(57)【要約】【目的】２つの回折次数の回折光により、３つの波長の光に係る使用光を得るようにし、さらに、３つの波長の光に係る作動距離のうち最小の値、および対物レンズの中心厚を規定することで、３つの波長の光のいずれについても、回折効率を高めつつ、良好なフォーカシングおよびトラッキング機能を発揮させる。【構成】対物レンズ８において、光源側の面には回折光学面が、記録媒体側の面には非球面が形成される。ＡＯＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂが選択される際には平行光が、ＣＤ９ｃが選択される際には発散光が、各々入射し、ＡＯＤ９ａに対し２次回折光が、ＤＶＤ９ｂ、ＣＤ９ｃに対し１次回折光が、各々出射される。また、次式を満足する。ＷＤｓ／ｆ≧０．４６（１）、ｔ／ｆ≦０．７０（２）：ＷＤｓは対物レンズ８の各波長の光に係る作動距離のうち最短のもの、ｆは最も短い波長の光に対する焦点距離、ｔはレンズ中心厚【選択図】          図１
2005149626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報の記録または再生がなされる際に、厚みＴ１からなる保護層を有する第１の光記録媒体に対しては、波長が第１波長λ１とされた使用光を、厚みＴ２からなる保護層を有する第２の光記録媒体に対しては、波長が第２波長λ２（ただし、λ１＜λ２）とされた使用光を、厚みＴ３からなる保護層を有する第３の光記録媒体に対しては、波長が第３波長λ３（ただし、λ２＜λ３）とされた使用光を、各々所定の位置に収束させるための光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記第１の光記録媒体および前記第２の光記録媒体については無限共役、前記第３の光記録媒体については有限共役で用いられるように配設され、
少なくとも一方のレンズ面を回折光学面とした単レンズからなり、
前記回折光学面は、前記３つの波長のうち所定の２つの波長の光に対しては最も効率の高くなる回折次数が互いに同一であり、かつその余の１つの波長の光に対しては最も効率の高くなる回折次数が前記所定の２つの波長の光とは互いに異なる回折次数となるように構成され、
下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする光記録媒体用対物レンズ。
ＷＤｓ／ｆ≧０．４６・・・（１）
ｔ／ｆ≦０．７０・・・（２）
ただし、
ＷＤｓ    前記各波長の光の各々に対応する対物レンズの作動距離のうち、最も短い作動距離
ｆ        前記各波長のうち最も短い波長の光に対する焦点距離
ｔ        対物レンズの中心厚
【請求項２】
前記所定の２つの波長は、前記３つの波長のうち、波長差が最も小さくなる２つの波長であることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体用対物レンズ。
【請求項３】
前記所定の２つの波長は、前記第２波長λ２および前記第３波長λ３であることを特徴とする請求項１または２記載の光記録媒体用対物レンズ。
【請求項４】
前記回折光学面は、前記３つの波長の光の各々に対する回折効率計算値が９０％以上となるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の光記録媒体用対物レンズ。
【請求項５】
前記第１の光記録媒体がアドバンスド・オプティカル・ディスク（ＡＯＤ）であり、前記第２の光記録媒体がＤＶＤであり、前記第３の光記録媒体がＣＤであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の光記録媒体用対物レンズ。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１項記載の光記録媒体用対物レンズを搭載されてなることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報の記録または再生がなされる際に、使用光学系の開口数、使用光の波長および基板厚等の規格が異なる３つの光記録媒体に対して、各使用光を対応する光記録媒体上に効率良く収束させることができる光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置に関するものであり、詳しくは、回折光学面からの回折光を利用して、上記３つの光記録媒体のそれぞれに各使用光を良好に収束させる光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における種々の光記録媒体の開発に応じて、２種の光記録媒体の記録・再生に共用し得る光ピックアップ装置が知られている。例えば、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）とＣＤ（コンパクトディスク。−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷを含む。）を１つの光ピックアップ装置を用いて記録・再生する装置が実用化されている。
【０００３】
このような２つの光記録媒体においては、ＤＶＤについては、記録密度の向上を図るため、例えば657ｎｍ程度の可視光を使用することとなっているのに対し、ＣＤについては、可視光領域の光に対して感度を有さない記録媒体も存在するため、790ｎｍ程度の近赤外光を使用する必要がある。したがって、これら両者に対して共用し得る光ピックアップ装置では、２つの異なる波長の光を照射光として用いる、いわゆる２波長ビーム方式によることとなる。また、上述した例示における２つの光記録媒体においては、各光記録媒体の特性の違いからそれぞれ開口数を異ならせる必要があり、例えばＤＶＤの規格では開口数を0.6〜0.65程度とし、ＣＤの規格では開口数を0.45〜0.52程度としている。さらに、これらの記録媒体においては、基板の厚み（ＰＣ（ポリカーボネート）からなる保護層の幾何学的厚みを示す。以下も同様である。）が互いに異なる規格とされており、例えばＤＶＤでは0.6ｍｍであるのに対し、ＣＤでは1.2ｍｍとされている。
【０００４】
そして、上述したように、光記録媒体の基板厚が光記録媒体の種類に応じて互いに異なるような規格とされていることから、その基板の厚さの違いに応じ発生する球面収差の量が異なってくる。そのため、これらいずれの光記録媒体についても確実にフォーカシングおよびトラッキングをなすべく、記録・再生を行うための各波長の光のいずれについても球面収差量を最適化する必要があることから、互いに異なる収束作用を有するようなレンズ構成とする工夫を要する。
【０００５】
ところで、日常取り扱われるデータ容量の急激な増大に応じて、光記録媒体の記録容量の増大化に対する要請は、さらに強いものとなってきている。光記録媒体の記録容量を増大させるためには、使用する光源光の短波長化と対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることが有効であることは知られているところであるが、短波長化に関しては、ＧａＮ基板をベースにした短波長の半導体レーザ（例えば、波長408ｎｍのレーザ光を射出する）の開発が進展をみせており略実用化状態とされている。この短波長の半導体レーザの実用化に伴い、この短波長の光を照射光として使用する片面１層の容量が20ＧＢ程度のＡＯＤ（アドバンスド・オプティカル・ディスク：ＨＤ−ＤＶＤ）に関する研究、開発も同様に進められている。このＡＯＤの規格においては、開口数および基板の厚みが上述したＤＶＤと同様の値とされており、開口数（ＮＡ）は0.65、基板の厚みは0.6ｍｍとされている。
【０００６】
なお、ＡＯＤと同様に短波長の光を照射光として使用するブルーレイディスク（以下ＢＤと称する）の研究、開発も進められており、その規格においては、開口数および基板の厚みが上述したＤＶＤおよびＣＤとは全く異なった値（開口数（ＮＡ）は0.85、基板の厚みは0.1ｍｍ）とされている（以下、ＡＯＤとＢＤを総称してＡＯＤ等と称することがある）。
【０００７】
そこで、このＡＯＤ等と、上述したＤＶＤおよびＣＤの３つの光記録媒体に対して共用し得る光ピックアップ装置の開発が望まれており、この装置に搭載される光記録媒体用対物レンズとしても、既に提案がなされている。
【０００８】
その中でも、少なくとも一方の面に回折光学面を有する、下記特許文献１に記載された対物レンズが知られている。この特許文献１に記載された技術は、次世代高密度光ディスク（例えば使用光波長４００ｎｍ）、ＤＶＤおよびＣＤの各々の光記録媒体に対して、回折光学面からの所定の次数の回折光を使用することで、各光記録媒体の基板の厚みの相違に伴う球面収差や、単玉の対物レンズにおいて発生する色収差を改善するようにしている。
【０００９】
なお、上記特許文献１に記載された技術においては、ＣＤについて情報の記録または再生を行なう際には、発散光を回折光学面に入射させるようにしているが、ＮＡの大きい次世代高密度光ディスク（使用光波長４００ｎｍ）およびＤＶＤについて情報の記録または再生を行なう際には、平行光を回折光学面に入射させるようにして、レンズ軸外性能の劣化に伴うトラッキング時の性能劣化を抑制している。
【００１０】
【特許文献１】特開平2001-195769号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述したような光ピックアップ装置においては、そのフォーカシングおよびトラッキング制御に応じて対物レンズが移動することになるが、レンズ質量によってはフォーカシングおよびトラッキングの追従性が不良となり、また、この対物レンズの作動距離によっては対物レンズの下降時に光記録媒体と衝突してしまう、という不都合も起こりうる。
【００１２】
このような、フォーカシングおよびトラッキング制御における不都合をいかにして回避するかは、特に、上述したように、使用光の波長や回折次数、さらにはＮＡが異なる複数種の光記録媒体に対して情報の記録、再生を行なう場合には極めて重要な問題である。
【００１３】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、情報の記録または再生がなされる際に、使用光学系の開口数、使用光の波長および基板厚等の規格が異なる３つの光記録媒体に対して、回折光学面を用いることで各使用光を対応する光記録媒体上に効率良く収束させることができる光記録媒体用対物レンズにおいて、いずれの光記録媒体に対しても回折効率を良好なものとすることができるとともに、フォーカシングおよびトラッキングを良好かつ円滑なものとし得る光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光記録媒体用対物レンズは、情報の記録または再生がなされる際に、厚みＴ１からなる保護層を有する第１の光記録媒体に対しては、波長が第１波長λ１とされた使用光を、厚みＴ２からなる保護層を有する第２の光記録媒体に対しては、波長が第２波長λ２（ただし、λ１＜λ２）とされた使用光を、厚みＴ３からなる保護層を有する第３の光記録媒体に対しては、波長が第３波長λ３（ただし、λ２＜λ３）とされた使用光を、各々所定の位置に収束させるための光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記第１の光記録媒体および前記第２の光記録媒体については無限共役、前記第３の光記録媒体については有限共役で用いられるように配設され、
少なくとも一方のレンズ面を回折光学面とした単レンズからなり、
前記回折光学面は、前記３つの波長のうち所定の２つの波長の光に対しては最も効率の高くなる回折次数が互いに同一であり、かつその余の１つの波長の光に対しては最も効率の高くなる回折次数が前記所定の２つの波長の光とは互いに異なる回折次数となるように構成され、
下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とするものである。
ＷＤｓ／ｆ≧０．４６・・・（１）
ｔ／ｆ≦０．７０・・・（２）
ただし、
ＷＤｓ    前記各波長の光の各々に対応する対物レンズの作動距離のうち、最も短い作動距離
ｆ        前記各波長のうち最も短い波長の光に対する焦点距離
ｔ        対物レンズの中心厚
【００１５】
また、前記所定の２つの波長は、前記３つの波長のうち、波長差が最も小さくなる２つの波長であることが好ましい。
【００１６】
前記所定の２つの波長は、前記第２波長λ２および前記第３波長λ３であることが好ましい。
【００１７】
また、前記回折光学面は、前記３つの波長の光の各々に対する回折効率計算値が９０％以上となるように構成されていることが好ましい。
【００１８】
また、前記第１の光記録媒体をアドバンスド・オプティカル・ディスク（ＡＯＤ）とし、前記第２の光記録媒体をＤＶＤとし、前記第３の光記録媒体をＣＤとすると特に効果的である。
【００１９】
本発明による光ピックアップ装置は、上記いずれかの光記録媒体用対物レンズを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による光記録媒体用対物レンズおよび光ピックアップ装置によれば、３つの波長のうち所定の２つの波長の光に対しては最も効率の高くなる回折次数が互いに同一であり、かつその余の１つの波長の光に対しては最も効率の高くなる回折次数が前記所定の２つの波長の光とは互いに異なる回折次数とされているので、３つの波長の光の全てに対して同一の回折次数とした場合と比べて、全ての波長の光をバランスよく、高い回折効率に設定することが容易である。
【００２１】
ここで、３つの波長（λ１、λ２、λ３）のうち同一次数とされる所定の２つの波長の光は、最も波長差の小さい２つの光であることが好ましいが、必ずしもこれに限られるものではない。以下、このことを、波長に応じたｍ次とｎ次の回折次数の光に対する回折効率特性を例示する図４を用いて説明する。すなわち、この図４のものでは、波長λ２と波長λ３の波長差が、３つの波長の各波長差のうち最も小さくなるように設定されたものであり、実線で表された第１の態様（上記好ましい態様として示すもの）では、ｍ次とｎ次の回折次数の特性曲線のうち、ｍ次の回折次数の特性曲線上から波長λ２と波長λ３に対応する２つの点を、ｎ次の回折次数の特性曲線上から波長λ１に対応する１つの点を各々選択することにより、全ての波長の光に対しての回折効率を高い値にそろえることが可能であるが、その一方、例えば図４の破線で表された第２の態様のように、ｍ次とｎ次の回折次数の特性曲線のうち、ｍ次の回折次数の特性曲線上から波長λ３に対応する１つの点を、ｎ次の回折次数の特性曲線上から波長λ１と波長λ２に対応する２つの点を各々選択することによっても、全ての波長の光に対しての回折効率を高い値にそろえることが可能である。
【００２２】
また、上記条件式（１）を満足することにより、３つの波長の光のうち最小の作動距離のものでも、最小波長の光に対する焦点距離ｆの0.46倍以上の距離とされており、これにより、いずれの波長のものに対しても、対物レンズの下降時に光記録媒体と衝突してしまう、という不都合を回避することができる。
【００２３】
また、上記条件式（２）を満足することにより、レンズの薄型化に伴うレンズの軽量化を達成することができ、これによってフォーカシングおよびトラッキングの応答速度を高めることが可能となる。
【００２４】
このように本発明の光記録媒体用対物レンズおよび光ピックアップ装置によれば、各光記録媒体についての情報の記録、再生を行なう際に、３つの波長の光のいずれについても、回折効率を高めつつ、良好なフォーカシングおよびトラッキング機能を発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る光記録媒体用対物レンズの形状を模式的に示す図であり、図３は、この光記録媒体用対物レンズを用いた光ピックアップ装置の構成を示す図である。なお、各図面において回折光学面形状および対物レンズ形状は全て模式的に表されている。また図３では、図面が煩雑となるのを回避するため、半導体レーザ１ａからの光線軌跡を中心として表し、半導体レーザ１ｂ、１ｃからの光線軌跡はハーフミラー２ａ、２ｂのハーフミラー面に到達するまでの軌跡のみが描かれている。
【００２６】
この光ピックアップ装置では、図３に示すとおり、半導体レーザ１ａ〜１ｃから出力されたレーザ光１１がハーフミラー６により反射され、コリメータレンズ７により略平行光とされ（半導体レーザ１ｃからの光線はやや発散光とされる）、光記録媒体用対物レンズ８により収束光とされて光記録媒体９の記録領域１０上に照射される。この光ピックアップ装置が対象とする光記録媒体９は、一般に下記３つの条件式（３）〜（５）の条件で使用されるものである。
【００２７】
λ１＜λ２＜λ３・・・（３）
ＮＡ１≧ＮＡ２＞ＮＡ３・・・（４）
Ｔ１≦Ｔ２＜Ｔ３・・・（５）
ただし、
λ１      前記第１の光記録媒体に対応する使用光波長（第１波長）
λ２      前記第２の光記録媒体に対応する使用光波長（第２波長）
λ３      前記第３の光記録媒体に対応する使用光波長（第３波長）
ＮＡ１    前記第１の光記録媒体に対応する開口数（第１開口数）
ＮＡ２    前記第２の光記録媒体に対応する開口数（第２開口数）
ＮＡ３    前記第３の光記録媒体に対応する開口数（第３開口数）
Ｔ１      前記第１の光記録媒体の基板厚（第１基板厚）
Ｔ２      前記第２の光記録媒体の基板厚（第２基板厚）
Ｔ３      前記第３の光記録媒体の基板厚（第３基板厚）
【００２８】
具体的には、光記録媒体９は、第１の光記録媒体としてのＡＯＤ９ａ（開口数ＮＡ１＝0.65、使用光波長λ１＝408ｎｍ、基板厚ｄ１＝0.6ｍｍ）、第２の光記録媒体としてのＤＶＤ９ｂ（開口数ＮＡ２＝0.65、使用光波長λ２＝658ｎｍ、基板厚ｄ２＝0.6ｍｍ）および第３の光記録媒体としてのＣＤ９ｃ（開口数ＮＡ３＝0.51、使用光波長λ３＝784ｎｍ、基板厚ｄ３＝1.2ｍｍ）を総称するものとして説明する。
【００２９】
半導体レーザ１ａは、ＡＯＤ用の、波長408ｎｍ（λ１）の可視域のレーザ光を出力する光源であり、半導体レーザ１ｂは、ＤＶＤ用の、波長658ｎｍ（λ２）の可視域のレーザ光を出力する光源である。また、半導体レーザ１ｃは、ＣＤ−Ｒ（追記型光記録媒体）等のＣＤ系用の（以下、これを代表してＣＤとして説明する）、波長784ｎｍ（λ３）の近赤外域のレーザ光を出力する光源である。半導体レーザ１ａ〜１ｃは、重複して出力されることを排除するものではないが、光記録媒体９がＡＯＤ９ａであるか、ＤＶＤ９ｂであるか、ＣＤ９ｃであるかに応じて、択一的に出力されることが好ましい。半導体レ−ザ１ａ、１ｂから出力されたレ−ザ光１１は、プリズム２ａ、２ｂを介して、また、半導体レ−ザ１ｃから出力されたレ−ザ光１１は、プリズム２ｂを介して、ハ−フミラ−６に照射されるようになっている。
【００３０】
また、コリメータレンズ７は、図３において模式的に示されたものであって１枚構成のものとは限られず、むしろ上記各波長の光について色収差が良好に補正されたものとすることが好ましい。
【００３１】
本実施形態の光ピックアップ装置では、所定位置（ターンテーブル上）に配されたＡＯＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃのいずれの光記録媒体９についても、その記録領域１０（ＡＯＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃの記録領域をそれぞれ１０ａ、１０ｂ、１０ｃとする）に、対応する波長の光が良好に収束されて、信号の記録・再生が可能となるように構成されている。図１（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、光記録媒体９がＡＯＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃとされている場合を示すものである。
【００３２】
記録領域１０には信号情報を担持したピットがトラック状に配列されるようになっており、この記録領域１０からの上記レーザ光１１の反射光は信号情報を担持した状態で対物レンズ８およびコリメータレンズ７を介してハーフミラー６に入射し、このハーフミラー６を透過して４分割のフォトダイオード１３に入射する。このフォトダイオード１３では、分割された４つのダイオード位置の各受光量が電気信号の形態で得られるから、この受光量に基づき図示されない演算手段において所定の演算がなされ、データ信号、およびフォーカスとトラッキングの各エラー信号を得られることになる。
【００３３】
なお、ハーフミラー６は光記録媒体９からの戻り光の光路に対して45°傾いた状態で挿入されているのでシリンドリカルレンズと同等の作用をなし、このハーフミラー６を透過した光ビームは非点収差を有することとなり、４分割のフォトダイオード１３上におけるこの戻り光のビームスポットの形状に応じてフォーカスのエラー量が決定されることとなる。なお、半導体レーザ１ａ〜１ｃとハーフミラー６との間にグレーティングを挿入して３ビームによりトラッキングエラーを検出することも可能である。
【００３４】
ところで、本実施形態の対物レンズ８は各波長の光の全てに対して回折効率をバランスよく良好に設定しつつ、情報の記録、再生時におけるフォーカシングおよびトラッキングを円滑かつ良好に行い得るようにしたものである。
すなわち、図１に示すように、対物レンズ８の光源側の面には、回折光学面が凸状の非球面をベースとして形成されるとともに、記録媒体側の面が凸状の非球面から構成されてなるものである。
【００３５】
ＡＯＤ９ａおよびＤＶＤ９ｂが選択される場合には、対物レンズ８に対して使用光が平行光として入射され、ＣＤ９ｃが選択される場合には、対物レンズ８に対して使用光が発散光の状態で入射する。そして、ＡＯＤ９ａに対しては対物レンズ８から出力された２次の回折光が、ＤＶＤ９ｂに対しては対物レンズ８から出力された１次の回折光が、ＣＤ９ｃに対しては対物レンズ８から出力された１次の回折光が、各々情報の記録または再生をなす前記光記録媒体の所定位置に集光せしめられるように構成されており、これら２つの回折次数（１次および２次）の回折光により、上記３つの波長の光に係る使用光を得るようにしているため、図４を用いて行なった前記説明（本実施形態は実線で示す特性曲線の場合に相当する：m=1、n=2）の如く、全ての波長の光に対しての回折効率を高い値にそろえることが可能である。
【００３６】
また、本実施形態の対物レンズ８では、下記条件式（１）および（２）を満足するように構成されている。
ＷＤｓ／ｆ≧０．４６・・・（１）
ｔ／ｆ≦０．７０・・・（２）
ただし、
ＷＤｓ    対物レンズの各波長の光の各々に対応する作動距離のうち、最も短い作動距離
ｆ        最も短い波長の光（第１の波長λ１）に対する焦点距離
ｔ        対物レンズの中心厚
【００３７】
上記条件式（１）を満足することにより、３つの波長の光のうち最小の作動距離のものでも、焦点距離ｆの0.46倍以上の距離とされており、これにより、上記全ての光記録媒体の記録再生時において、対物レンズ８の下降時に光記録媒体と衝突してしまう、という不都合を回避することができる。
【００３８】
また、上記条件式（２）を満足することにより、対物レンズ８の薄型化に伴うレンズの軽量化を達成することができ、これによってフォーカシングおよびトラッキングの応答速度を高めることが可能となる。
【００３９】
なお、ＣＤ９ｃが選択される場合には、対物レンズ８に対して使用光が発散光の状態で入射することになるが、開口数が大きいその他の２つの光記録媒体（ＡＯＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂ）について情報の記録、再生を行なう場合には、この対物レンズ８に平行光の状態で使用光を入射せしめることができるので、光学系の配置選択の自由度を高めて装置のコンパクト化を図ることができ、さらに特にＡＯＤ９ａに用いられる短波長照射光の回折効率を向上させることができるとともにトラッキングの安定性の向上を図ることも可能である。
【００４０】
また、対物レンズ８の両面の回転非球面形状は、下記に示す非球面式により表される。
【００４１】
【数１】
2005149626.tif 000003
【００４２】
このような回転非球面を形成することにより、いずれの光記録媒体９についても収差補正を良好とし、確実にフォーカシングおよびトラッキングをなし記録・再生が良好に行われるように構成することができる。
【００４３】
また、対物レンズ８の光源側の面は、前述したように、凸状の非球面をベースとして回折光学素子構造を形成されてなる回折光学面とされており、その回折光学素子構造は断面形状が鋸歯状のものとされていることが好ましい。その位相差は下記に示す位相差関数により表される。「鋸歯状」とはいわゆるキノフォームと称される形状である。図１および図３においては、回折光学面であることを示すために、実際の回折光学面の鋸歯形状よりも誇張して示している。波長をλ、回折光学面位相差関数をφとすると、この回折光学面により、回折光にｍλ×φ／（２π）の光路長が付加される。ここでｍは回折次数を表す。
【００４４】
【数２】
2005149626.tif 000004
【００４５】
なお、回折光学面の具体的な鋸歯形状のステップの高さは、使用する各波長の光に対する各次数の回折光の割合を考慮して設定されることになる。また、回折光学面の最外径は、入射する３つの波長のレーザ光１１の開口数とビーム径を勘案して適宜設定し得る。
【００４６】
対物レンズ８の光源側の面に形成される回折光学面、回転非球面および記録媒体側の面に形成される回転非球面は、その面が作用する波長の光が、対応する記録領域１０に良好に収差補正されて収束されるように、適宜設定されることが好ましい。
【００４７】
この回折光学面は、前記３つの波長の光の各々に対する回折効率計算値が９０％以上となるように構成されていることが好ましい。
【００４８】
以下、本発明の光記録媒体用対物レンズ８について、実施例を用いてさらに具体的に説明する。
【００４９】
＜実施例＞
実施例の光記録媒体用対物レンズ８は、図１に示すように、単一のレンズＬ１からなり、該レンズＬ１の光源側の面には回折光学面が形成され、またその光記録媒体側の面は凸状の回転非球面とされている。また、上記回折光学面は、凸状の回転非球面からなるベース上に形成されてなる。
【００５０】
この対物レンズ８は、光記録媒体９としてのＡＯＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃの記録領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃに、各使用光λ＝408ｎｍ（λ１）、λ＝658ｎｍ（λ２）、およびλ＝784ｎｍ（λ３）を良好に収束させるものである。また、この対物レンズ８は、使用光λ＝408ｎｍ（λ１）および使用光λ＝658ｎｍ（λ２）については、これら各使用光がいずれも略平行光として入射される無限共役の光学系とされており、また、使用光λ＝784ｎｍ（λ３）については、使用光が発散光の状態で入射される有限共役の光学系とされている。
なお、各使用光は光記録媒体９に応じて、択一的に出力される。
【００５１】
下記表１の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータの具体的数値として、曲率半径（ｍｍ）、λ＝408ｎｍ（λ１）、λ＝658ｎｍ（λ２）、およびλ＝784ｎｍ（λ３）に対する面間隔Ｄ（ｍｍ）、ならびに上記各波長の光に対する屈折率Ｎを示す。なお、曲率半径Ｒ、面間隔Ｄおよび屈折率Ｎに対応させた数字は光源側から順次増加するようになっている。また、表１の中段に、光記録媒体９としてＡＯＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃをセットした各場合における使用波長λ１、λ２、およびλ３について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、光源位置、使用回折次数および回折効率（％）の各値を示す。
また、本実施例における、各条件式（１）、（２）に対応する値を示す。これらの値により、本実施例が上記条件式（１）および（２）の両者を満足していることが明らかである。
【００５２】
また、下記表１の下段に、この実施例に係る対物レンズ８の各回転非球面の非球面係数、およびこの実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。この回折光学面は断面形状が鋸歯形状の同心円格子からなり、上述のように、ＡＯＤ用の波長408ｎｍ（λ１）のレーザ光に対しては２次の回折光の光量が最大となり、ＤＶＤ用の波長658ｎｍ（λ２）のレーザ光に対しては１次の回折光の光量が最大となり、ＣＤ用の波長784ｎｍ（λ３）のレーザ光に対しては１次の回折光の光量が最大となるように設定されている。
【００５３】
【表１】
2005149626.tif 000005
【００５４】
さらに、光記録媒体９としてＡＯＤ９ａ、ＤＶＤ９ｂおよびＣＤ９ｃをセットした各場合における使用波長λ１、λ２、およびλ３について、この実施例に係る対物レンズ８による波面収差を図２に示す。いずれの場合にも波面収差が良好であることが明らかである。
【００５５】
なお、本発明の光記録媒体用対物レンズとしては上述したものに限られず種々の態様の変更が可能である。また、本発明の光ピックアップ装置としても、同様に種々の態様の変更が可能である。
例えば、対物レンズを形成する材料として、例えばプラスチック材料を使用することで、軽量、安価なものとすることができる。
【００５６】
また、上述した実施形態において、対物レンズは、光源側の面が凸状の非球面をベースとした回折光学面とされ、光記録媒体側の面が凸状の非球面とされているが、光源側の面と光記録媒体側の面の形状を互いに入れ替えるようにしてもよい。また、この凸状の非球面に替えて、凸状の球面とすることも可能である。
【００５７】
また、対物レンズの回折光学面は、いずれの波長の光に対しても、上述した所定次数の回折光の光量が多く出力されるように構成されていればよく、その光量がそれぞれほぼ100％となれば最も効果が高い。また、回折光学面の素子構造としては鋸歯状のものに限られず、例えば階段状のものを用いるようにしてもよい。
【００５８】
また、上述した実施形態においては、回折次数が同一となる２つの波長は、前記３つの波長のうち、波長差が最も小さくなる２つの波長とされているが、波長差が最も小さくはならない２つの波長とされていてもよい。
【００５９】
また、本発明の光記録媒体用対物レンズおよび光ピックアップ装置において、記録・再生対象となる光記録媒体としてはＡＯＤ、ＤＶＤおよびＣＤという組合わせに限られない。種々の光記録媒体の組合わせのものを、共通の光ピックアップ装置で記録・再生する場合に本発明を適用できる。例えば、上記組合わせのうちＡＯＤに替えて、ブルーレイディスク（開口数0.85、基板厚0.1ｍｍ、使用光波長405ｎｍ程度）を用いることができる。
【００６０】
また、光記録媒体を上記実施例と同じくＡＯＤ、ＤＶＤ、およびＣＤとした場合にも、その使用光波長は、実施例のものに限られない。ＡＯＤの使用光波長408ｎｍ、ＤＶＤの使用光波長658ｎｍおよびＣＤの使用光波長784ｎｍ以外の波長の光であっても、それぞれの光記録媒体の規格を満たすものであればその範囲内で任意に設定することができる。また、開口数、基板厚についても同様である。
【００６１】
また、上記説明に用いた光ピックアップ装置では互いに異なる波長の光を出力する３つの光源を設けているが、光源として、２つの異なる波長の光を近接した出力口から出力し得る１つの光源を用いるようにしても良い。この場合には、例えば図３のプリズム２ａ、２ｂに替えて、１つのプリズムを配した構成としてもよい。また、この光ピックアップ装置において、対物レンズの光源側に絞りや波長選択性のある開口制限素子が配設されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係る光記録媒体用対物レンズとその作用を模式的に示す断面図
【図２】本発明の実施例に係る光記録媒体用対物レンズの波面収差図
【図３】本発明の実施形態に係る光記録媒体用対物レンズを用いた光ピックアップ装置を示す概略図
【図４】２つの回折次数の光を用いて各使用光を得る場合の２つの態様を説明するための概念図
【符号の説明】
【００６３】
１ａ、１ｂ、１ｃ  半導体レーザ
２ａ、２ｂ  プリズム
６  ハーフミラー
７  コリメータレンズ
８  対物レンズ
９  光記録媒体
９ａ  ＡＯＤ
９ｂ  ＤＶＤ
９ｃ  ＣＤ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  記録領域
１１  レーザ光
１３  フォトダイオード
Ｌ１  レンズ
Ｒ１〜Ｒ４  レンズ面（ただし、Ｒ４は光記録媒体の保護層表面の曲率半径）
Ｄ１〜Ｄ３  軸上面間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月26日(2003.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【特許文献１】特開2001-195769号公報