(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の厚さがｔ１である第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生に用いる波長λ１の第１の光源と、透明基板の厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）である第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生に用いる波長λ２（λ１＜λ２）である第２の光源と、前記第１及び前記第２の光源から出射された光束を、前記第１及び前記第２光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、光検出器と、を有する光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
光学機能領域として、光軸に近い側の内側光学機能領域と、光軸から遠い側の外側光学機能領域と、前記内側光学機能領域と前記外側光学機能領域との間にある中間光学機能領域とを有し、
前記内側光学機能領域には回折構造が形成され、
前記内側光学機能領域を通過する光束は、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体に対する記録又は再生時の球面収差が補正され、
前記外側光学機能領域を通過する光束は、前記第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時の球面収差が補正され、且つ前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはフレア化されるようになっており、
前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記中間光学機能領域を通過した光束の球面収差は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記外側光学機能領域を通過した光束の球面収差に不連続であり、
更に、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記中間光学機能領域を通過して前記第２の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記内側光学機能領域を通過し前記第２の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値より大きくなっていることを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。
【請求項２】
前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をｍ１としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ。
−０．１＜ｍ１＜０．１
【請求項３】
前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をｍ２としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ。
｜ｍ１−ｍ２｜＜０．０５
【請求項４】
前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第１の光源から出射された第１の有効光束における波面収差をＳＡ１としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
｜ＳＡ１｜＜０．０１λ１ｒｍｓ
【請求項５】
前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第２の光源から出射された第２の有効光束における波面収差をＳＡ２としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
｜ＳＡ２｜＜０．０１λ２ｒｍｓ
【請求項６】
前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、第２の有効光束の最外部を通過する光線の縦球面収差量をＬＳＡ２ｈ２とし、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第２の有効光束の最外部を通過する光線の縦球面収差量をＬＳＡ１ｈ２とした場合に、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
｜ＬＳＡ２ｈ２｜＋｜ＬＳＡ１ｈ２｜＜０．０１ｍｍ
【請求項７】
前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはフレア化されるようになっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項８】
前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはアンダーな球面収差を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項９】
前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には球面収差が補正されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項１０】
透明基板の厚さがｔ１である第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生に用いる波長λ１の第１の光源と、透明基板の厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）である第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生に用いる波長λ２（λ１＜λ２）である第２の光源と、前記第１及び前記第２の光源から出射された光束を、前記第１及び前記第２光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、光検出器と、を有する光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズにおいて、
光学機能領域として、光軸に近い側の内側光学機能領域と、光軸から遠い側の外側光学機能領域と、前記内側光学機能領域と前記外側光学機能領域との間にある中間光学機能領域とを有し、
前記内側光学機能領域には回折構造が形成され、
前記内側光学機能領域を通過する光束は、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体に対する記録又は再生時の球面収差が補正され、
前記外側光学機能領域を通過する光束は、前記第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時の球面収差が補正され、且つ前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはフレア化されるようになっており、
前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記中間光学機能領域を通過した光束の球面収差は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記外側光学機能領域を通過した光束の球面収差に不連続であり、
更に、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記中間光学機能領域を通過して前記第２の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記内側光学機能領域を通過し前記第２の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値より大きくなってい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の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をｍ１としたとき、下記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。
−０．１＜ｍ１＜０．１
【請求項１２】
前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をｍ２としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
｜ｍ１−ｍ２｜＜０．０５
【請求項１３】
前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第１の光源から出射された第１の有効光束における波面収差をＳＡ１としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
｜ＳＡ１｜＜０．０１λ１ｒｍｓ
【請求項１４】
前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第２の光源から出射された第２の有効光束における波面収差をＳＡ２としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
｜ＳＡ２｜＜０．０１λ２ｒｍｓ
【請求項１５】
前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、第２の有効光束の最外部を通過する光線の縦球面収差量をＬＳＡ２ｈ２とし、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第２の有効光束の最外部を通過する光線の縦球面収差量をＬＳＡ１ｈ２とした場合に、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
｜ＬＳＡ２ｈ２｜＋｜ＬＳＡ１ｈ２｜＜０．０１ｍｍ
【請求項１６】
前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはフレア化されるようになっていることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはアンダーな球面収差を有することを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には球面収差が補正されることを特徴とする請求項１０乃至１７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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置に使用される対物レンズ、及び光ピックアップ装置に関し、特に１つの対物レンズで記録密度の異なる光情報記録媒体の記録／再生を行なうための対物レンズ、及び光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多くの種類の光情報記録媒体が存在しており、これらの光情報記録媒体の規格が［表１］で示されるように決められている。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。
【表１】
0003804826.tif 000002
【０００３】
ここで、記録密度が異なる光情報記録媒体同士の互換性が要求されるものとして、ＤＶＤとＣＤとがある。これらの光情報記録媒体は、［表１］にもあるように、透明基板厚さがそれぞれ異なっている。互換性を確保するためにはこの透明基板厚さの違いによって発生する球面収差を、何らかの手段によって補正する必要がある。更に、ＤＶＤとＣＤとでは、要求開口数が異なるので、これに対しても何らかの対応策が必要となる。
【０００４】
対物レンズでＤＶＤ／ＣＤの互換性を達成する例として、回折構造を設けた対物レンズが開発されている。そのような対物レンズとしては、例えば、対物レンズの一方の面において、光軸から特定の距離ｈの内外で異なる回折構造を設け、内側の領域では各々の透明基板厚さに対して球面収差を補正し、外側の領域ではＤＶＤでのみ球面収差を補正し、ＣＤに対しては球面収差を補正せずにフレア化させたものがある。このように対物レンズを構成することで、各々の光情報記録媒体上で、それぞれ情報の記録又は再生時に要求される集光スポットを適切に形成することが可能となる。
【０００５】
ここで、外側領域におけるＣＤ使用時のフレア化については、オーバーフレアとする場合と、アンダーフレアにする場合とが考えられる。アンダーフレアとすると、回折の効きを強くする設計となり回折ピッチが狭くなる傾向となる。従って、回折効率の点からオーバーフレアにすることが設計上好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ピックアップ装置においては、情報の記録又は再生が確実に行われたか否かを検出するために光検出器が一般的に用いられている。かかる光検出器は、光情報記録媒体の表面から反射した情報記録光を検出し、それに基づきエラーが生じたか否かを検出できるようになっている。ここで、通常の光検出器は、メイン受光部と、その両脇に設置されたサブ受光部とから構成されており、主としてメイン受光部で、情報記録光の読み取りなどを行い、サブ受光部で、トラッキングエラーなどを検出できるようになっている。
【０００７】
ここで、上述したように、対物レンズの光学面を２領域に分けて、内側の領域では各々の透明基板厚さに対して球面収差を補正し、外側の領域ではＤＶＤでのみ球面収差を補正し、ＣＤに対しては球面収差を補正せずにフレア化した場合、かかるフレア光の境界は、光検出器のメイン受光部と、一対のサブ受光部にかからないこととなる。従って、光情報記録媒体や光検出器が設計値通り製造されている限り、特に問題は生じることはないといえる。
【０００８】
ところが、例えばＣＤなどの光情報記録媒体において、部品組み付け誤差等の問題から、ＣＤの軸線が集光光学系の軸線に対して傾くいわゆるディスクティルトや、両軸線がシフトするいわゆるレンズシフトが生じた場合、フレア光の境界が変動したり、フレア光の形状がゆがむという現象が発生する恐れがある。本来的には、光検出器は、一対のサブ受光部で受光した光の光量差に基づいてトラッキングエラー等を監視する機能を有するが、上述したような現象が発生すると、実際にトラッキングエラーが生じていなくても、エラー信号を出力してしまう恐れがある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でありながら、異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録又は再生を行える光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、透明基板の厚さがｔ１である第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生に用いる波長λ１の第１の光源と、透明基板の厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）である第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生に用いる波長λ２（λ１＜λ２）である第２の光源と、前記第１及び前記第２の光源から出射された光束を、前記第１及び前記第２光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、光検出器と、を有する光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
光学機能領域として、光軸に近い側の内側光学機能領域と、光軸から遠い側の外側光学機能領域と、前記内側光学機能領域と前記外側光学機能領域との間にある中間光学機能領域とを有し、
前記内側光学機能領域には回折構造が形成され、
前記内側光学機能領域を通過する光束は、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体に対する記録又は再生時の球面収差が補正され、
前記外側光学機能領域を通過する光束は、前記第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時の球面収差が補正され、且つ前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはフレア化されるようになっており、
前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記中間光学機能領域を通過した光束の球面収差は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記外側光学機能領域を通過した光束の球面収差に不連続であり、
更に、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記中間光学機能領域を通過して前記第２の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記内側光学機能領域を通過し前記第２の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値より大きくなっていることを特徴とする。
請求項２に記載の光ピックアップ装置の対物レンズによれば、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をｍ１としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。
−０．１＜ｍ１＜０．１ （１）
尚、本明細書中で、「光学機能領域により球面収差が補正される」とは、光学機能領域を通過した光束（光源波長λ）の球面収差が０．０７λｒｍｓ以下であることをいう。又、「球面収差が不連続」とは、図１を参照して後述する全ての不連続の状態を含むものである。
【００１１】
請求項３に記載の光ピックアップ装置の対物レンズによれば、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をｍ２としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜ｍ１−ｍ２｜＜０．０５ （２）
【００１２】
請求項４に記載の光ピックアップ装置の対物レンズによれば、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第１の光源から出射された第１の有効光束における波面収差をＳＡ１としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＳＡ１｜＜０．０１λ１ｒｍｓ （３）
【００１３】
請求項５に記載の光ピックアップ装置の対物レンズによれば、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第２の光源から出射された第２の有効光束における波面収差をＳＡ２としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＳＡ２｜＜０．０１λ２ｒｍｓ （４）
【００１４】
請求項６に記載の光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、第２の有効光束の最外部を通過する光線の縦球面収差量をＬＳＡ２ｈ２とし、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第２の有効光束の最外部を通過する光線の縦球面収差量をＬＳＡ１ｈ２とした場合に、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＬＳＡ２ｈ２｜＋｜ＬＳＡ１ｈ２｜＜０．０１ｍｍ （５）
【００１５】
請求項７に記載の光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはフレア化されるようになっていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、前記中間光学機能領域を通過する光束（中間光束）は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはアンダーな球面収差を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の光ピックアップ装置の対物レンズは、前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には球面収差が補正されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、透明基板の厚さがｔ１である第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生に用いる波長λ１の第１の光源と、透明基板の厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）である第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生に用いる波長λ２（λ１＜λ２）である第２の光源と、前記第１及び前記第２の光源から出射された光束を、前記第１及び前記第２光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、光検出器と、を有する光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズにおいて、
光学機能領域として、光軸に近い側の内側光学機能領域と、光軸から遠い側の外側光学機能領域と、前記内側光学機能領域と前記外側光学機能領域との間にある中間光学機能領域とを有し、
前記内側光学機能領域には回折構造が形成され、
前記内側光学機能領域を通過する光束は、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体に対する記録又は再生時の球面収差が補正され、
前記外側光学機能領域を通過する光束は、前記第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時の球面収差が補正され、且つ前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはフレア化されるようになっており、
前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記中間光学機能領域を通過した光束の球面収差は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記外側光学機能領域を通過した光束の球面収差に不連続であり、
更に、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記中間光学機能領域を通過して前記第２の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記内側光学機能領域を通過し前記第２の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値より大きくなっていることを特徴とする。
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をｍ１としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。
−０．１＜ｍ１＜０．１ （６）
【００１９】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をｍ２としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜ｍ１−ｍ２｜＜０．０５ （７）
【００２０】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第１の光源から出射された第１の有効光束における波面収差をＳＡ１としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＳＡ１｜＜０．０１λ１ｒｍｓ （８）
【００２１】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第２の光源から出射された第２の有効光束における波面収差をＳＡ２としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＳＡ２｜＜０．０１λ２ｒｍｓ （９）
【００２２】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、第２の有効光束の最外部を通過する光線の縦球面収差量をＬＳＡ２ｈ２とし、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記第２の有効光束の最外部を通過する光線の縦球面収差量をＬＳＡ１ｈ２とした場合に、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＬＳＡ２ｈ２｜＋｜ＬＳＡ１ｈ２｜＜０．０１ｍｍ （１０）
【００２３】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはフレア化されるようになっていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第２の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはアンダーな球面収差を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第１の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には球面収差が補正されることを特徴とする。
【００２６】
本明細書中、「光学機能領域」について、球面収差で表した時、
（ａ）ｈを境にして不連続である場合（図１（ａ））、
（ｂ）ｈで連続であるが、１次微分が不連続である場合（図１（ｂ））、
（ｃ）ある波長において、ｈで不連続である場合（図１（ｃ））、
のいずれかが該当すると、ｈを境にして異なる光学機能領域が存在するものとする。
【００２７】
又、上記条件で分割される各光束が通過する領域を、「光学機能領域」と見なす。そのため、レンズの１つの面に着目した時、屈折部分と回折部分（回折構造）とが存在する場合には、屈折部分と回折部分との境界部を境にして別々の「光学機能領域」とする（図２（ａ）及び（ｃ）参照）。更に、回折構造が全面にわたって形成されていても、異なる目的で設計された回折構造を混在させる場合にも、上記（ｃ）の条件から、別々の「光学機能領域」と見なすものとする（図２（ｂ）参照）。又、片方の面に同一の非球面係数で表された非球面が形成されていても、もう一方の面に不連続部分を形成した場合にも、別々の光学面と見なすものとする。尚、光学機能領域は、３つ以上並べられていることが必要である（図２（ａ）〜（ｃ））。
【００２８】
「アンダーな球面収差もしくは／オーバーな球面収差」については、図３に示すように、近軸像点位置を原点とする球面収差において、近軸像点よりも手前側で光軸と交わる場合を「アンダー」、近軸像点よりも遠い位置で光軸と交わる場合を「オーバー」とする。
【００２９】
本明細書中で用いる「回折構造」とは、対物レンズの表面に、レリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせた部分のことをいう。レリーフの形状としては、例えば、図２（ｂ）に示すように、対物レンズＯＬの表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものであり、そのような形状を特に「回折輪帯」という。
【００３０】
本明細書中において、対物レンズとは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズを指し、広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズ群を指すものとする。ここで、かかるレンズ群とは、少なくとも１枚以上（例えば２枚）のレンズを指すものである。従って、本明細書中において、対物レンズの光情報記録媒体側（像側）の開口数ＮＡとは、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置するレンズ面の開口数ＮＡを指すものである。また、本明細書中では必要開口数ＮＡは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物レンズの開口数を示す。
【００３１】
本明細書中において、第２の光情報記録媒体とは、例えば、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ，ＣＤ−ＲＯＭ等の各種ＣＤ系の光ディスクをいい、第１の光情報記録媒体とは、ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ等の各種ＤＶＤ系の光ディスクを意味するものである。更に、本明細書中で透明基板の厚さｔといった時は、ｔ＝０を含むものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
まず、光検出器について説明する。図１０は光検出器の動作を説明するための図であり、図１０（ａ）は、光ピックアップ装置の一例を示す概略図であり、図１０（ｂ）及び（ｃ）は、受光部の受光状態を示す図である。
【００３３】
光ピックアップ装置においては、回転する光情報記録媒体（ディスク）１０上でゆれ動くピット（情報を書き込む小領域）に追随し、ピットの中心軸上に対物レンズ５を介するスポット像が位置するようにする、いわゆるトラッキングサーボ動作が行われている。そのトラッキングサーボ方式の1つとして、図１０（ａ）のように、対物レンズ５に入射するレーザ光の光路に回折格子Ｄをおくと、光源１から照射されたレーザ光が回折され0次、±１次の方向に分離する。
【００３４】
ここで、回折格子Ｄにおいて、格子と格子の距離（格子常数）をｄとし、光源波長をλとすると、±1次光の回折角θは、θ＝±λ／ｄで表せる。これらの回折光は、対物レンズ５によって集光され、図１０（ａ）のようにディスク１０面上に、0次、±1次の３つの点像を生じ、その間隔をｔとし、対物レンズ５の焦点距離をｆとすると、ｔ＝ｆθ＝±ｆ・λ／ｄで表せる。
【００３５】
このように3つの点像を、図１０（ｂ）のように、0次光がピットの中心軸にあり、±1次光はピットの縁の上にあるようにし、これらの回折による戻り光を再び対物レンズ５で結像させ、各像点の位置に検出器１２のメイン受光部１２ａと、サブ受光部１２ｂをおく。ピットが正しく位置していれば、図１０（ｂ）に示すごとく、一対のサブ受光部１２ｂの受光する光の光量Ｑ１とＱ−１は、原理的に等しくなる。しかし、例えば図１０（Ｃ）のようにピットがずれると、光量Ｑ１より、光量Ｑ−１の方が高くなり、この差に基づけば、ピットのズレ量が分かるので、フィードバック制御等を用いることでトラッキングのサーボが行える。
【００３６】
図１１、１２は、ディスクティルトを説明するための図であり、それぞれ（ａ）は対物レンズの断面図であり、（ｂ）は、光検出器の受光状態を示す図である。ここで、対物レンズ５において、中央光学機能領域と、外側光学機能領域を設け、CDの記録又は再生時において、外側光学機能領域のみフレア光を形成するようにすると、図１１（ｂ）のように、環状となるフレア光ＦＬが、サブ受光部１２ｂにかかるが、それらが受ける光量Ｑ１とＱ−１はほぼ等しいので、トラッキングサーボに与える影響を回避できる。
【００３７】
しかしながら、図１２（ａ）のように、ディスク１０がティルトすると、対物レンズ５とディスク１０までの距離が、ピット列の方向に比例して変化する。よって、ディスク１０から光検出器のサブ受光部１２ｂまでの距離も、ピット列の方向に比例して変化する。その結果、図１２（ｂ）に示すように、フレア光ＦＬの形状が変化し、ピットのズレが無くても、サブ受光部１２ｂの受ける光の光量Ｑ１とＱ−１に差が生じ、誤ってトラッキングエラーとして検出される恐れがある。これは、フレア光ＦＬが連続的であり且つオーバー側に出ているので、対物レンズ５とディスク１０との距離が近づいた方のフレア光ＦＬはスポット光ＳＬと離れ、対物レンズ５とディスク１０との距離が遠ざかった方のフレア光ＦＬはスポット光ＳＬに近づくからである。
【００３８】
これに対し、第１の実施の形態においては、対物レンズ５を3つの光学機能領域に分けることで、CDの記録又は再生時に、中間光学機能領域を通過した光束の球面収差と外側光学機能領域を通過した球面収差を不連続にすることができる。かかる構成によれば、CDの記録又は再生時に、中間光学機能領域を通過した光束はアンダーな球面収差を持たせ、外側光学機能領域を通過した光束はオーバーな球面収差を持たせる設計が可能である。アンダーな球面収差とオーバーな球面収差を有することで、ディスクティルトが生じた場合に、対物レンズ５とディスク１０との距離が近づいたほうのオーバーなフレア光ＦＬはスポット光ＳＬと離れ、アンダーなフレア光ＦＬはスポット光ＳＬに近づく。対物レンズ５とディスク１０との距離が遠ざかったほうのオーバーなフレア光ＦＬはスポット光ＳＬに近づき、アンダーなフレア光ＦＬはスポット光ＳＬから離れる。すなわち、ディスクティルトが生じても、サブ受光部１２ｂが受ける光量Ｑ１とＱ−１はほぼ等しく維持されるので、トラッキングサーボに与える影響を回避できる。かかる対物レンズについては、後述する実施例２，３、５が相当する。
【００３９】
又、サブ受光部１２ｂにフレア光ＦＬがかかることで、ディスクティルト発生時に、サブ受光部１２ｂの受ける光の光量Ｑ１とＱ−１に差が生じるという上述の問題に対し、第２の実施の形態においては、対物レンズ５を3つの光学機能領域に分けることで、CDの記録又は再生時に、中間光学機能領域を通過した光束の球面収差と外側光学機能領域を通過した球面収差を不連続にすることができる。かかる構成によれば、CDの記録又は再生時に、中間光学機能領域を通過した光束はオーバーな球面収差を持たせ、外側光学機能領域を通過した光束は中間光学機能領域よりもオーバーな球面収差を持たせる設計が可能である。かかる場合、中間光学機能領域を通過した光束は、メイン受光部１２ａを中心にメイン受光部１２ａとサブ受光部１２ｂの間に輪帯状に集光し、外側光学機能領域を通過した光束はメイン受光部１２ａを中心にサブ受光部１２ｂの外側に集光することで、フレア光ＦＬがサブ受光部１２ｂにかからなくすることができ、トラッキングサーボに与える影響を回避できる。かかる対物レンズについては、後述する実施例１が相当する。
【００４０】
更に、サブ受光部１２ｂにフレア光ＦＬがかかることで、ディスクティルト発生時に、サブ受光部１２ｂの受ける光の光量Ｑ１とＱ−１に差が生じるという上述の問題に対し、第３の実施の形態においては、対物レンズ５を3つの光学機能領域に分けることで、CDの記録又は再生時に、中間光学機能領域を通過した光束の球面収差と外側光学機能領域を通過した球面収差を不連続にすることができる。かかる構成によれば、CDの記録又は再生時に、外側光学機能領域を通過した光束はオーバーな球面収差を持たせ、中間光学機能領域を通過した光束は外側光学機能領域よりもオーバーな球面収差を持たせる設計が可能である。かかる場合、中間光学機能領域を通過した光束と外側光学機能領域を通過した光束はメイン受光部１２ａを中心にサブ受光部１２ｂの外側に集光することで、フレア光がサブ受光部１２ｂにかからなくすることができ、トラッキングサーボに与える影響を回避できる。かかる対物レンズについては、後述する実施例４が相当する。
【００４１】
以上の実施の形態に共通していえることは、ＤＶＤに対して情報の記録又は再生を行う際における対物レンズ５の結像倍率をｍ１とし、ＣＤに対して情報の記録又は再生を行う際における対物レンズ５の結像倍率をｍ２としたとき、（２）式を満たすことで、光源１は、２つの発光点を１チップ上に備えるものを利用することが出来る。この場合、光検出器１２も光源１と同一の基板上に設けられていることが小型化の上で望ましい。
【００４２】
更に、ＤＶＤに対して情報の記録又は再生を行う際に、光源から出射された第１の有効光束における波面収差をＳＡ１としたとき、（３）式を満たすことで、温度変化等に起因して球面収差が変化しても、ＤＶＤに対して適切に情報の記録又は再生を行える。
【００４３】
又、ＣＤに対して情報の記録又は再生を行う際に、光源から出射された第２の有効光束における波面収差をＳＡ２としたとき、（４）式を満たすことで、温度変化等に起因して球面収差が変化しても、ＣＤに対して適切に情報の記録又は再生を行える。
【００４４】
以下、第４の実施の形態について説明する。ここでは、２光源を別々に配置した例を示しているが、上述したように、本発明の対物レンズは、２光源を一つの基板上に配置した光ピックアップ装置に用いられると好適である。図４は、第４の実施の形態の対物レンズを含む光ピックアップ装置１００の概略構成図である。本実施の形態の光ピックアップ装置１００は、２種類以上の透明基板厚さの光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行えるものである。本実施の形態の光ピックアップ装置１００では、この複数の光ディスクは、記録密度から高い順に透明基板の厚さｔ１の第１光ディスク（ＤＶＤ）と、ｔ１とは異なる透明基板の厚さｔ２を有する第２光ディスク（ＣＤ）として説明するが、光ディスクはこれらに限られない。ここでは、透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍであり、対物レンズの必要開口数は、実施例に示す通り異なっている。
【００４５】
本実施の形態の光ピックアップ装置１００では、第１光源として第１光ディスク用の第１半導体レーザ１（波長λ１＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ、但し後述する実施例では６５５又は６６０ｎｍ）と、第２光源として第２光ディスク用の第２半導体レーザ２（波長λ２＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ、但し後述する実施例では６８５ｎｍ）とを有している。これら第１半導体レーザ１、第２半導体レーザ２は、情報の再生及び／又は記録を行う光ディスクに応じて選択的に使用される。また、合成手段３は、第１半導体レーザ１から出射された光束と、第２半導体レーザ２から出射された光束とを合成することが可能な手段である。
【００４６】
まず、透明基板厚さｔ１である第１光ディスク１０に記録された情報を再生する場合、第１半導体レーザから光束を出射し、出射された光束は、合成手段３、偏光ビームスプリッタ４、コリメータレンズ５、１／４波長板６を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は絞り７によって絞られ、対物レンズ８により第１光ディスクの透明基板１０ｂを介して記録面上１０ａに集光される。記録面の情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ８、１／４波長板６、コリメータレンズ５を透過して偏光ビームスプリッタ４に入射し、ここで反射されシリンドリカルレンズ１１により非点収差が与えられ、光検出器１２に入射し、光検出器１２から出力される信号を用いて第１光ディスク１０に記録された情報の読みとり信号が得られる。尚、図示していないが、光検出器１２は、メイン受光部と、その両脇に配置されたサブ受光部とを有している。
【００４７】
また、光検出器１２上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ９が第１半導体レーザ１からの光を第１光ディスク１０の記録面１０ａ上に結像するように対物レンズ８を移動させるとともに、第１半導体レーザ１からの光を所定のトラックに結像するように対物レンズ８を移動させる。
【００４８】
一方、透明基板厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）である第２光ディスク１０’に記録された情報を再生する場合、第２半導体レーザ２から光束を出射し、出射された光束は合成手段３により光路を変更され、偏光ビームスプリッタ４、コリメータレンズ５、１／４波長板６、絞り７、対物レンズ８を介して、第２光ディスク１０’の透明基板１０ｂを介して記録面１０ａ’上に集光される。記録面１０ａ’の情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ８、１／４波長板６、コリメータレンズ５、偏光ビームスプリッタ４、シリンドリカルレンズ１１を介して光検出器１２に入射し、光検出器１２から出力される信号を用いて第２光ディスク１０’に記録された情報の読みとり信号が得られる。
【００４９】
また、光検出器１２上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ９が第２半導体レーザ２からの光を第２光ディスク１０’の記録面１０ａ’上に結像するように対物レンズ８を移動させるとともに、第２半導体レーザ２からの光を所定のトラックに結像するように対物レンズ８を移動させる。第１光ディスク１０、第２光ディスク１０’に情報を記録する際も、ほぼ同様の動作が行われる。
【００５０】
このように光ピックアップ装置１００において、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスク１０、例えばＤＶＤ（ｔ１＝０．６ｍｍ）を再生する際には、ビームスポットが最小錯乱円を形成するよう（ベストフォーカス）に対物レンズ８を２次元アクチュエータ９により駆動する。
【００５１】
この対物レンズ８を用いて、透明基板の厚さがｔ１と異なるｔ２（ｔ２＞ｔ１）で記録密度が第１光ディスク１０よりも低い第２光ディスク１０’、例えばＣＤ（ｔ２＝１．２ｍｍ）を再生する際には、透明基板の厚さが異なることで球面収差が発生し、ビームスポットが最小錯乱円となる位置（近軸焦点位置より後方の位置）では、スポットサイズが大きくなり第２光ディスク１０’のピット情報を読む（再生）することはできない。
【００５２】
しかしながら、この最小錯乱円となる位置より対物レンズ８に近い前側位置（前ピン）では、スポット全体の大きさは最小錯乱円よりも大きいが、中央部に光量が集中した核（対物レンズ８の内側光学機能領域を通過した光束）と核の周囲に不要光であるフレア（対物レンズ８の中央及び外側光学機能領域を通過した光束）が形成される。この核を第２光ディスク１０’のピットを再生するために利用し、第２光ディスク１０’に記録された情報の再生時には、対物レンズ８をデフォーカス（前ピン）状態になるように２次元アクチュエータ９で駆動する。
【００５３】
本実施の形態の光ピックアップ装置１００は、上記のように１つの対物レンズ８を介して、各々の半導体レーザ１，２からの光を各光ディスク１０，１０’の記録面１０ａ、１０ａ’上に集光させることができる。
【００５４】
対物レンズ８は、両面非球面のプラスチックレンズであり、光軸からの距離ｈ１及びｈ２を境にしてそれぞれ異なった３つの光学機能領域に設けられている（図２（ｂ）参照）。最も内側の内側光学機能領域の回折構造は、ＤＶＤとＣＤの使用時の各々の球面収差を補正したものであり、同次回折次数（１次）である。またもっとも外側の外側光学機能領域の回折構造はＤＶＤ使用時の球面収差を補正し、ＣＤ使用時における球面収差をオーバーフレア化させたものである。中間光学機能領域に関しては、屈折面でも回折面でもよいが、ＣＤ使用時には中間光学機能領域を通過する光束はアンダーフレア化させるのが好ましい。重要な点は、中間光学機能領域を通過する光束については、ＤＶＤ使用時には球面収差が補正され、ＣＤ使用時には、外側光学機能領域を通過する光束とは独立してフレア化されるため、設計の自由度が向上するということである。すなわち、中間光学機能領域を通過する光束については、光検出器１２の受光部に対して任意の位置に照射させることができ、それにより光検出器の検出精度を向上させることが可能となる。
【００５５】
以下、上述の実施の形態に好適な実施例について説明する。
対物レンズの両面は［数１］で示される非球面である。ただし、Ｚは光軸方向の軸で、ｈは光軸と垂直方向の軸、ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａは非球面係数、Ｐは非球面のべき数である。
【数１】
0003804826.tif 000003
【００５６】
更に、対物レンズの光源側非球面の表面には回折構造が一体で形成されている。この回折構造は、位相差関数Φｂは単位をラジアンとして［数２］で表される。この２次係数が回折部分の近軸的なパワーが表される。また、２次以外の係数、例えば４次、６次係数等で球面収差を制御できる。ここで制御できるとは、屈折部分が有する球面収差を回折部分で逆特性の球面収差を持たせてトータルとして球面収差を補正したり、回折部分の球面収差を操作してトータルの球面収差を所望のフレア量にすることを意味する。この場合、温度変化時の球面収差も、屈折部分の球面収差の温度変化と回折部分の球面収差変化のトータルと考えることが出来る。
【数２】
0003804826.tif 000004
【００５７】
（実施例１）
本実施例においては、対物レンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域と、通過する光束にオーバーな球面収差を持たせる回折構造を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備えた外側光学機能領域とが形成されている。表２に、本実施例にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、図５に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図（縦球面収差量で示す、以下同じ）を、ＤＶＤとＣＤについてそれぞれ示す。本実施例の対物レンズの波面収差量は、ＤＶＤ使用時には０．００４λ１ｒｍｓであり、ＣＤ使用時には０．００１λ２ｒｍｓである。
【表２】
0003804826.tif 000005
【００５８】
（実施例２）
本実施例においては、対物レンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域と、通過する光束にアンダーな球面収差を持たせる回折構造を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備えた外側光学機能領域とが形成されている。表３に、本実施例にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、図６に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図を、ＤＶＤとＣＤについてそれぞれ示す。本実施例の対物レンズの波面収差量は、ＤＶＤ使用時には０．００４λ１ｒｍｓであり、ＣＤ使用時には０．００１λ２ｒｍｓである。
【表３】
0003804826.tif 000006
【００５９】
（実施例３）
本実施例においては、対物レンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域と、通過する光束にアンダーな球面収差を持たせる回折構造を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備えた外側光学機能領域とが形成されている。表４に、本実施例にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、図７に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図を、ＤＶＤとＣＤについてそれぞれ示す。本実施例の対物レンズの波面収差量は、ＤＶＤ使用時には０．００１λ１ｒｍｓであり、ＣＤ使用時には０．０００λ２ｒｍｓである。
【表４】
0003804826.tif 000007
【００６０】
（実施例４）
本実施例においては、対物レンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域と、屈折面を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備えた外側光学機能領域とが形成されている。表５に、本実施例にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、図８に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図を、ＤＶＤとＣＤについてそれぞれ示す。本実施例の対物レンズの波面収差量は、ＤＶＤ使用時には０．００１λ１ｒｍｓであり、ＣＤ使用時には０．０００λ２ｒｍｓである。
【表５】
0003804826.tif 000008
【００６１】
（実施例５）
本実施例においては、対物レンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域と、通過する光束にアンダーな球面収差を持たせる回折構造を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備えた外側光学機能領域とが形成されている。表６に、本実施例にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、図９に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図を、ＤＶＤとＣＤについてそれぞれ示す。本実施例の対物レンズの波面収差量は、ＤＶＤ使用時には０．００６λ１ｒｍｓであり、ＣＤ使用時には０．００１λ２ｒｍｓである。
【表６】
0003804826.tif 000009
【００６２】
このように、本実施例によれば、例えばＣＤに対する情報の記録又は再生時に、中間光学機能領域を通過してＣＤに至る光束における球面収差量の絶対値は、ＣＤに対する情報の記録又は再生時に、内側光学機能領域を通過しＣＤに至る光束における球面収差量の絶対値より大きくなるように、中間光学機能領域を通過する光束の球面収差を任意に設定できるようになるため、より高機能な対物レンズを提供できる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、簡素な構成でありながら、異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録又は再生を行える光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】球面収差が不連続な状態を示す図である。
【図２】光学面領域を説明するための対物レンズの断面図である。
【図３】収差がアンダーかオーバーかを示す図である。
【図４】本実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図５】実施例１の対物レンズにかかる球面収差図である。
【図６】実施例２の対物レンズにかかる球面収差図である。
【図７】実施例３の対物レンズにかかる球面収差図である。
【図８】実施例４の対物レンズにかかる球面収差図である。
【図９】実施例５の対物レンズにかかる球面収差図である。
【図１０】光検出器の動作を説明するための図である。
【図１１】ディスクティルトを説明するための図であ
【図１２】ディスクティルトを説明するための図であ
【符号の説明】
１００  光ピックアップ装置
１  第１半導体レーザ
２  第２半導体レーザ
３  合成手段
４  偏向ビームスプリッタ
５  コリメータレンズ
６  １／４波長板
７  絞り
８、１８  対物レンズ
９  ２次元アクチュエータ
１０，１０  光ディスク
１１  シリンドリカルレンズ
１２  光検出器
【図１】
0003804826.tif 000010
【図２】
0003804826.tif 000011
【図３】
0003804826.tif 000012
【図４】
0003804826.tif 000013
【図５】
0003804826.tif 000014
【図６】
0003804826.tif 000015
【図７】
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【図８】
0003804826.tif 000017
【図９】
0003804826.tif 000018
【図１０】
0003804826.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
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