JPWO2006025271A1 - カップリングレンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、使用光束の波長比がほぼ１：２となる関係にある高密度光ディスクとＣＤとの間で互換を達成すべく、これら２つの光束を位相構造を利用して互いに異なる角度で出射することができるカップリングレンズ及びこのカップリングレンズを搭載した光ピックアップ装置を提供する。本発明に係るカップリングレンズは、少なくとも、ｄ線に対するアッベ数νd１が０＜νｄ１≦４０の材料からなる第１レンズ部を有し、前記第１レンズ部に第１位相構造を有する。

Description

本発明は、カップリングレンズ及び光ピックアップ装置に関する。

従来より、青紫色レーザ光源を使用することで記録密度を高めた高密度光ディスク、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク、赤色レーザ光源を使用）、ＣＤ（コンパクトディスク、赤外レーザ光源を使用）などの光ディスクのうち、少なくとも２種類の光ディスク間で互換性を有する光情報記録再生装置に対する開発が進められている。

尚、本明細書においては、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用し保護層厚さが０．０８７５ｍｍであるブルーレイディスク（以下、「ＢＤ」と略記する）や、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズを使用し保護層厚さが０．６ｍｍであるＨＤ ＤＶＤ（以下、「ＨＤ」と略記する）の如き、青紫色レーザ光源を使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。上述したブルーレイディスクやＨＤ ＤＶＤ以外にも、光磁気ディスクや、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さがゼロの光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。

装置の小型化や軽量化の観点からは、複数種類の光ディスクを１つの光ピックアップ装置で記録再生できることが望ましく、さらに、光源からセンサーまでの光路を各光束で一致させることで、光源やセンサーといった必須の部品を各光束で共用することが望ましい。

特許文献１には、コリメートレンズに回折構造を設け、ＤＶＤ用の短波長のレーザ光を平行光として出射し、ＣＤ用の長波長のレーザ光を発散光として出射することで、ＤＶＤとＣＤの保護基板厚の差や光束の波長差に起因して生じる球面収差を補正する技術が開示されている。
特開２００２−２４５６５４号公報

ところが、上記特許文献１に開示された技術では、高密度光ディスク／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスク間で互換を達成することは困難である。

その理由としては、高密度光ディスクに使用する青紫色レーザ光源の波長に対して、ＣＤに使用する赤外レーザ光源の波長が略２倍であるために、回折構造により発生する回折光の青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束とに対する互換のための球面収差補正効果と、回折光の回折効率が互いにトレードオフの関係にあることが挙げられる。

即ち、特許文献１の技術を、上記３種類の光ディスク間での互換に適用すると、高い回折効率の下では、青紫色レーザ光束の回折光の回折角と赤外レーザ光束の回折光の回折角とが略一致してしまうので、回折構造により高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正できないという問題が生じる。

本発明の課題は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、使用光束の波長比がほぼ１：２となる関係にある高密度光ディスクとＣＤとの間で互換を達成すべく、これら２つの光束を位相構造を利用して互いに異なる角度で出射することができる光ピックアップ装置用のカップリングレンズ及びこのカップリングレンズを搭載した光ピックアップ装置を提供することである。

以上の課題を解決するために、項１記載の構成は、少なくとも、ｄ線に対するアッベ数νｄ１が０＜νｄ１≦４０の材料からなる第１レンズ部を有し、
前記第１レンズ部に第１位相構造を有する。

カップリングレンズを高分散材料で構成し、かつ位相構造が形成された構成とすることで、使用光束の波長比がほぼ１：２となる関係にある高密度光ディスクとＣＤとの間での互換を達成することができる。

本発明において高分散材料とは、アッベ数νｄが４０≦νｄ≦７０を満たす材料である。また、低分散材料とは、高分散材料より小さい値のアッベ数νｄを持つ材料である。

光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。 カップリングレンズの構成を示す要部平面図である。 カップリングレンズの構成を示す要部平面図である。 位相構造を示す要部平面図（ａ）、（ｂ）である。 位相構造を示す要部平面図（ａ）、（ｂ）である。 位相構造を示す要部平面図（ａ）、（ｂ）である。 位相構造を示す要部平面図（ａ）、（ｂ）である。 レンズ部を説明するための要部平面図である。 実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。 実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。 実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。 実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。 実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。 実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。 実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。

以下本発明の好ましい形態を説明する。

項２記載の構成は、項１記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ３（１．４４×ｔ１≦ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１およびλ３の光束を通過させる。

項３記載の構成は、項２記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して、波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．８×λ１）の第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（１．６×ｔ２≦ｔ３≦２．４×ｔ２）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、λ２及びλ３の全ての光束を通過させる。

項４記載の構成は、項１〜３のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、さらに、ｄ線に対するアッベ数νｄ２がνｄ１＜νｄ２の材料からなる第２レンズ部を有する。

項５記載の構成は、項４に記載のカップリングレンズにおいて、前記第１レンズ部と前記第２レンズ部は光軸方向に積層されており、前記第１レンズ部と前記第２レンズ部との境界面に前記第１位相構造が形成されている。

項６記載の構成は、項４に記載のカップリングレンズにおいて、前記第１レンズ部と前記第２レンズ部は光軸方向に積層されており、前記第１レンズ部と空気との境界面に前記第１位相構造が形成されている。

対物光学素子を項２のような構成とすることで、波長比がほぼ１：２となる関係にある波長λ１の光束（例えば波長λ１＝４０７ｎｍ程度の青紫色レーザ光束）と波長λ３の光束（例えば波長λ３＝７８５ｎｍ程度の赤外レーザ光束）を、両方の波長の光に対して高い回折効率を有しながら、位相構造を利用して互いに異なる角度で出射することができ、例えば球面収差の補正や透過率を確保できる。

また、項１のようにカップリングレンズを高分散材料のみで構成しても良いが、低分散材料と高分散材料とを組み合わせ、高分散材料の表面に位相構造を形成することで、光源としてのレーザの個体差による発振波長変化に対して生じる球面収差を軽減することが望ましい。

そこで、項４乃至６の構成では、カップリングレンズを、少なくとも、ｄ線に対するアッベ数νｄ１が０＜νｄ１≦４０の材料Ａからなる第１レンズ部と、ｄ線に対するアッベ数νｄ２がνｄ１＜νｄ２の材料Ｂからなる第２レンズ部とを光軸方向に積層して構成し、両レンズ部の境界面、又は、第１レンズ部と空気層との境界面に位相構造を形成している。

これにより、レーザの個体差より発振波長が変化しても球面収差の発生量を抑えた、第１乃至第３光情報記録媒体間での互換用のカップリングレンズとして用いることができる。

位相構造の一例としての回折構造ＨＯＥ（図２を参照）は、ｄ線に対するアッベ数νｄ１が０＜νｄ１≦４０の材料（材料Ａ、高分散材料）からなる第１レンズ部と、ｄ線に対するアッベ数νｄ２がνｄ１＜νｄ２の材料（材料Ｂ、低分散材料）からなる第２レンズ部との境界面において、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列して構成されており、各パターンは複数の段差（図２では５つ）により構成されている。

ここで、例えばカップリングレンズの表面に回折構造ＨＯＥを形成した場合において、各パターンを構成する複数の段差各々の光軸方向の深さをｄ１、カップリングレンズを構成する材料Ｃの波長λ１（＝４０７ｎｍ）における屈折率をｎ_Ｃ４０７、材料Ｃの波長λ２（＝７８５ｎｍ）における屈折率をｎ_Ｃ７８５、空気層の屈折率を１とし、この回折構造を、波長λ１の光束が透過するように、つまり、波長λ１の通過光束に対して実質的に位相差を与えないように設計した場合には以下の式（１）が成立する。

ｄ１（ｎ_Ｃ４０７−１）≒４０７×Ｎ１ （Ｎ１は自然数）
そして、このように設計した回折構造に対して波長λ２の光束が入射すると、以下の式（２）が成立する。

ｄ１（ｎ_Ｃ７８５−１）≒７８５×Ｎ１／２
これは、入射光束の波長の比（４０７：７８５≒１：２）に比べて、材料Ｃと空気層との屈折率の差の比（ｎ_Ｃ４０７−１）／（ｎ_Ｃ７８５−１）が１に十分近いため、式（１）の左辺と式（２）の左辺とがほぼ同じ値となり、式（２）の右辺の７８５に乗する値が自然数Ｎ１の１／２になり、Ｎ１が偶数の場合には結果として、光が入射した場合に回折構造の各輪帯により与えられる位相差は、波長λ１の光と波長λ３の光とで同じとなり、同じ方向に光が回折される又は透過する。

そして、位相構造としての回折構造の各パターンを構成する複数の段差各々の光軸方向の深さをｄ１、材料Ａの波長λ１（＝４０７ｎｍ）における屈折率をｎ_Ａ４０７、材料Ｂの波長λ１（＝４０７ｎｍ）における屈折率をｎ_Ｂ４０７、材料Ａの波長λ３（＝７８５ｎｍ）における屈折率をｎ_Ａ７８５、材料Ｂの波長λ３（＝７８５ｎｍ）における屈折率をｎ_Ｂ７８５とし、例えば、通常分散（アッベ数νｄ、４０≦νｄ≦７０）の材料表面に回折構造を形成した場合、この回折構造を、波長λ１の光束が透過するように、つまり、波長λ１の通過光束に対して実質的に位相差を与えないように設計した場合には以下の式（３）が成立する。

ｄ１（ｎ_Ａ４０７−ｎ_Ｂ４０７）＝ｄ１（１−ｎ_Ｂ４０７）≒４０７×Ｎ２ （Ｎ２は自然数）
そして、このように設計した回折構造に対して波長λ３の光束が入射すると、以下の式（４）が成立する。

ｄ１（ｎ_Ａ７８５−ｎ_Ｂ７８５）＝ｄ１（１−ｎ_Ｂ７８５）≠７８５×Ｎ３ （Ｎ３は自然数）
このようにカップリングレンズを構成した場合、入射光束の波長の比（４０７：７８５≒１：２）と比較して、材料Ａと材料Ｂとの屈折率の差の比（ｎ_Ａ４０７−ｎ_Ｂ４０７）／（ｎ_Ａ７８５−ｎ_Ｂ７８５）は、分散が異なることに起因して、１より十分に離れるため、式（３）の左辺と式（４）の左辺とは異なる値となる。従って、式（４）の右辺の７８５に乗する値Ｎ３は、自然数Ｎ２の１／２にはならず、結果として、分散の組み合わせを自由に選択することで、波長λ１の光と波長λ３の光に対して所望の回折角の差を与えることが可能となる。

なお、高分散材料の代わりに異常分散性を持つ材料を使用しても同様の効果を得られる。

高分散材料は複屈折を有するものが多いが、そのような材料を選択しても高分散材料の体積比を最低限にすることで複屈折の影響も低減できる。

低分散材料として、ガラスを選択した場合は勿論樹脂を選択した場合であっても、上記のカップリングレンズはアッベ数が異なる少なくとも２層を積層して構成されるので、１種類の光学材料のみからなる単レンズと比較して境界面（屈折面）の数が多くなる。従って、項１３のように、これら境界面に第２位相構造を設けることによって、例えば、温度変化時の球面収差を補正することができる。

また、このような積層型のレンズの製造方法を考慮すると、高分散材料が紫外線硬化樹脂であれば、低分散材料の上に直接樹脂を流し込んだり、あるいは液状の樹脂の上に成形済みの低分散材料から成るレンズを押さえつけた状態で光を当てることにより、容易に製造することができる。また、低分散材料が樹脂であれば、低分散材料と高分散材料との境界面に回折構造を設けることも可能となる。

ここで、高分散材料の成形性が悪い場合には、第１レンズ部の表面に位相構造を形成するよりも、項５記載の構成のように、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面に形成した方がよい。表面に位相構造を有する第２レンズ部を製造し、位相面表面に樹脂を流すといった製造方法をとることができるからである。

高分散材料が通常分散材料と同程度に成形性を有するならば、項６記載の構成とすることにより、従来例のような製造方法により第１レンズ部が作成可能となる。

また、本発明の構成を対物レンズに適用した場合、つまり、対物レンズを高分散材料と低分散材料を用いて光軸方向に積層して構成した場合、対物レンズが光軸方向に大型化することになり、光ピックアップ装置の構成として一般的に用いられている立ち上げミラーから光情報記録媒体までの距離が長くなり、パソコン用途等に用いるスリム用（又はそれより小型の）ピックアップ装置には適さない。しかし、本発明は、光源から立ち上げミラーの間に配置されることが多いカップリングレンズを高分散材料と低分散材料を用いて光軸方向に積層して構成するものであるため、パソコン用途等に用いるスリム用（又はそれより小型の）ピックアップ装置にも適している。

なお、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。

また、本明細書において、カップリングレンズとは、光束の入射角を変化させて出射する機能を有する光学素子を指すものであり、平行光として出射するいわゆるコリメート機能を有する光学素子を含むものとする。

また、本明細書において平行光とは、厳密には通過光束に対するカップリングレンズの光学系倍率が０である状態を指すが、±１／１００の範囲内であっても平行光に含むものとする。

上述の位相構造は、回折構造、光路差付与構造の何れであっても良い。回折構造としては、図４（ａ）、４（ｂ）に模式的に示すように、複数の輪帯１００から構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるもの（回折構造ＤＯＥ）や、図５（ａ）、５（ｂ）に模式的に示すように、段差１０１の方向が有効径内で同一である複数の輪帯１０２から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるもの（回折構造ＤＯＥ）や、図６（ａ）、６（ｂ）に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるもの（回折構造ＤＯＥ）や、図７（ａ）、７（ｂ）に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯１０３から構成されるもの（回折構造ＨＯＥ）がある。また、光路差付与構造としては、図６（ａ）、６（ｂ）に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるもの（ＮＰＳ）がある。尚、図５（ａ）乃至図７（ｂ）は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。また、回折構造或いは光路差付与構造の何れであっても、図６（ａ）、６（ｂ）に模式的に示したような構造となる場合がある。

また、図８に示すように、カップリングレンズＣＵが、ｄ線に対するアッベ数νｄ１が０＜νｄ１≦４０を満たす複数の材料（例えば、アッベ数νｄ＝２０の材料α１とアッベ数νｄ＝３０の材料α２の２種類）と、ｄ線に対するアッベ数νｄ２がνｄ１＜νｄ２の材料（例えば、アッベ数νｄ＝５０の材料β）とを、光源側から光軸方向にα１、β、α２の順に積層して構成されている場合には、材料α１から構成される部位と材料α２から構成される部位とを合わせた部位が、「ｄ線に対するアッベ数νｄ１が０＜νｄ１≦４０の材料からなる第１レンズ部」に相当するものとし、材料βから構成される部位が、「アッベ数νｄ２がνｄ１＜νｄ２の材料からなる第２レンズ」に相当するものとする。

項７記載の構成は、項１〜５のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、
前記第１位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列して構成されている。

項７記載の構成によれば、３つの波長の光に対して高い回折効率を有する光が出射し且つ波長λ３の光に対して波長λ１の光と異なる回折作用を与えることができる。また、平面性の高い第１レンズ部と第２レンズ部との境界面に形成することで、位相構造の成形性が向上し、位相構造の影の影響を小さくすることができる。

項８記載の構成は、項１〜４、６のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、前記第１位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状である。

項８記載の構成によれば、波長λ１、λ２及びλ３の全ての光が回折するため、両方の光に対して回折効果を与え、例えば、断面形状が階段状のパターンを同心円状に配列した形状では不可能であった、波長λ１の光に対しては色収差補正作用を与えながら波長λ２の光に対しては互換のための球面収差を補正することができる。また、位相構造のステップを光軸に対して常に同じ方向に設計することで位相構造の加工性を向上できる。

項９記載の構成は、項２に記載のカップリングレンズにおいて、前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率をｍ_ＣＵ１、前記波長λ３の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率をｍ_ＣＵ３としたとき、ｍ_ＣＵ１≠ｍ_ＣＵ３を満たす。

項１０記載の構成は、項３に記載のカップリングレンズにおいて、前記波長λ２の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率をｍ_ＣＵ２としたとき、ｍ_ＣＵ１≠ｍ_ＣＵ２を満たす。

項９記載の構成のように、ｍ_ＣＵ１≠ｍ_ＣＵ３とすることにより、波長λ１の光束と波長λ３の光束とで、光ピックアップ装置の対物レンズに入射する際の入射角を異ならせることが可能となり、第１光情報記録媒体と第３光情報記録媒体の保護基板厚の差や波長差に起因して生じる収差を補正することが可能となる。また、これにより、対物レンズに、これら収差を補正するための位相構造等を設ける必要が無くなり、対物レンズの光学面を屈折面で構成できるため対物レンズの生産性を向上できる。

又、カップリングレンズから光源までの光路長を波長λ１とλ３の光で個別にとることが可能であるため、光ピックアップ装置のサイズや形に合わせて設定することができる。

さらに、項１０記載の構成のように、ｍ_ＣＵ１≠ｍ_ＣＵ２とすることにより、波長λ１の光束と波長λ２の光束とで、光ピックアップ装置の対物レンズに入射する際の入射角を異ならせることが可能となり、第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体の保護基板厚の差や波長差に起因して生じる収差を補正することが可能となる。

一方、波長に応じて倍率を変換できることから、温度変化時に生じる球面収差も補正することができる。

項１１記載の構成は、項１〜１０のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、前記第１位相構造は回折構造である。

項１１記載の構成によれば、回折構造により通過光束に対して回折作用を与えることにより、光線の出射方向を変えることができる。

項１２記載の構成は、項４〜１１のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、４０＜νｄ２≦７０を満たす。

項１３記載の構成は、項４〜１２のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、前記第２レンズ部と空気層との境界面に第２位相構造が形成されている。

低分散材料として、ガラスを選択した場合は勿論樹脂を選択した場合であっても、本発明のカップリングレンズはアッベ数が異なる少なくとも２層を積層して構成されるので、１種類の光学材料のみからなる単レンズと比較して境界面（屈折面）の数が多くなる。従って、項１１のように、これら境界面に第２位相構造を設けることによって、例えば、温度変化時の球面収差を補正することができる。

項１４記載の構成は、項１３に記載のカップリングレンズにおいて、前記第２位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状である。

項１３に記載の構成によれば、位相構造を透過した波長λ１の光にもこの位相構造により回折作用を与えることが可能となる。

さらに、この位相構造には波長λ１、λ２及びλ３の３つの波長の光が入射するが、λ１とλ３の光の回折効率が高い構造であればλ２の光に対しても回折効率が高くなる。従って、λ１とλ３の光の回折効率のみを考慮してレンズ設計を行なえばよいことになる。

また、第１光情報記録媒体がＨＤ ＤＶＤである場合には、第２光情報記録媒体としてのＤＶＤに関しては、焦点距離や対物レンズの軸上厚といった仕様次第では上述のＨＤ ＤＶＤ／ＣＤ互換用回折構造で互換が達成できる場合もあるが、不可能な場合、項１３及び１４のように、分散の小さい材料からなる第２レンズ部に第２位相構造を形成することでＤＶＤも含めた互換が可能となる。

また、カップリングレンズでＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ互換を行なう以外に、例えば対物レンズが樹脂を材料としていれば、対物レンズに位相構造を設けることで互換を達成しながら対物レンズシフト時のコマ収差を抑えることができる。

項１５記載の構成は、項１〜１４のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ３（１．４４×ｔ１≦ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、及びλ３の光束を通過させ、
前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう際に、前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光束を収束光として出射し、前記波長λ３の光束を発散光として出射する。

項１６記載の構成は、項１５に記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して、波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．８×λ１）の第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（１．６×ｔ２≦ｔ３≦２．４×ｔ２）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、λ２及びλ３の全ての光束を通過させ、前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう際に、前記カップリングレンズは、前記波長λ１及びλ２の各光束を収束光として出射し、前記波長λ３を光束は発散光として出射する。

対物レンズで第１光情報記録媒体と第３光情報記録媒体との互換を全く行なわないか、又は一部のみを行なう場合には、どちらかの光が対物レンズに有限光として入射する。一方の光が平行光である場合の他方の光の有限倍率は大きく、トラッキング時のコマ収差発生量が問題となる。そこで、項１６のように、波長λ１の光はカップリングレンズから収束光が、波長λ３の光は例えば発散光が出射する設計にすると、有限倍率を２つの波長で振り分ける形となり、両方の光に対して問題のないトラッキング特性を得ることができる。

項１７記載の構成は、項１６に記載のカップリングレンズにおいて、前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう際に、前記カップリングレンズは、前記波長λ２の光束を収束光として出射する。

項１８記載の構成は、項１〜１７のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ３（１．４４×ｔ１≦ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、及びλ３の光束を通過させ、
前記波長λ１及びλ３の光束のうち少なくとも１つの光束に対してコリメート機能を有する。

項１９記載の構成は、項１８に記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して、波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．８×λ１）の第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（１．６×ｔ２≦ｔ３≦２．４×ｔ２）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、λ２及びλ３の全ての光束を通過させ、前記波長λ１、λ２及びλ３の光束のうち少なくとも１つの光束に対してコリメート機能を有する。

項１８及び１９のように、波長λ１乃至λ３の光束のうち少なくとも１つの光束に対してコリメート機能を持たせることでトラッキング時のコマ収差の発生量を抑えることができるが、特に波長λ２の光に対してコリメート機能を持たせることが望ましい。これにより、対物レンズで生じる波長λ１とλ２の波長差に起因する色収差をカップリングレンズにより補正することができる。

また、対物レンズで第１光情報記録媒体と第３光情報記録媒体との互換の一部を行なう場合であって、波長λ１とλ３の光のうち一方の光を平行光とした場合に他方の光のトラッキング特性に支障が生じないならば、これら２つの光のうち、開口数が大きく波長の短いλ１の光に対してカップリングレンズがコリメート機能を有する構成とするのが望ましい。

項２０記載の構成は、少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ１の光束を出射する第１光源と、保護基板厚ｔ３（１．４４×ｔ１≦ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の光束を出射する第３光源と、波長λ１およびλ３の光束を、それぞれ第１光情報記録媒体、第３光情報記録媒体上に集光する対物光学素子と、項１に記載のカップリングレンズとを備える。

項２１記載の構成は、項２２記載の光ピックアップ装置において、少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ１の光束を出射する第１光源と、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．８×λ１）の光束を出射する第２光源と、保護基板厚ｔ３（１．６×ｔ２≦ｔ３≦２．４×ｔ２）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の光束を出射する第３光源と、波長λ１、λ２、λ３の光束を、それぞれ第１光情報記録媒体、第２光情報記録媒体、第３光情報記録媒体上に集光する対物光学素子と、項２０に記載のカップリングレンズを備える。

項２２記載の構成は、項２０に記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源と前記第３光源とが一体化されている。

項２３記載の構成は、項２１に記載の光ピックアップ装置において、前記第２光源と前記第３光源とが一体化されている。

項２４記載の構成は、項２１に記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源が一体化されている。

項２２乃至２４のように、第１光源と第３光源や、第２光源と第３光源、あるいは、第１乃至第３光源の全てをユニット化することで、光ピックアップ装置の構成部品の点数を削減できる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、ＨＤ（第１光情報記録媒体）とＤＶＤ（第２光情報記録媒体）とＣＤ（第３光情報記録媒体）との何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。ＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７ｎｍ、保護層（保護基板）ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、波長λ２＝６５５ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ３＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５１である。

また、本実施の形態においては、第１光束と第２光束がそれぞれ収束光、第３光束が発散光として対物光学素子に入射する構成となっている。

但し、波長、保護層の厚さ、開口数及び光学系倍率の組合せはこれに限られない。また、第１光情報記録媒体として、保護層ＰＬ１の厚さｔ１が０．１ｍｍ程度のＢＤを用いても良い。

光ピックアップ装置ＰＵは、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０７ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）と第１光束用の光検出器ＰＤ１とが一体化されたホログラムレーザーＨＧ、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２（第２光源）とＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）とが一体化された光源ユニットＬＵ、第２光束及び第３光束共通の光検出器ＰＤ２、第１〜第３光束が通過するカップリングレンズＣＵ、第１〜第３光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた対物光学素子ＯＢＪ、第１ビームスプリッターＢＳ１、第２ビームスプリッターＢＳ２、絞りＳＴＯ、センサーレンズＳＥＮ等から構成されている。

光ピックアップ装置ＰＵにおいて、高密度光情報記録媒体ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において実線でその光線経路を描いたように、まず、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１ビームスプリッターＢＳ１を通過し、カップリングレンズＣＵに至る。

そして、カップリングレンズＣＵを透過する際に第１光束は収束光に変換され、対物光学素子ＯＢＪに至り、対物光学素子ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータ（図示せず）によってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、カップリングレンズＣＵ、第１ビームスプリッターＢＳ１を通過し、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。

また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において１点鎖線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第２ビームスプリッターＢＳ２を通過し、第１ビームスプリッターＢＳ１で反射して、カップリングレンズＣＵに至る。

そして、カップリングレンズＣＵを透過する際に第２光束は収束光に変換され、対物光学素子ＯＢＪに至り、対物光学素子ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、カップリングレンズＣＵを通過し、第１ビームスプリッターＢＳ１で反射した後、第２ビームスプリッターＢＳ２で分岐され、センサーレンズＳＥＮを通過する際に非点収差を与えられ、光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２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。

また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第２ビームスプリッターＢＳ２を通過し、第１ビームスプリッターＢＳ１で反射して、カップリングレンズＣＵに至る。

そして、カップリングレンズＣＵを透過する際に第３光束は発散光に変換され、対物光学素子ＯＢＪに至り、対物光学素子ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、カップリングレンズＣＵを通過し、第１ビームスプリッターＢＳ１で反射した後、第２ビームスプリッターＢＳ２で分岐され、センサーレンズＳＥＮを通過する際に非点収差を与えられ、光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２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。

次に、カップリングレンズＣＵの構成について説明する。

カップリングレンズＣＵは、図２に概略的に示すように、ｄ線に対するアッベ数νｄ１が０＜νｄ１≦４０の材料（材料Ａ）からなる第１レンズ部Ｌ１と、ｄ線に対するアッベ数νｄ２がνｄ１＜νｄ２の材料（材料Ｂ）からなる第２レンズ部Ｌ２とを光軸方向に積層して構成されている。

第１レンズ部の材質としては、例えばポリスチレンやポリカーボネイト、第２レンズ部の材質としては、例えば三井化学株式会社のＡＰＥＬ（商品名）を挙げることができる。

また、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面には第１位相構造が形成されている。

本実施の形態においては、第１位相構造として、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンＰが同心円状に配列して構成される回折構造ＨＯＥが形成されている。

回折構造ＨＯＥにおいて、各パターンＰ内に形成された段差Ｓの光軸方向の深さｄ１は、０．８×λ１×Ｋ２／（ｎＡ１−ｎＢ１）≦ｄ１≦１．２×λ１×Ｋ２／（ｎＡ１−ｎＢ１）を満たすように設定されている。

但し、ｎＡ１：波長λ１の光束に対する前記材料Ａの屈折率、
ｎＢ１：波長λ１の光束に対する前記材料Ｂの屈折率、
Ｋ２：自然数
光軸方向の深さｄ１をこのように設定することで、回折構造ＨＯＥにおいて波長λ１の光束は実質的に位相差を与えられずに透過する。また、波長λ２の光束は、上述したように材料Ａと材料Ｂとの屈折率の差の比が分散が異なることに起因して十分に大きくなるため、回折構造ＨＯＥにおいて実質的に位相差を与えられて回折作用を受ける。

ここで、例えば、ｎＡ１＝１．６３６５、ｎＢ１＝１．５５９８、波長λ２、λ３の光束に対する材料Ａの屈折率ｎＡ２＝１．５９１９、ｎＡ３＝１．５８４５とし、波長λ２、λ３の光束に対する材料Ｂの屈折率ｎＢ２＝１．５４０７、ｎＢ３＝１．５３７２である場合には、この回折構造は隣り合う輪帯（段差）間の深さｄ１はｄ＝０．４０７×５／（１．６３６５−１．５５９８）＝２６．５［μｍ］に設定されている。従って、この回折構造に波長λ１＝０．４０７［μｍ］の光が入射した場合、隣り合う輪帯により２π×３の位相差が生じ、実質位相差が生じない。つまり、光が高い効率（１００％）で透過する。

回折構造に波長λ３＝０．７８５［μｍ］の光が入射した場合には、隣り合う輪帯によりｄ１×（１．５８４５−１．５３７２）／０．７８５＝２π×１．６０の位相差が生じるが、１周期内５段構成にすると、２π×１．６０×３＝２π×４．８０となり、整数値に近くなるため高い回折効率（６０％）でもって光が回折する。

また、回折構造に波長λ２＝０．６５５［μｍ］の光が入射した場合には、隣り合う輪帯により２π×ｄ１×（１．５９１９−１．５４０７）／０．６５５＝２π×２．０７の位相差が生じ、実質位相差はないことから高い回折効率（８６％）で透過する。

なお、図２の構成において、更に第１レンズ部の入射面（光源側の光学面）にも第１位相構造を形成してもよく、あるいは、図３に示すように、第２位相構造として、第２レンズ部と空気層との境界面に、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状である回折構造ＤＯＥを形成してもよい。

例えば、本実施の形態のように、第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体の保護基板厚が等しい（ｔ１＝ｔ２）場合には、波長λ１と波長λ２との差によって生じる色の球面収差は対物光学素子ＯＢＪの少なくとも１つの光学面を屈折面とすることで補正することができる。屈折面で補正する場合には、対物光学素子ＯＢＪの少なくとも３つの非球面が必要となる。色の球面収差を回折構造ＤＯＥが形成された回折面で補正する場合には、その回折面に第１光情報記録媒体のモードホップ対応の色収差補正機能も持たせることができる。

以上のように、本実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵによれば、波長比がほぼ整数比となる関係にある波長λ１の光束（例えば波長λ１＝４０７ｎｍ程度の青紫色レーザ光束）と波長λ３の光束（例えば波長λ３＝７８５ｎｍ程度の赤外レーザ光束）を、回折構造ＨＯＥを利用して互いに異なる角度で出射することができ、例えば球面収差の補正や透過率を確保できる。

なお、本実施形態においては、赤色半導体レーザＬＤ２と赤外半導体レーザＬＤ３とが一体化された光源ユニットＬＵを用いることとしたが、これに限らず、青紫色半導体レーザＬＤ１と赤外半導体レーザＬＤ３とが一体化された光源ユニットや青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）も１つの筐体内に納めたＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用のレーザ光源ユニットを用いても良く、あるいは、これら３つの光源を別体に配置してもよい。

光学ガラス上に光学樹脂を積層する方法としては、位相構造をその表面上に形成した光学ガラスを金型として、その光学ガラス上に光学樹脂を成形することで積層させる方法（所謂、インサート成形）があるが、他にも、位相構造をその表面上に形成した光学ガラス上に紫外線硬化樹脂を積層させた後、紫外線を照射することで硬化させる方法が製造上適している。この方法であれば、紫外線硬化樹脂のもう一方の面は平面であることが望ましい。

また、位相構造をその表面上に形成した光学ガラスを作製する方法として、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して、光学ガラス基板上に直接位相構造を形成する方法や、位相構造を形成したモールド（金型）を作製して、そのモールドのレプリカとして表面に位相構造が形成された光学ガラスを得る、所謂モールド成形が大量生産には適している。尚、位相構造が形成されたモールドを作製する方法としては、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して位相構造を形成する方法でもよいし、精密旋盤により位相構造を機械加工する方法でもよい。

以上の発明において、波長λ１、λ２、λ３、保護基板厚ｔ１、ｔ２、ｔ３の好ましい範囲は以下の通りである。

３５０ｎｍ≦λ１≦４５０ｎｍ
６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ
７５０ｎｍ≦λ３≦８５０ｎｍ
０．０ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ
０．４ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ
０．９ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ
また更に、それぞれの好ましい範囲は以下の通りである。

３９０ｎｍ≦λ１≦４１５ｎｍ
６３５ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍ
７７０ｎｍ≦λ３≦８１０ｎｍ
０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ
１．１ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ
次に、上記実施の形態で示したカップリングレンズを含む光ピックアップ装置の実施例について説明する。
[実施例１]
本実施例のカップリングレンズは、図９に示すように、光源側から第１レンズ部Ｌ１、第２レンズ部Ｌ２の順に積層されて構成されており、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面には第１位相構造としての回折構造ＨＯＥが形成されており、第２レンズ部と空気層との境界面に第２位相構造としての回折構造ＤＯＥが形成されている。

表１に実施例１のレンズデータを示す。

表１に示すように、本実施例のカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ１＝１８．２ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ１＝−０．２２８に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ２＝１９．８０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ２＝−０．１３１に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ３＝３０．１ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ３＝０．２３９に設定されている。

また、第１レンズ部Ｌ１を構成する材料Ａのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５９８、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２８．０、第２レンズ部Ｌ２を構成する材料Ｂのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５４３５、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．７に設定されている。

また、第１レンズ部の入射面（第３面）及び第１レンズ部と第２レンズ部との境界面（第４面）は平面で構成され、第２レンズ部の出射面（第５面）、対物光学素子の入射面（第９面）及び出射面（第１０面）は、次式（数１）に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。

ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ_2iは非球面係数、ｈ（ｍｍ）は光軸に垂直な方向の高さ、ｒは曲率半径である。

また、第４面には回折構造ＨＯＥが形成されており、第５面には回折構造ＤＯＥが形成されている。各回折構造は、この構造により透過波面に付加される光路長で表される。かかる光路長は、Ｃ_2iを光路差関数係数、ｎを入射光束の回折光のうち最大の回折効率を有する回折光の回折次数、λ（ｎｍ）を回折構造に入射する光束の波長、λＢ（ｎｍ）を回折構造の製造波長とするとき、次の数２式に表１に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（mm）で表される。

[実施例２]
本実施例のカップリングレンズは、図１０に示すように、光源側から第１レンズ部Ｌ１、第２レンズ部Ｌ２の順に積層されて構成されており、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面に第１位相構造としての回折構造ＨＯＥが形成されており、第２レンズ部と空気層との境界面には第２位相構造としての回折構造ＤＯＥが形成されている。

表２に実施例２のレンズデータを示す。

表２に示すように、本実施例のカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ１＝１８．２ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ１＝−０．２２９に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ２＝１９．８０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ２＝−０．１３１に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ３＝３０．２ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ３＝０．２３９に設定されている。

また、第１レンズ部Ｌ１を構成する材料Ａのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５９８、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２８．０、第２レンズ部Ｌ２を構成する材料Ｂのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５４３５、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．７に設定されている。

また、第１レンズ部の入射面（第３面）及び第１レンズ部と第２レンズ部との境界面（第４面）は平面で構成され、第２レンズ部の出射面（第５面）、対物光学素子の入射面（第９面）及び出射面（第１０面）は非球面に形成されている。

また、第４面には回折構造ＨＯＥが形成されており、第５面には回折構造ＤＯＥが形成されている。

[実施例３]
本実施例のカップリングレンズは、図１１に示すように、光源側から第１レンズ部Ｌ１、第２レンズ部Ｌ２の順に積層されて構成されており、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面に第１位相構造としての回折構造ＤＯＥが形成されており、第２レンズ部と空気層との境界面には第２位相構造としての回折構造ＤＯＥが形成されている。

表３に実施例３のレンズデータを示す。

表３に示すように、本実施例のカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ１＝１８．２ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ１＝−０．２２７に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ２＝１９．９０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ２＝−０．１３２に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ３＝２９．５ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ３＝０．２３７に設定されている。

また、第１レンズ部Ｌ１を構成する材料Ａのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５９８、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２８．０、第２レンズ部Ｌ２を構成する材料Ｂのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５４３５、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．７に設定されている。

また、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面（第４面）は平面で構成され、第１レンズ部の入射面（第３面）、第２レンズ部の出射面（第５面）、対物光学素子の入射面（第９面）及び出射面（第１０面）は非球面に形成されている。

また、第４面には回折構造ＤＯＥが形成されており、第５面には回折構造ＤＯＥが形成されている。
[実施例４]
本実施例のカップリングレンズは、図１２に示すように、光源側から第１レンズ部Ｌ１、第２レンズ部Ｌ２の順に積層されて構成されており、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面に第１位相構造としての回折構造ＤＯＥが形成されており、第２レンズ部と空気層との境界面には第２位相構造としての回折構造ＤＯＥが形成されている。

表４に実施例４のレンズデータを示す。

表４に示すように、本実施例のカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ１＝１８．２ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ１＝−０．２２７に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ２＝１９．９０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ２＝−０．１３２に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ３＝２９．５ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ３＝０．２３７に設定されている。

また、第１レンズ部Ｌ１を構成する材料Ａのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５９８、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２８．０、第２レンズ部Ｌ２を構成する材料Ｂのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５４３５、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．７に設定されている。

また、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面（第４面）は平面で構成され、第１レンズ部の入射面（第３面）、第２レンズ部の出射面（第５面）、対物光学素子の入射面（第９面）及び出射面（第１０面）は非球面に形成されている。

また、第４面には回折構造ＤＯＥが形成されており、第５面には回折構造ＤＯＥが形成されている。
[実施例５]
本実施例のカップリングレンズは、図１３に示すように、光源側から第１レンズ部Ｌ１、第２レンズ部Ｌ２の順に積層されて構成されており、第１レンズ部と空気層との境界面に第１位相構造としての回折構造ＨＯＥが形成されており、第２レンズ部と空気層との境界面には第２位相構造としての回折構造ＤＯＥが形成されている。

表５に実施例５のレンズデータを示す。

表５に示すように、本実施例のカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ１＝１８．２ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ１＝−０．２２７に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ２＝１９．８０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ２＝−０.１３１に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ３＝３０．３ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ３＝０.２３９に設定されている。

また、第１レンズ部Ｌ１を構成する材料Ａのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５９８、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２８．０、第２レンズ部Ｌ２を構成する材料Ｂのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５４３５、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．７に設定されている。

また、第１レンズ部の入射面（第３面）及び第１レンズ部と第２レンズ部との境界面（第４面）は平面で構成され、第２レンズ部の出射面（第５面）、対物光学素子の入射面（第９面）及び出射面（第１０面）は非球面に形成されている。

また、第３面には回折構造ＨＯＥが形成されており、第４面には回折構造ＤＯＥが形成されている。
[実施例６]
本実施例のカップリングレンズは、図１４に示すように、光源側から第１レンズ部Ｌ１、第２レンズ部Ｌ２の順に積層されて構成されており、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面に第１位相構造としての回折構造ＨＯＥが形成されている。

表６に実施例６のレンズデータを示す。

表６に示すように、本実施例のカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ１＝１７．０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ１＝−０．２１０に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ２＝１７．５０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ２＝−０.１７９に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ３＝２５．０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ３＝０.１７３に設定されている。

また、第１レンズ部Ｌ１を構成する材料Ａのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５９８、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２８．０、第２レンズ部Ｌ２を構成する材料Ｂのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５４３５、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．７に設定されている。

また、第１レンズ部の入射面（第３面）及び第１レンズ部と第２レンズ部との境界面（第４面）は平面で構成され、第２レンズ部の出射面（第５面）、対物光学素子の入射面（第９面）及び出射面（第１０面）は非球面に形成されている。

また、第４面には回折構造ＨＯＥが形成されており、図示は省略するが、第９面には回折構造ＤＯＥが形成されている。
[実施例７]
本実施例のカップリングレンズは、図１５に示すように、光源側から第１レンズ部Ｌ１、第２レンズ部Ｌ２の順に積層されて構成されており、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面に第１位相構造としての回折構造ＤＯＥが形成されている。

表７に実施例７のレンズデータを示す。

表７に示すように、本実施例のカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ１＝２５．０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ１＝−０．３４２に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ２＝２６．０ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ２＝−０.２９２に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ_ＣＵ３＝２７．１ｍｍ、倍率ｍ_ＣＵ３＝０.１８５に設定されている。

また、第１レンズ部Ｌ１を構成する材料Ａのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．６２、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝４０．０、第２レンズ部Ｌ２を構成する材料Ｂのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５４３５、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．７に設定されている。

また、第１レンズ部の入射面（第３面）及び第１レンズ部と第２レンズ部との境界面（第４面）は平面で構成され、第２レンズ部の出射面（第５面）、対物光学素子の入射面（第９面）及び出射面（第１０面）は非球面に形成されている。

また、第１レンズ部と第２レンズ部との境界面（第４面）には回折構造ＤＯＥが形成されており、図示は省略するが、第９面には回折構造ＤＯＥが形成されている。

本発明によれば、使用光束の波長比がほぼ１：２となる関係にある高密度光ディスクとＣＤとの間で互換を達成すべく、これら２つの光束を位相構造を利用して互いに異なる角度で出射することができるカップリングレンズ及びこのカップリングレンズを搭載した光ピックアップ装置を得られる。

Claims (24)

1. 少なくとも、ｄ線に対するアッベ数νｄ１が０＜νｄ１≦４０の材料からなる第１レンズ部を有し、
   前記第１レンズ部に第１位相構造を有する光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
2. 少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ３（１．４４×ｔ１≦ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１およびλ３の光束を通過させる請求の範囲第１項に記載のカップリングレンズ。
3. 少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して、波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．８×λ１）の第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（１．６×ｔ２≦ｔ３≦２．４×ｔ２）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、λ２及びλ３の全ての光束を通過させる請求の範囲第２項に記載のカップリングレンズ。
4. さらに、ｄ線に対するアッベ数νｄ２がνｄ１＜νｄ２の材料からなる第２レンズ部を有する請求の範囲第１項に記載のカップリングレンズ。
5. 前記第１レンズ部と前記第２レンズ部は光軸方向に積層されており、
   前記第１レンズ部と前記第２レンズ部との境界面に前記第１位相構造が形成されている請求の範囲第４項に記載のカップリングレンズ。
6. 前記第１レンズ部と前記第２レンズ部は光軸方向に積層されており、
   前記第１レンズ部と空気との境界面に前記第１位相構造が形成されている請求の範囲第４項に記載のカップリングレンズ。
7. 前記第１位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列して構成されている請求の範囲第１項に記載のカップリングレンズ。
8. 前記第１位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状である請求の範囲第１項に記載のカップリングレンズ。
9. 前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率をｍ_ＣＵ１、前記波長λ３の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率をｍ_ＣＵ３としたとき、
   ｍ_ＣＵ１≠ｍ_ＣＵ３を満たす請求の範囲第２項に記載のカップリングレンズ。
10. 前記波長λ２の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率をｍ_ＣＵ２としたとき、
    ｍ_ＣＵ１≠ｍ_ＣＵ２を満たす請求の範囲第３項に記載のカップリングレンズ。
11. 前記第１位相構造は回折構造である請求の範囲第１項に記載のカップリングレンズ。
12. ４０＜νｄ２≦７０を満たす請求の範囲第４項に記載のカップリングレンズ。
13. 前記第２レンズ部と空気層との境界面に第２位相構造が形成されている請求の範囲第４項に記載のカップリングレンズ。
14. 前記第２位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状である請求の範囲第１３項に記載のカップリングレンズ。
15. 少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ３（１．４４×ｔ１≦ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、及びλ３の光束を通過させ、
    前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう際に、前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光束を収束光として出射し、前記波長λ３の光束を発散光として出射する請求の範囲第１項に記載のカップリングレンズ。
16. 少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して、波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．８×λ１）の第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（１．６×ｔ２≦ｔ３≦２．４×ｔ２）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、λ２及びλ３の全ての光束を通過させ、
    前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう際に、前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光束を収束光として出射し、前記波長λ３の光束を発散光として出射する請求の範囲第１５項に記載のカップリングレンズ。
17. 前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう際に、前記カップリングレンズは、前記波長λ２の光束を収束光として出射する請求の範囲第１６項に記載のカップリングレンズ。
18. 少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ３（１．４４×ｔ１≦ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、及びλ３の光束を通過させ、
    前記波長λ１及びλ３の光束のうち少なくとも１つの光束に対してコリメート機能を有する請求の範囲第１項に記載のカップリングレンズ。
19. 少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して、波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．８×λ１）の第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（１．６×ｔ２≦ｔ３≦２．４×ｔ２）の第３光情報記録媒体に対して、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長λ１、λ２及びλ３の全ての光束を通過させ、
    前記波長λ１、λ２及びλ３の光束のうち少なくとも１つの光束に対してコリメート機能を有する請求の範囲第１８項に記載のカップリングレンズ。
20. 少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ１の光束を出射する第１光源と、
    保護基板厚ｔ３（１．４４×ｔ１≦ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の光束を出射する第３光源と、
    前記波長λ１の光束および前記λ３の光束を、それぞれ第１光情報記録媒体、第３光情報記録媒体上に集光する対物光学素子と、
    請求の範囲第１項に記載のカップリングレンズとを備える光ピックアップ装置。
21. 少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ１の光束を出射する第１光源と、
    保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．８×λ１）の光束を出射する第２光源と、
    保護基板厚ｔ３（１．６×ｔ２≦ｔ３≦２．４×ｔ２）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なう、波長λ３（１．９×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の光束を出射する第３光源と、
    前記波長λ１、λ２、λ３の光束を、それぞれ第１光情報記録媒体、第２光情報記録媒体、第３光情報記録媒体上に集光する対物光学素子と、
    請求の範囲第２０項に記載のカップリングレンズを備える光ピックアップ装置。
22. 前記第１光源と前記第３光源とが一体化されている請求の範囲第２０項に記載の光ピックアップ装置。
23. 前記第２光源と前記第３光源とが一体化されている請求の範囲第２１項に記載の光ピックアップ装置。
24. 前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源が一体化されている請求の範囲第２１項に記載の光ピックアップ装置。
    

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