JP5602833B2 - 対物レンズ、光学ヘッド及び光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面を有する対物レンズ、当該対物レンズを用いた光学ヘッド及び当該光学ヘッドを用いた光ディスク装置に関するものである。

青紫半導体レーザの実用化に伴い、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）及びＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）と同じ大きさで、高密度及び大容量の光情報記録媒体（以下、光ディスクとも言う）であるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤ）が実用化されている。ＢＤは、波長４００ｎｍ程度のレーザ光を出射する青紫レーザ光源と、開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ、ＮＡ）が約０．８５の対物レンズとを用いて、厚さが約０．１ｍｍの光透過層を有する情報記録面に対して情報を記録又は再生するための光ディスクである。

一般的に、ＣＤ又はＤＶＤなどの光ディスクに情報を記録又は再生する光学ヘッドには、合成樹脂製の対物レンズが用いられている。合成樹脂製の対物レンズは、ガラス製の対物レンズと比較して比重が小さい。そのため、光ディスクの面ぶれ及び偏心に対して対物レンズを駆動する対物レンズアクチュエータの負担を軽減でき、さらに、光ディスクの面ぶれ及び偏心に対して対物レンズを高速に追従させることも可能となる。また、合成樹脂製の対物レンズは、射出成形により高精度に大量生産することが可能であるため、対物レンズの低コスト化を図ることができる。

そこで、近年、ＢＤ用の光学ヘッドに用いられる高ＮＡの対物レンズについても、合成樹脂製の対物レンズが多く用いられてきている。

ところで、光軸を中心とした輪帯状の複数の光学面（回折構造）が形成されたいわゆる回折レンズは、光源波長の変化又は温度の変化に伴う合成樹脂の屈折率の変化によって生じる、対物レンズの焦点ずれ又は球面収差を補正できることが知られている。

また、対物レンズに回折構造を形成することで、複数種類の光ディスクの基材厚の差によって生じる球面収差を光源波長の差を利用して補正する、いわゆる互換対物レンズについても、多くの方式が知られている。

図２２（Ａ）〜図２２（Ｃ）は、従来の合成樹脂製の対物レンズについて説明するための部分拡大断面図である。図２２（Ａ）は、接続面が光軸に平行である場合の従来の対物レンズについて説明するための部分拡大断面図であり、図２２（Ｂ）は、接続面が光軸に対して所定の角度を有している場合の従来の対物レンズについて説明するための部分拡大断面図であり、図２２（Ｃ）は、接続面が光軸に垂直である場合の従来の対物レンズについて説明するための部分拡大断面図である。

回折レンズは、輪帯状の光学面の凹凸が波長オーダの微小なものであり、合成樹脂の射出成形によって製造される。ここで、図２２（Ａ）に示すように、互いに隣接する輪帯状光学面５０１を接続するための接続面５０２が、光軸ＯＡを中心とする円筒面であると、エッジ部分の形状が転写されにくく、接続面５０２の段差の長さｔによっては、レンズ材料である合成樹脂の流れが阻害され、金型への正確な転写が困難となる。

そこで、特許文献１に示される従来の合成樹脂製の対物レンズでは、図２２（Ｂ）に示すように、互いに隣接する輪帯状光学面６０１を接続するための接続面６０２が、円錐面で形成されている。すなわち、それぞれの接続面６０２は、対物レンズの光軸ＯＡを回転軸とした円錐面の一部から構成されている。

このように、互いに隣接する輪帯状光学面６０１を接続するための接続面６０２が円錐面で構成される場合、図２２（Ａ）のように互いに隣接する輪帯状光学面５０１を接続するための接続面５０２が円筒面で構成される場合と比較して、合成樹脂製の対物レンズの射出成形時に、接続面６０２の段差の形状を正確に転写することができる。

一方、特許文献２には、図２２（Ｃ）に示すように、互いに隣接する輪帯状光学面７０１を接続するための接続面７０２に形成される段差が、光軸ＯＡに垂直な平面で形成されている。

このように、互いに隣接する輪帯状光学面７０１を接続するための接続面７０２を光軸ＯＡに垂直な平面で構成した場合、合成樹脂製の対物レンズの射出成形時に、接続面７０２の段差の形状をさらに正確に転写することができる。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２で開示されている従来の合成樹脂製の対物レンズでは、光軸を中心とした輪帯状光学面の断面が略鋸歯形状である場合の接続面の形状について言及されているのみである。そのため、特許文献１及び特許文献２では、輪帯状光学面の断面が略階段形状である場合、又は、輪帯状光学面の断面が略鋸歯形状及び略階段形状の両方を備えた場合の接続面の形状については全く考慮されていない。また、特許文献１及び特許文献２では、射出成形に用いる金型の加工性及び金型を加工するバイト（刃物）の形状を考慮した上での最適な接続面の形状についても一切言及されていない。

さらに、ＢＤ等の開口数が高い対物レンズでは、有効領域の最外周近傍において、レーザ光の入射角、すなわち光軸に垂直な面とレンズ面とのなす角度（レンズ傾斜角）が大きくなり、光量損失も大きくなる。そのため、ピッチの狭い回折構造を対物レンズの表面に形成することに伴う光量損失も抑制しなければならない。しかしながら、特許文献１及び特許文献２には、輪帯状光学面の断面が略鋸歯形状及び／又は略階段形状の回折構造を備えた高開口数の対物レンズにおける光量損失に関する定量的な考察がなされておらず、高開口数の対物レンズに好適な接続面の形状についても一切開示されていない。

特開平７−２９４７０７号公報 特開２００４−１０１９５４号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる対物レンズ、光学ヘッド及び光ディスク装置を提供することを目的とするものである。

本発明の一局面に係る対物レンズは、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する光学ヘッドに用いられる対物レンズであって、前記対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略階段形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する前記複数の分割面同士を接続する複数の接続面とを有し、前記複数の接続面は、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第１の接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第２の接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の接続面とを含み、前記複数の分割面は、第１の分割面と、前記第１の分割面に隣接する第２の分割面と、前記第２の分割面に隣接する第３の分割面と、前記第３の分割面に隣接する第４の分割面とを含み、前記第１の分割面は、前記第２の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記第２の分割面は、前記第３の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記第３の分割面は、前記第４の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記光学面と前記対物レンズの光軸との交点で、前記光学面に接する平面を基準面として、前記第２の分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、前記第３の分割面と前記基準面との間隔は、前記第２の分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、前記第４の分割面と前記基準面との間隔は、前記第３の分割面と前記基準面との間隔よりも小さく、前記第１の接続面は、前記第１の分割面と前記第２の分割面とを接続し、前記第２の接続面は、前記第２の分割面と前記第３の分割面とを接続し、前記第３の接続面は、前記第３の分割面と前記第４の分割面とを接続する。

この構成によれば、対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略階段形状でありかつ対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する複数の分割面同士を接続する複数の接続面とを有している。複数の接続面は、対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第１の接続面と、対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第２の接続面と、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の接続面とを含む。複数の分割面は、第１の分割面と、第１の分割面に隣接する第２の分割面と、第２の分割面に隣接する第３の分割面と、第３の分割面に隣接する第４の分割面とを含む。第１の分割面は、第２の分割面よりも対物レンズの光軸に近く、第２の分割面は、第３の分割面よりも対物レンズの光軸に近く、第３の分割面は、第４の分割面よりも対物レンズの光軸に近い。ここで、光学面と対物レンズの光軸との交点で、光学面に接する平面を基準面とする。第２の分割面と基準面との間隔は、第１の分割面と基準面との間隔よりも大きく、第３の分割面と基準面との間隔は、第２の分割面と基準面との間隔よりも大きく、第４の分割面と基準面との間隔は、第３の分割面と基準面との間隔よりも小さい。第１の接続面は、第１の分割面と第２の分割面とを接続し、第２の接続面は、第２の分割面と第３の分割面とを接続し、第３の接続面は、第３の分割面と第４の分割面とを接続する。

本発明によれば、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の接続面により、第３の分割面と第４の分割面とが接続され、対物レンズの有効領域の最外周近傍において入射する光線がレンズ面で屈折及び回折された際に光路が遮断されないので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる。

本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

本発明の実施の形態１における対物レンズの構成を示す図である。 本発明の実施の形態１における対物レンズのレンズ面の光軸付近を示す部分拡大断面図である。 回折構造を備えた対物レンズに入射する光線の挙動を説明するための図である。 （Ａ）は、角度θ_ｂが角度θ_ｅに等しい場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、（Ｂ）は、角度θ_ｂが０である場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、（Ｃ）は、角度θ_ｂが角度θ_ｅより大きい場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、（Ｄ）は、角度θ_ｂが９０度である場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図である。 （Ａ）は、本発明の実施の形態１における合成樹脂製の対物レンズを射出成型によって生産する場合に用いる金型の形状を示す図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１における対物レンズの金型の加工について説明するための図である。 （Ａ）は、ベース非球面のレンズ傾斜角を示す図であり、（Ｂ）は、回折構造による実際のレンズ面のレンズ傾斜角を示す図である。 本発明の実施の形態２における対物レンズの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２における対物レンズのレンズ面の光軸付近を示す部分拡大断面図である。 （Ａ）は、円錐接続面の角度θ_ｂが角度θ_ｅに等しい場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、（Ｂ）は、円錐接続面の角度θ_ｂが０である場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、（Ｃ）は、円筒接続面の角度θ_ｃが０である場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、（Ｄ）は、円筒接続面の角度θ_ｃが０より大きい場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図である。 （Ａ）は、本発明の実施の形態２における合成樹脂製の対物レンズを射出成型によって生産する場合に用いる金型の形状を示す図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態２における対物レンズの金型の加工について説明するための図である。 本発明の実施の形態２における円錐接続面の角度を説明するための図である。 本発明の実施の形態３における対物レンズの構成を示す図である。 本発明の実施の形態３における対物レンズの内周領域を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態３における対物レンズの外周領域を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態３において、内周領域における円筒接続面の間隔及び円錐接続面の間隔について説明するための図である。 本発明の実施の形態３における対物レンズの内周領域と外周領域との境界部分の実形状を示す図である。 （Ａ）は、内周領域における接続面の理想的な形状を示す図であり、（Ｂ）は、特許文献２を適用した場合における接続面の形状を示す図であり、（Ｃ）は、特許文献１を適用した場合における接続面の形状を示す図であり、（Ｄ）は、本実施の形態３の内周領域における接続面の形状を示す図である。 本発明の実施の形態４における対物レンズの構成を示す図である。 本発明の実施の形態４における対物レンズの内周領域、中周領域及び外周領域を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態５における光学ヘッドの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態６における光ディスク装置の概略構成を示す図である。 （Ａ）は、接続面が光軸に平行である場合の従来の対物レンズについて説明するための部分拡大断面図であり、（Ｂ）は、接続面が光軸に対して所定の角度を有している場合の従来の対物レンズについて説明するための部分拡大断面図であり、（Ｃ）は、接続面が光軸に垂直である場合の従来の対物レンズについて説明するための部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における対物レンズの構成を示す図である。図１の左図は、本実施の形態１の合成樹脂製の対物レンズ１０の構成を示す平面図であり、図１の右図は、対物レンズ１０の構成を示す断面図である。対物レンズ１０の光源側（レーザ光の入射する側）のレンズ面１２は、ベースとなる球面又は非球面を備えている。このベースとなる球面又は非球面（以下、ベース非球面と総称する）に、対物レンズ１０の光軸ＯＡを中心とした輪帯状の複数の光学面を有する鋸歯状の回折構造が形成されている。

一方、レンズ面１２に対向する対物レンズ１０の光ディスク側（レーザ光が出射する側）のレンズ面１３は、球面又は非球面となっている。

図２は、本実施の形態１における対物レンズ１０のレンズ面１２の光軸ＯＡ付近を示す部分拡大断面図である。

レンズ面１２のベース非球面に形成されている回折構造は、光軸ＯＡを中心とした円形光学面１２ｏと、円形光学面１２ｏの外側に設けられた同心の複数の輪帯状光学面１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・とで構成されている。また、円形光学面１２ｏと輪帯状光学面１２ａとは、輪帯状の接続面１５ａによって接続され、輪帯状光学面１２ａ，１２ｂ，・・・と輪帯状光学面１２ａ，１２ｂ，・・・に隣接する輪帯状光学面輪帯状光学面１２ｂ，１２ｃ，・・・とは、輪帯状の接続面１５ｂ，１５ｃ，・・・によって接続されている。

対物レンズ１０は、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製である。なお、開口数は、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。

レンズ面１２は、光軸ＯＡを中心とした円形形状を有する円形光学面１２ｏと、断面が略鋸歯形状でありかつ対物レンズ１０の光軸ＯＡを中心として輪帯状に分割された複数の輪帯状光学面１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・とからなる光学面１２１と、互いに隣接する複数の輪帯状光学面同士を接続する、対物レンズ１０の光軸ＯＡを中心とした円錐面で構成される接続面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ・・・とを有している。なお、本発明において、鋸歯形状との文言は、鋸歯形状に類似した略鋸歯形状も含む。

複数の輪帯状光学面は、輪帯状光学面１２ａと、輪帯状光学面１２ａに隣接する輪帯状光学面１２ｂとを少なくとも含む。輪帯状光学面１２ａは、輪帯状光学面１２ｂよりも対物レンズ１０の光軸ＯＡに近い。

ここで、光学面１２１と対物レンズ１０の光軸ＯＡとの交点で、光学面１２１に接する平面を基準面ＲＰとする。輪帯状光学面１２ｂと基準面ＲＰとの間隔は、輪帯状光学面１２ａと基準面ＲＰとの間隔よりも大きい。

なお、本実施の形態１において、各輪帯状光学面と基準面との間隔は、例えば各輪帯状光学面の半径方向の長さの中点から基準面までの間隔を表すが、本発明は特にこれに限定されず、例えば各輪帯状光学面の基準面に最も近い点から基準面までの間隔を表してもよい。

接続面１５ｂは、輪帯状光学面１２ａと輪帯状光学面１２ｂとを接続する。

回折構造を形成する円形光学面１２ｏ及び輪帯状光学面１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・自身は、球面又は非球面からなる光学面である。対物レンズ１０のレンズ面１２の断面は、図２に示すように略鋸歯形状となっている。鋸歯形状の段差の間隔Δｔは、例えば所定の基準波長λ［μｍ］において、回折効率が最大となるように決定される。

接続面１５ａは、その内側の円形光学面１２ｏとその外側の輪帯状光学面１２ａとを接続している。接続面１５ｂ，１５ｃ，・・・は、その内側の輪帯状光学面１２ａ，１２ｂ，・・・と、その外側の輪帯状光学面１２ｂ、１２ｃ・・・とを接続している。接続面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，・・・は、いずれも対物レンズ１０の光軸ＯＡと所定の角度θ_ｂをなしている。

図３は、回折構造を備えた対物レンズに入射する光線の挙動を説明するための図である。ここで、図３に示すように、ある対物レンズにおいて、光軸ＯＡに対して平行な光線Ｘが、半径Ｒの位置に入射する場合を考える。

半径Ｒの位置に入射した光線Ｘが、レンズ面で屈折及び回折されて光線Ｙになるとすると、光軸ＯＡと光線Ｙとのなす角度θ_ｅは、以下のように求められる。

図３に示すように、光線Ｘが入射するレンズ面をベース非球面Ｂとし、半径Ｒにおけるベース非球面Ｂの傾斜角（光軸ＯＡに垂直な面とのなす角度）をθとすると、光軸ＯＡに対して平行な光線Ｘの入射角θ_０は、θ_０＝θである。

ここで、半径Ｒにおいて光線Ｘがベース非球面Ｂに接する仮想平面Ｐ１に入射角θ_０（＝θ）で入射した場合、ベース非球面Ｂに形成されている回折構造の半径Ｒにおけるピッチｄ［μｍ］、入射光線の基準波長λ［μｍ］、基準波長λにおいて回折効率が最大となる回折次数ｍ（ｍは整数）、及び仮想平面Ｐ１に平行な仮想平面Ｐ２から出射される光線Ｚの仮想出射角θ_ｄは、下記の式（１）で表すことができる。

ｄ（ｓｉｎθ±ｓｉｎθ_ｄ）＝ｍλ （１）

ここで、回折構造が凸レンズのパワーを持つ場合、上記の式（１）は、下記の式（２）となる。

ｄ（ｓｉｎθ−ｓｉｎθ_ｄ）＝ｍλ （２）

上記の式（２）を変形し、下記の式（３）が得られる。

ｓｉｎθ_ｄ＝ｓｉｎθ−ｍλ／ｄ （３）

一方、仮想平面Ｐ１と仮想平面Ｐ２とからなる屈折率ｎの平行平板を仮定すると、仮想平面Ｐ１から出射されて仮想平面Ｐ２に入射する光線Ｙの出射角θ_１と、仮想平面Ｐ２から出射される光線Ｚの仮想出射角θ_ｄとは、スネルの法則により、下記の式（４）を満たす。

ｓｉｎθ_ｄ＝ｎ・ｓｉｎθ_１ （４）

従って、式（３）及び式（４）より、下記の式（５）となる。

ｎ・ｓｉｎθ_１＝ｓｉｎθ−ｍλ／ｄ （５）

出射角θ_１は、下記の式（６）で表される。

ここで、図３に示すように、光軸ＯＡに対して平行に入射した光線Ｘがレンズ面で屈折及び回折された光線Ｙと、光軸ＯＡとのなす角度θ_ｅは、明らかに、下記の式（７）で表される。

θ_ｅ＝θ−θ_１ （７）

したがって、角度θ_ｅは、下記の式（８）で表される。

ところで、一般的に、ＢＤ等の高密度光ディスクに用いられる高開口数（例えば、開口数が０．８以上）の対物レンズでは、有効領域の最外周近傍におけるレンズ傾斜角が非常に大きくなる。特に、ガラスと比較して屈折率の小さい合成樹脂製の対物レンズでは、最外周近傍におけるレンズ傾斜角は６０ｄｅｇ前後にもなり、表面に反射防止コート（ＡＲコート）を蒸着したとしても、表面反射による光量損失は小さくない。

さらに、レンズ面に回折構造を形成した対物レンズでは、外周に向かうほどピッチが小さくなるものが多く、この狭ピッチ化に伴う光量損失（回折効率の低下）も無視できない。

すなわち、高開口数（例えば、開口数が０．８以上）であり、かつ回折構造を備えた合成樹脂製の対物レンズでは、有効領域内において最外周近傍の光量損失が最も大きくなる。

図４（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態１における隣接する輪帯状光学面を接続する接続面の角度と光量損失との関係を示す図である。図４（Ａ）は、角度θ_ｂが角度θ_ｅに等しい場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、図４（Ｂ）は、角度θ_ｂが０である場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、図４（Ｃ）は、角度θ_ｂが角度θ_ｅより大きい場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、図４（Ｄ）は、角度θ_ｂが９０度である場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図である。

ここで、図４（Ａ）に示すように、隣接する輪帯状光学面を接続する接続面（例えば接続面１５ｘ）と光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂが、上記の式（８）で求められる角度θ_ｅと同じである（θ_ｂ＝θ_ｅ）と、外周側に隣接する輪帯状光学面（例えば輪帯状光学面１２ｘ）に入射する光線Ｘがレンズ面で屈折及び回折された光線Ｙの光路は、遮断されない。

また、図４（Ｂ）に示すように、光線Ｘより内周側の光線Ｘ’がレンズ面１２で屈折及び回折された光線Ｙ’の光路は、接続面１５ｚが光軸ＯＡと平行である、すなわち角度θ_ｂが０である（θ_ｂ＝０）である場合、遮断される。すなわち、接続面の形状が、図４（Ａ）に示したθ_ｂ＝θ_ｅの構成と、図４（Ｂ）に示すθ_ｂ＝０の構成とでは、実質的に光量損失すなわち回折効率の低下は同等であり、さらに０＜θ_ｂ≦θ_ｅの範囲であれば、光量損失すなわち回折効率の低下が同等となることは明らかである。

すなわち、接続面と対物レンズ１０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、下記の式（９）を満たす。

なお、λ_１［μｍ］は対物レンズ１０に入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは対物レンズ１０の波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は対物レンズ１０の有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は回折構造の光軸ＯＡと垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは回折構造で発生する波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。

一方、図４（Ｃ）又は図４（Ｄ）に示すように、隣接する輪帯状光学面を接続する接続面と光軸とのなす角度θ_ｂが角度θ_ｅより大きい（θ_ｂ＞θ_ｅ）場合又は接続面と光軸とのなす角度θ_ｂが９０度である（θ_ｂ＝９０ｄｅｇ）場合、光線Ｘがレンズ面で屈折及び回折された光線Ｙの光路が遮断される。そのため、図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に示す構成と比較した場合、図４（Ｃ）又は図４（Ｄ）に示す構成では、光量損失すなわち回折効率の低下が発生する。

本実施の形態１の合成樹脂製の対物レンズ１０において、使用する光源の基準波長λを０．４０５［μｍ］とし、合成樹脂の波長λにおける屈折率ｎを１．５２とし、有効半径Ｒｅ［ｍｍ］におけるベース非球面のレンズ傾斜角θを６０［ｄｅｇ］とし、回折構造のピッチｄを１０［μｍ］とし、波長λにおいて回折効率が最大となる回折次数ｍを＋１［次］とすると、上記の式（８）より、角度θ_ｅは、２７．１［ｄｅｇ］となる。

図５（Ａ）は、本発明の実施の形態１における合成樹脂製の対物レンズを射出成型によって生産する場合に用いる金型の形状を示す図であり、図５（Ｂ）は、本発明の実施の形態１における対物レンズの金型の加工について説明するための図である。

図２に示した本実施の形態１の対物レンズ１０の接続面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，・・・は、対物レンズ１０の光軸ＯＡに対して２７．１［ｄｅｇ］の角度θ_ｂ（θ_ｂ＝θ_ｅ）を有している。図５（Ａ）に示すように、対物レンズ１０を射出成型によって大量生産する場合に用いる金型１７において、接続面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，・・・に対応する加工面１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，・・・は光軸ＯＡに対して角度θ_ｂを有する。従って、図５（Ｂ）に示すように、金型１７を加工するバイト（刃物）１９の刃先角度θ_ｋを角度θ_ｂと等しい２７．１［ｄｅｇ］とすることで、金型１７の加工面１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，・・・を容易に加工することができる。また、バイト１９の先端が極端に細くならないため、金型加工時にバイトの先端がチッピングする（欠ける）のを抑制することができる。

また、対物レンズ１０の接続面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，・・・は、対物レンズ１０の光軸ＯＡを回転軸とした円錐面の一部から構成される。そのため、射出成型する際に、円形光学面１２ｏ、輪帯状光学面１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・、及び接続面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，・・・における転写不良が生じにくく、また離型性も向上し、収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

さらに、有効半径Ｒｅ［ｍｍ］の位置に対応する最外周近傍において、入射する光線がレンズ面で屈折及び回折された際に光路が遮断されないよう、接続面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，・・・と光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂは、角度θ_ｅと等しい２７．１［ｄｅｇ］としている。そのため、接続面が光軸ＯＡを回転軸とした円筒面の一部から構成される場合と比較して、実質的に光量損失が発生しない。従って、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

以上の本実施の形態１の構成によれば、対物レンズのベース非球面に形成されている回折構造において、隣接する輪帯状光学面同士を接続する輪帯状の接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂは、光軸に対して平行に入射した光線がレンズ面で屈折及び回折された光線と、光軸とのなす角度θ_ｅと等しく、角度θ_ｅは、上記の式（８）で表される。

これにより、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

また、射出成形に用いる金型の加工が容易になると共に、金型加工時にバイトの先端がチッピングするのを抑制できる。さらに、射出成形する際の転写性及び離型性も向上するので、収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

なお、本実施の形態１の対物レンズ１０は、θ_ｂ＝θ_ｅとなる場合について説明しているが、０＜θ_ｂ≦θ_ｅとなる範囲においては、実質的に最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。なお、金型を加工するバイトの先端が極端に細くなると、金型加工時にバイトの先端がチッピングするおそれがあるため、角度θ_ｂは２０［ｄｅｇ］以上とすることが好ましい。

以上より、輪帯状の接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂは、射出成形の際の転写性、離型性及び金型の加工性等を鑑みて０＜θ_ｂ≦θ_ｅの範囲内、より好ましくは、２０［ｄｅｇ］≦θ_ｂ≦θ_ｅの範囲内で適宜変更してもよい。

なお、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、ベース非球面に形成された回折構造による実際の光学面のレンズ傾斜角θ_ｒは、ベース非球面のレンズ傾斜角θとは異なる。図６（Ａ）は、ベース非球面のレンズ傾斜角を示す図であり、図６（Ｂ）は、回折構造による実際のレンズ面のレンズ傾斜角を示す図である。

ここで、図６（Ｂ）に示す段差の間隔Δｔが、回折効率が最大となるよう、波長λの整数倍の位相差を与えるように形成されている場合、光線Ｘがベース非球面に形成される回折構造によって屈折及び回折された光線Ｙの出射角（図３における出射角θ_１）は、スネルの法則に従って、光線Ｘが回折構造による実際の光学面で屈折された場合のレンズ傾斜角θ_ｒと等しくなる。

すなわち、レンズ傾斜角θ_ｒは、下記の式（１０）で表される。

ｓｉｎθ_ｒ＝ｎ・ｓｉｎθ_１ （１０）

したがって、出射角θ_１は、下記の式（１１）で表される。

ここで、図３に示したように、角度θ_ｅは、明らかに、下記の式（１２）で表される。

θ_ｅ＝θ_ｒ−θ_１ （１２）

したがって、角度θ_ｅは、下記の式（１３）で表される。

従って、上記の式（８）の代わりに、回折構造による実際の光学面のレンズ傾斜角θ_ｒを用いた上記の式（１３）を適用することも可能である。

すなわち、円錐接続面と対物レンズ１０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、下記の式（１４）を満たしてもよい。

なお、θ_ｒ［ｄｅｇ］は対物レンズ１０の有効領域の最外周における輪帯状光学面のレンズ傾斜角を表し、ｎは対物レンズ１０に入射するレーザ光の光源波長における対物レンズ１０の屈折率を表す。

なお、本実施の形態１では、レーザ光が入射するレンズ面１２のみに回折構造が形成されているが、本発明は特にこれに限定されず、レンズ面１２及びレンズ面１３の両面に回折構造が形成されていてもよい。このことは、他の実施の形態の対物レンズについても同様である。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における対物レンズの構成を示す図である。図７の左図は、本実施の形態２の合成樹脂製の対物レンズ２０の構成を示す平面図であり、図７の右図は、対物レンズ２０の構成を示す断面図である。対物レンズ２０の光源側（レーザ光の入射する側）のレンズ面２２は、ベース非球面を備えている。このベース非球面に、対物レンズ２０の光軸ＯＡを中心とした輪帯状の複数の光学面を有する階段状の回折構造が形成されている。

一方、レンズ面２２に対向する対物レンズ２０の光ディスク側（レーザ光が出射する側）のレンズ面２３は、球面又は非球面となっている。

図８は、本実施の形態２における対物レンズ２０のレンズ面２２の光軸ＯＡ付近を示す部分拡大断面図である。

レンズ面２２のベース非球面に形成されている回折構造は、光軸ＯＡを中心とした円形光学面２２ｏと、円形光学面２２ｏの外側に設けられた同心の輪帯状光学面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，・・・とで構成されている。また、円形光学面２２ｏと、輪帯状光学面２２ａとは、輪帯状の円筒接続面２５ａによって接続される。輪帯状光学面２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，・・・と、輪帯状光学面２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，・・・に隣接する輪帯状光学面２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，・・・とは、輪帯状の円筒接続面２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，・・・によって接続される。輪帯状光学面２２ｃ，２２ｇ，・・・と、輪帯状光学面２２ｃ，２２ｇ，・・・に隣接する輪帯状光学面２２ｄ，２２ｈ，・・・とは、輪帯状の円錐接続面２６ａ，２６ｂ，・・・によって接続される。

レンズ面２２は、光軸ＯＡを中心とした円形形状を有する円形光学面２２ｏと、断面が略階段形状でありかつ対物レンズ２０の光軸ＯＡを中心として輪帯状に分割された複数の輪帯状光学面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，・・・とからなる光学面２２１と、互いに隣接する複数の輪帯状光学面同士を接続する複数の接続面２５１とを有している。なお、本発明において、階段形状との文言は、階段形状に類似した略階段形状も含む。

複数の接続面２５１は、対物レンズ２０の光軸ＯＡを中心とした円筒面で構成される円筒接続面２５ｂと、対物レンズ２０の光軸ＯＡを中心とした円筒面で構成される円筒接続面２５ｃと、対物レンズ２０の光軸ＯＡを中心とした円錐面で構成される円錐接続面２６ａとを少なくとも含む。また、複数の輪帯状光学面は、輪帯状光学面２２ａと、輪帯状光学面２２ａに隣接する輪帯状光学面２２ｂと、輪帯状光学面２２ｂに隣接する輪帯状光学面２２ｃと、輪帯状光学面２２ｃに隣接する輪帯状光学面２２ｄとを少なくとも含む。

輪帯状光学面２２ａは、輪帯状光学面２２ｂよりも対物レンズ２０の光軸ＯＡに近く、輪帯状光学面２２ｂは、輪帯状光学面２２ｃよりも対物レンズ２０の光軸ＯＡに近く、輪帯状光学面２２ｃは、輪帯状光学面２２ｄよりも対物レンズ２０の光軸ＯＡに近い。

ここで、光学面２２１と対物レンズ２０の光軸ＯＡとの交点で、光学面２２１に接する平面を基準面ＲＰとする。輪帯状光学面２２ｂと基準面ＲＰとの間隔は、輪帯状光学面２２ａと基準面ＲＰとの間隔よりも大きく、輪帯状光学面２２ｃと基準面ＲＰとの間隔は、輪帯状光学面２２ｂと基準面ＲＰとの間隔よりも大きく、輪帯状光学面２２ｄと基準面ＲＰとの間隔は、輪帯状光学面２２ｃと基準面ＲＰとの間隔よりも小さい。

なお、本実施の形態２において、各輪帯状光学面と基準面との間隔は、例えば各輪帯状光学面の半径方向の長さの中点から基準面までの間隔を表すが、本発明は特にこれに限定されず、例えば各輪帯状光学面の基準面に最も近い点から基準面までの間隔を表してもよい。

円筒接続面２５ｂは、輪帯状光学面２２ａと輪帯状光学面２２ｂとを接続する。円筒接続面２５ｃは、輪帯状光学面２２ｂと輪帯状光学面２２ｃとを接続する。円錐接続面２６ａは、輪帯状光学面２２ｃと輪帯状光学面２２ｄとを接続する。

輪帯状光学面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、円筒接続面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ及び円錐接続面２６ａが対物レンズ２０の外周方向へ繰り返し形成されることにより、対物レンズ２０の回折構造が形成される。

なお、本実施の形態において、輪帯状光学面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，・・・は分割面の一例に相当し、光学面２２１は光学面の一例に相当し、複数の接続面２５１は複数の接続面の一例に相当し、円筒接続面２５ｂは第１の接続面の一例に相当し、円筒接続面２５ｃは第２の接続面の一例に相当し、円錐接続面２６ａは第３の接続面の一例に相当し、輪帯状光学面２２ａは第１の分割面の一例に相当し、輪帯状光学面２２ｂは第２の分割面の一例に相当し、輪帯状光学面２２ｃは第３の分割面の一例に相当し、輪帯状光学面２２ｄは第４の分割面の一例に相当し、基準面ＲＰは基準面の一例に相当する。

回折構造を形成する円形光学面２２ｏ及び輪帯状光学面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，・・・自身は、球面又は非球面からなる光学面である。対物レンズ２０のレンズ面２２の断面は、図８に示すように略階段形状となっている。階段形状の回折構造は４段を一周期とし、階段形状の段差は、例えば所定の基準波長λ［μｍ］において、回折効率が最大となるように決定されるか、又は、複数の波長の回折効率のバランスを鑑みて決定される。

円筒接続面２５ａは、その内側の円形光学面２２ｏとその外側の輪帯状光学面２２ａとを接続している。円筒接続面２５ｂ，２５ｃ，・・・は、その内側の輪帯状光学面２２ａ，２２ｂ，・・・と、その外側の輪帯状光学面２２ｂ，２２ｃ，・・・とを接続している。

また、円錐接続面２６ａは、その内側の輪帯状光学面２２ｃと、その外側の輪帯状光学面２２ｄとを接続している。

さらに、円筒接続面２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，・・・は、その内側の輪帯状光学面２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，・・・と、その外側の輪帯状光学面２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，・・・とを接続している。円錐接続面２６ｂは、その内側の輪帯状光学面２２ｇと、その外側の輪帯状光学面２２ｈとを接続している。

図８に示すように、円筒接続面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，・・・は、４段を一周期とする階段形状の回折構造のうち、対物レンズ２０の厚さが小さくなる方向に段差（間隔Δｔ／３）を形成し、円錐接続面２６ａ，２６ｂ，・・・は、４段を一周期とする階段形状の回折構造のうち、対物レンズ２０の厚さが大きくなる方向に段差（間隔Δｔ）を形成している。円筒接続面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆの光軸方向の長さは、円錘接続面２６ａ，２６ｂの光軸方向の長さより短い。なお、本実施の形態では、円筒接続面の光軸方向の長さは、円錘接続面の光軸方向の長さの例えば１／３である。

また、円筒接続面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，・・・は、対物レンズ２０の光軸ＯＡと平行であり、円錘接続面２６ａ，２６ｂ，・・・は、対物レンズ２０の光軸ＯＡと所定の角度θ_ｂをなしている。

図９（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態２における隣接する輪帯状光学面を接続する接続面の角度と光量損失との関係を示す図である。図９（Ａ）は、円錐接続面の角度θ_ｂが角度θ_ｅに等しい場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、図９（Ｂ）は、円錐接続面の角度θ_ｂが０である場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、図９（Ｃ）は、円筒接続面の角度θ_ｃが０である場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図であり、図９（Ｄ）は、円筒接続面の角度θ_ｃが０より大きい場合の接続面の角度と光量損失との関係を示す図である。

ここで、図９（Ａ）に示すように、隣接する輪帯状光学面を接続する段差の間隔（Δｔ）が大きい円錐接続面（例えば円錐接続面２６ｘ）と光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂが、上記の式（８）で求められる角度θ_ｅと同じである（θ_ｂ＝θ_ｅ）と、外周側に隣接する輪帯状光学面（例えば輪帯状光学面２２ｘ）に入射する光線Ｘがレンズ面で屈折及び回折された光線Ｙの光路は、遮断されない。

また、図９（Ｂ）に示すように、光線Ｘより内周側の光線Ｘ’がレンズ面２２で屈折及び回折された光線Ｙ’の光路は、円錐接続面２６ｚが光軸ＯＡと平行である、すなわち角度θ_ｂが０である（θ_ｂ＝０）場合、遮断される。すなわち、接続面の形状が、図９（Ａ）に示したθ_ｂ＝θ_ｅの構成と、図９（Ｂ）に示すθ_ｂ＝０の構成とでは、実質的に光量損失すなわち回折効率の低下は同等であり、さらに０＜θ_ｂ≦θ_ｅの範囲であれば、光量損失すなわち回折効率の低下が同等となることは明らかである。

すなわち、対物レンズ２０は、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製である。光学面２２１は、断面が略階段形状の回折構造を有し、円錐接続面と対物レンズ２０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、下記の式（１５）を満たす。

なお、λ_１［μｍ］は対物レンズ２０に入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは対物レンズ２０の波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は対物レンズ２０の有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は回折構造の光軸ＯＡと垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは回折構造で発生する波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。

一方、図９（Ｃ）に示すように、隣接する輪帯状光学面を接続する段差の間隔（Δｔ／３）が小さい円筒接続面（例えば円筒接続面２５ｘ）と光軸ＯＡとのなす角度θ_ｃが０である（θ_ｃ＝０）場合、外周側に隣接する輪帯状光学面（例えば輪帯状光学面２２ｖ）に入射する光線Ｖがレンズ面２２で屈折及び回折された光線Ｗの光路は、円筒接続面２５ｘによって遮断されない。

ところが、図９（Ｄ）に示すように、円筒接続面（例えば円筒接続面２５ｘ）と光軸ＯＡとのなす角度θ_ｃが０より大きい（θ_ｃ＞０）場合、外周側に隣接する輪帯状光学面（例えば輪帯状光学面２２ｖ）に入射する光線Ｖは、円筒接続面２５ｘによって遮断される。そのため、図９（Ｃ）に示す構成と比較した場合、図９（Ｄ）に示す構成では、光量損失すなわち回折効率の低下が発生する。

本実施の形態２の合成樹脂製の対物レンズ２０において、使用する光源の基準波長λを０．４０５［μｍ］とし、合成樹脂の波長λにおける屈折率ｎを１．５２とし、有効半径Ｒｅ［ｍｍ］におけるベース非球面のレンズ傾斜角θを６０［ｄｅｇ］とし、回折構造（一周期）のピッチｄを１０［μｍ］とし、回折次数ｍを＋１［次］とすると、上記の式（８）より、角度θ_ｅは、２７．１［ｄｅｇ］となる。

図１０（Ａ）は、本発明の実施の形態２における合成樹脂製の対物レンズを射出成型によって生産する場合に用いる金型の形状を示す図であり、図１０（Ｂ）は、本発明の実施の形態２における対物レンズの金型の加工について説明するための図である。

図１０（Ａ）に示す本実施の形態２の対物レンズ２０の円錐接続面２６ａ，２６ｂは、対物レンズ２０の光軸ＯＡに対して２７．１［ｄｅｇ］の角度θ_ｂ（θ_ｂ＝θ_ｅ）を有しており、円筒接続面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、対物レンズ２０の光軸ＯＡに対して平行である。

従って、図１０（Ａ）に示すように、対物レンズ２０を射出成型によって大量生産する場合に用いる金型２７において、円筒接続面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄに対応する加工面２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは光軸ＯＡに対して平行であり、円錘接続面２６ａ，２６ｂに対応する加工面２８ａ，２８ｂは光軸ＯＡに対して角度θ_ｂを有する。従って、図１０（Ｂ）に示すように、金型２７を加工するバイト（刃物）２９の刃先角度θ_ｋを角度θ_ｂと等しい２７．１［ｄｅｇ］とすることで、金型２７の加工面２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ及び加工面２８ａ，２８ｂを容易に加工することができる。また、バイト２９の先端が極端に細くならないため、金型加工時にバイトの先端がチッピングする（欠ける）のを抑制することができる。

また、対物レンズ２０の複数の接続面のうち、段差の間隔（Δｔ／３）が小さい円筒接続面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，・・・は、対物レンズ１０の光軸ＯＡを回転軸とした円筒面の一部から構成され、段差の間隔（Δｔ）が大きい円錐接続面２６ａ，２６ｂ，・・・は、対物レンズ２０の光軸ＯＡを回転軸とした円錐面の一部から構成される。そのため、射出成型する際に、円形光学面２２ｏ、輪帯状光学面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，・・・、円筒接続面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，・・・、及び円錐接続面２６ａ，２６ｂ，・・・における転写不良が生じにくく、また離型性も向上し、収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

さらに、有効半径Ｒｅ［ｍｍ］の位置に対応する最外周近傍において、入射する光線がレンズ面で屈折及び回折された際に光路が遮断されないよう、段差の間隔（Δｔ）が大きい円錐接続面２６ａ，２６ｂ，・・・と光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂは、角度θ_ｅと等しい２７．１［ｄｅｇ］としている。そのため、円錐接続面が光軸ＯＡを回転軸とした円筒面の一部から構成される場合と比較して、実質的に光量損失が発生しない。従って、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

一方、段差の間隔（Δｔ／３）が小さい円筒接続面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，・・・は、光軸ＯＡを回転軸とした円筒面の一部から構成されるので、実質的に光量損失は発生しない。従って、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

以上の本実施の形態２の構成によれば、対物レンズ２０のベース非球面に形成されている回折構造において、隣接する輪帯状光学面同士を接続する輪帯状の接続面のうち、段差の間隔（Δｔ）が大きい円錐接続面と対物レンズ２０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂは、光軸ＯＡに対して平行に入射した光線がレンズ面で屈折及び回折された光線と、光軸ＯＡとのなす角度θ_ｅと等しく（θ_ｂ＝θ_ｅ）、角度θ_ｅは、上記の式（８）で表される。

これにより、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

また、射出成形に用いる金型の加工が容易になると共に、金型加工時にバイトの先端がチッピングするのを抑制できる。さらに、射出成形する際の転写性及び離型性も向上するので、収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

なお、本実施の形態２の対物レンズ２０は、θ_ｂ＝θ_ｅとなる場合について説明しているが、０＜θ_ｂ≦θ_ｅとなる範囲においては、実質的に最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。なお、金型を加工するバイトの先端が極端に細くなると、金型加工時にバイトの先端がチッピングするおそれがあるため、角度θ_ｂは２０［ｄｅｇ］以上とすることが好ましい。

すなわち、対物レンズ２０は、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製である。光学面２２１は、断面が略階段形状の回折構造を有し、円錐接続面と対物レンズ２０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、下記の式（１６）を満たすことが好ましい。

なお、λ_１［μｍ］は対物レンズ２０に入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは対物レンズ２０の波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は対物レンズ２０の有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は回折構造の光軸ＯＡと垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは回折構造で発生する波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。

以上より、輪帯状の円錐接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂは、射出成形の際の転写性、離型性及び金型の加工性等を鑑みて０＜θ_ｂ≦θ_ｅの範囲内、より好ましくは、２０［ｄｅｇ］≦θ_ｂ≦θ_ｅの範囲内で適宜変更してもよい。

ところで、本実施の形態２の対物レンズ２０を成形するに当たって、実際にバイトを作成して金型を加工した結果、バイトの刃先の角度θ_ｋは、θ_ｋ≒４５［ｄｅｇ］、より具体的にはθ_ｋ＝４５±５［ｄｅｇ］の範囲内とすることで、バイト自身の加工性が向上すると共に、金型加工時にバイトの先端がチッピングするのを抑制し、さらには、射出成形の際の転写性及び離型性が良好になることが確認できた。

図１１は、本発明の実施の形態２における円錐接続面の角度を説明するための図である。

ここで、図１１に示すように、段差の間隔（Δｔ／３）が小さい円筒接続面２５ｘが光軸に平行となるように構成することにより、回折効率の低下をある程度抑制できる。そのため、段差の間隔（Δｔ）が大きい円錐接続面２６ｘと光軸とのなす角度θ_ｂが角度θ_ｅより大きい場合であっても、角度θ_ｂを、θ_ｂ≒４５［ｄｅｇ］、より具体的にはθ_ｂ＝４５±５［ｄｅｇ］とすることによって、射出成形の際の転写性、離型性及び金型の加工性等はさらに良好となるので、これらを重視して収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

すなわち、輪帯状の円錐接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂを、θ_ｂ＝４５±５［ｄｅｇ］の範囲で適宜変更することも、本発明の適用範囲内である。円錐接続面と対物レンズ２０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、θ_ｂ＝４５±５を満たすことが好ましい。

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３における対物レンズの構成を示す図である。図１２の左図は、本実施の形態３の合成樹脂製の対物レンズ３０の構成を示す平面図であり、図１２の右図は、本実施の形態３の対物レンズ３０の構成を示す断面図である。対物レンズ３０の光源側（レーザ光の入射する側）のレンズ面３２は、ベース非球面を備えている。このベース非球面に、対物レンズ３０の光軸ＯＡを中心とした輪帯状の複数の光学面を有する階段状の回折構造が形成されている。

一方、レンズ面３２に対向する対物レンズ３０の光ディスク側（レーザ光が出射する側）のレンズ面３３は、球面又は非球面となっている。

レンズ面３２は、対物レンズ３０の光軸を含む内周領域３４と、内周領域３４よりも外周側に配置された外周領域３５とを有している。外周領域３５は、内周領域３４に接している。レンズ面３２のベース非球面に形成されている内周領域３４の回折構造は、光軸ＯＡを中心とした円形光学面３２ｏと、円形光学面３２ｏの外側に設けられた同心の輪帯状光学面３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，・・・とで構成されている。回折構造を形成する円形光学面３２ｏ及び輪帯状光学面３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，・・・自身は、球面又は非球面からなる光学面である。図１２に示すように、光軸ＯＡを含む内周領域３４において、対物レンズ３０のレンズ面３２の断面は、略階段形状となっている。

一方、内周領域３４の周辺の外周領域３５において、対物レンズ３０のレンズ面３２の断面は、略鋸歯形状となっている。レンズ面３２のベース非球面に形成されている外周領域３５の回折構造は、同心の輪帯状光学面４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，・・・で構成されている。

本実施の形態３の対物レンズ３０は、例えば、波長λ_１［μｍ］の青紫レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＢＤと、波長λ_１より大きい波長λ_２（λ_１＜λ_２）［μｍ］の赤色レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＤＶＤとを互換可能な互換対物レンズとして用いられる。

図１２に示す内周領域３４は、ＢＤとＤＶＤとの互換領域であり、開口数が約０．６０〜０．６５に相当する。内周領域３４は、厚さ約０．１ｍｍの光透過層を有するＢＤの情報記録面に青紫レーザ光を収束させると共に、厚さ約０．６ｍｍの光透過層を有するＤＶＤの情報記録面に赤色レーザ光を収束させるよう、階段形状の回折構造が決定される。なお、階段形状の回折構造の光軸方向の段差の間隔は、例えば４段を一周期とし、ＢＤとＤＶＤとの互換性能と、波長λ_１［μｍ］と波長λ_２［μｍ］とにおける回折効率のバランスとを鑑みて決定される。

例えば、円筒接続面の段差の間隔（Δｔ_１／３）は、波長λ_１の青紫レーザ光（λ_１＝４０５ｎｍ）に対して、約１．２５×λ_１［μｍ］の光路差を与え、波長λ_２の赤色レーザ光（λ_２＝６６０ｎｍ）に対して、約０．７５×λ_２［μｍ］の光路差を与えるように決定される。

すなわち、円筒接続面の対物レンズ３０の光軸方向の長さＬ１は、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光に対して、λ_１以上の位相差を与え、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光に対して、λ_２以下の位相差を与えることが好ましい。そして、対物レンズ３０のベース非球面の屈折作用と回折構造の回折作用とによって、光学面３２１に入射した波長λ_１のレーザ光と波長λ_２のレーザ光とは、いずれも対物レンズ３０の光軸方向に出射される。

これにより、波長λ_１と波長λ_２とで逆方向の鋸歯形状を近似できるため、最大回折効率が得られる回折光の回折方向が逆となり、ＢＤとＤＶＤとの互換が容易になる。

図１３は、本発明の実施の形態３における対物レンズの内周領域を示す部分拡大断面図である。図１４は、本発明の実施の形態３における対物レンズの外周領域を示す部分拡大断面図である。

図１３に示すように、内周領域３４において、円形光学面３２ｏと、輪帯状光学面３２ａとは、輪帯状の円筒接続面３５ａによって接続される。輪帯状光学面３２ａ，３２ｂ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，・・・と、輪帯状光学面３２ａ，３２ｂ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，・・・に隣接する輪帯状光学面３２ｂ，３２ｃ，３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，・・・とは、輪帯状の円筒接続面３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，・・・によって接続される。輪帯状光学面３２ｃ，３２ｇ，・・・と、輪帯状光学面３２ｃ，３２ｇ，・・・に隣接する輪帯状光学面３２ｄ，３２ｈ，・・・とは、輪帯状の円錐接続面３６ａ，３６ｂ，・・・によって接続される。

レンズ面３２の内周領域３４は、光軸ＯＡを中心とした円形形状を有する円形光学面３２ｏと、断面が略階段形状でありかつ対物レンズ３０の光軸ＯＡを中心として輪帯状に分割された複数の輪帯状光学面３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，・・・とからなる光学面３２１と、互いに隣接する複数の輪帯状光学面同士を接続する複数の接続面３５１とを有している。

複数の接続面３５１は、対物レンズ３０の光軸ＯＡを中心とした円筒面で構成される円筒接続面３５ｂと、対物レンズ３０の光軸ＯＡを中心とした円筒面で構成される円筒接続面３５ｃと、対物レンズ３０の光軸ＯＡを中心とした円錐面で構成される円錐接続面３６ａとを少なくとも含む。また、複数の輪帯状光学面は、輪帯状光学面３２ａと、輪帯状光学面３２ａに隣接する輪帯状光学面３２ｂと、輪帯状光学面３２ｂに隣接する輪帯状光学面３２ｃと、輪帯状光学面３２ｃに隣接する輪帯状光学面３２ｄとを少なくとも含む。

なお、光学面３２１及び複数の接続面３５１の構成は、実施の形態２における光学面２２１及び複数の接続面２５１の構成と同じである。

円筒接続面３５ａは、その内側の円形光学面３２ｏとその外側の輪帯状光学面３２ａとを接続している。円筒接続面３５ｂ，３５ｃ，・・・は、その内側の輪帯状光学面３２ａ，３２ｂ，・・・と、その外側の輪帯状光学面３２ｂ，３２ｃ，・・・とを接続している。

また、円錐接続面３６ａは、その内側の輪帯状光学面３２ｃと、その外側の輪帯状光学面３２ｄとを接続している。

さらに、円筒接続面３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，・・・は、その内側の輪帯状光学面３２ｄ、３２ｅ，３２ｆ，・・・と、その外側の輪帯状光学面３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，・・・とを接続している。円錐接続面３６ｂは、その内側の輪帯状光学面３２ｇと、その外側の輪帯状光学面３２ｈとを接続している。

図１３に示すように、内周領域３４の円筒接続面３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，・・・は、４段を一周期とする階段形状の回折構造のうち、対物レンズ３０の厚さが小さくなる方向に段差（間隔Δｔ_１／３）を形成し、円錐接続面３６ａ，３６ｂ，・・・は、４段を一周期とする階段形状の回折構造のうち、対物レンズ３０の厚さが大きくなる方向に段差（間隔Δｔ_１）を形成している。

また、円筒接続面３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，・・・は、対物レンズ３０の光軸ＯＡと平行であり、円錘接続面３６ａ，３６ｂ，・・・は、対物レンズ３０の光軸ＯＡと所定の角度θ_ｂ１をなしている。

一方、図１４に示す外周領域３５は、ＢＤ専用の領域であり、開口数が約０．８５に相当する。外周領域３５は、厚さ約０．１ｍｍの光透過層を有するＢＤの情報記録面に青紫レーザ光を収束させるよう、鋸歯形状の回折構造が決定される。なお、鋸歯形状の回折構造の円錐接続面の光軸方向の段差の間隔（Δｔ_２）は、例えば波長λ_１［μｍ］において、回折効率が最大となるように決定される。

レンズ面３２の外周領域３５は、断面が略鋸歯形状でありかつ対物レンズ３０の光軸ＯＡを中心として輪帯状に分割された複数の輪帯状光学面４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，・・・からなる光学面４２１と、互いに隣接する複数の輪帯状光学面同士を接続する、対物レンズ３０の光軸ＯＡを中心とした円錐面で構成される円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・とを有している。

複数の輪帯状光学面は、輪帯状光学面４２ａと、輪帯状光学面４２ａに隣接する輪帯状光学面４２ｂとを少なくとも含む。

なお、光学面４２１及び円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・の構成は、実施の形態１における光学面１２１及び接続面１５ｂ，１５ｃ，・・・の構成と同じである。ただし、光学面４２１は、円形光学面３２ｏを含まない。

なお、本実施の形態において、内周領域３４が第１領域の一例に相当し、外周領域３５が第２領域の一例に相当し、輪帯状光学面４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，・・・が外周分割面の一例に相当し、光学面４２１が外周光学面の一例に相当し、円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・が外周接続面の一例に相当し、輪帯状光学面４２ａが第１の外周分割面の一例に相当し、輪帯状光学面４２ｂが第２の外周分割面の一例に相当する。

図１４に示すように、外周領域３５の円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・は、その内側の輪帯状光学面４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，・・・と、その外側の輪帯状光学面４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，・・・とを接続している。円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・は、いずれも対物レンズ３０の光軸ＯＡと所定の角度θ_ｂ２をなしている。

本実施の形態３の合成樹脂製の対物レンズ３０において、使用する光源の第１の基準波長λ_１を０．４０５［μｍ］とし、合成樹脂の波長λ_１における屈折率ｎを１．５２とし、有効半径Ｒｅ［ｍｍ］におけるベース非球面のレンズ傾斜角θを６０［ｄｅｇ］とし、回折構造のピッチｄを１０［μｍ］とし、波長λ_１において回折効率が最大となる回折次数ｍを＋１［次］とすると、上記の式（８）より、角度θ_ｅは、２７．１［ｄｅｇ］となる。

図１３に示す本実施の形態３の対物レンズ３０の内周領域３４の円錐接続面３６ａ，３６ｂ，・・・は、対物レンズ３０の光軸ＯＡに対して２７．１［ｄｅｇ］の角度θ_ｂ１（θ_ｂ１＝θ_ｅ）を有しており、円筒接続面３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，・・・は、対物レンズ２０の光軸ＯＡに対して平行である。

また、外周領域３５の円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・も、対物レンズ３０の光軸ＯＡに対して２７．１［ｄｅｇ］の角度θ_ｂ２（θ_ｂ２＝θ_ｅ）を有している。

従って、実施の形態１及び実施の形態２と同様に、本実施の形態３の対物レンズ３０を射出成型によって大量生産する場合、金型を加工するバイト（刃物）の刃先角度θ_ｋを角度θ_ｂ１及び角度θ_ｂ２と等しい２７．１［ｄｅｇ］とすることで、略階段形状の内周領域３４と略鋸歯形状の外周領域３５とを含む金型全領域の加工面を、単一のバイトを用いて容易に加工することができる。また、バイトの先端が極端に細くならないため、金型加工時にバイトの先端がチッピングする（欠ける）のを抑制することができる。また、射出成型する際に、転写不良が生じにくく、離型性も向上し、収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

なお、円錐接続面３６ａ，３６ｂ，・・・と対物レンズ３０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ１［ｄｅｇ］は、円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・と対物レンズ３０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］と等しいことが好ましい。

さらに、有効半径Ｒｅ［ｍｍ］の位置に対応する最外周近傍において、入射する光線がレンズ面で屈折及び回折された際に光路が遮断されないよう、円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・と光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ２は、角度θ_ｅと等しい２７．１［ｄｅｇ］としているので、光量損失を抑制できる。従って、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

また、内周領域３４においても、段差の間隔（Δｔ_１／３）が小さい円筒接続面３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，・・・は、光軸ＯＡを回転軸とした円筒面の一部から構成されるので、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

図１５は、本発明の実施の形態３において、内周領域における円筒接続面の間隔及び円錐接続面の間隔について説明するための図である。

本実施の形態３の対物レンズ３０においては、階段形状の回折構造の段差の間隔（Δｔ_１）が、波長λ_１の青紫レーザ光に対して、λ_１以上の光路差を与え、波長λ_２の赤色レーザ光に対して、λ_２以下の光路差を与えるように決定される。そのため、波長λ_１の青紫レーザ光の回折方向は、波長λ_２の赤色レーザ光の回折方向と逆となっている。

しかしながら、回折構造が対物レンズのベース非球面に形成されているので、図１５に示すように、波長λ_１の青紫レーザ光と波長λ_２の赤色レーザ光とが、いずれもレンズ面で屈折及び回折されて対物レンズ３０の光軸ＯＡ側に出射される。すなわち、対物レンズ３０は、実質的に凸レンズのパワーを持つ。そのため、段差の間隔（Δｔ_１／３）が小さい円筒接続面が光軸ＯＡを回転軸とした円筒面の一部から構成されることで、いずれの波長の光線の光路も遮断されないので、回折効率の低下を抑制することができる。

以上の本実施の形態３の構成によれば、対物レンズ３０のベース非球面に形成されている回折構造において、隣接する輪帯状光学面同士を接続する輪帯状の接続面のうち、段差の間隔（Δｔ_１）が大きい、内周領域３４における円錐接続面と対物レンズ３０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ１と、隣接する輪帯状光学面同士を接続する、外周領域３５における輪帯状の円錐接続面と対物レンズ３０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ２とは、光軸ＯＡに対して平行に入射した光線がレンズ面で屈折及び回折された光線と、光軸ＯＡとのなす角度θ_ｅと等しく（θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝θ_ｅ）、角度θ_ｅは、上記の式（８）で表される。

あるいは、実施の形態１と同様に、回折構造による実際の光学面のレンズ傾斜角θ_ｒを用いて、角度θ_ｅは、上記の式（１３）で表してもよい。

すなわち、円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・と対物レンズ３０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、下記の式（１７）を満たしてもよい。

なお、θ_ｒ［ｄｅｇ］は対物レンズ３０の有効領域の最外周における輪帯状光学面のレンズ傾斜角を表し、ｎは対物レンズ３０に入射するレーザ光の光源波長における対物レンズ３０の屈折率を表す。

これにより、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

また、射出成形に用いる金型の加工が容易になると共に、金型加工時にバイトの先端がチッピングするのを抑制できる。さらに、射出成形する際の転写性及び離型性も向上するので、収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

なお、本実施の形態３の対物レンズ３０は、θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝θ_ｅとなる場合について説明しているが、０＜θ_ｂ１＝θ_ｂ２≦θ_ｅとなる範囲においては、実質的に最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

すなわち、対物レンズ３０は、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であることが好ましい。光学面４２１は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・と対物レンズ３０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、下記の式（１８）を満たすことが好ましい。

なお、λ_１［μｍ］は対物レンズ３０に入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは対物レンズ３０の波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は対物レンズ３０の有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は回折構造の光軸ＯＡと垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは回折構造で発生する波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。

なお、金型を加工するバイトの先端が極端に細くなると、金型加工時にバイトの先端がチッピングするおそれがあるため、角度θ_ｂ１及び角度θ_ｂ２は２０［ｄｅｇ］以上とすることが好ましい。

すなわち、円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・と対物レンズ３０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、下記の式（１９）を満たすことが好ましい。

以上より、輪帯状の円錐接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１及びθ_ｂ２は、射出成形の際の転写性、離型性及び金型の加工性等を鑑みて０＜θ_ｂ１＝θ_ｂ２≦θ_ｅの範囲内、より好ましくは、２０［ｄｅｇ］≦θ_ｂ１＝θ_ｂ２≦θ_ｅの範囲内で適宜変更してもよい。

なお、実施の形態２で示したように、段差の間隔が小さい円筒接続面を光軸と平行に構成することにより、回折効率の低下をある程度抑制できる。そのため、角度θ_ｂ１及び角度θ_ｂ２を、θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝４５±５［ｄｅｇ］とすることによって、射出成形の際の転写性、離型性及び金型の加工性等はさらに良好となり、これらを重視して収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

すなわち、輪帯状の円錐接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１及びθ_ｂ２を、θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝４５±５［ｄｅｇ］の範囲で適宜変更することも、本発明の適用範囲内である。円錐接続面４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，・・・と対物レンズ３０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、θ_ｂ２＝４５±５を満たすことが好ましい。

ここで、本発明の実施の形態３の対物レンズ３０の具体的な形状について説明する。図１６は、本発明の実施の形態３における対物レンズ３０の内周領域と外周領域との境界部分の実形状を示す図である。

図１６において、境界ＢＰの左側が略階段形状の回折構造を有する内周領域３４であり、境界ＢＰの右側が略鋸歯形状の回折構造を有する外周領域３５である。境界ＢＰの近傍における内周領域３４の円筒接続面の段差の間隔（Δｔ_１／３）は約１μｍであり、円錐接続面の段差の間隔（Δｔ_１）は約３μｍであり、線幅ｄは約３μｍであり、レンズ傾斜角θは約５０ｄｅｇである。

図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）は、図１６における内周領域の一部（内周領域と外周領域との境界近傍）を拡大した図である。図１７（Ａ）は、内周領域における接続面の理想的な形状を示す図であり、図１７（Ｂ）は、特許文献２を適用した場合における接続面の形状を示す図であり、図１７（Ｃ）は、特許文献１を適用した場合における接続面の形状を示す図であり、図１７（Ｄ）は、本実施の形態３の内周領域における接続面の形状を示す図である。

図１７（Ａ）は、内周領域における略階段形状の接続面の段差の理想的な形状を示しているが、これまで述べたとおり、金型加工及び成形が非常に困難である。ここで、特許文献２で示されているように、輪帯状光学面の接続面を光軸に垂直な平面とすると、本実施の形態３の対物レンズ３０は、段差の間隔（Δｔ_１）とレンズ傾斜角θとが大きく、線幅ｄが小さいので、図１７（Ｂ）に示すように、内周側に隣接する輪帯状光学面３２ｘのほぼ全域を失うこととなり、非常に大きな光量の損失が発生する。

一方、特許文献１に示されている接続面（境界部分）の幅は、下記の式（２０）で示される。

０．０５＜Ｗｔ（ｎ−１）／λ＜０．６０ （２０）

なお、Ｗｔは境界部分の幅（円錐面の光軸方向からの正射影の幅）を表し、ｎは単レンズの材料の屈折率を表し、λは単レンズを通る光線の波長を表す。

上記の式（２０）を、本実施の形態３の対物レンズ３０に当てはめると、ｎは１．５２であり、λは０．４０５［μｍ］であるので、接続面（境界部分）の幅Ｗｔは、下記の式（２１）で表される。

０．０３９＜Ｗｔ＜０．４６７［μｍ］ （２１）

従って、本実施の形態３の対物レンズ３０のように、円錐接続面の段差の間隔（Δｔ_１）が３［μｍ］である場合、図１７（Ｃ）に示すように、円錐接続面と対物レンズ３０の光軸とのなす角度θ_ｂ１は、０．７４＜θ_ｂ１＜８．８５［ｄｅｇ］の範囲にしかならず、本実施の形態３で述べた、２０≦θ_ｂ１≦θ_ｅ［ｄｅｇ］の範囲、又はθ_ｂ１＝４５±５［ｄｅｇ］と比較して、非常に小さい。

以上のように、図１７（Ｃ）に示す特許文献１を適用した場合の接続面の形状は、図１７（Ｄ）に示す本実施の形態３の円錐接続面の形状と比較して、金型を加工するためのバイトの先端が極端に細くなり、金型の加工性が大きく劣ることは明らかである。また、射出成形の際の転写性及び離型性についても、本実施の形態３の円錐接続面の形状の方が優位となることは言うまでもない。

（実施の形態４）
図１８は、本発明の実施の形態４における対物レンズの構成を示す図である。図１８の左図は、本実施の形態４の合成樹脂製の対物レンズ５０の構成を示す平面図であり、図１８の右図は、本実施の形態４の対物レンズ５０の構成を示す断面図である。対物レンズ５０の光源側（レーザ光の入射する側）のレンズ面５２は、ベース非球面を備えている。このベース非球面に、対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心とした輪帯状の複数の光学面を有する階段状の回折構造が形成されている。

一方、レンズ面５２に対向する対物レンズ５０の光ディスク側（レーザ光が出射する側）のレンズ面５３は、球面又は非球面となっている。

レンズ面５２は、対物レンズ５０の光軸を含む内周領域５４と、内周領域５４よりも外周側に配置された外周領域５５と、内周領域５４と外周領域５５との間に配置された中周領域５６とを有している。レンズ面５２のベース非球面に形成されている内周領域５４の回折構造は、光軸ＯＡを中心とした円形光学面５２ｏと、円形光学面５２ｏの外側に設けられた同心の輪帯状光学面５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，・・・とで構成されている。回折構造を形成する円形光学面５２ｏ及び輪帯状光学面５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，・・・自身は、球面又は非球面からなる光学面である。図１８に示すように、光軸を含む内周領域５４と中周領域５６とにおいて、対物レンズ５０のレンズ面５２の断面は、略階段形状となっている。

一方、中周領域５６の周辺の外周領域５５において、対物レンズ５０のレンズ面５２の断面は、略鋸歯形状となっている。

図１９は、本発明の実施の形態４における対物レンズの内周領域、中周領域及び外周領域を示す部分拡大断面図である。

レンズ面５２の内周領域５４は、光軸ＯＡを中心とした円形形状を有する円形光学面５２ｏと、断面が略階段形状でありかつ対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心として輪帯状に分割された複数の輪帯状光学面５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，・・・とからなる光学面５２１と、互いに隣接する複数の輪帯状光学面同士を接続する複数の接続面５５１とを有している。

複数の接続面５５１は、対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心とした円筒面で構成される円筒接続面５５ｂと、対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心とした円筒面で構成される円筒接続面５５ｃと、対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心とした円錐面で構成される円錐接続面５６ａとを少なくとも含む。円錐接続面５６ａは、対物レンズ５０の光軸ＯＡと所定の角度θ_ｂ１をなしている。また、複数の輪帯状光学面は、輪帯状光学面５２ａと、輪帯状光学面５２ａに隣接する輪帯状光学面５２ｂと、輪帯状光学面５２ｂに隣接する輪帯状光学面５２ｃと、輪帯状光学面５２ｃに隣接する輪帯状光学面５２ｄとを少なくとも含む。

なお、光学面５２１及び複数の接続面５５１の構成は、実施の形態２における光学面２２１及び複数の接続面２５１の構成と同じである。

レンズ面５２の外周領域５５は、断面が略鋸歯形状でありかつ対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心として輪帯状に分割された複数の輪帯状光学面７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，・・・からなる光学面７２１と、互いに隣接する複数の輪帯状光学面同士を接続する、対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心とした円錐面で構成される円錐接続面７５ａ，７５ｂ，・・・とを有している。円錐接続面７５ａ，７５ｂ，・・・は、いずれも対物レンズ５０の光軸ＯＡと所定の角度θ_ｂ２をなしている。

複数の輪帯状光学面は、輪帯状光学面７２ａと、輪帯状光学面７２ａに隣接する輪帯状光学面７２ｂとを少なくとも含む。

なお、光学面７２１及び円錐接続面７５ａ，７５ｂ，・・・の構成は、実施の形態１における光学面１２１及び接続面１５ｂ，１５ｃ，・・・の構成と同じである。ただし、光学面７２１は、円形光学面５２ｏを含まない。

レンズ面５２の中周領域５６は、断面が略階段形状でありかつ対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心として輪帯状に分割された複数の輪帯状光学面６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，・・・とからなる光学面６２１と、互いに隣接する複数の輪帯状光学面同士を接続する複数の接続面６５１とを有している。

複数の接続面６５１は、対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心とした円筒面で構成される円筒接続面６５ａと、対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心とした円筒面で構成される円筒接続面６５ｂと、対物レンズ５０の光軸ＯＡを中心とした円錐面で構成される円錐接続面６６ａとを少なくとも含む。円錐接続面６６ａは、対物レンズ５０の光軸ＯＡと所定の角度θ_ｂ３をなしている。また、複数の輪帯状光学面は、輪帯状光学面６２ａと、輪帯状光学面６２ａに隣接する輪帯状光学面６２ｂと、輪帯状光学面６２ｂに隣接する輪帯状光学面６２ｃと、輪帯状光学面６２ｃに隣接する輪帯状光学面６２ｄとを少なくとも含む。

輪帯状光学面６２ａは、輪帯状光学面６２ｂよりも対物レンズ５０の光軸ＯＡに近く、輪帯状光学面６２ｂは、輪帯状光学面６２ｃよりも対物レンズ５０の光軸ＯＡに近く、輪帯状光学面６２ｃは、輪帯状光学面６２ｄよりも対物レンズ５０の光軸ＯＡに近い。

輪帯状光学面６２ｂと基準面ＲＰとの間隔は、輪帯状光学面６２ａと基準面ＲＰとの間隔よりも大きく、輪帯状光学面６２ｃと基準面ＲＰとの間隔は、輪帯状光学面６２ａと基準面ＲＰとの間隔よりも大きく、輪帯状光学面６２ｄと基準面ＲＰとの間隔は、輪帯状光学面６２ｃと基準面ＲＰとの間隔よりも小さい。

円筒接続面６５ａは、輪帯状光学面６２ａと輪帯状光学面６２ｂとを接続し、円筒接続面６５ｂは、輪帯状光学面６２ｂと輪帯状光学面６２ｃとを接続し、円錐接続面６６ａは、輪帯状光学面６２ｃと輪帯状光学面６２ｄとを接続する。

円筒接続面６５ａ，６５ｂの対物レンズ５０の光軸方向の長さは、円錐接続面６６ａの対物レンズ５０の光軸方向の長さより短い。

なお、本実施の形態では、内周領域５４において、円筒接続面５５ａ，５５ｂ，５５ｃの光軸方向の長さは、円錘接続面５６ａの光軸方向の長さの例えば１／７であり、中周領域５６において、円筒接続面６５ａ，６５ｂの光軸方向の長さは、円錘接続面６６ａの光軸方向の長さの例えば１／３である。

なお、光学面６２１及び複数の接続面６５１の構成は、実施の形態２における光学面２２１及び複数の接続面２５１の構成と同じである。ただし、光学面６２１は、円形光学面５２ｏを含まない。

また、本実施の形態において、内周領域５４が第１領域の一例に相当し、外周領域５５が第２領域の一例に相当し、中周領域５６が第３領域の一例に相当し、輪帯状光学面６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，・・・が中周分割面の一例に相当し、光学面６２１が中周光学面の一例に相当し、複数の接続面６５１が複数の中周接続面の一例に相当し、円筒接続面６５ａが第１の中周接続面の一例に相当し、円筒接続面６５ｂが第２の中周接続面の一例に相当し、円錐接続面６６ａが第３の中周接続面の一例に相当し、輪帯状光学面６２ａが第１の中周分割面の一例に相当し、輪帯状光学面６２ｂが第２の中周分割面の一例に相当し、輪帯状光学面６２ｃが第３の中周分割面の一例に相当し、輪帯状光学面６２ｄが第４の中周分割面の一例に相当する。

本実施の形態４の対物レンズ５０は、例えば、波長λ_１［μｍ］の青紫レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＢＤと、波長λ_２（λ_１＜λ_２）［μｍ］の赤色レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＤＶＤと、波長λ_３（λ_２＜λ_３）［μｍ］の赤外レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＣＤとを互換可能な互換対物レンズとして用いられる。

図１８及び図１９に示す内周領域５４は、ＢＤとＤＶＤとＣＤとの互換領域であり、開口数が約０．４７〜０．５２に相当する。内周領域５４は、厚さ約０．１ｍｍの光透過層を有するＢＤの情報記録面に青紫レーザ光を収束させると共に、厚さ約０．６ｍｍの光透過層を有するＤＶＤの情報記録面に赤色レーザ光を収束させ、さらに厚さ約１．２ｍｍの光透過層を有するＣＤの情報記録面に赤外レーザ光を収束させるよう、階段形状の回折構造が決定される。なお、階段形状の回折構造の光軸方向の段差の間隔は、例えば８段を一周期とし、ＢＤとＤＶＤとＣＤとの互換性能と、波長λ_１［μｍ］と波長λ_２［μｍ］と波長λ_３［μｍ］とにおける回折効率のバランスとを鑑みて決定される。

例えば、内周領域５４の円筒接続面の段差の間隔（Δｔ_１／７）は、波長λ_１の青紫レーザ光（λ_１＝４０５ｎｍ）に対して、約１．２５×λ_１［μｍ］の光路差を与え、波長λ_２の赤色レーザ光（λ_２＝６６０ｎｍ）に対して、約０．７５×λ_２［μｍ］の光路差を与え、波長λ_３の赤外レーザ光（λ_３＝７８０ｎｍ）に対して、約０．６２×λ_３［μｍ］の光路差を与えるように決定される。

すなわち、円筒接続面５５ａ，５５ｂ，５５ｃの対物レンズ５０の光軸方向の長さＬ１は、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光に対して、λ_１以上の位相差を与え、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光に対して、λ_２以下の位相差を与え、波長λ_３（０．７５μｍ≦λ_３≦０．８５μｍ）のレーザ光に対して、λ_３以下の位相差を与えることが好ましい。そして、対物レンズ５０のベース非球面の屈折作用と回折構造の回折作用とによって、光学面５２１に入射した波長λ_１のレーザ光と波長λ_２のレーザ光と波長λ_３のレーザ光とは、いずれも対物レンズ５０の光軸方向に出射される。

これにより、波長λ_１と、波長λ_２及び波長λ_３とで逆方向の鋸歯形状を近似できるため、最大回折効率が得られる回折光の回折方向が逆となり、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの互換が容易になる。

図１８及び図１９に示す中周領域５６は、ＢＤとＤＶＤとの互換領域であり、開口数が約０．６０〜０．６５に相当する。中周領域５６は、厚さ約０．１ｍｍの光透過層を有するＢＤの情報記録面に青紫レーザ光を収束させると共に、厚さ約０．６ｍｍの光透過層を有するＤＶＤの情報記録面に赤色レーザ光を収束させるよう、階段形状の回折構造が決定される。なお、階段形状の回折構造の光軸方向の段差は、例えば４段を一周期とし、ＢＤとＤＶＤとの互換性能と、波長λ_１［μｍ］と波長λ_２［μｍ］とにおける回折効率のバランスとを鑑みて決定される。

例えば、中周領域５６の円筒接続面の段差の間隔（Δｔ_３／３）は、波長λ_１の青紫レーザ光（λ_１＝４０５ｎｍ）に対して、約１．２５×λ_１［μｍ］の光路差を与え、波長λ_２の赤色レーザ光（λ_２＝６６０ｎｍ）に対して、約０．７５×λ_２［μｍ］の光路差を与えるように決定される。これにより、波長λ_１と波長λ_２とで逆方向の鋸歯形状を近似できるため、最大回折効率が得られる回折光の回折方向が逆となり、ＢＤとＤＶＤとの互換が容易になる。

図１８及び図１９に示す外周領域５５は、ＢＤ専用の領域であり、開口数が約０．８５に相当する。外周領域５５は、厚さ約０．１ｍｍの光透過層を有するＢＤの情報記録面に青紫レーザ光を収束させるよう、鋸歯形状の回折構造が決定される。なお、鋸歯形状の回折構造の円錐接続面の光軸方向の段差の間隔（Δｔ_２）は、例えば波長λ_１［μｍ］において、回折効率が最大となるように決定される。

なお、本実施の形態４の対物レンズ５０においては、内周領域５４の階段形状の回折構造の円筒接続面の段差の間隔（Δｔ_１／７）は、波長λ_１の青紫レーザ光に対して、λ_１以上の光路差を与え、波長λ_２の赤色レーザ光に対して、λ_２以下の光路差を与え、波長λ_３の赤外レーザ光に対して、λ_３以下の光路差を与えるように決定される。そのため、波長λ_１の青紫レーザ光の回折方向は、波長λ_２の赤色レーザ光及び波長λ_３の赤外レーザ光の回折方向と逆となっている。

しかしながら、回折構造が対物レンズ５０のベース非球面に形成されているので、波長λ_１の青紫レーザ光と波長λ_２の赤色レーザ光と波長λ_３の赤外レーザ光とは、いずれもレンズ面５２で屈折及び回折されて対物レンズ５０の光軸ＯＡ側に出射される。すなわち、対物レンズ５０は、実質的に凸レンズのパワーを持つ。そのため、段差の間隔（Δｔ_１／７）が小さい円筒接続面が光軸ＯＡを回転軸とした円筒面の一部から構成されることで、いずれの波長の光線の光路も遮断されないので、回折効率の低下を抑制することができる。

また、中周領域５６の階段形状の回折構造の円筒接続面の段差の間隔（Δｔ_３／３）は、波長λ_１の青紫レーザ光に対して、λ_１以上の光路差を与え、波長λ_２の赤色レーザ光に対して、λ_２以下の光路差を与えるように決定される。そのため、波長λ_１の青紫レーザ光の回折方向は、波長λ_２の赤色レーザ光の回折方向と逆となっている。

しかしながら、回折構造が対物レンズ５０のベース非球面に形成されているので、波長λ_１の青紫レーザ光と波長λ_２の赤色レーザ光とが、いずれもレンズ面５２で屈折及び回折されて対物レンズ５０の光軸ＯＡ側に出射される。すなわち、対物レンズ５０は、実質的に凸レンズのパワーを持つ。そのため、段差の間隔（Δｔ_３／３）が小さい円筒接続面が光軸ＯＡを回転軸とした円筒面の一部から構成されることで、いずれの波長の光線の光路も遮断されないので、回折効率の低下を抑制することができる。

以上の本実施の形態４の構成においても、実施の形態３と同様に、対物レンズ５０のベース非球面に形成されている回折構造において、隣接する輪帯状光学面同士を接続する輪帯状の接続面のうち段差の間隔（Δｔ_１）が大きい、内周領域５４における円錐接続面と対物レンズ５０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ１と、隣接する輪帯状光学面同士を接続する輪帯状の接続面のうち段差の間隔（△ｔ_３）が大きい、中周領域５６における円錐接続面と対物レンズ５０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ３と、隣接する輪帯状光学面同士を接続する、外周領域５５における輪帯状の円錐接続面と対物レンズ５０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ２とは、光軸ＯＡに対して平行に入射した光線がレンズ面で屈折及び回折された光線と、光軸ＯＡとのなす角度θ_ｅと等しく（θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝θ_ｂ３＝θ_ｅ）、角度θ_ｅは、上記の式（８）で表される。

なお、円錐接続面５６ａと対物レンズ５０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ１［ｄｅｇ］と、円錐接続面７５ａ，７５ｂと対物レンズ５０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］と、円錐接続面６６ａと対物レンズ５０の光軸ＯＡとのなす角度θ_ｂ３［ｄｅｇ］とは等しいことが好ましい。

あるいは、実施の形態１と同様に、回折構造による実際の光学面のレンズ傾斜角θ_ｒを用いて、角度θ_ｅは、上記の式（１３）で表してもよい。

これにより、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。

また、射出成形に用いる金型の加工が容易になると共に、金型加工時にバイトの先端がチッピングするのを抑制できる。さらに、射出成形する際の転写性及び離型性も向上するので、収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

なお、本実施の形態４の対物レンズ５０は、θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝θ_ｂ３＝θ_ｅとなる場合について説明しているが、０＜θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝θ_ｂ３≦θ_ｅとなる範囲においては、実質的に最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下の少ない良好な対物レンズを得ることができる。なお、金型を加工するバイトの先端が極端に細くなると、金型加工時にバイトの先端がチッピングするおそれがあるため、角度θ_ｂ１、角度θ_ｂ２及び角度θ_ｂ３は２０［ｄｅｇ］以上とすることが好ましい。

以上より、輪帯状の円錐接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１、θ_ｂ２及びθ_ｂ３は、射出成形の際の転写性、離型性及び金型の加工性等を鑑みて０＜θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝θ_ｂ３≦θ_ｅの範囲内、より好ましくは、２０［ｄｅｇ］≦θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝θ_ｂ３≦θ_ｅの範囲内で適宜変更してもよい。

なお、実施の形態２で示したように、段差の間隔が小さい円筒接続面を光軸と平行に構成することにより、回折効率の低下をある程度抑制できる。そのため、角度θ_ｂ１、角度θ_ｂ２及び角度θ_ｂ３を、θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝θ_ｂ３＝４５±５［ｄｅｇ］とすることによって、射出成形の際の転写性、離型性及び金型の加工性等はさらに良好となり、これらを重視して収差性能の良好な対物レンズを得ることができる。

すなわち、輪帯状の円錐接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１、θ_ｂ２及びθ_ｂ３を、θ_ｂ１＝θ_ｂ２＝θ_ｂ３＝４５±５［ｄｅｇ］の範囲で適宜変更することも、本発明の適用範囲内である。

（実施の形態５）
図２０は、本発明の実施の形態５における光学ヘッドの概略構成を示す図である。

図２０において、光学ヘッド１００は、青紫レーザ光を出射する青紫レーザ光源１０１、偏光ビームスプリッタ１０２、１／４波長板１０３、コリメートレンズ１０４、ミラー１０５、対物レンズ１０８、対物レンズアクチュエータ１０９、赤色レーザ光を出射する赤色レーザ光源１１１、平板型ビームスプリッタ１１３、コリメートレンズアクチュエータ１１４、検出レンズ１２２及び受光素子１２３を備える。また、ＢＤ６０は、青紫レーザ光により情報が記録又は再生され、ＤＶＤ７０は、赤色レーザ光により情報が記録又は再生される。

まず、ＢＤ６０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド１００の動作について述べる。青紫レーザ光源１０１から出射された波長約４０５ｎｍの青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２にＳ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ１０２で反射された青紫レーザ光は、１／４波長板１０３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ１０４で略平行光に変換される。略平行光に変換された青紫レーザ光は、ミラー１０５で反射されることにより、光軸が折り曲げられる。ミラー１０５で反射した青紫レーザ光は、対物レンズ１０８によって、ＢＤ６０の情報記録面に光スポットとして収束される。

ＢＤ６０の情報記録面で反射した青紫レーザ光は、再び対物レンズ１０８を透過し、ミラー１０５で反射される。ミラー１０５で反射された青紫レーザ光は、コリメートレンズ１０４を透過した後、１／４波長板１０３で往路とは異なる直線偏光に変換される。その後、青紫レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２及び平板型ビームスプリッタ１１３にＰ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ１０２及び平板型ビームスプリッタ１１３を透過した青紫レーザ光は、検出レンズ１２２を介して、受光素子１２３に導かれる。受光素子１２３は、検出された青紫レーザ光を光電変換し、ＢＤ６０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＢＤ６０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号とを生成する。

次に、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド１００の動作について述べる。赤色レーザ光源１１１から出射された波長約６６０ｎｍの赤色レーザ光は、平板型ビームスプリッタ１１３にＳ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ１１３で反射された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２を透過し、１／４波長板１０３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ１０４で略平行光に変換される。略平行光に変換された赤色レーザ光は、ミラー１０５で反射されることにより、光軸が折り曲げられる。ミラー１０５で反射した赤色レーザ光は、対物レンズ１０８によって、ＤＶＤ７０の情報記録面に光スポットとして収束される。

ＤＶＤ７０の情報記録面で反射した赤色レーザ光は、再び対物レンズ１０８を透過し、ミラー１０５で反射される。ミラー１０５で反射された赤色レーザ光は、コリメートレンズ１０４を透過した後、１／４波長板１０３で往路とは異なる直線偏光に変換される。その後、赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２及び平板型ビームスプリッタ１１３にＰ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ１０２及び平板型ビームスプリッタ１１３を透過した赤色レーザ光は、検出レンズ１２２を介して、受光素子１２３に導かれる。受光素子１２３は、検出された赤色レーザ光を光電変換し、ＤＶＤ７０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＤＶＤ７０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号とを生成する。

本実施の形態５の対物レンズ１０８は、例えば実施の形態３に示した互換可能な対物レンズ３０である。対物レンズ１０８は、ＢＤ６０に情報を記録又は再生するための青紫レーザ光及びＤＶＤ７０に情報を記録又は再生するための赤色レーザ光を、波長の差を利用してそれぞれ微小な光スポットとして集光するための回折構造を備えている。

複数のサスペンションワイヤによって、対物レンズ１０８を保持する対物レンズホルダ（可動部）は支持されている。対物レンズアクチュエータ１０９は、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とを用いて、回転するＢＤ６０又はＤＶＤ７０の情報トラックに光スポットが追従するよう、対物レンズ１０８を２軸方向（フォーカス方向及びトラッキング方向）に駆動する。なお、対物レンズアクチュエータ１０９は、フォーカス方向及びトラッキング方向の変位に加えて、光ディスクの半径方向に対物レンズ１０８を傾けることが可能な構造であってもよい。

コリメートレンズ１０４は、コリメートレンズアクチュエータ１１４によって、コリメートレンズ１０４の光軸方向に移動可能となっている。コリメートレンズ１０４の出射光が略平行光となる基準位置に対して、コリメートレンズ１０４を光源側に移動させることによって、コリメートレンズ１０４の出射光は発散光となる。また、基準位置に対して、コリメートレンズ１０４を対物レンズ側に移動させることによって、コリメートレンズ１０４の出射光は収束光となる。コリメートレンズアクチュエータ１１４は、情報記録面の光透過層の厚さに応じてコリメートレンズ１０４を移動させることにより、ＢＤ６０及びＤＶＤ７０の球面収差を補正する。

なお、コリメートレンズ１０４を光軸方向の所定位置に移動させることによって、コリメートレンズ１０４の出射光を、所定収束角の収束光又は所定発散角の発散光として、ＢＤ６０及び／又はＤＶＤ７０に情報を記録又は再生してもよい。

本実施の形態５の光学ヘッド１００は、実施の形態３に示した互換可能な対物レンズを備えているので、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において、回折効率の低下がなく、ＢＤ６０及びＤＶＤ７０に情報を良好に記録又は再生することができる。

また、対物レンズの射出成形に用いる金型の加工が容易になると共に、金型加工時にバイトの先端がチッピングするのを抑制できる。さらに、射出成形する際の転写性及び離型性も向上するので、収差性能の良好な対物レンズを得ることができ、ＢＤ６０及びＤＶＤ７０に情報を良好に記録又は再生することができる。

以上、本実施の形態５においては、対物レンズ１０８が実施の形態３に示した互換可能な対物レンズである場合について述べたが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。

例えば、光学ヘッド１００は、赤色レーザ光源１１１の代わりに、赤色レーザ光と赤外レーザ光とを出射する２波長光源を備えてもよく、対物レンズ１０８は、青紫レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＢＤと、赤色レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＤＶＤと、赤外レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＣＤとで互換可能な実施の形態４に示す合成樹脂製の対物レンズ５０であってもよい。この場合、本実施の形態５と同様に、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において回折効率の低下がなく、また、射出成形に用いる金型の加工が容易になると共に、金型加工時にバイトの先端がチッピングするのを抑制できる。さらに、射出成形する際の転写性及び離型性も向上するので、収差性能の良好な対物レンズを得ることができ、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれに情報を良好に記録又は再生することができる。

さらに、光学ヘッド１００は、青紫レーザ光を出射する青紫レーザ光源のみを備えてもよく、対物レンズ１０８は、実施の形態１又は実施の形態２に示す合成樹脂製の対物レンズ１０又は２０であってもよい。この場合においても、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において回折効率の低下がなく、また、射出成形に用いる金型の加工が容易になると共に、金型加工時にバイトの先端がチッピングするのを抑制できる。さらに、射出成形する際の転写性及び離型性も向上するので、収差性能の良好な対物レンズを得ることができ、例えばＢＤに情報を良好に記録又は再生することができるという顕著な効果が得られることは明らかである。

（実施の形態６）
図２１は、本発明の実施の形態６における光ディスク装置の概略構成を示す図である。

図２１において、光ディスク装置２００は、光ディスク駆動部２０１、制御部２０２及び光学ヘッド２０３を備える。

光ディスク駆動部２０１は、ＢＤ６０（又はＤＶＤ７０）を回転駆動する。光学ヘッド２０３は、実施の形態５で述べた光学ヘッド１００である。制御部２０２は、光ディスク駆動部２０１及び光学ヘッド２０３の駆動を制御すると共に、光学ヘッド２０３で光電変換された制御信号及び情報信号の信号処理を行う。また、制御部２０２は、情報信号を光ディスク装置２００の外部と内部とでインタフェースさせる機能を有する。

制御部２０２は、光学ヘッド２０３から得られる制御信号を受け、制御信号に基づいて、フォーカス制御、トラッキング制御、情報再生制御及び光ディスク駆動部２０１の回転制御を行う。また、制御部２０２は、情報信号から情報の再生を行うと共に、記録信号の光学ヘッド２０３への送出を行う。

光ディスク装置２００は、実施の形態５で述べた光学ヘッド１００を搭載しているので、本実施の形態６の光ディスク装置２００は、ＢＤ６０及びＤＶＤ７０に情報を良好に記録又は再生することができる。

また、光ディスク装置２００は、青紫レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＢＤと、赤色レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＤＶＤと、赤外レーザ光を用いて情報を記録又は再生するＣＤとで互換可能な実施の形態４に示す合成樹脂製の対物レンズ５０を備える光学ヘッドを備えてもよい。この場合、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれに情報を良好に記録又は再生することができる。

さらに、光ディスク装置２００は、実施の形態１又は実施の形態２に示す合成樹脂製の対物レンズ１０又は２０を備える光学ヘッドを備えてもよい。この場合、最も光量損失が大きくなる最外周近傍において回折効率の低下がなく、また、射出成形に用いる金型の加工が容易になると共に、金型加工時にバイトの先端がチッピングするのを抑制できる。さらに、射出成形する際の転写性及び離型性も向上するので、収差性能の良好な対物レンズを得ることができ、例えばＢＤに情報を良好に記録又は再生することができるという顕著な効果が得られる。

なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

本発明の一局面に係る対物レンズは、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する光学ヘッドに用いられる対物レンズであって、前記対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略階段形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する前記複数の分割面同士を接続する複数の接続面とを有し、前記複数の接続面は、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第１の接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第２の接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の接続面とを含み、前記複数の分割面は、第１の分割面と、前記第１の分割面に隣接する第２の分割面と、前記第２の分割面に隣接する第３の分割面と、前記第３の分割面に隣接する第４の分割面とを含み、前記第１の分割面は、前記第２の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記第２の分割面は、前記第３の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記第３の分割面は、前記第４の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記光学面と前記対物レンズの光軸との交点で、前記光学面に接する平面を基準面として、前記第２の分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、前記第３の分割面と前記基準面との間隔は、前記第２の分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、前記第４の分割面と前記基準面との間隔は、前記第３の分割面と前記基準面との間隔よりも小さく、前記第１の接続面は、前記第１の分割面と前記第２の分割面とを接続し、前記第２の接続面は、前記第２の分割面と前記第３の分割面とを接続し、前記第３の接続面は、前記第３の分割面と前記第４の分割面とを接続する。

この構成によれば、対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略階段形状でありかつ対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する複数の分割面同士を接続する複数の接続面とを有している。複数の接続面は、対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第１の接続面と、対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第２の接続面と、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の接続面とを含む。複数の分割面は、第１の分割面と、第１の分割面に隣接する第２の分割面と、第２の分割面に隣接する第３の分割面と、第３の分割面に隣接する第４の分割面とを含む。第１の分割面は、第２の分割面よりも対物レンズの光軸に近く、第２の分割面は、第３の分割面よりも対物レンズの光軸に近く、第３の分割面は、第４の分割面よりも対物レンズの光軸に近い。ここで、光学面と対物レンズの光軸との交点で、光学面に接する平面を基準面とする。第２の分割面と基準面との間隔は、第１の分割面と基準面との間隔よりも大きく、第３の分割面と基準面との間隔は、第２の分割面と基準面との間隔よりも大きく、第４の分割面と基準面との間隔は、第３の分割面と基準面との間隔よりも小さい。第１の接続面は、第１の分割面と第２の分割面とを接続し、第２の接続面は、第２の分割面と第３の分割面とを接続し、第３の接続面は、第３の分割面と第４の分割面とを接続する。

したがって、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の接続面により、第３の分割面と第４の分割面とが接続され、対物レンズの有効領域の最外周近傍において入射する光線がレンズ面で屈折及び回折された際に光路が遮断されないので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記第１の接続面及び前記第２の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さは、前記第３の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さより短いことが好ましい。

この構成によれば、第３の接続面の対物レンズの光軸方向の長さは、第１の接続面及び第２の接続面の対物レンズの光軸方向の長さより長いので、第４の分割面と基準面との間隔を、第３の分割面と基準面との間隔よりも小さくすることができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、前記光学面は、断面が略階段形状の回折構造を有し、前記第３の接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、下記の式（２２）を満たすことが好ましい。

なお、λ_１［μｍ］は前記対物レンズに入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは前記対物レンズの前記波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は前記対物レンズの有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は前記回折構造の前記光軸と垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは前記回折構造で発生する前記波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。

この構成によれば、第３の接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂが、光軸に対して平行に入射した光線がレンズ面で屈折及び回折された光線と光軸とのなす角度以下となるので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、前記光学面は、断面が略階段形状の回折構造を有し、前記第３の接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、下記の式（２３）を満たすことが好ましい。

なお、λ_１［μｍ］は前記対物レンズに入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは前記対物レンズの前記波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は前記対物レンズの有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は前記回折構造の前記光軸と垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは前記回折構造で発生する前記波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。

この構成によれば、第３の接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂが、２０［ｄｅｇ］以上となるので、射出成形の際の転写性、離型性及び金型の加工性をより向上させることができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、前記光学面は、断面が略階段形状の回折構造を有し、前記第３の接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、θ_ｂ＝４５±５満たすことが好ましい。

この構成によれば、第３の接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂを４５±５［ｄｅｇ］とすることにより、金型を加工するためのバイト自身の加工性を向上させることができ、金型加工時にバイトの先端が欠けることも低減することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくとも一方の面は、前記対物レンズの光軸を含む第１領域と、前記第１領域よりも外周側に配置された第２領域とを有し、前記第１領域は、前記光学面と、前記複数の接続面とを含み、前記第２領域は、断面が略鋸歯形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の外周分割面からなる外周光学面と、互いに隣接する前記複数の外周分割面同士を接続する、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される外周接続面とを含むことが好ましい。

この構成によれば、対物レンズの少なくとも一方の面は、対物レンズの光軸を含む第１領域と、第１領域よりも外周側に配置された第２領域とを有している。第１領域は、光学面と、複数の接続面とを含む。第２領域は、断面が略鋸歯形状でありかつ対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の外周分割面からなる外周光学面と、互いに隣接する複数の外周分割面同士を接続する、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される外周接続面とを含む。

したがって、第１領域と第２領域とで回折構造が異なるので、互いに異なる少なくとも２つの波長の光により情報が記録又は再生される少なくとも２つの情報記録媒体に対して互換可能な対物レンズを提供することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記複数の外周分割面は、第１の外周分割面と、前記第１の外周分割面に隣接する第２の外周分割面とを含み、前記第１の外周分割面は、前記第２の外周分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記第２の外周分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の外周分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、前記第１の外周分割面と前記第２の外周分割面とは、前記外周接続面により接続されることが好ましい。

この構成によれば、複数の外周分割面は、第１の外周分割面と、第１の外周分割面に隣接する第２の外周分割面とを含む。第１の外周分割面は、第２の外周分割面よりも対物レンズの光軸に近い。第２の外周分割面と基準面との間隔は、第１の外周分割面と基準面との間隔よりも大きい。第１の外周分割面と第２の外周分割面とは、外周接続面により接続される。

したがって、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される外周接続面により、第１の外周分割面と第２の外周分割面とが接続され、対物レンズの有効領域の最外周近傍において入射する光線がレンズ面で屈折及び回折された際に光路が遮断されないので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記第３の接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１［ｄｅｇ］は、前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］と等しいことが好ましい。

この構成によれば、第３の接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１［ｄｅｇ］は、外周接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］と等しい。したがって、金型を加工するためのバイトの刃先角度を変えることなく、金型を作製することができるので、金型の加工性を向上させることができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、前記外周光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、下記の式（２４）を満たすことが好ましい。

なお、λ_１［μｍ］は前記対物レンズに入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは前記対物レンズの前記波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は前記対物レンズの有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は前記回折構造の前記光軸と垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは前記回折構造で発生する前記波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。

この構成によれば、外周接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２が、光軸に対して平行に入射した光線がレンズ面で屈折及び回折された光線と光軸とのなす角度以下となるので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、前記外周光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、下記の式（２５）を満たすことが好ましい。

なお、θ_ｒ［ｄｅｇ］は前記対物レンズの有効領域の最外周における前記外周分割面のレンズ傾斜角を表し、ｎは前記対物レンズに入射するレーザ光の光源波長における前記対物レンズの屈折率を表す。

この構成によれば、対物レンズの有効領域の最外周における外周分割面のレンズ傾斜角θ_ｒを用いて、外周接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２を規定することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、前記外周光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、下記の式（２６）を満たすことが好ましい。

なお、λ_１［μｍ］は前記対物レンズに入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは前記対物レンズの前記波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は前記対物レンズの有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は前記回折構造の前記光軸と垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは前記回折構造で発生する前記波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。

この構成によれば、外周接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２が、２０［ｄｅｇ］以上となるので、射出成形の際の転写性、離型性及び金型の加工性をより向上させることができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、前記外周光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、θ_ｂ２＝４５±５を満たすことが好ましい。

この構成によれば、外周接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２を４５±５［ｄｅｇ］とすることにより、金型を加工するためのバイト自身の加工性を向上させることができ、金型加工時にバイトの先端が欠けることも低減することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記第１の接続面及び前記第２の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さは、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_１以上の位相差を与え、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_２以下の位相差を与え、前記対物レンズのベース非球面の屈折作用と前記回折構造の回折作用とによって、前記光学面に入射した前記波長λ_１のレーザ光と前記波長λ_２のレーザ光とは、いずれも前記対物レンズの光軸方向に出射されることが好ましい。

この構成によれば、第１の接続面及び第２の接続面の対物レンズの光軸方向の長さは、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光に対して、λ_１以上の位相差を与え、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光に対して、λ_２以下の位相差を与える。そして、対物レンズのベース非球面の屈折作用と回折構造の回折作用とによって、光学面に入射した波長λ_１のレーザ光と波長λ_２のレーザ光とは、いずれも対物レンズの光軸方向に出射される。

したがって、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光により情報が記録又は再生される情報記録媒体と、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光により情報が記録又は再生される情報記録媒体とに対して互換可能な対物レンズを提供することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記第２領域は、前記第１領域に隣接していることが好ましい。

この構成によれば、第２領域は、第１領域に隣接しているので、互いに異なる２つの波長の光により情報が記録又は再生される２つの情報記録媒体に対して互換可能な対物レンズを提供することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくとも一方の面は、前記第１領域と前記第２領域との間に配置された第３領域をさらに有し、前記第３領域は、断面が略階段形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の中周分割面からなる中周光学面と、互いに隣接する前記複数の中周分割面同士を接続する複数の中周接続面とを含み、前記複数の中周接続面は、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第１の中周接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第２の中周接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の中周接続面とを含むことが好ましい。

この構成によれば、対物レンズの少なくとも一方の面は、第１領域と第２領域との間に配置された第３領域をさらに有している。第３領域は、断面が略階段形状でありかつ対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の中周分割面からなる中周光学面と、互いに隣接する複数の中周分割面同士を接続する複数の中周接続面とを含む。複数の中周接続面は、対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第１の中周接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第２の中周接続面と、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の中周接続面とを含む。

したがって、第１領域と第２領域と第３領域とで回折構造が異なるので、互いに異なる３つの波長の光により情報が記録又は再生される３つの情報記録媒体に対して互換可能な対物レンズを提供することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記複数の中周分割面は、第１の中周分割面と、前記第１の中周分割面に隣接する第２の中周分割面と、前記第２の中周分割面に隣接する第３の中周分割面と、前記第３の中周分割面に隣接する第４の中周分割面とを含み、前記第１の中周分割面は、前記第２の中周分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記第２の中周分割面は、前記第３の中周分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記第３の中周分割面は、前記第４の中周分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記第２の中周分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の中周分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、前記第３の中周分割面と前記基準面との間隔は、前記第２の中周分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、前記第４の中周分割面と前記基準面との間隔は、前記第３の中周分割面と前記基準面との間隔よりも小さく、前記第１の中周接続面は、前記第１の中周分割面と前記第２の中周分割面とを接続し、前記第２の中周接続面は、前記第２の中周分割面と前記第３の中周分割面とを接続し、前記第３の中周接続面は、前記第３の中周分割面と前記第４の中周分割面とを接続することが好ましい。

この構成によれば、複数の中周分割面は、第１の中周分割面と、第１の中周分割面に隣接する第２の中周分割面と、第２の中周分割面に隣接する第３の中周分割面と、第３の中周分割面に隣接する第４の中周分割面とを含む。第１の中周分割面は、第２の中周分割面よりも対物レンズの光軸に近く、第２の中周分割面は、第３の中周分割面よりも対物レンズの光軸に近く、第３の中周分割面は、第４の中周分割面よりも対物レンズの光軸に近い。第２の中周分割面と基準面との間隔は、第１の中周分割面と基準面との間隔よりも大きく、第３の中周分割面と基準面との間隔は、第２の中周分割面と基準面との間隔よりも大きく、第４の中周分割面と基準面との間隔は、第３の中周分割面と基準面との間隔よりも小さい。第１の中周接続面は、第１の中周分割面と第２の中周分割面とを接続し、第２の中周接続面は、第２の中周分割面と第３の中周分割面とを接続し、第３の中周接続面は、第３の中周分割面と第４の中周分割面とを接続する。

したがって、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の中周接続面により、第３の中周分割面と第４の中周分割面とが接続され、対物レンズの有効領域の最外周近傍において入射する光線がレンズ面で屈折及び回折された際に光路が遮断されないので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記第１の中周接続面及び前記第２の中周接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さは、前記第３の中周接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さより短いことが好ましい。

この構成によれば、第３の中周接続面の対物レンズの光軸方向の長さは、第１の中周接続面及び第２の中周接続面の対物レンズの光軸方向の長さより長いので、第４の中周分割面と基準面との間隔を、第３の中周分割面と基準面との間隔よりも小さくすることができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記第３の接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１［ｄｅｇ］と、前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］と、前記第３の中周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ３［ｄｅｇ］とは等しいことが好ましい。

この構成によれば、第３の接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１［ｄｅｇ］と、外周接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］と、第３の中周接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ３［ｄｅｇ］とは等しい。したがって、金型を加工するためのバイトの刃先角度を変えることなく、金型を作製することができるので、金型の加工性を向上させることができる。

また、上記の対物レンズにおいて、前記第１の接続面及び前記第２の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さは、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_１以上の位相差を与え、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_２以下の位相差を与え、波長λ_３（０．７５μｍ≦λ_３≦０．８５μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_３以下の位相差を与え、前記対物レンズのベース非球面の屈折作用と前記回折構造の回折作用とによって、前記光学面に入射した前記波長λ_１のレーザ光と前記波長λ_２のレーザ光と前記波長λ_３のレーザ光とは、いずれも前記対物レンズの光軸方向に出射されることが好ましい。

この構成によれば、第１の接続面及び第２の接続面の対物レンズの光軸方向の長さは、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光に対して、λ_１以上の位相差を与え、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光に対して、λ_２以下の位相差を与え、波長λ_３（０．７５μｍ≦λ_３≦０．８５μｍ）のレーザ光に対して、λ_３以下の位相差を与える。そして、対物レンズのベース非球面の屈折作用と回折構造の回折作用とによって、光学面に入射した波長λ_１のレーザ光と波長λ_２のレーザ光と波長λ_３のレーザ光とは、いずれも対物レンズの光軸方向に出射される。

したがって、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光により情報が記録又は再生される情報記録媒体と、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光により情報が記録又は再生される情報記録媒体と、波長λ_３（０．７５μｍ≦λ_３≦０．８５μｍ）のレーザ光により情報が記録又は再生される情報記録媒体とに対して互換可能な対物レンズを提供することができる。

本発明の他の局面に係る対物レンズは、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する光学ヘッドに用いられる対物レンズであって、前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、前記対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略鋸歯形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する前記複数の分割面同士を接続する、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される接続面とを有し、前記複数の分割面は、第１の分割面と、前記第１の分割面に隣接する第２の分割面とを含み、前記第１の分割面は、前記第２の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記光学面と前記対物レンズの光軸との交点で、前記光学面に接する平面を基準面として、前記第２の分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の分割面と前記基準面との間隔より大きく、前記接続面は、前記第１の分割面と前記第２の分割面とを接続し、前記光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、前記接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、下記の式（２７）を満たす。

なお、λ_１［μｍ］は前記対物レンズに入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは前記対物レンズの前記波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は前記対物レンズの有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は前記回折構造の前記光軸と垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは前記回折構造で発生する前記波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。

この構成によれば、対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製である。対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略鋸歯形状でありかつ対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する複数の分割面同士を接続する、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される接続面とを有している。複数の分割面は、第１の分割面と、第１の分割面に隣接する第２の分割面とを含む。第１の分割面は、第２の分割面よりも対物レンズの光軸に近い。ここで、光学面と対物レンズの光軸との交点で、光学面に接する平面を基準面とする。第２の分割面と基準面との間隔は、第１の分割面と基準面との間隔より大きく、接続面は、第１の分割面と第２の分割面とを接続する。光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、上記の式（２７）を満たす。

したがって、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される接続面により、第１の分割面と第２の分割面とが接続され、対物レンズの有効領域の最外周近傍において入射する光線がレンズ面で屈折及び回折された際に光路が遮断されないので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる。また、接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂが、光軸に対して平行に入射した光線がレンズ面で屈折及び回折された光線と光軸とのなす角度以下となるので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる。

本発明の他の局面に係る対物レンズは、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する光学ヘッドに用いられる対物レンズであって、前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、前記対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略鋸歯形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する前記複数の分割面同士を接続する、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される接続面とを有し、前記複数の分割面は、第１の分割面と、前記第１の分割面に隣接する第２の分割面とを含み、前記第１の分割面は、前記第２の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、前記光学面と前記対物レンズの光軸との交点で、前記光学面に接する平面を基準面として、前記第２の分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の分割面と前記基準面との間隔より大きく、前記接続面は、前記第１の分割面と前記第２の分割面とを接続し、前記光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、前記接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、下記の式（２８）を満たす。

なお、θ_ｒ［ｄｅｇ］は前記対物レンズの有効領域の最外周における前記分割面のレンズ傾斜角を表し、ｎは前記対物レンズに入射するレーザ光の光源波長における前記対物レンズの屈折率を表す。

この構成によれば、対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製である。対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略鋸歯形状でありかつ対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する複数の分割面同士を接続する、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される接続面とを有している。複数の分割面は、第１の分割面と、第１の分割面に隣接する第２の分割面とを含む。第１の分割面は、第２の分割面よりも対物レンズの光軸に近い。ここで、光学面と対物レンズの光軸との交点で、光学面に接する平面を基準面とする。第２の分割面と基準面との間隔は、第１の分割面と基準面との間隔より大きく、接続面は、第１の分割面と第２の分割面とを接続する。光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、上記の式（２８）を満たす。

したがって、対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される接続面により、第１の分割面と第２の分割面とが接続され、対物レンズの有効領域の最外周近傍において入射する光線がレンズ面で屈折及び回折された際に光路が遮断されないので、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができる。また、対物レンズの有効領域の最外周における分割面のレンズ傾斜角θ_ｒを用いて、接続面と対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂを規定することができる。

本発明の他の局面に係る光学ヘッドは、レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体の情報記録面に収束させる、上記のいずれかの対物レンズと、前記情報記録媒体で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備える。

この構成によれば、光源は、レーザ光を出射する。上記のいずれかの対物レンズは、光源から出射されたレーザ光を情報記録媒体の情報記録面に収束させる。受光部は、情報記録媒体で反射されたレーザ光を受光する。したがって、上記の対物レンズを光学ヘッドに適用することができる。

本発明の他の局面に係る光ディスク装置は、上記の光学ヘッドと、情報記録媒体を回転させるモータと、前記光学ヘッドと前記モータとを制御する制御部とを備える。この構成によれば、上記の光学ヘッドを光ディスク装置に適用することができる。

なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。

本発明に係る対物レンズは、対物レンズの有効領域の最外周近傍において回折効率を向上させ、光量損失を抑制することができ、光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面を有する対物レンズ、当該対物レンズを用いた光学ヘッド及び当該光学ヘッドを用いた光ディスク装置に有用である。

Claims (15)

1. 情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する光学ヘッドに用いられる対物レンズであって、
   前記対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略階段形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する前記複数の分割面同士を接続する複数の接続面とを有し、
   前記複数の接続面は、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第１の接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第２の接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の接続面とを含み、
   前記複数の分割面は、第１の分割面と、前記第１の分割面に隣接する第２の分割面と、前記第２の分割面に隣接する第３の分割面と、前記第３の分割面に隣接する第４の分割面とを含み、
   前記第１の分割面は、前記第２の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
   前記第２の分割面は、前記第３の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
   前記第３の分割面は、前記第４の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
   前記光学面と前記対物レンズの光軸との交点で、前記光学面に接する平面を基準面として、
   前記第２の分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、
   前記第３の分割面と前記基準面との間隔は、前記第２の分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、
   前記第４の分割面と前記基準面との間隔は、前記第３の分割面と前記基準面との間隔よりも小さく、
   前記第１の接続面は、前記第１の分割面と前記第２の分割面とを接続し、
   前記第２の接続面は、前記第２の分割面と前記第３の分割面とを接続し、
   前記第３の接続面は、前記第３の分割面と前記第４の分割面とを接続し、
   前記第１の接続面及び前記第２の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さは、前記第３の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さより短く、
   前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、
   前記光学面は、断面が略階段形状の回折構造を有し、
   前記第３の接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、下記の式（１）を満たすことを特徴とする対物レンズ。
   

   

   なお、λ_１［μｍ］は前記対物レンズに入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは前記対物レンズの前記波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は前記対物レンズの有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は前記回折構造の前記光軸と垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは前記回折構造で発生する前記波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。
2. 情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する光学ヘッドに用いられる対物レンズであって、
   前記対物レンズの少なくとも一方の面は、断面が略階段形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の分割面からなる光学面と、互いに隣接する前記複数の分割面同士を接続する複数の接続面とを有し、
   前記複数の接続面は、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第１の接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第２の接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の接続面とを含み、
   前記複数の分割面は、第１の分割面と、前記第１の分割面に隣接する第２の分割面と、前記第２の分割面に隣接する第３の分割面と、前記第３の分割面に隣接する第４の分割面とを含み、
   前記第１の分割面は、前記第２の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
   前記第２の分割面は、前記第３の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
   前記第３の分割面は、前記第４の分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
   前記光学面と前記対物レンズの光軸との交点で、前記光学面に接する平面を基準面として、
   前記第２の分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、
   前記第３の分割面と前記基準面との間隔は、前記第２の分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、
   前記第４の分割面と前記基準面との間隔は、前記第３の分割面と前記基準面との間隔よりも小さく、
   前記第１の接続面は、前記第１の分割面と前記第２の分割面とを接続し、
   前記第２の接続面は、前記第２の分割面と前記第３の分割面とを接続し、
   前記第３の接続面は、前記第３の分割面と前記第４の分割面とを接続し、
   前記第１の接続面及び前記第２の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さは、前記第３の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さより短く、
   前記対物レンズは、開口数が０．８以上であるとともに、合成樹脂製であり、
   前記光学面は、断面が略階段形状の回折構造を有し、
   前記第３の接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ［ｄｅｇ］は、
   ４０≦θ_ｂ ≦５０
   を満たすことを特徴とする対物レンズ。
3. 前記対物レンズの少なくとも一方の面は、前記対物レンズの光軸を含む第１領域と、前記第１領域よりも外周側に配置された第２領域とを有し、
   前記第１領域は、前記光学面と、前記複数の接続面とを含み、
   前記第２領域は、断面が略鋸歯形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の外周分割面からなる外周光学面と、互いに隣接する前記複数の外周分割面同士を接続する、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される外周接続面とを含み、
   前記第３の接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１［ｄｅｇ］は、前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］と等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の対物レンズ。
4. 前記複数の外周分割面は、第１の外周分割面と、前記第１の外周分割面に隣接する第２の外周分割面とを含み、
   前記第１の外周分割面は、前記第２の外周分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
   前記第２の外周分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の外周分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、
   前記第１の外周分割面と前記第２の外周分割面とは、前記外周接続面により接続されることを特徴とする請求項３記載の対物レンズ。
5. 前記外周光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、
   前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、下記の式（２）を満たすことを特徴とする請求項３又は４記載の対物レンズ。
   

   

   なお、λ_１［μｍ］は前記対物レンズに入射するレーザ光の光源波長を表し、ｎは前記対物レンズの前記波長λ_１における屈折率を表し、θ［ｄｅｇ］は前記対物レンズの有効領域の最外周におけるベース非球面のレンズ傾斜角を表し、ｄ［μｍ］は前記回折構造の前記光軸と垂直な方向の一周期のピッチを表し、ｍは前記回折構造で発生する前記波長λ_１のレーザ光の主たる回折光の回折次数を表す。
6. 前記外周光学面は、断面が略鋸歯形状の回折構造であり、
   前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］は、
   ４０≦θ_ｂ２ ≦５０
   を満たすことを特徴とする請求項３又は４記載の対物レンズ。
7. 前記第１の接続面及び前記第２の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さは、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_１以上の位相差を与え、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_２以下の位相差を与え、
   前記対物レンズのベース非球面の屈折作用と前記回折構造の回折作用とによって、前記光学面に入射した前記波長λ_１のレーザ光と前記波長λ_２のレーザ光とは、いずれも前記対物レンズの光軸方向に出射されることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の対物レンズ。
8. 前記第２領域は、前記第１領域に接していることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の対物レンズ。
9. 前記対物レンズの少なくとも一方の面は、前記第１領域と前記第２領域との間に配置された第３領域をさらに有し、
   前記第３領域は、断面が略階段形状でありかつ前記対物レンズの光軸を中心として輪帯状に分割された複数の中周分割面からなる中周光学面と、互いに隣接する前記複数の中周分割面同士を接続する複数の中周接続面とを含み、
   前記複数の中周接続面は、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第１の中周接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円筒面で構成される第２の中周接続面と、前記対物レンズの光軸を中心とした円錐面で構成される第３の中周接続面とを含むことを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の対物レンズ。
10. 前記複数の中周分割面は、第１の中周分割面と、前記第１の中周分割面に隣接する第２の中周分割面と、前記第２の中周分割面に隣接する第３の中周分割面と、前記第３の中周分割面に隣接する第４の中周分割面とを含み、
    前記第１の中周分割面は、前記第２の中周分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
    前記第２の中周分割面は、前記第３の中周分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
    前記第３の中周分割面は、前記第４の中周分割面よりも前記対物レンズの光軸に近く、
    前記第２の中周分割面と前記基準面との間隔は、前記第１の中周分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、
    前記第３の中周分割面と前記基準面との間隔は、前記第２の中周分割面と前記基準面との間隔よりも大きく、
    前記第４の中周分割面と前記基準面との間隔は、前記第３の中周分割面と前記基準面との間隔よりも小さく、
    前記第１の中周接続面は、前記第１の中周分割面と前記第２の中周分割面とを接続し、
    前記第２の中周接続面は、前記第２の中周分割面と前記第３の中周分割面とを接続し、
    前記第３の中周接続面は、前記第３の中周分割面と前記第４の中周分割面とを接続することを特徴とする請求項９記載の対物レンズ。
11. 前記第１の中周接続面及び前記第２の中周接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さは、前記第３の中周接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さより短いことを特徴とする請求項９又は１０記載の対物レンズ。
12. 前記第３の接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ１［ｄｅｇ］と、前記外周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ２［ｄｅｇ］と、前記第３の中周接続面と前記対物レンズの光軸とのなす角度θ_ｂ３［ｄｅｇ］とは等しい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. 前記第１の接続面及び前記第２の接続面の前記対物レンズの光軸方向の長さは、波長λ_１（０．３９μｍ≦λ_１≦０．４３μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_１以上の位相差を与え、波長λ_２（０．６１μｍ≦λ_２≦０．６９μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_２以下の位相差を与え、波長λ_３（０．７５μｍ≦λ_３≦０．８５μｍ）のレーザ光に対して、前記λ_３以下の位相差を与え、
    前記対物レンズのベース非球面の屈折作用と前記回折構造の回折作用とによって、前記光学面に入射した前記波長λ_１のレーザ光と前記波長λ_２のレーザ光と前記波長λ_３のレーザ光とは、いずれも前記対物レンズの光軸方向に出射される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. レーザ光を出射する光源と、
    前記光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体の情報記録面に収束させる、請求項１〜１３のいずれかに記載の対物レンズと、
    前記情報記録媒体で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えることを特徴とする光学ヘッド。
15. 請求項１４に記載の光学ヘッドと、
    情報記録媒体を回転させるモータと、
    前記光学ヘッドと前記モータとを制御する制御部とを備えることを特徴とする光ディスク装置。

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