JP2007052924A - 光情報記録媒体の記録／再生方法、光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ及び対物レンズの設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの集光光学系で複数の光ディスクを再生でき、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、高ＮＡの光ディスクにも対応できることを目的とする。
【解決手段】 光ピックアップ装置１０の対物レンズ１６の光源側の屈折面Ｓ１に３つの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を設け、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスク再生の際には第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を利用し、透明基板の厚さがｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第２光ディスクの再生の際には第１分割面Ｓｄ１及び第２分割面Ｓｄ２を通過する光束を利用する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光源から出射した光束を集光光学系で情報記録面に集光させ、再生する光情報記録媒体上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光情報記録媒体の記録／再生方法、光ピックアップ装置、これらに用いられる集光光学系、対物レンズ、及び対物レンズの設計方法に関する。

近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤ（デジタルビデオディスク、あるいは、デジタルバーサタイトディスクともいう）の開発が進んできている。このＤＶＤでは、６３５ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。また、上述したＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光ディスク、例えば、ＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）、ＬＤ（レーザディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化されて普及している。表１に種々の光ディスクの透明基板の厚さと、必要開口数を示す。

なお、ＣＤ−Ｒについては光源波長λ＝７８０（ｎｍ）である必要があるが、他の光ディスクにおいては、表１に記載した光源波長以外の波長の光源を使用することができ、この場合、使用する光源波長λに応じて必要開口数ＮＡがかわる。例えば、ＣＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．７３、ＤＶＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．０６で近似される。

なお、本明細書でいう開口数（例えば、以下ＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡＬ、ＮＡＨ、ＮＡ３、ＮＡ４などとして称される）は、透明基板側から見た集光光学系の開口数のことである。

このように、市場にはサイズ、基板厚、記録密度、使用波長などが種々異なる様々な光ディスクが存在する時代となっており、様々な光ディスクに対応できる光ピックアップ装置が提案されている。

その１つとして、異なる光ディスクそれぞれに対応した集光光学系を備え、再生する光ディスクにより集光光学系を切り替える光ピックアップ装置が提案されている。しかしながら、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となりコスト高を招くばかりでなく、集光光学系を切り替えるための駆動機構が必要となり装置が複雑化し、その切り替え精度も要求され、好ましくない。

そこで、１つの集光光学系を用いて、複数の光ディスクを再生する光ピックアップ装置が種々提案されている。

その１つとして、特開平７−３０２４３７号公報には、対物レンズの屈折面をリング状の複数領域に分割し、各々の分割面が厚さの異なる光ディスクのうち１つにビームを結像させることにより再生する光ピックアップ装置が記載されている。

他に、特開平７−５７２７１号公報には、透明基板の厚さｔ１の第１光ディスクのときには、集光されるビームの有する波面収差が０．０７λ以下となるように設計した対物レンズを用い、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクのときには少しデフォーカスした状態で集光スポットを形成する光ピックアップ装置が記載されている。

しかしながら、特開平７−３０２４３７号公報に記載された光ピックアップ装置においては、１つの対物レンズで同時に２つの焦点に入射光量を分割するため、レーザ出力を大きくする必要があり、コスト高を招く。また、特開平７−５７２７１号公報に記載された光ピックアップ装置では、第２光ディスク再生時にはサイドローブによるジッターの増加が起こる。特に、第１の光ディスクで波面収差が０．０７λ以下とした対物レンズで、第２の光ディスクを無理矢理再生しているために、第２の光ディスクの再生可能な開口数には限界がある。

そこで、本発明は、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を記録又は再生でき、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できることを目的とする。

また、本出願人が特願平８−１５６８３１号や特願平８−１８０５８６号において提案している、球面収差を調整した光ピックアップ装置を、さらに、集光特性を良好にすることを目的とする。

上記目的は、以下の構成により解決できる。

（１） 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光情報記録媒体の記録／再生方法において、光軸近傍の第１光束は第１光情報記録媒体の記録又は再生及び第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するとともに、前記第１光束より外側の第２光束は主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用し、前記第２光束より外側の第３光束は主に第１光情報記録媒体の記録又は再生に利用することを特徴とする光情報記録媒体の記録／再生方法。

（２） 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、前記集光光学系は、光軸近傍の第１光束を第１光情報記録媒体の記録又は再生及び第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用し、前記第１光束より外側の第２光束を主に第２光情報記録媒体再生に利用し、前記第２光束より外側の第３光束を主に第１光情報記録媒体の記録又は再生に利用するような機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。

（３） 光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、情報記録面上に情報を記録する又は情報記録面上に記録された情報を再生する光ピックアップ装置において、集光光学系を構成する少なくとも１つの光学面を、光軸近傍の前記光学面の中央に位置する第１分割面と、前記第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割された光学面で構成し、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生する際は、主に、前記第１分割面及び第３分割面を通過した光束により、ビームスポットを形成し、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録又は再生する際は、主に、前記第１分割面及び第２分割面を通過した光束により、ビームスポットを形成することを特徴とする光ピックアップ装置。

（４） 少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、光軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第３分割面を通過する光束がほぼ同一の第１結像位置に結像するように測定したとき、前記第１結像位置と、前記第１分割面と第３分割面との間の第２分割面を通過する光束が結像する第２結像位置との間の距離の絶対値が、４μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする対物レンズ。

（５） 少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、光軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第３分割面を通過する光束がほぼ同一の第１結像位置に結像するように測定したとき、前記第１分割面と第３分割面との間の第２分割面を通過する光束が結像する第２結像位置の方が、第１結像位置より対物レンズに近いことを特徴とする対物レンズ。

（６） 前記第１位置と前記第２位置との距離は、−４０μｍ以上−４μｍ以下であることを特徴とする（５）に記載の対物レンズ。

（７） 少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、所定の入射光束で所定の厚さの透明基板を介したとき、光軸を含む第１分割面を通過する光束のうち、光軸近傍を通過する光線が光軸と交わる位置と、光軸と直交する方向で前記第１分割面の端部を通過する光線が光軸と交わる位置との間に、前記第１分割面より外側の第２分割面を通過する光線が光軸と交わるとともに、前記第２分割面より外側の第３分割面を通過する光線は、光軸近傍を通過する光線が光軸と交わる位置に対して、前記第１分割面の端部を通過する光線が光軸と交わる位置よりも離れた位置で、光軸と交わることを特徴とする対物レンズ。

さらに、光軸と直交する方向で前記第２分割面のほぼ中央位置でみたとき、前記第２分割面の法線と光軸とのなす角度と、前記第１分割面と、前記第２分割面より外側の第３分割面とから内挿される面の法線と光軸とのなす角度との差が、０．０２°以上１°以下の範囲であることを特徴とする（４）〜（７）のいずれか１つに記載の対物レンズ（７−１）が好ましい。

さらに、光軸近傍の前記第１分割面と前記第２分割面より外側の第３分割面を通過する光束がほぼ同一の結像位置に結像するように測定したとき、前記第１分割面と前記第３分割面とを通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）であることを特徴とする（４）〜（７）、（７−１）のうちいずれか１つに記載の対物レンズ（７−２）が好ましい。

さらに、所定の入射光束で所定の厚さの透明基板を介したとき、前記第１分割面を通過する光束による最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）であることを特徴とする（４）〜（７）、（７−１）、（７−２）のうちいずれか１つに記載の対物レンズ（７−３）が好ましい。

（８） 光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して光情報記録媒体の情報記録面上に光スポットとして集光させ、情報記録面上に情報を記録する又は情報記録面上に記録された情報を再生する光ピックアップ装置において、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録又は再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）、としたとき、前記集光光学系は、開口数がＮＡ２近傍の少なくとも２つの開口位置で、球面収差が不連続に変化する機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、ｔ２＞ｔ１で、小さい開口数から大きい開口数の方向へとみたとき、前記集光光学系は、開口数ＮＡＬでは、球面収差が負の方向に不連続に変化し、開口数ＮＡＨでは、球面収差が正の方向に不連続に変化する機能を有することを特徴とする（８）に記載の光ピックアップ装置（８−１）が好ましい。

さらに、ｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の厚さの透明基板を介した際に、前記集光光学系は、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が正となる機能を有することを特徴とする（８−１）に記載の光ピックアップ装置（８−２）が好ましい。

さらに、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、前記集光光学系は、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．３（ＮＡ２）であることを特徴とする（８−１）又は（８−２）に記載の光ピックアップ装置（８−３）が好ましい。

さらに、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、前記集光光学系は、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１２であることを特徴とする（８−１）〜（８−３）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（８−４）が好ましい。

さらに、ｔ２の厚さの透明基板を介した際に、前記集光光学系は、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が、−２λ／（ＮＡ２）²以上、５λ／（ＮＡ２）²以下であることを特徴とする（８−３）又は（８−４）に記載の光ピックアップ装置（８−５）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、前記集光光学系は、ｔ１の厚さの透明基板を介した際に、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数がＮＡ１のなかで、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間を除いた最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）であることを特徴とする（８）、（８−１）〜（８−５）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（８−６）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、前記集光光学系は、ｔ２の厚さの透明基板を介した際に、開口数ＮＡＬまでの最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）であることを特徴とする（８）、（８−１）〜（８−６）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（８−７）が好ましい。

さらに、前記光源は、第１光情報記録媒体の記録又は再生するための波長λ１の第１光源と、第２光情報記録媒体の記録又は再生するための波長λ２（ただし、λ２＞λ１）の第２光源を有することを特徴とする（８）、（８−１）、（８−２）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（８−８）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとし、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、前記集光光学系は、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２）であることを特徴とする（８−８）に記載の光ピックアップ装置（８−９）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとし、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、前記集光光学系は、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１２であることを特徴とする（８−８）又は（８−９）に記載の光ピックアップ装置（８−１０）が好ましい。

さらに、ｔ２の厚さの透明基板を介した際に、前記集光光学系は、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が、−２（λ２）／（ＮＡ２）²以上、５（λ２）／（ＮＡ２）²以下であることを特徴とする（８−９）又は（８−１０）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（８−１１）が好ましい。

さらに、前記集光光学系である正の屈折力を有する対物レンズの前記第１光源に対する近軸結像倍率と、前記第２光源に対する結像倍率とが、ほぼ０（零）であることを特徴とする（８−８）〜（８−１１）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（８−１２）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、前記集光光学系は、ｔ１の厚さの透明基板を介した際に、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数がＮＡ１のなかで、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間を除いた最良波面収差が０．０５λ１ｒｍｓ以下（ただし、λ１は第１光源の波長）である機能を有することを特徴とする（８−８）〜（８−１２）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（８−１３）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、前記集光光学系は、ｔ２の厚さの透明基板を介した際に、開口数ＮＡＬまでの最良波面収差が０．０７λ２ｒｍｓ以下（ただし、λ２は第２光源の波長）であることを特徴とする（８−８）〜（８−１３）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（８−１４）が好ましい。

さらに、前記集光光学系は、正の屈折力の対物レンズを有することを特徴とする（８）、（８−１）〜（８−１４）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（８−１５）が好ましい。

（９） 光情報記録媒体の情報記録面上に光源からの光束を光情報記録媒体の透明基板を介して光スポットとして集光させ、光情報記録媒体上に情報を記録するまたは光情報記録媒体上に記録された情報を再生するピックアップ装置の対物レンズにおいて、光源の波長をλ、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録又は再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）、としたとき、開口数がＮＡ２近傍の少なくとも２つの開口位置で、球面収差が不連続に変化することを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。

（１０） 前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、光軸と直交する方向で開口数ＮＡＬと開口数ＮＡＨのほぼ中央位置でみたとき、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの面の法線と光軸とのなす角度が、光軸から開口数ＮＡＬまでの面及び開口数ＮＡＨから開口数ＮＡ１までの面から内挿される面の法線と光軸とのなす角度より、ｔ２＞ｔ１のとき大となり、ｔ２＜ｔ１のとき小となることを特徴とする（９）に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、光軸と直交する方向で開口数ＮＡＬと開口数ＮＡＨのほぼ中央位置でみたとき、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの面の法線と光軸とのなす角度と、光軸から開口数ＮＡＬまでの面及び開口数ＮＡＨから開口数ＮＡ１までの面から内挿される面の法線と光軸とのなす角度との差が、０．０２°以上１°以下の範囲であることを特徴とする（９）又は（１０）に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−１）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとし、ｔ２＞ｔ１で、小さい開口数から大きい開口数の方向へとみたとき、開口数ＮＡＬでは、球面収差が負の方向に不連続に変化し、開口数ＮＡＨでは、球面収差が正の方向に不連続に変化することを特徴とする（９）、（１０）、（１０−１）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−２）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、ｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の厚さの透明基板を介した際に、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が正であることを特徴とする（９）、（１０）（１０−１）、（１０−２）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−３）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとし、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．３（ＮＡ２）であることを特徴とする（９）、（１０）、（１０−１）〜（１０−３）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−４）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとし、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１２であることを特徴とする（９）、（１０）、（１０−１）〜（１０−４）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−５）が好ましい。

さらに、ｔ２の厚さの透明基板を介した際に、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が、−２λ／（ＮＡ２）²以上、５λ／（ＮＡ２）²以下であることを特徴とする（１０−４）又は（１０−５）に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−６）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、ｔ１の厚さの透明基板を介した際に、前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数がＮＡ１のなかで、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間を除いた最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）である機能を有することを特徴とする（９）、（１０）、（１０−１）〜（１０−６）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−７）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、ｔ２の厚さの透明基板を介した際に、開口数ＮＡＬまでの最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）であることを特徴とする（９）、（１０）、（１０−１）〜（１０−７）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−８）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとし、第１光情報記録媒体の記録又は再生するための光源の波長をλ１、第２光情報記録媒体の記録又は再生するための光源の波長をλ２（ただし、λ２＞λ１）とし、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２）であることを特徴とする（９）、（１０）、（１０−１）〜（１０−３）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−９）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとし、第１光情報記録媒体の記録又は再生するための光源の波長をλ１、第２光情報記録媒体の記録又は再生するための光源の波長をλ２（ただし、λ２＞λ１）とし、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１２であることを特徴とする（９）、（１０）、（１０−１）〜（１０−３）、（１０−９）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−１０）が好ましい。

さらに、ｔ２の厚さの透明基板を介した際に、前記集光光学系は、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が、−２（λ２）／（ＮＡ２）²以上、５（λ２）／（ＮＡ２）²以下となる機能を有することを特徴とする（１０−９）又は（１０−１０）に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−１１）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、第１光情報記録媒体の記録又は再生するための光源の波長をλ１、第２光情報記録媒体の記録又は再生するための光源の波長をλ２（ただし、λ２＞λ１）とし、ｔ１の厚さの透明基板を介した際に、前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数がＮＡ１のなかで、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間を除いた最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）である機能を有することを特徴とする（９）、（１０）、（１０−１）〜（１０−３）、（１０−９）〜（１０−１１）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−１２）が好ましい。

さらに、前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、第１光情報記録媒体の記録又は再生するための光源の波長をλ１、第２光情報記録媒体の記録又は再生するための光源の波長をλ２（ただし、λ２＞λ１）とし、ｔ２の厚さの透明基板を介した際に、開口数ＮＡＬまでの最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）であることを特徴とする（９）、（１０）、（１０−１）〜（１０−３）、（１０−９）〜（１０−１２）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１０−１３）が好ましい。

（１１） 透明基板の厚さが異なる複数の光情報記録媒体に、波長λの光源から出射した光束を集光させる対物レンズの設計方法において、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生に必要な対物レンズの光情報記録媒体側の開口数ＮＡ１の範囲内において、厚さｔ１の透明基板を介して第１光情報記録媒体に集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるように第１非球面と共通屈折面とを設計するとともに、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体に集光させた光束の球面収差の発生量が、第２の光情報記録媒体に第１非球面を介して集光させたときの球面収差の発生量より少なくなるように、前記共通屈折面に対する第２非球面を設計し、これら第１非球面と第２非球面とを、前記第２光情報記録媒体の記録又は再生に必要な対物レンズの情報記録面側の開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）としたとき、前記第１非球面の前記ＮＡ２近傍の光束が通過する部分に前記第２非球面が位置するように合成することにより、前記対物レンズの少なくとも１つの屈折面を設計することを特徴とする対物レンズの設計方法。

（１２） 前記第１非球面の軸上曲率半径と、前記第２非球面の軸上曲率半径とを同一で行うことを特徴とする（１１）に記載の対物レンズの設計方法。

（１３） 前記第１非球面は、合成する第２非球面よりも光軸側に位置する第１非球面を通過し、透明基板の厚さがｔ２の第２光情報記録媒体に集光させた光束の最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下となるように設計することを特徴とする（１１）又は（１２）に記載の対物レンズの設計方法。

（１４） 透明基板の厚さが異なる複数の光情報記録媒体に、光源から出射した光束を集光させる対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくとも１つの屈折面を、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生に必要な対物レンズの光情報記録媒体側の開口数ＮＡ１の範囲内において、厚さｔ１の透明基板を介して集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような第１非球面と、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体に集光させた光束の球面収差の発生量が、第２光情報記録媒体上に前記第１非球面を介して集光させたときの球面収差の発生量より、少なくなるような第２非球面とを、前記第２光情報記録媒体の記録又は再生に必要な対物レンズの情報記録面側の開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）としたとき、前記第１非球面の前記ＮＡ２近傍の光束が通過する部分に前記第２非球面が位置するように合成した屈折面で構成したことを特徴とする対物レンズ。

（１５） 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体に対して、光源から出射した光束を集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体を記録又は再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、前記第１光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ１とは異なる透明基板の厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）を有する第２光情報記録媒体を記録又は再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、前記集光光学系に、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ＮＡ２）（ただし、第２光情報記録媒体を記録又は再生する際の光源の波長が７４０ｎｍ〜８７０ｎｍである場合、この式の上限は１．１（ＮＡ２）とする）、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２の条件を満たす前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４との間を通過する光束に作用して、該光束を主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するための面を設けることにより、透明基板の厚さが互いに異なる第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体とに対して、同じ前記集光光学系で、記録又は再生を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。

（１６） 前記主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するための面を通過した第２光束が結像する第２結像位置は、第２光束より内側の第１光束と第２光束より外側の第３光束とがほぼ同一の第１結像位置に結像するように測定したときに、前記第１結像位置との間の距離の絶対値が、４μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする（１５）に記載の光ピックアップ装置。

さらに、前記主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するための面を、複数有することを特徴とする（１５）又は（１６）に記載の光ピックアップ装置（１６−１）が好ましい。

さらに、第２光情報記録媒体を記録又は再生する際、前記主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するための面よりも内側の面を通過した光束による最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）であることを特徴とする（１５）、（１６）、（１６−１）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（１６−２）が好ましい。

（１７） 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光情報記録媒体の記録／再生を行う光ピックアップ装置において、第１光情報記録媒体を記録又は再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体を記録又は再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、前記集光光学系は、所定の倍率で厚さｔ１の透明基板を介したときに、開口数ＮＡ１の範囲内において、最良波面収差を得るようにしたとき、縦軸に波面収差、横軸に開口数をとった波面収差曲線でみると、開口数ＮＡ２近傍の少なくとも２カ所で波面収差が不連続となることを特徴とする光ピックアップ装置。

さらに、前記開口数ＮＡ２近傍とは、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ただし、第２光情報記録媒体を記録又は再生する際の光源の波長が７４０ｎｍ〜８７０ｎｍである場合、この式の上限は１．１（ＮＡ２）とする）（ＮＡ２）、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２を満足する２つの開口数ＮＡ３とＮＡ４との間であることを特徴とする（１７）に記載の光ピックアップ装置（１７−１）が好ましい。

さらに、前記集光光学系は、第２光情報記録媒体を記録又は再生する際、波面収差が不連続となる２カ所のうち最も光軸側の開口数よりも光軸側を通過した光束による最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）であることを特徴とする（１７）又は（１７−１）に記載の光ピックアップ装置（１７−２）が好ましい。

（１８） 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光情報記録媒体の記録／再生を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、少なくとも１面が、光軸近傍の第１分割面より順に第２ｎ＋１（ただし、ｎは自然数）分割面まで分割されており、前記第１分割面を通過する第１光束は、第１光情報記録媒体の記録又は再生及び第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するとともに、偶数分割面を通過する光束は主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用し、第１分割面を除く奇数分割面を通過する光束は主に第１光情報記録媒体の記録又は再生に利用することを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。

さらに、第２分割面の光軸側における光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬとし、第２ｎ分割面（ただし、ｎ≧２の整数）の光軸から離れた側における光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、０．８（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．３（ＮＡ２）（ただし、第２光情報記録媒体を記録又は再生する際の光源の波長が７４０ｎｍ〜８７０ｎｍである場合、この式の上限は１．１（ＮＡ２）とする）、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１２を満足することを特徴とする（１８）に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１８−１）が好ましい。

さらに、ｔ１の厚さの透明基板を介した際に、奇数分割面を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）である機能を有することを特徴とする（１８）又は（１８−１）に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１８−２）が好ましい。

さらに、ｔ２の厚さの透明基板を介した際に、第１分割面を通過する光束による最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）であることを特徴とする（１８）、（１８−１）、（１８−２）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置の対物レンズ（１８−３）が好ましい。

（１９） 光源から位相の揃った波長λの光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光し、情報記録面上への情報の記録又は情報記録面上に記録された情報の再生を行う光ピックアップ装置において、前記光源からの光束を前記集光光学系により厚さｔ１、屈折率ｎ１の平行平面板を介して集光し、平行平面板側の第１開口数の範囲内において、その波面収差が最良となる状態で波面収差を測定して得られる波面収差曲線が、前記集光光学系の前記平行平面板側の第１開口数より小さい第２開口数の範囲内に、波面収差が不連続となる部分を有し、かつ、該不連続となっている部分の波面収差の傾きが、該不連続となっている部分の両側の曲線の端部を結ぶ直線の傾きとは異なる傾きである波面収差曲線となるように、前記集光光学系の少なくとも１つの屈折面を光軸と同心状に複数の分割面で構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。

さらに、前記所定の開口数の範囲内に、波面収差が不連続となる部分が複数箇所あることを特徴とする（１９）に記載の光ピックアップ装置（１９−１）が好ましい。

さらに、前記所定の開口数は、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ＮＡ２）（ただし、第２光情報記録媒体を記録又は再生する際の光源の波長が７４０ｎｍ〜８７０ｎｍである場合、この式の上限は１．１（ＮＡ２）とする）、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２を満足するＮＡ３とＮＡ４との間にあることを特徴とする（１９）又は（１９−１）に記載の光ピックアップ装置（１９−２）が好ましい。

さらに、前記ｔ１は０．６ｍｍであり、前記ｎ１は１．５８であることを特徴とする（１９）、（１９−１）、（１９−２）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置（１９−３）が好ましい。

（２０） 光情報記録媒体上に情報を記録する又は光情報記録媒体上に記録された情報を再生するために、光情報記録媒体の情報記録面上に光源からの光束を光情報記録媒体の透明基板を介して光スポットとして集光させる光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、波長λ１の光源を用いて透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体及び透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることができるとともに、波長λ２（ただし、λ２≠λ１）の光源を用いた場合であっても第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光することが可能なように、前記対物レンズの少なくとも１面を複数の分割面で構成したことを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。

（２１） 少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、第２ｎ分割面（ただし、ｎは１以上の整数）より光軸側の第（２ｎ−１）分割面を透過した光と、第２ｎ分割面より光軸側とは反対側の第（２ｎ＋１）分割面を透過した光とが、所定の厚さの透明基板を介して、ほぼ同じ位相となるようにしたとき、前記第（２ｎ−１）分割面を透過した光と、光軸に直交する方向において第２ｎ分割面のほぼ中央位置より光軸側の第２ｎ分割面を透過した光と、の位相差を（ΔｎＬ）π（ｒａｄ）とし、前記第（２ｎ＋１）分割面を透過した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２ｎ分割面を透過した光と、の位相差を（ΔｎＨ）π（ｒａｄ）とすると、（ΔｎＨ）≠（ΔｎＬ）を満足することを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。

（２２） 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、前記集光光学系の少なくとも一つの面は、光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、第２ｎ分割面（ただし、ｎは１以上の整数）より光軸側の第（２ｎ−１）分割面を透過して透明基板を介した光と、光軸に直交する方向において第２ｎ分割面のほぼ中央位置より光軸側の第２ｎ分割面を透過して透明基板を介した光と、の位相差を（ΔｎＬ）π（ｒａｄ）とし、第２ｎ分割面より光軸側とは反対側の第（２ｎ＋１）分割面を透過して透明基板を介した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２ｎ分割面を透過して透明基板を介した光と、の位相差を（ΔｎＨ）π（ｒａｄ）とすると、（ΔｎＨ）≠（ΔｎＬ）を満足することを特徴とする光ピックアップ装置。

（２３） 透明基板の厚さｔ１、屈折率ｎ１の第１光情報記録媒体と、透明基板の厚さｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）、屈折率ｎ２で記録密度が第１光情報記録媒体よりも小さい第２光情報記録媒体との２種類の光情報記録媒体の記録又は再生が可能な光ピックアップ装置の集光光学系において、前記第１光情報記録媒体の記録又は再生用の光源からの光束を、厚さｔ１、屈折率ｎ１の透明基板を介して集光して前記第１光情報記録媒体の記録又は再生用のビームスポットを形成したとき、光情報記録媒体側からみて、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨ（ただし、ＮＡＨ＞ＮＡＬ）の光束が前記ビームスポットの形成位置には集光せず、かつ、前記第２光情報記録媒体の記録又は再生用の光源からの光束を、厚さｔ２、屈折率ｎ２の透明基板を介して集光して前記第２光情報記録媒体の記録又は再生用のビームスポットを形成したとき、光情報記録媒体側からみて、光軸近傍からＮＡＨまでの光束が前記ビームスポットの形成位置に集光し、ＮＡＨよりも高ＮＡの領域の光束が前記ビームスポットの形成位置には集光しないように、前記集光光学系の少なくとも１面が光軸と同心状の複数の分割面で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置の集光光学系。

（２４） 透明基板の厚さ、記録密度が異なる２種類の光情報記録媒体の記録又は再生が可能な光ピックアップ装置の集光光学系において、光源から出射した光束を、光軸に対して垂直方向に光軸近傍から順に、第１光束、第２光束及び第３光束の少なくとも３つの光束に分割するように、前記集光光学系の少なくとも１面を光軸と同心状の分割面で構成するとともに、記録密度の小さい光情報記録媒体の記録又は再生する際には、光源から出射した光束のうち光軸近傍の第１光束及び第２光束を該光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、記録密度の大きい光情報記録媒体の記録又は再生する際には、光源から出射した光束のうち前記第１光束及び前記第３光束を該光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする光ピックアップ装置の集光光学系。

以上詳述したように、本発明においては、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体の記録／再生ができ、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できる。さらに、本発明では、球面収差の発生を積極的に利用し、複数の光情報記録媒体の記録／再生を１つの集光光学系で行うことができる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。なお、同一の構成要素を用いる場合には同じ番号を付している。また、本明細書においては、透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体（第１光ディスクともいう）の記録又は再生に必要な集光光学系（対物レンズ）の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ１が、透明基板の厚さｔ２の第２光情報記録媒体（第２光ディスクともいう）の記録又は再生に必要な集光光学系（対物レンズ）の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ２よりも大きい（ＮＡ２＜ＮＡ１）ものとして説明する。

（第１の実施の形態）まず、第１の実施の形態を説明するに先立ち、光ピックアップ装置について説明する。図１は光ピックアップ装置の概略構成図である。

光ピックアップ装置１０は、光源である半導体レーザ１１（波長λ＝６１０〜６７０ｎｍ）、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４、絞り１７、対物レンズ１６、非点収差を発生する非点収差素子であるシリンドリカルレンズ１８、光検出器３０、フォーカス制御及びトラッキング制御のための２次元アクチュエータ１５などからなる。

半導体レーザ１１から出射した光束は、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６により光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。そして、情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えられ光検出器３０上へ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて光ディスク２０に記録された情報の読み取り（再生）信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。すなわち、光検出器３０からの出力を用いて、ここでは図示しない演算処理回路によってフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号が生成される。このフォーカスエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）１５が半導体レーザ１１からの光を光ディスク２０の情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を光軸方向に移動させ、トラッキングエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）１５が半導体レーザ１１からの光を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を光軸と垂直な方向に移動させる。

このような光ピックアップ装置１０において、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスク、例えばＤＶＤ（ｔ１＝０．６ｍｍ）を再生する際には、ビームスポットが最小錯乱円を形成するよう（ベストフォーカス）に対物レンズ１６を、２次元アクチュエータ１５により駆動する。この対物レンズ１６を用いて、透明基板の厚さがｔ１と異なるｔ２（好ましくはｔ２＞ｔ１）で記録密度が第１光ディスクよりも低い第２光ディスク、例えばＣＤ（ｔ２＝１．２ｍｍ）を再生する際には、透明基板の厚さが異なる（好ましくは大きくなる）ことで球面収差が発生し、ビームスポットが最小錯乱円となる位置（近軸焦点位置より後方の位置）では、スポットサイズが大きく第２光ディスクのピット（情報）を読む（再生する）ことはできない。しかしながら、この最小錯乱円となる位置より対物レンズ１６に近い前側位置（前ピン）では、スポット全体の大きさは最小錯乱円よりも大きいが、中央部に光量が集中した核と核の周囲に不要光であるフレアとが形成される。この核を第２光ディスクのピット（情報）を再生する（読む）ために利用し、第２光ディスク再生時には、対物レンズ１６をデフォーカス（前ピン）状態になるように２次元アクチュエータ１５を駆動する。

次に、上述したような透明基板の厚さが異なる第１光ディスクと第２光ディスクを１つの集光光学系で再生するために、光ピックアップ装置１０の集光光学系の１つである対物レンズ１６に本発明を適用した第１の実施の形態を説明する。図２は、対物レンズ１６を模式的に示した断面図（ａ）及び光源側から見た正面図（ｂ）である。なお、一点鎖線は光軸を示している。なお、本実施の形態では、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１は、第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２より薄く、第１光ディスクの方が第２光ディスクよりも高密度で情報が記録されている。

本実施の形態において、対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１及び光ディスク２０側の屈折面Ｓ２は共に非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。また、対物レンズ１６の光源側の屈折面Ｓ１は、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成している。分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設けて、それぞれの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を形成している。この対物レンズ１６において、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクに記録された情報の再生及び第２光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１より外側の第２分割面Ｓｄ２を通過する光束（第２光束）は主に第２光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第２分割面Ｓｄ２より外側の第３分割面Ｓｄ３を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクに記録された情報の再生に利用するような形状となっている。

ここで、「主に」という文言の意味は、第２分割面Ｓｄ２を通過する光束の場合、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光しない状態においてビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギーに対して、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光した状態においてビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。また、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束の場合も同様に、第２分割面Ｓｄ２を遮光しない状態に対する遮光した状態の核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。なお、このエネルギー比率を簡易的に測定するには、各々の場合において、ビームスポットの中心強度が最大となる位置でのピーク強度Ｉｐと、ビーム径Ｄｐ（中心強度に対して強度がｅ^-2となる位置で定める）を測定し、核部分のビームの形状はほぼ一定であることから、Ｉｐ×Ｄｐを求め、これを比較すればよい。

このように、光源から出射される光束を、集光光学系の光軸近傍の第１光束を第１光ディスクの再生及び第２光ディスクの再生に利用し、第１光束より外側の第２光束を主に第２光ディスクの再生に利用し、第２光束より外側の第３光束を主に第１光ディスクの再生に利用することにより、光源からの光を光量損失をおさえつつ、１つの集光光学系で複数（本実施の形態では２つ）の光ディスクの再生が可能となる。しかも、この場合第２光ディスクの再生時には第３光束の大部分は不要光であるが、この不要光が第２光ディスクの再生には利用されないので、絞り１７を第１光ディスクの再生に必要な開口数にしておくだけで、絞り１７の開口数を変える手段を何ら必要とせずに再生することができる。

さらに詳述すると、本実施の形態における対物レンズ１６は、第１光ディスクを再生する際には（図２（ａ）参照）第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３を通過する第１光束及び第３光束（斜線で示される光束）は、ほぼ同一の第１結像位置に結像し、その波面収差（第２分割面Ｓｄ２を通過する第２光束を除いた波面収差）は、０．０５λｒｍｓ以下となっている。ここで、λは光源の波長である。

また、このとき、第２分割面Ｓｄ２を通過する第２光束（破線で示される光束）は、第１結像位置とは異なった第２結像位置に結像する。この第２結像位置は、第１結像位置を０（零）としてそれより対物レンズ１６側を負、その反対側を正とすると、第１結像位置から−２７μｍ以上−４μｍ以下の距離にする（第２結像位置を第１結像位置より対物レンズに近づける）。これにより、主に第１光束及び第３光束で第１光ディスクの再生が行われる。なお、この下限（−２７μｍ）を越えると、球面収差の補正のし過ぎとなり、第１光ディスクの再生時のスポット形状が悪くなり、また、上限（−４μｍ）を越えると、第２光ディスクの再生時のスポット径・サイドローブが大きくなる。なお、本実施の形態では、ｔ１＜ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、第２結像位置を第１結像位置から−２７μｍ〜−４μｍとしたが、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、第２結像位置を第１結像位置から４μｍ〜２７μｍにする。すなわち、第１結像位置と第２結像位置との距離の絶対値は４μｍ以上２７μｍ以下の範囲内になるようにする。

また、上述の対物レンズ１６を所定の厚さ（ｔ２＝１．２ｍｍ）の透明基板を有する第２光ディスクの再生に使用する際には、図３に示すように、対物レンズ１６に入射する所定の光束（平行光束）の場合、第１光束（右肩上がりの斜線で示す）のうち光軸近傍を通過する光線が光軸と交わる位置と、光軸と直交する方向で第１分割面Ｓｄ１の端部（第２分割面Ｓｄ２側）を通過する光線が光軸と交わる位置との間に、第２光束（左肩下がりの斜線で示す）の光線が光軸と交わる（結像する）ようになる。よって、第１光束及び第２光束は、第２光ディスクの情報記録面近傍に集光され、第２光ディスクの再生が行われる。このとき、第３光束（途中まで破線で示される）はフレアとして発生するが、第１光束及び第２光束で形成される核により第２光ディスクの再生が可能となる。

換言すると、本発明は、開口数の小さい光軸近傍を通過する第１光束を、再生できる全ての光ディスクの再生に利用し、また、第１分割面より外側を通過する光束を再生する各光ディスクに対応するように分け、分けられた各光束を各光ディスク（本実施の形態では第１、第２光ディスク）の再生に利用する。このとき、光ディスクの情報を再生するために必要な開口数が大きい方の光ディスク（本実施の形態では第１光ディスク）の再生に利用する光束は、分けられた光束のうち第１光束より離れた光束（本実施の形態では第３光束）とする。

このような集光光学系（本実施の形態おいては対物レンズ１６）を用いると、透明基板の厚さが異なる複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することが可能となり、また、任意に面を設定できることにより、第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２を大きくすることできる。また、光軸近傍の光束（第１光束）を複数の光ディスクの再生に利用することで、光源からの光束の光量損失が少なくなる。しかも、第２光ディスク再生時には、ビームスポットのサイドローブを減少させ、ビーム強度の強い核を形成し、正確な情報が得られる。さらに、絞り１７の開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することができる。

また、本実施の形態では、光軸と直交する方向で第２分割面Ｓｄ２中央位置（図２（ａ）参照）でみたとき、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの面である第２分割面Ｓｄ２の法線と光軸とのなす角度が、光軸から開口数ＮＡＬまでの面である第１分割面Ｓｄ１及び開口数ＮＡＨから開口数ＮＡ１までの面である第３分割面Ｓｄ３から内挿される面（後述する数１の非球面の式を用いて最小自乗法でフィッティングを行った非球面）の法線と光軸とのなす角度より大きくする。これにより第１光ディスク及び第２光ディスクの双方を良好に再生することが可能となる。なお、本実施の形態では、ｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、第２分割面Ｓｄ２の法線と光軸とのなす角度が、第１、３分割面Ｓｄ１、Ｓｄ３から内装される面の法線と光軸とのなす角度より大としたが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、小とすればよい。

また／さらに、本実施の形態では、光軸と直交する方向で第２分割面Ｓｄ２のほぼ中央位置（図２（ａ）参照）でみたとき、第２分割面Ｓｄ２の法線と光軸とのなす角度と、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３から内挿される面（後述する数１の非球面の式を用いて最小自乗法でフィッティングを行った非球面）の法線と光軸とのなす角度との差が、０．０２°以上１°以下の範囲となるように、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３を設定することが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと球面収差の補正し過ぎとなり第１光ディスク再生時のスポット形状が悪化する。

また、別の観点から本実施の形態を捕らえると、少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面（本実施の形態では３つの分割面）を有する対物レンズ１６において、第２割面Ｓｄ２より光軸側の第１分割面Ｓｄ１を透過した光と、第２分割面Ｓｄ２より光軸側とは反対側の第３分割面Ｓｄ３を透過した光とが、所定の厚さ（第１光ディスク）の透明基板を介して、ほぼ同じ位相となるようにしたとき、第１分割面Ｓｄ１を透過し透明基板を介した光と、光軸に直交する方向において第２分割面Ｓｄ２のほぼ中央位置（図２（ａ）参照）より光軸側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（Δ１Ｌ）π（ｒａｄ）とし、第３分割面Ｓｄ３を透過し透明基板を介した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（Δ１Ｈ）π（ｒａｄ）とすると、（Δ１Ｈ）＞（Δ１Ｌ）を満足する。なお、この場合、位相差の符号は、光の進行方向（光ディスクへ向かう方向）を正とし、第１分割面Ｓｄ１あるいは第３分割面Ｓｄ３を透過し透明基板を介した光に対する第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光の位相差を比較する。なお、本実施の形態ではｔ１＜ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、（Δ１Ｈ）＞（Δ１Ｌ）としたが、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、（Δ１Ｈ）＜（Δ１Ｌ）とする。したがって、（Δ１Ｈ）≠（Δ１Ｌ）とする。

これを別な観点からいえば、第１分割面Ｓｄ１と第２分割面Ｓｄ２との境界における第１分割面Ｓｄ１からの段差量より、第３分割面Ｓｄ３と第２分割面Ｓｄ２との境界における第３分割面Ｓｄ３からの段差量の方が、大きい（段差量の符号は、分割面を境にして屈折率が小から大に変化する方向を正とする。なお、以下段差量の符号の場合は同様にする）。この場合も上述と同様に、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、上記の関係は逆、すなわち、２分割面Ｓｄ２の第１分割面Ｓｄ１からの段差量より、第２分割面Ｓｄ２の第３分割面Ｓｄ３からの段差量の方が、小さくなる。さらに、光軸から所定の位置において、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３とから内挿される面の位置と、第２分割面Ｓｄ２の位置との差が、第２分割面Ｓｄ２のほぼ中央位置を中心として非対称になっていることが好ましい。さらに、この場合、光軸から離れるに従いその差が大きくなることが好ましい。

なお、本実施の形態では、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を対物レンズ１６の光源側の屈折面Ｓ１に設けたが、光ディスク２０側の屈折面に設けてもよく、また、他の集光光学系の光学素子（例えば、コリメータレンズ１３など）の１つにこのような機能を持たせてもよく、さらに、新たにこのような機能を有する光学素子を光路上に設けてもよい。また、各分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の機能を異なる光学素子に分解して設けてもよい。

また、本実施の形態では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６を用いたが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散光が直接又は発散光の発散度合いを減じるレンズを介した発散光が、入射するような対物レンズや、光源からの光束を収れん光に変更するカップリングレンズを用い、その収れん光が入射するような対物レンズに適用してもよい。

また、本実施の形態では、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けたが、少なくとも一方の境界を段差を設けずに連続的に分割面を形成してもよい。また、分割面と分割面との境界は、境界を屈曲させることなく、例えば所定の曲率半径の面で接続させてもよい。

また、本実施の形態では、屈折面Ｓ１を３つの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３で構成したが、これに限られず、少なくとも３つ以上の分割面で構成すればよい。この場合、光軸近傍には第１光ディスク及び第２光ディスクの再生に利用する第１分割面を設け、この第１分割面より外側（光軸から離れる方向）の分割面は、主に第２光ディスクの再生に利用する分割面と主に第１光ディスクの再生に利用する分割面とを交互に設けることが好ましい。また、この場合、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ＮＡ２）、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２の条件を満足する対物レンズ１６の光ディスク側の開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４の間に、主に第２光ディスクの再生に利用する分割面を設けることが好ましい。これにより、第１光ディスクに集光させる光スポットの強度を落とすことなく、第２光ディスクとしてより大きな必要開口数の光ディスクを再生することができる。さらに、ＮＡ３の上限はＮＡ３＜１．１（ＮＡ２）であることが実用上好ましく、またＮＡ３の下限は０．８０（ＮＡ２）＜ＮＡ３が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）＜ＮＡ３であることが実用上好ましい。また、ＮＡ４−ＮＡ３の上限は、ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１であることが好ましい。

また、本実施の形態では、１つの光源を用いて複数の光ディスクの再生を行うようにしたが、再生する光ディスク毎に複数の光源を用いてもよい。

また、本実施の形態では、光源側から対物レンズ１６を見たときに、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心円状の環形状で設けたが、これに限られず、途切れた環状で設けてもよい。また、第２分割面Ｓｄ２をホログラムやフレネルで構成してもよい。なお、第２分割面Ｓｄ２をホログラムで構成した場合、０次光と１次光とに分けた光束の一方を第１光ディスクの再生に利用し、他方を第２光ディスクの再生に利用する。このとき、第２光ディスクの再生に利用する光束の光量の方が、第１光ディスクの再生に利用する光束の光量より大きいことが好ましい。

また、本実施の形態において、第１光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ１の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすだけでなく、さらに、第２光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ２の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすことにより、第２光ディスクの再生信号を良好にすることができる。

（第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態について、対物レンズ１６の球面収差図を模式的に示した図である図４に基づいて説明する。図４において、（ａ）は第１光ディスクを再生、すなわち、厚さｔ１の透明基板を介したときの球面収差図であり、（ｂ）は第２光ディスクを再生、すなわち、厚さｔ２（本実施の形態ではｔ２＞ｔ１）の透明基板を介したときの球面収差図である。ここで、第１光ディスクの情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ１、第２光ディスクの情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＞ＮＡ１）、対物レンズ１６の分割面Ｓｄ１とＳｄ２との境界を通過する光束の光ディスク側の開口数をＮＡＬ、対物レンズ１６の分割面Ｓｄ１とＳｄ２との境界を通過する光束の光ディスク側の開口数をＮＡＬとする。

なお、第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に記載した対物レンズ１６を別の観点（球面収差、形状、波面収差など）から見たものであって、以下に記載しない箇所は第１の実施の形態と同様である。

第１の実施の形態に記載したような対物レンズ１６は、先ず、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるように第１屈折面Ｓ１の第１非球面と第２屈折面Ｓ２（共通屈折面）を設計する。この設計により得られたレンズの球面収差図が図４（ｃ）である。そして、この第１非球面を有するレンズを介して透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光ディスクに集光させた時の球面収差（図４（ｅ）この場合、ｔ２＞ｔ１）の発生量よりも、少ない球面収差となるように第２屈折面Ｓ２（共通屈折面）はそのままで第１屈折面の第２非球面を設計する。このとき、第２非球面の近軸曲率半径と第１非球面の近軸曲率半径とは同じにすることが、デフォーカス状態で再生を行う第２光ディスクの再生を良好に行うために好ましい。この設計により得られたレンズの第２光ディスクに集光させた時の球面収差図が図４（ｆ）であり、また、このレンズで第１光ディスクに集光させたときのレンズの収差図が図４（ｄ）である。そして、この第１非球面の第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍で、第２非球面を合成する。ここで、第２非球面を合成する必要開口数ＮＡ２近傍とは、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上、０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましい。また、この上限１．３（ＮＡ２）は実用上１．１（ＮＡ２）であることが好ましい）を満足するとともに、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２（好ましくは、０．１）の条件を満足する対物レンズ１６の光ディスク側の開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４の間であることが好ましい。この合成した第２非球面（第２分割面）で光軸に近い側を開口数ＮＡＬとし、遠い側をＮＡＨ（すなわち、ＮＡＬ＜ＮＡＨ）とする。

したがって、この対物レンズ１６の屈折面Ｓ１における面形状としては、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１と第１分割面Ｓｄ１より外側の第３分割面Ｓｄ３とは同じ非球面形状（第１非球面）となり、その第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３との間（第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２近傍、すなわち、ＮＡＬ〜ＮＡＨ）の第２分割面Ｓｄ２は、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３とは異なる非球面形状（第２非球面）となる。得られたレンズが本実施の形態の対物レンズ１６となり、この対物レンズ１６を用いて第１光ディスクに集光させたときの球面収差図は図４（ａ）となり、第２光ディスクに集光させたときの球面収差図は図４（ｂ）となる。

なお、第１非球面と第２非球面を合成する場合、第２分割面Ｓｄ２を光軸方向にずらして合成して、位相差を利用することにより、第１光ディスク再生時の集光光量のアップを図ることができる。

本実施の形態において非球面の式は、

に基づくものとする。ただし、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数（ただし、Ｐｊ≧３）である。なお、本発明には、上式以外の他の非球面の式を用いてもよい。なお、非球面形状から非球面の式を求める際には、上式を用い、Ｐｊを３≦Ｐｊ≦１０の自然数とし、Κ＝０として求める。

上述したように、本実施の形態において得られた対物レンズ１６は、開口数ＮＡ２の近傍の少なくとも２つの開口位置（ＮＡＬとＮＡＨ）で、透明基板の厚さが異なる複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生できるように、球面収差が不連続に変化するように構成している。このように球面収差が不連続に変化するようにしたので、各々の開口数の範囲（本実施の形態では、光軸〜ＮＡＬの第１分割面、ＮＡＬからＮＡＨの第２分割面、ＮＡＨ〜ＮＡ１の第３分割面）を通過する光束（本実施の形態では第１光束〜第３光束）を任意に構成することができ、第１光束を再生する複数の光ディスク全ての再生に利用し、第２光束及び第３光束をそれぞれ複数の光ディスクのうち所定の光ディスクの再生に利用することが可能となり、１つの集光光学系（本実施の形態では対物レンズ１６）で複数の光ディスクを再生でき、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、高ＮＡの光ディスクにも対応できる。しかも、絞り１７は、高ＮＡであるＮＡ１に対応するように設けるだけでよく、光ディスク再生に必要な開口数（ＮＡ１あるいはＮＡ２に）が変化したとしても、絞り１７を変化させる手段を何ら設ける必要もない。なお、本発明でいう「球面収差が不連続に変化する」とは、球面収差図で見たときに急激な球面収差の変化が見られることをいう。

さらに、球面収差の不連続に変化する方向は、小さい開口数から大きい開口数へと見たときに、開口数ＮＡＬでは球面収差が負の方向に、開口数ＮＡＨでは球面収差が正の方向になっている。これにより、薄い透明基板の厚さｔ１の光ディスクの再生が良好になるとともに、これより厚い透明基板の厚さｔ２の光ディスクの再生が良好に行うことができる。なお、本実施の形態ではｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるために、上述したように球面収差は、開口数ＮＡＬでは負の方向に、開口数ＮＡＨでは正の方向に不連続に変化するが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、開口数ＮＡＬでは正の方向に、開口数ＮＡＨでは負の方向に球面収差が不連続に変化することになる。

さらに、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクを再生する際には、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの間の球面収差（第２分割面Ｓｄ２を通過する光束による球面収差）が正となるようにすることにより、光ピックアップ装置１０のＳ字特性が向上する。なお、本実施の形態ではｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるために、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの間の球面収差が正となるようにしたが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、負とするとよい。

さらに、厚さｔ１の透明基板を介した際（図４（ａ）参照）に、開口数がＮＡ１のなかで、ＮＡＬ〜ＮＡＨの間を通過する光束を除いた、すなわち、光軸〜ＮＡＬおよびＮＡＨ〜ＮＡ１を通過する光束による波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（ただし、λは光源の波長）とすることにより、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスクの再生が良好になる。

また、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１としたとき、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．３（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上、０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましい。また、この上限１．３（ＮＡ２）は実用上１．１（ＮＡ２）であることが好ましい）を満たすことが好ましい。この下限を越すとサイドローブが大きくなり情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λとＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られすぎる。なお、ここでいうＮＡＬは、第２分割面Ｓｄ２上でのＮＡＬを指す。

また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１２（この上限０．１２は、実用上、０．１であることが更に好ましい）の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。なお、ここでいうＮＡＬおよびＮＡＨは、第２分割面Ｓｄ２上でのＮＡＬおよびＮＡＨを指す。

また、別な観点から言うと（再述になるが）、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上、０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましく、また、この上限１．３（ＮＡ２）は実用上１．１（ＮＡ２）であることが好ましい）を満足するとともに、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２（好ましくは、０．１）の条件を満足する対物レンズ１６の光ディスク側の開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４の間に、前述したＮＡＬとＮＡＨとを設ける（すなわち、主に第２光ディスクの再生に利用する分割面を設ける）。これにより、第１光ディスクに集光させる光スポットの強度をあまり落とすことなく、第２光ディスクとしてより大きな必要開口数の光ディスクを再生することができる。

また、第２光ディスクの再生時（ｔ２の厚さの透明基板を介した際）に、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が、−２λ／（ＮＡ２）²以上、５λ／（ＮＡ２）²以下の条件を満たすことが好ましい。さらに、この条件は、再生の場合は３λ／（ＮＡ２）²が以下が好ましく、あるいは、記録をも考慮すると（勿論、再生もできる）０（零）より大きいことが好ましい。この下限を越すと球面収差の補正し過ぎとなり第１光ディスク再生時のスポット形状が悪化し、上限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなる。特に、この条件は、０〜２λ／（ＮＡ２）²の範囲を満足することが更に好ましく、この場合、フォーカスエラー信号が良好に得られる。

一方、本実施の形態では、光軸と直交する方向で第２分割面Ｓｄ２中央位置でみたとき、第２分割面Ｓｄ２の法線と光軸とのなす角度が、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３から内挿される面の法線と光軸とのなす角度より大きくする。これにより第１光ディスク及び第２光ディスクの双方を良好に再生することが可能となる。なお、本実施の形態では、ｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、第２分割面Ｓｄ２の法線と光軸とのなす角度が、第１、３分割面Ｓｄ１、Ｓｄ３から内装される面の法線と光軸とのなす角度より大としたが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、小とすればよい。

また／さらに、本実施の形態の対物レンズ１６は、光軸と直交する方向で開口数ＮＡＬと開口数ＮＡＨ（第２分割面Ｓｄ２）のほぼ中央位置でみたとき、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの面（第２分割面）の法線と光軸とのなす角度と、光軸から開口数ＮＡＬまでの面（第１分割面）及び開口数ＮＡＨから開口数ＮＡ１までの面（第３分割面）から内挿される面（上述した数１の非球面の式を用いて最小自乗法でフィッティングを行った非球面）の法線と光軸とのなす角度との差が、０．０２°以上１°以下の範囲であることが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと球面収差の補正し過ぎとなり第１光ディスク再生時のスポット形状が悪化する。

また、特に、ｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２で、光軸から円周方向へとみたとき、開口数ＮＡＬでは、屈折面の法線と光軸との交点が、光源側の屈折面に近づく方向に不連続に変化し、開口数ＮＡＨでは、屈折面の法線と光軸との交点が、光源側の屈折面から遠のく方向に不連続に変化している。これにより、薄い透明基板の厚さｔ１の光ディスクの再生が良好になるとともに、これより厚い透明基板の厚さｔ２の光ディスクの再生が良好に行うことができる。

また、上述した第１の実施の形態と同様に、別の観点から本実施の形態を捕らえると、少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面（本実施の形態では３つの分割面）を有する対物レンズ１６において、第１分割面Ｓｄ１を透過した光と、第３分割面Ｓｄ３を透過した光とが、所定の厚さの（第１光ディスクの）透明基板を介して、ほぼ同じ位相となるようにしたとき、第１分割面Ｓｄ１を透過し透明基板を介した光と、第２分割面Ｓｄ２のほぼ中央位置より光軸側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（Δ１Ｌ）π（ｒａｄ）とし、第３分割面Ｓｄ３を透過し透明基板を介した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（Δ１Ｈ）π（ｒａｄ）とすると、（Δ１Ｈ）＞（Δ１Ｌ）を満足する。なお、本実施の形態ではｔ１＜ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、（Δ１Ｈ）＞（Δ１Ｌ）としたが、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、（Δ１Ｈ）＜（Δ１Ｌ）とする。したがって、（Δ１Ｈ）≠（Δ１Ｌ）とする。

これを別な観点から言えば、第２分割面Ｓｄ２の第１分割面Ｓｄ１からの段差量より、第２分割面Ｓｄ２の第３分割面Ｓｄ３からの段差量の方が、大きい。この場合も上述と同様に、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、第１分割面Ｓｄ１と第２分割面Ｓｄ２との境界における第１分割面Ｓｄ１からの段差量より、第３分割面Ｓｄ３と第２分割面Ｓｄ２との境界における第３分割面Ｓｄ３からの段差量の方が、小さくなる。さらに、光軸から所定の位置において、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３とから内挿される面の位置と、第２分割面Ｓｄ２の位置との差が、第２分割面Ｓｄ２のほぼ中央位置を中心として非対称になっていることが好ましい。さらに、この場合、光軸から離れるに従いその差が大きくなることが好ましい。

また、本実施の形態の対物レンズ１６の波面収差は図５の如くである。図５は縦軸に波面収差（λ）横軸に開口数をとった波面収差曲線であり、（ａ）は第１光ディスクの透明基板（厚さｔ１）を介したときを、（ｂ）は第２光ディスクの透明基板（厚さｔ２）を介したときの波面収差曲線を実線で表している。なお、この波面収差曲線は、それぞれの透明基板を介したときに最良の波面収差となる状態で干渉計などを用いて波面収差を測定して得る。

図から分かるように、本実施の形態の対物レンズ１６は、波面収差曲線でみると、開口数ＮＡ２近傍の２カ所（具体的には、ＮＡＬとＮＡＨ）で波面収差が不連続となっている。また、不連続となっている部分に発生する最大の波面収差の不連続量は、長さの単位（ｍｍ）で表すと、０．０５（ＮＡ２）²（ｍｍ）以下、位相差の単位（ｒａｄ）で表すと、２π｛０．０５（ＮＡ２）²｝／λ（ｒａｄ）以下（ただし、この場合λは使用波長で単位はｍｍ）とすることが望ましい。これ以上では、波長変動による波面収差の変動が大きくなり、半導体レーザの波長のバラツキを吸収できなくなる。さらに、この不連続の部分（ＮＡＬとＮＡＨと間）の波面収差の傾きは、不連続となっている部分の両側の曲線の端部（ＮＡＬに最も近い端部とＮＡＨに最も近い端部）を結ぶ曲線（図５（ａ）の破線）の傾きは、異なる傾きとなっている。

なお、本実施の形態では、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を対物レンズ１６の光源側の屈折面Ｓ１に設けたが、光ディスク２０側の屈折面に設けてもよく、また、他の集光光学系の光学素子（例えば、コリメータレンズ１３など）の１つにこのような機能を持たせてもよく、さらに、新たにこのような機能を有する光学素子を光路上に設けてもよい。また、各分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の機能を異なる光学素子に分解して設けてもよい。

また、本実施の形態では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６を用いたが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散光が直接又は発散光の発散度合を減じるレンズを介した発散光が、入射するような対物レンズや、光源からの光束を収れん光に変更するカップリングレンズを用い、その収れん光が入射するような対物レンズに適用してもよい。

また、本実施の形態では、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けたが、少なくとも一方の境界を段差を設けずに連続的に分割面を形成してもよい。また、分割面と分割面との境界は、屈曲させることなく、例えば所定のＲで以て接続させてもよい。このＲは意図的に設けたものであってもよく、また、意図的に設けたものでなくてもよい（この意図的に設けたものではない例として、対物レンズ１６をプラスチック等で形成する場合に、金型を加工する上で形成される境界のＲがある）。

また、本実施の形態では、屈折面Ｓ１を３つの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３で構成したが、これに限られず、少なくとも３つ以上の分割面で構成すればよい。この場合、光軸近傍には第１光ディスク及び第２光ディスクの再生に利用する第１分割面を設け、この第１分割面より外側（光軸から離れる方向）の分割面は、主に第２光ディスクの再生に利用する分割面と主に第１光ディスクの再生に利用する分割面とを交互に設けることが好ましい。また、この場合、複数の分割面（球面収差が不連続になる位置）のうち最も小さい開口数をＮＡＬとし、また、複数の分割面（球面収差が不連続になる位置）のうち最も大きい開口数をＮＡＨとして考え、このＮＡＬとＮＡＨとは、上述した条件を満足することが好ましい。

また、本実施の形態では、光源側から対物レンズ１６を見たときに、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心円状の環形状で設けたが、これに限られず、途切れた環状で設けてもよい。また、第２分割面Ｓｄ２をホログラムやフレネルで構成してもよい。なお、第２分割面Ｓｄ２をホログラムで構成した場合、０次光と１次光とに分けた光束の一方を第１光ディスクの再生に利用し、他方を第２光ディスクの再生に利用する。このとき、第２光ディスクの再生に利用する光束の光量の方が、第１光ディスクの再生に利用する光束の光量より大きいことが好ましい。

また、本実施の形態において、第１非球面を設計する際には、前述したように厚さｔ１の透明基板を介したとき第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）以下とするだけでなく、厚さｔ２の透明基板を介したとき第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすように設計を行うことにより、第２光ディスク再生信号を良好にすることができる。

（第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図６に基づいて説明する。上述した第１及び第２の実施の形態では光ピックアップ装置１０として１つの光源１１を用いた実施の形態であったが、本実施の形態は光源１１１，１１２を２つ用いた光ピックアップ装置１０である。

本実施の形態においては、第１光ディスクの再生時には第１光源である第１半導体レーザ１１１（波長λ１＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と、第２光ディスクの再生時には第２光源である第２半導体レーザ１１２（波長λ２＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ）とを有している。また、合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１から出射された光束と第２半導体レーザ１１２から出射された光束とを合成することが可能な手段であって、両光束を１つの集光光学系を介して光ディスク２０に集光させるために、同一光路となす手段である。

まず、第１光ディスクを再生する場合、第１半導体レーザ１１１からビームを出射し、出射された光束は、合成手段１９、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６により第１光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。そして、情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えられ光検出器３０上へ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて第１光ディスク２０に記録された情報の読み取り（再生）信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ１５が半導体レーザ１１からの光を第１光ディスク２０の情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を移動させるとともに、半導体レーザ１１からの光を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を移動させる。

一方、第２光ディスクを再生する場合、第２半導体レーザ１１２からビームを出射し、出射された光束は合成手段１９により光路を変更され、その後、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４、絞り１７、対物レンズ１６を介して第２光ディスク２０上に集光される。そして、情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３、偏光ビームスプリッタ１２、シリンドリカルレンズ１８を介して光検出器３０に入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて第２光ディスク２０に記録された情報の読み取り（再生）信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ１５が半導体レーザ１１からの光を第２光ディスク２０の情報記録面２２上にデフォーカス状態で結像するように対物レンズ１６を移動させるとともに、半導体レーザ１１からの光を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を移動させる。

このような光ピックアップ装置１０の集光光学系の１つである対物レンズ１６に、第１及び第２の実施の形態に記載したような対物レンズ１６を用いる。すなわち、対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１及び光ディスク２０側の屈折面Ｓ２はともに非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズであり、光源側の屈折面Ｓ１は、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成し、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設ける。そして、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３は、第１光源１１１から出射して第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような第１非球面で形成し、また、第２分割面は、第１非球面を有するレンズを介して第２光源１１２の光束を透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光ディスクに集光させた時の球面収差の発生量よりも、少ない球面収差となるように第２非球面で形成し、この第１非球面の第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍であるＮＡＬ〜ＮＡＨに、第２非球面を合成した対物レンズとする。

本実施の形態において得られた対物レンズ１６は、以下の点を除き上述した第２の実施の形態と同様の構成・作用効果を持つことになり、さらに、２つの光源を用いるので、複数の光ディスクを再生するに際して自由度が大きくなる。

本実施の形態では２つの光源１１１，１１２を用いているので、以下の好ましい範囲が上述した第２の実施の形態と異なる。

すなわち、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１としたとき、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上、０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましい）を満たすことが好ましい。この下限を越すとサイドローブが大きくなり情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λ２とＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られすぎる。なお、ここでいうＮＡＬは第２光源１１２を用いたときの第２分割面Ｓｄ２上でのＮＡＬを指す。

また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１２（この上限０．１２は、実用上、０．１であることが更に好ましい）の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。なお、ここでいうＮＡＬおよびＮＡＨは、第２光源１１２を用いたときの第２分割面Ｓｄ２上でのＮＡＬおよびＮＡＨを指す。

また、第２光ディスクの再生時（ｔ２の厚さの透明基板を介した際）に、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が、−２（λ２）／（ＮＡ２）²以上、（５（λ２））／（ＮＡ２）²以下の条件を満たすことが好ましい。さらに、この条件は、再生の場合は３（λ２）／（ＮＡ２）²が以下が好ましく、あるいは、記録をも考慮すると（勿論、再生もできる）０（零）より大きいことが好ましい。この下限を越すと球面収差の補正し過ぎとなり第１光ディスク再生時のスポット形状が悪化し、上限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなる。特に、この条件は、０〜２（λ２）／（ＮＡ２）²の範囲を満足することが更に好ましく、この場合、フォーカスエラー信号が良好に得られる。

また、別な観点から言うと、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．１（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましい）を満足するとともに、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２（好ましくは、０．１）の条件を満足する対物レンズ１６の光ディスク側の開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４の間に、前述したＮＡＬとＮＡＨとを設ける（すなわち、主に第２光ディスクの再生に利用する分割面を設ける）ことである。これにより、第１光ディスクに集光させる光スポットの強度を落とすことなく、第２光ディスクとしてより大きな必要開口数の光ディスクを再生することができる。

一方、本実施の形態では、光軸と直交する方向で第２分割面Ｓｄ２中央位置でみたとき、第２分割面Ｓｄ２の法線と光軸とのなす角度が、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３から内挿される面の法線と光軸とのなす角度より大きくする。これにより第１光ディスク及び第２光ディスクの双方を良好に再生することが可能となる。なお、本実施の形態では、ｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、第２分割面Ｓｄ２の法線と光軸とのなす角度が、第１、３分割面Ｓｄ１、Ｓｄ３から内装される面の法線と光軸とのなす角度より大としたが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２のである場合は、小とすればよい。

また／さらに、実施の形態の対物レンズ１６は、開口数がＮＡ２近傍の少なくとも２つの開口位置（ＮＡＬおよびＮＡＨ）に対応する対物レンズ１６の屈折面Ｓ１の円周位置で、該屈折面の法線と光軸とがなす角度が０．０５度以上０．５０度未満に変化することが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと球面収差の補正し過ぎとなり第１光ディスク再生時のスポット形状が悪化する。

特に、ｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２で、光軸から円周方向へとみたとき、開口数ＮＡＬでは、屈折面の法線と光軸との交点が、光源側の屈折面に近づく方向に不連続に変化し、開口数ＮＡＨでは、屈折面の法線と光軸との交点が、光源側の屈折面から遠のく方向に不連続に変化している。これにより、薄い透明基板の厚さｔ１の光ディスクの再生が良好になるとともに、これより厚い透明基板の厚さｔ２の光ディスクの再生が良好に行うことができる。

また、上述した第１、２の実施の形態と同様に、別の観点から本実施の形態を捕らえると、少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面（本実施の形態では３つの分割面）を有する対物レンズ１６において、第１分割面Ｓｄ１を透過した光と、第３分割面Ｓｄ３を透過した光とが、所定の厚さ（第１光ディスク）の透明基板を介して、ほぼ同じ位相となるようにしたとき、第１分割面Ｓｄ１を透過し透明基板を介した光と、第２分割面Ｓｄ２のほぼ中央位置より光軸側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（Δ１Ｌ）π（ｒａｄ）とし、第３分割面Ｓｄ３を透過し透明基板を介した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（Δ１Ｈ）π（ｒａｄ）とすると、（Δ１Ｈ）＞（Δ１Ｌ）を満足する。この場合も上述と同様に、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、（Δ１Ｈ）＜（Δ１Ｌ）とする。したがって、（Δ１Ｈ）≠（Δ１Ｌ）とする。

これを別な観点から言えば、第２分割面Ｓｄ２の第１分割面Ｓｄ１からの段差量より、第２分割面Ｓｄ２の第３分割面Ｓｄ３からの段差量の方が、大きい。この場合も上述と同様に、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、第１分割面Ｓｄ１と第２分割面Ｓｄ２との境界における第１分割面Ｓｄ１からの段差量より、第３分割面Ｓｄ３と第２分割面Ｓｄ２との境界における第３分割面Ｓｄ３からの段差量の方が、小さくなる。さらに、光軸から所定の位置において、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３とから内挿される面の位置と、第２分割面Ｓｄ２の位置との差が、第２分割面Ｓｄ２のほぼ中央位置を中心として非対称になっていことが好ましい。さらに、この場合、光軸から離れるに従いその差が大きくなることが好ましい。

なお、上述した第１、２の実施の形態と同様に、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を対物レンズ１６の屈折面Ｓ１に設けること、無限系の対物レンズを用いること、分割面に段差を設けること、分割面の数、第２分割面の面形状など、本実施の形態に記載した内容に限られるものではない。

また、本実施の形態では、第１光源１１１と第２光源１１２とを合成手段１９により合成するようにしたが、これに限られず、図１に示した光ピックアップ装置において光源１１を第１光源１１１と第２光源１１２とに切り替わるようにしてもよい。

また、本実施の形態において、第１光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ１の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすだけでなく、さらに、第２光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ２の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすことにより、第２光ディスクの再生信号を良好にすることができる。

なお、この実施の形態における対物レンズ１６においては、本出願人が誤って上述した第１（又は２）の実施の形態に示す光ピックアップ装置に用いたところ、第１光ディスクとしてＤＶＤの再生は勿論のこと、驚くべきことに、同じ波長の光源で第２光ディスクとしてＣＤの再生もできた。すなわち、本実施の形態の対物レンズ１６は、波長λ１の光源を用いて透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体及び透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることができるとともに、波長λ２（ただし、λ２≠λ１）の光源を用いた場合であっても第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光することができるものである。このことにより、波長の異なる２つの光源を使用しＤＶＤとＣＤ−Ｒの再生をする光ピックアップ装置（ＤＶＤ用に波長６１０ｎｍ〜６７０ｎｍの光源とＣＤ−Ｒ用に必須な波長７８０ｎｍの光源に対応）に用いる対物レンズと、１つの光源でＤＶＤやＣＤの再生をする光ピックアップ装置（波長６１０ｎｍ〜６７０ｎｍの光源に対応）に用いる対物レンズとを共通化することができ、大量生産に伴う低コスト化を実現することができる。なお、このように共通化できるのは、光源の波長がλ２からλ１に変えたとしても、第１、２の実施の形態に記載したＮＡＬやＮＡＨの条件を満足することが必要である。

なお、本実施の形態においては、第１光源１１１と第２光源１１２とをほぼ同じ倍率で使用しているので、１つの光検出器３０とすることができ、構成を簡単することができるが、各々の光源１１１、１１２に対応させて２つの光検出器を設けてもよく、さらに倍率を異ならせてもよい。

（第４の実施の形態）次に、第４の実施の形態について、対物レンズ１６を模式的に示した図７に基づいて説明する。図７（ａ）は対物レンズ１６の断面図であり、（ｂ）は光源側から見た正面図である。本実施の形態は、上述した第１〜第３の実施の形態に記載した光ピックアップ装置に用いられる対物レンズ１６の変形例であり、上述した第１〜第３の実施の形態に記載した対物レンズ１６の光源側の面を３分割の屈折面としたものであるのに対し、本実施の形態の対物レンズ１６は光源側の面を５分割の屈折面としたものである。なお、本実施の形態は５分割にしたものであり、他は上述した第１〜第３の実施の形態と同様であるので、説明を省略することもある。

本実施の形態において、対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１及び光ディスク２０側の屈折面Ｓ２は共に非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。また、対物レンズ１６の光源側の屈折面Ｓ１は、光軸と同心状に５つの第１分割面Ｓｄ１〜第５分割面Ｓｄ５、すなわち、光軸を含む（光軸近傍の）第１分割面（Ｓｄ１）より光軸から離れる方向に順に第２分割面Ｓｄ２・・・第２ｎ＋１（ただし、ｎは自然数であり、本実施の形態ではｎ＝２である）分割面Ｓｄｓ２ｎ＋１面で）から構成している。分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ５の境界は段差を設けてそれぞれの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ５を形成している。この対物レンズ１６において、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクに記録された情報の再生及び第２光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第２ｎ分割面Ｓｄ２ｎ（本実施の形態では、第２分割面Ｓｄ２と第４分割面Ｓｄ４）を通過する光束は主に第２光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第２ｎ＋１分割面Ｓｄ２ｎ＋１（本実施の形態では、第３分割面Ｓｄ３と第５分割面Ｓｄ５）を通過する光束は主に第１光ディスクに記録された情報の再生に利用するような形状となっている。

このように、本実施の形態では分割面の数を増やすことにより、第２ｎ分割面を高ＮＡ側に配置することができるため、高ＮＡが必要な第１の光ディスクの再生のみならず、第２の光ディスクとして、上述した第１〜第３の実施の形態と比べて更に高ＮＡの光ディスクの再生を行うことができる。しかも、第２ｎ分割面を高ＮＡ側に配置したことに伴う第１光ディスク再生時の光量低下を第２ｎ−１分割面（ただし、第１分割面は関係ない）で補うことができ、第１光ディスクのみならず第２光ディスクも良好に再生することができる。

具体的に、この対物レンズ１６は、先ず、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるように第１屈折面Ｓ１の第１非球面と第２屈折面Ｓ２（共通屈折面）を設計する。そして、この第１非球面を有するレンズを介して透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光ディスクに集光させた時の球面収差の発生量よりも、少ない球面収差となるように第２屈折面Ｓ２（共通屈折面）はそのままで第１屈折面の第２非球面を設計する。このとき、第２非球面の近軸曲率半径と第１非球面の近軸曲率半径とは同じにすることが、デフォーカス状態で再生を行う第２光ディスクの再生を良好に行うために好ましい。この第１非球面の第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍の２カ所であるＮＡＬ〜ＮＡＨに、第２非球面を合成する。このようにして得られたレンズが本実施の形態の対物レンズ１６となる。

なお、合成する場合、第２分割面Ｓｄ２と第４分割面Ｓｄ４とを光軸方向にずらして合成して、位相差を利用することにより、第１光ディスク再生時の集光光量のアップを図ることができる。また、第２分割面Ｓｄ２と第４分割面Ｓｄ４とを同じ第２非球面としたが、これらが互いに異なる非球面を用いてもよく、また、光軸方向にずらす量も各々変えてもよい。

ここで、第２非球面を合成するＮＡ２近傍とは、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上、０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましく、また、この上限１．３（ＮＡ２）は実用上１．１（ＮＡ２）であることが好ましい。また、この上限１．３（ＮＡ２）は、第２光ディスク情報記録媒体を記録又は再生する際の光源の波長が７４０ｎｍ〜８７０ｎｍである場合、１．１（ＮＡ２）とする）を満たすとともに、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２（この上限０．１２は、実用上、０．１であることが更に好ましい）の条件を満たす、対物レンズ１６の光ディスク側の開口数ＮＡ３とＮＡ４との間であることが好ましい。

このような本実施の形態の場合、第１の実施の形態と同様に、第１の光ディスクである透明基板の厚さｔ１が０．６ｍｍのＤＶＤを再生する際には、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３、第５分割面Ｓｄ５を通過する光束は、ほぼ同一の第１結像位置に結像し、その波面収差（第２分割面Ｓｄ２及び第４分割面Ｓｄ４を通過する光束を除いた波面収差）は、０．０５λｒｍｓ以下となっている。ここで、λは光源の波長である。

このとき、第２分割面Ｓｄ２及び第４分割面Ｓｄ４を通過する光束は、第１結像位置とは異なった第２結像位置に結像する。この第２結像位置は、第１結像位置を０（零）としてそれより対物レンズ１６側を負、その反対側を正とすると、第１結像位置から−２７μｍ以上−４μｍ以下の距離にする。なお、本実施の形態では、ｔ１＜ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、第２結像位置を第１結像位置から−２７μｍ〜−４μｍとしたが、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、第２結像位置を第１結像位置から４μｍ〜２７μｍにする。すなわち、第１結像位置と第２結像位置との距離の絶対値は４μｍ以上２７μｍ以下の範囲内になるようにする。

また、この対物レンズ１６を球面収差の観点から見ると、開口数ＮＡ２の近傍の４つの開口位置で、透明基板の厚さが異なる複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生できるように、球面収差が不連続に変化するように構成している。このように球面収差が不連続に変化（変化の方向は、上述した第１〜３の実施の形態と同じである）しており、また、波面収差の観点から見ると、開口数ＮＡ２近傍の４カ所で波面収差が不連続となり、この不連続の各々の部分の波面収差の傾きは、不連続となっている部分の両側の曲線の端部を結ぶ曲線の傾きは、異なる傾きとなっている。

このような本実施の形態の対物レンズ１６では、第２光ディスクの再生時（ｔ２の厚さの透明基板を介した際）に、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が、−２λ／（ＮＡ２）²以上、５λ／（ＮＡ２）²以下の条件を満たすことが好ましい（ただし、このときのλは、第２光ディスクの再生時に使用する光源の波長である）。さらに、この条件は、再生の場合は３λ／（ＮＡ２）²が以下が好ましく、あるいは、記録をも考慮すると（勿論、再生もできる）０（零）より大きいことが好ましい。

一方、本実施の形態では、光軸と直交する方向で第２ｎ分割面（第２分割面Ｓｄ２あるいは第４分割面）中央位置でみたとき、第２ｎ分割面の法線と光軸とのなす角度が、第（２ｎ−１）分割面（第１分割面Ｓｄ１あるいは第３分割面Ｓｄ３）及び第（２ｎ＋１）分割面（第３分割面Ｓｄ３あるいは第５分割面Ｓｄ５）から内挿される面の法線と光軸とのなす角度より大きくする。これにより第１光ディスク及び第２光ディスクの双方を良好に再生することが可能となる。なお、本実施の形態では、ｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、第２ｎ分割面の法線と光軸とのなす角度が、第（２ｎ−１）分割面及び第（２ｎ＋１）分割面から内装される面の法線と光軸とのなす角度より大としたが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、小とすればよい。

また／さらにまた、光軸と直交する方向で第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４である第２ｎ分割面（ただし、ｎは自然数）のほぼ中央位置でみたとき、第２ｎ分割面の法線と光軸とのなす角度と、第（２ｎ−１）分割面及び第（２ｎ＋１）分割面から内挿される面（数１の非球面の式を用いて最小自乗法でフィッティングを行った非球面）の法線と光軸とのなす角度との差が、０．０２°以上１°以下の範囲となるように、第１分割面Ｓｄ１〜第（２ｎ＋１）分割面を設定することが好ましい。

また、上述した各実施の形態と同様に、別の観点から本実施の形態を捕らえると、少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面（本実施の形態では５つの分割面）を有する対物レンズ１６において、第２ｎ分割面（ただし、ｎは１以上の整数）より光軸側の第（２ｎ−１）分割面を透過した光と、第２ｎ分割面より光軸側とは反対側の第（２ｎ＋１）分割面を透過した光とが、所定の厚さ（第１光ディスク）の透明基板を介して、ほぼ同じ位相となるようにしたとき、第（２ｎ−１）分割面（例えば、第１分割面Ｓｄ１又は第３分割面Ｓｄ３）を透過し透明基板を介した光と、第２ｎ分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４）のほぼ中央位置より光軸側の第２ｎ分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４）を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（ΔｎＬ）π（例えば、（Δ１Ｌ）π又は（Δ２Ｌ）π）（ｒａｄ）とし、第（２ｎ＋１）分割面（例えば、第３分割面Ｓｄ３又は第５分割面Ｓｄ５）を透過し透明基板を介した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２ｎ分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４）を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（ΔｎＨ）π（例えば、（Δ１Ｈ）π又は（Δ２Ｈ）π）（ｒａｄ）とすると、（ΔｎＨ）＞（ΔｎＬ）を満足する。この場合も上述と同様に、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、（ΔｎＨ）＜（ΔｎＬ）とする。したがって、（ΔｎＨ）≠（ΔｎＬ）とする。

これを別な観点から言えば、第２ｎ分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４）の第（２ｎ−１）分割面（例えば、第１分割面Ｓｄ１又は第３分割面Ｓｄ３）からの段差量より、第２ｎ分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面差Ｓｄ４）の第（２ｎ＋１）分割面（例えば、第３分割面Ｓｄ３又は第５分割面Ｓｄ５）からの段差量の方が、大きい。この場合も上述と同様に、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、第２ｎ分割面の第（２ｎ−１）分割面からの段差量より、第２ｎ分割面の第（２ｎ＋１）分割面からの段差量の方が、小さくなる。さらに、光軸から所定の位置において、第（２ｎ−１）分割面と第（２ｎ＋１）分割面と（例えば、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３と又は第３分割面Ｓｄ３と第５分割面Ｓｄ５）から内挿される面の位置と、第２ｎ分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４）の位置との差が、第２分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４）のほぼ中央位置を中心として非対称になっていることが好ましい。さらに、この場合、光軸から離れるに従いその差が大きくなることが好ましい。

なお、本実施の形態において、対物レンズ１６の光源側の屈折面Ｓ１を５分割したが、これに限られず、他の集光光学系の光学素子（例えば、コリメータレンズなど）に設けてもよく、あるいは、別途光学素子を設けてもよい。

また、本実施の形態では、第１分割面Ｓｄ１〜第５分割面Ｓｄ５の境界に段差を設けたが、少なくとも一つの境界を段差を設けずに連続的に分割面を形成してもよい。また、分割面と分割面との境界は、屈曲させることなく、例えば所定のＲで以て接続させてもよい。このＲは意図的に設けたものであってもよく、また、意図的に設けたものでなくてもよい（この意図的に設けたものではない例として、対物レンズ１６をプラスチック等で形成する場合に、金型を加工する上で形成される境界のＲがある）。

また、本実施の形態では、光源側から対物レンズ１６を見たときに、第２分割面Ｓｄ２及び第４分割面Ｓｄ４を光軸と同心円状の環形状で設けたが、これに限られず、途切れた環状で設けてもよい。また、第２分割面Ｓｄ２又は／及び第４分割面Ｓｄ４をホログラムやフレネルで構成してもよい。なお、第２分割面Ｓｄ２をホログラムで構成した場合、０次光と１次光とに分けた光束の一方を第１光ディスクの再生に利用し、他方を第２光ディスクの再生に利用する。このとき、第２光ディスクの再生に利用する光束の光量の方が、第１光ディスクの再生に利用する光束の光量より大きいことが好ましい。

また、本実施の形態において、第１光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ１の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすだけでなく、第２光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ２の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすことにより、第２光ディスクの再生信号を良好にすることができる。

以上、詳述した第１〜４の実施の形態において、第１分割面を光軸を含む面としたが、光軸上のごく狭い領域の面は集光にはさほど影響を及ぼさないため、そのような集光には影響を与えない光軸上のごく狭い領域の面が平坦となっていたり、突起や凹みとなっていてもよい。要は、ＮＡ２近傍に第２光ディスクの再生に利用する分割面を設ければよく、それより光軸側（すなわち光軸近傍）を第１分割面とすればよい。

また、以上の説明においては、光ディスクに記録された情報の再生のみについて説明したが、集光光学系（対物レンズ）によって集光する光スポットが重要である点で光ディスクへ情報を記録する場合についても同様であり、以上の実施の形態は有効に記録にも使えることは言うまでもない。

さらに、上述した第１〜第４の実施の形態においては、フォーカスエラー信号のＳ字特性が良好になるという効果も奏する。

以下の実施例においては、本発明を対物レンズ１６の光源側の屈折面に適用したものである。また、第１光ディスクとしてＤＶＤ（透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、必要な開口数ＮＡ１＝０．６０（λ＝６３５ｎｍ））を用い、第２光ディスクとしてＣＤ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．３６６（λ＝６３５ｎｍ）あるいはＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ））あるいはＣＤ−Ｒ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．５０（λ＝７８０ｎｍ）（ただし、再生のみの場合は、ＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ））を用いることにする。なお、以下の対物レンズ１６の例においては、コリメータレンズ１３は、設計を最適にすることにより対物レンズ１６へは略無収差の平行光束を入射させることができるため、以下の例においては略無収差の平行光束を出射できるコリメータレンズ１３を使用することを前提として、対物レンズ１６へ光束が入射して以降の構成を示す。また、対物レンズ１６の光源側の配置される絞りを第１面として、ここから順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をｒｉ、ＤＶＤ再生時の第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離をｄｉ（ＣＤ再生時は、ｄｉ′に記載がある場合はその数値に変わり、記載がない場合はｄｉと同じである）、その間隔のレーザー光源の光束の波長での屈折率をｎｉで表している。また、光学面に非球面を用いた場合は、上述した非球面の式に基づくものとする。

また、表４、７、８、１１、１４、１５、１８、１９、２２、２３、２６、２７、３０、３１、３４、３５、３８、３９中の記載においては次のように行っている。なお、次における「ｎ」は自然数である。

まず、ＮＡＬ・ＮＡＨに続けて記載している（ ）内の数字は、分割面（例えば、ＮＡＬ（２）は、第２分割面上でのＮＡＬの値を示している）を示している。

また、Ｈ２ｎｍｉｄは、光軸と直交する方向で光軸から第２ｎ分割面の中央位置までの高さを示している。

また、θ２ｎ−１，２ｎ＋１，ｍｉｄは、高さＨ２ｎｍｉｄにおける第（２ｎ−１）分割面及び第（２ｎ＋１）分割面から内挿される面の法線と光軸とのなす角度を示している。さらに、θ２ｎ−１，２ｎ＋１，ｍｉｄを詳細にいうと、第（２ｎ−１）分割面を第２ｎ分割面の方向に延長した面を想定し、その想定した面における光軸からの高さＨ２ｎｍｉｄにおける法線と光軸とのなす角度と、第（２ｎ＋１）分割面を第２ｎ分割面の方向に延長した面を想定し、その想定した面における光軸からの高さＨ２ｎｍｉｄにおける法線と光軸とのなす角度との平均角度をいう。ここで、具体的に面を想定する場合には「数１」に示す非球面の式を参考にすればよい。

また、θ２ｎ，ｍｉｄは、高さＨ２ｎｍｉｄにおける第２ｎ分割面の法線と光軸とのなす角度を示している。

また、Δθ２ｎ，ｍｉｄは、θ２ｎ，ｍｉｄとθ２ｎ−１，２ｎ＋１，ｍｉｄとの差を示している。

また、図９、１３、１８、２２、２７、３２、３７、４２、４７、５２の（ａ）、（ｂ）の下側に記載した「ｄｅｆｏｃｕｓ」とは、光ディスクの情報記録面（所定の厚さ、屈折率の透明基板を介したとき）に幾何学的焦点位置に合致する対物レンズ１６の位置を中心に、光源からの光束の進行方向を正とした場合における、最良の波面収差を得るために光軸方向に対物レンズ１６を移動させる量（デフォーカス量）を示している。

（実施例１）
実施例１は、上述した第２の実施の形態の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。

表２および表３に対物レンズの光学データを示す。

なお、本実施例の対物レンズは、第１非球面が光軸と交わる位置と第２非球面が光軸と交わる位置とが同じである。

また、図８（ａ）に厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）の透明基板を介したとき（以下、ＤＶＤ再生時という）の球面収差図を、図８（ｂ）に厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）の透明基板を介したとき（以下、ＣＤ再生時という）の球面収差図を示している。また、図９（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図９（ｂ）にＣＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表４には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図１０にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図１１にＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

（実施例２）
実施例２は、上述した第３の実施の形態の２つの光源（第１光源の波長λ１＝６３５ｎｍ、第２光源の波長λ２＝７８０ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。

表５および表６に対物レンズの光学データを示す。

なお、本実施例の対物レンズは、第１非球面が光軸と交わる位置と第２非球面が光軸と交わる位置とが同じである。また、表５のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。

また、図１２（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図１２（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を示している。また、図１３（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図１３（ｂ）にＣＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表７には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図１４にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図１５にＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

さらに、この実施の形態の対物レンズは、１つの光源（光源の波長λ１＝６３５ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載しても、ＤＶＤのみならずＣＤの再生が可能であった。このときのＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１６に示す。また、この場合の、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を表８に示す。

（実施例３）
実施例３は、上述した第２の実施の形態の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第２分割面Ｓｄ２と第３分割面Ｓｄ３との境界に段差を設け、第１分割面Ｓｄ１と第２分割面Ｓｄ３との境界には段差を設けない対物レンズ１６に本発明を適用した例である。

表９および表１０に対物レンズの光学データを示す。

なお、表１０中の第２非球面の「ｄ２＝２．２００７０２」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点と、第３面との光軸上の間隔を表している。すなわち、この値にすることにより、第１分割面と第２分割面とが連続した面（段差を有さない）となる。

また、図１７（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図１７（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を示している。また、図１８（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図１８（ｂ）にＣＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表１１には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図１９にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図２０にＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

（実施例４）
実施例４は、上述した第３の実施の形態の２つの光源（第１光源の波長λ１＝６３５ｎｍ、第２光源の波長λ２＝７８０ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。

表１２および表１３に対物レンズの光学データを示す。

なお、表１３中の第２非球面の「ｄ２＝２．１９９６」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点と、第３面との光軸上の間隔を表している。これは、第２分割面を光軸方向にｄ２だけずらすことにより位相差を設け、集光光量（ピーク強度）を上げるようにしている。また、表１２のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。

また、図２１（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図２１（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を示している。また、図２２（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図２２（ｂ）にＣＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表１４には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図２３にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図２４にＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

さらに、この実施の形態の対物レンズは、１つの光源（光源の波長λ１＝６３５ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載しても、ＤＶＤのみならずＣＤの再生が可能であった。このときのＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図２５に示す。また、この場合の、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を表１５に示す。

（実施例５）
実施例５は、上述した第３の実施の形態の２つの光源（第１光源の波長λ１＝６３５ｎｍ、第２光源の波長λ２＝７８０ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。なお、本実施例においては、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒを想定したものである。そのためＮＡ２＝０．５として示している。

表１６および表１７に対物レンズの光学データを示す。

なお、本実施例の対物レンズは、第１非球面が光軸と交わる位置と第２非球面が光軸と交わる位置とが同じである。また、表１６のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。

また、図２６（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図２６（ｂ）にＣＤ−Ｒ再生時の球面収差図を示している。また、図２７（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図２７（ｂ）にＣＤ−Ｒ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表１８には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図２８にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図２９にＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

さらに、この実施の形態の対物レンズは、１つの光源（光源の波長λ１＝６３５ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載しても、ＤＶＤのみならずＣＤの再生が可能であった。このときのＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図３０に示す。また、この場合の、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を表１９に示す。

（実施例６）
実施例６は、上述した第３の実施の形態の２つの光源（第１光源の波長λ１＝６３５ｎｍ、第２光源の波長λ２＝７８０ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第４の実施の形態において示した対物レンズ１６、すなわち、第１分割面Ｓｄ１〜第５分割面Ｓｄ５の境界に段差を設けた対物レンズ１６を搭載した例である。なお、本実施例においては、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒを想定したものである。そのために、ＮＡ２＝０．５として示している。

表２０および表２１に対物レンズの光学データを示す。

なお、本実施例の対物レンズは、第１非球面（第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３と第５分割面Ｓｄ５の面（あるいは該面を延長した面）が光軸と交わる位置と第２分割面Ｓｄ２と第４分割面Ｓｄ４それぞれの分割面を延長した面（共に第２非球面を合成）が光軸と交わる位置とが同じである。また、表２０のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。

また、図３１（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図３１（ｂ）にＣＤ−Ｒ再生時の球面収差図を示している。また、図３２（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図３２（ｂ）にＣＤ−Ｒ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表２２には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図３３にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図３４にＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

さらに、この実施の形態の対物レンズは、１つの光源（光源の波長λ１＝６３５ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載しても、ＤＶＤのみならずＣＤの再生が可能であった。このときのＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図３５に示す。また、この場合の、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を表２３に示す。

（実施例７）
実施例７は、上述した第３の実施の形態の２つの光源（第１光源の波長λ１＝６３５ｎｍ、第２光源の波長λ２＝７８０ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第４の実施の形態において示した対物レンズ１６、すなわち、第１分割面Ｓｄ１〜第５分割面Ｓｄ５の境界に段差を設けた対物レンズ１６を搭載した例である。なお、本実施例においては、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒを想定したものである。そのために、ＮＡ２＝０．５として示している。

表２４および表２５に対物レンズの光学データを示す。

なお、表２５中の第２非球面の「ｄ２＝２．１９９６」及び「ｄ４＝２．２００３」とは、それぞれ第２分割面及び第４分割面（共に第２非球面）の形状を非球面形状式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点と、第３面との光軸上の間隔を表している。これは、第２分割面を光軸方向にｄ２だけずらし、また、第４分割面を光軸方向にｄ４だけずらすことにより位相差を設け、集光光量（ピーク強度）を上げるようにしている。また、表２４のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。

また、図３６（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図３６（ｂ）にＣＤ−Ｒ再生時の球面収差図を示している。また、図３７（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図３７（ｂ）にＣＤ−Ｒ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表２６には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図３８にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図３９にＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

さらに、この実施の形態の対物レンズは、１つの光源（光源の波長λ１＝６３５ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載しても、ＤＶＤのみならずＣＤの再生が可能であった。このときのＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図４０に示す。また、この場合の、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を表２７に示す。

（実施例８）
実施例８は、上述した第３の実施の形態の２つの光源（第１光源の波長λ１＝６３５ｎｍ、第２光源の波長λ２＝７８０ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。

表２８および表２９に対物レンズの光学データを示す。

なお、表２９中の第２非球面の「ｄ２＝２．１９９５」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点と、第３面との光軸上の間隔を表している。また、表２８のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。

また、図４１（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図４１（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を示している。また、図４２（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図４２（ｂ）にＣＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表３０には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図４３にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図４４にＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

さらに、この実施の形態の対物レンズは、１つの光源（光源の波長λ１＝６３５ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載しても、ＤＶＤのみならずＣＤの再生が可能であった。このときのＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図４５に示す。また、この場合の、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を表３１に示す。

（実施例９）
実施例９は、上述した第３の実施の形態の２つの光源（第１光源の波長λ１＝６３５ｎｍ、第２光源の波長λ２＝７８０ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。

表３２および表３３に対物レンズの光学データを示す。

なお、表３３中の第２非球面の「ｄ２＝２．２００」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点と、第３面との光軸上の間隔を表している。また、表３２のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。

また、図４６（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図４６（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を示している。また、図４７（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図４７（ｂ）にＣＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表３４には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図４８にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図４９にＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

さらに、この実施の形態の対物レンズは、１つの光源（光源の波長λ１＝６３５ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載しても、ＤＶＤのみならずＣＤの再生が可能であった。このときのＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図５０に示す。また、この場合の、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を表３５に示す。

（実施例１０）
実施例１０は、上述した第３の実施の形態の２つの光源（第１光源の波長λ１＝６３５ｎｍ、第２光源の波長λ２＝７８０ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。

表３６および表３７に対物レンズの光学データを示す。

なお、表３７中の第２非球面の「ｄ２＝２．１９９５」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点と、第３面との光軸上の間隔を表している。また、表３６のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。

また、図５１（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図５１（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を示している。また、図５２（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を、図５２（ｂ）にＣＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図を示している。また、表３８には、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を示す。

また、図５３にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図５４にＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

さらに、この実施の形態の対物レンズは、１つの光源（光源の波長λ１＝６３５ｎｍ）を用いた光ピックアップ装置１０に搭載しても、ＤＶＤのみならずＣＤの再生が可能であった。このときのＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図５５に示す。また、この場合の、ＮＡＬおよびＮＡＨの開口数、球面収差の発生量、法線と光軸とのなす角度、法線と、各条件の値を表３９に示す。

以上、実施例１〜実施例１０によると、透明基板の厚さが異なる２つの光ディスクを、１つの集光光学系（そのうち１つの対物レンズ）共に良好に再生することができた。また、記録に際しても何ら問題はない。特に、実施例２、４〜１０においては、２つの光源を用いて第１光ディスクとしてＤＶＤの再生とともに、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒの再生（光源の波長が７８０ｎｍを必須とする）ができた。さらに、この実施例２、４〜１０においては、１つの光源を用いて、ＤＶＤおよびＣＤの再生も良好にできた。さらに、実施例５〜７においては、第２光ディスクとして必要開口数がＮＡ＝０．５という高ＮＡまで対応でき、ＣＤ−Ｒの記録にも十分に使用できた。

また、実施例１〜１０のうち実施例１、３、８〜１０においては、透明基板の厚さが１．２ｍｍの第２光ディスクの再生信号が特に良好であった。これは、表４０に示すように、この実施例１、３、８〜１０においては、第１分割面を通過した光束による最良波面収差（第１分割面内波面収差量という）が、回折限界性能である０．０７λを満たすためである。

なお、表４０において、上段の表は光源の波長λが６３５ｎｍで透明基板の厚さが１．２ｍｍの第２光ディスクを再生する場合の第１分割面内波面収差量を示しているが、実施例２、４〜１０においては２光源を用いる実施例であるため、下段の表に光源の波長λが７８０ｎｍで透明基板の厚さが１．２ｍｍの第２光ディスクを再生する場合の第１分割面内波面収差量を示している。

また、上述した実施例１〜１０において、ｎを自然数とすると、第（２ｎ−１）分割面（例えば、第１分割面Ｓｄ１又は第３分割面）を透過しＤＶＤの透明基板を介した光と、第２ｎ分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４）のほぼ中央位置より光軸側の第２ｎ分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４）を透過しＤＶＤの透明基板を介した光と、の位相差である（ΔｎＬ）π（例えば、（Δ１Ｌ）π又は（Δ２Ｌ）π）（ｒａｄ）、及び、第（２ｎ＋１）分割面（例えば、第３分割面Ｓｄ３又は第５分割面Ｓｄ５）を透過しＤＶＤの透明基板を介した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２ｎ分割面（例えば、第２分割面Ｓｄ２又は第４分割面Ｓｄ４）を透過しＤＶＤの透明基板を介した光と、の位相差である（ΔｎＨ）π（例えば、（Δ１Ｈ）π又は（Δ２Ｈ）π）（ｒａｄ）の値を、表４１に示す。なお、この場合、位相差の符号は、光の進行方向（光ディスクへ向かう方向）を正とし、第（２ｎ−１）分割面あるいは第（２ｎ＋１）分割面を透過しＤＶＤの透明基板を介した光に対する第２ｎ分割面を透過しＤＶＤの透明基板を介した光の位相差を比較する。

この表から明らかなように、実施例１〜１０の全てにおいて、（ΔｎＨ）＞（ΔｎＬ）を満足する。なお、表４１における値は、各分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３（あるいはＳｄ５）間の境界部における、各分割面に入射する光束での位相差を示している。

光ピックアップ装置の概略構成図である。 対物レンズを模式的に示した断面図（ａ）及び光源側から見た正面図（ｂ）である。 対物レンズを模式的に示した断面図である。 対物レンズの球面収差図を模式的に示した図である。 対物レンズの波面収差図を模式的に示した図である。 第３の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。 第４の実施の形態の対物レンズを模式的に示した断面図（ａ）及び光源側から見た正面図（ｂ）である。 実施例１の対物レンズの収差図である。 実施例１の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例１の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例１のＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例２の対物レンズの収差図である。 実施例２の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例２の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例２のＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例２の対物レンズで波長６３５ｎｍでＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例３の対物レンズの収差図である。 実施例３の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例３の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例３のＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例４の対物レンズの収差図である。 実施例４の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例４の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例４のＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例４の対物レンズで波長６３５ｎｍでＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例５の対物レンズの収差図である。 実施例５の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例５の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例５のＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例５の対物レンズで波長６３５ｎｍでＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例６の対物レンズの収差図である。 実施例６の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例６の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例６のＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例６の対物レンズで波長６３５ｎｍでＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例７の対物レンズの収差図である。 実施例７の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例７の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例７のＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例７の対物レンズで波長６３５ｎｍでＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例８の対物レンズの収差図である。 実施例８の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例８の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例８のＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例８の対物レンズで波長６３５ｎｍでＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例９の対物レンズの収差図である。 実施例９の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例９の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例９のＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例９の対物レンズで波長６３５ｎｍでＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例１０の対物レンズの収差図である。 実施例１０の対物レンズを最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態でみたときの波面収差図である。 実施例１０の対物レンズでＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。 実施例１０のＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。 実施例１０の対物レンズで波長６３５ｎｍでＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。

符号の説明

１０ 光ピックアップ装置
１１ 半導体レーザ（光源）
１３ コリメータレンズ
１６ 対物レンズ
１７ 絞り
２０ 光情報記録媒体（光ディスク）
２１ 透明基板
２２ 情報記録面
Ｓ１，Ｓ２ 屈折面
Ｓｄ１〜Ｓｄ５ 分割面
１１１ 第１光源（第１半導体レーザ）
１１２ 第２光源（第２半導体レーザ）

Claims (24)

1. 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光情報記録媒体の記録／再生方法において、光軸近傍の第１光束は第１光情報記録媒体の記録又は再生及び第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するとともに、前記第１光束より外側の第２光束は主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用し、前記第２光束より外側の第３光束は主に第１光情報記録媒体の記録又は再生に利用することを特徴とする光情報記録媒体の記録／再生方法。
2. 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、前記集光光学系は、光軸近傍の第１光束を第１光情報記録媒体の記録又は再生及び第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用し、前記第１光束より外側の第２光束を主に第２光情報記録媒体再生に利用し、前記第２光束より外側の第３光束を主に第１光情報記録媒体の記録又は再生に利用するような機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、情報記録面上に情報を記録する又は情報記録面上に記録された情報を再生する光ピックアップ装置において、集光光学系を構成する少なくとも１つの光学面を、光軸近傍の前記光学面の中央に位置する第１分割面と、前記第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割された光学面で構成し、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生する際は、主に、前記第１分割面及び第３分割面を通過した光束により、ビームスポットを形成し、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録又は再生する際は、主に、前記第１分割面及び第２分割面を通過した光束により、ビームスポットを形成することを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、光軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第３分割面を通過する光束がほぼ同一の第１結像位置に結像するように測定したとき、前記第１結像位置と、前記第１分割面と第３分割面との間の第２分割面を通過する光束が結像する第２結像位置との間の距離の絶対値が、４μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする対物レンズ。
5. 少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、光軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第３分割面を通過する光束がほぼ同一の第１結像位置に結像するように測定したとき、前記第１分割面と第３分割面との間の第２分割面を通過する光束が結像する第２結像位置の方が、第１結像位置より対物レンズに近いことを特徴とする対物レンズ。
6. 前記第１位置と前記第２位置との距離は、−４０μｍ以上−４μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。
7. 少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、所定の入射光束で所定の厚さの透明基板を介したとき、光軸を含む第１分割面を通過する光束のうち、光軸近傍を通過する光線が光軸と交わる位置と、光軸と直交する方向で前記第１分割面の端部を通過する光線が光軸と交わる位置との間に、前記第１分割面より外側の第２分割面を通過する光線が光軸と交わるとともに、前記第２分割面より外側の第３分割面を通過する光線は、光軸近傍を通過する光線が光軸と交わる位置に対して、前記第１分割面の端部を通過する光線が光軸と交わる位置よりも離れた位置で、光軸と交わることを特徴とする対物レンズ。
8. 光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して光情報記録媒体の情報記録面上に光スポットとして集光させ、情報記録面上に情報を記録する又は情報記録面上に記録された情報を再生する光ピックアップ装置において、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録又は再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）、としたとき、前記集光光学系は、開口数がＮＡ２近傍の少なくとも２つの開口位置で、球面収差が不連続に変化する機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 光情報記録媒体の情報記録面上に光源からの光束を光情報記録媒体の透明基板を介して光スポットとして集光させ、光情報記録媒体上に情報を記録するまたは光情報記録媒体上に記録された情報を再生するピックアップ装置の対物レンズにおいて、光源の波長をλ、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録又は再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）、としたとき、開口数がＮＡ２近傍の少なくとも２つの開口位置で、球面収差が不連続に変化することを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。
10. 前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をＮＡＬ、最も大きい開口数をＮＡＨとしたとき、光軸と直交する方向で開口数ＮＡＬと開口数ＮＡＨのほぼ中央位置でみたとき、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの面の法線と光軸とのなす角度が、光軸から開口数ＮＡＬまでの面及び開口数ＮＡＨから開口数ＮＡ１までの面から内挿される面の法線と光軸とのなす角度より、ｔ２＞ｔ１のとき大となり、ｔ２＜ｔ１のとき小となることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ。
11. 透明基板の厚さが異なる複数の光情報記録媒体に、波長λの光源から出射した光束を集光させる対物レンズの設計方法において、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生に必要な対物レンズの光情報記録媒体側の開口数ＮＡ１の範囲内において、厚さｔ１の透明基板を介して第１光情報記録媒体に集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるように第１非球面と共通屈折面とを設計するとともに、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体に集光させた光束の球面収差の発生量が、第２の光情報記録媒体に第１非球面を介して集光させたときの球面収差の発生量より少なくなるように、前記共通屈折面に対する第２非球面を設計し、これら第１非球面と第２非球面とを、前記第２光情報記録媒体の記録又は再生に必要な対物レンズの情報記録面側の開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）としたとき、前記第１非球面の前記ＮＡ２近傍の光束が通過する部分に前記第２非球面が位置するように合成することにより、前記対物レンズの少なくとも１つの屈折面を設計することを特徴とする対物レンズの設計方法。
12. 前記第１非球面の軸上曲率半径と、前記第２非球面の軸上曲率半径とを同一で行うことを特徴とする請求項１１に記載の対物レンズの設計方法。
13. 前記第１非球面は、合成する第２非球面よりも光軸側に位置する第１非球面を通過し、透明基板の厚さがｔ２の第２光情報記録媒体に集光させた光束の最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下となるように設計することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の対物レンズの設計方法。
14. 透明基板の厚さが異なる複数の光情報記録媒体に、光源から出射した光束を集光させる対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくとも１つの屈折面を、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生に必要な対物レンズの光情報記録媒体側の開口数ＮＡ１の範囲内において、厚さｔ１の透明基板を介して集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような第１非球面と、透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体に集光させた光束の球面収差の発生量が、第２光情報記録媒体上に前記第１非球面を介して集光させたときの球面収差の発生量より、少なくなるような第２非球面とを、前記第２光情報記録媒体の記録又は再生に必要な対物レンズの情報記録面側の開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）としたとき、前記第１非球面の前記ＮＡ２近傍の光束が通過する部分に前記第２非球面が位置するように合成した屈折面で構成したことを特徴とする対物レンズ。
15. 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体に対して、光源から出射した光束を集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体を記録又は再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、前記第１光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ１とは異なる透明基板の厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）を有する第２光情報記録媒体を記録又は再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、前記集光光学系に、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ＮＡ２）
    （ただし、第２光情報記録媒体を記録又は再生する際の光源の波長が７４０ｎｍ〜８７０ｎｍである場合、この式の上限は１．１（ＮＡ２）とする）
    ０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２の条件を満たす前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４との間を通過する光束に作用して、該光束を主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するための面を設けることにより、透明基板の厚さが互いに異なる第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体とに対して、同じ前記集光光学系で、記録又は再生を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
16. 前記主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するための面を通過した第２光束が結像する第２結像位置は、第２光束より内側の第１光束と第２光束より外側の第３光束とがほぼ同一の第１結像位置に結像するように測定したときに、前記第１結像位置との間の距離の絶対値が、４μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
17. 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光情報記録媒体の記録／再生を行う光ピックアップ装置において、第１光情報記録媒体を記録又は再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体を記録又は再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、前記集光光学系は、所定の倍率で厚さｔ１の透明基板を介したときに、開口数ＮＡ１の範囲内において、最良波面収差を得るようにしたとき、縦軸に波面収差、横軸に開口数をとった波面収差曲線でみると、開口数ＮＡ２近傍の少なくとも２カ所で波面収差が不連続となることを特徴とする光ピックアップ装置。
18. 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光情報記録媒体の記録／再生を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、少なくとも１面が、光軸近傍の第１分割面より順に第２ｎ＋１（ただし、ｎは自然数）分割面まで分割されており、前記第１分割面を通過する第１光束は、第１光情報記録媒体の記録又は再生及び第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用するとともに、偶数分割面を通過する光束は主に第２光情報記録媒体の記録又は再生に利用し、第１分割面を除く奇数分割面を通過する光束は主に第１光情報記録媒体の記録又は再生に利用することを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。
19. 光源から位相の揃った波長λの光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光し、情報記録面上への情報の記録又は情報記録面上に記録された情報の再生を行う光ピックアップ装置において、前記光源からの光束を前記集光光学系により厚さｔ１、屈折率ｎ１の平行平面板を介して集光し、平行平面板側の第１開口数の範囲内において、その波面収差が最良となる状態で波面収差を測定して得られる波面収差曲線が、前記集光光学系の前記平行平面板側の第１開口数より小さい第２開口数の範囲内に、波面収差が不連続となる部分を有し、かつ、該不連続となっている部分の波面収差の傾きが、該不連続となっている部分の両側の曲線の端部を結ぶ直線の傾きとは異なる傾きである波面収差曲線となるように、前記集光光学系の少なくとも１つの屈折面を光軸と同心状に複数の分割面で構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
20. 光情報記録媒体上に情報を記録する又は光情報記録媒体上に記録された情報を再生するために、光情報記録媒体の情報記録面上に光源からの光束を光情報記録媒体の透明基板を介して光スポットとして集光させる光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、波長λ１の光源を用いて透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体及び透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることができるとともに、波長λ２（ただし、λ２≠λ１）の光源を用いた場合であっても第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光することが可能なように、前記対物レンズの少なくとも１面を複数の分割面で構成したことを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。
21. 少なくとも一方の面を光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、第２ｎ分割面（ただし、ｎは１以上の整数）より光軸側の第（２ｎ−１）分割面を透過した光と、第２ｎ分割面より光軸側とは反対側の第（２ｎ＋１）分割面を透過した光とが、所定の厚さの透明基板を介して、ほぼ同じ位相となるようにしたとき、前記第（２ｎ−１）分割面を透過した光と、光軸に直交する方向において第２ｎ分割面のほぼ中央位置より光軸側の第２ｎ分割面を透過した光と、の位相差を（ΔｎＬ）π（ｒａｄ）とし、前記第（２ｎ＋１）分割面を透過した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２ｎ分割面を透過した光と、の位相差を（ΔｎＨ）π（ｒａｄ）とすると、
    （ΔｎＨ）≠（ΔｎＬ）
    を満足することを特徴とする光ピックアップ装置の対物レンズ。
22. 透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とに対して、光源から出射した光束を１つの集光光学系で透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、前記集光光学系の少なくとも一つの面は、光軸と同心状に複数に分割された複数の分割面を有するとともに、第２ｎ分割面（ただし、ｎは１以上の整数）より光軸側の第（２ｎ−１）分割面を透過して透明基板を介した光と、光軸に直交する方向において第２ｎ分割面のほぼ中央位置より光軸側の第２ｎ分割面を透過して透明基板を介した光と、の位相差を（ΔｎＬ）π（ｒａｄ）とし、第２ｎ分割面より光軸側とは反対側の第（２ｎ＋１）分割面を透過して透明基板を介した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２ｎ分割面を透過して透明基板を介した光と、の位相差を（ΔｎＨ）π（ｒａｄ）とすると、
    （ΔｎＨ）≠（ΔｎＬ）
    を満足することを特徴とする光ピックアップ装置。
23. 透明基板の厚さｔ１、屈折率ｎ１の第１光情報記録媒体と、透明基板の厚さｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）、屈折率ｎ２で記録密度が第１光情報記録媒体よりも小さい第２光情報記録媒体との２種類の光情報記録媒体の記録又は再生が可能な光ピックアップ装置の集光光学系において、前記第１光情報記録媒体の記録又は再生用の光源からの光束を、厚さｔ１、屈折率ｎ１の透明基板を介して集光して前記第１光情報記録媒体の記録又は再生用のビームスポットを形成したとき、光情報記録媒体側からみて、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨ（ただし、ＮＡＨ＞ＮＡＬ）の光束が前記ビームスポットの形成位置には集光せず、かつ、前記第２光情報記録媒体の記録又は再生用の光源からの光束を、厚さｔ２、屈折率ｎ２の透明基板を介して集光して前記第２光情報記録媒体の記録又は再生用のビームスポットを形成したとき、光情報記録媒体側からみて、光軸近傍からＮＡＨまでの光束が前記ビームスポットの形成位置に集光し、ＮＡＨよりも高ＮＡの領域の光束が前記ビームスポットの形成位置には集光しないように、前記集光光学系の少なくとも１面が光軸と同心状の複数の分割面で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置の集光光学系。
24. 透明基板の厚さ、記録密度が異なる２種類の光情報記録媒体の記録又は再生が可能な光ピックアップ装置の集光光学系において、光源から出射した光束を、光軸に対して垂直方向に光軸近傍から順に、第１光束、第２光束及び第３光束の少なくとも３つの光束に分割するように、前記集光光学系の少なくとも１面を光軸と同心状の分割面で構成するとともに、記録密度の小さい光情報記録媒体の記録又は再生する際には、光源から出射した光束のうち光軸近傍の第１光束及び第２光束を該光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、記録密度の大きい光情報記録媒体の記録又は再生する際には、光源から出射した光束のうち前記第１光束及び前記第３光束を該光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする光ピックアップ装置の集光光学系。