(57)【要約】      （修正有）【課題】ＢＤやＤＶＤのごとく保護層の厚さが異なり、且つ使用波長の差が大きい２種類の光情報記録媒体をコンパチブルに記録、再生できる光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供する。【解決手段】対物レンズは、ＢＤ用の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ１に対して、ＤＶＤ用の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ２がより低次となるように設定された同心円状の複数の輪帯からなる回折構造を少なくとも１つの光学面上に有する。屈折レンズとしての作用によりＢＤ用の第１保護層とＤＶＤ用の第２保護層の厚さの違いに起因して変化する球面収差を、回折構造の波長依存性を利用して相殺補正することができる。【選択図】図３
2004265573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源から射出される第１波長l１の第１光束を集光させることによってｔ１（０ｍｍ≦ｔ１≦０．２ｍｍ）の第１保護層を有する第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／または記録を行い、第２光源から射出される第２波長l２（l１＜l２）の第２光束を集光させることによって厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第２保護層を有する第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
前記対物レンズは前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ１に対して、前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ２がより低次となるように設定された同心円状の複数の輪帯からなる第１の回折構造を少なくとも１つの光学面上に有するとともに、
ｎ１及びｎ２はそれぞれ０以外の整数であり、
第１開口数ＮＡ１内で波面収差を測定した際にそのＲＭＳ値が０．０７l１以下となるように、前記ｎ１次回折光を前記第１保護層を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光し、第２開口数ＮＡ２（ＮＡ２＜ＮＡ１）内で波面収差を測定した際にそのＲＭＳ値が０．０７l２以下となるように、前記ｎ２次回折光を前記第２保護層を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光することを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項２】
次式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
l２／l１＞１．３        （１）
【請求項３】
次式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
ｎ２＝ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）                  （２）
｜ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）−（l１・ｎ１／l２）｜＜０．４            （３）
但し、ｎ１は２以上１０以下の整数であり、ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）はl１・ｎ１／l２の値を四捨五入して得られる整数である。
【請求項４】
前記第２開口数ＮＡ２内において、前記第１の回折構造は、入射光束の波長が長くなった場合の球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、次式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）−（l１・ｎ１／l２）＞０  （４）
【請求項５】
前記第１の回折構造はブレーズ構造であり、段差部が光軸に近い側に位置するブレーズ構造を有することを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項６】
前記第１波長l１が前記第１の回折構造に入射した際に透過波面に付加される光路差を光軸からの高さｈ（ｍｍ）の関数として、
Fｂ＝l／lＢ・ｎ１・（Ｂ０＋Ｂ２・ｈ２＋Ｂ４・ｈ４＋Ｂ６・ｈ６＋・・・・・）              （５）
により定義される光路差関数Fｂ（ｍｍ）で表すとき（ただし、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、・・・・はそれぞれ２次、４次、６次、・・・・の光路差関数係数である）、
ｆＤ＝lＢ／（−２・ｎ１・l１・Ｂ２）   （６）
で定義される前記第１の回折構造の焦点距離ｆＤ（ｍｍ）と前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）とが以下の条件を満足することを特徴とする請求項４又は５に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
−０．２０≦ｆ１／ｆＤ＜０              （７）
【請求項７】
前記第１の回折構造はブレーズ構造であって、前記第１の回折構造が形成された光学面は、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造が形成された第１領域と、前記第１領域の外側に形成された段差部が光軸に近い側に位置する第２領域、とを有することを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項８】
前記第２開口数ＮＡ２内において、前記第１の回折構造は、入射光束の波長が長くなった場合の球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、次式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）−（l１・ｎ１／l２）＜０  （８）
【請求項９】
前記第１の回折構造はブレーズ構造であり、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造を有することを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項１０】
前記第１波長l１が前記第１の回折構造に入射した際に透過波面に付加される光路差を光軸からの高さｈ（ｍｍ）の関数として、
Fｂ＝l１／lＢ・ｎ１・（Ｂ０＋Ｂ２・ｈ２＋Ｂ４・ｈ４＋Ｂ６・ｈ６＋・・・・・）              （９）
により定義される光路差関数Fｂ（ｍｍ）で表すとき（ただし、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、・・・・はそれぞれ２次、４次、６次、・・・・の光路差関数係数である）、
ｆＤ＝lＢ／（−２・ｎ１・l１・Ｂ２）   （１０）
で定義される前記第１の回折構造の焦点距離ｆＤ（ｍｍ）と前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）とが以下の条件を満足することを特徴とする請求項８又は９に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０．０５＜ｆ１／ｆＤ＜０．２５          （１１）
【請求項１１】
前記第１の回折構造はブレーズ構造であって、前記第１の回折構造が形成された光学面は、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造が形成された第１領域と、前記第１領域の外側に形成された段差部が光軸に近い側に位置する第２領域、とを有することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項１２】
ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）、（３，２）、（５，３）、（８，５）のいずれかであり、且つ、次式を満たすことを特徴とする請求項１〜１１項のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
３９０ｎｍ＜l１＜４２０ｎｍ                          （１２）
６４０ｎｍ＜l２＜６７０ｎｍ                          （１３）
【請求項１３】
ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）であることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項１４】
ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（３，２）であることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項１５】
前記対物レンズが、正のパワーを有する単レンズを有し、前記単レンズの前記第１光源若しくは第２光源からの光束が入射する側の光学面上に前記第１の回折構造が形成されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項１６】
次式を満たすことを特徴とする請求項１５に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ、
ＮＡ１＞０．８                          （１４）
０．８＜ｄ／ｆ１＜１．６  （１５）
但し、ｄは光軸上のレンズ厚さであり、ｆ１は前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離である。
【請求項１７】
前記対物レンズが、正のパワーを有する屈折単レンズと、前記屈折単レンズの前記第１光源もしくは前記第２光源からの光束が入射する側に光学素子を有し、前記屈折単レンズの第１波長λ１における近軸パワーＰＬ１（ｍｍ−１）とし、前記光学素子の第１波長λ１における近軸パワーＰＬ２（ｍｍ−１）としたときに、次式を満たすことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０≦｜ＰＬ２／ＰＬ１｜≦０．２            （１６）
【請求項１８】
前記屈折単レンズは、前記第１保護層の厚さに応じて前記第１波長に対して球面収差が最小となるように最適化されていることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項１９】
次式を満たすことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
ＮＡ１＞０．８             （１７）
０．８＜ｄＬ１／ｆＬ１＜１．６                    （１８）
但し、ｄＬ１は前記屈折単レンズの光軸状のレンズ厚さであり、ｆＬ１は前記屈折単レンズの前記第１波長l１における焦点距離である。
【請求項２０】
前記第１の回折構造の輪帯数は、前記第２開口数ＮＡ２内において、１０〜６０の範囲内であることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項２１】
前記第１波長l１が±１０ｎｍの範囲内で変化した場合の、前記第２開口数ＮＡ２内における、前記第１の回折構造の球面収差の変化率DＳＡ／Dl（lＲＭＳ／ｎｍ）、前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）、及び、前記第２開口数ＮＡ２が次式を満たすことを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０．０３＜（DＳＡ／Dl）／｛（ＮＡ２）４・ｆ１｝＜０．１４    （１９）
【請求項２２】
前記第１波長l１が±１０ｎｍの範囲内で変化した場合の、前記第２開口数ＮＡ２のマージナル光線の球面収差の変化率DＳＡＭ／Dl（ｍｍ／ｎｍ）、前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）、及び前記第２開口数ＮＡ２が次式を満たすことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０．０００８＜（DＳＡＭ／Dl）／｛（ＮＡ２）２・ｆ１｝＜０．００２１  （２０）
【請求項２３】
前記第２開口数ＮＡ２より外側の領域を通過して前記第２情報記録媒体の情報記録面に到達した前記第２光束は、前記第１開口数ＮＡ１内において０．０７l２ＲＭＳ以上の球面収差を有することを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項２４】
前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第１結像倍率ｍ１と、前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第２結像倍率ｍ２が次式を満たすことを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
ｍ１＝ｍ２＝０            （２１）
【請求項２５】
前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第１結像倍率ｍ１と、前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第２結像倍率ｍ２が、次式を満たすことを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
ｍ１＞ｍ２                （２２）
【請求項２６】
前記対物レンズの光学面は前記第２開口数ＮＡ２より内側に対応した中央領域と、前記中央領域を囲み前記第２開口数ＮＡ２より外側の周辺領域を有し、前記第１の回折構造は前記中央領域に形成され、前記周辺領域には前記第１波長l１で最適化された第２の回折構造が形成されたことを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項２７】
前記対物レンズの光学面は、前記第２開口数ＮＡ２より内側に対応した中央領域と、該中央領域を囲み前記第２開口数ＮＡ２より外側の周辺領域を有し、前記第１の回折構造は前記中央領域にのみ形成され、前記周辺領域は連続面であることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項２８】
第１波長l１の第１光束を射出する第１光源、第２波長l２（l１＜l２）の第２光束を射出する第２光源、及び、対物レンズを有し、前記第１光束により、第１の情報記録面上に厚さｔ１（０ｍｍ≦ｔ１≦０．２ｍｍ）の第１保護層を有する第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行い、前記第２光束により、第２の情報記録面上に厚さｔ２の第２保護層を有する第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができる光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、少なくとも１つの光学面上に、前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ１に対して、前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ２がより低次となるように設定された同心円状の複数の輪帯からなる第１の回折構造を有するとともに、
ｎ１及びｎ２はそれぞれ０以外の整数であり、
前記対物レンズは、第１開口数ＮＡ１内で波面収差を測定した際に、そのＲＭＳ値が０．０７l１以下となるように、前記第ｎ１次回折光を前記第１保護層を介して前記第１情報記録面上に集光し、第２開口数ＮＡ２（ＮＡ２＜ＮＡ１）内で波面収差を測定した際に、そのＲＭＳ値が０．０７l２以下となるように、前記ｎ２次回折光を前記第２保護層を介して前記第２情報記録面上に集光することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２９】
次式を満たすことを特徴とする請求項２８に記載のピックアップ装置。
l２／l１＞１．３        （１）
【請求項３０】
次式を満たすことを特徴とする請求項２８又は２９に記載の光ピックアップ装置、
ｎ２＝ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）                  （２）
｜ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）−（l１・ｎ１／l２）｜＜０．４            （３）
但し、ｎ１は２以上１０以下の整数であり、ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）はl１・ｎ１／l２の値を四捨五入して得られる整数である。
【請求項３１】
前記第２開口数ＮＡ２内において、前記第１の回折構造は、入射光束の波長が長くなった場合の球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、次式を満たすことを特徴とする請求項３０に記載の光ピックアップ装置。
ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）−（l１・ｎ１／l２）＞０  （４）
【請求項３２】
前記第１の回折構造はブレーズ構造であり、段差部が光軸に近い側に位置するブレーズ構造を有することを特徴とする請求項３１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３３】
前記第１波長l１が前記第１の回折構造に入射した際に透過波面に付加される光路差を光軸からの高さｈ（ｍｍ）の関数として、
Fｂ＝l１／lＢ・ｎ１・（Ｂ０＋Ｂ２・ｈ２＋Ｂ４・ｈ４＋Ｂ６・ｈ６＋・・・・・）              （５）
により定義される光路差関数Fｂ（ｍｍ）で表すとき（ただし、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、・・・・はそれぞれ２次、４次、６次、・・・・の光路差関数係数である）、
ｆＤ＝lＢ／（−２・ｎ１・l１・Ｂ２）   （６）
で定義される前記第１の回折構造の焦点距離ｆＤ（ｍｍ）と前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）とが以下の条件を満足することを特徴とする請求項３１又は３２に記載の光ピックアップ装置。
−０．２０≦ｆ１／ｆＤ＜０              （７）
【請求項３４】
前記第１の回折構造はブレーズ構造であって、前記第１の回折構造が形成された光学面は、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造が形成された第１領域と、前記第１領域の外側に形成された段差部が光軸に近い側に位置する第２領域、とを有することを特徴とする請求項３３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３５】
前記第２開口数ＮＡ２内において、前記第１の回折構造は、入射光束の波長が長くなった場合の球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、次式を満たすことを特徴とする請求項３０に記載の光ピックアップ装置。
ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）−（l１・ｎ１／l２）＜０  （８）
【請求項３６】
前記第１の回折構造はブレーズ構造であり、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造を有することを特徴とする請求項３５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３７】
前記第１波長l１が前記第１の回折構造に入射した際に透過波面に付加される光路差を光軸からの高さｈ（ｍｍ）の関数として、
Fｂ＝l１／lＢ・ｎ１・（Ｂ０＋Ｂ２・ｈ２＋Ｂ４・ｈ４＋Ｂ６・ｈ６＋・・・・・）              （９）
により定義される光路差関数Fｂ（ｍｍ）で表すとき（ただし、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、・・・・はそれぞれ２次、４次、６次、・・・・の光路差関数係数である）、
ｆＤ＝lＢ／（−２・ｎ１・l１・Ｂ２）   （１０）
で定義される前記第１の回折構造の焦点距離ｆＤ（ｍｍ）と前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）とが以下の条件を満足することを特徴とする請求項３５又は３６に記載の光ピックアップ装置。
０．０５＜ｆ１／ｆＤ＜０．２５          （１１）
【請求項３８】
前記第１の回折構造はブレーズ構造であって、前記第１の回折構造が形成された光学面は、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造が形成された第１領域と、前記第１領域の外側に形成された段差部が光軸に近い側に位置する第２領域、とを有することを特徴とする請求項３７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３９】
ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）、（３，２）、（５，３）、（８，５）のいずれかであり、且つ、次式を満たすことを特徴とする請求項２８〜３８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
３９０ｎｍ＜l１＜４２０ｎｍ                          （１２）
６４０ｎｍ＜l２＜６７０ｎｍ                          （１３）
【請求項４０】
ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）であることを特徴とする請求項３９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４１】
ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（３，２）であることを特徴とする請求項３９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４２】
前記対物レンズが、正のパワーを有する単レンズを有し、前記単レンズの前記第１光源若しくは第２光源からの光束が入射する側の光学面上に前記第１の回折構造が形成されていることを特徴とする請求項２８〜４１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４３】
次式を満たすことを特徴とする請求項４２に記載の光ピックアップ装置。
ＮＡ１＞０．８                          （１４）
０．８＜ｄ／ｆ１＜１．６            （１５）
但し、ｄは光軸上のレンズの厚さであり、ｆ１は前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離である。
【請求項４４】
前記対物レンズが、正のパワーを有する屈折単レンズと、前記屈折単レンズの前記第１光源もしくは前記第２光源からの光束が入射する側に光学素子を有し、前記屈折単レンズの第１波長λ１における近軸パワーＰＬ１（ｍｍ−１）とし、前記光学素子の第１波長λ１における近軸パワーＰＬ２（ｍｍ−１）としたときに、次式を満たすことを特徴とする請求項２８〜４１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
０≦｜ＰＬ２／ＰＬ１｜≦０．２            （１６）
【請求項４５】
前記屈折単レンズは、前記第１保護層の厚さに応じて前記第１波長に対して球面収差が最小となるように最適化されていることを特徴とする請求項４４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４６】
次式を満たすことを特徴とする請求項４４又は４５に記載の光ピックアップ装置，
ＮＡ１＞０．８             （１７）
０．８＜ｄＬ１／ｆＬ１＜１．６                    （１８）
但し、ｄＬ１は前記屈折単レンズの光軸状のレンズ厚さであり、ｆＬ１は前記屈折単レンズの第１波長l１における焦点距離である。
【請求項４７】
前記第１の回折構造の輪帯数は、前記第２開口数ＮＡ２内において、１０〜６０の範囲内であることを特徴とする請求項２８〜４６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４８】
前記第１波長l１が±１０ｎｍの範囲内で変化した場合の、前記第２開口数ＮＡ２内における前記第１の回折構造の球面収差の変化率DＳＡ／Dl（lＲＭＳ／ｍｍ）、前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）、及び、前記第２開口数ＮＡ２が次式を満たすことを特徴とする請求項２８〜４７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
０．０３＜（DＳＡ／Dl）／｛（ＮＡ２）４・ｆ１｝＜０．１４        （１９）
【請求項４９】
前記第１波長l１が±１０ｎｍの範囲内で変化した場合の、前記第２開口数ＮＡ２のマージナル光線の球面収差の変化率DＳＡＭ／Dl（ｍｍ／ｎｍ）、前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）、及び前記第２開口数ＮＡ２が次式を満たすことを特徴とする請求項２８〜４８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
０．０００８＜（DＳＡＭ／Dl）／｛（ＮＡ２）２・ｆ１｝＜０．００２１  （２０）
【請求項５０】
前記第２開口数ＮＡ２より外側の領域を通過して前記第２情報記録媒体の情報記録面に到達した前記第２光束は、前記第１開口数ＮＡ１内において０．０７l２ＲＭＳ以上の球面収差を有することを特徴とする請求項２８〜４９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５１】
前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第１結像倍率ｍ１と、前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第２結像倍率ｍ２が次式を満たすことを特徴とする請求項２８〜５０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
ｍ１＝ｍ２＝０            （２１）
【請求項５２】
前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第１結像倍率ｍ１と、前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第２結像倍率ｍ２が、次式を満たすことを特徴とする請求項２８〜５０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
ｍ１＞ｍ２                （２２）
【請求項５３】
前記対物レンズの光学面は前記第２開口数ＮＡ２より内側に対応した中央領域と、前記中央領域を囲み前記第２開口数ＮＡ２より外側の周辺領域を有し、前記第１の回折構造は前記中央領域に形成され、前記周辺領域には前記第１波長l１で最適化された第２の回折構造が形成されたことを特徴とする請求項２８〜５２のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５４】
前記対物レンズの光学面は、前記第２開口数ＮＡ２より内側に対応した中央領域と、該中央領域を囲み前記第２開口数ＮＡ２より外側の周辺領域を有し、前記回折構造は前記中央領域にのみ形成され、前記周辺領域は連続面であることを特徴とする請求項２８〜５２のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５５】
請求項２８〜５４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置による情報信号の記録及び／又は再生が可能に前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体を支持する光情報記録媒体支持手段とを備えた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、光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像情報などを記録する光情報記録媒体として、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク；ＤＶＤと略記する）が急速に普及しつつある。ＤＶＤは、そのプレーヤーに搭載した光ピックアップ装置に、波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザと開口数（ＮＡ）０．６の対物レンズを使用することで１面あたり４．７ＧＢの情報の記録が可能である。
【０００３】
ところが、１枚のＤＶＤでは、ハイビジョン画質の映像情報を１面あたり３０分程度しか記録することができないので、来るデジタルハイビジョン放送時代における光情報記録媒体として用いるには容量が小さすぎるという指摘がある。このような背景のもと、近年、波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザとＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度記録光ディスクシステムの研究・開発が進んでおり、かかる高密度光ディスクの規格であるＢＤ（ブルーレイディスク；ＢＤと略記する）が２００２年２月に発表された。ＢＤは１面あたり２３．３〜２７ＧＢ程度の記録容量を有するため、それを用いれば、ハイビジョン画質の映像情報を１面あたり２時間程度記録できることとなる。
【０００４】
ところで、すでに世の中に数多く存在するＤＶＤのソフト資産を生かすためには、ＢＤプレーヤーには、ＤＶＤに対してもコンパチブルに記録及び／又は再生できる機能が付加的に要求されるが、それを実現するためには単一光源を用いることは難しく、よってＢＤ用の青紫色半導体レーザと、ＤＶＤ用の赤色半導体レーザの２種類の光源を搭載することが必要になってくる。これは短波長領域の光束が２層ディスクの中間層の反射率が低いという特性を有するため、青紫色半導体レーザからの光束を用いて、ＤＶＤの２層ディスクを再生することができないという理由によるものである。
【０００５】
本出願人は先に、青紫色半導体レーザと赤色半導体レーザの２種類の光源を搭載し、ＢＤとＤＶＤとに対してコンパチブルに記録及び／又は再生可能な光ピックアップ装置用の対物レンズとして特許文献１に記載されている対物レンズを提案した。
【特許文献１】特開２００２−８２２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＢＤではＤＶＤよりも薄い保護層（ＢＤ：０．１ｍｍ、ＤＶＤ：０．６ｍｍ）が情報記録面上に形成されるため、０．１ｍｍ（ＢＤ）の保護層に対して球面収差が補正された対物レンズにおいて保護層を０．６ｍｍ（ＤＶＤ）とすると球面収差が大きく変化してしまい、ＤＶＤの情報記録面上に良好なスポットを形成することができない。そこで、上述の特許文献１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズでは、光学面上に形成された回折構造の波長依存性を利用して、ＢＤとＤＶＤとの保護層の厚さの違いによる球面収差変化を打ち消すことで、それぞれの光ディスクの情報記録面上に良好なスポットを形成することが可能としている。ところが、青紫色半導体レーザと赤色半導体レーザとでは波長差が大きいため、この対物レンズのように、同一次数の回折光を記録及び／又は再生用の光束として利用すると十分な回折効率を得ることができないという問題がある。
【０００７】
図１は、回折構造を製造波長４０５ｎｍでブレーズ化した場合、５００ｎｍでブレーズ化した場合、６５０ｎｍでブレーズ化した場合の１次回折光の回折効率を示すグラフである。青紫色半導体レーザと赤色半導体レーザの中間波長である５００ｎｍでブレーズ化した場合でも、４００ｎｍ近傍と６５０ｎｍ近傍における回折効率は８０％程度しか得られない。このように十分な回折効率を得ることができないと、情報記録面上でのスポット強度が弱くなり記録及び／又は再生特性に悪影響を及ぼすおそれがある。尚、本明細書においては、「回折構造を製造波長λＢで最適化する」と「回折構造を波長λＢでブレーズ化する」とは同じ意味を表すものとする。
【０００８】
本発明は、上述の各課題を鑑みてなされたものであり、例えばＢＤやＤＶＤのごとく保護層の厚さが異なり、且つ使用波長の差が大きい２種類の光情報記録媒体をコンパチブルに記録及び／又は再生できる光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００９】
更に本発明は、例えばＢＤやＤＶＤのごとく保護層の厚さが異なり、且つ使用波長の差が大きい２種類の光情報記録媒体それぞれに対して良好なスポットを形成することが可能であるとともに、それぞれの光情報記録媒体の使用波長において十分な回折効率が得られる光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録媒体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】
【００１０】
請求項１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、第１光源から射出される第１波長l１の第１光束を集光させることによってｔ１（０ｍｍ≦ｔ１≦０．２ｍｍ）の第１保護層を有する第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／または記録を行い、第２光源から射出される第２波長l２（l１＜l２）の第２光束を集光させることによって厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第２保護層を有する第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ１に対して、前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ２がより低次となるように設定された同心円状の複数の輪帯からなる第１の回折構造を少なくとも１つの光学面上に有するとともに、
ｎ１及びｎ２はそれぞれ０以外の整数であり、
第１開口数ＮＡ１内で良好な波面を形成するように、前記ｎ１次回折光を前記第１保護層を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光し、第２開口数ＮＡ２（ＮＡ２＜ＮＡ１）内で良好な波面を形成するように、前記ｎ２次回折光を前記第２保護層を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光することを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、屈折レンズとしての作用により前記第１保護層と前記第２保護層の厚さの違いに起因して変化する球面収差を、回折構造の波長依存性を利用して相殺補正することができる。
【００１２】
なお、本明細書において、「光ピックアップ装置用の対物レンズ」とは、光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において最も光情報記録媒体側の位置でこれと対向すべく配置される集光作用を有する集光レンズを含むものである。また、上述の集光レンズと一体となってアクチュエータにより移動可能な光学素子がある場合には、この光学素子と上述の集光レンズとから構成されるレンズ群が、本明細書における「光ピックアップ装置用の対物レンズ」となる。従って、本明細書における「光ピックアップ装置用の対物レンズ」とは、上述の集光素子のみから構成されていても良いし、上述の集光素子を含む、複数の光学素子から構成されていても良い。そして、「第１開口数ＮＡ１」とは第１光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、或いは第１光情報記録媒体に対して第１波長λ１に応じ情報の記録及び／又は再生を行うために必要なスポット径を得ることが可能な、上述の集光レンズの最も光情報記録媒体側に位置する光学面の開口数を指し、「第２開口数ＮＡ２」とは第２光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、或いは第２光情報記録媒体に対して第２波長λ２に応じ情報の記録及び／又は再生を行うために必要なスポット径を得ることが可能な上述の集光レンズの最も光情報記録媒体側に位置する光学面の開口数を指すものとする。
【００１３】
また、本明細書において、「回折構造が形成された光学面」とは、その表面に振幅型、或いは位相型のフレネルゾーンプレートを設けて入射光束を回折させる作用を持たせる光学面のことを指し、本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、同一の光学面に回折を生じる領域と生じない領域がある場合は、回折を生じる領域を指す。また、回折構造とは、この回折を生じる領域のことを指す。位相型のフレネルゾーンプレートの形状としては、光学面の表面に光軸を中心として略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面を見ると各輪帯が鋸歯状（ブレーズ型）、或いは階段状（バイナリー型）のような形状が知られているが、そのような形状を含むものである。
【００１４】
一般に、回折構造からは、０次回折光、±１次回折光、±２次回折光、・・・・、と無数の次数の回折光が生じるが、例えば、上述のような断面が鋸歯状となる形状を有するブレーズ型のフレネルゾーンプレートの場合は、特定の次数の回折効率を他の次数の回折効率よりも高くしたり、場合によっては、特定の１つの次数（例えば、＋１次回折光）の回折効率をほぼ１００％とするように、このフレネルゾーンプレートの形状を設定することができる。
【００１５】
また、本明細書において、「第１開口数ＮＡ１内で良好な波面（或いは、スポット）を形成する」とは、第１開口数ＮＡ１内で波面収差を測定した際にそのＲＭＳ値が０．０７λ１以下となることと等価であり、「第２開口数ＮＡ２内で良好な波面（或いは、スポット）を形成する」とは、第２開口数ＮＡ２内で波面収差を測定した際にそのＲＭＳ値が０．０７λ２以下となることと等価であるものとする。
【００１６】
請求項２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、下記（１）式を満たすことが好ましい。異なる光情報記録媒体に対しての使用波長差が（１）式を満たすように比較的大きい場合にも、本発明の構成によれば、それぞれの使用波長領域において十分な回折効率が得られるため、例えばＢＤやＤＶＤのごとき保護層の厚さが異なり、且つ使用波長差が大きい光情報記録媒体に対しても良好な記録及び／又は再生特性が得られる。
λ２／λ１＞１．３                      （１）
【００１７】
請求項３に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、下記（２）、（３）式を満たすことが好ましい。
ｎ２＝ＩＮＴ（λ１・ｎ１／λ２）                                （２）
｜ＩＮＴ（λ１・ｎ１／λ２）−（λ１・ｎ１／λ２）｜＜０．４     （３）
但し、ｎ１は２以上１０以下の整数であり、ＩＮＴ（λ１・ｎ１／λ２）はλ１・ｎ１／λ２の値を四捨五入して得られる整数である。
【００１８】
次数ｎ１に対して次数ｎ２は、上述の（２）式及び（３）式により決定されることが好ましい。それぞれの使用波長領域における回折効率を大きく確保するための次数ｎ１と次数ｎ２の組合せには無限の組合せがあるが、次数が大きくなりすぎると製造誤差により波長がばらついた半導体レーザに対する回折効率が低下するので半導体レーザの選別が必要となってコスト増を招く場合がある。そのため、次数ｎ１は１０以下の整数であるのが好ましい。
【００１９】
請求項４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項３に記載の発明において、本発明の光ピックアップ装置用の対物レンズは、前記第２開口数ＮＡ２内において、前記第１の回折構造は、入射光束の波長が長くなった場合の球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、下記（４）式を満たすことが好ましい。
ＩＮＴ（λ１・ｎ１／λ２）−（λ１・ｎ１／λ２）＞０    （４）
【００２０】
ここで、第１波長λ１、第２波長λ２、次数ｎ１、及び次数ｎ２が上述の（４）式を満たす場合には、入射光束の長波長方向への変化に対し、第２開口数ＮＡ２内における球面収差が補正不足方向に変化するような依存性を回折構造に持たせることで、それぞれの光情報記録媒体に対して良好なスポットを形成することができる。
【００２１】
請求項５に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項４に記載の発明において、前記第１の回折構造がブレーズ構造であり、段差部が光軸に近い側に位置するブレーズ構造を有することが好ましい。図２（ａ）に、段差部が光軸に近い側に位置するブレーズ構造を有する対物レンズの一例を示す。尚、「段差部」とは、図２（ａ）に示すように、隣接し合うブレーズ構造の境界における光軸と略同心の略円筒面形状部をいうものとする。又、「段差部が光軸に近い側に位置する」とは、隣接し合うブレーズ構造の内側のブレーズ構造を透過する波面よりも、外側のブレーズ構造を透過する波面の方が位相が遅れるように、隣接し合うブレーズ構造の境界近傍において段差が形成されていることを指す。
【００２２】
請求項６に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項４又は５に記載の発明において、前記第１波長λ１が前記第１の回折構造に入射した際に透過波面に付加される光路差を光軸からの高さｈ（ｍｍ）の関数として、
Fｂ＝l１／lＢ・ｎ１・（Ｂ０＋Ｂ２・ｈ２＋Ｂ４・ｈ４＋Ｂ６・ｈ６＋・・・・・）              （５）
により定義される光路差関数Fｂ（ｍｍ）で表すとき（ただし、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、・・・・はそれぞれ２次、４次、６次、・・・・の光路差関数係数である）、
ｆＤ＝lＢ／（−２・ｎ１・l１・Ｂ２）   （６）
で定義される前記第１の回折構造の焦点距離ｆＤ（ｍｍ）と前記第１波長λ１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）とが下記（７）式を満足することが好ましい。
−０．２０≦ｆ１／ｆＤ＜０                          （７）
【００２３】
光ピックアップ装置では、通常情報の再生時のレーザ（光源）パワーよりも記録時のレーザ（光源）パワーの方が大きいため、再生から記録に切り替える際に出力変化により半導体レーザの中心波長が瞬時的に数ｎｍとぶ、いわゆるモードホッピング現象を起こす場合がある。かかるモードホッピング現象に起因して発生したフォーカスずれは、その対物レンズをフォーカシング駆動することで除去できるが、かかる対物レンズの色収差が補正されていないと、対物レンズがフォーカシング駆動されるまでの数ｎｓｅｃの間は、フォーカスずれによる記録不良等の不具合が生じる場合がある。入射光束の波長変化による対物レンズのフォーカスずれは光源波長が短くなるほど大きくなるので、光源として青紫色半導体レーザを使用するＢＤでは、入射光束の波長変化による対物レンズのフォーカスずれを適切に補正するのが好ましい。本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、第１波長λ１、第２波長λ２、次数ｎ１、及び次数ｎ２が（４）式を満たす場合には、（７）式を満たすように、第１波長における対物レンズ全系の焦点距離ｆ１に対して回折構造の焦点距離ｆＤを決定すると、入射光束の波長変化によるフォーカスずれを小さく抑えることが可能となる。
【００２４】
請求項７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項６に記載の発明において、前記第１の回折構造はブレーズ構造であって、前記第１の回折構造が形成された光学面は、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造が形成された領域と、その外側に段差部が光軸に近い側に位置するブレーズ構造が形成されたこと領域と、から構成されることが好ましい。
【００２５】
光軸を含む内側の領域（図２（ｂ）において「第１領域」）に段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造を形成し、且つその外側の領域（図２（ｂ）において「第２領域」）に段差部が光軸に近い側に位置するブレーズ構造を形成することで、入射光束の波長変化によるフォーカスずれを小さく抑えることが可能となる。ここで、「段差部が光軸から遠い側に位置する」とは、隣接し合うブレーズ構造の外側のブレーズ構造を透過する波面よりも、内側のブレーズ構造を透過する波面の方が位相が遅れるように、隣接し合うブレーズ構造の境界近傍において段差が形成されていることを指す。
【００２６】
請求項８に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項３に記載の発明において、前記第２開口数ＮＡ２内において、前記第１の回折構造は、入射光束の波長が長くなった場合の球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、下記（８）式を満たすことが好ましい。
ＩＮＴ（λ１・ｎ１／λ２）−（λ１・ｎ１／λ２）＜０        （８）
【００２７】
第１波長λ１、第２波長λ２、次数ｎ１、及び次数ｎ２が上述の（８）式を満たす場合には、入射光束の長波長方向への変化に対し、第２開口数ＮＡ２内における球面収差が補正過剰方向に変化するような依存性を回折構造に持たせることで、それぞれの光情報記録媒体に対して良好なスポットを形成することができる。
【００２８】
請求項９に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項８に記載の発明において、前記第１の回折構造はブレーズ構造であり、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造を有することを特徴とする。
【００２９】
このような回折構造を、ブレーズ構造として対物レンズの光学面上に形成する場合には、図２（ｃ）に示すように段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造を有するのが好ましい。
【００３０】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項８又は９に記載の発明において、前記第１波長l１が前記第１の回折構造に入射した際に透過波面に付加される光路差を光軸からの高さｈ（ｍｍ）の関数として、
Fｂ＝l１／lＢ・ｎ１・（Ｂ０＋Ｂ２・ｈ２＋Ｂ４・ｈ４＋Ｂ６・ｈ６＋・・・・・）              （９）
により定義される光路差関数Fｂ（ｍｍ）で表すとき（ただし、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、・・・・はそれぞれ２次、４次、６次、・・・・の光路差関数係数である）、
ｆＤ＝lＢ／（−２・ｎ１・l１・Ｂ２）   （１０）
で定義される前記第１の回折構造の焦点距離ｆＤ（ｍｍ）と前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）とが以下の条件を満足すると好ましい。
０．０５＜ｆ１／ｆＤ＜０．２５          （１１）
【００３１】
本発明において、第１波長λ１、第２波長λ２、次数ｎ１、及び次数ｎ２が（８）式を満たす場合には、上述の（１１）式を満たすように、第１波長における対物レンズ全系の焦点距離ｆ１に対して回折構造の焦点距離ｆＤを決定すると、入射光束の波長変化によるフォーカスずれを小さく抑えることが可能となる。
【００３２】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１０に記載の発明において、前記第１の回折構造はブレーズ構造であって、前記第１の回折構造が形成された光学面は、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造が形成された第１領域と、前記第１領域の外側に形成された段差部が光軸に近い側に位置する第２領域、とを有すると好ましい。
【００３３】
光軸を含む内側の領域（図２（ｄ）において「第１領域」）に段差部が光軸に近い側に位置するブレーズ構造を形成し、且つその外側の領域（図２（ｄ）において「第２領域」）に段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造を形成することで入射光束の波長変化によるフォーカスずれを小さく抑えることが可能となる。
【００３４】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、下記（１２）、（１３）式を満たし、且つ前記次数ｎ１とｎ２との組合せが、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）、（３，２）、（５，３）、（８，５）のいずれかであることが好ましい。
３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ                              （１２）
６４０ｎｍ＜λ２＜６７０ｎｍ                              （１３）
【００３５】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１２に記載の発明において、ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）であることを特徴とする。
【００３６】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１２に記載の発明において、ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（３，２）であることを特徴とする。
【００３７】
第１波長λ１をＢＤの使用波長領域である３９０ｎｍ乃至４２０ｎｍとし、第２波長λ２をＤＶＤの使用波長領域である６４０ｎｍ乃至６７０ｎｍとした場合には、次数ｎ１とｎ２の組合せとして、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）、（３，２）、（５，３）、（８，５）のいずれかを選択すると、それぞれの使用波長領域における回折効率をより大きく確保できる。ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）若しくは（３，２）であることが更に好ましい。
【００３８】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜１４のいずれかに記載の発明において、正のパワーを有する単レンズ構成を有し、前記第１光源及び前記第２光源側の光学面上に前記第１の回折構造が形成されていることが好ましい。
【００３９】
本発明において、正のパワーを有する単レンズの光学面上に回折構造を形成するようにすると、保護層の厚さが異なり、更に使用波長の差が大きい２種類の光情報記録媒体をコンパチブルに記録／及び再生できる光ピックアップ装置用の対物レンズを簡易な構成で実現できる。このとき、光源側の光学面上に回折構造を形成するようにすると、回折作用による球面収差補正の効果を最大限に発揮できるので好ましい。そして、このように正のパワーを有する単レンズの光学面上に回折構造を形成する場合には、回折構造のような微細構造の転写性が高いプラスチックレンズ或いは転移点が４００℃以下のガラスレンズとするのが好ましい。
【００４０】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１５に記載の発明において、次式を満たすことを特徴とする。
ＮＡ１＞０．８                          （１４）
０．８＜ｄ／ｆ１＜１．６  （１５）
但し、ｄは光軸上のレンズ厚さであり、ｆ１は前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離である。
【００４１】
本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記第１開口数ＮＡ１が０．８より大きい（（１４）式を満たす）場合、対物レンズの光軸上のレンズ厚さｄは、第１波長λ１における焦点距離ｆ１に対して上述の（１５）式を満たすように決定するのが好ましい。（１５）式は、第１光束に対する良好な像高特性、第１光束に対する十分な製造公差、及び第２光情報記録媒体に対する十分な作動距離を確保するための条件であり、光軸上のレンズ厚さｄの値が（１５）式の下限より大きいと、像高特性を波面収差で評価したときの３次非点収差成分が大きくなりすぎず、５次以上の高次コマ収差成分が大きくなりすぎない。一方、光軸上のレンズ厚さｄの値が（１５）式の上限より小さいと、像高特性を波面収差で評価したときの３次球面収差成分、５次非点収差成分、３次コマ収差成分、及び非点隔差が大きくなりすぎない。さらに、光源側の光学面の曲率半径が小さくなりすぎないので、光学面同士の光軸ずれによるコマ収差の発生を抑制でき、十分な製造公差を確保できる。また、レンズ厚さが大きくなりすぎないので、レンズを軽量とすることができ、より小型のアクチュエータでの駆動が可能となるとともに、第２光情報記録媒体に対する作動距離を十分に確保することができる。
【００４２】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜１４のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズが、正のパワーを有する屈折単レンズと、前記屈折単レンズの前記第１光源もしくは前記第２光源からの光束が入射する側に光学素子を有し、前記屈折単レンズの第１波長λ１における近軸パワーＰＬ１（ｍｍ−１）とし、前記光学素子の第１波長λ１における近軸パワーＰＬ２（ｍｍ−１）としたときに、次式を満たすことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０≦｜ＰＬ２／ＰＬ１｜≦０．２            （１６）
【００４３】
本発明の光ピックアップ装置用の対物レンズは、正のパワーを有する単レンズ構成の屈折レンズと、前記屈折レンズの前記第１光源及び前記第２光源側に配置されパワーをほとんど有さない光学素子と、から構成される複合型レンズであって、前記光学素子の少なくとも１つの光学面上に前記回折構造を形成したことが好ましい。
【００４４】
単レンズ構成の開口数が大きい対物レンズの光学面上に回折構造を形成すると、光学面により入射した光束が大きく屈折するので、回折構造の段差部分による光束のけられの影響で光量損失が大きくなる。ここで、対物レンズのパワーを２つのレンズ群に振り分けることで、１つの光学面あたりの光線の屈折を小さくして回折構造の段差部分による光束のけられの影響を小さくすることができるが、開口数の大きい２群構成のレンズは、作動距離が小さくなりがちであるのでＤＶＤのごとき保護層の厚い光情報記録媒体に対する作動距離を確保することができない。そこで、回折構造の段差部分による光束のけられの影響を小さくし、且つ保護層の厚い光情報記録媒体に対する作動距離を十分に確保するためには、本発明のように、光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、正のパワーを有し単
レンズ構成の屈折レンズと、屈折レンズの光束入射面側に配置されパワーをほとんど有さない光学素子とから構成される複合型レンズとするのが好ましい。この構成によると、光情報記録媒体に光束を集光させる集光素子としての機能を専ら屈折レンズに持たせることで、保護層の厚い光情報記録媒体に対する作動距離を十分に確保できるとともに、パワーをほとんど有さない光学素子に回折構造を形成することで、回折構造の段差部分による光束のけられの影響を小さくできる。ここで、「パワーをほとんど有さない光学素子」とは、屈折レンズの第１波長λ１における焦点距離をｆＬ１（ｍｍ）とし、屈折レンズの第１光源及び第２光源側に配置される光学素子の第１波長λ１における焦点距離をｆＬ２（ｍｍ）としたとき、以下の条件式  ０≦｜ｆＬ１／ｆＬ２｜≦０．２を満たす光学素子を指す。尚、焦点距離は近軸パワーの逆数であるので、上記ｆＬ１及びｆＬ２に関する条件式（０≦｜ｆＬ１／ｆＬ２｜≦０．２）は、（１６）式と同じ意味である。
【００４５】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１７に記載の発明において、前記屈折レンズが前記第１保護層の厚さに応じて前記第１波長に対して球面収差が最小となるように最適化されていることが好ましい。前記屈折レンズが前記第１保護層の厚さに応じて前記第１波長に対して球面収差が最小となるように最適化されていると、前記回折構造が形成された光学素子との組合せにおいてより高性能とすることができる。
【００４６】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１７又は１８に記載の発明において、次式を満たすことを特徴とする。
ＮＡ１＞０．８             （１７）
０．８＜ｄＬ１／ｆＬ１＜１．６                    （１８）
但し、ｄＬ１は前記屈折単レンズの光軸状のレンズ厚さであり、ｆＬ１は前記屈折単レンズの前記第１波長l１における焦点距離である。
【００４７】
本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記第１開口数ＮＡ１が０．８より大きい（（１７）式を満たす）場合、屈折単レンズの光軸上のレンズ厚さｄＬ１は、第１波長λ１における焦点距離ｆＬ１に対して上述の（１８）式を満たすように決定するのが好ましい。（１８）式を満たすことにより、請求項１６に記載の発明と同様の作用効果を得られる。
【００４８】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜１９のいずれかに記載の発明において、前記第１の回折構造の輪帯数が、前記第２開口数ＮＡ２内において、１０〜６０であることが好ましい。
【００４９】
第２開口数ＮＡ２内での回折構造の輪帯数が１０〜６０の範囲内であると、第１保護層と第２保護層の厚さの違いに起因して変化する球面収差を良好に補正することができる。輪帯数が１０より多ければと、球面収差の補正が十分に行われ、輪帯数が６０より少ない場合には、球面収差の補正が過剰とならず、何れの場合においても第２光情報記録媒体に対する記録／再生特性が良好に保たれる。
【００５０】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の発明において、前記第１波長l１が±１０ｎｍの範囲内で変化した場合の、前記第２開口数ＮＡ２内における前記第１の回折構造の球面収差の変化率DＳＡ／Dl（lＲＭＳ／ｍｍ）、前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）、及び、前記第２開口数ＮＡ２が下記（１９）式を満たすことが好ましい。
０．０３＜（DＳＡ／Dl）／｛（ＮＡ２）４・ｆ１｝＜０．１４                          （１９）
更に、下記（１５’）式を満たすことが更に好ましい。
０．０５＜（DＳＡ／Dl）／｛（ＮＡ２）４・ｆ１｝＜０．１２                        （１９’）
【００５１】
第１波長l１が±１０ｎｍの範囲内で変化した場合の、第２開口数ＮＡ２内における回折構造の球面収差の変化率DＳＡ／Dlを、第１波長l１における対物レンズ全系の焦点距離ｆ１と第２開口数ＮＡ２で規格化した値が、（１９）更に（１９’）式の範囲内となるように、回折構造の波長依存性を決定することで、第１保護層と第２保護層の厚さの違いに起因して変化する球面収差を良好に補正することが出来るので、ＢＤやＤＶＤのごとき保護層の厚さが異なり、且つ使用波長差が大きい光情報記録媒体に対して良好な記録／再生特性が得られる。
【００５２】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の発明において、対物レンズが、前記第１波長l１が±１０ｎｍの範囲内で変化した場合の、前記第２開口数ＮＡ２のマージナル光線の球面収差の変化率DＳＡＭ／Dl（ｍｍ／ｎｍ）、前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）、及び前記第２開口数ＮＡ２が下記（１６）式を満たすことが好ましい。
０．０００８＜（DＳＡＭ／Dl）／｛（ＮＡ２）２・ｆ１｝＜０．００２１  （２０）
更に、下記（１６’）式を満たすことが更に好ましい。
０．００１＜（DＳＡＭ／Dl）／｛（ＮＡ２）２・ｆ１｝＜０．００１９  （２０’）
【００５３】
尚、マージナル光線の球面収差の変化率DＳＡＭ／Dl（ｍｍ／ｎｍ）は、図２６の球面収差図に示すように、４０５ｎｍのグラフ（ａ）をその下端が４００ｎｍのグラフ（ｂ）の下端に重なる位置まで平行移動させた際のグラフ（ｃ）のＮＡ２の位置と、４００ｎｍのグラフ（ｂ）のＮＡ２位置との幅（DＳＡＭ（ｍｍ））を、波長差（Dl＝−５ｎｍ）により割った値である。
【００５４】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜２２のいずれかに記載の発明において、前記第２開口数ＮＡ２より外側の領域を通過して前記第２情報記録媒体の情報記録面に到達した前記第２光束は、前記第１開口数ＮＡ１内において０．０７λ２ＲＭＳ以上の球面収差を有することが好ましい。
【００５５】
例えばＢＤやＤＶＤのように開口数が互いに異なる光情報記録媒体では、それぞれの開口数に応じて絞りを切り替える必要がある。これに対して、それぞれの開口数に対応した絞りを用意して機械的にこれらを切り替える方法と、第１波長λ１は透過させ、第２波長λ２は遮断するような波長選択コートを光学面上に形成する方法とがあるが、いずれの場合も光ピックアップ装置のコスト上昇を招来するので好ましくない。そこで、本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、光学面の領域の内、前記第１情報記録媒体に対する記録及び／又は再生にのみ使用される前記第２開口数ＮＡ２より外側の領域を、前記第１保護層の厚さに応じて前記第１波長に対して球面収差が最小となるように最適化し、且つ前記第２保護層の厚さに応じて前記第２波長に対して大きな球面収差を持つようにするのが好ましい。この構成によると、前記第２開口数ＮＡ２より外側の領域を通過して前記第２情報記録媒体の情報記録面に到達した前記第２光束は、前記第１開口数ＮＡ１内において０．０７λ２ＲＭＳ以上の球面収差を有しスポットの形成に寄与しないので、第２開口数ＮＡ２に応じて自動的に絞りが切り替えられたことと等価となる。
【００５６】
請求項２４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の発明において、前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第１結像倍率ｍ１と、前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第２結像倍率ｍ２が下記（２１）式を満たすことが好ましい。
ｍ１＝ｍ２＝０                          （２１）
対物レンズが第１波長l１と第２波長l２とに対して共に無限共役型であると、対物レンズが光情報記録媒体の半径方向にトラッキングした場合であっても物点位置が変化しないので、良好なトラッキング特性を得ることができる。
【００５７】
請求項２５に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の発明において、前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第１結像倍率ｍ１と、前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第２結像倍率ｍ２とが互いに異なり、（２２）式を満たすことが好ましい。
ｍ１＞ｍ２                    （２２）
【００５８】
本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズでは、前記第１保護層と前記第２保護層の厚さの違いに起因して変化する球面収差を、回折構造の波長依存性を利用して相殺補正するため、球面収差の波長依存性が大きく、製造誤差により波長がばらついた半導体レーザを光源とする場合、それに対して球面収差が容易に変化する。そこで、本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の前記第２結像倍率ｍ２を、前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の前記第１結像倍率ｍ１よりも小さくなるようにするのが好ましい。この構成によると、前記第２結像倍率ｍ２を前記第１結像倍率ｍ１より小さく設定することで、前記回折構造が補正するべき球面収差量が低減され前記回折構造の波長依存性が小さくなるので、前記対物レンズの球面収差の波長依存性を良好に改善することができる。特に、前記第１光情報記録媒体に対しては略平行光束が入射するようにし、且つ前記第２光情報記録媒体に対しては発散光束が入射するようにすると、保護層の厚い前記第２情報記録媒体に対する作動距離の確保という観点からも有利となるので好ましい。
【００５９】
請求項２６に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の発明において、前記対物レンズの光学面を前記第２開口数ＮＡ２より内側に対応した中央領域と、前記中央領域を囲み前記第２開口数ＮＡ２より外側の周辺領域を有し、前記第１の回折構造は前記中央領域に形成され、前記周辺領域には前記第１波長l１で最適化された第２の回折構造が形成されることが好ましい。
【００６０】
第２開口数ＮＡ２の外側の周辺領域に第２の回折構造を形成すると、第１波長l１に対する対物レンズの特性を向上させることができる。と問えば、第１波長l１が変動した場合の球面収差変化を抑制したり、プラスチックレンズの温度変化に伴い発生する球面収差変化を抑制することが可能になる。更に第２の回折構造を第１波長l１で最適化しておくことで、第１波長l１の回折効率を高く確保することが可能になる。
【００６１】
請求項２７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の発明において、前記対物レンズの光学面を前記第２開口数ＮＡ２より内側に対応した中央領域と、該中央領域を囲み前記第２開口数ＮＡ２より外側の周辺領域との２つの領域に分割した場合に、前記第１の回折構造は前記中央領域にのみ形成され、前記周辺領域は前記回折構造が形成されない連続面であることも好ましい。
【００６２】
以上の構成によると、前記中央領域を前記屈折レンズとしての作用と前記回折構造の波長依存性とを合わせることで、それぞれの光情報記録媒体に対して良好な波面を形成するように最適化し、且つ周辺領域の連続面を前記第１保護層の厚さに応じて前記第１波長に対して球面収差が最小となるように最適化することで、それぞれの光情報記録媒体の情報記録面上に良好なスポットを形成することができる。
【００６３】
請求項２８に記載の光ピックアップ装置は、第１波長l１の第１光束を射出する第１光源、第２波長l２（l１＜l２）の第２光束を射出する第２光源、及び、対物レンズを有し、前記第１光束により、第１の情報記録面上に厚さｔ１（０ｍｍ≦ｔ１≦０．２ｍｍ）の第１保護層を有する第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行い、前記第２光束により、第２の情報記録面上に厚さｔ２の第２保護層を有する第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができる光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、少なくとも１つの光学面上に、前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ１に対して、前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ２がより低次となるように設定された同心円状の複数の輪帯からなる第１の回折構造を有するとともに、
ｎ１及びｎ２はそれぞれ０以外の整数であり、
前記対物レンズは、第１開口数ＮＡ１内で波面収差を測定した際に、そのＲＭＳ値が０．０７l１以下となるように、前記第ｎ１次回折光を前記第１保護層を介して前記第１情報記録面上に集光し、第２開口数ＮＡ２（ＮＡ２＜ＮＡ１）内で波面収差を測定した際に、そのＲＭＳ値が０．０７l２以下となるように、前記ｎ２次回折光を前記第２保護層を介して前記第２情報記録面上に集光することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１に記載の発明と同様である。
【００６４】
請求項２９に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８に記載の発明において、次式を満たすことを特徴とする。
l２／l１＞１．３        （１）
本発明の作用効果は、請求項２に記載の発明と同様である。
【００６５】
請求項３０に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８又は２９に記載の発明において、次式を満たすことを特徴とする。
ｎ２＝ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）                  （２）
｜ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）−（l１・ｎ１／l２）｜＜０．４            （３）
但し、ｎ１は２以上１０以下の整数であり、ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）はl１・ｎ１／l２の値を四捨五入して得られる整数である。本発明の作用効果は、請求項３に記載の発明と同様である。
【００６６】
請求項３１に記載の光ピックアップ装置は、請求項３０に記載の発明において、前記第２開口数ＮＡ２内において、前記第１の回折構造は、入射光束の波長が長くなった場合の球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、次式を満たすことを特徴とする。
ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）−（l１・ｎ１／l２）＞０  （４）
本発明の作用効果は、請求項４に記載の発明と同様である。
【００６７】
請求項３２に記載の光ピックアップ装置は、請求項３１に記載の発明において、前記第１の回折構造はブレーズ構造であり、段差部が光軸に近い側に位置するブレーズ構造を有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項５に記載の発明と同様である。
【００６８】
請求項３３に記載の光ピックアップ装置は、請求項３１又は３２に記載の発明において、前記第１波長l１が前記第１の回折構造に入射した際に透過波面に付加される光路差を光軸からの高さｈ（ｍｍ）の関数として、
Fｂ＝l１／lＢ・ｎ１・（Ｂ０＋Ｂ２・ｈ２＋Ｂ４・ｈ４＋Ｂ６・ｈ６＋・・・・・）              （５）
により定義される光路差関数Fｂ（ｍｍ）で表すとき（ただし、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、・・・・はそれぞれ２次、４次、６次、・・・・の光路差関数係数である）、
ｆＤ＝lＢ／（−２・ｎ１・l１・Ｂ２）   （６）
で定義される前記第１の回折構造の焦点距離ｆＤ（ｍｍ）と前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）とが以下の条件を満足することを特徴とする。
−０．２０≦ｆ１／ｆＤ＜０              （７）
本発明の作用効果は、請求項６に記載の発明と同様である。
【００６９】
請求項３４に記載の光ピックアップ装置は、請求項３３に記載の発明において、前記第１の回折構造はブレーズ構造であって、前記第１の回折構造が形成された光学面は、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造が形成された第１領域と、前記第１領域の外側に形成された段差部が光軸に近い側に位置する第２領域、とを有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項７に記載の発明と同様である。
【００７０】
請求項３５に記載の光ピックアップ装置は、請求項３０に記載の発明において、前記第２開口数ＮＡ２内において、前記第１の回折構造は、入射光束の波長が長くなった場合の球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、次式を満たすことを特徴とする。
ＩＮＴ（l１・ｎ１／l２）−（l１・ｎ１／l２）＜０  （８）
本発明の作用効果は、請求項８に記載の発明と同様である。
【００７１】
請求項３６に記載の光ピックアップ装置は、請求項３５に記載の発明において、前記第１の回折構造はブレーズ構造であり、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造を有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項９に記載の発明と同様である。
【００７２】
請求項３７に記載の光ピックアップ装置は、請求項３５又は３６に記載の発明において、前記第１波長l１が前記第１の回折構造に入射した際に透過波面に付加される光路差を光軸からの高さｈ（ｍｍ）の関数として、
Fｂ＝l１／lＢ・ｎ１・（Ｂ０＋Ｂ２・ｈ２＋Ｂ４・ｈ４＋Ｂ６・ｈ６＋・・・・・）              （９）
により定義される光路差関数Fｂ（ｍｍ）で表すとき（ただし、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、・・・・はそれぞれ２次、４次、６次、・・・・の光路差関数係数である）、
ｆＤ＝lＢ／（−２・ｎ１・l１・Ｂ２）   （１０）
で定義される前記第１の回折構造の焦点距離ｆＤ（ｍｍ）と前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）とが以下の条件を満足することを特徴とする。
０．０５＜ｆ１／ｆＤ＜０．２５          （１１）
本発明の作用効果は、請求項１０に記載の発明と同様である。
【００７３】
請求項３８に記載の光ピックアップ装置は、請求項３７に記載の発明において、前記第１の回折構造はブレーズ構造であって、前記第１の回折構造が形成された光学面は、段差部が光軸から遠い側に位置するブレーズ構造が形成された第１領域と、前記第１領域の外側に形成された段差部が光軸に近い側に位置する第２領域、とを有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１１に記載の発明と同様である。
【００７４】
請求項３９に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜３１のいずれかに記載の発明において、ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）、（３，２）、（５，３）、（８，５）のいずれかであり、且つ、次式を満たすことを特徴とする。
３９０ｎｍ＜l１＜４２０ｎｍ                          （１２）
６４０ｎｍ＜l２＜６７０ｎｍ                          （１３）
本発明の作用効果は、請求項１２に記載の発明と同様である。
【００７５】
請求項４０に記載の光ピックアップ装置は、請求項３９に記載の発明において、ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（２，１）であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１３に記載の発明と同様である。
【００７６】
請求項４１に記載の光ピックアップ装置は、請求項３９に記載の発明において、ｎ１とｎ２の組み合わせが、（ｎ１，ｎ２）＝（３，２）であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１４に記載の発明と同様である。
【００７７】
請求項４２に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜４１のいずれか１項に記載の発明において、前記対物レンズが、正のパワーを有する単レンズを有し、前記単レンズの前記第１光源若しくは第２光源からの光束が入射する側の光学面上に前記第１の回折構造が形成されていることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１５に記載の発明と同様である。
【００７８】
請求項４３に記載の光ピックアップ装置は、請求項４２に記載の発明において、次式を満たすことを特徴とする。
ＮＡ１＞０．８                          （１４）
０．８＜ｄ／ｆ１＜１．６            （１５）
但し、ｄは光軸上のレンズの厚さであり、ｆ１は前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離である。本発明の作用効果は、請求項１６に記載の発明と同様である。
【００７９】
請求項４４に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜４１のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズが、正のパワーを有する屈折単レンズと、前記屈折単レンズの前記第１光源もしくは前記第２光源からの光束が入射する側に光学素子を有し、前記屈折単レンズの第１波長λ１における近軸パワーＰＬ１（ｍｍ−１）とし、前記光学素子の第１波長λ１における近軸パワーＰＬ２（ｍｍ−１）としたときに、次式を満たすことを特徴とする。
０≦｜ＰＬ２／ＰＬ１｜≦０．２            （１６）
本発明の作用効果は、請求項１７に記載の発明と同様である。
【００８０】
請求項４５に記載の光ピックアップ装置は、請求項４４に記載の発明において、前記屈折単レンズは、前記第１保護層の厚さに応じて前記第１波長に対して球面収差が最小となるように最適化されていることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１８に記載の発明と同様である。
【００８１】
請求項４６に記載の光ピックアップ装置は、請求項４４又は４５に記載の発明において、次式を満たすことを特徴とする。
ＮＡ１＞０．８             （１７）
０．８＜ｄＬ１／ｆＬ１＜１．６                    （１８）
但し、ｄＬ１は前記屈折単レンズの光軸状のレンズ厚さであり、ｆＬ１は前記屈折単レンズの第１波長l１における焦点距離である。本発明の作用効果は、請求項１９に記載の発明と同様である。
【００８２】
請求項４７に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜４６のいずれかに記載の発明において、前記第１の回折構造の輪帯数は、前記第２開口数ＮＡ２内において、１０〜６０の範囲内であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項２０に記載の発明と同様である。
【００８３】
請求項４８に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜４７のいずれか１項に記載の発明において、前記第１波長l１が±１０ｎｍの範囲内で変化した場合の、前記第２開口数ＮＡ２内における前記第１の回折構造の球面収差の変化率DＳＡ／Dl（lＲＭＳ／ｍｍ）、前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）、及び、前記第２開口数ＮＡ２が次式を満たすことを特徴とする。
０３＜（DＳＡ／Dl）／｛（ＮＡ２）４・ｆ１｝＜０．１４          （１９）
本発明の作用効果は、請求項２１に記載の発明と同様である。
【００８４】
請求項４９に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜４８のいずれか１項に記載の発明において、前記第１波長l１が±１０ｎｍの範囲内で変化した場合の、前記第２開口数ＮＡ２のマージナル光線の球面収差の変化率DＳＡＭ／Dl（ｍｍ／ｎｍ）、前記第１波長l１における前記対物レンズ全系の焦点距離ｆ１（ｍｍ）、及び前記第２開口数ＮＡ２が次式を満たすことを特徴とする。
０００８＜（DＳＡＭ／Dl）／｛（ＮＡ２）２・ｆ１｝＜０．００２１  （２０）
本発明の作用効果は、請求項２２に記載の発明と同様である。
【００８５】
請求項５０に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜４９のいずれか１項に記載の発明において、  前記第２開口数ＮＡ２より外側の領域を通過して前記第２情報記録媒体の情報記録面に到達した前記第２光束は、前記第１開口数ＮＡ１内において０．０７l２ＲＭＳ以上の球面収差を有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項２３に記載の発明と同様である。
【００８６】
請求項５１に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜５０のいずれか１項に記載の発明において、前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第１結像倍率ｍ１と、前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第２結像倍率ｍ２が次式を満たすことを特徴とする。
ｍ１＝ｍ２＝０            （２１）
本発明の作用効果は、請求項２４に記載の発明と同様である。
【００８７】
請求項５２に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜５０のいずれか１項に記載の発明において、前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第１結像倍率ｍ１と、前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う際の第２結像倍率ｍ２が、次式を満たすことを特徴とする。
ｍ１＞ｍ２                （２２）
本発明の作用効果は、請求項２５に記載の発明と同様である。
【００８８】
請求項５３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜５２のいずれか１項に記載の発明において、前記対物レンズの光学面は前記第２開口数ＮＡ２より内側に対応した中央領域と、前記中央領域を囲み前記第２開口数ＮＡ２より外側の周辺領域を有し、前記第１の回折構造は前記中央領域に形成され、前記周辺領域には前記第１波長l１で最適化された第２の回折構造が形成されたことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項２６に記載の発明と同様である。
【００８９】
請求項５４に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８〜５２のいずれか１項に記載の発明において、前記対物レンズの光学面は、前記第２開口数ＮＡ２より内側に対応した中央領域と、該中央領域を囲み前記第２開口数ＮＡ２より外側の周辺領域を有し、前記回折構造は前記中央領域にのみ形成され、前記周辺領域は連続面であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項２７に記載の発明と同様である。
【００９０】
請求項５５に記載の光情報記録再生装置は、請求項２８〜５４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置による情報信号の記録及び／又は再生が可能に前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体を支持する光情報記録媒体支持手段とを備えたことを特徴とする。
【００９１】
本明細書中において、第１光情報記録媒体とは、例えば青紫色レーザを光源とするＢＤ系の光ディスクであることが好ましく、第２光情報記録媒体とは、再生専用に用いるDVD-ROM,DVD-Videoの他、再生／記録を兼ねるDVD-RAM, DVD-R, DVD-RW等の各種ＤＶＤ系の光ディスクを含むものであることが好ましい。更に、本明細書中で第１光情報記録媒体として、保護層の厚さｔ１＝０の場合、すなわち保護層を有さない光情報記録媒体を含めてもよい。
【発明の効果】
【００９２】
本発明によれば、例えばＢＤやＤＶＤのごとく保護層の厚さが異なり、且つ使用波長の差が大きい２種類の光情報記録媒体をコンパチブルに記録及び／又は再生できる光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置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】
【００９３】
本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズを搭載した光ピックアップ装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。尚、以下の光ピックアップ装置ＰＵ１〜ＰＵ３に、光情報記録媒体支持手段を加えたものが光情報記録再生装置となる。図３（ａ）は、本発明による光ピックアップ装置用の第１の対物レンズＯＢＪ１を搭載し、ＢＤとＤＶＤとをコンパチブルに記録及び／又は再生することが可能な第１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。光ピックアップ装置ＰＵ１は、ＢＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に発光され４０５ｎｍのレーザ光束を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１と光検出器ＰＤ１とが一体化されたＢＤ用モジュールＭＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に発光され６５５ｎｍのレーザ光束を射出す
る赤色半導体レーザＬＤ２と光検出器ＰＤ２とが一体化されたＤＶＤ用モジュールＭＤ２、対物レンズＯＢＪ１、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ、ＢＤの開口数０．８５に対応した絞りＳＴＯ、及び２軸アクチュエータＡＣとから構成されている。なお、青紫色半導体レーザＬＤ１としては、窒化ガリウム材料により構成された半導体レーザ、或いは第２次高調波発生を利用する半導体レーザの何れかを使用することができる。
【００９４】
対物レンズＯＢＪ１の半導体レーザ側の光学面上には、対物レンズＯＢＪ１の一部拡大図３（ｂ）に示すように、同心円状の複数の輪帯からなる回折構造が形成されている。この回折構造の波長依存性を利用して、ＢＤの保護層とＤＶＤの保護層の厚さの違いに起因して変化する球面収差を補正するので、ＢＤに対しては青紫色半導体レーザＬＤ１からの光束を開口数０．８５内で、且つＤＶＤに対しては赤色半導体レーザＬＤ２からの光束を開口数０．６５内で回折限界内となるように集光できる。さらに、この回折構造は、青紫色半導体レーザＬＤ１からの光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ１に対して、赤色半導体レーザＬＤ２からの光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の光量を有する回折光の次数ｎ２がより低次となるように決定されているので、それぞれの波長領域において十分な回折効率を得ることができる。また、対物レンズＯＢＪ１の半導体レーザ側の光学面において、開口数０．６５乃至０．８５の周辺領域はＢＤに対して球面収差が最小となるように最適化し、且つＤＶＤに対して大きな球面収差を持つようにされている。ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、この周辺領域は絞りと同様の働きをするので、対物レンズＯＢＪ１を搭載した光ピックアップ装置ＰＵ１においては、ＢＤとＤＶＤとに対応する絞りの切り替えは不要であり、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、赤色半導体レーザＬＤ２からの光束をＢＤに対応する絞りＳＴＯをすべて通過させることができる。なお、図３（ａ）では赤色半導体レーザＬＤ２から射出されＢＤに対応する絞りＳＴＯをすべて通過して対物レンズＯＢＪ１に入射する光束のうち、開口数０．６５に相当する光線の光束のみを描いており、これは、後述する図４及び図５においても同様である。
【００９５】
また、対物レンズＯＢＪ１は、光軸に対し垂直に延びた面を持つフランジ部ＦＬを有し、このフランジ部ＦＬにより対物レンズＯＢＪ１を光ピックアップ装置ＰＵ１に精度よく取り付けることができる。
【００９６】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＢＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、ＢＤ用モジュールＭＤ１を作動させて青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束となった後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪ１によってＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪ１は、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカス制御およびトラッキング制御される。情報記録面ＲＬ１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ＯＢＪ１、絞りＳＴＯ、及びコリメートレンズＣＯＬを透過した後、収斂光束となり偏光ビームスプリッタＢＳを透過した
後、ＢＤ用モジュールＭＤ１の光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００９７】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、ＤＶＤ用モジュールＭＤ２を作動させて赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束となった後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪ１によってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪ１は、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカス制御およびトラッキング制御される。情報記録面ＲＬ２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ＯＢＪ１、絞りＳＴＯ、及びコリメートレンズＣＯＬを透過した後、収斂光束となり偏光ビームスプリッタ
ＢＳにより反射された後、ＤＶＤ用モジュールＭＤ２の光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００９８】
図４は、本発明による光ピックアップ装置用の第２の対物レンズＯＢＪ２を搭載し、ＢＤとＤＶＤとをコンパチブルに記録及び／又は再生することが可能な第２の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。
【００９９】
対物レンズＯＢＪ２の構成は、赤色半導体レーザＬＤ２からの発散光束を入射するようにしたこと以外は、光ピックアップ装置ＰＵ１における対物レンズＯＢＪ１と同様の構成を有するので、詳細な説明は割愛する。
【０１００】
光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＢＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、ＢＤ用モジュールＭＤ１を作動させて青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束となった後、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪ１によってＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪ１は、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカス制御およびトラッキング制御される。情報記録面ＲＬ１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ＯＢＪ１、絞りＳＴＯ、偏光ビームスプリッタＢＳ、及びコリメートレンズＣＯＬを透過した後、収斂光束となりＢＤ用モジュールＭＤ１の光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１０１】
また、光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、ＤＶＤ用モジュールＭＤ２を作動させて赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射された後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪ１によってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪ１は、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカス制御およびトラッキング制御される。情報記録面ＲＬ２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ＯＢＪ１、及び絞りＳＴＯを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射された後、収斂光束となりＤＶＤ用モジュールＭＤ２の光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１０２】
図５（ａ）は、本発明による光ピックアップ装置用の第３の対物レンズＯＢＪ３を搭載し、ＢＤとＤＶＤとをコンパチブルに記録及び／又は再生することが可能な第３の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。光ピックアップ装置ＰＵ３は、光ピックアップ装置ＰＵ１におけるＢＤ用モジュールＭＤ１とＤＶＤ用モジュールＭＤ２とが一体化されたレーザモジュールＬＭ（図５（ｂ）にその正面図を示す）、対物レンズＯＢＪ１、ＢＤの開口数０．８５に対応した絞りＳＴＯ、及び２軸アクチュエータＡＣとから構成されている。
【０１０３】
レーザモジュールＬＭは、ＢＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に発光され４０５ｎｍのレーザ光束を射出する第１の発光点ＥＰ１、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に発光され６５５ｎｍのレーザ光束を射出する第２の発光点ＥＰ２、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２、及びプリズムＰＳとから構成されており、発光点ＥＰ１と発光点ＥＰ２との間隔は約１００μｍである。
【０１０４】
対物レンズＯＢＪ３の構成は、発光点ＥＰ１及び発光点ＥＰ２からの発散光束を入射するようにしたこと以外は、光ピックアップ装置ＰＵ１における対物レンズＯＢＪ１と同様の構成を有するので詳細な説明は割愛する。
【０１０５】
光ピックアップ装置ＰＵ３において、ＢＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、発光点ＥＰ１を発光させる。発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射され絞りＳＴＯにより光束径が規制された後、対物レンズＯＢＪ３によってＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪ３は、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカス制御およびトラッキング制御される。情報記録面ＲＬ１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ＯＢＪ３、絞りＳＴＯを透過した後、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ１に集光する。そして、受光部ＤＳ１の出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１０６】
光ピックアップ装置ＰＵ３において、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、発光点ＥＰ２を発光させる。発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射され絞りＳＴＯにより光束径が規制された後、対物レンズＯＢＪ３によってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪ３は、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカス制御およびトラッキング制御される。情報記録面ＲＬ２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ＯＢＪ３、絞りＳＴＯを透過した後、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ２に集光する。そして、受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１０７】
なお、上述した光ピックアップ装置ＰＵ１乃至ＰＵ３では、対物レンズＯＢＪ１乃至ＯＢＪ３を何れも単レンズ構成としたが、正のパワーを有する単レンズ構成の屈折レンズと、屈折レンズの半導体レーザ側に配置されパワーをほとんど有さない光学素子とから構成され、この光学素子の光学面上に回折構造を形成した複合型レンズを、対物レンズＯＢＪ１乃至ＯＢＪ３として使用してもよい。かかる複合型レンズを対物レンズＯＢＪ１乃至ＯＢＪ３として使用する場合には、良好なトラッキング特性を得るために屈折レンズと回折構造が形成された光学素子を鏡枠やフランジ部同士の接着等により一体化し、アクチュエータＡＣにより一体となってトラッキング駆動させるのが好ましい。
【０１０８】
図２４に屈折レンズＬ１と、回折構造が形成された光学素子Ｌ２を、鏡枠Ｂにより一体化した例を示す。また、図２５に屈折レンズＬ１と、回折構造が形成された光学素子Ｌ２と、光学面と一体的に形成されたフランジ部ＦＬ１，ＦＬ２の一部を当接及び／又は嵌合することにより一体化した例を示す。図２４の場合には、対物レンズの外径を小さくできるという利点があり、図Ｂの場合には、部品点数を減らすことができるので低コスト化に有利となる。
【０１０９】
（実施例）
次に、上述した対物レンズＯＢＪ１乃至ＯＢＪ３として好適な実施例を６例提示する。何れの実施例も０．１ｍｍの厚さの保護層を有し青紫色半導体レーザにより情報の記録及び／又は再生を行うＢＤと、０．６ｍｍの厚さの保護層を有し赤色半導体レーザにより情報の記録及び／又は再生を行うＤＶＤに兼用される光ピックアップ装置用の対物レンズである。
【０１１０】
各実施例における非球面は、その面の頂点に接する平面からの変形量をＸ（ｍｍ）、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、曲率半径をｒ（ｍｍ）とするとき、次の数１で表される。ただし、κを円錐係数、Ａ２ｉを非球面係数とする。
【０１１１】
【数１】
2004265573.tif 000003
【０１１２】
また、各実施例における回折構造は、この回折構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、入射光束の波長をλ（ｎｍ）、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、Ｂ２ｊを光路差関数係数、ｎを波長λの光束が入射した場合に発生する最大の光量を有する回折次数、λＢを回折構造の製造波長とするとき、次の数２で定義される光路差関数Φｂ（ｍｍ）で表される。
【０１１３】
【数２】
2004265573.tif 000004
【０１１４】
また、各実施例のレンズデータ表において、ｆ１はＢＤ使用時の第１波長λ１における全系の焦点距離、ＮＡ１はＢＤ使用時の第１開口数、λ１はＢＤ使用時の設計波長である第１波長、ｍ１はＢＤ使用時の第１結像倍率、ｎ１は第１波長λ１が入射した場合に発生する最大の光量を有する回折光の次数、ｆ２はＤＶＤ使用時の第２波長λ２における全系の焦点距離、ＮＡ２はＤＶＤ使用時の第２開口数、λ２はＤＶＤ使用時の設計波長である第２波長、ｍ２はＤＶＤ使用時の第２結像倍率、ｎ２は第２波長λ２が入射した場合に発生する最大の光量を有する回折光の次数、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）は面間隔、Ｎλ１は第１波長λ１における屈折率、Ｎλ２は第２波長λ２における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数を表す。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 ２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。
【０１１５】
［実施例１］
図６（ａ）は、実施例１にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図６（ｂ）は実施例１にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。実施例１の対物レンズは上述の対物レンズＯＢＪ１として好適なプラスチックレンズであり、その具体的なレンズデータは表１に示されている。
【０１１６】
【表１】
2004265573.tif 000005
【０１１７】
実施例１の対物レンズでは、表１に光路差関数を示すような回折構造が第１面の全面に形成されており、第２開口数０．６５より内側（光軸からの高さが０〜１．１６５ｍｍまでの領域）の中央領域では波長４１０ｎｍで最適化され、第２開口数０．６５より外側（光軸からの高さが１．１６５ｍｍから外側の領域）の周辺領域では波長４０５ｎｍで最適化されている。上記の構成によると、中央領域における第１波長に対する３次回折光の回折効率は９９．６％、第２波長に対する２次回折光の回折効率は９５．２％となり、周辺領域における第１波長に対する３次回折光の回折効率は１００．０％となり、何れも高い回折効率を確保できる。
【０１１８】
図７は、実施例１の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフであり、図７（ａ）はＢＤ使用時に相当する４１０ｎｍ，４０５ｎｍ，４００ｎｍにおける球面収差、図７（ｂ）はＤＶＤ使用時に相当する６６０ｎｍ，６５５ｎｍ，６５０ｎｍにおける球面収差の値をそれぞれ示している。これらの球面収差のグラフから理解されるように、実施例１の対物レンズでは、中央領域に形成した回折構造の作用によりＢＤ使用時には第１開口数０．８５内で球面収差が良好に補正され、ＤＶＤ使用時には第２開口数０．６５内で球面収差が良好に補正されている。また、上述の（４）式を満たすので、設計波長である４０５ｎｍ及び６５５ｎｍに対して入射する波長が長くなった場合の４１０ｎｍ及び６６０ｎｍにおける球面収差は第２開口数０．６５内で補正不足となっている。
【０１１９】
図８は、ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６５内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。ＤＶＤ使用時に周辺領域を通過した光束は大きな球面収差を有し、中央領域により形成されたスポットから２０μｍ以上離れた位置に散らばる光線密度の小さいフレア成分となる。これにより、赤色半導体レーザＬＤ２からの光束をＢＤに対応する絞りＳＴＯをすべて通過させても、周辺領域を通過した光束は、光検出器ＰＤ２の光検出特性に悪影響を及ぼすことはない。
【０１２０】
［実施例２］
図９（ａ）は、実施例２にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図９（ｂ）は実施例２にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。実施例２の対物レンズは上述の対物レンズＯＢＪ１として好適なプラスチックレンズであり、その具体的なレンズデータは表２に示されている。
【０１２１】
【表２】
2004265573.tif 000006
【０１２２】
実施例２の対物レンズでは、表２に光路差関数を示すような回折構造が第１面の全面に形成されており、第２開口数０．６５より内側（光軸からの高さが０〜１．３５５ｍｍまでの領域）の中央領域では波長３８０ｎｍで最適化され、第２開口数０．６５より外側（光軸からの高さが１．３５５ｍｍから外側の領域）の周辺領域では波長４０５ｎｍで最適化されている。上記の構成によると、中央領域における第１波長に対する２次回折光の回折効率は９５．１％、第２波長に対する１次回折光の回折効率は９０．９％となり、周辺領域における第１波長λ１に対する２次回折光の回折効率は１００．０％となり、何れも高い回折効率を確保できる。
【０１２３】
図１０は、実施例２の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフであり、図１０（ａ）はＢＤ使用時に相当する４１０ｎｍ，４０５ｎｍ，４００ｎｍにおける球面収差、図１０（ｂ）はＤＶＤ使用時に相当する６５５ｎｍ，６５０ｎｍ，６４５ｎｍにおける球面収差の値をそれぞれ示している。これらの球面収差のグラフから理解されるように、実施例２の対物レンズでは、中央領域に形成した回折構造の作用によりＢＤ使用時には第１開口数０．８５内で球面収差が良好に補正され、ＤＶＤ使用時には第２開口数０．６５内で球面収差が良好に補正されている。また、上述の（８）式を満たすので、設計波長である４０５ｎｍ及び６５０ｎｍに対して入射する波長が長くなった場合の４１０ｎｍ及び６５５ｎｍにおける球面収差は第２開口数０．６５内で補正過剰となっている。
【０１２４】
また、実施例２の対物レンズでは、第１波長における全系の焦点距離に対して、上述の（９）式を満たすように、中央領域に形成された回折構造の焦点距離を１２．７５５ｍｍに設定した。この結果、４０５ｎｍから４０６ｎｍへの入射光束の波長変化に対して発生するデフォーカス成分は、０．００１λRMSに抑えられ、ＢＤに対する再生から記録への切り替えの際に青紫色半導体レーザがモードホッピング現象を起こした場合でも集光性能を維持することができる。
【０１２５】
図１１は、ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６５内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。ＤＶＤ使用時に周辺領域を通過した光束は大きな球面収差を有し、中央領域により形成されたスポットから３０μｍ以上離れた位置に散らばる光線密度の小さいフレア成分となる。これにより、赤色半導体レーザＬＤ２からの光束をＢＤに対応する絞りＳＴＯをすべて通過させても、周辺領域を通過した光束は、光検出器ＰＤ２の光検出特性に悪影響を及ぼすことはない。
【０１２６】
［実施例３］
図１２（ａ）は、実施例３にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図１２（ｂ）は実施例３にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。実施例３の対物レンズは上述の対物レンズＯＢＪ１として好適なガラスレンズであり、その具体的なレンズデータは表３に示されている。実施例３の対物レンズでは、一般のモールド成型用ガラスよりも転移点が低いガラスであるＰＧ３２５（商品名、住田光学社製）を使用した。
【０１２７】
【表３】
2004265573.tif 000007
【０１２８】
実施例３の対物レンズでは、表３に光路差関数を示すような回折構造が第１面の全面に形成されており、第２開口数０．６５より内側（光軸からの高さが０〜１．１６５ｍｍまでの領域）の中央領域では波長４１０ｎｍで最適化され、第２開口数０．６５より外側（光軸からの高さが１．１６５ｍｍから外側の領域）の周辺領域では波長４０５ｎｍで最適化されている。上記の構成によると、中央領域における第１波長に対する３次回折光の回折効率は９９．６％、第２波長に対する２次回折光の回折効率は９５．２％となり、何れも高い回折効率を確保できる。
【０１２９】
図１３は、実施例３の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフであり、図１３（ａ）はＢＤ使用時に相当する４１０ｎｍ，４０５ｎｍ，４００ｎｍにおける球面収差、図１３（ｂ）はＤＶＤ使用時に相当する６６０ｎｍ，６５５ｎｍ，６５０ｎｍにおける球面収差の値をそれぞれ示している。これらの球面収差のグラフから理解されるように、実施例３の対物レンズでは、中央領域に形成した回折構造の作用によりＢＤ使用時には第１開口数０．８５内で球面収差が良好に補正され、ＤＶＤ使用時には第２開口数０．６０内で球面収差が良好に補正されている。また、上述の（４）式を満たすので、設計波長である４０５ｎｍ及び６５５ｎｍに対して入射する波長が長くなった場合の４１０ｎｍ及び６６０ｎｍにおける球面収差は第２開口数０．６０内で補正不足となっている。
【０１３０】
また、実施例３の対物レンズでは、第１波長における全系の焦点距離に対して、上述の（７）式を満たすように、中央領域に形成された回折構造の焦点距離を−１９．３８０ｍｍに設定した。この結果、４０５ｎｍから４０６ｎｍへの入射光束の波長変化に対して発生するデフォーカス成分は、０．００２λRMSに抑えられ、ＢＤに対する再生から記録への切り替えの際に青紫色半導体レーザがモードホッピングを起こした場合でも集光性能を維持することができる。
【０１３１】
図１４は、ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６０内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。ＤＶＤ使用時に周辺領域を通過した光束は大きな球面収差を有し、中央領域により形成されたスポットから２０μｍ以上離れた位置に散らばる光線密度の小さいフレア成分となる。これにより、赤色半導体レーザＬＤ２からの光束をＢＤに対応する絞りＳＴＯをすべて通過させても、周辺領域を通過した光束は、光検出器ＰＤ２の光検出特性に悪影響を及ぼすことはない。
【０１３２】
［実施例４］
図１５（ａ）は、実施例３にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図１５（ｂ）は実施例３にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。実施例３の対物レンズは上述の対物レンズＯＢＪ２として好適なプラスチックレンズであり、その具体的なレンズデータは表４に示されている。
【０１３３】
【表４】
2004265573.tif 000008
【０１３４】
実施例４の対物レンズでは、表４に光路差関数を示すような回折構造が第１面の第２開口数０．６５より内側（光軸からの高さが０〜１．１１２ｍｍまでの領域）の中央領域に形成されており、この回折構造は波長４１０ｎｍで最適化されている。上記の構成によると、中央領域における第１波長に対する３次回折光の回折効率は９９．６％、第２波長に対する２次回折光の回折効率は９５．２％となり、何れも高い回折効率を確保できる。尚、第２開口数０．６５より外側（光軸からの高さが１．１１２ｍｍから外側の領域）の周辺領域は回折構造が形成されない連続非球面となっている。
【０１３５】
図１６は、実施例４の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフであり、図１６（ａ）はＢＤ使用時に相当する４１０ｎｍ，４０５ｎｍ，４００ｎｍにおける球面収差、図１６（ｂ）はＤＶＤ使用時に相当する６６０ｎｍ，６５５ｎｍ，６５０ｎｍにおける球面収差の値をそれぞれ示している。これらの球面収差のグラフから理解されるように、実施例４の対物レンズでは、中央領域に形成した回折構造の作用によりＢＤ使用時には第１開口数０．８５内で球面収差が良好に補正され、ＤＶＤ使用時には第２開口数０．６０内で球面収差が良好に補正されている。また、上述の（４）式を満たすので、設計波長である４０５ｎｍ及び６５５ｎｍに対して入射する波長が長くなった場合の４１０ｎｍ及び６６０ｎｍにおける球面収差は第２開口数０．６０内で補正不足となっている。
【０１３６】
図１７は、ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６０内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。ＤＶＤ使用時に周辺領域を通過した光束は大きな球面収差を有し、中央領域により形成されたスポットから３０μｍ以上離れた位置に散らばる光線密度の小さいフレア成分となる。これにより、赤色半導体レーザＬＤ２からの光束をＢＤに対応する絞りＳＴＯをすべて通過させても、周辺領域を通過した光束は、光検出器ＰＤ２の光検出特性に悪影響を及ぼすことはない。
【０１３７】
［実施例５］
図１８（ａ）は、実施例４にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図１８（ｂ）は実施例４にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。実施例４の対物レンズは上述の対物レンズＯＢＪ３として好適なプラスチックレンズであり、その具体的なレンズデータは表５に示されている。
【０１３８】
【表５】
2004265573.tif 000009
【０１３９】
実施例５の対物レンズでは、表４に光路差関数を示すような回折構造が第１面の全面に形成されており、第２開口数０．６５より内側（光軸からの高さが０〜１．２２１ｍｍまでの領域）の中央領域では波長４１０ｎｍで最適化され、第２開口数０．６５より外側（光軸からの高さが１．２２１ｍｍから外側の領域）の周辺領域では波長４０５ｎｍで最適化されている。上記の構成によると、第２開口数０．６０より内側の中央領域における第１波長に対する３次回折光の回折効率は９９．６％、第２波長に対する２次回折光の回折効率は９５．２％となり、何れも高い回折効率を確保できる。
【０１４０】
図１９は、実施例４の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフであり、図１９（ａ）はＢＤ使用時に相当する４１０ｎｍ，４０５ｎｍ，４００ｎｍにおける球面収差、図１９（ｂ）はＤＶＤ使用時に相当する６６０ｎｍ，６５５ｎｍ，６５０ｎｍにおける球面収差の値をそれぞれ示している。これらの球面収差のグラフから理解されるように、実施例５の対物レンズでは、中央領域に形成した回折構造の作用によりＢＤ使用時には第１開口数０．８５内で球面収差が良好に補正され、ＤＶＤ使用時には第２開口数０．６５内で球面収差が良好に補正されている。また、上述の（４）式を満たすので、設計波長である４０５ｎｍ及び６５５ｎｍに対して入射する波長が長くなった場合の４１０ｎｍ及び６６０ｎｍにおける球面収差は第２開口数０．６５内で補正不足となっている。
【０１４１】
図２０は、ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６５内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。ＤＶＤ使用時に周辺領域を通過した光束は大きな球面収差を有し、中央領域により形成されたスポットから２５μｍ以上離れた位置に散らばる光線密度の小さいフレア成分となる。これにより、発光点ＥＰ２からの光束をＢＤに対応する絞りＳＴＯをすべて通過させても、周辺領域を通過した光束は、受光部ＤＳ２の光検出特性に悪影響を及ぼすことはない。
【０１４２】
［実施例６］
図２１（ａ）は、実施例５にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図２１（ｂ）は実施例５にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。実施例６の対物レンズは上述の対物レンズＯＢＪ１として好適な複合型レンズであり、その具体的なレンズデータは表６に示されている。実施例６の対物レンズはＢＤに対して球面収差補正がなされたガラスレンズと、パワーを持たないプラスチック光学素子から構成されており、パワーを持たないプラスチック光学素子の光束入射面側の光学面（第１面）に回折構造が形成されている。
【０１４３】
【表６】
2004265573.tif 000010
【０１４４】
実施例６の対物レンズでは、表６に光路差関数を示すような回折構造が第１面の第２開口数０．６５より内側（光軸からの高さが０〜１．１８２ｍｍまでの領域）の中央領域に形成されており、この回折構造は波長４１０ｎｍで最適化されている。上記の構成によると、中央領域における第１波長に対する３次回折光の回折効率は９９．６％、第２波長に対する２次回折光の回折効率は９５．２％となり、何れも高い回折効率を確保できる。尚、第２開口数０．６５より外側（光軸からの高さが１．１８２ｍｍから外側の領域）の周辺領域は回折構造が形成されない平面となっている。
【０１４５】
図２２は、実施例６の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフであり、図２２（ａ）はＢＤ使用時に相当する４１０ｎｍ，４０５ｎｍ，４００ｎｍにおける球面収差、図２２（ｂ）はＤＶＤ使用時に相当する６６０ｎｍ，６５５ｎｍ，６５０ｎｍにおける球面収差の値をそれぞれ示している。これらの球面収差のグラフから理解されるように、実施例５の対物レンズでは、中央領域に形成した回折構造の作用によりＢＤ使用時には第１開口数０．８５内で球面収差が良好に補正され、ＤＶＤ使用時には第２開口数０．６５内で球面収差が良好に補正されている。また、上述の（４）式を満たすので、設計波長である４０５ｎｍ及び６５５ｎｍに対して入射する波長が長くなった場合の４１０ｎｍ及び６６０ｎｍにおける球面収差は第２開口数０．６５内で補正不足となっている。
【０１４６】
図２３は、ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６５内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。ＤＶＤ使用時に周辺領域を通過した光束は大きな球面収差を有し、中央領域により形成されたスポットから５０μｍ以上離れた位置に散らばる光線密度の小さいフレア成分となる。これにより、赤色半導体レーザＬＤ２からの光束をＢＤに対応する絞りＳＴＯをすべて通過させても、周辺領域を通過した光束は、光検出器ＰＤ２の光検出特性に悪影響を及ぼすことはない。
【０１４７】
表７に、請求項における（１）、（３）、（４）、（７）、（９）、（１３）式に対応する上記実施例の値を示す。
【０１４８】
【表７】
2004265573.tif 000011
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】回折構造を製造波長４０５ｎｍでブレーズ化した場合、５００ｎｍでブレーズ化した場合、６５０ｎｍでブレーズ化した場合の１次回折光の回折効率を示すグラフである。
【図２】対物レンズの断面図の例であり、回折構造は誇張して示している。
【図３】図３（ａ）は、本発明による光ピックアップ装置用の第１の対物レンズＯＢＪ１を搭載し、ＢＤとＤＶＤとをコンパチブルに記録及び／又は再生することが可能な第１の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図であり、図３（ｂ）は、対物レンズＯＢＪ１の一部拡大断面図である。
【図４】本発明による光ピックアップ装置用の第２の対物レンズＯＢＪ２を搭載し、ＢＤとＤＶＤとをコンパチブルに記録及び／又は再生することが可能な第２の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明による光ピックアップ装置用の第３の対物レンズＯＢＪ３を搭載し、ＢＤとＤＶＤとをコンパチブルに記録及び／又は再生することが可能な第３の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図であり、図５（ｂ）は、レーザモジュールＬＭの正面図である。
【図６】図６（ａ）は、実施例１にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図６（ｂ）は実施例１にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【図７】実施例１の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフである。
【図８】ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６５内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。
【図９】図９（ａ）は、実施例２にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図９（ｂ）は実施例２にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【図１０】実施例２の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフである。
【図１１】ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６５内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、実施例３にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図１２（ｂ）は実施例３にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【図１３】実施例３の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフである。
【図１４】ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６０内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、実施例３にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図１５（ｂ）は実施例３にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【図１６】実施例４の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフである。
【図１７】ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６０内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。
【図１８】図１８（ａ）は、実施例４にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図１８（ｂ）は実施例４にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【図１９】実施例４の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフである。
【図２０】ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６５内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。
【図２１】図２１（ａ）は、実施例５にかかる対物レンズとＢＤとを示すレンズ断面図であり、図２１（ｂ）は実施例５にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【図２２】実施例６の対物レンズの球面収差により表される色収差のグラフである。
【図２３】ＤＶＤ使用時の第２開口数０．６５内での最良像面位置におけるスポットダイアグラムを示す図である。
【図２４】屈折レンズＬ１と、回折構造が形成された光学素子Ｌ２を、鏡枠Ｂにより一体化したレンズを示す断面図である。
【図２５】屈折レンズＬ１と、回折構造が形成された光学素子Ｌ２と、光学面と一体に成形された不乱時部ＦＬ１、ＦＬ２の一部を当接及び／又は嵌合することにより一体化したレンズを示す断面図である。
【図２６】本発明の対物レンズの球面収差図の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１５０】
ＭＤ１  ＢＤ用モジュール（第１光源）
ＭＤ２  ＤＶＤ用モジュール（第２光源）
ＬＭ  レーザモジュール
ＢＳ  ビームスプリッタ
ＣＯＬ  コリメートレンズ
ＳＴＯ  絞り
ＯＢＪ１〜ＯＢＪ３  対物レンズ
ＡＣ  アクチュエータ
【図１】
2004265573.tif 000012
【図２】
2004265573.tif 000013
【図３】
2004265573.tif 000014
【図４】
2004265573.tif 000015
【図５】
2004265573.tif 000016
【図６】
2004265573.tif 000017
【図７】
2004265573.tif 000018
【図８】
2004265573.tif 000019
【図９】
2004265573.tif 000020
【図１０】
2004265573.tif 000021
【図１１】
2004265573.tif 000022
【図１２】
2004265573.tif 000023
【図１３】
2004265573.tif 000024
【図１４】
2004265573.tif 000025
【図１５】
2004265573.tif 000026
【図１６】
2004265573.tif 000027
【図１７】
2004265573.tif 000028
【図１８】
2004265573.tif 000029
【図１９】
2004265573.tif 000030
【図２０】
2004265573.tif 000031
【図２１】
2004265573.tif 000032
【図２２】
2004265573.tif 000033
【図２３】
2004265573.tif 000034
【図２４】
2004265573.tif 000035
【図２５】
2004265573.tif 000036
【図２６】
2004265573.tif 000037