JP4223340B2 - 光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報の記録または再生がなされる際に、使用光学系の開口数および使用光の波長が互いに異なる２つの光記録媒体に対して、各使用光を対応する光記録媒体上に効率良く収束させることができる光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置に関するものであり、詳しくは、干渉効果を利用して、上記２つの光記録媒体に各々対応する開口数を得るようにした光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、種々の光記録媒体が開発されており、複数種の光記録媒体を共用して記録・再生し得る光ピックアップ装置が知られている。例えば、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）とＣＤ（コンパクトディスク。−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷを含む。）を１つの光ピックアップ装置を用いて記録・再生する装置が知られている。このような２つの光記録媒体においては、ＤＶＤについては、記録密度の向上を図るため、例えば657ｎｍ程度の可視光を使用することとなっているのに対し、ＣＤについては、可視光領域の光に対して感度を有さない記録媒体も存在するため、790ｎｍ程度の近赤外光を使用する必要がある。したがって、これら両者に対して共用し得る光ピックアップ装置では、２つの異なる波長の光を照射光として用いる、いわゆる２波長ビーム方式によることとなる。
【０００３】
さらに、上述した例示における２つの光記録媒体においては、各光記録媒体の特性の違いからそれぞれ開口数を異ならせる必要があり、例えばＤＶＤの規格では開口数を0.6とし、ＣＤの規格では開口数を0.45〜0.52程度としている。このように光記録媒体に対応させて異なる開口数を得るために、液晶シャッタや波長選択性のあるフィルタ等からなる開口絞りを介在させたり、複数の絞りを機械的に切り替える手法が従来より行われていた。
【０００４】
しかし、このような従来技術では、装置が大型化したり、複雑化し、製造コストも高いものとなる。
【０００５】
そこで、本願出願人は、対物レンズの一方の面の最外周領域に所定の深さ（または高さ）の輪帯部を形成し、一方の波長の光に対しては光束の外周部分（最外周領域を含み、この最外周領域から内周側に広がる所定領域）の光量を干渉効果により見かけ上消失せしめ、他方の波長の光に対しては該光量をそのまま保持せしめるように作用する対物レンズを既に開示している（特許文献１）。この対物レンズによれば、従来のような絞りを配設する必要が無くなるので、光ピックアップ装置のコンパクト化および低廉化が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特願2002−156854号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１記載の対物レンズでは、一方の面の外周部分において、最外周領域とそれよりも内周側の領域との境界位置に１条の円周状の段差部（例えば一方の波長λの光に対して（２ｎ＋１）λ／２の深さ；ただしｎは整数）を設けることで、対物レンズの一方の面の最外周部分に輪帯部を形成し、一方の波長の光に対し、外周部分において実質的に開口数を小さくしている。しかしながら、このように構成した場合には、上記段差部の位置は、２つの光記録媒体に対する開口数の差に応じた位置（光軸から所定の距離）に固定されてしまう。すなわち、外周部の光量を干渉効果により見かけ上消失せしめるためには、その消失に係る領域の略中央の位置に上記段差部を形成する必要がある。
【０００８】
したがって、このような構成とした場合、上記段差を形成する位置の設計自由度がなく、光学性能を良好にするためのレンズ設計が難しくなってしまう。その結果、必要な開口数に相当するビームプロファイルが得られなくなる場合も考えられる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、光の干渉効果を利用し、光ピックアップ装置の構造を複雑にすることなくコンパクトかつ低廉でありながら、規格の異なる２つの光記録媒体に各々対応した開口数とすることができ、かつ光学設計の自由度が大きくとれる光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の光記録媒体用対物レンズは、
情報の記録または再生がなされる際に、第１開口数および第１波長に対応する第１光記録媒体、ならびに第２開口数および第２波長に対応する第２光記録媒体に対して、使用光を各々所定の位置に収束させるための光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、前記第１波長の光を第１の所定位置に収束せしめ、かつ前記第２波長の光を第２の所定位置に収束せしめるように構成されるとともに、前記対物レンズの少なくとも一方の面には、前記第１波長および前記第２波長のうちいずれか一方の波長をλ１、他方をλ２とした場合に、該波長λ１の光に対しては干渉効果により光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめ、前記波長λ２の波長の光に対しては該外周部の光量をそのまま保持せしめるように作用する開口調整用輪帯部が設けられ、
該輪帯部は、該輪帯部が存在しないと仮定した場合に該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在する場合に該輪帯部の形成位置を通過する光とが下記条件式（１）、（２）を満足するような、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差部の間に形成され、かつ該２つの段差部の各直径が前記第１開口数に相当する光束径および第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定され、
前記第１開口数と前記第２開口数のうち小さい方の開口数の境界位置から前記２つの段差部のうち内側の段差部の位置までの光軸に垂直な方向の長さをａ、前記内側の段差部の位置から外側の段差部の位置までの光軸に垂直な方向の長さをｂ、前記外側の段差部の位置から前記第１開口数と前記第２開口数のうち大きい方の開口数の境界位置までの光軸に垂直な方向の長さをｃとしたとき、下記条件式（３）、（４）を満足するように構成されていることを特徴とするものである。
Δ １ ＝（２ｎ＋１）λ １ ／２＋δ １ （１）
Δ ２ ＝ｍλ ２ ＋δ ２ （２）
0.95 ≦（ａ＋ｃ）／ｂ≦ 1.05 （３）
0.95 ≦ａ／ｃ≦ 1.05 （４）
ただし、
Δ １ ：波長λ １ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
Δ ２ ：波長λ ２ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
ｍ，ｎ：整数
δ １ 、δ ２ ：以下の範囲を満足する。
｜δ １ ｜≦ 0.25 λ １
｜δ ２ ｜≦ 0.25 λ ２
【００１１】
また、本発明の第２の光記録媒体用対物レンズは、
情報の記録または再生がなされる際に、第１開口数および第１波長に対応する第１光記録媒体、ならびに第２開口数および第２波長に対応する第２光記録媒体に対して、使用光を各々所定の位置に収束させるための光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、前記第１波長の光を第１の所定位置に収束せしめ、かつ前記第２波長の光を第２の所定位置に収束せしめるように構成されるとともに、前記対物レンズの少なくとも一方の面には、前記第１波長および前記第２波長のうちいずれか一方の波長をλ １ 、他方をλ ２ とした場合に、該波長λ １ の光に対しては干渉効果により光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめ、前記波長λ ２ の波長の光に対しては該外周部の光量をそのまま保持せしめるように作用する開口調整用輪帯部が設けられ、
該輪帯部は、該輪帯部が存在しないと仮定した場合に該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在する場合に該輪帯部の形成位置を通過する光とが下記条件式（１）、（２）を満足するような、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差部の間に形成され、かつ該２つの段差部の各直径が前記第１開口数に相当する光束径および第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定され、
前記第１開口数と前記第２開口数のうち小さい方の開口数の境界位置と前記２つの段差部のうち内側の段差部の位置との間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＡ、前記内側の段差部の位置と前記２つの段差部のうち外側の段差部の位置との間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＢ、前記外側の段差部の位置と前記第１開口数と前記第２開口数のうち大きい方の開口数の位置との間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＣとしたとき、下記条件式（５）、（６）を満足することを特徴とするものである。
Δ １ ＝（２ｎ＋１）λ １ ／２＋δ １ （１）
Δ ２ ＝ｍλ ２ ＋δ ２ （２）
0.90 ≦（Ａ＋Ｃ）／Ｂ≦ 1.10 （５）
0.90 ≦Ａ／Ｃ≦ 1.10 （６）
ただし、
Δ １ ：波長λ １ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
Δ ２ ：波長λ ２ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
ｍ，ｎ：整数
δ １ 、δ ２ ：以下の範囲を満足する。
｜δ １ ｜≦ 0.25 λ １
｜δ ２ ｜≦ 0.25 λ ２
【００１２】
また、これらの場合、少なくとも一方の面に回折光学面を有していることが望ましい。
【００１３】
また、前記条件式（１）および前記条件式（２）において、前記δ１および前記δ２が以下の範囲を満足することがより望ましい。
｜δ１｜≦0.2λ１
｜δ２｜≦0.2λ２
【００１８】
さらに、上述した各光記録媒体用対物レンズにおいて、前記回折光学面と前記輪帯部が設けられている面が同一で、前記輪帯部の２つの段差部の位置でそれぞれ回折光学面により発生する位相差が２πの整数倍となるように設定されていることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記光記録媒体用対物レンズを備えていることを特徴とするものである。
【００２０】
【作用】
上述したように本発明の光記録媒体用対物レンズにおいては、一方の波長の光に対して実質的に開口数を小さくする輪帯部は、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差部によって形成され、該２つの段差部の各直径が、一方の光記録媒体に対応する第１開口数に相当する光束径および他方の光記録媒体に対応する第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定されている。
【００２１】
すなわち、上記輪帯部を形成する２つの段差部がこのような範囲に設定されたことにより、上記輪帯部が２つの開口数に相当する光束径の間に位置することになるが、その一方で、この輪帯部の位置は、上記範囲内であれば自由に設定することができることになる。
【００２２】
すなわち、上記２つの開口数の間の径を有する光束の光量を干渉効果により見かけ上消失せしめるために、その消失に係る領域のうち、いずれの部分に上記輪帯部を形成するかは不問である。
【００２３】
このような構成とすることで、輪帯部を形成する位置の設計自由度が高まり、光学性能を良好にするためのレンズ設計が容易となる。その結果、上記２つの開口数に対応しつつ、光学性能を良好なものとすることができる。
【００２４】
なお、本発明の光記録媒体用対物レンズにおいては、上記輪帯部領域の、内側および外側に各々領域を有しており、合計で３つの輪帯部領域を有しているということができる。このように３つの輪帯部を有している従来の光記録媒体用対物レンズとしては、特開平09−145994号公報、特開平09−145995号公報、特開平09−197108号公報等に記載されたものが知られているが、これらの公報記載の従来技術では、干渉効果を生ぜしめるための輪帯部領域は有しておらず、また、外側の２つの輪帯部領域は各々互いに波長の異なる光束のみを所定の位置に集光するように構成されており、本願発明のものとは、基本的な技術思想が相違する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態に係る光記録媒体用対物レンズの形状を模式的に示す図であり、図２は、本実施形態に係る光記録媒体用対物レンズを用いた光ピックアップ装置を示す図である。なお、本実施形態で用いられる図面において、レンズの形状は全て模式的に表されている。
【００２６】
この光ピックアップ装置では、図２に示すとおり、ＬＤ電源１からの電力供給により半導体レーザ３、４から出力されたレーザ光１１がハーフミラー６により反射され、コリメータレンズ７により略平行光とされ、光記録媒体用対物レンズ８により収束光とされて光記録媒体９の記録領域１０上に照射される。なお、半導体レーザ３は、ＣＤ−Ｒ（追記型光記録媒体）等のＣＤ系用の（以下、これを代表してＣＤ−Ｒとして説明する）、波長790ｎｍ（λ１）程度の近赤外域のレーザ光を出力する光源であり、半導体レーザ４は、ＤＶＤ用の、例えば波長657ｎｍ（λ２）の可視域のレーザ光を出力する光源であり、プリズム５を介していずれかの半導体レーザ３、４から出力されたレーザ光１１がハーフミラー６に照射されるようになっている。また、ＬＤ電源１と半導体レーザ３、４との間には切替スイッチ２が配されており、この切替スイッチ２の操作によりいずれかの半導体レーザ３、４に電力が供給されるようになっている。さらに、対物レンズ８の光源側には、絞り１２が配設されている。
【００２７】
本実施形態の光ピックアップ装置では、ＣＤ−ＲとＤＶＤのいずれの光記録媒体９についても信号の記録・再生が可能となるように構成されている。光記録媒体９の記録領域１０には信号情報を担持したピットがトラック状に配列されるようになっており、この記録領域１０からの上記レーザ光１１の反射光は信号情報を担持した状態で対物レンズ８およびコリメータレンズ７を介してハーフミラー６に入射し、このハーフミラー６を透過して４分割のフォトダイオード１３に入射する。このフォトダイオード１３では、分割された４つのダイオード位置の各受光量が電気信号の形態で得られるから、この受光量に基づき図示されない演算手段において所定の演算がなされ、データ信号、およびフォーカスとトラッキングの各エラー信号を得られることになる。
【００２８】
なお、ハーフミラー６は光記録媒体９からの戻り光の光路に対して45°傾いた状態で挿入されているのでシリンドリカルレンズと同等の作用をなし、このハーフミラー６を透過した光ビームは非点収差を有することとなり、４分割のフォトダイオード１３上におけるこの戻り光のビームスポットの形状に応じてフォーカスのエラー量が決定されることとなる。なお、上記コリメータレンズ７は状況に応じて省略することも可能であり、さらに半導体レーザ３、４とハーフミラー６との間にグレーティングを挿入して３ビームによりトラッキングエラーを検出することも可能である。
【００２９】
ところで、本実施形態の対物レンズ８の特徴は、図１（Ａ）および図２に示すとおり対物レンズ８の第１面１６の外周部分に、その内側の領域１５ａおよび外側の領域１５ｂとは高低差を有する輪帯部１４を形成している点にある。また、図１（Ｄ）は、上述した図１（Ａ）に示す対物レンズ８の第１面１６の一部断面構造を示すものであり、大略Ｒ部を拡大したものである。図１（Ｄ）では、対物レンズ８の第１面１６に輪帯部１４の境界を形成するための２つの段差部１４ａ、１４ｂが形成されている様子が示されている。なお、図１（Ａ）および図１（Ｄ）においては、輪帯部１４の領域と、その内側の領域１５ａおよび外側の領域１５ｂとの高低差を明瞭にするため、実際の高低差よりも誇張して示している。
この面の形状は、下記に示す非球面式により表される。
【００３０】
【数１】
【００３１】
前述したとおりＣＤ−ＲとＤＶＤとでは記録・再生光の開口数が異なり、前者では0.45〜0.52程度、後者では0.60となっており、上記輪帯部１４を形成することにより、これらいずれの光記録媒体９についても適切な開口数を確保することができる。以下、この作用について説明する。
【００３２】
この輪帯部１４は、各光記録媒体９に対応するレーザ光１１の波長のうち、いずれか一方の波長の光に対しては干渉効果により光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめ、他方の波長の光に対しては該外周部の光量をそのまま保持せしめるように作用する開口調整用のものとして形成される。この輪帯部１４は、波長790ｎｍ（λ１）の光に対しては、輪帯部１４が存在しないと仮定した場合にその輪帯部１４に相当する位置を通過する光と、輪帯部１４が存在する場合にその輪帯部１４を通過する光との間に所定の位相差を発生させ、光束の外周部において輪帯部１４以外を通過する光と輪帯部１４を通過する光が互いに干渉し合うことにより、その光量を見かけ上消失させる。その一方、波長657ｎｍ（λ２）の光に対しては、輪帯部１４以外を通過する光と輪帯部１４を通過する光との見かけ上の位相差をなくし、光束の外周部においてその光量をそのまま保持するような段差部１４ａ、１４ｂを有している。
【００３３】
輪帯部１４を通過する光と輪帯部１４以外を通過する光との間で所定長の光路差が存在すれば両光の間で光を弱め合う干渉効果が生じるのであるから、波長λ１の光に対して干渉効果を生ぜしめて所望の開口数とするためには、波長λ１の光に対しては１／２波長の奇数倍、波長λ２の光に対しては波長の整数倍の位相差を発生させればよいことになる。しかし、ガウスの振幅分布をもった光がレンズに入射するときには、むしろその位相差を若干変えた方が良く、その許容量はおよそ２５％、望ましくは２０％程度とされる。
【００３４】
すなわち、この段差部１４ａ、１４ｂは、下記条件式（１）および（２）を満足するような位相差を発生させる。
Δ１＝（２ｎ＋１）λ１／２＋δ１ （１）
Δ２＝ｍλ２＋δ２ （２）
ただし、
Δ１：波長λ１において輪帯部１４が存在しないと仮定した場合に該輪帯部１４に相当する位置を通過する光と、輪帯部１４が存在する場合に該輪帯部１４を通過する光との位相差
Δ２：波長λ２において輪帯部１４が存在しないと仮定した場合に該輪帯部１４に相当する位置を通過する光と、輪帯部１４が存在する場合に該輪帯部１４を通過する光との位相差
ｍ，ｎ：整数
δ１：波長λ１の整数倍＋半波長からのずれ量であり、｜δ１｜≦0.25λ１
ただし、｜δ１｜≦0.2λ１であることが望ましい。
δ２：波長λ２の整数倍からのずれ量であり、｜δ２｜≦0.25λ２
ただし、｜δ２｜≦0.2λ２であることが望ましい。
【００３５】
すなわち、波長790ｎｍ（λ１）の光に対する開口数を0.45とし、波長657ｎｍ（λ２）の光に対する開口数を0.6とすると、輪帯部１４は対物レンズ８の光軸を中心とする同心円状の２つの段差部１４ａ、１４ｂによって形成され、かつ該２つの段差部１４ａ、１４ｂの各直径が、波長790ｎｍ（λ１）の光に対する開口数である0.45と波長657ｎｍ（λ２）の光に対する開口数である0.6の間の値となるように設定されている。
【００３６】
これにより、波長790ｎｍ（λ１）の光に対しては、輪帯部１４を通過した光と、その内側の領域１５ａおよびその外側の領域１５ｂの領域とを通過した光との位相差が１／２波長の奇数倍であるため両光が互いに干渉し合い、光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめて開口数を0.45相当とすることができる。他方、波長657ｎｍ（λ２）の光に対しては、輪帯部１４を通過する光と、その内側の領域１５ａおよびその外側の領域１５ｂを通過する光との見かけ上の位相差が生じないため、元々の対物レンズ８の開口数（0.6）がそのまま反映される。
【００３７】
このような輪帯部１４を設けることにより、図１（Ｂ）に示すとおり、ＤＶＤ９ａが所定位置（ターンテーブル上）に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ４からの波長657ｎｍ（λ２）のレーザ光１１がコリメータレンズ７により略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射することになるが、入射するレーザ光１１は、輪帯部１４の存在に影響されることなく開口数を0.6として、対物レンズ８によりＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられることになる。
【００３８】
他方、図１（Ｃ）に示すとおり、ＣＤ−Ｒ９ｂが所定位置（ターンテーブル上）に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ３からの波長790ｎｍ（λ１）のレーザ光１１が対物レンズ８に入射することになるが、入射するレーザ光１１は、輪帯部１４によりその外周部の光束が干渉効果により見かけ上消失して開口数が0.45相当となり、対物レンズ８によりＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられることになる。
【００３９】
ところで、本実施形態においては、輪帯部１４の位置は、波長790ｎｍ（λ１）の光に対する開口数である0.45と波長657ｎｍ（λ２）の光に対する開口数である0.6の間に存在していればよく、理論的には、開口数0.45に近い位置に形成されていようと、開口数0.6に近い位置に形成されていようと、かまわない（実際には、下記条件式（４）あるいは条件式（６）を満足することが望ましい）。換言すれば、輪帯部１４の形成位置についての設計自由度が大とされているのであり、この結果光学性能を良好にするレンズ設計が容易となるため、その実用上の効果は極めて大きい。
【００４０】
ただし、この輪帯部１４は、光束の外周部において輪帯部１４以外を通過する光と輪帯部１４を通過する光が互いに干渉し合うことにより、その光量を見かけ上消失させ得るものでなければならないので、その大きさについては以下に示すような範囲とされていることが望ましい。
【００４１】
すなわち、小さい方の開口数（0.45）の位置と内側の段差部１４ａの位置の間の光軸に垂直な方向の長さをａ、２つの段差部１４ａ、１４ｂの位置の間（輪帯部１４の幅）の光軸に垂直な方向の長さをｂ、外側の段差部１４ｂの位置から大きい方の開口数（0.6）の位置の間の光軸に垂直な方向の長さをｃとしたとき、下記条件式（３）を満足するように設定する。
0.95≦（ａ＋ｃ）／ｂ≦1.05 （３）
【００４２】
なお、この場合において、より光学性能を良好とするためには、下記条件式（４）を満足することが望ましい。
0.95≦ａ／ｃ≦1.05 （４）
【００４３】
上記輪帯部１４の大きさについての設定手法は、実験結果からもその良好性が認められているが、輪帯部１４の大きさを設定する手法としては以下の如き手法を用いてもよい。
【００４４】
すなわち、小さい方の開口数（0.45）の位置と内側の段差部１４ａの位置の間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＡ、２つの段差部１４ａ、１４ｂの位置の間の領域（輪帯部１４の領域）を光軸に垂直な面に射影した面積をＢ、外側の段差部１４ｂの位置と大きい方の開口数（0.6）の位置の間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＣとしたとき、下記条件式（５）を満足するように設定してもよい。
0.90≦（Ａ＋Ｃ）／Ｂ≦1.10 （５）
【００４５】
なお、この場合において、より光学性能を良好とするためには、下記条件式（６）を満足することが望ましい。
0.90≦Ａ／Ｃ≦1.10 （６）
【００４６】
また、この対物レンズ８において、回折光学面を用いる場合には、回折光学面と輪帯部１４とが、少なくとも一方の同一面に形成され、この同一面上での段差部１４ａ、１４ｂの位置において、前述した如く、非球面は不連続としつつも、この段差部分で波面収差の乱れを防ぐためには、回折光学面の位相差は２πの整数倍とすることが好ましい。図４０（Ａ）は、段差部分で回折光学面の位相差が２πの整数倍となっている状態を模式的に示すものである。また、図４０（Ｂ）は、段差部分で回折光学面の位相差が２πの整数倍となっていない状態を模式的に示すものである。図４０（Ａ）、図４０（Ｂ）において太い実線がレンズ形状を示し、その段差部は光軸と平行となる方向Z´での深さが異なるように形成されている。なお、説明の簡略のため母面は球面とされている。
【００４７】
ところで、上記光記録媒体９は、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤのいずれについても、ＰＣ（ポリカーボネート）からなる保護層を有しており、この保護層を含む上記ＣＤ−Ｒは幾何学的厚みが1.2ｍｍに規格統一されており、また、上記ＤＶＤは幾何学的厚みが0.6ｍｍのものに規格統一されている。このように２つの光記録媒体におけるディスク厚が互いに異なる場合には、保護層の厚さの違いにより発生する球面収差の量が異なってくる。そのため、これらいずれの光記録媒体９についても確実にフォーカシングをなすべく、記録・再生を行うための各波長の光のいずれについても球面収差量を最適化する必要があり、互いに異なる収束作用を有する構成が必要となる。
【００４８】
そこで、本発明の光記録媒体用対物レンズにおいては、各光記録媒体を記録・再生する際における収差補正機能をさらに良好とするために、少なくとも一方のレンズ面に回折光学面を設けることが望ましい。勿論、本発明の光記録媒体用対物レンズとしては、上記回折光学面を付設せずに構成することも可能であり（特に一方の光記録媒体に対して、光源からの光を対物レンズにやや発散された状態で入射させることが許容される場合等）、その具体例としては実施例９〜１２において説明するが、ここでは、本発明の最良の実施形態として光記録媒体用対物レンズの光源側の面に回折光学面を設けた実施形態について詳細に説明する（回折光学面を設けた実施形態に対応する具体例は実施例１〜８により説明する）。
【００４９】
図１（Ａ）に示す如く、対物レンズ８の光源側の面（以下、第１面と称する）１６に、レンズ基材と一体的に成形された断面形状が鋸歯形状の同心円格子からなる回折光学面を設け、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤのいずれの光記録媒体９についても記録・再生が良好に行われるように構成している。なお、図１（Ａ）においては、回折光学面であることを示すために、実際の回折光学面の鋸歯形状よりも誇張して示している（対物レンズ８の断面を示す他の図面において同じ）。
【００５０】
この回折光学面は、第１波長の光に対して回折作用が大であって対物レンズ８の屈折力と相まってこの光束を第１の所定位置に収束せしめ、第２波長の光に対して回折作用が小であって対物レンズ８の屈折力と相まってこの光束を第２の所定位置に収束せしめるように形成される。なお、上記回折作用が小である場合とは、回折作用が０である（０次回折光が100％となる）場合を含むものであり、この場合第２波長の光に対しては対物レンズ８の屈折力によりこの光束は第２の所定位置に収束せしめられる。
【００５１】
ここでは、上記第１波長がＣＤ−Ｒ用の波長790ｎｍ（λ１）のレーザ光に対応し、上記第２波長がＤＶＤ用の波長657ｎｍ（λ２）のレーザ光に対応する。この回折光学面は、これらの光の１次回折光を、対物レンズ８の屈折力と相まって対応する記録領域に収束せしめるように形成される。
【００５２】
この場合における、回折光学面の位相差形状は、下記に示す位相差関数により表され、この回折光学面により、波長をλ、回折光学面位相差関数をφとして、回折光にλ×φ／（２π）の光路差が付加される。
【００５３】
【数２】
【００５４】
なお、回折光学面の具体的な格子ピッチは位相差関数により決定される。また、回折光学面の具体的な鋸歯形状のステップの高さは、各波長のレーザ光に対する各次数の回折光の割合を考慮して設定する。また、回折光学面の最外径は、入射する２つの波長のレーザ光１１の開口数とビーム径を勘案して適宜設定し得る。
【００５５】
このような回折光学面を設けることによる作用を、図１（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。なお、図１（Ｂ）、（Ｃ）は後述する実施例１〜８にかかる対物レンズ８に対応する図である。図１（Ｂ）に示されるように光記録媒体９としてＤＶＤ９ａが所定位置（ターンテーブル上）に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ４からの波長657ｎｍ（λ２）のレーザ光１１が、コリメータレンズ７により略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射され、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に良好に収束せしめられることになる。
【００５６】
他方、図１（Ｃ）に示されるようにＣＤ−Ｒ９ｂが所定位置（ターンテーブル上）に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ３からの波長790ｎｍ（λ１）のレーザ光１１が、コリメータレンズ７により略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射することになり、入射するレーザ光１１は、この対物レンズ８によってＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられることになる。
【００５７】
このように、対物レンズ８の第１面１６に上記回折光学面を設けるとともに対物レンズ８の両面を非球面とすることで、ＣＤ−Ｒ９ｂおよびＤＶＤ９ａのいずれの光記録媒体９についても収差補正を良好とし、確実にフォーカシングをなし記録・再生が良好に行われるように構成することができる。
【００５８】
したがって、半導体レーザ３、４からのレーザ光１１は、対物レンズ８のレンズ両面に形成された非球面形状および上記回折光学面の作用により、対応する光記録媒体９の記録領域上にいずれの場合も収差補正された状態で収束せしめられることになる。光記録媒体９の規格の相違による球面収差の発生量の相違は主としてディスク厚によるところが大きいものの、例えば入射光の波長の相違等も影響する。しかし、このような要因によるものについても回折光学面による収差補正作用が有効である。
【００５９】
以上に説明した光記録媒体用対物レンズ８においては、その第１面１６に所定の開口調整用の輪帯部１４が設けられている。これにより、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤという規格の異なる光記録媒体について、光記録媒体に対応させて異なる開口数を得るために、液晶シャッタや波長選択性のあるフィルタ等からなる開口絞りを介在させたり、複数の絞りを機械的に切り替えるというように光ピックアップ装置の構造を複雑にすることなく、コンパクトかつ低廉でありながら、規格の異なる２つの光記録媒体に各々対応した開口数とすることができ、また、この第１面１６に所定の回折光学面を形成することで、規格の異なるいずれの光記録媒体についても対応する各波長の光に対し球面収差量を最適化させ、良好な収束作用を可能とし、記録・再生を良好に行うことができる。
【００６０】
なお、上述した光記録媒体用対物レンズ８においては、第１面１６に所定の回折光学面が形成され、かつこの第１面１６に所定の開口調整用の輪帯部１４が設けられているが、設計上の選択肢としては、回折光学面および輪帯部１４を、例えば、いずれも光記録媒体側の面に形成したり、光源側と光記録媒体側の面のいずれか一方に回折光学面、他方に輪帯部１４を形成したりすることもできなくはない。回折光学面および輪帯部１４の形状設計を適切に行い得るならば、理論的には本実施形態と同じ効果を得ることも可能である。
【００６１】
なお、本発明の光記録媒体用対物レンズとしては上述した実施形態のものに限られず種々の態様の変更が可能である。また、本発明の光ピックアップ装置としても、記録・再生対象となる光記録媒体としてはＤＶＤとＣＤ−Ｒに限られず、使用波長域および開口数の仕様が互いに異なる２つの光記録媒体を共通の光ピックアップ装置で記録・再生する場合に適用できる。これら仕様が互いに異なる２つの光記録媒体によっては、ディスク厚が同じである場合にも本発明を応用することが可能であるし、いずれの光記録媒体に対応する使用波長が大であるか、また、いずれの光記録媒体に対応する開口数が大であるかは規格次第であり、対物レンズ８の回折光学面および輪帯部の構成はこれらに基づいて設定することができる。
【００６２】
また、対物レンズ８を形成する材料として、例えばプラスチック材料を使用することで、軽量、安価なものとすることができる。また、上述した実施形態のものにおいては対物レンズ８の両面を非球面として収差補正効果を高めているが、非球面を用いず、球面によるレンズとされていても良い。また、一方の面のみを非球面とすることも可能である。
【００６３】
また、対物レンズ８の輪帯部１４は、光源側に凸状とされていてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態に係る光ピックアップ装置は互いに異なる波長の光を出力する各光源を設けているが、これに替えて２つの異なる波長の光を出力し得る１つの光源を設けるようにしても良い。
【００６５】
また、上述した実施形態では、対物レンズ８の第１面１６に回折光学面を設けることにより、いずれの光記録媒体に対しても、光源からの光を略平行とされた状態で対物レンズ８に入射させる構成としているが、前述したように、一方の光記録媒体（例えばＤＶＤ）に対し、対物レンズ８に略平行光を入射させ、他方の記録媒体（例えばＣＤ−Ｒ）に対しては、光源からの光が対物レンズ８にやや発散された状態で入射させることが許容される場合には、上述した回折光学面を対物レンズ８上に形成することは必ずしも要求されない（ただし、このような場合に回折光学面を形成することは勿論可能である）。
【００６６】
以下、本発明の光記録媒体用対物レンズを具体的な実施例を用いてさらに説明する。なお、実施例１〜８は対物レンズ８の第１面１６に回折光学面を形成したものであり、実施例９〜１２は対物レンズ８に回折光学面を付していないものである。
【００６７】
【実施例】
以下、上述した対物レンズ８を実施例により具体的に説明する。各対物レンズ８は、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤという規格の異なる２種の光記録媒体に好適な光記録媒体用対物レンズである。この対物レンズ８は両面が非球面とされている。また、この対物レンズ８の第１面１６では非球面は不連続なものとされ、さらに、実施例の１〜８は、回折光学面が形成されている。対物レンズ８に入射されるレーザ光は、いずれの波長の場合もこの対物レンズ８により対応する光記録媒体の記録領域に良好に収束される。
【００６８】
＜実施例１＞
下記表１の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。なお、この表１および後述する表４、７、１０、１３、１６、１９、２２、２５、２７、２９および３１において、曲率半径、面間隔および屈折率に対応させた数字は光源側から順次増加するようになっている。また、表１の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表２に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表３に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
【表３】
【００７２】
また、図３は、波長657ｎｍ（λ２）のレーザ光が略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射し、入射するレーザ光が、輪帯部１４の存在に影響されることなく開口数を0.6として、対物レンズ８によりＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、および波長790ｎｍ（λ１）のレーザ光が略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射し、入射するレーザ光が、輪帯部１４によりその外周部の光束が干渉効果により見かけ上消失して開口数が0.46相当となり、対物レンズ８によりＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。なお、図６、９、１２、１５、１８、２１および２４についても同様である。
【００７３】
本実施例においては、輪帯部１４（1.653≦Ｙ＜1.883の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【００７４】
また、図４はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図３（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３（Ｂ）に対応するものである。図４から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【００７５】
また、図５はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図３（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３（Ｂ）に対応するものである。図５から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【００７６】
＜実施例２＞
下記表４の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表４の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表５に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表６に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【００７７】
【表４】
【００７８】
【表５】
【００７９】
【表６】
【００８０】
また、図６は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【００８１】
本実施例においては、輪帯部１４（1.676≦Ｙ＜1.884の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【００８２】
また、図７はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図６（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図６（Ｂ）に対応するものである。図７から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【００８３】
また、図８はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図６（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図６（Ｂ）に対応するものである。図８から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【００８４】
＜実施例３＞
下記表７の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表７の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表８に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表９に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【００８５】
【表７】
【００８６】
【表８】
【００８７】
【表９】
【００８８】
また、図９は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【００８９】
本実施例においては、輪帯部１４（1.643≦Ｙ＜1.892の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【００９０】
また、図１０はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図９（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図９（Ｂ）に対応するものである。図１０から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【００９１】
また、図１１はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図９（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図９（Ｂ）に対応するものである。図１１から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【００９２】
＜実施例４＞
下記表１０の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表１０の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表１１に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表１２に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【００９３】
【表１０】
【００９４】
【表１１】
【００９５】
【表１２】
【００９６】
また、図１２は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【００９７】
本実施例においては、輪帯部１４（1.643≦Ｙ＜1.892の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【００９８】
また、図１３はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図１２（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１２（Ｂ）に対応するものである。図１３から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【００９９】
また、図１４はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図１２（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１２（Ｂ）に対応するものである。図１４から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１００】
＜実施例５＞
下記表１３の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表１３の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表１４に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表１５に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【０１０１】
【表１３】
【０１０２】
【表１４】
【０１０３】
【表１５】
【０１０４】
また、図１５は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１０５】
本実施例においては、輪帯部１４（1.767≦Ｙ＜1.922の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【０１０６】
また、図１６はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図１５（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１５（Ｂ）に対応するものである。図１６から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１０７】
また、図１７はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図１５（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１５（Ｂ）に対応するものである。図１７から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１０８】
＜実施例６＞
下記表１６の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表１６の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表１７に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表１８に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【０１０９】
【表１６】
【０１１０】
【表１７】
【０１１１】
【表１８】
【０１１２】
また、図１８は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１１３】
本実施例においては、輪帯部１４（1.767≦Ｙ＜1.922の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【０１１４】
また、図１９はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図１８（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１８（Ｂ）に対応するものである。図１９から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１１５】
また、図２０はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図１８（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１８（Ｂ）に対応するものである。図２０から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１１６】
＜実施例７＞
下記表１９の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表１９の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表２０に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表２１に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【０１１７】
【表１９】
【０１１８】
【表２０】
【０１１９】
【表２１】
【０１２０】
また、図２１は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１２１】
本実施例においては、輪帯部１４（1.752≦Ｙ＜1.912の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【０１２２】
また、図２２はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図２１（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２１（Ｂ）に対応するものである。図２２から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１２３】
また、図２３はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図２１（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２１（Ｂ）に対応するものである。図２３から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１２４】
＜実施例８＞
下記表２２の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表２２の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表２３に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表２４に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【０１２５】
【表２２】
【０１２６】
【表２３】
【０１２７】
【表２４】
【０１２８】
また、図２４は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１２９】
本実施例においては、輪帯部１４（1.752≦Ｙ＜1.912の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【０１３０】
また、図２５はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図２４（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２４（Ｂ）に対応するものである。図２５から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１３１】
また、図２６はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図２４（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２４（Ｂ）に対応するものである。図２６から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１３２】
＜実施例９＞
下記表２５の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表２５の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置（ｍｍ）の各値を示す。また、下記表２６に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示す。なお、上述したように、回折光学面は設けられていない。
【０１３３】
【表２５】
【０１３４】
【表２６】
【０１３５】
また、図２７は、波長６５０ｎｍ（λ２）のレーザ光が略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射し、入射するレーザ光が、輪帯部１４の存在に影響されることなく開口数を０．６として、対物レンズ８によりＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、および波長７８０ｎｍ（λ１）のレーザ光が発散光とされた状態で対物レンズ８に入射し、入射するレーザ光が、輪帯部１４によりその外周部の光束が見かけ上消失して開口数が０．４５相当となり、対物レンズ８によりＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。なお、図３０、３３および３６についても同様である。
【０１３６】
本実施例においては、輪帯部１４（1.554≦Ｙ＜1.743の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【０１３７】
また、図２８はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図２７（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２７（Ｂ）に対応するものである。図２８から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１３８】
また、図２９はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図２７（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２７（Ｂ）に対応するものである。図２９から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１３９】
＜実施例１０＞
下記表２７の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表２７の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置（ｍｍ）の各値を示す。また、下記表２８に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示す。なお、上述したように、回折光学面は設けられていない。
【０１４０】
【表２７】
【０１４１】
【表２８】
【０１４２】
また、図３０は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１４３】
本実施例においては、輪帯部１４（1.554≦Ｙ＜1.743の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【０１４４】
また、図３１はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図３０（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３０（Ｂ）に対応するものである。図３１から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１４５】
また、図３２はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図３０（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３０（Ｂ）に対応するものである。図３２から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１４６】
＜実施例１１＞
下記表２９の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表２９の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置（ｍｍ）の各値を示す。また、下記表３０に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示す。なお、上述したように、回折光学面は設けられていない。
【０１４７】
【表２９】
【０１４８】
【表３０】
【０１４９】
また、図３３は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１５０】
本実施例においては、輪帯部１４（1.546≦Ｙ＜1.735の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【０１５１】
また、図３４はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図３３（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３３（Ｂ）に対応するものである。図３４から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１５２】
また、図３５はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図３３（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３３（Ｂ）に対応するものである。図３５から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１５３】
＜実施例１２＞
下記表３１の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表３１の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置（ｍｍ）の各値を示す。また、下記表３２に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示す。なお、上述したように、回折光学面は設けられていない。
【０１５４】
【表３１】
【０１５５】
【表３２】
【０１５６】
また、図３６は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１５７】
本実施例においては、輪帯部１４（1.546≦Ｙ＜1.735の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【０１５８】
また、図３７はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図３６（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３６（Ｂ）に対応するものである。図３７から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１５９】
また、図３８はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図３６（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３６（Ｂ）に対応するものである。図３８から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１６０】
【表３３】
【０１６１】
なお、上述した各実施例におけるビームプロファイルとの比較のため、一般的な光記録媒体用対物レンズの各開口数および各波長毎のビームプロファイルを図３９に示す。
【０１６２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置では、一方の波長の光に対する実質的な開口数を小さくする輪帯部は、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差部によって形成され、該２つの段差部の各直径が、一方の光記録媒体に対応する第１開口数に相当する光束径および他方の光記録媒体に対応する第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定されている。
【０１６３】
すなわち、この輪帯部の位置は、上記範囲内であれば自由に設定することができることになり、上記２つの開口数の間の径を有する光束の光量を干渉効果により見かけ上消失せしめるためには、その消失に係る領域のうち、光学設計に都合のよい位置に上記輪帯部を形成することが可能となる。
【０１６４】
このような構成とすることで、輪帯部を形成する位置の設計自由度が高まり、光学性能を良好にするためのレンズ設計が容易となる。
すなわち、本発明の光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置によれば、光ピックアップ装置の構造を複雑にすることなく設計の自由度が高く、光学性能が良好でコンパクトかつ低廉でありながら、規格の異なる２つの光記録媒体に各々対応した開口数とすることができる。
【０１６５】
また、上述した構成において、少なくとも一方のレンズ面、望ましくは光源側の面において、所定の回折光学面を形成すれば、記録または再生を行う複数の光記録媒体についての光束のいずれについても略平行光として入射させ、かつこの複数の光記録媒体のいずれについても良好な収束作用を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光記録媒体用対物レンズを模式的に示す側断面図（Ａ）、対物レンズの作用を示す図（Ｂ）、（Ｃ）およびこのレンズの部分拡大断面図（Ｄ）
【図２】本発明の実施形態に係る光記録媒体用対物レンズを用いた光ピックアップ装置を示す概略図
【図３】本発明の実施例１に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図４】本発明の実施例１に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図５】本発明の実施例１に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図６】本発明の実施例２に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図７】本発明の実施例２に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図８】本発明の実施例２に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図９】本発明の実施例３に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１０】本発明の実施例３に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１１】本発明の実施例３に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１２】本発明の実施例４に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１３】本発明の実施例４に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１４】本発明の実施例４に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１５】本発明の実施例５に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１６】本発明の実施例５に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１７】本発明の実施例５に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１８】本発明の実施例６に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１９】本発明の実施例６に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２０】本発明の実施例６に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２１】本発明の実施例７に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２２】本発明の実施例７に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２３】本発明の実施例７に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２４】本発明の実施例８に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２５】本発明の実施例８に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２６】本発明の実施例８に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２７】本発明の実施例９に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２８】本発明の実施例９に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２９】本発明の実施例９に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３０】本発明の実施例１０に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３１】本発明の実施例１０に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３２】本発明の実施例１０に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３３】本発明の実施例１１に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３４】本発明の実施例１１に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３５】本発明の実施例１１に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３６】本発明の実施例１２に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３７】本発明の実施例１２に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３８】本発明の実施例１２に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３９】一般的なレンズで光を集光したときのビームプロファイルを各開口数および各波長毎に示す図
【図４０】段差部分での回折光学面の位相差状態を説明する模式図
【符号の説明】
１ ＬＤ電源
２ 切替スイッチ
３、４ 半導体レーザ
５ プリズム
６ ハーフミラー
７ コリメータレンズ
８ 対物レンズ
９ 光記録媒体
９ａ ＤＶＤ
９ｂ ＣＤ−Ｒ
１０、１０ａ、１０ｂ 記録領域
１１ レーザ光
１２ 絞り
１３ フォトダイオード
１４ 輪帯部
１４ａ、１４ｂ 段差部
１５ａ 内側の領域
１５ｂ 外側の領域
１６ 対物レンズの光源側の面（第１面）
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報の記録または再生がなされる際に、使用光学系の開口数および使用光の波長が互いに異なる２つの光記録媒体に対して、各使用光を対応する光記録媒体上に効率良く収束させることができる光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置に関するものであり、詳しくは、干渉効果を利用して、上記２つの光記録媒体に各々対応する開口数を得るようにした光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、種々の光記録媒体が開発されており、複数種の光記録媒体を共用して記録・再生し得る光ピックアップ装置が知られている。例えば、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）とＣＤ（コンパクトディスク。−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷを含む。）を１つの光ピックアップ装置を用いて記録・再生する装置が知られている。このような２つの光記録媒体においては、ＤＶＤについては、記録密度の向上を図るため、例えば657ｎｍ程度の可視光を使用することとなっているのに対し、ＣＤについては、可視光領域の光に対して感度を有さない記録媒体も存在するため、790ｎｍ程度の近赤外光を使用する必要がある。したがって、これら両者に対して共用し得る光ピックアップ装置では、２つの異なる波長の光を照射光として用いる、いわゆる２波長ビーム方式によることとなる。
【０００３】
さらに、上述した例示における２つの光記録媒体においては、各光記録媒体の特性の違いからそれぞれ開口数を異ならせる必要があり、例えばＤＶＤの規格では開口数を0.6とし、ＣＤの規格では開口数を0.45〜0.52程度としている。このように光記録媒体に対応させて異なる開口数を得るために、液晶シャッタや波長選択性のあるフィルタ等からなる開口絞りを介在させたり、複数の絞りを機械的に切り替える手法が従来より行われていた。
【０００４】
しかし、このような従来技術では、装置が大型化したり、複雑化し、製造コストも高いものとなる。
【０００５】
そこで、本願出願人は、対物レンズの一方の面の最外周領域に所定の深さ（または高さ）の輪帯部を形成し、一方の波長の光に対しては光束の外周部分（最外周領域を含み、この最外周領域から内周側に広がる所定領域）の光量を干渉効果により見かけ上消失せしめ、他方の波長の光に対しては該光量をそのまま保持せしめるように作用する対物レンズを既に開示している（特許文献１）。この対物レンズによれば、従来のような絞りを配設する必要が無くなるので、光ピックアップ装置のコンパクト化および低廉化が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特願2002−156854号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１記載の対物レンズでは、一方の面の外周部分において、最外周領域とそれよりも内周側の領域との境界位置に１条の円周状の段差部（例えば一方の波長λの光に対して（２ｎ＋１）λ／２の深さ；ただしｎは整数）を設けることで、対物レンズの一方の面の最外周部分に輪帯部を形成し、一方の波長の光に対し、外周部分において実質的に開口数を小さくしている。しかしながら、このように構成した場合には、上記段差部の位置は、２つの光記録媒体に対する開口数の差に応じた位置（光軸から所定の距離）に固定されてしまう。すなわち、外周部の光量を干渉効果により見かけ上消失せしめるためには、その消失に係る領域の略中央の位置に上記段差部を形成する必要がある。
【０００８】
したがって、このような構成とした場合、上記段差を形成する位置の設計自由度がなく、光学性能を良好にするためのレンズ設計が難しくなってしまう。その結果、必要な開口数に相当するビームプロファイルが得られなくなる場合も考えられる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、光の干渉効果を利用し、光ピックアップ装置の構造を複雑にすることなくコンパクトかつ低廉でありながら、規格の異なる２つの光記録媒体に各々対応した開口数とすることができ、かつ光学設計の自由度が大きくとれる光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の光記録媒体用対物レンズは、
情報の記録または再生がなされる際に、第１開口数および第１波長に対応する第１光記録媒体、ならびに第２開口数および第２波長に対応する第２光記録媒体に対して、使用光を各々所定の位置に収束させるための光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、前記第１波長の光を第１の所定位置に収束せしめ、かつ前記第２波長の光を第２の所定位置に収束せしめるように構成されるとともに、前記対物レンズの少なくとも一方の面には、前記第１波長および前記第２波長のうちいずれか一方の波長をλ１、他方をλ２とした場合に、該波長λ１の光に対しては干渉効果により光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめ、前記波長λ２の波長の光に対しては該外周部の光量をそのまま保持せしめるように作用する開口調整用輪帯部が設けられ、
該輪帯部は、該輪帯部が存在しないと仮定した場合に該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在する場合に該輪帯部の形成位置を通過する光とが下記条件式（１）、（２）を満足するような、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差部の間に形成され、かつ該２つの段差部の各直径が前記第１開口数に相当する光束径および第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定され、
前記第１開口数と前記第２開口数のうち小さい方の開口数の境界位置から前記２つの段差部のうち内側の段差部の位置までの光軸に垂直な方向の長さをａ、前記内側の段差部の位置から外側の段差部の位置までの光軸に垂直な方向の長さをｂ、前記外側の段差部の位置から前記第１開口数と前記第２開口数のうち大きい方の開口数の境界位置までの光軸に垂直な方向の長さをｃとしたとき、下記条件式（３）、（４）を満足するように構成されていることを特徴とするものである。
Δ １ ＝（２ｎ＋１）λ １ ／２＋δ １ （１）
Δ ２ ＝ｍλ ２ ＋δ ２ （２）
0.95 ≦（ａ＋ｃ）／ｂ≦ 1.05 （３）
0.95 ≦ａ／ｃ≦ 1.05 （４）
ただし、
Δ １ ：波長λ １ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
Δ ２ ：波長λ ２ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
ｍ，ｎ：整数
δ １ 、δ ２ ：以下の範囲を満足する。
｜δ １ ｜≦ 0.25 λ １
｜δ ２ ｜≦ 0.25 λ ２
【００１１】
また、本発明の第２の光記録媒体用対物レンズは、
情報の記録または再生がなされる際に、第１開口数および第１波長に対応する第１光記録媒体、ならびに第２開口数および第２波長に対応する第２光記録媒体に対して、使用光を各々所定の位置に収束させるための光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、前記第１波長の光を第１の所定位置に収束せしめ、かつ前記第２波長の光を第２の所定位置に収束せしめるように構成されるとともに、前記対物レンズの少なくとも一方の面には、前記第１波長および前記第２波長のうちいずれか一方の波長をλ １ 、他方をλ ２ とした場合に、該波長λ １ の光に対しては干渉効果により光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめ、前記波長λ ２ の波長の光に対しては該外周部の光量をそのまま保持せしめるように作用する開口調整用輪帯部が設けられ、
該輪帯部は、該輪帯部が存在しないと仮定した場合に該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在する場合に該輪帯部の形成位置を通過する光とが下記条件式（１）、（２）を満足するような、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差部の間に形成され、かつ該２つの段差部の各直径が前記第１開口数に相当する光束径および第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定され、
前記第１開口数と前記第２開口数のうち小さい方の開口数の境界位置と前記２つの段差部のうち内側の段差部の位置との間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＡ、前記内側の段差部の位置と前記２つの段差部のうち外側の段差部の位置との間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＢ、前記外側の段差部の位置と前記第１開口数と前記第２開口数のうち大きい方の開口数の位置との間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＣとしたとき、下記条件式（５）、（６）を満足することを特徴とするものである。
Δ １ ＝（２ｎ＋１）λ １ ／２＋δ １ （１）
Δ ２ ＝ｍλ ２ ＋δ ２ （２）
0.90 ≦（Ａ＋Ｃ）／Ｂ≦ 1.10 （５）
0.90 ≦Ａ／Ｃ≦ 1.10 （６）
ただし、
Δ １ ：波長λ １ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
Δ ２ ：波長λ ２ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
ｍ，ｎ：整数
δ １ 、δ ２ ：以下の範囲を満足する。
｜δ １ ｜≦ 0.25 λ １
｜δ ２ ｜≦ 0.25 λ ２
【００１２】
また、これらの場合、少なくとも一方の面に回折光学面を有していることが望ましい。
【００１３】
また、前記条件式（１）および前記条件式（２）において、前記δ１および前記δ２が以下の範囲を満足することがより望ましい。
｜δ１｜≦0.2λ１
｜δ２｜≦0.2λ２
【００１８】
さらに、上述した各光記録媒体用対物レンズにおいて、前記回折光学面と前記輪帯部が設けられている面が同一で、前記輪帯部の２つの段差部の位置でそれぞれ回折光学面により発生する位相差が２πの整数倍となるように設定されていることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記光記録媒体用対物レンズを備えていることを特徴とするものである。
【００２０】
【作用】
上述したように本発明の光記録媒体用対物レンズにおいては、一方の波長の光に対して実質的に開口数を小さくする輪帯部は、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差部によって形成され、該２つの段差部の各直径が、一方の光記録媒体に対応する第１開口数に相当する光束径および他方の光記録媒体に対応する第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定されている。
【００２１】
すなわち、上記輪帯部を形成する２つの段差部がこのような範囲に設定されたことにより、上記輪帯部が２つの開口数に相当する光束径の間に位置することになるが、その一方で、この輪帯部の位置は、上記範囲内であれば自由に設定することができることになる。
【００２２】
すなわち、上記２つの開口数の間の径を有する光束の光量を干渉効果により見かけ上消失せしめるために、その消失に係る領域のうち、いずれの部分に上記輪帯部を形成するかは不問である。
【００２３】
このような構成とすることで、輪帯部を形成する位置の設計自由度が高まり、光学性能を良好にするためのレンズ設計が容易となる。その結果、上記２つの開口数に対応しつつ、光学性能を良好なものとすることができる。
【００２４】
なお、本発明の光記録媒体用対物レンズにおいては、上記輪帯部領域の、内側および外側に各々領域を有しており、合計で３つの輪帯部領域を有しているということができる。このように３つの輪帯部を有している従来の光記録媒体用対物レンズとしては、特開平09−145994号公報、特開平09−145995号公報、特開平09−197108号公報等に記載されたものが知られているが、これらの公報記載の従来技術では、干渉効果を生ぜしめるための輪帯部領域は有しておらず、また、外側の２つの輪帯部領域は各々互いに波長の異なる光束のみを所定の位置に集光するように構成されており、本願発明のものとは、基本的な技術思想が相違する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態に係る光記録媒体用対物レンズの形状を模式的に示す図であり、図２は、本実施形態に係る光記録媒体用対物レンズを用いた光ピックアップ装置を示す図である。なお、本実施形態で用いられる図面において、レンズの形状は全て模式的に表されている。
【００２６】
この光ピックアップ装置では、図２に示すとおり、ＬＤ電源１からの電力供給により半導体レーザ３、４から出力されたレーザ光１１がハーフミラー６により反射され、コリメータレンズ７により略平行光とされ、光記録媒体用対物レンズ８により収束光とされて光記録媒体９の記録領域１０上に照射される。なお、半導体レーザ３は、ＣＤ−Ｒ（追記型光記録媒体）等のＣＤ系用の（以下、これを代表してＣＤ−Ｒとして説明する）、波長790ｎｍ（λ１）程度の近赤外域のレーザ光を出力する光源であり、半導体レーザ４は、ＤＶＤ用の、例えば波長657ｎｍ（λ２）の可視域のレーザ光を出力する光源であり、プリズム５を介していずれかの半導体レーザ３、４から出力されたレーザ光１１がハーフミラー６に照射されるようになっている。また、ＬＤ電源１と半導体レーザ３、４との間には切替スイッチ２が配されており、この切替スイッチ２の操作によりいずれかの半導体レーザ３、４に電力が供給されるようになっている。さらに、対物レンズ８の光源側には、絞り１２が配設されている。
【００２７】
本実施形態の光ピックアップ装置では、ＣＤ−ＲとＤＶＤのいずれの光記録媒体９についても信号の記録・再生が可能となるように構成されている。光記録媒体９の記録領域１０には信号情報を担持したピットがトラック状に配列されるようになっており、この記録領域１０からの上記レーザ光１１の反射光は信号情報を担持した状態で対物レンズ８およびコリメータレンズ７を介してハーフミラー６に入射し、このハーフミラー６を透過して４分割のフォトダイオード１３に入射する。このフォトダイオード１３では、分割された４つのダイオード位置の各受光量が電気信号の形態で得られるから、この受光量に基づき図示されない演算手段において所定の演算がなされ、データ信号、およびフォーカスとトラッキングの各エラー信号を得られることになる。
【００２８】
なお、ハーフミラー６は光記録媒体９からの戻り光の光路に対して45°傾いた状態で挿入されているのでシリンドリカルレンズと同等の作用をなし、このハーフミラー６を透過した光ビームは非点収差を有することとなり、４分割のフォトダイオード１３上におけるこの戻り光のビームスポットの形状に応じてフォーカスのエラー量が決定されることとなる。なお、上記コリメータレンズ７は状況に応じて省略することも可能であり、さらに半導体レーザ３、４とハーフミラー６との間にグレーティングを挿入して３ビームによりトラッキングエラーを検出することも可能である。
【００２９】
ところで、本実施形態の対物レンズ８の特徴は、図１（Ａ）および図２に示すとおり対物レンズ８の第１面１６の外周部分に、その内側の領域１５ａおよび外側の領域１５ｂとは高低差を有する輪帯部１４を形成している点にある。また、図１（Ｄ）は、上述した図１（Ａ）に示す対物レンズ８の第１面１６の一部断面構造を示すものであり、大略Ｒ部を拡大したものである。図１（Ｄ）では、対物レンズ８の第１面１６に輪帯部１４の境界を形成するための２つの段差部１４ａ、１４ｂが形成されている様子が示されている。なお、図１（Ａ）および図１（Ｄ）においては、輪帯部１４の領域と、その内側の領域１５ａおよび外側の領域１５ｂとの高低差を明瞭にするため、実際の高低差よりも誇張して示している。
この面の形状は、下記に示す非球面式により表される。
【００３０】
【数１】
前述したとおりＣＤ−ＲとＤＶＤとでは記録・再生光の開口数が異なり、前者では0.45〜0.52程度、後者では0.60となっており、上記輪帯部１４を形成することにより、これらいずれの光記録媒体９についても適切な開口数を確保することができる。以下、この作用について説明する。
【００３２】
この輪帯部１４は、各光記録媒体９に対応するレーザ光１１の波長のうち、いずれか一方の波長の光に対しては干渉効果により光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめ、他方の波長の光に対しては該外周部の光量をそのまま保持せしめるように作用する開口調整用のものとして形成される。この輪帯部１４は、波長790ｎｍ（λ１）の光に対しては、輪帯部１４が存在しないと仮定した場合にその輪帯部１４に相当する位置を通過する光と、輪帯部１４が存在する場合にその輪帯部１４を通過する光との間に所定の位相差を発生させ、光束の外周部において輪帯部１４以外を通過する光と輪帯部１４を通過する光が互いに干渉し合うことにより、その光量を見かけ上消失させる。その一方、波長657ｎｍ（λ２）の光に対しては、輪帯部１４以外を通過する光と輪帯部１４を通過する光との見かけ上の位相差をなくし、光束の外周部においてその光量をそのまま保持するような段差部１４ａ、１４ｂを有している。
【００３３】
輪帯部１４を通過する光と輪帯部１４以外を通過する光との間で所定長の光路差が存在すれば両光の間で光を弱め合う干渉効果が生じるのであるから、波長λ１の光に対して干渉効果を生ぜしめて所望の開口数とするためには、波長λ１の光に対しては１／２波長の奇数倍、波長λ２の光に対しては波長の整数倍の位相差を発生させればよいことになる。しかし、ガウスの振幅分布をもった光がレンズに入射するときには、むしろその位相差を若干変えた方が良く、その許容量はおよそ２５％、望ましくは２０％程度とされる。
【００３４】
すなわち、この段差部１４ａ、１４ｂは、下記条件式（１）および（２）を満足するような位相差を発生させる。
Δ１＝（２ｎ＋１）λ１／２＋δ１ （１）
Δ２＝ｍλ２＋δ２ （２）
ただし、
Δ１：波長λ１において輪帯部１４が存在しないと仮定した場合に該輪帯部１４に相当する位置を通過する光と、輪帯部１４が存在する場合に該輪帯部１４を通過する光との位相差
Δ２：波長λ２において輪帯部１４が存在しないと仮定した場合に該輪帯部１４に相当する位置を通過する光と、輪帯部１４が存在する場合に該輪帯部１４を通過する光との位相差
ｍ，ｎ：整数
δ１：波長λ１の整数倍＋半波長からのずれ量であり、｜δ１｜≦0.25λ１
ただし、｜δ１｜≦0.2λ１であることが望ましい。
δ２：波長λ２の整数倍からのずれ量であり、｜δ２｜≦0.25λ２
ただし、｜δ２｜≦0.2λ２であることが望ましい。
【００３５】
すなわち、波長790ｎｍ（λ１）の光に対する開口数を0.45とし、波長657ｎｍ（λ２）の光に対する開口数を0.6とすると、輪帯部１４は対物レンズ８の光軸を中心とする同心円状の２つの段差部１４ａ、１４ｂによって形成され、かつ該２つの段差部１４ａ、１４ｂの各直径が、波長790ｎｍ（λ１）の光に対する開口数である0.45と波長657ｎｍ（λ２）の光に対する開口数である0.6の間の値となるように設定されている。
【００３６】
これにより、波長790ｎｍ（λ１）の光に対しては、輪帯部１４を通過した光と、その内側の領域１５ａおよびその外側の領域１５ｂの領域とを通過した光との位相差が１／２波長の奇数倍であるため両光が互いに干渉し合い、光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめて開口数を0.45相当とすることができる。他方、波長657ｎｍ（λ２）の光に対しては、輪帯部１４を通過する光と、その内側の領域１５ａおよびその外側の領域１５ｂを通過する光との見かけ上の位相差が生じないため、元々の対物レンズ８の開口数（0.6）がそのまま反映される。
【００３７】
このような輪帯部１４を設けることにより、図１（Ｂ）に示すとおり、ＤＶＤ９ａが所定位置（ターンテーブル上）に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ４からの波長657ｎｍ（λ２）のレーザ光１１がコリメータレンズ７により略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射することになるが、入射するレーザ光１１は、輪帯部１４の存在に影響されることなく開口数を0.6として、対物レンズ８によりＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられることになる。
【００３８】
他方、図１（Ｃ）に示すとおり、ＣＤ−Ｒ９ｂが所定位置（ターンテーブル上）に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ３からの波長790ｎｍ（λ１）のレーザ光１１が対物レンズ８に入射することになるが、入射するレーザ光１１は、輪帯部１４によりその外周部の光束が干渉効果により見かけ上消失して開口数が0.45相当となり、対物レンズ８によりＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられることになる。
【００３９】
ところで、本実施形態においては、輪帯部１４の位置は、波長790ｎｍ（λ１）の光に対する開口数である0.45と波長657ｎｍ（λ２）の光に対する開口数である0.6の間に存在していればよく、理論的には、開口数0.45に近い位置に形成されていようと、開口数0.6に近い位置に形成されていようと、かまわない（実際には、下記条件式（４）あるいは条件式（６）を満足することが望ましい）。換言すれば、輪帯部１４の形成位置についての設計自由度が大とされているのであり、この結果光学性能を良好にするレンズ設計が容易となるため、その実用上の効果は極めて大きい。
【００４０】
ただし、この輪帯部１４は、光束の外周部において輪帯部１４以外を通過する光と輪帯部１４を通過する光が互いに干渉し合うことにより、その光量を見かけ上消失させ得るものでなければならないので、その大きさについては以下に示すような範囲とされていることが望ましい。
【００４１】
すなわち、小さい方の開口数（0.45）の位置と内側の段差部１４ａの位置の間の光軸に垂直な方向の長さをａ、２つの段差部１４ａ、１４ｂの位置の間（輪帯部１４の幅）の光軸に垂直な方向の長さをｂ、外側の段差部１４ｂの位置から大きい方の開口数（0.6）の位置の間の光軸に垂直な方向の長さをｃとしたとき、下記条件式（３）を満足するように設定する。
0.95≦（ａ＋ｃ）／ｂ≦1.05 （３）
【００４２】
なお、この場合において、より光学性能を良好とするためには、下記条件式（４）を満足することが望ましい。
0.95≦ａ／ｃ≦1.05 （４）
【００４３】
上記輪帯部１４の大きさについての設定手法は、実験結果からもその良好性が認められているが、輪帯部１４の大きさを設定する手法としては以下の如き手法を用いてもよい。
【００４４】
すなわち、小さい方の開口数（0.45）の位置と内側の段差部１４ａの位置の間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＡ、２つの段差部１４ａ、１４ｂの位置の間の領域（輪帯部１４の領域）を光軸に垂直な面に射影した面積をＢ、外側の段差部１４ｂの位置と大きい方の開口数（0.6）の位置の間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＣとしたとき、下記条件式（５）を満足するように設定してもよい。
0.90≦（Ａ＋Ｃ）／Ｂ≦1.10 （５）
【００４５】
なお、この場合において、より光学性能を良好とするためには、下記条件式（６）を満足することが望ましい。
0.90≦Ａ／Ｃ≦1.10 （６）
【００４６】
また、この対物レンズ８において、回折光学面を用いる場合には、回折光学面と輪帯部１４とが、少なくとも一方の同一面に形成され、この同一面上での段差部１４ａ、１４ｂの位置において、前述した如く、非球面は不連続としつつも、この段差部分で波面収差の乱れを防ぐためには、回折光学面の位相差は２πの整数倍とすることが好ましい。図４０（Ａ）は、段差部分で回折光学面の位相差が２πの整数倍となっている状態を模式的に示すものである。また、図４０（Ｂ）は、段差部分で回折光学面の位相差が２πの整数倍となっていない状態を模式的に示すものである。図４０（Ａ）、図４０（Ｂ）において太い実線がレンズ形状を示し、その段差部は光軸と平行となる方向Z´での深さが異なるように形成されている。なお、説明の簡略のため母面は球面とされている。
【００４７】
ところで、上記光記録媒体９は、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤのいずれについても、ＰＣ（ポリカーボネート）からなる保護層を有しており、この保護層を含む上記ＣＤ−Ｒは幾何学的厚みが1.2ｍｍに規格統一されており、また、上記ＤＶＤは幾何学的厚みが0.6ｍｍのものに規格統一されている。このように２つの光記録媒体におけるディスク厚が互いに異なる場合には、保護層の厚さの違いにより発生する球面収差の量が異なってくる。そのため、これらいずれの光記録媒体９についても確実にフォーカシングをなすべく、記録・再生を行うための各波長の光のいずれについても球面収差量を最適化する必要があり、互いに異なる収束作用を有する構成が必要となる。
【００４８】
そこで、本発明の光記録媒体用対物レンズにおいては、各光記録媒体を記録・再生する際における収差補正機能をさらに良好とするために、少なくとも一方のレンズ面に回折光学面を設けることが望ましい。勿論、本発明の光記録媒体用対物レンズとしては、上記回折光学面を付設せずに構成することも可能であり（特に一方の光記録媒体に対して、光源からの光を対物レンズにやや発散された状態で入射させることが許容される場合等）、その具体例としては実施例９〜１２において説明するが、ここでは、本発明の最良の実施形態として光記録媒体用対物レンズの光源側の面に回折光学面を設けた実施形態について詳細に説明する（回折光学面を設けた実施形態に対応する具体例は実施例１〜８により説明する）。
【００４９】
図１（Ａ）に示す如く、対物レンズ８の光源側の面（以下、第１面と称する）１６に、レンズ基材と一体的に成形された断面形状が鋸歯形状の同心円格子からなる回折光学面を設け、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤのいずれの光記録媒体９についても記録・再生が良好に行われるように構成している。なお、図１（Ａ）においては、回折光学面であることを示すために、実際の回折光学面の鋸歯形状よりも誇張して示している（対物レンズ８の断面を示す他の図面において同じ）。
【００５０】
この回折光学面は、第１波長の光に対して回折作用が大であって対物レンズ８の屈折力と相まってこの光束を第１の所定位置に収束せしめ、第２波長の光に対して回折作用が小であって対物レンズ８の屈折力と相まってこの光束を第２の所定位置に収束せしめるように形成される。なお、上記回折作用が小である場合とは、回折作用が０である（０次回折光が100％となる）場合を含むものであり、この場合第２波長の光に対しては対物レンズ８の屈折力によりこの光束は第２の所定位置に収束せしめられる。
【００５１】
ここでは、上記第１波長がＣＤ−Ｒ用の波長790ｎｍ（λ１）のレーザ光に対応し、上記第２波長がＤＶＤ用の波長657ｎｍ（λ２）のレーザ光に対応する。この回折光学面は、これらの光の１次回折光を、対物レンズ８の屈折力と相まって対応する記録領域に収束せしめるように形成される。
【００５２】
この場合における、回折光学面の位相差形状は、下記に示す位相差関数により表され、この回折光学面により、波長をλ、回折光学面位相差関数をφとして、回折光にλ×φ／（２π）の光路差が付加される。
【００５３】
【数２】
なお、回折光学面の具体的な格子ピッチは位相差関数により決定される。また、回折光学面の具体的な鋸歯形状のステップの高さは、各波長のレーザ光に対する各次数の回折光の割合を考慮して設定する。また、回折光学面の最外径は、入射する２つの波長のレーザ光１１の開口数とビーム径を勘案して適宜設定し得る。
【００５５】
このような回折光学面を設けることによる作用を、図１（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。なお、図１（Ｂ）、（Ｃ）は後述する実施例１〜８にかかる対物レンズ８に対応する図である。図１（Ｂ）に示されるように光記録媒体９としてＤＶＤ９ａが所定位置（ターンテーブル上）に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ４からの波長657ｎｍ（λ２）のレーザ光１１が、コリメータレンズ７により略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射され、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に良好に収束せしめられることになる。
【００５６】
他方、図１（Ｃ）に示されるようにＣＤ−Ｒ９ｂが所定位置（ターンテーブル上）に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ３からの波長790ｎｍ（λ１）のレーザ光１１が、コリメータレンズ７により略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射することになり、入射するレーザ光１１は、この対物レンズ８によってＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられることになる。
【００５７】
このように、対物レンズ８の第１面１６に上記回折光学面を設けるとともに対物レンズ８の両面を非球面とすることで、ＣＤ−Ｒ９ｂおよびＤＶＤ９ａのいずれの光記録媒体９についても収差補正を良好とし、確実にフォーカシングをなし記録・再生が良好に行われるように構成することができる。
【００５８】
したがって、半導体レーザ３、４からのレーザ光１１は、対物レンズ８のレンズ両面に形成された非球面形状および上記回折光学面の作用により、対応する光記録媒体９の記録領域上にいずれの場合も収差補正された状態で収束せしめられることになる。光記録媒体９の規格の相違による球面収差の発生量の相違は主としてディスク厚によるところが大きいものの、例えば入射光の波長の相違等も影響する。しかし、このような要因によるものについても回折光学面による収差補正作用が有効である。
【００５９】
以上に説明した光記録媒体用対物レンズ８においては、その第１面１６に所定の開口調整用の輪帯部１４が設けられている。これにより、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤという規格の異なる光記録媒体について、光記録媒体に対応させて異なる開口数を得るために、液晶シャッタや波長選択性のあるフィルタ等からなる開口絞りを介在させたり、複数の絞りを機械的に切り替えるというように光ピックアップ装置の構造を複雑にすることなく、コンパクトかつ低廉でありながら、規格の異なる２つの光記録媒体に各々対応した開口数とすることができ、また、この第１面１６に所定の回折光学面を形成することで、規格の異なるいずれの光記録媒体についても対応する各波長の光に対し球面収差量を最適化させ、良好な収束作用を可能とし、記録・再生を良好に行うことができる。
【００６０】
なお、上述した光記録媒体用対物レンズ８においては、第１面１６に所定の回折光学面が形成され、かつこの第１面１６に所定の開口調整用の輪帯部１４が設けられているが、設計上の選択肢としては、回折光学面および輪帯部１４を、例えば、いずれも光記録媒体側の面に形成したり、光源側と光記録媒体側の面のいずれか一方に回折光学面、他方に輪帯部１４を形成したりすることもできなくはない。回折光学面および輪帯部１４の形状設計を適切に行い得るならば、理論的には本実施形態と同じ効果を得ることも可能である。
【００６１】
なお、本発明の光記録媒体用対物レンズとしては上述した実施形態のものに限られず種々の態様の変更が可能である。また、本発明の光ピックアップ装置としても、記録・再生対象となる光記録媒体としてはＤＶＤとＣＤ−Ｒに限られず、使用波長域および開口数の仕様が互いに異なる２つの光記録媒体を共通の光ピックアップ装置で記録・再生する場合に適用できる。これら仕様が互いに異なる２つの光記録媒体によっては、ディスク厚が同じである場合にも本発明を応用することが可能であるし、いずれの光記録媒体に対応する使用波長が大であるか、また、いずれの光記録媒体に対応する開口数が大であるかは規格次第であり、対物レンズ８の回折光学面および輪帯部の構成はこれらに基づいて設定することができる。
【００６２】
また、対物レンズ８を形成する材料として、例えばプラスチック材料を使用することで、軽量、安価なものとすることができる。また、上述した実施形態のものにおいては対物レンズ８の両面を非球面として収差補正効果を高めているが、非球面を用いず、球面によるレンズとされていても良い。また、一方の面のみを非球面とすることも可能である。
【００６３】
また、対物レンズ８の輪帯部１４は、光源側に凸状とされていてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態に係る光ピックアップ装置は互いに異なる波長の光を出力する各光源を設けているが、これに替えて２つの異なる波長の光を出力し得る１つの光源を設けるようにしても良い。
【００６５】
また、上述した実施形態では、対物レンズ８の第１面１６に回折光学面を設けることにより、いずれの光記録媒体に対しても、光源からの光を略平行とされた状態で対物レンズ８に入射させる構成としているが、前述したように、一方の光記録媒体（例えばＤＶＤ）に対し、対物レンズ８に略平行光を入射させ、他方の記録媒体（例えばＣＤ−Ｒ）に対しては、光源からの光が対物レンズ８にやや発散された状態で入射させることが許容される場合には、上述した回折光学面を対物レンズ８上に形成することは必ずしも要求されない（ただし、このような場合に回折光学面を形成することは勿論可能である）。
【００６６】
以下、本発明の光記録媒体用対物レンズを具体的な実施例を用いてさらに説明する。なお、実施例１〜８は対物レンズ８の第１面１６に回折光学面を形成したものであり、実施例９〜１２は対物レンズ８に回折光学面を付していないものである。
【００６７】
【実施例】
以下、上述した対物レンズ８を実施例により具体的に説明する。各対物レンズ８は、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤという規格の異なる２種の光記録媒体に好適な光記録媒体用対物レンズである。この対物レンズ８は両面が非球面とされている。また、この対物レンズ８の第１面１６では非球面は不連続なものとされ、さらに、実施例の１〜８は、回折光学面が形成されている。対物レンズ８に入射されるレーザ光は、いずれの波長の場合もこの対物レンズ８により対応する光記録媒体の記録領域に良好に収束される。
【００６８】
＜実施例１＞
下記表１の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。なお、この表１および後述する表４、７、１０、１３、１６、１９、２２、２５、２７、２９および３１において、曲率半径、面間隔および屈折率に対応させた数字は光源側から順次増加するようになっている。また、表１の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表２に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表３に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【００６９】
【表１】
【表２】
【表３】
また、図３は、波長657ｎｍ（λ２）のレーザ光が略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射し、入射するレーザ光が、輪帯部１４の存在に影響されることなく開口数を0.6として、対物レンズ８によりＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、および波長790ｎｍ（λ１）のレーザ光が略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射し、入射するレーザ光が、輪帯部１４によりその外周部の光束が干渉効果により見かけ上消失して開口数が0.46相当となり、対物レンズ８によりＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。なお、図６、９、１２、１５、１８、２１および２４についても同様である。
【００７３】
本実施例においては、輪帯部１４（1.653≦Ｙ＜1.883の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【００７４】
また、図４はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図３（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３（Ｂ）に対応するものである。図４から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【００７５】
また、図５はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図３（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３（Ｂ）に対応するものである。図５から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【００７６】
＜実施例２＞
下記表４の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表４の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表５に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表６に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【００７７】
【表４】
【表５】
【表６】
また、図６は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【００８１】
本実施例においては、輪帯部１４（1.676≦Ｙ＜1.884の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【００８２】
また、図７はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図６（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図６（Ｂ）に対応するものである。図７から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【００８３】
また、図８はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図６（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図６（Ｂ）に対応するものである。図８から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【００８４】
＜実施例３＞
下記表７の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表７の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表８に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表９に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【００８５】
【表７】
【表８】
【表９】
また、図９は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【００８９】
本実施例においては、輪帯部１４（1.643≦Ｙ＜1.892の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【００９０】
また、図１０はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図９（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図９（Ｂ）に対応するものである。図１０から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【００９１】
また、図１１はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図９（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図９（Ｂ）に対応するものである。図１１から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【００９２】
＜実施例４＞
下記表１０の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表１０の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表１１に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表１２に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【００９３】
【表１０】
【表１１】
【表１２】
また、図１２は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【００９７】
本実施例においては、輪帯部１４（1.643≦Ｙ＜1.892の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【００９８】
また、図１３はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図１２（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１２（Ｂ）に対応するものである。図１３から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【００９９】
また、図１４はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図１２（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１２（Ｂ）に対応するものである。図１４から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１００】
＜実施例５＞
下記表１３の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表１３の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表１４に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表１５に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【０１０１】
【表１３】
【表１４】
【表１５】
また、図１５は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１０５】
本実施例においては、輪帯部１４（1.767≦Ｙ＜1.922の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【０１０６】
また、図１６はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図１５（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１５（Ｂ）に対応するものである。図１６から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１０７】
また、図１７はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図１５（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１５（Ｂ）に対応するものである。図１７から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１０８】
＜実施例６＞
下記表１６の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表１６の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表１７に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表１８に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【０１０９】
【表１６】
【表１７】
【表１８】
また、図１８は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１１３】
本実施例においては、輪帯部１４（1.767≦Ｙ＜1.922の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【０１１４】
また、図１９はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図１８（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１８（Ｂ）に対応するものである。図１９から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１１５】
また、図２０はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図１８（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図１８（Ｂ）に対応するものである。図２０から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１１６】
＜実施例７＞
下記表１９の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表１９の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表２０に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表２１に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【０１１７】
【表１９】
【表２０】
【表２１】
また、図２１は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１２１】
本実施例においては、輪帯部１４（1.752≦Ｙ＜1.912の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【０１２２】
また、図２２はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図２１（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２１（Ｂ）に対応するものである。図２２から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１２３】
また、図２３はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図２１（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２１（Ｂ）に対応するものである。図２３から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１２４】
＜実施例８＞
下記表２２の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝657ｎｍ、790ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表２２の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置の各値を示す。また、下記表２３に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示し、下記表２４に、この実施例に係る対物レンズ８の回折光学面の位相差関数係数を示す。
【０１２５】
【表２２】
【表２３】
【表２４】
また、図２４は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１２９】
本実施例においては、輪帯部１４（1.752≦Ｙ＜1.912の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【０１３０】
また、図２５はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図２４（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２４（Ｂ）に対応するものである。図２５から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１３１】
また、図２６はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図２４（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２４（Ｂ）に対応するものである。図２６から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１３２】
＜実施例９＞
下記表２５の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表２５の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置（ｍｍ）の各値を示す。また、下記表２６に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示す。なお、上述したように、回折光学面は設けられていない。
【０１３３】
【表２５】
【表２６】
また、図２７は、波長６５０ｎｍ（λ２）のレーザ光が略平行光とされた状態で対物レンズ８に入射し、入射するレーザ光が、輪帯部１４の存在に影響されることなく開口数を０．６として、対物レンズ８によりＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、および波長７８０ｎｍ（λ１）のレーザ光が発散光とされた状態で対物レンズ８に入射し、入射するレーザ光が、輪帯部１４によりその外周部の光束が見かけ上消失して開口数が０．４５相当となり、対物レンズ８によりＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。なお、図３０、３３および３６についても同様である。
【０１３６】
本実施例においては、輪帯部１４（1.554≦Ｙ＜1.743の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【０１３７】
また、図２８はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図２７（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２７（Ｂ）に対応するものである。図２８から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１３８】
また、図２９はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図２７（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図２７（Ｂ）に対応するものである。図２９から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１３９】
＜実施例１０＞
下記表２７の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表２７の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置（ｍｍ）の各値を示す。また、下記表２８に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示す。なお、上述したように、回折光学面は設けられていない。
【０１４０】
【表２７】
【表２８】
また、図３０は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１４３】
本実施例においては、輪帯部１４（1.554≦Ｙ＜1.743の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（５）および（６）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（５）および（６）に係る各数値は表３３（Ｂ）に示す如く設定されている。
【０１４４】
また、図３１はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図３０（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３０（Ｂ）に対応するものである。図３１から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１４５】
また、図３２はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図３０（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３０（Ｂ）に対応するものである。図３２から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１４６】
＜実施例１１＞
下記表２９の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表２９の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置（ｍｍ）の各値を示す。また、下記表３０に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示す。なお、上述したように、回折光学面は設けられていない。
【０１４７】
【表２９】
【表３０】
また、図３３は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１５０】
本実施例においては、輪帯部１４（1.546≦Ｙ＜1.735の範囲に設定）は光源側に凹形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【０１５１】
また、図３４はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図３３（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３３（Ｂ）に対応するものである。図３４から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１５２】
また、図３５はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図３３（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３３（Ｂ）に対応するものである。図３５から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１５３】
＜実施例１２＞
下記表３１の上段に、この実施例に係る対物レンズ８のレンズデータ（曲率半径（ｍｍ）、λ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する面間隔（ｍｍ）、およびλ＝650ｎｍ、780ｎｍに対する屈折率）を示す。また、表３１の下段に、光記録媒体としてＤＶＤ９ａおよびＣＤ−Ｒ９ｂをセットした各場合における使用波長について、この実施例に係る対物レンズ８の絞り径（ｍｍ）、焦点距離（ｍｍ）、開口数ＮＡ、および光源位置（ｍｍ）の各値を示す。また、下記表３２に、この実施例に係る対物レンズ８の各非球面の非球面係数を示す。なお、上述したように、回折光学面は設けられていない。
【０１５４】
【表３１】
【表３２】
また、図３６は、光源からのレーザ光が対物レンズ８により、ＤＶＤ９ａの記録領域１０ａ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ａ）、およびＣＤ−Ｒ９ｂの記録領域１０ｂ上に収束せしめられる様子を示すもの（Ｂ）である。
【０１５７】
本実施例においては、輪帯部１４（1.546≦Ｙ＜1.735の範囲に設定）は光源側に凸形状とされており、前述した条件式（３）および（４）を満足するものとされている。
なお、本実施例における、小さい開口数の開口径、大きい開口数の開口径、内側の段差位置、外側の段差位置および条件式（３）および（４）に係る各数値は表３３（Ａ）に示す如く設定されている。
【０１５８】
また、図３７はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光のビームプロファイルを示すものであり、（Ａ）は図３６（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３６（Ｂ）に対応するものである。図３７から明らかなように、この実施例に係る対物レンズ８によれば、必要な開口数に対応する良好なビームスポットを得ることができる。
【０１５９】
また、図３８はこの実施例に係る対物レンズ８で集光した光の波面収差を示すものであり、（Ａ）は図３６（Ａ）に対応するもの、（Ｂ）は図３６（Ｂ）に対応するものである。図３８から明らかなように、この対物レンズ８をＤＶＤおよびＣＤ−Ｒのいずれに使用した場合も、レンズ面の輪帯部１４に所定の位相差が発生していることがわかる。
【０１６０】
【表３３】
なお、上述した各実施例におけるビームプロファイルとの比較のため、一般的な光記録媒体用対物レンズの各開口数および各波長毎のビームプロファイルを図３９に示す。
【０１６２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置では、一方の波長の光に対する実質的な開口数を小さくする輪帯部は、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差部によって形成され、該２つの段差部の各直径が、一方の光記録媒体に対応する第１開口数に相当する光束径および他方の光記録媒体に対応する第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定されている。
【０１６３】
すなわち、この輪帯部の位置は、上記範囲内であれば自由に設定することができることになり、上記２つの開口数の間の径を有する光束の光量を干渉効果により見かけ上消失せしめるためには、その消失に係る領域のうち、光学設計に都合のよい位置に上記輪帯部を形成することが可能となる。
【０１６４】
このような構成とすることで、輪帯部を形成する位置の設計自由度が高まり、光学性能を良好にするためのレンズ設計が容易となる。
すなわち、本発明の光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置によれば、光ピックアップ装置の構造を複雑にすることなく設計の自由度が高く、光学性能が良好でコンパクトかつ低廉でありながら、規格の異なる２つの光記録媒体に各々対応した開口数とすることができる。
【０１６５】
また、上述した構成において、少なくとも一方のレンズ面、望ましくは光源側の面において、所定の回折光学面を形成すれば、記録または再生を行う複数の光記録媒体についての光束のいずれについても略平行光として入射させ、かつこの複数の光記録媒体のいずれについても良好な収束作用を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光記録媒体用対物レンズを模式的に示す側断面図（Ａ）、対物レンズの作用を示す図（Ｂ）、（Ｃ）およびこのレンズの部分拡大断面図（Ｄ）
【図２】本発明の実施形態に係る光記録媒体用対物レンズを用いた光ピックアップ装置を示す概略図
【図３】本発明の実施例１に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図４】本発明の実施例１に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図５】本発明の実施例１に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図６】本発明の実施例２に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図７】本発明の実施例２に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図８】本発明の実施例２に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図９】本発明の実施例３に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１０】本発明の実施例３に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１１】本発明の実施例３に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１２】本発明の実施例４に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１３】本発明の実施例４に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１４】本発明の実施例４に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１５】本発明の実施例５に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１６】本発明の実施例５に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１７】本発明の実施例５に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１８】本発明の実施例６に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図１９】本発明の実施例６に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２０】本発明の実施例６に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２１】本発明の実施例７に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２２】本発明の実施例７に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２３】本発明の実施例７に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２４】本発明の実施例８に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２５】本発明の実施例８に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２６】本発明の実施例８に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２７】本発明の実施例９に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２８】本発明の実施例９に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図２９】本発明の実施例９に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３０】本発明の実施例１０に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３１】本発明の実施例１０に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３２】本発明の実施例１０に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３３】本発明の実施例１１に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３４】本発明の実施例１１に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３５】本発明の実施例１１に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３６】本発明の実施例１２に係る光記録媒体用対物レンズの作用を示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３７】本発明の実施例１２に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合のビームプロファイルを示す図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３８】本発明の実施例１２に係る光記録媒体用対物レンズにより集光した場合の波面収差図（（Ａ）はＤＶＤ記録再生時、（Ｂ）はＣＤ−Ｒ記録再生時）
【図３９】一般的なレンズで光を集光したときのビームプロファイルを各開口数および各波長毎に示す図
【図４０】段差部分での回折光学面の位相差状態を説明する模式図
【符号の説明】
１ ＬＤ電源
２ 切替スイッチ
３、４ 半導体レーザ
５ プリズム
６ ハーフミラー
７ コリメータレンズ
８ 対物レンズ
９ 光記録媒体
９ａ ＤＶＤ
９ｂ ＣＤ−Ｒ
１０、１０ａ、１０ｂ 記録領域
１１ レーザ光
１２ 絞り
１３ フォトダイオード
１４ 輪帯部
１４ａ、１４ｂ 段差部
１５ａ 内側の領域
１５ｂ 外側の領域
１６ 対物レンズの光源側の面（第１面）
Claims (6)
- 情報の記録または再生がなされる際に、第１開口数および第１波長に対応する第１光記録媒体、ならびに第２開口数および第２波長に対応する第２光記録媒体に対して、使用光を各々所定の位置に収束させるための光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、前記第１波長の光を第１の所定位置に収束せしめ、かつ前記第２波長の光を第２の所定位置に収束せしめるように構成されるとともに、前記対物レンズの少なくとも一方の面には、前記第１波長および前記第２波長のうちいずれか一方の波長をλ１、他方をλ２とした場合に、該波長λ１の光に対しては干渉効果により光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめ、前記波長λ２の波長の光に対しては該外周部の光量をそのまま保持せしめるように作用する開口調整用輪帯部が設けられ、
該輪帯部は、該輪帯部が存在しないと仮定した場合に該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在する場合に該輪帯部の形成位置を通過する光とが下記条件式（１）、（２）を満足するような、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差部の間に形成され、かつ該２つの段差部の各直径が前記第１開口数に相当する光束径および第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定され、
前記第１開口数と前記第２開口数のうち小さい方の開口数の境界位置から前記２つの段差部のうち内側の段差部の位置までの光軸に垂直な方向の長さをａ、前記内側の段差部の位置から外側の段差部の位置までの光軸に垂直な方向の長さをｂ、前記外側の段差部の位置から前記第１開口数と前記第２開口数のうち大きい方の開口数の境界位置までの光軸に垂直な方向の長さをｃとしたとき、下記条件式（３）、（４）を満足するように構成されていることを特徴とする光記録媒体用対物レンズ。
Δ１＝（２ｎ＋１）λ１／２＋δ１ （１）
Δ２＝ｍλ２＋δ２ （２）
0.95 ≦（ａ＋ｃ）／ｂ≦ 1.05 （３）
0.95 ≦ａ／ｃ≦ 1.05 （４）
ただし、
Δ１：波長λ１において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
Δ２：波長λ２において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
ｍ，ｎ：整数
δ１、δ２：以下の範囲を満足する。
｜δ１｜≦0.25λ１
｜δ２｜≦0.25λ２ - 情報の記録または再生がなされる際に、第１開口数および第１波長に対応する第１光記録媒体、ならびに第２開口数および第２波長に対応する第２光記録媒体に対して、使用光を各々所定の位置に収束させるための光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、前記第１波長の光を第１の所定位置に収束せしめ、かつ前記第２波長の光を第２の所定位置に収束せしめるように構成されるとともに、前記対物レンズの少なくとも一方の面には、前記第１波長および前記第２波長のうちいずれか一方の波長をλ １ 、他方をλ ２ とした場合に、該波長λ １ の光に対しては干渉効果により光束の外周部の光量を見かけ上消失せしめ、前記波長λ ２ の波長の光に対しては該外周部の光量をそのまま保持せしめるように作用する開口調整用輪帯部が設けられ、
該輪帯部は、該輪帯部が存在しないと仮定した場合に該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在する場合に該輪帯部の形成位置を通過する光とが下記条件式（１）、（２）を満足するような、前記対物レンズの光軸を中心とする同心円状の２つの段差 部の間に形成され、かつ該２つの段差部の各直径が前記第１開口数に相当する光束径および第２開口数に相当する光束径の間の値となるように設定され、
前記第１開口数と前記第２開口数のうち小さい方の開口数の境界位置と前記２つの段差部のうち内側の段差部の位置との間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＡ、前記内側の段差部の位置と前記２つの段差部のうち外側の段差部の位置との間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＢ、前記外側の段差部の位置と前記第１開口数と前記第２開口数のうち大きい方の開口数の位置との間の領域を光軸に垂直な面に射影した面積をＣとしたとき、下記条件式（５）、（６）を満足することを特徴とする光記録媒体用対物レンズ。
Δ １ ＝（２ｎ＋１）λ １ ／２＋δ １ （１）
Δ ２ ＝ｍλ ２ ＋δ ２ （２）
0.90 ≦（Ａ＋Ｃ）／Ｂ≦ 1.10 （５）
0.90 ≦Ａ／Ｃ≦ 1.10 （６）
ただし、
Δ １ ：波長λ １ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
Δ ２ ：波長λ ２ において前記輪帯部が存在しないと仮定した場合に
該輪帯部に相当する位置を通過する光と、該輪帯部が存在
する場合に該輪帯部を通過する光との光路長差
ｍ，ｎ：整数
δ １ 、δ ２ ：以下の範囲を満足する。
｜δ １ ｜≦ 0.25 λ １
｜δ ２ ｜≦ 0.25 λ ２ - 少なくとも一方の面に回折光学面を有していることを特徴とする請求項１または２記載の光記録媒体用対物レンズ。
- 前記条件式（１）および前記条件式（２）において、前記δ１および前記δ２が以下の範囲を満足することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の光記録媒体用対物レンズ。
｜δ１｜≦0.2λ１
｜δ２｜≦0.2λ２ - 前記回折光学面と前記輪帯部が同一のレンズ面上に設けられており、前記２つの段差部の各位置で該回折光学面により発生する位相差が２πの整数倍となるように設定されていることを特徴とする請求項３または４記載の光記録媒体用対物レンズ。
- 請求項１〜５のうちいずれか１項記載の光記録媒体用対物レンズを備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
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