(57)【要約】【課題】記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができ、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置、対物レンズを提供する。【解決手段】ＤＶＤ使用時には、対物レンズＯＢＪに発散光束を入射させることでトラッキング特性を向上させ、更にＣＤ使用時には、対物レンズＯＢＪに無限平行光束を入射させることで、０．４ｍｍ以上のワーキングディスタンスを確保することができる。更に、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つが正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つが負であるように回折次数を設定することで、光源の波長変動に起因した回折効率の変動を少なく抑えることができる。【選択図】図１
2009059407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う対物レンズを備えた光ピックアップ装置において、
前記対物レンズはプラスチック製の単玉であって、前記第１光束、第２光束及び第３光束の前記対物レンズへの入射光束倍率をそれぞれｍ１、ｍ２、ｍ３とした場合に、それぞれ下記式（１）、（２）、（３）を満たし、
−０．０２ ＜ ｍ１ ＜ ０．０２         （１）
−０．０３ ＜ ｍ２ ＜ −０．０１       （２）
−０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ０．０２         （３）
前記対物レンズの光学面は、光路差付与構造を有し、前記光路差付与構造に前記第１光源からの波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＭとし、前記光路差付与構造に前記第２光源からの波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＮとし、前記光路差付与構造に前記第３光源からの波長λ３の第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＯとしたときに、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは負であり、
前記第３光ディスクのワーキングディスタンスは０．４ｍｍ以上であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う、光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズはプラスチック製の単玉であって、前記第１光束、第２光束及び第３光束の前記対物レンズへの入射光束倍率をそれぞれｍ１、ｍ２、ｍ３とした場合に、それぞれ下記式（１）、（２）、（３）を満たし、
−０．０２ ＜ ｍ１ ＜ ０．０２         （１）
−０．０３ ＜ ｍ２ ＜ −０．０１       （２）
−０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ０．０２         （３）
前記対物レンズの光学面は、光路差付与構造を有し、前記光路差付与構造に前記第１光源からの波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＭとし、前記光路差付与構造に前記第２光源からの波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＮとし、前記光路差付与構造に前記第３光源からの波長λ３の第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＯとしたときに、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは負であり、
前記第３光ディスクのワーキングディスタンスは０．４ｍｍ以上であることを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、対物レンズ及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。 
【０００３】
尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。ところで、かかるタイプ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。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤ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。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何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】
高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。 
【０００５】
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物レンズを共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な対物レンズを得るためには、球面収差の波長依存性を有する光路差付与構造を対物光学系に形成する必要がある。 
【０００６】
特許文献１には、光路差付与構造としての回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物光学系、及びこの対物光学系を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。 
【特許文献１】ヨーロッパ公開特許第１３０４６８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然るに、従来の光ピックアップ装置においては、光路差付与構造の輪帯数が多くなり複雑な構造となってしまい、製造が困難であった。又、ＣＤにおいて基板厚さの誤差を補償するために、十分なＷＤ（ワーキングディスタンス）をどのようにして確保すべきかという課題もある。更に、ＤＶＤのトラッキング特性を、どのようにして向上させるべきかという課題もある。加えて、できる限り高い回折効率を得たいという課題もあった。
【０００８】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤ等の、記録密度が異なる３種類のディスクに対して、トラッキング特性やワーキングでディスタンスを確保しつつ、情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置及び対物レンズ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】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う対物レンズを備えた光ピックアップ装置において、
前記対物レンズはプラスチック製の単玉であって、前記第１光束、第２光束及び第３光束の前記対物レンズへの入射光束倍率をそれぞれｍ１、ｍ２、ｍ３とした場合に、それぞれ下記式（１）、（２）、（３）を満たし、
−０．０２ ＜ ｍ１ ＜ ０．０２         （１）
−０．０３ ＜ ｍ２ ＜ −０．０１       （２）
−０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ０．０２         （３）
前記対物レンズの光学面は、光路差付与構造を有し、前記光路差付与構造に前記第１光源からの波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＭとし、前記光路差付与構造に前記第２光源からの波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＮとし、前記光路差付与構造に前記第３光源からの波長λ３の第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＯとしたときに、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは負であり、
前記第３光ディスクのワーキングディスタンスは０．４ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、（２）式の上限を満たすように、第２光ディスク使用時に、前記対物レンズに発散光束を入射させることで、互換に要する光路差付与構造のパワーを軽減することができる。したがって輪帯数が少なく製造しやすい光路差付与構造を得ることができる。また（２）式の下限を満たすことで、第２光ディスク使用時のトラッキング特性を使用可能な範囲に維持することができる。更に、（３）式を満たすように、第３光ディスク使用時には、前記対物レンズに無限平行光を入射させることで、０．４ｍｍ以上のワーキングディスタンスを確保することができる。更に、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つが正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つが負であるように回折次数を設定することで、そうでない回折次数の設定に比較して、第３光束での回折効率が高いＭ，Ｎ，Ｏの次数の組み合わせを簡易な構造で実現することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の光ピックアップ装置の対物レンズは、第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う、光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズはプラスチック製の単玉であって、前記第１光束、第２光束及び第３光束の前記対物レンズへの入射光束倍率をそれぞれｍ１、ｍ２、ｍ３とした場合に、それぞれ下記式（１）、（２）、（３）を満たし、
−０．０２ ＜ ｍ１ ＜ ０．０２         （１）
−０．０３ ＜ ｍ２ ＜ −０．０１       （２）
−０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ０．０２         （３）
前記対物レンズの光学面は、光路差付与構造を有し、前記光路差付与構造に前記第１光源からの波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＭとし、前記光路差付与構造に前記第２光源からの波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＮとし、前記光路差付与構造に前記第３光源からの波長λ３の第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＯとしたときに、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは負であり、
前記第３光ディスクのワーキングディスタンスは０．４ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、（２）式の上限を満たすように、第２光ディスク使用時に、前記対物レンズに発散光束を入射させることで、互換に要する光路差付与構造のパワーを軽減することができる。したがって輪帯数が少なく製造しやすい光路差付与構造を得ることができる。また（２）式の下限を満たすことで、第２光ディスク使用時のトラッキング特性を使用可能な範囲に維持することができる。更に、（３）式を満たすように、第３光ディスク使用時には、前記対物レンズに無限平行光を入射させることで、０．４ｍｍ以上のワーキングディスタンスを確保することができる。更に、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つが正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つが負であるように回折次数を設定することで、そうでない回折次数の設定に比較して、第３光束での回折効率が高いＭ，Ｎ，Ｏの次数の組み合わせを簡易な構造で実現することが可能となる。
【００１３】
本発明の光ピックアップ装置は、第１光源、第２光源、第３光源の少なくとも３つの光源を有する。さらに、本発明の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２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光束を第３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、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３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。
【００１４】
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１光ディスクが高密度光ディスクであり、第２光ディスクが、ＤＶＤであり、第３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。また、ｔ１＜ｔ２である場合は、ｔ１＝ｔ２である場合に比して、単玉の対物レンズによって３つの異なる光ディスクの記録及び／又は再生を行いつつ、第３光ディスクの記録再生時のトラッキング特性を良好にすることは
より困難であるが、本発明はそれを可能とする。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３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。
【００１５】
本明細書においては、高密度光ディスクの例としては、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク）が挙げられる。また、他の高密度光ディスクの例としては、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ  ＤＶＤ：単にＨＤともいう）が挙げられる。また、高密度光ディスクには、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜（本明細書では、保護基板は保護膜も含むものとする）を有する光ディスクや、保護基板の厚さが０の光ディスクも含まれる。また、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザが用いられる光磁気ディスクも含まれるものとする。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／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程度の対物レンズにより情報の記録／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、高密度光ディスクの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
【００１６】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（４）、（５）、（６）を満たすことが好ましいが、これに限られない。
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ  又は  ０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ  （４）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ    （５）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ    （６）
【００１７】
本明細書において、第１光源、第２光源、第３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。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（７）、（８）を満たすことが好ましい。
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１      （７）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１      （８）
【００１８】
また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤまたはＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
【００１９】
また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。
【００２０】
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レンズ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素子を有していてもよい。
【００２１】
光ピックアップ装置の集光光学系に、対物レンズを含むことができる。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、集光光学系は、対物レンズの他にコリメーターレンズ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物レンズ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。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。本明細書において、対物レンズとは、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を指す。好ましくは、対物レンズとは、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異可能とされた光学系を指す。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。
【００２２】
また、対物レンズは、プラスチックレンズでもガラスレンズでもよい。対物レンズがプラスチックレンズである場合、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、対物レンズ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。
【００２３】
或いは、本発明の対物レンズに適した樹脂材料として、上記環状オレフィン系以外にも「アサーマル樹脂」がある。アサーマル樹脂とは、母材となる樹脂の温度変化に伴う屈折率変化率とは、逆符号の屈折率変化率を有する直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させた樹脂材料である。一般に、透明な樹脂材料に微粉末を混合させると、光の散乱が生じ、透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粉末を透過光束の波長より小さい大きさにすることにより、散乱が事実上発生しないようにできることがわかってきた。
【００２４】
樹脂材料は、温度が上昇することにより、屈折率が低下してしまうが、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこでこれらの性質をあわせて打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化が生じないようにすることも知られている。本発明の対物レンズの材料として、母材となる樹脂に３０ナノメートル以下、好ましくは２０ナノメートル以下、さらに好ましくは１０〜１５ナノメートルの無機粒子を分散させた材料を利用することで、屈折率の温度依存性が無いか、あるいはきわめて低い対物レンズを提供できる。
【００２５】
たとえば、アクリル樹脂に、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）の微粒子を分散させている。母材となる樹脂は、体積比で８０、酸化ニオブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる等の技術により、必要な分散状態を生じさせることが出来る。
【００２６】
後述するように、母材となる樹脂と粒子との混合・分散は、対物レンズの射出成形時にインラインで行うことが好ましい。いいかえると、混合・分散した後は、対物レンズに成形される迄、冷却・固化されないことが好ましい。
【００２７】
なお、この体積比率は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。
【００２８】
比率では、上記の例では８０：２０、すなわち４：１であるが、９０：１０（９：１）から６０：４０（３：２）までの間で適宜調整可能である。９：１よりも少ないと温度変化抑制の効果が小さくなり、逆に３：２を越えると樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。
【００２９】
微粒子は無機物であることが好ましく、さらに酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。
【００３０】
無機物であることは、高分子有機化合物である母材となる樹脂との反応を低く抑えられるために好ましく、また酸化物であることによって、使用に伴う劣化を防ぐことが出来る。特に高温化や、レーザ光を照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物の微粒子であれば、酸化による劣化を防ぐことが出来る。
【００３１】
また、その他の要因による樹脂の酸化を防止するために、酸化防止剤を添加することも勿論可能である。
【００３２】
ちなみに、母材となる樹脂としては、日本公開特許公報の特開２００２−１４４９５１号、特開２００２−１４４９５４号、及び特開２００２−１４４９５３号等に記載されているような樹脂が適宜好ましく用いられる。
【００３３】
熱可塑性樹脂中に分散される無機微粒子としては特に限定はなく、得られる熱可塑性樹脂組成物の温度による屈折率の変化率（以後、｜ｄｎ／ｄＴ｜とする）が小さいという本発明の目的の達成を可能とする無機微粒子の中から任意に選択することができる。具体的には酸化物微粒子、金属塩微粒子、半導体微粒子などが好ましく用いられ、この中から、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものを適宜選択して使用することが好ましい。
【００３４】
本発明において用いられる酸化物微粒子としては、金属酸化物を構成する金属が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｗ、Ｉｒ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ及び希土類金属からなる群より選ばれる１種または２種以上の金属である金属酸化物を用いることができ、具体的には、例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ス
トロンチウム、酸化バリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、アルミニウム・マグネシウム酸化物（ＭｇＡｌ2Ｏ4）等が挙げられる。また、本発明において用いられる酸化物微粒子として希土類酸化物を用いることもでき、具体的には酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム等も挙げられる。金属塩微粒子としては、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩などが挙げられ、具体的には炭酸カルシウム、リン酸アルミニウム等が挙げられる。
【００３５】
また、本発明における半導体微粒子とは、半導体結晶組成の微粒子を意味し、該半導体結晶組成の具体的な組成例としては、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第１４族元素の単体、リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第１６族元素の単体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物、酸化錫（IV）（ＳｎＯ2）、硫化錫（II，IV）（Ｓｎ（II）Ｓｎ（IV）Ｓ3）、硫化錫（IV）（ＳｎＳ2）、硫化錫（II）（ＳｎＳ）、セレン化錫（II）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（II）（ＳｎＴｅ）、硫化鉛（II）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（II）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（II）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはIII−Ｖ族化合物半導体）、硫化アルミニウム（Ａｌ2Ｓ3）、セレン化アルミニウム（Ａｌ2Ｓｅ3）、硫化ガリウム（Ｇａ2Ｓ3）、セレン化ガリウム（Ｇａ2Ｓｅ3）、テルル化ガリウム（Ｇａ2Ｔｅ3）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、硫化インジウム（Ｉｎ2Ｓ3）、セレン化インジウム（Ｉｎ2Ｓｅ3）、テルル化インジウム（Ｉｎ2Ｔｅ3）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化タリウム（Ｉ）（ＴｌＣｌ）、臭化タリウム（Ｉ）（ＴｌＢｒ）、ヨウ化タリウム（Ｉ）（ＴｌＩ）等の周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはII−VI族化合物半導体）、硫化砒素（III）（Ａｓ2Ｓ3）、セレン化砒素（III）（Ａｓ2Ｓｅ3）、テルル化砒素（III）（Ａｓ2Ｔｅ3）、硫化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｓ3）、セレン化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｓｅ3）、テルル化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｔｅ３）、硫化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｓ3）、セレン化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｓｅ3）、テルル化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｔｅ3）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ2Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ2Ｓｅ）等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化ニッケル（II）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化コバルト（II）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（II）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物、四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）、硫化鉄（II）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化マンガン（II）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化モリブデン（IV）（ＭｏＳ2）、酸化タングステン（IV）（ＷＯ2）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化バナジウム（II）（ＶＯ）、酸化バナジウム（IV）（ＶＯ2）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ2Ｏ5）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化チタン（ＴｉＯ2、Ｔｉ2Ｏ5、Ｔｉ2Ｏ3、Ｔｉ5Ｏ9等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ2Ｏ4）、セレン化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ2Ｓｅ4）、硫化銅（II）クロム（III）（ＣｕＣｒ2Ｓ4）、セレン化水銀（II）クロム（III）（ＨｇＣｒ2Ｓｅ4）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ3）等が挙げられる。なお、Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら；Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，４巻，４９４頁（１９９１）に報告されている（ＢＮ）７５（ＢＦ２）１５Ｆ１５や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９巻，１４５２頁（１９９０）に報告されているＣｕ146Ｓｅ73（トリエチルホスフィン）22のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
【００３６】
一般的に熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴは負の値を持つ。即ち温度の上昇に伴い屈折率が小さくなる。従って、熱可塑性樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜を効率的に小さくする為には、ｄｎ／ｄＴが大きい微粒子を分散させることが好ましい。熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴと同符号の値を持つ微粒子を用いる場合には、微粒子のｄｎ／ｄＴの絶対値が、母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴよりも小さいことが好ましい。更に、母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴと逆符号のｄｎ／ｄＴを有する微粒子、即ち、正の値のｄｎ／ｄＴを有する微粒子が好ましく用いられる。このような微粒子を熱可塑性樹脂に分散させることで、少ない量で効果的に熱可塑性樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜を小さくすることができる。分散される微粒子のｄｎ／ｄＴは、母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴの値により適宜選択することができるが、一般的に光学素子に好ましく用いられる熱可塑性樹脂に微粒子を分散させる場合は、微粒子のｄｎ／ｄＴが−２０×１０-6よりも大きいことが好ましく、−１０×１０-6よりも大きいことが更に好ましい。ｄｎ／ｄＴが大きい微粒子として、好ましくは、例えば、窒化ガリウム、硫化亜鉛、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどが用いられる。
【００３７】
一方、熱可塑性樹脂に微粒子を分散させる際には、母材となる熱可塑性樹脂と微粒子の屈折率の差が小さいことが望ましい。発明者らの検討の結果、熱可塑性樹脂と分散される微粒子の屈折率の差が小さいと、光を透過させた場合に散乱を起こし難いということがわかった。熱可塑性樹脂に微粒子を分散させる際、粒子が大きい程、光を透過させた時の散乱を起こしやすくなるが、熱可塑性樹脂と分散される微粒子の屈折率の差が小さいと、比較的大きな微粒子を用いても光の散乱が発生する度合いが小さいことを発見した。熱可塑性樹脂と分散される微粒子の屈折率の差は、０〜０．３の範囲であることが好ましく、更
に０〜０．１５の範囲であることが好ましい。
【００３８】
光学材料として好ましく用いられる熱可塑性樹脂の屈折率は、１．４〜１．６程度である場合が多く、これらの熱可塑性樹脂に分散させる材料としては、例えばシリカ（酸化ケイ素）、炭酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、アルミニウム・マグネシウム酸化物などが好ましく用いられる。
【００３９】
また、比較的屈折率の低い微粒子を分散させることで、熱可塑性樹脂組成物のｄｎ／ｄＴを効果的に小さくすることができることがわかった。屈折率が低い微粒子を分散した熱可塑性樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜が小さくなる理由について、詳細はわかっていないものの、樹脂組成物における無機微粒子の体積分率の温度変化が、微粒子の屈折率が低いほど、樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜を小さくする方向に働くのではないかと考えられる。比較的屈折率が低い微粒子としては、例えばシリカ（酸化ケイ素）、炭酸カルシウム、リン酸アルミニウムが好ましく用いられる。
【００４０】
熱可塑性樹脂組成物のｄｎ／ｄＴの低減効果、光透過性、所望の屈折率等を全て同時に向上させることは困難であり、熱可塑性樹脂に分散させる微粒子は、熱可塑性樹脂組成物に求める特性に応じて、微粒子自体のｄｎ／ｄＴの大きさ、微粒子のｄｎ／ｄＴと母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴとの差、及び微粒子の屈折率等を考慮して適宜選択することができる。更に、母材となる熱可塑性樹脂との相性、即ち、熱可塑性樹脂に対する分散性、散乱を引き起こし難い微粒子を適宜選択して用いることは、光透過性を維持する上で好ましい。
【００４１】
例えば、光学素子に好ましく用いられる環状オレフィンポリマーを母材として用いる場合、光透過性を維持しながら｜ｄｎ／ｄＴ｜を小さくする微粒子としては、シリカが好ましく用いられる。
【００４２】
上記の微粒子は、１種類の無機微粒子を用いてもよく、また複数種類の無機微粒子を併用してもよい。異なる性質を有する複数種類の微粒子を用いることで、必要とされる特性を更に効率よく向上させることもできる。
【００４３】
また、本発明に係る無機微粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上、３０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上、２０ｎｍ以下がより好ましく、さらに好ましくは１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下である。平均粒子径が１ｎｍ未満の場合、無機微粒子の分散が困難になり所望の性能が得られない恐れがあることから、平均粒子径は１ｎｍ以上であることが好ましく、また平均粒子径が３０ｎｍを超えると、得られる熱可塑性材料組成物が濁るなどして透明性が低下し、光線透過率が７０％未満となる恐れがあることから、平均粒子径は３０ｎｍ以下であることが好ましい。ここでいう平均粒子径は各粒子を同体積の球に換算した時の直径（球換算粒径）の体積平均値を言う。
【００４４】
さらに、無機微粒子の形状は、特に限定されるものではないが、球状の微粒子が好適に用いられる。具体的には、粒子の最小径（微粒子の外周に接する２本の接線を引く場合における当該接線間の距離の最小値）／最大径（微粒子の外周に接する２本の接線を引く場合における当該接線間の距離の最大値）が０．５〜１．０であることが好ましく、０．７〜１．０であることが更に好ましい。
【００４５】
また、粒子径の分布に関しても特に制限されるものではないが、効果をより効率よく発現させるためには、広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。
【００４６】
対物レンズについて、以下に記載する。対物レンズの少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを有する。更に好ましくは、対物レンズの少なくとも一つの光学面が、周辺領域の周りに最周辺領域を有する。最周辺領域を設けることにより、高ＮＡの光ディスクに対する記録及び／又は再生をより適切に行うことが可能となる。中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域であることが好ましいが、含まない領域であってもよい。中央領域、周辺領域、及び最周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。中央領域、周辺領域、最周辺領域は、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物レンズの中央領域、周辺領域には光路差付与構造が設けられている。最周辺領域を有する場合、最周辺領域は屈折面であってもよいし、最周辺領域に光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、周辺領域、最周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。
【００４７】
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。
【００４８】
光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。各輪帯は段差で区切られていることが好ましい。また、光路差付与構造は、光軸を含む断面形状が階段状のパターンが繰り返されるタイプの構造であることが好ましい。また、光路差付与構造は、断面形状が階段状のパターンが繰り返されるタイプの構造にもう一つの構造を重畳した構造としてもよい。即ち、断面形状が階段状のパターンが繰り返される同じタイプの構造を重畳してもよいし、あるいは断面形状が鋸歯状の光路差付与構造を重畳してもよい。
【００４９】
対物レンズの光路差付与構造に第１光源からの波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＭとし、光路差付与構造に第２光源からの波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＮとし、光路差付与構造に第３光源からの波長λ３の第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＯとしたときに、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは負である。
【００５０】
また、対物レンズの中央領域に設けられる光路差付与構造と、対物レンズの周辺領域に設けられる光路差付与構造は、対物レンズの異なる光学面に設けられていてもよいが、同一の光学面に設けられることが好ましい。同一の光学面に設けられることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、光路差付与構造は、対物レンズの光ディスク側の面よりも、対物レンズの光源側の面に設けられることが好ましい。
【００５１】
対物レンズは、対物レンズの中央領域を通過する第一光束、第二光束及び第三光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、光路差付与構造は、光路差付与構造を通過するした第一光束及び第二光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第二光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、光路差付与構造は、光路差付与構造を通過した第一光束及び第三光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第三光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
【００５２】
また、対物レンズは、対物レンズの周辺領域を通過する第一光束及び第二光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、光路差付与構造は、光路差付与構造を通過するした第一光束及び第二光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第二光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
【００５３】
また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。周辺領域を通過した第三光束が、第３光ディスクの情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物レンズの周辺領域を通過する第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。対物レンズを通過した第三光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部を有する。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録及び／又は再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。つまり、対物レンズの周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成する。また、対物レンズを通過した第二光束においても、第２光ディスクの情報記録面上で形成するスポットが、スポット中心部、スポット中間部、スポット周辺部を有することが好ましい。
【００５４】
尚、周辺領域を通過した第三光束が、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成しないような態様でもよい。この場合、開口制限を行うためにダイクロフィルターなどを用いる事が好ましい。
【００５５】
対物レンズが最周辺領域を有する場合、対物レンズは、対物レンズの最周辺領域を通過する第一光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、最周辺領域を通過した第一光束において、第１光ディスクの記録及び／又は再生時にその球面収差が補正されていることが好ましい。
【００５６】
また、好ましい態様として、最周辺領域を通過した第二光束は、第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、最周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。最周辺領域を通過した第二光束及び第三光束が、それぞれ第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上での集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物レンズが最周辺領域を有する場合、対物レンズの最周辺領域を通過する第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物レンズの最周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。また、対物レンズが最周辺領域を有する場合、対物レンズの最周辺領域を通過する第二光束は、第２光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物レンズの最周辺領域を通過した第二光束は、第２光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。
【００５７】
尚、最周辺領域を通過した第二光束及び第三光束が、第２光ディスクおよび第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成しないような態様でもよい。この場合、開口制限を行うためにダイクロフィルターなどを用いる事が好ましい。
【００５８】
尚、対物レンズがプラスチックレンズである場合、温度が上昇し、第一光源、第二光源及び第三光源の波長が伸びた際に、球面収差をアンダーにする機能を有する光路差付与構造を対物レンズが有することが好ましい。これによって、温度上昇時のプラスチックの屈折率低下に伴う、球面収差のオーバーを補償することが出来、良好な球面収差を得ることが可能となる。
【００５９】
対物レンズがプラスチックレンズである場合、最周辺領域が光路差付与構造を有することが好ましく、対物レンズが、ガラスレンズやアサーマル樹脂からなるレンズである場合、最周辺領域は光路差付与構造を有さず、屈折面のみであることが好ましい。
【００６０】
また、本発明に係る光学素子を設計する場合、ピッチ幅が小さな輪帯が発生する可能性がある。尚、ピッチ幅とは、輪帯構造の、光路差付与構造の光学素子の光軸と直交方向の幅をいう。
【００６１】
本発明者は、鋭意研究の結果、このピッチ幅が５μｍ未満の輪帯であれば、この輪帯を削ったり、埋めてしまっても、光学性能に大きな影響を及ぼさないことを見出した。つまり、ピッチ幅が５μｍ未満である場合、この小さなピッチ幅の輪帯を削っても、光学性能に大きな影響を及ぼすことはない。
【００６２】
また、金型の製造を容易にしたり、金型の転写性を良好にする観点からは、段差のピッチ幅は小さすぎない方が好ましい。従って、光路差付与構造を設計した際に、ピッチ幅が５μｍ未満の輪帯が発生する場合、そのようなピッチ幅が５μｍ未満の輪帯を除去して、最終的な光路差付与構造を得る事が好ましい。ピッチ幅が５μｍ未満の輪帯が凸状である場合は、輪帯を削る事により除去すればよく、ピッチ幅が５μｍ未満の輪帯が凹状である場合は、輪帯を埋める事により除去すればよい。
【００６３】
従って、光路差付与構造のピッチ幅は全て５μｍ以上である事が好ましい。
【００６４】
また、細長い輪帯が少ない方が製造上好ましいという観点から、光路差付与構造の全ての輪帯において、（段差量／ピッチ幅）の値が、１以下である事が好ましく、更に好ましくは０．８以下である事である。更に好ましくは、全ての光路差付与構造の全ての輪帯において、（段差量／ピッチ幅）の値が、１以下である事が好ましく、更に好ましくは０．８以下である事である。
【００６５】
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レンズの像側開口数を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レンズの像側開口数を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レンズの像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることか、又は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ１は０．８５であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。
【００６６】
対物レンズの中央領域と周辺領域の境界は、第三光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物レンズの周辺領域と最周辺領域の境界は、第二光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの周辺領域と最周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。対物レンズの最外周の外側の境界は、第一光束の使用時において、０．９・ＮＡ１以上、１．２ＮＡ１以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ１以上、１．１５・ＮＡ１以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの最外周の外側の境界が、ＮＡ１に相当する部分に形成されていることである。
【００６７】
対物レンズを通過した第三光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第三光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に存在することが好ましい。また、対物レンズを通過した第二光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合にも、球面収差が少なくとも一箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第二光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１・ＮＡ２以下）の範囲に存在することが好ましい。
【００６８】
また、球面収差が連続していて、不連続部を有さない場合であって、対物レンズを通過した第三光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０２μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０８μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０１μｍ以下である。また、対物レンズを通過した第二光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ１では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ２では縦球面収差の絶対値が０．００５μｍ以下であることが好ましい。
【００６９】
第一光束が対物レンズに入射する時の、対物レンズの倍率ｍ１が、下記の式（２）を満たす。
−０．０２＜ｍ１＜０．０２          （２）
【００７０】
より好ましくは、第１光束が平行光束として対物レンズに入射することである。  
【００７１】
また、第二光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの光束の倍率ｍ２が、下記の式（３）を満たす。
【００７２】
−０．０３＜ｍ２＜−０．０１          （３）
【００７３】
また、第三光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの倍率ｍ３が、下記の式（４）を満たす。
【００７４】
−０．０２＜ｍ３＜０．０２          （４）
【００７５】
より好ましくは、第３光束が平行光束として対物レンズに入射することである。  
【００７６】
また、第３光ディスクを用いる際の対物レンズのワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．４ｍｍ以上である。また、１．５ｍｍ以下であると好ましい。
【００７７】
また、対物レンズの入射瞳径は、第１光ディスクを用いる際に、φ２．８ｍｍ以上、φ４．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７８】
光情報記録再生装置に、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組み込むことができる。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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】
【００８２】
本発明によれば、簡単且つ低コストの構成で、異なる３種の光ディスク（例えば、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの３つの光ディスク）に対して、一つの光ピックアップ装置で情報の記録及び／又は再生を互換可能に行うことができる。さらに、単玉のプラスチック製の対物レンズを用いて、異なる３種の光ディスクに対して、情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置、対物レンズを提供することが可能になる。また、輪帯数が少なく製造しやすい対物レンズを提供する事が可能となり、トラッキング特性を良好にでき、ワーキングディスタンスを確保しやすい光ピックアップ装置、対物レンズを提供する事が可能となる。更に、光量のロスが少ない、光ピックアップ装置、対物レンズを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤ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。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【００８４】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴ、コリメートレンズＣＬ、ダイクロイックプリズムＰＰＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光素子ＰＤ１と、レーザモジュールＬＭ等を有する。
【００８５】
また、レーザモジュールＬＭは、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＥＰ１（第２光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＥＰ２（第３光源）と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光素子ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第３の受光素子ＤＳ２と、プリズムＰＳと、を有している。
【００８６】
本実施の形態の対物レンズＯＢＪはプラスチック製の単玉であって、通過する光束の種類に応じて、光軸を含む中央領域と、その周囲の周辺領域と、更にその周囲の最周辺領域とに分けることができる。光源側（光ディスク側でも良い）の光学面には、光路差付与構造を形成している。この光路差付与構造に、青紫色半導体レーザＬＤ１からの波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＭとし、この回折構造にレーザモジュールＬＭからの波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＮとし、この回折構造にレーザモジュールＬＭからの波長λ３の第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折次数をＯとしたときに、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つは負であるものとする。
【００８７】
ＣＤのワーキングディスタンスは０．４ｍｍ以上である。また、コリメートレンズＣＬは、不図示のアクチュエータによって光軸方向に変位可能となっており、ＣＤ、ＤＶＤ、ＣＤの使用時に、所定の光軸方向位置に変位することで、第１光束及び第３光束は平行光として対物レンズＯＢＪに入射し、第２光束は倍率−０．０２の光束として対物レンズＯＢＪに入射するようになっている。
【００８８】
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＰＰＳ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、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物レンズ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。
【００８９】
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、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過した後、第１の受光素子ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物レンズ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。
【００９０】
赤色半導体レーザＥＰ１から射出された第２光束（λ２＝６５８ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより有限発散光束とされた後、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された（最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。
【００９１】
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、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第２の受光素子ＤＳ１に収束する。そして、第２の受光素子ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００９２】
赤外半導体レーザＥＰ２から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域により集光された光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。なお、中央領域の外側の光束は、対物レンズＯＢＪの手前に配置されているダイクロイックフィルター（図示せず）によって遮光され、対物レンズＯＢＪの周辺領域及び最周辺領域には入射しない。
【００９３】
情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第３の受光素子ＤＳ２に収束する。そして、第３の受光素子ＤＳ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００９４】
本実施の形態によれば、ＤＶＤ使用時には、対物レンズＯＢＪに弱発散光束を入射させることでトラッキング特性を向上させ、更にＣＤ使用時には、対物レンズＯＢＪに無限平行光束を入射させることで、０．４ｍｍ以上のワーキングディスタンスを確保することができる。更に、Ｍ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つが正であり、且つＭ，Ｎ，Ｏの少なくとも１つが負であるように回折次数を設定することで、高い回折効率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】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。
【符号の説明】
【００９６】
ＡＣ      二軸アクチュエータ
ＰＰＳ    ダイクロイックプリズム
ＣＬ      コリメートレンズ
ＬＤ１    青紫色半導体レーザ
ＬＭ      レーザモジュール
ＯＢＪ    対物レンズ
ＰＬ１    保護基板
ＰＬ２    保護基板
ＰＬ３    保護基板
ＰＵ１    光ピックアップ装置
ＲＬ１    情報記録面
ＲＬ２    情報記録面
ＲＬ３    情報記録面
【図１】
2009059407.tif 000003