(57)【要約】本発明の対物レンズは、保護基板厚ｔ１（０ｍｍ≦ｔ１≦０．２ｍｍ）の第１光ディスクと保護基板厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の第２光ディスクに対して波長λ１（３７０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生等を行なう光ピックアップ装置に用いる。対物レンズの光学面には、波長λ１の通過光束が第１及び第２光ディスクに対する情報の再生等に利用される第１領域が設けられ、保護基板厚Ｔ（０．１３ｍｍ≦Ｔ≦０．２５ｍｍ）の第３光ディスクを想定した場合に、この光ディスクの情報記録面上に、対物レンズに対して平行入射した後第１領域を通過する波長λ１の光束を集光させた際に発生する３次球面収差値ＳＡ３が補正されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、保護基板厚ｔ１（０ｍｍ≦ｔ１≦０．２ｍｍ）の第１光ディスクに対して波長λ１（３７０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の第２光ディスクに対して前記波長λ１の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学面の所定領域であって、当該領域を通過した前記波長λ１の光束が前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に利用されることになる領域を第１領域と規定し、保護基板厚Ｔ（０．１３ｍｍ≦Ｔ≦０．２５ｍｍ）の第３光ディスクを想定した場合に、当該第３光ディスクの情報記録面上に、前記対物レンズに対して光軸に平行に入射した後前記第１領域を通過する前記波長λ１の光束を集光させた際に発生する３次球面収差値ＳＡ３が、
−０．０１λｒｍｓ≦ＳＡ３≦０．０１λｒｍｓを満たす。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際には、前記対物レンズに対して前記波長λ１の光束が収束光として入射する。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際の前記対物レンズの光学系倍率ｍ１が、
１／１００≦ｍ１≦１／５５を満たす。
【請求項４】
請求の範囲第１項に記載の対物レンズにおいて、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際には、前記対物レンズに対して前記波長λ１の光束が発散光として入射する。
【請求項５】
請求の範囲第４項に記載の対物レンズにおいて、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際の前記対物レンズの光学系倍率ｍ２が、
−１／１５≦ｍ２≦−１／５０を満たす。
【請求項６】
請求の範囲第１項に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくとも１つの光学面には第１回折構造が設けられており、前記第１回折構造が前記波長λ１の入射光束に対して正の回折パワーを持つ。
【請求項７】
請求の範囲第６項に記載の対物レンズにおいて、前記第１回折構造は、前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際の前記波長λ１の光束の色収差を補正する機能を有する。
【請求項８】
請求の範囲第１項に記載の対物レンズにおいて、前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの焦点距離ｆが、
０．８ｍｍ≦ｆ≦３．５ｍｍを満たす。
【請求項９】
請求の範囲第１項に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズの光学面の所定領域であって、当該領域を通過した前記波長λ１の光束が前記第１光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に利用され、前記第２光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に利用されないことになる領域を第２領域と規定した場合に、当該第２領域に第２回折構造が設けられており、
第２回折構造を光路差関数φ（ｈ）を用いて、
φ（ｈ）＝（Ｂ２×ｈ２＋Ｂ４＋ｈ４＋・・・＋Ｂ２ｉ×ｈ２ｉ）×λ×ｎと表した場合に、
Ｂ４＜０となる。
但し、ｈは光軸からの高さ、Ｂ２ｉは光路差関数の係数、ｉは自然数、λは使用波長、ｎは入射光束の回折光のうち最大の回折効率を有する回折光の回折次数。
【請求項１０】
請求の範囲第１項に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用される前記波長λ１の光束と、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用される前記波長λ１の光束とが、同一の光源から出射される。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に、前記光源又は前記光源から前記対物レンズまでの光路中に配置した少なくとも１つの光学素子を、光軸方向に移動させる。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項に記載の対物レンズにおいて、前記光学素子は、カップリングレンズ又はビームエキスパンダーである。
【請求項１３】
請求の範囲第１項に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用される前記波長λ１の光束と、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用される前記波長λ１の光束とが、それぞれ異なる光源から出射される。
【請求項１４】
請求の範囲第１３項に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に前記波長λ１の光束を出射する前記光源が、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に前記波長λ１の光束を出射する前記光源よりも前記対物レンズから光軸方向に離れた位置に配置される。
【請求項１５】
請求の範囲第１４項に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に前記波長λ１の光束を出射する前記光源からカップリングレンズまでの光学的距離Ｌ１と、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に前記波長λ１の光束を出射する前記光源からカップリングレンズまでの光学的距離Ｌ２との差ΔＬが、
４ｍｍ≦ΔＬ≦６ｍｍを満たす。
【請求項１６】
請求の範囲第１項に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズが単玉のレンズで構成される。
【請求項１７】
請求の範囲第１項に記載の対物レンズ備える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、対物レンズ及びピックアップ装置に関する。
【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高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色ＳＨＧレーザ等の波長４０５ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。【０００３】  これら青紫色レーザ光源を使用すると、デジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと略記する）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から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から２７ＧＢ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。【０００４】  ところで、高密度光ディスクとして、現在２つの規格が提案されている。１つはＮＡ０．８５の対物レンズを使用し保護層厚みが０．１ｍｍであるブルーレイディスク（以下、ＢＤと略記する）であり、もう１つはＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズを使用し保護層厚みが０．６ｍｍであるＨＤ  ＤＶＤ（以下、ＨＤと略記する）である。将来、市場にこれら２つの規格の高密度光ディスクが流通する可能性があることを鑑みると、何れの高密度光ディスクに対しても記録／再生が行える高密度光ディスクプレーヤ／レコーダが望まれる。【０００５】  従来より、複数の光ディスクに使用される光束の波長や保護基板厚が異なることに起因して発生する収差の補正方法として、対物光学系への入射光束の発散度合いを変えたり、あるいは、光ピックアップ装置を構成する光学素子の光学面に回折構造を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
［特許文献１］特開２００２−２９８４２２号公報  しかし、特許文献１に記載の発明は、ＤＶＤ／ＣＤ間で互換を達成する際の収差補正方法として、対物光学系への入射光束の発散度合いを変えるものであり、この技術を高密度光ディスク間の互換達成に適用すると、高密度光ディスクは、使用光束の波長が短く、ＮＡが大きく、保護層厚の差が大きいことから、トラッキング時のレンズシフトによるコマ収差の発生量が大きくなるという問題や、軸外特性が大きく悪化するという問題がある。【０００６】  また、従来より、対物レンズの共役長を異ならせることにより保護層厚が異なる光ディスク間で互換を達成する技術が知られているが、この技術を高密度光ディスク間の互換達成に適用すると、高密度光ディスクは、使用光束の波長が短く、ＮＡが大きく、保護層厚の差が大きいことから、共役長比が大きくなり、少なくともＢＤ又はＨＤの一方において、トラッキング特性や倍率特性が問題となる。【０００７】  また、ＢＤとＨＤでは使用光束の波長が等しいため、従来より知られている、対物レンズに回折構造を設けたり、或いは、対物レンズの直前に液晶素子を配置し、通過光束に対してＢＤとＨＤとで異なる位相差を付与することで２種類の光ディスク間で互換を達成する技術を利用することができない。
【発明の開示】
【０００８】  本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、保護層厚みが互いに異なる２つの規格の高密度光ディスクに用いることができる対物レンズ及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供することである。
【０００９】  以上の課題を解決するために、項１記載の発明は、少なくとも、保護基板厚ｔ１（０ｍｍ≦ｔ１≦０．２ｍｍ）の第１光ディスクに対して波長λ１（３７０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の第２光ディスクに対して前記波長λ１の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記対物レンズの光学面の所定領域であって、当該領域を通過した前記波長λ１の光束が前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に利用されることになる領域を第１領域と規定し、保護基板厚Ｔ（０．１３ｍｍ≦Ｔ≦０．２５ｍｍ）の第３光ディスクを想定した場合に、当該第３光ディスクの情報記録面上に、前記対物レンズに対して光軸に平行に入射した後前記第１領域を通過する前記波長λ１の光束を集光させた際に発生する３次球面収差値ＳＡ３が、
−０．０１λｒｍｓ≦ＳＡ３≦０．０１λｒｍｓを満たすことを特徴とする。
【００１０】  項１に記載の発明のように、仮想的に配置した第３光ディスクに対して波長λ１の平行光束により発生する３次球面収差値ＳＡ３が、−０．０１λｒｍｓ≦ＳＡ３≦０．０１λｒｍｓを満たすように、つまり、ほぼゼロとなるように、対物レンズ及び光ピックアップ装置を設計し、この対物レンズ及び光ピックアップ装置を用いて、第１光ディスク及び第２光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録を行なうことにより、第１光ディスク及び第２光ディスクにおいても、第３光ディスクの保護基板厚Ｔとの差により生じる球面収差は例えば液晶素子等で補正できるレベルとなり、球面収差をほぼゼロに補正するために第１、第２光ディスクへの記録・再生時に対物レンズに対して有限光を入射させた場合においても、トラッキング時のレンズシフトや軸外特性に問題は生じず、第１光ディスク及び第２光ディスクの互換を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】［図１］光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
［図２］対物レンズの断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  上記目的を達成するための好ましい実施形態を説明する。【００１３】  項２記載の発明は、項１に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際には、前記対物レンズに対して前記波長λ１の光束が収束光として入射することを特徴とする。【００１４】  項３記載の発明は、項２に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際の前記対物レンズの光学系倍率ｍ１が、
１／１００≦ｍ１≦１／５５を満たすことを特徴とする。【００１５】  項４記載の発明は、項１から３のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際には、前記対物レンズに対して前記波長λ１の光束が発散光として入射することを特徴とする。【００１６】  項５記載の発明は、項４に記載の対物レンズにおいて、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際の前記対物レンズの光学系倍率ｍ２が、
−１／１５≦ｍ２≦−１／５０を満たすことを特徴とする。【００１７】  項２から５に記載のように、第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際には、対物レンズに対して波長λ１の光束が収束光として入射させ、第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際には、対物レンズに対して波長λ１の光束を発散光として入射させることにより、３次の球面収差をほぼゼロにすることができる。【００１８】  項６記載の発明は、項１から５のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくとも１つの光学面には第１回折構造が設けられており、前記第１回折構造が前記波長λ１の入射光束に対して正の回折パワーを持つことを特徴とする。【００１９】  項７記載の発明は、項６に記載の対物レンズにおいて、前記第１回折構造は、前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際の前記波長λ１の光束の色収差を補正する機能を有することを特徴とする。【００２０】  項６及び７の発明のように、対物レンズの光学面に、波長λ１の入射光束に対して正の回折パワーを持つ第１回折構造を設けることで、第１光ディスク及び第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際の波長λ１の光束の色収差を補正することができる。【００２１】  項８記載の発明は、項１から７のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの焦点距離ｆが、
０．８ｍｍ≦ｆ≦３．５ｍｍを満たすことを特徴とする。【００２２】  項９記載の発明は、項１から８のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズの光学面の所定領域であって、当該領域を通過した前記波長λ１の光束が前記第１光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に利用され、前記第２光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に利用されないことになる領域を第２領域と規定した場合に、当該第２領域に第２回折構造が設けられており、
第２回折構造を光路差関数φ（ｈ）を用いて、
φ（ｈ）＝（Ｂ２×ｈ２＋Ｂ４＋ｈ４＋・・・＋Ｂ２ｉ×ｈ２ｉ）×λ×ｎと表した場合に、
Ｂ４＜０となることを特徴とする。【００２３】  但し、ｈは光軸からの高さ、Ｂ２ｉは光路差関数の係数、ｉは自然数、λは使用波長、ｎは入射光束の回折光のうち最大の回折効率を有する回折光の回折次数。【００２４】  項９記載の発明のように、係数Ｂ４＜０とすることにより、第２回折構造を通過することによって発生する波長λ１の回折光は、レンズ材料により波長変化時に生じる球面収差と逆符合の回折効果を有するため、波長変化や温度変化時の球面収差特性を補正することができる。波長変化や温度変化時の球面収差量はＮＡの４乗に比例するため、よりＮＡの高いＢＤでこの技術を用いると効果的である。また、ＨＤに使用する光束も通過する領域（例えば、上記第１領域）に上記第２回折構造を設けた場合であっても、ＨＤにおいて波長変化や温度変化時の球面収差特性を補正することができる。【００２５】  項１０記載の発明は、項１から９のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用される前記波長λ１の光束と、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用される前記波長λ１の光束とが、同一の光源から出射されることを特徴とする。【００２６】  項１１記載の発明は、項１０に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に、前記光源又は前記光源から前記対物レンズまでの光路中に配置した少なくとも１つの光学素子を、光軸方向に移動させることを特徴とする。【００２７】  項１２記載の発明は、項１１に記載の対物レンズにおいて、前記光学素子は、カップリングレンズ又はビームエキスパンダーであることを特徴とする。【００２８】  項１３記載の発明は、項１から９のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用される前記波長λ１の光束と、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用される前記波長λ１の光束とが、それぞれ異なる光源から出射されることを特徴とする。【００２９】  項１４記載の発明は、項１３に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に前記波長λ１の光束を出射する前記光源が、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に前記波長λ１の光束を出射する前記光源よりも前記対物レンズから光軸方向に離れた位置に配置されることを特徴とする。【００３０】  項１５記載の発明は、項１３又は１４に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に前記波長λ１の光束を出射する前記光源からカップリングレンズまでの光学的距離Ｌ１と、前記第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に前記波長λ１の光束を出射する前記光源からカップリングレンズまでの光学的距離Ｌ２との差ΔＬが、
４ｍｍ≦ΔＬ≦６ｍｍを満たすことを特徴とする。【００３１】  尚、光学的距離Ｌとは、対物レンズに光を導くカップリングレンズと光源の間に光学素子が無い場合に、対物レンズにより光ディスク上に形成される集光スポットの波面収差が最小となるカップリングレンズと光源の間の距離（空気換算長）である。【００３２】  項１６記載の発明は、項１から１５のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズが単玉のレンズで構成されることを特徴とする。【００３３】  項１７記載の発明は、項１から１６のいずれか一項に記載の対物レンズを備えることを特徴とする。【００３４】  本発明によれば、保護層厚みが互いに異なる２つの規格の高密度光ディスクに用いることができる対物レンズ及びそれを用いた光ピックアップ装置を得られる。【００３５】  本明細書においては、上述したＢＤやＨＤ以外にも、情報記録面上に数ないし数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０（ゼロ）の光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。【００３６】  本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。【００３７】  以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。【００３８】  図１は、高密度光ディスクとしてのＢＤ（第１光ディスク）及びＨＤ（第２光ディスク）の２種類の光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。【００３９】  ＢＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７ｎｍ、保護層（保護基板）ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７ｎｍ、保護層（保護基板）ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５である。【００４０】  但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。また、第１光ディスクとして、保護層ＰＬ１の厚さｔ１が０．１ｍｍ程度の高密度光ディスクを用いても良い。【００４１】  光ピックアップ装置ＰＵは、波長λ１＝４０７ｎｍのレーザ光束を射出するＢＤ用の青紫色半導体レーザＬＤ１（光源）、波長λ１＝４０７ｎｍのレーザ光束を射出するＨＤ用の青紫色半導体レーザＬＤ２（光源）、ＢＤ用の光検出器ＰＤ１、ＨＤ用の光検出器ＰＤ２、ＢＤ用の波長λ１の光束とＨＤ用の波長λ１の光束が共に通過するカップリングレンズＣＰＬ、各光束を情報記録面ＲＬ１及びＲＬ２上に集光させる機能を有する対物レンズＯＢＪ、第１ビームスプリッターＢＳ１、第２ビームスプリッターＢＳ２、第３ビームスプリッターＢＳ３、絞りＳＴＯ、センサーレンズＳＥＮ１及びＳＥＮ２等から構成されている。【００４２】  対物レンズＯＢＪの構成について説明する。【００４３】  対物レンズの光源側の光学面（入射面）は、光軸を中心とした高さｈの範囲内の第１領域と、第１領域周辺の第２領域とに区分されている。【００４４】  第１領域は、ＨＤの開口数ＮＡ２（＝０．６５）に対応した対物レンズの入射面上の領域であり、第１領域を通過したＨＤ用の波長λ１の光束は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成することで、ＨＤに対する情報の再生及び／又は記録に利用される。また、第１領域を通過したＢＤ用の波長λ１の光束も、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成することで、ＢＤに対する情報の再生及び／又は記録に利用される。【００４５】  第２領域は、ＨＤの開口数ＮＡ２からＢＤの開口数ＮＡ１（＝０．８５）に対応した対物レンズの入射面上の領域であり、第２領域を通過したＨＤ用の波長λ１の光束は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成せず、ＨＤに対する情報の再生及び／又は記録に利用されない。一方、第２領域を通過したＢＤ用の波長λ１の光束は、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成することで、ＢＤに対する情報の再生及び／又は記録に利用される。【００４６】  そして、保護基板厚Ｔ（０．１３ｍｍ≦Ｔ≦０．２５ｍｍ）の第３光ディスクを、上記光ピックアップ装置ＰＵに仮想的に配置し、第１領域に対して波長λ１の光束を平行光として入射させた場合に、第３光ディスクの情報記録面上に発生する３次球面収差値ＳＡ３が、−０．０１λｒｍｓ≦ＳＡ３≦０．０１λｒｍｓを満たすように、本発明の対物レンズ及び光ピックアップ装置が設計されている。【００４７】  第３光ディスクの保護基板厚Ｔは、ＢＤの保護基板厚ｔ１＝０．１ｍｍとＨＤの保護基板厚ｔ２＝０．６ｍｍの間の値となるように設定されているものである。【００４８】  このように実際のピックアップ装置では使用しない第３光ディスクを仮想的に配置し、対物レンズに対して波長λ１の無限平行光が入射した場合、第１領域を通過する光束で形成される第３光ディスク上の波面収差の３次球面収差成分ＳＡ３が、−０．０１λｒｍｓ≦ＳＡ３≦０．０１λｒｍｓを満たす。【００４９】  対物レンズは仮想的に上記光学系において３次球面収差成分ＳＡ３がほぼ０となるように設計し、実際の検証では上記光学系となるピックアップ装置を新たに用意しても良いし、一般的な市販の干渉計において無限光配置にすれば容易に測定可能である。このような対物レンズを用いることを前提に、ＢＤに対して収束光が、ＨＤに対して発散光が入射するピックアップ装置を設計すれば、それぞれの光ディスク使用時に３次球面収差成分ＳＡ３を実用上支障がない程度に抑えることができ、ＢＤとＨＤとの互換を達成することができる。【００５０】  光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において実線でその光線経路を描いたように、まず、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１ビームスプリッターＢＳ１及び第２ビームスプリッターＢＳ２を通過し、カップリングレンズＣＰＬに至る。【００５１】  そして、ＢＤ用の波長λ１の光束は、カップリングレンズＣＰＬを透過する際に、対物レンズに対して僅かに収束光として入射するようにその発散角が変更される。なお、この際の対物レンズの光学系倍率ｍ１としては、１／１００≦ｍ１≦１／５５の範囲内とすることが好ましく、対物レンズの焦点距離ｆとしては、０．８ｍｍ≦ｆ≦３．５ｍｍの範囲内とすることが好ましい。【００５２】  カップリングレンズＣＰＬにより僅かに収束光となるようにその発散角が変更されたＢＤ用の波長λ１の光束は、対物レンズＯＢＪの入射面の上記第１領域及び第２領域、出射面を通過する際に屈折作用を受け、ＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に集光することでスポットを形成する。【００５３】  そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ（図示せず）によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ１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、カップリングレンズＣＰＬ、第２ビームスプリッターＢＳ２を通過し、第１ビームスプリッターＢＳ１で分岐され、センサーレンズＳＥＮ１により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。【００５４】  また、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において点線でその光線経路を描いたように、まず、青紫色半導体レーザＬＤ２を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第３ビームスプリッターＢＳ３を通過し、第２ビームスプリッターＢＳ２で反射して、カップリングレンズＣＰＬに至る。【００５５】  そして、ＨＤ用の波長λ１の光束は、カップリングレンズＣＰＬを透過する際に、対物レンズに対して僅かに発散光として入射するようにその発散角が変更される。なお、この際の対物レンズの光学系倍率ｍ２としては、−１／１５≦ｍ２≦−１／５０の範囲内とすることが好ましい。【００５６】  カップリングレンズＣＰＬにより僅かに発散光となるようにその発散角が変更されたＨＤ用の波長λ１の光束は、対物レンズの入射面に至り、上記第１領域を通過した光束は、第１領域及び出射面を通過する際に屈折作用を受け、ＨＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に集光することでスポットを形成する。しかし、第２領域を通過した光束は、第２領域及び出射面により、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成しないように屈折作用を受けるので、ＨＤに対する情報の再生及び／又は記録に利用されない。【００５７】  そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ（図示せず）によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２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、カップリングレンズＣＰＬを通過し、第２ビームスプリッターＢＳ２及び第３ビームスプリッターＢＳ３で分岐され、センサーレンズＳＥＮ２により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【００５８】  なお、対物レンズの光学面に、波長λ１の入射光束に対して正の回折パワーを持つ回折構造（第１回折構造）を設け、この回折構造を利用して、ＢＤ及びＨＤに対して情報の再生及び／又は記録を行なう際の波長λ１の光束の色収差を補正することにしてもよい。なお、回折構造を利用した色収差補正に関する技術は周知であるため説明を省略する。【００５９】  また、上記第２領域に、回折構造（第２回折構造）を設けても良い。【００６０】  第２回折構造は、当該第２回折構造により透過波面に付加される以下の光路差関数φ（ｈ）で定義される光路差で表され、
φ（ｈ）＝（Ｂ２×ｈ２＋Ｂ４＋ｈ４＋・・・＋Ｂ２ｉ×ｈ２ｉ）×λ×ｎと表した場合に、Ｂ４＜０となるように設計されている。【００６１】  但し、ｈは光軸からの高さ、Ｂ２ｉは光路差関数の係数、ｉは自然数、λは使用波長、ｎは入射光束の回折光のうち最大の回折効率を有する回折光の回折次数。【００６２】  係数Ｂ４＜０とすることにより、第２回折構造を通過することによって発生する波長λ１の回折光は、レンズ材料により波長変化時に生じる球面収差と逆符合の回折効果を有するため、波長変化や温度変化時の球面収差特性を補正することができる。波長変化や温度変化時の球面収差量はＮＡの４乗に比例するため、よりＮＡの高いＢＤでこの技術を用いると効果的である。また、ＨＤに使用する光束も通過する領域（例えば、上記第１領域）に上記第２回折構造を設けた場合であっても、ＨＤにおいて波長変化や温度変化時の球面収差特性を補正することができる。【００６３】  また、本実施の形態では、記第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用する波長λ１の光束を出射する青紫色半導体レーザＬＤ１と、第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う際に使用する波長λ１の光束を出射する青紫色半導体レーザＬＤ２とを個別に配置したが、これに限らず、同じ光源を用いても良い。【００６４】  この場合、再生及び／又は記録を行なう光ディスクの種類に応じて、光源自体又は光路中に配置した少なくとも１つの光学素子（例えば、図１中のカップリングレンズＣＰＬ）を、光軸方向に移動させることにより、対物レンズに入射する光束の発散角を適宜調節する構成にしても良い。【００６５】  また、上記実施の形態のように、青紫色半導体レーザＬＤ１と青紫色半導体レーザＬＤ２とを別体に配置した場合には、青紫色半導体レーザＬＤ１を、青紫色半導体レーザＬＤ２よりも対物レンズから光軸方向に離れた位置に配置することが好ましく、この場合、青紫色半導体レーザＬＤ１から青紫色半導体レーザＬＤ２までの光学的距離Ｌが、４ｍｍ≦Ｌ≦６ｍｍを満たすことが好ましい。
【実施例】
【００６６】  次に、上記実施の形態で示した対物レンズの実施例について説明する。【００６７】  本実施例では、単玉の対物レンズの光源側の光学面が、光軸を中心とした高さｈが０ｍｍ≦ｈ≦２．０１ｍｍの第１領域（第２面）と、２．０１ｍｍ＜ｈの第２領域（第２′面）に区分されており、対物レンズの光源側の光学面（第２面、第２′面）と光ディスク側の光学面（第３面）は光軸Ｌのまわりに軸対称な非球面に形成されている。この非球面は、その面の頂点に接する平面からの変形量をｘ（ｍｍ）、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、曲率半径をｒ（ｍｍ）とするとき、次の数１に表１あるいは表２中の非球面係数Ａ２ｉを代入した数式で表される。但し、κを円錐係数とする。【００６８】
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【００６９】  表１に第１実施例の対物レンズのレンズデータを示す。【００７０】
2005098839.tif 000003
2005098839.tif 000004
【００７１】  表１に示すように、第１実施例の対物レンズは、ＢＤ用の波長λ１＝４０５ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝３．０ｍｍ、倍率ｍ１＝１／６４．１、像面側開口数ＮＡ１＝０．８５に設定されており、ＨＤ用の波長λ１＝４０５ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝３．０ｍｍ、倍率ｍ２＝−１／１８．３、像面側開口数ＮＡ２＝０．６５に設定されている。【００７２】  第１実施例では、無限平行光が対物レンズの第２面（０ｍｍ≦ｈ≦２．０１ｍｍ）に入射した場合、その光束は基板厚０．１８ｍｍの第３光ディスクの基板上に集光され、その集光スポットの波面収差の３次球面収差成分は０λである。またＢＤ（第１光ディスク）上に集光するスポットの波面収差は０．０５９λ、ＨＤ（第２光ディスク）上に集光するスポットの波面収差は０．００４λである。【００７３】  表２に第２実施例の対物レンズのレンズデータを示す。【００７４】
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【００７５】  表２に示すように、第２実施例の対物レンズは、ＢＤ用の波長λ１＝４０５ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝３．０ｍｍ、倍率ｍ１＝１／１００、像面側開口数ＮＡ１＝０．８５に設定されており、ＨＤ用の波長λ１＝４０５ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝３．０ｍｍ、倍率ｍ２＝−１／１６．９、像面側開口数ＮＡ２＝０．６５に設定されている。【００７６】  第２実施例では、無限平行光が対物レンズの第２面（０ｍｍ≦ｈ≦２．０１ｍｍ）に入射した場合、その光束は基板厚０．１４ｍｍの第３光ディスクの基板上に集光され、その集光スポットの波面収差の３次球面収差成分は０λである。またＢＤ上に集光するスポットの波面収差は０．０３７λ、ＨＤ上に集光するスポットの波面収差は０．００４λである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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