(57)【要約】      （修正有）【課題】複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるＢＤとＨＤの一つの対物光学素子での互換を可能とする光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供する。【解決手段】波長λ１の第１光束を出射する光源と、第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、対物光学素子は、その光学面が同心円状の複数の領域に分割され、複数の領域は、少なくとも一つの第１光ディスク用領域と、少なくとも一つの第２光ディスク用領域とを有し、第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域の少なくとも一方には、光路差付与構造が形成されている。【選択図】図２
2009037716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子は、その光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、少なくとも一つの第１光ディスク用領域と、少なくとも一つの第２光ディスク用領域とを有し、
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第２光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域の少なくとも一方には、光路差付与構造が形成されており、
前記光路差付与構造の光軸方向段差量及び隣接する前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との境界における光軸方向段差量は何れも、２０μｍ以下であることを特徴とする対物光学素子。
【請求項２】
前記第１光ディスク用領域の合計面積と、前記第２光ディスク用領域の合計面積とは異なっており、小さな合計面積である方の領域に前記光路差付与構造が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の対物光学素子。
【請求項３】
前記第２光ディスク用領域に、前記光路差付与構造が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物光学素子。
【請求項４】
前記光路差付与構造は、前記複数の領域のうち、光軸を含む領域と最も光軸から離れた領域以外の領域に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項５】
前記光路差付与構造が形成された領域と、それに隣接する領域とは、同一非球面関数で表される母非球面形状を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項６】
前記光路差付与構造が形成された領域の母非球面形状と、それに隣接する領域の母非球面形状とは、光軸方向に最大１０μｍの範囲でシフトしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項７】
前記光路差付与構造を前記第２光ディスク用領域に形成し、環境温度変化に起因して発生する球面収差を補正する温度特性補正光路差付与構造を前記第１光ディスク用領域に形成していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項８】
前記複数の領域は、前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域のみからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項９】
前記複数の領域は共用領域を有し、当該共用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され且つ前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されるようになっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１０】
波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、その光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、少なくとも一つの第１光ディスク用領域と、少なくとも一つの第２光ディスク用領域とを有し、
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第２光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域の少なくとも一方には、光路差付与構造が形成されており、
前記光路差付与構造の光軸方向段差量及び隣接する前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との境界における光軸方向段差量は、何れも２０μｍ以下であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記第１光ディスク用領域の合計面積と、前記第２光ディスク用領域の合計面積とは異なっており、小さな合計面積である方の領域に前記光路差付与構造が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記第２光ディスク用領域に、前記光路差付与構造が形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記光路差付与構造は、前記複数の領域のうち、光軸を含む領域と最も光軸から離れた領域以外の領域に形成されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記光路差付与構造が形成された領域と、それに隣接する領域とは、同一非球面関数で表される母非球面形状を有していることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記光路差付与構造が形成された領域の母非球面形状と、それに隣接する領域の母非球面形状とは、光軸方向に最大１０μｍの範囲でシフトしていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記光路差付与構造を前記第２光ディスク用領域に形成し、環境温度変化に起因して発生する球面収差を補正する温度特性補正光路差付与構造を前記第１光ディスク用領域に形成していることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記複数の領域は、前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域のみからなることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記複数の領域は共用領域を有し、当該共用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され且つ前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されるようになっていることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の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、同一の波長の光束を用いる異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び対物光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。 このような光ディスクを、本明細書では高密度光ディスクと呼ぶ。
【０００３】
ところで、一方の高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。両方の高密度光ディスクに記録したソフトが既に市場で販売されている実情を考慮すると、いずれの高密度光ディスクに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。 
【０００４】
ところが、高密度光ディスクであるＢＤとＨＤについては、使用する光束の波長が同一であるにも関わらずそれぞれの保護基板の厚さが異なるため、波長差を利用して保護基板の厚さの差に基づいて発生する球面収差を補正することが困難である。従って、他の光ディスクとの互換に比べて、一つの対物光学素子を用いてＢＤとＨＤの互換性を持たせることはより困難であった。 
【０００５】
これに対し、特許文献１には、液晶を用いて、ＢＤとＨＤの記録／再生時に異なる収差を与え、一つの対物光学素子での互換を可能としている対物光学素子及び光ピックアップ装置が記載されている。また、特許文献２には、回折効果を用いて同一波長の光束を振り分けることで、一つの対物光学素子でＢＤとＨＤの互換使用を可能としているピックアップ装置が記載されている。 
【特許文献１】特開２００７−２６５４０号公報
【特許文献２】特開２００６−１４７０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
然るに、上記の特許文献１に記載された光ピックアップ装置は、液晶を必要とするため、電力の供給、電気的制御などが必要となり、機構が複雑化し、コストが高くなってしまうという問題があった。 
【０００７】
また、上記の特許文献２に記載された光ピックアップ装置のように、回折効果を用いてＢＤとＨＤの互換使用を実現する場合、例えば光源から回折構造を通過して一方の光ディスクへ向かう光の利用効率（ここでいう利用効率は、対物光学素子の光源側の光学面に入射した光量に対して、光ディスク上のスポットに寄与する光量の比率）が４０％（回折構造を利用した回折振り分けの場合、理論上５０％を超えない）であるとすると、光ディスクから同じ回折構造を通過して光検出器に向かう光の利用効率（ここでいう利用効率は、対物光学素子の光ディスク側の光学面に入射した光量に対して、光検出器上のスポットに寄与する光量の比率）は４０％になるから、トータルの利用効率で（ここでいう利用効率は、対物光学素子の光源側の光学面に入射した光量に対して、光検出器上のスポットに寄与する光量の比率）４０％の二乗で１６％の光しか利用できず、光源の発光強度を大幅に高める必要があり実用化は極めて困難であるといえる。
【０００８】
これに対し、対物光学素子の光学面に、ＢＤ用の屈折面とＨＤ用の屈折面とを分割して設け、ＢＤとＨＤの互換使用を実現しようとする試みがある。かかる試みによれば、液晶素子等を用いないので、構造が簡素化されて省エネが図れると共に、光束を振り分けるために回折構造等を用いないので、光の利用効率を高めることができるというメリットがある。
【０００９】
ところで、本発明者らが、かかる試みに従い、図１に示すようなＢＤ用の屈折面とＨＤ用の屈折面とを分割した対物光学素子を設計し、検討を行ったところ、光の利用効率が理論値に対して低くなることが確認された。かかる対物光学素子は、半導体レーザから出射される同一波長の光束をＢＤとＨＤとに振り分けて集光するものであるので、ＢＤ使用時にはＨＤ用光を用いることができず、逆にＨＤ使用時にはＢＤ用光を用いることができないから、入射光束を有効利用するためには、対物光学素子における光の利用効率の低下を極力回避することが重要である。
【００１０】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるＢＤとＨＤの一つの対物光学素子での互換を可能とし、しかも、光利用効率の高い光ピックアップ装置及び対物光学素子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】
【００１１】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子は、その光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、少なくとも一つの第１光ディスク用領域と、少なくとも一つの第２光ディスク用領域とを有し、
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第２光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域の少なくとも一方には、光路差付与構造が形成されており、
前記光路差付与構造の光軸方向段差量及び隣接する前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との境界における光軸方向段差量は何れも、２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明者らは、ＢＤ用の屈折面とＨＤ用の屈折面とを有する対物光学素子について、鋭意研究した結果、母非球面形状が異なる屈折面同士が隣接することで、ＢＤ用の屈折面とＨＤ用の屈折面との境界において光軸方向にシフトした段差が生じ、それにより光の利用効率が低下することを見出した。その現象について説明する。隣接するＢＤ用の屈折面とＨＤ用の屈折面とが光軸方向にシフトすると、それらは本来的には光軸方向に沿った面により連結されるべきである。ところが、製造誤差や、対物光学素子を金型から成形する際に必要な抜き勾配を設ける必要から、光軸方向に沿った面が光軸に対して傾く場合が多くなり、これにより平行光束が光路差付与構造に入射したときに、その傾いた面を通過することで、いずれの光ディスクの情報記録面にも集光しなくなる恐れがある。また、例え光軸方向に沿った面で段差が形成されていても、その段差量が大きいと僅かに対物光学素子が傾いただけで、その段差を通過する光束が光ディスクに集光せず、これが光量のロスとなる恐れもある。これらが光の利用効率を低下させる主要因となることを本発明者らが見出したのである。そこで本発明者らは、光の利用効率を高めるためには、ＢＤ用の屈折面とＨＤ用の屈折面の少なくとも一方に光路差付与構造を形成して、かかる段差を小さくすればよいことに思い至った。更に、前記光路差付与構造の光軸方向段差量及び、隣接する前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との境界における光軸方向段差量を、何れも２０μｍ以下とする場合、製造しやすく且つ光の利用効率を高く維持できることがわかった。
【００１３】
ここで、複数領域のいずれかに光路差付与構造を形成した場合、その光路差付与構造を通過した光束の殆どが、前記第１ディスク又は前記第２光ディスクの情報記録面上にスポットを形成し、且つ情報記録面からの反射光の殆どが、その光路差付与構造を通過して、光ピックアップ装置の光検出器に受光されるため、従来の回折効果を用いた束の振り分け技術と比べると、遙かに光の利用効率を高めることができる。従って、光路差付与構造を用いても、屈折面と同様な光の利用効率を確保できる。
【００１４】
請求項２に記載の対物光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記第１光ディスク用領域の合計面積と、前記第２光ディスク用領域の合計面積とは異なっており、小さな合計面積である方の領域に前記光路差付与構造が形成されていることを特徴とする。「合計面積」とは、前記第１光ディスク用領域と、前記第２光ディスク用領域とを光軸方向に投影したとき、光軸直交平面上に投影された領域をそれぞれ測定した面積を合計したものをいう。
【００１５】
請求項３に記載の対物光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第２光ディスク用領域に、前記光路差付与構造が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の対物光学素子は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、前記複数の領域のうち、光軸を含む領域と最も光軸から離れた領域以外の領域に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の対物光学素子は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造が形成された領域と、それに隣接する領域とは、同一非球面関数で表される母非球面形状を有していることを特徴とする。このようにすると、光路差付与構造の段差も含めて、段差を最小に設計することが可能となる。
【００１８】
請求項６に記載の対物光学素子は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造が形成された領域の母非球面形状と、それに隣接する領域の母非球面形状とは、光軸方向に最大１０μｍの範囲でシフトしていることを特徴とする。このようにすると、軸外特性を良好にすることができ、ワーキングディスタンスを大きく確保できる。
【００１９】
請求項７に記載の対物光学素子は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造を前記第２光ディスク用領域に形成し、環境温度変化に起因して発生する球面収差を補正する温度特性補正光路差付与構造を前記第１光ディスク用領域に形成していることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の対物光学素子は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記複数の領域は、前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域のみからなることを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の対物光学素子は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記複数の領域は共用領域を有し、当該共用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され且つ前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されるようになっていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、その光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、少なくとも一つの第１光ディスク用領域と、少なくとも一つの第２光ディスク用領域とを有し、
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第２光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域の少なくとも一方には、光路差付与構造が形成されており、
前記光路差付与構造の光軸方向段差量及び隣接する前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との境界における光軸方向段差量は、何れも２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０に記載の発明において、前記第１光ディスク用領域の合計面積と、前記第２光ディスク用領域の合計面積とは異なっており、小さな合計面積である方の領域に前記光路差付与構造が形成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記第２光ディスク用領域に、前記光路差付与構造が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０〜１２のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、前記複数の領域のうち、光軸を含む領域と最も光軸から離れた領域以外の領域に形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０〜１３のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造が形成された領域と、それに隣接する領域とは、同一非球面関数で表される母非球面形状を有していることを特徴とする。
【００２７】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０〜１３のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造が形成された領域の母非球面形状と、それに隣接する領域の母非球面形状とは、光軸方向に最大１０μｍの範囲でシフトしていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０〜１５のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造を前記第２光ディスク用領域に形成し、環境温度変化に起因して発生する球面収差を補正する温度特性補正光路差付与構造を前記第１光ディスク用領域に形成していることを特徴とする。
【００２９】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０〜１６のいずれかに記載の発明において、前記複数の領域は、前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域のみからなることを特徴とする。
【００３０】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０〜１６のいずれかに記載の発明において、前記複数の領域は共用領域を有し、当該共用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され且つ前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されるようになっていることを特徴とする。
【００３１】
本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも第１光ディスク及び第２光ディスクに対して情報の記録／再生行うものである。光ピックアップ装置は、少なくとも一つの第一光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、光ピックアップ装置は、第１光ディスク又は第２光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。
【００３２】
光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、第１光源の他に、第２光源及び／又は第３光源を有してもよい。光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、集光光学系は、第２光源からの第２光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光源からの第３光束を第４光ディスクの情報記録面上に集光させる。また、光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、第３光ディスク又は第４光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有してもよい。
【００３３】
第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクと第２光ディスクは、記録／再生に用いられる光束の波長が同じである。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。第３光ディスクや第４光ディスクを用いる場合、第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第４光ディスクは、厚さがｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクがＤＶＤであり、第４光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスク又は第４光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。
【００３４】
ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。また、ＨＤは、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
【００３５】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に関しては、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満たすことが好ましいが、これに限られない。
【００３６】
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ        （１）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ                    （２）
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ                    （３）
１．０ｍｍ≦ｔ４≦１．３ｍｍ                    （４）
【００３７】
本明細書において、第１光源、第２光源又は第３光源などの光源は好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。
【００３８】
また、第１光ディスクとしてＢＤを用い、第２光ディスクとしてＨＤを用いる場合、第１光源から射出される第１光束の波長λ１は、３８０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、λ１が３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下である。また、第３光ディスクとしてＤＶＤを用い、第４光ディスクとしてＣＤを用いる場合、第２光源から射出される第２光束の波長λ２は好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源から射出される第３光束の波長λ３は好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
【００３９】
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。
【００４０】
集光光学系は、対物光学素子を有する。対物光学素子は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、対物光学素子の他にコリメートレンズ等のカップリングレンズやビームエキスパンダーを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。ビームエキスパンダーとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角は変えず、光束の径を変えるレンズ群のことをいう。また、コリメートレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメートレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、集光光学系は、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子の他に、第３光ディスク用の対物光学素子や、第４光ディスク用の対物光学素子を有していてもよい。また、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子が、第３光ディスク及び／又は第４光ディスク用の対物光学素子を兼ねるようにしてもよい。
【００４１】
本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクが装填された状態で光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。対物光学素子は、単玉のレンズである。また、対物光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。また、対物光学素子は、光路差付与構造を有している。対物光学素子は屈折面が非球面であることが好ましい。
【００４２】
また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃-1）が−２０×１０-5乃至−５×１０-5（より好ましくは、−１０×１０-5乃至−８×１０-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。
【００４３】
第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２≧ＮＡ３）とし、第４光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ４（ＮＡ３>ＮＡ４）とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。より好ましくはＮＡ１は０．８５である。ＮＡ２及びＮＡ３は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。より好ましくはＮＡ２は０．６５であり、ＮＡ３は０．６５である。また、ＮＡ４は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。より好ましくはＮＡ４は０．４５又は０．５１である。
【００４４】
対物光学素子は、少なくとも光軸を含む第１領域と、第１領域の周囲の第２領域とに分けられる。この第１領域と第２領域とは、対物光学素子の光学面上の第１領域と第２領域において、明確な構造の差異を設けてもよい。一方、対物光学素子に構成上明確な領域を設けずに、便宜上の領域としてもよい。
【００４５】
対物光学素子の第１領域を通過した第１光束は、第１光ディスク及び第２光ディスクの記録／再生に用いられ、第２領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、第２光ディスクの記録／再生には用いられない。即ち、第１領域は、第１光ディスクと第２光ディスクの両方に用いられる所謂、共用領域（後述する第１光ディスク用領域＋第２光ディスク用領域）であり、第２領域は、第１光ディスクのみに用いられる所謂、専用領域（後述する第１光ディスク用領域）である、とも言える。第１領域は、ＮＡ２以下の領域である事が好ましく、第２領域は、ＮＡ２より大きく、ＮＡ１以下の領域であることが好ましい。例えば、第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤである場合、第１領域は、像側開口数（ＮＡ）が０．６５以下の領域である事が好ましく、第２領域は、像側開口数が０．６５より大きく、０．８５以下の領域であることが好ましい。
【００４６】
対物光学素子は、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの使用を可能とする互換用の光路差付与構造を有していてもよい。また、対物光学素子は、温度変化時や波長変化時に収差変化を補正するための光路差付与構造を有していてもよい。なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。
【００４７】
対物光学素子を別の観点で捉える場合、対物光学素子の光学面が同心円状の複数の領域に分割され、当該複数の領域が少なくとも一つの第１光ディスク用領域と少なくとも一つの第２光ディスク用領域とを有していると言える。尚、第１光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光され、第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、第２光ディスク領域を通過した第１光束は、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光され、第１光ディスクの情報記録面上に集光されない。
【００４８】
即ち、第１光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなり、第２光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きい。逆に、第２光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きくなり、第２光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなる。
【００４９】
また、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域は交互に設けられていることが好ましいが、これに限られない。光軸を含む最も中心の領域は、第１光ディスク用領域であっても、第２光ディスク用領域であってもよい。例えば、図２は、光軸を含む最も中央の領域が非球面屈折面である第１光ディスク用領域ＢＡ１であり、その周囲に光路差付与構造を有する第２光ディスク用領域ＨＡがあり、更にその周囲に非球面屈折面である第１光ディスク用領域ＢＡ２がある。
【００５０】
また、対物光学素子は、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域のみを有していることが好ましいが、少なくとも一つの共用領域を有していてもよい。共用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光され、且つ、共用領域を通過した第１光束は第２光ディスクの情報記録面上にも情報の記録／再生ができるように集光される。この場合、共用領域は光軸を含む最も内側の領域であることが好ましい。また、第３光ディスク用領域や第４光ディスク用領域を有していてもよい。
【００５１】
少なくとも一つの第１光ディスク用領域又は少なくとも一つの第２光ディスク用領域が光路差付与構造を有する。尚、第１光ディスク用領域及び第２光ディスク用領域のうち光路差付与構造を設けない領域は、屈折面であることが好ましく、この場合、屈折作用を利用して、第１光ディスク用領域を通過した光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、又は第２光ディスク用領域を通過した光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるということを成し遂げている。このような構成とすることで、光ディスクの情報記録面上での反射光が屈折面を通過する際に、光量のロスを低減する事ができるため好ましい。この場合、受光素子として比較的低感度の受光素子を用いることが可能となるので、光ピックアップ装置のコストを削減することが可能となる。
【００５２】
なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。
【００５３】
また、光路差付与構造の光軸方向段差量、及び、隣接する第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との境界における光軸方向段差量が、何れも２０μｍ以下である。対物光学素子における全ての段差の光軸方向段差量が２０μｍ以下であることが好ましい。好ましくは対物が光学素子における全ての段差の光軸方向段差量が１０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下である。
【００５４】
第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域が全て屈折面である場合、屈折面の非球面形状が異なるためどうしても第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域の境界で５０μｍ以上もの大きな段差が発生してしまう。そこで、第１光ディスク用領域又は第２光ディスク用領域に、光路差付与構造を設けることにより、第１光ディスク用領域又は第２光ディスク用領域としての機能は、屈折面とする場合とは大きな違いを発生させることなく、しかも、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを同一の母非球面形状又は形状が似ている母非球面形状とすることを可能とした事により、光軸方向段差量を低減させることを可能としたのである。即ち、光路差付与構造を設けた第１光ディスク用領域又は第２光ディスク用領域は、光路差付与構造を設けているものの第１光ディスク用領域又は第２光ディスク用領域としての機能が維持されている。例えば、図２における光路差付与構造を設けた第２光ディスク用領域ＨＡを通過した第１光束は、第２光ディスクの情報記録面上には情報の記録／再生ができるように集光するが、第１光ディスクの情報記録面上には集光しない。しかも、光路差付与構造を設けることにより、第１光ディスク用領域ＢＡ１、ＢＡ２と第２光ディスク用領域ＨＡとの境界における光軸方向段差量を低減している。このような構成を成し遂げるためには、光路差付与構造の第１光束に対する回折効率が８０％以上であることが好ましい。より好ましくは、９０％以上である。また、この光路差付与構造は、第１光ディスクと第２光ディスクの保護基板厚の差に起因して発生する球面収差を補正する光路差付与構造と捉える事もできる。
【００５５】
また、光路差付与構造は、第１光束が光路差付与構造を通過した際に発生するａ次の回折光の光量が他のいずれの次数の回折光の光量よりも大きくなるような光路差付与構造である事が好ましい。また、ａの絶対値が１以上、５以下であると、波長変化や温度変化が起きた場合であっても回折効率の変動が大きくないため好ましい。
【００５６】
第１光ディスク用領域の合計面積と、第２光ディスク用領域の合計面積とは異なっており、小さな合計面積である方の領域に光路差付与構造が形成されていると好ましい。また、第１光ディスクのＮＡが第２光ディスクのＮＡよりも大きい場合、第２光ディスク用領域に光路差付与構造を設けることが、光路差付与構造の設計・製造を容易にし、本発明の効果をより有効に発揮するという観点で好ましい。尚、段差を低減させるための光路差付与構造は、第１光ディスク用領域又は第２光ディスク用領域のいずれかにのみ設けられることが好ましい。また、光路差付与構造は、複数の領域のうち、光軸を含む領域と最も光軸から離れた領域以外の領域に形成されていると好ましい。
【００５７】
尚、光軸方向段差量をできる限り低減し、光量のロスをできる限り低減させるという観点では、光路差付与構造が形成された領域と、それに隣接する領域とは、同一非球面関数で表される母非球面形状を有していると好ましい。
【００５８】
尚、母非球面とは、光学面が屈折面である場合は、その屈折面の非球面形状そのものをいい、光学面が光路差付与構造を有する面である場合は、当該光路差付与構造の包絡線を含む面をいう。
【００５９】
一方、軸外特性を良好にし、ワーキングディスタンスも確保するという観点では、光路差付与構造が形成された領域の母非球面形状と、それに隣接する領域の母非球面形状とを、光軸方向に１０μｍ以内の範囲でシフトしていることが好ましい。即ち、光路差付与構造をも受けることにより軸外特性を良好にする事も可能である。尚、ここでいう軸外特性を良好にするとは、光束が０．５°の斜入射で対物光学素子に入射したときに、波面収差が０．１ＲＭＳ以下となることをいう。
【００６０】
本発明の好ましい態様の一つとして、本発明の光路差付与構造を第２光ディスク用領域に形成し、環境温度変化に起因して発生する球面収差を補正する温度特性補正光路差付与構造を前記第１光ディスク用領域に形成する態様が挙げられる。これにより光軸方向段差量を低減でき、光束の光量を有効活用でき、しかも、ＮＡが０．７以上のような高ＮＡの光ディスクに用いたとしても温度変化に強い対物光学素子を得ることができる。この場合、対物光学素子はプラスチック製であることが好ましい。
【００６１】
尚、温度特性補正光路差付与構造は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正する。温度変化に起因して発生する球面収差とは、対物光学素子の温度変化に起因した屈折率変化に基づく球面収差と、温度変化に基づく光源の波長変化に基づく球面収差のいずれかのみの場合も、共に含む場合の、何れも含むものとする。
【００６２】
尚、温度特性補正光路差付与構造を、全ての第１光ディスク用領域に設けることが好ましいが、一部の第１光ディスク用領域のみに設けてもよい。例えば、最も光軸に近い第１光ディスク用領域の構造が複雑になるのを避けるために、最も光軸に近い第１光ディスク用領域には温度変化に起因して発生する球面収差を補正するための光路差付与構造を設けないようにしてもよい。また、最も光軸から離れている第１光ディスク用領域にのみ温度変化に起因して発生する球面収差を補正するための光路差付与構造を設けるようにしてもよい。
【００６３】
尚、以下の条件式を満たすことが好ましい。
＋０．０００４５≦δＳＡＴ１／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００２７
但し、δＳＡＴ１は、第１光束の使用波長（波長変動なし）における第１光ディスクの記録／再生を行う際の前記対物光学素子のδＳＡ３／δＴ、即ち、第１光束の使用波長（波長変動なし）における第１光ディスクの記録／再生を行う際の対物光学素子の３次球面収差の温度変化率を指し、ｆは、第１光束における対物光学素子の焦点距離を指す。
【００６４】
また、以下の条件式を満たすことが好ましい。
−０．０４５≦δＳＡλ／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ））≦−０．００４５
但し、δＳＡλは、第１光束の使用波長における第１光ディスクの記録／再生を行う際のδＳＡ３／δλ、即ち、第１光束の使用波長における第１光ディスクの記録／再生を行う際の対物光学素子の３次球面収差の波長変化率を指し、ｆは、第１光束における対物光学素子の焦点距離を指す。
【００６５】
更に、以下の条件式を満たすことが好ましい。
０≦δＳＡＴ２／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００１７
但し、δＳＡＴ２は、第１光束の使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）における第１光ディスクの記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δＴ、即ち、第１光束の使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）における第１光ディスクの記録／再生を行う際の対物光学素子の３次球面収差の温度変化率を指す。
【００６６】
また、光ピックアップ装置の集光光学系が、プラスチック製のカップリングレンズを有する場合、以下の条件式を満たすことが好ましい。
０≦δＳＡＴ３／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００１２
但し、δＳＡＴ３は、第１光束の使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）における第１光ディスクの記録／再生を行う際のカップリングレンズと対物光学素子を含んだ集光光学系全体のδＳＡ３／δＴ、即ち、第１光束の使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）における第１光ディスクの記録／再生を行う際の集光光学系全体の３次球面収差の温度変化率を指す。
【００６７】
なお、光路差付与構造は、巨視的に見て、面頂点からの光軸方向距離が、光軸直交方向に向かうにつれて漸次大きくなった後、漸次小さくなることが好ましい。即ち、光軸直交方向に光軸から離れるに従い、光路差付与構造の深さが深くなり、あるところを境に光路差付与構造の深さが浅くなる構造であることが好ましい。
【００６８】
また、対物光学素子の製造を容易にするという観点から、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを合わせた輪帯数が、３以上、１０以下であることが好ましい。輪帯数を３とする場合、例えば、図２に示すような、光軸を含む最も中央の領域を第１光ディスク用領域ＢＡ１とし、その周りを光路差付与構造を有する第２光ディスク用領域ＨＡ、更にその周りの最外周の領域（第２領域）を第１光ディスク用領域ＢＡ２とする例などが考えられる。尚、本発明者は、鋭意研究の結果、スポットのサイドロープを小さくし、しかも、対物光学素子の製造を容易にするという観点からは、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを合わせた輪帯数を５以上、１０以下とすることが好ましいことを見出した。更に好ましくは、輪帯数を６以上、１０以下とすることである。
【００６９】
次に、第２光ディスクの記録及び／又は再生を行う際に、第１光ディスク用領域を通過した光束が、デフォーカスエリアにかぶらないようにするために、第１光ディスク用領域を通過した光束が、第２光ディスクの情報記録面上でフレアになるような対物光学素子であることが好ましい。尚、具体的に「フレアにする」とは、第２光ディスクの情報記録面上で第１光ディスク用領域を通過した光がドーナツ型領域に分布することをいう。特に、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、そのドーナツ型領域の内径をΦ０．０３０ｍｍ以上となるようにすることが好ましい。複数のドーナツ型領域となる場合には、各ドーナツ型領域の内径のうち、最も小さい径がΦ０．０３０ｍｍ以上であることが好ましい。また、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合に、良好なフレアを発生させるためには、第１光ディスク（ＢＤ）における対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤBD）と、第２光ディスク（ＨＤ）における対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤHD）との差の値を（ＷＤBD−ＷＤHD）、−０．３６（ｍｍ）以上、０．１７（ｍｍ）以下とすることが好ましい。より好ましくは、−０．１０（ｍｍ）以上、０．１５（ｍｍ）以下とすることである。別の観点からは、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。
２・ｆ１・NA１´> ２・ｆ２・NA２´               （５）
尚、ｆ１は第１光束における対物光学素子の第１光ディスク用領域の焦点距離、ｆ２は第１光束における対物光学素子の第２光ディスク用領域の焦点距離、ＮＡ１´は対物光学素子の第１光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数、ＮＡ２´物光学素子の第２光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数を示す。尚、後述するような、対物光学素子が、光源側の第１光学素子と光ディスク側の第２光学素子とを有する場合にも、上記のフレアを発生させる好ましい条件を適用可能である。
【００７０】
また、適切なスポット径を得るためには、以下の条件を満たすことが好ましい。
【００７１】
先ず、光軸を含む最も中心に近い領域が第２光ディスク用領域である場合は、第１光ディスク用領域の最大像側開口数が、ＮＡ１よりも小さい事が好ましい。また、第１光ディスク用領域の最大有効径を、２・ｆ１・ＮＡ１より小さくすることが好ましい。尚、ｆ１とは、第１光束における対物光学素子の第１光ディスク用領域の焦点距離であり、ＮＡ１は、第１光ディスクの記録及び／又は再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、第１光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．８５よりも小さい事が好ましい。また、第１光ディスク用領域の最大有効径を、２・ｆ１・０．８５より小さくすることが好ましい。
【００７２】
次に、光軸を含む最も中心に近い領域が第１光ディスク用領域である場合は、第２光ディスク用領域の最大像側開口数が、ＮＡ２よりも小さい事が好ましい。また、第２光ディスク用領域の最大有効径を、２・ｆ２・ＮＡ２より小さくすることが好ましい。尚、ｆ２とは、第１光束における対物光学素子の第２光ディスク用領域の焦点距離であり、ＮＡ２は、第２光ディスクの記録及び／又は再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、第２光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．６５よりも小さい事が好ましい。また、第２光ディスク用領域の最大有効径を、２・ｆ２・０．６５より小さくすることが好ましい。
【００７３】
尚、単玉の対物光学素子の光ディスク側の光学面において、第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる光束が通過する領域と、第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる光束が通過する領域とが、重ならないような対物光学素子であると、光量のロスを減らすことができるため好ましい。この観点を重視する場合は、対物光学素子の輪帯数が少ない方が好ましい。例えば、３輪帯の対物光学素子であることが好ましい。
【００７４】
また、単玉の対物光学素子を薄型化すると言う観点からは、対物光学素子の光学面表面に段差を設け、その段差はその段差を境とする光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる段差であることが望ましい。例えば、図３に示す例は、図２に示す対物光学素子に対し、中央の領域である第１光ディスク用領域において対物光学素子を薄型化する段差をさらに設けた例である。尚、このような段差を設けた場合でも球面収差と、正弦条件が必要な程度に補正されていることが望ましい。
【００７５】
図３に示す例に限らず、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との間の段差が、薄型化に寄与する段差であっても良い。また対物光学素子がプラスチックからなる場合は、プラスチックの温度変化で生じる球面収差変化を、温度変化に伴うレーザ発振波長の変化によって補うような回折作用を生じる段差であっても良い。
【００７６】
対物光学素子の光学面に設けられたすべての段差の、光軸方向の符号込みの長さの和Δ（符号は、各段差の光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる場合を正とする）は以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
０．１ｍｍ  ≦  Δ  ≦  １．０ｍｍ            （６）
下限以上であると薄型化の効果が大きく、上限以下であると、薄型化しながら正弦条件を必要な程度に補正することが出来る。尚、「符号込みの長さの和」とは、正の長さの値と、負の長さの値が共に存在していた場合、それらをそのまま足すことをいう。例えば、正の長さの値が＋１であって、負の長さの値が−０．５であった場合は、（＋１）＋（−０．５）＝＋０．５、即ち、＋０．５が「符号込みの長さの和」である。  
【００７７】
更に、上述の光路差付与構造に、第３光ディスクや第４光ディスクとの互換を目的とした光路差付与構造や、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を、重ね合わせてもよい。尚、上述では、光路差付与構造を、光源側の光学面に設ける例について記載しているが、上述の目的のための光路差付与構造を、光ディスク側の光学面に設けるようにしてもよい。例えば、対物光学素子の光学面を３領域に分けた場合、中央領域にＢＤ／ＣＤ互換用の回折構造（例えば、０／０／±１次）を設け、中間領域にＨＤ／ＤＶＤ互換用の回折構造（例えば、２／１次）を設け、最外周領域をＢＤ専用とすると良い。
【００７８】
なお、第１光ディスクと第２光ディスクだけでなく、他の光ディスクに対する互換も一つの対物光学素子で行う場合、以下のような態様が考えられる。
【００７９】
第一の例としては、例えば、第３光源から射出される波長λ３の第３光束を当該対物光学素子により第４光ディスクの情報記録面上に集光させる場合であって、波長λ３が波長λ１の略整数倍である場合、回折構造によって第４光ディスクとの互換を可能にしようとすると、１）λ１の第１光束とλ３の第３光束とで、回折角を異ならせることが困難となり、また、２）第１光束と第３光束の回折角を異ならせることができる特殊な回折構造を用いた場合は、光利用効率が低下する、という問題がある。そこで、第２領域中に、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域に加えて、第４光ディスク用領域を設けるようにしてもよい。例えば、図４に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第４光ディスク用領域ＣＤ、第１光ディスク用領域ＢＤ、第２光ディスク用領域ＨＤ、更にその外側に、第２領域である第１光ディスク用領域ＢＤを設ける例などが考えられる。尚、波長λ３が波長λ１の略整数倍であるとは、以下の条件式（７）を満たすことをいう。
（ｍ−０．２）・λ１≦λ３≦（ｍ＋０．２）・λ１ （７）
尚、ｍは２以上の任意の正の整数を表す。
【００８０】
また、上述のような第４光ディスク用領域を設ける場合、第４光ディスク用領域の最大像側開口数を、第４光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる規格とされている開口数よりも小さくすることが好ましい。従って、第４光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ４・ＮＡ４より小さくなる事が好ましい。なお、ｆ４は、第３光束における対物光学素子の第４光ディスク用領域の焦点距離、ＮＡ４は、第４光ディスクの記録及び／又は再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第４光ディスクがＣＤである場合、第４光ディスク用領域の最大像側開口数が０．４５より小さい事が好ましい。より好ましくは、０．４３以下である。また、第４光ディスクがＣＤである場合、第４光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆＣＤ・０．４５より小さい事が好ましく、より好ましくは、２・ｆＣＤ・０．４３以下である。なお、ｆＣＤは、ＣＤ用の光束における対物光学素子のＣＤ専用領域の焦点距離を表す。
【００８１】
さらに、第２領域内の、第４光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域の少なくとも一つに、光路差付与構造を設けることにより、第３光ディスク（例えば、ＤＶＤ）の記録及び／又は再生を可能にするようにしてもよい。例えば、図５に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第４光ディスク用領域ＣＤ、第１光ディスク用領域ＢＤ、第２光ディスク用領域ＨＤ、更にその外側に、第２領域である第１光ディスク用領域ＢＤとし、第４光ディスク用領域ＣＤ、内側の第１光ディスク用領域ＢＤ及び第２光ディスク用領域ＨＤに、第３光ディスクの記録及び／又は再生を可能とする光路差付与構造ＤＶＤを設ける例などが考えられる。
【００８２】
また、本発明の対物光学素子を、第１光ディスク、第２光ディスクを含む複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させたハイブリッド光ディスクに適用する場合、第１光ディスクにおける対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ1）と、第２光ディスクにおける対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ2）とが異なることが好ましい。第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、即ち、ＢＤとＨＤとを積層させたハイブリッド光ディスクを用いる場合、更に好ましくは、これらのワーキングディスタンスの差の値を（ＷＤ1−ＷＤ2）、５０μｍ以上、２５０μｍ以下とする事が好ましい。更に好ましくは、１００μｍ以上、２５０μｍ以下とする事である。尚、複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させた例としては、特開２００７−４２２５４に開示されているＢＤ／ＨＤ／ＤＶＤの各記録層を片面に積層したハイブリッドディスクなどが挙げられる。
【００８３】
尚、図６に示すように、第１光ディスク及び第２光ディスク用の本発明の単玉の対物光学素子ＯＬ１と、他の光ディスク（例えば、第３光ディスク及び／又は第４光ディスク）用の対物光学素子ＯＬ２とを一体的に形成したレンズユニットを用いてもよい。尚、一体的に形成したレンズユニットとは、図６に示すように、第１の対物光学素子ＯＬ１及び第２の対物光学素子ＯＬ２とが融合している場合（例えば、第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子とを有するレンズユニットを射出成形による一体成形により得る場合）だけでなく、図７又は図８に示すような、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したり係合することなどによって一体化した光学素子であっても良い。
【００８４】
図７は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの一例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する開口ＨＬを形成しており、開口ＨＬ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。
【００８５】
図８は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの別の例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する切欠ＣＴを形成しており、切欠ＣＴ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。
【００８６】
尚、図９に示すように、開口ＨＬ又は切欠ＣＴ内に段差ＳＴを形成することなく、第１の対物光学素子ＯＬ１のフランジ部ＦＬ１は、フランジ部ＦＬ２の上面で支持されても良い。或いは、図示していないが、ガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１と、プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２とを、別部材である保持部材に組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口を有し、そこに対物レンズ部を嵌め込むように配置する事が好ましい。
【００８７】
第１光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第１光束の、対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式（８）を満たすことである。
【００８８】
−０．００２＜ｍ１＜０．００２          （８）
【００８９】
一方で、第１光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式（９）を満たすことが好ましい。
【００９０】
−０．１０＜ｍ１＜０．００          （９）
【００９１】
尚、第１光ディスクの記録及び／又は再生時と、第２光ディスク記録及び／又は再生時の両方において正弦条件を両立させるためには、以下の条件式（１０）を満たすことが好ましい。
ｍ１１＜ｍ１２          （１０）
尚、ｍ１１は、第１光ディスクの記録及び／又は再生時の、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示し、ｍ１２は、第２光ディスクの記録及び／又は再生時の、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示す。
【００９２】
例えば、第１光ディスクの記録及び／又は再生時には、第１光束を対物光学素子に無限平行光として入射させ、第２光ディスクの記録及び／又は再生時には、第１光束を対物光学素子に有限収束光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。
【００９３】
光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。
【００９４】
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。
【００９５】
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。 ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。
【００９６】
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００９７】
本発明によれば、簡単且つ低コストの構成で、ＢＤ及びＨＤに対して、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるＢＤとＨＤの一つの対物光学素子での互換を可能とし、しかも、光利用効率の高い光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１０は、第１光ディスクであるＢＤと第２光ディスクであるＨＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【００９９】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学素子ＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＬ、偏光プリズムＰＰＳ、４０５ｎｍのレーザ光束（光束）を射出する半導体レーザＬＤ、センサ用レンズＳＬ、ＢＤの情報記録面ＲＬ１及びＨＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する受光素子ＰＤを有する。尚、本実施の形態では、対物光学素子ＯＢＪは単玉である。
【０１００】
対物光学素子ＯＢＪの屈折面からなる光源側の光学面には、光軸を含む円状のＢＤ用の第１領域ＡＲ１と、その周囲の輪帯状のＨＤ用の第２領域ＡＲ２と、更にその周囲の輪帯状のＢＤ用の第１領域ＡＲ３とが交互に形成されている。第１領域ＡＲ１，ＡＲ３は屈折面であり、第２領域ＡＲ２には、光路差付与構造が形成されている。光路差付与構造の段差の光軸方向の段差量及び、領域ＡＲ１と領域ＡＲ２の段差の光軸方向の段差量及び領域ＡＲ２と領域ＡＲ３の段差の光軸方向の段差量は、何れも２０μｍ以下である。尚、これ以外に、環境温度変化に起因して発生する球面収差や軸上色収差を補正する光路差付与構造を、第１領域ＡＲ１，ＡＲ３に形成しても良い。
【０１０１】
ＢＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤから射出された光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．０８７５ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【０１０２】
このとき、対物光学素子ＯＢＪの第１領域ＡＲ１，ＡＲ３を通過した光束は、ＢＤの情報記録面上に集光されスポットを形成するが、第２領域ＡＲ２を通過した光束はフレア光となって、ＢＤの情報記録面上に集光スポットを形成しない。
【０１０３】
情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１０４】
次に、ＨＤの記録／再生を行う場合について説明する。青紫色半導体レーザＬＤから射出された光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。
【０１０５】
このとき、対物光学素子ＯＢＪの第２領域ＡＲ２を通過した光束は、ＨＤの情報記録面上に集光されスポットを形成するが、第１領域ＡＲ１，ＡＲ３を通過した光束はフレア光となって、ＨＤの情報記録面上に集光スポットを形成しない。（図では、光束がＡＲ３を通過しない様に見えるが、実際は光束はＡＲ３も通過している。）
【０１０６】
情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１０７】
本発明の対物光学素子の設計方法の一例について説明する。図１１（ａ）は、対物光学素子ＯＢＪの断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の矢印Ａで示す部位を拡大して示す図であるが、ＨＤ用領域ＡＲ２の光路差付与構造は省略している。本来的には、点線で示すように、ＨＤ用領域ＡＲ２とＢＤ用領域ＡＲ３の段差の内側面は、光軸に平行であるべきである。しかしながら、金型から光学素子を抜き易くする等の製造容易性等を確保するためには、実線で示すように、段差の内側面を光軸に対して例えば４５度程度傾けることが望ましい。すると、本来の段差量ｄに対して、光軸直交方向にｈ‘だけ、入射光が集光に寄与しない領域が生じる。図１２に、ＢＤの有効径をφ２．４ｍｍとし、ＨＤの有効径をφ１．８ｍｍとした場合における、段差量ｄに対する光量ロスの割合を示す。また、段差の数が増えれば、このロスは更に増えて行く事になる。図１２から、段差量を２０μｍ以下にする事により、光量ロスを２％未満にすることが可能となることがわかる。
【０１０８】
対物光学素子を設計する場合、まずＨＤの有効径の位置において、許容できる最大の光量ロスを決め、かかる光量ロスに基づいて、図１３のグラフより段差量ｄを求める。そして、かかる段差量ｄに基づいて、非球面形状と光路差付与構造とを決定する。これに限らず、例えば光路差付与構造を設ける領域ＡＲ２の母非球面を、領域ＡＲ1，ＡＲ３の母非球面と同一の非球面関数に基づく形状とするか、或いは互いに僅かにずれるような形状とするかをまず決定し、決定した母非球面を通過した第１光束が、ＨＤの情報記録面に集光されるように光路差付与構造を決定しても良い。
【０１０９】
（実施例）
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。実施例１は、単玉レンズの対物光学素子である。表１に、実施例１のレンズデータを示し、図１３に、実施例１の対物光学素子の断面図を示す。表中のＲｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表すものとする。
【０１１０】
【表１】
2009037716.tif 000003
【０１１１】
また、対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０１１２】
【数１】
2009037716.tif 000004
【０１１３】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。
【０１１４】
また、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。 
【０１１５】
【数２】
2009037716.tif 000005
【０１１６】
尚、λは入射光束の波長、λBは製造波長（ブレーズ化波長）、dorは回折次数、Ｃ2iは光路差関数の係数である。
【０１１７】
実施例１において、光源側の光学面は、光軸を含む中央領域（第１光ディスク用領域）（第２面）と、その周囲の中間領域（第２光ディスク用領域）（第２‘面）と、更にその周囲の最外周領域（第１光ディスク用領域）（第２“面）の３領域に分かれた非球面形状を有しており、いずれも同一非球面関数（数１）で表される。即ち、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とは母非球面が同一である。中央領域と、最外周領域は屈折面であって、これを通過した波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、ＢＤの情報記録面に集光し、中央領域と最外周領域とに挟まれた中間領域は光路差付与構造を有し、これを通過した波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、ＨＤの情報記録面に集光するようになっている。ここでは、中間領域と最外周領域の境界における非球面による段差は0μｍであり、光路差付与構造による段差量(3次の回折光が最大の回折効率となるように設定) が、3μｍである。従って、本実施例の対物光学素子における段差の光軸方向段差量は全て３μｍ又は約３μｍであるため、光量のロスを大幅に低減することが可能となる。
【０１１８】
実施例２は、単玉レンズの対物光学素子である。表２に、実施例２のレンズデータを示し、図１４に、実施例２の対物光学素子の断面図を示す。実施例２において、光源側の光学面は、光軸を含む中央領域（第１光ディスク用領域）（第２面）と、その周囲の中間領域（第２光ディスク用領域）（第２‘面）と、更にその周囲の最外周領域（第１光ディスク用領域）（第２“面）の３領域に分かれた非球面形状を有しており、中央領域と最外周領域とは、同一非球面関数（数１）で表されるが、中間領域は異なる非球面関数で表される。即ち、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域で母非球面が異なる。中央領域と、最外周領域は屈折面であって、これを通過した波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、ＢＤの情報記録面に集光し、中央領域と最外周領域とに挟まれた中間領域は光路差付与構造を有し、これを通過した波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、ＨＤの情報記録面に集光するようになっている。ここでは、中間領域と最外周領域の境界における非球面による段差は８μｍであり、光路差付与構造による段差量(3次の回折光が最大の回折効率となるように設定) が、3μｍである。従って、本実施例の対物光学素子における段差の光軸方向段差量は最大で１１μｍとなるため、光量のロスを低減することが可能となる。
【０１１９】
【表２】
2009037716.tif 000006
【０１２０】
尚、段差量は、最大の回折効率となる回折光の次数により変化するため、一例として３次回折光が最大となる場合を示したが、具体的な実施例としては、最大の回折効率になる回折光の次数は、１次〜５次で設定することが好ましい(１次≒１μｍの段差)。次数が高い（数値が大きい）場合、レーザーの波長変動や温度変化等で回折効率が大きく変化し好ましくない。領域を３つ以上に分割した対物光学素子においては、段差は２カ所以上形成されるため、いずれの段差の光量ロスも考慮した設計が必要になるが、本発明によれば光量ロスを効果的に抑制できるので、複数の領域の境界における段差の数が増えるほど効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図２】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図３】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図４】本発明に係る対物光学素子の一例を光軸方向から見た際の概略図である。
【図５】本発明に係る対物光学素子の一例を光軸方向から見た際の概略図である。
【図６】本発明に係る対物光学素子を用いたレンズユニットの一例の断面図である。
【図７】本発明に係る対物光学素子を用いたレンズユニットの一例の概略斜視図である。
【図８】本発明に係る対物光学素子を用いたレンズユニットの一例の概略斜視図である。
【図９】本発明に係る対物光学素子を用いたレンズユニットの一例の断面図の一部である。
【図１０】本発明に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、対物光学素子ＯＢＪの断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の矢印Ａで示す部位を拡大して示す図である。
【図１２】段差量ｄに対する光量ロスの割合の一例を示すグラフである。
【図１３】実施例１に係る対物光学素子の断面図である。
【図１４】実施例２に係る対物光学素子の断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
ＡＲ１，ＡＲ３  第１領域
ＡＲ２          第２領域
ＯＢＪ          対物光学素子
ＰＵ１          光ピックアップ装置
ＬＤ            青紫色半導体レーザ
ＡＣ            二軸アクチュエータ
ＰＢＳ          偏光プリズム
ＣＬ            コリメートレンズ
ＰＬ１          保護基板
ＰＬ２          保護基板
ＲＬ１          情報記録面
ＲＬ２          情報記録面
ＱＷＰ          λ／４波長板
【図１】
2009037716.tif 000007
【図２】
2009037716.tif 000008
【図３】
2009037716.tif 000009
【図４】
2009037716.tif 000010
【図５】
2009037716.tif 000011
【図６】
2009037716.tif 000012
【図７】
2009037716.tif 000013
【図８】
2009037716.tif 000014
【図９】
2009037716.tif 000015
【図１０】
2009037716.tif 000016
【図１１】
2009037716.tif 000017
【図１２】
2009037716.tif 000018
【図１３】
2009037716.tif 000019
【図１４】
2009037716.tif 000020