(57)【要約】  良好な波長分散補償性能のもとで、高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ等の複数種類の光ディスクに対して、波長の変動を含めた各種の収差を補償し、良好な記録または再生特性を得ることが可能な対物レンズ、光学ヘッド、および、光ディスク装置（ドライブ）を提供する。  本発明による対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能する。各レンズは、光軸を含む中心部分と、中心部分周囲の周辺部分とを有している。第１レンズの中心部分は凸レンズとして、第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能する。第１レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率をｎｄ１、ｄ線およびＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ１、第２レンズのｄ線における屈折率をｎｄ２、ｄ線およびＦ線およびＣ線の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ２と表したときｎｄ１＞ｎｄ２かつνｄ１＞νｄ２を満たす。
2007074870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ヘッドに組み込まれる対物レンズであって、
前記対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々は、光軸を含む中心部分と、前記中心部分の周囲に位置する周辺部分とを有しており、
前記第１レンズの中心部分は凸レンズとして機能し、
前記第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能し、
前記第１レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率をｎｄ１、ｄ線およびＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ１、前記第２レンズのｄ線における屈折率をｎｄ２、ｄ線およびＦ線およびＣ線の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ２と表したとき
ｎｄ１＞ｎｄ２かつνｄ１＞νｄ２を満たす対物レンズ。
【請求項２】
前記屈折率ｎｄ１が１．６０＜ｎｄ１＜１．８５を満たし、
かつ、前記屈折率ｎｄ２が１．４５＜ｎｄ２＜１．６０を満たし、
かつ、前記アッベ数νｄ１が４０＜νｄ１＜６０を満たし、
かつ、前記アッベ数νｄ２が２０＜νｄ２＜４０を満たす、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】
前記第１レンズと前記第２レンズとは、接合または接着されている、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記第１レンズと前記第２レンズとを実質的に密着して保持するホルダをさらに備えた、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項５】
前記第１レンズはガラス材料で形成され、前記第２レンズは樹脂材料で形成されている、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記樹脂材料のガラス転移温度は３００度以下である、請求項５に記載の対物レンズ。
【請求項７】
前記第２レンズは、紫外線硬化樹脂で形成されている、請求項５に記載の対物レンズ。
【請求項８】
前記樹脂材料はポリカーボネイトである、請求項５に記載の対物レンズ。
【請求項９】
前記第１レンズおよび前記第２レンズはガラス材料で形成されている、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項１０】
前記第１レンズおよび前記第２レンズは、ガラス転移温度が互いに異なるガラス材料で形成されている、請求項９に記載の対物レンズ。
【請求項１１】
前記第１レンズのガラス材料のガラス転移温度と、前記第２レンズのガラス材料のガラス転移温度との差は、２００度以上である、請求項９に記載の対物レンズ。
【請求項１２】
前記対物レンズは、前記光軸と交わる３つのレンズ面であって、
前記第２レンズに面していない側の前記第１レンズのレンズ面である第１レンズ面、
実質的に密着された前記第１レンズおよび前記第２レンズの境界をなす第２レンズ面、および、
前記第１レンズに面していない側の前記第２レンズのレンズ面である第３レンズ面
を有しており、前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面の有効領域のうち、光軸を含む中央有効領域と、前記中央領域の周囲に位置する周辺有効領域とは異なる非球面形状で形成されている、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項１３】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面について、各々の前記中央領域と前記周辺領域とは異なる非球面形状で形成されている、請求項１２に記載の対物レンズ。
【請求項１４】
前記第２レンズ面の有効径内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの値が変化する、請求項１２に記載の対物レンズ。
【請求項１５】
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの絶対値および符号の少なくとも一方が変化する、請求項１４に記載の対物レンズ。
【請求項１６】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面が有する前記中央領域と前記周辺領域との境界には、光学的な段差が設けられている、請求項１２に記載の対物レンズ。
【請求項１７】
前記第１レンズ面の周辺有効領域は、所定の波長の光を８０％以上の回折効率で回折させる回折構造を備えている、請求項１２に記載の対物レンズ。
【請求項１８】
異なる波長の光を放射する複数の光源と、
前記複数の光源のうちの一つから放射された光を収束させる、請求項１２に記載の対物レンズと
を備えた光学ヘッド。
【請求項１９】
前記対物レンズは、前記複数の光源のうちの第１光源からの光を前記中心部分および前記周辺部分によって収束させ、
前記複数の光源のうちの第２光源からの光を、実質的に前記中心部分のみによって収束させる、請求項１８に記載の光学ヘッド。
【請求項２０】
前記第１光源は、前記第２光源よりも短い波長の光を放射する、請求項１９に記載の光学ヘッド。
【請求項２１】
光の波長に応じて、前記光を略平行光、発散光または収束光に変換して前記対物レンズに入射させる変換部をさらに備えた、請求項２０に記載の光学ヘッド。
【請求項２２】
前記変換部は、前記第１光源から放射された光を略平行光に変換する、請求項２１に記載の光学ヘッド。
【請求項２３】
前記変換部は、前記第２光源から放射された光を収束光、発散光または略平行光に変換する、請求項２１に記載の光学ヘッド。
【請求項２４】
前記第１光源および前記第２光源よりも長い波長の光を放射する第３光源をさらに備え、
前記変換部は、前記第３光源から放射された光を発散光に変換する、請求項２１に記載の光学ヘッド。
【請求項２５】
光源から放射されている光の波長に応じて、前記光の光束径を制限する開口制限部をさらに備えた、請求項１８記載の光学ヘッド。
【請求項２６】
前記第１光源および前記第２光源よりも長い波長の光を放射する第３光源をさらに備え、
前記第１光源は波長λ１の光を放射し、前記第２光源は波長λ２の光を放射し、前記第３光源は波長λ３の光を放射し、前記波長λ１、前記波長λ２および前記波長λ３は、
３５０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ
６００ｎｍ＜λ２＜７００ｎｍ
７００ｎｍ＜λ３＜８５０ｎｍ
を満たす、請求項１９に記載の光学ヘッド。
【請求項２７】
前記波長λ１の光を略平行光に変換し、前記波長λ２の光を収束光に変換し、前記波長λ３の光を発散光に変換して前記対物レンズに入射させる変換部をさらに備えた、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項２８】
色収差を補正するための色収差補正素子をさらに備え、
前記色収差補正素子は、前記波長λ１の光の波長の変動に伴って発生する前記対物レンズの色収差を補正する、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項２９】
前記対物レンズによって波長λ３の光を集光する際において、前記対物レンズの有効領域内の任意の点と、光が集光される光記録媒体との間隔Ｗが０．３０ｍｍ以上離れている、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３０】
前記波長λ１の光を光記録媒体に集光させた時において、前記光の焦点には光記録媒体の光透過層の厚さに起因して球面収差が発生し、
前記変換部は、前記波長λ１の光の焦点に生じる球面収差を変化させる、請求項２７に記載の光学ヘッド。
【請求項３１】
前記変換部は、少なくとも前記波長λ１の光を略平行光として前記対物レンズに入射させるコリメートレンズと、放射されている光の波長に対応する駆動信号に基づいて前記コリメートレンズを光軸方向に移動させる駆動部とを備えている、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３２】
前記波長λ１の光を略平行光として前記対物レンズに入射させることが可能な前記コリメートレンズの位置を基準位置としたときにおいて
前記駆動部は、
前記波長λ２の光に対応する駆動信号に基づいて、前記コリメートレンズを前記基準位置から前記対物レンズの方向に移動させて前記波長λ２の光を前記対物レンズに入射させ、
前記波長λ３の光に対応する駆動信号に基づいて、前記コリメートレンズを前記基準位置から前記対物レンズとは反対方向に移動させて前記波長λ３の光を前記対物レンズに入射させる、請求項３１に記載の光学ヘッド。
【請求項３３】
前記変換部は、少なくとも屈折率分布可変材料を用いて構成されており、前記屈折率分布可変材料は、放射されている光の波長に応じて外部から印加される電場、磁場または熱によって屈折率分布が変化する、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３４】
前記変換部は、屈折率の異なる複数種類の不混和性液体を用いて構成されたレンズであり、前記複数種類の不混和性液体の界面は、放射されている光の波長に応じて曲率が変化する、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３５】
前記第２光源および前記第３光源とは、略同じ位置に配置されている、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３６】
前記第２光源および前記第３光源が一体化されている、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３７】
前記第１光源と前記変換部との間で、かつ、前記波長λ１の光のみが通過する光路上に、負の焦点距離を持つリレーレンズをさらに備えた、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３８】
前記色収差補正素子には位相段差が設けられ、
前記位相段差は、前記波長λ１の光が前記位相段差を透過する際に生じる光路長の差が前記波長λ１の略１０倍になるように構成されており、それにより、前記波長λ１の光の波長の変動に起因して前記光の焦点位置において発生する球面収差を補正する、請求項２８に記載の光学ヘッド。
【請求項３９】
前記波長λ１の光の一部に対して位相段差として機能する光学素子をさらに備え、
前記位相段差は、前記波長λ１の光が前記位相段差を透過する際に生じる光路長の差が前記波長λ１の略１０倍になるように構成されており、それにより、前記波長λ１の光の波長の変動に起因して前記光の焦点位置において発生する球面収差を補正する、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項４０】
前記波長λ１の光の波長の変動に伴って発生する球面収差のうち、
前記変換部は、主として３次の球面収差を補正し、
前記位相段差は、主として５次以上の次数の球面収差を補正する、請求項３８に記載の光学ヘッド。
【請求項４１】
請求項１８に記載の光学ヘッドと、
光記録媒体を回転駆動するためのモータと、
前記光学ヘッドと前記モータとを制御する制御部と
を備えた光学ドライブ。
【請求項４２】
光学ヘッドに組み込まれる対物レンズであって、
前記対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々は、光軸を含む中心部分と、前記中心部分の周囲に位置する周辺部分とを有しており、
前記第１レンズの中心部分は凸レンズとして機能し、
前記第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能し、
前記光軸と交わる、前記対物レンズの少なくとも１つのレンズ面は、前記光軸を含む中央有効領域および前記光軸を含まない周辺有効領域を有しており、前記中央有効領域と前記周辺有効領域とは異なる非球面形状で形成されている、対物レンズ。
【請求項４３】
前記第１レンズおよび前記第２レンズによって、
前記第２レンズに面していない側の前記第１レンズのレンズ面である第１レンズ面、
実質的に密着された前記第１レンズおよび前記第２レンズの境界をなす第２レンズ面、および、
前記第１レンズに面していない側の前記第２レンズのレンズ面である第３レンズ面
が規定されており、前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面の有効領域のうち、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に位置する周辺領域とは異なる非球面形状で形成されている、請求項４２に記載の対物レンズ。
【請求項４４】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面について、各々の前記中央領域と前記周辺領域とは異なる非球面形状で形成されている、請求項４３に記載の対物レンズ。
【請求項４５】
前記第２レンズ面の有効径内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの値が変化する、請求項４３に記載の対物レンズ。
【請求項４６】
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの絶対値および符号の少なくとも一方が変化する、請求項４５に記載の対物レンズ。
【請求項４７】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面が有する前記中央領域と前記周辺領域との境界には、光学的な段差が設けられている、請求項４２に記載の対物レンズ。
【請求項４８】
前記第１レンズ面の周辺有効領域は、所定の波長の光を８０％以上の回折効率で回折させる回折構造を備えている、請求項４２に記載の対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに波長の異なる複数の光源を備え、複数種類の光ディスク等の情報記録媒体に対して、光学的に情報の記録または再生を行う光学ヘッドと、光学ヘッドに用いられる対物レンズ、および光学ヘッドを具備した光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青紫色レーザ光を放射する半導体レーザの実用化に伴い、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）と同じディスク径で、より高密度・大容量の光情報記録媒体（以下、光ディスクともいう）であるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤ）が実用化されている。ＢＤとは、波長４００ｎｍ程度の青紫色レーザ光源と、開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ、ＮＡ）を０．８５まで高めた対物レンズを用いて情報の記録または再生が行われる、保護基板厚約０．１ｍｍの光ディスクである。「保護基板厚」とは、レーザ光入射側の光ディスクの表面から情報記録層までの間に存在する、透明層（保護基板）の厚さを意味する。【０００３】
また、同じく波長４００ｎｍ程度の青紫色レーザ光源と、開口数０．６５の対物レンズを用いた、保護基板厚約０．６ｍｍの高密度光ディスクの研究・開発も進んでいる（これらの青紫色レーザ光源を用いて記録または再生を行う光ディスクを総称して、高密度光ディスクと呼ぶ）。【０００４】
そこで、それぞれ保護基板厚が異なる光ディスクの情報記録層に対して、それぞれ異なる波長のレーザ光を一つの対物レンズを用いて集光させて情報の記録および再生を行う、互換性を有する光学ヘッドが提案されている。【０００５】
例えば、高密度光ディスクとＤＶＤの記録または再生を行う光学ヘッドに用いられる対物レンズとして、図２８に示すような、合成樹脂材料またはガラス材料からなる基準レンズ１０１ａと、この基準レンズ１０１ａに密着した紫外線硬化樹脂材料からなる密着レンズ１０１ｂとにより構成される複合レンズを、対物レンズ１０１として用いた光学ヘッドが特許文献１で報告されている。【０００６】
図２８では、基準レンズ１０１ａの光源側の面１１１、基準レンズ１０１ａの光ディスク側の面かつ密着レンズ１０１ｂの光源側の面である密着面１１２、密着レンズ１０１ｂの光ディスク側の面１１３が示されている。【０００７】
この従来例によれば、赤色レーザ光と青紫色レーザ光の２つの波長のレーザ光に対し、波長の違いによって生じる収差を補償することが可能であるとされている。【０００８】
また特許文献２には、波長４０５ｎｍ程度、波長６５５ｎｍ程度および波長７８５ｎｍ程度の３つの波長のレーザ光を用い、それぞれ保護基板厚の異なる光ディスクにおいて回折限界性能を有する、高い光学性能を備えた光学ヘッド用の対物レンズについて報告されている。【０００９】
この従来例では、図２９に示すように、基準レンズ２０１ａと、基準レンズ２０１ａの光ディスク側の面２１２に密着またはほぼ密着して、接合または接着された、基準レンズ２０１ａとは異なる材質の密着レンズ２０１ｂとにより構成される対物レンズ２０１を用いて、青紫色レーザ光を用いた高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤの記録または再生が可能であるとされている。【００１０】
以上、２つの従来例で示した対物レンズは、基準レンズと密着レンズの屈折率と分散の差を利用し、レンズの屈折力だけで互いに異なる２つあるいは３つの波長に対して収差を補償している。そのため回折を用いた対物レンズと比較して光量のロスがほとんどなく、全ての波長に対して高い透過効率が得られるという特徴がある。
【特許文献１】特開２０００−９０４７７号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０５３５５７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の技術では、波長分散補償性能が考慮されておらず、また、光ディスクの保護基板厚の差異により発生する球面収差の補正効果を十分得ることは困難である。【００１２】
たとえば特許文献１には、青紫色レーザ光に対する波面収差と赤色レーザ光に対する波面収差が記載されている。しかし、この波面収差の最良像点位置の変動についての言及はないため、波長分散補償性能が考慮されているとはいえない。さらに、記録または再生を行う光ディスクの保護基板の厚さや、対物レンズの開口数に関する具体的な記述がなく、光ディスクの保護基板厚の差異により発生する球面収差の補正効果が十分得られるかも不明である。これらは、記録型の光学ヘッドにおいて、特に問題となる可能性がある。【００１３】
なお、特許文献１は波長７８５ｎｍ程度の赤外レーザ光を用いるＣＤの記録または再生には言及されていないため、高密度光ディスク、ＤＶＤおよびＣＤの記録または再生について互換性能を有していない。【００１４】
一方、特許文献２で示された従来例の実施例１〜５は、ガラス材料からなる基準レンズと樹脂材料からなる密着レンズとで構成された対物レンズを用いた、高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤに対応した情報の記録または再生の互換性能に言及している。【００１５】
しかしながら、たとえば特許文献２の実施例１によれば、青紫色レーザ光の中心波長４０５ｎｍにおける波長±１ｎｍの変動に対するＲＭＳ波面収差の最良像点位置の変動は１μｍ以上であり、大きい。これでは波長分散補償性能が十分ということはできない。【００１６】
なお、特許文献２の実施例６および７においては、波長分散補償性能の良好な対物レンズの設計例が示されているが、この対物レンズは、基準レンズおよび密着レンズが共にガラス材料であり、その具体的な作成方法には言及はない。現実的には２つのガラスレンズを精度良く成形した上で、接合あるいは接着して対物レンズを作成することは困難である。【００１７】
また、特許文献２の実施例７については、ＣＤおよびＤＶＤの記録または再生時に、レーザ光を発散光として対物レンズに入射させるよう示されている。しかし、特にＣＤの物点距離は１９．５ｍｍであり、非常に小さいため、現実的な光学ヘッドを構成することが非常に困難である。実際、光学ヘッドの具体的構成には言及はない。【００１８】
さらに、高密度光ディスク用のレーザ光の中心波長のばらつきに伴って発生する球面収差について、波長が±５ｎｍばらついた時に発生する球面収差（色球面収差）は１００ｍλを超える。しかし、特許文献２の実施例１には、このような重要な問題に対する見解はなく、色球面収差の補償の方法についての言及はない。【００１９】
また、特許文献２に記載の光学ヘッドでは、３波長それぞれの物点距離が異なっているため、光学ヘッド上の各波長の発光点および受光点の配置の構成等が複雑になることが想定される。しかし、このような課題についてはなんら言及されていない。例えば、特許文献２の実施例７によれば、ＣＤとＤＶＤの物点距離はそれぞれ２０ｍｍと３８ｍｍであり、非常に小さい。このような光学ヘッドの構成は開示されておらず、実現性が不明である。【００２０】
なお、ＣＤに対する対物レンズの作動距離（Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ；ＷＤ）は、対物レンズと光ディスクの衝突回避の観点からより大きいほうが好ましい。しかし、特許文献２の実施例４によれば、対物レンズの作動距離は最大でも０．３８ｍｍ程度しかなく、記録型ＣＤの光学ヘッドに用いる対物レンズとしては、十分とはいえない。【００２１】
本発明の目的は、良好な波長分散補償性能のもとで、高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ等の複数種類の光ディスクに対して、波長の変動を含めた各種の収差を補償し、良好な記録または再生特性を得ることが可能な対物レンズ、光学ヘッド、および、光ディスク装置（ドライブ）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明による対物レンズは、光学ヘッドに組み込まれる。前記対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能する。前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々は、光軸を含む中心部分と、前記中心部分の周囲に位置する周辺部分とを有する。前記対物レンズは、前記第１レンズの中心部分は凸レンズとして機能し、前記第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能し、前記第１レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率をｎｄ１、ｄ線およびＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ１、前記第２レンズのｄ線における屈折率をｎｄ２、ｄ線およびＦ線およびＣ線の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ２と表したときｎｄ１＞ｎｄ２かつνｄ１＞νｄ２を満たす。【００２３】
前記屈折率ｎｄ１が１．６０＜ｎｄ１＜１．８５を満たし、前記屈折率ｎｄ２が１．４５＜ｎｄ２＜１．６０を満たし、前記アッベ数νｄ１が４０＜νｄ１＜６０を満たし、  かつ、前記アッベ数νｄ２が２０＜νｄ２＜４０を満たしてもよい。【００２４】
前記第１レンズと前記第２レンズとは、接合または接着されていてもよい。【００２５】
前記第１レンズと前記第２レンズとを実質的に密着して保持するホルダをさらに備えていてもよい。【００２６】
前記第１レンズはガラス材料で形成され、前記第２レンズは樹脂材料で形成されていてもよい。【００２７】
前記樹脂材料のガラス転移温度は３００度以下であってもよい。【００２８】
前記第２レンズは、紫外線硬化樹脂で形成されていてもよい。【００２９】
前記樹脂材料はポリカーボネイトであってもよい。【００３０】
前記第１レンズおよび前記第２レンズはガラス材料で形成されていてもよい。【００３１】
前記第１レンズおよび前記第２レンズは、ガラス転移温度が互いに異なるガラス材料で形成されていてもよい。【００３２】
前記第１レンズのガラス材料のガラス転移温度と、前記第２レンズのガラス材料のガラス転移温度との差は２００度以上であってもよい。【００３３】
前記対物レンズは、前記光軸と交わる３つのレンズ面であって、前記第２レンズに面していない側の前記第１レンズのレンズ面である第１レンズ面、実質的に密着された前記第１レンズおよび前記第２レンズの境界をなす第２レンズ面、および、前記第１レンズに面していない側の前記第２レンズのレンズ面である第３レンズ面を有しており、前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面の有効領域のうち、光軸を含む中央有効領域と、前記中央領域の周囲に位置する周辺有効領域とは異なる非球面形状で形成されていてもよい。【００３４】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面について、各々の前記中央領域と前記周辺領域とは異なる非球面形状で形成されていてもよい。【００３５】
前記第２レンズ面の有効径内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの値が変化してもよい。【００３６】
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの絶対値および符号の少なくとも一方が変化してもよい。【００３７】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面が有する前記中央領域と前記周辺領域との境界には、光学的な段差が設けられていてもよい。【００３８】
前記第１レンズ面の周辺有効領域は、所定の波長の光を８０％以上の回折効率で回折させる回折構造を備えていてもよい。【００３９】
本発明による光学ヘッドは、異なる波長の光を放射する複数の光源と、前記複数の光源のうちの一つから放射された光を収束させる前記対物レンズとを備えている。【００４０】
前記光学ヘッドに備えられた対物レンズは、前記複数の光源のうちの第１光源からの光を前記中心部分および前記周辺部分によって収束させ、前記複数の光源のうちの第２光源からの光を、実質的に前記中心部分のみによって収束させてもよい。【００４１】
前記第１光源は、前記第２光源よりも短い波長の光を放射してもよい。【００４２】
前記光学ヘッドは、光の波長に応じて、前記光を略平行光、発散光または収束光に変換して前記対物レンズに入射させる変換部をさらに備えていてもよい。【００４３】
前記変換部は、前記第１光源から放射された光を略平行光に変換してもよい。【００４４】
前記変換部は、前記第２光源から放射された光を収束光、発散光または略平行光に変換してもよい。【００４５】
前記光学ヘッドは、前記第１光源および前記第２光源よりも長い波長の光を放射する第３光源をさらに備え、前記変換部は、前記第３光源から放射された光を発散光に変換してもよい。【００４６】
前記光学ヘッドは、光源から放射されている光の波長に応じて、前記光の光束径を制限する開口制限部をさらに備えていてもよい。【００４７】
前記光学ヘッドは、前記第１光源および前記第２光源よりも長い波長の光を放射する第３光源をさらに備え、前記第１光源は波長λ１の光を放射し、前記第２光源は波長λ２の光を放射し、前記第３光源は波長λ３の光を放射し、前記波長λ１、前記波長λ２および前記波長λ３は、３５０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ、６００ｎｍ＜λ２＜７００ｎｍおよび７００ｎｍ＜λ３＜８５０ｎｍを満たしていてもよい。【００４８】
前記光学ヘッドは、前記波長λ１の光を略平行光に変換し、前記波長λ２の光を収束光に変換し、前記波長λ３の光を発散光に変換して前記対物レンズに入射させる変換部をさらに備えていてもよい。【００４９】
前記光学ヘッドは、色収差を補正するための色収差補正素子をさらに備え、前記色収差補正素子は、前記波長λ１の光の波長の変動に伴って発生する前記対物レンズの色収差を補正してもよい。【００５０】
前記対物レンズによって波長λ３の光を集光する際において、前記対物レンズの有効領域内の任意の点と、光が集光される光記録媒体との間隔Ｗが０．３０ｍｍ以上離れていてもよい。【００５１】
前記波長λ１の光を光記録媒体に集光させた時において、前記光の焦点には光記録媒体の光透過層の厚さに起因して球面収差が発生し、前記変換部は、前記波長λ１の光の焦点に生じる球面収差を変化させてもよい。【００５２】
前記変換部は、少なくとも前記波長λ１の光を略平行光として前記対物レンズに入射させるコリメートレンズと、放射されている光の波長に対応する駆動信号に基づいて前記コリメートレンズを光軸方向に移動させる駆動部とを備えていてもよい。【００５３】
前記波長λ１の光を略平行光として前記対物レンズに入射させることが可能な前記コリメートレンズの位置を基準位置としたときにおいて、前記駆動部は、前記波長λ２の光に対応する駆動信号に基づいて、前記コリメートレンズを前記基準位置から前記対物レンズの方向に移動させて前記波長λ２の光を前記対物レンズに入射させ、前記波長λ３の光に対応する駆動信号に基づいて、前記コリメートレンズを前記基準位置から前記対物レンズとは反対方向に移動させて前記波長λ３の光を前記対物レンズに入射させてもよい。【００５４】
前記変換部は、少なくとも屈折率分布可変材料を用いて構成されており、前記屈折率分布可変材料は、放射されている光の波長に応じて外部から印加される電場、磁場または熱によって屈折率分布が変化してもよい。【００５５】
前記変換部は、屈折率の異なる複数種類の不混和性液体を用いて構成されたレンズであり、前記複数種類の不混和性液体の界面は、放射されている光の波長に応じて曲率が変化してもよい。【００５６】
前記第２光源および前記第３光源とは、略同じ位置に配置されていてもよい。【００５７】
前記第２光源および前記第３光源が一体化されていてもよい。【００５８】
前記第１光源と前記変換部との間で、かつ、前記波長λ１の光のみが通過する光路上に、負の焦点距離を持つリレーレンズをさらに備えていてもよい。【００５９】
前記色収差補正素子には位相段差が設けられ、前記位相段差は、前記波長λ１の光が前記位相段差を透過する際に生じる光路長の差が前記波長λ１の略１０倍になるように構成されており、それにより、前記波長λ１の光の波長の変動に起因して前記光の焦点位置において発生する球面収差を補正してもよい。【００６０】
前記波長λ１の光の一部に対して位相段差として機能する光学素子をさらに備え、前記位相段差は、前記波長λ１の光が前記位相段差を透過する際に生じる光路長の差が前記波長λ１の略１０倍になるように構成されており、それにより、前記波長λ１の光の波長の変動に起因して前記光の焦点位置において発生する球面収差を補正してもよい。【００６１】
前記波長λ１の光の波長の変動に伴って発生する球面収差のうち、前記変換部は、主として３次の球面収差を補正し、前記位相段差は、主として５次以上の次数の球面収差を補正してもよい。【００６２】
本発明による光学ドライブは、前記光学ヘッドと、光記録媒体を回転駆動するためのモータと、前記光学ヘッドと前記モータとを制御する制御部とを備えている。【００６３】
本発明による対物レンズは、光学ヘッドに組み込まれる。前記対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能する。前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々は、光軸を含む中心部分と、前記中心部分の周囲に位置する周辺部分とを有する。前記第１レンズの中心部分は凸レンズとして機能し、前記第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能し、前記光軸と交わる、前記対物レンズの少なくとも１つのレンズ面は、前記光軸を含む中央有効領域および前記光軸を含まない周辺有効領域を有しており、前記中央有効領域と前記周辺有効領域とは異なる非球面形状で形成されている。【００６４】
前記第１レンズおよび前記第２レンズによって、前記第２レンズに面していない側の前記第１レンズのレンズ面である第１レンズ面、実質的に密着された前記第１レンズおよび前記第２レンズの境界をなす第２レンズ面、および、前記第１レンズに面していない側の前記第２レンズのレンズ面である第３レンズ面が規定されており、前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面の有効領域のうち、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に位置する周辺領域とは異なる非球面形状で形成されていてもよい。【００６５】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面について、各々の前記中央領域と前記周辺領域とは異なる非球面形状で形成されていてもよい。【００６６】
前記第２レンズ面の有効径内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの値が変化してもよい。【００６７】
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの絶対値および符号の少なくとも一方が変化してもよい。【００６８】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面が有する前記中央領域と前記周辺領域との境界には、光学的な段差が設けられていてもよい。【００６９】
前記第１レンズ面の周辺有効領域は、所定の波長の光を８０％以上の回折効率で回折させる回折構造を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００７０】
本発明によれば、ＢＤなどの高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤに対して、回折限界性能を有し、かつ、波長分散補償性能に優れた対物レンズを得ることができる。この対物レンズを採用すると光学ヘッドの構成は簡略化されるため、光学ヘッドを小型化できる。その結果、そのような光学ヘッドを搭載した光ディスク装置もまた小型化または薄型化され、低コストで製造できる。さらに、そのような光ディスク装置は、対物レンズの上述の性能に起因する優れた記録再生性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施形態１による対物レンズ１の構成を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態１の対物レンズ１を用いてＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの情報記録層にレーザ光を集束させたときの光線の状態を示す図である。
【図３】波長４０５ｎｍのレーザ光をＢＤ６０に集束させたときの波面収差図である。
【図４】波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させたときの波面収差図である。
【図５】波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させたときの波面収差図である。
【図６】入射光角度を横軸に表したＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差図である。
【図７】実施形態２による対物レンズ２１の構成を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態２の対物レンズ２１を用いてＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの情報記録層にレーザ光を集束させたときの光線の状態を示す図である。
【図９】波長４０５ｎｍのレーザ光をＢＤ６０に集束させたときの波面収差図である。
【図１０】波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させたときの波面収差図である。
【図１１】波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させたときの波面収差図である。
【図１２】入射光角度を横軸に表したＲＭＳ波面収差図である。
【図１３】光ディスクがＢＤ６０であるときの、光学ヘッド７内の光路の状態を示す図である。
【図１４】光ディスクがＤＶＤ７０であるときの、光学ヘッド７内の光路の状態を示す図である。
【図１５】光ディスクがＣＤ８０であるときの、光学ヘッド７内の光路の状態を示す図である。
【図１６】光ディスクがＢＤ６０であるときの、光学ヘッド１００内の光路の状態を示す図である。
【図１７】光ディスクがＤＶＤ７０であるときの、光学ヘッド１００内の光路の状態を示す図である。
【図１８】光ディスクがＣＤ８０であるときの、光学ヘッド１００内の光路の状態を示す図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は、コリメートレンズ４６、および、コリメートレンズ４６を光軸方向に駆動する駆動機構の概略的な構成を示す図である。
【図２０】コリメートレンズ４６を光軸方向に駆動した時の光線の状態を示す図である。
【図２１】ＢＤ６０からの青紫色レーザ光受光時のコリメートレンズ４６の焦点距離と、ＤＶＤ７０／ＣＤ８０からの赤色レーザ光／赤外レーザ光受光時のコリメートレンズ４６の焦点距離との関係を示す図である。
【図２２】（ａ）および（ｂ）は、受発光一体素子５０の発光点の位置を示す図である。
【図２３】（ａ）〜（ｃ）は、コリメートレンズ４６の対物レンズ側に屈折率分布可変材料５４を設けた例を示す図である。
【図２４】回折型の色収差補正素子４７の例を示す図である。
【図２５】（ａ）〜（ｄ）は、ＢＤ６０を記録または再生した場合の、波面収差図を示す図である。
【図２６】位相段差の形状の例を示す図である。
【図２７】実施形態５による光ディスク装置３０の概略的な構成を示す図である。
【図２８】第１の従来例による対物レンズ１０１の構成を示す図である。
【図２９】第２の従来例による対物レンズ２０１の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    対物レンズ
１ａ    基準レンズ
１ｂ    密着レンズ
２    光源
３    ビームスプリッタ
４    コリメートレンズ
５    開口制限素子
６    受光素子
７    光学ヘッド
１１ｉ    第１面共通領域
１１ｏ    第１面専用領域
１２ｉ    第２面共通領域
１２ｏ    第２面専用領域
１３ｉ    第３面共通領域
１３ｏ    第３面専用領域
２０    光学ヘッド
３０    光ディスク装置
３５    光ディスク駆動部
３６    制御部
６０    ＢＤ
７０    ＤＶＤ
８０    ＣＤ
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による対物レンズ、その対物レンズを組み込んだ光学ヘッドおよびその光学ヘッドを利用した光ディスク装置の各実施形態を説明する。【００７４】
以下に説明する実施形態では、いわゆる３波長に対応した光学ヘッドを説明する。光学ヘッドは、光ディスク装置（光ディスクドライブ）に搭載されて、光ディスクの種類に応じて３波長のレーザ光の１つを光ディスクに照射して光ディスクに情報を記録し、または光ディスクから情報を読み出す。【００７５】
光ディスクの種類は、ＢＤ，ＤＶＤおよびＣＤであるとする。説明の簡単化のため、以下ではいずれも情報記録層は１つであるとする。【００７６】
ＢＤの保護基板厚は約０．１ｍｍである。ＢＤへの情報の記録および／またはＢＤからの情報の再生に利用されるレーザ光の波長は、たとえば４０５ｎｍを基準として３５０ｎｍから４５０ｎｍまでの範囲に含まれていればよい。ＢＤに対応する対物レンズ１の開口率ＮＡは０．８５である。【００７７】
また、ＤＶＤの保護基板厚は約０．６ｍｍである。ＤＶＤに対応するレーザ光の波長は、たとえば６５５ｎｍを基準として、６００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲に含まれていればよい。ＤＶＤに対応する対物レンズ１の開口率ＮＡは０．６０である。【００７８】
一方、ＣＤの保護基板厚は約１．２ｍｍである。ＣＤに対応するレーザ光の波長は、たとえば７８５ｎｍを基準として、７００ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲に含まれていればよい。ＣＤに対応する対物レンズ１の開口率ＮＡは０．４７である。【００７９】
以下では、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤに対応するレーザ光の波長を、それぞれの基準波長（４０５ｎｍ、６５５ｎｍおよび７８５ｎｍ）によって特定することとする。【００８０】
本発明による光学ヘッドでは、３波長のレーザ光のいずれもが共通の対物レンズから光ディスクに照射される。したがって、この光学ヘッドには各波長のレーザ光をＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの各情報記録層に集束させることが可能な対物レンズが採用されている。【００８１】
本発明による対物レンズには、ＢＤに照射される青紫色レーザ光を回折させるための回折格子が設けられていない。青紫色レーザ光は対物レンズの屈折効果のみによってＢＤの情報記録層に集束される。回折格子を設けないためレーザ光の透過効率は１００％近くに維持される。その結果、情報の記録または再生に必要とされるレーザパワーを抑えることができる。特に情報の記録時には再生時よりも高いパワーが必要とされるため、消費電力の抑制により効果的である。【００８２】
なお、回折格子が設けられた対物レンズでは、すべての波長についてバランスよく透過効率を高めることができない。ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの各情報記録層に各波長のレーザ光を集束させる際、すべての波長に関して１００％近くの回折効率を得ることはできないためである。ＢＤの回折効率を１００％近くに設定することは可能であるが、その結果、たとえばＤＶＤの回折効率が５０％以下になることもある。また、回折効率が低い波長に対してはレーザ光の照射時に光量が低下するのみならず、光ディスクで反射されたレーザ光の受光時にもさらに光量が低下するため、必要な反射光量を確保するためには、レーザのパワーを高く設定せざるを得ない。よって回折格子を利用しない対物レンズが好適である。【００８３】
さらに本発明の対物レンズは、レーザ光の波長の変動に対する色収差の変動を低減することが可能であり、特に青紫色レーザ光に対して高い効果を発揮する。したがって、たとえば再生動作を記録動作に切り替えたときに青紫色レーザ光の波長が変動しても、本発明の対物レンズによればその影響を受けにくい。よって、常に正確な記録・再生動作を実現できる。特に、記録の失敗は致命的なデータの損失を招く恐れが高いため、正確な記録動作が実現できることが極めて重要である。よって本発明の対物レンズが好適である。【００８４】
（実施形態１）
図１〜図６を参照しながら、本実施形態による対物レンズを詳細に説明する。【００８５】
図１は、本実施形態による対物レンズ１の構成を示す。対物レンズ１は、光ディスクの情報記録層にレーザ光を集光して情報の記録または再生を行う光学ヘッドに用いられる。対物レンズ１は、各光ディスクの情報記録層に対して、その光ディスクに対応する波長のレーザ光を集光する。【００８６】
対物レンズ１は、第１レンズである基準レンズ１ａと、第２レンズである密着レンズ１ｂとを有している。【００８７】
図１に示すように、基準レンズ１ａと密着レンズ１ｂはそれぞれ、光軸を含んだ共通領域と、共通領域の外側の専用領域に分けられる。「共通領域」は、上記３波長のレーザ光のいずれもが共通して通過するよう設計された領域である。一方、「専用領域」は、ＢＤに対応する波長４０５ｎｍのレーザ光のみが通過するよう設計された領域である。ＤＶＤに対応する波長６５５ｎｍのレーザ光、および、ＣＤに対応する波長７８５ｎｍのレーザ光は、共通領域のみを通過する。【００８８】
なお、光軸を含むことに鑑み、共通領域は「中央領域」とも呼び、中央領域の周囲に位置する専用領域は「周辺領域」とも呼ぶ。【００８９】
次に、基準レンズ１ａおよび密着レンズ１ｂをそれぞれ説明する。【００９０】
基準レンズ１ａには、光源側の面である第１面と、光ディスク側の面である第２面とが規定される。【００９１】
基準レンズ１ａの第１面は、共通領域１１ｉと専用領域１１ｏに分けられる。共通領域１１ｉと専用領域１１ｏとは、後述のように異なる非球面形状で形成されている。基準レンズ１ａの第２面は共通領域１２ｉと専用領域１２ｏに分けられる。この共通領域１２ｉと専用領域１２ｏもまた、異なる非球面形状で形成されている。【００９２】
基準レンズ１ａと同様に、密着レンズ１ｂについても、光源側の面と光ディスク側の面とが規定される。【００９３】
密着レンズ１ｂの光源側の面と基準レンズ１ａの第２面とは、接合または接着されることによって実質的に密着されている。よって、これらは１つの面として認識することができる。以下ではこの面を密着面ともいう。密着面では、密着レンズ１ｂの形状と基準レンズ１ａの形状とはほぼ一致している。よって、密着レンズ１ｂの光源側の面の共通領域および専用領域もまた、異なる非球面形状で形成されている。【００９４】
密着レンズ１ｂの光ディスク側の面は、共通領域１３ｉと専用領域１３ｏに分けられる。【００９５】
以下では、基準レンズ１ａの光源側の面１１ｉおよび１１ｏを、対物レンズ１の「第１面」と呼び、密着面を対物レンズ１の「第２面」と呼び、密着レンズ１ｂの光ディスク側の面を「第３面」と呼ぶ。【００９６】
次に、本実施形態の対物レンズ１の具体的な構成を説明する。【００９７】
一般的な光学ヘッドの対物レンズと同様に、対物レンズ１は、全体として凸レンズとして機能する。ただし、基準レンズ１ａは凸レンズとして機能する一方、密着レンズ１ｂを凹レンズの作用を持たせている。【００９８】
本実施形態においては、基準レンズ１ａの材質はＫ−ＶＣ７９（屈折率ｎｄ＝１．６１０、アッベ数νｄ＝５７．８）である。また密着レンズ１ｂの材質は、ポリカーボネイト（屈折率ｎｄ＝１．５８４、アッベ数νｄ＝３０．１）である。ここで、屈折率ｎｄは、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率を表す。またアッベ数νｄは、ｄ線、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）の各屈折率（順にｎｄ、ｎｆ、ｎｃ）を用いて表される値であり、具体的にはνｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎｆ−ｎｃ）である。【００９９】
ポリカーボネイトのような比較的小さいアッベ数νｄの材質は、通常は対物レンズ１の材質として用いられることはない。アッベ数νｄが小さくなると分散が大きくなり、波長によって屈折率が大きく変化するからである。【０１００】
この屈折率の変化は、青紫色レーザ光などの短波長のレーザ光の波長が変動したときに、レーザ光の焦点位置（最良像点位置）に特に大きな影響を与える。レーザ光源の波長の変動は、記録と再生の切り替え（すなわち発光パワーの変動）や温度変動などの種々の要因によって発生する。【０１０１】
密着レンズ１ｂをアッベ数の小さいポリカーボネイトを用いて凹レンズとして成形することにより、波長変動に伴って凸レンズである基準レンズ１ａで発生する最良像点位置の変動の影響を、密着レンズ１ｂで相殺できる。さらに、樹脂材料であるポリカーボネイトは、基準レンズ１ａに密着するよう密着レンズ１ｂを加工、成形することが容易である。本願発明者らは、本実施形態の密着レンズの材料のひとつとして、成形が容易であると同時に樹脂材料の中ではアッベ数が極めて小さいポリカーボネイトが好適であることを見出した。【０１０２】
ここで、対物レンズ１の第１面１１ｉ、１１ｏの非球面形状、第２面１２ｉ、１２ｏの非球面形状および第３面１３ｉ、１３ｏの非球面形状は、下記の（式１）で表される非球面形状によって決定される。
Ｚ＝（１／Ｒ）ｈ2／［１＋［１−（１＋ｋ）・（１／Ｒ）2ｈ2］1/2］＋ΣＡiｈ2i  ・・・（式１）【０１０３】
ここで、ｈは光軸上の頂点から光軸と垂直方向の距離、Ｒは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａｉはｉ＝０〜１０項までの非球面係数である。Ｚはｈ、Ｒ、ｋ、Ａｉによって決まる頂点の接平面からの光軸方向の距離（サグ）であり、このＺの値で決まる曲線が各面の非球面断面形状を与える。【０１０４】
なお（式１）で、０次の項であるＡ0ｈ0、すなわちＡ0は、サグの光軸方向のシフト量を示している。非球面形状を与える（式１）で、０次の項を用いることは一般的ではないが、他の項の非球面係数と同様に、非球面係数の一つとして取り扱うものとする。【０１０５】
図１に示すように、対物レンズ１を形成するそれぞれの面は、光軸を含む共通領域と、共通領域の周囲の光軸を含まない専用領域とにおいて、大きく異なる。【０１０６】
共通領域を形成する第１面１１ｉ、第２面（密着面）１２ｉ、第３面１３ｉの各非球面形状は、３波長のレーザ光の全てに対して最適化されている。すなわち、共通領域で規定される開口の範囲において、各波長のレーザ光が対応する光ディスクの情報記録層の位置において集束するように、曲率半径Ｒ、円錐定数ｋおよび非球面係数Ａｉが決定されて、上述の式１による各非球面形状が決定されている。【０１０７】
一方、専用領域を形成する第１面１１ｏ、第２面（密着面）１２ｏ、第３面１３ｏの各非球面形状は、最も短い青紫色レーザ光のみに対して最適化されており、曲率半径Ｒ、円錐定数ｋおよび非球面係数Ａｉによって、上述の式１による各非球面形状が決定されている。【０１０８】
対物レンズ１の凸レンズとしての機能は、主として基準レンズ１ａが凸レンズとして作用することによる。基準レンズ１ａと、波長に対する屈折率の変動が大きい（すなわちアッベ数が小さい）密着レンズ１ｂとを組み合わせることにより、各波長における基準レンズ１ａと密着レンズ１ｂとの屈折率の差を利用して、各波長に対応する光ディスクの情報記録層の位置にレーザ光を集束させることができる。【０１０９】
下記（表１）〜（表３）は、対物レンズ１の仕様を示す。【０１１０】
【表１】
2007074870.tif 000003
【０１１１】
【表２】
2007074870.tif 000004
【０１１２】
【表３】
2007074870.tif 000005
【０１１３】
（表１）における面番号は以下の意味で割り当てられている。面番号０が光源、面番号１が第１面１１ｉと１１ｏ、面番号２が第２面１２ｉと１２ｏ（密着面）、面番号３が第３面１３ｉと１３ｏ、面番号４が作動距離の基準面、面番号５が光ディスクの保護基板表面、面番号６が光ディスクの情報記録層を表している。また、面間隔および材料名については、該当する面番号と次の面番号との間の面間隔および材料名を示す。作動距離については、レンズ面の最も光ディスクに近い部分と、光ディスクとの距離を表す。また、（表２）において、「Ｅ＋０２」〜「Ｅ−０７」はそれぞれ１０の２乗〜１０の−７乗を表す。【０１１４】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本実施形態の対物レンズ１を用いてＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの情報記録層にレーザ光を集束させたときの光線の状態を示す。【０１１５】
図２（ａ）は、波長４０５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．８５で集光させてＢＤ６０に集束させたときの光線の状態を示す。同様に、図２（ｂ）は、波長６５５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．６０で集光させてＤＶＤ７０に集束させたときの光線の状態を示す。図２（ｃ）は、波長７８５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．４７で集光させてＣＤ８０に集束させたときの光線の状態を示す。いずれも、情報の記録または再生が行われているときの状態を示している。【０１１６】
レーザ光をＢＤ６０に集束させたときは、レーザ光は対物レンズ１の専用領域および共通領域の両方を透過しているが、ＤＶＤ７０またはＣＤ８０に集束させたときは、レーザ光は共通領域のみを透過している。【０１１７】
図３は、波長４０５ｎｍのレーザ光をＢＤ６０に集束させたときの波面収差図であり、入射光角度０．０ｄｅｇ（ａ）と０．５ｄｅｇ（ｂ）を示している。同様に、図４は波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させたときの波面収差図、図５は波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させたときの波面収差図である。【０１１８】
図３〜５に示すＰＸ軸、ＰＹ軸は光軸に対して垂直な軸であり、ＰＸ軸はＰＹ軸に対して垂直である。縦軸は波面収差を示し、スケールの最小は−１λ、最大は＋１λを示している（λ：波長）。【０１１９】
図３〜５に示すとおり、レーザ光の入射光角度を０．０ｄｅｇから０．５ｄｅｇに変化させても、波面収差はそれぞれ±１λ以内の値をとることが確認された。【０１２０】
図６は、入射光角度を横軸に表したＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差図である。ＲＭＳ波面収差とは、理想の波面と実際の波面との標準偏差（ばらつき）を示している。図６では、波長４０５ｎｍの光をＢＤ６０に集束させた場合、波長６５５ｎｍの光をＤＶＤ７０に集束させた場合、波長７８５ｎｍの光をＣＤ８０に集束させた場合のＲＭＳ波面収差を示している。【０１２１】
図６によれば、いずれの場合においても、ＲＭＳ波面収差の値は０．０ｄｅｇ〜０．５ｄｅｇの入射光角度に対して、すべて０．０７λ（λ／１４）以下の回折限界以下の値をとっていることが確認される。これは対物レンズ１の良好な性能を示しているといえる。【０１２２】
本実施形態では、波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させる際に、レーザ光を発散光として対物レンズ１に入射させ、光学系を有限系として機能させている。レーザ光を発散光として対物レンズ１に入射させることにより、対物レンズ１の出射光が収束する位置が対物レンズ１から遠ざかることになる。その結果、レーザ光をＣＤ８０に集束させる際の、ＣＤ８０に対する対物レンズ１の作動距離を大きくすることができる。この作動距離は、一般的には０．３０ｍｍ以上あることが好ましいが、特に記録型のＣＤに対しては、０．４０ｍｍ以上あることが好ましい。本実施形態の対物レンズの作動距離は０．４４ｍｍ以上であり、十分に大きい。【０１２３】
一方、波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させる際には、対物レンズ１にレーザ光を収束光として入射させて、光学系を有限系として機能させている。このように収束光を対物レンズ１に入射させることにより、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０に対する、共通領域内での波面収差を小さくすることができる。なお、レーザ光をＤＶＤ７０に集束させる際は、このように収束光を対物レンズ１に入射させても、十分に大きい作動距離を確保することが可能である。【０１２４】
レーザ光源の波長は、記録と再生の切り替えや、温度変動などにより変動するため、特に短波長のレーザ光の波長変動ほど対物レンズの材料の屈折率変動が大きくなり、その結果、最良像点位置が変動する傾向がある。【０１２５】
本実施形態の対物レンズ１によれば、４０５ｎｍの最良（最小）波面収差の位置に対して±１ｎｍの波長変動が生じたとしても、波長４０６ｍ、４０４ｎｍに対するＲＭＳ波面収差の最良（最小）波面収差の変動が約±０．５μｍに過ぎない。よって、対物レンズ１は良好な波長分散補償性能を有しているといえる。【０１２６】
このような良好な波長分散補償性能を有する理由は、先に説明したように、対物レンズ１全体としては凸レンズとして機能しつつも、凸レンズである基準レンズ１ａに、基準レンズ１ａよりも分散が大きい、すなわちアッベ数が小さい密着レンズ１ｂを凹レンズの作用を持たせて接合または接着したためである。波長変動に伴って凸レンズである基準レンズ１ａで発生する最良像点位置の変動が、凹レンズの作用を持った密着レンズ１ｂで一部相殺されているといえる。【０１２７】
ここで、ＢＤの記録または再生用の対物レンズは、ＮＡ＝０．８５という高開口数の対物レンズであるため、一般的に光源側の面の曲率が大きくなり、加工しにくい形状になる傾向がある。しかし、本実施形態の対物レンズ１では、第１面１１ｉ、１１ｏの面上の任意の点に接する接平面が基準平面となす角の最大値は６６．４ｄｅｇであり、対物レンズの非球面を製作する金型も容易に製作できる。【０１２８】
さらに、本実施形態の対物レンズ１において、基準レンズ１ａは光学性能に優れたガラス材料、Ｋ−ＶＣ７９であり、金型を用いて安価に成形することが可能である。一方、密着レンズ１ｂは樹脂材料であるポリカーボネイトである。【０１２９】
ここで、基準レンズ１ａ（Ｋ−ＶＣ７９）のガラス転移温度は５０７度であるのに対し、密着レンズ１ｂ（ポリカーボネイト）のガラス転移温度は１３８度であるため、成形した基準レンズ１ａに密着レンズ１ｂを密着成形することが可能である。【０１３０】
以上説明したように、本実施形態の対物レンズ１は、波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８５ｎｍの３種の光源を用いて、それらに対応する各光ディスクの記録再生する場合に、それぞれに対して良好な光学性能を示す。この対物レンズを用いた上述の光学ヘッドまたは光ディスク装置は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対して、良好に記録または再生を行なうことができる。【０１３１】
（実施形態２）
次に、図７〜図１２を参照しながら、本実施形態による対物レンズを説明する。本実施形態による対物レンズもまた、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤの３種類の光ディスクの情報記録層にレーザ光を集光して、情報の記録または再生を行う光学ヘッドに用いられる。【０１３２】
図７は、本実施形態による対物レンズ２１の構成を示す。対物レンズ２１は、基準レンズ２１ａと、密着レンズ２１ｂとを有する。本実施形態による対物レンズと実施形態１による対物レンズとの相違点は、専用領域の形状にある。以下、具体的に説明する。【０１３３】
基準レンズ２１ａと密着レンズ２１ｂはそれぞれ、光軸を含み、３波長のレーザ光が透過する共通領域と、共通領域の外側の専用領域に分けられる。基準レンズ２１ａの光源側の面である第１面は、共通領域３１ｉと専用領域３１ｏとに分けられる。基準レンズ２１ａの光ディスク側の面であって、密着レンズ２１ｂの光源側の面である第２面（密着面ともいう）は、共通領域３２ｉと専用領域３２ｏとに分けられる。密着レンズ２１ｂの光ディスク側の面である第３面は共通領域３３ｉと専用領域３３ｏとに分けられる。【０１３４】
基準レンズ２１ａと密着レンズ２１ｂとは、第２面３２ｉと３２ｏにて密着またはほぼ密着して接合または接着されているため、基準レンズ２１ａの密着レンズ２１ｂと接合または接着している面と、密着レンズ２１ｂの基準レンズ２１ａと接合または接着している面は、同じまたはほぼ同じ非球面形状を有している。【０１３５】
次に、対物レンズ２１の具体的な構成について説明する。【０１３６】
基準レンズ２１ａおよび密着レンズ２１ｂの材質は、それぞれ、実施形態１の基準レンズ１ａおよび密着レンズ１ｂと同じである。【０１３７】
第１面３１ｉ、３１ｏの非球面形状、第２面３２ｉ、３２ｏの非球面形状および第３面３３ｉ、３３ｏの非球面形状は、前述の（式１）で表される非球面形状によって決定される。【０１３８】
下記（表４）〜（表６）は、対物レンズ２１の仕様を示す。【０１３９】
【表４】
2007074870.tif 000006
【０１４０】
【表５】
2007074870.tif 000007
【０１４１】
【表６】
2007074870.tif 000008
【０１４２】
（表４）における面番号は以下の意味で割り当てられている。面番号０が光源、面番号１が第１面３１ｉと３１ｏ、面番号２が第２面３２ｉと３２ｏ（密着面）、面番号３が第３面３３ｉと３３ｏ、面番号４が作動距離の基準面、面番号５が光ディスクの保護基板表面、面番号６が光ディスクの情報記録層を表している。また、面間隔および材料名については、該当する面番号と次の面番号との間の面間隔および材料名を示す。また（表５）において、「Ｅ＋０２」〜「Ｅ−０７」はそれぞれ１０の２乗〜１０の−７乗を表す。また、０次の項Ａ０は、実施形態１と同様に取り扱うものとする。【０１４３】
表４が表１と異なる点は、面番号３として示す、第３面３３ｉと３３ｏの面間隔の数値である。実施形態２による対物レンズの面間隔は０．０１７ｍｍであり、実施形態１の対物レンズの面間隔０．０１ｍｍよりも７μｍ長い。【０１４４】
一方、表６が表３と異なる点は、作動距離の数値である。実施形態２による対物レンズの作動距離は０．６６２ｍｍであり、実施形態１の対物レンズの作動距離０．６６９ｍｍよりも７μｍ短い。【０１４５】
これらは、専用領域の形状の相違に起因して生じた差である。表２および５を比較すると、専用領域に対して与えられる非球面係数の数値が相違していることが理解される。この非球面係数の数値の相違によって、（式１）の結果が異なり、専用領域の形状が相違する。実施形態２の対物レンズは、実施形態１の対物レンズよりも面間隔が７μｍ長くなることによって、対物レンズの作動距離が短くなったことを表している。【０１４６】
図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本実施形態の対物レンズ２１を用いてＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの情報記録層にレーザ光を集束させたときの光線の状態を示す。【０１４７】
図８（ａ）は、波長４０５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．８５で集光させてＢＤ６０に集束させたときの光線の状態を示す。同様に、図８（ｂ）は、波長６５５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．６０で集光させてＤＶＤ７０に集束させたときの光線の状態を示す。図８（ｃ）は、波長７８５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．４７で集光させてＣＤ８０に集束させたときの光線の状態を示す。いずれも、情報の記録または再生が行われているときの状態を示している。【０１４８】
レーザ光をＢＤ６０に集束させたときは、レーザ光は対物レンズ１の専用領域および共通領域の両方を透過しているが、ＤＶＤ７０またはＣＤ８０に集束させたときは、レーザ光は共通領域のみを透過している。【０１４９】
図９は波長４０５ｎｍのレーザ光をＢＤ６０に集束させたときの波面収差図であり、入射光角度０．０ｄｅｇ（ａ）と０．５ｄｅｇ（ｂ）を示している。同様に、図１０は波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させたときの波面収差図、図１１は波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させたときの波面収差図である。なお、図９〜１１の表記は、図３〜５と同じである。【０１５０】
図９〜１１に示したとおり、レーザ光の入射光角度を０．０ｄｅｇから０．５ｄｅｇに変えても、波面収差はそれぞれ±１λ以内の値をとることが確認された。【０１５１】
図１２は、入射光角度を横軸に表したＲＭＳ波面収差図である。図１２には、波長４０５ｎｍの光をＢＤ６０に集束させた場合、波長６５５ｎｍの光をＤＶＤ７０集束させた場合、波長７８５ｎｍの光をＣＤ８０集束させた場合を示している。【０１５２】
図１２によれば、いずれの場合においても、ＲＭＳ波面収差の値は０．０ｄｅｇ〜０．５の入射光角度に対して、すべて０．０７λ（λ／１４）以下の回折限界以下の値をとっていることが確認される。これは対物レンズ２１の良好な性能を示しているといえる。【０１５３】
なお、本実施形態でも、波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させる際に、対物レンズ２１にレーザ光を発散光として入射させている。また波長６５５ｎｍのレーザ光を用いてＤＶＤ７０を記録または再生する際には、対物レンズ２１に収束光として入射させている。いずれも光学系を有限系として機能させている。この結果、本実施形態の対物レンズ２１を用いてレーザ光をＣＤ８０に集束させる際の作動距離は０．４３ｍｍ以上であり、十分に大きい。【０１５４】
なお、本実施形態の対物レンズ２１は、４０５ｎｍの最良（最小）波面収差の位置に対して、波長４０６ｍ、４０４ｎｍに対するＲＭＳ波面収差の最良（最小）波面収差の変動が、約±０．５μｍであり、良好な波長分散補償性能を有している。【０１５５】
また、本実施形態の対物レンズ２１では、第１面３１ｉ、３１ｏの面上の任意の点に接する接平面が基準平面となす角の最大値は６５．６ｄｅｇであり、対物レンズの非球面を製作する金型も容易に製作できる。【０１５６】
さらに、本実施形態の対物レンズ２１も、基準レンズ２１ａがＫ−ＶＣ７９、密着レンズ２１ｂはポリカーボネイトであるので、成形した基準レンズ１ａに密着レンズ１ｂを密着成形することが可能である。【０１５７】
以上説明したように、本実施形態の対物レンズ２１は、波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８５ｎｍの３種の光源を用いて、それらに対応する各光ディスクの記録再生する場合に、それぞれに対して良好な光学性能を示す。この対物レンズを用いた上述の光学ヘッドまたは光ディスク装置は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対して、良好に記録または再生を行なうことができる。【０１５８】
なお、実施形態１および２において、基準レンズ１ａおよび基準レンズ２１ａの材質としてＫ−ＶＣ７９（ｎｄ＝１．６１０、νｄ＝５７．８）、密着レンズ１ｂおよび密着レンズ２１ｂの材質としてポリカーボネイト（ｎｄ＝１．５８４、νｄ＝３０．１）を用いた。しかし、材質はこれらに限られない。基準レンズと密着レンズは異なる材質からなり、基準レンズの屈折率をｎｄ１、アッベ数をνｄ１、密着レンズの屈折率をｎｄ２、アッベ数をνｄ２とすると、
ｎｄ１＞ｎｄ２かつνｄ１＞νｄ２  ・・・（式２）
の関係を満足すればよい。【０１５９】
このような屈折率とアッベ数の組み合わせにより、凸レンズである基準レンズで発生する最良像点位置の変動（軸上色収差）を、凹レンズの作用を持った密着レンズで逆方向に補正することができ、良好な波長分散補償性能が得られることは、上述の通りである。【０１６０】
また、屈折率ｎｄ１は、
１．６０＜νｄ１＜１．８５  ・・・（式３）
屈折率ｎｄ２は、
１．４５＜νｄ１＜１．６０  ・・・（式４）
アッベ数νｄ１は、
４０＜νｄ１＜６０  ・・・（式５）
アッベ数νｄ２は、
２０＜νｄ２＜４０  ・・・（式６）
であることが好ましく、このような屈折率とアッベ数を選択することで、一般的な光学用ガラス材料および樹脂材料の組み合わせで、良好な波長分散補償性能が得られる。【０１６１】
基準レンズの材質はガラス材料であることが好ましい。特に成形時の金型寿命を長くして、安価で製作しやすくするためには、このガラス材料のガラス転移温度は５５０℃以下とすることが好ましい。具体的な基準レンズの材質としては、光学用のガラスが好ましく、例えば、Ｋ−ＶＣ７９、Ｋ−ＶＣ７８、Ｋ−ＶＣ８１、Ｋ−ＶＣ８９などが好ましい。【０１６２】
一方、密着レンズの材質は樹脂材料であることが好ましい。基準レンズに対して密着性に優れ、高透過率で耐光性・耐湿性に優れた材料であることが好ましい。【０１６３】
基準レンズに密着成形するために、この樹脂材料のガラス転移温度は、基準レンズに用いられるガラス材料のガラス転移温度よりも低くなければならない。一般的な光学用ガラス材料のガラス転移温度が３５０度から５５０度程度であり、特に上記のＫ−ＶＣ７９、Ｋ−ＶＣ７８、Ｋ−ＶＣ８１、Ｋ−ＶＣ８９などの光学用のガラス材料のガラス転移温度は約５００度であるので、密着レンズに用いる樹脂材料のガラス転移温度は３００度以下であることが好ましい。【０１６４】
このように樹脂材料の密着レンズを、ガラス材料の基準レンズに密着成形することで、基準レンズと密着レンズの密着面の位置合わせが不要となる。【０１６５】
一方、ガラス材料の基準レンズと別のガラス材料の密着レンズによって構成された対物レンズは、耐候性、耐湿性に非常に優れているという特徴がある。ここで、基準レンズのガラス転移温度と、密着レンズのガラス転移温度に、ある程度の差があれば、ガラス材料の基準レンズに対して、別のガラス材料の密着レンズを成形することが可能である。この場合のガラス転移温度の差は２００度以上あることが好ましい。なお、このように、ガラス材料の基準レンズと別のガラス材料の密着レンズを用いる場合は基準レンズと密着レンズは接着剤により接着されることが好ましい。【０１６６】
また、密着レンズを紫外線硬化樹脂として、基準レンズにいわゆるフォトポリマー法（２Ｐ法）で成形することも可能である。フォトポリマー法で成形することで、基準レンズと密着レンズの密着面の位置合わせが不要となる。【０１６７】
また、別々に成形した基準レンズと密着レンズを所定のホルダに挿入することで、基準レンズと密着レンズをほぼ密着して保持することも可能である。このような構成でも、本発明の効果が得られることは明らかである。【０１６８】
なお、実施形態１および２の対物レンズ１および２１では、第１面、第２面（密着面）および第３面の全てのレンズ有効領域が、レンズの光軸を含む共通領域（中央有効領域）と、レンズの光軸を含まない専用領域（周辺有効領域）からなり、それぞれの面の共通領域と専用領域がそれぞれ異なる非球面形状である場合について述べた。【０１６９】
しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば、第１面〜第３面のうち、少なくとも一つの面のレンズ有効領域が、それぞれ異なる非球面形状で表される共通領域と専用領域を備える構成でもよい。また、少なくとも一つの面のレンズ有効領域が、３つ以上の領域を備える構成でもよい。【０１７０】
また、第２面（密着面）の有効領域が、それぞれ異なる非球面形状で表される共通領域と専用領域を備える場合、第２面の有効領域内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、共通領域と専用領域の境界において、θの値とその符号とが変化するように共通領域と専用領域とを構成することで、共通領域と専用領域が生じさせる球面収差量を大きく変えることができる。【０１７１】
「θの符号」とは、具体的には以下のように定義すればよい。たとえば、レンズが光軸を中心とした回転体であることを前提としたとき、レンズ断面図（図１等）において、共通領域と専用領域の境界「点」を挟んだ、共通領域の「接線」および専用領域の「接線」と、基準平面を表す「基準線」との角度が、時計回り／反時計回りかで判断してもよい。【０１７２】
なお、上述の「θの値とその符号とが変化する」は、さらに他の計算方法を利用して判断してもよい。たとえば、上記対物レンズを含む適当な３次元座標系を規定し、共通領域内の点ａでの接平面の法線ベクトルと基準平面の法線ベクトルＣとの内積、および、点ａに近接する専用領域内の点ｂでの接平面の法線ベクトルと基準平面の法線ベクトルＣとの内積を計算する。各内積の絶対値の比較によってθの値が変化したと判断でき、各内積の符号の比較によってθの符号が変化したと判断できる。【０１７３】
例えば、図２（ｂ）に示したＤＶＤ７０の記録・再生時には共通領域のみを介して記録・再生が行われるため、一般的には専用領域にレーザ光が入射しないよう開口を制限する素子または構成が必要となる。しかしながら上述の構成によれば、専用領域に入射したレーザ光は、ＤＶＤ７０上で非常に大きな球面収差が生じて光スポットとして形成されず、実質的に開口を制限する素子または構成は不要となる。【０１７４】
また、第１面と第２面と第３面のうち、少なくとも一つの面の共通領域と専用領域の境界に光学的な段差を設けることで、共通領域と専用領域の境界で生じる位相のずれを補正することができる。【０１７５】
なお、ＢＤ６０の記録または再生時の収差を補正するために、第１面の専用領域に回折構造を持たせてもよい。この構成によれば、ＢＤ６０を記録または再生する際の波面収差を、より小さくできるという効果も得られる。【０１７６】
回折構造は、所定の波長（実施形態１および２の対物レンズ１および２１の場合は波長４０５ｎｍ）のレーザ光を８０％以上の回折効率で回折させるように設計することが好ましい。【０１７７】
上述の実施形態１および２の対物レンズ１および２１は、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤの３種類の各光ディスクの情報記録層にレーザ光を集光して、情報の記録または再生を行う光学系に用いられるとして説明した。しかし、本発明はＢＤに限定されるものではない。【０１７８】
なお、これまでの説明では光ディスクの情報記録層の数は１つであるとしたが、複数であってもよい。複数の情報記録層が存在するときは、上述した「保護基板厚」は、レーザ光入射側の光ディスクの表面から情報の記録や再生の対象とする情報記録層までの間に存在する、透明層の厚さを意味する。その透明層には、情報の記録や再生の対象とされない情報記録層が含まれていてもよい。【０１７９】
（実施形態３）
図１３〜１５は本実施形態による光学ヘッド７の概略的な構成を示す。図１３〜１５はそれぞれ、光ディスクがＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０であるときの、光学ヘッド７内の光路の状態を示している。【０１８０】
光学ヘッド７は、対物レンズ１と、光源２と、ビームスプリッタ３と、コリメートレンズ４と、開口制限素子５と、受光素子６とを有している。【０１８１】
対物レンズ１は、実施形態１による対物レンズである。【０１８２】
光源２は、波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光と、波長６５５ｎｍの赤色レーザ光と、波長７８５ｎｍの赤外レーザ光をそれぞれ放射することが可能である。【０１８３】
開口制限素子５は、光源から放射されている光の波長に応じて、対物レンズ１に入射する光束の光束径を変化させる機能を有する。開口制限素子５を設けた理由は、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０に対する情報の記録または再生時にそれぞれ使用する開口数が異なるためである。開口制限素子５は、機械的絞り、光学的絞りなどによって構成される。【０１８４】
機械的絞りの例として、開口数に対応する直径の孔を有する板状体を複数枚用意し、光ディスクの種類に応じて交換する手段を構成できる。また、光学的絞りの例として、波長選択性のダイクロイック・フィルタやダイクロイック・プリズム等を用いることができる。なお、機械的絞りや光学的絞りは例である。本発明はこれらに限定されるものではない。【０１８５】
なお、開口制限素子５は、開口数を制御するための制御信号に基づいて開口数を制限する。制御信号は、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のいずれの光ディスクが装填されているかを判別する光ディスクコントローラ（後述）から送られる。光ディスクコントローラ（制御部）は光学ヘッドが光ディスク装置に実装された際に、併せて光ディスク装置に設けられる。【０１８６】
ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４および受光素子６については周知の光学素子を用いることが可能である。【０１８７】
次に、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの光ディスクに対して、情報の記録または再生を行う光学ヘッド７の動作について述べる。【０１８８】
図１３において、光源２から放射された波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光は、ビームスプリッタ３を透過し、コリメートレンズ４で略平行光に変換され、開口制限素子５でＮＡが０．８５となるよう開口を制限される。その後、青紫色レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＢＤ６０の情報記録層に光スポットとして集光される。ＢＤ６０の情報記録層で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子５、コリメートレンズ４を透過し、ビームスプリッタ３で反射され、受光素子６に導かれる。【０１８９】
同様に図１４において、光源２から放射された波長６５５ｎｍの赤色レーザ光は、ビームスプリッタ３を透過し、コリメートレンズ４で収束光に変換され、開口制限素子５でＮＡが０．６０となるように開口を制限される。その後、赤色レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＤＶＤ７０の情報記録層に光スポットとして集光される。ＤＶＤ７０の情報記録層で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子５、コリメートレンズ４を透過し、ビームスプリッタ３で反射され、受光素子６に導かれる。【０１９０】
図１４に示すように、ＤＶＤ７０を記録または再生する際には、コリメートレンズ４は、図１３に示したＢＤ６０を記録または再生する際のコリメートレンズ４の位置よりも、光軸に沿って対物レンズ１側に移動されている。これにより、コリメートレンズ４の出射光を収束光にして対物レンズ１に入射させ、ＤＶＤ７０の情報記録層にレーザ光を集光させている。【０１９１】
本実施形態においては、コリメートレンズ４を移動させるために駆動機構（図示せず）を設けている。駆動機構は駆動信号に基づいてコリメートレンズ４の移動を制御する。駆動信号は、上述した光ディスクコントローラから出力される。駆動機構はその駆動信号に基づいて、放射される光の波長に対応する位置まで、コリメートレンズ４を光軸方向に移動させる。これにより、ＤＶＤ７０を記録または再生する際のコリメートレンズ４の位置が、ＢＤ６０を記録または再生する際のコリメートレンズ４の位置よりも対物レンズ１側に移動する。なお、駆動機構の構成および動作は次の実施形態において詳細に説明されるため、その説明が本実施形態による駆動機構の説明として援用される。【０１９２】
また図１５において、光源２から放射された波長７８５ｎｍの赤外レーザ光は、ビームスプリッタ３を透過し、コリメートレンズ４で発散光に変換され、開口制限素子５でＮＡが０．４７となるように開口を制限される。その後、赤外レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＣＤ８０の情報記録層に光スポットとして集光される。ＣＤ８０の情報記録層で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子５、コリメートレンズ４を透過し、ビームスプリッタ３で反射され、受光素子６に導かれる。【０１９３】
図１５から理解されるように、ＣＤ８０を記録または再生する際にも、コリメートレンズ４は駆動機構（図示せず）によって、図１３に示したＢＤ６０を記録または再生する際のコリメートレンズ４の位置よりも、光軸に沿って光源２側に移動されている。これにより、コリメートレンズ４の出射光を発散光にして対物レンズ１に入射させ、ＣＤ８０の情報記録層にレーザ光を集光させている。【０１９４】
なお、レーザ光の収束・発散を切り替えるためにコリメートレンズを光軸に沿って移動させる構成は一例である。他の例として、記録または再生を行う光ディスクの種類毎にレンズ自体を切り替えても良い。【０１９５】
上述の光学ヘッドは、実施形態による対物レンズ１を有するとして説明した。しかし、対物レンズ１に代えて、実施形態２による対物レンズ２１を採用してもよい。【０１９６】
また、実施形態１において説明したように、対物レンズ１は、ＢＤ６０を記録または再生する際、中心波長４０５ｎｍにおける波長±１ｎｍの変動に対するＲＭＳ波面収差の最良像点位置の変動が約±０．５μｍであり、良好な波長分散補償性能を有している。しかし、記録または再生の性能をより向上させるために、波長の変化によって生じる最良像点位置の変動を補正するための色収差補正素子を備えることがより好ましい。この場合の色収差補正素子は、一般的な２枚構成の色消しレンズ等を用いることが可能である。【０１９７】
また、上述の光学ヘッド７では、一つの光源２から波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光、波長６５５ｎｍの赤色レーザ光、波長７８５ｎｍの赤外レーザ光を放射するとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、異なる位置に配置された複数の光源から、それぞれ青紫色レーザ光、赤色レーザ光および赤外レーザ光を放射してもよい。例えば光源２は青紫色レーザ光のみを放射し、光源２とは異なる光源（図示せず）から赤色レーザ光と赤外レーザ光を放射するように構成してもよい。赤色レーザ光および赤外レーザ光、または青紫色レーザ光は、ハーフミラー等の光学素子によってコリメートレンズ４に導かれてもよい。もちろん、３波長のそれぞれのレーザ光を放射する３つの光源を設けてもよい。【０１９８】
なお、各レーザ光の波長は、４０５ｎｍ、６５５ｎｍおよび７８５ｎｍとしたが、これらは固定値ではなくてもよい。本実施形態の説明の冒頭に述べたように、所定の範囲に入る波長であれば同様に適用できる。【０１９９】
なお、本実施形態の受光素子６は光源２とは異なる位置に配置されているが、例えば、光源２と受光素子６を同じ位置に配置する構成でもよい。また、１つの受光素子６がすべてのレーザ光を受光する必要はない。たとえば、３つの受光素子（図示せず）を設けて、青紫色レーザ光、赤色レーザ光、赤外レーザ光をそれぞれ受光してもよい。または３波長のうちの２波長を受光する受光素子と、残りの１波長を受光する受光素子とを設けてもよい。【０２００】
また、光ディスクはＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０の組み合わせに限られることもない。ＢＤに代えて他の高密度光ディスク（保護基板厚約０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５）、ＤＶＤ（保護基板厚約０．６ｍｍ、ＮＡ０．６０）、ＣＤ（保護基板厚約１．２ｍｍ、ＮＡ０．４７）のような異なる種類の光ディスクに対応するように構成することもできる。【０２０１】
（実施形態４）
図１６〜１８は本実施形態による光学ヘッド１００の概略的な構成を示す。図１６〜１８はそれぞれ、光ディスクがＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０であるときの、光学ヘッド１００内の光路の状態を示している。【０２０２】
光学ヘッド１００は、対物レンズ１と、光源４２と、ビームスプリッタ４３と、リレーレンズ４４と、ダイクロイックプリズム４５と、コリメートレンズ４６と、色収差補正素子４７と、開口制限素子４８と、受光素子４９と、受発光一体素子５０とを有している。【０２０３】
対物レンズ１は、実施形態１による対物レンズである。【０２０４】
光源４２は、青紫色レーザ光を放射する。【０２０５】
開口制限素子４８は、光源から放射されている光の波長に応じて、対物レンズ１に入射する光束の光束径を変化させる機能を有する。開口制限素子４８の構成は、図１３〜１５に示す開口制限素子５（実施形態３）と同じである。【０２０６】
受光素子４９は青紫色レーザ光を受光する。【０２０７】
受発光一体素子５０は、赤色レーザ光と赤外レーザ光を放射し、受光する。ダイクロイックプリズム４５は、所定以下の波長の光を反射する。「所定以下の波長」には、青紫色レーザ光の波長４０５ｎｍは含まれているが、赤色レーザ光の波長６５５ｎｍおよび赤外レーザ光の波長７８５ｎｍは含まれていない。すなわち「所定」は、青紫色レーザ光の波長４０５ｎｍと赤色レーザ光の波長６５５ｎｍとの間に設定されている。【０２０８】
なお、ＢＤ６０の保護基板厚は原則として約０．１ｍｍであるが、たとえば２層のＢＤであれば保護基板厚は約０．１ｍｍまたは約０．０７５ｍｍである。【０２０９】
次に、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの光ディスクに対して、情報の記録または再生を行う光学ヘッド７の動作について述べる。【０２１０】
まず図１６を参照しながら、ＢＤ６０に対して、情報の記録または再生を行う光学ヘッド１００の動作について述べる。光源４２から放射された波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光は、ビームスプリッタ４３、リレーレンズ４４を透過する。さらに、ダイクロイックプリズム４５で反射された後、コリメートレンズ４６で略平行光に変換され、色収差補正素子４７を透過して、開口制限素子４８でＮＡが０．８５となるよう開口を制限される。その後、青紫色レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＢＤ６０の情報記録面に光スポットとして集光される。【０２１１】
ＢＤ６０の情報記録面で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子４８、色収差補正素子４７、コリメートレンズ４６を透過し、ダイクロイックプリズム４５で反射され、リレーレンズ４４を透過した後、ビームスプリッタ４３で反射され、受光素子４９に導かれる。【０２１２】
ＢＤ６０を記録または再生する場合は、略平行光を対物レンズ１に入射させている。ここで「略平行光」とは、保護基板厚約０．０８７５ｍｍの場合、完全に平行な光を意味する。これにより、ＢＤ６０の情報記録層において球面収差が略ゼロとなるよう設計されている。一方、保護基板厚が約０．１ｍｍの場合はやや発散光を対物レンズ１に入射させ、保護基板厚が約０．０７５ｍｍの場合はやや収束光を入射させている。これにより、いずれの場合も球面収差を略ゼロにできる。【０２１３】
同様に図１７において、受発光一体素子５０から放射された波長６５５ｎｍの赤色レーザ光は、ダイクロイックプリズム４５を透過し、対物レンズ１側に移動したコリメートレンズ４６で収束光に変換され、色収差補正素子４７を透過して、開口制限素子４８でＮＡが０．６０となるように開口を制限される。その後、赤色レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＤＶＤ７０の情報記録面に光スポットとして集光される。ＤＶＤ７０の情報記録面で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子４８、色収差補正素子４７、コリメートレンズ４６、ダイクロイックプリズム４５を透過し、受発光一体素子５０に戻り、受光される。【０２１４】
図１８において、受発光一体素子５０から放射された波長７８５ｎｍの赤外レーザ光は、ダイクロイックプリズム４５を透過し、受発光一体素子５０側に移動したコリメートレンズ４６で発散光に変換され、色収差補正素子４７を透過して、開口制限素子４８でＮＡが０．４７となるように開口を制限される。その後、赤外レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＣＤ８０の情報記録面に光スポットとして集光される。ＣＤ８０の情報記録面で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子４８、色収差補正素子４７、コリメートレンズ４６、ダイクロイックプリズム４５を透過し、受発光一体素子５０に戻り受光される。【０２１５】
ＤＶＤ７０を記録または再生する場合は、対物レンズ１に対して物点距離−８５ｍｍの収束光を入射させ、ＣＤ８０を記録または再生する場合は、物点距離＋７０ｍｍの発散光を対物レンズ１に対して入射させる必要がある。【０２１６】
次に、図１９と図２０を参照しながら、本実施形態によるコリメートレンズ４６およびその周辺の構成を詳細に説明する。【０２１７】
図１９（ａ）および（ｂ）は、コリメートレンズ４６、および、コリメートレンズ４６を光軸方向に駆動する駆動機構の概略的な構成を示す。いずれも、異なるコリメートレンズ４６の位置に応じて、光の広がりが異なっている状態を示している。【０２１８】
駆動機構は、ステッピングモータ５６と、スクリューシャフト５７と、レンズホルダ５８と、ガイド５９とを有する。【０２１９】
図１９（ｂ）に示すように、ステッピングモータ５６を駆動してスクリューシャフト５７を回転させることにより、コリメートレンズ４６とコリメートレンズ４６を保持するレンズホルダ５８とがガイド５９に沿ってコリメートレンズの光軸方向に移動する。【０２２０】
なお、ステッピングモータ５６を用いると、コリメートレンズ４６の光軸方向の位置をモニタする必要がない。その理由は、ステッピングモータは、パルス信号が与えられると予め定められたステップ単位で回転するため、パルス信号を与える回数で回転角を正確に制御することが可能だからである。したがって、位置センサ等を用いなくても、パルス信号を与える回数と移動距離との関係からコリメートレンズ４６を光軸方向の任意の位置に正確に制御できる。ステッピングモータ５６を用いると、モニタのための構成が不要となり、システムを簡素化できるというメリットがある。【０２２１】
しかし、ステッピングモータ５６に代えて、例えば、磁気回路や圧電素子の駆動によるアクチュエータ等の他の構成によって、コリメートレンズ４６を光軸方向に移動してもよい。磁気回路や圧電素子の駆動によるアクチュエータは駆動部分が小さいため、光学ヘッドの小型化に適しているというメリットがある。【０２２２】
図２０は、コリメートレンズ４６を光軸方向に駆動した時の光線の状態を示す。ＢＤ６０の保護基板の厚さの違いによって発生する球面収差は、対物レンズ１に入射するレーザ光の発散・収束の程度を変化させ、保護基板の厚さの違いによって発生する球面収差と逆の極性の球面収差を発生させることによって補正することが可能である。【０２２３】
従って、例えば、コリメートレンズ６の出射光が略平行光となる図２０（ａ）を基準として、図２０（ｂ）のように、コリメートレンズ４６を光源側に移動すると、コリメートレンズ４６の出射光は発散光となる。これにより、ＢＤ６０の透明基板が厚くなった場合に発生する球面収差を補正できる。【０２２４】
一方、図２０（ｃ）のように、コリメートレンズ４６を対物レンズ側に移動すると、コリメートレンズ４６の出射光は収束光となる。これにより、ＢＤ６０の透明基板が薄くなった場合に発生する球面収差を補正できる。【０２２５】
次に、コリメートレンズ４６を光軸方向に移動させて、レーザ光の発散・収束を切り替える動作を詳細に説明する。【０２２６】
図２１は、ＢＤ６０からの青紫色レーザ光受光時のコリメートレンズ４６の焦点距離と、ＤＶＤ７０／ＣＤ８０からの赤色レーザ光／赤外レーザ光受光時のコリメートレンズ４６の焦点距離との関係を示す。【０２２７】
図２１に示すように、本実施形態のコリメートレンズ４６の焦点距離ｆｃｌは１６ｍｍであり、ＤＶＤ７０とＣＤ８０の光学系の倍率（光学倍率：コリメートレンズ焦点距離ｆｃｌ／対物レンズ焦点距離ｆｏｌ＝１６．０ｍｍ／２．３６ｍｍ）は約６．８倍である。この光学倍率はＤＶＤ７０とＣＤ８０を記録または再生するときの光利用効率およびリム強度を確保するという観点から決定される。【０２２８】
また、リレーレンズ４４の焦点距離ｆｒｌは−１２ｍｍ（負）であり、コリメートレンズ４６とリレーレンズ４４のレンズ間距離ｄ（空気換算）は１０ｍｍである。この時、コリメートレンズ４６とリレーレンズ４４の合成焦点距離ｆｓは（式２）で得られる。
ｆｓ＝ｆｃｌ×ｆｒｌ／（ｆｃｌ＋ｆｒｌ−ｄ）・・・（式２）【０２２９】
（式２）より、合成焦点距離ｆｓは３２ｍｍである。すなわち、ＢＤ６０の光学倍率（合成焦点距離ｆｓ／対物レンズ焦点距離ｆｏｌ＝３２．０ｍｍ／２．３ｍｍ）約１３．９倍である。この光学倍率はＢＤ６０を記録または再生するときの光利用効率およびリム強度を確保するという観点から決定される。【０２３０】
本実施形態に示したように、ダイクロイックプリズム５を挟んで、コリメートレンズ４６の反対側、すなわち光源２側にリレーレンズ４４を配置することで、ＢＤ６０を記録または再生するときの光学倍率と、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０を記録または再生するときの光学倍率をそれぞれ所定値にすることが可能である。【０２３１】
例えば本実施形態においては、ＢＤ６０については、必要なリム強度を確保しつつ、光利用効率が大きくなるよう光学倍率を決定しているが、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０については、ＤＶＤを記録または再生可能な光学ヘッド用途に広く普及している受発光一体素子５０の仕様に合わせた光学倍率を設定している。【０２３２】
このように、コリメートレンズ４６とリレーレンズ４４との焦点距離を決定する。そして、光源４２の発光点は、コリメートレンズ４６が基準位置にある時の、コリメートレンズ４６とリレーレンズ４４を合成のレンズとしたときの主点から３２．０ｍｍ（空気換算）の位置に配置すればよい。なお「基準位置」とは、光源４２から放射された青紫色レーザ光がコリメートレンズ４６によって平行光になるコリメートレンズ４６の位置である。【０２３３】
また受発光一体素子５０の発光点は、図２２（ａ）に示すように、コリメートレンズ４６が上述の基準位置にある時の、コリメートレンズ４６の主点から１５．６ｍｍ（空気換算）の位置に配置すればよい。【０２３４】
この時、ＢＤ６０の保護基板厚０．０８７５ｍｍを中心に、保護基板厚が光ディスクのばらつきを含めて０．０６０ｍｍから０．１１５ｍｍの範囲で変化した場合に発生する球面収差を補正するための、コリメートレンズ４６の光軸方向の移動距離は、±１．０ｍｍとなる。【０２３５】
また、ＤＶＤ７０を記録または再生する場合（図１７）の、コリメートレンズ４６の対物レンズ１方向の移動距離（すなわち、コリメートレンズ４６から出射されるレーザ光が物点距離−８５ｍｍの収束光となる距離）Ｌ１と、ＣＤ８０を記録または再生する場合（図１８）の、コリメートレンズ４６の受発光一体素子５０方向の移動距離（すなわち、コリメートレンズ４６から出射されるレーザ光が物点距離＋７０ｍｍの発散光となる距離）Ｌ２は、共に３．４ｍｍとなる。なお、これらの移動距離は、コリメートレンズ４６およびリレーレンズ４４を近軸レンズとして計算した値である。【０２３６】
以上のように、本実施形態の光学構成においては、本来ＢＤ６０の球面収差補正に用いる光軸方向に移動可能なコリメートレンズ４６を、ＤＶＤ７０とＣＤ８０の光学系に用いることで、対物レンズ１に入射する光線の入射角度（発散収束度）を切り替えることができる。よって、対物レンズ１に入射させる光線の角度（物点位置）が異なっていた場合でも、ＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光と、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光の発光点を一致させることができ、２波長のレーザ光を放射可能な光源を用いることができる。また、このように赤色レーザ光と赤外レーザ光の発光点を一致させることで、それぞれのレーザ光を受光する受光素子も一体化することができる。すなわち、本実施形態のように、２波長用の受発光一体素子５０を用いて、光学構成をシンプルにできる。【０２３７】
ＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光と、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光の両方を放射し、かつ、ＤＶＤ７０およびＣＤ８０からの反射光をそれぞれ受光する受発光一体素子は、ＤＶＤを記録または再生可能な光学ヘッド用途に広く普及している。受発光一体素子は安価に入手可能である。コリメートレンズ４６の可動範囲を拡げて、レーザ光を収束または発散光とすることで、光学ヘッドを安価に構成でき、非常に有効である。【０２３８】
なお、本実施形態においては、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光を略平行光で対物レンズ１に入射させ、ＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光を収束光で対物レンズ１に入射させ、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を発散光で対物レンズに入射させた場合に良好な収差性能が得られる対物レンズを利用して、光学ヘッドを設計する例を説明した。しかし、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０に対して記録または再生を行うための対物レンズへの平行・収束・発散の組み合わせはこれに限るものではない。これらの組み合わせはどのような対物レンズを設計するかに依存するためである。【０２３９】
例えば、ＢＤ６０およびＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光を対物レンズ１に略平行光で入射させ、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を対物レンズに発散光で入射させる対物レンズ１を設計したとする。ＣＤ８０において物点距離＋７０ｍｍの発散光を入射する必要があるとすると、図２２（ｂ）に示すように、受発光一体素子５０の発光点は、コリメートレンズ４６が基準位置にある時の、コリメートレンズ４６の主点から１４．１ｍｍ（空気換算）の位置に配置すればよい。なお、この場合のＤＶＤ７０を記録または再生するときにコリメートレンズ４６を対物レンズ１側に動かす距離Ｌ１’と、ＣＤ８０を記録または再生するときにコリメートレンズ４６を受発光一体素子５０側に動かす距離Ｌ２’は、共に１．９ｍｍとなる。【０２４０】
同様に、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光を対物レンズ１に略平行光で入射させ、ＤＶＤ７０およびＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を対物レンズ１に発散光で入射させる対物レンズ１を設計したとする。すると、受発光一体素子５０の発光点は、コリメートレンズ４６が基準位置にある時のコリメートレンズ４６の主点からの距離を、図２２（ｂ）に示す例よりも小さくして配置することになる。【０２４１】
なお、対物レンズの設計例として、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を略平行光または収束光で入射させると、良好な収差性能が得られる対物レンズも考えられる。しかし、レーザ光を略平行光または収束光で対物レンズに入射させた場合は、対物レンズの出射光が収束する位置が対物レンズに近づいてしまう。その結果、本実施形態に関して説明したような、発散光で対物レンズに入射させる場合と比較すると、ＣＤ８０を記録または再生する際の対物レンズからＣＤ８０までの作動距離（ＷＤ、Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）が小さくなる。記録型のＣＤに対しては、作動距離は０．４０ｍｍ以上あることが好ましいが、上述の例では、０．４ｍｍよりも小さくなることがある。この結果、対物レンズとディスクとが接触する等の不都合が生じ得る。よって、本実施形態で示したように、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光は、対物レンズ１に発散光で入射させることが好ましい。【０２４２】
また、他の例として、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光を対物レンズに収束光または発散光で入射させた場合に良好な収差性能が得られる対物レンズも設計することが可能である。しかし、短波長の光源と光ＮＡの対物レンズを用いて記録または再生を行う、ＢＤのような光ディスクの場合、対物レンズの移動等に伴う軸外収差性能の確保等の観点から、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光は、対物レンズ１に略平行光で入射させることが好ましい。【０２４３】
一方、ＤＶＤ７０を記録または再生する場合に必要とされる対物レンズのＮＡは、ＢＤ６０に必要とされる対物レンズのＮＡよりも小さい。よって、対物レンズに収束光または発散光が入射しても、軸外収差性能を確保しやすい。また収束光を対物レンズに入射させた場合でも、作動距離を確保しやすい。【０２４４】
以上の理由から、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光を略平行光で対物レンズに入射し、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を発散光で対物レンズに入射し、ＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光を略平行光または発散光または収束光で対物レンズに入射するよう、光学的に構成することがより好ましい。【０２４５】
上述の例では、対物レンズに入射するレーザ光を発散状態や収束状態に調整するため（すなわち好ましい状態に変換するため）、コリメートレンズ４６を光軸方向に移動するとした。しかし、他の手段を採用してもよい。【０２４６】
例えば、レンズを少なくとも一つの屈折率分布可変材料で形成し、電場、磁場または熱を印加することによって屈折率分布可変材料の屈折率分布を変化させ、レンズの焦点距離を変化させてもよい。【０２４７】
例えば、図２３（ａ）〜（ｃ）は、コリメートレンズ４６の対物レンズ側に屈折率分布可変材料５４を設けた例を示す。図２３（ａ）〜（ｃ）のように、一般的な硝材のコリメートレンズ４６と屈折率分布可変レンズ５４を組み合わせてもよい。この場合、所定の条件では、光源から放射されたレーザ光はコリメートレンズ４６を透過して略平行光となり、屈折率分布可変レンズ５４を透過する際に、所望の発散・収束状態に変換されて対物レンズに入射する。【０２４８】
さらに、屈折率分布可変レンズ５４レンズに代えて、屈折率の異なる複数種類の不混和性液体でレンズを構成してもよい。レーザ光の波長に応じた大きさの電圧を印加することによって、この不混和性液体の界面の曲率を変化させることができ、それにより、レーザ光の発散・収束の程度（換言すればレンズの焦点距離）を変化させてもよい。【０２４９】
なお、これら焦点距離可変のレンズは、図２３（ａ）〜（ｃ）に示すように、コリメートレンズとは別体のレンズとして光路中に挿入しても良いが、光学ヘッドの小型化やコスト低減の観点から、コリメートレンズの機能を持たせてもよい。このように、焦点距離可変のレンズを用いてレーザ光の発散・収束を変換する場合は、コリメートレンズを光軸方向に移動する方法と比較して駆動部分がないため、全体を小型化できるというメリットがある。【０２５０】
これまでの実施形態の説明においても言及したように、再生動作から記録動作への切り替え時（発光パワーの切り替え時）や周囲温度の変化などによって、レーザ光源の波長が変動する。ここで、特にレーザ光の波長が短いほど、波長変動に伴う対物レンズの材料の屈折率変動による、最良像点位置の変動による影響が大きくなる。【０２５１】
本実施形態の対物レンズ１は、４０５ｎｍの最良（最小）波面収差の位置に対して、波長４０６ｍ、４０４ｎｍに対するＲＭＳ波面収差の最良（最小）波面収差の変動が、約±０．５μｍである。ここで、記録型の高密度光ディスクに対しては、記録または再生性能を向上させるために、波長の変化によって生じる最良像点位置の変動を補正するための色収差補正素子を備えることが好ましい。【０２５２】
たとえば図２４は、回折型の色収差補正素子４７の例を示す。色収差補正素子４７は、入射側（光源側）に向けられる凹のレンズパワーを持った屈折面を有し、また出射側（対物レンズ側）に向けられる凸のパワーを持った回折面を有している。【０２５３】
色収差補正素子４７は、青紫色レーザの基準波長４０５ｎｍでは凹のパワーと凸のパワーが等しく、アフォーカルレンズとして機能する。一方、レーザ波長が長くなった場合には、回折面での回折角が大きくなって凸のパワーが強くなり、平行光が入射した場合に収束光を出射するレンズとして機能する。逆に、レーザ波長が短くなった場合には、回折面での回折角が小さくなって凹のパワーが強くなり、平行光が入射した場合に発散光を出射するレンズとして機能する。これは、対物レンズ１で発生する最良像点位置の変動を相殺するように機能する。【０２５４】
なお、色収差を補正するという機能に限れば、このような回折型の色収差補正素子に限らず、一般的な２枚構成の色消しレンズを用いることも可能である。【０２５５】
図２５（ａ）〜（ｄ）は、ＢＤ６０を記録または再生した場合の、波面収差図を示している。ＰＸ軸は光軸に対して垂直な軸を表している。また、縦軸は波面収差を示し、スケールの最小は−１λ、最大は＋１λを示している。【０２５６】
図２５（ａ）は設計波長である４０５ｎｍのレーザ光を用いてＢＤ６０（基板厚約０．０８７５ｍｍ）を記録または再生した場合の波面収差図であり、良好な特性を示している。【０２５７】
次に、図２５（ｂ）は、設計波長からずれた波長４１０ｎｍのレーザ光を用いてＢＤ６０を記録または再生した場合の波面収差図である。図２５（ｂ）によれば、３次の球面収差に加えて、高次の球面収差が発生していることがわかる。３次の球面収差については、コリメートレンズ６を光源側に約０．６ｍｍ移動させて、発散光で対物レンズ１に入射させることで、図２５（ｃ）のように補正することができる。【０２５８】
しかしながら、図２５（ｃ）で残存する５次以上の高次球面収差については、コリメートレンズ６の移動では補正することができない。【０２５９】
そこで、この波長変動に伴って発生した高次の球面収差は、位相段差を用いて補正することが可能である。【０２６０】
図２４において「レンズ面（凹）＋位相段差」と示されているように、本実施形態では色収差補正素子７の凹レンズ面に位相段差が形成されている。【０２６１】
図２６は、位相段差の形状の例を示す。図２６において、横軸は色収差補正素子４７の半径を表し、縦軸はその半径において、位相段差による位相のずらし量を示している。位相のずらし量は、設計波長４０５ｎｍを１λとしたときの、波長λの整数倍で示されている。【０２６２】
図２６に示すように、本実施形態においては、波長λのレーザ光が位相段差を透過する際に生じる光路長の差が、１０λの整数倍（１０λおよび２０λ）になるように設定している。１０λの整数倍の位相段差とすることで、赤色レーザ（波長６５５ｎｍ）と赤外レーザ（波長７８５ｎｍ）の波面には影響を与えることなく、青紫レーザの波長の変動に応じた高次球面収差を発生させることができる。図２６（ｄ）は、この位相段差によって補正された波面形状を示す。【０２６３】
位相段差は、独立した光学素子として光路中に配置してもよいが、本実施形態で示したように、色収差補正素子４７の凹レンズ面に形成することで、回折面との一体成形も可能である。また、部品点数も削減でき、小型化およびコストダウンの面でより好ましい。【０２６４】
以上のように、波長変動に伴って発生する球面収差は、コリメートレンズ４６の移動による３次の球面収差補正と併せ、位相段差を用いることで高次球面収差も補正することが可能となる。【０２６５】
以上、本実施形態の光学ヘッド１００は、青紫色レーザ光、赤色レーザ光、赤外レーザ光の３波長の光源と、それらに対応する光ディスクの記録再生に対して、それぞれ良好な光学性能を有しており、この対物レンズを用いた光学ヘッドは、例えばＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対して、良好に記録または再生を行なうことができる。【０２６６】
なお、各光源の波長、各光源が設けられた位置、受光素子９が設けられた位置は適宜変更することができる。受発光一体素子５０を光源および受光素子ごとに分けてもよい。逆に、光源２と受光素子９を同じ位置に配置し、受発光一体素子としてもよい。すべての光源のみを一体化してもよいし、さらにすべての受光素子を同じ位置に配置し、受発光一体素子としてもよい。【０２６７】
また、光ディスクはＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０の組み合わせに限られることもない。ＢＤに代えて他の高密度光ディスク（保護基板厚約０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５）、ＤＶＤ（保護基板厚約０．６ｍｍ、ＮＡ０．６０）、ＣＤ（保護基板厚約１．２ｍｍ、ＮＡ０．４７）のような異なる種類の光ディスクに対応するように構成することもできる。【０２６８】
上述の光学ヘッドは、実施形態による対物レンズ１を有するとして説明した。しかし、対物レンズ１に代えて、実施形態２による対物レンズ２１を採用してもよい。【０２６９】
（実施形態５）
図２７は、本実施形態による光ディスク装置３０の概略的な構成を示す。【０２７０】
光ディスク装置３０は、光学ヘッド２０と、光ディスク駆動部３５と、制御部３６とを備えている。なお、図２７には光ディスク装置３０に装填されたＢＤ６０が示されているが、これは説明の便宜のためである。いうまでもなくＢＤ６０をＤＶＤ７０あるいはＣＤ８０に交換することは可能である。ただし、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０およびＣＤ８０は光ディスク装置３０から取り外し可能であり、光ディスク装置３０の構成要素ではない。以下では、特に言及しない限り、光ディスクがＢＤ６０であるとして説明する。【０２７１】
光ディスク駆動部３５はＢＤ６０を回転駆動するモータである。【０２７２】
光学ヘッド２０は実施形態３または４による光学ヘッドである。【０２７３】
制御部３６は、いわゆる光ディスクコントローラであり、光ディスク駆動部３５と光学ヘッド２０の駆動および制御を行う。また制御部３６は、光学ヘッド２０で受光された制御信号、情報信号の信号処理を行い、情報信号を光ディスク装置３０の構成要素と外部機器（たとえばホストコンピュータ）との間でインタフェースさせる。【０２７４】
制御部３６の処理の例を説明する。制御部３６は、光ディスク駆動部３５に対して、装填されている光ディスクを回転駆動するための制御信号を出力する。そして制御部３６は、装填されている光ディスクがＢＤ６０であることを判別すると、光源から青紫色レーザ光を放射するよう指示する。そして、実施形態３および４において言及したコリメートレンズの駆動機構（たとえば図１９（ａ）および（ｂ））に対して駆動信号を送り、光軸方向へのコリメートレンズの移動を制御する。これにより、コリメートレンズによって、光源から放射されたレーザ光は略平行光に変換される。また、開口制限素子５に対しても開口を調整するための制御信号を送り、開口制限素子５においてＮＡが０．８５となるよう開口を制限する。【０２７５】
光ディスク装置３０は、実施形態３または４で述べたいずれかの光学ヘッドを搭載しているので、本実施形態における光ディスク装置３０は、複数の光源とそれらに対応する光ディスクの記録再生に対して、それぞれ良好に記録または再生を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【０２７６】
本発明の対物レンズを用いた光学ヘッドは、高密度光ディスク、ＤＶＤおよびＣＤの記録または再生が可能であるので、光学ヘッドの構成が簡単化され、生産性の向上が達成されるとともに、光ディスク装置自身の小型化、軽量化および高精度化ができ、また、安価に光ディスク装置を提供できる。
【図１】
2007074870.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007074870.tif 000012
【図５】
2007074870.tif 000013
【図６】
2007074870.tif 000014
【図７】
2007074870.tif 000015
【図８】
2007074870.tif 000016
【図９】
2007074870.tif 000017
【図１０】
2007074870.tif 000018
【図１１】
2007074870.tif 000019
【図１２】
2007074870.tif 000020
【図１３】
2007074870.tif 000021
【図１４】
2007074870.tif 000022
【図１５】
2007074870.tif 000023
【図１６】
2007074870.tif 000024
【図１７】
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【図１８】
2007074870.tif 000026
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2007074870.tif 000029
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2007074870.tif 000032
【図２５】
2007074870.tif 000033
【図２６】
2007074870.tif 000034
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年10月26日(2007.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４２】
光学ヘッドに組み込まれる対物レンズであって、
前記対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々は、光軸を含む中心部分と、前記中心部分の周囲に位置する周辺部分とを有しており、
前記第１レンズの中心部分は凸レンズとして機能し、
前記第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能し、
前記光軸と交わる、前記対物レンズの少なくとも１つのレンズ面は、前記光軸を含む中央有効領域および前記光軸を含まない周辺有効領域を有しており、前記中央有効領域と前記周辺有効領域とは、異なる非球面係数で表される非球面形状で形成されている、対物レンズ。
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月26日(2008.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ヘッドに組み込まれる対物レンズであって、
前記対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々は、光軸を含む中心部分と、前記中心部分の周囲に位置する周辺部分とを有しており、
前記第１レンズの中心部分は凸レンズとして機能し、
前記第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能し、
前記第１レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率をｎｄ１、ｄ線およびＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ１、前記第２レンズのｄ線における屈折率をｎｄ２、ｄ線およびＦ線およびＣ線の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ２と表したとき
ｎｄ１＞ｎｄ２かつνｄ１＞νｄ２を満たす対物レンズ。
【請求項２】
前記屈折率ｎｄ１が１．６０＜ｎｄ１＜１．８５を満たし、
かつ、前記屈折率ｎｄ２が１．４５＜ｎｄ２＜１．６０を満たし、
かつ、前記アッベ数νｄ１が４０＜νｄ１＜６０を満たし、
かつ、前記アッベ数νｄ２が２０＜νｄ２＜４０を満たす、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】
前記第１レンズと前記第２レンズとは、接合または接着されている、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記第１レンズと前記第２レンズとを実質的に密着して保持するホルダをさらに備えた、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項５】
前記第１レンズはガラス材料で形成され、前記第２レンズは樹脂材料で形成されている、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記樹脂材料のガラス転移温度は３００度以下である、請求項５に記載の対物レンズ。
【請求項７】
前記第２レンズは、紫外線硬化樹脂で形成されている、請求項５に記載の対物レンズ。
【請求項８】
前記樹脂材料はポリカーボネイトである、請求項５に記載の対物レンズ。
【請求項９】
前記第１レンズおよび前記第２レンズはガラス材料で形成されている、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項１０】
前記第１レンズおよび前記第２レンズは、ガラス転移温度が互いに異なるガラス材料で形成されている、請求項９に記載の対物レンズ。
【請求項１１】
前記第１レンズのガラス材料のガラス転移温度と、前記第２レンズのガラス材料のガラス転移温度との差は、２００度以上である、請求項９に記載の対物レンズ。
【請求項１２】
前記対物レンズは、前記光軸と交わる３つのレンズ面であって、
前記第２レンズに面していない側の前記第１レンズのレンズ面である第１レンズ面、
実質的に密着された前記第１レンズおよび前記第２レンズの境界をなす第２レンズ面、および、
前記第１レンズに面していない側の前記第２レンズのレンズ面である第３レンズ面
を有しており、前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面の有効領域のうち、光軸を含む中央有効領域と、前記中央領域の周囲に位置する周辺有効領域とは異なる非球面形状で形成されている、請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項１３】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面について、各々の前記中央領域と前記周辺領域とは異なる非球面形状で形成されている、請求項１２に記載の対物レンズ。
【請求項１４】
前記第２レンズ面の有効径内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの値が変化する、請求項１２に記載の対物レンズ。
【請求項１５】
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの絶対値および符号の少なくとも一方が変化する、請求項１４に記載の対物レンズ。
【請求項１６】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面が有する前記中央領域と前記周辺領域との境界には、光学的な段差が設けられている、請求項１２に記載の対物レンズ。
【請求項１７】
前記第１レンズ面の周辺有効領域は、所定の波長の光を８０％以上の回折効率で回折させる回折構造を備えている、請求項１２に記載の対物レンズ。
【請求項１８】
異なる波長の光を放射する複数の光源と、
前記複数の光源のうちの一つから放射された光を収束させる、請求項１２に記載の対物レンズと
を備えた光学ヘッド。
【請求項１９】
前記対物レンズは、前記複数の光源のうちの第１光源からの光を前記中心部分および前記周辺部分によって収束させ、
前記複数の光源のうちの第２光源からの光を、実質的に前記中心部分のみによって収束させる、請求項１８に記載の光学ヘッド。
【請求項２０】
前記第１光源は、前記第２光源よりも短い波長の光を放射する、請求項１９に記載の光学ヘッド。
【請求項２１】
光の波長に応じて、前記光を略平行光、発散光または収束光に変換して前記対物レンズに入射させる変換部をさらに備えた、請求項２０に記載の光学ヘッド。
【請求項２２】
前記変換部は、前記第１光源から放射された光を略平行光に変換する、請求項２１に記載の光学ヘッド。
【請求項２３】
前記変換部は、前記第２光源から放射された光を収束光、発散光または略平行光に変換する、請求項２１に記載の光学ヘッド。
【請求項２４】
前記第１光源および前記第２光源よりも長い波長の光を放射する第３光源をさらに備え、
前記変換部は、前記第３光源から放射された光を発散光に変換する、請求項２１に記載の光学ヘッド。
【請求項２５】
光源から放射されている光の波長に応じて、前記光の光束径を制限する開口制限部をさらに備えた、請求項１８記載の光学ヘッド。
【請求項２６】
前記第１光源および前記第２光源よりも長い波長の光を放射する第３光源をさらに備え、
前記第１光源は波長λ１の光を放射し、前記第２光源は波長λ２の光を放射し、前記第３光源は波長λ３の光を放射し、前記波長λ１、前記波長λ２および前記波長λ３は、
３５０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ
６００ｎｍ＜λ２＜７００ｎｍ
７００ｎｍ＜λ３＜８５０ｎｍ
を満たす、請求項１９に記載の光学ヘッド。
【請求項２７】
前記波長λ１の光を略平行光に変換し、前記波長λ２の光を収束光に変換し、前記波長λ３の光を発散光に変換して前記対物レンズに入射させる変換部をさらに備えた、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項２８】
色収差を補正するための色収差補正素子をさらに備え、
前記色収差補正素子は、前記波長λ１の光の波長の変動に伴って発生する前記対物レンズの色収差を補正する、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項２９】
前記対物レンズによって波長λ３の光を集光する際において、前記対物レンズの有効領域内の任意の点と、光が集光される光記録媒体との間隔Ｗが０．３０ｍｍ以上離れている、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３０】
前記波長λ１の光を光記録媒体に集光させた時において、前記光の焦点には光記録媒体の光透過層の厚さに起因して球面収差が発生し、
前記変換部は、前記波長λ１の光の焦点に生じる球面収差を変化させる、請求項２７に記載の光学ヘッド。
【請求項３１】
前記変換部は、少なくとも前記波長λ１の光を略平行光として前記対物レンズに入射させるコリメートレンズと、放射されている光の波長に対応する駆動信号に基づいて前記コリメートレンズを光軸方向に移動させる駆動部とを備えている、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３２】
前記波長λ１の光を略平行光として前記対物レンズに入射させることが可能な前記コリメートレンズの位置を基準位置としたときにおいて
前記駆動部は、
前記波長λ２の光に対応する駆動信号に基づいて、前記コリメートレンズを前記基準位置から前記対物レンズの方向に移動させて前記波長λ２の光を前記対物レンズに入射させ、
前記波長λ３の光に対応する駆動信号に基づいて、前記コリメートレンズを前記基準位置から前記対物レンズとは反対方向に移動させて前記波長λ３の光を前記対物レンズに入射させる、請求項３１に記載の光学ヘッド。
【請求項３３】
前記変換部は、少なくとも屈折率分布可変材料を用いて構成されており、前記屈折率分布可変材料は、放射されている光の波長に応じて外部から印加される電場、磁場または熱によって屈折率分布が変化する、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３４】
前記変換部は、屈折率の異なる複数種類の不混和性液体を用いて構成されたレンズであり、前記複数種類の不混和性液体の界面は、放射されている光の波長に応じて曲率が変化する、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３５】
前記第２光源および前記第３光源とは、略同じ位置に配置されている、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３６】
前記第２光源および前記第３光源が一体化されている、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３７】
前記第１光源と前記変換部との間で、かつ、前記波長λ１の光のみが通過する光路上に、負の焦点距離を持つリレーレンズをさらに備えた、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項３８】
前記色収差補正素子には位相段差が設けられ、
前記位相段差は、前記波長λ１の光が前記位相段差を透過する際に生じる光路長の差が前記波長λ１の略１０倍になるように構成されており、それにより、前記波長λ１の光の波長の変動に起因して前記光の焦点位置において発生する球面収差を補正する、請求項２８に記載の光学ヘッド。
【請求項３９】
前記波長λ１の光の一部に対して位相段差として機能する光学素子をさらに備え、
前記位相段差は、前記波長λ１の光が前記位相段差を透過する際に生じる光路長の差が前記波長λ１の略１０倍になるように構成されており、それにより、前記波長λ１の光の波長の変動に起因して前記光の焦点位置において発生する球面収差を補正する、請求項２６に記載の光学ヘッド。
【請求項４０】
前記波長λ１の光の波長の変動に伴って発生する球面収差のうち、
前記変換部は、主として３次の球面収差を補正し、
前記位相段差は、主として５次以上の次数の球面収差を補正する、請求項３８に記載の光学ヘッド。
【請求項４１】
請求項１８に記載の光学ヘッドと、
光記録媒体を回転駆動するためのモータと、
前記光学ヘッドと前記モータとを制御する制御部と
を備えた光学ドライブ。
【請求項４２】
光学ヘッドに組み込まれる対物レンズであって、
前記対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々は、光軸を含む中心部分と、前記中心部分の周囲に位置する周辺部分とを有しており、
前記第１レンズの中心部分は凸レンズとして機能し、
前記第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能し、
前記光軸と交わる、前記対物レンズの少なくとも１つのレンズ面は、前記光軸を含む中央有効領域および前記光軸を含まない周辺有効領域を有しており、前記中央有効領域と前記周辺有効領域とは、異なる非球面係数で表される非球面形状で形成されている、対物レンズ。
【請求項４３】
前記第１レンズおよび前記第２レンズによって、
前記第２レンズに面していない側の前記第１レンズのレンズ面である第１レンズ面、
実質的に密着された前記第１レンズおよび前記第２レンズの境界をなす第２レンズ面、および、
前記第１レンズに面していない側の前記第２レンズのレンズ面である第３レンズ面
が規定されており、前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面の有効領域のうち、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に位置する周辺領域とは異なる非球面形状で形成されている、請求項４２に記載の対物レンズ。
【請求項４４】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面について、各々の前記中央領域と前記周辺領域とは異なる非球面形状で形成されている、請求項４３に記載の対物レンズ。
【請求項４５】
前記第２レンズ面の有効径内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの値が変化する、請求項４３に記載の対物レンズ。
【請求項４６】
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの絶対値および符号の少なくとも一方が変化する、請求項４５に記載の対物レンズ。
【請求項４７】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面が有する前記中央領域と前記周辺領域との境界には、光学的な段差が設けられている、請求項４２に記載の対物レンズ。
【請求項４８】
前記第１レンズ面の周辺有効領域は、所定の波長の光を８０％以上の回折効率で回折させる回折構造を備えている、請求項４２に記載の対物レンズ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに波長の異なる複数の光源を備え、複数種類の光ディスク等の情報記録媒体に対して、光学的に情報の記録または再生を行う光学ヘッドと、光学ヘッドに用いられる対物レンズ、および光学ヘッドを具備した光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青紫色レーザ光を放射する半導体レーザの実用化に伴い、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）と同じディスク径で、より高密度・大容量の光情報記録媒体（以下、光ディスクともいう）であるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤ）が実用化されている。ＢＤとは、波長４００ｎｍ程度の青紫色レーザ光源と、開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ、ＮＡ）を０．８５まで高めた対物レンズを用いて情報の記録または再生が行われる、保護基板厚約０．１ｍｍの光ディスクである。「保護基板厚」とは、レーザ光入射側の光ディスクの表面から情報記録層までの間に存在する、透明層（保護基板）の厚さを意味する。
【０００３】
また、同じく波長４００ｎｍ程度の青紫色レーザ光源と、開口数０．６５の対物レンズを用いた、保護基板厚約０．６ｍｍの高密度光ディスクの研究・開発も進んでいる（これらの青紫色レーザ光源を用いて記録または再生を行う光ディスクを総称して、高密度光ディスクと呼ぶ）。
【０００４】
そこで、それぞれ保護基板厚が異なる光ディスクの情報記録層に対して、それぞれ異なる波長のレーザ光を一つの対物レンズを用いて集光させて情報の記録および再生を行う、互換性を有する光学ヘッドが提案されている。
【０００５】
例えば、高密度光ディスクとＤＶＤの記録または再生を行う光学ヘッドに用いられる対物レンズとして、図２８に示すような、合成樹脂材料またはガラス材料からなる基準レンズ１０１ａと、この基準レンズ１０１ａに密着した紫外線硬化樹脂材料からなる密着レンズ１０１ｂとにより構成される複合レンズを、対物レンズ１０１として用いた光学ヘッドが特許文献１で報告されている。
【０００６】
図２８では、基準レンズ１０１ａの光源側の面１１１、基準レンズ１０１ａの光ディスク側の面かつ密着レンズ１０１ｂの光源側の面である密着面１１２、密着レンズ１０１ｂの光ディスク側の面１１３が示されている。
【０００７】
この従来例によれば、赤色レーザ光と青紫色レーザ光の２つの波長のレーザ光に対し、波長の違いによって生じる収差を補償することが可能であるとされている。
【０００８】
また特許文献２には、波長４０５ｎｍ程度、波長６５５ｎｍ程度および波長７８５ｎｍ程度の３つの波長のレーザ光を用い、それぞれ保護基板厚の異なる光ディスクにおいて回折限界性能を有する、高い光学性能を備えた光学ヘッド用の対物レンズについて報告されている。
【０００９】
この従来例では、図２９に示すように、基準レンズ２０１ａと、基準レンズ２０１ａの光ディスク側の面２１２に密着またはほぼ密着して、接合または接着された、基準レンズ２０１ａとは異なる材質の密着レンズ２０１ｂとにより構成される対物レンズ２０１を用いて、青紫色レーザ光を用いた高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤの記録または再生が可能であるとされている。
【００１０】
以上、２つの従来例で示した対物レンズは、基準レンズと密着レンズの屈折率と分散の差を利用し、レンズの屈折力だけで互いに異なる２つあるいは３つの波長に対して収差を補償している。そのため回折を用いた対物レンズと比較して光量のロスがほとんどなく、全ての波長に対して高い透過効率が得られるという特徴がある。
【特許文献１】特開２０００−９０４７７号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０５３５５７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の技術では、波長分散補償性能が考慮されておらず、また、光ディスクの保護基板厚の差異により発生する球面収差の補正効果を十分得ることは困難である。
【００１２】
たとえば特許文献１には、青紫色レーザ光に対する波面収差と赤色レーザ光に対する波面収差が記載されている。しかし、この波面収差の最良像点位置の変動についての言及はないため、波長分散補償性能が考慮されているとはいえない。さらに、記録または再生を行う光ディスクの保護基板の厚さや、対物レンズの開口数に関する具体的な記述がなく、光ディスクの保護基板厚の差異により発生する球面収差の補正効果が十分得られるかも不明である。これらは、記録型の光学ヘッドにおいて、特に問題となる可能性がある。
【００１３】
なお、特許文献１は波長７８５ｎｍ程度の赤外レーザ光を用いるＣＤの記録または再生には言及されていないため、高密度光ディスク、ＤＶＤおよびＣＤの記録または再生について互換性能を有していない。
【００１４】
一方、特許文献２で示された従来例の実施例１〜５は、ガラス材料からなる基準レンズと樹脂材料からなる密着レンズとで構成された対物レンズを用いた、高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤに対応した情報の記録または再生の互換性能に言及している。
【００１５】
しかしながら、たとえば特許文献２の実施例１によれば、青紫色レーザ光の中心波長４０５ｎｍにおける波長±１ｎｍの変動に対するＲＭＳ波面収差の最良像点位置の変動は１μｍ以上であり、大きい。これでは波長分散補償性能が十分ということはできない。
【００１６】
なお、特許文献２の実施例６および７においては、波長分散補償性能の良好な対物レンズの設計例が示されているが、この対物レンズは、基準レンズおよび密着レンズが共にガラス材料であり、その具体的な作成方法には言及はない。現実的には２つのガラスレンズを精度良く成形した上で、接合あるいは接着して対物レンズを作成することは困難である。
【００１７】
また、特許文献２の実施例７については、ＣＤおよびＤＶＤの記録または再生時に、レーザ光を発散光として対物レンズに入射させるよう示されている。しかし、特にＣＤの物点距離は１９．５ｍｍであり、非常に小さいため、現実的な光学ヘッドを構成することが非常に困難である。実際、光学ヘッドの具体的構成には言及はない。
【００１８】
さらに、高密度光ディスク用のレーザ光の中心波長のばらつきに伴って発生する球面収差について、波長が±５ｎｍばらついた時に発生する球面収差（色球面収差）は１００ｍλを超える。しかし、特許文献２の実施例１には、このような重要な問題に対する見解はなく、色球面収差の補償の方法についての言及はない。
【００１９】
また、特許文献２に記載の光学ヘッドでは、３波長それぞれの物点距離が異なっているため、光学ヘッド上の各波長の発光点および受光点の配置の構成等が複雑になることが想定される。しかし、このような課題についてはなんら言及されていない。例えば、特許文献２の実施例７によれば、ＣＤとＤＶＤの物点距離はそれぞれ２０ｍｍと３８ｍｍであり、非常に小さい。このような光学ヘッドの構成は開示されておらず、実現性が不明である。
【００２０】
なお、ＣＤに対する対物レンズの作動距離（Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ；ＷＤ）は、対物レンズと光ディスクの衝突回避の観点からより大きいほうが好ましい。しかし、特許文献２の実施例４によれば、対物レンズの作動距離は最大でも０．３８ｍｍ程度しかなく、記録型ＣＤの光学ヘッドに用いる対物レンズとしては、十分とはいえない。
【００２１】
本発明の目的は、良好な波長分散補償性能のもとで、高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ等の複数種類の光ディスクに対して、波長の変動を含めた各種の収差を補償し、良好な記録または再生特性を得ることが可能な対物レンズ、光学ヘッド、および、光ディスク装置（ドライブ）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明による対物レンズは、光学ヘッドに組み込まれる。前記対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能する。前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々は、光軸を含む中心部分と、前記中心部分の周囲に位置する周辺部分とを有する。前記対物レンズは、前記第１レンズの中心部分は凸レンズとして機能し、前記第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能し、前記第１レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率をｎｄ１、ｄ線およびＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ１、前記第２レンズのｄ線における屈折率をｎｄ２、ｄ線およびＦ線およびＣ線の屈折率を用いて表されるアッベ数をνｄ２と表したときｎｄ１＞ｎｄ２かつνｄ１＞νｄ２を満たす。
【００２３】
前記屈折率ｎｄ１が１．６０＜ｎｄ１＜１．８５を満たし、前記屈折率ｎｄ２が１．４５＜ｎｄ２＜１．６０を満たし、前記アッベ数νｄ１が４０＜νｄ１＜６０を満たし、  かつ、前記アッベ数νｄ２が２０＜νｄ２＜４０を満たしてもよい。
【００２４】
前記第１レンズと前記第２レンズとは、接合または接着されていてもよい。
【００２５】
前記第１レンズと前記第２レンズとを実質的に密着して保持するホルダをさらに備えていてもよい。
【００２６】
前記第１レンズはガラス材料で形成され、前記第２レンズは樹脂材料で形成されていてもよい。
【００２７】
前記樹脂材料のガラス転移温度は３００度以下であってもよい。
【００２８】
前記第２レンズは、紫外線硬化樹脂で形成されていてもよい。
【００２９】
前記樹脂材料はポリカーボネイトであってもよい。
【００３０】
前記第１レンズおよび前記第２レンズはガラス材料で形成されていてもよい。
【００３１】
前記第１レンズおよび前記第２レンズは、ガラス転移温度が互いに異なるガラス材料で形成されていてもよい。
【００３２】
前記第１レンズのガラス材料のガラス転移温度と、前記第２レンズのガラス材料のガラス転移温度との差は２００度以上であってもよい。
【００３３】
前記対物レンズは、前記光軸と交わる３つのレンズ面であって、前記第２レンズに面していない側の前記第１レンズのレンズ面である第１レンズ面、実質的に密着された前記第１レンズおよび前記第２レンズの境界をなす第２レンズ面、および、前記第１レンズに面していない側の前記第２レンズのレンズ面である第３レンズ面を有しており、前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面の有効領域のうち、光軸を含む中央有効領域と、前記中央領域の周囲に位置する周辺有効領域とは異なる非球面形状で形成されていてもよい。
【００３４】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面について、各々の前記中央領域と前記周辺領域とは異なる非球面形状で形成されていてもよい。
【００３５】
前記第２レンズ面の有効径内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの値が変化してもよい。
【００３６】
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの絶対値および符号の少なくとも一方が変化してもよい。
【００３７】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面が有する前記中央領域と前記周辺領域との境界には、光学的な段差が設けられていてもよい。
【００３８】
前記第１レンズ面の周辺有効領域は、所定の波長の光を８０％以上の回折効率で回折させる回折構造を備えていてもよい。
【００３９】
本発明による光学ヘッドは、異なる波長の光を放射する複数の光源と、前記複数の光源のうちの一つから放射された光を収束させる前記対物レンズとを備えている。
【００４０】
前記光学ヘッドに備えられた対物レンズは、前記複数の光源のうちの第１光源からの光を前記中心部分および前記周辺部分によって収束させ、前記複数の光源のうちの第２光源からの光を、実質的に前記中心部分のみによって収束させてもよい。
【００４１】
前記第１光源は、前記第２光源よりも短い波長の光を放射してもよい。
【００４２】
前記光学ヘッドは、光の波長に応じて、前記光を略平行光、発散光または収束光に変換して前記対物レンズに入射させる変換部をさらに備えていてもよい。
【００４３】
前記変換部は、前記第１光源から放射された光を略平行光に変換してもよい。
【００４４】
前記変換部は、前記第２光源から放射された光を収束光、発散光または略平行光に変換してもよい。
【００４５】
前記光学ヘッドは、前記第１光源および前記第２光源よりも長い波長の光を放射する第３光源をさらに備え、前記変換部は、前記第３光源から放射された光を発散光に変換してもよい。
【００４６】
前記光学ヘッドは、光源から放射されている光の波長に応じて、前記光の光束径を制限する開口制限部をさらに備えていてもよい。
【００４７】
前記光学ヘッドは、前記第１光源および前記第２光源よりも長い波長の光を放射する第３光源をさらに備え、前記第１光源は波長λ１の光を放射し、前記第２光源は波長λ２の光を放射し、前記第３光源は波長λ３の光を放射し、前記波長λ１、前記波長λ２および前記波長λ３は、３５０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ、６００ｎｍ＜λ２＜７００ｎｍおよび７００ｎｍ＜λ３＜８５０ｎｍを満たしていてもよい。
【００４８】
前記光学ヘッドは、前記波長λ１の光を略平行光に変換し、前記波長λ２の光を収束光に変換し、前記波長λ３の光を発散光に変換して前記対物レンズに入射させる変換部をさらに備えていてもよい。
【００４９】
前記光学ヘッドは、色収差を補正するための色収差補正素子をさらに備え、前記色収差補正素子は、前記波長λ１の光の波長の変動に伴って発生する前記対物レンズの色収差を補正してもよい。
【００５０】
前記対物レンズによって波長λ３の光を集光する際において、前記対物レンズの有効領域内の任意の点と、光が集光される光記録媒体との間隔Ｗが０．３０ｍｍ以上離れていてもよい。
【００５１】
前記波長λ１の光を光記録媒体に集光させた時において、前記光の焦点には光記録媒体の光透過層の厚さに起因して球面収差が発生し、前記変換部は、前記波長λ１の光の焦点に生じる球面収差を変化させてもよい。
【００５２】
前記変換部は、少なくとも前記波長λ１の光を略平行光として前記対物レンズに入射させるコリメートレンズと、放射されている光の波長に対応する駆動信号に基づいて前記コリメートレンズを光軸方向に移動させる駆動部とを備えていてもよい。
【００５３】
前記波長λ１の光を略平行光として前記対物レンズに入射させることが可能な前記コリメートレンズの位置を基準位置としたときにおいて、前記駆動部は、前記波長λ２の光に対応する駆動信号に基づいて、前記コリメートレンズを前記基準位置から前記対物レンズの方向に移動させて前記波長λ２の光を前記対物レンズに入射させ、前記波長λ３の光に対応する駆動信号に基づいて、前記コリメートレンズを前記基準位置から前記対物レンズとは反対方向に移動させて前記波長λ３の光を前記対物レンズに入射させてもよい。
【００５４】
前記変換部は、少なくとも屈折率分布可変材料を用いて構成されており、前記屈折率分布可変材料は、放射されている光の波長に応じて外部から印加される電場、磁場または熱によって屈折率分布が変化してもよい。
【００５５】
前記変換部は、屈折率の異なる複数種類の不混和性液体を用いて構成されたレンズであり、前記複数種類の不混和性液体の界面は、放射されている光の波長に応じて曲率が変化してもよい。
【００５６】
前記第２光源および前記第３光源とは、略同じ位置に配置されていてもよい。
【００５７】
前記第２光源および前記第３光源が一体化されていてもよい。
【００５８】
前記第１光源と前記変換部との間で、かつ、前記波長λ１の光のみが通過する光路上に、負の焦点距離を持つリレーレンズをさらに備えていてもよい。
【００５９】
前記色収差補正素子には位相段差が設けられ、前記位相段差は、前記波長λ１の光が前記位相段差を透過する際に生じる光路長の差が前記波長λ１の略１０倍になるように構成されており、それにより、前記波長λ１の光の波長の変動に起因して前記光の焦点位置において発生する球面収差を補正してもよい。
【００６０】
前記波長λ１の光の一部に対して位相段差として機能する光学素子をさらに備え、前記位相段差は、前記波長λ１の光が前記位相段差を透過する際に生じる光路長の差が前記波長λ１の略１０倍になるように構成されており、それにより、前記波長λ１の光の波長の変動に起因して前記光の焦点位置において発生する球面収差を補正してもよい。
【００６１】
前記波長λ１の光の波長の変動に伴って発生する球面収差のうち、前記変換部は、主として３次の球面収差を補正し、前記位相段差は、主として５次以上の次数の球面収差を補正してもよい。
【００６２】
本発明による光学ドライブは、前記光学ヘッドと、光記録媒体を回転駆動するためのモータと、前記光学ヘッドと前記モータとを制御する制御部とを備えている。
【００６３】
本発明による対物レンズは、光学ヘッドに組み込まれる。前記対物レンズは、互いの光軸が一致するように実質的に密着された第１レンズおよび第２レンズを含み、かつ、全体として凸レンズとして機能する。前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々は、光軸を含む中心部分と、前記中心部分の周囲に位置する周辺部分とを有する。前記第１レンズの中心部分は凸レンズとして機能し、前記第２レンズの中心部分は凹レンズとして機能し、前記光軸と交わる、前記対物レンズの少なくとも１つのレンズ面は、前記光軸を含む中央有効領域および前記光軸を含まない周辺有効領域を有しており、前記中央有効領域と前記周辺有効領域とは異なる非球面形状で形成されている。
【００６４】
前記第１レンズおよび前記第２レンズによって、前記第２レンズに面していない側の前記第１レンズのレンズ面である第１レンズ面、実質的に密着された前記第１レンズおよび前記第２レンズの境界をなす第２レンズ面、および、前記第１レンズに面していない側の前記第２レンズのレンズ面である第３レンズ面が規定されており、前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面の有効領域のうち、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に位置する周辺領域とは異なる非球面形状で形成されていてもよい。
【００６５】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面について、各々の前記中央領域と前記周辺領域とは異なる非球面形状で形成されていてもよい。
【００６６】
前記第２レンズ面の有効径内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの値が変化してもよい。
【００６７】
前記第２レンズ面の中央有効領域と周辺有効領域との境界において、前記θの絶対値および符号の少なくとも一方が変化してもよい。
【００６８】
前記第１レンズ面、前記第２レンズ面および前記第３レンズ面の少なくとも１つのレンズ面が有する前記中央領域と前記周辺領域との境界には、光学的な段差が設けられていてもよい。
【００６９】
前記第１レンズ面の周辺有効領域は、所定の波長の光を８０％以上の回折効率で回折させる回折構造を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００７０】
本発明によれば、ＢＤなどの高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤに対して、回折限界性能を有し、かつ、波長分散補償性能に優れた対物レンズを得ることができる。この対物レンズを採用すると光学ヘッドの構成は簡略化されるため、光学ヘッドを小型化できる。その結果、そのような光学ヘッドを搭載した光ディスク装置もまた小型化または薄型化され、低コストで製造できる。さらに、そのような光ディスク装置は、対物レンズの上述の性能に起因する優れた記録再生性能を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による対物レンズ、その対物レンズを組み込んだ光学ヘッドおよびその光学ヘッドを利用した光ディスク装置の各実施形態を説明する。
【００７２】
以下に説明する実施形態では、いわゆる３波長に対応した光学ヘッドを説明する。光学ヘッドは、光ディスク装置（光ディスクドライブ）に搭載されて、光ディスクの種類に応じて３波長のレーザ光の１つを光ディスクに照射して光ディスクに情報を記録し、または光ディスクから情報を読み出す。
【００７３】
光ディスクの種類は、ＢＤ，ＤＶＤおよびＣＤであるとする。説明の簡単化のため、以下ではいずれも情報記録層は１つであるとする。
【００７４】
ＢＤの保護基板厚は約０．１ｍｍである。ＢＤへの情報の記録および／またはＢＤからの情報の再生に利用されるレーザ光の波長は、たとえば４０５ｎｍを基準として３５０ｎｍから４５０ｎｍまでの範囲に含まれていればよい。ＢＤに対応する対物レンズ１の開口率ＮＡは０．８５である。
【００７５】
また、ＤＶＤの保護基板厚は約０．６ｍｍである。ＤＶＤに対応するレーザ光の波長は、たとえば６５５ｎｍを基準として、６００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲に含まれていればよい。ＤＶＤに対応する対物レンズ１の開口率ＮＡは０．６０である。
【００７６】
一方、ＣＤの保護基板厚は約１．２ｍｍである。ＣＤに対応するレーザ光の波長は、たとえば７８５ｎｍを基準として、７００ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲に含まれていればよい。ＣＤに対応する対物レンズ１の開口率ＮＡは０．４７である。
【００７７】
以下では、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤに対応するレーザ光の波長を、それぞれの基準波長（４０５ｎｍ、６５５ｎｍおよび７８５ｎｍ）によって特定することとする。
【００７８】
本発明による光学ヘッドでは、３波長のレーザ光のいずれもが共通の対物レンズから光ディスクに照射される。したがって、この光学ヘッドには各波長のレーザ光をＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの各情報記録層に集束させることが可能な対物レンズが採用されている。
【００７９】
本発明による対物レンズには、ＢＤに照射される青紫色レーザ光を回折させるための回折格子が設けられていない。青紫色レーザ光は対物レンズの屈折効果のみによってＢＤの情報記録層に集束される。回折格子を設けないためレーザ光の透過効率は１００％近くに維持される。その結果、情報の記録または再生に必要とされるレーザパワーを抑えることができる。特に情報の記録時には再生時よりも高いパワーが必要とされるため、消費電力の抑制により効果的である。
【００８０】
なお、回折格子が設けられた対物レンズでは、すべての波長についてバランスよく透過効率を高めることができない。ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの各情報記録層に各波長のレーザ光を集束させる際、すべての波長に関して１００％近くの回折効率を得ることはできないためである。ＢＤの回折効率を１００％近くに設定することは可能であるが、その結果、たとえばＤＶＤの回折効率が５０％以下になることもある。また、回折効率が低い波長に対してはレーザ光の照射時に光量が低下するのみならず、光ディスクで反射されたレーザ光の受光時にもさらに光量が低下するため、必要な反射光量を確保するためには、レーザのパワーを高く設定せざるを得ない。よって回折格子を利用しない対物レンズが好適である。
【００８１】
さらに本発明の対物レンズは、レーザ光の波長の変動に対する色収差の変動を低減することが可能であり、特に青紫色レーザ光に対して高い効果を発揮する。したがって、たとえば再生動作を記録動作に切り替えたときに青紫色レーザ光の波長が変動しても、本発明の対物レンズによればその影響を受けにくい。よって、常に正確な記録・再生動作を実現できる。特に、記録の失敗は致命的なデータの損失を招く恐れが高いため、正確な記録動作が実現できることが極めて重要である。よって本発明の対物レンズが好適である。
【００８２】
（実施形態１）
図１〜図６を参照しながら、本実施形態による対物レンズを詳細に説明する。
【００８３】
図１は、本実施形態による対物レンズ１の構成を示す。対物レンズ１は、光ディスクの情報記録層にレーザ光を集光して情報の記録または再生を行う光学ヘッドに用いられる。対物レンズ１は、各光ディスクの情報記録層に対して、その光ディスクに対応する波長のレーザ光を集光する。
【００８４】
対物レンズ１は、第１レンズである基準レンズ１ａと、第２レンズである密着レンズ１ｂとを有している。
【００８５】
図１に示すように、基準レンズ１ａと密着レンズ１ｂはそれぞれ、光軸を含んだ共通領域と、共通領域の外側の専用領域に分けられる。「共通領域」は、上記３波長のレーザ光のいずれもが共通して通過するよう設計された領域である。一方、「専用領域」は、ＢＤに対応する波長４０５ｎｍのレーザ光のみが通過するよう設計された領域である。ＤＶＤに対応する波長６５５ｎｍのレーザ光、および、ＣＤに対応する波長７８５ｎｍのレーザ光は、共通領域のみを通過する。
【００８６】
なお、光軸を含むことに鑑み、共通領域は「中央領域」とも呼び、中央領域の周囲に位置する専用領域は「周辺領域」とも呼ぶ。
【００８７】
次に、基準レンズ１ａおよび密着レンズ１ｂをそれぞれ説明する。
【００８８】
基準レンズ１ａには、光源側の面である第１面と、光ディスク側の面である第２面とが規定される。
【００８９】
基準レンズ１ａの第１面は、共通領域１１ｉと専用領域１１ｏに分けられる。共通領域１１ｉと専用領域１１ｏとは、後述のように異なる非球面形状で形成されている。基準レンズ１ａの第２面は共通領域１２ｉと専用領域１２ｏに分けられる。この共通領域１２ｉと専用領域１２ｏもまた、異なる非球面形状で形成されている。
【００９０】
基準レンズ１ａと同様に、密着レンズ１ｂについても、光源側の面と光ディスク側の面とが規定される。
【００９１】
密着レンズ１ｂの光源側の面と基準レンズ１ａの第２面とは、接合または接着されることによって実質的に密着されている。よって、これらは１つの面として認識することができる。以下ではこの面を密着面ともいう。密着面では、密着レンズ１ｂの形状と基準レンズ１ａの形状とはほぼ一致している。よって、密着レンズ１ｂの光源側の面の共通領域および専用領域もまた、異なる非球面形状で形成されている。
【００９２】
密着レンズ１ｂの光ディスク側の面は、共通領域１３ｉと専用領域１３ｏに分けられる。
【００９３】
以下では、基準レンズ１ａの光源側の面１１ｉおよび１１ｏを、対物レンズ１の「第１面」と呼び、密着面を対物レンズ１の「第２面」と呼び、密着レンズ１ｂの光ディスク側の面を「第３面」と呼ぶ。
【００９４】
次に、本実施形態の対物レンズ１の具体的な構成を説明する。
【００９５】
一般的な光学ヘッドの対物レンズと同様に、対物レンズ１は、全体として凸レンズとして機能する。ただし、基準レンズ１ａは凸レンズとして機能する一方、密着レンズ１ｂを凹レンズの作用を持たせている。
【００９６】
本実施形態においては、基準レンズ１ａの材質はＫ−ＶＣ７９（屈折率ｎｄ＝１．６１０、アッベ数νｄ＝５７．８）である。また密着レンズ１ｂの材質は、ポリカーボネイト（屈折率ｎｄ＝１．５８４、アッベ数νｄ＝３０．１）である。ここで、屈折率ｎｄは、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率を表す。またアッベ数νｄは、ｄ線、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）の各屈折率（順にｎｄ、ｎｆ、ｎｃ）を用いて表される値であり、具体的にはνｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎｆ−ｎｃ）である。
【００９７】
ポリカーボネイトのような比較的小さいアッベ数νｄの材質は、通常は対物レンズ１の材質として用いられることはない。アッベ数νｄが小さくなると分散が大きくなり、波長によって屈折率が大きく変化するからである。
【００９８】
この屈折率の変化は、青紫色レーザ光などの短波長のレーザ光の波長が変動したときに、レーザ光の焦点位置（最良像点位置）に特に大きな影響を与える。レーザ光源の波長の変動は、記録と再生の切り替え（すなわち発光パワーの変動）や温度変動などの種々の要因によって発生する。
【００９９】
密着レンズ１ｂをアッベ数の小さいポリカーボネイトを用いて凹レンズとして成形することにより、波長変動に伴って凸レンズである基準レンズ１ａで発生する最良像点位置の変動の影響を、密着レンズ１ｂで相殺できる。さらに、樹脂材料であるポリカーボネイトは、基準レンズ１ａに密着するよう密着レンズ１ｂを加工、成形することが容易である。本願発明者らは、本実施形態の密着レンズの材料のひとつとして、成形が容易であると同時に樹脂材料の中ではアッベ数が極めて小さいポリカーボネイトが好適であることを見出した。
【０１００】
ここで、対物レンズ１の第１面１１ｉ、１１ｏの非球面形状、第２面１２ｉ、１２ｏの非球面形状および第３面１３ｉ、１３ｏの非球面形状は、下記の（式１）で表される非球面形状によって決定される。
Ｚ＝（１／Ｒ）ｈ2／［１＋［１−（１＋ｋ）・（１／Ｒ）2ｈ2］1/2］＋ΣＡiｈ2i  ・・・（式１）
【０１０１】
ここで、ｈは光軸上の頂点から光軸と垂直方向の距離、Ｒは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａｉはｉ＝０〜１０項までの非球面係数である。Ｚはｈ、Ｒ、ｋ、Ａｉによって決まる頂点の接平面からの光軸方向の距離（サグ）であり、このＺの値で決まる曲線が各面の非球面断面形状を与える。
【０１０２】
なお（式１）で、０次の項であるＡ0ｈ0、すなわちＡ0は、サグの光軸方向のシフト量を示している。非球面形状を与える（式１）で、０次の項を用いることは一般的ではないが、他の項の非球面係数と同様に、非球面係数の一つとして取り扱うものとする。
【０１０３】
図１に示すように、対物レンズ１を形成するそれぞれの面は、光軸を含む共通領域と、共通領域の周囲の光軸を含まない専用領域とにおいて、大きく異なる。
【０１０４】
共通領域を形成する第１面１１ｉ、第２面（密着面）１２ｉ、第３面１３ｉの各非球面形状は、３波長のレーザ光の全てに対して最適化されている。すなわち、共通領域で規定される開口の範囲において、各波長のレーザ光が対応する光ディスクの情報記録層の位置において集束するように、曲率半径Ｒ、円錐定数ｋおよび非球面係数Ａｉが決定されて、上述の式１による各非球面形状が決定されている。
【０１０５】
一方、専用領域を形成する第１面１１ｏ、第２面（密着面）１２ｏ、第３面１３ｏの各非球面形状は、最も短い青紫色レーザ光のみに対して最適化されており、曲率半径Ｒ、円錐定数ｋおよび非球面係数Ａｉによって、上述の式１による各非球面形状が決定されている。
【０１０６】
対物レンズ１の凸レンズとしての機能は、主として基準レンズ１ａが凸レンズとして作用することによる。基準レンズ１ａと、波長に対する屈折率の変動が大きい（すなわちアッベ数が小さい）密着レンズ１ｂとを組み合わせることにより、各波長における基準レンズ１ａと密着レンズ１ｂとの屈折率の差を利用して、各波長に対応する光ディスクの情報記録層の位置にレーザ光を集束させることができる。
【０１０７】
下記（表１）〜（表３）は、対物レンズ１の仕様を示す。
【０１０８】
【表１】
2007074870.tif 000038
【０１０９】
【表２】
2007074870.tif 000039
【０１１０】
【表３】
2007074870.tif 000040
【０１１１】
（表１）における面番号は以下の意味で割り当てられている。面番号０が光源、面番号１が第１面１１ｉと１１ｏ、面番号２が第２面１２ｉと１２ｏ（密着面）、面番号３が第３面１３ｉと１３ｏ、面番号４が作動距離の基準面、面番号５が光ディスクの保護基板表面、面番号６が光ディスクの情報記録層を表している。また、面間隔および材料名については、該当する面番号と次の面番号との間の面間隔および材料名を示す。作動距離については、レンズ面の最も光ディスクに近い部分と、光ディスクとの距離を表す。また、（表２）において、「Ｅ＋０２」〜「Ｅ−０７」はそれぞれ１０の２乗〜１０の−７乗を表す。
【０１１２】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本実施形態の対物レンズ１を用いてＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの情報記録層にレーザ光を集束させたときの光線の状態を示す。
【０１１３】
図２（ａ）は、波長４０５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．８５で集光させてＢＤ６０に集束させたときの光線の状態を示す。同様に、図２（ｂ）は、波長６５５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．６０で集光させてＤＶＤ７０に集束させたときの光線の状態を示す。図２（ｃ）は、波長７８５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．４７で集光させてＣＤ８０に集束させたときの光線の状態を示す。いずれも、情報の記録または再生が行われているときの状態を示している。
【０１１４】
レーザ光をＢＤ６０に集束させたときは、レーザ光は対物レンズ１の専用領域および共通領域の両方を透過しているが、ＤＶＤ７０またはＣＤ８０に集束させたときは、レーザ光は共通領域のみを透過している。
【０１１５】
図３は、波長４０５ｎｍのレーザ光をＢＤ６０に集束させたときの波面収差図であり、入射光角度０．０ｄｅｇ（ａ）と０．５ｄｅｇ（ｂ）を示している。同様に、図４は波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させたときの波面収差図、図５は波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させたときの波面収差図である。
【０１１６】
図３〜５に示すＰＸ軸、ＰＹ軸は光軸に対して垂直な軸であり、ＰＸ軸はＰＹ軸に対して垂直である。縦軸は波面収差を示し、スケールの最小は−１λ、最大は＋１λを示している（λ：波長）。
【０１１７】
図３〜５に示すとおり、レーザ光の入射光角度を０．０ｄｅｇから０．５ｄｅｇに変化させても、波面収差はそれぞれ±１λ以内の値をとることが確認された。
【０１１８】
図６は、入射光角度を横軸に表したＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差図である。ＲＭＳ波面収差とは、理想の波面と実際の波面との標準偏差（ばらつき）を示している。図６では、波長４０５ｎｍの光をＢＤ６０に集束させた場合、波長６５５ｎｍの光をＤＶＤ７０に集束させた場合、波長７８５ｎｍの光をＣＤ８０に集束させた場合のＲＭＳ波面収差を示している。
【０１１９】
図６によれば、いずれの場合においても、ＲＭＳ波面収差の値は０．０ｄｅｇ〜０．５ｄｅｇの入射光角度に対して、すべて０．０７λ（λ／１４）以下の回折限界以下の値をとっていることが確認される。これは対物レンズ１の良好な性能を示しているといえる。
【０１２０】
本実施形態では、波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させる際に、レーザ光を発散光として対物レンズ１に入射させ、光学系を有限系として機能させている。レーザ光を発散光として対物レンズ１に入射させることにより、対物レンズ１の出射光が収束する位置が対物レンズ１から遠ざかることになる。その結果、レーザ光をＣＤ８０に集束させる際の、ＣＤ８０に対する対物レンズ１の作動距離を大きくすることができる。この作動距離は、一般的には０．３０ｍｍ以上あることが好ましいが、特に記録型のＣＤに対しては、０．４０ｍｍ以上あることが好ましい。本実施形態の対物レンズの作動距離は０．４４ｍｍ以上であり、十分に大きい。
【０１２１】
一方、波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させる際には、対物レンズ１にレーザ光を収束光として入射させて、光学系を有限系として機能させている。このように収束光を対物レンズ１に入射させることにより、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０に対する、共通領域内での波面収差を小さくすることができる。なお、レーザ光をＤＶＤ７０に集束させる際は、このように収束光を対物レンズ１に入射させても、十分に大きい作動距離を確保することが可能である。
【０１２２】
レーザ光源の波長は、記録と再生の切り替えや、温度変動などにより変動するため、特に短波長のレーザ光の波長変動ほど対物レンズの材料の屈折率変動が大きくなり、その結果、最良像点位置が変動する傾向がある。
【０１２３】
本実施形態の対物レンズ１によれば、４０５ｎｍの最良（最小）波面収差の位置に対して±１ｎｍの波長変動が生じたとしても、波長４０６ｍ、４０４ｎｍに対するＲＭＳ波面収差の最良（最小）波面収差の変動が約±０．５μｍに過ぎない。よって、対物レンズ１は良好な波長分散補償性能を有しているといえる。
【０１２４】
このような良好な波長分散補償性能を有する理由は、先に説明したように、対物レンズ１全体としては凸レンズとして機能しつつも、凸レンズである基準レンズ１ａに、基準レンズ１ａよりも分散が大きい、すなわちアッベ数が小さい密着レンズ１ｂを凹レンズの作用を持たせて接合または接着したためである。波長変動に伴って凸レンズである基準レンズ１ａで発生する最良像点位置の変動が、凹レンズの作用を持った密着レンズ１ｂで一部相殺されているといえる。
【０１２５】
ここで、ＢＤの記録または再生用の対物レンズは、ＮＡ＝０．８５という高開口数の対物レンズであるため、一般的に光源側の面の曲率が大きくなり、加工しにくい形状になる傾向がある。しかし、本実施形態の対物レンズ１では、第１面１１ｉ、１１ｏの面上の任意の点に接する接平面が基準平面となす角の最大値は６６．４ｄｅｇであり、対物レンズの非球面を製作する金型も容易に製作できる。
【０１２６】
さらに、本実施形態の対物レンズ１において、基準レンズ１ａは光学性能に優れたガラス材料、Ｋ−ＶＣ７９であり、金型を用いて安価に成形することが可能である。一方、密着レンズ１ｂは樹脂材料であるポリカーボネイトである。
【０１２７】
ここで、基準レンズ１ａ（Ｋ−ＶＣ７９）のガラス転移温度は５０７度であるのに対し、密着レンズ１ｂ（ポリカーボネイト）のガラス転移温度は１３８度であるため、成形した基準レンズ１ａに密着レンズ１ｂを密着成形することが可能である。
【０１２８】
以上説明したように、本実施形態の対物レンズ１は、波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８５ｎｍの３種の光源を用いて、それらに対応する各光ディスクの記録再生する場合に、それぞれに対して良好な光学性能を示す。この対物レンズを用いた上述の光学ヘッドまたは光ディスク装置は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対して、良好に記録または再生を行なうことができる。
【０１２９】
（実施形態２）
次に、図７〜図１２を参照しながら、本実施形態による対物レンズを説明する。本実施形態による対物レンズもまた、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤの３種類の光ディスクの情報記録層にレーザ光を集光して、情報の記録または再生を行う光学ヘッドに用いられる。
【０１３０】
図７は、本実施形態による対物レンズ２１の構成を示す。対物レンズ２１は、基準レンズ２１ａと、密着レンズ２１ｂとを有する。本実施形態による対物レンズと実施形態１による対物レンズとの相違点は、専用領域の形状にある。以下、具体的に説明する。
【０１３１】
基準レンズ２１ａと密着レンズ２１ｂはそれぞれ、光軸を含み、３波長のレーザ光が透過する共通領域と、共通領域の外側の専用領域に分けられる。基準レンズ２１ａの光源側の面である第１面は、共通領域３１ｉと専用領域３１ｏとに分けられる。基準レンズ２１ａの光ディスク側の面であって、密着レンズ２１ｂの光源側の面である第２面（密着面ともいう）は、共通領域３２ｉと専用領域３２ｏとに分けられる。密着レンズ２１ｂの光ディスク側の面である第３面は共通領域３３ｉと専用領域３３ｏとに分けられる。
【０１３２】
基準レンズ２１ａと密着レンズ２１ｂとは、第２面３２ｉと３２ｏにて密着またはほぼ密着して接合または接着されているため、基準レンズ２１ａの密着レンズ２１ｂと接合または接着している面と、密着レンズ２１ｂの基準レンズ２１ａと接合または接着している面は、同じまたはほぼ同じ非球面形状を有している。
【０１３３】
次に、対物レンズ２１の具体的な構成について説明する。
【０１３４】
基準レンズ２１ａおよび密着レンズ２１ｂの材質は、それぞれ、実施形態１の基準レンズ１ａおよび密着レンズ１ｂと同じである。
【０１３５】
第１面３１ｉ、３１ｏの非球面形状、第２面３２ｉ、３２ｏの非球面形状および第３面３３ｉ、３３ｏの非球面形状は、前述の（式１）で表される非球面形状によって決定される。
【０１３６】
下記（表４）〜（表６）は、対物レンズ２１の仕様を示す。
【０１３７】
【表４】
2007074870.tif 000041
【０１３８】
【表５】
2007074870.tif 000042
【０１３９】
【表６】
2007074870.tif 000043
【０１４０】
（表４）における面番号は以下の意味で割り当てられている。面番号０が光源、面番号１が第１面３１ｉと３１ｏ、面番号２が第２面３２ｉと３２ｏ（密着面）、面番号３が第３面３３ｉと３３ｏ、面番号４が作動距離の基準面、面番号５が光ディスクの保護基板表面、面番号６が光ディスクの情報記録層を表している。また、面間隔および材料名については、該当する面番号と次の面番号との間の面間隔および材料名を示す。また（表５）において、「Ｅ＋０２」〜「Ｅ−０７」はそれぞれ１０の２乗〜１０の−７乗を表す。また、０次の項Ａ０は、実施形態１と同様に取り扱うものとする。
【０１４１】
表４が表１と異なる点は、面番号３として示す、第３面３３ｉと３３ｏの面間隔の数値である。実施形態２による対物レンズの面間隔は０．０１７ｍｍであり、実施形態１の対物レンズの面間隔０．０１ｍｍよりも７μｍ長い。
【０１４２】
一方、表６が表３と異なる点は、作動距離の数値である。実施形態２による対物レンズの作動距離は０．６６２ｍｍであり、実施形態１の対物レンズの作動距離０．６６９ｍｍよりも７μｍ短い。
【０１４３】
これらは、専用領域の形状の相違に起因して生じた差である。表２および５を比較すると、専用領域に対して与えられる非球面係数の数値が相違していることが理解される。この非球面係数の数値の相違によって、（式１）の結果が異なり、専用領域の形状が相違する。実施形態２の対物レンズは、実施形態１の対物レンズよりも面間隔が７μｍ長くなることによって、対物レンズの作動距離が短くなったことを表している。
【０１４４】
図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本実施形態の対物レンズ２１を用いてＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの情報記録層にレーザ光を集束させたときの光線の状態を示す。
【０１４５】
図８（ａ）は、波長４０５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．８５で集光させてＢＤ６０に集束させたときの光線の状態を示す。同様に、図８（ｂ）は、波長６５５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．６０で集光させてＤＶＤ７０に集束させたときの光線の状態を示す。図８（ｃ）は、波長７８５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．４７で集光させてＣＤ８０に集束させたときの光線の状態を示す。いずれも、情報の記録または再生が行われているときの状態を示している。
【０１４６】
レーザ光をＢＤ６０に集束させたときは、レーザ光は対物レンズ１の専用領域および共通領域の両方を透過しているが、ＤＶＤ７０またはＣＤ８０に集束させたときは、レーザ光は共通領域のみを透過している。
【０１４７】
図９は波長４０５ｎｍのレーザ光をＢＤ６０に集束させたときの波面収差図であり、入射光角度０．０ｄｅｇ（ａ）と０．５ｄｅｇ（ｂ）を示している。同様に、図１０は波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させたときの波面収差図、図１１は波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させたときの波面収差図である。なお、図９〜１１の表記は、図３〜５と同じである。
【０１４８】
図９〜１１に示したとおり、レーザ光の入射光角度を０．０ｄｅｇから０．５ｄｅｇに変えても、波面収差はそれぞれ±１λ以内の値をとることが確認された。
【０１４９】
図１２は、入射光角度を横軸に表したＲＭＳ波面収差図である。図１２には、波長４０５ｎｍの光をＢＤ６０に集束させた場合、波長６５５ｎｍの光をＤＶＤ７０集束させた場合、波長７８５ｎｍの光をＣＤ８０集束させた場合を示している。
【０１５０】
図１２によれば、いずれの場合においても、ＲＭＳ波面収差の値は０．０ｄｅｇ〜０．５の入射光角度に対して、すべて０．０７λ（λ／１４）以下の回折限界以下の値をとっていることが確認される。これは対物レンズ２１の良好な性能を示しているといえる。
【０１５１】
なお、本実施形態でも、波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させる際に、対物レンズ２１にレーザ光を発散光として入射させている。また波長６５５ｎｍのレーザ光を用いてＤＶＤ７０を記録または再生する際には、対物レンズ２１に収束光として入射させている。いずれも光学系を有限系として機能させている。この結果、本実施形態の対物レンズ２１を用いてレーザ光をＣＤ８０に集束させる際の作動距離は０．４３ｍｍ以上であり、十分に大きい。
【０１５２】
なお、本実施形態の対物レンズ２１は、４０５ｎｍの最良（最小）波面収差の位置に対して、波長４０６ｍ、４０４ｎｍに対するＲＭＳ波面収差の最良（最小）波面収差の変動が、約±０．５μｍであり、良好な波長分散補償性能を有している。
【０１５３】
また、本実施形態の対物レンズ２１では、第１面３１ｉ、３１ｏの面上の任意の点に接する接平面が基準平面となす角の最大値は６５．６ｄｅｇであり、対物レンズの非球面を製作する金型も容易に製作できる。
【０１５４】
さらに、本実施形態の対物レンズ２１も、基準レンズ２１ａがＫ−ＶＣ７９、密着レンズ２１ｂはポリカーボネイトであるので、成形した基準レンズ１ａに密着レンズ１ｂを密着成形することが可能である。
【０１５５】
以上説明したように、本実施形態の対物レンズ２１は、波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８５ｎｍの３種の光源を用いて、それらに対応する各光ディスクの記録再生する場合に、それぞれに対して良好な光学性能を示す。この対物レンズを用いた上述の光学ヘッドまたは光ディスク装置は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対して、良好に記録または再生を行なうことができる。
【０１５６】
なお、実施形態１および２において、基準レンズ１ａおよび基準レンズ２１ａの材質としてＫ−ＶＣ７９（ｎｄ＝１．６１０、νｄ＝５７．８）、密着レンズ１ｂおよび密着レンズ２１ｂの材質としてポリカーボネイト（ｎｄ＝１．５８４、νｄ＝３０．１）を用いた。しかし、材質はこれらに限られない。基準レンズと密着レンズは異なる材質からなり、基準レンズの屈折率をｎｄ１、アッベ数をνｄ１、密着レンズの屈折率をｎｄ２、アッベ数をνｄ２とすると、
ｎｄ１＞ｎｄ２かつνｄ１＞νｄ２  ・・・（式２）
の関係を満足すればよい。
【０１５７】
このような屈折率とアッベ数の組み合わせにより、凸レンズである基準レンズで発生する最良像点位置の変動（軸上色収差）を、凹レンズの作用を持った密着レンズで逆方向に補正することができ、良好な波長分散補償性能が得られることは、上述の通りである。
【０１５８】
また、屈折率ｎｄ１は、
１．６０＜νｄ１＜１．８５  ・・・（式３）
屈折率ｎｄ２は、
１．４５＜νｄ１＜１．６０  ・・・（式４）
アッベ数νｄ１は、
４０＜νｄ１＜６０  ・・・（式５）
アッベ数νｄ２は、
２０＜νｄ２＜４０  ・・・（式６）
であることが好ましく、このような屈折率とアッベ数を選択することで、一般的な光学用ガラス材料および樹脂材料の組み合わせで、良好な波長分散補償性能が得られる。
【０１５９】
基準レンズの材質はガラス材料であることが好ましい。特に成形時の金型寿命を長くして、安価で製作しやすくするためには、このガラス材料のガラス転移温度は５５０℃以下とすることが好ましい。具体的な基準レンズの材質としては、光学用のガラスが好ましく、例えば、Ｋ−ＶＣ７９、Ｋ−ＶＣ７８、Ｋ−ＶＣ８１、Ｋ−ＶＣ８９などが好ましい。
【０１６０】
一方、密着レンズの材質は樹脂材料であることが好ましい。基準レンズに対して密着性に優れ、高透過率で耐光性・耐湿性に優れた材料であることが好ましい。
【０１６１】
基準レンズに密着成形するために、この樹脂材料のガラス転移温度は、基準レンズに用いられるガラス材料のガラス転移温度よりも低くなければならない。一般的な光学用ガラス材料のガラス転移温度が３５０度から５５０度程度であり、特に上記のＫ−ＶＣ７９、Ｋ−ＶＣ７８、Ｋ−ＶＣ８１、Ｋ−ＶＣ８９などの光学用のガラス材料のガラス転移温度は約５００度であるので、密着レンズに用いる樹脂材料のガラス転移温度は３００度以下であることが好ましい。
【０１６２】
このように樹脂材料の密着レンズを、ガラス材料の基準レンズに密着成形することで、基準レンズと密着レンズの密着面の位置合わせが不要となる。
【０１６３】
一方、ガラス材料の基準レンズと別のガラス材料の密着レンズによって構成された対物レンズは、耐候性、耐湿性に非常に優れているという特徴がある。ここで、基準レンズのガラス転移温度と、密着レンズのガラス転移温度に、ある程度の差があれば、ガラス材料の基準レンズに対して、別のガラス材料の密着レンズを成形することが可能である。この場合のガラス転移温度の差は２００度以上あることが好ましい。なお、このように、ガラス材料の基準レンズと別のガラス材料の密着レンズを用いる場合は基準レンズと密着レンズは接着剤により接着されることが好ましい。
【０１６４】
また、密着レンズを紫外線硬化樹脂として、基準レンズにいわゆるフォトポリマー法（２Ｐ法）で成形することも可能である。フォトポリマー法で成形することで、基準レンズと密着レンズの密着面の位置合わせが不要となる。
【０１６５】
また、別々に成形した基準レンズと密着レンズを所定のホルダに挿入することで、基準レンズと密着レンズをほぼ密着して保持することも可能である。このような構成でも、本発明の効果が得られることは明らかである。
【０１６６】
なお、実施形態１および２の対物レンズ１および２１では、第１面、第２面（密着面）および第３面の全てのレンズ有効領域が、レンズの光軸を含む共通領域（中央有効領域）と、レンズの光軸を含まない専用領域（周辺有効領域）からなり、それぞれの面の共通領域と専用領域がそれぞれ異なる非球面形状である場合について述べた。
【０１６７】
しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば、第１面〜第３面のうち、少なくとも一つの面のレンズ有効領域が、それぞれ異なる非球面形状で表される共通領域と専用領域を備える構成でもよい。また、少なくとも一つの面のレンズ有効領域が、３つ以上の領域を備える構成でもよい。
【０１６８】
また、第２面（密着面）の有効領域が、それぞれ異なる非球面形状で表される共通領域と専用領域を備える場合、第２面の有効領域内の面上の任意の点に接する接平面が、光軸に対して垂直な平面である基準平面となす角をθとするとき、共通領域と専用領域の境界において、θの値とその符号とが変化するように共通領域と専用領域とを構成することで、共通領域と専用領域が生じさせる球面収差量を大きく変えることができる。
【０１６９】
「θの符号」とは、具体的には以下のように定義すればよい。たとえば、レンズが光軸を中心とした回転体であることを前提としたとき、レンズ断面図（図１等）において、共通領域と専用領域の境界「点」を挟んだ、共通領域の「接線」および専用領域の「接線」と、基準平面を表す「基準線」との角度が、時計回り／反時計回りかで判断してもよい。
【０１７０】
なお、上述の「θの値とその符号とが変化する」は、さらに他の計算方法を利用して判断してもよい。たとえば、上記対物レンズを含む適当な３次元座標系を規定し、共通領域内の点ａでの接平面の法線ベクトルと基準平面の法線ベクトルＣとの内積、および、点ａに近接する専用領域内の点ｂでの接平面の法線ベクトルと基準平面の法線ベクトルＣとの内積を計算する。各内積の絶対値の比較によってθの値が変化したと判断でき、各内積の符号の比較によってθの符号が変化したと判断できる。
【０１７１】
例えば、図２（ｂ）に示したＤＶＤ７０の記録・再生時には共通領域のみを介して記録・再生が行われるため、一般的には専用領域にレーザ光が入射しないよう開口を制限する素子または構成が必要となる。しかしながら上述の構成によれば、専用領域に入射したレーザ光は、ＤＶＤ７０上で非常に大きな球面収差が生じて光スポットとして形成されず、実質的に開口を制限する素子または構成は不要となる。
【０１７２】
また、第１面と第２面と第３面のうち、少なくとも一つの面の共通領域と専用領域の境界に光学的な段差を設けることで、共通領域と専用領域の境界で生じる位相のずれを補正することができる。
【０１７３】
なお、ＢＤ６０の記録または再生時の収差を補正するために、第１面の専用領域に回折構造を持たせてもよい。この構成によれば、ＢＤ６０を記録または再生する際の波面収差を、より小さくできるという効果も得られる。
【０１７４】
回折構造は、所定の波長（実施形態１および２の対物レンズ１および２１の場合は波長４０５ｎｍ）のレーザ光を８０％以上の回折効率で回折させるように設計することが好ましい。
【０１７５】
上述の実施形態１および２の対物レンズ１および２１は、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤの３種類の各光ディスクの情報記録層にレーザ光を集光して、情報の記録または再生を行う光学系に用いられるとして説明した。しかし、本発明はＢＤに限定されるものではない。
【０１７６】
なお、これまでの説明では光ディスクの情報記録層の数は１つであるとしたが、複数であってもよい。複数の情報記録層が存在するときは、上述した「保護基板厚」は、レーザ光入射側の光ディスクの表面から情報の記録や再生の対象とする情報記録層までの間に存在する、透明層の厚さを意味する。その透明層には、情報の記録や再生の対象とされない情報記録層が含まれていてもよい。
【０１７７】
（実施形態３）
図１３〜１５は本実施形態による光学ヘッド７の概略的な構成を示す。図１３〜１５はそれぞれ、光ディスクがＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０であるときの、光学ヘッド７内の光路の状態を示している。
【０１７８】
光学ヘッド７は、対物レンズ１と、光源２と、ビームスプリッタ３と、コリメートレンズ４と、開口制限素子５と、受光素子６とを有している。
【０１７９】
対物レンズ１は、実施形態１による対物レンズである。
【０１８０】
光源２は、波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光と、波長６５５ｎｍの赤色レーザ光と、波長７８５ｎｍの赤外レーザ光をそれぞれ放射することが可能である。
【０１８１】
開口制限素子５は、光源から放射されている光の波長に応じて、対物レンズ１に入射する光束の光束径を変化させる機能を有する。開口制限素子５を設けた理由は、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０に対する情報の記録または再生時にそれぞれ使用する開口数が異なるためである。開口制限素子５は、機械的絞り、光学的絞りなどによって構成される。
【０１８２】
機械的絞りの例として、開口数に対応する直径の孔を有する板状体を複数枚用意し、光ディスクの種類に応じて交換する手段を構成できる。また、光学的絞りの例として、波長選択性のダイクロイック・フィルタやダイクロイック・プリズム等を用いることができる。なお、機械的絞りや光学的絞りは例である。本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１８３】
なお、開口制限素子５は、開口数を制御するための制御信号に基づいて開口数を制限する。制御信号は、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のいずれの光ディスクが装填されているかを判別する光ディスクコントローラ（後述）から送られる。光ディスクコントローラ（制御部）は光学ヘッドが光ディスク装置に実装された際に、併せて光ディスク装置に設けられる。
【０１８４】
ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４および受光素子６については周知の光学素子を用いることが可能である。
【０１８５】
次に、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの光ディスクに対して、情報の記録または再生を行う光学ヘッド７の動作について述べる。
【０１８６】
図１３において、光源２から放射された波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光は、ビームスプリッタ３を透過し、コリメートレンズ４で略平行光に変換され、開口制限素子５でＮＡが０．８５となるよう開口を制限される。その後、青紫色レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＢＤ６０の情報記録層に光スポットとして集光される。ＢＤ６０の情報記録層で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子５、コリメートレンズ４を透過し、ビームスプリッタ３で反射され、受光素子６に導かれる。
【０１８７】
同様に図１４において、光源２から放射された波長６５５ｎｍの赤色レーザ光は、ビームスプリッタ３を透過し、コリメートレンズ４で収束光に変換され、開口制限素子５でＮＡが０．６０となるように開口を制限される。その後、赤色レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＤＶＤ７０の情報記録層に光スポットとして集光される。ＤＶＤ７０の情報記録層で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子５、コリメートレンズ４を透過し、ビームスプリッタ３で反射され、受光素子６に導かれる。
【０１８８】
図１４に示すように、ＤＶＤ７０を記録または再生する際には、コリメートレンズ４は、図１３に示したＢＤ６０を記録または再生する際のコリメートレンズ４の位置よりも、光軸に沿って対物レンズ１側に移動されている。これにより、コリメートレンズ４の出射光を収束光にして対物レンズ１に入射させ、ＤＶＤ７０の情報記録層にレーザ光を集光させている。
【０１８９】
本実施形態においては、コリメートレンズ４を移動させるために駆動機構（図示せず）を設けている。駆動機構は駆動信号に基づいてコリメートレンズ４の移動を制御する。駆動信号は、上述した光ディスクコントローラから出力される。駆動機構はその駆動信号に基づいて、放射される光の波長に対応する位置まで、コリメートレンズ４を光軸方向に移動させる。これにより、ＤＶＤ７０を記録または再生する際のコリメートレンズ４の位置が、ＢＤ６０を記録または再生する際のコリメートレンズ４の位置よりも対物レンズ１側に移動する。なお、駆動機構の構成および動作は次の実施形態において詳細に説明されるため、その説明が本実施形態による駆動機構の説明として援用される。
【０１９０】
また図１５において、光源２から放射された波長７８５ｎｍの赤外レーザ光は、ビームスプリッタ３を透過し、コリメートレンズ４で発散光に変換され、開口制限素子５でＮＡが０．４７となるように開口を制限される。その後、赤外レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＣＤ８０の情報記録層に光スポットとして集光される。ＣＤ８０の情報記録層で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子５、コリメートレンズ４を透過し、ビームスプリッタ３で反射され、受光素子６に導かれる。
【０１９１】
図１５から理解されるように、ＣＤ８０を記録または再生する際にも、コリメートレンズ４は駆動機構（図示せず）によって、図１３に示したＢＤ６０を記録または再生する際のコリメートレンズ４の位置よりも、光軸に沿って光源２側に移動されている。これにより、コリメートレンズ４の出射光を発散光にして対物レンズ１に入射させ、ＣＤ８０の情報記録層にレーザ光を集光させている。
【０１９２】
なお、レーザ光の収束・発散を切り替えるためにコリメートレンズを光軸に沿って移動させる構成は一例である。他の例として、記録または再生を行う光ディスクの種類毎にレンズ自体を切り替えても良い。
【０１９３】
上述の光学ヘッドは、実施形態による対物レンズ１を有するとして説明した。しかし、対物レンズ１に代えて、実施形態２による対物レンズ２１を採用してもよい。
【０１９４】
また、実施形態１において説明したように、対物レンズ１は、ＢＤ６０を記録または再生する際、中心波長４０５ｎｍにおける波長±１ｎｍの変動に対するＲＭＳ波面収差の最良像点位置の変動が約±０．５μｍであり、良好な波長分散補償性能を有している。しかし、記録または再生の性能をより向上させるために、波長の変化によって生じる最良像点位置の変動を補正するための色収差補正素子を備えることがより好ましい。この場合の色収差補正素子は、一般的な２枚構成の色消しレンズ等を用いることが可能である。
【０１９５】
また、上述の光学ヘッド７では、一つの光源２から波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光、波長６５５ｎｍの赤色レーザ光、波長７８５ｎｍの赤外レーザ光を放射するとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、異なる位置に配置された複数の光源から、それぞれ青紫色レーザ光、赤色レーザ光および赤外レーザ光を放射してもよい。例えば光源２は青紫色レーザ光のみを放射し、光源２とは異なる光源（図示せず）から赤色レーザ光と赤外レーザ光を放射するように構成してもよい。赤色レーザ光および赤外レーザ光、または青紫色レーザ光は、ハーフミラー等の光学素子によってコリメートレンズ４に導かれてもよい。もちろん、３波長のそれぞれのレーザ光を放射する３つの光源を設けてもよい。
【０１９６】
なお、各レーザ光の波長は、４０５ｎｍ、６５５ｎｍおよび７８５ｎｍとしたが、これらは固定値ではなくてもよい。本実施形態の説明の冒頭に述べたように、所定の範囲に入る波長であれば同様に適用できる。
【０１９７】
なお、本実施形態の受光素子６は光源２とは異なる位置に配置されているが、例えば、光源２と受光素子６を同じ位置に配置する構成でもよい。また、１つの受光素子６がすべてのレーザ光を受光する必要はない。たとえば、３つの受光素子（図示せず）を設けて、青紫色レーザ光、赤色レーザ光、赤外レーザ光をそれぞれ受光してもよい。または３波長のうちの２波長を受光する受光素子と、残りの１波長を受光する受光素子とを設けてもよい。
【０１９８】
また、光ディスクはＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０の組み合わせに限られることもない。ＢＤに代えて他の高密度光ディスク（保護基板厚約０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５）、ＤＶＤ（保護基板厚約０．６ｍｍ、ＮＡ０．６０）、ＣＤ（保護基板厚約１．２ｍｍ、ＮＡ０．４７）のような異なる種類の光ディスクに対応するように構成することもできる。
【０１９９】
（実施形態４）
図１６〜１８は本実施形態による光学ヘッド１００の概略的な構成を示す。図１６〜１８はそれぞれ、光ディスクがＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０であるときの、光学ヘッド１００内の光路の状態を示している。
【０２００】
光学ヘッド１００は、対物レンズ１と、光源４２と、ビームスプリッタ４３と、リレーレンズ４４と、ダイクロイックプリズム４５と、コリメートレンズ４６と、色収差補正素子４７と、開口制限素子４８と、受光素子４９と、受発光一体素子５０とを有している。
【０２０１】
対物レンズ１は、実施形態１による対物レンズである。
【０２０２】
光源４２は、青紫色レーザ光を放射する。
【０２０３】
開口制限素子４８は、光源から放射されている光の波長に応じて、対物レンズ１に入射する光束の光束径を変化させる機能を有する。開口制限素子４８の構成は、図１３〜１５に示す開口制限素子５（実施形態３）と同じである。
【０２０４】
受光素子４９は青紫色レーザ光を受光する。
【０２０５】
受発光一体素子５０は、赤色レーザ光と赤外レーザ光を放射し、受光する。ダイクロイックプリズム４５は、所定以下の波長の光を反射する。「所定以下の波長」には、青紫色レーザ光の波長４０５ｎｍは含まれているが、赤色レーザ光の波長６５５ｎｍおよび赤外レーザ光の波長７８５ｎｍは含まれていない。すなわち「所定」は、青紫色レーザ光の波長４０５ｎｍと赤色レーザ光の波長６５５ｎｍとの間に設定されている。
【０２０６】
なお、ＢＤ６０の保護基板厚は原則として約０．１ｍｍであるが、たとえば２層のＢＤであれば保護基板厚は約０．１ｍｍまたは約０．０７５ｍｍである。
【０２０７】
次に、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの光ディスクに対して、情報の記録または再生を行う光学ヘッド７の動作について述べる。
【０２０８】
まず図１６を参照しながら、ＢＤ６０に対して、情報の記録または再生を行う光学ヘッド１００の動作について述べる。光源４２から放射された波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光は、ビームスプリッタ４３、リレーレンズ４４を透過する。さらに、ダイクロイックプリズム４５で反射された後、コリメートレンズ４６で略平行光に変換され、色収差補正素子４７を透過して、開口制限素子４８でＮＡが０．８５となるよう開口を制限される。その後、青紫色レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＢＤ６０の情報記録面に光スポットとして集光される。
【０２０９】
ＢＤ６０の情報記録面で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子４８、色収差補正素子４７、コリメートレンズ４６を透過し、ダイクロイックプリズム４５で反射され、リレーレンズ４４を透過した後、ビームスプリッタ４３で反射され、受光素子４９に導かれる。
【０２１０】
ＢＤ６０を記録または再生する場合は、略平行光を対物レンズ１に入射させている。ここで「略平行光」とは、保護基板厚約０．０８７５ｍｍの場合、完全に平行な光を意味する。これにより、ＢＤ６０の情報記録層において球面収差が略ゼロとなるよう設計されている。一方、保護基板厚が約０．１ｍｍの場合はやや発散光を対物レンズ１に入射させ、保護基板厚が約０．０７５ｍｍの場合はやや収束光を入射させている。これにより、いずれの場合も球面収差を略ゼロにできる。
【０２１１】
同様に図１７において、受発光一体素子５０から放射された波長６５５ｎｍの赤色レーザ光は、ダイクロイックプリズム４５を透過し、対物レンズ１側に移動したコリメートレンズ４６で収束光に変換され、色収差補正素子４７を透過して、開口制限素子４８でＮＡが０．６０となるように開口を制限される。その後、赤色レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＤＶＤ７０の情報記録面に光スポットとして集光される。ＤＶＤ７０の情報記録面で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子４８、色収差補正素子４７、コリメートレンズ４６、ダイクロイックプリズム４５を透過し、受発光一体素子５０に戻り、受光される。
【０２１２】
図１８において、受発光一体素子５０から放射された波長７８５ｎｍの赤外レーザ光は、ダイクロイックプリズム４５を透過し、受発光一体素子５０側に移動したコリメートレンズ４６で発散光に変換され、色収差補正素子４７を透過して、開口制限素子４８でＮＡが０．４７となるように開口を制限される。その後、赤外レーザ光は、対物レンズ１によって保護基板越しにＣＤ８０の情報記録面に光スポットとして集光される。ＣＤ８０の情報記録面で反射したレーザ光は、再び対物レンズ１、開口制限素子４８、色収差補正素子４７、コリメートレンズ４６、ダイクロイックプリズム４５を透過し、受発光一体素子５０に戻り受光される。
【０２１３】
ＤＶＤ７０を記録または再生する場合は、対物レンズ１に対して物点距離−８５ｍｍの収束光を入射させ、ＣＤ８０を記録または再生する場合は、物点距離＋７０ｍｍの発散光を対物レンズ１に対して入射させる必要がある。
【０２１４】
次に、図１９と図２０を参照しながら、本実施形態によるコリメートレンズ４６およびその周辺の構成を詳細に説明する。
【０２１５】
図１９（ａ）および（ｂ）は、コリメートレンズ４６、および、コリメートレンズ４６を光軸方向に駆動する駆動機構の概略的な構成を示す。いずれも、異なるコリメートレンズ４６の位置に応じて、光の広がりが異なっている状態を示している。
【０２１６】
駆動機構は、ステッピングモータ５６と、スクリューシャフト５７と、レンズホルダ５８と、ガイド５９とを有する。
【０２１７】
図１９（ｂ）に示すように、ステッピングモータ５６を駆動してスクリューシャフト５７を回転させることにより、コリメートレンズ４６とコリメートレンズ４６を保持するレンズホルダ５８とがガイド５９に沿ってコリメートレンズの光軸方向に移動する。
【０２１８】
なお、ステッピングモータ５６を用いると、コリメートレンズ４６の光軸方向の位置をモニタする必要がない。その理由は、ステッピングモータは、パルス信号が与えられると予め定められたステップ単位で回転するため、パルス信号を与える回数で回転角を正確に制御することが可能だからである。したがって、位置センサ等を用いなくても、パルス信号を与える回数と移動距離との関係からコリメートレンズ４６を光軸方向の任意の位置に正確に制御できる。ステッピングモータ５６を用いると、モニタのための構成が不要となり、システムを簡素化できるというメリットがある。
【０２１９】
しかし、ステッピングモータ５６に代えて、例えば、磁気回路や圧電素子の駆動によるアクチュエータ等の他の構成によって、コリメートレンズ４６を光軸方向に移動してもよい。磁気回路や圧電素子の駆動によるアクチュエータは駆動部分が小さいため、光学ヘッドの小型化に適しているというメリットがある。
【０２２０】
図２０は、コリメートレンズ４６を光軸方向に駆動した時の光線の状態を示す。ＢＤ６０の保護基板の厚さの違いによって発生する球面収差は、対物レンズ１に入射するレーザ光の発散・収束の程度を変化させ、保護基板の厚さの違いによって発生する球面収差と逆の極性の球面収差を発生させることによって補正することが可能である。
【０２２１】
従って、例えば、コリメートレンズ６の出射光が略平行光となる図２０（ａ）を基準として、図２０（ｂ）のように、コリメートレンズ４６を光源側に移動すると、コリメートレンズ４６の出射光は発散光となる。これにより、ＢＤ６０の透明基板が厚くなった場合に発生する球面収差を補正できる。
【０２２２】
一方、図２０（ｃ）のように、コリメートレンズ４６を対物レンズ側に移動すると、コリメートレンズ４６の出射光は収束光となる。これにより、ＢＤ６０の透明基板が薄くなった場合に発生する球面収差を補正できる。
【０２２３】
次に、コリメートレンズ４６を光軸方向に移動させて、レーザ光の発散・収束を切り替える動作を詳細に説明する。
【０２２４】
図２１は、ＢＤ６０からの青紫色レーザ光受光時のコリメートレンズ４６の焦点距離と、ＤＶＤ７０／ＣＤ８０からの赤色レーザ光／赤外レーザ光受光時のコリメートレンズ４６の焦点距離との関係を示す。
【０２２５】
図２１に示すように、本実施形態のコリメートレンズ４６の焦点距離ｆｃｌは１６ｍｍであり、ＤＶＤ７０とＣＤ８０の光学系の倍率（光学倍率：コリメートレンズ焦点距離ｆｃｌ／対物レンズ焦点距離ｆｏｌ＝１６．０ｍｍ／２．３６ｍｍ）は約６．８倍である。この光学倍率はＤＶＤ７０とＣＤ８０を記録または再生するときの光利用効率およびリム強度を確保するという観点から決定される。
【０２２６】
また、リレーレンズ４４の焦点距離ｆｒｌは−１２ｍｍ（負）であり、コリメートレンズ４６とリレーレンズ４４のレンズ間距離ｄ（空気換算）は１０ｍｍである。この時、コリメートレンズ４６とリレーレンズ４４の合成焦点距離ｆｓは（式２）で得られる。
ｆｓ＝ｆｃｌ×ｆｒｌ／（ｆｃｌ＋ｆｒｌ−ｄ）・・・（式２）
【０２２７】
（式２）より、合成焦点距離ｆｓは３２ｍｍである。すなわち、ＢＤ６０の光学倍率（合成焦点距離ｆｓ／対物レンズ焦点距離ｆｏｌ＝３２．０ｍｍ／２．３ｍｍ）約１３．９倍である。この光学倍率はＢＤ６０を記録または再生するときの光利用効率およびリム強度を確保するという観点から決定される。
【０２２８】
本実施形態に示したように、ダイクロイックプリズム５を挟んで、コリメートレンズ４６の反対側、すなわち光源２側にリレーレンズ４４を配置することで、ＢＤ６０を記録または再生するときの光学倍率と、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０を記録または再生するときの光学倍率をそれぞれ所定値にすることが可能である。
【０２２９】
例えば本実施形態においては、ＢＤ６０については、必要なリム強度を確保しつつ、光利用効率が大きくなるよう光学倍率を決定しているが、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０については、ＤＶＤを記録または再生可能な光学ヘッド用途に広く普及している受発光一体素子５０の仕様に合わせた光学倍率を設定している。
【０２３０】
このように、コリメートレンズ４６とリレーレンズ４４との焦点距離を決定する。そして、光源４２の発光点は、コリメートレンズ４６が基準位置にある時の、コリメートレンズ４６とリレーレンズ４４を合成のレンズとしたときの主点から３２．０ｍｍ（空気換算）の位置に配置すればよい。なお「基準位置」とは、光源４２から放射された青紫色レーザ光がコリメートレンズ４６によって平行光になるコリメートレンズ４６の位置である。
【０２３１】
また受発光一体素子５０の発光点は、図２２（ａ）に示すように、コリメートレンズ４６が上述の基準位置にある時の、コリメートレンズ４６の主点から１５．６ｍｍ（空気換算）の位置に配置すればよい。
【０２３２】
この時、ＢＤ６０の保護基板厚０．０８７５ｍｍを中心に、保護基板厚が光ディスクのばらつきを含めて０．０６０ｍｍから０．１１５ｍｍの範囲で変化した場合に発生する球面収差を補正するための、コリメートレンズ４６の光軸方向の移動距離は、±１．０ｍｍとなる。
【０２３３】
また、ＤＶＤ７０を記録または再生する場合（図１７）の、コリメートレンズ４６の対物レンズ１方向の移動距離（すなわち、コリメートレンズ４６から出射されるレーザ光が物点距離−８５ｍｍの収束光となる距離）Ｌ１と、ＣＤ８０を記録または再生する場合（図１８）の、コリメートレンズ４６の受発光一体素子５０方向の移動距離（すなわち、コリメートレンズ４６から出射されるレーザ光が物点距離＋７０ｍｍの発散光となる距離）Ｌ２は、共に３．４ｍｍとなる。なお、これらの移動距離は、コリメートレンズ４６およびリレーレンズ４４を近軸レンズとして計算した値である。
【０２３４】
以上のように、本実施形態の光学構成においては、本来ＢＤ６０の球面収差補正に用いる光軸方向に移動可能なコリメートレンズ４６を、ＤＶＤ７０とＣＤ８０の光学系に用いることで、対物レンズ１に入射する光線の入射角度（発散収束度）を切り替えることができる。よって、対物レンズ１に入射させる光線の角度（物点位置）が異なっていた場合でも、ＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光と、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光の発光点を一致させることができ、２波長のレーザ光を放射可能な光源を用いることができる。また、このように赤色レーザ光と赤外レーザ光の発光点を一致させることで、それぞれのレーザ光を受光する受光素子も一体化することができる。すなわち、本実施形態のように、２波長用の受発光一体素子５０を用いて、光学構成をシンプルにできる。
【０２３５】
ＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光と、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光の両方を放射し、かつ、ＤＶＤ７０およびＣＤ８０からの反射光をそれぞれ受光する受発光一体素子は、ＤＶＤを記録または再生可能な光学ヘッド用途に広く普及している。受発光一体素子は安価に入手可能である。コリメートレンズ４６の可動範囲を拡げて、レーザ光を収束または発散光とすることで、光学ヘッドを安価に構成でき、非常に有効である。
【０２３６】
なお、本実施形態においては、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光を略平行光で対物レンズ１に入射させ、ＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光を収束光で対物レンズ１に入射させ、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を発散光で対物レンズに入射させた場合に良好な収差性能が得られる対物レンズを利用して、光学ヘッドを設計する例を説明した。しかし、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０に対して記録または再生を行うための対物レンズへの平行・収束・発散の組み合わせはこれに限るものではない。これらの組み合わせはどのような対物レンズを設計するかに依存するためである。
【０２３７】
例えば、ＢＤ６０およびＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光を対物レンズ１に略平行光で入射させ、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を対物レンズに発散光で入射させる対物レンズ１を設計したとする。ＣＤ８０において物点距離＋７０ｍｍの発散光を入射する必要があるとすると、図２２（ｂ）に示すように、受発光一体素子５０の発光点は、コリメートレンズ４６が基準位置にある時の、コリメートレンズ４６の主点から１４．１ｍｍ（空気換算）の位置に配置すればよい。なお、この場合のＤＶＤ７０を記録または再生するときにコリメートレンズ４６を対物レンズ１側に動かす距離Ｌ１’と、ＣＤ８０を記録または再生するときにコリメートレンズ４６を受発光一体素子５０側に動かす距離Ｌ２’は、共に１．９ｍｍとなる。
【０２３８】
同様に、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光を対物レンズ１に略平行光で入射させ、ＤＶＤ７０およびＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を対物レンズ１に発散光で入射させる対物レンズ１を設計したとする。すると、受発光一体素子５０の発光点は、コリメートレンズ４６が基準位置にある時のコリメートレンズ４６の主点からの距離を、図２２（ｂ）に示す例よりも小さくして配置することになる。
【０２３９】
なお、対物レンズの設計例として、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を略平行光または収束光で入射させると、良好な収差性能が得られる対物レンズも考えられる。しかし、レーザ光を略平行光または収束光で対物レンズに入射させた場合は、対物レンズの出射光が収束する位置が対物レンズに近づいてしまう。その結果、本実施形態に関して説明したような、発散光で対物レンズに入射させる場合と比較すると、ＣＤ８０を記録または再生する際の対物レンズからＣＤ８０までの作動距離（ＷＤ、Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）が小さくなる。記録型のＣＤに対しては、作動距離は０．４０ｍｍ以上あることが好ましいが、上述の例では、０．４ｍｍよりも小さくなることがある。この結果、対物レンズとディスクとが接触する等の不都合が生じ得る。よって、本実施形態で示したように、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光は、対物レンズ１に発散光で入射させることが好ましい。
【０２４０】
また、他の例として、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光を対物レンズに収束光または発散光で入射させた場合に良好な収差性能が得られる対物レンズも設計することが可能である。しかし、短波長の光源と光ＮＡの対物レンズを用いて記録または再生を行う、ＢＤのような光ディスクの場合、対物レンズの移動等に伴う軸外収差性能の確保等の観点から、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光は、対物レンズ１に略平行光で入射させることが好ましい。
【０２４１】
一方、ＤＶＤ７０を記録または再生する場合に必要とされる対物レンズのＮＡは、ＢＤ６０に必要とされる対物レンズのＮＡよりも小さい。よって、対物レンズに収束光または発散光が入射しても、軸外収差性能を確保しやすい。また収束光を対物レンズに入射させた場合でも、作動距離を確保しやすい。
【０２４２】
以上の理由から、ＢＤ６０を記録または再生するための青紫色レーザ光を略平行光で対物レンズに入射し、ＣＤ８０を記録または再生するための赤外レーザ光を発散光で対物レンズに入射し、ＤＶＤ７０を記録または再生するための赤色レーザ光を略平行光または発散光または収束光で対物レンズに入射するよう、光学的に構成することがより好ましい。
【０２４３】
上述の例では、対物レンズに入射するレーザ光を発散状態や収束状態に調整するため（すなわち好ましい状態に変換するため）、コリメートレンズ４６を光軸方向に移動するとした。しかし、他の手段を採用してもよい。
【０２４４】
例えば、レンズを少なくとも一つの屈折率分布可変材料で形成し、電場、磁場または熱を印加することによって屈折率分布可変材料の屈折率分布を変化させ、レンズの焦点距離を変化させてもよい。
【０２４５】
例えば、図２３（ａ）〜（ｃ）は、コリメートレンズ４６の対物レンズ側に屈折率分布可変材料５４を設けた例を示す。図２３（ａ）〜（ｃ）のように、一般的な硝材のコリメートレンズ４６と屈折率分布可変レンズ５４を組み合わせてもよい。この場合、所定の条件では、光源から放射されたレーザ光はコリメートレンズ４６を透過して略平行光となり、屈折率分布可変レンズ５４を透過する際に、所望の発散・収束状態に変換されて対物レンズに入射する。
【０２４６】
さらに、屈折率分布可変レンズ５４レンズに代えて、屈折率の異なる複数種類の不混和性液体でレンズを構成してもよい。レーザ光の波長に応じた大きさの電圧を印加することによって、この不混和性液体の界面の曲率を変化させることができ、それにより、レーザ光の発散・収束の程度（換言すればレンズの焦点距離）を変化させてもよい。
【０２４７】
なお、これら焦点距離可変のレンズは、図２３（ａ）〜（ｃ）に示すように、コリメートレンズとは別体のレンズとして光路中に挿入しても良いが、光学ヘッドの小型化やコスト低減の観点から、コリメートレンズの機能を持たせてもよい。このように、焦点距離可変のレンズを用いてレーザ光の発散・収束を変換する場合は、コリメートレンズを光軸方向に移動する方法と比較して駆動部分がないため、全体を小型化できるというメリットがある。
【０２４８】
これまでの実施形態の説明においても言及したように、再生動作から記録動作への切り替え時（発光パワーの切り替え時）や周囲温度の変化などによって、レーザ光源の波長が変動する。ここで、特にレーザ光の波長が短いほど、波長変動に伴う対物レンズの材料の屈折率変動による、最良像点位置の変動による影響が大きくなる。
【０２４９】
本実施形態の対物レンズ１は、４０５ｎｍの最良（最小）波面収差の位置に対して、波長４０６ｍ、４０４ｎｍに対するＲＭＳ波面収差の最良（最小）波面収差の変動が、約±０．５μｍである。ここで、記録型の高密度光ディスクに対しては、記録または再生性能を向上させるために、波長の変化によって生じる最良像点位置の変動を補正するための色収差補正素子を備えることが好ましい。
【０２５０】
たとえば図２４は、回折型の色収差補正素子４７の例を示す。色収差補正素子４７は、入射側（光源側）に向けられる凹のレンズパワーを持った屈折面を有し、また出射側（対物レンズ側）に向けられる凸のパワーを持った回折面を有している。
【０２５１】
色収差補正素子４７は、青紫色レーザの基準波長４０５ｎｍでは凹のパワーと凸のパワーが等しく、アフォーカルレンズとして機能する。一方、レーザ波長が長くなった場合には、回折面での回折角が大きくなって凸のパワーが強くなり、平行光が入射した場合に収束光を出射するレンズとして機能する。逆に、レーザ波長が短くなった場合には、回折面での回折角が小さくなって凹のパワーが強くなり、平行光が入射した場合に発散光を出射するレンズとして機能する。これは、対物レンズ１で発生する最良像点位置の変動を相殺するように機能する。
【０２５２】
なお、色収差を補正するという機能に限れば、このような回折型の色収差補正素子に限らず、一般的な２枚構成の色消しレンズを用いることも可能である。
【０２５３】
図２５（ａ）〜（ｄ）は、ＢＤ６０を記録または再生した場合の、波面収差図を示している。ＰＸ軸は光軸に対して垂直な軸を表している。また、縦軸は波面収差を示し、スケールの最小は−１λ、最大は＋１λを示している。
【０２５４】
図２５（ａ）は設計波長である４０５ｎｍのレーザ光を用いてＢＤ６０（基板厚約０．０８７５ｍｍ）を記録または再生した場合の波面収差図であり、良好な特性を示している。
【０２５５】
次に、図２５（ｂ）は、設計波長からずれた波長４１０ｎｍのレーザ光を用いてＢＤ６０を記録または再生した場合の波面収差図である。図２５（ｂ）によれば、３次の球面収差に加えて、高次の球面収差が発生していることがわかる。３次の球面収差については、コリメートレンズ６を光源側に約０．６ｍｍ移動させて、発散光で対物レンズ１に入射させることで、図２５（ｃ）のように補正することができる。
【０２５６】
しかしながら、図２５（ｃ）で残存する５次以上の高次球面収差については、コリメートレンズ６の移動では補正することができない。
【０２５７】
そこで、この波長変動に伴って発生した高次の球面収差は、位相段差を用いて補正することが可能である。
【０２５８】
図２４において「レンズ面（凹）＋位相段差」と示されているように、本実施形態では色収差補正素子７の凹レンズ面に位相段差が形成されている。
【０２５９】
図２６は、位相段差の形状の例を示す。図２６において、横軸は色収差補正素子４７の半径を表し、縦軸はその半径において、位相段差による位相のずらし量を示している。位相のずらし量は、設計波長４０５ｎｍを１λとしたときの、波長λの整数倍で示されている。
【０２６０】
図２６に示すように、本実施形態においては、波長λのレーザ光が位相段差を透過する際に生じる光路長の差が、１０λの整数倍（１０λおよび２０λ）になるように設定している。１０λの整数倍の位相段差とすることで、赤色レーザ（波長６５５ｎｍ）と赤外レーザ（波長７８５ｎｍ）の波面には影響を与えることなく、青紫レーザの波長の変動に応じた高次球面収差を発生させることができる。図２６（ｄ）は、この位相段差によって補正された波面形状を示す。
【０２６１】
位相段差は、独立した光学素子として光路中に配置してもよいが、本実施形態で示したように、色収差補正素子４７の凹レンズ面に形成することで、回折面との一体成形も可能である。また、部品点数も削減でき、小型化およびコストダウンの面でより好ましい。
【０２６２】
以上のように、波長変動に伴って発生する球面収差は、コリメートレンズ４６の移動による３次の球面収差補正と併せ、位相段差を用いることで高次球面収差も補正することが可能となる。
【０２６３】
以上、本実施形態の光学ヘッド１００は、青紫色レーザ光、赤色レーザ光、赤外レーザ光の３波長の光源と、それらに対応する光ディスクの記録再生に対して、それぞれ良好な光学性能を有しており、この対物レンズを用いた光学ヘッドは、例えばＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対して、良好に記録または再生を行なうことができる。
【０２６４】
なお、各光源の波長、各光源が設けられた位置、受光素子９が設けられた位置は適宜変更することができる。受発光一体素子５０を光源および受光素子ごとに分けてもよい。逆に、光源２と受光素子９を同じ位置に配置し、受発光一体素子としてもよい。すべての光源のみを一体化してもよいし、さらにすべての受光素子を同じ位置に配置し、受発光一体素子としてもよい。
【０２６５】
また、光ディスクはＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０の組み合わせに限られることもない。ＢＤに代えて他の高密度光ディスク（保護基板厚約０．６ｍｍ、ＮＡ０．６５）、ＤＶＤ（保護基板厚約０．６ｍｍ、ＮＡ０．６０）、ＣＤ（保護基板厚約１．２ｍｍ、ＮＡ０．４７）のような異なる種類の光ディスクに対応するように構成することもできる。
【０２６６】
上述の光学ヘッドは、実施形態による対物レンズ１を有するとして説明した。しかし、対物レンズ１に代えて、実施形態２による対物レンズ２１を採用してもよい。
【０２６７】
（実施形態５）
図２７は、本実施形態による光ディスク装置３０の概略的な構成を示す。
【０２６８】
光ディスク装置３０は、光学ヘッド２０と、光ディスク駆動部３５と、制御部３６とを備えている。なお、図２７には光ディスク装置３０に装填されたＢＤ６０が示されているが、これは説明の便宜のためである。いうまでもなくＢＤ６０をＤＶＤ７０あるいはＣＤ８０に交換することは可能である。ただし、ＢＤ６０、ＤＶＤ７０およびＣＤ８０は光ディスク装置３０から取り外し可能であり、光ディスク装置３０の構成要素ではない。以下では、特に言及しない限り、光ディスクがＢＤ６０であるとして説明する。
【０２６９】
光ディスク駆動部３５はＢＤ６０を回転駆動するモータである。
【０２７０】
光学ヘッド２０は実施形態３または４による光学ヘッドである。
【０２７１】
制御部３６は、いわゆる光ディスクコントローラであり、光ディスク駆動部３５と光学ヘッド２０の駆動および制御を行う。また制御部３６は、光学ヘッド２０で受光された制御信号、情報信号の信号処理を行い、情報信号を光ディスク装置３０の構成要素と外部機器（たとえばホストコンピュータ）との間でインタフェースさせる。
【０２７２】
制御部３６の処理の例を説明する。制御部３６は、光ディスク駆動部３５に対して、装填されている光ディスクを回転駆動するための制御信号を出力する。そして制御部３６は、装填されている光ディスクがＢＤ６０であることを判別すると、光源から青紫色レーザ光を放射するよう指示する。そして、実施形態３および４において言及したコリメートレンズの駆動機構（たとえば図１９（ａ）および（ｂ））に対して駆動信号を送り、光軸方向へのコリメートレンズの移動を制御する。これにより、コリメートレンズによって、光源から放射されたレーザ光は略平行光に変換される。また、開口制限素子５に対しても開口を調整するための制御信号を送り、開口制限素子５においてＮＡが０．８５となるよう開口を制限する。
【０２７３】
光ディスク装置３０は、実施形態３または４で述べたいずれかの光学ヘッドを搭載しているので、本実施形態における光ディスク装置３０は、複数の光源とそれらに対応する光ディスクの記録再生に対して、それぞれ良好に記録または再生を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【０２７４】
本発明の対物レンズを用いた光学ヘッドは、高密度光ディスク、ＤＶＤおよびＣＤの記録または再生が可能であるので、光学ヘッドの構成が簡単化され、生産性の向上が達成されるとともに、光ディスク装置自身の小型化、軽量化および高精度化ができ、また、安価に光ディスク装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０２７５】
【図１】実施形態１による対物レンズ１の構成を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態１の対物レンズ１を用いてＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの情報記録層にレーザ光を集束させたときの光線の状態を示す図である。
【図３】波長４０５ｎｍのレーザ光をＢＤ６０に集束させたときの波面収差図である。
【図４】波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させたときの波面収差図である。
【図５】波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させたときの波面収差図である。
【図６】入射光角度を横軸に表したＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差図である。
【図７】実施形態２による対物レンズ２１の構成を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態２の対物レンズ２１を用いてＢＤ６０、ＤＶＤ７０、ＣＤ８０のそれぞれの情報記録層にレーザ光を集束させたときの光線の状態を示す図である。
【図９】波長４０５ｎｍのレーザ光をＢＤ６０に集束させたときの波面収差図である。
【図１０】波長６５５ｎｍのレーザ光をＤＶＤ７０に集束させたときの波面収差図である。
【図１１】波長７８５ｎｍのレーザ光をＣＤ８０に集束させたときの波面収差図である。
【図１２】入射光角度を横軸に表したＲＭＳ波面収差図である。
【図１３】光ディスクがＢＤ６０であるときの、光学ヘッド７内の光路の状態を示す図である。
【図１４】光ディスクがＤＶＤ７０であるときの、光学ヘッド７内の光路の状態を示す図である。
【図１５】光ディスクがＣＤ８０であるときの、光学ヘッド７内の光路の状態を示す図である。
【図１６】光ディスクがＢＤ６０であるときの、光学ヘッド１００内の光路の状態を示す図である。
【図１７】光ディスクがＤＶＤ７０であるときの、光学ヘッド１００内の光路の状態を示す図である。
【図１８】光ディスクがＣＤ８０であるときの、光学ヘッド１００内の光路の状態を示す図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は、コリメートレンズ４６、および、コリメートレンズ４６を光軸方向に駆動する駆動機構の概略的な構成を示す図である。
【図２０】コリメートレンズ４６を光軸方向に駆動した時の光線の状態を示す図である。
【図２１】ＢＤ６０からの青紫色レーザ光受光時のコリメートレンズ４６の焦点距離と、ＤＶＤ７０／ＣＤ８０からの赤色レーザ光／赤外レーザ光受光時のコリメートレンズ４６の焦点距離との関係を示す図である。
【図２２】（ａ）および（ｂ）は、受発光一体素子５０の発光点の位置を示す図である。
【図２３】（ａ）〜（ｃ）は、コリメートレンズ４６の対物レンズ側に屈折率分布可変材料５４を設けた例を示す図である。
【図２４】回折型の色収差補正素子４７の例を示す図である。
【図２５】（ａ）〜（ｄ）は、ＢＤ６０を記録または再生した場合の、波面収差図を示す図である。
【図２６】位相段差の形状の例を示す図である。
【図２７】実施形態５による光ディスク装置３０の概略的な構成を示す図である。
【図２８】第１の従来例による対物レンズ１０１の構成を示す図である。
【図２９】第２の従来例による対物レンズ２０１の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２７６】
１    対物レンズ
１ａ    基準レンズ
１ｂ    密着レンズ
２    光源
３    ビームスプリッタ
４    コリメートレンズ
５    開口制限素子
６    受光素子
７    光学ヘッド
１１ｉ    第１面共通領域
１１ｏ    第１面専用領域
１２ｉ    第２面共通領域
１２ｏ    第２面専用領域
１３ｉ    第３面共通領域
１３ｏ    第３面専用領域
２０    光学ヘッド
３０    光ディスク装置
３５    光ディスク駆動部
３６    制御部
６０    ＢＤ
７０    ＤＶＤ
８０    ＣＤ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2007074870.tif 000049
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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