３５によって回折された−１次回折光成分と、外周側回折格子３６によって回折された＋１次回折光成分とによって、ＤＶＤ４２の記録面上にビームスポットＢ（４２）を形成することになる。
【００３８】
なお、外周側回折格子３６による回折次数は、中心側回折格子３５より絶対値が大きくてもよい。例えば、中心側回折格子３５による回折次数の１次に対して、外周側回折格子３６による回折次数を２次以上にしてもよい。また、外周側回折格子３６の回折次数は、例えば、一部が＋３次であれば、その他の部分を−３次にして外周側回折格子３６内での回折次数の絶対値は必ず一致させる。
【００３９】
（本形態の作用、効果）
このように構成した光ヘッド装置１において、ＣＤ４１の情報再生時には、第１のレーザ光源１１のみが駆動され、第１のレーザ光Ｌ１が出射される。その結果、第１のレーザ光Ｌ１は、図３において点線で示すように、対物レンズ３の中心側屈折面領域３３を通過し、そこに形成されている中心側回折格子３５により生成された−１次回折光成分のビームスポットＢ（４１）がＣＤ４１の記録面上にビームスポットＢ（４１）が形成される。
【００４０】
これに対して、ＤＶＤ４２の情報再生時には、第２のレーザ光源１２のみが駆動され第２のレーザ光Ｌ２が出射される。その結果、第２のレーザ光Ｌ２においては、図３において実線で示すように、対物レンズ３の中心側屈折面領域３３を通過する際、そこに形成されている中心側回折格子３５によって回折されて発生した−１次回折光成分と、対物レンズ３の外周側屈折面領域３４を通過する際、そこに形成されている外周側回折格子３６によって回折されて発生した＋１次回折光成分とによって、ＤＶＤ４２の記録面上にビームスポットＢ（４２）が形成される。
【００４１】
ここで、対物レンズ３は、中心側回折格子３５を構成する段差３５ａと、外周側回折格子３６を構成する段差３６ａは、鋸歯形状の向きが逆になっているため、中心側屈折面領域３３から出射される回折光の回折次数と、外周側屈折面領域３４から出射される回折光の回折次数は、極性が逆になっている。従って、温度変化によって、対物レンズ３を構成する材料に屈折率変化や線膨張が発生しても、また、第２のレーザ光源１２から出射された第２のレーザ光Ｌ２に温度変化に起因する波長変動が発生しても、中心側回折格子３５と外周側回折格子３６とでは、このような温度変化による球面収差の変化を補完し合う。このため、記録密度の低いＣＤ４１に用いられる第１のレーザ光Ｌ１についての温度特性は、従来と同等であるが、記録密度の高いＤＶＤ４２に用いられる第２のレーザ光Ｌ２については、温度特性が向上する。それ故、中心側回折格子３５の回折光、および外周側回折格子３６の回折光を用いるＤＶＤ４２の記録再生の際に、周囲温度の球面変化による収差の変動を抑えることができるので、温度変化に対して、サーボ信号の変化やジッターの悪化がほとんど無く、良好なピックアップ特性を得ることができる。
【００４２】
例えば、本発明を適用した対物レンズ３に関して、ＤＶＤ４２の記録再生における３次球面収差の温度依存特性として、対物レンズ３を構成する材料の屈折率変化や線膨張、レーザ光の波長変動を考慮したシュミレーション結果を図４に示すように、周囲温度が−５℃の低温側では変動がほとんど無く、周囲温度が５５℃の高温側でも変動が１０ｍλ以下であり、優れた温度特性を有している。
【００４３】
また、本形態では、対物レンズ３の入射側屈折面３１において中心側屈折面領域３３と外周側屈折面領域３４との境界位置は、ＣＤ４１（第１のレーザ光Ｌ１）の開口数ＮＡ＝０．４５〜０．５５に相当する位置であるため、中心側屈折面領域３３については、第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２の双方において収差が小さく、外周側屈折面領域３４については、第２のレーザ光Ｌ２の双方において収差が小さくなるように構成し、第１のレーザ光Ｌ１が外周側屈折面領域３４を通っても、第１のレーザ光Ｌ１が中心側屈折面領域３３によって結ぶ焦点位置に集光しないように構成できる。従って、中心側屈折面領域３３あるいは外周側屈折領域３４にＣＤ４１（第１のレーザ光Ｌ１）の開口数に相当する位置が含まれる場合と比べると、所望の開口数内の収差は小さく、開口数の外は全くノイズにならなくすることができ、さらに、中心側回折格子３５と外周側回折格子３６の設計が容易である。
【００４４】
さらに、ＣＤ４１およびＤＶＤ４２の再生記録には、対物レンズ３における中心側回折格子３５および外周側回折格子３６による±１次回折光を用いているので、回折次数が２以上の回折光を用いる場合と比較して効率が高いという利点がある。
【００４５】
なお、段差３５ａ、３６ａの向きを同一とした方が、従来の加工方法では、対物レンズ３を成形するための金型を加工しやすいという事情があったが、通常のＲバイトを使った倣い加工でなく、刃先が平らなバイトによる押し当て方式の切削加工で、段差３５ａ、３６ａを形成する溝を形成する方法であれば、刃先の両側に角があるため、本形態の対物レンズ３を成形するための金型を容易に加工できる。また、透光性材料に対して、直接、刃先が平らなバイトによる押し当て方式の切削加工により、段差３５ａ、３６ａを形成する溝を形成してもよい。
【００４６】
（その他の形態）
なお、本形態では、中心側屈折面領域３３から出射される回折光を−１次回折光成分とし、外周側屈折面領域３４から出射される回折光を＋１次回折光成分としたが、逆に、中心側屈折面領域３３から出射される回折光を＋１次回折光成分とし、外周側屈折面領域３４から出射される回折光を−１次回折光成分としてもよい。
【００４７】
また、３つの波長のレーザ光を使って３つの光記録媒体を記録再生するには、対物レンズの屈折面を３つの領域に分ければよい。このとき、少なくとも、一つの領域は段差の方向を逆にする。最外周領域の段差は、図２（ｄ）に示す外周側回折格子３６の段差３６ａのように、中心側から外周側に低くするとよい。
【００４８】
このような３つの波長のレーザ光を用いた光ヘッド装置において、第１のレーザ光を第１の光記録媒体の記録面に対して集光させ、かつ、前記第１のレーザ光より波長の短い第２のレーザ光を、記録面を覆う透明保護層の厚さが前記第１の光記録媒体より薄い第２の光記録媒体の記録面に対して集光させ、かつ、前記第２のレーザ光より波長の短い第３のレーザ光を、記録面を覆う透明保護層の厚さが前記第２の光記録媒体より薄い第３の光記録媒体に集光させる場合には、第１のレーザ光源を用いて行う第１の光記録媒体の記録再生には、内周側屈折面領域として光軸を中心とする中心側屈折面領域を介して得られる回折光束が用いられ、第２のレーザ光源を用いて行う第２の光記録媒体の記録再生には、中心側屈折面領域を介して得られる回折光束と、外周側屈折面領域を２分割した内周側の中間部分を介して得られる回折光束とが用いられ、第３のレーザ光源を用いて行う前記第３の光記録媒体の記録再生には、中心側屈折面領域を介して得られる回折光束と、中間部分を介して得られる回折光束と、外周側屈折面領域における前記中間部分を取り囲む外周部分を介して得られる回折光束とが用いられる。
【００４９】
ここで、中心側屈折面領域と外周側屈折面領域とは、第１の光記録媒体の記録あるいは再生に必要とされる開口数で領域分割され、外周側屈折面領域における中間部分と外周部分とは、第２の光記録媒体の記録再生に必要とされる開口数で領域分割される。
【００５０】
また、上記形態では、光ヘッド装置１の対物レンズ３に本発明を適用した例であったが、異なる波長のレーザ光束が通るレンズ、例えば、コリメートレンズ２３などに本発明を適用してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を適用したレンズ、およびそれを対物レンズとして用いた光ヘッド装置では、内周側回折格子、および外周側回折格子は、各々から出射される回折光束の回折次数の極性が相違するように構成されているため、温度変化によって、対物レンズを構成する材料に屈折率変化や線膨張率変化が発生しても、また、レーザ光に温度変化に起因する波長変動が発生しても、内周側回折格子と外周側回折格子とでは、このような温度変化による影響を補完し合う。このため、内周側回折格子の回折光および外周側回折格子の回折光を用いる光記録媒体の記録再生を行う際、周囲温度の変化による収差などの変動を抑えることができるので、良好なピックアップ特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光ヘッド装置の光学系を中心に示す概略構成図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図１に示す対物レンズの平面図、断面図、光軸を中心とする中心側屈折面領域の部分拡大断面図、および中心側屈折面領域を取り囲む外周側領域の部分拡大断面図である。
【図３】図２に示す対物レンズによる第１および第２のレーザ光の収束状態を示す説明図である。
【図４】図２の対物レンズを用いた場合のＤＶＤについての３次球面収差のシュミレーション結果を示すグラフである。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、従来の対物レンズの平面図、断面図、光軸を中心とする中心側屈折面領域の部分拡大断面図、および中心側屈折面領域を取り囲む外周側領域の部分拡大断面図である。
【図６】従来の対物レンズによる第１および第２のレーザ光の収束状態を示す説明図である。
【図７】従来の対物レンズを用いた場合のＤＶＤについての３次球面収差のシュミレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  光ヘッド装置
３  対物レンズ
４  光記録媒体
１１  第１のレーザ光源
１２  第２のレーザ光源
２１  第１のビームスプリッタ
２２  第２のビームスプリッタ
２３  コリメートレンズ
２５  共通受光素子
３１  入射側屈折面
３２  出射側屈折面
３３  中心側屈折面領域
３４  外周側屈折面領域
３５  中心側回折格子
３５ａ  段差
３６  外周側回折格子
３６ａ  段差
４１  ＣＤ（第１の光記録媒体）
４１ａ  記録面
４２  ＤＶＤ（第２の光記録媒体）
４２ａ  記録面
Ｂ（４１）  ビームスポット
Ｂ（４２）  ビームスポット
Ｌ  対物レンズの光軸（システム光軸）
Ｌｏ  集光光学系
Ｌ１  第１のレーザ光束
Ｌ２  第２のレーザ光束
【図１】
2004333585.tif 000003
【図２】
2004333585.tif 000004
【図３】
2004333585.tif 000005
【図４】
2004333585.tif 000006
【図５】
2004333585.tif 000007
【図６】
2004333585.tif 000008
【図７】
2004333585.tif 000009