JPWO2009154072A1 - 対物レンズ、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置 - Google Patents
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Abstract
記録密度が異なる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及び対物レンズを提供するために、式(1)を満たすようにすることで、d1=λ1(n−1)とした場合よりも階段型構造の段差を低くでき、対物レンズを成形する金型の光学面転写面に形成する階段型構造に対応した微細な溝が浅くなり、加工が容易になると共に、対物レンズの素材が溝の奥まで入り込みやすくなり、成形性が高まる。又、光源の波長変動時や温度変動時における回折効率の変動を緩和して、安定した情報の記録及び/又は再生を行えるようにできる。
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/又は再生を行える光ピックアップ装置、光ディスクドライブ装置及びそれに用いる対物レンズに関する。
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及び/又は再生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λ1=0.39〜0.42μm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。
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及び/又はCD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。
高密度光ディスクとDVD及び/又はCD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及び/又は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。
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ことで、波長の違いや保護層の厚みの違いにより発生する球面収差を低減する必要がある。
特許文献1には、2つの光路差付与構造を有し、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レンズに用いる光学素子が記載されている。
また、特許文献2には、階段状断面形状を有するホログラムであって、内周部は390〜415nmの光束に対して約1.25波長の光路差を与える段差を有するホログラムを用いて互換をする光学素子や、外周部は周部は390〜415nmの光束に対して約0.25波長の光路差を与える段差を有するホログラムを用いて互換をする光学素子が記載されている。
また、特許文献3には、2つの基礎構造を重畳した光路差付与構造を有し、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レンズが記載されている。
然るに、特許文献1に開示された技術によれば、対物レンズは屈折レンズと平板状の光学素子とから形成されており、平板状の光学素子に形成された1つの光路差付与構造は、高密度光ディスクの再生または記録に用いられるレーザ光源の波長をλ1としたとき、高密度光ディスクとDVDとの互換使用を実現するために、1段の高さで与えられる光路差が(2×λ1)前後である階段型構造を有しており、別の光路差付与構造は、高密度光ディスクとCDとの互換使用を実現するために、1段の高さで与えられる光路差が(5×λ1)前後である階段型構造を有している。ここで、1段の高さで与えられる光路差が(5×λ1)前後である階段型構造は、いわゆる2レベル構造であり、CD使用時の回折効率が42%程度に低くなるという問題がある。 更に、1段の高さで与えられる光路差が(5×λ1)前後であると、実寸法の段差が3.7μmと比較的高くなるため、対物レンズを成形する金型の光学面転写面の加工が困難になると共に、対物レンズの成形加工が困難になるという問題もある。特に、光路差付与構造を平板状の素子ではなく、単玉のレンズの光学面上に形成する場合、成形加工の問題はより顕著なものとなる。成形加工の問題性は、光利用効率の低下につながる。即ち、成形加工が困難である場合、対物レンズの転写性が劣化し、形状における製造誤差が大きくなり、結果として、光量のロスが大きくなるという問題につながる。特に、波長が短い0.39〜0.42μmのレーザ光源を用いる場合には、多くの光量を得ることが困難であり、光量のロスの問題がより顕著であった。
また、特許文献1に開示された技術によれば、段差の高さが高いために、光源の波長変動時や温度変動時などの各摂動時に対する回折効率の変動が大きくなってしまうという問題もあった。特に、この回折効率の問題は、波長が短い0.39〜0.42μmのレーザ光源を用いる場合に顕著であった。
さらに、特許文献1では、アッベ数が23〜30の材料を対物レンズに用いて、高密度光ディスク、DVD、CDの全ての回折効率が50%以上となる実施例を示しているが、アッベ数が23〜30と小さい材料は分散、すなわち波長に対する屈折率変化が大きく、波長変化により発生する収差が大きくなりすぎるという問題がある。
また、アッベ数23〜30の材料を用いた実施例は、高密度光ディスクとCDを互換するための光路差付与構造の1段の高さで与えられる光路差が7×λ1以上と高さが高いため、対物レンズを成形する金型の光学面転写面の加工がさらに困難になると共に、対物レンズの成形加工が困難になるという問題もある。
特許文献2に開示された技術によれば、2つの光ディスクに対して共通に使用される内周部の領域において、1段の高さが1.25λ1と段差の高さが高いため、対物レンズを成形する金型の光学転写面の加工が困難になると共に、対物レンズの成形加工が困難になると言う問題がある。また、段差の高さが高いために、光源の波長変動時や温度変動時などの各摂動時に対する回折効率の変動が大きくなってしまうという問題もあった。
一方、特許文献2に開示された技術によれば、外周部の領域においては、1段の高さが0.25λ1と段差の高さが低い構造を用いることも記載されているが、1段の高さが0.25λ1であると、波長λ1の回折光の回折次数と、波長λ3の回折光の回折次数とは、同符号の関係になってしまう。従って、波長λ1の回折光と波長λ3の回折光とで、大きな回折角度差を与えることができず、第1基礎構造の階段型構造のピッチの幅(光軸直交方向の長さ)を広く確保することが困難となり、例え、段差の高さを低くしたとしても、ピッチの幅が狭くなってしまうため、結果的に、製造しにくい対物レンズとなってしまう。また、特許文献2においては、段差の高さが低い構造を複数の光ディスクに対して共通に使用される領域に用いることも示唆されていない。
また、特許文献3に開示された技術によれば、対物レンズは、高密度光ディスクとCDとの互換使用を実現するために、1段の高さで与えられる光路差が(5×λ1)前後である階段型構造を有している。ここで、1段の高さで与えられる光路差が(5×λ1)前後である階段型構造は、いわゆる2レベル構造であり、CD使用時の回折効率が42%程度に低くなるという問題がある。更に、1段の高さで与えられる光路差が(5×λ1)前後であると、実寸法の段差が3.7μmと比較的高くなるため、対物レンズを成形する金型の光学面転写面の加工が困難になると共に、対物レンズの成形加工が困難になるという問題もある。成形加工の問題性は、光利用効率の低下につながる。即ち、成形加工が困難である場合、対物レンズの転写性が劣化し、形状における製造誤差が大きくなり、結果として、光量のロスが大きくなるという問題につながる。
また、特許文献3に開示された技術によれば、段差の高さが高いために、光源の波長変動時や温度変動時などの各摂動時に対する回折効率の変動が大きくなってしまうという問題もあった。
本発明は、上述の問題を考慮してなされたものであり、高密度光ディスク(特にBD)とCD更にはDVD等の、記録密度が異なる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及び対物レンズであって、所望の光学特性を発揮できると共に、段差の高さとピッチの幅の両面の観点から、成形金型の構成が複雑なものになりすぎる事を防止し、転写性を良好にでき、光利用効率を高く維持でき、さらに、波長変動時、温度変動時における回折効率の変動を小さく抑え、更に、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な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を目的とする。
また、本発明では、波長変化時においても収差があまり発生しないアッベ数が50以上の材料を用いた場合に製造しやすい対物レンズおよびそれを用いた光ピックアップ装置を提供することも目的とする。
以上の課題を解決するために、請求項1記載の対物レンズは、第1光源から出射される波長λ1(μm)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3光源から出射される波長λ3(1.7λ1<λ3<2.3λ1)の第3光束を用いて厚さt3(t1<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、
前記対物レンズの光学面には、光路差付与構造である第1基礎構造が形成されており、
前記第1基礎構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、
前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d1が以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.5λ1/(n−1)<d1<λ1/(n−1) (1)
ただし、nは、前記第1光束における前記対物レンズの屈折率を表す。
前記対物レンズの光学面には、光路差付与構造である第1基礎構造が形成されており、
前記第1基礎構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、
前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d1が以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.5λ1/(n−1)<d1<λ1/(n−1) (1)
ただし、nは、前記第1光束における前記対物レンズの屈折率を表す。
従来の光ピックアップ装置においては、高密度光ディスクに用いる波長λ1の光束についての回折効率を優先することが多く、上記特許文献1、2、3に記載されるように光軸方向段差量d1=2λ1/(n−1)(特許文献1)、d1=1.25λ1/(n−1)(特許文献2)やd1=5λ1/(n−1)(特許文献1、3)とした階段型構造が用いられていた。かかる従来技術によれば、光軸方向の段差量が大きくなってしまうため、対物レンズを成形する金型の光学面転写面に形成すべき、階段型構造に対応した微細な溝を深くしなくてはならなくなり、加工が困難になると共に、対物レンズの成形時に素材が溝の奥まで進入しにくいという問題がある。
ここで、本発明者は、従来の常識に対して視点を変え、自由な発想から階段型構造の見直しを行った。より具体的には、波長λ1の光束についての回折効率を最優先とせず、波長λ3の光束についての回折効率もバランス良く高めることを考えた。かかる場合、階段型構造における光軸方向段差量d1をNλ1/(n−1)(Nは整数)とする制限がなくなり、設計の自由度が高まることとなる。
しかしながら、光軸方向段差量d1を任意の値に設定したのみでは、対物レンズの製造容易性は大きく向上しない。ここで、高密度光ディスクに用いられる光束の波長λ1は、CDに用いられる光束の波長λ3の約1/2倍である。従って、2つの光束を同じ回折構造に入射させたとき、波長λ1の光束に与えられる光路差は、波長λ3の光束に与えられる光路差の約2倍になる。そこで、本発明者は、この波長λ1と波長λ3との関係を利用して、前記階段単位の小さい段差の最適な光軸方向段差量d1を規定したものである。階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d1を変えることで、第1基礎構造から出射する回折光の光路差を変えることができる。
ところで、光学素子に段差がある場合、当該段差において光路差が発生する。また、その光路差は、波長が変われば変化するものである。例えば、ある段差で波長λ1の光束に対して光路差H1が発生する場合、同じ段差で波長λ3(λ1<λ3)の光束においては、H3(H3<H1:但しH1、H3は整数部と小数部とを含む実数)の光路差が発生する。このような任意の光路差H1、H3において、光路差の小数部がH1、H3共に0.5より大きい、又はH1、H3共に0.5より小さい場合、波長λ1の光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号が、波長λ3の光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と等しくなる。これを「同符号の回折次数」になるという。一方、任意の光路差H1、H3に対して、一方の小数部が0.5より大きく、他方の小数部が0.5より小さい場合、波長λ1の光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号が、波長λ3の光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と異なる。これを「異符号の回折次数」になるという。
例えば、加工性を重視し過ぎるあまり、特許文献2の外周部の構造のように、d1=0.25λ1/(n−1)としたり、d1=0.3λ1/(n−1)と階段型構造の小さい段差の光軸方向段差量を非常に小さくした場合、光路差H1は0.25又は0.3に、光路差H3は0.125又は0.15となり、光路差H1、H3の小数部が共に0.5より小さくなってしまうため、光路差H1の小数部が0.5より大きく、光路差H3の小数部が0.5より小さいという関係が成立せず、波長λ1の回折光の回折次数と、波長λ3の回折光の回折次数とは、同符号の関係になってしまう。従って、波長λ1の回折光と波長λ3の回折光とで、大きな回折角度差を与えることができず、第1基礎構造の階段型構造のピッチの幅(光軸直交方向の長さ)を広く確保することが困難となり、例え、段差の高さを低くしたとしても、結果的に、製造しにくい対物レンズとなってしまう。
ここで、段差量d1を変えて、式(1)を満たすことにより、波長λ1の光束が入射したときに、第1基礎構造の階段単位の小さい段差で0.5λ1より大きく1.0λ1より小さい光路差H1(λ1)が付与されたとすると、波長λ3の光束が入射したときに、第1基礎構造の階段単位の小さい段差で0.25より大きく0.5より小さい光路差H3(λ3)が付与されることとなる。
従って、式(1)を満たすことにより、光路差H1、H3の間には、光路差H1の小数部が0.5より大きく、光路差H3の小数部が0.5より小さいという関係が成立することとなり、波長λ1の回折光の回折次数と、波長λ3の回折光の回折次数とは、異符号の関係になる。よって、回折次数が同符号である場合に比べると、波長λ1の回折光と波長λ3の回折光とで、大きな回折角度差を与えることができるようになるため、それに応じて第1基礎構造の階段型構造のピッチの幅(光軸直交方向の長さ)を広く確保でき、製造しやすい対物レンズを提供することができる。
当然ながら、本発明によれば、式(1)を満たすので、d1=1.25λ1/(n−1)、d1=2λ1/(n−1)やd1=5λ1/(n−1)とした場合よりも階段型構造の段差を低くでき、対物レンズを成形する金型の光学面転写面に形成する階段型構造に対応した微細な溝が浅くなり、加工が容易になると共に、対物レンズの素材が溝の奥まで入り込みやすくなり、成形性が高まることは言うまでもない。又、例え、短波長の光源を用いたとしても、光源の波長変動時や温度変動時における回折効率の変動を緩和して、安定した情報の記録及び/又は再生を行えるようにできる。
以上のように、光軸方向の段差量の点からも光軸直交方向のピッチ幅の点からも、非常に製造がしやすい構造となるため、特に、単玉のレンズの光学面上に光路差付与構造を設ける場合、製造のしやすさという効果がより顕著となる。従って、本発明は、特に、他の光路差付与構造に比して単玉の対物レンズにより適した発明とも言える。しかし、本発明は、単玉の対物レンズに限定されるわけではなく、2つ以上の光学素子からなる対物レンズにも適用可能であることは言うまでもない。
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、以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1) (1A)
を満たすことを特徴とする。
0.5λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1) (1A)
を満たすことを特徴とする。
請求項3に記載の対物レンズは、請求項1に記載の発明において、以下の条件式、
0.55λ1/(n−1)<d1<0.89λ1/(n−1) (1B)
を満たすことを特徴とする。
0.55λ1/(n−1)<d1<0.89λ1/(n−1) (1B)
を満たすことを特徴とする。
請求項4に記載の対物レンズは、請求項1に記載の発明において、以下の条件式、
0.55λ1/(n−1)<d1<0.79λ1/(n−1) (1C)
を満たすことを特徴とする。
0.55λ1/(n−1)<d1<0.79λ1/(n−1) (1C)
を満たすことを特徴とする。
請求項5に記載の対物レンズは、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記対物レンズは、第2光源から出射される波長λ2(λ1<λ2<λ3)の第2光束を用いて厚さt2(t1≦t2<t3)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うことを特徴とする。
請求項6に記載の対物レンズは、請求項5に記載の発明において、前記第1基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第1基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有し、前記第1基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。
請求項7に記載の対物レンズは、請求項6に記載の発明において、前記第1基礎構造は、5レベルの階段型構造を有し、以下の条件式、
0.7λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1) (1D)
を満たすことを特徴とする。
0.7λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1) (1D)
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は、請求項7に記載の発明において、前記第1基礎構造は、5レベルの階段型構造を有し、以下の条件式、
0.7λ1/(n−1)<d1<0.75λ1/(n−1) (1E)
を満たすことを特徴とする。
0.7λ1/(n−1)<d1<0.75λ1/(n−1) (1E)
を満たすことを特徴とする。
請求項9に記載の対物レンズは、請求項5に記載の発明において、前記第1基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第1基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第1基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。
請求項10に記載の対物レンズは、請求項9に記載の発明において、前記第1基礎構造は、3レベルの階段型構造を有し、以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d1<0.8λ1/(n−1) (1F)
を満たすことを特徴とする。
0.5λ1/(n−1)<d1<0.8λ1/(n−1) (1F)
を満たすことを特徴とする。
請求項11に記載の対物レンズは、請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の発明において、前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であり、前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であることを特徴とする。
請求項12に記載の対物レンズは、請求項5から請求項10までのいずれか一項に記載の発明において、前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であり、前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であり、前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であることを特徴とする。
請求項13に記載の対物レンズは、請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の発明において、前記対物レンズの光学面には、前記第1基礎構造と光路差付与構造である第2基礎構造が重畳された第1光路差付与構造が形成されてい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13に記載の発明において、前記第1光路差付与構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、
前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d0が以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d0<λ1/(n−1) (10)
を満たすことを特徴とする。
ただし、nは、前記第1光束における前記対物レンズの屈折率を表す。
前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d0が以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d0<λ1/(n−1) (10)
を満たすことを特徴とする。
ただし、nは、前記第1光束における前記対物レンズの屈折率を表す。
請求項15に記載の対物レンズは、請求項13又は請求項14に記載の発明において、前記第2基礎構造は、ブレーズ型構造であって、前記第2基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、2次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。
請求項16に記載の対物レンズは、請求項13又は請求項14に記載の発明において、前記第2基礎構造は、5レベルの階段型構造であって、前記第2基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、0次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、0次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。
請求項17に記載の対物レンズは、請求項13又は請求項14に記載の発明において、前記第2基礎構造は、4レベルの階段型構造であって、前記第2基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、2次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、2次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。
請求項18に記載の対物レンズは、請求項13から請求項15までのいずれか一項に記載の発明において、前記第2基礎構造がブレーズ型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造のブレーズ型構造とは、前記第2基礎構造の全ての段差部の位置と前記第1基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳させていることを特徴とする。これにより、階段型構造を簡素化することができ、より製造容易性が高まる。
請求項19に記載の対物レンズは、請求項13、請求項14、請求項16、請求項17のいずれか一項に記載の発明において、前記第2基礎構造が階段型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造の階段型構造とは、前記第2基礎構造の全ての大きい段差の位置と前記第1基礎構造の大きい段差の位置が一致するように重畳させているか、又は、前記第2基礎構造の大きい段差の位置と前記第1基礎構造の全ての大きい段差の位置が一致するように重畳させていることを特徴とする。
請求項20に記載の対物レンズは、請求項13から請求項19のいずれか一項に記載の発明において、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とは、全ての構造の繰り返し周期が一致するように重畳させていることを特徴とする。
請求項21に記載の対物レンズは、請求項13に記載の発明において、前記対物レンズの光学面には、前記第1基礎構造と光路差付与構造である第2基礎構造が重畳された第1光路差付与構造が形成されており、
前記第2基礎構造がブレーズ型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造のブレーズ型構造とは、前記第2基礎構造の少なくとも一つの段差部の位置と前記第1基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする。
前記第2基礎構造がブレーズ型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造のブレーズ型構造とは、前記第2基礎構造の少なくとも一つの段差部の位置と前記第1基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする。
請求項22に記載の対物レンズは、請求項13に記載の発明において、前記対物レンズの光学面には、前記第1基礎構造と光路差付与構造である第2基礎構造が重畳された第1光路差付与構造が形成されており、
前記第2基礎構造が階段型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造の階段型構造とは、前記第2基礎構造の少なくとも一つの大きい段差の位置と前記第1基礎構造の大きい段差の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする。
前記第2基礎構造が階段型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造の階段型構造とは、前記第2基礎構造の少なくとも一つの大きい段差の位置と前記第1基礎構造の大きい段差の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする。
請求項23に記載の対物レンズは、請求項13、請求項21、請求項22のいずれか一項に記載の発明において、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とは、少なくとも一部の構造の繰り返し周期が一致しないように重畳させていることを特徴とする。
請求項24に記載の光ピックアップ装置は、請求項1から請求項23までのいずれか一項に記載の対物レンズを有することを特徴とする。
請求項25に記載の光ディスクドライブ装置は、請求項24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。
光ピックアップ装置は、光源から出射される光束を用いて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、光ディスクに対する情報の再生及び/又は記録を行う。
本発明に係る光ピックアップ装置は、第1光源、第3光源の少なくとも2つの光源を有するが、第2光源を有していても良い。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が、更に当該集光光学系によって第2光束を第2光ディスクの情報記録面上に集光させるようにしても良い。また、本発明の光ピックアップ装置は、第1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が、更に、第2光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有していても良い。このときの第1光ディスクはBD(Blu−ray Disc)又はHD DVD(以下、HDと記載)、第2光ディスクはDVDである事が好ましく、第3光ディスクはCDであることが好ましいが、これに限られない。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。即ち、本発明は、2つの光源しか有さず、第1光ディスクと第3光ディスクの2種類の光ディスクに対応する光ピックアップ装置及びそれに用いられる対物レンズに適用されると共に、3つの光源を有し、第1光ディスク、第3光ディスクに加えて、第2光ディスクに対応する光ピックアップ装置及びそれに用いられる対物レンズにも適用される。勿論、4種類以上の光ディスクに対応する光ピックアップ装置及びそれに用いられる対物レンズにも適用される。
BD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。また、HD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。更に、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、NA0.45〜0.53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、BDの記録密度が最も高く、次いでHD、DVD、CDの順に低くなる。
なお、保護基板の厚さt1、t2、t3に関しては、以下の条件式(2)、(3)、(4)を満たすことが好ましいが、これに限られない。
0.0750mm≦t1≦0.1125mm
又は 0.5mm≦t1≦0.7mm (2)
0.5mm≦t2≦0.7mm (3)
1.0mm≦t3≦1.3mm (4)
尚、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面に最も近い情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。
又は 0.5mm≦t1≦0.7mm (2)
0.5mm≦t2≦0.7mm (3)
1.0mm≦t3≦1.3mm (4)
尚、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面に最も近い情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。
本明細書において、第1光源、第3光源(更に第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)、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(5)、(6)、
1.5×λ1<λ2<1.7×λ1 (5)
1.7×λ1<λ3<2.3×λ1 (6)
を満たすことが好ましい。
1.5×λ1<λ2<1.7×λ1 (5)
1.7×λ1<λ3<2.3×λ1 (6)
を満たすことが好ましい。
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又は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、0.35μm以上、0.44μm以下、より好ましくは、0.39μm以上、0.42μm以下であって、第2光源の第2波長λ2は好ましくは0.57μm以上、0.68μm以下、より好ましくは0.63μm以上、0.67μm以下であって、第3光源の第3波長λ3は好ましくは、0.75μm以上、0.85μm以下、より好ましくは、0.76μm以上、0.82μm以下である。
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。
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。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。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位可能とされた光学系を指す。対物レンズは、好ましくは単玉の対物レンズであるが、複数の光学素子から形成されていても良い。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などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。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。尚、光路差付与構造の製造のしやすさという観点から、特に単玉の対物レンズである場合に、本発明の効果が顕著となる。
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℃以下であるガラス材料を使用することが好ましく、480℃以下であることがより好ましい。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。
さらに、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3.0以下であるのが好ましく、2.75以下であるのがより好ましい。
このようなガラス材料として具体的には、特開2005−306627号公報の実施例1〜12を例示することができる。例えば、特開2005−306627号公報の実施例1は、ガラス転移点Tgが460℃、比重が2.58、屈折率ndが1.594、アッベ数が59.8である。
また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長405nmに対する温度25℃での屈折率が1.52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。
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。対物レンズの光学面には、光路差付与構造である第1基礎構造が少なくとも形成されている。また、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。対物レンズが、第1光源と第3光源に加えて、第2光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、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していてもよい。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、その周りを中央領域としてもよい。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。図1に示されるように、中央領域CN、周辺領域MD、最周辺領域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。また、対物レンズの中央領域には第1基礎構造のみからなるか、又は、第1基礎構造と第2基礎構造を重畳してなる第1光路差付与構造が設けられることが好ましい。また、対物レンズが、第1光源と第3光源のみを有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、周辺領域は屈折面であっても、第2光路差付与構造が設けられていてもよい。対物レンズが、第1光源と第3光源に加えて、第2光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、周辺領域は第2光路差付与構造が設けられていることが好ましい。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、最周辺領域に第3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。
第1基礎構造又は第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基礎構造又は第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。第3光路差付与構造は、対物レンズの最周辺領域の面積の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3光路差付与構造が、最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。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。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。好ましくは、光路差付与構造が回折構造であることである。尚、第1基礎構造も第2基礎構造も、光路差付与構造であって回折構造である。
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、様々な断面形状(光軸を含む面での断面形状)をとり得る。特に、第1光路差付与構造は、光軸を含む断面形状が階段型構造(後述するブレーズ型階段構造を含む)である第1基礎構造のみからなるか、光軸を含む断面形状が階段型構造(ブレーズ型階段構造を含む)である第1基礎構造と、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造又は階段型構造である第2基礎構造とを重畳させたものであることが好ましい。
ブレーズ型構造とは、図2(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り、光路差付与構造がベース面に対して、直角でも平行でもない、斜めの面を有する。
また、階段型構造とは、図2(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。る。尚、本明細書中、「X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がある。図2(c)、(d)においてTと示された面である。)が、段差によって区分けされX個の輪帯面毎に分割されていることをいい、「小さい段差」とは、1つの階段単位において、最も小さな光軸方向の段差をいい、「大きい段差」とは、1つの階段単位において、最も大きな光軸方向の段差をいうものとする。
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幅といい、1つの階段単位の小さい段差の光軸方向の長さを光軸方向段差量(d1又はd0)とする。段差は光軸に平行又は略平行であることが好ましいが、テラス面はベース面に平行である場合だけでなく、ベース面に対して斜めであってもよい。ベース面に対して斜めの面を有する階段型構造は、本明細書においてブレーズ型階段構造と称する。ブレーズ型階段構造も階段型構造の一種である。
例えば、図2(c)は、5レベルの階段型構造であり、小さい段差はd1cで表される段差であり、大きい段差はd2cで表される段差である。ピッチ幅は、Pで表される長さであり、小さい段差の光軸方向段差量はd1cの長さである。また、図2(d)は、2レベルの階段型構造であり、小さい段差はd1dで表される段差であり、大きい段差はd2dで表される段差である。(この例においては、小さい段差d1dと大きい段差d2d同じ段差量になっている)ピッチ幅は、Pで表される長さであり、小さい段差の光軸方向段差量はd1dの長さである。
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2(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2(b)に示されるように、ベース面の方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなっていく形状、又は、小さくなっていく形状であってもよい。また、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなった形状と、徐々に鋸歯状形状の大きさが小さくなっていく形状を組み合わせた形状としてもよい。但し、鋸歯状形状の大きさが徐々に変化する場合であっても、鋸歯状形状において、光軸方向(又は通過する光線の方向)の段差量の大きさはほとんど変化しないことが好ましい。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。この遷移領域は、光路差付与構造である光路差付与構造により付加される光路差を光路差関数で表現した時、光路差関数の極値となる点に相当する領域である。なお、光路差関数が極値となる点を持つと、光路差関数の傾きが小さくなるので、輪帯ピッチを広げることが可能となり、光路差付与構造の形状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2(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、ベース面の方向に進むに従って、徐々に階段のテラス面の幅が大きくなっていく形状や、徐々に階段のテラス面の幅が小さくなっていく形状であってもよいが、光軸方向(又は通過する光線の方向)の段差量はほとんど変化しないことが好ましい。
以下に、第1基礎構造について詳述する。第1基礎構造は、光路差付与構造であって、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造である。第1基礎構造は、通常の階段型構造であっても、ブレーズ型階段構造であってもよい。また、第1基礎構造は、少なくとも第1光ディスクと第3光ディスクの互換を可能にするための構造である。従って、第1基礎構造は、第1基礎構造を通過する第1光束及び第3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の違いにより発生する球面収差及び/又は第1光束と第3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。対物レンズが第1光ディスクと第3光ディスクの2互換に用いられる場合は、対物レンズは少なくとも第1基礎構造さえ有せばよい。
ここで、第1基礎構造の階段単位における小さい段差の光軸方向段差量d1が、以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d1<λ1/(n−1) (1)
を満たすと好ましい。
尚、nは、第1光束における対物レンズの屈折率を表す。
0.5λ1/(n−1)<d1<λ1/(n−1) (1)
を満たすと好ましい。
尚、nは、第1光束における対物レンズの屈折率を表す。
上記式(1)を満たすことにより、階段単位の小さい段差の光軸方向段差量を小さくでき、対物レンズを成形する金型の光学面転写面に形成する階段型構造に対応した微細な溝が浅くなり、加工が容易になると共に、対物レンズの素材が溝の奥まで入り込みやすくなり、成形性が高まる。又、光源の波長変動時や温度変動時における回折効率の変動を緩和して、安定した情報の記録及び/又は再生を行えるようにできる。
加えて、上記式(1)を満たすことにより、第1光束が第1基礎構造を通過した際に小さい段差で生じる光路差H1と第3光束が第1基礎構造を通過した際に小さい段差で生じる光路差H3の間には、光路差H1の小数部が0.5より大きく、光路差H3の小数部が0.5より小さいという関係が成立することになり、波長λ1の回折光の回折次数と、波長λ3の回折光の回折次数とは、異符号の関係になる。従って、回折次数が同符号である場合に比べると、波長λ1の回折光と波長λ3の回折光とで、大きな回折角度差を与えることができるようになるため、それに応じて第1基礎構造の階段型構造のピッチの幅(光軸直交方向の長さ)を広く確保でき、更に製造しやすい対物レンズを提供することができる。
さらに、第1光束の回折効率を大きく低減させることなく高い回折効率を維持したまま、第3光束の回折効率を向上させることも可能となる。
尚、第1光路差付与構造が、下記の条件式(10)を満たすことが好ましいが、第1光路差付与構造が第1基礎構造しか有さない場合は、条件式(1)を満たすことにより、同時に、条件式(10)を満たすことになる。第1光路差付与構造が条件式(10)を満たすと好ましい理由は、上述した第1基礎構造が条件式(1)を満たすと好ましい理由と同様である。
0.5λ1/(n−1)<d0<λ1/(n−1) (10)
但し、d0は、第1光路差付与構造が階段型構造である場合の小さい段差の光軸方向段差量(μm)であって、nは第1光束における対物レンズの屈折率を表す。
0.5λ1/(n−1)<d0<λ1/(n−1) (10)
但し、d0は、第1光路差付与構造が階段型構造である場合の小さい段差の光軸方向段差量(μm)であって、nは第1光束における対物レンズの屈折率を表す。
尚、第1波長が0.405μm近辺であって、第3波長が0.785μm近辺である場合に、波長λ1の回折光の回折次数と、波長λ3の回折光の回折次数とを、異符号の関係にするためには、以下の式(1´)、
0.5λ1/(n−1)<d1<0.97λ1/(n−1) (1´)
を満たすことが好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d1<0.97λ1/(n−1) (1´)
を満たすことが好ましい。
更に、光軸方向段差量d1は以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1) (1A)
を満たすと、より好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1) (1A)
を満たすと、より好ましい。
更に、光軸方向段差量d1は以下の条件式、
0.55λ1/(n−1)<d1<0.89λ1/(n−1) (1B)
を満たすと、より好ましい。
0.55λ1/(n−1)<d1<0.89λ1/(n−1) (1B)
を満たすと、より好ましい。
上記式(1B)を満たすことにより、第1光束、第3光束、共に50%以上の回折効率を得られるため好ましい。
更に、光軸方向段差量d1は以下の条件式、
0.56λ1/(n−1)<d1<0.84λ1/(n−1)
(1B´)
を満たすと、より好ましい。
0.56λ1/(n−1)<d1<0.84λ1/(n−1)
(1B´)
を満たすと、より好ましい。
更に、光軸方向段差量d1は以下の条件式、
0.55λ1/(n−1)<d1<0.79λ1/(n−1) (1C)
を満たすと、より好ましい。
0.55λ1/(n−1)<d1<0.79λ1/(n−1) (1C)
を満たすと、より好ましい。
上記式(1C)を満たすことにより、第1光束、第2光束及び第3光束の全てで50%以上の回折効率を得られるため好ましい。
更に、光軸方向段差量d1は以下の条件式、
0.56λ1/(n−1)<d1<0.74λ1/(n−1)
(1C´)
を満たすと、より好ましい。
0.56λ1/(n−1)<d1<0.74λ1/(n−1)
(1C´)
を満たすと、より好ましい。
また、第1光路差付与構造が、下記の条件式(10´)〜(10C´)を満たすことが好ましいが、第1光路差付与構造が第1基礎構造しか有さない場合は、条件式(1´)〜(1C´)を満たすことにより、同時に、以下の条件式(10´)〜(10C´)を満たすことになる。
0.5λ1/(n−1)<d0<0.97λ1/(n−1) (10´)
0.5λ1/(n−1)<d0<0.9λ1/(n−1) (10A)
0.55λ1/(n−1)<d0<0.89λ1/(n−1)
(10B)
0.56λ1/(n−1)<d0<0.84λ1/(n−1)
(10B´)
0.55λ1/(n−1)<d0<0.79λ1/(n−1)
(10C)
0.56λ1/(n−1)<d0<0.74λ1/(n−1)
(10C´)
第1光路差付与構造が条件式(10´)〜(10C´)を満たすと好ましい理由は、上述した第1基礎構造が条件式(1´)〜(1C´)を満たすと好ましい理由と同様である。
0.5λ1/(n−1)<d0<0.97λ1/(n−1) (10´)
0.5λ1/(n−1)<d0<0.9λ1/(n−1) (10A)
0.55λ1/(n−1)<d0<0.89λ1/(n−1)
(10B)
0.56λ1/(n−1)<d0<0.84λ1/(n−1)
(10B´)
0.55λ1/(n−1)<d0<0.79λ1/(n−1)
(10C)
0.56λ1/(n−1)<d0<0.74λ1/(n−1)
(10C´)
第1光路差付与構造が条件式(10´)〜(10C´)を満たすと好ましい理由は、上述した第1基礎構造が条件式(1´)〜(1C´)を満たすと好ましい理由と同様である。
また、第1基礎構造について、階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d1=h1・λ1/(n−1)と表し、同じくd1=h3・λ3/(n3−1)と表す場合(n3は、第3光束における対物レンズの屈折率を表す)、h1=d1・(n−1)/λ1、h3=d3・(n3−1)/λ3となるが、このときの|J1−h1|・L 及び |J3−h3|・L の値が整数に近い方が、BD及びCDで高い効率を得ることが出来るため好ましい。尚、J1はh1を小数点一桁で四捨五入した際に得られる整数であり、J3はh3を小数点一桁で四捨五入した際に得られる整数であり、Lは階段型構造のレベル数を示す。言い換えると、小さい段差による光路差をL倍したものが波長の整数倍に等しければ最も効率が高くなり、整数に近ければ近いほど高い効率が得られる。また、|J1−h1|・L及び|J3−h3|・Lに最も近い整数の値は、それぞれBD及びCDの回折次数の絶対値に一致する。より具体的には、|J1−h1|・L及び|J3−h3|・Lの小数部が0.4より小さい、又は、0.6より大きいことが望ましい。さらには、|J1−h1|・L及び|J3−h3|・Lの小数部が0.2より小さい、又は、0.8より大きいことが望ましい。
上述したように、条件式(1)を満たすことにより、波長λ1の第1光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号が、波長λ3の第3光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と異なる。
ここで、ベース面(母非球面という場合もある)による屈折作用を除き、第1基礎構造による回折作用のみを考えた場合に、第1基礎構造を通過した第1光束は光軸から離れる程、位相が進み、且つ、第1基礎構造を通過した第3光束は光軸から離れる程、位相が遅れるような場合、又は、第1基礎構造を通過した第1光束は光軸から離れる程、位相が遅れ、且つ、第1基礎構造を通過した第3光束は光軸から離れる程、位相が進むような場合、回折次数の正負の符号が異なると言える。尚、第1基礎構造が、階段単位の繰り返し構造である場合は、単位構造である一つの階段単位の中で、上記の位相の進みと位相の遅れが起きている。また、光束が屈折作用のみを受けている場合に比して、回折作用が光束をより収束する方向に曲げる場合、正の回折次数であるとみなす。逆に、光束が屈折作用のみを受けている場合に比して、回折作用が光束をより発散する方向に曲げる場合、負の回折次数であるとみなす。尚、第1基礎構造を通過した第1光束は、回折次数が正となる回折光の光量が最大となることが好ましい。何故なら、第1光束が用いられる第1光ディスクと第3光束が用いられる第3光ディスクを比較した場合、保護層の厚さが第3光ディスクの方が厚いため、十分なワーキングディスタンスを確保するには、回折作用により第3光束をより発散傾向に、第1光束をより収束傾向にする必要があるからである。
更に、光ピックアップ装置が、第1光源、第3光源に加えて、第2光源を有しており、対物レンズが、第2光源から出射される波長λ2の第2光束を用いて厚さ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う場合、波長λ1の第1光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号が、波長λ2の第2光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と異なっていることが好ましい。
1.5・λ1<λ2<1.7・λ1を満たす場合に、波長λ1の第1光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号を、波長λ2の第2光束が第1基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と異ならせるためには、以下の式(1X)、
0.5λ1/(n−1)<d1<0.83λ1/(n−1) (1X)
を満たすことが好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d1<0.83λ1/(n−1) (1X)
を満たすことが好ましい。
何故なら、式(1X)の左側の不等号を満たすことにより、光路差H1の小数部が0.5より大きくなる。また、式(1X)の右側の不等号を満たすことにより、λ1とλ2の関係から、光路差H2の小数部が0.5より小さくなる。これにより、波長λ1の回折次数と、波長λ2との回折次数とは異符号の関係になるからである。
また、先述したように、第1基礎構造は、階段単位のテラス面をベース面と平行とせず、図10に示すような傾斜させたブレーズ型階段構造であってもよい。テラス面を傾斜させることにより、各テラス面で生じる波面のつながり方を変化させることができ、結果として、発生する光量が最大となる回折光の回折次数は変えずに、波長λ1の第1光束、波長λ2の第2光束及び波長λ3の第3光束の回折効率を調整することが可能となる。
第1基礎構造の、より具体的な好ましい構成の例を以下に示す。尚、第1光路差付与構造は、第1基礎構造のみからなっていてもよい。特に、対物レンズが、第1光束及び第3光束の2つのみに対して用いられる場合は、第1光路差付与構造が第1基礎構造のみからなることが好ましい。
(第1基礎構造の第1の例)
本例においては、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=1、|M|=2、|N|=2となるものである。また、MとNは正負の符号が等しく、LはM,Nと正負の符号が異なる。好ましくは、Lが+1であり、Mが−2、Nが−2であることである。
本例においては、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=1、|M|=2、|N|=2となるものである。また、MとNは正負の符号が等しく、LはM,Nと正負の符号が異なる。好ましくは、Lが+1であり、Mが−2、Nが−2であることである。
本例の第1基礎構造は、5レベルの階段型構造を有する。また、テラス面がベース面に平行な階段型構造である。さらに、以下の条件式、
0.7λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1) (1D)
を満たすことが好ましい。
0.7λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1) (1D)
を満たすことが好ましい。
上記条件式を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.72λ1/(n−1)<d1<0.88λ1/(n−1)
(1D´)
を満たすことである。
0.72λ1/(n−1)<d1<0.88λ1/(n−1)
(1D´)
を満たすことである。
また、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
0.7λ1/(n−1)<d1<0.75λ1/(n−1) (1E)
を満たすことが好ましい。
0.7λ1/(n−1)<d1<0.75λ1/(n−1) (1E)
を満たすことが好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.72λ1/(n−1)<d1<0.74λ1/(n−1)
(1E´)
を満たすことである。
0.72λ1/(n−1)<d1<0.74λ1/(n−1)
(1E´)
を満たすことである。
より具体的には、例えば、図6及び以下の表1に示すような構造が挙げられる。5レベルの階段型構造であり、λ1で+1次回折光、λ2で−2次回折光、λ3で−2次回折光を最も多く発生させる。λ1=0.405μm、n=1.605367、d1=0.52μmである。即ち、d1=0.77λ1/(n−1)である。従って、条件式(1D´)を満たすので、表1に示すように、第1光束及び第3光束に対して50%以上の回折効率を得ることができる。即ち、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を維持することができる。
さらに、図6の例を元に、第1基礎構造において、5レベルの階段構造は維持しつつ、小さい段差の光軸方向段差量d1を変えることにより、一つの小さい段差で生じる光路差を変えた場合に、どのようにλ1の1次回折光、λ2での−2次回折光、λ3での−2次回折光の回折効率が変動するのかを示したグラフが図7である。このグラフから、光路差がおよそ0.72λ1〜0.88λ1の範囲であれば、第1光束及び第3光束に対して50%以上の回折効率を維持でき、およそ0.72λ1〜0.74λ1の範囲であれば、第1光束、第2光束及び第3光束に対して50%以上の回折効率を維持できることがわかる。
(第1基礎構造の第2の例)
本例においては、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=1、|M|=1、|N|=1となるものである。また、MとNは正負の符号が等しく、LはM,Nと正負の符号が異なる。好ましくは、Lが+1であり、Mが−1、Nが−1であることである。
本例においては、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=1、|M|=1、|N|=1となるものである。また、MとNは正負の符号が等しく、LはM,Nと正負の符号が異なる。好ましくは、Lが+1であり、Mが−1、Nが−1であることである。
本例の第1基礎構造は、3レベルの階段型構造を有する。また、テラス面がベース面に平行な階段型構造である。さらに、以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d1<0.8λ1/(n−1) (1F)
を満たすことが好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d1<0.8λ1/(n−1) (1F)
を満たすことが好ましい。
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.56λ1/(n−1)<d1<0.77λ1/(n−1)
(1F´)
を満たすことである。
0.56λ1/(n−1)<d1<0.77λ1/(n−1)
(1F´)
を満たすことである。
また、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して、高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d1<0.75λ1/(n−1) (1G)
を満たすことが好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d1<0.75λ1/(n−1) (1G)
を満たすことが好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.56λ1/(n−1)<d1<0.74λ1/(n−1)
(1G´)
を満たすことである。
0.56λ1/(n−1)<d1<0.74λ1/(n−1)
(1G´)
を満たすことである。
より具体的には、例えば、図8及び以下の表2に示すような構造が挙げられる。3レベルの階段型構造であり、λ1で+1次回折光、λ2で−1次回折光、λ3で−1次回折光を最も多く発生させる。λ1=0.405μm、n=1.605367、d1=0.43μmである。即ち、d1=0.64λ1/(n−1)である。従って、条件式(1G´)を満たすので、表2に示すように、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して50%以上の回折効率を得ることができる。即ち、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して、高い回折効率を維持することができる。
さらに、図8の例を元に、第1基礎構造において、3レベルの階段構造は維持しつつ、小さい段差の光軸方向段差量d1を変えることにより、一つの小さい段差で生じる光路差を変えた場合に、どのようにλ1の1次回折光、λ2での−1次回折光、λ3での−1次回折光の回折効率が変動するのかを示したグラフが図9である。このグラフから、光路差がおよそ0.56λ1〜0.77λ1の範囲であれば、第1光束及び第3光束に対して50%以上の回折効率を維持でき、およそ0.56λ1〜0.74λ1の範囲であれば、第1光束、第2光束及び第3光束に対して50%以上の回折効率を維持できることがわかる。
(第1基礎構造の第3の例)
本例においては、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=1、|M|=2、|N|=2となるものである。また、MとNは正負の符号が等しく、LはM,Nと正負の符号が異なる。好ましくは、Lが+1であり、Mが−2、Nが−2であることである。
本例においては、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=1、|M|=2、|N|=2となるものである。また、MとNは正負の符号が等しく、LはM,Nと正負の符号が異なる。好ましくは、Lが+1であり、Mが−2、Nが−2であることである。
本例の第1基礎構造は、5レベルの階段型構造を有する。また、本例は、テラス面が傾斜したブレーズ型階段構造である。さらに、以下の条件式、
0.55λ1/(n−1)<d1<0.75λ1/(n−1) (1H)
を満たすことが好ましい。
0.55λ1/(n−1)<d1<0.75λ1/(n−1) (1H)
を満たすことが好ましい。
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.59λ1/(n−1)<d1<0.71λ1/(n−1)
(1H´)
を満たすことである。
0.59λ1/(n−1)<d1<0.71λ1/(n−1)
(1H´)
を満たすことである。
また、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して、高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
0.55λ1/(n−1)<d1<0.67λ1/(n−1) (1I)
を満たすことが好ましい。
0.55λ1/(n−1)<d1<0.67λ1/(n−1) (1I)
を満たすことが好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.59λ1/(n−1)<d1<0.63λ1/(n−1)
(1I´)
を満たすことである。
0.59λ1/(n−1)<d1<0.63λ1/(n−1)
(1I´)
を満たすことである。
より具体的には、例えば、図10及び以下の表3に示すような構造が挙げられる。5レベルのブレーズ型階段構造であり、λ1で+1次回折光、λ2で−2次回折光、λ3で−2次回折光を最も多く発生させる。λ1=0.405μm、n=1.605367、d1=0.42μmである。また、傾斜は小さな段差1段当たり0.1μmである。この場合、d1=0.62λ1/(n−1)となる。しかしながら、小さな段差1段当たり0.1μmで傾斜させているため、当該段差によって与えられる光路差は、0.62λ1ではなく、0.77λ1となる。条件式(1I´)を満たし、且つ、テラス面を傾斜させて回折光率を調整しているので、表3に示すように、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して50%以上の回折効率を得ることができる。即ち、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して、高い回折効率を維持することができる。
さらに、図10の例を元に、第1基礎構造において、5レベルのブレーズ型階段構造は維持しつつ、小さい段差の光軸方向段差量d1を変えることにより、一つの小さい段差で生じる光路差を変えた場合に、どのようにλ1の1次回折光、λ2での−2次回折光、λ3での−2次回折光の回折効率が変動するのかを示したグラフが図11(a)である。このグラフから、光路差がおよそ0.59λ1〜0.71λ1の範囲であれば、第1光束及び第3光束に対して50%以上の回折効率を維持でき、およそ0.59λ1〜0.63λ1の範囲であれば、第1光束、第2光束及び第3光束に対して50%以上の回折効率を維持できることがわかる。
上記条件式(1H)〜(1I´)について、より正確に詳述するならば、本例の階段単位の一つの小さな段差において、傾斜と段差の両方によって与えられる光路差を鑑みた場合、小さい段差の光軸方向段差量d1を変えることにより、一つの小さい段差で生じる光路差を変えた場合に、どのようにλ1の1次回折光、λ2での−1次回折光、λ3での−1次回折光の回折効率が変動するのかを示したグラフが図11(b)である。このグラフから分かるように光路差が、0.7λ1より大きく、0.9λ1より小さいことが好ましい。より好ましくは、与えられる光路差が、0.74λ1より大きく、0.86λ1より小さいことである。この条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、50%以上の回折効率を得ることができるため好ましい。更に好ましくは、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して50%以上の回折効率を得るという観点からは、与えられる光路差が0.74λ1より大きく、0.78λ1より小さいことである。
次に、第1基礎構造と第2基礎構造とを重畳して、第1光路差付与構造を得る場合について詳述する。対物レンズが、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して用いられる場合は、第1基礎構造と第2基礎構造とを重畳した第1光路差付与構造とすることが好ましい。この場合、第1基礎構造が、第1光ディスクと第3光ディスクの互換を可能とし、第2基礎構造が、第1光ディスクと第2光ディスクの互換を可能とするような構造であることが好ましい。従って、第2基礎構造は、第2基礎構造を通過する第1光束及び第2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。
尚、第1基礎構造のみからなる第1光路差付与構造を対物レンズの一つの光学面に設け、第2基礎構造を含む第4光路差付与構造を対物レンズの対向する別の光学面に設ける態様を否定するものではない。
重畳後の構造について説明する前に、先ずは、第2基礎構造について説明する。第2基礎構造としては、ブレーズ型構造と階段型構造の何れも用いることができる。第2基礎構造の、より具体的な好ましい構成の例を以下に示す。
(第2基礎構造の第1の例)
本例においては、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=2、|M|=1、|N|=1となるものである。また、L、M、Nは全て正負の符号が等しい。好ましくは、Lが+2であり、Mが+1、Nが+1であることである。
本例においては、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=2、|M|=1、|N|=1となるものである。また、L、M、Nは全て正負の符号が等しい。好ましくは、Lが+2であり、Mが+1、Nが+1であることである。
本例の第2基礎構造は、ブレーズ型構造を有する。さらに、ブレーズ型構造である第2基礎構造の光軸方向段差量d2が以下の条件式、
1.5λ1/(n−1)<d2<2.4λ1/(n−1) (1J)
を満たすことが好ましい。
1.5λ1/(n−1)<d2<2.4λ1/(n−1) (1J)
を満たすことが好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
1.9λ1/(n−1)<d2<2.1λ1/(n−1) (1J´)
を満たすことである。
1.9λ1/(n−1)<d2<2.1λ1/(n−1) (1J´)
を満たすことである。
より具体的には、例えば、図12及び以下の表4に示すような構造が挙げられる。ブレーズ型構造であり、λ1で+2次回折光、λ2で+1次回折光、λ3で+1次回折光を最も多く発生させる。λ1=0.405μm、n=1.605367、ブレーズ型構造の光軸方向段差量d2=1.34μmである。即ち、d2=2λ1/(n−1)である。従って、条件式(1J´)を満たす。
(第2基礎構造の第2の例)
本例においては、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=0、|M|=1、|N|=0となるものである。好ましくは、Mが+1であることである。
本例においては、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=0、|M|=1、|N|=0となるものである。好ましくは、Mが+1であることである。
本例の第2基礎構造は、テラス面がベース面に平行な5レベルの階段型構造を有する。さらに、階段型構造の小さい光軸方向段差量d2が以下の条件式、
1.5λ1/(n−1)<d2<2.4λ1/(n−1) (1K)
を満たすことが好ましい。
1.5λ1/(n−1)<d2<2.4λ1/(n−1) (1K)
を満たすことが好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
1.9・λ1/(n−1)<d2<2.1λ1/(n−1) (1K´)
を満たすことである。
1.9・λ1/(n−1)<d2<2.1λ1/(n−1) (1K´)
を満たすことである。
より具体的には、例えば、図13及び以下の表5に示すような構造が挙げられる。5レベルの階段型構造であり、λ1で0次回折光、λ2で+1次回折光、λ3で0次回折光を最も多く発生させる。λ1=0.405μm、n=1.605367、d2=1.34μmである。即ち、d2=2λ1/(n−1)である。
(第2基礎構造の第3の例)
本例においては、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=2、|M|=2、|N|=1となるものである。L、M、Nは、共に符号が等しい。好ましくは、Lが+2であり、Mが+2であり、Mが+1であることである。
本例においては、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、N次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=2、|M|=2、|N|=1となるものである。L、M、Nは、共に符号が等しい。好ましくは、Lが+2であり、Mが+2であり、Mが+1であることである。
本例の第2基礎構造は、4レベルのブレーズ型階段構造を有する。ブレーズ型階段構造の小さい光軸方向段差量d2が以下の条件式、
1.5λ1/(n−1)<d2<2.5λ1/(n−1) (1L)
を満たすことが好ましい。
1.5λ1/(n−1)<d2<2.5λ1/(n−1) (1L)
を満たすことが好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
1.7λ1/(n−1)<d2<2.3λ1/(n−1) (1L´)
を満たすことである。
1.7λ1/(n−1)<d2<2.3λ1/(n−1) (1L´)
を満たすことである。
さらに、本例の第2基礎構造は、重畳した後のブレーズ型階段構造の大きい光軸方向段差量d21が以下の条件式、
7.0λ1/(n−1)<d21<8.0λ1/(n−1) (1M)
を満たすことが好ましい。
7.0λ1/(n−1)<d21<8.0λ1/(n−1) (1M)
を満たすことが好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
7.3λ1/(n−1)<d21<7.7λ1/(n−1) (1M´)
を満たすことである。
7.3λ1/(n−1)<d21<7.7λ1/(n−1) (1M´)
を満たすことである。
より具体的には、例えば、図14及び以下の表6に示すような構造が挙げられる。小さい光軸方向段差量が1.34μmであって、一段あたりの傾斜量が0.33μmである4レベルのブレーズ型階段構造であり、λ1で+2次回折光、λ2で+2次回折光、λ3で+1次回折光を最も多く発生させる。λ1=0.405μm、n=1.605367、d2=1.34μm、d21=5.34μmである。以上から、d2=2λ1/(n−1)となるが、テラス面が傾斜しているため、段差によって与えられる光路差は、2λ1ではなく、2.5λ1となる。
上記条件式(1L)〜(1L´)について、より正確に詳述するならば、本例の階段単位の一つの小さな段差において、傾斜と段差の両方によって与えられる光路差を鑑みた場合、光路差が、2.0λ1より大きく、3.0λ1より小さいことが好ましい。より好ましくは、与えられる光路差が、2.2λ1より大きく、2.7λ1より小さいことである。
次に、第1基礎構造と第2基礎構造の重畳について説明する。第1基礎構造と第2基礎構造とを重畳する場合であって第2基礎構造がブレーズ型構造である場合、第2基礎構造の全ての段差部の位置と第1基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳させることが、第1光路差付与構造の形状を単純化できるので、製造のしやすさの観点から好ましい。このように複数の基礎構造の段差部の位置を一致させることを、「繰り返し周期を一致させる」という。この場合、第1光路差付与構造はブレーズ型階段構造となる。一例としては、図3(a)に示すブレーズ型構造の最も深くなる位置P1と、図3(b)に示す階段型構造の最も深くなる位置P2とを一致させて重畳する例を示す。これは、ブレーズ型構造である第2基礎構造の全ての段差部の位置と階段型構造である第1基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳させている例である。これにより、図3(c)に示す第1光路差付与構造を得ることができる。このように、ブレーズ型構造と階段型構造とをブレーズ型の段差の位置と階段型構造の大きな段差の位置とを一致させて重畳させて図3(c)のようなブレーズ型階段構造を得ることができる。
一方、第1基礎構造と第2基礎構造を重畳する場合であって第2基礎構造も階段型構造である場合、即ち、階段型構造同士の重畳の場合、第1基礎構造の階段型構造と、第2基礎構造の階段型構造とは、第2基礎構造の全ての大きい段差の位置と第1基礎構造の大きい段差の位置が一致するように重畳させるか、又は、第2基礎構造の大きい段差の位置と第1基礎構造の全ての大きい段差の位置が一致するように重畳させることが好ましい。より好ましくは、図3(b)における位置P2同士を重ね合わせるようにすればよい。このことも、「繰り返し周期を一致させる」と称する。更に、第1基礎構造の一単位の輪帯に対して、第2基礎構造の複数単位の輪帯を重畳させても良い。
尚、第1基礎構造と第2基礎構造を重畳させる場合、第1基礎構造と第2基礎構造の向きが一致するように重畳しても、第1基礎構造と第2基礎構造の向きが逆になるように重畳してもよい。
このように、繰返し周期を一致させて、第1基礎構造とブレーズ型構造である第2基礎構造を重畳して第1光路差付与構造を得る場合、第1光路差付与構造はブレーズ型階段構造となり、当該ブレーズ型階段構造の階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d0が以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d0<λ1/(n−1) (10)
を満たすことが好ましい。ただし、nは、前記第1光束における前記対物レンズの屈折率を表す。
0.5λ1/(n−1)<d0<λ1/(n−1) (10)
を満たすことが好ましい。ただし、nは、前記第1光束における前記対物レンズの屈折率を表す。
第1光路差付与構造が条件式(10)を満たすと好ましい理由は、上述した第1基礎構造が条件式(1)を満たすと好ましい理由と同様である。
尚、第1波長が0.405μm近辺であって、第3波長が0.785μm近辺である場合に、波長λ1の回折光の回折次数と、波長λ3の回折光の回折次数とを、異符号の関係にするためには、以下の式(10´)、
0.5λ1/(n−1)<d0<0.97λ1/(n−1) (10´)
を満たすことが好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d0<0.97λ1/(n−1) (10´)
を満たすことが好ましい。
更に、光軸方向段差量d0は以下の条件式、
0.5λ1/(n−1)<d0<0.9λ1/(n−1) (10A)
を満たすと、より好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d0<0.9λ1/(n−1) (10A)
を満たすと、より好ましい。
更に、光軸方向段差量d0は以下の条件式、
0.55λ1/(n−1)<d0<0.89λ1/(n−1)
(10B)
を満たすと、より好ましい。
0.55λ1/(n−1)<d0<0.89λ1/(n−1)
(10B)
を満たすと、より好ましい。
上記式(10B)を満たすことにより、第1光束、第3光束、共に50%以上の回折効率を得られるため好ましい。
更に、光軸方向段差量d0は以下の条件式、
0.56λ1/(n−1)<d0<0.84λ1/(n−1)
(10B´)
を満たすと、より好ましい。
0.56λ1/(n−1)<d0<0.84λ1/(n−1)
(10B´)
を満たすと、より好ましい。
更に、光軸方向段差量d0は以下の条件式、
0.55λ1/(n−1)<d0<0.79λ1/(n−1)
(10C)
を満たすと、より好ましい。
0.55λ1/(n−1)<d0<0.79λ1/(n−1)
(10C)
を満たすと、より好ましい。
上記式(10C)を満たすことにより、第1光束、第2光束及び第3光束の全てで50%以上の回折効率を得られるため好ましい。
更に、光軸方向段差量d1は以下の条件式、
0.56λ1/(n−1)<d1<0.74λ1/(n−1)
(10C´)
を満たすと、より好ましい。
0.56λ1/(n−1)<d1<0.74λ1/(n−1)
(10C´)
を満たすと、より好ましい。
一方、形状の単純化に拘らなければ、第1基礎構造と第2基礎構造はどのように重畳しても構わない。第1基礎構造の階段型構造と、第2基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とを、一部の構造の繰り返し周期のみが一致するように重畳させてもよいし、繰返し周期が全く一致しないように重畳させてもよい。例えば、第2基礎構造がブレーズ型構造である場合、第1基礎構造の階段型構造と、第2基礎構造のブレーズ型構造とは、第2基礎構造の少なくとも一つの段差部の位置と第1基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させてもよい。第2基礎構造の50%以上の段差部の位置と第1基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させてもよい。さらには、全ての第2基礎構造の段差部の位置と第1基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させてもよい。
また、第2基礎構造が階段型構造である場合、第1基礎構造の階段型構造と、第2基礎構造の階段型構造とは、第2基礎構造の少なくとも一つの大きい段差の位置と第1基礎構造の大きい段差の位置が一致しないように重畳させてもよい。第2基礎構造の50%以上の大きい段差の位置と第1基礎構造の大きい段差の位置が一致しないように重畳させてもよい。さらには、第2基礎構造の大きい段差の位置と第1基礎構造の大きい段差の位置が全て一致しないように重畳させてもよい。
次に、第1基礎構造と第2基礎構造を、繰返し周期を一致させるように重畳して得た第1光路差付与構造の好ましい例を以下に幾つか示す。
(例1)
好ましい第1光路差付与構造の一例としては、以下に示す第1基礎構造と第2基礎構造の組み合わせが挙げられる。第1基礎構造を5レベルの階段型構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−2次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。
好ましい第1光路差付与構造の一例としては、以下に示す第1基礎構造と第2基礎構造の組み合わせが挙げられる。第1基礎構造を5レベルの階段型構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−2次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。
この第1基礎構造と第2基礎構造を、繰返し周期を一致させるように重畳して得た第1光路差付与構造は、ブレーズ型階段構造となる。
このブレーズ型階段構造において、第1基礎構造と第2基礎構造のピッチを一致させ、且つ、同じ向きで重畳させている部分については、小さい光軸方向段差量d0と大きい光軸方向段差量d00は以下の条件式を満たすことが好ましい。
0.7λ1/(n−1)<d0<0.9λ1/(n−1) (10M)
4.3λ1/(n−1)<d00<6.0λ1/(n−1) (10N)
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
0.7λ1/(n−1)<d0<0.9λ1/(n−1) (10M)
4.3λ1/(n−1)<d00<6.0λ1/(n−1) (10N)
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.72λ1/(n−1)<d0<0.88λ1/(n−1)
(10M´)
4.32λ1/(n−1)<d00<5.92λ1/(n−1)
(10N´)
を満たすことである。
0.72λ1/(n−1)<d0<0.88λ1/(n−1)
(10M´)
4.32λ1/(n−1)<d00<5.92λ1/(n−1)
(10N´)
を満たすことである。
さらに、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
0.7λ1/(n−1)<d0<0.75λ1/(n−1)
(10M´´)
4.3λ1/(n−1)<d00<5.4λ1/(n−1)
(10N´´)
を満たすことが好ましい。
0.7λ1/(n−1)<d0<0.75λ1/(n−1)
(10M´´)
4.3λ1/(n−1)<d00<5.4λ1/(n−1)
(10N´´)
を満たすことが好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.72λ1/(n−1)<d0<0.74λ1/(n−1)
(10M´´´)
4.38λ1/(n−1)<d00<5.36λ1/(n−1)
(10N´´´)
を満たすことである。
0.72λ1/(n−1)<d0<0.74λ1/(n−1)
(10M´´´)
4.38λ1/(n−1)<d00<5.36λ1/(n−1)
(10N´´´)
を満たすことである。
一方、このブレーズ型階段構造において、第1基礎構造と第2基礎構造のピッチを一致させ、且つ、第1基礎構造と第2基礎構造を逆向きで重畳させている部分については、大きい光軸方向段差量d00は以下の条件式を満たすことが好ましい。小さい光軸方向段差量は先述同様である。
0.4λ1/(n−1)<d00<2.1λ1/(n−1) (10N)
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
0.4λ1/(n−1)<d00<2.1λ1/(n−1) (10N)
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、を満たすことである。
0.48λ1/(n−1)<d00<2.02λ1/(n−1)
(10N´)
を満たすことである。
0.48λ1/(n−1)<d00<2.02λ1/(n−1)
(10N´)
を満たすことである。
さらに、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
0.4λ1/(n−1)<d00<1.5λ1/(n−1)
(10N´´)
を満たすことが好ましい。
0.4λ1/(n−1)<d00<1.5λ1/(n−1)
(10N´´)
を満たすことが好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.48λ1/(n−1)<d00<1.46λ1/(n−1)
(10N´´´)
を満たすことである。
0.48λ1/(n−1)<d00<1.46λ1/(n−1)
(10N´´´)
を満たすことである。
図15に、本例の第1基礎構造と第2基礎構造とを重畳しているが、繰返し周期が一致しておらず、第2基礎構造の少なくとも一つの段差の位置が、第1基礎構造の大きな段差の位置と一致していない例を示す。図15に示した例では、階段構造の高さが高い部分や、1段の幅が狭い部分が存在する。更に、図15の例から、第2基礎構造の全ての段差の位置が第1基礎構造の大きな段差の位置と一致するように重畳した例を図16に示す。図16に示す例は、階段構造の高さが高い部分や、1段の幅が狭い部分が無くなり、図15の例に比べ製造上有利な構成となっている。尚、図15と図16の例は、ブレーズ型構造の向きと階段型構造の向きを逆向きにして重畳した例である。
この例1で示した第1光路差付与構造は、第1光ディスク、第2光ディスク、そして第3光ディスクの3つの光ディスクに対する互換を可能とし、しかも、回折効率を何れの光ディスクに対してもバランスよく高く維持することができる。
(例2)
好ましい第1光路差付与構造の他の例としては、以下に示す第1基礎構造と第2基礎構造の組み合わせが挙げられる。第1基礎構造を3レベルの階段型構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。
好ましい第1光路差付与構造の他の例としては、以下に示す第1基礎構造と第2基礎構造の組み合わせが挙げられる。第1基礎構造を3レベルの階段型構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。
この第1基礎構造と第2基礎構造を、繰返し周期を一致させるように重畳して得た第1光路差付与構造は、ブレーズ型階段構造となる。
このブレーズ型階段構造において、第1基礎構造と第2基礎構造のピッチを一致させ、且つ、第1基礎構造と第2基礎構造の向きを同じにして重畳させている部分については、小さい光軸方向段差量d0と大きい光軸方向段差量d00は以下の条件式を満たすことが好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d0<0.8λ1/(n−1) (10P)
2.5λ1/(n−1)<d00<4.0λ1/(n−1) (10Q)
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d0<0.8λ1/(n−1) (10P)
2.5λ1/(n−1)<d00<4.0λ1/(n−1) (10Q)
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.56λ1/(n−1)<d0<0.77λ1/(n−1)
(10P´)
2.62λ1/(n−1)<d00<3.94λ1/(n−1)
(10Q´)
を満たすことである。
0.56λ1/(n−1)<d0<0.77λ1/(n−1)
(10P´)
2.62λ1/(n−1)<d00<3.94λ1/(n−1)
(10Q´)
を満たすことである。
さらに、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式を満たすことが好ましい。
0.5λ1/(n−1)<d0<0.75λ1/(n−1)
(10P´´)
2.5λ1/(n−1)<d00<3.9λ1/(n−1)
(10Q´´)
より好ましくは、以下の条件式、
0.72λ1/(n−1)<d0<0.74λ1/(n−1)
(10P´´´)
2.62λ1/(n−1)<d00<3.88λ1/(n−1)
(10Q´´´)
を満たすことである。
0.5λ1/(n−1)<d0<0.75λ1/(n−1)
(10P´´)
2.5λ1/(n−1)<d00<3.9λ1/(n−1)
(10Q´´)
より好ましくは、以下の条件式、
0.72λ1/(n−1)<d0<0.74λ1/(n−1)
(10P´´´)
2.62λ1/(n−1)<d00<3.88λ1/(n−1)
(10Q´´´)
を満たすことである。
一方、このブレーズ型階段構造において、第1基礎構造と第2基礎構造のピッチを一致させ、且つ、第1基礎構造と第2基礎構造を逆向きて重畳させている部分については、大きい光軸方向段差量d00は以下の条件式を満たすことが好ましい。小さい光軸方向段差量は先述同様である。
0・λ1/(n−1)<d00<1.4λ1/(n−1) (10Q)
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
0・λ1/(n−1)<d00<1.4λ1/(n−1) (10Q)
上記条件を満たすことにより、第1光束及び第3光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。
より好ましくは、以下の条件式、
0.04λ1/(n−1)<d00<1.28λ1/(n−1)
(10Q´)
を満たすことである。
0.04λ1/(n−1)<d00<1.28λ1/(n−1)
(10Q´)
を満たすことである。
さらに、第1光束、第2光束及び第3光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式を満たすことが好ましい。
0・λ1/(n−1)<d00<1.4λ1/(n−1)
(10Q´´)
より好ましくは、以下の条件式、
0.02λ1/(n−1)<d00<0.96λ1/(n−1)
(10Q´´´)
を満たすことである。
0・λ1/(n−1)<d00<1.4λ1/(n−1)
(10Q´´)
より好ましくは、以下の条件式、
0.02λ1/(n−1)<d00<0.96λ1/(n−1)
(10Q´´´)
を満たすことである。
図17に、本例の第1基礎構造と第2基礎構造とを重畳しているが、繰返し周期が一致しておらず、第2基礎構造の少なくとも一つの段差の位置が、第1基礎構造の大きな段差の位置と一致していない例を示す。図17に示した例では、階段構造の高さが高い部分や、1段の幅が狭い部分が存在する。更に、図17の例から、第2基礎構造の全ての段差の位置が第1基礎構造の大きな段差の位置と一致するように重畳した例を図18に示す。図18に示す例は、階段構造の高さが高い部分や、1段の幅が狭い部分が無くなり、図17の例に比べ製造上有利な構成となっている。尚、図17と図18の例は、ブレーズ型構造の向きと階段型構造の向きを同じ向きで重畳した部分と逆向きにして重畳した部分とを共に含む例である。
この例2で示した第1光路差付与構造も、第1光ディスク、第2光ディスク、そして第3光ディスクの3つの光ディスクに対する互換を可能とし、しかも、回折効率を何れの光ディスクに対してもバランスよく高く維持することができる。
また、対物レンズの中央領域に設けられた第1光路差付与構造に加え、対物レンズの周辺領域に第2光路差付与構造を設ける場合、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。
対物レンズが、第1光源と第3光源のみを有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、対物レンズは、対物レンズの第1光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第1光束及び第3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。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第1光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第1光束を、第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズの第1光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第3光束を、第3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、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光束及び第3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1光束と第3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。
一方、対物レンズが、第1光源と第3光源に加えて第2光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、対物レンズは、対物レンズの第1光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第1光束、第2光束及び第3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。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第1光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第1光束を、第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズの第1光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第2光束を、第2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。さらに、対物レンズは、対物レンズの第1光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第3光束を、第3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、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、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、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。さらに、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光束及び第3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1光束と第3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。
対物レンズが、第1光源と第3光源のみを有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、対物レンズは、周辺領域を通過する第1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。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの周辺領域を通過する第1光束を、第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光する。また、周辺領域を通過する第3光束は、第3光ディスクの情報の記録及び/又は再生に用いられないことが好ましい。周辺領域を通過した第3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、周辺領域を通過する第3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。フレアについては、後述する。
一方、対物レンズが、第1光源と第3光源に加えて第2光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合であって、対物レンズに第2光路差付与構造が設けられた場合、これを用いて周辺領域を通過する第1光束及び第2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。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第2光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第1光束を、第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズに第2光路差付与構造が設けられた場合、これを用いて周辺領域を通過する第2光束を、第2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。また第2光路差付与構造は、第2光路差付与構造を通過する第1光束及び第2光束の波長の違いにより発生する色球面収差を補正することが好ましい。
また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第3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3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、対物レンズに第2光路差付与構造が設けられた場合、これにより周辺領域を通過する第3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。図4に示すように、対物レンズを通過した第3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SCN、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部SMD、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SOT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。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ぶ。つまり、対物レンズの周辺領域に設けられた第2光路差付与構造を通過した第3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。
第2光路差付与構造としては、以下の3つの条件を満たすものであることが好ましい。1)第1光路差付与構造と第2光路差付与構造とで、温度特性や波長特性において大きなずれが生じない、2)第1光束の光利用効率を高めるために、第1光束の回折効率を高めたい、3)第2光路差付与構造を通過した第3光束が第1光路差付与構造を通過した第3光束に対してフレアとなる。具体的には、以下のような構造が好ましいものとしてあげられる。
(第2光路差付与構造の第1の例)
本例においては、第2光路差付与構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=1、|M|=1となるものである。また、LとMは正負の符号が異なる。好ましくは、Lが+1であり、Mが−1であることである。形状は、5レベルの階段型構造であることが好ましい。
本例においては、第2光路差付与構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=1、|M|=1となるものである。また、LとMは正負の符号が異なる。好ましくは、Lが+1であり、Mが−1であることである。形状は、5レベルの階段型構造であることが好ましい。
(第2光路差付与構造の第2の例)
本例においては、第2光路差付与構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=2、M=0となるものである。好ましくは、Lが+2である。形状は、4レベルの階段型構造であることが好ましい。
本例においては、第2光路差付与構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、L次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうちM次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、|L|=2、M=0となるものである。好ましくは、Lが+2である。形状は、4レベルの階段型構造であることが好ましい。
対物レンズが、第1光源と第3光源に加えて第2光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、対物レンズは最周辺領域を有することが好ましいが、最周辺領域を有する場合の更に好ましい態様として、最周辺領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、最周辺領域を通過した第2光束及び第3光束は、第2光ディスク及び第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2光束及び第3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2光束及び第3光束は、第2光ディスク及び第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2光束及び第3光束は、第2光ディスク及び第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。
最周辺領域が第3光路差付与構造を有する場合、第3光路差付与構造が、第3光路差付与構造を通過した第1光束に対して、第1光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム(色球面収差)を補正するようにしてもよい。波長の僅かな変動とは、±10nm以内の変動を指す。例えば、第1光束が波長λ1より±5nm変化した際に、第3光路差付与構造によって、最周辺領域を通過した第1光束の球面収差の変動を補償し、第1光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が0.001λ2rms以上、0.070λ2rms以下となるようにすることが好ましい。
なお、第1の基礎構造と第2の基礎構造を重ね併せて第1光路差付与構造を形成することにより、第1光路差付与構造を通過した第1光束、第2光束、第3光束全ての出射光の方向を異ならせることが可能となるため、第1光束、第2光束、第3光束の全ての光束が同じ結像倍率(例えば、全て平行光束)で対物レンズに入射したとしても、異なる種類の光ディスクを用いていることに起因して発生する収差を補正でき、互換が可能となる。
対物レンズがプラスチックレンズである場合、温度特性補正用構造として第3の基礎構造を、第1の基礎構造又は第1の基礎構造及び第2の基礎構造にさらに重ねたものを第1光路差付与構造としてもよい。具体的には、第3の基礎構造の光軸方向の段差量は、第1光束に対して第1波長の略10波長分の光路差を与え、第2光束に対して第2波長の略6波長分の光路差を与え、第3光束に対して第3波長の略5波長分の光路差を与えるような段差量、又は、第1光束に対して第1波長の略2波長分の光路差を与え、第2光束に対して第2波長の略1波長分の光路差を与え、第3光束に対して第3波長の略1波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。
前述したように、段差量は大きすぎない方が好ましい。基礎構造を複数重ね合わせて得た基礎となる光路差付与構造のある輪帯の段差量が基準の値より高い場合、輪帯の段差量を10・λ1/(n−1)(μm)だけ低くすることにより、光学性能に影響を及ぼすことなく、大きすぎる段差量を減らすことが可能となる。なお、基準の値としては、任意の値を設定する事ができるが、10・λ1/(n−1)(μm)を基準値とする事が好ましい。
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、第1光路差付与構造の全ての輪帯において、(段差量/レベル幅)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/レベル幅)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。
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、0.6以上、0.9以下であることが好ましく、より好ましくは、0.7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。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。
対物レンズの中央領域と周辺領域の境界は、第3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。
対物レンズを通過した第3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3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、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3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、光ピックアップ装置の用途に応じて、中央領域の各波長に対する回折効率を適宜設定可能である。例えば、第1光ディスクに対して記録及び再生を行い、第2、第3光ディスクに対して再生のみ行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域及び/又は周辺領域の回折効率を、第1光束を重視して設定するのが好ましい。一方、第1光ディスクに対して再生のみを行い、第2、第3光ディスクに対して記録及び再生を行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域の回折効率を、第2、第3光束を重視して設定し、周辺領域の回折効率を第2光束を重視して設定するのが好ましい。
何れの場合でも、下記条件式(9)を満たすようにすることで、各領域の面積加重平均により計算される第1光束の回折効率を高く確保することが可能となる。
η11≦η21 (9)
但し、η11は中央領域における第1光束の回折効率を表し、η21は周辺領域における第1光束の回折効率を表す。なお、中央領域の回折効率を第2、第3波長の光束重視とした場合には、中央領域の第1光束の回折効率は低くなるが、第1光ディスクの開口数が第3光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第1光束の有効径全体で考えると中央領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。
但し、η11は中央領域における第1光束の回折効率を表し、η21は周辺領域における第1光束の回折効率を表す。なお、中央領域の回折効率を第2、第3波長の光束重視とした場合には、中央領域の第1光束の回折効率は低くなるが、第1光ディスクの開口数が第3光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第1光束の有効径全体で考えると中央領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。
なお、本明細書における回折効率は、以下のように定義することができる。
[1]同一の焦点距離、レンズ厚さ、開口数を有し、同一の材料で形成され、第1及び第2光路差付与構造が形成されない対物レンズの透過率を、中央領域、周辺領域に分けて測定する。この際、中央領域の透過率は、周辺領域に入射する光束を遮断して測定し、周辺領域の透過率は中央領域に入射する光束を遮断して測定する。
[2]第1及び第2光路差付与構造を有する対物レンズの透過率を、中央領域と周辺領域に分けて測定する。
[3]上記[2]の結果を[1]の結果で割った値を各領域の回折効率とする。
[1]同一の焦点距離、レンズ厚さ、開口数を有し、同一の材料で形成され、第1及び第2光路差付与構造が形成されない対物レンズの透過率を、中央領域、周辺領域に分けて測定する。この際、中央領域の透過率は、周辺領域に入射する光束を遮断して測定し、周辺領域の透過率は中央領域に入射する光束を遮断して測定する。
[2]第1及び第2光路差付与構造を有する対物レンズの透過率を、中央領域と周辺領域に分けて測定する。
[3]上記[2]の結果を[1]の結果で割った値を各領域の回折効率とする。
また、第1光束乃至第3光束の何れか二つの光束の光利用効率が70%以上であって、残りの一つの光束の光利用効率を30%以上、70%以下にするようにしてもよい。残りの一つの光束の光利用効率を40%以上、60%以下にするようにしてもよい。この場合、光利用効率を30%以上、70%以下(または40%以上、60%以下)とする光束は、第3光束であることが好ましい。
なお、ここでいう光利用効率とは、第1光路差付与構造が形成された対物レンズ(第2光路差付与構造及び第3光路差付与構造が形成されていてもよい)により光ディスクの情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をAとし、同一の材料から形成され、且つ、同一の焦点距離、軸上厚さ、開口数、波面収差を有し、第1光路差付与構造、第2光路差付与構造及び第3光路差付与構造が形成されない対物レンズにより、光情報記録媒体の情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をBとしたとき、A/Bにより算出するものとする。なお、ここでいうエアリーディスクとは、集光スポットの光軸を中心とする半径r’の円をいう。r’=0.61・λ/NAで表される。
対物レンズの第1光束における焦点距離をf1(mm)とし、対物レンズの中心厚さをd(mm)とした際に、下記の式(7)、
0.7≦d/f1≦1.5 (7)
を満たすことが好ましい。
0.7≦d/f1≦1.5 (7)
を満たすことが好ましい。
なお、下記の式(7)’、
1.0≦d/f1≦1.5 (7)’
を満たすことがより好ましい。
1.0≦d/f1≦1.5 (7)’
を満たすことがより好ましい。
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(7)、(7)’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(7)、(7)’を満たすことにより、対物レンズの軸上厚が厚くなりすぎることを防ぎ、光路差付与構造のピッチを小さくすることなく、CDの記録/再生時におけるワーキングディスタンスも確保でき、対物レンズの製造も容易にすることが出来、加えて、光の利用効率を高く維持することが可能となるため好ましい。
また、以下の条件式を満たすことが好ましい。
2.1mm≦φ≦4.2mm
尚、Φは、第2光ディスク使用時の対物レンズの有効径を表す。上記範囲を満たすことにより、第3光ディスクとしてのCDのワーキングディスタンスを実使用上問題ないレベルの距離を確保しつつ、例え、対物レンズがプラスチックレンズであったとしても、温度変化時における収差変化を問題ないレベルに維持することができる。
2.1mm≦φ≦4.2mm
尚、Φは、第2光ディスク使用時の対物レンズの有効径を表す。上記範囲を満たすことにより、第3光ディスクとしてのCDのワーキングディスタンスを実使用上問題ないレベルの距離を確保しつつ、例え、対物レンズがプラスチックレンズであったとしても、温度変化時における収差変化を問題ないレベルに維持することができる。
第1光束、第2光束及び第3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。好ましくは、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(11)、
−0.01<m1<0.01 (11)
を満たすことである。
−0.01<m1<0.01 (11)
を満たすことである。
一方で、第1光束を発散光として対物レンズに入射する場合、第1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m1が、下記の式(11’)、
−0.10<m1≦−0.01 (11’)
を満たすことが好ましい。
−0.10<m1≦−0.01 (11’)
を満たすことが好ましい。
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(12)、
−0.01<m2<0.01 (12)
を満たすことが好ましい。
−0.01<m2<0.01 (12)
を満たすことが好ましい。
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(12’)、
−0.10<m2≦−0.01 (12’)
を満たすことが好ましい。
−0.10<m2≦−0.01 (12’)
を満たすことが好ましい。
また、第3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3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m3が、下記の式(13)を満たすことが好ましい。第3光束が平行光である場合、トラッキングにおいて問題が発生しやすくなるが、本発明は第3光束が平行光であっても、良好なトラッキング特性を得ることを可能とし、3つの異なる光ディスクに対して記録及び/又は再生を適切に行う事を可能とする。
−0.01<m3<0.01 (13)
一方で、第3光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第3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m3が、下記の式(13’)、
−0.10<m3≦−0.01 (13’)
を満たすことが好ましい。
−0.01<m3<0.01 (13)
一方で、第3光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第3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m3が、下記の式(13’)、
−0.10<m3≦−0.01 (13’)
を満たすことが好ましい。
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、0.15mm以上、1.5mm以下であることが好ましい。好ましくは、0.3mm以上、0.9mm以下である。次に、第2光ディスクを用いる際の対物レンズのWDは、0.4mm以上、1.3mm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レンズのWDは、0.4mm以上、1.2mm以下であることが好ましい。
また、本発明の対物レンズがプラスチックレンズである場合、本発明の対物レンズは設計によっては、温度変化時に比較的大きな球面収差を発生し得る可能性がある。従って、本発明の対物レンズがプラスチックレンズである場合、光ピックアップ装置は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正する球面収差補正手段を有することが好ましい。球面収差補正手段としては、カップリングレンズ、コリメータレンズ、又はビームエキスパンダを光軸方向に可動することにより、温度変化によって発生した球面収差を補正する例や、液晶装置等が挙げられる。尚、当該球面収差補正手段は、他の理由によって発生した球面収差を補正する手段を兼ねていてもよい。他の理由によって発生する球面収差としては、複数の情報記録面が重なっている光ディスクの記録及び/又は再生を行う際に、ある情報記録面と他の情報記録面との間で発生する球面収差や、光源の波長の微小変動に伴う球面収差などが挙げられる。
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。
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、所望の光学特性を発揮できると共に、成形金型の構成が複雑なものになりすぎる事を防止し、転写性を良好にでき、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な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が可能になる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図5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。
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、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とを一体化したユニットMD1、レーザモジュールLM等を有する。
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波長λ2=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波長λ3=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。
図1(a)及び(b)に示されるように、本実施の形態の対物レンズOBJにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域CNと、その周囲に配置された周辺領域MDと、更にその周囲に配置された最周辺領域OTとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。図示していないが、中央領域CNには、第1の基礎構造と第2の基礎構造とを重畳した第1光路差付与構造が形成され、周辺領域MDには第2光路差付与構造が形成されている。また、最周辺領域OTには、第3光路差付与構造が形成されているものと第3光路差付与構造が形成されず屈折面のものとがある。第1の光路差付与構造は、例えば、通過した第1光束のL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光束のM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3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第1基礎構造と、通過した第1光束のX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光束のY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3光束のZ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第2基礎構造とを重畳させたものである場合、本例においては、(L、M、N)=(1,−2,−2)、(1,−1,−1)のいずれかであり、(X、Y、Z)=(2,1,1)、(0,1,0)、(2,2,1)のいずれかとする。但し、第1基礎構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、nを第1光束における対物レンズOBJの屈折率としたときに、階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d1が以下の条件式を満たすようになっている。
0.5λ1/(n−1)<d1<λ1/(n−1) (1)
また、第1基礎構造と第2基礎構造を重畳した第1光路差付与構造は、輪帯状の階段単位(ブレーズ型階段構造)を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、nを第1光束における対物レンズOBJの屈折率としたときに、階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d0が以下の条件式を満たすようになっている。
また、第1基礎構造と第2基礎構造を重畳した第1光路差付与構造は、輪帯状の階段単位(ブレーズ型階段構造)を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、nを第1光束における対物レンズOBJの屈折率としたときに、階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d0が以下の条件式を満たすようになっている。
0.5λ1/(n−1)<d0<λ1/(n−1) (10)
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、図示しない1/4波長板により直線偏光から円偏光に変換され、絞りSTによりその光束径が規制され、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と最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。
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、図示しない1/4波長板により直線偏光から円偏光に変換され、絞りSTによりその光束径が規制され、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と最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OBJ、絞りSTを透過した後、図示しない1/4波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズCLにより収斂光束とされ、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。
赤色半導体レーザEP1から射出された第2光束(λ2=655nm)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、図示しない1/4波長板により偏光変換され、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。
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、図示しない1/4波長板により偏光変換され、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。なお、往復路で1/4波長板で偏光変換されることで、1/4波長板がない場合に比較して光利用効率を高くすることができる。
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、図示しない1/4波長板により偏光変換され、対物レンズOJT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(周辺領域及び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。
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、図示しない1/4波長板により偏光変換され、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。なお、往復路で1/4波長板で偏光変換されることで、1/4波長板がない場合に比較して光利用効率を高くすることができる。
(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。
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。
表データ中の面番号は、光の入射側の面から順に示しており、対物レンズは第1面,第2面で構成され、光ディスクは第3面,第4面で構成される。曲率半径及び軸上面間隔の単位はmmである。
なお、t1は対物レンズと記録媒体との間の軸上面間隔、t2は記録媒体表面から記録面までの厚みである。また、n1〜n3はそれぞれλ1〜λ3における屈折率、νdはd線に対するアッベ数である。また、レンズの光学面は、それぞれ数2式に表に示す係数を代入した数式で規定されるものとする。ここで、実施例における第1面,第2面は非球面であり、非球面の面形状を表す式は、以下に定義する。
z=(y2/R)/〔1+√{1−(K+1)(y/R)2}〕+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14+A16y16+A18y18+A20y20
但し、
z:非球面形状(非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離)
y:光軸からの距離
R:曲率半径
K:コーニック係数
A4,A6,A8,A10,A12,A14,A16,A18,A20:非球面係数
である。
また、実施例の回折構造の光路差関数を表す式は、以下に定義する。
φ=B2y2+B4y4+B6y6+B8y8+B10y10
但し、
φ:光路差関数
y:光軸からの距離
B2,B4,B6,B8,B10:回折面係数
である。
z=(y2/R)/〔1+√{1−(K+1)(y/R)2}〕+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14+A16y16+A18y18+A20y20
但し、
z:非球面形状(非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離)
y:光軸からの距離
R:曲率半径
K:コーニック係数
A4,A6,A8,A10,A12,A14,A16,A18,A20:非球面係数
である。
また、実施例の回折構造の光路差関数を表す式は、以下に定義する。
φ=B2y2+B4y4+B6y6+B8y8+B10y10
但し、
φ:光路差関数
y:光軸からの距離
B2,B4,B6,B8,B10:回折面係数
である。
以下の実施例1〜3に共通するデータを表7として記載する。
(実施例1)
実施例1は、第1基礎構造を5レベルの階段型構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−2次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。表8に実施例1のレンズデータを示す。
実施例1は、第1基礎構造を5レベルの階段型構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−2次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。表8に実施例1のレンズデータを示す。
(実施例2)
実施例2は、第1基礎構造を3レベルの階段型構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。表9に実施例2のレンズデータを示す。
実施例2は、第1基礎構造を3レベルの階段型構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。表9に実施例2のレンズデータを示す。
(実施例3)
実施例1は、第1基礎構造を5レベルのブレーズ型階段構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−2次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。表10に実施例3のレンズデータを示す。
実施例1は、第1基礎構造を5レベルのブレーズ型階段構造とし、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−2次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。表10に実施例3のレンズデータを示す。
(実施例1〜3の考察)
BD使用時に用いる回折光の回折次数を正と定義すると、DVD、CD使用時に用いる回折光の回折次数の符号は自ずと決まる。BDでの回折次数とCDでの回折次数の差が大きいほど、第1基礎構造のピッチを大きくでき、製造しやすくなり、即ち、金型加工やレンズ成形で設計通りの形状を形成できるようになる。本実施例では、BDでの回折次数とCDでの回折次数が異符号であるため、次数の差が大きくなり、製造しやすくなるという効果がある。
BD使用時に用いる回折光の回折次数を正と定義すると、DVD、CD使用時に用いる回折光の回折次数の符号は自ずと決まる。BDでの回折次数とCDでの回折次数の差が大きいほど、第1基礎構造のピッチを大きくでき、製造しやすくなり、即ち、金型加工やレンズ成形で設計通りの形状を形成できるようになる。本実施例では、BDでの回折次数とCDでの回折次数が異符号であるため、次数の差が大きくなり、製造しやすくなるという効果がある。
より具体的に説明すると、本実施例では、階段構造の1段の光軸方向段差量d1による光路差を波長の倍数で表したとき、その倍数(小数部)が、BDで0.5より大、CDで0.5より小の関係があるため、回折次数の符号が異符号となる。本実施例によれば、階段構造の1段の高さが従来例に比べてはるかに低いため、製造しやすいという効果がある。
従来例ではCD使用時に用いる回折光の回折効率が42%と低いが、これを50%以上とすると、より適切な情報の記録及び/又は再生を行える。本実施例では、BD、CD使用時に用いる回折光の回折効率は50%以上で、十分な効率を得ることができる。
(実施例4)
実施例4は、対物レンズが中央領域、周辺領域、最周辺領域を有する。中央領域は第1光路差付与構造を有し、周辺領域は第2光路差付与構造を有し、最周辺領域は第3光路差付与構造を有する。
実施例4は、対物レンズが中央領域、周辺領域、最周辺領域を有する。中央領域は第1光路差付与構造を有し、周辺領域は第2光路差付与構造を有し、最周辺領域は第3光路差付与構造を有する。
第1光路差付与構造は、第1基礎構造と第2基礎構造を重畳した構造である。第1基礎構造は、5レベルの階段構造であり、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−2次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造は、ブレーズ型構造であり、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。
第2光路差付与構造は、5レベルの階段構造であり、第2光路差付与構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2光路差付与構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−1次回折光が最大の回折光量を有するものである。
第3光路差付与構造は、ブレーズ型構造であり、第3光路差付与構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+5次回折光が最大の回折光量を有するものである。
表11、表12に実施例4のレンズデータを示す。
(実施例5)
実施例5は、対物レンズが中央領域、周辺領域、最周辺領域を有する。中央領域は第1光路差付与構造を有し、周辺領域は第2光路差付与構造を有し、最周辺領域は第3光路差付与構造を有する。
実施例5は、対物レンズが中央領域、周辺領域、最周辺領域を有する。中央領域は第1光路差付与構造を有し、周辺領域は第2光路差付与構造を有し、最周辺領域は第3光路差付与構造を有する。
第1光路差付与構造は、第1基礎構造と第2基礎構造を重畳した構造である。第1基礎構造は、3レベルの階段構造であり、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造は、ブレーズ型構造であり、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。
第2光路差付与構造は、5レベルの階段構造であり、第2光路差付与構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2光路差付与構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−1次回折光が最大の回折光量を有するものである。
第3光路差付与構造は、ブレーズ型構造であり、第3光路差付与構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+5次回折光が最大の回折光量を有するものである。
表13、表14に実施例5のレンズデータを示す。
(実施例6)
実施例6は、対物レンズが中央領域、周辺領域、最周辺領域を有する。中央領域は第1光路差付与構造を有し、周辺領域は第2光路差付与構造を有し、最周辺領域は屈折面である。
実施例6は、対物レンズが中央領域、周辺領域、最周辺領域を有する。中央領域は第1光路差付与構造を有し、周辺領域は第2光路差付与構造を有し、最周辺領域は屈折面である。
第1光路差付与構造は、第1基礎構造と第2基礎構造を重畳した構造である。第1基礎構造は、3レベルの階段構造であり、第1基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち−1次回折光が最大の回折光量を有し、第1基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第2基礎構造は、ブレーズ型構造であり、第2基礎構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち+1次回折光が最大の回折光量を有し、第2基礎構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+1次回折光が最大の回折光量を有するものである。
第2光路差付与構造は、4レベルの階段構造であり、第2光路差付与構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、+2次回折光が最大の回折光量を有し、第2光路差付与構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち0次回折光が最大の回折光量を有するものである。
表15、表16に実施例6のレンズデータを示す。
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
CN 中央領域
MD 周辺領域
OT 最周辺領域
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
CN 中央領域
MD 周辺領域
OT 最周辺領域
Claims (25)
- 第1光源から出射される波長λ1(μm)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3光源から出射される波長λ3(1.7λ1<λ3<2.3λ1)の第3光束を用いて厚さt3(t1<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、
前記対物レンズの光学面には、光路差付与構造である第1基礎構造が形成されており、
前記第1基礎構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、
前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d1が以下の条件式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
0.5λ1/(n−1)<d1<λ1/(n−1) (1)
ただし、nは、前記第1光束における前記対物レンズの屈折率を表す。 - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の対物レンズ。
0.5λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1)
(1A) - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の対物レンズ。
0.55λ1/(n−1)<d1<0.89λ1/(n−1)
(1B) - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の対物レンズ。
0.55λ1/(n−1)<d1<0.79λ1/(n−1)
(1C) - 前記対物レンズは、第2光源から出射される波長λ2(λ1<λ2<λ3)の第2光束を用いて厚さt2(t1≦t2<t3)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うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の対物レンズ。
- 前記第1基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第1基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有し、前記第1基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−2次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項5に記載の対物レンズ。
- 前記第1基礎構造は、5レベルの階段型構造を有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項6に記載の対物レンズ。
0.7λ1/(n−1)<d1<0.9λ1/(n−1)
(1D) - 前記第1基礎構造は、5レベルの階段型構造を有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項7に記載の対物レンズ。
0.7λ1/(n−1)<d1<0.75λ1/(n−1)
(1E) - 前記第1基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第1基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第1基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−1次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項5に記載の対物レンズ。
- 前記第1基礎構造は、3レベルの階段型構造を有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項9に記載の対物レンズ。
0.5λ1/(n−1)<d1<0.8λ1/(n−1)
(1F) - 前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であり、前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であり、前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であり、前記第1基礎構造に前記第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効率が50%以上であることを特徴とする請求項5から請求項10までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記対物レンズの光学面には、前記第1基礎構造と光路差付与構造である第2基礎構造が重畳された第1光路差付与構造が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記第1光路差付与構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、
前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量d0が以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項13に記載の対物レンズ。
0.5λ1/(n−1)<d0<λ1/(n−1) (10)
ただし、nは、前記第1光束における前記対物レンズの屈折率を表す。 - 前記第2基礎構造は、ブレーズ型構造であって、前記第2基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、2次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の対物レンズ。
- 前記第2基礎構造は、5レベルの階段型構造であって、前記第2基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、0次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、0次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の対物レンズ。
- 前記第2基礎構造は、4レベルの階段型構造であって、前記第2基礎構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、2次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、2次回折光が最大の回折光量を有し、前記第2基礎構造に前記第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の対物レンズ。
- 前記第2基礎構造がブレーズ型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造のブレーズ型構造とは、前記第2基礎構造の全ての段差部の位置と前記第1基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳させていることを特徴とする請求項13から請求項15までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記第2基礎構造が階段型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造の階段型構造とは、前記第2基礎構造の全ての大きい段差の位置と前記第1基礎構造の大きい段差の位置が一致するように重畳させているか、又は、前記第2基礎構造の大きい段差の位置と前記第1基礎構造の全ての大きい段差の位置が一致するように重畳させていることを特徴とする請求項13、請求項14、請求項16、請求項17のいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とは、全ての構造の繰り返し周期が一致するように重畳させていることを特徴とする請求項13から請求項19までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記対物レンズの光学面には、前記第1基礎構造と光路差付与構造である第2基礎構造が重畳された第1光路差付与構造が形成されており、
前記第2基礎構造がブレーズ型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造のブレーズ型構造とは、前記第2基礎構造の少なくとも一つの段差部の位置と前記第1基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする請求項13に記載の対物レンズ。 - 前記対物レンズの光学面には、前記第1基礎構造と光路差付与構造である第2基礎構造が重畳された第1光路差付与構造が形成されており、
前記第2基礎構造が階段型構造である場合、前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造の階段型構造とは、前記第2基礎構造の少なくとも一つの大きい段差の位置と前記第1基礎構造の大きい段差の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする請求項13に記載の対物レンズ。 - 前記第1基礎構造の階段型構造と、前記第2基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とは、少なくとも一部の構造の繰り返し周期が一致しないように重畳させていることを特徴とする請求項13、請求項21、請求項22のいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 請求項1から請求項23までのいずれか一項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。
- 請求項24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ディスクドライブ装置。
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