WO2006085452A1

WO2006085452A1 - 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

Info

Publication number: WO2006085452A1
Application number: PCT/JP2006/301542
Authority: WO
Inventors: Tohru Kimura; Eiji Nomura
Original assignee: Konica Minolta Opto, Inc.
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2006-08-17
Also published as: CN101789243A; JP4822175B2; JP2011243276A; EP1855274A1; KR20120002618A; TW200641864A; KR20120002617A; CN1942946A; US7957249B2; JPWO2006085452A1; US20090316563A1; CN101789243B; CN1942946B; JP4404092B2; KR101409691B1; US7660225B2; KR20070104206A; EP1855274A4; KR101409689B1; JP2009277352A

Abstract

　本発明に係る対物レンズは、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズであって、パワーを有するレンズの一面に、入射される光束の波長をより長い波長とした場合には球面収差が補正不足方向に変化する第１光路差付与構造と、入射される光束の波長をより長い波長とした場合には球面収差が補正過剰方向に変化する第２光路差付与構造とを重畳させた重畳構造とを有する。

Description

明細書

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

技術分野

[0001] 本発明は、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に関し、特に異なる波長の光源を用いて異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び

Z又は再生を行える光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置、並びにそれに用いる対物レンズに関する。

背景技術

[0002] 近年、波長 400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び Z又は再生（以下、記録及び Z又は再生を、記録 Z再生、或いは、記録再生ともいう）を行える高密度光ディスクシステムの研究 '開発が急速に進んでいる。一例として、 NAO . 85、光源波長 405nmの仕様で情報記録 Z再生を行う光ディスク、いわゆる Blu— r ay Disc (以下、 BDという）では、 DVD (NAO. 6、光源波長 650nm、記憶容量 4、 7 GB)と同じ大きさである直径 12cmの光ディスクに対して、 1層あたり 23〜27GBの情報の記録が可能であり、又、 NAO. 65、光源波長 405nmの仕様で情報記録 Z再生を行う光ディスク、いわゆる HD DVD (High Definition DVD :以下、 HDという）では、直径 12cmの光ディスクに対して、 1層あたり 15〜20GBの情報の記録が可能である。尚、 BD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。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。

[0003] ところで、力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 Z再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ Zレコーダ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、高密度光ディスクに対して情報の記録 Z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 Z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 Z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 Zレコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光デイスクと 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 Z再生できる性能を有することが望まれる。

[0004] 高密度光ディスクと DVD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 Z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用の光学系とを情報を記録 Z再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。

[0005] 従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置にお!ヽても、高密度光ディスク用の光学系と 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し、更にこの対物レンズを単レンズ構成とすることが光ピックアップ装置の構成の簡素ィ匕、低コスト化に最も有利となる。尚、情報の記録 Z再生を行う際に使用される光束の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として、球面収差の波長依存性を有する回折構造をその表面に形成し、カゝかる回折構造の波長依存性を利用して、記録 Z再生波長や、光ディスクの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する対物レンズが知られて、る。

[0006] ここで、特許文献 1には、高密度光ディスクと DVDに対して互換可能に情報の記録及び Z又は再生を行える単レンズ構成の対物レンズが開示されている。

[0007] ここで、特許文献 1に開示された対物レンズは、青紫色レーザ光束に対して 2次回折光を発生させ、 DVD用の赤色レーザ光束に対して 1次回折光を発生させるような回折構造を有し、カゝかる回折構造の回折作用により高密度光ディスクと DVDの保護層厚さの違いによる球面収差を補正するものである。しかし、この対物レンズは、単レンズ構成であるので、低コストで生産が可能であるものの、以下に述べるような 2つの課題を有している。

[0008] 課題の 1つは、回折構造により発生する球面収差の波長依存性が大きいことである。このような場合、発振波長が設計波長力もずれたレーザ光源が使用できず、レーザ光源の選別が必要となるため光ピックアップ装置の製造コストが増大する。回折光の回折角は、「回折次数 X波長 Z回折ピッチ」で表される。回折作用を利用して使用波長 (以下、使用波長を、記録 Z再生波長ともいう）が互いに異なる光情報記録媒体（以下、光情報記録媒体を、光ディスクともいう）間の互換を実現するためには、使用波長間の回折角に所定の差を持たせる必要がある。上述した「レーザ光源の選別問題」は、高密度光ディスクと DVDの使用波長間で「回折次数 X波長」の値が殆ど同じ回折構造を利用してヽることに起因してヽる。特許文献 1に開示された対物レンズにぉ、て、青紫色レーザ光束と赤色レーザ光束との「回折次数 X波長」の比は 810Z6 55 = 1. 24と 1に近いため（但し、波長の単位を nmとした）、高密度光情報記録媒体と DVDの保護層厚さの違、による球面収差を補正するために必要な回折角の差を得るためには、回折ピッチを小さくしなければならない。そのため、回折構造の球面収差の波長依存性が大きくなり、上述したような、「レーザ光源の選別問題」が顕在化する。

[0009] もう 1つの課題は、傾斜が大きな光学面上に回折構造を形成しているため、段差部分の光束のけられや、回折構造の輪帯形状角部などの微細な構造の転写不良による透過率低下が起こり、十分な光利用効率が得られないことである。対物レンズの開口数が大きくなるほど、光学面の傾斜は大きくなるため、開口数 0. 85の対物レンズを使用する BDでは、かかる透過率の低下がより顕著となる。

特許文献 1 :特開 2004— 79146号公報

発明の開示

[0010] 本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、異なる波長の光束を用いて、複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録及び Z又は再生を行う光ピックアップ装置に適用可能な対物レンズであって、球面収差の波長依存性が小さい対物レンズ、この対物レンズを使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置を提供することである。本発明の更なる目的は、異なる種類の光情報記録媒体に対して良好に情報の記録及び Z又は再生を行える対物レンズであって、球面収差の波長依存性が小さぐ高い透過率を有する単レンズ構成の対物レンズ、この対物レンズを使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置を提供することである

[0011] 上記課題を解決するため、本発明に係るに記載の対物レンズは、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズであって、パワーを有するレンズの一面に、所定の特性を持つ第 1光路差付与構造と第 2光路差付与構造とを重畳させた重畳構造を有する。図面の簡単な説明

[0012] [図 1]対物レンズの縦球面収差図の概略図である。

[図 2]対物レンズの縦球面収差図の概略図である。

[図 3]対物レンズの縦球面収差図の概略図である。

[図 4]光源側の光学面に回折構造と位相構造とを形成した対物レンズ OBJの例にかかる断面図である。

[図 5]光源側の光学面に回折構造と位相構造とを形成した対物レンズ OBJの別例にかかる断面図である。

[図 6]本実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下本発明の好ましい形態を説明する。

[0014] 第 1の構成の対物レンズは、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズであって、パワーを有するレンズの一面に、入射される光束の波長をより長い波長とした場合には球面収差が補正不足方向に変化する第 1光路差付与構造と、入射される光束の波長をより長い波長とした場合には球面収差が補正過剰方向に変化する第 2光路差付与構造とを重畳させた重畳構造を有する。

[0015] 第 2の構成の対物レンズは、第 1の構成に記載の対物レンズにおいて、前記レンズの前記一面には、前記重畳構造が形成された部分と、前記重畳構造が形成されていない部分とを有する。

[0016] 第 3の構成の対物レンズは、第 1又は第 2の構成に記載の対物レンズにおいて、前記重畳構造が形成されてヽなヽ部分は、非球面である。

[0017] 第 4の構成の対物レンズは、第 1乃至第 3の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記レンズの前記一面は、光軸を含む中央領域と前記中央領域を囲む周辺領域とを有し、前記重畳構造は前記中央領域に形成されている。

[0018] 第 5の構成の対物レンズは、第 1乃至第 4の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記レンズの前記一面は、光ピックアップ装置に搭載された際に光源側に配置される面である。

[0019] 第 6の構成の対物レンズは、第 1乃至第 5の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記レンズの前記一面は、凸面である。

[0020] 第 7の構成の対物レンズは、第 1乃至第 6の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記レンズの他方の面は、非球面である。

[0021] 第 8の構成の対物レンズは、第 1乃至第 7の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記レンズは、光ピックアップ装置に光情報記録媒体が対向配置された際に、最も光情報記録媒体側に配置されるレンズである。

[0022] 第 9の構成の対物レンズは、第 1乃至第 8の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記レンズからなる単レンズ構成である。

[0023] 第 10の構成の対物レンズは、第 1乃至第 9の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、第 1波長 λ 1の第 1光束を出射する第 1光源と、第 2波長 λ 2の第 2光束を出射する第 2光源と、対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを少なくとも有し、厚さ tlの保護層を有する第 1光情報記録媒体に対して、前記第 1光源から出射される第 1波長 λ 1の第 1光束を用いて情報の再生及び Z又は記録を行い、厚さ t2(tl≤t 2)の保護層を有する第 2光情報記録媒体に対して、第 2光源力出射される第 2波 ¾ 2 ( λ Κ λ 2)の第 2光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行うことができる光ピックアップ装置に用いられる。

[0024] 第 11の構成の対物レンズは、第 1乃至第 10の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記第 1光路差付与構造は、回折構造である。

[0025] 第 12の構成の対物レンズは、第 8の構成に記載の対物レンズにおいて、前記第 1 光路差付与構造は、前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数と、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数とが、同一次数となる回折構造であり、前記第 2光路差付与構造は、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造である。

[0026] 第 13の構成の対物レンズは、第 12の構成に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造の 1つの輪帯内に、前記回折構造の輪帯が 1以上の整数個だけ形成されている。

[0027] 第 14の構成の対物レンズは、第 12又は第 13の構成に記載の対物レンズにおいて、前記同一次数は 1であって、前記回折構造のブレーズ化波長 λ Βが以下の（1)式を満たす。

[0028] λ 1 < λ < λ 2 (1)

第 15の構成の対物レンズは、第 12乃至第 14の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、以下の（2)式、及び（3)式を満たす。

[0029] 380nm< λ K420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

第 16の構成の対物レンズは、第 15の構成に記載の対物レンズにおいて、前記第 1 光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA1とし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA2としたとき、前記開口数 NA2内に相当する領域内に前記重畳構造を備え、前記回折構造のブレーズ化波長 λ Β、前記開口数 ΝΑ1、及び前記開口数 ΝΑ2が以下の (4)式、及び（5)式を満たす。

[0030] 1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

第 17の構成の対物レンズは、第 15又は第 16の構成に記載の対物レンズにおいて、前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1のほぼ 5倍であつて、前記第 2光束に対しては前記第 2波長 λ 2のほぼ 3倍である。

[0031] 第 18の構成の対物レンズは、第 11乃至第 17の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記回折構造は、光軸力も離れるに従って、負の向き力も正の向きへとブレーズ構造の向きが少なくとも一度入れ替わる。

[0032] 第 19の構成の対物レンズは、第 11乃至第 17の構成の何れかに載の対物レンズにおいて、前記回折構造は、正の向きのブレーズ構造である。 [0033] 第 20の構成の対物レンズは、第 10の構成に記載の対物レンズにおいて、前記第 1 光路差付与構造は、前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数と、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数とが、異なる次数となる回折構造であり、前記第 2光路差付与構造は、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造である。

[0034] 第 21の構成の対物レンズは、第 20の構成に記載の対物レンズにおいて、前記第 1 光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 3であって、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 2である。

[0035] 第 22の構成の対物レンズは、第 20又は第 21の構成に記載の対物レンズにおいて、前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1のほぼ 5倍であつて、前記第 2光束に対しては前記第 2波長 λ 2のほぼ 3倍である。

[0036] 第 23の構成の対物レンズは、第 1乃至第 10の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記第 2光路差付与構造は、回折構造である。

[0037] 第 24の構成の対物レンズは、第 23の構成に記載の対物レンズにおいて、前記第 2 光路差付与構造は、前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数と、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数とが、異なる次数となる回折構造であり、前記第 1光路差付与構造は、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造である。

[0038] 第 25の構成の対物レンズは、第 24の構成に記載の対物レンズにおいて、前記第 1 光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 2であって、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 1である。

[0039] 第 26の構成の対物レンズは、第 24又は第 25の構成に記載の対物レンズにおいて、前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1のほぼ 5倍であつて、前記第 2光束に対しては前記第 2波長 λ 2のほぼ 3倍である。

[0040] 第 27の構成の対物レンズは、第 1乃至第 26の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記レンズはガラスレンズである。

[0041] 第 28の構成の対物レンズは、第 1乃至第 26の構成の何れかに記載の対物レンズにおいて、前記レンズは、前記重畳構造を有する榭脂層がガラス素子上に接合された構成である。

[0042] 第 29の構成の対物レンズは、第 1波長 λ 1の第 1光束を出射する第 1光源と、第 2 波長 λ 2の第 2光束を出射する第 2光源と、対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを有し、厚さ tlの保護層を有する第 1光情報記録媒体に対して、前記第 1光源から出射される第 1波長 λ ΐの第 1光束を用、て情報の再生及び Ζ又は記録を行、、厚さ t2 (tl≤t2)の保護層を有する第 2光情報記録媒体に対して、第 2光源力も出射される第 2波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2)の第 2光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行う光ピックアップ装置に用いられる対物レンズにおいて、単レンズ構成を有し、光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む周辺領域との少なくとも 2つの領域を有する光学面を有し、

前記中央領域には、回折効率が最大となる回折次数が、前記第 1光束及び前記第 2光束の何れに対しても同一次数である回折構造と、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造が形成されている。

なお、ここでいう「位相構造」とは、光軸方向の段差を複数有し、入射光束に対してその段差間で光路差を付加する構造の総称である。この段差により入射光束に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。

また、本明細書において、「光路差付与構造」とは、上述の位相構造、及び回折構造を含む位相差付与構造を含むものとする。

[0043] 本発明の対物レンズを想起するに至る考え方を、分かり易く説明するために、以下に具体的な一例を挙げながら説明するが、本発明はこの具体例に限定されるものではない。図 1〜3は、対物レンズの縦球面収差図の概略図である。図 1〜3に示す、近軸像点位置を原点とする球面収差にお!、て、近軸像点よりも手前側で光軸と交わる場合（図で原点より左側、すなわち対物レンズに近い側）を「補正不足」、近軸像点よりも遠い位置で光軸と交わる場合（図で原点より右側、すなわち対物レンズに遠い側)を「補正過剰」とする。ここでは、第 1の光情報記録媒体として BD、第 2の光情報記録媒体として DVDを例にとり説明する。縦軸の瞳座標 E2は DVDの開口数に相当し、 E1は BDの開口数に相当する。 [0044] まず、 BDと DVDの保護層厚さの差に起因して生じる球面収差、及び Z又は使用する光束の波長の差に起因して生じる球面収差を補正するために回折構造のみを、前記対物レンズの光学面における中央領域 (瞳座標 0〜E2の範囲）に形成した場合を考える。図 1は、力かる場合の縦球面収差図である。

[0045] 図 1の実線で示すように、波長 λ 1の光束が通過した場合、球面収差の値は光軸からの位置に関わらずゼロであるとする。中央領域に形成した回折構造は BDと DVD の保護層厚さの差に起因する球面収差を補正するための構造であるので、入射光束の波長が長くなつた場合に球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなつた場合に球面収差が補正過剰方向に変化するような特性を有する。従つて、波長 λ 1が Δ λ ( Δ λ >0)だけ長くなつた場合には、図 1において点線で示したように、中央領域では球面収差は補正不足方向に変化し、波長 λ 1が Δ λ ( Δ λ > 0)だけ短くなつた場合には、図 1において一点鎖線で示したように、中央領域では球面収差は補正過剰方向に変化する。しかし、図 1に示す例では、周辺領域である瞳座標 Ε2〜Ε1の範囲においては、回折構造が存在しないので、球面収差の波長依存性は小さぐ球面収差はほぼ一定である。このように、波長が変化した場合に、球面収差カーブが不連続になると、 5次以上の高次成分の球面収差が発生することになるため問題となる。光ピックアップ装置において光源として使用される半導体レーザは、製造誤差により数 nm程度の波長誤差を個体間で持つ。力かる波長誤差により発生する 3次球面収差成分は、コリメートレンズの光軸方向の位置調整により補正できるものの、高次球面収差は、コリメートレンズの光軸方向の位置調整だけでは補正出来ない。そのため、図 1に示したような球面収差の波長依存性を有する対物レンズでは、設計波長力もずれた半導体レーザが使用できないため、半導体レーザの選別が必要となり量産として成立しな、虞がある。

[0046] 上述のような課題に対して、本発明における対物レンズの一態様では、図 2に示すような球面収差の波長依存性を有する位相構造を形成した。図 2は、対物レンズの光学面に、所定の位相構造のみを形成した場合の縦球面収差図である。この位相構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に球面収差が補正過剰方向に変化し、入射光束の波長が短くなつた場合に球面収差が補正不足方向に変化し、前述した回折構造とは逆の波長依存性を有する。

[0047] 図 1に示す回折構造の特性に合わせて、図 2に示す位相構造の特性を決めることで、回折構造の球面収差の波長依存性をうち消すようにできできる。また更に、図 3 に示す縦球面収差図のように、 λ ΐ - Mの光束が通過した場合でも λ 1 + Δ λの光束が通過した場合でも、球面収差カーブが連続となるようにした場合には、高次球面収差の発生を小さくできる。

[0048] このとき、位相構造により付加される光路差を、 BDの設計波長（ λ 1)と DVDの設計波長（ λ 2)のそれぞれに対して同じ位相差となる位相構造の段差量に決定することによって、位相構造を形成した場合でも、回折構造による λ 1とえ 2の集光特性を変化させず、回折構造の球面収差の波長依存性 (ここでは、 λ ΐやえ 2から数 nmの範囲で入射光束の波長が変化した際の球面収差変化を指す)を補正することが可能となる。尚、「同量の光路差」とは、 λ ΐとえ 2に対して位相構造により付加される光路差が以下の 2つの式を満たすものとする。

[0049] a X O. 9 X λ 1 ≤ LI ≤ a X l . I X λ 1

b X O. 9 Χ λ 2 ≤ L2 ≤ b X l . I X λ 2

ここで、 Ll、 L2はそれぞれ、位相構造の一つの段差によって生じる波長 λ 1、え 2での光路差である。また、 aは任意の整数を表し、 bは aよりも小さい任意の正の整数を表す。

[0050] 尚、 aと bの組み合わせは、（a、 b) = (5、 3)、（10、 6)であることが好ましい。

[0051] ここで、本態様の対物レンズでは、回折効率が最大となる回折次数が、前記第 1光束及び前記第 2光束の何れに対しても同一次数となるように、回折構造の段差量を決定しているため、大きなピッチでの球面収差補正 (記録 Z再生波長や、保護層厚さの違いによる球面収差の補正）が可能である。従って、回折構造の球面収差の波長依存性が大きくなりすぎな、ため、それを補正するための位相構造のピッチが小さくなりすぎない。そのため、回折構造や位相構造の形状誤差による透過率低下を抑制できる。

[0052] さらに、本態様の対物レンズでは、比較的傾斜が小さい中央領域に微細な段差を有する回折構造や位相構造を形成しているため、段差部分の光束のけられや、微細構造の転写不良による透過率低下が抑制でき、十分な光利用効率を得ることが可能である。

[0053] 尚、回折構造と位相構造とは、異なる光学面に形成しても上述の効果が得られるが、この場合、形状誤差による透過率低下が起こる可能性のある光学面が 2つとなってしまう。本態様の対物レンズのように、回折構造と位相構造とを同一の光学面上に重畳して形成することで、形状誤差による透過率低下を抑制できるとヽぅ利点がある。

[0054] 図 4は、光源側の光学面に回折構造と位相構造とを形成した対物レンズ OBJの例にかかる断面図であるが、理解しやすいように回折構造 DSと位相構造 PSとは誇張して描いている。中央領域 CRは、そこを通過した第 1光束及び第 2光束がそれぞれ共に、それぞれ対応する光情報記録媒体の記録又は再生に共通して利用される領域に対応し、周辺領域 PRは、そこを通過した第 1光束のみ力対応する光情報記録媒体の記録又は再生の際に利用される領域に対応する。図 4において、実線で示す光軸 Xを中心とした断面がブレーズ状の回折構造 DSは、位相構造 PSと重畳させているため、局所的に軸線方向に変位した構成となっている。図 4に示す例では、回折構造 DSが正の向きのブレーズ構造のみ力なるために、位相構造 PSにおける光軸方向の段差及びその延長線とブレーズの頂点を通る線とを結ぶと、位相構造 PSの形状を示す包絡線（図 4で示す点線)が描かれる。尚、回折構造 DSとして、負の向きのブレーズ構造を混在させてもょ、。

[0055] 第 30の構成の対物レンズは、第 29の構成に記載の対物レンズにおいて、前記回折構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に、球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、前記位相構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。

[0056] 第 31の構成の対物レンズは、第 29又は第 30の構成に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造の 1つの輪帯内に、前記回折構造の輪帯が 1以上の整数個だけ形成されている。より具体的には、図 4において、位相構造 PSの形状を示す包絡線の 1 つの段差内に、回折構造 DSのブレーズ等が丁度 1以上の整数個分おさまっている状態をいう。これにより、金型加工が容易になり、回折構造や位相構造を精度良く創成することができる。

[0057] 第 32の構成の対物レンズは、第 29乃至第 31の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、前記同一次数は 1であって、前記回折構造のブレーズィヒ波長 λ Bが以下の（1)式を満たすので、前記回折構造を通過する前記第 1波長 λ 1の第 1光束と、前記第 2波長 λ 2の第 2光束の回折効率をバランスさせることができる。

[0058] λ 1 < λ < λ 2 (1)

第 33の構成の対物レンズは、第 29乃至第 31の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、

以下の（2)式、及び（3)式を満たすので、例えば BDまたは HDと、 DVDとに対して互換可能に情報の記録及び Ζ又は再生を行うことができる。

380應く λ 1 < 420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

本実施の対物レンズは、使用波長が（2)式や (3)式を満たす場合に特に有効であり、その効果を最大限に発揮することが可能である。

[0059] 第 34の構成の対物レンズは、第 33の構成に記載の対物レンズにおいて、前記第 1 光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA1とし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA2としたとき、前記中央領域は、前記開口数 NA2内に相当する領域であって、前記回折構造のブレーズ化波長 λ Β、前記開口数 ΝΑ1、及び前記開口数 ΝΑ2が以下の (4)式、及び（5)式を満たす。

[0060] 1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

回折構造のブレーズィ匕波長 λ Βを第 1波長 λ 1と第 2波長 λ 2の中間の波長とすることで、回折効率をそれぞれの光束に対して振り分けることが好ましいが、第 1波長え 1と第 2波長 λ 2では、波長差が大きいため、何れの波長に対しても高い回折効率を確保することが出来ない可能性がある。

[0061] 対物レンズの開口数 ΝΑ2が、開口数 NA1に対して十分小さい場合 (すなわち、開口数 NA1と開口数 ΝΑ2が（5)式を満たす場合）には、第 1波長 λ 1の有効径に占める、回折構造が形成された領域（中央領域)の面積割合が小さくなるため、第 2波長 λ 2の回折効率を第 2波長 λ 2寄りにした場合 (すなわち、ブレーズ化波長 λ Βが (4) 式を満たす場合)でも、第 1波長 λ 1の回折効率の有効径内面積加重平均値を十分高く確保することが可能となる。

[0062] ブレーズ化波長 λ Βが (4)式の下限より大き!/、と、第 2波長 λ 2の回折効率を十分に高く確保できるので、第 2光情報記録媒体への記録 Ζ再生特性を良好なものにすることが可能となる。一方、ブレーズィ匕波長 λ Βが (4)式の上限より小さいと、第 1波長 λ ΐの回折効率の有効径内面積加重平均を十分に高い値とすることができるため、第 1光情報記録媒体への記録 Ζ再生特性を良好なものにすることが可能となる。

[0063] 第 35の構成の対物レンズは、第 33又は第 34の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1の 5 倍であって、前記第 2光束に対しては前記第 2波長え 2の 3倍である。これにより、（2) 式、及び (3)式を満たす第 1波長 λ 1と第 2波長 λ 2とに対して同量の光路差を付カロさせることが可能となる。尚、ここでいう「5倍」或いは「3倍」とは、光学設計上の見地力実質的に 5倍或いは実質的に 3倍であれば良ぐ厳密な意味での整数倍の数値のみを意図するものではな、ことは勿論である。本明細書における「ほぼ 5倍」或いは「ほぼ 3倍」も、それと同様の主旨であり、「ほぼ 5倍」は 4. 8倍〜 5. 2倍であり、「ほぼ 3倍」は 2. 8倍〜 3. 2倍である。

[0064] 第 36の構成の対物レンズは、第 29乃至第 35の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、前記周辺領域は、微細な段差構造が形成されない非球面であるので、傾斜が大きくなる周辺領域の透過率を高めることができる。さらに、中央領域内でのみ、第 1光情報記録媒体と第 2光情報記録媒体の記録 Ζ再生波長や、保護層厚さの違いによる球面収差が補正され、周辺領域を通過する第 2光束の球面収差は補正されない構成であるので、周辺領域を通過した第 2光束は、第 2光情報記録媒体の情報記録面上で、スポット形成に寄与しないフレア成分となる。これにより、第 2光情報記録媒体の開口数に対応した開口制限を自動的に行うことが可能となる。尚、ここで Vヽぅ「微細な段差構造」とは、回折構造や位相構造をヽぅ。

[0065] 第 37の構成の対物レンズは、第 29乃至第 36の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、前記回折構造及び前記位相構造が形成された光学面は、前記光ピックアップ装置に搭載した状態で光源側に位置する光学面であるので、前記対物レンズに平行光束が入射した場合はもちろんのこと、発散光束或いは収束光束が入射した場合でも、その発散角又は収束角は比較的小さいので、光線のケラレによる透過率低下を抑制できる。

[0066] 第 38の構成の対物レンズは、第 29乃至第 37の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、前記回折構造は、光軸力も離れるに従って、負の向きから正の向きへとブレーズ構造の向きが少なくとも一度入れ替わる。尚、本明細書においては、光軸から離れるに従って光路長が短くなるブレーズ構造を正の向きであるといい、光軸から離れるに従って光路長が長くなるブレーズ構造を負の向きであるというものとする。

[0067] 図 5は、光源側の光学面に回折構造と位相構造とを形成した対物レンズ OBJの別例に力かる断面図であるが、理解しやすいように表面形状は誇張して描いている。図 5に示す対物レンズ OBJにおいては、中央領域 CRが、光軸 Xを含む第 1領域 R1と、その周囲の第 2領域 R2と、更にその周囲であって周辺領域 PRと接する第 3領域 R3 とから構成されている。ここで、第 1領域 R1においては、負の向きのブレーズ構造と位相構造とが重畳されているので、位相構造における光軸方向の段差及びその延長線とブレーズの底部を通る線とを結ぶと、位相構造 PSの形状を示す包絡線（図 5 で示す点線）となり、第 3領域 R3においては、正の向きのブレーズ構造と位相構造とが重畳されているので、位相構造における段差に相当する位置力光軸方向へ延ばした線とブレーズの頂点を通る線とを結ぶと、位相構造 PSの形状を示す包絡線 ( 図 5で示す点線）となる。第 2領域 R2は、負の向きのブレーズ構造と、正の向きのブレーズ構造との切り替えのために必要な遷移領域である。この遷移領域は、回折構造により透過波面に付加される光路差を後述する光路差関数で表現したとき、光路差関数の変曲点に相当する領域である。光路差関数が変曲点を持つと、光路差関数の傾きが小さくなるので、ブレーズ構造の輪帯ピッチを広げることが可能となり、回折構造の形状誤差による透過率低下を抑制できる。

[0068] 尚、ブレーズ構造の向きが光軸力離れるに従って負の向き力正の向きへと一度入れ替わる場合は、位相構造の形状を、図 5に示したように、中央領域の所定の高さまでは、光軸から離れるに従って光路長が長くなり、所定の高さより外側では、光軸力離れるに従って光路長が短くなるように、光軸方向に変移する形状（図 5で示す点線)とするのが好ましい。このとき、位相構造の輪帯のうち最も光路長が長い輪帯に、中央領域の 7割の高さの位置が含まれるのがより好ましい。

[0069] 第 39の構成の対物レンズは、第 29乃至第 37の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、前記回折構造は、正の向きのブレーズ構造である。正の向きのブレーズ構造を図 4に示す。ブレーズ構造の向きを中央領域内で同一とすることで、金型カロ工具が金型に対してあたる位置を常に同じ一定に保つことができるので、精度良くブレーズ構造を創成することが可能となる。さらに、ブレーズ構造の向きを正とすることで、色収差 (微少な波長変化に伴うフォーカス位置ずれ)を補正することが可能となり、短波長レーザ光源 (青紫色半導体レーザなど)を使用する第 1光情報記録媒体に対する安定した情報 Z記録特性が得られる。尚、ブレーズ構造の向きが中央領域内で正の向きの場合は、位相構造の形状を、図 4に示したように、光軸から離れるに従つて光路長が短くなるように、光軸方向に変移する形状（図 4で示す点線)とするのが好ましい。

[0070] 第 40の構成の対物レンズは、第 29乃至第 39の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、ガラスレンズであるので、温度変化に対する屈折率変化を小さく抑えることができる。本発明の対物レンズは、榭脂レンズとガラスレンズの何れにも適用可能であり、同様の効果が得られる力榭脂レンズはガラスレンズに比べて温度変化に伴う屈折率変化が 10倍以上大きいため、ガラスレンズとするのが好ましい。球面収差は、対物レンズの開口数の 4乗で大きくなるため、開口数が 0. 85である BDにおいて対物レンズを榭脂レンズとした場合、屈折率変化に伴う球面収差の影響が甚大となる。本発明の対物レンズをガラスレンズとすることで、使用温度範囲の広ヽ対物レンズを提供することが可能となる。

[0071] 第 41の構成の対物レンズは、第 29乃至第 39の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、前記回折構造及び前記位相構造が形成された榭脂層を、ガラスレンズ上に接合したので、製造が容易であるにも関わらず、温度変化に対する屈折率変化を/ J、さく抑えることができる。 [0072] このような構成とすることで、使用温度範囲が広い対物レンズを提供することができるとともに、回折構造や位相構造の転写性を向上することができる。尚、榭脂層の形成方法としては、ガラスレンズ上に塗布した紫外線硬化樹脂に、回折構造や位相構造を形成した金型を押し当て、紫外線照射させることで榭脂層を形成する方法が製造上適している。

[0073] 第 42の構成の対物レンズは、第 29乃至第 41の構成のいずれかに記載の対物レンズにおいて、前記第 1光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの倍率を mlとし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の焦点距離を f2、倍率を m2としたとき、以下の（6)式、及び (7)式を満たす。

[0074] -0. 02<ml < 0. 02 (6)

-0. 02<m2< 0. 02 (7)

これにより、何れの波長の光束も略平行光束の状態で対物レンズに対して入射させることが可能となるので、トラッキングによるコマ収差発生を抑制でき、良好なトラツキング特性が得られる。また、倍率 mlと倍率 m2とを同じ倍率とすることで、レーザ光源と対物レンズとの間に配置される光学素子や、情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を、第 1波長 λ 1と第 2波長え 2とで共通化することが容易になり、光ピックアップ装置の部品点数削減、低コスト化、省スペース化に有利となる。

[0075] 第 43の構成の光ピックアップ装置は、第 1波長 λ 1の第 1光束を出射する第 1光源と、第 2波長 λ 2の第 2光束を出射する第 2光源と、対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを有し、厚さ tlの保護層を有する第 1光情報記録媒体に対して、前記第 1 光源から出射される第 1波長 λ 1の第 1光束を用いて情報の再生及び Z又は記録を行い、厚さ t2 (tl≤t2)の保護層を有する第 2光情報記録媒体に対して、第 2光源から出射される第 2波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2)の第 2光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行う光ピックアップ装置にぉ、て、

前記対物レンズは、単レンズ構成を有し、且つ光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む周辺領域との少なくとも 2つの領域を有する光学面を有し、

前記中央領域には、回折効率が最大となる回折次数が、前記第 1光束及び前記第 2光束の何れに対しても同一次数である回折構造と、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造が形成されている。この作用効果は、第 29の構成と同様である。

[0076] 第 44の構成の光ピックアップ装置は、第 43の構成に記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズの回折構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に、球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、前記位相構造は、入射光束の波長が短くなつた場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。この作用効果は、第 30の構成と同様である。

[0077] 第 45の構成の光ピックアップ装置は、第 43又は第 44の構成に記載の光ピックアツプ装置において、前記対物レンズの位相構造の 1つの輪帯内に、前記回折構造の輪帯が 1以上の整数個だけ形成されている。この作用効果は、第 31の構成と同様である。

[0078] 第 46の構成の光ピックアップ装置は、第 43乃至第 45のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記同一次数は 1であって、前記回折構造のブレーズ化波長 λ Bが以下の（1)式を満たす。

[0079] λ 1 < λ < λ 2 (1)

この作用効果は、第 32の構成と同様である。

[0080] 第 47の構成の光ピックアップ装置は、第 43乃至第 46の構成のいずれかに記載の光ピックアップ装置におヽて、

以下の（2)式、及び（3)式を満たす。

[0081] 380nm< λ K420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

この作用効果は、第 33の構成と同様である。

[0082] 第 48の構成の光ピックアップ装置は、第 47の構成に記載の光ピックアップ装置において、前記第 1光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA1とし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA2としたとき、前記中央領域は、前記開口数 NA2内に相当する領域であって、前記回折構造のブレーズ化波長 λ B、前記開口数 NA1、及び前記開口数 ΝΑ2が以下の（4)式、及び（5)式を満たす。

[0083] 1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

この作用効果は、第 34の構成と同様である。

[0084] 第 49の構成の光ピックアップ装置は、第 47又は第 48の構成に記載の光ピックアツプ装置において、前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1 の 5倍であって、前記第 2光束に対しては前記第 2波長え 2の 3倍である。この作用効果は、第 35の構成と同様である。

[0085] 第 50の構成の光ピックアップ装置は、第 43乃至第 49の構成のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記周辺領域は、微細な段差構造が形成されない非球面である。この作用効果は、第 36の構成と同様である。

[0086] 第 51の構成の光ピックアップ装置は、第 43乃至第 50の構成のいずれかに記載の光ピックアップ装置におヽて、前記回折構造及び前記位相構造が形成された前記対物レンズの光学面は、前記対物レンズを前記光ピックアップ装置に搭載した状態で光源側に配置された光学面である。この作用効果は、第 37の構成と同様である。

[0087] 第 52の構成の光ピックアップ装置は、第 43乃至第 51の構成のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記回折構造は、光軸力も離れるに従って、負の向き力も正の向きへとブレーズ構造の向きが少なくとも一度入れ替わる。この作用効果は

、第 38の構成と同様である。

[0088] 第 53の構成の光ピックアップ装置は、第 43乃至第 51の構成のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記回折構造は、正の向きのブレーズ構造である。この作用効果は、第 39の構成と同様である。

[0089] 第 54の構成の光ピックアップ装置は、第 43乃至第 53の構成のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズがガラスレンズである。この作用効果は、第 40の構成と同様である。

[0090] 第 55の構成の光ピックアップ装置は、第 43乃至第 53の構成のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズは、前記回折構造及び前記位相構造が形成された榭脂層を、ガラスレンズ上に接合した。この作用効果は、第 41の構成と同様である。

[0091] 第 56の構成の光ピックアップ装置は、第 43乃至第 55の構成のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第 1光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの倍率を mlとし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの倍率を m2としたとき、以下の（6 )式、及び (7)式を満たす。

[0092] -0. 02<ml < 0. 02 (6)

-0. 02<m2< 0. 02 (7)

この作用効果は、第 42の構成と同様である。

[0093] 第 57の構成の光ピックアップ装置は、光源と、第 1乃至第 28の構成の何れかに記載の対物レンズと、光検出器とを備えた。

[0094] 第 58の構成の光情報記録再生装置は、第 43乃至第 57の構成のいずれかに記載の光ピックアップ装置を搭載した。

[0095] また、本明細書にぉ、て、「対物レンズ」とは、光ピックアップ装置にお!、て光情報記録媒体に対向する位置に配置され、光源から射出された光束を、光情報記録媒体 (光ディスクともいう）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、光ピックアップ装置に搭載された際には、ァクチユエータにより少なくとも光軸方向に変位可能される光学系を指す。「対物レンズ」は単レンズであっても良いし、複数のレンズから構成されて、ても良ぐまた他の光学素子を含んで、ても良、。

[0096] 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 400°C以下であるガラス材料を使用すると、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。

[0097] ところで、ガラスレンズは一般的に榭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ァクチユエ一タに負担がかかる。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ぐ 2. 8以下であるのがより好ましい。

[0098] また、対物レンズを榭脂レンズとする場合は、環状ォレフィン系の榭脂材料を使用するのが好ましぐ環状ォレフィン系の中でも、波長 405nmに対する温度 25°Cでの屈折率が 1. 54乃至 1. 60の範囲内であって、 5°Cから 70°C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 dNZdT(°C^_1)が— 10 X 10—⁵乃至— 8 X 10—⁵の範囲内である榭脂材料を使用するのがより好ましい。

[0099] 或、は、本発明の対物レンズに適した榭脂材料として、上記環状ォレフィン系以外にも「アサ一マル樹脂」がある。アサ一マル樹脂とは、母材となる樹脂の温度変化に伴う屈折率変化率とは、逆符号の屈折率変化率を有する直径が 30nm以下の粒子を分散させた榭脂材料である。一般に、透明な榭脂材料に微粉末を混合させると、光の散乱が生じ、透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であつたが、微粉末を透過光束の波長より小さい大きさにすることにより、散乱が事実上発生しな、ようにできることがわ力てきた。

[0100] さて榭脂材料は、温度が上昇することにより、屈折率が低下してしまうが、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこでこれらの性質をあわせて打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化が生じないようにすることも知られている。本発明の対物レンズの材料として、母材となる樹脂に 30ナノメートル以下、好ましくは 2 0ナノメートル以下、さらに好ましくは 10〜 15ナノメートルの無機粒子を分散させた材料を利用することで、屈折率の温度依存性が無いか、あるいはきわめて低い対物レンズを提供できる。

[0101] たとえば、アクリル榭脂に、酸ィ匕ニオブ (Nb O )の微粒子を分散させている。

2 5

[0102] 母材となる榭脂は、体積比で 80、酸ィ匕ニオブは 20程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる等の技術により、必要な分散状態を生じさせることが出来る。

[0103] 後述するように、母材となる樹脂と粒子との混合'分散は、対物レンズの射出成形時にインラインで行うことが好ましい。いいかえると、混合'分散した後は、対物レンズに成形される迄、冷却，固化されないことが好ましい。

[0104] なお、この体積比率は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。

[0105] 比率では、上記の例では 80 : 20、すなわち 4 : 1であるが、 90 : 10 (9 : 1)から 60 :40

(3： 2)までの間で適宜調整可能である。 9： 1よりも少な、と温度変化抑制の効果が小さくなり、逆に 3 : 2を越えると榭脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。

[0106] 微粒子は無機物であることが好ましぐさらに酸ィ匕物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和して、て、それ以上酸化しな、酸ィ匕物であることが好ま、。

[0107] 無機物であることは、高分子有機化合物である母材となる樹脂との反応を低く抑えられるために好ましぐまた酸ィ匕物であることによって、使用に伴う劣化を防ぐことが出来る。特に高温化や、レーザ光を照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸ィ匕物の微粒子であれば、酸化による劣化を防ぐことが出来る。

[0108] また、その他の要因による樹脂の酸ィ匕を防止するために、酸化防止剤を添加することも勿論可能である。

[0109] ちなみに、母材となる榭脂は、特開 2004— 144951号公報、特開 2004— 14495 4号公報、特開 2004— 144953号公報等に記載されているような榭脂を適宜好ましく採用することがでさる。

[0110] 尚、以上の説明では、好ましい具体的な態様として、回折構造と位相構造とを重畳させた重畳構造を光学面に形成したレンズの例を挙げて説明した力それぞれ同様な機能を有する光路差付与構造を重畳させた重畳構造とすることができる。より具体的には、入射される光束の波長をより長い波長とした場合には球面収差が補正不足方向に変化する第 1光路差付与構造と、入射される光束の波長をより長い波長とした場合には球面収差が補正過剰方向に変化する第 2光路差付与構造といった、異なる少なくとも 2つの光路差付与構造を、パワーを有するレンズの一面に重畳させた重畳構造とすることで、球面収差の波長依存性が小さ、対物レンズを得ることが可能となる。

[0111] 以下、本発明の具体的な実施の形態を図面を参照して説明する。図 6は、異なる光情報記録媒体 (光ディスクとも、う）である BDと DVDに対して適切に情報の記録 Z 再生を行え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光情報記録媒体を BDとし、第 2光情報記録媒体を DVDとする。

[0112] 第 1の光ピックアップ装置 PU1は、第 1波長 408nmの第 1光束を射出する第 1光源としての青紫色半導体レーザ LD1と BDの情報記録面 RL1からの反射光束を受光する第 1の光検出器 PD1とが一体ィ匕された第 1のモジュール MD1、第 2波長 658nm の第 2光束を出射する第 2光源としての赤色半導体レーザ LD2と第 2の光ディスク O D2の情報記録面 RL2からの反射光束を受光する第 2の光検出器 PD2とが一体ィ匕された第 2のモジュール MD2、ダイクロイツクプリズム PS、コリメートレンズ CL、絞り ST 、対物レンズ OBJ、フォーカシング Zトラッキング用の 2軸ァクチユエータ AC等カも概略構成される。尚、対物レンズ OBJは、光源側の光学面が、光軸を含む中央領域と、その周辺の周辺領域とに分かれており、中央領域には、回折構造及び位相構造が形成されている。

[0113] 青紫色半導体レーザ LD1から射出された第 1波長 408nmの発散光束は、ダイク口イツクプリズム PS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 1Z4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によって厚さ 0. 0875mmの保護層 PL1を介して、 BDの情報記録面 RL 1上に形成されるスポットとなる。

[0114] 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 1Z4波長板により円偏光力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、ダイクロイツクプリズム PSを透過した後、第 1の光検出器 PD1の受光面上に収束する。そして、第 1の光検出器 PD1の出力信号を用いて、 2軸ァクチユエータ ACにより対物レンズ OBJをフォーカシングゃトラッキングさせることで、 BDに記録された情報を読みとることができる。

[0115] また赤色半導体レーザ LD2から射出された第 2波長 658nmの発散光束は、偏光ダイクロイツクプリズム PS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 1Z4波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ OBJ に入射する。対物レンズ OBJの中央領域を通過した第 2波長 658nmの光束は、厚さ 0. 6mmの保護層 PL2を介して、 DVDの情報記録面 RL2上に形成されるスポットとなる。

[0116] 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 1Z4波長板により円偏光力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、ダイクロイツクプリズム PSにより反射された後、第 2の光検出器 PD2の受光面上に収束する。そして、第 2の光検出器 PD2 の出力信号を用いて、 2軸ァクチユエータ ACにより対物光学素子 OBJをフォーカシングゃトラッキングさせることで、 DVDに記録された情報を読みとることができる。尚、対物レンズ OBJの周辺領域は、微細な段差構造が形成されない非球面であるので、周辺領域を通過した第 2波長 658nmの光束は、 DVDの情報記録面 RL2上で、スポット形成に寄与しないフレア成分となる。これにより、 DVDの開口数に対応した開口制限が自動的に行われる。

実施例

[0117]

以下、本実施の形態に好適な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 X 10^_3)を、 E (例えば、 2. 5E 一 3)を用いて表すものとする。また、実施例の表中、範囲 hは、光軸からの距離を表し、単位は mm、曲率半径 (R, Ri)の単位も mmである。

[0118] 対物光学系の光学面は、それぞれ式 (8)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、る。

[0119] z= (h²/R) /[l + ^{ l - (K + l) (h/R) ²}] +A +A h⁴+A h⁶+A h⁸+A

0 4 6 8 10

, 10 , . , 12 , . , 14 , . , 16 , . , 18 , . , 20

h +A h +A h +A h +A h +A h

12 14 16 18 20

•••(8)

但し、

z :非球面形状 (非球面の面頂点に接する平面から光軸に沿った方向の距離） h:光軸からの距離

R:曲率半径

K :コーニック係数 A , A , A , A , A , A , A , A , A ：非球面係数

4 6 8 10 12 14 16 18 20

また、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、式 (9)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。

[0120] =dor X λ / λ X (C h²+C h⁴+C h⁶ + C h⁸+C h¹⁰+C h¹² + C h¹⁴+C

B 2 4 6 8 10 12 14

16 h¹⁶+c 18 h¹⁸+c 20 h²⁰)

•••(9)

但し、

Φ :光路差関数

λ：回折構造に入射する光束の波長

λ ：ブレーズ化波長

Β

dor：光ディスクに対する記録 Z再生に使用する回折光の回折次数

h :光軸からの距離

C , C , C , C , C , C , C , C , C , C ：回折面係数

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

(実施例 1)

実施例 1のレンズデータ (設計波長、焦点距離、像側の開口数、倍率を含む)を表 1 と表 2に示す。実施例 1は、図 6に示す光ピックアップ装置に好適なガラス製 (OHAR A製 S— BSM14)の対物レンズである。光源側の光学面は、光軸力も近い順に、光軸を含む第 2— 1面と、その周辺に形成された、第 2— 2面、第 2— 3面、第 2— 4面、第 2— 5面、そして第 2— 6面の 6領域で構成されている。第 2—1から第 2— 5面までの領域が中央領域に相当し、第 2— 6面が周辺領域に相当する。第 2— 1面から第 2 5面にはブレーズィ匕波長 λ B :490nmの回折構造が形成され、その回折次数は B D : l次、 DVD : 1次であり、その回折効率は BD : 85%、 DVD : 79%となっている。また、第 2— 6面は非球面形状である。

[0121] [表 1] 〔0

( 列 1 )

mr A 1 408nm ス 2： 658nm レンズの焦„^SEIIt f 1： 1 .756mm f2：〗 .829mm 麵の開口数 NA1： 0.85 NA2： 0.66 倍率 ml： 0 m2： 0 第 2面の^ @ ø 3.00mm 02.36 mm ータ

【第 2面データ】

【第 3面データ】

[0123] 第 2—1面力第 2— 5面には位相構造が重畳されており、第 2—1面を透過するえ 1の光束に対して、第 2— 2面では 5 X λ 1 (nm)の光路差が付与されるので、位相差に換算して 2 π X 5 (rad)だけ位相が遅れることになる。また、第 2— 3面、第 2— 4面、及び第 2— 5面では、第 2— 1面を透過する λ 1の光束に対して、それぞれ 10 X 1 ( nm)、 5 X λ 1 (nm)、 0 X λ 1 (nm)の光路差が付与されるので、位相差に換算してそれぞれ 2 π X 10 (rad)、 2 π X 5 (rad)、 2 π X 0 (rad)だけ位相が遅れることとなる。また、第 2— 1面を透過するえ 2の光束に対して、第 2— 2面、第 2— 3面、第 2— 4面、及び第 2— 5面では、それぞれ 3 X X 2 (nm)、 6 X λ 2 (nm)、 3 X λ 2 (nm)、 0 X λ 2 (nm)の光路差が付与されるので、位相差に換算してそれぞれ 2 π X 3 (rad)、 2 π X 6 (rad)ゝ 2 π X 3 (rad)、 2 π X 0 (rad)だけ位相が遅れることになる。すなわち、位相構造の 1つの段差によりそれぞれの波長の光束に対して付加される光路差は、第 1波長 λ 1に対しては 2040nm、第 2波長え 2に対しては 1974nmであり、何れの波長の光束に対しても略同量の光路差が付加される。尚、本実施例においては、中央領域内で、ブレーズ構造の向きが光軸力離れるに従って負の向き力も正の向きへと一度入れ替わるようになって!/ヽる（図 5参照)。

[0124] 一方、光ディスク側光学面 (第 3面）は、非球面形状である。力かる実施例 1の対物レンズにおいては、第 1波長 λ 1が + 5nm波長変化した際の球面収差の変化量は 3 次成分： 0. 029 1RMS、高次成分： 0. 010 λ 1RMSであり、第 2面の回折構造に位相構造を重畳させないと場合の変化量（3次成分: 0. 009 λ 1RMS、高次成分: 0 . 029 RMS)に対して、高次成分が低減されている。尚、ここでは「高次成分」を、 5 次成分と 7次成分の 2乗和の平方根として、る。

(実施例 2)

実施例 2は、図 6に示す光ピックアップ装置に好適な榭脂製の対物レンズのものである。実施例 2のレンズデータ (設計波長、焦点距離、像側の開口数、倍率を含む)を表 3と表 4に示す。光源側の光学面は、光軸から近い順に、光軸を含む第 2— 1面と、その周辺に形成された、第 2— 2面、第 2— 3面、第 2— 4面、第 2— 5面、そして第 2 —6面の 6領域で構成されている。第 2—1から第 2— 5面までの領域が中央領域に相当し、第 2— 6面が周辺領域に相当する。第 2—1面力第 2— 5面にはブレーズィ匕波長 λ B :490nmの回折構造が形成され、その回折次数は BD: 1次、 DVD: 1次であり、その回折効率は BD: 85%、 DVD: 78%となっている。また、第 2— 6面は非球面形状である。

[表 3]

〔o

(鋼列 2)

皮長 λ 1： 08nm λ 2： 658nm

1レンズの ί^Θϋ ft： 1.750mm f2： 1.819mm 像側の開口数 NA1： 0.85 NA2： 0.66 ml： 0 m2： 0 第 2面の 03.00mm φ 2.36mm

【由タ I

【第 3面データ】

[0127] 第 2—1面力第 2— 5面には位相構造が重畳されており、第 2—1面を透過するえ 1の光束に対して、第 2— 2面では 5 X λ 1 (nm)の光路差が付与されるので、位相差に換算して 2 π X 5 (rad)だけ位相が遅れることになる。また、第 2— 3面、第 2— 4面、及び第 2— 5面では、第 2— 1面を透過する λ 1の光束に対して、それぞれ 10 X 1 ( nm)、 5 X λ 1 (nm)、 0 X λ 1 (nm)の光路差が付与されるので、位相差に換算してそれぞれ 2 π X 10 (rad)、 2 π X 5 (rad)、 2 π X 0 (rad)だけ位相が遅れることとなる。また、第 2— 1面を透過するえ 2の光束に対して、第 2— 2面、第 2— 3面、第 2— 4面、及び第 2— 5面では、それぞれ 3 X X 2 (nm)、 6 X λ 2 (nm)、 3 X λ 2 (nm)、 0 X λ 2 (nm)の光路差が付与されるので、位相差に換算してそれぞれ 2 π X 3 (rad)、 2 π X 6 (rad)ゝ 2 π X 3 (rad)、 2 π X 0 (rad)だけ位相が遅れることになる。すなわち、位相構造の 1つの段差によりそれぞれの波長の光束に対して付加される光路差は、第 1波長 λ 1に対しては 2040nm、第 2波長え 2に対しては 1974nmであり、何れの波長の光束に対しても略同量の光路差が付加される。尚、本実施例においては、中央領域内で、ブレーズ構造の向きが光軸力離れるに従って負の向き力も正の向きへと一度入れ替わるようになって!/ヽる（図 5参照)。

[0128] 一方、光ディスク側光学面 (第 3面）は、非球面形状である。力かる実施例 2の対物レンズにおいては、第 1波長 λ 1が + 5nm波長変化した際の球面収差の変化量は 3 次成分： 0. 035 1RMS、高次成分： 0. 014 λ 1RMSであり、第 2面の回折構造に位相構造を重畳させないと場合の変化量（3次成分: 0. 020 λ 1RMS、高次成分: 0 . 032 RMS)に対して、高次成分が低減されている。尚、ここでは「高次成分」を、 5 次成分と 7次成分の 2乗和の平方根として、る。

(実施例 3)

実施例 3は、図 6に示す光ピックアップ装置に好適なガラス製 (OHARA製 S -B SM14)の対物レンズのものである。実施例 3のレンズデータ (設計波長、焦点距離、像側の開口数、倍率を含む）を表 5と表 6に示す。光源側の光学面は、光軸から近い順に、光軸を含む第 2— 1面と、その周辺に形成された、第 2— 2面、第 2— 3面、第 2 —4面、第 2— 5面、そして第 2— 6面の 6領域で構成されている。第 2—1から第 2— 5 面までの領域が中央領域に相当し、第 2— 6面が周辺領域に相当する。第 2— 1面から第 2— 5面にはブレーズィ匕波長 λ B:490nmの回折構造が形成され、その回折次数は BD: 1次、 DVD: 1次であり、その回折効率は BD : 85%、 DVD: 79%となっている。また、第 2— 6面は非球面形状である。

[表 5]

〔013 皮長 λ 1 ： 408nm λ 2： 658nm レンズの Sl^iSSi f 1 ： 1 .778mm f2： 1 .828mm Wの開口数 NA1 ： 0.85 NA2： 0.67 ml ： 0 ιη2： 0 2面の摘径 03.00mm 02.36 mm

2 ー

【第 3面データ】

[0131] 第 2—1面力第 2— 5面には位相構造が重畳されており、第 2—1面を透過するえ 1の光束に対して、第 2— 2面では 5 X λ 1 (nm)の光路差が付与されるので、位相差に換算して 2 π X 5 (rad)だけ位相が進むことになる。また、第 2— 3面、第 2— 4面、及び第 2 5面では、第 2— 1面を透過する λ 1の光束に対して、それぞれ 10 X λ 1 (nm)、一 15 X λ 1 (nm)、一 20 X λ 1 (nm)の光路差が付与されるので、位相差に換算してそれぞれ 2 _π X 10 (rad)、 2 π X 15 (rad)、 2 π X 20 (rad)だけ位相が進むこととなる。また、第 2—1面を透過するえ 2の光束に対して、第 2— 2面、第 2— 3 面、第 2— 4面、及び第 2— 5面では、それぞれ 3 X 2 (nm)、一 6 X 2 (nm)、 —9 X 2 (nm)、—12 X λ 2 (nm)の光路差が付与されるので、位相差に換算してそれぞれ 2 π X 3 (rad)、 2 π X 6 (rad)、 2 π X 9 (rad)、 2 π X 12 (rad)だけ位相が進むことになる。すなわち、位相構造の 1つの段差によりそれぞれの波長の光束に対して付加される光路差は、第 1波長 λ 1に対しては 2040nm、第 2波長 λ 2に対しては 1974nmであり、何れの波長の光束に対しても略同量の光路差が付加される。尚、本実施例においては、中央領域内で、ブレーズ構造の向きは正で一定である（図 4 参照)。

[0132] 一方、光ディスク側光学面 (第 3面）は、非球面形状である。力かる実施例 3の対物レンズにおいては、第 1波長 λ 1が + 5nm波長変化した際の球面収差の変化量は 3 次成分： 0. 006 λ 1RMS、高次成分： 0. 014 λ 1RMSであり、第 2面の回折構造に位相構造を重畳させないと場合の変化量（3次成分: 0. 085 λ 1RMS、高次成分: 0 . 042 λ RMS)に対して、高次成分が低減されている。尚、ここでは「高次成分」を、 5 次成分と 7次成分の 2乗和の平方根として、る。

[0133] 尚、実施例 1から実施例 3の対物レンズにおいて、第 1波長 λ 1の回折効率の有効径内面積加重平均値を計算すると、 90. 7%となり、記録 Ζ再生の高速化が求められる BDに対して高、光利用効率が得られる。

[0134] また、実施例 1から実施例 3の対物レンズにおいては、回折構造のブレーズィ匕波長 λ Βを 490nmとした力これに限らず、ブレーズィ匕波長 λ Bを変えることで、第 1波長 λ 1と第 2波長 λ 2の回折効率のノランスを適宜変更することが可能である。

更に、以上の実施例では、第 1光路差付与構造を回折構造とし、第 2光路差付与構造を位相構造とした幾つかの例を例示した力本発明はこれらの例に限定されるものではない。

好ましい他の例としては、第 1波長 λ 1の光束に対して回折効率が最大となる回折次数が 3次回折光であって、且つ第 2波長 λ 2の光束に対して回折効率が最大となる回折次数が 2次回折光となる回折構造を、第 1光路差付与構造とし、第 1波長 λ 1の光束に対しては λ 1のほぼ 5倍の光路差を付与するものであって、且つ第 2波長 λ 1 の光束に対しては λ 2のほぼ 3倍の光路差を付与する位相構造を、第 2光路差付与構造として、それら第 1及び第 2光路差付与構造を重畳した重畳構造を用いることが挙げられる。

また、第 1波長 λ 1の光束に対しては λ 1のほぼ 5倍の光路差を付与するものであつて、且つ第 2波長 λ 2の光束に対しては λ 2のほぼ 3倍の光路差を付与する位相構造を、第 1光路差付与構造とし、第 1波長 λ 1の光束に対して回折効率が最大となる回折次数が 2次回折光であって、且つ第 2波長 λ 2の光束に対して回折効率が最大となる回折次数が 1次回折光となる回折構造を、前記第 2光路差付与構造として、それら第 1及び第 2光路差付与構造を重畳した重畳構造を用いることも、好ましい例として挙げられる。

更にまた、本発明は、 BDだけではなぐ HDを含む他の高密度光ディスク用の対物レンズに対して適用することも可能であり、上述した効果と同様の効果が得られる。産業上の利用可能性本発明によれば、異なる波長の光束を用いて、複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録及び Z又は再生を行う光ピックアップ装置に適用可能な対物レンズであって、球面収差の波長依存性が小さい対物レンズ、この対物レンズを使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置を提供することができる。また、異なる種類の光情報記録媒体に対して良好に情報の記録及び Z又は再生を行える対物レンズであって、球面収差の波長依存性が小さぐ高 V、透過率を有する単レンズ構成の対物レンズ、この対物レンズを使用した光ピックァップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置を提供することができる。

請求の範囲

[1] 光ピックアップ装置に用いられる対物レンズであって、パワーを有するレンズの一面に、入射される光束の波長をより長!ヽ波長とした場合には球面収差が補正不足方向に変化する第 1光路差付与構造と、入射される光束の波長をより長い波長とした場合には球面収差が補正過剰方向に変化する第 2光路差付与構造とを重畳させた重畳構造を有することを特徴とする対物レンズ。

[2] 前記レンズの前記一面には、前記重畳構造が形成された部分と、前記重畳構造が形成されていない部分とを有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の対物レンズ。

[3] 前記重畳構造が形成されて、な、部分は、非球面であることを特徴とする請求の範囲第 1又は 2項記載の対物レンズ。

[4] 前記レンズの前記一面は、光軸を含む中央領域と前記中央領域を囲む周辺領域とを有し、前記重畳構造は前記中央領域に形成されてヽることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 3項の何れか一項記載の対物レンズ。

[5] 前記レンズの前記一面は、光ピックアップ装置に搭載された際に光源側に配置される面であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 4項の何れか一項記載の対物レンズ。

[6] 前記レンズの前記一面は、凸面であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 5項の何れか一項記載の対物レンズ。

[7] 前記レンズの他方の面は、非球面であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 6 項の何れか一項記載の対物レンズ。

[8] 前記レンズは、光ピックアップ装置に光情報記録媒体が対向配置された際に、最も光情報記録媒体側に配置されるレンズであることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 7項の何れか一項記載の対物レンズ。

[9] 前記レンズ力なる単レンズ構成であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 8項の何れか一項記載の対物レンズ。

[10] 第 1波長 λ 1の第 1光束を出射する第 1光源と、第 2波長 λ 2の第 2光束を出射する第 2光源と、対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを少なくとも有し、厚さ tlの保護層を有する第 1光情報記録媒体に対して、前記第 1光源から出射される第 1波長 λ 1の第 1光束を用いて情報の再生及び Z又は記録を行い、厚さ t2 (tl≤t2)の保護層を有する第 2光情報記録媒体に対して、第 2光源から出射される第 2波長 λ 2 ( λ Κ λ 2)の第 2光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行うことができる光ピックアップ装置に用いられることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 9項の何れか一項記載の対物レンズ。

[11] 前記第 1光路差付与構造は、回折構造であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 10項の何れか一項記載の対物レンズ。

[12] 前記第 1光路差付与構造は、前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数と、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数とが、同一次数となる回折構造であり、前記第 2光路差付与構造は、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造であることを特徴とする請求の範囲第 8項記載の対物レンズ。

[13] 前記位相構造の 1つの輪帯内に、前記回折構造の輪帯が 1以上の整数個だけ形成されていることを特徴とする請求の範囲第 12項記載の対物レンズ。

[14] 前記同一次数は 1であって、前記回折構造のブレーズ化波長 λ Βが以下の（1)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 12項又は 13項記載の対物レンズ。

λ 1 < λ Β< λ 2 (1)

[15] 以下の（2)式、及び (3)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 12項乃至 14項の何れか一項記載の対物レンズ。

380應く λ 1 < 420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

[16] 前記第 1光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA1とし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA2としたとき、前記開口数 NA2内に相当する領域内に前記重畳構造を備え、前記回折構造のブレーズ化波長 λ Β、前記開口数 ΝΑ1、及び前記開口数 ΝΑ2が以下の（4)式、及び（5)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 15項記載の対物レンズ。 1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 X λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

[17] 前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1のほぼ 5倍であつて、前記第 2光束に対しては前記第 2波長 λ 2のほぼ 3倍であることを特徴とする請求の範囲第 15項又は 16項記載の対物レンズ。

[18] 前記回折構造は、光軸力も離れるに従って、負の向きから正の向きへとブレーズ構造の向きが少なくとも一度入れ替わることを特徴とする請求の範囲第 11項乃至 17項の何れか一項記載の対物レンズ。

[19] 前記回折構造は、正の向きのブレーズ構造であることを特徴とする請求の範囲第 1

1項乃至 17項の何れか一項記載の対物レンズ。

[20] 前記第 1光路差付与構造は、前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数と、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数とが、異なる次数となる回折構造であり、前記第 2光路差付与構造は、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造であることを特徴とする請求の範囲第 10項記載の対物レンズ。

[21] 前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 3であって、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 2であることを特徴とする請求の範囲第 20項記載の対物レンズ。

[22] 前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1のほぼ 5倍であつて、前記第 2光束に対しては前記第 2波長 λ 2のほぼ 3倍であることを特徴とする請求の範囲第 20項又は 21項記載の対物レンズ。

[23] 前記第 2光路差付与構造は、回折構造であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 10項の何れか一項記載の対物レンズ。

[24] 前記第 2光路差付与構造は、前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数と、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数とが、異なる次数となる回折構造であり、前記第 1光路差付与構造は、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造であることを特徴とする請求の範囲第 23項記載の対物レンズ。 [25] 前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 2であって、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 1であることを特徴とする請求の範囲第 24項記載の対物レンズ。

[26] 前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1のほぼ 5倍であつて、前記第 2光束に対しては前記第 2波長 λ 2のほぼ 3倍であることを特徴とする請求の範囲第 24項又は 25項記載の対物レンズ。

[27] 前記レンズはガラスレンズであることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 26項の何れか一項記載の対物レンズ。

[28] 前記レンズは、前記重畳構造を有する榭脂層がガラス素子上に接合された構成であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至 26項の何れか一項記載の対物レンズ。

[29] 第 1波長 λ 1の第 1光束を出射する第 1光源と、第 2波長 λ 2の第 2光束を出射する第 2光源と、対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを有し、厚さ tlの保護層を有する第 1光情報記録媒体に対して、前記第 1光源から出射される第 1波長 λ 1の第 1光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行、、厚さ t2 (tl≤t2)の保護層を有する第 2光情報記録媒体に対して、第 2光源から出射される第 2波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2 )の第 2光束を用、て情報の再生及び Ζ又は記録を行う光ピックアップ装置に用いられる対物レンズにぉヽて、

単レンズ構成を有し、

光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む周辺領域との少なくとも 2つの領域を有する光学面を有し、

前記中央領域には、回折効率が最大となる回折次数が、前記第 1光束及び前記第 2光束の何れに対しても同一次数である回折構造と、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造が形成されていることを特徴とする対物レンズ。

[30] 前記回折構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に、球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、前記位相構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有することを特徴とする請求の範囲第 29項に記載の対物レンズ。

[31] 前記位相構造の 1つの輪帯内に、前記回折構造の輪帯が 1以上の整数個だけ形成されていることを特徴とする請求の範囲第 29項又は 30項に記載の対物レンズ。

[32] 前記同一次数は 1であって、前記回折構造のブレーズ化波長 λ Βが以下の（1)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 29項乃至 31項の何れか一項に記載の対物レンズ。

λ 1 < λ < λ 2 (1)

[33] 以下の（2)式、及び (3)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 29項乃至 32項の何れか一項に記載の対物レンズ。

380應く λ 1 < 420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

[34] 前記第 1光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA1とし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA2としたとき、前記中央領域は、前記開口数 NA2内に相当する領域であって、前記回折構造のブレーズィ匕波長 λ B、前記開口数 NA1、及び前記開口数 NA2が以下の（4)式、及び（5)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 33項に記載の対物レンズ。

1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

[35] 前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1の 5倍であって、前記第 2光束に対しては前記第 2波長 λ 2の 3倍であることを特徴とする請求の範囲第 33項又は 34項に記載の対物レンズ。

[36] 前記周辺領域は、微細な段差構造が形成されな、非球面であることを特徴とする請求の範囲第 29項乃至 35項の何れか一項に記載の対物レンズ。

[37] 前記回折構造及び前記位相構造が形成された光学面は、前記光ピックアップ装置に搭載した状態で光源側に配置される光学面であることを特徴とする請求の範囲第 29項乃至 36項の何れか一項に記載の対物レンズ。

[38] 前記回折構造は、光軸力も離れるに従って、負の向きから正の向きへとブレーズ構造の向きが少なくとも一度入れ替わることを特徴とする請求の範囲第 29項乃至 37項の何れか一項に記載の対物レンズ。

[39] 前記回折構造は、正の向きのブレーズ構造であることを特徴とする請求の範囲第 2

9項乃至 37項の何れか一項に記載の対物レンズ。

[40] ガラスレンズであることを特徴とする請求の範囲第 29項乃至 39項の何れか一項に記載の対物レンズ。

[41] 前記回折構造及び前記位相構造が形成された榭脂層を、ガラスレンズ上に接合したことを特徴とする請求の範囲第 29項乃至 40項の何れか一項に記載の対物レンズ

[42] 前記第 1光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの倍率を mlとし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの倍率を m2としたとき、以下の（6)式、及び（7)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 29項乃至 41項の何れか一項に記載の対物レンズ。

-0. 02<ml < 0. 02 (6)

-0. 02<m2< 0. 02 (7)

[43] 第 1波長 λ 1の第 1光束を出射する第 1光源と、第 2波長 λ 2の第 2光束を出射する第 2光源と、対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを有し、厚さ tlの保護層を有する第 1光情報記録媒体に対して、前記第 1光源から出射される第 1波長 λ 1の第 1光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行、、厚さ t2 (tl≤t2)の保護層を有する第 2光情報記録媒体に対して、第 2光源から出射される第 2波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2 )の第 2光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行う光ピックアップ装置にぉ、て前記対物レンズは、単レンズ構成を有し、且つ光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む周辺領域との少なくとも 2つの領域を有する光学面を有し、

前記中央領域には、回折効率が最大となる回折次数が、前記第 1光束及び前記第 2光束の何れに対しても同一次数である回折構造と、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造が形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。 [44] 前記対物レンズの回折構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に、球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、前記位相構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有することを特徴とする請求の範囲第 43項に記載の光ピックアップ装置。

[45] 前記対物レンズの位相構造の 1つの輪帯内に、前記回折構造の輪帯が 1以上の整数個だけ形成されていることを特徴とする請求の範囲第 43項又は 44項に記載の光ピックアップ装置。

[46] 前記同一次数は 1であって、前記回折構造のブレーズ化波長 λ Βが以下の（1)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 43項乃至 45項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

λ 1 < λ < λ 2 (1)

[47] 以下の（2)式、及び (3)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 43項乃至 46項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

380應く λ 1 < 420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

[48] 前記第 1光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA1とし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA2としたとき、前記中央領域は、前記開口数 NA2内に相当する領域であって、前記回折構造のブレーズィ匕波長 λ B、前記開口数 NA1、及び前記開口数 NA2が以下の（4)式、及び（5)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 47項に記載の光ピックアップ装置。

1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

[49] 前記同量の光路差は、前記第 1光束に対しては前記第 1波長 λ 1の 5倍であって、前記第 2光束に対しては前記第 2波長 λ 2の 3倍であることを特徴とする請求の範囲第 47項又は 48項に記載の光ピックアップ装置。

[50] 前記周辺領域は、微細な段差構造が形成されな、非球面であることを特徴とする請求の範囲第 43項乃至 49項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

[51] 前記回折構造及び前記位相構造が形成された前記対物レンズの光学面は、前記対物レンズを前記光ピックアップ装置に搭載した状態で光源側に配置される光学面であることを特徴とする請求の範囲第 43項乃至 50項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

[52] 前記回折構造は、光軸力も離れるに従って、負の向きから正の向きへとブレーズ構造の向きが少なくとも一度入れ替わることを特徴とする請求の範囲第 43項至 51項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

[53] 前記回折構造は、正の向きのブレーズ構造であることを特徴とする請求の範囲第 4

3項乃至 51項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

[54] 前記対物レンズはガラスレンズであることを特徴とする請求の範囲第 43項乃至 53 項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

[55] 前記対物レンズは、前記回折構造及び前記位相構造が形成された榭脂層を、ガラスレンズ上に接合したことを特徴とする請求の範囲第 43項乃至 53項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

[56] 前記第 1光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの倍率を mlとし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの倍率を m2としたとき、以下の（6)式、及び（7)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 43項乃至 55項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

-0. 02<ml < 0. 02 (6)

-0. 02<m2< 0. 02 (7)

[57] 光源と、請求の範囲第 1項乃至 28項の何れか一項記載の対物レンズと、光検出器とを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。

[58] 請求の範囲第 43項乃至 57項の、ずれかに記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光情報記録再生装置。

0 +

+

0 +

小第 1波長 M

の有効領域

(周辺領域 PR)

第 2波長 Λ 2

の有効領域

(中央領域 GR)

X 位相構造 PSの形状を表す包絡線

位相構造 PSの形状を表す包絡線

剛] ひ 0£/900Zdf/ェ:) d

9/9 INTERNATIONAL SEARCH REPORT International application No.

PCT/JP2006/301542

A. CLASSIFICATION OF SUBJECT MATTER

G11B7/135 {2006.01) , G02B13/00 (2006.01) , G02B13/18 (2006.01)

According to International Patent Classification (IPC) or to both national classification and IPC

B. FIELDS SEARCHED

Minimum documentation searched (classification system followed by classification symbols)

G11B7/12-7/22 , G02B13 / 00 - 13 /26

Documentation searched other than minimum documentation to the extent that such documents are included in the fields searched

Jitsuyo Shinan Koho 1922-1996 Jitsuyo Shinan Toroku Koho 1996-2006

Kokai Jitsuyo Shinan Koho 1971-2006 Toroku Jitsuyo Shinan Koho 1994-2006

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C. DOCUMENTS CONSIDERED TO BE RELEVANT

Category* Citation of document, with indication, where appropriate, of the relevant passages Relevant to claim No.

A JP 2004-264815 A (Konica Minolta Holdings ■58

Kabushiki Kaisha) ,

24 September, 2004 (24.09.04) ,

Par. No. [0030] ； Figs . 6 to 7

(Family: none)

A JP 2004-247025 A (Konica Minolta Holdings ■58

Kabushiki Kaisha) ,

02 September, 2004 (02.09.04) ,

Par. Nos . [0084] to [0090] , [0154] to [0157]

Fig. 11

& US 2004/0047269 Al

Further documents are listed in the continuation of Box C. [ ι See patent family annex.

* Special categories oi cited documents: "T" later document published after the international filing date or priority

"Ά state of the art which is not considered to date and not in conflict with the application but cited to understand

the principle or theory underlying the invention

earlier application or patent but published on or after the international filing "X" document of particular relevance; the claimed invention cannoi be date considered novel or cannot be considered to involve an inventive

X document which may throw doubts on priority claim(s) or which is step when the document is taken alone

cited to establish the publication date of another citation or other "Y" document of particular relevance; the claimed invention cannot be special reason (as specified) considered to involve an inventive step when the document is

Ό" document referring to an oral disclosure, use, exhibition or other means combined with one or more other such documents, such combination being obvious to a person skilled in the art

P" document published prior to the international filing date but later than the

priority date claimed "&" document member of the same patent family

Form PCT/ISA/210 (second sheet) (April 2005) INTERNATIONAL SEARCH REPORT International application No.

PCT/JP2006/301542

C (Continuation). DOCUMENTS CONSIDERED TO BE RELEVANT

A JP 2004-326861 A (Konika inoruta Oputo ■58

Kabushiki Kaisha) ,

18 November, 2004 (18.11.04) ,

Par. Nos . [0048] to [0052]； Figs . 3 to 5

& US 2004/0213136 Al

A JP 2004-362626 A (Pentax Kabushiki Kaisha) ■58

24 December, 2004 (24.12.04) ,

Par. No. [0034]； Fig. 3

( Family： none)

Form PCT/ISA/210 (continuation of second sheet) (April 2005) 要約書

本発明に係る対物レンズは、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズであって、パワーを有するレンズの一面に、入射される光束の波長をより長い波長とした場合には球面収差が補正不足方向に変化する第 1光路差付与構造と、入射される光束の波長をより長い波長とした場合には球面収差が補正過剰方向に変化する第 2光路差付与構造とを重畳させた重畳構造とを有する。

明細書

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

技術分野

背景技術

特許文献 1 :特開 2004— 79146号公報

発明の開示

[0012] [図 1]対物レンズの縦球面収差図の概略図である。

[図 2]対物レンズの縦球面収差図の概略図である。

[図 3]対物レンズの縦球面収差図の概略図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下本発明の好ましい形態を説明する。

[0028] λ 1 < λ < λ 2 (1)

[0029] 380nm< λ K420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

[0030] 1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

[0049] a X O. 9 X λ 1 ≤ LI ≤ a X l . I X λ 1

b X O. 9 Χ λ 2 ≤ L2 ≤ b X l . I X λ 2

[0058] λ 1 < λ < λ 2 (1)

380應く λ 1 < 420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

[0060] 1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

[0074] -0. 02<ml < 0. 02 (6)

-0. 02<m2< 0. 02 (7)

[0079] λ 1 < λ < λ 2 (1)

この作用効果は、第 32の構成と同様である。

以下の（2)式、及び（3)式を満たす。

[0081] 380nm< λ K420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

この作用効果は、第 33の構成と同様である。

[0083] 1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

この作用効果は、第 34の構成と同様である。

、第 38の構成と同様である。

[0092] -0. 02<ml < 0. 02 (6)

-0. 02<m2< 0. 02 (7)

この作用効果は、第 42の構成と同様である。

2 5

実施例

[0117]

[0119] z= (h²/R) /[l + ^{ l - (K + l) (h/R) ²}] +A +A h⁴+A h⁶+A h⁸+A

0 4 6 8 10

, 10 , . , 12 , . , 14 , . , 16 , . , 18 , . , 20

h +A h +A h +A h +A h +A h

12 14 16 18 20

•••(8)

但し、

R:曲率半径

K :コーニック係数 A , A , A , A , A , A , A , A , A ：非球面係数

4 6 8 10 12 14 16 18 20

B 2 4 6 8 10 12 14

16 h¹⁶+c 18 h¹⁸+c 20 h²⁰)

•••(9)

但し、

Φ :光路差関数

λ：回折構造に入射する光束の波長

λ ：ブレーズ化波長

Β

h :光軸からの距離

C , C , C , C , C , C , C , C , C , C ：回折面係数

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

(実施例 1)

[0121] [表 1] 〔0

( 列 1 )

【第 2面データ】

【第 3面データ】

(実施例 2)

[表 3]

〔o

(鋼列 2)

皮長 λ 1： 08nm λ 2： 658nm

【由タ I

【第 3面データ】

(実施例 3)

[表 5]

2 ー

【第 3面データ】

Claims

請求の範囲

λ 1 < λ Β< λ 2 (1)

380應く λ 1 < 420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

[16] 前記第 1光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA1とし、前記第 2光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際の、前記対物レンズの開口数を NA2としたとき、前記開口数 NA2内に相当する領域内に前記重畳構造を備え、前記回折構造のブレーズ化波長 λ Β、前記開口数 ΝΑ1、及び前記開口数 ΝΑ2が以下の（4)式、及び（5)式を満たすことを特徴とする請求の範囲第 15項記載の対物レンズ。

1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 X λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

1項乃至 17項の何れか一項記載の対物レンズ。

[24] 前記第 2光路差付与構造は、前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数と、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数とが、異なる次数となる回折構造であり、前記第 1光路差付与構造は、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造であることを特徴とする請求の範囲第 23項記載の対物レンズ。

[25] 前記第 1光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 2であって、前記第 2光束の入射に対して回折効率が最大となる回折次数は 1であることを特徴とする請求の範囲第 24項記載の対物レンズ。

単レンズ構成を有し、

λ 1 < λ < λ 2 (1)

380應く λ 1 < 420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

9項乃至 37項の何れか一項に記載の対物レンズ。

-0. 02<ml < 0. 02 (6)

-0. 02<m2< 0. 02 (7)

前記中央領域には、回折効率が最大となる回折次数が、前記第 1光束及び前記第 2光束の何れに対しても同一次数である回折構造と、前記第 1光束及び前記第 2光束に対して同量の光路差を付加させる位相構造が形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。

[44] 前記対物レンズの回折構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に、球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するとともに、前記位相構造は、入射光束の波長が長くなつた場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有することを特徴とする請求の範囲第 43項に記載の光ピックアップ装置。

λ 1 < λ < λ 2 (1)

380應く λ 1 < 420nm (2)

630nm< λ 2< 680nm (3)

1. 15 X λ 1 < λ Β< 0. 85 Χ λ 2 (4)

ΝΑ2/ΝΑΚ 0. 8 (5)

3項乃至 51項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。

-0. 02<ml < 0. 02 (6)

-0. 02<m2< 0. 02 (7)