(57)【要約】【課題】次世代ＤＶＤを含む使用波長と保護層の厚さの組合せが異なる複数種類の光ディスクに対する記録・再生が可能で、かつ従来よりも高い効率が得られる互換光ピックアップを提供する。【解決手段】光ピックアップは、ＣＤとＨＤに対する記録・再生が可能な回折レンズ構造を有する第１の互換対物レンズと、ＤＶＤとＢＤに対する記録・再生が可能な回折レンズ構造を有する第２の互換対物レンズとを備える。第１の互換対物レンズは、ＣＤ３次、ＨＤ５次の回折レンズ構造を有する。第２の互換対物レンズは、ＤＶＤ２次、ＢＤ３次の回折レンズ構造を有する。【選択図】  図１
2009054210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種類の異なる複数の光ディスクに対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う光ピックアップであって、
前記複数の光ディスクは、波長λ１のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第１の光ディスクと、前記波長λ１と波長の異なる波長λ２のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第２の光ディスクの少なくとも２種類の光ディスクを含むものであり、
前記第１の光ディスクと前記第２の光ディスクの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な回折レンズ構造を有する２波長互換の対物レンズと、
球面収差補正手段を備え、
前記対物レンズは、第１の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ１とし、第２の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ２（ｍ２はｍ１と等しくない整数）としたときに、下記式
λ１＞λ２                                              ……（１）
０＜（ｍ１×λ１−ｍ２×λ２）＜（λ１−λ２）          ……（２）
の条件を満足する回折レンズ構造を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記第１の光ディスクはＣＤ、前記第２の光ディスクはＨＤ  ＤＶＤであることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記波長λ１は７８５ｎｍ付近、前記波長λ２は４０５ｎｍ付近であることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項４】
ｎを正の整数としたときに、ｍ１＝２×ｎ、ｍ２＝３×ｎであることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項５】
ｎを正の整数としたときに、ｍ１＝３×ｎ、ｍ２＝５×ｎであることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項６】
ｎを正の整数としたときに、ｍ１＝４×ｎ、ｍ２＝７×ｎであることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項７】
ｎを正の整数としたときに、ｍ１＝５×ｎ、ｍ２＝９×ｎであることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項８】
ｎを正の整数としたときに、ｍ１＝６×ｎ、ｍ２＝１１×ｎであることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項９】
ｎを正の整数としたときに、ｍ１＝７×ｎ、ｍ２＝１３×ｎであることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
ｎを正の整数としたときに、ｍ１＝８×ｎ、ｍ２＝１５×ｎであることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
少なくとも１種類の次世代ＤＶＤを含む、種類の異なる複数の光ディスクに対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う光ピックアップであって、
前記複数の光ディスクは、請求項１記載の前記波長λ１と異なる波長λ３のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第３の光ディスクと、前記波長λ３と波長の異なる波長λ４のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第４の光ディスクの少なくとも２種類の光ディスクを含み、
前記第３の光ディスクと前記第４の光ディスクの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な回折レンズ構造を有する２波長互換の対物レンズと、
球面収差補正手段を備え、
前記対物レンズは、第３の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ３とし、第４の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ４（ｍ４はｍ３と等しくない整数）としたときに、下記式
λ３＞λ４                                              ……（３）
０＜（ｍ３×λ３−ｍ４×λ４）＜（λ３−λ４）          ……（４）
の条件を満足する回折レンズ構造を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１２】
前記第３の光ディスクはＤＶＤ、前記第４の光ディスクはＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃであることを特徴とする請求項１１記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
前記波長λ３は６６０ｎｍ付近、前記波長λ４は４０５ｎｍ付近であることを特徴とする請求項１２記載の光ピックアップ。
【請求項１４】
ｎを正の整数としたときに、ｍ３＝２×ｎ、ｍ４＝３×ｎであることを特徴とする請求項１３記載の光ピックアップ。
【請求項１５】
ｎを正の整数としたときに、ｍ３＝５×ｎ、ｍ４＝８×ｎであることを特徴とする請求項１３記載の光ピックアップ。
【請求項１６】
ｎを正の整数としたときに、ｍ３＝８×ｎ、ｍ４＝１３×ｎであることを特徴とする請求項１３記載の光ピックアップ。
【請求項１７】
少なくとも１種類の次世代ＤＶＤを含む、種類の異なる複数の光ディスクに対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う光ピックアップであって、
前記複数の光ディスクは、波長λ１のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第１の光ディスクと、前記波長λ１と波長の異なる波長λ２のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第２の光ディスクと、前記波長λ１と波長の異なる波長λ３のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第３の光ディスクと、前記波長λ３と波長の異なる波長λ４のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第４の光ディスクの少なくとも４種類の光ディスクを含み、
前記第１の光ディスクと前記第２の光ディスクの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な回折レンズ構造を有する２波長互換の第１の対物レンズと、
前記第３の光ディスクと前記第４の光ディスクの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な回折レンズ構造を有する２波長互換の第２の対物レンズと、
球面収差補正手段を備え、
前記第１の対物レンズは、第１の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ１とし、第２の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ２（ｍ２はｍ１と等しくない整数）としたときに、下記式
λ１＞λ２                                              ……（１）
０＜（ｍ１×λ１−ｍ２×λ２）＜（λ１−λ２）          ……（２）
の条件を満足する回折レンズ構造を有し、
第２の対物レンズは、第３の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ３とし、第４の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ４（ｍ４はｍ３と等しくない整数）としたときに、下記式
λ３＞λ４                                              ……（３）
０＜（ｍ３×λ３−ｍ４×λ４）＜（λ３−λ４）          ……（４）
の条件を満足する回折レンズ構造を有し、
λ１＞λ３                                              ……（５）
の条件を満足することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１８】
前記第１の光ディスクはＣＤ、前記第２の光ディスクはＨＤ  ＤＶＤ、前記第３の光ディスクはＤＶＤ、前記第４の光ディスクはＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃであることを特徴とする請求項１７記載の光ピックアップ。
【請求項１９】
前記波長λ１は７８５ｎｍ付近、前記波長λ２は４０５ｎｍ付近、前記波長λ３は６６０ｎｍ付近、前記波長λ４は４０５ｎｍ付近であることを特徴とする請求項１８記載の光ピックアップ。
【請求項２０】
ｎを正の整数としたときに、ｍ１＝２×ｎ、ｍ２＝３×ｎであることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２１】
ｎ１を正の整数としたときに、ｍ１＝３×ｎ１、ｍ２＝５×ｎ１であることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２２】
ｎ１を正の整数としたときに、ｍ１＝４×ｎ１、ｍ２＝７×ｎ１であることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２３】
ｎ１を正の整数としたときに、ｍ１＝５×ｎ１、ｍ２＝９×ｎ１であることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２４】
ｎ１を正の整数としたときに、ｍ１＝６×ｎ１、ｍ２＝１１×ｎ１であることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２５】
ｎ１を正の整数としたときに、ｍ１＝７×ｎ１、ｍ２＝１３×ｎ１であることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２６】
ｎ１を正の整数としたときに、ｍ１＝８×ｎ１、ｍ２＝１５×ｎ１であることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２７】
ｎ２を正の整数としたときに、ｍ３＝２×ｎ２、ｍ４＝３×ｎ２であることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２８】
ｎ２を正の整数としたときに、ｍ３＝５×ｎ２、ｍ４＝８×ｎ２であることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２９】
ｎ２を正の整数としたときに、ｍ３＝８×ｎ２、ｍ４＝１３×ｎ２であることを特徴とする請求項１９載の光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用波長と保護層の厚さの組合せが異なる複数種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な光ピックアップに関し、特に次世代ＤＶＤを含む光ディスクに対する記録・再生が可能な互換光ピックアップに関する。
【背景技術】
【０００２】
２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な互換対物レンズを使用した互換光ピックアップが従来から知られている。例えば、特許文献１には、ＣＤ、ＤＶＤの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な互換対物レンズとして、屈折レンズのレンズ面に回折レンズ構造が形成された対物レンズが開示されている。また、特許文献２には、ＤＶＤ、次世代ＤＶＤであるＨＤ  ＤＶＤ（以下、ＨＤと略記する）の２種類の光ディスクや、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤの３種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な互換対物レンズが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６８９２６６号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の対物レンズは、同一次数の回折光が、２種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な波面を形成するような波長依存性を有する。回折レンズ構造で球面収差を十分に発生させるための条件として、２種類の光ディスクに対応するレーザの波長として、ＣＤの波長をλ１、ＤＶＤの波長をλ３とした場合に、波長の比が下記の条件を満たすように設計されることが望ましいと記載されている。
０．７５＜（波長の比＝λ３／λ１）＜０．８７
実際に、現在使用中のレーザ波長の仕様中心値を入力して計算すると、ＣＤの波長をλ１＝７８５ｎｍ、ＤＶＤの波長をλ３＝６６０ｎｍとした場合、波長の比は、
λ３／λ１＝６６０／７８５≒０．８４
となり上記条件を満たすので、回折効率は約９０％以上と高くできる。
【０００５】
したがって、特許文献１の対物レンズを用いれば、一つの対物レンズで、ＣＤ、ＤＶＤの２種類の光ディスクの記録・再生が可能で、かつ光利用効率の高い光ピックアップを得ることができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の対物レンズでは、次世代ＤＶＤの波長が４０５ｎｍの場合には、波長の比の設計条件を満たすことができない。
【０００７】
次世代ＤＶＤとしては、第１の次世代ＤＶＤであるＨＤ  ＤＶＤ（以下ＨＤと略記する）と第２の次世代ＤＶＤであるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下ＢＤと略記する）という光ディスクの基板保護層の厚さが異なる仕様の２種類の光ディスクが製品化されており、レーザ光の波長については２種類ともに４０５ｎｍ付近が現在使用されている。
【０００８】
なお、各光ディスクの厚さは、ＣＤが１．２ｍｍ、ＤＶＤが０．６ｍｍ、ＨＤが０．６ｍｍ、ＢＤが０．１ｍｍという規格となっている。
【０００９】
まず、ＣＤ、ＨＤの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な互換光ピックアップを想定して、実際に現在使用中のレーザ波長の仕様中心値を入力して計算すると、ＣＤの波長λ１を７８５ｎｍ、ＨＤの波長λ２を４０５ｎｍとした場合、波長の比は
λ２／λ１＝４０５／７８５≒０．５２
となり、波長の比の設計条件を満たすことができないので、回折効率は略９０％未満と低くなる。
【００１０】
次に、ＤＶＤ、ＢＤの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な互換光ピックアップを想定して、実際に現在使用中のレーザ波長の仕様中心値を入力して計算すると、ＤＶＤの波長λ３を６６０ｎｍ、ＢＤの波長λ４を４０５ｎｍとした場合、波長の比は
λ４／λ３＝４０５／６６０≒０．６１
となり、波長の比の設計条件を満たすことができないので、回折効率は略９０％未満と低くなる。
【００１１】
同様に、ＣＤ、ＢＤの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な互換光ピックアップや、ＤＶＤ、ＨＤの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な互換光ピックアップについても、波長の比の設計条件を満たすことができない。
【００１２】
したがって、特許文献１の対物レンズによれば、ＣＤと第１の次世代ＤＶＤの互換対物レンズの場合や、ＤＶＤと第２の次世代ＤＶＤの互換対物レンズの場合には、波長の比の設計条件を満たすことができず、光利用効率は略９０％未満の低い光利用効率の光ピックアップしか得ることができないという問題点がある。
【００１３】
なお、ＣＤとＤＶＤの互換対物レンズは実用化されているので、ＨＤとＢＤの互換対物レンズがもし実用化できれば４種類の互換ができる。しかし、ＨＤとＢＤの互換対物レンズでは、使用するレーザ波長λ２、λ４が同じ４０５ｎｍとした場合、
波長の比＝λ４／λ２＝１．００
となり、波長の比の設計条件を満たすことができず、原理的に全く同じ波長では球面収差を補正する回折レンズ設計ができないという問題がある。
【００１４】
したがって、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ、ＢＤの４種類の光ディスクの記録・再生が可能な互換光ピックアップを実現するためには、２種類の光ディスクに記録・再生が可能な互換対物レンズを２個使用した構成にすれば可能であるが、従来技術では上記波長の比の設計条件を満たすことができない問題点があるため実現することができなかった。
【００１５】
一方、特許文献２の対物レンズは、ＨＤの使用波長である４００ｎｍ付近においては３次光の回折効率が最大となり、ＤＶＤおよびＣＤの使用波長である６５０ｎｍ付近および７８０ｎｍ付近においては２次光の回折効率が最大となるよう設計されていると記載されている。そして、使用波長の幅が比較的大きい場合にも、回折効率の低下を防ぎつつ、色収差を補正することができると記載されている。また、ＨＤの保護層の厚さをＤＶＤと等しい０．６ｍｍに設定した場合や、ＤＶＤと異なる０．７ｍｍに設定した場合には高い効率を確保することができると記載されている。
【００１６】
しかしながら、ＨＤの保護層の厚さが規格の０．６ｍｍから外れた０．７ｍｍに厚くしなければならないことについては配慮されていない。また、ＨＤの保護層の厚さに比べて著しく薄いＢＤの保護層の厚さが０．１ｍｍの場合についても配慮されていない。
【００１７】
さらに、特許文献２の対物レンズは、ＨＤとＤＶＤとＣＤの互換のためには、ＨＤの保護層の厚さを０．４３ｍｍに設定した場合が記載されている。
【００１８】
しかしながら、ＨＤの保護層の厚さが規格の０．６ｍｍから外れた０．４３ｍｍと著しく薄くしなければならないことについては配慮されていない。また、ＨＤの保護層の厚さに比べて著しく薄いＢＤの保護層の厚さが０．１ｍｍの場合についても配慮されていない。
【００１９】
さらに、ＨＤが３次光でＤＶＤおよびＣＤが２次光の組合せの場合に高い効率が得られることは記載されているが、これよりももっと高い効率が得られる回折次数の組合せについては配慮されていない。
【００２０】
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、少なくとも１種類の次世代ＤＶＤを含み、保護層の厚さは規格どおりであり、使用波長と保護層の厚さの組合せが異なる複数種類の光ディスクに対する記録・再生が可能で、かつ従来よりも高い効率が得られる互換光ピックアップ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】
【００２１】
上記目的は、例えば、特許請求の範囲に記載の発明により達成される。
【００２２】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次のとおりである。
【００２３】
本発明に従う光ピックアップは、種類の異なる複数の光ディスクに対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うことができる。ここで、複数の光ディスクは、波長λ１のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第１の光ディスクと、前記波長λ１と波長の異なる波長λ２のレーザ光を用いて記録又は再生を行う第２の光ディスクの少なくとも２種類の光ディスクを含むものである。
【００２４】
上記光ピックアップは、一例として、第１の光ディスクと第２の光ディスクの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な回折レンズ構造を有する２波長互換の対物レンズと、球面収差補正手段とを備える。
【００２５】
対物レンズは、第１の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ１とし、第２の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ２（ｍ２はｍ１と等しくない整数）としたときに、下記式
λ１＞λ２                                              ……（１）
０＜（ｍ１×λ１−ｍ２×λ２）＜（λ１−λ２）          ……（２）
の条件を満足する回折レンズ構造を有する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、使用波長と保護層の厚さの組合せが異なる複数種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な互換光ピックアップ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】
【００２７】
以下、本発明にかかる光ピックアップの実施形態について図面を用いて詳細に説明する。しかし、本発明の以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形例、改良例を含むものである。
【００２８】
図１は、それぞれ、第１の実施例の光ピックアップに使用する第１の対物レンズ１０と第２の対物レンズ２０の外形を示す説明図である。また、図２は、本発明に従う光ピックアップの光学系の概略図である。本発明に従う光ピックアップは、種類の異なる複数の光ディスクに、それぞれ、回折次数の異なる回折光を照射して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うことができる。以下、より具体的に説明する。
【００２９】
図２に示されるように、本発明に従う光ピックアップは、レーザ光源として、ＣＤの記録再生用のレーザ光源（以下、ＣＤレーザという）３１と、ＤＶＤの記録再生用のレーザ光源（以下、ＤＶＤレーザという）４６と、ＨＤ  ＤＶＤの記録再生用のレーザ光源（以下、ＨＤレーザという）４３と、ＢＤの記録再生用のレーザ光源（以下、ＢＤレーザという）５８の４つのレーザ光源を備える。ＣＤレーザ３１は、発振波長７６０ｎｍ〜８１０ｎｍの範囲内のレーザ光源であり、第１の実施例では、発振波長７８５ｎｍのレーザ光源を用いた。また、ＤＶＤレーザ４６は、発振波長６４０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内のレーザ光源であり、第１の実施例では、発振波長６６０ｎｍのレーザ光源を用いた。また、ＨＤレーザ４３及びＢＤレーザ５８は、発振波長４００ｎｍ〜４１０ｎｍのレーザ光源や発振波長４４０〜４５０ｎｍのレーザ光源であり、第１の実施例では発振波長４０５ｎｍのレーザ光源を用いた。これらレーザ光源は、使用する光ディスクの規格に応じて変更可能であり、例えば、次次世代の光ディスクが、ＨＤレーザやＢＤレーザの発振波長よりも短波長のレーザ光を用いて記録再生が行われる光ディスクである場合は、ＨＤレーザやＢＤレーザの発振波長よりも短い発振波長のレーザ光源を用いることができる。
【００３０】
図１に示すように、第１の対物レンズ１０は、実線で描画したＣＤ１１と破線で描画したＨＤ１２との互換対物レンズである。第１の対物レンズ１０は、２つの非球面１０ａ、１０ｂを有する単レンズであり、太線で描画した非球面１０ａと非球面１０ｂの両方に回折構造が形成されている。
【００３１】
第１の対物レンズ１０の非球面１０ａの回折構造はブレーズ型回折格子であり、ｎを正の整数としたときに、図２に示す球面収差補正手段３０を通過した、実線で描画したＣＤ光１３の波長λ１＝７８５ｎｍに対しては、次数ｍ１＝３×ｎの回折光１４を、ＣＤの情報の記録されている層に集光させることができる。また、第１の対物レンズ１０は、破線で描画したＨＤ光１６の波長λ２＝４０５ｎｍに対しては次数ｍ２＝５×ｎの回折光１４を、ＨＤの情報の記録されている層に集光させることができる。このように、回折次数の異なる回折光により、ＣＤ及びＨＤの情報の記録・再生を行う。
【００３２】
図１の実施例では、正の整数ｎ＝１の場合、すなわちＣＤ３次回折光１４とＨＤ５次回折光１７の構成を示した。
【００３３】
第１対物レンズ１０の非球面１０ａに形成する回折レンズ構造は、ＣＤ１１の波長λ１のＣＤ光１３による次数ｍ１＝３×ｎの回折光１４と、ＨＤ１２のような第１の次世代ＤＶＤの波長λ２のＨＤ光１６による次数ｍ２＝５×ｎの回折光１７が、波長の大小関係の式と、波長の回折次数倍の差と波長の差との大小関係の式
λ１＞λ２                                              ……（１）
０＜（ｍ１×λ１−ｍ２×λ２）＜（λ１−λ２）          ……（２）
の条件を満足するように設計することが望ましい。
【００３４】
実際に現在使用中のレーザ波長仕様中心値を入力して計算すると、ＣＤの波長λ１を７８５ｎｍ、ＨＤの波長λ２を４０５ｎｍとした場合、（１）式は、
７８５ｎｍ＞４０５ｎｍ
となり、設計条件を満たす。そして、（２）式は、
０＜（３×ｎ×λ１−５×ｎ×λ２）＜（λ１−λ２）
ここで、ｎ＝１なので、
０＜（３×λ１−５×λ２）＜（λ１−λ２）
ここで、λ１＝７８５ｎｍ、λ２＝４０５ｎｍなので、
０＜（３×７８５−５×４０５）＜（７８５−４０５）
∴  ０＜（２３５５−２０２５）／（７８５−４０５）
∴  ０＜３３０＜３８０
となり、設計条件を満たすことができる。
【００３５】
以下、本発明の関係式（２）式の根拠について詳細に説明する。
【００３６】
表１〜表３に、波長λ１のＣＤと波長λ３のＤＶＤとの２波長互換の場合について、次数の組合せと波長の回折次数倍の差の式
（ｍ１×λ１−ｍ３×λ３）                              ……（６）
の計算値を示す。
【００３７】
【表１】
2009054210.tif 000003
【００３８】
【表２】
2009054210.tif 000004
【００３９】
【表３】
2009054210.tif 000005
【００４０】
表１は、λ１＝７８５ｎｍ、λ３＝６６０ｎｍの場合の（６）式の計算値で、ｎを正の整数として、ＣＤの次数ｍ１＝１×ｎ、ＤＶＤの次数ｍ３＝１×ｎの場合の（６）式の計算値を太字で示す。波長の比＝λ３／λ１＝６６０／７８５≒０．８４に対応する（６）式の計算値は１２５×ｎであることがわかる。すなわち、１２５、２５０、３７５、５００、６２５、７５０、８７５，１０００である。最も次数の小さいｎ＝１の場合、（６）式の計算値は１２５である。
【００４１】
表２は、λ１＝７８５ｎｍ、λ３＝５８９ｎｍの場合の（６）式の計算値で、ｎを正の整数として、ＣＤの次数ｍ１＝１×ｎ、ＤＶＤの次数ｍ３＝１×ｎの場合の（６）式の計算値を太字で示す。波長の比＝λ３／λ１＝５８９／７８５≒０．７５に対応する（６）式の計算値は１９６×ｎであることがわかる。すなわち、１９６、３９２、５８９、７８５、９８１、１１７７、１３７４，１５７０である。最も次数の小さいｎ＝１の場合、（６）式の計算値は１９６である。
【００４２】
表３は、λ１＝７８５ｎｍ、λ３＝６８３ｎｍの場合の（６）式の計算値で、ｎを正の整数として、ＣＤの次数ｍ１＝１×ｎ、ＤＶＤの次数ｍ３＝１×ｎの場合の計算値を太字で示す。波長の比＝λ３／λ１＝６８３／７８５≒０．８７に対応する（６）式の計算値は１０２×ｎであることがわかる。すなわち、１０２、２０４、３０６、４０８、５１０、６１２、７１４、８１６である。最も次数の小さいｎ＝１の場合、（６）式の計算値は１０２である。
【００４３】
以上の計算値より、波長の比の数値範囲０．７５〜０．８７に対応する（６）式の数値範囲は１０２〜１９６である。そして、この（６）式の数値範囲１０２〜１９６を満足するように設定することにより、特許文献１と同様に、一つの対物レンズで、２種類の光ディスクの記録・再生が可能で、かつ光利用効率の高い光ピックアップを得ることができる。
【００４４】
ここで、（６）式の数値は正の値にすることが好ましい。屈折レンズで発生する色収差を、回折レンズが発生する色収差で補正できるという効果が有る。
【００４５】
すなわち、下記（７）式とする。
０＜（ｍ１×λ１−ｍ２×λ２）                          ……（７）
次に、（６）式を数値範囲１０２〜１９６よりも小さい値に設定して、特許文献１よりも高い光利用効率を得ることを考える。
【００４６】
すなわち、下記（８）式とする。
（ｍ１×λ１−ｍ２×λ２）＜（λ１−λ２）              ……（８）
（７）式と（８）式より、下記（２）式を得る。
０＜（ｍ１×λ１−ｍ２×λ２）＜（λ１−λ２）          ……（２）
以上、本発明の関係式（２）式の根拠について説明した。
【００４７】
では、ＣＤとＤＶＤとの互換対物レンズの場合の実施例について説明する。
【００４８】
表１においては、（２）式の関係を満たす、すなわち（６）式の計算値が１２５よりも小さくかつ正の値を見出すことができた。ｍ１＝６、ｍ３＝７の次数の組合せで（６）式の計算値が９０である。
【００４９】
表２においては、（２）式の関係を満たす、すなわち（６）式の計算値が１９６よりも小さくかつ正の値は見出せなかった。
【００５０】
表３においては、（２）式の関係を満たす、すなわち（６）式の計算値が１０２よりも小さくかつ正の値を見出すことができた。ｍ１＝７、ｍ３＝８の次数の組合せで（６）式の計算値が３１である。
【００５１】
以上のように、ＣＤとＤＶＤとの互換対物レンズの場合において、本発明関係式（２）式を満たす解を見出すことができたので、特許文献１記載の従来の同次数互換対物レンズよりも高い光利用効率を得ることができる。
【００５２】
次に、本発明の次世代ＤＶＤとの互換レンズの場合の実施例について説明する。
【００５３】
まず、ＣＤとＨＤとの互換対物レンズについて説明する。
【００５４】
波長λ１のＣＤと波長λ２のＨＤとの２波長互換の場合について、次数の組合せと波長の回折次数倍の差を
（ｍ１×λ１−ｍ２×λ２）                              ……（９）
とする。
【００５５】
【表４】
2009054210.tif 000006
【００５６】
表４は、λ１＝７８５ｎｍ、λ２＝４０５ｎｍの場合の（９）式の計算値で、ｎを正の整数として、ＣＤの次数ｍ１＝１×ｎ、ＤＶＤの次数ｍ３＝１×ｎの場合の計算値を太字で示す。
【００５７】
特許文献１の対物レンズについては、ＣＤの次数ｍ１＝１、ＨＤの次数ｍ２＝１の場合なので、（９）式の計算値は表４の太字で示した３８０×ｎであることがわかる。すなわち、３８０、７６０、１１４０、１５２０，１９００、２２８０、２６６０、３０４０である。最も次数の小さいｎ＝１の場合、（９）式の計算値は３８０である。
【００５８】
特許文献２の対物レンズについては、ＣＤの次数ｍ１＝２、ＨＤの次数ｍ２＝３の場合なので、（９）式の計算値は表４の斜体で示した３５５×ｎであることがわかる。すなわち、３５５、７１０、１０６５である。最も次数の小さいｎ＝１の場合、（９）式の計算値は３５５である。
【００５９】
したがって、（９）式の計算値を３５５より小さい値にすることにより、一つの対物レンズで、ＣＤと次世代ＤＶＤであるＨＤの２種類の光ディスクの記録・再生が可能で、特許文献１の対物レンズや特許文献２の対物レンズよりも光利用効率の高い光ピックアップを得ることができる。
【００６０】
実施例では、ｍ１＝３×ｎ、ｍ２＝５×ｎの場合なので、（９）式の計算値は表４の斜体で示した３３０×ｎである。最も次数の小さいｎ＝１の場合、（９）式の計算値は３５５である。この３５５という値は、特許文献１に対応する（９）式の計算値３８０よりも小さい。さらに、特許文献２に対応する（９）式の計算値３５５よりも小さい。
【００６１】
したがって、実施例の対物レンズは、特許文献１や特許文献２よりも光利用効率が高いという効果がある。
【００６２】
なお、上記実施例においては、ｎを整数としたときに、ｍ１＝３×ｎ、ｍ２＝５×ｎという回折次数の組合せとしたが、これに限定されるものではなく、（２）式を満足する回折次数の組合せであればかまわない。
【００６３】
表４からわかるように、別の実施例としては、ｎを整数としたときに、ｍ１＝４×ｎ、ｍ２＝７×ｎという回折次数の組合せでも良い。この場合には（９）式の計算値は３０５×ｎであり、３８０×ｎより小さい正の値になるので、（２）式を満足する。そして、上記実施例と同様に、最も次数の小さいｎ＝１の場合、（９）式の計算値は３０５である。この３０５という値は、特許文献１に対応する（９）式の計算値３８０よりも小さい。さらに、特許文献２に対応する（９）式の計算値３５５よりも小さい。さらに、上記実施例に対応する（９）式の計算値３３０よりも小さい。
【００６４】
また、ｍ１＝５×ｎ、ｍ２＝９×ｎという回折次数の組合せでも良い。この場合には（９）式の計算値は２８０×ｎであり、３８０×ｎより小さい正の値になるので、（２）式を満足する。そして、上記実施例と同様に、最も次数の小さいｎ＝１の場合、（９）式の計算値は２８０である。この２８０という値は、特許文献１に対応する（９）式の計算値３８０よりも小さい。さらに、特許文献２に対応する（９）式の計算値３５５よりも小さい。さらに、上記実施例に対応する（９）式の計算値３３０や３０５よりも小さい。
【００６５】
また、ｍ１＝６×ｎ、ｍ２＝１１×ｎという回折次数の組合せでも良い。この場合には（９）式の計算値は２５５×ｎであり、３８０×ｎより小さい正の値になるので、（２）式を満足する。そして、上記実施例と同様に、最も次数の小さいｎ＝１の場合、（９）式の計算値は２５５である。この２５５という値は、特許文献１に対応する（９）式の計算値３８０よりも小さい。さらに、特許文献２に対応する（９）式の計算値３５５よりも小さい。さらに、上記実施例に対応する（９）式の計算値３３０や３０５や２８０よりも小さい。
【００６６】
また、ｍ１＝７×ｎ、ｍ２＝１３×ｎという回折次数の組合せでも良い。この場合には（９）式の計算値は２３０×ｎであり、３８０×ｎより小さい正の値になるので、（２）式を満足する。そして、上記実施例と同様に、最も次数の小さいｎ＝１の場合、（９）式の計算値は２３０である。この２３０という値は、特許文献１に対応する（９）式の計算値３８０よりも小さい。さらに、特許文献２に対応する（９）式の計算値３５５よりも小さい。さらに、上記実施例に対応する（９）式の計算値３３０や３０５や２８０や２５５よりも小さい。
【００６７】
また、ｍ１＝８×ｎ、ｍ２＝１５×ｎという回折次数の組合せでも良い。この場合には（９）式の計算値は２０５×ｎであり、３８０×ｎより小さい正の値になるので、（２）式を満足する。そして、上記実施例と同様に、最も次数の小さいｎ＝１の場合、（９）式の計算値は２０５である。この２０５という値は、特許文献１に対応する（９）式の計算値３８０よりも小さい。さらに、特許文献２に対応する（９）式の計算値３５５よりも小さい。さらに、上記実施例に対応する（９）式の計算値３３０や３０５や２８０や２５５や２３０よりも小さい。
【００６８】
次に、図１に示すように、第２の対物レンズ２０は、実線で描画したＤＶＤ２１と破線で描画したＢＤ２２との互換対物レンズである。第２の対物レンズ２０は、２つの非球面２０ａ、２０ｂを有する単レンズであり、太線で描画した非球面２０ａと非球面２０ｂの両面に回折構造が形成されている。
【００６９】
第２の対物レンズ２０の非球面２０ａの回折構造はブレーズ型回折格子であり、ｎを正の整数としたときに、図２に示す球面収差補正手段３０を通過した、実線で描画したＤＶＤ光２３の波長λ３＝６６０ｎｍに対しては、次数ｍ３＝２×ｎの回折光２４を、ＤＶＤの情報の記録されている層に集光させることができる。また、破線で描画したＢＤ光２６の波長λ４＝４０５ｎｍに対しては、次数ｍ４＝３×ｎの回折光２７を、ＢＤの情報の記録されている層に集光させることができる。このように、回折次数の異なる回折光により、ＤＶＤ及びＢＤの情報の記録・再生を行う。
【００７０】
図１の実施例では、正の整数ｎ＝１の場合、すなわちＤＶＤ２次回折光２６とＢＤ３次回折光２８の構成を示した。
【００７１】
第２対物レンズ２０の非球面２０ａに形成する回折レンズ構造は、ＤＶＤ２１の波長λ３のＤＶＤ光２５による次数ｍ３＝２×ｎの回折光２６と、ＢＤ２２のような第２の次世代ＤＶＤの波長λ４のＢＤ光２７による次数ｍ４＝３×ｎの回折光２８が、波長の大小関係の式と、波長の回折次数倍の差と波長の差との大小関係の式
λ３＞λ４                                              ……（３）
０＜（ｍ３×λ３−ｍ４×λ４）＜（λ３−λ４）          ……（４）
の条件を満足するように設計することが望ましい。
【００７２】
実際に現在使用中のレーザ波長仕様中心値を入力して計算すると、ＤＶＤの波長λ３を６６０ｎｍ、ＢＤの波長λ４を４０５ｎｍとした場合、（３）式は、
６６０ｎｍ＞４０５ｎｍ
となり、設計条件を満たす。そして、（４）式は、
０＜（２×ｎ×λ３−３×ｎ×λ４）＜（λ３−λ４）
ここで、ｎ＝１なので、
０＜（２×λ３−３×λ４）＜（λ３−λ４）
ここで、λ３＝６６０ｎｍ、λ４＝４０５ｎｍなので、
０＜（２×６６０−３×４０５）＜（６６０−４０５）
∴  ０＜（１３２０−１２１５）＜（６６０−４０５）
∴  ０＜１０５＜２５５
となり、設計条件を満たすことができる。
【００７３】
本発明の関係式（４）式の根拠については、関係式（２）式の根拠と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００７４】
波長λ３のＤＶＤと波長λ４のＢＤとの２波長互換の場合について、次数の組合せと波長の回折次数倍の差の式を
（ｍ３×λ３−ｍ４×λ４）                              ……（１０）
とする。
【００７５】
【表５】
2009054210.tif 000007
【００７６】
表５は、ＤＶＤの波長λ３を６６０ｎｍ、ＢＤの波長λ４を４０５ｎｍとした場合の（１０）式の計算値で、ｎを正の整数として、ＣＤの次数ｍ１＝１×ｎ、ＤＶＤの次数ｍ３＝１×ｎの場合の計算値を太字で示す。
【００７７】
特許文献１の対物レンズについては、ＤＶＤの次数ｍ１＝１、ＢＤの次数ｍ２＝１の場合なので、（１０）式の計算値は表４の太字で示した２５５×ｎであることがわかる。すなわち、２５５、５１０、７６５、１０２０，１２７５、１５３０、１７８５、２０４０である。最も次数の小さいｎ＝１の場合、（１０）式の計算値は２５５である。
【００７８】
したがって、（１０）式の計算値を２５５より小さい値にすることにより、一つの対物レンズで、ＤＶＤと次世代ＤＶＤであるＢＤの２種類の光ディスクの記録・再生が可能で、特許文献１の対物レンズよりも光利用効率の高い光ピックアップを得ることができる。
【００７９】
なお、本実施例は次世代ＤＶＤのＢＤに関係するものであり、ＨＤの記載しかない特許文献２には示唆されないので、光利用効率の比較対象から除外した。
【００８０】
実施例では、ｍ３＝２×ｎ、ｍ４＝３×ｎの場合なので、（１０）式の計算値は表４の斜体で示した１０５×ｎである。最も次数の小さいｎ＝１の場合、（１０）式の計算値は１０５である。この１０５という値は、特許文献１に対応する（９）式の計算値２５５よりも小さい。
【００８１】
したがって、実施例の対物レンズは、特許文献１よりも光利用効率が高いという効果がある。
【００８２】
なお、上記実施例においては、ｎを整数としたときに、ｍ３＝２×ｎ、ｍ４＝
３×ｎという回折次数の組合せとしたが、これに限定されるものではなく、（４）式を満足する回折次数の組合せであればかまわない。
【００８３】
表５からわかるように、別の実施例としては、ｎを正の整数としたときに、ｍ３＝５×ｎ、ｍ４＝８×ｎという回折次数の組合せでも良い。この場合には（１０）式の計算値は６０×ｎであり、２５５×ｎより小さい正の値になるので、（４）式を満足する。そして、上記実施例と同様に、最も次数の小さいｎ＝１の場合、（１０）式の計算値は６０である。この６０という値は、特許文献１に対応する（１０）式の計算値２５５よりも小さい。さらに、上記実施例に対応する（１０）式の計算値１０５よりも小さい。
【００８４】
また、ｍ３＝８×ｎ、ｍ４＝１３×ｎという回折次数の組合せでも良い。この場合には（１０）式の計算値は１５×ｎであり、２５５×ｎより小さい正の値になるので、（４）式を満足する。そして、上記実施例と同様に、最も次数の小さいｎ＝１の場合、（１０）式の計算値は１５である。この１５という値は、特許文献１に対応する（１０）式の計算値２５５よりも小さい。さらに、上記実施例に対応する（１０）式の計算値１０５や６０よりも小さい。
【００８５】
図２は、第１の実施例の第１の対物レンズ１０と第２の対物レンズ２０を使用した光ピックアップ光学系の説明図である。
【００８６】
ＣＤレーザ３１を出射したＣＤ光３２は、レンズ３３、回折格子３４、偏光ビームスプリッタ３５、１／２波長板３６を透過し、偏光ビームスプリッタ３７で反射される。そして、球面収差補正手段３０を構成するレンズ３８を透過し、ミラー３９で反射される。そして、１／４波長板４０を透過し、対物レンズ１０に入射する。そして、図１で説明したＣＤ１１に集光される。
【００８７】
ＣＤ１１で反射された後、対物レンズ１０、１／４波長板４０を透過し、ミラー３９で反射される。そして、レンズ３８、偏光ビームスプリッタ３７、レンズ４１を透過し、光検出器４２に入射する。
【００８８】
ＨＤレーザ４３を出射したＨＤ光４４は、レンズ４５を透過し、偏光ビームスプリッタ３５で反射される。そして１／２波長板３６を透過し、偏光ビームスプリッタ３７で反射される。そして、球面収差補正手段３０を構成するレンズ３８を透過し、ミラー３９で反射される。そして、１／４波長板４０を透過し、対物レンズ１０に入射する。そして、図１で説明したＨＤ１２に集光される。
【００８９】
ＨＤ１２で反射された後、対物レンズ１０、１／４波長板４０を透過し、ミラー３９で反射される。そして、レンズ３８、偏光ビームスプリッタ３７、レンズ４１を透過し、光検出器４２に入射する。
【００９０】
ＤＶＤレーザ４６を出射したＤＶＤ光４７は、レンズ４８、回折格子４９、偏光ビームスプリッタ５０、１／２波長板５１を透過し、偏光ビームスプリッタ５２で反射される。そして、球面収差補正手段３０を構成するレンズ５３を透過し、ミラー５４で反射される。そして、１／４波長板５５を透過し、対物レンズ２０に入射する。そして、図１で説明したＤＶＤ２１に集光される。
【００９１】
ＤＶＤ２１で反射された後、対物レンズ２０、１／４波長板５５を透過し、ミラー５４で反射される。そして、レンズ５３、偏光ビームスプリッタ５２、レンズ５６を透過し、光検出器５７に入射する。
【００９２】
ＢＤレーザ５８を出射したＢＤ光５９は、レンズ６０を透過し、偏光ビームスプリッタ５０で反射される。そして１／２波長板３６を透過し、偏光ビームスプリッタ５２で反射される。そして、球面収差補正手段３０を構成するレンズ５３を透過し、ミラー５４で反射される。そして、１／４波長板５５を透過し、対物レンズ２０に入射する。そして、図１で説明したＢＤ２２に集光される。
【００９３】
ＢＤ２２で反射された後、対物レンズ２０、１／４波長板５５を透過し、ミラー５４で反射される。そして、レンズ５３、偏光ビームスプリッタ５２、レンズ５６を透過し、光検出器５７に入射する。
【００９４】
球面収差補正手段３０は、レンズ３８とレンズ５３で構成されており、球面収差補正量を可変できるように設計されている。レンズ３８は、対物レンズ１０との組合せで、ＣＤ１１とＨＤ１２の各球面収差を良好に補正する。レンズ５３は、対物レンズ２０との組合せで、ＤＶＤ２１とＢＤ２２の各球面収差を良好に補正する。
【００９５】
以上説明してきたように、本発明に従う光ピックアップは、ＣＤとＨＤとの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な回折レンズ構造を有する第１の互換対物レンズと、ＤＶＤとＢＤの２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能な回折レンズ構造を有する第２の互換対物レンズとの２個の互換対物レンズと、球面収差補正手段とを備えている。そして、第１の互換対物レンズの回折レンズ構造は、ＣＤの記録再生に用いる回折光の次数をｍ１とし、第２の光ディスクの記録再生に用いる回折光の次数をｍ２（ｍ２はｍ１と等しくない整数）としたときに、下記式
λ１＞λ２                                              ……（１）
０＜（ｍ１×λ１−ｍ２×λ２）＜（λ１−λ２）          ……（２）
の条件を満足する回折レンズ構造を有し、球面収差補正手段との組合せにより、２種類の光ディスクに対し、それぞれ良好な波面を形成するよう波長依存性を有している。また、第２の互換対物レンズの回折レンズ構造は、ＤＶＤの記録再生に用いる回折光の次数をｍ３とし、ＢＤの記録再生に用いる回折光の次数をｍ４（ｍ４はｍ３と等しくない整数）としたときに、下記式
λ３＞λ４                                              ……（３）
０＜（ｍ３×λ３−ｍ４×λ４）＜（λ３−λ４）          ……（４）
の条件を満足する回折レンズ構造を有し、
λ１＞λ３                                              ……（５）
の条件を満足するように設計されており、球面収差補正手段との組合せにより、２種類の光ディスクに対し、それぞれ良好な波面を形成するよう波長依存性を有している。
【００９６】
したがって、本発明に従う光ピックアップによれば、ＣＤ、ＨＤ、ＤＶＤ、ＢＤの４種類の光ディスクに対する記録・再生が可能で、かつ従来よりも高い効率が得られる互換光ピックアップを提供することができる。
【００９７】
なお、ＣＤ、ＨＤの２波長互換対物レンズや、ＤＶＤ、ＢＤの２波長互換対物レンズは、それぞれ単独でも２種類の光ディスクに対する記録・再生が可能で、かつ従来よりも高い効率が得られる互換光ピックアップを提供することができる。
【００９８】
以上、本発明に従う光ピックアップの実施形態について、図面により詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１の実施例の光ピックアップに使用する第１の対物レンズと第２の対物レンズの外形を示す説明図である。
【図２】第１の実施例の第１の対物レンズと第２の対物レンズを使用した光ピックアップ光学系の説明図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０…対物レンズ、１０ａ…非球面、１０ｂ…非球面、１１…ＣＤ、１２…ＨＤ、１３…ＣＤ光、１４…ＣＤ３次回折光、１５…ＣＤ１次回折光、１６…ＨＤ光、１７…ＨＤ５次回折光、１８…ＨＤ２次回折光、２０…対物レンズ、２０ａ…非球面、２０ｂ…非球面、２１…ＤＶＤ、２２…ＢＤ、２３…ＤＶＤ光、２４…ＤＶＤ２次回折光、２５…ＤＶＤ５次回折光、２６…ＢＤ光、２７…ＢＤ３次回折光、２８…ＢＤ８次回折光、３０…球面収差補正手段、３１…ＣＤレーザ、３２…ＣＤ光、３３…レンズ、３４…回折格子、３５…偏光ビームスプリッタ、３６…１／２波長板、３７…偏光ビームスプリッタ、３８…レンズ、３９…ミラー、４０…１／４波長板、４１…レンズ、４２…光検出器、４３…ＨＤレーザ、４４…ＨＤ光、４５…レンズ、４６…ＤＶＤレーザ、４７…ＤＶＤ光、４８…レンズ、４９…回折格子、５０…偏光ビームスプリッタ、５１…１／４波長板、５２…偏光ビームスプリッタ、５３…レンズ、５４…ミラー、５５…１／４波長板、５６…レンズ、５７…光検出器、５８…ＢＤレーザ、５９…ＢＤ光、６０…レンズ、ｍ１…回折次数、ｍ２…回折次数、ｍ３…回折次数、ｍ４…回折次数、λ１…波長、λ２…波長、λ３…波長、λ４…波長
【図１】
2009054210.tif 000008
【図２】
2009054210.tif 000009