JP2011248936A - 光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 - Google Patents

光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】２つの異なる光ディスクを互換使用する場合において、十分なワーキングディスタンスを確保でき、波長特性や温度特性に優れた光ピックアップ装置用の対物レンズ並びに光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】ＢＤ／ＤＶＤ互換用光ピックアップ装置において、中央領域の第１光路差付与構造を（１／１）構造とし、周辺領域の第２光路光路差付与構造を（５／３）構造とすることで、負の近軸回折パワーを与えることにより、ＤＶＤ使用時のワーキングディスタンスを伸ばすことができ、またＤＶＤのフレア状態を良好なものとし、開口絞りの効果を与えることができる。
【選択図】図７

Description

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（記録／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。
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等、波長３９０〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されている。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、対物光学素子の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。
上述のようなＮＡ０．８５の対物レンズを使用する光ディスクの例として、ＢＤ（ブルーレイディスク）が挙げられる。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、ＢＤでは、ＤＶＤ における場合よりも保護基板を薄く設計し（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。
ところで、ＢＤ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が販売されている現実をふまえると、ＢＤ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、ＢＤ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、ＢＤ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、ＢＤとＤＶＤ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。
ＢＤとＤＶＤ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、ＢＤ用の光学系とＤＶＤ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。
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、ＢＤ用の光学系とＤＶＤ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回折構造を対物レンズに形成するのが望ましい。
ここで、特許文献１においては、中央領域に位相構造が形成され、周辺領域が非球面形状となった対物レンズを用いて、ＢＤとＤＶＤとに対して互換可能に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置が記載されている。
特許第４４０４０９２号明細書
ところで、ＢＤやＤＶＤに対して情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置において、従来から使用されていた据え置き型レコーダ等に搭載される、いわゆるハーフハイトと呼ばれる比較的厚めのタイプに対し、ノート型ＰＣや薄形テレビの背面等に搭載される、いわゆるスリムタイプと呼ばれる比較的薄めの光ピックアップ装置が開発されている。スリムタイプの光ピックアップ装置では、従来のハーフハイトタイプに比べ、対物レンズの有効径及び焦点距離を縮小してコンパクト化を図る必要がある。
ここで、特許文献１に開示された３種類の実施例では、対物レンズの有効径φ３mmであり、ＤＶＤ使用時のワーキングディスタンスは０．２８４mm〜０．３３０ｍｍを確保している。φ３ｍｍというのは、上述したハーフハイトタイプに用いられることが多い大きさの対物レンズである。しかるに、特許文献１の対物レンズを、スリムタイプの光ピックアップ装置に搭載できるよう単純に有効径を縮小すると、それに応じてＤＶＤ使用時のワーキングディスタンスも短くなり、回転する光ディスクに反りなどがあると、対物レンズとの干渉を招く恐れがある。又、有効径がφ３ｍｍ以上の対物レンズにおいても、ＤＶＤ使用時のワーキングディスタンスを更に長くしたい場合もある。そのような有効径に比してワーキングディスタンスが長めの対物レンズを設計しようとした場合、ＤＶＤの使用時に必要開口数外の光束がなかなかうまくフレアにならず、良好な光学性能を得にくいという課題を見出した。更に、特許文献１に開示されているような対物レンズは、プラスチック製である場合に、温度変化が起きた時に球面収差を良好に補正できないという問題がある。
本発明は、上述の課題を解決することを目的としたものであり、ＢＤとＤＶＤという２つの異なる光ディスクを互換使用する場合において、特にＤＶＤに対して十分なワーキングディスタンスを確保でき、温度変化時においても安定した性能を有しながらも、波長特性を大きく悪化させることなく、ＤＶＤ使用時のフレアも良好に発生させることができ、良好な光学性能を得られる光ピックアップ装置用の対物レンズ並びに光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の対物レンズは、第１波長λ１（ｎｍ）（３９０≦λ１≦４１５）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（ｎｍ）（６３０≦λ２≦６７０）の第２光束を射出する第２光源とを有し、前記ＢＤを用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有するＤＶＤの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの周辺領域とを有し、
前記中央領域は、第１光路差付与構造を有し、
前記周辺領域は、第２光路差付与構造を有し、
前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤ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し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤ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し、
前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤ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し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤ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せず、
前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した第１光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した第２光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
前記第２光路差付与構造は、前記第２光路差付与構造を通過した第１光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２光路差付与構造を通過した第２光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする。
本発明者は、鋭意研究の結果、前記第１光路差付与構造において最も多く発生する第１光束の回折光の回折次数と、第２光束の回折光の回折次数とを同じ次数にすることにより、負の近軸パワーを与えることが可能となり、ひいては、ＢＤとＤＶＤの２互換を達成しつつ、更に、ＤＶＤ使用時においても、ワーキングディスタンスを伸ばすことができることを見出した。これにより、特にφ３ｍ以下の有効径を有する対物レンズにおいても、ＤＶＤ使用時の十分なワーキングディスタンスを確保できるという効果がある。又、本発明では、第１光路差付与構造を、複数の光路差付与構造が重畳した構造としなくても、即ち、比較的単純な光学面形状で製造容易な対物レンズとしても、前記第１光路差付与構造において発生する同次数の回折光を用いることで、波長が長波長に変化した際の球面収差をアンダーにでき、対物レンズがプラスチック製であったとしても、環境温度が変化した時に発生する球面収差を良好に維持できることが判明した。さらに、このように温度特性を良好にしながらも、波長特性を大きく悪化させることがないという効果を有することも本発明者は見出した。
ところで、特許文献１の対物レンズにおいては、周辺領域が光路差付与構造を有さない非球面形状を有しているが、中央領域に上記第１光路差付与構造を用いた場合には、周辺領域を光路差付与構造を有さない非球面形状として、ＤＶＤにおいてフレア出しを行おうとした際に、うまくフレア出しが行えない、又は、光学性能に悪影響が発生する等の課題が発生することを見出した。従って、周辺領域にも光路差付与構造を設けて開口絞り機能を強化したいが、いかなる次数の回折光を発生する光路差付与構造とすべきかという課題がある。本発明者は、更に鋭意研究の結果、上述の第１光路差付与構造を中央領域に設けた場合には、前記第２光路差付与構造において第１光束の５次回折光と第２光束の３次回折光と発生させることで、ＤＶＤのフレア状態を良好なものとし、十分な開口絞りの効果を与えることができることを見出したのである。
更に、重畳した光路差付与構造を用いずに、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造とを単一の構造とすることもでき、対物レンズの設計及び製造が容易になる。
請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、複数の光路差付与構造を重畳した構造ではないことを特徴とする。本発明により、単純な形状の製造しやすい対物レンズを得ることが可能となる。
請求項３に記載の対物レンズは、請求項２に記載の発明において、前記第１光路差付与構造はブレーズ型構造のみからなることを特徴とする。
請求項４に記載の対物レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、｜Ｎ｜＝１であることを特徴とする。本発明により、第１光路差付与構造の段差の高さを低くできるため、製造が容易な対物レンズが得られると共に、波長変動時の回折効率の変動を低く抑えることができる。
請求項５に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、Ｎ＝＋１であることを特徴とする。前記第１光路差付与構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくしたときが、最も高い回折効率を得られるからである。本発明者の検討結果によれば、第１光路差付与構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくしたときに、第１光束の１次の回折光の回折効率は８９．５４％であり、第２光束の１次の回折光の回折効率は７８．１７％であった。これに対し、第１光路差付与構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した第２光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくした第１光路差付与構造に設計変更すると、第１光束の２次の回折光の回折効率は７６．１７％であり、第２光束の２次の回折光の回折効率は４７．２１％であった。回折効率は、回折次数が高くなるに連れて低下することがわかる。
請求項６に記載の対物レンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９・λ１／（ｎ−１）≦ｄ≦２．２・λ１／（ｎ−１） （３）
但し、
ｄ：前記第１光路差付与構造の光軸方向の段差量ｄ（ｎｍ）
ｎ：前記第１波長λ１における前記対物レンズの屈折率
本発明により、第１光路差付与構造の段差の高さを低くできるため、製造が容易な対物レンズが得られると共に、波長変動時の回折効率の変動を低く抑えることができる。
請求項７に記載の対物レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第１光路差付与構造の、少なくとも光軸に最も近い段差が光軸とは逆の方向を向いていることを特徴とする。本発明によって、近軸パワーの値を負にすることができるため、ＢＤとＤＶＤの２互換を達成しつつ、ＤＶＤ使用時においても、ワーキングディスタンスを伸ばすことができる。
請求項８に記載の対物レンズは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第１光路差付与構造の前記第２波長λ２における近軸パワーの値が負であることを特徴とする。
請求項９に記載の対物レンズは、請求項８に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
−０．４４≦Ｐ0・ｆ≦―０．０６ （４）
但し、
Ｐ0：前記第１光路差付与構造の前記第２波長λ２における近軸パワー
（４）式の値が上限以下であれば、第１光路差付与構造のピッチが小さくなり過ぎないので製造し易い対物レンズとなり、また軸上色収差が大きくなりすぎることを防止できる。一方、（４）式の値が下限以上であれば、第２光ディスク使用時のワーキングディスタンスを確保できるので、光ディスクと対物レンズとが干渉する恐れを軽減できる。
請求項１０に記載の対物レンズは、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．７５≦ｄｘ／ｆ≦１．７０ （５）
但し、
ｄｘ：前記対物レンズの軸上厚
（５）式の値が上限以下であれば、環境温度変化に対する球面収差劣化を抑えることができ、又、光路差付与構造のピッチが小さくなりすぎず、製造し易い対物レンズとなり、更に第２光ディスク使用時のワーキングディスタンスを確保できる。一方、（５）式の値が下限以上であれば、ＢＤのような短波長、高ＮＡの光ディスク使用時においても、製造誤差に起因して生じる対物レンズの光源側光学面と光ディスク側光学面の光軸偏心に対する光学特性の劣化が大きくなりすぎず、また、非点収差が大きくなることも防止でき、更には対物レンズの光学面の縁厚が薄くなり過ぎないから、射出成形などでは素材の流動を円滑に行うことができ、成形が容易になる。
請求項１１に記載の対物レンズは、請求項１〜１１に記載の発明において、前記中央領域を通過した前記第２光束の集光位置と、前記周辺領域を通過した前記第２光束の集光位置との光軸方向の距離Δが０．００５ｍｍ以上であることを特徴とする。
図１の縦球面収差図を例に取ると、中央領域を通過した第２光束ＢＭ１の集光位置を基点とし、周辺領域を通過した第２光束ＢＭ２の最も近い集光位置までの光軸方向の距離をΔとすると、Δが０．００５ｍｍ以上であれば、両者がかぶることがなく、開口制限の機能を有効に持たせることが出来る。
請求項１２に記載の対物レンズは、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第２光路差付与構造は、複数の光路差付与構造を重畳した構造ではないことを特徴とする。本発明により、単純な形状の製造しやすい対物レンズを得ることが可能となる。
請求項１３に記載の対物レンズは、請求項１２に記載の発明において、前記第２光路差付与構造はブレーズ型構造のみからなることを特徴とする。
請求項１４に記載の対物レンズは、請求項１〜１３のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９・５・λ１／（ｎ−１）≦ｄ２≦２．５・５・λ１／（ｎ−１） （６）
但し、
ｄ２：前記第２光路差付与構造の光軸方向の段差量ｄ（ｎｍ）
ｎ：前記第１波長λ１における前記対物レンズの屈折率
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１４のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする。
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１５に記載の発明であって、スリムタイプであることを特徴とする。
請求項１７に記載の光情報記録再生装置は、請求項１５又は１６に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする。
本発明に係る光ピックアップ装置は、第１光源と第２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ＢＤの情報記録面上に集光させ、第２光束をＤＶＤ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、ＢＤ又はＤＶＤ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。
本明細書において、ＢＤとは、波長３９０〜４１５ｎｍ程度の光束、ＮＡ０．８〜０．９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（ｔ１）が０．０５〜０．１２５ｍｍ程度であるＢＤ系列光ディスクの総称であり、単一の情報記録層のみ有するＢＤや、２層以上の情報記録層を有するＢＤ等を含むものである。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、波長６３０〜６７０ｎｍ程度の光束、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０．５〜０．７ｍｍ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。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤの順に低い。
本明細書において、第１光源、第２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）は、λ１は、３９０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、λ２は、６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下である。
また、第１光源、第２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。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。
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。
集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していることが好ましい。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。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。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。対物レンズは、二つ以上の複数のレンズ及び／又は光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみからなっていてもよいが、好ましくは単玉の凸レンズからなる対物レンズである。また、対物レンズは、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、ＵＶ硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂などで光路差付与構造を設けたハイブリッドレンズであってもよい。対物レンズ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。対物レンズ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（光路差付与構造を有していてもいなくてもよい）の組み合わせであってもよい。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。
また、対物レンズをガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下、更に好ましくは４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。
ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズをガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が４．０以下であるのが好ましく、更に好ましくは比重が３．０以下であるものである。
加えて、ガラスレンズを成形して製作する際に重要となる物性値の一つが線膨脹係数ａである。仮にＴｇが４００℃以下の材料を選んだとしても、プラスチック材料と比較して室温との温度差は依然大きい。線膨脹係数ａが大きい硝材を用いてレンズ成形を行った場合、降温時に割れが発生しやすくなる。硝材の線膨脹係数ａは、２００（１０Ｅ−７／Ｋ）以下にあることが好ましく、さらに好ましくは１２０以下であることである。
プラスチックとしては、シクロオレフィン樹脂が好適に用いられ、具体的には、日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸや、三井化学社製のＡＰＥＬ、ＴＯＰＡＳ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＰＯＬＹＭＥＲＳ社製のＴＯＰＡＳ、ＪＳＲ社製ＡＲＴＯＮなどが好ましい例として挙げられる。
また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、５０以上であることが好ましい。
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。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、光軸を含む微小な領域を未使用領域や特殊な用途の領域とし、その周りを中心領域（中央領域ともいう）としてもよい。中央領域及び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。図２に示されるように、中央領域ＣＮ、周辺領域ＯＴ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。中央領域、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。中央領域には第１光路差付与構造が設けられている。周辺領域には第２光路差付与構造が設けられていることが好ましい。
対物レンズの中央領域は、ＢＤ及びＤＶＤの記録／再生に用いられる共用領域と言える。即ち、対物レンズは、中央領域を通過する第１光束を、ＢＤ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、中央領域を通過する第２光束を、ＤＶＤ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、中央領域に設けられた第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、ＢＤの保護基板の厚さｔ１とＤＶＤの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差／第１光束と第２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。
対物レンズの周辺領域は、ＢＤの記録／再生に用いられ、ＤＶＤの記録／再生に用いられないＢＤ専用領域と言える。即ち、対物レンズは、周辺領域を通過する第１光束を、ＢＤ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。その一方で、周辺領域を通過する第２光束を、ＤＶＤ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ない。対物レンズの周辺領域を通過する第２光束は、ＤＶＤ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２光束がＤＶＤ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ことが好ましい。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録／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／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。但し、スポット中心部の周りにスポット中間部が存在せずスポット周辺部があるタイプ、即ち、集光スポットの周りに薄く光が大きなスポットを形成する場合も、そのスポット周辺部をフレアと呼んでもよい。つまり、対物レンズの周辺領域を通過した第２光束は、ＤＶＤ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とも言える。
第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第２光路差付与構造は、対物レンズの周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。
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。本発明の光路差付与構造は回折構造であることが好ましい。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。また、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、光路差付与構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。
また、本明細書でいう回折構造とは、段差を有し、回折によって光束を収束あるいは発散させる作用を持たせる構造の総称である。例えば、単位形状が光軸を中心として複数並ぶことによって構成されており、それぞれの単位形状に光束が入射し、透過した光の波面が、隣り合う輪帯毎にズレを起こし、その結果、新たな波面を形成することによって光を収束あるいは発散させるような構造を含むものである。回折構造は、好ましくは段差を複数有し、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。また、光源側レンズ面に回折構造を設けた単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって回折構造からの出射角とレンズに入射するまでの光路長が異なるため、回折構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ回折次数の回折光を発生させる回折構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。
ところで、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。また、光路差付与構造は、一般に、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状） をとり得、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造と階段型構造とに大別される。
ブレーズ型構造とは、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということである。尚、図３の例においては、上方が光源側、下方が光ディスク側であって、母非球面としての平面に光路差付与構造が形成されているものとする。ブレーズ型構造において、１つのブレーズ単位の光軸垂直方向の長さをピッチＰという。（図３（ａ）、（ｂ）参照）また、ブレーズの光軸に平行方向の段差の長さを段差量ｄという。（図３（ａ）参照）
また、階段型構造とは、図３（ｃ）、（ｄ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、小階段状のもの（階段単位と称する）を複数有するということである。尚、本明細書中、「Ｖレベル」とは、階段型構造の１つの階段単位において光軸垂直方向に対応する（向いた）輪帯状の面（以下、テラス面と称することもある）が、段差によって区分けされＶ個の輪帯面毎に分割されていることをいい、特に３レベル以上の階段型構造は、小さい段差と大きい段差を有することになる。
例えば、図３（ｃ）に示す光路差付与構造を、５レベルの階段型構造といい、図３（ｄ）に示す光路差付与構造を、２レベルの階段型構造(バイナリ構造ともいう)という。２レベルの階段型構造について、以下に説明する。光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を含み、対物レンズの光軸を含む複数の輪帯の断面の形状は、光軸に平行に延在する複数の段差面Ｐａ、Ｐｂと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光源側端同士を連結する光源側テラス面Ｐｃと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光ディスク側端同士を連結する光ディスク側テラス面Ｐｄとから形成され、光源側テラス面Ｐｃと光ディスク側テラス面Ｐｄとは、光軸に交差する方向に沿って交互に配置される。
また、階段型構造において、１つの階段単位の光軸垂直方向の長さをピッチＰという。（図３（ｃ）、（ｄ）参照）また、階段の光軸に平行方向の段差の長さを段差量Ｂ１，Ｂ２という。３レベル以上の階段型構造の場合、大段差量Ｂ１と小段差量Ｂ２とが存在することになる。（図３（ｃ）参照）
尚、光路差付与構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。 ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。
光路差付与構造が、ブレーズ型構造を有する場合、単位形状である鋸歯状の形状が繰り返された形状となる。図３（ａ）に示されるように、同一の鋸歯状形状が繰り返されてもよいし、図３（ｂ）に示されるように、光軸から離れる方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状のピッチが長くなっていく形状、又は、ピッチが短くなっていく形状であってもよい。加えて、ある領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側とは逆を向いている形状とし、他の領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側を向いている形状とし、その間に、ブレーズ型構造の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている形状としてもよい。なお、このようにブレーズ型構造の段差の向きを途中で切り替える構造にする場合、輪帯ピッチを広げることが可能となり、光路差付与構造の製造誤差による透過率低下を抑制できる。
光路差付与構造が、階段型構造を有する場合、図３（ｃ）で示されるような５レベルの階段単位が、繰り返されるような形状等があり得る。さらに、光軸から離れる方向に進むに従って、徐々に階段単位のピッチが長くなっていく形状や、徐々に階段単位のピッチが短くなっていく形状であってもよい。
また、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、それぞれ対物レンズの異なる光学面に設けてもよいが、同一の光学面に設けることが好ましい。同一の光学面に設けることにより、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、第１光路差付与構造、及び第２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。別の言い方では、第１光路差付与構造、及び第２光路差付与構造は、対物レンズの曲率半径の絶対値が小さい方の光学面に設けることが好ましい。
第１光路差付与構造は、ブレーズ型構造であると好ましい。また、第１光路差付与構造は、一種類のブレーズ型構造のみからなり、他の構造を重畳されていないことが好ましい。また、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した第２光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。即ち、第１光路差付与構造を通過した第１光束において最も多く発生する回折光の次数と、第１光路差付与構造を通過した第２光束において最も多く発生する回折光の次数とが、等しい。回折効率の高さ、製造の容易さ、波長変動時の回折効率変動の小ささ等の観点から、Ｎの絶対値は１であると好ましい。また、Ｎは＋１であることがより好ましい。
｜Ｎ｜＝１である場合、第１光路差付与構造の段差量は以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．９・λ１／（ｎ−１）≦ｄ≦２．２・λ１／（ｎ−１） （３）
但し、ｄは、第１光路差付与構造の光軸方向の段差量ｄ(ｎｍ)であり、ｎは、第１波長λ１における対物レンズの屈折率を表す。尚、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面の凸レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。条件式（３）において上限に２．２を乗じているのは、当該段差量の増加を加味した故である。第１光路差付与構造の全ての段差において条件式（３）を満たすことが好ましい。
また、第１光路差付与構造のブレーズ化波長λＢ（理論上、当該第１光路差付与構造において回折効率が１００％になる波長）は、λ１より大きく、λ２より小さい波長であることが好ましい。より好ましくは、４７０ｎｍ以上、５５０ｎｍ以下である。さらに好ましくは、４８０ｎｍ以上、５３０ｎｍ以下である。
第２光路差付与構造は、ブレーズ型構造であると好ましい。また、第２光路差付与構造は、一種類のブレーズ型構造のみからなり、他の構造を重畳されていないことが好ましい。また、第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過した第１光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光路差付与構造を通過した第２光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。特に、第１光路差付与構造の｜Ｎ｜が１である場合に、このような第２光路差付与構造を採用すると、ＤＶＤ使用時に適切なフレア出しができるため好ましい。
第２光路差付与構造の段差量は以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．９・５・λ１／（ｎ−１）≦ｄ２≦２．５・５・λ１／（ｎ−１） （６）
但し、ｄ２は、第２光路差付与構造の光軸方向の段差量ｄ(ｎｍ)であり、ｎは、第１波長λ１における対物レンズの屈折率を表す。尚、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面の凸レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。条件式（６）において上限に２．５を乗じているのは、当該段差量の増加を加味した故である。第２光路差付与構造の全ての段差において条件式（６）を満たすことが好ましいが、対物レンズの非球面形状によっては、周辺領域の光軸から離れた側にある第２光路差付与構造の段差量が条件式（６）の上限を超える可能性もある。
尚、ＤＶＤ使用時に良好なフレア出しを行うためには、中央領域を通過した第２光束の集光位置と、周辺領域を通過した第２光束の集光位置との光軸方向の距離Δが０．００５ｍｍ以上であることが好ましい。
また、第１光路差付与構造は、第２波長λ２において負の近軸パワーを持つことが好ましい。特に好ましくは、以下の式を満たすことである。
−０．４４≦Ｐ0＊ｆ≦−０．０６ （４）
但し、
Ｐ0：前記第１光路差付与構造のパワー
ｆ：対物レンズの焦点距離
尚、以下の式を満たすとより好ましい。
−０．４４≦Ｐ0＊ｆ≦−０．１４ （４’）
基板厚さが厚めのＤＶＤ使用時におけるワーキングディスタンスを伸ばすため、第１光路差付与構造が第２光束に対して負の近軸パワーを持つ（本明細書ではパワーを持つともいう）ことが好ましい。ここで、「近軸パワーを持つ」とは、第１光路差付与構造の光路差関数を後述する数２式で表した場合、Ｃ1ｈ2が０でないことを意味する。回折構造における近軸パワーＰは、一般的に以下の式で表せる。「負の近軸パワーを持つ」とは、この値が負の値であることを意味する。但し、Ｃ1は光路差関数係数であり、ｍは回折次数、λ２は光ピックアップ装置で使用されている第２光源の波長、λBは第１光路差付与構造のブレーズ化波長（その回折構造において回折効率が１００％となる波長）である。
Ｐ＝−２×ｍ×（λ２／λB）×Ｃ1 （８）
第１光路差付与構造が第２光束に対して負の近軸パワーを有する場合、第１光路差付与構造の、少なくとも光軸に最も近い段差が光軸とは逆の方向を向いていることが好ましい。「段差が光軸とは逆の方向を向いている」とは、図６３（ｂ）のような状態を言う。なお、図６３（ａ）は、段差が光軸の方向を向いている状態を示している。好ましくは、少なくとも、光軸から中央領域と周辺領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する段差が、光軸とは逆の方向を向いていることである。
例えば、第１光路差付与構造が光軸付近では段差が光軸とは逆の方向を向いているが、途中で切り替わり、周辺領域付近では第１光路差付与構造の段差が光軸の方を向くような形状としてもよい。但し、好ましくは、中央領域に設けられる第１光路差付与構造の全ての段差が光軸とは逆の方向を向いていることである。
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／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）とする。ＮＡ１は、０．７５以上、０．９以下であることが好ましく、より好ましくは、０．８以上、０．９以下である。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又は０．６５であることが好ましい。
対物レンズの中央領域と周辺領域の境界は、第２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、対物レンズの中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。
更に、本発明の対物レンズは、以下の式を満たすと更に好ましい。
１．７≦φ１≦２．９ （１）
０．１０≦ＷＤ２／ｆ≦０．４２ （２）
但し、φ１は、ＢＤ使用時の有効径（mm）を表し、ＷＤ２は、ＤＶＤ使用時の対物レンズのワーキングディスタンス（mm）を表し、ｆは、第１光束における対物レンズの焦点距離（mm）を表す。さらに、以下の式を満たすとより好ましい。
１．７≦φ１≦２．４ （１’）
０．１０≦ＷＤ２／ｆ≦０．３２ （２’）
特に、第１光束及び第２光束が共に、略平行光（対物レンズの結像倍率が、−０．０１〜０．０１程度）又は平行光として対物レンズに入射する場合、上記条件式（２’）を満たすことが好ましい。より好ましくは、以下の式を満たすことである。
０．１８≦ＷＤ２／ｆ≦０．２４ （２’’）
条件式の上限下限の意義を説明すると、（１）式の値が上限以下であれば、いわゆるスリムタイプの光ピックアップ装置に好適な対物レンズとなり、一方、（１）式の値が下限以上であれば、第２光ディスク使用時のワーキングディスタンスが短くなりすぎることを防ぐことができる。また、（２）式の値が上限以下であれば、第１光路差付与構造のピッチが小さくなり過ぎないので製造し易い対物レンズとなり、また軸上色収差が大きくなり過ぎることを防ぐことができる。一方、（２）式の値が下限以上であれば、第２光ディスク使用時のワーキングディスタンスを確保できるので、光ディスクと対物レンズとの干渉する恐れを軽減できる。
また、対物レンズは、以下の条件式(５)を満たすことが好ましい。
０．７５≦ｄｘ／ｆ≦１．７０ （５）
但し、ｄｘは、対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）を表し、ｆは、第１光束における対物レンズの焦点距離（ｍｍ）を表す。
（５）式の値が上限以下であれば、環境温度変化に対する球面収差劣化を抑えることができ、又、光路差付与構造のピッチが小さくなりすぎず、製造し易い対物レンズとなり、更に第２光ディスクのワーキングディスタンスを確保できる。一方、（５）式の値が下限以上であれば、製造誤差に起因して生じる対物レンズの光源側光学面と光ディスク側光学面の光軸偏心に対する光学特性の劣化が大きくなりすぎず、更には対物レンズの光学面の縁厚が薄くなり過ぎないから、射出成形などでは素材の流動を円滑に行うことが出来、成形が容易になる。尚、以下の式を満たすとより好ましい。
０．９０≦ｄｘ／ｆ≦１．４１ （５’）
更に、ＢＤのような短波長、高ＮＡの光ディスクに対応させる場合、対物レンズにおいて、非点収差が発生しやすくなり、偏心コマ収差も発生しやすくなるという課題が生じるが、条件式（４）を満たすことにより非点収差や偏心コマ収差の発生を抑制することが可能となる。
また、条件式（５）を満たすことにより、対物レンズの軸上厚が厚めの厚肉対物レンズになるため、ＤＶＤの記録／再生時におけるワーキングディスタンスが短くなりがちになるにも拘わらず、本発明の第１光路差付与構造を対物レンズに設けることにより、ＤＶＤの記録／再生におけるワーキングディスタンスも十分に確保できるため、本発明の効果がより顕著なものとなる。
第１光束及び第２光束は、平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよい。トラッキング時においても、コマ収差が発生することを防止するためには、第１光束及び第２光束を全て平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが好ましい。本発明の第１光路差付与構造を用いることによって、第１光束及び第２光束の全てを平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが可能となるため、本発明の効果がより顕著となる。第１光束が平行光又は略平行光になる場合、第１光束が対物レンズに入射する時の対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（９）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１ （９）
また、第２光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（１０）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ２＜０．０１ （１０）
一方で、第２光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（１０）´を満たすことが好ましい。
−０．０２５＜ｍ２≦−０．０１ （１０）´
第２光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．２ｍｍ以上、０．５５ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．２５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
本発明に係る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。光ピックアップ装置はスリムタイプであると好ましい。スリムタイプとは、高さＨ＝８ｍｍ以下の光ピックアップ装置（図４に点線で外形を概略的に示す）をいう。
尚、テレビでは映像を観賞することが主目的であるため、多くの場合映像を記録しているＢＤやＤＶＤの使用頻度は高いことが予測される一方で、多くの場合音声のみを記録しているＣＤの使用頻度は高くないと考えられる。そこで、テレビに内蔵される光ディスクドライブに含まれる光ピックアップ装置においては、ＣＤを除外し、用途をＢＤとＤＶＤの２互換に限定し得る。基板の厚さが最も厚いＣＤの互換を考慮する必要がなくなることにより、ワーキングディスタンスの問題が減少し、より小径の対物レンズを用いることが可能となるため、特に液晶テレビ、プラズマテレビ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）テレビ、ＬＥＤテレビ又は有機ＥＬテレビ等のような薄型のテレビに内蔵される光ディスクドライブ用の薄型の光ピックアップ装置に好適である。
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ごと、外部に取り出される方式とがある。
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。
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。
本発明によれば、２つの異なる光ディスクを互換使用する場合において、十分なワーキングディスタンスを確保でき、波長特性や温度特性に優れた光ピックアップ装置用の対物レンズ並びに光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することが可能となる。
縦球面収差図の一例を示す図である。 本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＬを光軸方向に見た図である。 光路差付与構造の例を示す軸線方向断面図である。 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。 実施例１のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例１のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例２のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例２のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例３のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例３のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例４のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例４のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例５のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例５のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例６のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例６のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例７のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例７のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例８のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例８のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 比較例のＤＶＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例９のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 実施例１０のＢＤ使用時における縦球面収差図である。 光路差付与構造の向きを説明するための図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図４は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤ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、スリムタイプであって、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。
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰ、立ち上げミラーＭ、コリメートレンズＣＯＬ、偏光ビームスプリッタＢＳ、ダイクロイックプリズムＤＰ，ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝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、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６６０ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＬＤ２（第２光源）、センサレンズＳＥＮ、光検出器としての受光素子ＰＤ等を有する。
単玉の対物レンズＯＬの中央領域に形成された第１光路差付与構造は、重畳構造ではなく、第１光路差付与構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。又、対物レンズＯＬの周辺領域に形成された第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過した第１光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光路差付与構造を通過した第２光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。
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、実線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳを通過した後、コリメートレンズＣＯＬを通過して平行光となり、立ち上げミラーＭで反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域と中間領域と周辺領域により集光された光束は、厚さ０．１ｍｍ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。
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ＯＬ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、立ち上げミラーＭで反射され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子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ＡＣ１により対物レンズＯＬ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。ここで、第１光束に波長変動が生じた場合や、複数の情報記録層を有するＢＤの記録／再生を行う場合、波長変動や異なる情報記録層に起因して発生する球面収差を、倍率変更手段としてのコリメートレンズＣＯＬを光軸方向に変化させて、対物光学素子ＯＬに入射する光束の発散角又は収束角を変更することで補正できるようになっている。
半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６６０ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、立ち上げミラーＭで反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域と中間領域により集光された（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。
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ＯＬを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、立ち上げミラーＭで反射され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子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ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
（実施例）
以下、上述した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。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）を用いて表す場合がある。また、対物レンズの光学面は、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。
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。
また、回折構造を用いた実施例の場合、その回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路差は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。
尚、λは入射光束の波長（使用波長ともいう）、λBは設計波長（ブレーズ型回折構造の場合ブレーズ化波長という）、ｄｏｒは回折次数、Ｃiは光路差関数の係数である。
（実施例１）
実施例１の対物レンズのレンズデータを表１に示す。又、実施例１の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図５に示す。図５に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。なお、＋３０℃の環境温度変化が生じた場合でも球面収差は良好であり、＋５ｎｍの光源波長変動が生じた場合であっても、球面収差が大きく悪化することはない。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．４１である。
図６〜１１は、実施例１について、本発明者が行った検討結果を示す縦球面収差図である。横軸は対物レンズから離れる方向を正とする。本発明者は、開口数ＮＡ０．６以内の中央領域の第１光路差付与構造を、第１光路差付与構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造（以下、（１／１）構造という）とし、これを変えることなく、開口数ＮＡ０．６以上の周辺領域の第２光路差付与構造を、（１／１）構造、（２／１）構造、（３／２）構造、（４／２）構造、（５／３）構造、（６、４）構造と変更して、最もＤＶＤ使用時のフレアの状態が良好な組み合わせを検討した。尚、図でグラフの縦軸は、対物レンズの光学面の半径を１として表記しており、ｍは回折次数を示す。又、グラフは回折効率が１％以上の回折光（０次を含む）を表記している。
第２光路差付与構造を、（１／１）構造とすると、図６に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の最も光量が高い１次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（４／２）構造とすると、図７に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率３．１９％である４次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（２／１）構造とすると、図８に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率４．５６％である２次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（５／３）構造とすると、図９に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率９９．４９％である３次回折光と集光位置が光軸方向に離れ、またそれ以外の次数の回折光はほぼ発生しないため、良好なフレアが形成されることがわかる。
第２光路差付与構造を、（３／２）構造とすると、図１０に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率２．８２％である３次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（６／４）構造とすると、図１１に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率１．６５％である６次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
尚、６次を超える次数の回折光を発生させる光路差付与構造は、一般的に段差量が大きくなることから製造が困難となる上に、波長変動時の回折効率の変動が大きくなるため望ましくない。以上より、第２光路差付与構造は（５／３）構造であることが望ましいことがわかった。
（実施例２）
実施例２の対物レンズのレンズデータを表２に示す。又、実施例２の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図１２に示す。図１２に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。なお、＋３０℃の環境温度変化が生じた場合でも球面収差は良好であり、＋５ｎｍの光源波長変動が生じた場合であっても、球面収差が大きく悪化することはない。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．３９である。
図１３〜１８は、実施例２について、本発明者が行った検討結果を示す縦球面収差図である。本発明者らは、開口数ＮＡ０．６以内の中央領域の第１光路差付与構造を、（１／１）構造とし、これを変えることなく、開口数ＮＡ０．６以上の周辺領域の第２光路差付与構造を、（１／１）構造、（２／１）構造、（３／２）構造、（４／２）構造、（５／３）構造、（６、４）構造と変更して、最もＤＶＤ使用時のフレアの状態が良好な組み合わせを検討した。尚、図でグラフの縦軸は、対物レンズの光学面の半径を１として表記しており、ｍは回折次数を示す。又、グラフは、回折効率が１％以上の回折光（０次を含む）を表記している。
第２光路差付与構造を、（１／１）構造とすると、図１３に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の最も光量が高い１次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（４／２）構造とすると、図１４に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率３．１９％である４次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（２／１）構造とすると、図１５に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率４．５６％である２次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（５／３）構造とすると、図１６に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率９９．４９％である３次回折光と集光位置が光軸方向に離れ、またそれ以外の次数の回折光はほぼ発生しないため、良好なフレアが形成されることがわかる。
第２光路差付与構造を、（３／２）構造とすると、図１７に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率２．８２％である３次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（６／４）構造とすると、図１８に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率１．６５％である６次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
以上より、第２光路差付与構造は（５／３）構造であることが望ましいことがわかった。
（実施例３）
実施例３の対物レンズのレンズデータを表３に示す。又、実施例３の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図１９に示す。図１９に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。なお、＋３０℃の環境温度変化が生じた場合でも球面収差は良好であり、＋５ｎｍの光源波長変動が生じた場合であっても、球面収差が大きく悪化することはない。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．２５である。
図２０〜２５は、実施例３について、本発明者が行った検討結果を示す縦球面収差図である。本発明者らは、開口数ＮＡ０．６以内の中央領域の第１光路差付与構造を、（１／１）構造とし、これを変えることなく、開口数ＮＡ０．６以上の周辺領域の第２光路差付与構造を、（１／１）構造、（２／１）構造、（３／２）構造、（４／２）構造、（５／３）構造、（６、４）構造と変更して、最もＤＶＤ使用時のフレアの状態が良好な組み合わせを検討した。尚、図でグラフの縦軸は、対物レンズの光学面の半径を１として表記しており、ｍは回折次数を示す。又、グラフは回折効率が１％以上の回折光（０次を含む）を表記している。
第２光路差付与構造を、（１／１）構造とすると、図２０に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の最も光量が高い１次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（４／２）構造とすると、図２１に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率３．１９％である４次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（２／１）構造とすると、図２２に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率４．５６％である２次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（５／３）構造とすると、図２３に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率９９．４９％である３次回折光と集光位置が光軸方向に離れ、またそれ以外の次数の回折光はほぼ発生しないため、良好なフレアが形成されることがわかる。
第２光路差付与構造を、（３／２）構造とすると、図２４に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率２．８２％である３次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（６／４）構造とすると、図２５に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率１．６５％である６次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
以上より、第２光路差付与構造は（５／３）構造であることが望ましいことがわかった。
（実施例４）
実施例４の対物レンズのレンズデータを表４に示す。又、実施例４の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図２６に示す。図２６に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。なお、＋３０℃の環境温度変化が生じた場合でも球面収差は良好であり、＋５ｎｍの光源波長変動が生じた場合であっても、球面収差が大きく悪化することはない。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．２３である。
図２７〜３２は、実施例４について、本発明者が行った検討結果を示す縦球面収差図である。本発明者らは、開口数ＮＡ０．６以内の中央領域の第１光路差付与構造を、（１／１）構造とし、これを変えることなく、開口数ＮＡ０．６以上の周辺領域の第２光路差付与構造を、（１／１）構造、（２／１）構造、（３／２）構造、（４／２）構造、（５／３）構造、（６、４）構造と変更して、最もＤＶＤ使用時のフレアの状態が良好な組み合わせを検討した。尚、図でグラフの縦軸は、対物レンズの光学面の半径を１として表記しており、ｍは回折次数を示す。又、グラフは、回折効率が１％以上の回折光（０次を含む）を表記している。
第２光路差付与構造を、（１／１）構造とすると、図２７に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の最も光量が高い１次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（４／２）構造とすると、図２８に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率３．１９％である４次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（２／１）構造とすると、図２９に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率４．５６％である２次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（５／３）構造とすると、図３０に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率９９．４９％である３次回折光と集光位置が光軸方向に離れ、またそれ以外の次数の回折光はほぼ発生しないため、良好なフレアが形成されることがわかる。
第２光路差付与構造を、（３／２）構造とすると、図３１に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率２．８２％である３次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（６／４）構造とすると、図３２に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率１．６５％である６次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
以上より、第２光路差付与構造は（５／３）構造であることが望ましいことがわかった。
（実施例５）
実施例５の対物レンズのレンズデータを表５に示す。又、実施例５の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図３３に示す。図３３に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。なお、＋３０℃の環境温度変化が生じた場合でも球面収差は良好であり、＋５ｎｍの光源波長変動が生じた場合であっても、球面収差が大きく悪化することはない。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．１７である。
図３４〜３９は、実施例５について、本発明者が行った検討結果を示す縦球面収差図である。本発明者らは、開口数ＮＡ０．６以内の中央領域の第１光路差付与構造を、（１／１）構造とし、これを変えることなく、開口数ＮＡ０．６以上の周辺領域の第２光路差付与構造を、（１／１）構造、（２／１）構造、（３／２）構造、（４／２）構造、（５／３）構造、（６、４）構造と変更して、最もＤＶＤ使用時のフレアの状態が良好な組み合わせを検討した。尚、図でグラフの縦軸は、対物レンズの光学面の半径を１として表記しており、ｍは回折次数を示す。又、グラフは、回折効率が１％以上の回折光（０次を含む）を表記している。
第２光路差付与構造を、（１／１）構造とすると、図３４に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の最も光量が高い１次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（４／２）構造とすると、図３５に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率３．１９％である４次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（２／１）構造とすると、図３６に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率４．５６％である２次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（５／３）構造とすると、図３７に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率９９．４９％である３次回折光と集光位置が光軸方向に離れ、またそれ以外の次数の回折光はほぼ発生しないため、良好なフレアが形成されることがわかる。
第２光路差付与構造を、（３／２）構造とすると、図３８に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率２．８２％である３次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（６／４）構造とすると、図３９に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率１．６５％である６次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
以上より、第２光路差付与構造は（５／３）構造であることが望ましいことがわかった。
（実施例６）
実施例６の対物レンズのレンズデータを表６に示す。又、実施例６の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図４０に示す。図４０に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。なお、＋３０℃の環境温度変化が生じた場合でも球面収差は良好であり、＋５ｎｍの光源波長変動が生じた場合であっても、球面収差が大きく悪化することはない。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．１８である。
図４１〜４６は、実施例６について、本発明者が行った検討結果を示す縦球面収差図である。本発明者らは、開口数ＮＡ０．６以内の中央領域の第１光路差付与構造を、（１／１）構造とし、これを変えることなく、開口数ＮＡ０．６以上の周辺領域の第２光路差付与構造を、（１／１）構造、（２／１）構造、（３／２）構造、（４／２）構造、（５／３）構造、（６、４）構造と変更して、最もＤＶＤ使用時のフレアの状態が良好な組み合わせを検討した。尚、図でグラフの縦軸は、対物レンズの光学面の半径を１として表記しており、ｍは回折次数を示す。又、グラフは、回折効率が１％以上の回折光（０次を含む）を表記している。
第２光路差付与構造を、（１／１）構造とすると、図４１に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の最も光量が高い１次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（４／２）構造とすると、図４２に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率３．１９％である４次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（２／１）構造とすると、図４３に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率４．５６％である２次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（５／３）構造とすると、図４４に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率９９．４９％である３次回折光と集光位置が光軸方向に離れ、またそれ以外の次数の回折光はほぼ発生しないため、良好なフレアが形成されることがわかる。
第２光路差付与構造を、（３／２）構造とすると、図４５に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率２．８２％である３次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（６／４）構造とすると、図４６に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率１．６５％である６次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
以上より、第２光路差付与構造は（５／３）構造であることが望ましいことがわかった。
（実施例７）
実施例７の対物レンズのレンズデータを表７に示す。又、実施例７の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図４７に示す。図４７に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。なお、＋３０℃の環境温度変化が生じた場合でも球面収差は良好であり、＋５ｎｍの光源波長変動が生じた場合であっても、球面収差が大きく悪化することはない。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．１２である。
図４８〜５３は、実施例７について、本発明者が行った検討結果を示す縦球面収差図である。本発明者らは、開口数ＮＡ０．６以内の中央領域の第１光路差付与構造を、（１／１）構造とし、これを変えることなく、開口数ＮＡ０．６以上の周辺領域の第２光路差付与構造を、（１／１）構造、（２／１）構造、（３／２）構造、（４／２）構造、（５／３）構造、（６、４）構造と変更して、最もＤＶＤ使用時のフレアの状態が良好な組み合わせを検討した。尚、図でグラフの縦軸は、対物レンズの光学面の半径を１として表記しており、ｍは回折次数を示す。又、グラフは、回折効率が１％以上の回折光（０次を含む）を表記している。
第２光路差付与構造を、（１／１）構造とすると、図４８に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の最も光量が高い２次回折光及び３次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（４／２）構造とすると、図４９に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率３．１９％である４次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（２／１）構造とすると、図５０に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率４．５６％である２次回折光と集光位置が光軸方向に近いため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（５／３）構造とすると、図５１に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率９９．４９％である３次回折光と集光位置が光軸方向に離れ、またそれ以外の次数の回折光はほぼ発生しないため、良好なフレアが形成されることがわかる。
第２光路差付与構造を、（３／２）構造とすると、図５２に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率２．８２％である３次回折光と集光位置が光軸方向に近いため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（６／４）構造とすると、図５３に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率１．６５％である６次回折光と集光位置が光軸方向に近いため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
以上より、第２光路差付与構造は（５／３）構造であることが望ましいことがわかった。
（実施例８）
実施例８の対物レンズのレンズデータを表８に示す。又、実施例８の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図５４に示す。図５４に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。なお、＋３０℃の環境温度変化が生じた場合でも球面収差は良好であり、＋５ｎｍの光源波長変動が生じた場合であっても、球面収差が大きく悪化することはない。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．１１である。
図５５〜６０は、実施例８について、本発明者が行った検討結果を示す縦球面収差図である。本発明者らは、開口数ＮＡ０．６以内の中央領域の第１光路差付与構造を、（１／１）構造とし、これを変えることなく、開口数ＮＡ０．６以上の周辺領域の第２光路差付与構造を、（１／１）構造、（２／１）構造、（３／２）構造、（４／２）構造、（５／３）構造、（６、４）構造と変更して、最もＤＶＤ使用時のフレアの状態が良好な組み合わせを検討した。尚、図でグラフの縦軸は、対物レンズの光学面の半径を１として表記しており、ｍは回折次数を示す。又、グラフは、回折効率が１％以上の回折光（０次を含む）を表記している。
第２光路差付与構造を、（１／１）構造とすると、図５５に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の最も光量が高い１次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（４／２）構造とすると、図５６に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率３．１９％である４次回折光と集光位置が光軸方向に近く、また回折効率１．２３％である５次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（２／１）構造とすると、図５７に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率４．５６％である２次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（５／３）構造とすると、図５８に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率９９．４９％である３次回折光と集光位置が光軸方向に離れ、またそれ以外の次数の回折光はほぼ発生しないため、良好なフレアが形成されることがわかる。
第２光路差付与構造を、（３／２）構造とすると、図５９に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率２．８２％である３次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
第２光路差付与構造を、（６／４）構造とすると、図６０に示すように、中央領域を通過した第２光束の１次回折光が、周辺領域を通過した第２光束の回折効率１．６５％である６次回折光と集光位置が光軸方向に一致するため、良好なフレアが形成されないことがわかる。
以上より、第２光路差付与構造は（５／３）構造であることが望ましいことがわかった。
（実施例９）
実施例９の対物レンズのレンズデータを表９に示す。又、実施例９の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図６１に示す。図６１に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．０５である。
（実施例１０）
実施例１０の対物レンズのレンズデータを表１０に示す。又、実施例１０の対物レンズのＢＤ使用時の球面収差図を図６２に示す。図６２に示すように、ＢＤにおいて球面収差は良好である。本実施例において、第１光路差付与構造を第２光束が通過する際における近軸パワーは、−０．０８である。
表１１に、実施例１〜１０の特徴となる数値をまとめて示す。尚、（３）式に関し、本実施例においては０．８９２μｍ＜ｄ＜１．５０８μｍを満たす。
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。
ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＣＮ 中央領域
ＣＯＬ コリメートレンズ
ＤＰ ダイクロイックプリズム
ＬＤ１ 第１半導体レーザ又は青紫色半導体レーザ
ＬＤ２ 第２半導体レーザ
ＬＤ３ 第３半導体レーザ
ＬＤＰ レーザユニット
Ｍ 立ち上げミラー
ＯＬ 対物レンズ
ＯＴ 周辺領域
ＰＤ 受光素子
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
ＱＷＰ λ／４波長板
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＳＥＮ センサレンズ

Claims (17)

  1. 第１波長λ１（ｎｍ）（３９０≦λ１≦４１５）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（ｎｍ）（６３０≦λ２≦６７０）の第２光束を射出する第２光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有するＢＤの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有するＤＶＤの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
    前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの周辺領域とを有し、
    前記中央領域は、第１光路差付与構造を有し、
    前記周辺領域は、第２光路差付与構造を有し、
    前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤ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し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤ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し、
    前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤ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し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤ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せず、
    前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した第１光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した第２光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
    前記第２光路差付与構造は、前記第２光路差付与構造を通過した第１光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２光路差付与構造を通過した第２光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする対物レンズ。
  2. 前記第１光路差付与構造は、複数の光路差付与構造を重畳した構造ではないことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
  3. 前記第１光路差付与構造はブレーズ型構造のみからなることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ。
  4. ｜Ｎ｜＝１であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物レンズ。
  5. Ｎ＝＋１であることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ。
  6. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の対物レンズ。
    ０．９・λ１／（ｎ−１）≦ｄ≦２．２・λ１／（ｎ−１） （３）
    但し、
    ｄ：前記第１光路差付与構造の光軸方向の段差量ｄ（ｎｍ）
    ｎ：前記第１波長λ１における前記対物レンズの屈折率
  7. 前記第１光路差付与構造の、少なくとも光軸に最も近い段差が光軸とは逆の方向を向いていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物レンズ。
  8. 前記第１光路差付与構造の、前記第２波長λ２における近軸パワーの値が負であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の対物レンズ。
  9. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項８に記載の対物レンズ。
    −０．４４≦Ｐ0・ｆ≦―０．０６ （４）
    但し、
    Ｐ0：前記第１光路差付与構造の前記第２波長λ２における近軸パワー
  10. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の対物レンズ。
    ０．７５≦ｄｘ／ｆ≦１．７０ （５）
    但し、
    ｄｘ：前記対物レンズの軸上厚
  11. 前記中央領域を通過した前記第２光束の集光位置と、前記周辺領域を通過した前記第２光束の集光位置との光軸方向の距離Δが０．００５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１０に記載の対物レンズ。
  12. 前記第２光路差付与構造は、複数の光路差付与構造を重畳した構造ではないことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の対物レンズ。
  13. 前記第２光路差付与構造はブレーズ型構造のみからなることを特徴とする請求項１２に記載の対物レンズ。
  14. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の対物レンズ。
    ０．９・５・λ１／（ｎ−１）≦ｄ２≦２．５・５・λ１／（ｎ−１） （６）
    但し、
    ｄ２：前記第２光路差付与構造の光軸方向の段差量ｄ（ｎｍ）
    ｎ：前記第１波長λ１における前記対物レンズの屈折率
  15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
  16. スリムタイプであることを特徴とする請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
  17. 請求項１５又は１６に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
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