JP2009169999A - 対物光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるＢＤとＨＤに対する互換使用を一つの対物光学素子で可能とし、しかも、いずれの光ディスク使用時においても良好な軸外特性を確保できる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子を提供する。
【解決手段】ＨＤ使用時に正弦条件を満たさない場合でも、ＢＤの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離ｆ１と、ＨＤの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離ｆ２との間に、（１）式を満たす関係が成立すれば、ＨＤ使用時における軸外特性を良好なものとできる。即ち、（１）式を満たすことにより、単玉レンズの対物光学素子であっても、ＢＤとＨＤのいずれに対しても、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。０．９７≦ｆ２／ｆ１≦１．１３（１）
【選択図】図１０

Description

本発明は、同一の波長の光束を用いる異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子に関する。

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／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）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、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）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、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ 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。

ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、複数の種類の光ディスクに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。

特に、ＢＤとＨＤについては、使用する光束の波長が同一であるにも関わらずそれぞれの保護基板の厚さが異なるため、波長差を利用して保護基板の厚さの差に基づいて発生する球面収差を補正することが困難である。従って、他の光ディスクとの互換に比べて、一つの対物光学素子を用いてＢＤとＨＤの互換性を持たせることはより困難であった。

そのような中、特許文献１には、回折効果を用いて同一波長の光束を振り分けることで、複数の光学素子からなる一つの対物光学素子でＢＤとＨＤの互換を可能としているピックアップ装置が記載されている。
特許第３９５３０９１号明細書

ここで、特許文献１に記載されている態様は、複数の光学素子を組み合わせて対物光学素子としているので、コスト高を招くと共に、光学素子同士の光軸を精度良く合わせる必要があり、製造工数がかかるという問題がある。

これに対し、単玉のレンズからなる対物光学素子を用いれば、よりコストを抑えることが出来、製造工数も低減できる。しかしながら、ＢＤとＨＤの保護基板の厚さが異なるにも関わらず、単玉のレンズは光学面が２面しかないため、複数の光学素子を有する対物光学素子においては発生しない問題が発生する。それは、いずれか一方の光ディスクに対してしか正弦条件を満足させることができないという問題である。即ち、光ディスク側の光学面を、ＢＤ使用時に正弦条件を満足するような形状とした場合、ＨＤ使用時には正弦条件が満足されないこととなり、ＨＤ使用時に軸外特性が悪化する恐れがある。それにより、光ピックアップ装置の組み立て時に光源の位置調整の精度を非常に高めなければならなくなり、コストの増大、光ピックアップ装置製造収率の低下などが発生し得る。さらに、トラッキングを検出するために３ビーム法を採用している光ピックアップ装置においては、サブビームがコマ収差の原因となってしまい、トラッキング特性が悪化するという問題も発生し得る。また、正弦条件が満足されない場合、スポットが太ってしまい、光ディスクに対する適切な記録及び／又は再生が困難になるという問題も生じ得る。

本発明は、上述の問題を考慮したものであり、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるＢＤとＨＤに対する互換使用を一つの対物光学素子で可能とし、しかも、いずれの光ディスク使用時においても良好な軸外特性を確保できる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子を提供することを目的とする。

請求項１に記載の対物光学素子は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子は単玉のレンズからなり、少なくとも一つの光学面が、少なくとも、前記光軸を含む第１領域と、前記第１領域の周囲の第２領域とに分割され、
前記第１領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、
前記第１光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をｆ１とし、前記第２光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をｆ２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９７ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１３ （１）

上述したように、単玉レンズからなる前記対物光学素子の光ディスク側の光学面が、例えば、前記第１光ディスク使用時に正弦条件を満足するような非球面形状を有すれば、保護基板厚が異なる前記第２光ディスク使用時に正弦条件を満たすことはできない。本発明者らは鋭意研究の結果、前記第２光ディスク使用時に正弦条件を満たさない場合でも、前記第１光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離ｆ１と、前記第２光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離ｆ２との間に、（１）式を満たす関係が成立すれば、前記第２光ディスク使用時における軸外特性を良好なものとできることを発見したのである。即ち、（１）式を満たすことにより、単玉レンズの対物光学素子であっても、前記第１光ディスクと前記第２光ディスクのいずれに対しても、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。

請求項２に記載の対物光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記対物光学素子の２つの光学面のうち曲率半径の絶対値が大きい方の光学面は、前記第１光ディスク使用時に正弦条件を満足するような非球面形状とされていることを特徴とする。

請求項３に記載の対物光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１領域は、光学面に段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯状領域を有し、前記複数の輪帯状領域の少なくとも一つは、通過した前記第１光束が前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、通過した前記第１光束が前記第２光ディスクの情報記録面上では集光しない第１光ディスク用領域であり、前記複数の輪帯状領域の他の少なくとも一つは、通過した前記第１光束が前記第１光ディスクの情報記録面上では集光せず、通過した前記第１光束が前記第２光ディスクの情報記録面上で情報の記録及び／又は再生ができるように集光する第２光ディスク用領域であり、更に以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９７ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１３ （２）

請求項４に記載の対物光学素子は、請求項３に記載の発明において、３以上、１０以下の輪帯を有することを特徴とする。

請求項５に記載の対物光学素子は、請求項３又は４に記載の発明において、前記第１光ディスク用領域の軸上厚をｄ１とし、前記第２光ディスク用領域の軸上厚をｄ２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．１ （３）

このような範囲とすることで、製造しやすい対物光学素子を得ることが出来、製造誤差に基づく光量のロスを低減することが可能となる。

請求項６に記載の対物光学素子は、請求項５に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９８ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．０２ （３）

請求項７に記載の対物光学素子は、請求項６に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
１．００ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１０ （２´）

請求項８に記載の対物光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１領域は、光路差付与構造を形成しており、前記光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを発生させ、前記ｍ次回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、以下の式を満たすことを特徴とする。
１．００ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１１ （４）

請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の対物光学素子を用いたことを特徴とする。

請求項１０に記載の対物光学素子は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子は単玉のレンズからなり、少なくとも一つの光学面が、少なくとも、前記光軸を含む第１領域と、前記第１領域の周囲の第２領域とに分割され、
前記第１領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、
以下の式を満たすことを特徴とする。
１．０３ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．７５ （５）
但し、ｌ１＝ＷＤ１＋ｔ１／ｎ１であり、ＷＤ１は、前記第１光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、ｔ１は前記第１光ディスクの保護層の厚さ、ｎは前記第１光ディスクの保護層の屈折率を表し、ｌ２＝ＷＤ２＋ｔ２／ｎ２であり、ＷＤ２は、前記第２光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、ｔ２は前記第２光ディスクの保護層の厚さ、ｎ２は前記第２光ディスクの保護層の屈折率を表す。

上述したように、単玉レンズからなる前記対物光学素子の光ディスク側の光学面が、例えば、前記第１光ディスク使用時に正弦条件を満足するような非球面形状を有すれば、保護基板厚が異なる前記第２光ディスク使用時に正弦条件を満たすことはできない。本発明者らは鋭意研究の結果、前記第２光ディスク使用時に正弦条件を満たさない場合でも、（５）式を満たす関係が成立すれば、前記第２光ディスク使用時における軸外特性を良好なものとできることを発見したのである。即ち、（５）式を満たすことにより、単玉レンズの対物光学素子であっても、前記第１光ディスクと前記第２光ディスクのいずれに対しても、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。

請求項１１に記載の対物光学素子は、請求項１０に記載の発明において、前記対物光学素子の２つの光学面のうち曲率半径の絶対値が大きい方の光学面は、前記第１光ディスク使用時に正弦条件を満足するような非球面形状とされていることを特徴とする。

請求項１２に記載の対物光学素子は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記第１領域は、光学面に段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯状領域を有し、前記複数の輪帯状領域の一部は、通過した前記第１光束が前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、通過した前記第１光束が前記第２光ディスクの情報記録面上では集光しない第１光ディスク用領域であり、前記複数の輪帯状領域の残りの少なくとも一部は、通過した前記第１光束が前記第１光ディスクの情報記録面上では集光せず、通過した前記第１光束が前記第２光ディスクの情報記録面上で情報の記録及び／又は再生ができるように集光する第２光ディスク用領域であり、更に以下の式を満たすことを特徴とする。
１．０３ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．４７ （６）

請求項１３に記載の対物光学素子は、請求項１２に記載の発明において、３以上、１０以下の輪帯を有することを特徴とする。

請求項１４に記載の対物光学素子は、請求項１２又は１３に記載の発明において、前記第１光ディスク用領域の軸上厚をｄ１とし、前記第２光ディスク用領域の軸上厚をｄ２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．１ （７）

請求項１５に記載の対物光学素子は、請求項１４に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９８ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．０２ （７´）

請求項１６に記載の対物光学素子は、請求項１５に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
１．００ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１０ （２´）

請求項１７に記載の対物光学素子は、請求項７に記載の発明において、前記第１領域は、光路差付与構造を形成しており、前記光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを発生させ、前記ｍ次回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、以下の式を満たすことを特徴とする。
１．０６ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．７５ （８）

請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０〜１７のいずれかに記載の対物光学素子を用いたことを特徴とする。

本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも第１光ディスク及び第２光ディスクに対して情報の記録／再生行うものである。光ピックアップ装置は、少なくとも一つの第一光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、光ピックアップ装置は、第１光ディスク又は第２光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。

光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、第１光源の他に、第２光源及び／又は第３光源を有してもよい。光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、集光光学系は、第２光源からの第２光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光源からの第３光束を第４光ディスクの情報記録面上に集光させる。また、光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、第３光ディスク又は第４光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有してもよい。

第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクと第２光ディスクは、記録／再生に用いられる光束の波長が同じである。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。第３光ディスクや第４光ディスクを用いる場合、第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第４光ディスクは、厚さがｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクがＤＶＤであり、第４光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスク又は第４光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。

ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。また、ＨＤは、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に関しては、以下の条件式（９）、（１０）、（１１）、（１２）を満たすことが好ましいが、これに限られない。

０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ （９）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （１０）
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ （１１）
１．０ｍｍ≦ｔ４≦１．３ｍｍ （１２）

本明細書において、第１光源、第２光源又は第３光源などの光源は好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。

また、第１光ディスクとしてＢＤを用い、第２光ディスクとしてＨＤを用いる場合、第１光源から射出される第１光束の波長λ１は、３８０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下であることが好ましい。また、第３光ディスクとしてＤＶＤを用い、第４光ディスクとしてＣＤを用いる場合、第２光源から射出される第２光束の波長λ２は好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源から射出される第３光束の波長λ３は好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。

受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。

集光光学系は、対物光学素子を有する。対物光学素子は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、対物光学素子の他にコリメーターレンズ等のカップリングレンズやビームエキスパンダーを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。ビームエキスパンダーとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角は変えず、光束の径を変えるレンズ群のことをいう。また、コリメーターレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメーターレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、集光光学系は、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子の他に、第３光ディスク用の対物光学素子や、第４光ディスク用の対物光学素子を有していてもよい。また、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子が、第３光ディスク及び／又は第４光ディスク用の対物光学素子を兼ねるようにしてもよい。

本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクが装填された状態で光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する単玉のレンズを指す。また、対物光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。また、対物光学素子は、光路差付与構造を有していてもよく、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物光学素子の２つの対向する光学面は、曲率半径の絶対値が異なることが好ましい。対物光学素子を光ピックアップ装置に装填した際に、曲率半径の絶対値が小さい光学面が光源側の光学面となり、曲率半径の絶対値が大きい光学面が光ディスク側の光学面となることが好ましい。

また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃^-1）が−２０×１０^-5乃至−５×１０^-5（より好ましくは、−１０×１０^-5乃至−８×１０^-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。

第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２≧ＮＡ３）とし、第４光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ４（ＮＡ３>ＮＡ４）とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。ＮＡ２及びＮＡ３は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。また、ＮＡ４は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。

対物光学素子は、少なくとも一つの光学面が、少なくとも光軸を含む第１領域と、第１領域の周囲の第２領域とに分けられる。この第１領域と第２領域とは、対物光学素子の光学面上の第１領域と第２領域において、明確な構造の差異を設けてもよい。一方、対物光学素子に構成上明確な領域を設けずに、便宜上の領域としてもよい。第１領域を通過した第１光束は、第１光ディスク及び第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、第２領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる。

即ち、第１領域は、第１光ディスクと第２光ディスクの両方に用いられる所謂、共用領域であり、第２領域は、第１光ディスクのみに用いられる所謂、専用領域である、とも言える。第１領域は、ＮＡ２以下の領域である事が好ましく、第２領域は、ＮＡ２より大きく、ＮＡ１以下の領域であることが好ましい。例えば、第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤである場合、第１領域は、像側開口数（ＮＡ）が０．６５以下の領域である事が好ましく、第２領域は、像側開口数が０．６５より大きく、０．８５以下の領域であることが好ましい。

第２光ディスク使用時における軸外特性を良好にするためには、対物光学素子が以下の条件式（１）及び／又は（５）を満たすことが好ましい。
０．９７ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１３ （１）
１．０３ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．７５ （５）
但し、ｆ１は、第１光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離を表し、ｆ２は、第２光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離を表す。また、ｌ１＝ＷＤ１＋ｔ１／ｎ１を表す。尚、ＷＤ１は、第１光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンス、ｔ１は第１光ディスクの保護層の厚さ、ｎ１は第１光ディスクの保護層の屈折率を表す。ｌ２＝ＷＤ２＋ｔ２／ｎ２を表す。ＷＤ２は、第２光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンス、ｔ２は第２光ディスクの保護層の厚さ、ｎ２は第２光ディスクの保護層の屈折率を表す。尚、本明細書において、ワーキングディスタンスとは、対物光学素子の光ディスク側の光学面頂点から光ディスク表面までの距離を指すものとする。

また、対物光学素子の２つの光学面のうち光ディスク側の光学面（好ましくは、曲率半径の絶対値が大きい方の光学面）は、第１光ディスク使用時に正弦条件を満足するような非球面形状とされていることが好ましい。第１光ディスク使用時に正弦条件を満足する、とは、第１光ディスク使用時に半画角０．５°での対物光学素子のコマ収差の発生量が２５ｍλ１ｒｍｓ以下であることが好ましく、更に好ましくは、２０ｍλ１ｒｍｓ以下である。

好ましくは、以下の条件式の少なくとも一方を満たすことである。
１．０１ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．０８
１．２０ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．３４

対物光学素子は、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの使用を可能とする互換用の光路差付与構造を有していてもよい。また、対物光学素子は、温度変化時や波長変化時に収差変化を補正するための光路差付与構造を有していてもよい。なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。

同じ波長の第１光束を、保護基板厚が異なる第１光ディスクの情報記録面と第２光ディスクの情報記録面とに集光するために、２つの例がある。第１の例は、第１領域が、光学面に段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯状領域を有し、複数の輪帯状領域の少なくとも一つを第１光ディスク用領域として、通過した第１光束が第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、通過した第１光束が第２光ディスクの情報記録面上では集光しないようにし、複数の輪帯状領域の他の少なくとも一つを第２光ディスク用領域として、通過した第１光束が第１光ディスクの情報記録面上では集光せず、通過した第１光束が第２光ディスクの情報記録面上で情報の記録及び／又は再生ができるように集光するようにするものである。かかる場合、（２）式を満たすことが好ましい。又は、（６）式を満たすことが望ましい。
０．９７ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１３ （２）
１．０３ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．４７ （６）

好ましくは、以下の条件式の少なくとも一方を満たすことである。
１．０１ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．０８
１．２０ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．２８

尚、上記複数の輪帯状領域は、対物光学素子の光源側の光学面（曲率半径の絶対値が小さい光学面であることが好ましい）に設けられていることが好ましい。また、対物光学素子の光ディスク側の光学面（曲率半径の絶対値が大きい光学面であることが好ましい）には、複数の輪帯状領域が設けられておらず、非球面形状の屈折面となっていることが好ましい。

第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域は交互に設けられていることが好ましいが、これに限られない。光軸を含む最も中心の領域は、第１光ディスク用領域又は第２光ディスク用領域のいずれかであることが好ましい。

かかる場合、第１光ディスク用領域の軸上厚をｄ１とし、第２光ディスク用領域の軸上厚をｄ２としたときに、製造しやすい対物光学素子を得、製造誤差に起因する光量ロスを低減するために、以下の（３）式を満たすと好ましい。ここで、光軸を含む最も中心の領域が第１光ディスク用領域である場合、光軸に最も近い第２ディスク用領域から延長した仮想非球面により、軸上厚ｄ２を推定するものとし、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域である場合、光軸に最も近い第１ディスク用領域から延長した仮想非球面により、軸上厚ｄ１を推定するものとする。
０．９ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．１ （３）

好ましくは、以下の（３´´）を満たすことである。
０．９５ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．０５ （３´´）

また、別の観点では、複数の輪帯状領域のうち、最も中心の光軸を含む領域と、そのすぐ外側の領域との境界における段差の光軸方向の段差量が、２００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１００μｍ以下であり、更に好ましくは、５０μｍ以下である。

さらに好ましくは、以下の（３´）を満たすことである。
０．９８ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．０２ （３´）

また、条件式（３´）を満たす場合、以下の式（２´）又は（６´）を満たすことが好ましい。
１．００ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１０ （２´）
１．０４ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．４７ （６´）

より好ましくは、以下の条件式の少なくとも一方を満たすことである。
１．０２ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．０７
１．２２ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．２８

最も好ましくは、ｄ２／ｄ１＝１を満たすことである。

第１光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなり、第２光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きい。逆に、第２光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きくなり、第２光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなる。

この第１の例においては、第１光ディスク用領域及び第２光ディスク用領域は、共に屈折面であることが好ましく、この場合、屈折作用を利用して、第１光ディスク用領域を通過した光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２光ディスク用領域を通過した光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるということを成し遂げている。このような構成とすることで、光ディスクの情報記録面上での反射光が補正面を通過する際に、光量のロスを低減する事ができるため好ましい。この場合、受光素子として比較的低感度の受光素子を用いることが可能となるので、光ピックアップ装置のコストを削減することが可能となる。

尚、複数の輪帯状領域が、通過した第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光し、且つ、通過した第１光束を第２光ディスクの情報記録面上にも集光する共用領域を含んでいてもよいが、複数の輪帯状領域の全てが、第１光ディスク用領域又は第２光ディスク用領域であることが好ましい。。共用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上で、収差がある程度は残留するが、記録／再生が可能な程度に集光され、同様に、第２光ディスクの情報記録面上においても、収差がある程度は残留するが、記録／再生が可能な程度に集光される。

なお、上述の場合において、複数の輪帯状領域に、共用領域として第１光ディスク優先領域又は第２光ディスク優先領域が含まれるようにしてもよい。第１光ディスク優先領域は、通過した第１光束が第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、且つ、通過した第１光束が第２光ディスクの情報記録面上でも情報の記録／再生ができる様に集光するが、第１光ディスクの情報記録面上でより収差が小さくなるようにする収差補正する領域である。一方、第２光ディスク優先領域は、通過した第１光束が第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、且つ、通過した第１光束が第２光ディスクの情報記録面上でも情報の記録／再生ができる様に集光するが、第２光ディスクの情報記録面上でより収差が小さくなるようにする収差補正する領域である。第１光ディスク優先領域と第２光ディスク優先領域は交互に設けられていることが好ましいが、これに限られない。光軸を含む最も中心の領域は、第１光ディスク優先領域であっても、第２光ディスク優先領域であってもよい。

次に、複数の輪帯状領域の構成について以下に記載する。

対物光学素子の製造を容易にするという観点から、対物光学素子の輪帯数（第１領域の複数の輪帯状領域と第２領域を併せた輪帯数）が、３以上、１０以下であることが好ましい。輪帯数を３とする場合、例えば、図１に示すような、光軸を含む最も中央の領域を第１光ディスク用領域ＢＡ１とし、その周りを第２光ディスク用領域ＨＡ、更にその周りの最外周の領域（第２領域）を第１光ディスク用領域ＢＡ２とする例などが考えられる。尚、本発明者は、鋭意研究の結果、スポットのサイドロープを小さくし、しかも、対物光学素子の製造を容易にするという観点からは、対物光学素子の輪帯数を５以上、１０以下とすることが好ましいことを見出した。更に好ましくは、輪帯数を６以上、１０以下とすることである。

次に、第２光ディスクの記録及び／又は再生を行う際に、第１光ディスク用領域を通過した光束が、デフォーカスエリアにかぶらないようにするために、第１光ディスク用領域を通過した光束が、第２光ディスクの情報記録面上でフレアになるような対物光学素子であることが好ましい。尚、具体的に「フレアにする」とは、第２光ディスクの情報記録面上で第１光ディスク用領域を通過した光がドーナツ型領域に分布することをいう。特に、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、そのドーナツ型領域の内径をΦ０．０３０ｍｍ以上となるようにすることが好ましい。複数のドーナツ型領域となる場合には、各ドーナツ型領域の内径のうち、最も小さい径がΦ０．０３０ｍｍ以上であることが好ましい。

尚、単玉レンズである対物光学素子の光ディスク側の光学面において、第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる光束が通過する領域と、第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる光束が通過する領域とが、重ならないような対物光学素子であると、光量のロスを減らすことができるため好ましい。この観点を重視する場合は、対物光学素子の輪帯数が少ない方が好ましい。例えば、３輪帯の対物光学素子であることが好ましい。

また、単玉の対物光学素子を薄型化すると言う観点からは、対物光学素子の光学面表面に段差を設け、その段差はその段差を境とする光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる段差であることが望ましい。例えば、図２に示す例は、図１に示す対物光学素子に対し、中央の領域である第１光ディスク用領域において対物光学素子を薄型化する段差をさらに設けた例である。尚、このような段差を設けた場合でも球面収差と、正弦条件が必要な程度に補正されていることが望ましい。

図２に示す例に限らず、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との間の段差が、薄型化に寄与する段差であっても良い。また対物光学素子がプラスチックからなる場合は、プラスチックの温度変化で生じる球面収差変化を、温度変化に伴うレーザ発振波長の変化によって補うような回折作用を生じる段差であっても良い。また対物光学素子がガラスからなる場合は、温度変化の影響が小さいので、温度特性を劣化させることなく深い段差を得ることが容易である。

対物光学素子の光学面に設けられたすべての段差の、光軸方向の符号込みの長さの和Δ（符号は、各段差の光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる場合を正とする）は以下の条件式（１３）を満たすことが望ましい。
０．１ｍｍ ≦ Δ ≦ １．０ｍｍ （１３）
下限以上であると薄型化の効果が大きく、上限以下であると、薄型化しながら正弦条件を必要な程度に補正することが出来る。尚、「符号込みの長さの和」とは、正の長さの値と、負の長さの値が共に存在していた場合、それらをそのまま足すことをいう。例えば、正の長さの値が＋１であって、負の長さの値が−０．５であった場合は、（＋１）＋（−０．５）＝＋０．５、即ち、＋０．５が「符号込みの長さの和」である。

尚、図１に示すように、単玉の対物光学素子に、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域を設ける場合、各領域の境界で光軸方向に５０μｍ以上の段差を生じる可能性がある。この様な段差は、対物光学素子を金型を用いて成形する場合、金型から光学素子を抜く際の支障となる可能性があり、対物光学素子の製造がより困難なものとなる。そこで、各領域の境界で光軸方向に５０μｍ以上の段差を生じる場合には、金型から抜きやすくするために、その段差部分に光軸に対して傾いている傾斜面（テーパ）を設けることが好ましい。例えば、図１に示すような、中間の領域が光軸方向に凹んでいる形状の場合には、図３に示すように、段差面が光軸の方を向いている面ＳＳ１のみを傾斜面とし、段差面が光軸とは逆の方向を向いている面ＳＳ２は傾斜面としないことが、光学性能に与える影響を最低限にし、テーパを設ける事による光量のロスを低減でき、金型から抜きやすくできるため、好ましい。

更に、第３光ディスクや第４光ディスクとの互換を目的とした光路差付与構造や、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を、重ね合わせてもよい。好ましい例の一つは、対物光学素子の第１領域に第１光ディスクと第２光ディスクの互換を達成するための複数の輪帯状領域や光路差付与構造を設け、第２領域のみに、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を設ける構成である。尚、上述では、光路差付与構造を、光源側の光学面に設ける例について記載しているが、上述の目的のための光路差付与構造を、光ディスク側の光学面に設けるようにしてもよい。

なお、第１光ディスクと第２光ディスクだけでなく、他の光ディスクに対する互換も一つの対物光学素子で行う場合、以下のような態様が考えられる。

第一の例としては、例えば、第３光源から射出される波長λ３の第３光束を当該対物光学素子により第４光ディスクの情報記録面上に集光させる場合であって、波長λ３が波長λ１の略整数倍である場合、回折構造によって第４光ディスクとの互換を可能にしようとすると、１）λ１の第１光束とλ３の第３光束とで、回折角を異ならせることが困難となり、また、２）第１光束と第３光束の回折角を異ならせることができる特殊な回折構造を用いた場合は、光利用効率が低下する、という問題がある。そこで、第２領域中に、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域に加えて、第４光ディスク用領域を設けるようにしてもよい。例えば、図４に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第４光ディスク用領域ＣＤ、第１光ディスク用領域ＢＤ、第２光ディスク用領域ＨＤ、更にその外側に、第２領域である第１光ディスク用領域ＢＤを設ける例などが考えられる。尚、波長λ３が波長λ１の略整数倍であるとは、以下の条件式（１５）を満たすことをいう。
（ｍ−０．２）・λ１≦λ３≦（ｍ＋０．２）・λ１ （１５）
尚、ｍは２以上の任意の正の整数を表す。

また、上述のような第４光ディスク用領域を設ける場合、第４光ディスク用領域の最大像側開口数を、第４光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる規格とされている開口数よりも小さくすることが好ましい。従って、第４光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ４・ＮＡ４より小さくなる事が好ましい。なお、ｆ４は、第３光束における対物光学素子の第４光ディスク用領域の焦点距離、ＮＡ４は、第４光ディスクの記録及び／又は再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第４光ディスクがＣＤである場合、第４光ディスク用領域の最大像側開口数が０．４５より小さい事が好ましい。より好ましくは、０．４３以下である。また、第４光ディスクがＣＤである場合、第４光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆＣＤ・０．４５より小さい事が好ましく、より好ましくは、２・ｆＣＤ・０．４３以下である。なお、ｆＣＤは、ＣＤ用の光束における対物光学素子のＣＤ専用領域の焦点距離を表す。

さらに、第２領域内の、第４光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域の少なくとも一つに、光路差付与構造を設けることにより、第３光ディスク（例えば、ＤＶＤ）の記録及び／又は再生を可能にするようにしてもよい。例えば、図５に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第４光ディスク用領域ＣＤ、第１光ディスク用領域ＢＤ、第２光ディスク用領域ＨＤ、更にその外側に、第２領域である第１光ディスク用領域ＢＤとし、第４光ディスク用領域ＣＤ、内側の第１光ディスク用領域ＢＤ及び第２光ディスク用領域ＨＤに、第３光ディスクの記録及び／又は再生を可能とする光路差付与構造ＤＶＤを設ける例などが考えられる。

次に、同じ波長の第１光束を、保護基板厚が異なる第１光ディスクの情報記録面と第２光ディスクの情報記録面とに集光する第２の例は、第１領域に光路差付与構造を形成するものである。この光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを発生させ、ｍ次回折光は、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、ｎ次回折光は、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光される。このとき、第２領域は屈折面であってもよいし、光路差付与構造を有していてもよい。かかる場合、（４）式を満たすことが好ましい。又、（８）式を満たすことが望ましい。
１．００ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１１ （４）
１．０６ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．７５ （８）

好ましくは、以下の条件式の少なくとも一方を満たすことである。
１．０３ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．０７
１．２１ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．３４

尚、ｍ次回折光とｎ次回折光の、ｍとｎとは、以下のいずれかを満たすことが好ましい。
（ｍ，ｎ）＝（０，１）、（１，２）、（２，３）、（−１，１）、（−２，２）
より好ましくは、（ｍ，ｎ）＝（０，１）である。

尚、図６に示すように、第１光ディスク及び第２光ディスク用の本発明の単玉の対物光学素子ＯＬ１と、他の光ディスク（例えば、第３光ディスク及び／又は第４光ディスク）用の対物光学素子ＯＬ２とを一体的に形成したレンズユニットを用いてもよい。尚、一体的に形成したレンズユニットとは、図６に示すように、第１の対物光学素子ＯＬ１及び第２の対物光学素子ＯＬ２とが融合している場合（例えば、第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子とを有するレンズユニットを射出成形による一体成形により得る場合）だけでなく、図７又は図８に示すような、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したり係合することなどによって一体化した光学素子であっても良い。

図７は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの一例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する開口ＨＬを形成しており、開口ＨＬ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。

図８は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの別の例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する切欠ＣＴを形成しており、切欠ＣＴ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。

尚、図９に示すように、開口ＨＬ又は切欠ＣＴ内に段差ＳＴを形成することなく、第１の対物光学素子ＯＬ１のフランジ部ＦＬ１は、フランジ部ＦＬ２の上面で支持されても良い。或いは、図示していないが、ガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１と、プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２とを、別部材である保持部材に組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口を有し、そこに対物レンズ部を嵌め込むように配置する事が好ましい。

第１光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第１光束の、対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式（１６）を満たすことである。

−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （１６）

一方で、第１光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式（１７）を満たすことが好ましい。

−０．１０＜ｍ１＜０．００ （１７）

尚、第１光ディスクの記録及び／又は再生時と、第２光ディスク記録及び／又は再生時の両方において正弦条件を両立させるためには、以下の条件式（１８）を満たすことが好ましい。
ｍ１１＜ｍ１２ （１８）
尚、ｍ１１は、第１光ディスクの記録及び／又は再生時の、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示し、ｍ１２は、第２光ディスクの記録及び／又は再生時の、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示す。

例えば、第１光ディスクの記録及び／又は再生時には、第１光束を対物光学素子に無限平行光として入射させ、第２光ディスクの記録及び／又は再生時には、第１光束を対物光学素子に有限収束光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。

光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。

ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。

上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。 ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。

前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。

本発明によれば、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるＢＤとＨＤに対する互換使用を一つの対物光学素子で可能とし、しかも、いずれの光ディスク使用時においても良好な軸外特性を確保できる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子を提供することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１０は、第１光ディスクであるＢＤと第２光ディスクであるＨＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学素子ＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＬ、偏光プリズムＰＢＳ、４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザＬＤ（第１光源）と、センサ用レンズＳＬ、ＢＤの情報記録面ＲＬ１及びＨＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する受光素子ＰＤとを有する。

プラスチック又はガラス製の単玉レンズである対物光学素子ＯＢＪの光源側の光学面には、光軸を含む円状の第１光ディスク用領域ＡＲ１（第１領域）と、その周囲の輪帯状の第２光ディスク用領域ＡＲ２（第１領域）と、更にその周囲の輪帯状の第３光ディスク用領域ＡＲ３（第２領域）とが形成されており、これら領域はいずれも屈折面である。第１光ディスク用領域ＡＲ１と第３光ディスク領域ＡＲ３を通過した第１光束は、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成するが、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成しない。一方、第２光ディスク用領域ＡＲ２を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成するが、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成しない。尚、対物光学素子ＯＢＪの光ディスク側の光学面は、ＢＤ使用時に正弦条件を満足するような非球面屈折面となっており、ＢＤの情報記録面ＲＬ１に集光される際の対物光学素子ＯＢＪの焦点距離ｆ１と、ＨＤの情報記録面ＲＬ２に集光される際の対物光学素子ＯＢＪの焦点距離ｆ２とは、（２）式を満たし、又、ＢＤ使用時の対物光学素子ＯＢＪのワーキングディスタンスＷＤ１と、ＨＤ使用時の対物光学素子ＯＢＪのワーキングディスタンスＷＤ２とは、（６）式で規定されるｌ２とｌ１とにより表される関係を満たす。
０．９７ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１３ （２）
１．０３ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．４７ （６）

ＢＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤから射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳ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、１／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．０８７５ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

このとき、第１光ディスク用領域ＡＲ１と第３光ディスク領域ＡＲ３を通過した第１光束は、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光されスポットを形成し、第２光ディスク用領域ＡＲ２を通過した第１光束はＢＤの情報記録面ＲＬ１上ではフレアとなる。

情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りを透過した後、１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

次に、ＨＤの記録／再生を行う場合について説明する。青紫色半導体レーザＬＤから射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳ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、１／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。

このとき、第２光ディスク用領域ＡＲ２を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光されスポットを形成し、第１光ディスク用領域ＡＲ１と第３光ディスク領域ＡＲ３を通過した第１光束はＨＤの情報記録面ＲＬ２上ではフレアとなる。

情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りを透過した後、１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。

図１１は、第１光ディスクであるＢＤと第２光ディスクであるＨＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる別の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２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ＰＵ２は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ２は、対物光学素子ＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＬ、偏光プリズムＰＢＳ、４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザＬＤ（第１光源）と、センサ用レンズＳＬ、ＢＤの情報記録面ＲＬ１及びＨＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する受光素子ＰＤとを有する。

プラスチック又はガラス製の単玉レンズである対物光学素子ＯＢＪの光源側の光学面には、光軸を含む円状の第１領域ＡＲ１と、その周囲の輪帯状の第２領域ＡＲ２とが形成されており、第２領域ＡＲ２は屈折面であるが、第１領域ＡＲ１には光路差付与構造Ｄが形成されている。かかる光路差付与構造Ｄに第１光束が入射したときに、生じた回折光のうち最も強度が高い０次回折光は、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成するが、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成しない。一方、次に強度が高い１次回折光は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成するが、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成しない。尚、対物光学素子ＯＢＪの光ディスク側の光学面は、ＢＤ使用時に正弦条件を満足するような非球面屈折面となっており、ＢＤの情報記録面ＲＬ１に集光される際の対物光学素子ＯＢＪの焦点距離ｆ１と、ＨＤの情報記録面ＲＬ２に集光される際の対物光学素子ＯＢＪの焦点距離ｆ２とは、（４）式を満たし、又、ＢＤ使用時の対物光学素子ＯＢＪのワーキングディスタンスＷＤ１と、ＨＤ使用時の対物光学素子ＯＢＪのワーキングディスタンスＷＤ２とは、（８）式により規定されるｌ２とｌ１とにより表される関係を満たす。
１．００ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１０ （４）
１．０６ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．７５ （８）

ＢＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤから射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳ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、１／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．０８７５ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

このとき、第１用領域ＡＲ１から出射された０次回折光と第２領域ＡＲ２を通過した第１光束は、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光されスポットを形成するが、第１用領域ＡＲ１から出射された１次回折光は、ＢＤの情報記録面ＲＬ２上でフレアとなる。

情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りを透過した後、１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

次に、ＨＤの記録／再生を行う場合について説明する。青紫色半導体レーザＬＤから射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳ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、１／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。

このとき、第１用領域ＡＲ１から出射された１次回折光は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光されスポットを形成するが、第１用領域ＡＲ１から出射された０次回折光と第２領域ＡＲ２を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上ではフレアとなる。

情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りを透過した後、１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。

（実施例）
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。以下の実施例において、第１光ディスクはＢＤ、第２光ディスクはＨＤである。実施例１〜８は、対物光学素子の第１領域が複数の輪帯状領域を有する例であり、実施例９〜１２は、対物光学素子の第１領域が光路差付与構造を有する例である。

尚、以降の表中のｒｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表すものとする。また、対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。

更に、光路差付与構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数２式の光路差関数に、表１に示す係数を代入した数式で規定される。

λは入射光束の波長、λ_Bは製造波長（ブレーズ化波長）、ｄｏｒは回折次数、Ｃ_iは光路差関数の係数である。

（実施例１）
実施例１は、第１領域が複数の輪帯状領域を有する例であり、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている６輪帯の構造である。全ての領域が非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。また、３つの第２光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。更に、本実施例においては、第１光ディスク用領域の軸上厚ｄ１（に中心のすぐ外側の輪帯の光学面を仮想的に延長した光軸上での軸上厚）と第２光ディスク用領域の軸上厚ｄ２とが等しい例となっており、輪帯状領域の境界における段差量が小さく抑えられているため、製造しやすい設計となっている。レンズ形状並びに、ＢＤに対する集光状態を図１２に、ＨＤに対する集光状態を図１３に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．０５となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．２４となっており、条件式（２´）、（６´）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０３８４λｒｍｓと非常に低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図３６からわかる。

表1に実施例1のレンズデータを示す。

（実施例２）
実施例２は、第１領域が複数の輪帯状領域を有する例であり、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている６輪帯の構造である。全ての領域が非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。また、３つの第２光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。更に、本実施例においては、第１光ディスク用領域の軸上厚ｄ１（に中心のすぐ外側の輪帯の光学面を仮想的に延長した光軸上での軸上厚）と第２光ディスク用領域の軸上厚ｄ２とが等しい例となっており、輪帯状領域の境界における段差量が小さく抑えられているため、製造しやすい設計となっている。レンズ形状並びに、ＢＤに対する集光状態を図１４に、ＨＤに対する集光状態を図１５に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．０１となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．０５となっており、条件式（２´）、（６´）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０９８８λｒｍｓと低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図３７からわかる。

表２に実施例２のレンズデータを示す。

（実施例３）
実施例３は、第１領域が複数の輪帯状領域を有する例であり、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている６輪帯の構造である。全ての領域が非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。また、３つの第２光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。更に、本実施例においては、第１光ディスク用領域の軸上厚ｄ１（に中心のすぐ外側の輪帯の光学面を仮想的に延長した光軸上での軸上厚）と第２光ディスク用領域の軸上厚ｄ２とが等しい例となっており、輪帯状領域の境界における段差量が小さく抑えられているため、製造しやすい設計となっている。レンズ形状並びに、ＢＤに対する集光状態を図１６に、ＨＤに対する集光状態を図１７に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．０９となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．４６となっており、条件式（２´）、（６´）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０９８４λｒｍｓと低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図３８からわかる。

表３に実施例３のレンズデータを示す。

（実施例４）
実施例４は、第１領域が複数の輪帯状領域を有する例であり、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている６輪帯の構造である。全ての領域が非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。また、３つの第２光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。本実施例においては、ｄ２／ｄ１が０．９５となっている。レンズ形状並びに、ＢＤに対する集光状態を図１８に、ＨＤに対する集光状態を図１９に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．０２となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．２３となっており、条件式（２）、（６）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０３６７λｒｍｓと非常に低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図３９からわかる。

表４に実施例４のレンズデータを示す。

（実施例５）
実施例５は、第１領域が複数の輪帯状領域を有する例であり、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている６輪帯の構造である。全ての領域が非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。また、３つの第２光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。本実施例においては、ｄ２／ｄ１が０．９５となっている。レンズ形状並びに、ＢＤに対する集光状態を図２０に、ＨＤに対する集光状態を図２１に示す。ｆ２／ｆ１の値は、０．９８となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．０４となっており、条件式（２）、（６）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０９９２λｒｍｓと低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図４０からわかる。

表５に実施例５のレンズデータを示す。

（実施例６）
実施例６は、第１領域が複数の輪帯状領域を有する例であり、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている６輪帯の構造である。全ての領域が非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。また、３つの第２光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。本実施例においては、ｄ２／ｄ１が１．０５となっている。レンズ形状並びに、ＢＤに対する集光状態を図２２に、ＨＤに対する集光状態を図２３に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．０７となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．２２となっており、条件式（２）、（６）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０３９８λｒｍｓと非常に低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図４１からわかる。

表６に実施例６のレンズデータを示す。

（実施例７）
実施例７は、第１領域が複数の輪帯状領域を有する例であり、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている６輪帯の構造である。全ての領域が非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。また、３つの第２光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。本実施例においては、ｄ２／ｄ１が１．０５となっている。レンズ形状並びに、ＢＤに対する集光状態を図２４に、ＨＤに対する集光状態を図２５に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．１２となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．４５となっており、条件式（２）、（６）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０９８７λｒｍｓと低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図４２からわかる。

表７に実施例７のレンズデータを示す。

（実施例８）
実施例８は、第１領域が複数の輪帯状領域を有する例であり、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている６輪帯の構造である。全ての領域が非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。また、３つの第２光ディスク用領域は同じ非球面形状をしている。更に、本実施例においては、第１光ディスク用領域の軸上厚ｄ１（に中心のすぐ外側の輪帯の光学面を仮想的に延長した光軸上での軸上厚）と第２光ディスク用領域の軸上厚ｄ２とが等しい例となっており、輪帯状領域の境界における段差量が小さく抑えられているため、製造しやすい設計となっている。また、本実施例は、実施例１〜７と、有効径の大きさが異なる。レンズ形状並びに、ＢＤに対する集光状態を図２６に、ＨＤに対する集光状態を図２７に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．０４となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．２６となっており、条件式（２´）、（６´）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０３６８λｒｍｓと非常に低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図４３からわかる。

表８に実施例８のレンズデータを示す。

（実施例９）
実施例９は、第１領域が回折構造である光路差付与構造を有する例であり、ＢＤに０次回折光（透過光）を集光させ、ＨＤに１次回折光を集光させる。本実施例においては、ｄ２／ｄ１が１．００となっている。レンズ形状（光路差付与構造は図面において表されていない）並びに、ＢＤに対する集光状態を図２８に、ＨＤに対する集光状態を図２９に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．０５となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．３２となっており、条件式（４）、（８）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０５０２λｒｍｓと非常に低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図４４からわかる。

表９に実施例９のレンズデータを示す。

（実施例１０）
実施例１０は、第１領域が回折構造である光路差付与構造を有する例であり、ＢＤに０次回折光（透過光）を集光させ、ＨＤに１次回折光を集光させる。本実施例においては、ｄ２／ｄ１が１．００となっている。レンズ形状（光路差付与構造は図面において表されていない）並びに、ＢＤに対する集光状態を図３０に、ＨＤに対する集光状態を図３１に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．０１となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．０７となっており、条件式（４）、（８）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０９９０λｒｍｓと低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図４５からわかる。

表１０に実施例１０のレンズデータを示す。

（実施例１１）
実施例１１は、第１領域が回折構造である光路差付与構造を有する例であり、ＢＤに０次回折光（透過光）を集光させ、ＨＤに１次回折光を集光させる。本実施例においては、ｄ２／ｄ１が１．００となっている。レンズ形状（光路差付与構造は図面において表されていない）並びに、ＢＤに対する集光状態を図３２に、ＨＤに対する集光状態を図３３に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．１０となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．７４となっており、条件式（４）、（８）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０９７３λｒｍｓと低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図４６からわかる。

表１１に実施例１１のレンズデータを示す。

（実施例１２）
実施例１２は、第１領域が回折構造である光路差付与構造を有する例であり、ＢＤに０次回折光（透過光）を集光させ、ＨＤに１次回折光を集光させる。また、実施例９〜１１とは、有効径の大きさが異なる。本実施例においては、ｄ２／ｄ１が１．００となっている。レンズ形状（光路差付与構造は図面において表されていない）並びに、ＢＤに対する集光状態を図３４に、ＨＤに対する集光状態を図３５に示す。ｆ２／ｆ１の値は、１．０５となっており、ｌ２／ｌ１の値は、１．２３となっており、条件式（４）、（８）を満たす。また、ＨＤにおける軸外収差の値が、０．０６５８λｒｍｓと低く抑えられており、好ましい結果が得られていることが分かる。また、本実施例において、ＢＤにおける正弦条件が良好であることが、図４７からわかる。

表１２に実施例１２のレンズデータを示す。

実施例１〜１２の結果を、表１３にまとめて示す。

本発明に係る対物光学素子ＯＢＪの一例の断面図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図の一部である。 本発明に係る対物光学素子の一例を光軸方向から見た際の概略図である。 本発明に係る対物光学素子の一例を光軸方向から見た際の概略図である。 本発明に係るレンズユニットの一例の断面図である。 本発明に係るレンズユニットの一例の概略斜視図である。 本発明に係るレンズユニットの一例の概略斜視図である。 本発明に係るレンズユニットの一例の断面図の一部である。 本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成図である。 本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例１の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例１の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例２の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例２の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例３の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例３の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例４の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例４の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例５の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例５の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例６の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例６の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例７の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例７の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例８の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例８の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例９の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例９の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例１０の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例１０の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例１１の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例１１の対物光学素子の断面図である。 ＢＤの集光状態を示す実施例１２の対物光学素子の断面図である。 ＨＤの集光状態を示す実施例１２の対物光学素子の断面図である。 実施例１における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例２における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例３における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例４における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例５における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例６における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例７における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例８における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例９における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例１０における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例１１における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。 実施例１２における開口径ＥＰＤとデフォーカス量との関係を示す図である。

符号の説明

Ａ１ 第１領域又は第１光ディスク用領域
Ａ２ 第２領域又は第２光ディスク用領域
Ａ３ 第３光ディスク用領域
ＯＡ 光軸
ＯＢＪ、ＯＬ１，ＯＬ２ 対物光学素子
ＰＵ１、ＰＵ２ 光ピックアップ装置
ＬＤ 青紫色半導体レーザ
ＡＣ 二軸アクチュエータ
ＰＢＳ 偏光プリズム
ＣＬ コリメートレンズ
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＱＷＰ λ／４波長板

Claims (18)

1. 波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
   前記対物光学素子は単玉のレンズからなり、少なくとも一つの光学面が、少なくとも、前記光軸を含む第１領域と、前記第１領域の周囲の第２領域とに分割され、
   前記第１領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、
   前記第１光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をｆ１とし、前記第２光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をｆ２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする対物光学素子。
   ０．９７ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１３ （１）
2. 前記対物光学素子の２つの光学面のうち曲率半径の絶対値が大きい方の光学面は、前記第１光ディスク使用時に正弦条件を満足するような非球面形状とされていることを特徴とする請求項１に記載の対物光学素子。
3. 前記第１領域は、光学面に段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯状領域を有し、前記複数の輪帯状領域の少なくとも一つは、通過した前記第１光束が前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、通過した前記第１光束が前記第２光ディスクの情報記録面上では集光しない第１光ディスク用領域であり、前記複数の輪帯状領域の他の少なくとも一つは、通過した前記第１光束が前記第１光ディスクの情報記録面上では集光せず、通過した前記第１光束が前記第２光ディスクの情報記録面上で情報の記録及び／又は再生ができるように集光する第２光ディスク用領域であり、更に以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物光学素子。
   ０．９７ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１３ （２）
4. 前記対物光学素子は、３以上、１０以下の輪帯を有することを特徴とする請求項３に記載の対物光学素子。
5. 前記第１光ディスク用領域の軸上厚をｄ１とし、前記第２光ディスク用領域の軸上厚をｄ２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項３又は４に記載の対物光学素子。
   ０．９ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．１ （３）
6. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項５に記載の対物光学素子。
   ０．９８ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．０２ （３´）
7. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項６に記載の対物光学素子。
   １．００ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１０ （２´）
8. 前記第１領域は、光路差付与構造を有しており、前記光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数、ｍ≠ｎ）次回折光とを発生させ、前記ｍ次回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物光学素子。
   １．００ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１１ （４）
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の対物光学素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
    前記対物光学素子は単玉のレンズからなり、少なくとも一つの光学面が、少なくとも、前記光軸を含む第１領域と、前記第１領域の周囲の第２領域とに分割され、
    前記第１領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、
    以下の式を満たすことを特徴とする対物光学素子。
    １．０３ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．７５ （５）
    但し、ｌ１＝ＷＤ１＋ｔ１／ｎ１であり、ＷＤ１は、前記第１光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、ｔ１は前記第１光ディスクの保護層の厚さ、ｎ１は前記第１光ディスクの保護層の屈折率を表し、ｌ２＝ＷＤ２＋ｔ２／ｎ２であり、ＷＤ２は、前記第２光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、ｔ２は前記第２光ディスクの保護層の厚さ、ｎ２は前記第２光ディスクの保護層の屈折率を表す。
11. 前記対物光学素子の２つの光学面のうち曲率半径の絶対値が大きい方の光学面は、前記第１光ディスク使用時に正弦条件を満足するような非球面形状とされていることを特徴とする請求項１０に記載の対物光学素子。
12. 前記第１領域は、光学面に段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯状領域を有し、前記複数の輪帯状領域の少なくとも一つは、通過した前記第１光束が前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、通過した前記第１光束が前記第２光ディスクの情報記録面上では集光しない第１光ディスク用領域であり、前記複数の輪帯状領域の他の少なくとも一つは、通過した前記第１光束が前記第１光ディスクの情報記録面上では集光せず、通過した前記第１光束が前記第２光ディスクの情報記録面上で情報の記録及び／又は再生ができるように集光する第２光ディスク用領域であり、更に以下の式を満たすことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の対物光学素子。
    １．０３ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．４７ （６）
13. 前記対物光学素子は、３以上、１０以下の輪帯を有することを特徴とする請求項１２に記載の対物光学素子。
14. 前記第１光ディスク用領域の軸上厚をｄ１とし、前記第２光ディスク用領域の軸上厚をｄ２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の対物光学素子。
    ０．９ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．１ （７）
15. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１４に記載の対物光学素子。
    ０．９８ ≦ ｄ２／ｄ１ ≦ １．０２ （７´）
16. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１５に記載の対物光学素子。
    １．０４ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．４７ （６´）
17. 前記第１領域は、光路差付与構造を有しており、前記光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを発生させ、前記ｍ次回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の対物光学素子。
    １．０６ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．７５ （８）
18. 請求項１０〜１７のいずれかに記載の対物光学素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。

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