(57)【要約】【課題】光利用効率の向上、不要光の低減を行うとともに、サイドローブを抑制し、光記録媒体の情報の読み／書きの性能を向上させることが可能な対物レンズ光学系及び光ピックアップ装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかる対物レンズ光学系は、複数種類の光記録媒体のうち、ひとつの光記録媒体に用いられる専用領域と、その他の複数種類の光記録媒体に用いられる共用領域を有している。そして、所定の式で規定されるメインローブ以外の点像強度が５％以下となるように、専用領域と共用領域を配置した。【選択図】  図１
2009123301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置した対物レンズ光学系。
【数１】
2009123301.tif 000014
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
【請求項２】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置した対物レンズ光学系。
【数２】
2009123301.tif 000015
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
【請求項３】
波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略６５５ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．１ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の対物レンズ光学系。
【請求項４】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置した対物レンズ光学系。
【数３】
2009123301.tif 000016
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
【請求項５】
波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略７９０ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．１ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略１．２ｍｍであることを特徴とする請求項８ないし１２記載の対物レンズ光学系。
【請求項６】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置した対物レンズ光学系。
【数４】
2009123301.tif 000017
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
【請求項７】
波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第4の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置した対物レンズ光学系。
【数５】
2009123301.tif 000018
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
ていることを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項８】
前記メインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が２．８％以下であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の対物レンズ光学系。
【請求項９】
前記波長λ１は、４１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の対物レンズ光学系。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれか１項に記載の対物レンズ光学系を備えた光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の異なる厚みを有する光記録媒体に対して情報を記録または再生可能な対物レンズ光学系及び光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＤ（Compact Disc：ＣＤ−ＲなどのＣＤを含む）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの種類が異なる光記録媒体へ集光させる対物レンズ光学系が開発されている（例えば、特許文献１参照）。ＣＤやＤＶＤなど（以下、これらをまとめて光ディスクという）は、いずれも透明な基板が用いられ、この透明基板の一方の面に情報記録面が設けられている。そして、光ディスクは、透明基板を２枚、それらの情報記録面を向かい合わせにして貼り合わせた構成をなすか、あるいは、かかる透明基板を透明な保護基板と、透明基板の情報記録面が保護基板と向かい合うようにして貼り合わせた構成をなしている。
【０００３】
この特許文献１に開示された技術は、波長の違いによって発生する色収差及び透明基板によりの厚みによる発生する波面収差を利用することにより、２つの異なる光記録媒体へ集光させる技術（以下互換技術と呼ぶ）である。しかしながら、同一波長の光を用いて、厚みの異なる光記録媒体に対して集光させる場合には、この互換技術を適用することは困難であった。
【０００４】
また、同一波長での互換技術として、特許文献２に開示されている技術がある。本技術においては、光束の偏光方向を選択的に切り換える偏光面切換素子が必要であり、部品点数の増加、対物レンズ光学系の大型化、対物レンズ光学系の重量増加という課題があった。
【０００５】
また、他の同一波長での互換技術として、特許文献３において紹介されているように、対物レンズ光学系を領域分けすることにより、異なる光記録媒体へ集光させる技術がある。しかし、各光記録媒体に集光する対物レンズ光学系の各領域は、各光記録媒体のそれぞれにしか集光させることができないため、３つ以上の光記録媒体へ集光させるようにすると、光利用効率の低下によるレーザパワーの増加や不要光の処理などの課題があった。また、任意の光記録媒体の情報記録面に集光させるときに、その光記録媒体の専用領域を透過した光に対して、その光記録媒体に割り当てられていない領域を透過した光が重ね合わされるため、サイドローブが増大し、その光記録媒体の情報の読み／書きの性能が劣化するという問題があった。
【０００６】
各光記録媒体に集光する対物レンズ光学系の各領域が各光記録媒体のそれぞれにしか集光させることができないという問題点を解決する技術が、特許文献４に開示されている。この技術では、２つの媒体共に集光させる領域を設けている。しかし、この領域の互換技術に回折構造を用いており、回折効率による光の利用効率の低下があり、依然として、光利用効率の低下によるレーザパワーの増加や不要光の処理などの課題があった。
【特許文献１】特開２００１−１９５７６９号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３９１号公報
【特許文献３】特開平１０−１４３９０５号公報
【特許文献４】特開２０００−２８９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術にかかる対物レンズ光学系を用いた場合には、上述したように、光利用効率の低下によるレーザパワーの増加や不要光の処理、さらには、サイドローブの増大に起因する情報の読み／書きの性能の劣化という課題が発生していた。
【０００８】
他方、近年提案されている新しい光ディスク装置の一つとして、記録密度の向上のために波長４０５ｎｍ程度の青色レーザを用いるブルーレイ（Ｂｌｕ−ｒａｙ）とＨＤＤＶＤ互換の光ディスク装置が提案されている。ブルーレイでは波長４０５〜４０８ｎｍの光束に対するＮＡが０．８５であり、その透明基板の厚みは２層光ディスクと１層光ディスクの両方を考慮すると０．０７５〜０．１ｍｍである。またＨＤＤＶＤでは波長４０５〜４０８ｎｍの光束に対するＮＡが０．６５であり、その透明基板の厚みは０．６ｍｍである。したがって、同一波長のレーザビームによって記録再生される２種類の厚みの異なる光ディスクを互換する装置が今後必要とされている。
【０００９】
本発明は、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が同一であり、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が異なっている、少なくとも３つ以上の光記録媒体へ集光させる対物レンズ光学系の光利用効率の向上、不要光の低減を行うとともに、サイドローブを抑制し、光記録媒体の情報の読み／書きの性能を向上させることが可能な対物レンズ光学系及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域は、該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定され、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置したものである。
【数６】
2009123301.tif 000003
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
【００１１】
本発明の他の観点による対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置したものである。
【数７】
2009123301.tif 000004
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
【００１２】
ここで、波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略６５５ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．１ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略０．６ｍｍである。
【００１３】
本発明による他の観点にかかる対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を、前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置したものである。
【数８】
2009123301.tif 000005
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
【００１４】
ここで、波長λ１が略４０５ｎｍ、波長λ３が略７９０ｎｍ、基板厚さｔ１が略０．１ｍｍ、基板厚さｔ２が略０．６ｍｍ、基板厚さｔ３が略１．２ｍｍである。
【００１５】
本発明による他の観点にかかる対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状が設定され、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置したものである。
【数９】
2009123301.tif 000006
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
【００１６】
本発明による他の観点にかかる対物レンズ光学系は、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系であって、
前記波長λ１の光束を、前記第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、前記第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、
前記波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに前記第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、前記波長λ４の光束を前記第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを備え、
当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射し、
前記共用領域は、非球面形状が設定され、該第２の光記録媒体と第4の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺され、
次の式で規定されるメインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が５％以下となるように、前記第１の光記録媒体用領域と共用領域を配置したものである。
【数１０】
2009123301.tif 000007
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
n１：第１の光記録媒体用領域の数
n２：共用領域の数
ai：ｉ番目の第１の光記録媒体用領域における最大光線高さ
bj：ｊ番目の共用領域における最大光線高さ
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
ｃ0：メインローブ（0次リング）の半径
ていることを特徴とする対物レンズ光学系。
【００１７】
さらに、前記メインローブ以外の点像強度Ｉ（ｃ）が２．８％以下であることが望ましい。
また、波長λ１は、４１０ｎｍ以下であることが好ましい。
上述の対物レンズ光学系を備えることによって光ピックアップ装置を形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が同一であり、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が異なっている、少なくとも３つ以上の光記録媒体へ集光させる対物レンズ光学系の光利用効率の向上、不要光の低減を行うとともに、サイドローブを抑制し、光記録媒体の情報の読み／書きの性能を向上させることが可能な対物レンズ光学系及び光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
最初に本発明の前提技術について概説し、その後に、本発明の具体的な構成について説明する。
【００２０】
本発明では、同一波長の互換技術に対物レンズ光学系の領域分けを用いた互換技術（以下互換技術Ａと呼ぶ）、異なる波長の互換技術に、任意の光線高さに対する情報記録面上の集光点の収差を許容範囲内となるよう位相を変化させる構造による互換技術（以下互換技術Ｂと呼ぶ）や、入射角を変えることによる互換技術（以下互換技術Ｃと呼ぶ）を用いた。
【００２１】
互換技術Ｂは、波長λ１のレーザビームで基板厚さｔ１の光記録媒体に記録再生する際に生じる波面収差と、波長λ３のレーザビームで基板厚さｔ３の光記録媒体に記録再生する際に生じる波面収差とを補償するように位相を変化させる構造によって実現される。かかる互換技術Ｂにおいて考慮すべき収差には、基板厚の差によって生じる波面収差（収差α）、レーザビームの波長の差に基づく対物レンズ及び光記録媒体の基板の屈折率差によって生じる色収差（収差β）、波長の差を利用して対物レンズの面を高次非球面とすることによって発生させる色収差（収差γ）がある。
【００２２】
当該互換技術Ｂには、収差αを収差βと収差γによりキャンセルさせることによって互換を可能とする技術（Ｂ１）と、収差βを収差γによりキャンセルさせることによって互換を可能とする技術（Ｂ２）とがある。前者の互換技術Ｂ１は、例えば、波長の違いによって発生する色収差（収差β）と透明基板の厚みの違いにより発生する波面収差（収差α）とが相殺し合うように位相を変化させる高次非球面構造を形成することによって実現されるものであり、例えば、特開２００３−２７０５２８号公報に開示されている。後者の互換技術Ｂ２は、ＨＤＤＶＤとＤＶＤのように、基板厚が同じだが、波長が異なる場合に、波長の違いにより発生する色収差（収差β）を高次非球面構造で発生させる色収差（収差γ）で相殺しあうことにより実現される。
【００２３】
互換技術Ｃは、入射角を変更し、焦点距離を変えることによって互換を達成するものである。例えば、一方の光記録媒体に対しては、無限系のレーザビームを対物レンズに入射させ、他方の光記録媒体に対しては、有限系のレーザビームを入射させることによって互換を達成できる。
【００２４】
このように、互換技術Ａ、互換技術Ｂ、互換技術Ｃを用いる構成とすることにより、同一波長での互換が可能となり、異なる波長の互換における光利用効率の向上、不要光の低減が可能となり、高性能な対物レンズ光学系を提供することができる。
【００２５】
具体的には、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系については、次の構造１〜３によって互換を達成することができる。
【００２６】
[構造１]
構造１では、まず、互換技術Ａを用いて、波長λ１の光束を、第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、波長λ１の光束を、第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ波長λ３の光束記第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを設ける。このとき、共用領域では、互換技術Ｂ２を用い、光ビームの波長λの違いによって発生する色収差を相殺するような収差を発生する非球面形状が設定されている。
【００２７】
[構造２]
構造２では、まず、互換技術Ａを用いて、波長λ１の光束を、第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、波長λ１の光束を、第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ波長λ３の光束を第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを設ける。このとき、共用領域では、互換技術Ｂ１を用い、当該共用領域に非球面形状が設定され、該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と該光ビームの波長λの違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差が相殺されている。
【００２８】
[構造３]
構造３では、まず、互換技術Ａを用いて、波長λ１の光束を、第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、波長λ１の光束を、第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、かつ波長λ３の光束を第３の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを設ける。このとき、共用領域では、互換技術Ｃを用いて、当該共用領域に入射する波長λ３の光束と波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射する。
【００２９】
また、波長λ１の光束を厚さｔ１の透明基板を有する第１の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３（λ３≠λ１）の光束を厚さｔ３の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、並びに波長λ４（λ４≠λ１）の光束を厚さｔ４の透明基板を有する第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面に光スポットを形成する正のパワーを有する対物レンズ光学系については、次の構造４、５によって互換を達成することができる。
【００３０】
［構造４］
構造４では、まず、互換技術Ａを用いて、波長λ１の光束を、第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、波長λ１の光束を第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３の光束を第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ４の光束を第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを設ける。このとき、共用領域では、互換技術Ｃを用いて、当該共用領域に入射する前記波長λ３の光束と前記波長λ１の光束が互いに異なる入射角で入射するようにし、さらに、互換技術Ｂ２を用いて、該光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差を相殺し合う非球面形状を設定する。
【００３１】
［構造５］
構造５では、まず、互換技術Ａを用いて、波長λ１の光束を、第２の光記録媒体の情報記録面には集光させずに、第１の光記録媒体の情報記録面に集光させる第１の光記録媒体用領域と、波長λ１の光束を第１の光記録媒体の情報記録面には集光させずに第２の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ３の光束を第３の光記録媒体の情報記録面に集光させ、波長λ４の光束を第４の光記録媒体の情報記録面に集光させる共用領域とを設ける。このとき、共用領域では、互換技術Ｃを用いて、当該共用領域に入射する波長λ３の光束と波長λ１の光束は、互いに異なる入射角で入射するようにし、さらに、互換技術Ｂ１を用いて、共用領域を非球面形状に設定し、第２の光記録媒体と第４の光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差と光ビームの波長λ４とλ１の違いによって発生する色収差と非球面形状で発生する収差を相殺するようにする。
【００３２】
本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系は、基本的にＢＤ（Blu-ray Disc）、ＨＤＤＶＤ（High Definition Digital Versatile Disc）、ＣＤ（Compact Disc：ＣＤ−ＲなどのＣＤを含む）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の４つの方式の互換を実現するものであるが、４方式互換を実現するためには３つの自由度が必要となる。候補となる自由度を検索した結果、上述の互換技術Ａ，Ｂ，Ｃにより自由度が確保できることを見出した。
【００３３】
さらに、これらの互換技術Ａ，Ｂ，Ｃをどの光記録媒体同士の互換に適用するのが最適かという点について検討を行った。
まず、互換技術Ａを適用すべき組み合わせについて検討した。この領域分割による互換技術Ａは、互換技術Ｂや互換技術Ｃが適用できない組み合わせを選択することによって決定できる。ここで互換技術Ｂは、同一波長の互換に対しては適用できず、互換技術Ｃは同一のレーザ光源を用いる互換に対しては適用できない。そうすると、ＢＤとＨＤＤＶＤについては、同一の青波長（４０８ｎｍ又は４０５ｎｍ）であるため互換技術Ｂは適用できず、また、同一波長に２つのレーザを用いることは、光ピック光学系のコスト、部品点数の増大を招くため、同一レーザを用いることが好ましく、この場合、互換技術Ｃも適用できないので、互換技術Ａを適用することとした。このとき、領域の分割は、２分割〜４分割の範囲で選択可能であるが、分割数が増えるほど光利用効率が下がるため、２分割とした。なお、ＣＤのワーキングディスタンスを確保することによって光学系を小さくするために、さらにＣＤ専用領域を設けて、３分割とすることも可能である。
【００３４】
次に、互換技術Ｂと互換技術Ｃを適用すべき組み合わせについて、収差性能と光利用効率の２つの観点から検討した。互換技術Ｂは、上述の互換技術Ｂにおいて説明したように、収差αを収差βと収差γによりキャンセルさせることによって互換を可能とする技術である、
【００３５】
最初に青波長使用媒体（ＢＤまたはＨＤＤＶＤ）とＣＤ間で互換技術Ｂによって互換をとることを検討した。青波長のレーザ光に対する光路長差ＯＰＤＢｌｕｅ＝２λＢｌｕｅ（ここで、λＢｌｕｅは青波長のレーザ光の波長）とし、青波長のレーザ光に対して不感となるように光路長差を決定すると、ＣＤのレーザ光に対する光路長差ＯＰＤＣＤは、ｄ（ｎＢｌｕｅ−１）×２×４０５ｎｍであるから、次式の通り０．９９１３λＣＤ（ここで、λＣＤはＣＤのレーザ光の波長）となる。
【００３６】
ＯＰＤＣＤ＝ｄ（ｎＣＤ−１）＝（ｎＣＤ−１）／（ｎＢｌｕｅ−１）×２×４０５ｎｍ／７９０ｎｍ＝０．９９１３λＣＤ
ここで、段差をｄ、青波長のレーザ光に対する屈折率をｎＢｌｕｅ、ＣＤのレーザ光に対する屈折率をｎＣＤとしており、図２１に示す値を用いた。
【００３７】
これは、収差で考えると、１つの段差で９ｍλＣＤ（ＤＶＤの場合の１／１３）しか収差を発生することができないことになるから、段差数を増加させなければ、所望の収差を発生させることができない。ここで、段差数を増加させると、段差部分で散乱が生じ光利用効率が低下したり、不要光が発生したり、さらには精度よく加工しにくい等の問題が発生する。従って、青波長使用媒体（ＢＤまたはＨＤＤＶＤ）とＣＤ間で互換技術Ｂによって互換することは適切ではない。
【００３８】
一方、ＢＤとＣＤの間は、基板厚みの差が１．１ｍｍであるのに対して、ＨＤＤＶＤとＣＤの間は、０．６ｍｍしかないため、ＨＤＤＶＤとＣＤ間の互換を達成することが好ましい。これにより、入射角の差を低減でき、入射角の増大によるレンズシフト特性の低下を防止できる。例えば、ＨＤＤＶＤに無限系、ＣＤに有限系を採用したときに、入射角の差を少なくても収差αや収差βを補償できる。ここでは、基本的に、ＨＤＤＶＤとＣＤ間では互換技術Ｃによって互換をとるのが最適である。
【００３９】
ここまでで、ＢＤとＨＤＤＶＤ間で互換技術Ａにより互換をとり、そして、ＣＤはＨＤＤＶＤと互換技術Ｃによって互換をとることが最適であることを決定した。
【００４０】
最後に、ＤＶＤについては、ＨＤＤＶＤとの間で互換技術Ｂによって互換をとることができる。ＤＶＤについてはＢＤとの間で互換をとることも考えられるが、ＤＶＤとＨＤＤＶＤ間の方が基板厚みの差が、ＤＶＤとＢＤ間よりも小さいため、ＤＶＤとＨＤＤＶＤ間で互換技術Ｂによる互換を図ることが最適である。
【００４１】
このようにして、ＢＤを専用領域とし、他のＨＤＤＶＤ、ＣＤ、ＤＶＤを共用領域とすることが最適な４方式の互換形態であることを見出した。
【００４２】
ここで、光利用効率の観点からも検討をおこなった。光束分割を用いた互換技術Ａは、各々の領域の焦点距離を自由に設定できるため、有効径の設定が自由に行える。青波長使用媒体（ＢＤまたはＨＤＤＶＤ）については前述の理由から１レーザであるため光束の分割は必要であるが、ＤＶＤやＣＤはそれぞれ専用レーザであることが多いため究極には光束の分割は不要である。
【００４３】
たとえば、ＢＤ専用領域と、ＨＤＤＶＤ，ＤＶＤ及びＣＤの三波長共用領域を領域分けした場合について考える。青色レーザを使用するＢＤとＨＤＤＶＤの光束に対する面積比を５０％、５０％の２領域に分割する。このときそれぞれの有効径ΦＢＤ、ΦＨＤは、ΦＢＤ２×π−ΦＨＤ２×π：ΦＨＤ２×π＝１：１なので、２×ΦＨＤ２＝ΦＢＤ２の関係となる。ＨＤＤＶＤの領域を内側領域に配置し、ＢＤ専用領域をその外側に配置する。ここで、必要なＮＡをそれぞれ０．８５、０．６５とすると、近軸理論では有効径Φ＝２×ｆ×ＮＡと表されるので、それぞれの焦点距離をｆＢＤ：ｆＨＤ＝ΦＢＤ／１．７：ΦＨＤ／１．３≒０．９２４：１で構成することにより達成できる。このとき、ＤＶＤ、ＣＤは、ＨＤとの共用領域に形成されるため、ΦＨＤ内の領域が使用される。このため、ＤＶＤ用レーザ、ＣＤレーザは、各々の有効径に対して光束を入射することが可能となり、光束に対して１００％の面積を使用できる。即ち、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの使用面積５０％、５０％、１００％、１００％が実現できる。
【００４４】
また、ＨＤ専用領域とＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの共用領域を領域分けする構造としても、上記同様光束分割ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの使用面積５０％、５０％、１００％、１００％が実現できことが分かる。しかし、前記互換方式の検討からは、前者の構成が最適である。また、使用面積の観点からは２領域分けとすることが望ましいが、光束干渉、ワーキングディスタンスを考慮して、共用領域の中にＢＤ専用領域を配分した方がよい。
【００４５】
本実施形態の対物レンズ光学系は、図１９により特定される４種類の光記録媒体に対して集光させることが可能な構成を有している。具体的には、光記録媒体１はＢＤ、光記録媒体２はＨＤＤＶＤ、光記録媒体３はＣＤ、光記録媒体４はＤＶＤである。図に示されるように、光記録媒体１と光記録媒体２とは、集光させる光束の波長は同じである。
【００４６】
また、光記録媒体１、２に対して、光記録媒体３及び光記録媒体４は、集光させる光束の波長は異なり、光記録媒体３と光記録媒体４も集光させる光束の波長が異なる。さらに、光記録媒体２と光記録媒体４とはその透明基板の厚さは同じであるが、光記録媒体１及び光記録媒体４とは異なる。光記録媒体１と光記録媒体４の透明基板の厚さは異なる。
【００４７】
続いて、図１を用いて、本実施の形態にかかる対物レンズ光学系の概略構成について説明する。
【００４８】
図において、１００は対物レンズ、２００は光記録媒体（透明基板）、２０１は情報記録面、３００は光束をそれぞれ示す。対物レンズ１００は、各光記録媒体１〜４に対して共通して用いられる。図１（ａ）〜（ｄ）において光束３００は各光記録媒体２００の情報記録面２０１に集光する光束のみ示す。
【００４９】
図１（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、対物レンズ１００の入射面においては、光記録媒体１に集光させる領域と、光記録媒体２に集光させる領域とが一部の領域（この例では中央領域）を除き、重なることがないように、設計されている。これは、光記録媒体１と光記録媒体２とが、使用される光束の波長が同一である一方で透明基板厚さが異なることから、波長の差を利用した互換技術Ｂを用いることができないため、領域を分ける互換技術Ａを用いたものである。
【００５０】
また、図１（ａ），（ｃ），（ｄ）から明らかなように、対物レンズ１００の入射面においては、光記録媒体１に集光させる領域、光記録媒体３に集光させる領域及び光記録媒体４に集光させる領域が基本的に一致している。但し、光記録媒体１、光記録媒体３、光記録媒体４では、図７及び図８に示されるようにそれぞれＮＡが異なりレンズ有効径が異なることから、これらの領域は外周付近で重複していない。
【００５１】
次に、本発明のうち、サイドローブの抑制機能に関する理論的な側面について説明する。よく知られているように、レンズの焦点面上における点像強度分布は、波面のフラウンホーファー回折像で与えられる。円径開口の場合のフラウンホーファー回折は、式（１）で示されることが知られている（例えば、光学技術ハンドブック（２００２年９月２０日版）１２０頁の２．３．３５式及び２．３．３６式を参照）。
【００５２】
【数１１】
2009123301.tif 000008
【００５３】
式（１）において、Ｊｎ（ｘ）はｎ次のベッセル関数、Ｓ＝πａ２は開口の面積、Ａは入射平面波の振幅、θは開口面の法線から測った回折角、ｒ０は開口面の原点から観測点までの距離、λは光の波長である。
【００５４】
ここで、かかる課題を解決の説明を容易化するために、（１）式を単純化する。ここで考察すべきパラメータは、第一領域（集光領域）と第二領域（非集光領域）の境界位置、焦点距離、焦点面の点像強度分布であるため、その他は、固定パラメータとすると、式（２）のように表すことができる。
【００５５】
【数１２】
2009123301.tif 000009
J１(X)：第１種１次ベッセル関数
a：開口半径
ｃ：情報記録面上の光軸から垂直方向の高さ
ｆ：焦点距離
【００５６】
ここで、光を集光させない第二の領域は、レンズ面をマスクした場合と同様に扱えるため、バビネの原理（例えば、光学技術ハンドブック（２００２年９月２０日版）１１７頁参照）が適用可能である。この原理を用いると、第一領域と第二領域を有する対物レンズ光学系の振幅分布ｕ（ｃ）は、円径開口の場合のフラウンホーファー回折を表す（２）式に基づき、以下の（３）式によって表すことができる。
【００５７】
【数１３】
2009123301.tif 000010
n１：第一の領域数
n２：第二の領域数
ai：光軸から見て第一の領域から第二の領域への境界の光線高さ または 第一の領域の最大光線高さ
ｂj：光軸から見て第二の領域から第一の領域への境界の光線高さまたは第二の領域の最大光線高さ
【００５８】
点像強度分布Ｉ（ｂ）は、振幅分布ｕ（ｃ）の２乗であるから、式（４）のように表すことができる。
【００５９】
【数１４】
2009123301.tif 000011
【００６０】
ここで、サイドローブは、メインローブ（０次リング）に対するエネルギーとして定義できるため、メインローブの中心強度で規格化すると、式（５）のように表すことができる。
【００６１】
【数１５】
2009123301.tif 000012
【００６２】
ここで、図２〜図６を用いて、スポット形状の強度分布及び振幅分布の求め方について説明する。図２は、輪帯半径１の外周によって囲まれ、光軸を中心とする円領域を専用領域とした場合の強度分布及び振幅分布を示すグラフである。前述のように、強度分布は、振幅分布の２乗である。図３は、輪帯半径０．７の外周によって囲まれ、光軸を中心とする円領域を専用領域とした場合の強度分布及び振幅分布を示すグラフである。
【００６３】
図４は、２輪帯が形成されたレンズの強度分布及び振幅分布を示すグラフである。このレンズの振幅分布は、図２に示す輪帯半径１の領域の振幅分布から図３に示す輪帯半径０．７の領域の振幅分布を差し引くことにより求めることができる。図４において、外側の輪帯領域が使用部であり、内側の半径０．７の領域が不使用の遮蔽部である。
【００６４】
図５は、輪帯半径０．３の外周によって囲まれ、光軸を中心とする円領域を専用領域とした場合の強度分布及び振幅分布を示すグラフである。
【００６５】
図６は、３輪帯が形成されたレンズの強度分布及び振幅分布を示すグラフである。このレンズの振幅分布は、図４に示す２輪帯が形成されたレンズの振幅分布に、図５に示す輪帯半径０．３の領域の振幅分布を加算することによって求めることができる。図６において、最も外側の輪帯領域と、最も内側の半径０．３の領域が使用部であり、その間の領域が不使用の遮蔽部である。それぞれの強度分布については、振幅分布を２乗することによって求めることができる。
【００６６】
この点像強度分布Ｉ（ｂ）のメインローブ以外の部分の点像強度を小さくなるようにａｉ、ｂｊを選択することにより、サイドローブの少ない良好な対物レンズ光学系を提供することができる。
【００６７】
領域分割がなく無収差の専用レンズであって、円径開口の場合は、式（２）より１次サイドローブの点像強度は１．７５％である。光学系の構造にもよるが、メインローブ以外の部分（サインカーブ）の点像強度を５％以下、好ましくは、２．２％以下、さらに好ましくは、円径開口の場合（無収差専用レンズ）と同じ１．７５％以下とすることがジッター低減の観点から好ましい。
【００６８】
続いて、比較例及び実施例を用いて、本発明について詳細に説明する。比較例１，２並びに実施例１，２は、サイドローブの抑制技術に焦点を当てて実施した結果であり、実施例３は、サイドローブの抑制技術及び互換技術の双方を適用した実施例である。
【００６９】
比較例１．
比較例１では、図７に示されるように、対物レンズ光学系を一つの集光領域と一つの非集光領域に分割した。この比較例１にかかる対物レンズ光学系では、第一記録媒体に集光させる１種類の光が入射することを想定している。集光領域を通過した光は第一記録媒体の情報記録面に集光し、非集光領域を通過した光は第一記録媒体の情報記録面に集光しない。焦点距離ｆ、波長λ１、集光領域における最大光線高さａ１、非集光領域における最大光線高さｂ１を含む各設定値を図８に示す。比較例１では、式（５）を用いて点像強度分布を計算すると、図９に示すグラフの通りとなった。図９のグラフに示されるように、比較例１では、点像強度ＭＡＸ[Ｉ（｜ｃ｜＞ｃ０）]＝１４％の大きなサイドローブが発生した。
【００７０】
比較例２．
比較例２では、図１０に示されるように、対物レンズ光学系を２つの集光領域と２つの非集光領域に分割し、集光領域と非集光領域とを中心から外周側に向かって交互に配置した。図１０（ａ）には、第一記録媒体（以下、媒体１と略する場合がある）に集光させる集光領域と、集光させない非集光領域の配置を示す。図１０（ｂ）には、第二記録媒体（以下、媒体２と略する場合がある）に集光させる集光領域と、集光させない非集光領域の配置を示す。
【００７１】
比較例２にかかる対物レンズ光学系の焦点距離ｆ、波長λ１、集光領域における最大光線高さａ１、非集光領域における最大光線高さｂ１を含む各設定値を図１１に示す。比較例２では、式（５）を用いて点像強度分布を計算すると、図１２に示すグラフの通りとなった。第一記録媒体、第二記録媒体共に点像強度ＭＡＸ[Ｉ（｜ｃ｜＞ｃ０）]＝７％の大きなサイドローブが発生した。
【００７２】
実施例１．
実施例１では、図１３に示されるように、対物レンズ光学系を２つの集光領域と２つの非集光領域に分割し、それぞれ輪帯状の集光領域と非集光領域とを中心から外周側に向かって交互に配置した。この対物レンズ光学系は、他の実施例２，３と同様に、正のパワーを有する。
【００７３】
図１３は、第一記録媒体に集光させ、光スポットを形成する集光領域と、集光させない非集光領域の配置を示す。図１３における集光領域が、第二記録媒体については非集光領域であり、同じく図１３における非集光領域が、第二記録媒体については集光領域である。
【００７４】
実施例１にかかる対物レンズ光学系の焦点距離ｆ、波長λ１、集光領域における最大光線高さａ１、非集光領域における最大光線高さｂ１を含む各設定値を図１４に示す。実施例１では、式（５）を用いて点像強度分布を計算すると、図１５に示すグラフの通りとなった。図１５（ａ）に示されるように、第一記録媒体の点像強度ＭＡＸ[Ｉ（｜ｃ｜＞ｃ０）]は、３．７％と、５％未満の値となり、比較例１と比較してサイドローブが小さくなり、良好な特性を得ることができた。
【００７５】
しかしながら、図１５（ｂ）に示されるように、第二記録媒体については、点像強度ＭＡＸ[Ｉ（｜ｃ｜＞ｃ０）]は、９．０％と、５％よりも大きな値となり、大きなサイドローブが発生した。
【００７６】
実施例２．
実施例２では、図１６に示されるように、対物レンズ光学系を２つの集光領域と２つの非集光領域に分割し、集光領域と非集光領域とを中心から外周側に向かって交互に配置した。図１６は、第一記録媒体に集光させる集光領域と、集光させない非集光領域の配置を示す。図１６における集光領域が、第二記録媒体については非集光領域であり、同じく図１６における非集光領域が、第二記録媒体については集光領域である。
【００７７】
実施例２にかかる対物レンズ光学系の焦点距離ｆ、波長λ１、集光領域における最大光線高さａ１，ａ２、非集光領域における最大光線高さｂ１，ｂ２を含む各設定値を図１７に示す。実施例２では、式（５）を用いて点像強度分布を計算すると、図１８に示すグラフの通りとなった。
【００７８】
図１８（ａ）に示されるように、第一記録媒体の点像強度ＭＡＸ[Ｉ（｜ｃ｜＞ｃ０）]は、４．９％と、５％未満の値となり、比較例２と比較してサイドローブが小さくなり、良好な特性を得ることができた。
【００７９】
さらに、図１８（ｂ）に示されるように、第二記録媒体についても、点像強度ＭＡＸ[Ｉ（｜ｃ｜＞ｃ０）]は、４．９％と、５％未満の値となり、比較例２と比較してサイドローブが小さくなり、良好な特性を得ることができた。
【００８０】
実施例３．
実施例３にかかる対物レンズ光学系は、図１９に示される光記録媒体１〜４の互換を達成するものであり、これら４つの光記録媒体１〜４の情報記録面に光束を集光させることができる。図２０に当該対物レンズ光学系の有効径及びレンズ屈折率を示す。また、図２１に当該対物レンズ光学系のレンズデータを示す。さらに、図２２に当該対物レンズ光学系の焦点距離ｆ、波長λ１、集光領域における最大光線高さａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７、非集光領域における最大光線高さｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５，ｂ６を含む各設定値を示す。図２３は当該対物レンズ光学系の面形状データであり、特に、入射面側のデータである。図２４は当該対物レンズ光学系の面形状データであり、特に、出射面側のデータである。図２５は当該対物レンズ光学系のＲＭＳ波面収差値を示す。
【００８１】
対物レンズ光学系は、集光領域（ここでは、光記録媒体１の専用領域）と非集光領域（ここでは、光記録媒体２，３，４の共用領域）に分割されている。集光領域を通過した光は光記録媒体１の情報記録面に集光し、非集光領域を通過した光は光記録媒体１の情報記録面に集光しない。この非集光領域を通過した光は、光記録媒体２，３，４に集光し、集光領域を通過した光は、光記録媒体２，３，４に集光しない。このようにして、当該光記録媒体１と、光記録媒体２〜４は、領域が分けられ、上述の互換技術Ａによって互換が達成されている。
【００８２】
非集光領域を通過した光が媒体２，３，４のいずれに対しても集光するようにするために、任意の光線高さに対する情報記録面上の集光点の収差を許容範囲内となるよう位相を変化させる構造及び互いに異なる入射角で入射するように、光学系を図２１の表に規定するように、かつレンズ面形状を図２３及び図２４の表に規定するように構成した。具体的には、図２１の表に規定するように、光記録媒体２、４については無限系のレーザビームが用いられ、光記録媒体３については、有限系のレーザビームが用いられている。従って、光記録媒体２，３，４のうち、光記録媒体３と、その他の光記録媒体２，４との互換は、入射角の違いによる互換技術Ｃによって達成されている。
さらに、光記録媒体２と光記録媒体４については、位相を変化させる互換技術Ｂによって互換が達成されている。
【００８３】
ここで、図２３及び図２４によって特定される面形状は、式（６）で示されるものである。
【００８４】
このような面形状にすることにより、図２５及び図２６に示すように、４種類の光記録媒体１〜４のＲＭＳ波面収差値が０．００３，０．０３１，０．０３５，０．０２０（λｒｍｓ）となり、いずれも良好な波面収差を得ることができた。ここで、図２５は、仕様面部分のみの波面収差値の計算結果である。
【００８５】
【数１６】
2009123301.tif 000013
ｚ：非球面ザグ量
ｋ：コーニックコンスタント
ｃ：曲率、ｒ：光軸からの光線高さ
α１、２・・：非球面係数
Zshift：各面領域を光軸まで形成した場合の光軸交点のス゛レ量
【００８６】
実施例３では、式（５）を用いて点像強度分布を計算すると、図２８に示すグラフの通りとなった。４つの光記録媒体全てにおいて、点像強度ＭＡＸ[Ｉ（｜ｃ｜＞ｃ０）]＜２．８％を達成でき、サイドローブが低減できており、４良好な性能を持つ４方式互換対物レンズ光学系を提供することできる。
【００８７】
なお、媒体１と媒体２、３、４の集光面において、共通領域をもたないが、共用領域を持ち、それぞれにおいて、式（５）により求まる点像強度ＭＡＸ[Ｉ（｜ｃ｜＞ｃ０）]の値が５％未満を達成するようにしても良い。
また、上述の例にかかる対物レンズ光学系のそれぞれは、対物レンズを１つ備えたものであったが、２つ以上の対物レンズを有するものであっても良い。
【００８８】
その他の実施の形態．
対物レンズ光学系は１枚のレンズによって構成してもよく、図２８に示すように、対物レンズ１００と収差補正素子４００の２つの部品を用いて実現してもよい。具体的には、図２８（ｂ）に示されるように、収差補正素子４００の入射面又は出射面に互換技術Ａと互換技術Ｂの双方を適用してもよい。また、図２８（ｃ）に示されるように、収差補正素子４００上に互換技術Ａを適用し、対物レンズ１００に互換技術Ｂを適用してもよい。さらに、図２８（ｄ）に示されるように、収差補正素子４００に互換技術Ｂを適用し、対物レンズ１００に互換技術Ａを適用するようにしてもよい。しかし、対物レンズ光学系の小型化、軽量化のためには、１枚のレンズで実現することが好ましい。
【００８９】
上述の例では、４種類の光記録媒体の互換を可能とする対物レンズ光学系について説明したが、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が同一であり、少なくとも２つ以上の光記録媒体へ集光させる光束の波長が異なっている、少なくとも３つ以上の光記録媒体へ集光させる対物レンズ光学系に対して本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系の概略構成図である。
【図２】スポット形状の強度分布及び振幅分布の求め方を示す説明図である。
【図３】スポット形状の強度分布及び振幅分布の求め方を示す説明図である。
【図４】スポット形状の強度分布及び振幅分布の求め方を示す説明図である。
【図５】スポット形状の強度分布及び振幅分布の求め方を示す説明図である。
【図６】スポット形状の強度分布及び振幅分布の求め方を示す説明図である。
【図７】比較例１にかかる対物レンズ光学系における集光領域と非集光領域の配置を示す図である。
【図８】比較例１にかかる対物レンズ光学系における焦点距離等のデータを示す表である。
【図９】比較例１にかかる対物レンズ光学系の点像強度分布を示す図である。
【図１０】比較例２にかかる対物レンズ光学系における集光領域と非集光領域の配置を示す図である。
【図１１】比較例２にかかる対物レンズ光学系における焦点距離等のデータを示す表である。
【図１２】比較例２にかかる対物レンズ光学系の点像強度分布を示す図である。
【図１３】実施例１にかかる対物レンズ光学系における集光領域と非集光領域の配置を示す図である。
【図１４】実施例１にかかる対物レンズ光学系における焦点距離等のデータを示す表である。
【図１５】実施例１にかかる対物レンズ光学系の点像強度分布を示す図である。
【図１６】実施例２にかかる対物レンズ光学系における集光領域と非集光領域の配置を示す図である。
【図１７】実施例２にかかる対物レンズ光学系における焦点距離等のデータを示す表である。
【図１８】実施例２にかかる対物レンズ光学系の点像強度分布を示す図である。
【図１９】実施例３にかかる対物レンズ光学系において用いられる光記録媒体の構成を示す表である。
【図２０】実施例３にかかる対物レンズ光学系における有効径、レンズ屈折率のデータを示す表である。
【図２１】実施例３にかかる対物レンズ光学系のレンズデータを示す表である。
【図２２】実施例３にかかる対物レンズ光学系の設定値を示す表である。
【図２３】実施例３にかかる対物レンズ光学系のレンズ面形状を特定する各種パラメータを示す表である。
【図２４】実施例３にかかる対物レンズ光学系のレンズ面形状を特定する各種パラメータを示す表である。
【図２５】実施例３にかかる対物レンズ光学系における、各光記録媒体に対する軸上特性を示す表である。
【図２６】実施例３にかかる対物レンズ光学系における、各光記録媒体に対する波面収差図である。
【図２７】実施例３にかかる対物レンズ光学系の点像強度分布を示す図である。
【図２８】その他の実施の形態にかかる対物レンズ光学系の概略構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００  対物レンズ
２００  透明基板
２０１  情報記録面
３００  光束
４００  収差補正素子
【図１】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【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２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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