(57)【要約】【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】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光ディスク用領域の合計面積Ａは、前記第２光ディスク用領域の合計面積Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）。【選択図】図１
2009037719.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光ディスク用領域の合計面積Ａは、前記第２光ディスク用領域の合計面積Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、
前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第２光ディスク用領域であり、
前記第１光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．８５よりも小さい事を特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、
前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第２光ディスク用領域であり、
前記第１光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ１・ＮＡ１より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。但し、ｆ１は、前記第１光束における前記対物光学素子の前記第１光ディスク用領域の焦点距離を表し、ＮＡ１は、０．８５である。
【請求項４】
前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、
前記対物光学素子の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り、
前記第２光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．６５よりも小さい事を特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、
前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第１光ディスク用領域であり、
前記第２光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ２・ＮＡ２より小さいことを特徴とする請求項１又は４に記載の光ピックアップ装置。但し、ｆ２は、前記第１光束における前記対物光学素子の前記第２光ディスク用領域の焦点距離を表し、ＮＡ２は、０．６５である。
【請求項６】
前記対物光学素子は、単玉のレンズからなる事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記対物光学素子は、第１光学素子と第２光学素子を有し、
前記第１光学素子の光学面が同心円状の前記複数の領域に分割される事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、３以上、１０以下の輪帯状の領域を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスと、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスとが異なることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
−０．３６ｍｍ  ≦  ＷＤ１−ＷＤ２  ≦  ０．１７ｍｍ
【請求項１１】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たす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。
｜ＷＤ１−ＷＤ２｜≧０．１ｍｍ
【請求項１２】
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られ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光ディスク用領域の合計面積Ａは、前記第２光ディスク用領域の合計面積Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）ことを特徴とする対物光学素子。
【請求項１３】
前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、
前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第２光ディスク用領域であり、
前記第１光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．８５よりも小さい事を特徴とする請求項１２に記載の対物光学素子。
【請求項１４】
前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、
前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第２光ディスク用領域であり、
前記第１光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ１・ＮＡ１より小さいことを特徴とする請求項１２または１３に記載の対物光学素子。但し、ｆ１は、前記第１光束における前記対物光学素子の前記第１光ディスク用領域の焦点距離を表し、ＮＡ１は、０．８５である。
【請求項１５】
前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、
前記対物光学素子の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り、
前記第２光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．６５よりも小さい事を特徴とする請求項１２に記載の対物光学素子。
【請求項１６】
前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、
前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第１光ディスク用領域であり、
前記第２光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ２・ＮＡ２より小さいことを特徴とする請求項１５に記載の対物光学素子。但し、ｆ２は、前記第１光束における前記対物光学素子の前記第２光ディスク用領域の焦点距離を表し、ＮＡ２は、０．６５である。
【請求項１７】
前記対物光学素子は、単玉のレンズからなる事を特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１８】
前記対物光学素子は、第１光学素子と第２光学素子を有し、
前記第１光学素子の光学面が同心円状の前記複数の領域に分割される事を特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１９】
前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、３以上、１０以下の輪帯状の領域を有することを特徴とする請求項１２〜１８のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項２０】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスと、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスとが異なることを特徴とする請求項１２〜１９のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項２１】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項２０に記載の対物光学素子。
−０．３６ｍｍ  ≦  ＷＤ１−ＷＤ２  ≦  ０．１７ｍｍ
【請求項２２】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項２１に記載の対物光学素子。
｜ＷＤ１−ＷＤ２｜≧０．１ｍｍ
【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。これらの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、かかるタイプの高密度光ディスクのいずれかに対してのみ適切に情報の記録／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ＢＤ及びＨＤのいずれに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。 
【０００４】
しかしながら、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】
そのような中、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。 
【０００６】
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】
【０００７】
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。 
【０００８】
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。
【０００９】
従って、回折効果をあまり用いずに、且つ、共通の対物レンズでＢＤとＨＤの互換を可能とする構成が求められている。加えて、共通の光束をＢＤとＨＤとに光量を振り分ける場合、ＢＤの使用時、又はＨＤの使用時に、望まれる性能が得られないと言う問題があった。
【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、例えばＢＤとＨＤの情報記録面に対して、同一波長の光束を共通の対物レンズを用いて集光することにより、情報の記録又は再生を可能とし、ＢＤに対してもＨＤに対しても、及び／又は、記録時においても再生時においても良好に作動し、しかも、光利用効率の高い光ピックアップ装置およ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光ディスク用領域の合計面積Ａは、前記第２光ディスク用領域の合計面積Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）ことを特徴とする。
【００１２】
本発明者らは、対物光学素子の光学面を、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に分割し、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ないようにすることで、同じ波長の第１光束を用いて、前記第１光ディスクと前記第２光ディスクの双方に対して情報の記録／再生を行えることを見出した。また、この様な構成にする事により、回折効果を用いて第１光ディスクと第２光ディスクの互換を行なう対物光学素子に比べて、光利用効率を高める事が可能となる。
【００１３】
しかるに、かかる技術によれば、前記第１光ディスク用領域を通過する光束の量と、前記第２光ディスク用領域を通過する光束の量の和は、光源から出射される光束の量を超えないので、極力光束を有効に利用することが望まれる。ここで、本発明者らは、ＢＤとＨＤの反射特性に着目した。一般的にＨＤの情報記録面の反射率は、ＢＤの情報記録面の反射率より高いとされている。従って、例えば第２の光ディスクの反射率が、第１の光ディスクの反射率より高いとすれば、それに応じて少ない光量の光束を第２の光ディスクの情報記録面に集光しても、支障なく情報の記録／再生が可能となり、その余剰分は、第１の光ディスクの情報記録面に集光させることができるので、双方の光ディスクにバランス良く光束を分配して適切に情報の記録／再生を行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第２光ディスク用領域であり、前記第１光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．８５よりも小さい事を特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第２光ディスク用領域であり、前記第１光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ１・ＮＡ１より小さいことを特徴とする。但し、ｆ１は、前記第１光束における前記対物光学素子の前記第１光ディスク用領域の焦点距離を表し、ＮＡ１は、０．８５である。
【００１６】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、前記対物光学素子の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り、前記第２光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．６５よりも小さい事を特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は４に記載の発明において、前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第１光ディスク用領域であり、前記第２光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ２・ＮＡ２より小さいことを特徴とする。但し、ｆ２は、前記第１光束における前記対物光学素子の前記第２光ディスク用領域の焦点距離を表し、ＮＡ２は、０．６５である。
【００１８】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉のレンズからなる事を特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、第１光学素子と第２光学素子を有し、前記第１光学素子の光学面が同心円状の前記複数の領域に分割される事を特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、３以上、１０以下の輪帯状の領域を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスと、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスとが異な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、請求項９に記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−０．３６ｍｍ  ≦  ＷＤ１−ＷＤ２  ≦  ０．１７ｍｍ
【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光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＷＤ１−ＷＤ２｜≧０．１ｍｍ
【００２４】
請求項１２に記載の対物光学素子は、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られ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光ディスク用領域の合計面積Ａは、前記第２光ディスク用領域の合計面積Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）ことを特徴とする。
【００２５】
請求項１３に記載の対物光学素子は、請求項１２に記載の発明において、前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第２光ディスク用領域であり、前記第１光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．８５よりも小さい事を特徴とする。
【００２６】
請求項１４に記載の対物光学素子は、請求項１２又は１３に記載の発明において、前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第２光ディスク用領域であり、前記第１光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ１・ＮＡ１より小さいことを特徴とする。但し、ｆ１は、前記第１光束における前記対物光学素子の前記第１光ディスク用領域の焦点距離を表し、ＮＡ１は、０．８５である。
【００２７】
請求項１５に記載の対物光学素子は、請求項１２に記載の発明において、前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、前記対物光学素子の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り、前記第２光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．６５よりも小さい事を特徴とする。
【００２８】
請求項１６に記載の対物光学素子は、請求項１５に記載の発明において、前記第１光ディスクがＢＤであり、前記第２光ディスクがＨＤであって、前記対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が前記第１光ディスク用領域であり、前記第２光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ２・ＮＡ２より小さいことを特徴とする。但し、ｆ２は、前記第１光束における前記対物光学素子の前記第２光ディスク用領域の焦点距離を表し、ＮＡ２は、０．６５である。
【００２９】
請求項１７に記載の対物光学素子は、請求項１２〜１６のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉のレンズからなる事を特徴とする。
【００３０】
請求項１８に記載の対物光学素子は、請求項１２〜１６のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、第１光学素子と第２光学素子を有し、前記第１光学素子の光学面が同心円状の前記複数の領域に分割される事を特徴とする。
【００３１】
請求項１９に記載の対物光学素子は、請求項１２〜１８のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、３以上、１０以下の輪帯状の領域を有することを特徴とする。
【００３２】
請求項２０に記載の対物光学素子は、請求項１２〜１９のいずれかに記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスと、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスとが異なることを特徴とする。
【００３３】
請求項２１に記載の対物光学素子は、請求項２０に記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスと、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスとが異なることを特徴とする。
【００３４】
請求項２２に記載の対物光学素子は、請求項２１に記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＷＤ１−ＷＤ２｜≧０．１ｍｍ
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ        （１）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ                    （２）
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ                    （３）
１．０ｍｍ≦ｔ４≦１．３ｍｍ                    （４）
【００４１】
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。
【００４２】
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。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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみでもよい。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。対物光学素子が複数のレンズを有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。対物光学素子が複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズの組み合わせであってもよいし、平板部と斜板部を有する光学素子と非球面レンズの組み合わせであってもよい。また、対物光学素子は、光路差付与構造を有していてもよい。また、対物光学素子は屈折面が非球面であることが好ましい。
【００４６】
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。
【００４７】
第１光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２≧ＮＡ３）とし、第４光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数を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である。
【００４８】
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。
【００４９】
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（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（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。
【００５０】
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。
【００５１】
また、第１光ディスク用領域の合計面積Ａは、第２光ディスク用領域の合計面積Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）。ここで、「光ディスク用領域の合計面積」とは、各光ディスク用領域を光軸方向に投影したときに、光軸直交平面に投影される領域の面積を合計したものをいう。この様な構成にする事により、双方の光ディスクにバランス良く光束を分配して適切に情報の記録／再生を行うことが可能となる。尚、ＮＡ２以内の領域においても、第１光ディスク用領域の合計面積Ａが、第２光ディスク用領域の合計面積Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）事が好ましい。別の表現をすると、対物光学素子の光軸から最も離れた外側の輪帯状の領域を除いた残りの領域において、第１光ディスク用領域の合計面積Ａが、第２光ディスク用領域の合計面積Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）事が好ましい。また、対物光学素子の光源側の光学面の複数の領域と光ディスク側の光学面の複数の領域とで、Ａ，Ｂの値が異なる場合、対物光学素子の光源側の光学面の複数の領域において、上述を満たすことが好ましい。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
第１光ディスク用領域及び第２光ディスク用領域は、共に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、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補正面を通過する際に、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。
【００５６】
なお、対物光学素子が第１光学素子と第２光学素子とを有し、第１光学素子の光学面が同心円状の複数の領域に分割されている場合、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域の一方は、第１光束を透過し（第１光束に対してパワーを有さない）、他方は、通過した第１光束に対して、光ディスクの情報記録面上で情報の記録／再生が可能に集光するように収差を補正する（第１光束に対してパワーを有する）構成としてもよい。特に、対物光学素子が補正素子である第１光学素子と非球面レンズである第２光学素子とを有し、非球面レンズのみで、第１光ディスク又は第２光ディスクのいずれかに対して、保護基板を介して情報記録面上に第１光束を集光できるような光学性能を、非球面レンズが有している場合に、上述の構成とする事が好ましい。例えば、非球面レンズが、非球面レンズのみでＢＤに対して第１光束を情報記録面に集光できるような設計となっている場合、第１光学素子の第１光ディスク（ＢＤ）用領域は、第１光束を透過し、第２光ディスク（ＨＤ）用領域は、第１光束に対して、ＨＤの情報記録面上で集光するように収差を補正するような構造を有していることが好ましい。
【００５７】
それとは異なり、第１光ディスク用領域は、通過した第１光束に対して、第１光ディスクの情報記録面上で情報の記録／再生が可能に集光するように収差を補正し、第２光ディスク用領域は、通過した第２光ディスクの情報記録面上で情報の記録／再生が可能に集光するように収差を補正する構成としてもよい。特に、対物光学素子が補正素子である第１光学素子と非球面レンズである第２光学素子とを有し、非球面レンズのみでは、第１光ディスク又は第２光ディスクのいずれに対しても、保護基板を介して情報記録面上に第１光束を集光できない場合は、上述の構成とする事が好ましい。例えば、非球面レンズが、非球面レンズのみでＢＤに対してもＨＤに対しても第１光束を集光できない設計となっている場合、第１光学素子の第１光ディスク（ＢＤ）用領域は、第１光束に対して、ＢＤの情報記録面上で集光するように収差を補正し、第２光ディスク（ＨＤ）用領域は、第１光束に対して、ＨＤの情報記録面上で集光するように収差を補正するような構造を有していることが好ましい。
【００５８】
対物光学素子が、単玉のレンズからなる場合、単玉対物レンズの非球面光学面に、段差を設け、それによって同心円状の複数の領域に分割してもよい。尚、第１光ディスク用領域は、同じ非球面形状とし、第２光ディスク用領域はそれと異なる形状の非球面形状とする事が好ましい。対物光学素子が複数の第１光ディスク用領域を有する場合、これらの第１光ディスク用領域は同一の非球面形状である事が好ましく、対物光学素子が複数の第２光ディスク用領域を有する場合、これらの第２光ディスク用領域は同一の非球面形状である事が好ましい。
【００５９】
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状の領域数が、３以上、１０以下であることが好ましい。輪帯状の領域数を３とする場合、例えば、図９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、その周りを第２光ディスク用領域ＨＡ、更にその周りの最外周の領域を第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状の領域数を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、輪帯状の領域数を６以上、１０以下とすることである。尚、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、上記の好ましい輪帯状の領域数の範囲を適用可能である。
【００６０】
次に、第２光ディスクの記録／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規格上の開口数、ＮＡ２´物光学素子の第２光ディスク用領域の規格上の開口数を示す。尚、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。
【００６１】
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。尚、以下の条件は、対物光学素子が単玉レンズである場合に限らず、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、以下の条件を適用可能である。
【００６２】
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／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。
【００６３】
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／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。
【００６４】
次に、単玉レンズである対物光学素子の軸外特性を良好にするための構成として、１）第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との非球面形状を変えるか、または、２）例えば、図１０に示すように、第２光ディスク用領域に光路差付与構造を設ける、等の構成が考えられる。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。
【００６５】
１）の第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との非球面形状を異ならせる構成の場合、第１光ディスクの記録／再生時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光ディスクの記録／再生時における対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ2）とを異ならせることが好ましく、更に好ましくはＷＤ1とＷＤ2との差の絶対値（｜ＷＤ1−ＷＤ2|）を０．１（ｍｍ）以上とするように設計する事が好ましい。
【００６６】
一方で、光学面において大きな段差を生じさせないようにするためには、２）のように第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、軸外特性を良好にする事が好ましい。他の設計条件に応じて、上述の１）の方法とするか、２）の方法とするかを使い分ければよい。
【００６７】
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／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／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。
【００６８】
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１３に示す例は、図９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。
【００６９】
図１３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。また対物光学素子がガラスからなる場合は、温度変化の影響が小さいので、温度特性を劣化させることなく深い段差を得ることが容易である。
【００７０】
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。
【００７１】
尚、図９に示すように、単玉の対物光学素子に、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域を設ける場合、各領域の境界で大きな段差（例えば、光軸方向に５０μｍ以上の段差）を生じる可能性がある。この様な大きな段差は、対物光学素子を金型を用いて成形する場合、金型から光学素子を抜く際の支障となる可能性があり、対物光学素子の製造がより困難なものとなる。そこで、各領域の境界で大きな段差（例えば、光軸方向に５０μｍ以上の段差）を生じる場合には、金型から抜きやすくするために、その段差部分に光軸に対して傾いている傾斜面（テーパ）を設けることが好ましい。例えば、図９に示すような、中間の領域が光軸方向に凹んでいる形状の場合には、図１４に示すように、段差面が光軸の方を向いている面ＳＳ１のみを傾斜面とし、段差面が光軸とは逆の方向を向いている面ＳＳ２は傾斜面としないことが、光学性能に与える影響を最低限にし、テーパを設ける事による光量のロスを低減でき、金型から抜きやすくできるため、好ましい。
【００７２】
更に、対物光学素子の光学面に、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。好ましい例の一つは、対物光学素子の第１光ディスク用領域のみ、又は、第２領域のみに、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設ける構成である。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。
【００７３】
対物光学素子が第１光学素子と第２光学素子とを有し、第１光学素子が同心円状の複数の領域に分割されている場合、複数の領域が、収差を与える領域と収差を与えず透過する領域とを有していることが好ましい（例えば、平板部分の領域と、非球面形状の領域）が、これに限られない。第１光学素子に設けられた複数の領域を、何れも収差を与える領域といてもよい。
【００７４】
第１光学素子が、収差を与えない領域（例えば平板部分の領域）と、収差を与える領域（例えば、非球面形状や斜板上の領域）を有している場合、収差を与えない領域が、第１光ディスク用領域又は第２光ディスク用領域の一方であり、収差を与える領域が、他方であることが好ましい。
【００７５】
補正面が平板状の第１光学素子に設けられている場合の好ましい１例を図１を用いて説明する。図１に示すように、この例では、対物光学素子ＯＥが、平板状の第１光学素子Ｌ１と、非球面レンズである第２光学素子Ｌ２と、第１光学素子Ｌ１と第２光学素子を保持・固定する枠体ＨＥとを有する。第２光学素子Ｌ２は、それのみで第１光束をＢＤの情報記録面上に集光できるように設計されている。第１光学素子Ｌ１の第１面Ｓ１の第１領域Ａ１であるＮＡ０．６５以下の領域には、補正面ＣＳが設けられている。第１光学素子Ｌ１の第１面Ｓ１の第２領域Ａ２であるＮＡ０．６５より大きく、ＮＡ０．８５以下の領域（第１光ディスク用領域）は、平面となっている。
【００７６】
補正面ＣＳは、平面上の領域ＢＡと、非球面を有する領域ＨＡとを有する複数の領域に、段差によって分けられている。平面上の領域ＢＡと非球面を有する領域ＨＡとは交互に設けられている。平面上の領域ＢＡは、第１光ディスク（ＢＤ）用領域であり、非球面を有する領域ＨＡは、第２光ディスク（ＨＤ）用領域である。第２光学素子がＢＤに最適化された設計であるため、第１光学素子を透過した第１光束、即ち、平面上の領域であるＢＤ用領域ＢＡを通過した第１光束は、第２光学素子によって、ＢＤの情報記録面上に集光される。一方、第１光束は第２光学素子のみでは、ＨＤの情報記録面に集光されないため、第１光学素子のＨＤ用領域ＨＡを第１光束が通過することによって、非球面形状によって収差を付与される。これにより、第１光学素子と第２光学素子とが共同して収差を与える事により、ＨＤ用領域を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面上に集光される。なお、非球面形状を有するＨＤ用領域は、光軸近くでは段差が光軸とは逆側を向いており、光軸から離れた領域では段差が光軸の方を向いた構造となっている。また、その間の遷移領域では、段差を有さない非球面が設けられている。
【００７７】
即ち、ＢＤの記録／再生を行う際は、第１光学素子Ｌ１の第１領域Ａ１のＢＤ用領域ＢＡと第２領域Ａ２を通過した光束が、第２光学素子によって、ＢＤの情報記録面上に集光され、第１光学素子Ｌ１の第１領域Ａ１のＨＤ用領域ＨＡを通過した光束はＢＤの情報記録面上に集光されない。一方、ＨＤの記録／再生を行う際は、第１光学素子Ｌ１の第１領域Ａ１のＨＤ用領域ＨＡを通過した第１光束が、第２光学素子によって、ＨＤの情報記録面上に集光され、第１光学素子の第１領域Ａ１のＢＤ用領域ＢＡ及び第２領域を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面上に集光されない。
【００７８】
次に、第１光学素子に設ける段差の段差量について説明する。段差量の例としては、大きく３通りに分けられる。
【００７９】
第１の例は、補正面の段差の段差量が、第１光束に対して波長λ１のａ倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、ａは、０以外の任意の正の整数である。この場合、段差量ｄ１は、以下の式（７）で表すことができる。
ｄ１＝ａ・λ１／（ｎ−１）        （７）
但し、ｎは、波長λ１の光束における補正面を有する光学素子の屈折率である。
【００８０】
例えば、第２光学素子が、ＢＤに最適化された単玉レンズである場合、第１光束をＢＤの情報記録面に集光した場合、図３（ａ）に示すように収差は殆ど発生しない。次に、第２光学素子のみを用いて第１光束をＨＤの情報記録面に集光した場合、図３（ｂ）に示すように大きな収差が発生してしまう。尚、図３に示した収差図は、第１領域のみの収差図である。
【００８１】
そこで、対物光学素子として、図１に示したような補正面を有する平板状の第１光学素子とＢＤに最適化されたレンズである第２光学素子とを有する対物光学素子を用い、段差量が（７）式を満たすようにすると、第１領域における収差は図４に示すような結果となる。図４（ａ）は、ＢＤにおける収差を示し、図４（ｂ）は、ＨＤにおける収差を示している。尚、この場合、ａ＝１としている。
【００８２】
なお、段差量は、補正面の全ての段差で等しくする必要はない。例えば、補正面の光軸に近い領域での段差を大きくし、補正面の光軸から遠い領域での段差を小さくしてもよい。又は、その逆であってもよい。例えば、段差量が（７）式を満たすようにしながら、補正面の光軸に近い領域での段差についてはａ＝２とし、補正面の光軸から遠い領域での段差については、ａ＝１とした場合、第１領域における収差は図７に示すような結果となる。図７（ａ）は、ＢＤにおける収差を示し、図７（ｂ）は、ＨＤにおける収差を示している。
【００８３】
第２の例は、補正面の段差の段差量が、第１光束に対して波長λ１のｂ倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、ｂは、０又は任意の正の整数とｘの和である。ｘは、０．４以上、０．６以下の任意の値である。この場合、段差量ｄ２は、以下の式（８）で表すことができる。
ｄ１＝ｂ・λ１／（ｎ−１）        （８）
【００８４】
対物光学素子として、図１に示したような補正面を有する平板状の第１光学素子とＢＤに最適化されたレンズである第２光学素子とを有する対物光学素子を用い、段差量が（８）式を満たすようにすると、第１領域における収差は図５に示すような結果となる。図５（ａ）は、ＢＤにおける収差を示し、図５（ｂ）は、ＨＤにおける収差を示している。尚、この場合、ｂ＝１＋０．５としている。
【００８５】
第３の例は、補正面の段差の段差量が、第１光束に対して波長λ１のｃ倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、ｃは、０又は任意の正の整数とｙの和である。ｙは、０より大きく、０．４未満か、０．６より大きく、１未満の任意の値である。この場合、段差量ｄ３は、以下の式（９）で表すことができる。
ｄ１＝ｃ・λ１／（ｎ−１）        （９）
【００８６】
対物光学素子として、図１に示したような補正面を有する平板状の第１光学素子とＢＤに最適化されたレンズである第２光学素子とを有する対物光学素子を用い、段差量が（９）式を満たすようにすると、第１領域における収差は図６に示すような結果となる。図６（ａ）は、ＢＤにおける収差を示し、図６（ｂ）は、ＨＤにおける収差を示している。尚、この場合、ｃ＝１＋０．８としている。
【００８７】
また、補正面が、第１光ディスク（ＢＤ）専用領域と、第２光ディスク（ＨＤ）専用領域を有するタイプでなく、補正面の複数の領域が、何れの領域も、通過した第１光束が第１光ディスクの情報記録面上に（いくらかの収差は残留するが）記録／再生ができる様に集光し、通過した第１光束が第２光ディスクの情報記録面上にも（いくらかの収差は残留するが）記録／再生ができる様に集光するような構成である場合、第１領域における収差は図８に示すような結果となる。図８（ａ）は、ＢＤにおける収差を示し、図８（ｂ）は、ＨＤにおける収差を示している。この場合、ＢＤにおいてもＨＤにおいてもほぼ同量の収差が発生しているため、第１光ディスク優先領域や第２光ディスク優先領域はこの例においては存在していない。
【００８８】
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。
【００８９】
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１１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（１０）を満たすことをいう。
（ｍ−０．２）・λ１≦λ３≦（ｍ＋０．２）・λ１ （１０）
尚、ｍは２以上の任意の正の整数を表す。
【００９０】
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／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／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。
【００９１】
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／再生を可能にするようにしてもよい。例えば、図１２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／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。
【００９２】
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。
【００９３】
尚、図１８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／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１８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１９又は図２０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。
【００９４】
図１９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。
【００９５】
図２０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。
【００９６】
尚、図２１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。
【００９７】
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（１１）を満たすことである。
【００９８】
−０．０２＜ｍ１＜０．０２          （１１）
【００９９】
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（１２）を満たすことが好ましい。
【０１００】
−０．１０＜ｍ１＜０．００          （１２）
【０１０１】
尚、第１光ディスクの記録／再生時と、第２光ディスク記録／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（１３）を満たすことが好ましい。
ｍ１１＜ｍ１２          （１３）
尚、ｍ１１は、第１光ディスクの記録／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／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。
【０１０２】
例えば、第１光ディスクの記録／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／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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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】
【０１０７】
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】
【０１０８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２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／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。
【０１０９】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学素子ＯＥ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＬ、偏光プリズムＰＢＳ、４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザＬＤ（第１光源）と、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とを有する。尚、本図面では対物光学素子ＯＥとして、第１光学素子と第２光学素子とを有する例が示されているが、この対物光学素子に代えて、図９に示すような単玉の対物光学素子を使用してもよい。
【０１１０】
対物光学素子ＯＥは、前述した図１に示される補正素子である平板状の第１光学素子Ｌ１と非球面レンズの第２光学素子Ｌ２とを有する光学素子である。
【０１１１】
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から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、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、１／４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ＯＥ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。
【０１１２】
このとき、第１光学素子Ｌ１の第１領域Ａ１のＢＤ用領域（第１光ディスク用領域）ＢＡと第２領域（第１光ディスク用領域）Ａ２を通過した光束が、第２光学素子によって、ＢＤの情報記録面上に集光されスポットを形成し、第１光学素子Ｌ１の第１領域Ａ１のＨＤ用領域（第２光ディスク用領域）ＨＡを通過した光束はＢＤの情報記録面上に集光スポットを形成しない。なお、対物光学素子として図９に示すような単玉の対物光学素子を使用した場合は、第１領域のＢＤ用領域ＢＡ１と第２領域ＢＡ２を通過した光束が、ＢＤの情報記録面上に集光されスポットを形成し、ＨＤ用領域ＨＡを通過した光束はＢＤの情報記録面上に集光スポットを形成しない。
【０１１３】
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ＯＥ、絞りを透過した後、１／４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ＯＥ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。
【０１１４】
次に、ＨＤ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から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、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、１／４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ＯＥ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。
【０１１５】
このとき、第１光学素子Ｌ１の第１領域Ａ１のＨＤ用領域ＨＡを通過した第１光束が、第２光学素子によって、ＨＤの情報記録面上に集光されスポットを形成し、第１光学素子の第１領域Ａ１のＢＤ用領域ＢＡ及び第２領域を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面上に集光スポットを形成しない。なお、対物光学素子として図９に示すような単玉の対物光学素子を使用した場合は、ＨＤ用領域ＨＡを通過した光束が、ＨＤの情報記録面上に集光されスポットを形成し、第１領域のＢＤ用領域ＢＡ１と第２領域ＢＡ２を通過した光束が、ＨＤの情報記録面上に集光スポットを形成しない。
【０１１６】
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ＯＥ、絞りを透過した後、１／４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ＯＥ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。
【０１１７】
（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。また、実施例１はＢＤのワーキングディスタンスとＨＤのワーキングディスタンスとを異ならせた例である。実施例１は３領域の実施例である。また、実施例２，３は、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例である。また、以下の実施例において、第１光ディスクはＢＤ、第２光ディスクはＨＤである。尚、全ての実施例において、第１光ディスク用領域の合計面積Ａは、第２光ディスク用領域の合計面積Ｂより大きくなっている。
【０１１８】
尚、以降の表中の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。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。
【０１１９】
【数１】
2009037719.tif 000003
【０１２０】
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。
【０１２１】
（実施例１）
実施例１は、光軸を含む最も中心の領域が第１光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている３輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、２つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、ＢＤにおけるワーキングディスタンスとＨＤにおけるワーキングディスタンスとを異ならせている。レンズ形状並びに、ＢＤとＨＤそれぞれに対する集光状態を図１５に示す。図１５（ａ）がＢＤに対する集光状態であり、図１５（ｂ）がＨＤに対する集光状態である。また、本実施例において、第１光ディスク用領域の合計面積Ａは０．７２８πとなり、第２光ディスク用領域の合計面積Ｂは０．７１２πとなり、Ａ＞Ｂを満たす。
【０１２２】
表１に実施例１のレンズデータを示す。
【０１２３】
【表１】
2009037719.tif 000004
【０１２４】
尚、ＢＤ使用時におけるワーキングディスタンスとＨＤ使用時におけるワーキングディスタンスとが異なる実施例１において、ＨＤ使用時における光束の入射角０．５度でシミュレーションを行なったところ、波面収差の値が０．０９０８λｒｍｓとなっている。従って、ＢＤ使用時におけるワーキングディスタンスとＨＤ使用時におけるワーキングディスタンスが異なることによって、斜入射光束の波面収差の値が小さくなり、軸外特性が良好になることがわかる。
【０１２５】
（実施例２）
実施例２は、補正素子である第１光学素子と非球面レンズである第２光学素子とからなっている。補正素子は、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域（内側第２光ディスク領域）であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域（内側第１光ディスク領域）、第２光ディスク用領域（外側第２光ディスク領域）、及び、第２領域である第１光ディスク用領域（外側第１光ディスク領域）を有している。第１光ディスク用領域は、内側第１光ディスク領域及び外側第１光ディスク領域共に、全て非球面形状のアフォーカル設計となっており、第２光ディスク用領域は、内側第２光ディスク領域及び外側第２光ディスク領域共に、全て非球面形状を有している。また、光源側の光学面には、内側第１光ディスク領域と外側第２光ディスク領域の間に傾斜面が設けられている。一方、光ディスク側の光学面には、内側第２光ディスク領域と内側第１光ディスク領域との間に傾斜面が設けられている。
【０１２６】
表２に実施例２のレンズデータを示す。補正素子の光源側の光学面において、２−１面が内側第２光ディスク領域、２−２面が内側第１光ディスク領域、２−３面が傾斜面、２−４面が外側第２光ディスク領域、２−５面が外側第１光ディスク領域である。一方、補正素子の光ディスク側の光学面において、３−１面が内側第２光ディスク領域、３−２面が傾斜面、３−３面が内側第１光ディスク領域、３−４面が外側第２光ディスク領域、３−５面が外側第１光ディスク領域である。また、本実施例において、第１光ディスク用領域の合計面積Ａは１．４８０４πとなり、第２光ディスク用領域の合計面積Ｂは０．７６９６πとなり、Ａ＞Ｂを満たす。
【０１２７】
【表２】
2009037719.tif 000005
【０１２８】
（実施例３）
実施例３は、補正素子である第１光学素子と非球面レンズである第２光学素子とからなっている。補正素子は、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域（内側第２光ディスク領域）であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域（内側第１光ディスク領域）、第２光ディスク用領域（外側第２光ディスク領域）、及び、第２領域である第１光ディスク用領域（外側第２光ディスク領域）を有している。第１光ディスク用領域は、内側第１光ディスク領域及び外側第１光ディスク領域共に、全て非球面形状のアフォーカル設計となっており、第２光ディスク用領域は、内側第２光ディスク領域及び外側第２光ディスク領域共に、全て非球面形状を有している。また、光源側の光学面には、内側第１光ディスク領域と外側第２光ディスク領域の間に傾斜面が設けられている。一方、光ディスク側の光学面には、内側第２光ディスク領域と内側第１光ディスク領域との間に傾斜面が設けられている。この対物光学素子の概略図を、図１６、図１７として示す。図１６は、第１光ディスクとしてＢＤを使用している場合の集光状態を示す図であり、図１７は、第２光ディスクとしてＨＤを使用している場合の集光状態を示す図である。
【０１２９】
表３に実施例３のレンズデータを示す。補正素子の光源側の光学面において、２−１面が内側第２光ディスク領域、２−２面が内側第１光ディスク領域、２−３面が傾斜面、２−４面が外側第２光ディスク領域、２−５面が外側第１光ディスク領域である。一方、補正素子の光ディスク側の光学面において、３−１面が内側第２光ディスク領域、３−２面が傾斜面、３−３面が内側第１光ディスク領域、３−４面が外側第２光ディスク領域、３−５面が外側第１光ディスク領域である。また、本実施例において、第１光ディスク用領域の合計面積Ａは１．４２２７πとなり、第２光ディスク用領域の合計面積Ｂは０．７６９６πとなり、Ａ＞Ｂを満たす。
【０１３０】
【表３】
2009037719.tif 000006
【０１３１】
また、表４に実施例２、実施例３の焦点距離などのデータをまとめて示す。
【０１３２】
【表４】
2009037719.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明に係る対物光学素子ＯＥの一例の断面図である。
【図２】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３】ＢＤに最適化した対物光学素子を用いた場合の収差図（ａ）〜（ｂ）である。
【図４】本発明に係る対物光学素子の一例を用いた場合の収差図（ａ）〜（ｂ）である。
【図５】本発明に係る対物光学素子の他の例を用いた場合の収差図（ａ）〜（ｂ）である。
【図６】本発明に係る対物光学素子の他の例を用いた場合の収差図（ａ）〜（ｂ）である。
【図７】本発明に係る対物光学素子の他の例を用いた場合の収差図（ａ）〜（ｂ）である。
【図８】本発明に係る対物光学素子の他の例を用いた場合の収差図（ａ）〜（ｂ）である。
【図９】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図１０】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図１１】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１２】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１３】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図１４】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図の一部である。
【図１５】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図１６】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図１７】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図１８】本発明に係るレンズユニットの一例の断面図である。
【図１９】本発明に係るレンズユニットの一例の概略斜視図である。
【図２０】本発明に係るレンズユニットの一例の概略斜視図である。
【図２１】本発明に係るレンズユニットの一例の断面図の一部である。
【符号の説明】
【０１３４】
Ａ１            第１領域
Ａ２            第２領域
Ｌ１            第１光学素子
Ｌ２            第２光学素子
ＢＡ            ＢＤ専用領域
ＨＡ            ＨＤ専用領域
ＯＡ            光軸
ＣＳ            補正面
ＨＥ            枠体
ＯＥ            対物光学素子
Ｓ１            第１光学面
Ｓ２            第２光学面
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】
2009037719.tif 000008
【図２】
2009037719.tif 000009
【図３】
2009037719.tif 000010
【図４】
2009037719.tif 000011
【図５】
2009037719.tif 000012
【図６】
2009037719.tif 000013
【図７】
2009037719.tif 000014
【図８】
2009037719.tif 000015
【図９】
2009037719.tif 000016
【図１０】
2009037719.tif 000017
【図１１】
2009037719.tif 000018
【図１２】
2009037719.tif 000019
【図１３】
2009037719.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
2009037719.tif 000022
【図１６】
2009037719.tif 000023
【図１７】
2009037719.tif 000024
【図１８】
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【図１９】
2009037719.tif 000026
【図２０】
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【図２１】
2009037719.tif 000028