(57)【要約】    【課題】  既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生時にも球面収差を抑えて良好なスポットを形成することができる光ピックアップ用対物レンズを提供すること。    【解決手段】  光ピックアップ用対物レンズは、複数の光ディスクに対して三種類の光束を使い分けて情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置用であり、第一の波長の光束は、対物レンズに略平行光が入射し、第二及び第三の波長の光束は対物レンズに発散光が入射する場合、第一〜第三の各光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率を順にＭ１〜Ｍ３、焦点距離を順にｆ１〜ｆ３、とすると、以下の式（１）から式（３）を満たす構成にした。    −０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（１）    −０．１０＜ｆ２×Ｍ２＜−０．０４・・・（２）    −０．２９＜ｆ３×Ｍ３＜−０．１９・・・（３）【選択図】      図１
2005032410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置であって、
対物レンズを備え、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をｔ３、とすると、
ｔ１≒０．６ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ
であり、
前記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開口数をＮＡ１、前記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開口数をＮＡ２、前記第三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開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１≧ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
第一の波長の光束は略平行光が、第二及び第三の波長の光束は発散光が対物レンズに入射し、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ１、焦点距離をｆ１、
前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ２、焦点距離をｆ２、
前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、以下の式（１）から式（３）、
−０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（１）
−０．１０＜ｆ２×Ｍ２＜−０．０４・・・（２）
−０．２９＜ｆ３×Ｍ３＜−０．１９・・・（３）
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、少なくとも一面に、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数に対応する光束が入射する第一の領域と、該第一の領域の外側に位置する第二の領域とを有し、前記第一の領域は前記第一から第三の波長の光束をそれぞれ第一から第三の光ディスクの記録面上に収束させる回折構造を有し、前記第二の領域は前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない回折構造を有し、
前記第二の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が三次、前記第二の波長の光束が二次であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、少なくとも一面に、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数に対応する光束が入射する第一の領域と、該第一の領域の外側に位置する第二の領域とを有し、前記第二の領域は前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない回折構造を有し、
前記第二の領域の回折構造は、隣接しあう屈折面間の境界で内側に位置する屈折面を基準とすると、前記第一の波長の光束に対する光路長付加量が略３波長分、もしくは略−３波長分の段差を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、少なくとも一面に、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数に対応する光束が入射する第一の領域と、該第一の領域の外側に位置する第二の領域とを有し、前記第二の領域は前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない回折構造を有し、
前記第二の領域の回折構造は、隣接しあう屈折面間の境界で内側に位置する屈折面を基準とすると、前記第一の波長の光束に対する光路長付加量が略５波長分、もしくは略−５波長分の段差を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、前記第一の光束が入射する場合の前記対物レンズの入射面での有効光束径が、前記第二の光束が入射する場合の前記対物レンズの入射面での有効光束径より大きい場合、
前記少なくとも一面は、前記第二の領域の外側に、さらに前記第一の波長の光束のみを収束させる回折構造をもつ第三の領域を有し、
前記第三の領域において、前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、
前記第二の光束が入射する場合の前記対物レンズの入射面での有効光束径が、前記第一の光束が入射する場合の前記対物レンズの入射面での有効光束径より大きい場合、
前記少なくとも一面は、前記第二の領域の外側に、さらに前記第二の波長の光束のみを収束させる回折構造をもつ第三の領域を有し、
前記第三の領域において、前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、
前記各光束を照射する光源を有し、
前記第一の波長をλ１、前記第三の波長をλ３、前記第一の波長λ１に対する前記対物レンズの屈折率をｎ１、前記第三の波長λ３に対する前記対物レンズの屈折率をｎ３、とすると、以下の式（４）、
λ１／（ｎ１−１）：λ３／（ｎ３−１）≒１：２・・・（４）
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置における対物レンズであって、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をｔ３、とすると、
ｔ１≒０．６ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ
であり、
前記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開口数をＮＡ１、前記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開口数をＮＡ２、前記第三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開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１≧ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
第一の波長の光束は略平行光が、第二及び第三の波長の光束は発散光が対物レンズに入射し、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ１、焦点距離をｆ１、
前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ２、焦点距離をｆ２、
前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、以下の式（１）から式（３）、
−０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（１）
−０．１０＜ｆ２×Ｍ２＜−０．０４・・・（２）
−０．２９＜ｆ３×Ｍ３＜−０．１９・・・（３）
を満たすことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項９】
請求項８に記載の光ピックアップ用対物レンズは、
少なくとも一面に、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数に対応する光束が入射する第一の領域と、該第一の領域の外側に位置する第二の領域とを有し、前記第一の領域は前記第一から第三の波長の光束をそれぞれ第一から第三の光ディスクの記録面上に収束させる回折構造を有し、前記第二の領域は前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない回折構造を有し、
前記第二の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が三次、前記第二の波長の光束が二次であることを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項１０】
請求項８に記載の光ピックアップ用対物レンズは、
少なくとも一面に、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数に対応する光束が入射する第一の領域と、該第一の領域の外側に位置する第二の領域とを有し、前記第二の領域は前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない回折構造を有し、
前記第二の領域の回折構造は、隣接しあう屈折面間の境界で内側に位置する屈折面を基準とすると、前記第一の波長の光束に対する光路長付加量が略３波長分、もしくは略−３波長分の段差を有することを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項１１】
請求項８に記載の光ピックアップ用対物レンズは、
少なくとも一面に、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数に対応する光束が入射する第一の領域と、該第一の領域の外側に位置する第二の領域とを有し、前記第二の領域は前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない回折構造を有し、
前記第二の領域の回折構造は、隣接しあう屈折面間の境界で内側に位置する屈折面を基準とすると、前記第一の波長の光束に対する光路長付加量が略５波長分、もしくは略−５波長分の段差を有することを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記第一の光束が入射する場合の前記対物レンズの入射面での有効光束径が、前記第二の光束が入射する場合の前記対物レンズの入射面での有効光束径より大きい場合、
前記少なくとも一面は、前記第二の領域の外側に、さらに前記第一の波長の光束のみを収束させる回折構造をもつ第三の領域を有し、
前記第三の領域において、前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項１３】
請求項８から請求項１１のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記第二の光束が入射する場合の前記対物レンズの入射面での有効光束径が、前記第一の光束が入射する場合の前記対物レンズの入射面での有効光束径より大きい場合、
前記少なくとも一面は、前記第二の領域の外側に、さらに前記第二の波長の光束のみを収束させる回折構造をもつ第三の領域を有し、
前記第三の領域において、前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【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ピックアップ装置および該装置に用いられる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ビームスポットが得られるようにする必要がある。
【０００３】
例えば、ＤＶＤの記録または再生には、ＣＤ専用の光学系より高ＮＡの光学系を用い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約７８０ｎｍより短い約６６０ｎｍ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ピックアップ装置が使用されている。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】
また、ＣＤとＤＶＤの各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、対物レンズ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ピックアップ装置に搭載する技術が挙げられる。上記の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、保護層厚の異なる各光ディスクに対応して、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。
【０００５】
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収束し、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収束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によってＣＤの記録面において収束に寄与せず、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収束するような回折構造を備えている。
【０００６】
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用の光のうち、外側領域を透過した光束は、大きな球面収差を有するため記録面上では拡散してしまい、内側領域を透過した光束のみが記録面上で収束し、比較的大径のスポットを形成する。また、ＤＶＤに対する情報の記録または再生用の光は、外側領域を透過する光束も収差を持たずに収束するためＮＡが大きくなり、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を形成する。
【０００７】
ＤＶＤとＣＤのような対応波長の異なる光ディスクに互換性を有する対物レンズおよび該対物レンズを搭載した光ピックアップ装置は、例えば以下の特許文献１に開示される。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−８１５６６号公報
【０００９】
近年、情報記録のさらなる高容量化を実現すべく、より一層記録密度の高い新規格の光ディスクが実用化されつつある。該光ディスクとしては、例えばＨＤ  ＤＶＤ等がある。このような光ディスクは、ＤＶＤの保護層厚と同等もしくはそれ以下の保護層厚を有する。また、該光ディスクに対する情報の記録または再生時には、その記録密度の高さからＤＶＤに対する情報の記録または再生時に用いられる波長よりもさらに短波長な光束（例えば４０５ｎｍあたりのいわゆる青色レーザー光）を使用することが要求される。
【００１０】
ＨＤ  ＤＶＤ等の新規格の光ディスクの実用化に伴い、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に互換性を持つ新たな光情報記録再生装置の早期実現が望まれている。該装置の早期実現には、上記のどの光ディスクを使用した場合でも、入射光束を各光ディスクの記録面上に良好に収束させる対物レンズが必要となる。しかしながら、上述したように、特許文献１に例示されるような従来の対物レンズは、あくまでＣＤとＤＶＤに対して情報の記録または再生を行うとき好適となるように設計されている。つまり、従来の回折構造をもつ対物レンズは、新規格の光ディスクを使用することは全く想定されていない。そのため、従来の回折構造をもつ対物レンズに青色レーザー光を入射させると、新規格の光ディスクの記録面上において球面収差を始めとする諸収差が発生してしまい、該新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に適したスポットを形成することができなかった。
【００１１】
新規格の光ディスクとＤＶＤに対して情報の記録または再生を行うとき好適な対物レンズおよび該対物レンズを搭載した光ピックアップ装置は、例えば以下の特許文献２に開示されている。
【００１２】
【特許文献２】特開２００１−９３１７９号公報
【００１３】
しかし、特許文献２に例示される対物レンズは、あくまで新規格のディスクとＤＶＤに対して情報の記録または再生を行うとき好適となるよう設計されているが、ＣＤを使用することは全く想定されていない。
【００１４】
また、新規格のディスクとＤＶＤとＣＤに対して情報の記録または再生を行うとき好適な対物レンズ及び該対物レンズを搭載した光ピックアップ装置は、例えば以下の特許文献３に開示されている。
【００１５】
【特許文献３】特開２００１−１９５７６９号公報
【００１６】
特許文献３に例示される対物レンズは、ＤＶＤにおいて略平行光を入射させることで情報の記録または再生を行うような回折構造を備えている。しかし、記録面上において情報の記録または再生に好適なスポットを得るためにどのような回折構造が望ましいか、という点については、何ら開示されていない。
【００１７】
以上より、既存のディスクであるＣＤやＤＶＤおよび新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に互換性を持つように、対物レンズのさらなる改善が望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生時にも各ディスクの記録面上において球面収差を抑えて良好なスポットを形成することができる光ピックアップ用対物レンズおよび該対物レンズを搭載する光ピックアップ装置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】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置であって、対物レンズを備え、上記の第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をｔ１、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をｔ２、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をｔ３、とすると、
ｔ１≒０．６ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ
であり、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開口数をＮＡ１、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開口数をＮＡ２、第三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開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１≧ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、第一の波長の光束は略平行光が、第二及び第三の波長の光束は発散光が対物レンズに入射し、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ１、焦点距離をｆ１、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ２、焦点距離をｆ２、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、以下の式（１）から式（３）、
−０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（１）
−０．１０＜ｆ２×Ｍ２＜−０．０４・・・（２）
−０．２９＜ｆ３×Ｍ３＜−０．１９・・・（３）
を満たすことを特徴とする。
【００２０】
ここで、第一の光ディスクとは、上述した新規格の光ディスク、より詳しくはＤＶＤよりも高容量の情報記録が可能で、情報の記録または再生には青色レーザー光を用いる光ディスクが該当する。また、第二の光ディスクとは例えばＤＶＤが該当する。第三の光ディスクとは、例えばＣＤやＣＤ−Ｒが該当する。
【００２１】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長の異なる各光束に対する結像倍率を調整することにより、各光束の波長差による屈折率変化と各光ディスクの保護層厚の差による相対的な球面収差を補正している。具体的には、第一の波長の光束は略平行光束を、第二及び第三の波長の光束は発散光を対物レンズに入射させる。このように設計することにより、第一から第三の波長の光束が、各光ディスク面上に良好に収束される。
【００２２】
有限系を利用した場合、軸外コマ収差により、トラッキング動作時の収差悪化が避けられない。情報の記録または再生に高いＮＡが要求されるほど、収差許容量が小さくなる。従って、請求項１に記載の光ピックアップ装置は、第一の光ディスク使用時には、対物レンズには略平行光束が入射し、第二及び第三の光ディスク使用時には、対物レンズには発散光束が入射するようになっている。これにより、該対物レンズがトラッキングシフトした場合であっても、第一の光ディスク使用時には、コマ収差や非点収差の発生量はほぼ無視できるほど小さくできる。
【００２３】
しかし、温度変化によりレーザーの発振波長が変化した場合には、対物レンズに入射する光束は、発散光もしくは収束光になる。そこで、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、対物レンズは、第一の光ディスク使用時、上記の式（１）を満たすように配置されることが望ましい。これにより、トラッキング動作時の収差の発生量を小さくすることができる。
【００２４】
また、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、対物レンズは、第二および第三の波長の光束に対する焦点距離や結像倍率が上記の式（２）、（３）を満たすよう構成される。各式の上限を超えると、オーバーな球面収差が残存してしまい好ましくない。また、各式の下限を下回ると、アンダーな球面収差が発生してしまい好ましくない。
【００２５】
このように本発明によれば、既存の光ディスク（第三の光ディスク、第二の光ディスク）に対する情報の記録または再生時のみならず、新たな規格の光ディスク（第三の光ディスク）に対する情報の記録または再生時においても球面収差を抑えて記録面上に良好なスポットを形成することができる。
【００２６】
請求項２に記載の光ピックアップ装置によれば、対物レンズは、少なくとも一面に、第一から第三の波長の光束をそれぞれ第一から第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域と、第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域とを有する回折構造を備えることが望ましい。そして、該第二の領域の回折効率が最大になる回折次数は、第一の波長の光束が三次、第二の波長の光束が二次であることが好ましい。
【００２７】
上記のような回折構造を設けることにより、該第一の領域を透過する第一から第三の波長の光束を各光ディスク面上に良好に収束させ、かつ、該第二の領域を透過する第一、第二の波長の光束は各光ディスク面上に良好に収束させ、第三の波長の光束は拡散させることができる。また、温度変化などによるレーザーの発振波長の変化による波面収差の劣化も抑えることができる。なお、第一の領域は、対物レンズの光軸近傍に、第二の領域は、第一の領域より外側に設けられる。
【００２８】
請求項３に記載の光ピックアップ装置によれば、対物レンズは、少なくとも一面に、第一の波長の光束および第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない回折構造を持つ第二の領域を備えることが好ましい。具体的には、該第二の領域は、隣接しあう屈折面間の境界で、内側に位置する屈折面を基準とすると、前記第一の波長の光束に対する光路長付加量が略３波長分、もしくは略−３波長分の段差を有することが好ましい（請求項３）。または、前記第二の波長の光束に対する光路長付加量が略５波長分、もしくは略−５波長分の段差を有することが好ましい（請求項４）。
【００２９】
上記のような回折構造を設けることにより、該第二の領域を透過する第一および第二の波長の光束では回折効率がほとんど落ちることなく、第三の波長の光束では集光してしまうことがない、フィルターのような作用を持たせることができる。
【００３０】
さらに各光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数に対応する光束径（以下、有効光束径という）が第一および第二の波長において異なる場合、第二の領域の外側に有効光束径の大きい波長の光束のみ効率よく収束させる第三の領域を設けることが望ましい。具体的には、第一の光束が入射する場合の対物レンズの入射面での有効光束径が、第二の光束が入射する場合の対物レンズの入射面での有効光束径より大きい場合、上記回折構造には、第二の領域の外側に、第一の波長の光束のみを効率よく収束させる第三の領域を設けることが望ましい。該第三の領域において、第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、第二の領域において第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なるように設定される（請求項５）。このような第三の領域を設けることにより、該第三の領域を透過する第二及び第三の波長の光束を拡散することができる。
【００３１】
また、第二の光束が入射する場合の対物レンズの入射面での有効光束径が、第一の光束が入射する場合の対物レンズの入射面での有効光束径より大きい場合、上記回折構造には、第二の領域の外側に、第二の波長の光束のみを効率よく収束させる第三の領域を設けることが望ましい。該第三の領域において、第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、第二の領域において第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なるように設定される（請求項６）。このような第三の領域を設けることにより、該第三の領域を透過する第一及び第三の波長の光束を拡散することができる。
【００３２】
また、第一の波長をλ１、第三の波長をλ３、第一の波長λ１に対する対物レンズの屈折率をｎ１、第三の波長λ３に対する対物レンズの屈折率をｎ３、とすると、以下の式（４）、
λ１／（ｎ１−１）：λ３／（ｎ３−１）≒１：２・・・（４）
を満たすような三種類の光束を照射する光源を備える光ピックアップ装置に搭載される（請求項７）。このような光ピックアップ装置は、少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクのいずれに対しても、情報の記録または再生を行うことができる。
【００３３】
また、請求項８に記載の対物レンズは、少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置における対物レンズであって、
第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をｔ１、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をｔ２、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をｔ３、とすると、
ｔ１≒０．６ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ
であり、
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開口数をＮＡ１、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開口数をＮＡ２、第三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開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１≧ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
第一の波長の光束は略平行光が、第二及び第三の波長の光束は発散光が対物レンズに入射し、
第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ１、焦点距離をｆ１、
第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ２、焦点距離をｆ２、
第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、以下の式（１）から式（３）、
−０．０２＜ｆ１×ｍ１＜０．０２・・・（１）
−０．１０＜ｆ２×ｍ２＜−０．０４・・・（２）
−０．２９＜ｆ３×ｍ３＜−０．１９・・・（３）
を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明によれば、各光ディスクの記録面上で発生する収差を結像倍率の調整によって良好に抑えることにより、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生時にも各ディスクの記録面上において良好なスポットを形成可能な光ピックアップ用対物レンズおよび該対物レンズを搭載する光ピックアップ装置を提供することができる。さらに、対物レンズに所定の回折構造を設けることにより、さらに結像倍率を小さくしつつ、効果的に収差を抑える効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明に係る光ピックアップ用対物レンズ３０および対物レンズ３０を搭載する光ピックアップ装置１００の実施形態を説明する。光ピックアップ装置１００は、保護層の厚みや記録密度が異なる第一から第三の光ディスクＤ１〜Ｄ３に対して互換性を有する光情報記録再生装置に搭載される。
【００３６】
図１は、光ピックアップ装置の概略構成を表す模式図である。光ピックアップ装置は、第一〜第三光源１０Ａ〜１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｃ、対物レンズ３０、ビームスプリッタ４１、４２を有する。図１に示すように、各光源１０Ａ〜１０Ｃから照射され各カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｃを透過した各光束は、二つのビームスプリッタ４１、４２によって共通の光路に導かれ、対物レンズ３０に入射する。対物レンズを透過した光束は、情報の記録または再生の対象となる光ディスクＤ１〜Ｄ３の記録面上に収束する。
【００３７】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、図１を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて図示した光ピックアップ装置１００の概略構成を表す図である。すなわち、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、順に、第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における構成図である。図１、図２において、光ピックアップ装置１００の基準軸は、図中一点鎖線で表示されている。また、第一光源１０Ａから照射された光束は実線で、第二光源１０Ｂから照射された光束は破線で、第三光源１０Ｃから照射された光束は点線で、それぞれ描かれている。図１、図２に示す状態では、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。
【００３８】
なお本実施形態では、記録密度が最も高い光ディスク（例えばＨＤ  ＤＶＤ等の新規格の光ディスク）を第一の光ディスクＤ１、第一の光ディスクＤ１に比べて相対的に記録密度が低い（例えばＤＶＤやＤＶＤ−Ｒ等）を第二の光ディスクＤ２、記録密度が最も低い光ディスク（例えばＣＤやＣＤ−Ｒ等）を第三の光ディスクＤ３と記す。また、各光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層厚をそれぞれｔ１〜ｔ３とすると、各保護層厚には、以下のような関係がある。
ｔ１≒０．６ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ
なお、どの光ディスクも情報の記録または再生時は、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。
【００３９】
各光ディスクＤ１〜Ｄ３のそれぞれに対して情報の記録または再生を行う場合、記録密度の違いに対応したビームスポットが得られるように、必要とされるＮＡの値を変化させる必要がある。ここで、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録または再生時に必要とされる最適な設計開口数を、それぞれＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３とすると、各ＮＡには以下のような関係がある。
ＮＡ１≧ＮＡ２＞ＮＡ３
つまり、最も記録密度の高い第一の光ディスクＤ１に対する情報の記録または再生時には、より小径なスポットの形成が要求されるため、必要なＮＡが高くなる。
【００４０】
第一光源１０Ａは、第一の光ディスクＤ１に対して情報の記録または再生を行う際に用いられる。つまり、第一光源１０Ａは、第一の光ディスクＤ１の記録面上において最も小径のビームスポットを形成するために、三つの光源のうち最も短波長（第一の波長）であるレーザー光（以下、第一のレーザー光という）を照射する。第三光源１０Ｃは、第三の光ディスクＤ３に対して情報の記録または再生を行う際に用いられる。つまり、第三光源１０Ｃは、第三の光ディスクＤ３の記録面上において最も大径のビームスポットを形成するために、三つの光源のうち最も長波長（第三の波長）であるレーザー光（以下、第三のレーザー光という）を照射する。第二光源１０Ｂは、記録密度の高い第二の光ディスクＤ２に対して情報の記録または再生を行う際に用いられる。つまり、第二光源１０Ｂは、第二の光ディスクＤ２の記録面上において比較的小径のスポットを形成するために、第一のレーザー光よりは長波長であってかつ第三のレーザー光よりは短波長（第二の波長）であるレーザー光（以下、第二のレーザー光という）を照射する。
【００４１】
なお、各光源１０Ａ〜１０Ｃは、それぞれ独立して異なる場所に配設されていてもよいし、単一の基板上に所定方向に並べて配設されていてもよい。各光源１０Ａ〜１０Ｃを独立して異なる場所に配設する場合、各光源１０Ａ〜１０Ｃから照射されたレーザー光は、各カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｃを透過した後、各ビームスプリッタ４１、４２によって合成され、対物レンズ３０に導かれる。
【００４２】
対物レンズ３０は、各光源側から順に第一面３０ａと第二面３０ｂを有する。対物レンズ３０は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように両面３０ａ、３０ｂ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、各光ディスクＤ１〜Ｄ３は、Ｄ１（またはＤ２）とＤ３で保護層の厚さが異なり、各ディスク使用時に用いる光束の波長も異なるので、対物レンズ３０の屈折率も異なる。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。そこで本実施形態の対物レンズ３０は、第一のレーザー光に対しては、対物レンズ３０に略平行光束を入射させ、第二及び第三のレーザー光に対しては、発散光を入射させる。
【００４３】
また上記のような対物レンズ３０が装置１００の基準軸上にある場合、第一の光ディスクＤ１に対する情報の記録または再生時、対物レンズ３０を透過したレーザー光は、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束する。しかし、対物レンズ３０がトラッキングによって該基準軸上からずれた場合、対物レンズ３０には軸外光が入射する。この際、対物レンズへ発散光が入射した場合、コマ収差等が発生してしまう。一般に、情報の記録または再生に高ＮＡが要求される光ディスクほど、収差に対する許容範囲が狭い。従って、第一の光ディスクＤ１に対する情報の記録または再生時、対物レンズ３０がトラッキングシフトした場合であっても、諸収差の発生を抑えるために、対物レンズ３０には略平行光束を入射させる。具体的には、第一の光ディスクＤ１使用時における対物レンズ３０の結像倍率をＭ１、焦点距離をｆ１とすると、対物レンズ３０は、以下の式（１）を満たすように設計される。
−０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（１）
【００４４】
式（１）を満たすように対物レンズ３０を設計することにより、第一の光ディスクＤ１使用時に、トラッキング動作時に発生するコマ収差や非点収差を良好に抑えることができる。
【００４５】
本実施形態では、第一光源１０Ａを、第一のレーザー光がカップリングレンズ２０Ａによって平行光束に変換されるような位置に配設することにより、対物レンズ３０の結像倍率を０にしている。すなわち本実施形態のカップリングレンズ２０Ａは、第一のレーザー光に対してコリメートレンズとして機能する。
【００４６】
上記のように、収差に対する許容範囲が狭い第一の光ディスクＤ１使用時に発生するおそれのある諸収差を有効に抑えるように対物レンズ３０を設計すると、第二の光ディスクＤ２や第三の光ディスクＤ３といった既存の光ディスクに対する情報の記録または再生時に発生する球面収差が十分に抑えきれない。そこで、第二または第三の光ディスク使用時に発生する球面収差は図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、対物レンズ３０に入射する光束を発散光にすることにより補正する。
【００４７】
具体的には、第二の光ディスクＤ２使用時における対物レンズ３０の結像倍率をＭ２、焦点距離をｆ２とすると、対物レンズ３０は、以下の式（２）を満たすように設計される。
−０．１０＜ｆ２×Ｍ２＜−０．０４・・・（２）
また、第三の光ディスクＤ３使用時における対物レンズ３０の結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、対物レンズ３０は、以下の式（２）を満たすように設計される。
−０．２９＜ｆ３×Ｍ３＜−０．１９・・・（３）
【００４８】
式（２）および式（３）をともに満たすように対物レンズ３０を設計することにより、第二の光ディスクＤ２または第三の光ディスクＤ３使用時に発生する球面収差を良好に抑えることができる。
【００４９】
上記のような構成により、図２（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示すように、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録または再生時、使用する光ディスクに対応する光源から照射されたレーザー光は、各カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｃと各ビームスプリッタ４１、４２と対物レンズ３０とを介して光ディスクの記録面近傍に収束し、情報の記録または再生に好適なスポットを形成する。
【００５０】
また上記実施形態の別の態様として、上記構成の対物レンズ３０の少なくとも一方の面（本実施形態では面３０ａ）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ことも可能である。
【００５１】
図３（Ａ）は、対物レンズ３０の光軸ＡＸを含む面での断面形状の第一面３０ａ近傍の拡大図の一例を示す。対物レンズ３０の第一面３０ａは、以下のように形成される。第一面３０ａは、光軸の周囲に位置する第一の領域３１と、第一の領域３１の周囲に位置する第二の領域３２と、第二の領域３２の最外周からレンズ外周部（不図示）までの第三の領域３３と、を有する。各領域３１〜３３に形成される各輪帯状の段差は、面３０ａの内側から外側に向かって、隣接する輪帯に対して、光路長差が特定の光束の波長の略整数倍となるように形成される。
【００５２】
第一の領域３１は、第一から第三の各レーザー光がそれぞれ対応する光ディスクＤ１〜Ｄ３の記録面において良好に収束するような回折構造を備える。例えば、該回折構造は、回折効率が最大となる回折次数が、どのレーザー光も一次となるように設計される。
【００５３】
第二の領域３２は、第一のレーザー光および第二のレーザー光がそれぞれ対応する光ディスクＤ１、Ｄ２の記録面において略無収差で良好に収束するような回折構造を有する。具体的には、該回折構造は、第一のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が三次、第二のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が二次となるように設計される。このように設計された第二の領域３２を透過した第三のレーザー光は、第一の領域３１を透過した第三のレーザー光と波面の位相が揃わない。つまり、第二の領域３２は、第三のレーザー光の収束には寄与しない。
【００５４】
第三の領域３３は、対物レンズ３０の第一面３０ａにおける第一のレーザー光の入射光束径と、第二のレーザー光の入射光束径が異なる場合に設けられる。
【００５５】
対物レンズ３０の第一面３０ａにおける第一のレーザー光の入射光束径が第二のレーザー光の入射光束径より大きい場合、第三の領域３３は、第一のレーザー光が第一の光ディスクＤ１の記録面において略無収差で良好に結像するような回折構造を有する。ここで、第三の領域３３は、第二の領域３２とは異なり、第二のレーザー光の収束には寄与しない。そのため、該回折構造は、第一のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が第二領域３２における第一のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域３３は、第一のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。
【００５６】
対物レンズ３０の第一面３０ａにおける第二のレーザー光の入射光束径が、第一のレーザー光の入射光束径より大きい場合に設けられる第三の領域３３は、第二の光ディスクＤ２の記録面において略無収差で良好に結像するような回折構造を有する。ここで、第三の領域３３は、第二の領域３２とは異なり、第一のレーザー光の収束には寄与しない。そのため、該回折構造は、第二のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が第二領域３２における第二のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域３３は、第二のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。
【００５７】
上記のように各領域３１〜３３の回折構造を設計することにより、上述した各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録または再生時に好適なビームスポットが得られる。
【００５８】
図３（Ｂ）は、対物レンズ３０の光軸ＡＸを含む面での断面形状の第一面３０ａ近傍の拡大図の別の一例を示す。対物レンズ３０の第一面３０ａは、以下のように形成される。第一面３０ａは、光軸の周囲に位置する第一の領域３１と、第一の領域３１の周囲に位置する第二の領域３２と、第二の領域３２の最外周からレンズ外周部（不図示）までの第三の領域３３と、を有し、第一および第三の領域３１、３３は連続面で、第二の領域３２にのみ輪帯状の段差が形成される。第二の領域３２は、面３０ａの内側から外側に向かって、隣接する輪帯に対して、位相差が特定の光束の波長のほぼ整数倍となるように形成される。
【００５９】
第二の領域３２は、第一のレーザー光および第二のレーザー光に対しては回折効率がほとんど落ちることなく、第三のレーザー光に対しては集光しないような回折構造を有する。具体的には、該回折構造は、隣接しあう屈折面間の境界で内側に位置する屈折面を基準とすると、第一のレーザー光に対する光路長付加量が略３波長分、もしくは略−３波長分となるように設計される。このように設計された第二の領域３２は、第二のレーザー光に対する光路長付加量が略２波長分、もしくは略−２波長分となり、回折効率がほとんど落ちない。しかし、第三のレーザー光に対する光路長付加量が略１．５波長分、もしくは略−１．５波長分となり、１次回折光と２次回折光に分散される。また、第一のレーザー光に対する光路長付加量が略５波長分、もしくは略−５波長分となるように設計された場合、第二のレーザー光に対する光路長付加量が略３波長分、もしくは略−３波長分となり、回折効率がほとんど落ちない。しかし、第三のレーザー光に対する光路長付加量が略２．５波長分、もしくは略−２．５波長分となり、２次回折光と３次回折光に分散される。従って、第二の領域３２を透過する第三のレーザー光は集光してしまうことがないフィルターのような作用を持たせることができる。
【００６０】
以上説明した、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す光ピックアップ装置１００は、第一のレーザー光と第三のレーザー光の波長について、対物レンズ３０の屈折率を考慮しつつ比較した場合、回折レンズ構造による収差補正が困難な関係にあっても、各光ディスクの記録面に良好なスポットを形成し、情報の記録または再生を可能にしている。収差補正が困難な関係とは、具体的には、第一の波長をλ１、第三の波長をλ３、第一の波長λ１に対する対物レンズ３０の屈折率をｎ１、第三の波長λ３に対する対物レンズ３０の屈折率をｎ３、とすると、以下の式（４）のような関係をいう。
λ１／（ｎ１−１）：λ３／（ｎ３−１）≒１：２・・・（４）
【００６１】
式（４）のような関係がある場合、本実施形態の対物レンズ３０は、記録密度が高く収差の許容範囲が狭い第一の光ディスク使用時に、対物レンズ３０に略平行光を入射させて収差を略完全に補正した場合、第二及び第三の光ディスク使用時には発散光を入射させることにより収差を補正できる。または、回折構造と対物レンズの結像倍率によっても収差を補正できる。つまり光ピックアップ対物レンズ３０や装置１００は、式（４）のような関係がある複数の光ディスクに対する情報の記録または再生に互換性を持つレンズもしくは装置である。
【００６２】
以上説明した実施形態に基づく具体的な実施例を４例提示する。各実施例は、保護層厚が０．６ｍｍの第一の光ディスクＤ１および第二の光ディスクＤ２と、保護層厚が１．２ｍｍの第三の光ディスクＤ３との互換性を有する光ピックアップ用対物レンズ３０を搭載する光ピックアップ装置１００に関するものである。
【実施例１】
【００６３】
実施例１の光ピックアップ装置１００の概略構成は図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示される。以下に説明する実施例２の概略構成も同様である。実施例１の光ピックアップ装置１００は、回折構造を持たない対物レンズ３０を備えている。実施例１の対物レンズ３０の具体的な仕様は、表１に示されている。
【００６４】
【表１】
2005032410.tif 000003
【００６５】
表１中、設計波長λとは、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録または再生の際に最も適した波長のことである。表１に示す対物レンズ３０を備える光ピックアップ装置１００の具体的数値構成は表２〜表４に示される
【００６６】
【表２】
2005032410.tif 000004
【表３】
2005032410.tif 000005
【表４】
2005032410.tif 000006
【００６７】
表２〜表４は、順に、第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報記録時または再生時における光ピックアップ装置１００の具体的数値構成である。
【００６８】
表２〜表４中の備考に示すように、面番号０が各光源１０Ａ〜１０Ｃ、面番号１、２が各カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｃ、表２〜表３の面番号３、４がビームスプリッタ４１、表２〜表３の面番号５、６および表４の面番号３、４がビームスプリッタ４２、表２〜表３の面番号７、８および表４の面番号５、６が対物レンズ３０、表２〜表３の面番号９、１０および表４の面番号７、８が媒体である各光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層および記録面を示している。各表中、ｒはレンズ各面の曲率半径（単位：ｍｍ）、ｄは情報の記録または再生時におけるレンズ厚またはレンズ間隔（単位：ｍｍ）、ｎ（Ｘｎｍ）は波長Ｘｎｍでの屈折率である。以下に示す表においても同様である。
【００６９】
また、各カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｃの第二面、および対物レンズ３０の両面３０ａ、３０ｂは非球面である。そ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】
2005032410.tif 000007
【００７０】
第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表５〜７に示される。
【００７１】
【表５】
2005032410.tif 000008
【表６】
2005032410.tif 000009
【表７】
2005032410.tif 000010
【００７２】
なお各表における表記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。
【００７３】
実施例１の光ピックアップ装置１００の対物レンズ３０は、ｆ１×ｍ１が０．０００、ｆ２・ｍ２が−０．０７１、ｆ３・ｍ３が−０．２４６であり、式（１）から式（３）を満たす。また、表１に示すように実施例の光ピックアップ装置１００は、式（４）が１：２となる。
【００７４】
図４は、実施例１の光ピックアップ用装置１００において、第一のレーザー光が対物レンズ３０を透過することにより発生する球面収差を表す収差図である。同様に、図５は、第二のレーザー光が対物レンズ３０を透過することにより発生する球面収差を表し、図６は、第三のレーザー光が対物レンズ３０を透過することにより発生する球面収差を表す。図４〜６に示すように、式（４）の関係を持つ実施例１の光ピックアップ装置１００は、式（１）から式（３）を満たすことにより、どの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても球面収差を良好に補正して、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。
【実施例２】
【００７５】
実施例２の光ピックアップ装置１００は、回折構造を持つ対物レンズ３０を備えている。実施例２の対物レンズ３０の具体的な仕様は、表８に示されている。
【００７６】
【表８】
2005032410.tif 000011
【００７７】
表８に示す対物レンズ３０を備える光ピックアップ装置１００の具体的数値構成は表９〜表１１に示される。表９〜表１１は、順に、第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における光ピックアップ装置１００の具体的数値構成である。
【００７８】
【表９】
2005032410.tif 000012
【表１０】
2005032410.tif 000013
【表１１】
2005032410.tif 000014
【００７９】
表９〜表１１中の備考に示すように、面番号０が各光源１０Ａ〜１０Ｃ、面番号１、２が各カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｃ、表９〜表１０の面番号３、４がビームスプリッタ４１、表９〜表１０の面番号５、６および表１１の面番号３、４がビームスプリッタ４２、表９〜表１０の面番号７、８および表１１の面番号５、６が対物レンズ３０、表９〜表１０の面番号９、１０および表１１の面番号７、８が媒体である各光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層および記録面を示している。また表９〜表１１に示すように、対物レンズ３０の第一面３０ａは、第一の領域３１、第二の領域３２、第三の領域３３の三つの回折構造をもつ領域からなっている。各領域３１〜３３の範囲を光軸ＡＸからの高さｈで表すと、
第一の領域３１…ｈ≦１．５３、
第二の領域３２…１．５３＜ｈ≦１．８９、
第三の領域３３…１．８９＜ｈ≦１．９５、となる。
【００８０】
各カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｃの第二面、および対物レンズ３０の両面３０ａ、３０ｂは非球面である。第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表１２〜１４に示される。
【００８１】
【表１２】
2005032410.tif 000015
【表１３】
2005032410.tif 000016
【表１４】
2005032410.tif 000017
【００８２】
さらに、対物レンズ３０の第一面３０ａの各領域３１〜３３に形成された回折構造は、以下の光路差関数φ（ｈ）により表される。
【数２】
2005032410.tif 000018
【００８３】
光路差関数φ（ｈ）は、対物レンズ３０の回折レンズとして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。各領域における回折構造を規定する光路差関数係数Ｐ２、…は、表１５に示される。ｍは第一の領域、第二の領域、第三の領域の各領域３１〜３３において各レーザー光の回折効率が最大となる回折次数を表す。回折次数ｍは使用するレーザー光によって領域ごとに異なる値が設定されており、詳しくは表１６に示される。
【００８４】
【表１５】
2005032410.tif 000019
【表１６】
2005032410.tif 000020
【００８５】
実施例２の光ピックアップ装置１００の対物レンズ３０は、ｆ１×ｆ２が０．０００、ｆ２×ｍ２が−０．０４３、ｆ３×ｍ３が−０．２１６であり、式（１）から式（３）を満たす。また、表８に示すように実施例の光ピックアップ装置１００は、式（４）が１：２となる。
【００８６】
図７は、実施例２の光ピックアップ用装置１００において、第一のレーザー光が対物レンズ３０を透過することにより発生する球面収差を表す収差図である。同様に、図８は、第二のレーザー光が対物レンズ３０を透過することにより発生する球面収差を表し、図９は、第三のレーザー光が対物レンズ３０を透過することにより発生する球面収差を表す。図７〜９に示すように、式（４）の関係を持つ実施例２の光ピックアップ装置１００は、式（１）から式（３）を満たすことにより、どの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても球面収差を良好に補正して、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。
【実施例３】
【００８７】
実施例３の光ピックアップ装置１００の概略構成は図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示される。以下に説明する実施例４の概略構成も同様である。実施例３の対物レンズ３０は、実施例２と同様に回折構造を有している。対物レンズ３０の具体的な仕様は、表１７に示されている。
【００８８】
【表１７】
2005032410.tif 000021
【００８９】
表１７に示す対物レンズ３０を備える光ピックアップ装置１００の具体的数値構成は表１８〜表２０に示される。表１８〜表２０は、順に、第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における光ピックアップ装置１００の具体的数値構成である。なお表１８〜表２０中、各面番号に対応する部材は、それぞれ備考に示される。
【００９０】
【表１８】
2005032410.tif 000022
【表１９】
2005032410.tif 000023
【表２０】
2005032410.tif 000024
【００９１】
各カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｃの第二面、および対物レンズ３０の両面３０ａ、３０ｂは非球面である。第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表２１〜２３に示される。
【００９２】
【表２１】
2005032410.tif 000025
【表２２】
2005032410.tif 000026
【表２３】
2005032410.tif 000027
【００９３】
また、実施例３の対物レンズ３０の第一面３０ａに形成される回折構造の各輪帯の範囲および互いに隣接する輪帯間での光路長付加量を表したのが表２４である。なお、表２４において、各輪帯の範囲は、光軸ＡＸからの高さｈｍｉｎ〜ｈｍａｘで表される。また、光路長付加量は、第一のレーザー光使用時の値（単位：λ）であり、輪帯番号０の屈折面を透過した光を基準としている。後に示す表２５も同様である。
【００９４】
【表２４】
2005032410.tif 000028
【００９５】
実施例３では、第一の光ディスクＤ１使用時と第二の光ディスクＤ２使用時における、対物レンズの有効光束径が同じとなる。そのため、実施例３の第一面３０ａは、第一の領域３１と、１５個の輪帯からなる第二の領域３２のみからなる。実施例３の第二の領域３２は、互いに隣接する輪帯間での光路長付加量が３波長分もしくは−３波長分に設定される。
【実施例４】
【００９６】
実施例４の光ピックアップ装置１００の具体的数値構成は、実施例３と略同一である。従って、表１７〜表２３を参照し、ここでの説明は省略する。実施例４の対物レンズ３０の第一面３０ａに形成される回折構造の各輪帯の範囲および互いに隣接する輪帯間での光路長付加量を表したのが表２５である。
【００９７】
【表２５】
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【００９８】
実施例４も実施例３と同様、第一の光ディスクＤ１使用時と第二の光ディスクＤ２使用時ににおける、対物レンズの有効光束径が同じとなる。そのため、実施例４の第一面３０ａは、第一の領域３１と、１３個の輪帯からなる第二の領域３２のみからなる。実施例４の第二の領域３２は、互いに隣接する輪帯間での光路長付加量が５波長分もしくは−５波長分に設定される。
【００９９】
実施例３および実施例４の光ピックアップ装置１００の対物レンズ３０は、ｆ１×ｆ２が０．０００、ｆ２×ｍ２が−０．０７１、ｆ３×ｍ３が−０．２３７であり、式（１）から式（３）を満たす。また、表８に示すように実施例の光ピックアップ装置１００は、式（４）が１：２となる。
【０１００】
図１１は、実施例３および実施例４の光ピックアップ用装置１００において、第一のレーザー光が対物レンズ３０を透過することにより発生する球面収差を表す収差図である。同様に、図１２は、第二のレーザー光が対物レンズ３０を透過することにより発生する球面収差を表し、図１３は、第三のレーザー光が対物レンズ３０を透過することにより発生する球面収差を表す。図１１〜１３に示すように、式（４）の関係を持つ実施例３および実施例４の光ピックアップ装置１００は、式（１）から式（３）を満たすことにより、どの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても球面収差を良好に補正して、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。
【０１０１】
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対物レンズの一例である。つまり本発明に係る対物レンズは、各実施例の具体的数値構成に限定されるものではない。例えば回折構造を設ける面は、第一面３０ａではなく、第二面３０ｂであってもよい。また、第一面と第二面の両方に回折構造を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】光ピックアップ用対物レンズを搭載する光ピックアップ装置の概略構成を表す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の光ピックアップ装置を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示している。
【図３】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４】第一のレーザー光透過時に実施例１の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図５】第二のレーザー光透過時に実施例１の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図６】第三のレーザー光透過時に実施例１の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図７】第一のレーザー光透過時に実施例２の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図８】第二のレーザー光透過時に実施例２の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図９】第三のレーザー光透過時に実施例２の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図１０】実施例３および実施例４の光ピックアップ装置を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示している。
【図１１】第一のレーザー光透過時に実施例２の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図１２】第二のレーザー光透過時に実施例２の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図１３】第三のレーザー光透過時に実施例２の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０Ａ〜１０Ｃ  光源
２０Ａ〜２０Ｃ  カップリングレンズ
３０  対物レンズ
３１  第一の領域
３２  第二の領域
３３  第三の領域
４１、４２  ビームスプリッタ
Ｄ１〜Ｄ３  光ディスク
１００  光ピックアップ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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