JP5740797B2 - 対物レンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、金型の加工方法、金型、対物レンズ及び光ピックアップ装置に関する。

近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、高密度光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える光ピックアップ装置が開発され、既に市販されている。高密度光ディスクの一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４．７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２５ＧＢの情報の記録が可能である。

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

高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。

従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物光学素子をなるべく共通化することが光ピックアップ装置の構成の小型化・低コスト化に最も有利となる。

これに対し特許文献１には、共通の対物レンズを用いて、互いに異なる３つの波長の光束を高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤの情報記録面に集光し、これらに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置が記載されている。

特許第４０３３２３９号明細書

ところで、特許文献１に示す対物レンズは、互いに異なる３つの波長の光束を高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤの情報記録面に適切に集光するために、マルチレベル構造という光路差付与構造を光学面に有していることがある。ところが、マルチレベル構造は狭い幅で深い溝形状を有する微細構造であるために、対物レンズを転写成形する金型の転写面に、それに対応する微細構造を形成しなければならず、例え先が尖った剣先バイトを用いたとしても、金型の素材にバイト干渉が生じる恐れがある。従って、このバイト干渉を回避するため剣先バイトを旋回動作させながら切削加工を行わなくてはならず、高価な多軸加工機を必要とし、金型のコスト増を招いていた。

本発明は、例えばマルチレベル構造を有する光ピックアップ装置用の対物レンズを成形するための金型を安価に加工できる金型の加工方法、またそれにより加工された金型、更にかかる金型により成形された対物レンズ、及びかかる対物レンズ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。

請求項１に記載の対物レンズは、異なる光ディスクを互換使用可能な光ピックアップ装置において共通に用いられ各光ディスクの情報記録面に光束を集光する対物レンズであって、
少なくとも一つの光学面は光路差付与構造を有しており、
前記光路差付与構造は複数の輪帯を有しており、
前記対物レンズの光軸を含む断面をとったとき、前記輪帯の光軸側にある第１の側面は前記輪帯の頂点に向かうに従って光軸から離れる方向に傾いており、前記輪帯の光軸とは遠い側にある第２の側面は光軸と並行または前記輪帯の頂点に向かうに従って光軸に近づく方向に傾いており、
前記第２の側面と光軸との傾き角θ２’が以下の式を満たすことを特徴とする。
０°≦θ２’≦１５° （７）

対物レンズのマルチレベル構造における光軸方向に延在した面は、光の利用効率を高めるためには光軸に対して平行に形成されることが望ましい。しかしながら、マルチレベル構造における光軸方向に延在した面を転写する金型の転写面の全てを、光軸に対して精度良く平行に形成するためには、例え先が尖った剣先バイトを用いたとしても、金型の素材にバイト干渉が生じる恐れがあるため、バイト干渉を回避するため剣先バイトを旋回動作させながら切削加工を行わなくてはならず、高価な多軸加工機を必要とし、金型のコスト増を招いてしまう。また、特に高密度光ディスク用の対物レンズは、高ＮＡであることから光学面の曲率半径が比較的小さいため、バイト干渉の問題がより大きくなってしまう。これに対し本発明によれば、金型を切削する工具におけるすくい面の縁部をあえて軸線に対して傾けた状態で、軸線方向および前記軸線に交差する方向にのみ移動させながら金型の切削加工することが可能となるため例えば２軸加工機などシンプルな構成で安価な加工機を用いて、金型の加工を行うことができ、さらに、かかる金型を用いて安価に対物レンズを製造できる。又、マルチレベル構造の光軸に沿った面が光軸に対して傾くので、成形後に離型しやすくなり、製造誤差に基づく光量ロスを低減できるという利点もある。また、３軸加工機等の工具を旋回可能な加工機においても、対物レンズの周辺部のような曲面のカーブがきつい場所においては、やはり工具と金型が干渉しやすくなってしまうため、本発明によって工具と金型の干渉を防止できるという利点もある。

請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、前記対物レンズの光軸方向断面をとったとき、前記第１の側面と光軸との傾き角θ１’は、前記傾き角θ２’よりも大きくなっていることを特徴とする。

マルチレベル構造の一つの基礎構造において、光軸方向に延在しており互いに対向している２つの面のうち光軸から離れた面は、光軸に対して傾けることにより、光量のロスが生じてしまうが、光軸に近い面については、屈折角による影効果のため、光軸に対して斜めにしても、光量ロスが増えることがない。従って、マルチレベル構造の一つの基礎構造において、光軸方向に延在しており互いに対向している２つの面のうち光軸に近い面については、光軸に対して傾け、光軸から離れた面は、光軸に出来るだけ平行とすることによって、光量のロスを増やすことなく、２軸加工機といったシンプルな加工機で加工でき、コストを低減できると共に、金型からレンズを取り出しやすくなるという、本発明の効果を享受できるため好ましい。

請求項３に記載の対物レンズは、請求項２に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
１５°≦θ１’≦３５° （６）
請求項４に記載の対物レンズは、請求項３に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
１°≦θ２’≦１５° （８）
請求項５に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、前記対物レンズの光軸方向断面をとったとき、前記第１の側面と光軸との傾き角θ１’は、前記傾き角θ２’と等しく又は略等しくなっていることを特徴とする。

請求項６に記載の対物レンズは、請求項５に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
１０°≦θ１’≦２０° （９）
請求項７に記載の対物レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は二つの基礎構造を有しており、前記二つの基礎構造は重畳していることを特徴とする。

請求項８に記載の対物レンズは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズの軸上厚をｄ（ｍｍ）、前記対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９≦ｄ／ｆ≦１．６ （５）
請求項９に記載の対物レンズは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記輪帯には、前記第１の側面と前記第２の側面とを繋ぐテラス面が存在することを特徴とする。
請求項１０に記載の対物レンズは、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記第２の側面を通過した光束は各光ディスクの情報記録面に集光しないことを特徴とする。
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載の対物レンズを用いたことを特徴する。

工具はバイトを含む。図１は、バイトのすくい面形状の例を示す概略図である。図１（ａ）に示すバイトのすくい面ＳＰは、直線状の第１の縁部Ｅ１と、これに対し鋭角で交差する方向に延在する直線状の第２の縁部Ｅ２と、第１の縁部Ｅ１の端部と第２の縁部Ｅ２の端部とを連結した円弧状の第３の縁部Ｅ３とで先端が輪郭づけられている。特に、第３の縁部Ｅ３の半径ｒが０．５μｍ〜５．０μｍのものを、剣先バイトと呼び、同半径ｒが５．０μｍ以上のものをＲバイトと呼ぶ。尚、図１（ｂ）に示すバイトのすくい面ＳＰは、直線状の第１の縁部Ｅ１と、これに平行に延在する直線状の第２の縁部Ｅ２と、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２とに直交する第３の縁部Ｅ３とで先端が輪郭づけられており、このようなバイトを平先バイトと呼び、剣先バイト又はＲバイトと区別する。特に剣先バイトを用いることで、マルチレベル構造を転写する微細な溝形状の奥角部の半径を小さく抑えることが出来、かかる金型を用いて成形された対物レンズの光の利用効率を一層高めることができる。但し、用途によってはＲバイトを用いることもできる。

バイトを、金型の素材の軸線に接近するように移動しながら切削加工を行うと、バイトへの負荷を和らげることが出来、工具寿命が延長されると共に、切削加工終了時に素材中心の段差が小さくなるという利点もある。

バイトを、軸線に対して傾き角θ１を有する縁部が先行して金型の素材を切削するように、軸線に交差する方向に移動しながら切削加工を行うと、バイトへの負荷を和らげることが出来、工具寿命が延長されるので好ましい。

本発明に係る光ピックアップ装置は、第１光源、第２光源、第３光源の少なくとも３つの光源を有する。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。

第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。

本明細書において、ＢＤとは、波長３９０〜４１５ｎｍ程度の光束、ＮＡ０．８〜０．９程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．０５〜０．１２５ｍｍ程度であるＢＤ系列光ディスクの総称であり、単一の情報記録層のみ有するＢＤや、２層の情報記録層を有するＢＤ等を含むものである。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式を満たすことが好ましいが、これに限られない。尚、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面に最も近い情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。

０．０５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ
本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１は、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２より短く、第２波長λ２は、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３より短い。

また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３９０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは、６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。

また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいう。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。

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

集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していることが好ましい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。本明細書において、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。対物レンズは、単玉のレンズであることが好ましい。また、対物レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂などで光路差付与構造を設けたハイブリッドレンズであってもよい。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。

また、対物レンズをガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４５０℃以下、更に好ましくは４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが４５０℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。

ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズをガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が４．０以下であるのが好ましく、更に好ましくは比重が３．０以下であるものである。

また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料等の脂環式炭化水素系重合体材料を使用するのが好ましい。また、当該樹脂材料は、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃^−１）が−２０×１０^−５乃至−５×１０^−５（より好ましくは、−１０×１０^−５乃至−８×１０^−５）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。

また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、５０以上であることが好ましい。

対物レンズについて、以下に更に記載する。対物レンズの少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの中間領域と、中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有すると好ましい。中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域であることが好ましいが、光軸を含む微小な領域を未使用領域や特殊な用途の領域とし、その周りを中心領域としてもよい。中央領域、中間領域、及び周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図２に示されるように、中央領域ＣＮ、中間領域ＭＤ、周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物レンズの中央領域には第１光路差付与構造が設けられ、中間領域には第２光路差付与構造が設けられていると好ましい。周辺領域は屈折面であってもよいし、周辺領域に第３光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、中間領域、周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。

対物レンズの中央領域は、第１光ディスク、第２光ディスク及び第３光ディスクの記録／再生に用いられる第１、第２、第３光ディスク共用領域であると好ましい。即ち、対物レンズは、中央領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、中央領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、中央領域を通過する第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光すると好ましい。また、中央領域に設けられた第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差／第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差／第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。

対物レンズの中間領域は、第１光ディスク、第２光ディスクの記録／再生に用いられ、第３光ディスクの記録／再生に用いられない第１、第２光ディスク共用領域であると好ましい。即ち、対物レンズは、中間領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、中間領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光すると好ましい。その一方で、中間領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光しないと好ましい。対物レンズの中間領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図３に示すように、対物レンズを通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有することが好ましい。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録／再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録／再生には用いられないと好ましい。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。但し、スポット中心部の周りにスポット中間部が存在せずスポット周辺部があるタイプ、即ち、集光スポットの周りに薄く光が大きなスポットを形成する場合も、そのスポット周辺部をフレアと呼んでもよい。つまり、対物レンズの中間領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましいとも言える。

対物レンズの周辺領域は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、第２光ディスク及び第３光ディスクの記録／再生に用いられない第１光ディスク専用領域であると好ましい。即ち、対物レンズは、周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光すると好ましい。その一方で、周辺領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光せず、周辺領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光しないと好ましい。対物レンズの周辺領域を通過する第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。つまり、対物レンズの周辺領域を通過した第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。

第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第２光路差付与構造は、対物レンズの中間領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造が、中間領域の全面に設けられていることである。周辺領域が第３光路差付与構造を有する場合、第３光路差付与構造は、対物レンズの周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第３光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。

なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。本発明の光路差付与構造は回折構造であることが好ましい。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。また、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、光路差付与構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。

また、本明細書でいう回折構造とは、段差を有し、回折によって光束を収束あるいは発散させる作用を持たせる構造の総称である。例えば、単位形状が光軸を中心として複数並ぶことによって構成されており、それぞれの単位形状に光束が入射し、透過した光の波面が、隣り合う輪帯毎にズレを起こし、その結果、新たな波面を形成することによって光を収束あるいは発散させるような構造を含むものである。回折構造は、好ましくは段差を複数有し、段差は光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。また、回折構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、回折構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ回折次数の回折光を発生させる回折構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。

ところで、光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、一般に、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得、光軸を含む断面形状がブレーズ構造とマルチレベル（階段型）構造とに大別される。

ブレーズ構造とは、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、光路差付与構造を有する対物レンズの光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということである。尚、図４においては、上方が光源側、下方が光ディスク側であって、理解しやすいように母非球面としての平面に光路差付与構造が形成した例を示しているが、本発明では対物レンズの曲面である光学面に形成されるものとする。ブレーズ型構造において、１つのブレーズ単位の光軸垂直方向の長さをピッチＰという。（図４（ａ）、（ｂ）参照）また、ブレーズの光軸に沿った方向の段差の長さを段差量Ｂという。（図４（ａ）参照）。

また、マルチレベル構造とは、図４（ｃ）、（ｄ）に示されるように、光路差付与構造を有する対物レンズの光軸を含む断面形状が、小階段状のもの（階段単位と称する）を複数有するということである。尚、本明細書中、「Ｖレベル」とは、マルチレベル構造の１つの階段単位において光軸垂直方向に対応する（向いた）輪帯状の面（以下、テラス面と称することもある）が、段差によって区分けされＶ個の輪帯面毎に分割されていることをいい、特に３レベル以上のマルチレベル構造は、小さい段差と大きい段差を有することになる。

例えば、図４（ｃ）に示す光路差付与構造を、５レベルのマルチレベル構造といい、図４（ｄ）に示す光路差付与構造を、２レベルのマルチレベル構造（バイナリ構造ともいう）という。２レベルのマルチレベル構造について、以下に説明する。光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を含み、対物レンズの光軸を含む複数の輪帯の断面の形状は、光軸方向に延在する複数の側面Ｐａ、Ｐｂと、隣接する側面Ｐａ、Ｐｂの光源側端同士を連結する光源側テラス面Ｐｃと、隣接する側面Ｐａ、Ｐｂの光ディスク側端同士を連結する光ディスク側テラス面Ｐｄとから形成され、光源側テラス面Ｐｃと光ディスク側テラス面Ｐｄとは、光軸に交差する方向に沿って交互に配置される。尚、光軸に沿った側面Ｐａ、Ｐｂの少なくとも一方は、全体的に光軸に対して傾いていても良いが、図４（ｅ）に示すように、側面Ｐａ（又はＰｂ）の一部だけ光軸に対して傾いていても良い（図４（ｃ）のマルチレベル構造も同様）。

また、マルチレベル構造において、１つの階段単位の光軸垂直方向の長さをピッチＰという。（図４（ｃ）、（ｄ）参照）また、階段の光軸に平行方向の段差の長さを段差量Ｂ１，Ｂ２という。３レベル以上のマルチレベル構造の場合、大きな段差量Ｂ１と小さな段差量Ｂ２とが存在することになる（図４（ｃ）参照）。尚、小さな段差量Ｂ２は１０μｍ以下、階段の幅Ｗは６μｍ以下であることが望ましい。

尚、光路差付与構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。

光路差付与構造が、ブレーズ型構造を有する場合、単位形状である鋸歯状の形状が繰り返された形状となる。図４（ａ）に示されるように、同一の鋸歯状形状が繰り返されてもよいし、図４（ｂ）に示されるように、光軸から離れる方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状のピッチが長くなっていく形状、又は、ピッチが短くなっていく形状であってもよい。加えて、ある領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側とは逆を向いている形状とし、他の領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側を向いている形状とし、その間に、ブレーズ型構造の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている形状としてもよい。なお、このようにブレーズ型構造の段差の向きを途中で切り替える構造にする場合、輪帯ピッチを広げることが可能となり、光路差付与構造の製造誤差による透過率低下を抑制できる。

光路差付与構造が、マルチレベル構造を有する場合、図４（ｃ）で示されるような５レベルの階段単位が、繰り返されるような形状等があり得る。さらに、光軸から離れる方向に進むに従って、徐々に階段単位のピッチが長くなっていく形状や、徐々に階段単位のピッチが短くなっていく形状であってもよい。

例えば中央領域に設けられる第１光路差付与構造は、単一の基礎構造のみからなる態様であると好ましい。単一の基礎構造はマルチレベル構造である。本態様の更に好ましい条件について以下に詳述する。

マルチレベル構造である基礎構造は、基礎構造を通過した第１光束のＸ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、基礎構造を通過した第２光束のＹ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、基礎構造を通過した第３光束のＺ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。このとき、Ｘ，Ｙ，Ｚのいずれもが０ではないことが好ましい。また、Ｘ，Ｙ，Ｚのいずれかは正の回折次数であり、残りは負の回折次数であることが好ましい。

（Ｘ，Ｙ、Ｚ）の好ましい組み合わせの例としては、（１、−１、−２）、（１、−２、−３）又は（１、−３、−４）等が挙げられる。特に好ましくは、（１、−１、−２）又は（１、−２、−３）である。

このようなマルチレベル構造を設けることで、例えばＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を可能とするだけでなく、特にＢＤに対して、高い光利用効率を維持できる対物レンズを提供することが可能となる。例えば、波長λ１に対する回折効率を８０％以上とする対物レンズを提供することも可能となる。更には、波長λ１に対する回折効率を９０％以上とする対物レンズも提供することができる。

光路差付与構造の形状と段差量という観点から、Ｘ、Ｙ、Ｚが、それぞれ、１、−１、−２である場合と、Ｘ、Ｙ、Ｚが、それぞれ、１、−２、−３である場合とで、それぞれを以下のように表現することができる。

Ｘ、Ｙ、Ｚが、それぞれ、１、−１、−２である場合は、図４（ｃ）に示すように、５レベルのマルチレベル構造であることが好ましい。また、マルチレベル構造の小さい段差の光軸方向の段差量Ｂ２が、第１の波長λ１に対して１．２３λ１の光路差を与える段差量であることが好ましい。

従って、この場合のマルチレベル構造の小さい段差の段差量Ｂ２は、以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．６・（１．２３・λ１／（ｎ−１））＜Ｂ２＜１．５・（１．２３・λ１／（ｎ−１）） （１０）
Ｘ、Ｙ、Ｚが、それぞれ、１、−２、−３である場合は、７レベルのマルチレベル構造であることが好ましい。また、マルチレベル構造の小さい段差の光軸方向の段差量Ｂ２が、第１の波長λ１に対して１．１６λ１の光路差を与える段差量であることが好ましい。

従って、この場合のマルチレベル構造の小さい段差の段差量Ｂ２は、以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．６・（１．１６・λ１／（ｎ−１））＜Ｂ２＜１．５・（１．１６・λ１／（ｎ−１）） （１１）
次に、例えば中間領域に設けられる第２光路差付与構造について以下に詳述する。本態様における第２光路差付与構造は、少なくとも基礎構造を有する構造である。

この基礎構造は、マルチレベル構造であって、基礎構造を通過した第１光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、基礎構造を通過した第２光束のＯ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、基礎構造を通過した第３光束のＰ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。このとき、（Ｎ，Ｏ，Ｐ）＝（０，−１，−１）であることが好ましい。

このとき、基礎構造は、３レベルのマルチレベル構造であって、マルチレベル構造の小さい段差の光軸方向の段差量が、第１の波長λ１に対して１．０２λ１の光路差を与える段差量であることが好ましい。

次に、例えば周辺領域に設けられる第３光路差付与構造について説明する。第３光路差付与構造は、対物レンズがプラスチックレンズである場合、温度変化による球面収差の変化を低減するために、設けることが好ましい。第３光路差付与構造としては、上記の第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造の態様によらず、ブレーズ構造である単一の基礎構造からなることが好ましい。

この基礎構造は、ブレーズ型構造であって、基礎構造を通過した第１光束のＱ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、基礎構造を通過した第２光束のＲ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、基礎構造を通過した第３光束のＳ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。このとき、Ｑは任意の値を取ることが出来るが、波長変動時の回折効率の変動を抑えるという観点から、（Ｑ，Ｒ，Ｓ）＝（１，１，１）、（２，１，１）、（３，２、２）、（５，３，２）のいずれかであることが好ましい。

以上が、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造の好ましい一例についての説明となる。

上記の第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造に示すように、対物レンズの一方の光学面には、ブレーズ構造とマルチレベル構造の双方を形成している場合に、本発明の効果がより顕著となるため好ましい。ブレーズ構造とマルチレベル構造の双方を有するとは、ブレーズ構造とマルチレベル構造を同じ位置で重ね合わせた構造である場合も、ブレーズ構造とマルチベル構造とが同一光学面の別の場所にあって重なっていない場合も、共に含むものである。ある光学面がマルチレベル構造しか有さず、ブレーズ構造を有さない場合は、平先バイトでも切削可能となるため、平先バイトを有する２軸加工機での加工という選択肢もあり得るが、ある光学面が、マルチレベル構造とブレーズ構造を共に有する場合は、平先バイトを用いることができず、剣先バイト若しくはＲバイトに限定されてしまう。従って、２軸加工機での加工を可能とするために、側面を斜めにすることが非常に重要となるのである。

図５は、剣先バイトＳＢで切削加工された金型Ｍと、金型Ｍに樹脂を射出成形する等して成形された対物レンズＯＢＪとを示す断面図である。ここで、金型Ｍの素材の回転軸線をＲＸとし、対物レンズＯＢＪの光軸をＯＸとする。回転軸線ＲＸ回りに回転させられた金型Ｍの素材は、剣先バイトＳＢを紙面内で回転させることなくＺ軸方向（回転軸線ＲＸに平行）とＸ軸方向（回転軸線ＲＸに直交）に相対移動させることにより、図４（ｃ）に示すマルチレベル構造に対応する溝形状を非球面曲面凹部ＣＶ内に切削加工される。ここで、回転軸線ＲＸに近い剣先バイトＳＢの第１の縁部Ｅ１と、回転軸線ＲＸとの角度をθ１とし、回転軸線ＲＸから遠い剣先バイトＳＢの第２の縁部Ｅ２と、回転軸線ＲＸとの角度をθ２としたときに、以下の関係を維持しながら加工を行うと好ましい。
１５°≦θ１≦３５° （１）
０°≦θ２≦１５° （２）
これにより、金型Ｍの溝形状は図５に示すように加工されるが、１つの溝形状において、回転軸線ＲＸ方向に沿って延在し且つ回転軸線ＲＸに近い面を外側面ＳＰ１、回転軸線ＲＸ方向に沿って延在し且つ回転軸線ＲＸから遠い面を内側面ＳＰ２とする。ここで、外側面ＳＰ１と回転軸線ＲＸとの角度をθ１とし、内側面ＳＰ２と回転軸線ＲＸとの角度をθ２としたときに、以下の関係が成立すると好ましい。
１５°≦θ１≦３５° （１）
０°≦θ２≦１５° （２）
かかる金型Ｍにより、図５に示す対物レンズＯＢＪが溝形状に対応する輪帯構造と共に転写形成される。光路差付与構造の１つの階段単位において、対向する２面のうち、光軸ＯＸ方向に延在し且つ光軸ＯＸに近い側面をＰａ、光軸ＯＸ方向に延在し且つ光軸ＯＸから遠い側面をＰｂとする。ここで、輪帯構造の側面Ｐａと光軸ＯＸとの角度をθ１’とし、側面Ｐｂと光軸ＯＸとの角度をθ２’としたときに、以下の関係が成立すると好ましい。
１５°≦θ１’≦３５° （６）
０°≦θ２’≦１５° （７）
このような対物レンズＯＢＪに、図６に示すように略平行光を入射させると、側面Ｐａに交差するテラス面Ｐｃに入射した光束のうち、側面Ｐａとの交点近傍の領域から対物レンズＯＢＪ内に入射した光束は、側面Ｐａから出射してしまうので、光ディスクの情報記録面に集光する光束として有効に用いられない。一方、側面Ｐｂから対物レンズＯＢＪ内に入射した光束も、光ディスクの情報記録面に集光する光束として有効に用いることは困難である。これを「影の効果」と呼ぶ。側面Ｐａにおける影の効果は、側面Ｐａが光軸に平行である場合であっても、存在するため、側面Ｐａを光軸に対して傾けることによる光量ロスの問題はあまり変わらない。一方で、側面Ｐｂにおける影の効果は、側面Ｐｂが光軸に平行である場合は、殆ど存在しないため、側面Ｐｂを光軸に対して傾けないか、傾けても出来るだけ小さくすることが、光量ロスを低減するという意味で好ましい。よって、θ２’≦θ１’であることが好ましく、より好ましくは（６）、（７）式を満たすことである。尚、（６）、（７）式を満たすと、（１）、（２）式が満たされることとなる。また、θ２’は、光量ロスを出来るだけ減らすと言う観点からは０°以上、５°以下であることが好ましい。光量ロスを限りなく減らすためには、θ２’が０°であることが好ましく、光量ロスを出来るだけ減らしながらも、金型から対物レンズを抜けやすくするためには、０°より大きく、５°以下（より好ましくは３°以下）であることが好ましい。

但し、金型Ｍの離型性を考慮すると、以下の式を満たすのが好ましい。尚、（８）式を満たすと、（３）式が満たされることとなる。
１°≦θ２’≦１５° （８）
上記の点について、更に詳細に説明する。先ず、θ１’について説明する。図１６に示すように、θ１’が０°である場合、即ち光軸に近い側の側面が光軸に平行な場合であっても、図１６におけるグレーの領域は影の効果によって、光束を利用できず、光量ロスとなることは避けられない。次に、図１７に示すように、光軸に近い側の側面が光軸に対して傾き、θ１’が３５°となる場合も、グレーの領域は影の効果によって光束を利用できないが、この影の効果は、図１６に示すように、側面が光軸に平行な場合も存在しているため、光量ロスが特に増えるわけではない。従って、光軸に近い側の側面を光軸に対して傾けても、光量ロスにおいて悪影響が増えないことがわかる。また、θ１’が０°〜３５°の間の角度である図１８に示すような場合であっても、同様にグレーの領域は影の効果によって光束を利用出来ないが、光量ロスが特に増えるわけではない。従って、θ１’は０°〜３５°の間では光束の損失はほぼ一定であり、３５°を超えると損失が増大するため、光利用効率の観点では０°≦θ１’≦３５°が望ましい。さらに、剣先バイトやＲバイトの縁部やバイトの傾け角等を考慮すると、１５°≦θ１’≦３５°が望ましい範囲となる。

次に、θ２’について説明する。図１９に示すように、θ２’が０°である場合、即ち光軸から遠い側の側面が光軸に平行な場合、影の効果は存在せず、光量ロスはない。しかし、図２０に示すように、光軸から遠い側の側面が光軸に対して傾く場合、グレーの領域が影の効果によって光束を利用できなくなってしまう。即ち、光軸から遠い側の側面を光軸に対して傾けることにより、光量ロスにおいて悪影響が増えてしまうことがわかる。従って、光軸から遠い側の側面は、できる限り光軸に対して平行に近づけることが好ましい。

又、光量のロスを大きく気にする必要のない場合や、マルチレベル構造の形状等によってはθ２’がθ１’と等しいか、又は略等しいとしても良い。略等しいとは、θ２’とθ１’との差が５°以下であることを指す。かかる場合、以下の式を満たすのが好ましい。尚、（９）式を満たすと、（４）式が満たされることとなる。
１０°≦θ１’≦２０° （９）
光路差付与構造を有する対物レンズを成形する際は、当該光路差付与構造を有するレンズ形状に対応する金型形状を、剣先バイト（図７に一例を示す）等のバイトを有する二軸加工機（図８に一例を示す）等を用いて切削し、切削した後の金型内に溶融した材料を入れ、冷却し材料が固化した後、当該金型からレンズを取り出すことで、レンズを成形するのが一般的である。

また、剣先バイトの先端は完金な鋭角ではなく、ある曲率を有するため、光路差付与構造の角部は曲率を有していることが好ましい。

また、対物レンズは、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。
０．９≦ｄ／ｆ≦１．６ （５）
但し、ｄは、対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）を表し、ｆは、第１光束における対物レンズの焦点距離を表す。なお、ｆは、好ましくは、使用波長のうち最も短い波長における焦点距離を表す。

ＢＤのような短波長、高ＮＡの光ディスクに対応させる場合、対物レンズにおいて、非点収差が発生しやすくなり、偏心コマ収差も発生しやすくなるという課題が生じるが、条件式（５）を満たすことにより非点収差や偏心コマ収差の発生を抑制することが可能となる。

また、条件式（５）を満たすことにより、対物レンズの軸上厚が厚めの厚肉対物レンズになるため、ＣＤの記録／再生時におけるワーキングディスタンスが短くなりがちになるにも拘わらず、本発明の第１光路差付与構造を対物レンズに設けることにより、ＣＤの記録／再生におけるワーキングディスタンスも十分に確保できるため、その効果がより顕著なものとなる。

本発明によれば、例えばマルチレベル構造を有する光ピックアップ装置用の対物レンズを成形するための金型を安価に加工できる金型の加工方法、またそれにより加工された金型、更にかかる金型により成形された対物レンズ、及びかかる対物レンズを用いた光ピックアップ装置を提供することも可能となる。

バイトのすくい面形状の例を示す図である。 本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＢＪを光軸方向に見た図である。 対物レンズを通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットを形成する状態を示す図である。 光路差付与構造の例を示す軸線方向断面図である。 金型Ｍと、金型Ｍに樹脂を射出成形する等して成形された対物レンズＯＢＪとを示す断面図である。 対物レンズＯＢＪの外周側におけるマルチレベル構造に平行光束を入射させた際の拡大断面図である。 図７（ａ）は、ダイヤモンド工具の切れ刃即ちバイトを示す斜視図であり、図７（ｂ）は、バイトのすくい面の先端部形状を示す拡大図である。 ２軸加工機の斜視図である。 切削加工例１における金型と剣先バイトの相対移動方向を矢印で示す図である。 切削加工例２における金型と剣先バイトの相対移動方向を矢印で示す図である。 切削加工例３における金型と剣先バイトの相対移動方向を矢印で示す図である。 切削加工例４における金型と剣先バイトの相対移動方向を矢印で示す図である。 光ピックアップ装置１の概略構成図である。 本発明にかかる対物レンズの回折構造の一例を拡大して示す図である。 本発明にかかる対物レンズの回折構造の別例を拡大して示す図である。 θ１’＝０°であるマルチレベル構造に光束を入射させた際の拡大断面図である。 θ１’＝３５°であるマルチレベル構造に光束を入射させた際の拡大断面図である。 θ１’が０°〜３５°の間の値であるマルチレベル構造に光束を入射させた際の拡大断面図である。 θ２’＝０°であるマルチレベル構造に光束を入射させた際の拡大断面図である。 θ２’が大きい値であるマルチレベル構造に光束を入射させた際の拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図７（ａ）は、ダイヤモンド工具の切れ刃即ちバイトを示す斜視図であり、図７（ｂ）は、バイトのすくい面の先端部形状を示す拡大図である。ダイヤモンド工具の剣先バイトＳＢは、図に示すようにシャンクＳに対してろう付けされており、切削されるべき型の回転方向に正対するすくい面ＳＰを有している。かかるすくい面ＳＰの先端部は、直線状の第１の縁部Ｅ１と、第１の縁部Ｅ１に対して鋭角で交差する方向に延在する直線状の第２の縁部Ｅ２と、縁部Ｅ１、Ｅ２の先端側端部同士を結ぶ円弧状の第３の縁部Ｅ３とから輪郭づけられている。尚、第３の縁部Ｅ３の半径ｒを５μｍ以下、好ましくは２．５μｍ以下とするが、寿命を確保すべく０．５μｍ以上とするのがよい。

図８は、金型の加工に用いる２軸加工機ＭＣ２の斜視図である。図６において、不図示の定盤上に設置されたベースＢＳＥ上には、Ｘ軸方向に移動自在なＸ軸ステージＸＳＴと、Ｘ軸方向に直交するＺ軸方向に移動自在なＺ軸ステージＺＳＴとが配置されている。Ｘ軸ステージＸＳＴ上には、第３の縁部Ｅ３（図７（ｂ））を金型の素材ＭＭに向けながら剣先バイトＳＢが保持されて、Ｘ軸ステージＸＳＴと共にＸ軸方向に移動するようになっている。また、Ｚ軸ステージＺＳＴ上には、回転駆動部ＲＤが保持されて、Ｚ軸ステージＺＳＴと共にＺ軸方向に移動するようになっている。回転駆動部ＲＤは、金型の素材ＭＭを保持しＺ軸方向に延在する軸線ＲＸ回りに回転させるようになっている。図８では、金型の回転方向は、時計回りだが、反時計回りに回転させてもよい。
（切削加工例１）
次に、２軸加工機ＭＣ２を用いた金型の加工について説明する。まず、図４（ｃ）に示すようなマルチレベル構造に対応した溝形状の切削加工例１について説明するが、ここでは説明を容易とすべく、平行平板上に加工する例を示す。図５を参照して、回転軸線ＲＸに近い剣先バイトＳＢの第１の縁部Ｅ１と、回転軸線ＲＸとの角度をθ１とし、回転軸線ＲＸから遠い剣先バイトＳＢの第２の縁部Ｅ２と、回転軸線ＲＸとの角度をθ２としたときに、以下の関係になるように、剣先バイトＳＢをＸ軸ステージＸＳＴ上に固定する。
１５°≦θ１≦３５° （１）
０°≦θ２≦１５°（但し、１°≦θ２であると良い） （２）
次いで、図９に示すように、Ｚ軸ステージＺＳＴにより剣先バイトＳＢに対して金型の素材ＭＭを相対的に接近させ、切削しようとする転写面の軸線直交方向外側に剣先バイトＳＢの先端を位置させる。その後、回転駆動部ＲＤにより金型の素材ＭＭを軸線ＲＸ回りに回転させながら、図９に矢印で示すように、Ｚ軸ステージＺＳＴを駆動して剣先バイトＳＢの先を金型の素材ＭＭの内方に進行させて切削する。必要な位置まで切削したら、Ｚ軸ステージＺＳＴの駆動を中断し、代わりにＸ軸ステージＸＳＴを駆動して、剣先バイトＳＢを軸線ＲＸに接近するように進行させて第１の縁部Ｅ１で溝形状の最底部を切削する。必要な位置まで切削したら、Ｘ軸ステージＸＳＴの駆動を中断し、代わりにＺ軸ステージＺＳＴを駆動して、１段目の段差量になるまで剣先バイトＳＢを金型ＭＭから離すようにし、その後、Ｚ軸ステージＺＳＴの駆動を中断し、代わりにＸ軸ステージＸＳＴを駆動して、剣先バイトＳＢを軸線ＲＸに接近するように進行させて第１の縁部Ｅ１で、１段目の段差部を切削する。以上を繰り返すことで、図９に示すマルチレベル構造に対応した溝形状を切削できる。切削加工例１の場合、軸線ＲＸ方向に延在する溝形状の側面のうち、軸線ＲＸを向いた内側面ＳＰ２は軸線ＲＸに対してθ２だけ傾いているが、それに対向する外側面ＳＰ１は軸線ＲＸに対してθ１だけ傾いている。（図９においては、θ２が０°である例を示している。）
（切削加工例２）
次に、図４（ｃ）に示すようなマルチレベル構造に対応した溝形状の切削加工例２について説明する。図５を参照して、回転軸線ＲＸに近い剣先バイトＳＢの第１の縁部Ｅ１と、回転軸線ＲＸとの角度をθ１とし、回転軸線ＲＸから遠い剣先バイトＳＢの第２の縁部Ｅ２と、回転軸線ＲＸとの角度をθ２としたときに、以下の関係になるように、剣先バイトＳＢをＸ軸ステージＸＳＴ上に固定する。
１０°≦θ１≦２０° （４）
θ１＝θ２
次いで、図１０に示すように、Ｚ軸ステージＺＳＴにより剣先バイトＳＢに対して金型の素材ＭＭを相対的に接近させ、切削しようとする転写面の軸線直交方向外側に剣先バイトＳＢの先端を位置させる。その後、回転駆動部ＲＤにより金型の素材ＭＭを軸線ＲＸ回りに回転させながら、図１０に矢印で示すように、Ｚ軸ステージＺＳＴを駆動して剣先バイトＳＢの先を金型の素材ＭＭの内方に進行させて切削する。必要な位置まで切削したら、Ｚ軸ステージＺＳＴの駆動を中断し、代わりにＸ軸ステージＸＳＴを駆動して、剣先バイトＳＢを軸線ＲＸに接近するように進行させて第１の縁部Ｅ１で溝形状の最底部を切削する。必要な位置まで切削したら、Ｘ軸ステージＸＳＴの駆動を中断し、代わりにＺ軸ステージＺＳＴを駆動して、１段目の段差量になるまで剣先バイトＳＢを金型ＭＭから離すようにし、その後、Ｚ軸ステージＺＳＴの駆動を中断し、代わりにＸ軸ステージＸＳＴを駆動して、剣先バイトＳＢを軸線ＲＸに接近するように進行させて第１の縁部Ｅ１で、１段目の段差部を切削する。以上を繰り返すことで、図１０に示すマルチレベル構造に対応した溝形状を切削できる。切削加工例２の場合、軸線ＲＸ方向に延在する溝形状の側面のうち、軸線ＲＸを向いた内側面ＳＰ２と、それに対向する外側面ＳＰ１は、それぞれ軸線ＲＸに対して逆方向に同じ角度（θ１＝θ２）だけ傾いている。
（切削加工例３）
次に、図４（ｄ）に示すようなマルチレベル構造に対応した溝形状の切削加工例３について説明する。図５を参照して、回転軸線ＲＸに近い剣先バイトＳＢの第１の縁部Ｅ１と、回転軸線ＲＸとの角度をθ１とし、回転軸線ＲＸから遠い剣先バイトＳＢの第２の縁部Ｅ２と、回転軸線ＲＸとの角度をθ２としたときに、以下の関係になるように、剣先バイトＳＢをＸ軸ステージＸＳＴ上に固定する。
１５°≦θ１≦３５° （１）
０°≦θ２≦１５°（但し、１°≦θ２であると良い） （２）
次いで、図１１に示すように、Ｚ軸ステージＺＳＴにより剣先バイトＳＢに対して金型の素材ＭＭを相対的に接近させ、切削しようとする転写面の軸線直交方向外側に剣先バイトＳＢの先端を位置させる。その後、回転駆動部ＲＤにより金型の素材ＭＭを軸線ＲＸ回りに回転させながら、図１１に矢印で示すように、Ｚ軸ステージＺＳＴを駆動して剣先バイトＳＢの先を金型の素材ＭＭの内方に進行させて段差量分だけ切削する。必要な位置まで切削したら、Ｚ軸ステージＺＳＴの駆動を中断し、代わりにＸ軸ステージＸＳＴを駆動して、剣先バイトＳＢを軸線ＲＸに接近するように進行させて第１の縁部Ｅ１で溝形状の底部を切削する。必要な位置まで切削したら、Ｘ軸ステージＸＳＴの駆動を中断し、代わりにＺ軸ステージＺＳＴを駆動して段差量分だけ剣先バイトＳＢを金型ＭＭから離すようにし、その後、Ｚ軸ステージＺＳＴの駆動を中断し、代わりにＸ軸ステージＸＳＴを駆動し、剣先バイトＳＢを軸線ＲＸに接近するように所定の位置まで移動させ、その後Ｘ軸ステージＸＳＴの駆動を中断し、Ｚ軸ステージＺＳＴを駆動して剣先バイトＳＢの先を金型の素材ＭＭの内方に進行させて段差量分だけ切削する。以上を繰り返すことで、図１１に示すマルチレベル構造に対応した溝形状を切削できる。切削加工例３の場合、軸線ＲＸ方向に延在する溝形状の側面のうち、軸線ＲＸを向いた内側面ＳＰ２は軸線ＲＸに対してθ１だけ傾いているが、それに対向する外側面ＳＰ１は軸線ＲＸに対してθ２だけ傾いている。（図９においては、θ１が０°である例を示している。）
（切削加工例４）
次に、図４（ｄ）に示すようなマルチレベル構造に対応した溝形状の切削加工例４について説明する。図５を参照して、回転軸線ＲＸに近い剣先バイトＳＢの第１の縁部Ｅ１と、回転軸線ＲＸとの角度をθ１とし、回転軸線ＲＸから遠い剣先バイトＳＢの第２の縁部Ｅ２と、回転軸線ＲＸとの角度をθ２としたときに、以下の関係になるように、剣先バイトＳＢをＸ軸ステージＸＳＴ上に固定する。
１０°≦θ１≦２０° （４）
θ１＝θ２
次いで、図１２に示すように、Ｚ軸ステージＺＳＴにより剣先バイトＳＢに対して金型の素材ＭＭを相対的に接近させ、切削しようとする転写面の軸線直交方向外側に剣先バイトＳＢの先端を位置させる。その後、回転駆動部ＲＤにより金型の素材ＭＭを軸線ＲＸ回りに回転させながら、図１２に矢印で示すように、Ｚ軸ステージＺＳＴを駆動して剣先バイトＳＢの先を金型の素材ＭＭの内方に進行させて段差量分だけ切削する。必要な位置まで切削したら、Ｚ軸ステージＺＳＴの駆動を中断し、代わりにＸ軸ステージＸＳＴを駆動して、剣先バイトＳＢを軸線ＲＸに接近するように進行させて第１の縁部Ｅ１で溝形状の底部を切削する。必要な位置まで切削したら、Ｘ軸ステージＸＳＴの駆動を中断し、代わりにＺ軸ステージＺＳＴを駆動して段差量分だけ剣先バイトＳＢを金型ＭＭから離すようにし、その後、Ｚ軸ステージＺＳＴの駆動を中断し、代わりにＸ軸ステージＸＳＴを駆動し、剣先バイトＳＢを軸線ＲＸに接近するように所定の位置まで移動させ、その後Ｘ軸ステージＸＳＴの駆動を中断し、Ｚ軸ステージＺＳＴを駆動して剣先バイトＳＢの先を金型の素材ＭＭの内方に進行させて段差量分だけ切削する。以上を繰り返すことで、図１２に示すマルチレベル構造に対応した溝形状を切削できる。切削加工例４の場合、軸線ＲＸ方向に延在する溝形状の側面のうち、軸線ＲＸを向いた内側面ＳＰ２と、それに対向する外側面ＳＰ１は、それぞれ軸線ＲＸに対して逆方向に同じ角度（θ１＝θ２）だけ傾いている。

このようにして切削加工を行うことで、対物レンズの金型を形成することができる。かかる金型を用いて樹脂を射出成形することにより対物レンズが形成できる（図５参照）。

図１３は、上述した加工方法により形成された金型から転写成形された対物レンズを有し、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＯＬ、偏光ビームスプリッタＢＳ、ダイクロイックプリズムＤＰ，ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６６０ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＬＤ２（第２光源）及びＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＬＤ３を一体化したレーザユニットＬＤＰ、センサレンズＳＥＮ、光検出器としての受光素子ＰＤ等を有する。

青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳを通過した後、コリメートレンズＣＯＬを通過して平行光となり、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域と中間領域と周辺領域により集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣ１により対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。ここで、第１光束に波長変動が生じた場合や、複数の情報記録層を有するＢＤの記録／再生を行う場合、波長変動や異なる情報記録層に起因して発生する球面収差を、倍率変更手段としてのコリメートレンズＣＯＬを光軸方向に変化させて、対物光学素子ＯＬに入射する光束の発散角又は収束角を変更することで補正できるようになっている。

レーザユニットＬＤＰの半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６６０ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域と中間領域により集光された（周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。

情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

レーザユニットＬＤＰの半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域により集光された（中間領域及び周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

図１４は、本発明にかかる対物レンズのマルチレベル構造とブレーズ構造の組み合わせの一例の簡略図であり、図１５は、本発明にかかる対物レンズのマルチレベル構造とブレーズ構造の組み合わせの別例の簡略図であるが、かかる構造における形状を理解しやすいように平行平板上に形成して示している。実際には更に非球面形状との組み合わせになる。

ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＢＳＥ ベース
ＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＣＮ 中央領域
ＣＯＬ コリメートレンズ
ＤＰ ダイクロイックプリズム
Ｅ１ 第１の縁部
Ｅ２ 第２の縁部
Ｅ３ 第３の縁部
ＳＰ２ 内側面
ＬＤ１ 半導体レーザ
ＬＤ２ 半導体レーザ
ＬＤ３ 半導体レーザ
ＬＤＰ レーザユニット
Ｍ 金型
ＭＣ２ ２軸加工機
ＭＤ 中間領域
ＭＭ 金型の素材
ＯＢＪ 対物レンズ
ＳＰ１ 外側面
ＯＴ 周辺領域
ＯＸ 光軸
ＰＤ 受光素子
ＰＬ１〜ＰＬ３ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
Ｐａ 側面
Ｐｂ 側面
Ｐｃ 光源側テラス面
Ｐｄ 光ディスク側テラス面
ＱＷＰ λ／４波長板
ＲＤ 回転駆動部
ＲＬ１〜ＲＬ４ 情報記録面
ＲＸ 回転軸線
Ｓ シャンク
ＳＢ 剣先バイト
ＳＣＮ スポット中心部
ＳＥＮ センサレンズ
ＳＭＤ スポット中間部
ＳＯＴ スポット周辺部
ＸＳＴ Ｘ軸ステージ
ＺＳＴ Ｚ軸ステージ

Claims (11)

1. 異なる光ディスクを互換使用可能な光ピックアップ装置において共通に用いられ各光ディスクの情報記録面に光束を集光する対物レンズであって、
   少なくとも一つの光学面は光路差付与構造を有しており、
   前記光路差付与構造は複数の輪帯を有しており、
   前記対物レンズの光軸を含む断面をとったとき、前記輪帯の光軸側にある第１の側面は前記輪帯の頂点に向かうに従って光軸から離れる方向に傾いており、前記輪帯の光軸とは遠い側にある第２の側面は光軸と並行または前記輪帯の頂点に向かうに従って光軸に近づく方向に傾いており、
   前記第２の側面と光軸との傾き角θ２’が以下の式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
   ０°≦θ２’≦１５° （７）
2. 前記対物レンズの光軸方向断面をとったとき、前記第１の側面と光軸との傾き角θ１’は、前記傾き角θ２’よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
3. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ。
   １５°≦θ１’≦３５° （６）
4. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ。
   １°≦θ２’≦１５° （８）
5. 前記対物レンズの光軸方向断面をとったとき、前記第１の側面と光軸との傾き角θ１’は、前記傾き角θ２’と等しく又は略等しくなっていることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
6. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。
   １０°≦θ１’≦２０° （９）
7. 前記光路差付与構造は二つの基礎構造を有しており、前記二つの基礎構造は重畳していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物レンズ。
8. 前記対物レンズの軸上厚をｄ（ｍｍ）、前記対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の対物レンズ。
   ０．９≦ｄ／ｆ≦１．６ （５）
9. 前記輪帯には、前記第１の側面と前記第２の側面とを繋ぐテラス面が存在することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の対物レンズ。
10. 前記第２の側面を通過した光束は各光ディスクの情報記録面に集光しないことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の対物レンズ。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の対物レンズを用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。