(57)【要約】    【課題】  複数種類の光ディスクに対して互換性を持つ光ディスク用光学系であって、特に記録密度が比較的低い光ディスクに対する情報の記録または再生において、該光ディスクが傾いていても、ＴＥ信号等のノイズの原因となる不要光を有効に抑える光ディスク用光学系を提供すること。    【解決手段】  光ディスク用光学系は、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための内側領域と、記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための外側領域と、該２つの領域の間に位置し、第一の光ディスクに対応する第一光束に対する透過率は低く設定され、第二の光ディスクに対応する第二の波長を持つ第二光束に対する透過率は他の領域と略同様に設定される中間領域と、を有する光学素子を備える構成にした。【選択図】      図２
2004342292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二種類の波長の光束を用いて少なくとも二種類の光ディスクに対する情報の記録または再生が可能な光ディスク用光学系であって、
光源部と、
前記光源部から照射された異なる波長の光束をそれぞれ対応する光ディスクの記録面に結像させる対物レンズと、
前記光ディスクに記録された情報の再生に使用する主ビームの戻り光を受光する主受光部と、主受光部近傍に配設された副受光部とを有する受光部と、
前記光源部と前記光ディスクとの間に配設され、少なくとも二種類の前記光ディスクに対して記録または再生の互換性を満足させるための光学面を備えた光学素子と、を有し、
前記光学素子は、比較的記録密度が低い第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための内側領域と、該内側領域の外側にあり、第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための外側領域と、前記外側領域のうち前記内側領域と外側領域の境界近傍に位置する中間領域と、を有し、
前記中間領域は、前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に適した第一の波長の第一光束に対する透過率が前記内側領域の透過率よりも低く設定されることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項２】
前記第一の光ディスクの記録または再生時に該光ディスクが微小量傾いた際に、前記記録面からの戻り光のうち前記中間領域に入射した光束の強度は、前記副受光部付近において該副受光部の光量検出の妨げとならない程度に低くなっていることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク用光学系。
【請求項３】
前記中間領域における、前記第一の光ディスクよりも記録密度の高い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に適した波長の光束に対する透過率は、前記内側領域および前記外側領域と略同様に設定され、
前記第一の光ディスクよりも記録密度の高い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生は、前記内側領域、前記中間領域、および前記外側領域を透過した全ての光束を用いて行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ディスク用光学系。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ディスク用光学系において、
前記中間領域の前記第一光束に対する透過率は、前記内側領域の透過率の約半分以下に設定されることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項５】
少なくとも二種類の波長の光束を用いて少なくとも二種類の光ディスクに対する情報の記録または再生が可能な光ディスク用光学系であって、
光源部と、
前記光源部から照射された異なる波長の光束をそれぞれ対応する光ディスクの記録面に結像させる対物レンズと、
前記光ディスクに記録された情報の再生に使用する主ビームの戻り光を受光する主受光部と、主受光部近傍に配設された副受光部とを有する受光部と、
前記光源部と前記光ディスクとの間に配設され、少なくとも二種類の前記光ディスクに対して記録または再生の互換性を満足させるための光学面を備えた光学素子と、を有し、
前記光学素子は、比較的記録密度が低い第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための内側領域と、該内側領域の外側にあり、第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための外側領域と、前記外側領域のうち前記内側領域と外側領域の境界近傍に位置する中間領域と、を有し、
前記中間領域は、入射光束に対して光路長差を与える複数の微小幅の輪帯から構成されており、
前記微小幅の輪帯間で与えられる光路長差の絶対値は、前記第一の光ディスクに対する記録または再生に適した第一の波長を持つ第一光束に対してはほぼ波長の（Ｎ＋０.５）倍（但し、Ｎは自然数）、に設定されていることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項６】
前記第一の光ディスクの記録または再生時に光ディスクが微小量傾いた際、前記記録面からの戻り光のうち前記中間領域に入射した光束の強度は、前記副受光部付近において、該副受光部の光量検出の妨げとならない程度に低くなっていることを特徴とする請求項５に記載の光ディスク用光学系。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の光ディスク用光学系において、
Ｎは５以下であることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれかに記載の光ディスク用光学系において、
前記中間領域の微小幅の輪帯間で与えられる光路長差は、前記第一の光ディスクよりも記録密度の高い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に適した波長を持つ光束に対してほぼ波長の整数倍（ただし、０を除く）であり、
前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生は、前記内側領域、前記中間領域、および前記外側領域を透過した全ての光束を用いて行われることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項９】
請求項５から請求項８のいずれかに記載の光ディスク用光学系において、
前記中間領域の微小幅の輪帯は、輪帯間で符号の異なる光路長差を与える輪帯の繰り返しであることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ディスク用光学系において、
前記中間領域の微小幅の輪帯は、凹部よりも凸部の方が広く構成されることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項１１】
請求項５から請求項１０のいずれかに記載の光ディスク用光学系において、
前記光学系の基準軸に直交する平面に前記微小幅の輪帯を射影した場合の各輪帯の幅が、０.００５ｍｍ以上０.０２０ｍｍ以下であることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の光ディスク用光学系において、
前記光学系の基準軸に直交する平面に前記中間領域を射影した場合の該領域幅をＷ（ｍｍ）、前記第一の波長に対する前記対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）、前記第一の光ディスクの記録または再生時の対物レンズの使用倍率をＭ、前記内側領域の径をφ1（ｍｍ）、前記内側領域に入射した光束の対物レンズの光源側の面での光束径をφ2（ｍｍ）としたとき、以下の条件（１）、
０.００３５＜｛Ｗ・（φ2／φ1）｝／｛（１−Ｍ）・ｆ｝＜０.０３５０  ・・・（１）
を満たすことを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の光ディスク用光学系において、
前記光学素子は、前記光学面を備えた対物レンズであることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項１４】
請求項１または請求項１３に記載の光ディスク用光学系において、
前記中間領域は、前記内側領域に隣接していることを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項１５】
請求項１または請求項１３に記載の光ディスク用光学系において、
前記中間領域は、前記内側領域に隣接していないことを特徴とする光ディスク用光学系。
【請求項１６】
少なくとも二種類の波長の光束を用いて少なくとも二種類の光ディスクに対する情報の記録または再生が可能な光ディスク用光学系に用いられる対物レンズであって、
少なくとも一面に、比較的記録密度が低い第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための内側領域と、
該内側領域の外側にあり、前記第一の光ディスク以外の、第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための外側領域と、
前記外側領域のうち、前記内側領域と外側領域の境界近傍に位置する中間領域と、を有し、
前記中間領域における、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に適した第一の波長の第一光束に対する透過率を、前記内側領域の透過率よりも低く設定することを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項１７】
前記第一の光ディスクの記録または再生時に光ディスクが微小量傾いた際、前記対物レンズの内側領域を透過して記録面から戻ってきた光束のうち、前記内側領域の外側にずれて中間領域に入射した光束のほとんどを遮光することを特徴とする請求項１６に記載の光ディスク用対物レンズ。
【請求項１８】
前記中間領域における、前記第一の光ディスクよりも記録密度の高い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に適した波長の光束に対する透過率は、前記内側領域および前記外側領域と略同様に設定されており、
前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生は、前記内側領域、前記中間領域、および前記外側領域を透過した全ての光束を用いて行われことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の光ディスク用対物レンズ。
【請求項１９】
請求項１６から請求項１８のいずれかに記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記中間領域の前記第一光束に対する透過率は、前記内側領域の透過率の約半分以下に設定されることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項２０】
少なくとも二種類の波長の光束を用いて少なくとも二種類の光ディスクに対する情報の記録または再生が可能な光ディスク用光学系に用いられる対物レンズであって、
少なくとも一面に、比較的記録密度が低い第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための内側領域と、
該内側領域の外側にあり、前記第一の光ディスク以外の、第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための外側領域と、
前記外側領域のうち前記内側領域と外側領域の境界近傍に位置する中間領域とを有し、
前記中間領域は、入射光束に対して光路長差を与える複数の微小幅の輪帯から構成されており、
前記微小幅の輪帯間で与えられる光路長差の絶対値は、前記第一の光ディスクに対する記録または再生に適した第一の波長を持つ第一光束に対してはほぼ波長の（Ｎ＋０.５）倍（但し、Ｎは自然数）、に設定されていることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項２１】
前記第一の光ディスクの記録または再生時に光ディスクが微小量傾いた際、前記対物レンズの内側領域を透過して記録面から戻ってきた光束のうち、前記内側領域の外側にずれて中間領域に入射した光束が大きく拡散することを特徴とする請求項２０に記載の光ディスク用対物レンズ。
【請求項２２】
請求項２０または請求項２１に記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
Ｎは５以下であることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項２３】
請求項２０から請求項２２のいずれかに記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記中間領域の微小幅の輪帯間で与えられる光路長差は、前記第一の光ディスクよりも記録密度の高い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に適した波長を持つ光束に対してほぼ波長の整数倍（ただし、０を除く）であり、
前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生は、前記内側領域、前記中間領域、および前記外側領域を透過した全ての光束を用いて行われることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項２４】
請求項２０から請求項２３のいずれかに記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記中間領域の微小幅の輪帯は、輪帯間で符号の異なる光路長差を与える輪帯の繰り返しであることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項２５】
請求項２４に記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記中間領域の微小幅の輪帯は、凹部よりも凸部の方が広く構成されることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項２６】
請求項２０から請求項２５のいずれかに記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光軸に直交する平面に前記微小幅の輪帯を射影した場合の各輪帯の幅が、０.００５ｍｍ以上、０.０２０ｍｍ以下であることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項２７】
請求項１６から請求項２６のいずれかに記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光軸に直交する平面に前記中間領域を射影した場合の幅をＷ（ｍｍ）、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）、第一の光ディスクの記録または再生時の対物レンズの使用倍率をＭとすると、以下の条件（２）、
０.００３５＜Ｗ／｛（１−Ｍ）・ｆ｝＜０.０３５０  ・・・（２）
を満たすことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項２８】
請求項１６から請求項２７のいずれかに記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記中間領域は、前記内側領域に隣接していることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【請求項２９】
請求項１６から請求項２７のいずれかに記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記中間領域は、前記内側領域に隣接していないことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対するデータの記録または再生を行う光情報記録再生装置に用いられる光学系および対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクには、記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）よりもＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）の記録密度は高く、保護層が薄い。そこで、規格が異なる光ディスクの切り替え時には、保護層の厚みによって変化してしまう球面収差を補正しつつ、情報の記録または再生に使用する光の開口数（ＮＡ）を変化させて記録密度の違いに対応した有効光束径が得られるようにする必要がある。
【０００３】
例えば、保護層厚が比較的薄く記録密度が高い光ディスクの記録／再生には、保護層厚が比較的厚く記録密度が低い光ディスク専用の光学系より高ＮＡにしてビームスポットを絞る必要がある。スポット径は波長が短いほど小さくなるため、ＤＶＤを利用する光学系では、ＣＤ専用の光学系で用いられていた７８０〜８３０ｎｍより短い６３５〜６６５ｎｍの発振波長のレーザー光源を用いる。そのため近年、光情報記録再生装置には、波長の異なるレーザー光を発振可能な光源部を有する光ディスク用光学系が使用されている。なお、本文において、光情報記録再生装置と記した場合には、情報の記録専用装置、情報の再生専用装置、情報の記録および再生兼用装置、の全てを含むものとする。
【０００４】
保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対して、それぞれ良好な状態で各光ディスクの記録面位置にレーザー光を収束させる手段の一つとして、片側の一面に輪帯状の微細な段差を有する回折構造を設けた対物レンズを光ディスク用光学系に搭載する技術が実用化されている。該対物レンズとしては、例えば下記の特許文献１に開示される
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−８１５６６号公報
【０００６】
上記特許文献１に例示されるような対物レンズは、該回折構造によって発生する球面収差が入射光束の波長に依存して変化する特徴を利用して、規格の異なる光ディスクを使用した場合であっても、常に記録面上にレーザー光が良好な状態で収束するようにしている。
【０００７】
該対物レンズの回折構造が設けられた面は、詳しくは光軸近傍に位置する内側領域と、該内側領域の外側にある外側領域とに分けられる。内側領域は、ＣＤに対する情報の記録または再生用の光が該ＣＤの記録面において良好に結像し、かつＤＶＤに対する情報の記録または再生用の光が該ＤＶＤの記録面において良好に結像するような回折構造を備えている。外側領域は、ＣＤに対する情報の記録または再生用の光をいわゆるフレア光として拡散させることにより、該ＣＤの記録面において形成されるスポットが過度に絞られるのを防ぎつつ、ＤＶＤに対する情報の記録または再生用の光が該ＤＶＤの記録面において良好に結像するような回折構造を備えている。
【０００８】
上記のような構造により、ＣＤに対する情報の記録または再生時は、光源から発振されたレーザー光のうち、内側領域を透過した光束のみが記録面上で結像する。従って、該記録面において比較的大径のスポットが形成される。また、ＤＶＤに対する情報の記録または再生時は、光源から発振されたレーザー光は、内側領域と外側領域のどちらを透過する光束も収束するためＮＡが大きくなる。従って、記録密度の高いＤＶＤに対する情報の記録または再生に適した小径のスポットが形成される。
【０００９】
ここで、ＣＤに対する情報の記録または再生時における、スポット近傍に発生するフレア光は、記録面で反射して信号生成部によって検出されると、ＦＥ（Focus Error）信号やＴＥ（Tracking Error）信号にノイズとして表れるおそれがある。そこで、上記特許文献１のような構成をとりつつ少しでもＦＥ信号等に表れるノイズのレベルを低減させようと、特許文献２をはじめとする種々の提案がなされている。
【００１０】
【特許文献２】特開２００２−３３３５７６号公報
【００１１】
特許文献２は、ＣＤに対する情報の記録または再生時、外側領域に入射したレーザー光が複数の異なる次数の回折光に配分されるように該外側領域の回折構造を設計する。従って、不要光であるフレア光は広範囲に拡散され、ＣＤの記録面においてスポット近傍に分布するフレア光のレベルは低減する。これにより上記各信号に発生するノイズが抑制される。
【００１２】
上記特許文献２のような構成の対物レンズは使用されるＣＤが所定位置に配置されている、つまり対物レンズの光軸に対してディスクの記録面が略直交するように配置されている場合には極めて高い効果を得ることができる。しかし、使用されるＣＤが傾いている場合、特許文献２のような構成の対物レンズの内側領域を透過してスポットを形成し、記録面で反射された強度の高い光の一部が、該対物レンズの外側領域に入射してしまう。外側領域の広い範囲に対して光が入射するならば、往路、すなわち光源から出射され対物レンズを通ってディスクに向かった光が回折構造の作用により大きく拡散されたのと同様に、復路、すなわちディスクで反射され対物レンズを通って受光部へと戻っていく光束も当然回折作用を受け大きく拡散される。しかし、ＣＤが微小量（１°以下程度）傾いた状況のように、外側領域のうち内側領域近傍の一部分にしか光が入射しない場合、そこに含まれる回折輪帯の数が少ないためほとんど回折作用を受けず、光束は大きく拡がらないまま本来入射すべきでない受光部にいわゆる不要光として入射してしまう。該不要光により、ＦＥ信号やＴＥ信号、特に３ビーム法など複数のビームにより生成されるＴＥ信号にノイズが発生してしまう。そのため、上記の各特許文献の構成や特徴を活かしつつも、光ディスクの傾きに起因して発生する不要光を有効に抑えるような改善が要望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、記録密度の異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録または再生を実現する光ディスク用光学系および対物レンズであって、特に比較的記録密度の低い光ディスクに対する情報の記録または再生において、該光ディスクが傾いた状況においても、複数のセンサーを利用して生成するＴＥ信号等のノイズの原因となる不要光を有効に抑えることができる光ディスク用光学系および対物レンズ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】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の光ディスク用光学系は、光源部と、光源部から照射された異なる波長の光束をそれぞれ対応する光ディスクの記録面に結像させる対物レンズと、光ディスクに記録された情報の再生に使用する主ビームの戻り光を受光する主受光部と、主受光部近傍に配設された副受光部とを有する受光部と、光源部と光ディスクとの間に、記録密度が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対して記録または再生の互換性を満足させるための光学素子と、を有し、該光学素子は、比較的記録密度が低い第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための内側領域と、内側領域の外側にあり、第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための外側領域と、外側領域のうち内側領域と外側領域の境界近傍に位置する中間領域とを有し、中間領域は、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に適した第一の波長の第一光束に対する透過率が低く設定されることを特徴とする。
【００１５】
ここで、第一の光ディスクとは例えばＣＤやＣＤ−Ｒが該当する。また、第二の光ディスクとは例えばＤＶＤが該当する。このように、複数種類の光ディスクに対する互換性を持たせるために、例えば上記特許文献１あるいは特許文献２に記載の、回折作用を利用した対物レンズのような光学素子における外側領域のうち内側領域近傍の一部に上記のような中間領域を設けることにより、傾いたディスクの記録面でスポットを形成した強度の高い光の一部が外側領域を介して副受光部に入射し、ＴＥ信号生成時にノイズ発生原因となる不要光を低減することができる。
【００１６】
より詳しくは、本発明に係る光ディスク用光学系は、第一の光ディスクの記録または再生時に光ディスクが微小量傾いた際、記録面からの戻り光のうち、中間領域に入射した光束の強度は、副受光部付近において該副受光部の光量検出の妨げとならない程度に低く設定される（請求項２）。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、中間領域における、上記の第一の光ディスクよりも記録密度の高い第二の光ディスクに対応する波長の光束に対する透過率を、内側領域あるいは外側領域と略同じに設定することにより、第二の光ディスクを利用する際には高い光利用効率を確保することができる。なお、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生は、前記内側領域、前記中間領域、および前記外側領域を透過した全ての光束を用いて行われる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明によれば、中間領域の第一光束に対する透過率は、内側領域の透過率の約半分以下に設定されることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の光ディスク用光学系の別の例は、中間領域が、入射光束に対して光路長差を与える複数の微小幅の輪帯、すなわち、同心円状に区分され光軸方向に段差を持つ複数の領域からなる構造により構成されており、微小幅の輪帯間で与えられる光路長差の絶対値は、第一の光ディスクに対する記録または再生に適した第一の波長を持つ第一光束に対してはほぼ波長の（Ｎ＋０.５）倍（但し、Ｎは自然数）、であるように構成される（請求項５）。これにより、中間領域の各輪帯を通過した光は回折作用により拡散し、第一の光ディスクの記録または再生時に光ディスクが微小量傾いた際、記録面からの戻り光のうち中間領域に入射した光束の強度を副受光部付近において、該副受光部の光量検出の妨げとならない程度に低くすることができる（請求項６）。
【００２０】
ここで、上記Ｎの最適な値は、第一の波長と、それ以外のディスクに対応する光の波長、および素子の屈折率の波長分散により変化する。例えば、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に使用する第一の光束の波長（第一の波長）として７８０ｎｍ、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に使用する第二の光束の波長（第二の波長）として６６０ｎｍを想定し、光路長差を１１７０ｎｍ（ここでは便宜上、屈折率の波長分散を無視する）とする。この光路長差は、第一の光束にとっては１.５波長分（すなわちＮ＝１）となり、大きく拡散する。一方、第二の光束にとっては１.７７波長分となり、２に比較的近いが十分近いとは言えない。そのため、第二の光束はある程度は回折作用の影響を受けずに透過するが、一部は拡散するため光利用効率の低下が起きる。
【００２１】
上記の光路長差を１９５０ｎｍに設定すると、第一の光束にとっては２.５波長分（Ｎ＝２）となり、大きく拡散する。また、第二の光束にとっては２.９５波長分、つまり波長の整数倍に略等しくなる。そのため、回折作用の影響による拡散はほとんど発生せずに透過する。すなわち、この例によれば、Ｎ＝２とすることで、第一の光束を大きく拡散させて副受光部に不要光が戻るのを防ぎつつ、第二の光束はほぼ全て利用できることがわかる。
【００２２】
ただし、付加する光路長差が大きくなればなるほど、輪帯間の段差が大きくなるため、精度良く製造するのが困難になる。そのため、Ｎ＝５以下の範囲で選択するのが適当である（請求項７）。
【００２３】
なお、Ｎ＝１を選択すると、中間領域に形成される段差はかなり小さくすることができる。つまり、光学系を比較的容易に製造することができて、かつ第一の光束を拡散させる対物レンズが提供される。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、上記光学素子を使用することにより、第一の光ディスク以外の光ディスク（例えば第二の光ディスク）に対応する波長の光束に対して、中間領域の微小幅の輪帯間で付与される光路長差は、略波長の整数倍（ただし、０を除く）となる。そのため、中間領域の各輪帯を通過した光同士の干渉作用による拡散は生じず、第一の光ディスクよりも記録密度の高い第二の光ディスクを利用する際には高い光利用効率を確保できる。なお、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生は、内側領域、中間領域、および外側領域を透過した全ての光束を用いて行われる。
【００２５】
請求項９に記載の発明によれば、中間領域の構造は、符合の異なる光路長差を与える輪帯が繰り返し形成されていることが望ましい。
【００２６】
請求項１０に記載の発明によれば、中間領域が符合の異なる光路長差を与える輪帯の繰り返しにより構成されている場合、各輪帯の幅は凹部よりも凸部の方が広く構成されていることが望ましい。
【００２７】
請求項１１に記載の発明によれば、中間領域に形成された微小幅の輪帯の幅は、光学系の基準軸に直交する平面に射影した場合において、０.００５ｍｍ以上０.０２０ｍｍ以下であることが望ましい。幅が狭すぎると、輪帯が精度良く形成できず、幅が広すぎると、輪帯間の干渉作用が適切に起こるのに必要な複数の輪帯に光が入射せず、発明の効果が十分得られない。
【００２８】
請求項１２に記載の発明によれば、光学系の基準軸に直交する平面に射影した中間領域全体の幅をＷ（ｍｍ）、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）、第一の光ディスクの記録または再生時の対物レンズの使用倍率をＭ、内側領域の径をφ１（ｍｍ）、内側領域に入射した光束の対物レンズの光源側の面での光束径をφ２（ｍｍ）としたとき、以下の条件（１）、
０.００３５＜｛Ｗ・（φ２／φ１）｝／｛（１−Ｍ）・ｆ｝＜０.０３５０  ・・・（１）
を満たすことが望ましい。
【００２９】
条件（１）において、下限を下回ると、ディスクが傾いたときに不要光が副受光部に入射しないように抑制する効果が小さくなりすぎ、実効性に乏しい。また上限を上回ると、第二の光ディスク等の第一の光ディスク以外の光ディスクを使用する場合に特性が劣化する。
【００３０】
請求項１３に記載の発明によれば、互換性を満足させるための光学面を備えた光学素子は対物レンズであっても良い。これにより、付加的な素子が不要となり、光学系を単純化することができる。
【００３１】
請求項１４に記載の発明によれば、中間領域は内側領域に隣接していても良い。また、請求項１５に記載の発明のように、中間領域は内側領域に隣接していなくても良い。これらは、中間領域がなかった場合に不要光の発生する場所と、副受光部の配置とにより適宜選択することができる。
【００３２】
請求項１６に記載の光ディスク用対物レンズは、少なくとも一面に、比較的記録密度が低い第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための内側領域と、内側領域の外側にあり、第一の光ディスク以外の、第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い光ディスク（例えば、第二の光ディスク）に対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための外側領域と、外側領域のうち内側領域と外側領域の境界近傍に位置する中間領域とを有し、中間領域における、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に適した第一の波長の第一光束に対する透過率を、内側領域の透過率よりも低く設定することを特徴とする。
【００３３】
請求項１６に記載の発明によれば、中間領域の、第二の光ディスクに対応する波長の光束に対する透過率は、内側領域あるいは外側領域とほぼ同じなので、第一の光ディスク以外の光ディスクを利用する際には高い光利用効率を確保できる。
【００３４】
より詳しくは、本発明に係る光ディスク用対物レンズは、第一の光ディスクの記録または再生時に光ディスクが微小量傾いた際に、対物レンズの内側領域を透過して記録面から戻ってきた光束のうち、内側領域の外側にずれて中間領域に入射した光束がほとんど透過しないように構成される（請求項１７）。
【００３５】
上記のように構成された光ディスク用対物レンズは、対物レンズの光軸に直交する平面に射影した中間領域全体の幅をＷ（ｍｍ）、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）、第一の光ディスクの記録または再生時の対物レンズの使用倍率をＭとすると、以下の条件（２）、
０.００３５＜Ｗ／｛（１−Ｍ）・ｆ｝＜０.０３５０  ・・・（２）
を満たすことが望ましい（請求項２７）。
【００３６】
条件（２）において、下限を下回ると、ディスクが傾いたときに不要光が副受光部に入射しないように抑制する効果が小さくなりすぎ実効性に乏しい。上限を上回ると、第二の光ディスク等の第一の光ディスク以外の光ディスクを使用する場合に特性が劣化する。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明によれば、記録密度が比較的低い光ディスクに必要なＮＡを確保するための内側領域と、記録密度が相対的に高い光ディスクに必要なＮＡを確保するための外側領域の間に所定の波長選択性を持つ領域を設けることにより、記録密度が比較的低い光ディスクが傾いていても、ＴＥ信号等のノイズの原因となる不要光を有効に抑えることができる光ディスク用光学系および光ディスク用対物レンズ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】
【００３８】
以下、この発明に係る光ディスク用対物レンズの実施形態を説明する。図１は、実施形態に係る光ディスク用対物レンズ１０を備える光ピックアップ光学系１００を表す図である。光ピックアップ光学系１００は、保護層の厚みや記録密度が異なる二種類の光ディスク２０Ａ、２０Ｂに対して互換性を有する。光ピックアップ光学系１００は、光源３０Ａ、３０Ｂ、ハーフミラー４０、コリメートレンズ５０、信号生成部６０を有する。光学系の基準軸は、図中一点鎖線で表示されている。図の状態では、対物レンズの光軸は光学系の基準軸と一致しているが、トラッキング動作などにより対物レンズの光軸が光学系の基準軸から外れる状態もある。
【００３９】
光ディスク２０Ａ（２０Ｂ）は、図示しないターンテーブル上に載置され回転駆動される。なお本明細書では、保護層が厚く記録密度が低い光ディスク（例えばＣＤやＣＤ−Ｒ等）を第一の光ディスク２０Ａと記す。また、保護層が薄く記録密度が高い光ディスク（例えばＤＶＤ）を第二の光ディスク２０Ｂと記す。
【００４０】
第一の光ディスク２０Ａに対して情報の記録または再生を行う際には、比較的大きな径のビームスポットを形成するために最適な、比較的波長の長いレーザー光（以下、第一のレーザー光という）が第一光源３０Ａから照射される。また、記録密度の高い第二の光ディスク２０Ｂに対して記録または再生を行う際には、記録面上において小径のスポットを形成するために最適な、第一のレーザー光よりも波長の短いレーザー光（以下、第二のレーザー光という）が第二光源３０Ｂから照射される。なお、本明細書において、第一のレーザー光が有する波長を第一の波長、第二のレーザー光が有する波長を第二の波長という。
【００４１】
まず、ターンテーブル上に載置された光ディスクが傾いていない場合、つまり対物レンズ１０の光軸に略直交する面内に記録面が位置する場合の、該光ディスクに対する情報の記録または再生について概説する。
【００４２】
ターンテーブル上に載置された光ディスクに対応する光源から発振されたレーザー光は、ハーフミラー４０によって偏向され、コリメートレンズ５０に入射する。コリメートレンズ５０によって平行光束に変換されたレーザー光は、対物レンズ１０に入射する。なお、図１中、第一のレーザー光の光路を破線で示し、第二のレーザー光の光路を実線で表す。
【００４３】
対物レンズ１０は、光源側から順に第一面１０ａと第二面１０ｂを有する。対物レンズ１０は、図１に示すように両面１０ａ、１０ｂとも非球面である両凸のプラスチック製単レンズである。上述した通り、第一の光ディスク２０Ａと第二の光ディスク２０Ｂでは、保護層の厚さが異なる。このため、情報の記録または再生に使用される光ディスクによって球面収差が変化する。そこで、本実施形態においては、対物レンズ１０の少なくとも一方の面（本実施形態では面１０ａ）に光軸を中心とした複数の微細な段差を有する輪帯状の回折構造を設ける。
【００４４】
図２は、対物レンズ１０の光軸ＡＸを含む面での断面形状の第一面１０ａ近傍の拡大図である。対物レンズ１０における第一面１０ａは、以下のように形成される。第一面１０ａは、光軸の周囲に位置する内側領域１１と、内側領域１１よりも外周側に位置する外側領域１２とを有する。そして、外側領域１２は、内側領域と外側領域の境界近傍に位置する中間領域１３を有する。上記のとおり、各領域１１〜１３は、複数の微細な輪帯状の段差を有している。そして、各輪帯状の段差は、面１０ａの内側から外側に向かって、換言すれば光軸ＡＸから離れるにつれて、レンズの厚みが増すように形成される。該回折構造の作用により、保護層によって発生する球面収差を打ち消して、どちらのディスクを使用した場合であっても記録面に良好なスポットが形成されるようにしている。
【００４５】
図２に模式的に示すように、面１０ａの内側領域１１は、第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録または再生時に必要とされるＮＡに対応し、ブレーズ化された回折構造になっている。なお、ブレーズ化波長は、目的に合わせて適切に選定すれば良い。本実施形態では、第一、第二双方の光ディスクに対して比較的高い光利用効率が得られるように、第一のレーザー光と第二のレーザー光の中間的な波長をブレーズ化波長に設定する。従って、内側領域１１を透過した第一のレーザー光、第二のレーザー光のいずれも収束し、光ディスクの記録面においてスポットの形成に寄与する。
【００４６】
面１０ａの外側領域１２は、複数の輪帯状の段差部（輪帯段差）によって形成される複数の輪帯（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…）を有する回折構造になっている。すなわち、外側領域１２は、個別の非球面係数によって規定される複数の面Ｃ１〜Ｃｎ（ｎは自然数）の集合である。該回折構造は、第一のレーザー光が拡散して第一の光ディスク２０Ａの記録面においてスポットの形成に寄与せず、かつ第二のレーザー光が第二の光ディスク２０Ｂの記録面において良好に結像するように設計される。具体的には、外側領域１２は、該領域１２を透過した第二のレーザー光の波面が、内側領域１１を透過した第二のレーザー光の波面と略連続するように構成される。
【００４７】
上記構成の対物レンズ１０を透過した第一のレーザー光は、内側領域１１を透過した成分のみが第一の光ディスク２０Ａの記録面に良好に結像する。これにより該記録面には、第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録または再生に好適な、比較的大径のスポットが形成される。なお、該スポットの周囲には、外側領域１２を透過することにより拡散状態にある第一のレーザー光がフレア光として表れる。
【００４８】
また対物レンズ１０を透過する第二のレーザー光は、高ＮＡとなって、第二の光ディスク２０Ｂの記録面上において小径のスポットを形成する。
【００４９】
該記録面で反射した第一のレーザー光は、対物レンズ１０、コリメートレンズ５０、ハーフミラー４０の順に透過して、信号生成部６０の第一受光部６０Ａに入射する。図３は、信号生成部６０の第一受光部６０Ａおよび該受光部６０Ａに入射した光のスポットダイアグラムを表す模式図である。第一受光部６０Ａは、中央に配設されるメインセンサ（主受光部）６１と、該メインセンサ６１の両側に配設される二つのサブセンサ（副受光部）６２、６３を有する。
【００５０】
図３に示すように、第一のレーザー光のうち、対物レンズ１０の内側領域１１を介して記録面で収束しスポットを形成した強度の高い光は、再び内側領域１１を透過してメインセンサ６１に入射する。また、第一のレーザー光のうち、対物レンズ１０の外側領域１２を介して記録面で拡散した光（フレア光）は、内側領域１１、および外側領域１２を透過して各サブセンサ６２、６３に入射する。図３中、メインセンサ６１内にある点の集合が上記強度の高い光を示し、該点の集合の周囲に散在する無数の点がフレア光に対応する光を示す。第一受光部６０Ａは、ディスクの記録情報に応じて変調された光をメインセンサ６１で受光して情報の読み取りを行い、かつ非点収差法によってＦＥ信号を生成する。なお対物レンズ１０に入射する光は、図示しないが、一部分割されて二本のサブビームとなり、記録面で収束する。各サブビームは、再び対物レンズを透過し、各サブセンサ６２，６３に入射する。各サブセンサ６２、６３は、各サブビームを受光し、メインセンサ６１は、上述の通り強度の高い光を受光する。各サブセンサ６２〜６３で受光された光に基づき３ビーム法によってＴＥ信号が生成される。
【００５１】
なお、第二のレーザー光は、信号生成部６０の第二受光部６０Ｂに入射する。第二受光部６０Ｂは、従来ある手法（プッシュプル法など）を用いてＴＥ信号をはじめとする種々の信号を生成する。
【００５２】
ここで、対物レンズ１０の光軸に対して第一の光ディスク２０Ａが傾いている場合、記録面で反射した上記強度の高い光の一部が外側領域１２を透過して、本来メインセンサ６１に入射すべき光束の一部が、各サブセンサ６２、６３によって受光されてしまうおそれがある。これにより、ＴＥ信号にノイズが発生し、高精度でのトラッキング制御ができないという不都合がおこる。
【００５３】
上記不都合を解消すべく、対物レンズ１０は、面１０ａに、内側領域１１と外側領域１２の間に所定の波長選択性を持つように構成された複数の輪帯（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・）を有する中間領域１３を持つ。図２には便宜上３つの輪帯Ｓ１〜Ｓ３を有する中間領域１３が示されているが、該輪帯の数は３つに限定されるものではない。詳しくは、中間領域１３は、内側領域１１の最も外周側の辺（以下、最周辺という）１１ａと、外側領域１２の最も光軸よりの辺１２ａとによって規定される範囲に設けられる。中間領域１３は、対物レンズ１０の光軸に直交する面に射影された状態における幅をＷ（ｍｍ）、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）、第一の光ディスクの記録または再生時の対物レンズの使用倍率をＭ、内側領域の径をφ1（ｍｍ）、内側領域に入射した光束の対物レンズの光源側の面での光束径をφ2（ｍｍ）としたときに、以下の条件（１）、
０.００３５＜｛Ｗ・（φ２／φ１）｝／｛（１−Ｍ）・ｆ｝＜０.０３５０  ・・・（１）
を満足するように構成されている。互換性を満足させるための光学面が、対物レンズの光源側の面に設けられている場合φ２＝φ１であるため、条件（１）は、以下の条件（２）、
０.００３５＜Ｗ／｛（１−Ｍ）・ｆ｝＜０.０３５０  ・・・（２）
に書き換えることができる。これらの式の上限を超えると、中間領域の幅が広くなりすぎ、第二のディスクを利用する際の特性、例えば光源の波長ずれに対する特性などに悪影響が出る。一方、下限を下回ると、中間領域の幅が狭くなりすぎ、ＴＥ信号のノイズを抑制する効果が十分に得られない。
【００５４】
波長選択性とは、入射するレーザー光の波長に応じて異なる特性を持つことをいう。中間領域１３は、第一の波長をもつ第一のレーザー光に対して干渉作用により光を拡散させる効果をもち、かつ第二の波長を持つ第二のレーザー光に対しては干渉作用により光を拡散させるような効果をほとんどもたないような回折構造になっている。具体的には、中間領域１３を構成する輪帯段差は、第一のレーザー光束に対して与える光路長差の絶対値が、第一の波長の約（Ｎ＋０．５）倍となるように設計される。但し、Ｎは自然数である。該設計により、中間領域１３に入射する第一のレーザー光束は大きく拡散され、強い強度の光がサブセンサ６２、６３に戻ることを防いでいる。これに対し、第二のレーザー光束に対して与える光路長差は、第二の波長の約整数倍に近いように設定されるため、中間領域１３に入射した第二のレーザー光は、ほとんど拡散されずに該領域１３を透過する。
【００５５】
なお、一般に、回折構造をもつレンズを射出成形する際、該回折構造と略対応する構造の金型が用いられる。該金型を使用すると、回折構造を持つ面を見たときにおける輪帯段差の凸面は、凹面よりも精確に成形されないといった製造上の問題がおこる。そこで本実施形態の対物レンズでは、凹面よりも凸面を広く設計することにより、製造時の誤差を低減させて中間領域１３によって得られる効果を確保している。凹面に対して凸面をどの程度広く設計するかは、製造時の誤差量などによって任意に決定することができる。例えば、以下に示す各実施例では、凸面は凹面よりも約２０％程広く構成されている。
【００５６】
次に上述した実施形態に基づく具体的な実施例を２例提示する。いずれの実施例も保護層の厚みが１．２ｍｍの書き込み可能な第一の光ディスク２０Ａと、保護層の厚みが０．６ｍｍの第二の光ディスク２０Ｂとの互換性を有する光ディスク用対物レンズ１０に関するものである。
【実施例１】
【００５７】
実施例１の対物レンズ１０の具体的な数値構成は表１に示される。また、実施例１の対物レンズ１０を備える光ピックアップ光学系１００の具体的な数値構成は表２に示されている。
【００５８】
【表１】
2004342292.tif 000003
【表２】
2004342292.tif 000004
【００５９】
表１中、Ｍおよびｆはそれぞれ、対物レンズ１０の倍率および焦点距離を表す。設計波長とは、第一の光ディスク２０Ａおよび第二の光ディスク２０Ｂを記録または再生する際に最も適した波長のことである。つまり、実施例１において、第一の波長は７８５ｎｍであり、第二の波長は６６０ｎｍである。ＮＡは対物レンズ１０の像側の開口数である。
【００６０】
また表２中、ｒはレンズ各面の曲率半径（単位：ｍｍ）、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔（単位：ｍｍ）、ｎはｄ線（５８８ｎｍ）での屈折率、νはｄ線でのアッベ数、ｈは光軸ＡＸからの高さ、備考は各面番号が示す光学部材を表す。以下の各表においても同様である。なお、ｄが各光ディスク使用時で異なるのは、フォーカシングのために対物レンズ１０が光軸方向に移動することにより、対物レンズ１０からディスク表面までの距離（作動距離）が変化するためである。
【００６１】
表２に示すように、実施例１の対物レンズ１０の第一面１０ａ（面番号３）は、内側領域１１および外側領域１２、そして各領域の間に位置する中間領域１３からなる。外側領域１２は、輪帯段差によって形成される６つの輪帯Ｃ１〜Ｃ６を備える。中間領域１３は、輪帯段差によって形成される３つの輪帯Ｓ１〜Ｓ３を備える。なお実施例１では、第一のレーザー光束について、単位面積あたりの、内側領域１１の透過光量に対する中間領域１３の透過光量の比は、０．４％に設定されている。
【００６２】
表２中、コリメートレンズ５０の各面（面番号１、２）と、対物レンズ１０の第一面１０ａおよび第二面１０ｂは非球面である。該非球面の形状は光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＸ（ｈ）、非球面の光軸上での曲率（１／ｒ）をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数をＡ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２として、以下の式で表される。
【数１】
2004342292.tif 000005
【００６３】
光ピックアップ光学系１００における各非球面を規定する円錐係数と非球面係数は、表３に示される。
【００６４】
【表３】
2004342292.tif 000006
【００６５】
表３に示すように、実施例１の対物レンズ１０は、中間領域１３を構成する３つの輪帯Ｓ１〜Ｓ３および外側領域１２を構成する６つの輪帯Ｃ１〜Ｃ６がすべて異なる非球面形状になっている。表３中、d_shiftは、面頂点のシフト量である。面頂点のシフト量とは、図２中、破線で示すように各面を延長して光軸ＡＸと交わる点をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、…とし、これら各点と実際の第一面１０ａが光軸ＡＸと交わる点Ｐ０との距離を意味する。なお、表３における表記Ｅは、１０を基数、Ｅの右の数字を指数とする累乗を表している。以下に示す各表においても同様である。
【００６６】
中間領域１３と外側領域１２の回折構造は、表２におけるｈおよび表３におけるd_shiftによって表される。内側領域１１の回折構造は、以下の光路差関数φ（ｈ）により表される。
【数２】
2004342292.tif 000007
【００６７】
光路差関数φ（ｈ）は、回折レンズの機能を光軸からの高さｈでの光路長付加量の形で表現したものである。Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、…はそれぞれ２次、４次、６次、…の係数である。該回折構造を規定する光路差関数係数Ｐ２、…は、表４に示される。ｍは利用する回折光の次数を表し、本実施例ではｍ＝１としている。
【００６８】
【表４】
2004342292.tif 000008
【００６９】
実施例１の対物レンズ１０入射時に第一のレーザー光および第二のレーザー光が、内側領域１１、中間領域１３における各輪帯Ｓ１〜Ｓ３、外側領域１２における各輪帯Ｃ１〜Ｃ６のそれぞれにおいて、一つ内側（光軸側）の輪帯に対して与えられる光路長差を表５に示す。
【００７０】
【表５】
2004342292.tif 000009
【００７１】
表５に示すように、実施例１の対物レンズ１０において、中間領域１３の輪帯Ｓ２と輪帯Ｓ３は、第一のレーザー光に対して与える光路長差が第一の波長の約１．５倍（つまり、Ｎ＝１）となるように設計されている。これにより、第一のレーザー光に対して強い拡散効果が得られる。なお、光路長差を第一の波長の約１．５倍にすると各輪帯のd_shiftを小さく抑えることができる。これにより、各段差の成形が容易になる。
【００７２】
表２に示すように、中間領域の各輪帯の幅は、０.０１０ｍｍまたは０.０１２ｍｍに設定されている。従って、光が入射する範囲が狭かったとしても、その光が複数の輪帯に分布することになるため、十分な干渉作用が得られる。また、互換性を満足させるための光学面は対物レンズの光源側の面に形成されている。中間領域の幅Ｗ＝０.０３２ｍｍ、第一の光ディスクに対する波長での焦点距離ｆ＝３.０２ｍｍ、第一の光ディスクに対する対物レンズの使用倍率Ｍ＝−０.０００９より、Ｗ／｛（１−ｍ）・ｆ｝＝０.０１０６となり、（２）式を満足する。
【００７３】
以上の構成の対物レンズ１０を使用すれば、第一の光ディスク２０Ａが傾くことによって、記録面でスポットを形成した強度の高い光の一部が内側領域１１を透過しなかった場合でも、その光は外側領域１２ではなく中間領域１３に入射するため、十分に拡散される。そのため、その光が不要光としてサブセンサ６２、６３に入射することがなくなり、ＴＥ信号にノイズが発生するのを効果的に抑えることができる。
【００７４】
図４は、第一の光ディスク２０Ａの傾き角θとＴＥ信号のノイズのレベルとの関係を表すグラフである。横軸が傾き角θであり、縦軸がＴＥ信号のノイズレベルである。また、図４中、実線が実施例１の対物レンズ１０使用時の関係を表し、破線が中間領域１３を備えていない従来の対物レンズ使用時における関係を表す。後述の図５についても同様である。図４に示すように、実施例１の対物レンズ１０を使用することにより、０°＜θ＜約０．５°の範囲にある値をとる場合に、従来の対物レンズ使用時よりもＴＥ信号のノイズが良好に抑えられる。
【００７５】
なお表５に示すように、中間領域１３は、第二のレーザー光に対しては第二の波長の略整数倍の光路長差を与えている。従って、中間領域１３に入射した第二のレーザー光は、大きく拡散されることなく該領域１３を透過しスポットの形成に良好に寄与する。
【実施例２】
【００７６】
実施例２の対物レンズ１０の具体的数値構成は表６に示される。また、実施例２の対物レンズ１０を備える光ピックアップ光学系１００の具体的な数値構成は表７に示される。
【００７７】
【表６】
2004342292.tif 000010
【表７】
2004342292.tif 000011
【００７８】
表６に示すように、実施例２において、第一の波長は７９０ｎｍであり、第二の波長は６５５ｎｍである。表７に示すように、実施例２の対物レンズ１０の第一面１０ａ（面番号３）も実施例１と同様に、内側領域１１および外側領域１２、そして各領域の間に位置する中間領域１３からなる。外側領域１２は、輪帯段差によって形成される４つの輪帯Ｃ１〜Ｃ４を備える。中間領域１３は、輪帯段差によって形成される７つの輪帯Ｓ１〜Ｓ７を備える。なお実施例２では、第一のレーザー光束について、単位面積あたりの、内側領域１１の透過光量に対する中間領域１３の透過光量の比は、６．８％に設定されている。
【００７９】
実施例２の対物レンズ１０も、実施例１と同様に、コリメートレンズ５０の各面（面番号１、２）と、対物レンズ１０の第一面１０ａおよび第二面１０ｂは非球面である。各非球面を規定する円錐係数と非球面係数は表８に示される。
【００８０】
【表８】
2004342292.tif 000012
【００８１】
表８に示すように、実施例２の対物レンズ１０は、中間領域１３を構成する７つの輪帯Ｓ１〜Ｓ７および外側領域１２を構成する４つの輪帯Ｃ１〜Ｃ４がすべて異なる非球面形状になっている。中間領域１３と外側領域１２の回折構造は、表７におけるｈおよび表８におけるd_shiftによって表される。また内側領域１１の回折構造を規定する光路差関数係数Ｐ２、…を表９に示す。
【００８２】
【表９】
2004342292.tif 000013
【００８３】
実施例２の対物レンズ１０入射時に第一のレーザー光および第二のレーザー光が、内側領域１１、中間領域１３における各輪帯Ｓ１〜Ｓ７、外側領域１２における各輪帯Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれにおいて、一つ内側（光軸側）の輪帯に対して与えられる光路長差を表１０に示す。
【００８４】
【表１０】
2004342292.tif 000014
【００８５】
表１０に示すように、実施例２の対物レンズ１０では、中間領域１３の輪帯は、第一のレーザー光に対して与える光路長差が第一の波長の約２．５倍（つまり、Ｎ＝２）となるように設計されている。これにより、第一のレーザー光に対して強い拡散効果が得られる。
【００８６】
表７に示すように、中間領域の各輪帯の幅は、０.００９ｍｍまたは０.０１１ｍｍに設定されている。従って、光が入射する範囲が狭かったとしても、その光が複数の輪帯に分布することになるため、十分な干渉作用が得られる。
【００８７】
また、互換性を満足させるための光学面は対物レンズの光源側の面に形成されている。中間領域の幅Ｗ＝０.０６９ｍｍ、第一の光ディスクに対する波長での焦点距離ｆ＝２.５２ｍｍ、第一の光ディスクに対する対物レンズの使用倍率Ｍ＝−０.０００９より、Ｗ／｛（１−ｍ）・ｆ｝＝０.０２７４となり、（２）式を満足する。
【００８８】
以上の構成の対物レンズ１０を使用すれば、第一の光ディスク２０Ａが傾くことによって、記録面でスポットを形成した強度の高い光の一部が内側領域１１を透過しなかった場合でも、その光は外側領域１２ではなく中間領域１３に入射するため、十分に拡散される。そのため、その光が不要光としてサブセンサ６２、６３に入射することがなくなり、ＴＥ信号にノイズが発生するのを効果的に抑えることができる。
【００８９】
図５は、第一の光ディスク２０Ａの傾き角θとＴＥ信号のノイズのレベルとの関係を表すグラフである。図５に示すように、実施例２の対物レンズ１０を使用することにより、従来の対物レンズ使用時よりもＴＥ信号のノイズが良好に抑えられる。
【００９０】
なお表１０に示すように、中間領域１３は、第二のレーザー光に対しては第二の波長の略整数倍の光路長差を与えている。従って、中間領域１３に入射した第二のレーザー光は、他の各領域１１、１２と略同一の回折作用を受けて拡散されることなく該領域１３を透過しスポットの形成に良好に寄与する。
【００９１】
以上が本発明の実施例である。なお、上記の各実施例はあくまでも本発明に係る光ディスク用光学系の一例である。つまり本発明に係る光ディスク用光学系は、各実施例の具体的数値構成に限定されるものではない。例えば互換性を満足させるための光学面はコリメーターレンズ上であっても良いし、全く別個の素子を追加しても良い。また、対物レンズに形成する場合でも、第一面１０ａではなく、第二面１０ｂであってもよい。
【００９２】
さらには、表１の設計開口数も例示である。つまり本発明に係る対物レンズは、書き込み可能な第一の光ディスク２０Ａに必要な比較的高いＮＡ（０．５０以上）を該ディスク２０Ａに対する設計開口数とすることができる。同様に、本発明に係る対物レンズは、第二の光ディスク２０Ｂに必要な高いＮＡ（０．６２以上）を該ディスク２０Ｂに対する設計開口数とすることができる。
【００９３】
また、上記実施形態の対物レンズは、中間領域に入射した第一のレーザー光を拡散させるための回折構造を設けているが、これ以外の構成であってもよい。例えば、上述したような所定の波長選択性を有する光学膜を中間領域にコーティングすることによっても略同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態の光ディスク用対物レンズを備える光ピックアップ光学系を表す図である。
【図２】本発明の実施形態の光ディスク用対物レンズの光軸を含む面での断面形状の第一面近傍の拡大図である。
【図３】信号生成部の第一受光部に入射した光のスポットダイアグラムである。
【図４】実施例１の対物レンズを使用した場合と従来の対物レンズを使用した場合における、第一の光ディスクの傾き角とＴＥ信号のノイズレベルとの関係を表す図である。
【図５】実施例２の対物レンズを使用した場合と従来の対物レンズを使用した場合における、第一の光ディスクの傾き角とＴＥ信号のノイズレベルとの関係を表す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０  対物レンズ
１１  内側領域
１２  外側領域
１３  中間領域
２０Ａ  第一の光ディスク
２０Ｂ  第二の光ディスク
【図１】
2004342292.tif 000015
【図２】
2004342292.tif 000016
【図３】
2004342292.tif 000017
【図４】
2004342292.tif 000018
【図５】
2004342292.tif 000019