JP2012212497A - 光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 - Google Patents

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

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Abstract

【課題】ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を可能とする対物レンズを提供する。
【解決手段】（１）式の下限以上であれば、ＤＶＤ使用時の不要光を遠ざけることが出来、（１）式の上限以下であれば、ＤＶＤ使用時の軸外特性を向上できる。（２）式の下限以上であれば、ＣＤ使用時の不要光を遠ざけることが出来、（２）式の上限以下であれば、ＣＤ使用時の軸外特性を向上できる。０．０４≦（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄ≦０．１０（１）−０．０５≦（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ≦０．１１（２）但し、ｆＢ１＝ＷＤ１＋ｔ１×（１−１／ｎ１）ｆＢ２＝ＷＤ２＋ｔ２×（１−１／ｎ２）ｆＢ３＝ＷＤ３＋ｔ３×（１−１／ｎ３）ｄ：前記対物レンズの軸上厚（ｍｍ）、ＷＤ１、ＷＤ２、ＷＤ３はそれぞれＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）。ｎ１、ｎ２、ｎ３はそれぞれ波長λ１、波長λ２、波長λ３の光束に対するＣＤの保護基板の屈折率。
【選択図】図９

Description

本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生（記録／再生）を行える光ピックアップ装置、対物レンズ及び光情報記録再生装置に関する。
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザ等、波長３９０〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されている。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物光学素子のＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。
上述のようなＮＡ０．８５の対物レンズを使用する光ディスクの例として、ＢＤ（ブルーレイディスク）が挙げられる。光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＢＤでは、ＤＶＤ における場合よりも保護基板を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減している。
ところで、ＢＤに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤ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、ＢＤに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤ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、ＢＤ用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、ＢＤ用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、ＢＤとＤＶＤ、更にはＣＤの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。
ＢＤとＤＶＤ、更にはＣＤの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、ＢＤ用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、ＢＤ用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物レンズを共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な対物レンズを得るためには、球面収差の波長依存性を有する回折構造等の光路差付与構造を対物レンズに形成する必要がある。
特許文献１には、３種類の光ディスクに対して共通に使用可能な対物レンズ、及びこの対物レンズを搭載した光ピックアップ装置が記載されている。
ここで特許文献１は、ＨＤ−ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を可能とする光ピックアップ装置用の対物レンズを開示しており、軸外特性の問題を課題として捉えている。そこで、特許文献１では、各光ディスク使用時の倍率を変化させることで当該軸外特性の問題を解決しようとしている。しかしながら光ディスク毎に倍率を変化させる場合、光ディスク毎にカップリングレンズ等を移動させる必要があり、また、発散度の強い有限光が対物レンズに入ると軸外コマの問題等が発生しやすくなる。そのため、倍率の変化に頼らず、対物レンズ単体で軸外特性の問題を解決することが望まれる。例えば、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を可能とする光ピックアップ装置用の対物レンズの場合、一般的にＢＤの保護基板厚は０．１ｍｍであるのに対し、ＣＤの保護基板厚は１．２ｍｍであるから、両者の保護基板厚の差が大きく、軸外特性を決める正弦条件について、ＢＤについて満足するように設定すると、ＣＤでは満たさなくなり、それにより軸外特性が悪化する恐れがある。しかしながら、特許文献１において、ＤＶＤ及びＣＤでの正弦条件に対して特に何らの対策も行っていない。また、特許文献１には、先述のようにＨＤ−ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤについての記載はあるが、先述のように基板厚差が大きいことにより課題がより大きなＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を可能とする光ピックアップ装置用の対物レンズにおける軸外特性の改善について、具体的な方策が述べられていない。更に、ＣＤ使用時のワーキングディスタンスを確保し、また、エラー信号を招く不要な回折光を遠ざけたいという要請もある。
特開２００７−２９４１０１号公報
本発明は、上述の課題を解決することを目的としたものであり、ＣＤにおけるワーキングディスタンスを確保し、エラー信号を招く不要な回折光を遠ざけ、更にはＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの全てで軸外特性を良好としながら、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を共通の対物レンズで行うことを可能とする対物レンズを備えた光ピックアップ装置並びに光情報記録再生装置及びそれに好適な対物レンズを提供することを目的とする。
請求項１に記載の対物レンズは、第１波長λ１（３９０ｎｍ≦λ１≦４１５ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（６３０ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍ）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（７６０ｎｍ≦λ３≦８２０ｎｍ）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有するＢＤの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有するＤＶＤの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有するＣＤの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの中間領域と、前記中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有し、
前記中央領域は第１光路差付与構造を有し、
前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第３光束を、前記ＣＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物レンズは、前記中間領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第３光束を、前記ＣＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、前記周辺領域を通過する前記第３光束を、前記ＣＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
前記第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であり、
前記第１基礎構造は、前記第１基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
前記第２基礎構造は、前記第２基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
前記ＢＤ使用時におけるコマ収差は、画角０．５度において、０．０７λｒｍｓ以下であり、
以下の式を満たすことを特徴とする。
０．０４≦（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄ≦０．１５ （１）
−０．０５≦（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ≦０．１５ （２）
但し、
ｆＢ１＝ＷＤ１＋ｔ１×（１−１／ｎ１）
ｆＢ２＝ＷＤ２＋ｔ２×（１−１／ｎ２）
ｆＢ３＝ＷＤ３＋ｔ３×（１−１／ｎ３）
ｄ：前記対物レンズの軸上厚（ｍｍ）
ＷＤ１：前記ＢＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
ＷＤ２：前記ＤＶＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
ＷＤ３：前記ＣＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
ｎ１：前記第１波長λ１の光束に対する前記ＢＤの保護基板の屈折率
ｎ２：前記第２波長λ２の光束に対する前記ＤＶＤの保護基板の屈折率
ｎ３：前記第３波長λ３の光束に対する前記ＣＤの保護基板の屈折率
本発明の対物レンズのように、前記第１光路差付与構造が、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であり、前記第１基礎構造は、前記第１基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし（１／１／１構造と称することもある）、前記第２基礎構造が、前記第２基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする（２／１／１構造と称することもある）ことで、共通の対物レンズを用いながらも、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の何れの光ディスクに対しても高い光利用効率を維持しつつ、光利用効率のバランスが取れた対物レンズを提供することができるが、軸外特性についての制約が生じる恐れがある。これを具体的に説明する。
対物レンズの軸外特性を規定する正弦条件は、（ａ）光ディスクの保護基板厚さと、（ｂ）倍率と、（ｃ）近軸回折パワーとで決定されるが、（ａ）については、各光ディスクの保護基板厚が異なるので、ある光ディスクで正弦条件を満たすと、他の光ディスクでは必ず正弦条件を満たさなくなるということがある。かかる場合、正弦条件を満たさない光ディスクに軸外光束が入射すると、比較的大きなコマ収差を発生することになる。通常は、スポット規格が厳しいＢＤ使用時の正弦条件を満足させることが多いので、かかる場合、ＤＶＤとＣＤ使用時の正弦条件を満たさないままに使用を余儀なくされる恐れがある。
これに対し、（ｂ）倍率を変えることで、各光ディスク毎に正弦条件を満足させることも可能である。しかしながら、倍率を変えることで異なる３つの波長の光束の光路を一致させることが困難となり、また光ピックアップ装置の構成も大型化し、更には対物レンズのトラッキング時にコマ収差が発生しやすくなるという問題もあるため、好ましくない。
そこで、本発明者は鋭意研究の結果、（ｃ）近軸回折パワーを調整することで、最適な正弦条件を確保できることを見出した。より具体的には、ＢＤ使用時の正弦条件を問題のない範囲とすることを前提として、近軸回折パワーを小さく抑えることで、ＢＤ使用時とＤＶＤ又はＣＤ使用時の正弦条件の差を小さく抑え、軸外特性を良好にすることを可能にしたのである。一方、近軸回折パワーを小さく抑えすぎると、第１光路差付与構造から発生する不要回折光（情報の記録／再生に用いられる使用回折光以外の回折光）が使用回折光に近づき、光検出器にて検出されてエラー信号を発生させる恐れや、ＣＤのワーキングディスタンスが短くなり対物レンズがＣＤに衝突する恐れがある。そこで、近軸回折パワーの最適範囲として（１）、（２）式を定めている。より具体的には、（１）式の値が下限以上であれば、２／１／１構造の不要光を遠ざけることが出来、一方、（１）式の値が上限以下であれば、ＢＤ使用時とＤＶＤ使用時の正弦条件の差が小さくなり、ＤＶＤ使用時の軸外特性を向上できる。更に、（２）式の値が下限以上であれば、１／１／１構造の不要光を遠ざけることが出来、且つ、ＣＤにおけるワーキングディスタンスが確保され、一方、（２）式の値が上限以下であれば、ＢＤ使用時とＣＤ使用時の正弦条件の差が小さくなり、ＣＤ使用時の軸外特性を向上できる。また、１／１／１構造と２／１／１構造の組み合わせにおいて、これら条件式を満たすことにより、ＢＤにおける軸上色収差も小さくすることができる。
請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．１７≦（ｆＢ２−ｆＢ１）≦０．２１ （３）
（３）式を満たすようにすることで、ＢＤとＤＶＤとのワーキングディスタンスをほぼ等しくできる。つまり、光ピックアップ装置にＢＤ又はＤＶＤをセットした状態でパワーオンした直後に、対物レンズの初期位置から殆ど変位させることなく、いずれの光ディスクに対しても情報の記録／再生を行えることから、迅速なアクセスや省エネを図ることができる。
請求項３に記載の対物レンズは、請求項１又は２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。
０．０≦（ｆＢ３−ｆＢ１）≦０．２０ （４）
（４）式の値が下限を上回れば、ＣＤのワーキングディスタンスを十分確保でき、一方、（４）式の値が上限を下回れば、第１基礎構造のピッチが細かくなりすぎず、輪帯数も低減できるので、成形性が向上する。
請求項４に記載の対物レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．６７Ｘ−０．０４＜Ｙ＜２Ｘ−０．０５ （５）
但し
Ｘ＝（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄ
Ｙ＝（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ
（５）式の値が下限を上回れば、第１基礎構造のピッチが細かくなりすぎず、一方、（５）式の値が上限を下回れば、ＢＤ使用時の色収差を低減できる。
請求項５に記載の対物レンズは、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記BD使用時における正弦条件違反量を横軸にとり、縦軸に光軸からの距離をとって示したグラフにおいて、前記中央領域の範囲内で負の極小値を有することを特徴とする。これにより、ＤＶＤ又はＣＤ使用時の正弦条件が向上する。また、光源側光学面のパワーを緩くできるため、対物レンズの製造時に対向する光学面が光軸直交方向にずれてしまう面シフトや、対向する光学面の軸上厚がずれてしまう軸上厚誤差が発生しても、それに伴い発生する収差を小さくすることができる。尚、ＢＤ使用時に中央領域の範囲内で正の極小値を有すると、光ディスクが３層以上の多層である場合に、各層に対応するために倍率が変化しても、高次の球面収差を小さくすることができる。
請求項６に記載の対物レンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記BD使用時において、前記対物レンズだけがチルトした場合に発生する3次コマ収差CM3LTと、前記対物レンズと同じ方向にディスクだけがチルトした場合に発生する3次コマ収差CM3DTとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
｜CM3LT｜＜｜CM3DT｜ （６）
（６）式を満たすことで、ＢＤ使用時に負の方向に正弦条件を傾けられるため、DVD,CD使用時には正弦条件違反量が小さくなり、軸外コマ収差を低減することができる。
請求項７に記載の対物レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第１基礎構造及び前記第２基礎構造はブレーズ形状であり、前記第２基礎構造における前記光軸に最も近い１つの輪帯上に、前記第１基礎構造の輪帯が２〜６個含まれていることを特徴とする。
本発明によれば、前記第２基礎構造における前記光軸に最も近い１つの輪帯上に、前記第１基礎構造の輪帯を２〜６個重畳することで、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの互換を取りながら、ＣＤ使用時のワーキングディスタンスを確保できる。又、複数層を有する光ディスク使用時の不要光（他層で反射する光束）の問題を低減でき、ＤＶＤ使用時の温度特性及び波長特性を良好なものとできる。
請求項８に記載の対物レンズは、請求項７に記載の発明において、少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられる前記第１基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、
少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられる前記第２基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする。
これによって、第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた前記第１光路差付与構造において、光軸方向の段差量をさらに低減でき、それにより波長変動時の回折効率の低下をさらに抑制できる。
請求項９に記載の対物レンズは、請求項７又は８に記載の発明において、前記中間領域は、少なくとも第３基礎構造と第４基礎構造とを重ね合わせた第２光路差付与構造を有し、
前記第３基礎構造は、前記第３基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第３基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
前記第４基礎構造は、前記第４基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第４基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする。
これにより、少なくとも前記第３基礎構造と前記第４基礎構造とを重ね合わせた前記第２光路差付与構造において、光軸方向の段差量を低減でき、それにより波長変動時の回折効率の低下を抑制できる。また、第１基礎構造と第３基礎構造における最も光強度が高い回折光の次数が一致し、且つ第２基礎構造と第４基礎構造における最も光強度が高い回折光の次数が一致しているため、中央領域と中間領域を通過する光束について、温度や波長変化時においても、球面収差を連続とでき、高次収差の発生を抑えることができる。又、中間領域と周辺領域とで、瞳透過率分布がフラットに近くなり、アボダイゼーション等による境界で光量が大きく変化した場合に生じるスポットの太りなどを効果的に抑えることができる。また、対物レンズの設計の自由度を確保することも可能となる。
請求項１０に記載の対物レンズは、請求項９に記載の発明において、前記第３基礎構造及び前記第４基礎構造はブレーズ形状であり、前記第４基礎構造における前記中央領域に最も近い１つの輪帯上に、前記第３基礎構造の輪帯が１〜３個含まれていることを特徴とする。
これにより、複数の情報記録層を有するＢＤ使用時やＤＶＤ使用時において、中間領域を通過することにより発生した不要光の集光位置を、情報の記録／再生を行うとする情報記録層以外の情報記録装置から離すことができる。又、ＤＶＤ使用時の波長特性を良好なものとできる。
請求項１１に記載の対物レンズは、請求項９又は１０に記載の発明において、中央領域との境界付近に設けられる前記第３基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、
中央領域との境界付近に設けられる前記第４基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする。
これによって、第３基礎構造と第４基礎構造とを重ね合わせた前記第２光路差付与構造において、光軸方向の段差量をさらに低減でき、それにより波長変動時の回折効率の低下をさらに抑制できる。
請求項１２に記載の対物レンズは、請求項９〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第４基礎構造における前記周辺領域に最も近い１つの輪帯に、前記第３基礎構造の輪帯が１〜５個含まれていることを特徴とする。
請求項１３に記載の対物レンズは、請求項９〜１２のいずれかに記載の発明において、前記中間領域は、前記第３基礎構造と前記第４基礎構造のみが設けられており、他の基礎構造が設けられていないことを特徴とする。
請求項１４に記載の対物レンズは、請求項１〜１３のいずれかに記載の発明において、前記第２基礎構造における前記中間領域に最も近い１つの輪帯に、前記第１基礎構造の輪帯が１〜５個含まれていることを特徴とする。
請求項１５に記載の対物レンズは、請求項１〜１４のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
160（mm)≦Ｎ・ｆ≦210（mm) （７）
ここで、前記中央領域の総輪帯数をＮ、前記対物レンズの前記第１光束における焦点距離をｆ（ｍｍ）とする。
（７）式の値を下限以上とすることで、CDのワーキングディスタンスを確保でき、光ディスクと干渉して傷をつける可能性を低減できる。一方、（７）式の値を上限以下とすることで、ピッチが小さくなりすぎることを防止できるため、加工性の低下を防ぎ、形状誤差を低減でき、結果として回折効率の低下を防止できる。
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１５のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする。
請求項１７に記載の光情報記録再生装置は、請求項１６に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする。
本発明に係る光ピックアップ装置は、第１光源、第２光源、第３光源の少なくとも３つの光源を有する。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第１光束をＢＤの情報記録面上に集光させ、第２光束をＤＶＤの情報記録面上に集光させ、第３光束をＣＤの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、ＢＤ、ＤＶＤ又はＣＤ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。
ＢＤは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。ＤＶＤは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。ＣＤは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。なお、ＢＤ、ＤＶＤ又はＣＤ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。
本明細書において、ＢＤとは、波長３９０〜４１５ｎｍ程度の光束、ＮＡ０．８〜０．９程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．０５〜０．１２５ｍｍ程度であるＢＤ系列光ディスクの総称であり、単一の情報記録層のみ有するＢＤや、２層又はそれ以上の情報記録層を有するＢＤ等を含むものである。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ− Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ 程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（８）、（９）、（１０）を満たすことが好ましいが、これに限られない。尚、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面に最も近い情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。
０．０１ｍｍ ≦ ｔ１ ≦ ０．１２５ｍｍ （８）
０．５ｍｍ ≦ ｔ２ ≦ ０．７ｍｍ （９）
１．０ｍｍ ≦ ｔ３ ≦ １．３ｍｍ （１０）
本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（１１）、（１２） を満たすことが好ましい。
１．５・λ１ ＜ λ２ ＜ １．７・λ１ （１１）
１．８・λ１ ＜ λ３ ＜ ２．０・λ１ （１２）
第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ 以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３９０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは、６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいう。もちろん、第１光源、第２光源及び第３光源を全て１パッケージに固定収納するようにしてもよい。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。
集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していることが好ましい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。本明細書において、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。また、本発明の対物レンズは、単玉のプラスチックレンズであることが好ましいが、ガラスレンズでも良い。好ましくは、凸レンズである。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。
また、対物レンズを構成するプラスチック材料として、環状オレフィン系の樹脂材料等の脂環式炭化水素系重合体材料を使用するのが好ましい。また、当該樹脂材料は、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、対物レンズがプラスチックレンズである場合、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。
脂環式炭化水素系重合体の好ましい例を幾つか、以下に示す。
第１の好ましい例は、下記式（I）で表される繰り返し単位〔１〕を含有する重合体ブロック〔Ａ〕と、下記式（１）で表される繰り返し単位〔１〕並びに下記式（II）で表される繰り返し単位〔２〕または／および下記式（III）で表される繰り返し単位〔３〕を含有する重合体ブロック〔Ｂ〕とを有し、前記ブロック〔Ａ〕中の繰り返し単位〔１〕のモル分率ａ（モル％）と、前記ブロック〔Ｂ〕中の繰り返し単位〔１〕のモル分率ｂ（モル％）との関係がａ＞ｂであるブロック共重合体からなる樹脂組成物である。
（式中、Ｒ1 は水素原子、または炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ2−Ｒ12はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、ヒドロキシル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、またはハロゲン基である。）
（式中、Ｒ13は、水素原子、または炭素数１〜２０のアルキル基を表す。）
（式中、Ｒ14およびＲ15はそれぞれ独立に、水素原子、または炭素数１〜２０のアルキル基を表す。）
次に、第２の好ましい例は、少なくとも炭素原子数２〜２０のα−オレフィンと下記一般式（ＩＶ）で表される環状オレフィンからなる単量体組成物とを付加重合させることにより得られる重合体（Ａ）と、炭素原子数２〜２０のα−オレフィンと下記一般式（Ｖ）で表される環状オレフィンからなる単量体組成物とを付加重合させることにより得られる重合体（Ｂ）とを含む樹脂組成物である。
〔式中、ｎは０または１であり、ｍは０または１以上の整数であり、ｑは０または１であり、Ｒ1〜Ｒ18、Ｒa及びＲbは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子または炭化水素基であり、Ｒ15〜Ｒ18は互いに結合して単環または多環を形成していてもよく、括弧内の単環または多環が二重結合を有していてもよく、またＲ15とＲ16と、またはＲ17とＲ18とでアルキリデン基を形成していてもよい。〕
〔式中、Ｒ19〜Ｒ26はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子または炭化水素基である。〕
樹脂材料に更なる性能を付加するために、以下のような添加剤を添加してもよい。
（安定剤）
フェノール系安定剤、ヒンダードアミン系安定剤、リン系安定剤及びイオウ系安定剤から選ばれた少なくとも１種の安定剤を添加することが好ましい。これらの安定剤を適宜選択し添加することで、例えば、４０５ｎｍといった短波長の光を継続的に照射した場合の白濁や、屈折率の変動等の光学特性変動をより高度に抑制することができる。
好ましいフェノール系安定剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレートなどの特開昭６３−１７９９５３号公報や特開平１−１６８６４３号公報に記載されるアクリレート系化合物；オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２′−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス（メチレン−３−（３′，５′−ジ−ｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニルプロピオネート））メタン［すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニルプロピオネート））］、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）などのアルキル置換フェノール系化合物；６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物；などが挙げられる。
また、好ましいヒンダードアミン系安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）スクシネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（Ｎ−オクトキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（Ｎ−ベンジルオキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（Ｎ−シクロヘキシルオキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ブチルマロネート、ビス（１−アクロイル−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）２，２−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ブチルマロネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）デカンジオエート、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジルメタクリレート、４−［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ］−１−［２−（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ）エチル］−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、２−メチル−２−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）アミノ−Ｎ−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）プロピオンアミド、テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート等が挙げられる。
また、好ましいリン系安定剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイドなどのモノホスファイト系化合物；４，４′−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４′イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトなどが特に好ましい。
また、好ましいイオウ系安定剤としては、例えば、ジラウリル３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３′−チオジプロピピオネート、ジステアリル ３，３−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオ）−プロピオネート、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどが挙げられる。
これらの各安定剤の配合量は、本発明の目的を損なわれない範囲で適宜選択されるが、脂環式炭化水素系共重合体１００質量部に対して通常０．０１〜２質量部、好ましくは０．０１〜１質量部であることが好ましい。
（界面活性剤）
界面活性剤は、同一分子中に親水基と疎水基とを有する化合物である。界面活性剤は樹脂表面への水分の付着や上記表面からの水分の蒸発の速度を調節することで、樹脂組成物の白濁を防止することが可能となる。
界面活性剤の親水基としては、具体的には、ヒドロキシ基、炭素数１以上のヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、カルボニル基、エステル基、アミノ基、アミド基、アンモニウム塩、チオール、スルホン酸塩、リン酸塩、ポリアルキレングリコール基などが挙げられる。ここで、アミノ基は１級、２級、３級のいずれであってもよい。界面活性剤の疎水基としては、具体的に炭素数６以上のアルキル基、炭素数６以上のアルキル基を有するシリル基、炭素数６以上のフルオロアルキル基などが挙げられる。ここで、炭素数６以上のアルキル基は置換基として芳香環を有していてもよい。アルキル基としては、具体的にヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデセニル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ミリスチル、ステアリル、ラウリル、パルミチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。芳香環としてはフェニル基などが挙げられる。この界面活性剤は、上記のような親水基と疎水基とをそれぞれ同一分子中に少なくとも１個ずつ有していればよく、各基を２個以上有していてもよい。
このような界面活性剤としては、より具体的には、例えば、ミリスチルジエタノールアミン、２−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシドデシルアミン、２−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシトリデシルアミン、２−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシテトラデシルアミン、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールジステアレート、ペンタエリスリトールトリステアレート、ジ−２−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシドデシルアミン、アルキル（炭素数８〜１８）ベンジルジメチルアンモニウムクロライド、エチレンビスアルキル（炭素数８〜１８）アミド、ステアリルジエタノールアミド、ラウリルジエタノールアミド、ミリスチルジエタノールアミド、パルミチルジエタノールアミド、などが挙げられる。これらのうちでも、ヒドロキシアルキル基を有するアミン化合物またはアミド化合物が好ましく用いられる。本発明では、これら化合物を２種以上組合わせて用いてもよい。
界面活性剤は、温度、湿度の変動に伴なう成形物の白濁を効果的に抑え、成形物の光透過率を高く維持するという観点から、脂環式炭化水素系重合体１００質量部に対して０．０１〜１０質量部添加されることが好ましい。界面活性剤の添加量は脂環式炭化水素系重合体１００質量部に対して０．０５〜５質量部とすることがより好ましく、０．３〜３質量部とすることが更に好ましい。
（可塑剤）
可塑剤は共重合体のメルトインデックスを調節するため、必要に応じて添加される。
可塑剤としては、アジピン酸ビス（２−エチルヘキシル）、アジピン酸ビス（２−ブトキシエチル）、アゼライン酸ビス（２−エチルヘキシル）、ジプロピレングリコールジベンゾエート、クエン酸トリ−ｎ−ブチル、クエン酸トリ−ｎ−ブチルアセチル、エポキシ化大豆油、２−エチルヘキシルエポキシ化トール油、塩素化パラフィン、リン酸トリ−２−エチルヘキシル、リン酸トリクレジル、リン酸−ｔ−ブチルフェニル、リン酸トリ−２−エチルヘキシルジフェニル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソヘキシル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジシクロヘキシル、セバシン酸ジ−２−エチルヘキシル、トリメリット酸トリ−２−エチルヘキシル、Ｓａｎｔｉｃｉｚｅｒ ２７８、Ｐａｒａｐｌｅｘ Ｇ４０、Ｄｒａｐｅｘ ３３４Ｆ、Ｐｌａｓｔｏｌｅｉｎ ９７２０、Ｍｅｓａｍｏｌｌ、ＤＮＯＤＰ−６１０、ＨＢ−４０等の公知のものが適用可能である。可塑剤の選定及び添加量の決定は、共重合体の透過性や環境変化に対する耐性を損なわないことを条件に適宜行なわれる。
これらの樹脂としては、シクロオレフィン樹脂が好適に用いられ、具体的には、日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸや、三井化学社製のＡＰＥＬ、ＴＯＰＡＳ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＰＯＬＹＭＥＲＳ社製のＴＯＰＡＳ、ＪＳＲ社製ＡＲＴＯＮなどが好ましい例として挙げられる。
また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、５０以上であることが好ましい。
対物レンズについて、以下に記載する。対物レンズの少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの中間領域と、中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有する。中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域であることが好ましいが、光軸を含む微小な領域を未使用領域や特殊な用途の領域とし、その周りを中心領域（中央領域ともいう）としてもよい。中央領域、中間領域、及び周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図１に示されるように、中央領域ＣＮ、中間領域ＭＤ、周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物レンズの中央領域には第一光路差付与構造が設けられ、中間領域には第二光路差付与構造が設けられている。周辺領域は屈折面であってもよいし、周辺領域に第三光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、中間領域、周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。
対物レンズの中央領域は、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの記録／再生に用いられるＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用領域と言える。即ち、対物レンズは、中央領域を通過する第１光束を、ＢＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、中央領域を通過する第２光束を、ＤＶＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、中央領域を通過する第３光束を、ＣＤ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。また、中央領域に設けられた第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、ＢＤの保護基板の厚さｔ１とＤＶＤの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差／第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、ＢＤの保護基板の厚さｔ１とＣＤの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差／第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
対物レンズの中間領域は、ＢＤ、ＤＶＤの記録／再生に用いられ、ＣＤの記録／再生に用いられないＢＤ／ＤＶＤ共用領域と言える。即ち、対物レンズは、中間領域を通過する第１光束を、ＢＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、中間領域を通過する第２光束を、ＤＶＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。その一方で、中間領域を通過する第３光束を、ＣＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光しない。対物レンズの中間領域を通過する第３光束は、ＣＤの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図２に示すように、対物レンズを通過した第３光束がＣＤの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有することが好ましい。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録／再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録／再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。但し、スポット中心部の周りにスポット中間部が存在せずスポット周辺部があるタイプ、即ち、集光スポットの周りに薄く光が大きなスポットを形成する場合も、そのスポット周辺部をフレアと呼んでもよい。つまり、対物レンズの中間領域を通過した第３光束は、ＣＤの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましいとも言える。
対物レンズの周辺領域は、ＢＤの記録／再生に用いられ、ＤＶＤ及びＣＤの記録／再生に用いられないＢＤ専用領域と言える。即ち、対物レンズは、周辺領域を通過する第１光束を、ＢＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。その一方で、周辺領域を通過する第２光束を、ＤＶＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光せず、周辺領域を通過する第３光束を、ＣＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光しない。対物レンズの周辺領域を通過する第２光束及び第３光束は、ＤＶＤ及びＣＤの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。つまり、対物レンズの周辺領域を通過した第２光束及び第３光束は、ＤＶＤ及びＣＤの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。
第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第２光路差付与構造は、対物レンズの中間領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造が、中間領域の全面に設けられていることである。周辺領域が第３光路差付与構造を有する場合、第３光路差付与構造は、対物レンズの周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第３光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。
なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。本発明の光路差付与構造は回折構造であることが好ましい。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。また、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、光路差付与構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。
また、本明細書でいう回折構造とは、段差を有し、回折によって光束を収束あるいは発散させる作用を持たせる構造の総称である。例えば、単位形状が光軸を中心として複数並ぶことによって構成されており、それぞれの単位形状に光束が入射し、透過した光の波面が、隣り合う輪帯毎にズレを起こし、その結果、新たな波面を形成することによって光を収束あるいは発散させるような構造を含むものである。回折構造は、好ましくは段差を複数有し、段差は光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。また、回折構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、回折構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ回折次数の回折光を発生させる回折構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。
ところで、光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、一般に、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状） をとり得、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造と階段型構造とに大別される。
ブレーズ型構造とは、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということである。尚、図３の例においては、上方が光源側、下方が光ディスク側であって、母非球面としての平面に光路差付与構造が形成されているものとする。ブレーズ型構造において、１つのブレーズ単位の光軸垂直方向の長さをピッチＰという。（図３（ａ）、（ｂ）参照）また、ブレーズの光軸に平行方向の段差の長さを段差量Ｂという。（図３（ａ）参照）
また、階段型構造とは、図３（ｃ）、（ｄ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、小階段状のもの（階段単位と称する）を複数有するということである。尚、本明細書中、「Ｖレベル」とは、階段型構造の１つの階段単位において光軸垂直方向に対応する（向いた）輪帯状の面（以下、テラス面と称することもある）が、段差によって区分けされＶ個の輪帯面毎に分割されていることをいい、特に３レベル以上の階段型構造は、小さい段差と大きい段差を有することになる。例えば、図３（ｃ）に示す光路差付与構造を、５レベルの階段型構造といい、図３（ｄ）に示す光路差付与構造を、２レベルの階段型構造(バイナリ構造ともいう)という。
尚、光路差付与構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。 ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。
光路差付与構造が、ブレーズ型構造を有する場合、単位形状である鋸歯状の形状が繰り返された形状となる。図３（ａ）に示されるように、同一の鋸歯状形状が繰り返されてもよいし、図３（ｂ）に示されるように、光軸から離れる方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状のピッチが長くなっていく形状、又は、ピッチが短くなっていく形状であってもよい。加えて、ある領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側とは逆を向いている形状とし、他の領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側を向いている形状とし、その間に、ブレーズ型構造の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている形状としてもよい。なお、このようにブレーズ型構造の段差の向きを途中で切り替える構造にする場合、輪帯ピッチを広げることが可能となり、光路差付与構造の製造誤差による透過率低下を抑制できる。
また、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、それぞれ対物レンズの異なる光学面に設けてもよいが、同一の光学面に設けることが好ましい。更に、第３光路差付与構造を設ける場合も、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造と同じ光学面に設けることが好ましい。同一の光学面に設けることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造は、対物レンズの光ディスク側の面よりも、対物レンズの光源側の面に設けられることが好ましい。別の言い方では、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造は、対物レンズの曲率半径の絶対値が小さい方の光学面に設けることが好ましい。尚、第１基礎構造と第２基礎構造を重畳せずに、それぞれ異なる光学面に設けることも考えられる。第３基礎構造と第４基礎構造も、同様に重畳せずにそれぞれ異なる光学面に設けることも考えられる。
次に、中央領域に設けられる第１光路差付与構造について説明する。第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造を重ね合わせた構造である。第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造のみを重ね合わせた構造であることが好ましい。
第１基礎構造は、ブレーズ型構造である。また、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。これを（１／１／１）構造と呼ぶ。特に、低次である１次回折光が発生するようにすると、第１基礎構造の段差量が大きくなり過ぎないため、製造が容易となり、製造誤差に起因する光量ロスを抑えることが出来ると共に、波長変動時の回折効率変動も低減することができるため好ましい。
また、少なくとも中央領域の光軸付近に設けられる第１基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いていることが好ましい。「段差が光軸とは逆の方向を向いている」とは、図４（ｂ）のような状態を言う。また、「少なくとも中央領域の光軸付近」に設けられる第１基礎構造とは、（１／１／１）構造の段差のうち、少なくとも最も光軸に近い段差を言う。好ましくは、少なくとも、光軸から中央領域と中間領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する（１／１／１）構造の段差が、光軸とは逆の方向を向いていることである。
例えば、中央領域の中間領域付近に設けられる第１基礎構造は、段差が光軸の方向を向いていてもよい。即ち、図５（ｂ）に示すように、第１基礎構造が光軸付近では段差が光軸とは逆の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では第１基礎構造の段差が光軸の方を向くような形状としてもよい。但し、好ましくは、中央領域に設けられる第１基礎構造の全ての段差が光軸とは逆の方向を向いていることである。
このように、第１光束における回折次数が１次となる第１基礎構造の段差の向きを光軸と逆方向に向けることにより、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換で用いるような軸上厚が厚い厚肉の対物レンズにおいても、ＣＤ使用時にワーキングディスタンスを十分確保することが可能となるのである。
ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換で用いるような軸上厚が厚い厚肉の対物レンズにおいても、ＣＤ使用時にワーキングディスタンスを十分確保するという観点からは、第１基礎構造が第１光束に対して負の近軸パワーを持つことが好ましい。ここで、「負の近軸パワーを持つ」とは、第１基礎構造の光路差関数を後述する数２式で表した場合、Ｃ2ｈ2＞０であることを意味する。
また、第２基礎構造も、ブレーズ型構造である。第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。これを（２／１／１）構造と呼ぶ。特に、低次である２次回折光又は１次回折光が発生するようにすると、第２基礎構造の段差量が大きくなり過ぎないため、製造が容易となり、製造誤差に起因する光量ロスを抑えることが出来ると共に、波長変動時の回折効率変動も低減することができるため好ましい。
また、少なくとも中央領域の光軸付近に設けられる第２基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていることが好ましい。「段差が光軸の方向を向いている」とは、図４（ａ）のような状態を言う。また、「少なくとも中央領域の光軸付近」に設けられる第２基礎構造とは、（２／１／１）構造の段差のうち、少なくとも最も光軸に近い段差を言う。好ましくは、少なくとも光軸から中央領域と中間領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する（２／１／１）構造の段差が光軸の方向を向いていることである。
例えば、中央領域の中間領域付近に設けられる第２基礎構造は、段差が光軸とは逆の方向を向いていてもよい。即ち、図５（ａ）に示すように、第２基礎構造が光軸付近では段差が光軸の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では第２基礎構造の段差が光軸とは逆の方向を向くような形状としてもよい。但し、好ましくは、中央領域に設けられる第２基礎構造は、全ての段差が光軸の方向を向いていることである。
（１／１／１）構造である第１基礎構造と、（２／１／１）構造である第２基礎構造とを重ね合わせた第１光路差付与構造にすると、段差の高さを非常に低くできる。従って、より製造誤差を低減させることが可能となり、光量ロスを更に抑えることが可能となると共に、波長変動時の回折効率の変動をより抑えることが可能となる。
さらに、少なくとも中央領域の光軸付近においては段差が光軸とは逆の方向を向いている第１基礎構造と、少なくとも中央領域の光軸付近においては段差が光軸の方向を向いている第２基礎構造を重ね合わせることにより、第１基礎構造と第２基礎構造の段差の向きが同じになるように重ね合わせた場合に比べて、重ね合わせた後の段差の高さが高くなることをより一層抑制でき、それに伴い、製造誤差などに因る光量ロスをより抑えることが可能となると共に、波長変動時の回折効率の変動もより抑えることが可能となる。
また、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を可能とするだけでなく、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の何れの光ディスクに対しても、高い光利用効率を維持できる光利用効率のバランスが取れた対物レンズを提供することが好ましい。例えば、波長λ１に対する回折効率を８０％以上、波長λ２に対する回折効率を６０％以上、波長λ３に対する回折効率を５０％以上とする対物レンズを提供することが好ましい。更には、波長λ１に対する回折効率を８０％以上、波長λ２に対する回折効率を７０％以上、波長λ３に対する回折効率を６０％以上とする対物レンズも提供することがより好ましい。加えて、第１基礎構造の段差の向きを光軸と逆方向に向けることにより、波長が長波長側に変動した際に収差をアンダー（補正不足）の方向に変化させることがより容易に行える。
段差が光軸とは逆を向いている第１基礎構造と段差が光軸の方を向いている第２基礎構造とを重ね合わせた後の第１光路差付与構造の形状と段差量という観点から、（１／１／１）構造である第１基礎構造と、（２／１／１）構造である第２基礎構造とを重ね合わせた第１光路差付与構造を以下のように表現することができる。少なくとも中央領域の光軸付近に設けられている第１光路差付与構造は、光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸の方向を向いている段差とを共に有し、光軸とは逆の方向を向いている段差の段差量ｄ１１と、光軸の方向を向いている段差の段差量ｄ１２とが、以下の条件式（１３）、（１４）を満たすことが好ましい。より好ましくは、中央領域の全ての領域において、以下の条件式（１３）、（１４）を満たすことである。尚、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面の凸レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。下記条件式において上限に１．５を乗じているのは、当該段差量の増加を加味した故である。但し、nは、第１の波長λ１における対物レンズの屈折率を表す。
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （１３）
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（２λ１／（ｎ−１）） （１４）
尚、「少なくとも中央領域の光軸付近」に設けられる第１光路差付与構造とは、少なくとも光軸に最も近い光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸に最も近い光軸の方向を向いている段差とを共に有する光路差付与構造をいう。好ましくは、少なくとも、光軸から中央領域と中間領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する段差を有する光路差付与構造である。
また、例えば、λ１が３９０〜４１５ｎｍ（０．３９０〜０．４１５μｍ）であって、ｎが１．５４〜１．６０である場合、上記条件式は以下のように表すことが可能となる。
０．３９μｍ＜ｄ１１＜１．１５μｍ （１５）
０．３９μｍ＜ｄ１２＜２．３１μｍ （１６）
更に、第１基礎構造と第２基礎構造の重ね合わせ方としては、第２基礎構造の全ての段差の位置と、第１基礎構造の段差の位置を合わせるように基礎構造の形状を微調整するか、第１基礎構造の全ての段差の位置と、第２基礎構造の段差の位置を合わせるように基礎構造の形状を微調整することが好ましい。
上述のように第２基礎構造の全ての段差の位置と、第１基礎構造の段差の位置を合わせた場合、第１光路差付与構造のｄ１１、ｄ１２は以下の条件式（１３）、（１４）を満たすことが好ましい。より好ましくは、中央領域の全ての領域において、以下の条件式（１３）、（１４）を満たすことである。
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （１３）
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （１４）
また、例えば、λ１が３９０〜４１５ｎｍ（０．３９０〜０．４１５μｍ）であって、ｎが１．５４〜１．６０である場合、上記条件式は以下のように表すことが可能となる。
０．３９μｍ＜ｄ１１＜１．１５μｍ （１５）´
０．３９μｍ＜ｄ１２＜１．１５μｍ （１６）´
更に好ましくは、以下の条件式（１３）´、（１４）´を満たすことが好ましい。より好ましくは、中央領域の全ての領域において、以下の条件式（１３）´、（１４）´を満たすことである。
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （１３）´
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （１４）´
また、例えば、λ１が３９０〜４１５ｎｍ（０．３９０〜０．４１５μｍ）であって、ｎが１．５４〜１．６０である場合、上記条件式は以下のように表すことが可能となる。
０．５９μｍ＜ｄ１１＜１．１５μｍ （１５）´´
０．５９μｍ＜ｄ１２＜１．１５μｍ （１６）´´
また、（１／１／１）構造である第１基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には、球面収差が補正不足方向（アンダー）に変化し、（２／１／１）構造である第２基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には、球面収差が補正不足方向（アンダー）に変化すると好ましい。このような構成により、光ピックアップ装置の温度の上昇により対物レンズの屈折率が変化したような場合には、同じく環境温度の上昇により光源の波長が上昇することを利用して、対物レンズの屈折率の変化による球面収差の変化を補正して、適切な集光スポットを各光ディスクの情報記録面に形成できる。これにより、対物レンズがプラスチック製であっても、温度変化時においても安定した性能を維持できる対物レンズを提供することができる。
第２基礎構造に比べて、第１基礎構造の近軸パワーが大きいことが好ましい。つまりは、第１基礎構造の平均ピッチが、第２基礎構造の平均ピッチに比べて小さいことが好ましい。これにより、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用対物レンズという軸上厚が厚い対物レンズにおいてもＣＤにおけるワーキングディスタンスを確保できる。更に、色収差を小さくし、光源が高周波重畳を起こしていても、良好な光スポットを形成させ、しかも、光ディスクが複数の情報記録面を有する場合の、迷光の問題を低減させるためには、第１光路差付与構造において、第２基礎構造の光軸に最も近い輪帯１つ分に、第１基礎構造の輪帯が２〜６個（特に好ましくは２〜３個）含まれていることが好ましい。尚、この場合、第２基礎構造の光軸に最も近い「輪帯」と記載しているが、実際は、光軸を含む「円」であることが通常である。従って、ここで言う「光軸に最も近い輪帯」には、円状の形状も含まれる。又、中間領域に最も近い第２基礎構造の１つの輪帯において、第２基礎構造の輪帯１つ分に、第１基礎構造の輪帯が１〜５個（特に好ましくは２〜３個）含まれていることである。
尚、図６（ｄ）に示すように、第１基礎構造と第２基礎構造とをそのまま重畳すると、点線で示すように一部が突出する場合があるが、突出部分の幅が５μｍ以下と狭ければ、突出した部分を光軸に沿って平行にシフトして、突出部分をなくしても大きな影響がなく、これにより第２基礎構造の１つの輪帯に、第１基礎構造の複数の輪帯が丁度のるようになる（実線参照）。よって、図６（ｄ）の例では、第２基礎構造の１つの輪帯上に、３つの第１基礎構造の輪帯がのっているものとして扱う。第１基礎構造と第２基礎構造をそのまま重畳した場合に、幅が５μｍ以下と狭い凹みが発生する場合も同様にして凹みをなくしてもよい。
ここで、Δλ（ｎｍ）は第１波長の変化量、ΔＷＤ（μｍ）は第１波長の変化Δλに起因して発生する対物レンズの色収差とすると、以下の式を満たす。
０．３（μｍ／ｎｍ）≦ΔＷＤ／Δλ≦０．６（μｍ／ｎｍ） （１７）
このような構成とするためには、上述したように、第１光路差付与構造において、第２基礎構造の光軸に最も近い輪帯１つ分に、第１基礎構造の輪帯Ｎ１が２〜６個（特に好ましくは２〜３個）含まれるようにすることが好ましい。色収差を上述の範囲にすることによって、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用対物レンズという軸上厚が厚い対物レンズにおいてもＣＤにおけるワーキングディスタンスを確保しながら、光ディスクが複数の情報記録面を有する場合の、迷光の問題を低減させることができ、さらにＤＶＤ使用時の温度特性及び波長特性を良好にできるため好ましい。又、第２基礎構造における中間領域に最も近い１つの輪帯上に重畳された第１基礎構造の輪帯の数Ｎ２は、Ｎ１と等しいかＮ１より小さいことが望ましく、例えば１〜５個重畳されていることがよい。
第１基礎構造は正の回折パワーを持つことが好ましく、それによりＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の対物レンズといった軸上厚が厚い対物レンズにおいてもＣＤ使用時のワーキングディスタンスを確保できる。また、第２基礎構造は負の回折パワーを持つことが好ましい。このように第１基礎構造と第２基礎構造が共に回折パワーを持つことにより、複数の情報記録面を有する光ディスクを使用した際に、記録再生対象でない情報記録面で反射した不要光を必要光からより遠ざけることが可能となるため好ましい。
第１光路差付与構造を通過した第３光束によって、第３光束が形成するスポットの光強度が最も強い第１ベストフォーカス位置と、第３光束が形成するスポットの光強度が次に強い第２ベストフォーカス位置とが、以下の条件式（１８）を満たすことが好ましい。なお、ここでいうベストフォーカス位置とは、ビームウェストが、或るデフォーカスの範囲でビームウェストが極小となる位置を指すものである。第１ベストフォーカス位置がＣＤの記録／再生に用いられる必要光のベストフォーカス位置であり、第２ベストフォーカス位置がＣＤの記録／再生に用いられない不要光のうち、最も光量が多い光束のベストフォーカス位置である。
０．０５≦Ｌ／ｆ１３≦０．３５ （１８）
但し、ｆ１３［ｍｍ］は、第１光路差付与構造を通過し、第１ベストフォーカスを形成する第３光束の焦点距離を指し、Ｌ[ｍｍ]は、第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスの間の距離を指す。
より好ましくは、以下の条件式（１８）´を満たすことである。
０．１０≦Ｌ／ｆ１３≦０．２５ （１８）´
以上述べた第１光路差付与構造の好ましい例をいくつか図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）として示す。尚、図６は、便宜上、第１光路差付与構造ＯＤＳ１が平板状に設けられたものとして示されているが、単玉非球面の凸レンズ上に設けられていてもよい。（２／１／１）回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされている。図６（ａ）においては、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。更に、第２基礎構造ＢＳ２の全ての段差の位置と、第１基礎構造ＢＳ１の段差の位置が合っていることがわかる。次に、図６（ｂ）においては、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差も光軸ＯＡの方向を向いている。更に、第２基礎構造ＢＳ２の全ての段差の位置と、第１基礎構造ＢＳ１の段差の位置が合っていることがわかる。次に、図６（ｃ）においては、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡと逆の方向を向いており、第２基礎構造ＢＳ２の段差も光軸ＯＡと逆の方向を向いている。更に、第２基礎構造ＢＳ２の全ての段差の位置と、第１基礎構造ＢＳ１の段差の位置が合っていることがわかる。
更に、中央領域の総輪帯数をＮ、対物レンズの第１光束における焦点距離をｆ（ｍｍ）としたとき、以下の式を満たすと好ましい。これによりCDのワーキングディスタンスが短くなりすぎることを抑制すると共に、輪帯のピッチが小さくなりすぎて加工性が低下することを抑制できる。尚、中央領域における光軸に略平行な段差数を、中央領域の総輪帯数とみなしてよい。
160（mm)≦Ｎ・ｆ≦210（mm) （６）
次に、中間領域に設けられる第２光路差付与構造について説明する。第２光路差付与構造は、少なくとも第３基礎構造と第４基礎構造の２つの基礎構造を重ね合わせた構造であることが好ましい。
第３基礎構造も第４基礎構造も、ブレーズ型構造であることが好ましい。また、第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすると好ましい。又、第３基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすると好ましい。また、第４基礎構造は、第４基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすると好ましい。又、第４基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。これにより、少なくとも第３基礎構造と第４基礎構造とを重ね合わせた第２光路差付与構造において、光軸方向の段差量を低減でき、それにより波長変動時の回折効率の低下を抑制できる。また、第１基礎構造と第３基礎構造における最も光強度が高い回折光の次数が一致し、且つ第２基礎構造と第４基礎構造における最も光強度が高い回折光の次数が一致しているため、中央領域と中間領域を通過する光束について、温度や波長変化時においても球面収差を連続と出来、その結果、高次収差の発生を抑えることができる。
第２光路差付与構造は第３、第４基礎構造に加えて、第５基礎構造を重ね合わせた構造としてもよいが、構造を単純にし、製造誤差による光利用効率の低下を抑えるためにも、第２光路差付与構造は、第３基礎構造及び第４基礎構造のみからなることが好ましい。
尚、この時、第５基礎構造は、第５基礎構造を通過した第１光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第５基礎構造を通過した第２光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第５基礎構造を通過した第３光束のＧ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であることが好ましい。この様な第５基礎構造を重ね合わせることにより、対物レンズの中間領域を通過する第１光束、第２光束に悪影響を与えることなく、且つ、中央領域と中間領域との間で位相ずれを生じさせることなく、第３光束のみに、ＣＤの情報記録面上でフレアを光スポットから遠い位置に形成させる作用を容易に与えることが可能となる。
好ましくは、Ｇが±１である。Ｇが±１である場合に、第５基礎構造は、図３（ｄ）に示すような２レベルの階段型構造（バイナリ構造とも言う）であることが好ましい。
また、第３基礎構造を通過した第１光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第２光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし（（３／２）構造とも言う）、第４基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする（（２／１）構造とも言う）ようにしてもよい。このような構成であると、ＢＤにおける回折効率をより高めることができる。
尚、第３基礎構造と第４基礎構造が、（１／１）構造と（２／１）構造の組み合わせである場合も、（３／２）構造と（２／１）構造の組み合わせである場合も、少なくとも中間領域の、中央領域に最も近い位置に設けられる第３基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、少なくとも中間領域の、中央領域に最も近い位置に設けられる第４基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていることが好ましい。より好ましくは、中間領域におけるすべての第３基礎構造の段差が光軸とは逆の方向を向いており、中間領域におけるすべての第４基礎構造の段差が光軸の方向を向いていることである。
第３基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化し、第４基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化するようにしてもよい。
このような構成とすると、第２光路差付与構造においても、光ピックアップ装置の温度上昇により対物レンズの屈折率が変化したような場合には、同じく環境温度の上昇により光源の波長が上昇することを利用して、対物レンズの屈折率の変化による球面収差の劣化を補正するため、環境温度の変化時に、より適切な集光スポットを各光ディスクの情報記録面に形成できる。
一方で、第３基礎構造と第４基礎構造のうち一方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化し、その他方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰（オーバー）方向に変化するようにしてもよい。
第３基礎構造と第４基礎構造のうち一方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化し、その他方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰（オーバー）方向に変化するようにすると、対物レンズ全体として、第１光束をＢＤの情報記録面上に集光する際に、第１光束の波長が＋５ｎｍ変化した場合の３次球面収差の変化量を、−３０ｍλｒｍｓ以上、＋５０ｍλｒｍｓ以下にすることができるため好ましい。尚、対物レンズ全体として、第１光束をＢＤの情報記録面上に集光する際に、第１光束の波長が＋５ｎｍ変化した場合の３次球面収差の変化量を、−１０ｍλｒｍｓ以上、＋１０ｍλｒｍｓ以下にすることがより好ましい。尚、対物レンズ全体として、第１光束をＢＤの情報記録面上に集光する際に、第１光束の波長が＋５ｎｍ変化した場合の５次球面収差の変化量は、−２０ｍλｒｍｓ以上、２０ｍλｒｍｓ以下であることが好ましい。より好ましくは、−１０ｍλｒｍｓ以上、＋１０ｍλｒｍｓ以下である。
このような構成とすると、第３基礎構造と第４基礎構造のうち何れか一方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰方向に変化するので、第２光路差付与構造が、第３基礎構造と第４基礎構造のみからなっていても、ＣＤ使用時のフレア出しを容易に行うことが出来る。従って、ＣＤ使用時のフレア出しを、単純な形状の第２光路差付与構造で行えるため、影の効果による光利用効率の低下を抑制し、更に、製造誤差による光利用効率の低下も抑制し、結果として光利用効率を向上させることが可能となる。尚、これにより中間領域においてはＢＤ使用時の温度特性補正効果が小さくなるが、中央領域の第１基礎構造と第２基礎構造が共に長波長において補正不足であるため、温度特性が悪くなりすぎることを防止でき、またＢＤ使用時の波長特性補正効果を大きくすることができる。加えて、ＤＶＤ使用時においては、ＤＶＤの温度特性及び波長特性を共に良好にすることができる。
なお、第４基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化し、第３基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰（オーバー）方向に変化すると、ＣＤ使用時にフレアをより遠くに飛ばしやすくできるため、好ましい。
更にＤＶＤ使用時の波長特性を良好にするために、第２光路差付与構造において、第４基礎構造の中央領域に最も近い輪帯１つ分に、第３基礎構造の輪帯が１〜３個（特に好ましくは２〜３個）含まれていることが好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造において、第４基礎構造の周辺領域に最も近い輪帯１つ分に、第３基礎構造の輪帯が１〜５個（特に好ましくは２〜３個）含まれていることである。
周辺構造に第３光路差付与構造を設ける場合、任意の光路差付与構造を設けることが可能である。第３光路差付与構造は、第６基礎構造を有することが好ましい。第６基礎構造は、第６基礎構造を通過した第１光束のＰ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第６基礎構造を通過した第２光束のＱ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第６基礎構造を通過した第３光束のＲ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。尚、波長変動時の回折効率の変動を抑えるためにも、Ｐが５以下であることが好ましい。
ここで、図７に好ましい対物レンズの模式図を示す。光軸ＯＡを含む対物レンズの断面のうち、光軸よりも上半分を示した図である。尚、図７は、あくまでも模式図であり、実施例に基づいた正確な長さの比率などを表した図面ではない。
図７の対物レンズは、中央領域ＣＮ、中間領域ＭＤ、周辺領域ＯＴを有している。中央領域には第１光路差付与構造ＯＤＳ１が設けられており、中間領域には第２光路差付与構造ＯＤＳ２が設けられており、周辺領域には第３光路差付与構造が設けられている。
図７の第１光路差付与構造ＯＤＳ１は、（２／１／１）のブレーズ構造であって段差が光軸の方を向いている第２基礎構造ＢＳ２と、（１／１／１）のブレーズ構造であって段差が光軸と逆の方を向いている第１基礎構造ＢＳ１とが重畳した構造となっている。図７においては、第２基礎構造ＢＳ２は３輪帯であり、第２基礎構造ＢＳ２における光軸に最も近い輪帯（円状）上に、第１基礎構造ＢＳ１の輪帯が４個含まれている。また、第２基礎構造ＢＳ２における中間領域に最も近い１つの輪帯に、第１基礎構造ＢＳ１の輪帯が２個含まれている。
図７の第２光路差付与構造ＯＤＳ２は、（２／１／１）のブレーズ構造であって段差が光軸の方を向いている第４基礎構造ＢＳ４と、（１／１／１）のブレーズ構造であって段差が光軸と逆の方を向いている第３基礎構造ＢＳ３とが重畳した構造となっている。図７においては、第４基礎構造ＢＳ４は３輪帯であり、第４基礎構造ＢＳ４における中央領域に最も近い輪帯上に、第３基礎構造ＢＳ３の輪帯が３個含まれている。また、第４基礎構造ＢＳ４における周辺領域に最も近い１つの輪帯に、第３基礎構造ＢＳ３の輪帯が１個含まれている。
図７の第３光路差付与構造ＯＤＳ３は、（２／１／１）のブレーズ構造であって段差が光軸の方を向いている第６基礎構造ＢＳ６のみからなっている。
ＢＤに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ１とし、ＤＶＤに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、ＣＤに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．７５以上、０．９以下であることが好ましく、より好ましくは、０．８以上、０．９以下である。特にＮＡ１は０．８５であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０又は０．６５であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。
対物レンズの中央領域と中間領域の境界は、第３光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの中央領域と中間領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物レンズの中間領域と周辺領域の境界は、第２光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの中間領域と周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。
対物レンズを通過した第３光束をＣＤの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第３光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に存在することが好ましい。
また、対物レンズは、以下の条件式(１８)を満たすことが好ましい。
０．８≦ｄ／ｆ≦１．５ （１８）
但し、ｄは、対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）を表し、ｆは、第１光束における対物レンズの焦点距離を表す。
ＢＤのような短波長、高ＮＡの光ディスクに対応させる場合、対物レンズにおいて、非点収差が発生しやすくなり、偏心コマ収差も発生しやすくなるという課題が生じるが、条件式（１８）を満たすことにより非点収差や偏心コマ収差の発生を抑制することが可能となる。
また、対物レンズの軸上厚が厚めの厚肉対物レンズになるため、ＣＤの記録／再生時におけるワーキングディスタンスが短くなりがちになるため、条件式（１８）の上限の値を超えないことが好ましい。
本発明の対物レンズにおいて、ＢＤ使用時におけるコマ収差は、画角０．５度において、０．０７λｒｍｓ（マレシャルの限界値）以下である。又、以下の式を満たす。
０．０４≦（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄ≦０．１５ （１）
−０．０５≦（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ≦０．１５ （２）
但し、
ｆＢ１＝ＷＤ１＋ｔ１×（１−１／ｎ１）
ｆＢ２＝ＷＤ２＋ｔ２×（１−１／ｎ２）
ｆＢ３＝ＷＤ３＋ｔ３×（１−１／ｎ３）
ｄ：対物レンズの軸上厚（ｍｍ）
ＷＤ１：ＢＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
ＷＤ２：ＤＶＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
ＷＤ３：ＣＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
ｎ１：第１波長λ１の光束に対するＢＤの保護基板の屈折率
ｎ２：第２波長λ２の光束に対するＤＶＤの保護基板の屈折率
ｎ３：第３波長λ３の光束に対するＣＤの保護基板の屈折率
尚、以下の式（１）´、（２）´を満たすと、軸外特性、ＣＤのワーキングディスタンス、不要光の位置等においてバランスのとれた対物レンズを得ることができるためより好ましい。
０．０８≦（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄ≦０．１０ （１）´
０．０３≦（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ≦０．０９ （２）´
更に、以下の式を満たすと好ましい。
０．１７≦（ｆＢ２−ｆＢ１）≦０．２１ （３）
更に、以下の式を満たすと好ましい。
０．０≦（ｆＢ３−ｆＢ１）≦０．２０ （４）
更に、以下の式を満たすと好ましい。
０．６７Ｘ−０．０４＜Ｙ＜２Ｘ−０．０５ （５）
但し
Ｘ＝（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄ
Ｙ＝（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ
BD使用時における正弦条件違反量を横軸にとり、縦軸に光軸からの距離をとって示したグラフにおいて、前記中央領域の範囲内で負側に変曲点を有すると好ましい。
BD使用時において、対物レンズだけがチルトした場合に発生する3次コマ収差CM3LTと、前記対物レンズと同じ方向にディスクだけがチルトした場合に発生する3次コマ収差CM3DTとが、以下の式を満たすと好ましい。
｜CM3LT｜＜｜CM3DT｜ （６）
第１光束、第２光束及び第３光束は、平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよい。トラッキング時においても、コマ収差が発生することを防止するためには、第１光束、第２光束、及び第３光束を全て平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが好ましい。本発明の第１光路差付与構造を用いることによって、第１光束、第２光束及び第３光束の全てを平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが可能となるため、本発明の効果がより顕著となる。第１光束が平行光又は略平行光になる場合、第１光束が対物レンズに入射する時の対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（１９）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１ （１９）
また、第２光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（２０）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ２＜０．０１ （２０）
一方で、第２光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（２０）´を満たすことが好ましい。
−０．０２５＜ｍ２≦−０．０１ （２０）´
また、第３光束を平行光束又は略平行光束として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（２１）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ３＜０．０１ （２１）
一方で、第３光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（２１）´を満たすことが好ましい。
−０．０２５＜ｍ３≦−０．０１ （２１）´
また、第３光ディスクを用いる際の対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．１５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。好ましくは、０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下である。次に、第２光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．２ｍｍ以上、１．３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．２５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
光ピックアップ装置は、カップリングレンズが、少なくとも第１光束と第２光束が通過するものであって、カップリングレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータ―を有するようにしてもよい。特に、ＢＤが２層や３層以上など複数の情報記録面を持っている場合には、或る層の記録／再生から他の層の記録／再生を行う際には、透明基板厚に差が生じるため、当該厚みの差に起因して発生する球面収差を補正しなければならない。カップリングレンズを光軸方向に移動させ、対物レンズの倍率を変えることによって、当該発生する球面収差を補正することが考えられる。また、温度変化や波長変化の際に発生する球面収差も、カップリングレンズを光軸方向に移動させ、対物レンズの倍率を変えることによって補正することができる。
しかしながら、例え、ＢＤ使用時にカップリングレンズを光軸方向に移動させて各種球面収差を補正する光ピックアップ装置であっても、ＤＶＤ使用時においては、カップリングレンズの光軸方向の位置が固定されていることが好ましい。
その理由としては、ＢＤ使用時には、フレアが発生しないが、ＤＶＤ使用時には、フレアが発生するため、カップリングレンズを変異させることにより、そのフレアの収差が変化し、結果としてそのフレアが記録／再生に悪影響を与える可能性が生じるという理由や、ドライブでのカップリングレンズの変位の制御を単純化したいという理由などが挙げられる。
ＤＶＤ使用時にカップリングレンズの光軸方向の位置を固定させるためには、対物レンズの第２光路差付与構造を構成する第３基礎構造と第４基礎構造のうち一方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足方向に変化し、その他方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰方向に変化させるようにすることで、ＤＶＤ使用時の温度特性と波長特性を共に良好にすることができ、結果として、ＤＶＤ使用時に、第２光束が通過するときにカップリングレンズを光軸方向の位置を固定した状態でも、ＤＶＤの情報記録面に対して情報の記録／再生を行うことができるようになるため好ましい。
本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
本発明によれば、ワーキングディスタンスを確保し、エラー信号を招く不要な回折光を遠ざけ、更には軸外特性を良好としながら、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を共通の対物レンズで行うことを可能とする対物レンズを備えた光ピックアップ装置並びに光情報記録再生装置及びそれに好適な対物レンズを提供することができる。
本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＬを光軸方向に見た図である。 対物レンズを通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットを形成する状態を示す図である。 光路差付与構造の例を示す軸線方向断面図である。 （ａ）は段差が光軸の方向を向いている状態を示し、（ｂ）は段差が光軸とは逆の方向を向いている状態を示す図である。 （ａ）は光軸付近では段差が光軸の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では段差が光軸とは逆の方を向くような形状を示し、（ｂ）は光軸付近では段差が光軸とは逆の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では段差が光軸の方を向くような形状を示す図である。 第１光路差付与構造の概念図である。 好ましい対物レンズの模式図である。 異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。 実施例１の縦球面収差量（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例２の縦球面収差量（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例３の縦球面収差量（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例４の縦球面収差量（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例５の縦球面収差量（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例６の縦球面収差量（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例７の縦球面収差量（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例８の縦球面収差量（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例９の縦球面収差量（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例１０の縦球面収差（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例１１の縦球面収差（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 縦軸にＹ＝（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ、横軸にＸ＝（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄをとって各実施例をプロットしたグラフである。 実施例１２の縦球面収差（ＳＡ）及び正弦条件不満足量（ＳＣ）を示す図である。 実施例１２に係る対物レンズを示す図である。 ゲートカットの例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図８は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＯＬ、偏光ビームスプリッタＢＳ、ダイクロイックプリズムＤＰ，ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６６０ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＬＤ２（第２光源）及びＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＬＤ３を一体化したレーザユニットＬＤＰ、センサレンズＳＥＮ、光検出器としての受光素子ＰＤ等を有する。
図１に示されるように、本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＬにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された中間領域ＭＤと、更にその周囲に配置された周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。図示していないが、中心領域ＣＮには既に詳述した第１光路差付与構造が形成され、中間領域ＭＤには既に詳述した第２光路差付与構造が形成されている。また、周辺領域ＯＴには、第３光路差付与構造が形成されている。本実施の形態では、第３光路差付与構造はブレーズ型の回折構造である。また、本実施の形態の対物レンズはプラスチックレンズである。対物レンズＯＬの中心領域ＣＮに形成された第１光路差付与構造は、図６に示すように、第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であり、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、少なくとも中心領域ＣＮの光軸付近に設けられる第１基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、ＢＤ使用時におけるコマ収差は、画角０．５度において、０．０７λｒｍｓ以下であり、以下の式を満たす。
０．０４≦（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄ≦０．１５ （１）
−０．０５≦（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ≦０．１５ （２）
但し、
ｆＢ１＝ＷＤ１＋ｔ１×（１−１／ｎ１）
ｆＢ２＝ＷＤ２＋ｔ２×（１−１／ｎ２）
ｆＢ３＝ＷＤ３＋ｔ３×（１−１／ｎ３）
ｄ：前記対物レンズの軸上厚（ｍｍ）
ＷＤ１：ＢＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
ＷＤ２：ＤＶＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
ＷＤ３：ＣＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
ｎ１：第１波長λ１の光束に対するＢＤの保護基板の屈折率
ｎ２：第２波長λ２の光束に対するＤＶＤの保護基板の屈折率
ｎ３：第３波長λ３の光束に対するＣＤの保護基板の屈折率
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳを通過した後、コリメートレンズＣＯＬを通過して平行光となり、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域と中間領域と周辺領域により集光された光束は、保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣ１により対物レンズＯＬをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。ここで、第１光束に波長変動が生じた場合や、複数の情報記録層を有するＢＤの記録／再生を行う場合、波長変動や異なる情報記録層に起因して発生する球面収差を、倍率変更手段としてのコリメートレンズＣＯＬを光軸方向に変化させて、対物光学素子ＯＬに入射する光束の発散角又は収束角を変更することで補正できるようになっている。
レーザユニットＬＤＰの半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６６０ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域と中間領域により集光された（周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。
情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより平行光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
レーザユニットＬＤＰの半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域により集光された（中間領域及び周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。
情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより平行光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
（実施例）
以下、上述した実施の形態に用いることができる実施例について説明する。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表す場合がある。また、対物レンズの光学面は、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。
また、回折構造を用いた実施例の場合、その回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路差は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。
（数２）
Φ（ｈ）＝Σ（Ｃ2iｈ2i×λ×ｍ／λＢ）
ここで、λ：使用波長、ｍ：回折次数、λＢ：製造波長、ｈ：光軸から光軸垂直方向の距離である。
また、ピッチＰ（ｈ）＝λＢ／（Σ（２ｉ×Ｃ2i×ｈ2i-1））とする。
（実施例１）
実施例１の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表１にレンズデータを示す。実施例１の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例１の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例１の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図９（ａ）は、実施例１の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図９（ｂ）は、実施例１の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図９（ｃ）は、実施例１の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図９から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。尚、実施例１では、ＢＤにおける正弦条件不満足量ＳＣのカーブが中央領域の範囲内（縦軸で０．６以下）で負の極小値（高さ約０．５）を有する。
（実施例２）
実施例２の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表２にレンズデータを示す。実施例２の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例２の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例２の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１０（ａ）は、実施例２の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１０（ｂ）は、実施例２の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１０（ｃ）は、実施例２の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１０から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。
（実施例３）
実施例３の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表３にレンズデータを示す。実施例３の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例３の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例３の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１１（ａ）は、実施例３の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１１（ｂ）は、実施例３の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１１（ｃ）は、実施例３の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１１から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。
（実施例４）
実施例４の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表４にレンズデータを示す。実施例４の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例４の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例４の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１２（ａ）は、実施例４の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１２（ｂ）は、実施例４の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１２（ｃ）は、実施例４の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１２から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。
（実施例５）
実施例５の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表５にレンズデータを示す。実施例５の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例５の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例５の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１３（ａ）は、実施例５の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１３（ｂ）は、実施例５の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１３（ｃ）は、実施例５の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１３から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。尚、実施例５では、ＢＤにおける正弦条件不満足量ＳＣのカーブが中央領域の範囲内（縦軸で０．６以下）で負の極小値（高さ約０．５）を有する。
（実施例６）
実施例６の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表６にレンズデータを示す。実施例６の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例１の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例６の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１４（ａ）は、実施例６の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１４（ｂ）は、実施例６の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１４（ｃ）は、実施例６の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１４から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。尚、実施例６では、ＢＤにおける正弦条件不満足量ＳＣのカーブが中央領域の範囲内（縦軸で０．６以下）で負の極小値（高さ約０．５）を有する。
（実施例７）
実施例７の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表７にレンズデータを示す。実施例７の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例７の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例７の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１５（ａ）は、実施例７の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１５（ｂ）は、実施例７の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１５（ｃ）は、実施例７の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１５から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。
（実施例８）
実施例８の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表８にレンズデータを示す。実施例８の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例８の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例８の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１６（ａ）は、実施例８の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１６（ｂ）は、実施例８の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１６（ｃ）は、実施例８の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１６から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。
（実施例９）
実施例９の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表９にレンズデータを示す。実施例９の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例９の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例９の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１７（ａ）は、実施例９の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１７（ｂ）は、実施例９の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１７（ｃ）は、実施例９の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１７から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。
（実施例１０）
実施例１０の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表１０にレンズデータを示す。実施例１０の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例１０の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例１０の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１８（ａ）は、実施例１０の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１８（ｂ）は、実施例１０の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１８（ｃ）は、実施例１０の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１８から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。
（実施例１１）
実施例１１の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表１１にレンズデータを示す。実施例１１の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例１１の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例１１の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
図１９（ａ）は、実施例１１の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１９（ｂ）は、実施例１１の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図１９（ｃ）は、実施例１１の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図１９から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。
各実施例に対応する請求項に規定する式の数値等を、表１２にまとめて示す。
表１２から、全ての実施例において画角０．３°でのＢＤ波面収差が最大で０．０２１λｒｍｓであるため、画角０．５°でのＢＤ波面収差は０．０７λｒｍｓ以下となる。また、画角０．３°でのＤＶＤにおける波面収差も最大で０．０５１λｒｍｓであり、低く抑えられていることがわかる。さらに、画角０．３°でのＣＤにおける波面収差も最大で０．０２１λｒｍｓであり、低く抑えられていることがわかる。即ち、ＤＶＤ、ＣＤにおいて良好な軸外特性を有していることがわかる。また、ＢＤにおける軸上色収差の絶対値の最大値が０．６２μｍ／ｎｍであり、これも低く抑えられている。更に、全ての実施例において、記録再生に必要とされる必要光のスポット位置と記録再生に使用されない不要光で最も光量の多い回折光のスポットの位置との光軸方向の距離が、複数層を有するＢＤの隣り合う層間距離よりも大きく、不要光が記録再生に悪影響を及ぼすことがない。
（実施例１２）
実施例１２の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。表１３にレンズデータを示す。実施例１２の第１光路差付与構造の概念図を図６（ａ）に示す(図６（ａ）は実施例１２の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)。実施例１２の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。
更に、実施例１２のレンズデータに基づいて、実際の対物レンズの形状を設計した。当該実形状のデータを表１４に示す。表１４に示されるデータを、数３式で示される数式に代入することにより、各輪帯の実形状データが得られる。
ｈは、光軸直交方向の光軸からの高さを表す。表中、ＨＮは輪帯の始まりの高さ（μｍ）であり、ＨＭは輪帯の終わりの高さ（μｍ）を示している。
図２１（ａ）は、実施例１２の対物レンズにおけるＢＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図２１（ｂ）は、実施例１２の対物レンズにおけるＤＶＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であり、図２１（ｃ）は、実施例１２の対物レンズにおけるＣＤ使用時の縦球面収差ＳＡと正弦条件不満足量ＳＣとを示す図であるが、縦軸においてＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤそれぞれの各有効径に対応する光軸からの高さを１として示している。図２１から明らかであるが、ＢＤにおいてほぼ正弦条件を満たすようにしているにも関わらず、ＤＶＤ、ＣＤにおける正弦条件違反量を小さく抑えている。
図２２は、実施例１２に係る対物レンズを示す図であって、各部寸法を記載している。図２２（ａ）は、実施例１２に係る対物レンズを側面から見た図である。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）の対物レンズを光ディスク面側から見た図である。図２２（ｃ）は、図２２（ｂ）において丸で囲まれた部分の拡大図である。凸状に文字、数字、または記号等のマークが一体成型で設けられている。当該マークによって、レンズの種類やどの金型で製造されたか等を識別することができる。マークの凸量は、０．０１ｍｍ以下である。
尚、ゲートカットは、本実施例においては、図２３（ａ）に示すタイプで行っているが、図２３（ｂ）、（ｃ）に示すタイプでも良い。より具体的には、図２３（ａ）では、対物レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂの一部を直線的に切断するようにして、ゲートＧＴを含む部位をカットしている。これにより、対物レンズＯＬの外周には、直線部ＬＰが形成される。ゲート除去後の対物レンズＯＬは、図２３（ａ）に示すような形状となり、フランジ部外径の延長線で形成される仮想円内の中にゲートの残りやバリは収まっている。
図２３（ｂ）では、対物レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂの一部をＵ字状に切断するようにして、ゲートＧＴを含む部位をカットしている。これにより、対物レンズＯＬの外周には、円弧部ＣＰが形成される。ゲート除去後の対物レンズＯＬは、図２３（ｂ）に示すような形状となり、フランジ部外径の延長線で形成される仮想円内の中にゲートの残りやバリは収まっている。
図２３（ｃ）でも、対物レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂの一部を対物レンズ外周に沿った円弧状にゲートＧＴを含む部位をカットした後、ゲートの位置が識別しやすいようにＵ字状に切断するようにしている。これにより、対物レンズＯＬの外周には、凹部ＶＰが形成される。ゲート除去後の対物レンズＯＬは、図２３（ｃ）に示すような形状となり、フランジ部外径の延長線で形成される仮想円内の中にゲートの残りやバリは収まっている。尚、Ｕ字状に切断する工程をなくし、対物レンズ外周に沿った円弧状ゲートＧＴを含む部位をカットするだけとしてもよい。いずれのゲートカットを採用することは任意である。
以下に、実施例１２の対物レンズにおける各部寸法を示す。
対物レンズの外径＝φ４．０ｍｍ
第１光学面の面径＝φ３．０８５ｍｍ
第１光学面の有効径＝φ３．０００ｍｍ
第２光学面の面径＝φ２．５４５ｍｍ
第２光学面の有効径＝φ２．２９７ｍｍ
対物レンズの軸上厚＝２．００ｍｍ
光源側光学面の面深さ＝１．４７０ｍｍ
フランジ部最大厚＝０．５９ｍｍ
縁厚（フランジ部最小厚）＝０．４８ｍｍ
光ディスク側端面の幅＝０．２４９ｍｍ
ゲートカット量＝０．２ｍｍ以下
次に、本実施例に好適な反射防止膜について説明する。実施例１２の対物レンズにおける光源側光学面には、以下の表１５に示す３層の反射防止膜を、真空蒸着法を用いて設ける。
実施例１２の対物レンズにおける光ディスク側光学面には、以下の表１６に示す７層の反射防止膜を、真空蒸着法を用いて設ける。
表１７に、実施例１２に関する請求項に記載の式の値等をまとめて示す。
図２０は、縦軸にＹ＝（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ、横軸にＸ＝（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄをとって各実施例をプロットして示す相関図である。図２０に示すように、各実施例の値は、Ｙ＞０．６７Ｘ−０．０４であり、且つＹ＜２Ｘ−０．０５の範囲に存在している。
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。
ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＣＮ 中央領域
ＣＯＬ コリメートレンズ
ＤＰ ダイクロイックプリズム
ＬＤ１ 第１半導体レーザ又は青紫色半導体レーザ
ＬＤ２ 第２半導体レーザ
ＬＤ３ 第３半導体レーザ
ＬＤＰ レーザユニット
ＭＤ 中間領域
ＯＬ 対物レンズ
ＯＴ 周辺領域
ＰＤ 受光素子
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＬ３ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ λ／４波長板
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＳＥＮ センサレンズ

Claims (17)

  1. 第１波長λ１（３９０ｎｍ≦λ１≦４１５ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（６３０ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍ）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（７６０ｎｍ≦λ３≦８２０ｎｍ）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１（ｍｍ）の保護基板を有するＢＤの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｍｍ）（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有するＤＶＤの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｍｍ）（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有するＣＤの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
    前記対物レンズは単玉であって、
    前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの中間領域と、前記中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有し、
    前記中央領域は第１光路差付与構造を有し、
    前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第３光束を、前記ＣＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
    前記対物レンズは、前記中間領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第３光束を、前記ＣＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
    前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記ＢＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記ＤＶＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、前記周辺領域を通過する前記第３光束を、前記ＣＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
    前記第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であり、
    前記第１基礎構造は、前記第１基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
    前記第２基礎構造は、前記第２基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
    前記ＢＤ使用時におけるコマ収差は、画角０．５度において、０．０７λｒｍｓ以下であり、
    以下の式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
    ０．０４≦（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄ≦０．１５ （１）
    −０．０５≦（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ≦０．１５ （２）
    但し、
    ｆＢ１＝ＷＤ１＋ｔ１×（１−１／ｎ１）
    ｆＢ２＝ＷＤ２＋ｔ２×（１−１／ｎ２）
    ｆＢ３＝ＷＤ３＋ｔ３×（１−１／ｎ３）
    ｄ：前記対物レンズの軸上厚（ｍｍ）
    ＷＤ１：前記ＢＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
    ＷＤ２：前記ＤＶＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
    ＷＤ３：前記ＣＤ使用時のワーキングディスタンス（ｍｍ）
    ｎ１：前記第１波長λ１の光束に対する前記ＢＤの保護基板の屈折率
    ｎ２：前記第２波長λ２の光束に対する前記ＤＶＤの保護基板の屈折率
    ｎ３：前記第３波長λ３の光束に対する前記ＣＤの保護基板の屈折率
  2. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
    ０．１７≦（ｆＢ２−ｆＢ１）≦０．２１ （３）
  3. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
    ０．０≦（ｆＢ３−ｆＢ１）≦０．２０ （４）
  4. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物レンズ。
    ０．６７Ｘ−０．０４＜Ｙ＜２Ｘ−０．０５ （５）
    但し
    Ｘ＝（ｆＢ２−ｆＢ１）／ｄ
    Ｙ＝（ｆＢ３−ｆＢ１）／ｄ
  5. 前記BD使用時における正弦条件違反量を横軸にとり、縦軸に光軸からの距離をとって示したグラフにおいて、前記中央領域の範囲内で負の極小値を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の対物レンズ。
  6. 前記BD使用時において、前記対物レンズだけが所定角チルトした場合に発生する3次コマ収差CM3LTと、前記対物レンズと同じ方向に光ディスクだけが前記所定角チルトした場合に発生する3次コマ収差CM3DTとが、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の対物レンズ。
    ｜CM3LT｜＜｜CM3DT｜ （６）
  7. 前記第１基礎構造及び前記第２基礎構造はブレーズ形状であり、前記第２基礎構造における前記光軸に最も近い１つの輪帯上に、前記第１基礎構造の輪帯が２〜６個含まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物レンズ。
  8. 少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられる前記第１基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、
    少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられる前記第２基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする請求項７に記載の対物レンズ。
  9. 前記中間領域は、少なくとも第３基礎構造と第４基礎構造とを重ね合わせた第２光路差付与構造を有し、
    前記第３基礎構造は、前記第３基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第３基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
    前記第４基礎構造は、前記第４基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第４基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の対物レンズ。
  10. 前記第３基礎構造及び前記第４基礎構造はブレーズ形状であり、前記第４基礎構造における前記中央領域に最も近い１つの輪帯上に、前記第３基礎構造の輪帯が１〜３個含まれていることを特徴とする請求項９に記載の対物レンズ。
  11. 中央領域との境界付近に設けられる前記第３基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、
    中央領域との境界付近に設けられる前記第４基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の対物レンズ。
  12. 前記第４基礎構造における前記周辺領域に最も近い１つの輪帯に、前記第３基礎構造の輪帯が１〜５個含まれていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の対物レンズ。
  13. 前記中間領域は、前記第３基礎構造と前記第４基礎構造のみが設けられており、他の基礎構造が設けられていないことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の対物レンズ。
  14. 前記第２基礎構造における前記中間領域に最も近い１つの輪帯に、前記第１基礎構造の輪帯が１〜５個含まれていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の対物レンズ。
  15. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の対物レンズ。
    160（mm)≦Ｎ・ｆ≦210（mm) （７）
    ここで、前記中央領域の総輪帯数をＮ、前記対物レンズの前記第１光束における焦点距離をｆ（ｍｍ）とする。
  16. 請求項１〜１５のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
  17. 請求項１６に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
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