JPWO2010116852A1 - 対物レンズ、カップリング素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

複数の情報記録面を有する光ディスクを使用する光ピックアップ装置に好適な光学素子を提供するために、光学素子の光学面の有効径内に入射した波長λ１の光束を振り分け、カップリングレンズを固定したまま、異なる情報記録面に対して情報の記録／再生を行うことができる光学素子とすることで、光ピックアップ装置の構成の簡素化と省エネを図ることができる。

Description

本発明は、高密度光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる集光光学系の対物レンズ又はカップリング素子に関する。

近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、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）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報の記録／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。

更に、従来から存在した複数の情報記録面を有するＤＶＤと同様に、複数の情報記録面を有するＢＤも開発され、かかるＤＶＤやＢＤの各情報記録面に情報の記録／再生を行うことができる光ピックアップ装置も既に上市されている。ところで、複数の情報記録面を有するＤＶＤ用の光ピックアップ装置においては、ＤＶＤの各情報記録面に対して情報の記録／再生を行う際には、光ディスク表面から各情報記録面までの光軸方向の距離の違いにより生じる球面収差を補正する必要がなく、対物レンズのフォーカシングで充分であった。しかし、ＤＶＤに比べ像側開口数ＮＡが大きく、使用波長の短いＢＤにおいては、複数の情報記録面の各情報記録面に対して情報の記録／再生を行う際には、光ディスク表面から各情報記録面までの光軸方向の距離の違いにより生じる球面収差の発生量が多いため、対物レンズのフォーカシングだけでは充分な集光スポットを得ることが出来ず、球面収差を補正する必要があった。そこで、特許文献１等に記載されている光ピックアップ装置においては、カップリングレンズを光軸方向に移動させることにより対物レンズに入射する光束の発散角又は収束角を変化させ、それにより球面収差の補正を行っている。

特許第４１４４７６３号明細書

しかしながら、この様にカップリングレンズを光軸方向に移動させる機構として、モーターや圧電変換素子を光ピックアップ装置に設ける場合、大幅なコストの増加、また対応速度の低下に繋がるため、カップリングレンズを光軸方向に移動させずに、複数層を有するＢＤに対して良好に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置が求められている。

本発明は、上述の問題を考慮したものであり、光ピックアップ装置の小型化や省エネ化を図ることができる光ピックアップ装置及びそれに好適な光学素子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、波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、少なくとも対物レンズを含む集光光学系とを有し、少なくとも２つの情報記録面を有するＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の集光光学系の対物レンズにおいて、前記対物レンズは、少なくとも第１の焦点と第２の焦点を有し、前記波長λ１の光束を前記第１の焦点に集光させることにより、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、前記波長λ１の光束を前記第２の焦点に集光させることにより、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、前記第１の焦点と前記第２の焦点は、以下の式を満たすことを特徴とする。
｜Δｆ｜≠｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ
０．７５≦ＮＡ≦０．９
但し、
Δｆ：前記第１の焦点と前記第２の焦点の間の光軸方向の距離（μｍ）
ｔＡ：前記ＢＤの表面から前記ＢＤの前記或る情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
ｔＢ：前記ＢＤの表面から前記ＢＤの前記他の情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
ｎ：前記ＢＤの前記保護層の屈折率
ＮＡ：前記対物レンズの像側開口数
である。

本発明によれば、対物レンズが、少なくとも第１の焦点と第２の焦点を有し、波長λ１の光束を第１の焦点に集光させることにより、ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、波長λ１の光束を第２の焦点に集光させることにより、ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光できるので、ＢＤの或る情報記録面に集光させる場合と他の情報記録面に集光させる場合とで、球面収差を補正するためにカップリングレンズ等を光軸方向に移動させることなく、対物レンズを光軸方向に移動させることのみによって、所望の情報記録面上に波長λ１の光束を入射・集光させることが可能となり、所望の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。

また、ＢＤの複数の情報記録層の記録／再生を行う際に発生する特有の課題としては、或る情報記録面に集光させて、情報の記録／再生を行っている際に、他の情報記録層から反射した光が迷光となり、誤検出の原因となってしまうことが挙げられる。しかしながら、上記条件式｜Δｆ｜≠｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ、を満たすことにより、波長λ１の光束を第１の焦点に集光させてＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光している際に、同時に、波長λ１の光束がＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光しないこととなる。このことにより、ＢＤの複数の情報記録面に同時に集光することを抑制でき、誤検出を防止することが可能となる。尚、Δｆは、第１の焦点のベストフォーカス位置と、第２の焦点のベストフォーカス位置との間の光軸方向の距離である。

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、以下の式、
２０μｍ≦｜Δｆ｜≦２００μｍ
を満たすことを特徴とする。

上記条件式を満たすことにより、複数の焦点を形成した際に、或る焦点を形成する光束を使用する際に、他の焦点を形成する光束が悪影響を及ぼすことを回避でき、誤検出をより防止でき、安定した記録／再生を可能とすると共に、対物レンズが回折構造によって複数の焦点を形成している場合は、回折構造のピッチが細かくなりすぎることを防止でき、製造誤差がなく、高い光利用効率を保つことが可能な対物レンズを提供することを可能とする。

請求項３に記載の対物レンズは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記対物レンズは、少なくとも１つの光学面の有効径内全体に回折構造を有し、前記回折構造は、前記回折構造を前記波長λ１の光束が通過した際に、ｍ次の回折光とｎ次（ｍ≠ｎ）の回折光とを他の回折次数の回折光に比して多く発生させ、前記ｍ次の回折光は、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、前記ｎ次の回折光は前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光されることを特徴とする。

更に、回折部を設けた対物レンズの具体例について説明する。図１は、本発明の対物レンズの断面図である。本例においては、対物レンズＯＢＪの光源側の光学面Ｓ１の有効径内全面に回折構造が形成されている。かかる回折構造に波長λ１の光束が入射すると、ｍ次の回折光とｎ次の回折光が、他の回折次数の回折光に比してより多く発生する。ｍ次の回折光（光軸から上方に図示）はＢＤの第１情報記録面ＲＬ１に集光し、ｎ次の回折光（光軸から下方に図示）は第２情報記録面ＲＬ２に集光するようになっている。（尚、図１では、便宜上、対物レンズが光軸方向上同じ位置で、第１情報記録面と第２情報記録面に集光するように記載されているが、実際は、同時に第１情報記録面と第２情報記録面に集光することはない。第１情報記録面に集光する場合は、第２情報記録面には集光せず、第２情報記録面に集光するためには、対物レンズを光軸方向に移動する必要がある。当然、第２情報記録面に集光する場合は、第１情報記録面には集光しない。）即ち、本発明の対物レンズは第１の焦点と第２の焦点とを有する。ここで、Δｆを第１の焦点と第２の焦点の間の光軸方向の距離（μｍ）とし、ｔＡをＢＤの表面から第１情報記録面ＲＬ１までの保護層の厚み（μｍ）とし、ｔＢをＢＤの表面から第２情報記録面ＲＬ２までの保護層の厚み（μｍ）とし、ｎをＢＤの保護層の屈折率とすると、
｜Δｆ｜≠｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ
を満たす関係が成立する。

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、ｍ≠０、ｎ≠０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は、請求項４に記載の発明において、（ｍ，ｎ）＝（２，１）、（１，２）、（３，２）又は（２，３）であることを特徴とする。

回折次数として０次を用いないことにより、回折構造のピッチが細かくなりすぎることを防止でき、製造誤差がなく、高い光利用効率を保つことが可能な対物レンズを提供することが可能となる。また、回折次数として０次を用いる場合は、回折構造の光軸方向の深さが深くなりがちである。回折構造の光軸方向の深さが深くなると、光源の波長が微小変動した際の光利用効率の変動が大きくなってしまい、好ましくない。しかし、回折次数として０次を用いないことにより、１次、２次、３次等、回折構造の光軸方向の深さが浅い回折構造を用いることが可能となり、波長微小変動時の光利用効率の変動を抑えることができ、好ましい。

請求項６に記載の対物レンズは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記対物レンズは、少なくとも１つの光学面を、同心円状の複数の領域に分割し、前記複数の領域の或る領域を通過した前記波長λ１の光束は、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、前記複数の領域の他の領域を通過した前記波長λ１の光束は、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光されることを特徴とする。

図３は、本発明の対物レンズの断面図である。図３において、光源側光学面Ｓ１は回折部を設けておらず、その代わり光軸を中心とした輪帯状の内側領域ＭＤと外側領域ＯＴに分けられており、それぞれ異なる非球面形状となっている。対物レンズＯＢＪの内側領域ＭＤを通過した波長λ１の光束はＢＤの第１情報記録面ＲＬ１に集光し、外側領域ＯＴを通過した残りの光束は第２情報記録面ＲＬ２に集光するようになっている。即ち、本発明の対物レンズは第１の焦点と第２の焦点とを有する。（尚、図３では、便宜上、対物レンズが光軸方向上同じ位置で、第１情報記録面と第２情報記録面に集光するように記載されているが、実際は、同時に第１情報記録面と第２情報記録面に集光することはない。第１情報記録面に集光する場合は、第２情報記録面には集光せず、第２情報記録面に集光するためには、対物レンズを光軸方向に移動する必要がある。当然、第２情報記録面に集光する場合は、第１情報記録面には集光しない。）かかる場合にも、上述した条件式、
｜Δｆ｜≠｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ
が成立する。

請求項７に記載の対物レンズは、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の発明において、前記対物レンズの光利用効率は、前記光学面の有効径内全体で略一様であることを特徴とする。

光利用効率が光学面内の大きく不均一となる場合、光スポットのＮＡが大きくなったり、小さくなったりする等、スポット性能が悪化する恐れがあるが、光利用効率を光学面の有効径内全体で略一様にすることにより、より良好な光スポットを得ることが可能となる。

請求項８に記載の対物レンズは、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の発明において、前記対物レンズはプラスチック製であり、前記対物レンズの温度が３０℃変化した際の３次球面収差の変化量が±０．０４０λｒｍｓ以内となるような、温度特性を補正する温度特性補正構造を有することを特徴とする。

集光光学系がプラスチック製の光学素子を有する場合、特に対物レンズがプラスチックレンズである場合、温度変化によって収差を生じる可能性が高くなる。当該収差を補正するために、カップリング素子を光軸方向に動かすことが行なわれているが、本発明により、温度変化に伴う収差補正のためにもカップリング素子を光軸方向に動かす必要もなくなるため、複数層の情報記録面対応においても、温度変化対応のいずれにおいても、カップリング素子を光軸方向に動かす必要がなくなり、プラスチック製の光学素子を有する光ピックアップ装置においても、固定カップリング素子を用いることが可能となる。なお、カップリング素子とは、コリメートレンズやカップリングレンズ等の総称であり、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。コリメートレンズは、カップリングレンズの一種で、入射した光を平行光にして射出するレンズである。

請求項９に記載のカップリング素子は、波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、少なくともカップリング素子と単焦点の対物レンズを含む集光光学系とを有し、少なくとも２つの情報記録面を有するＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の集光光学系のカップリング素子において、前記集光光学系は、前記カップリング素子と前記対物レンズを通過した前記波長λ１の光束が集光する少なくとも第１の焦点と第２の焦点を有し、前記カップリング素子と前記対物レンズを通過した前記波長λ１の光束を前記第１の焦点に集光させることにより、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、前記カップリング素子と前記対物レンズを通過した前記波長λ１の光束を前記第２の焦点に集光させることにより、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、前記第１の焦点と前記第２の焦点は、以下の式を満たすことを特徴とする。
｜Δｆ｜≠｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ
但し、
Δｆ：前記第１の焦点と前記第２の焦点の間の光軸方向の距離（μｍ）
ｔＡ：前記ＢＤの表面から前記ＢＤの前記或る情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
ｔＢ：前記ＢＤの表面から前記ＢＤの前記他の情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
ｎ：前記ＢＤの前記保護層の屈折率
である。

図２は、本発明の一例であるカップリング素子及び対物レンズの断面図である。本例においては、カップリング素子であるカップリングレンズＣＵＬの光源側の光学面ＣＳ１の有効径内全面に回折構造が形成されている。かかる回折構造に波長λ１の光束が入射すると、ｍ次の回折光とｎ次の回折光が、他の回折次数の回折光に比してより多く発生する。ｍ次の回折光（光軸から上方に図示）は対物レンズＯＢＪを通過してＢＤの第１情報記録面ＲＬ１に集光し、ｎ次の回折光（光軸から下方に図示）は対物レンズＯＢＪを通過して第２情報記録面ＲＬ２に集光するようになっている。即ち、本発明のカップリング素子及び対物レンズは第１の焦点と第２の焦点とを有する。（尚、図２では、便宜上、対物レンズが光軸方向上同じ位置で、第１情報記録面と第２情報記録面に集光するように記載されているが、実際は、同時に第１情報記録面と第２情報記録面に集光することはない。第１情報記録面に集光する場合は、第２情報記録面には集光せず、第２情報記録面に集光するためには、対物レンズを光軸方向に移動する必要がある。当然、第２情報記録面に集光する場合は、第１情報記録面には集光しない。）ここで、Δｆを第１の焦点と第２の焦点の間の光軸方向の距離（μｍ）とし、ｔＡをＢＤの表面から第１情報記録面ＲＬ１までの保護層の厚み（μｍ）とし、ｔＢをＢＤの表面から第２情報記録面ＲＬ２までの保護層の厚み（μｍ）とし、ｎをＢＤの保護層の屈折率とすると、
｜Δｆ｜≠｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ
を満たす関係が成立する。

請求項１０に記載のカップリング素子は、請求項９に記載の発明において、以下の式、
２０μｍ≦｜Δｆ｜≦２００μｍ
を満たすことを特徴とする。

請求項１１に記載のカップリング素子は、請求項９又は請求項１０に記載の発明において、前記カップリング素子は、少なくとも１つの光学面の有効径内全体に回折構造を有し、前記回折構造は、前記回折構造を前記波長λ１の光束が通過した際に、ｍ次の回折光とｎ次（ｍ≠ｎ）の回折光とを他の回折次数の回折光に比して多く発生させ、前記ｍ次の回折光は、前記カップリング素子と前記対物レンズによって、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、前記ｎ次の回折光は、前記カップリング素子と前記対物レンズによって、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光されることを特徴とする。

請求項１２に記載のカップリング素子は、請求項１１に記載の発明において、ｍ≠０、ｎ≠０を満たすことを特徴とする。

請求項１３に記載のカップリング素子は、請求項１２に記載の発明において、（ｍ，ｎ）＝（２，１）、（１，２）、（３，２）又は（２，３）であることを特徴とする。

請求項１４に記載のカップリング素子は、請求項９又は請求項１０に記載の発明において、前記カップリング素子は、少なくとも１つの光学面を、同心円状の複数の領域に分割し、前記複数の領域の或る領域を通過した前記波長λ１の光束は、前記カップリング素子と前記対物レンズによって、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、前記複数の領域の他の領域を通過した前記波長λ１の光束は、前記カップリング素子と前記対物レンズによって、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光されることを特徴とする。

請求項１５に記載のカップリング素子は、請求項９から請求項１４までのいずれかに記載の発明において、前記カップリング素子の光利用効率は、前記光学面の有効径内全体で略一様であることを特徴とする。

請求項１６に記載のカップリング素子は、請求項９から請求項１５までのいずれかに記載の発明において、前記カップリング素子及び前記対物レンズはプラスチック製であり、前記カップリング素子及び前記対物レンズの温度が３０℃変化した際の３次球面収差の変化量が±０．０４０λｒｍｓ以内となるような、温度特性を補正する温度特性補正構造を有することを特徴とする。

請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする。

請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項９から請求項１６までのいずれかに記載のカップリング素子を有することを特徴とする。

請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１７に記載の発明において、前記光ピックアップ装置はカップリング素子を有し、前記ＢＤの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する場合と、前記ＢＤの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する場合とで、前記カップリング素子の光軸方向の位置が同じであることを特徴とする。

請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１８に記載の発明において、前記カップリング素子は、前記ＢＤの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する場合と、前記ＢＤの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する場合とで、光軸方向の位置が同じであることを特徴とする。

請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１９又は請求項２０に記載の発明において、前記カップリング素子は、常に光軸方向の位置が固定されていることを特徴とする。

本発明に係る光ピックアップ装置は、波長λ１の光束（以下、第１光束という）を出射する光源（以下、第１光源という）を有するが、そのほかに波長λ２の第２光束を出射する第２光源、波長λ３の第３光束を出射する第３光源を有していてもよい。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第１光束を複数の情報記録面を有するＢＤの各情報記録面上に集光させる集光光学系を有するが、第２光束をＤＶＤの情報記録面上に集光させ、第３光束をＣＤの情報記録面上に集光させるための集光光学系を共通もしくは別個に有していても良い。また、本発明の光ピックアップ装置は、ＢＤ、ＤＶＤ又はＣＤの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有していて良い。

本発明において好ましく用いられるＢＤは、複数の情報記録面を有する複数層のＢＤである。２００９年３月時点では、２つの情報記録面を有するＢＤが市場に出回っているが、そのようなものを含むものである。本発明の光ピックアップ装置は、複数の情報記録面を有するＢＤに加えて、単一の情報記録面のみを有するＢＤの記録／再生を行えるものであっても良い。ＤＶＤも同様であってもよい。尚、保護基板の厚さというときは、０の場合も含み、或いは光ディスクに厚さ数〜数十μｍの保護膜が塗布されている場合には、その膜厚も含むものとする。

ＢＤは、ＮＡ０．８５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ｔ１が情報記録面によって０．０３〜０．１２ｍｍ程度である。更に、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ｔ２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、ＮＡ０．４５〜０．５３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ｔ３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。

本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式、
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１
１．８×λ１＜λ３＜２．０×λ１
を満たすことが好ましい。

ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合、ＤＶＤやＣＤに比べて集光スポットを小さくする必要が有り、そのためには第１光束の波長は第２光束の波長や第３光束の波長より短くする必要がある。光源に用いるレーザ装置は温度変化によって射出する光の波長に変化が生じる。そのうえで温度変化及び波長変化に対して発生する球面収差を、光ディスクの情報の記録／再生が行える程度に抑えるために上記条件式を満たすことが好ましい。

また、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は、３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ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、８５０ｎｍ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。

光ピックアップ装置で用いられる集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、対物レンズの他にコリメートレンズやカップリングレンズ等のカップリング素子を有していてもよい。

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。コリメートレンズは、カップリングレンズの一種で、コリメートレンズに入射した光を平行光にして出射するレンズである。但し、透明な平行平板上に回折構造を形成したような素子もカップリング素子に含まれる。

更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。

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。好ましくは、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であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。

対物レンズは、単玉の対物レンズであっても良いし、複数の光学素子から構成されていても良い。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などで回折構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよいが、成形の容易性やコストの低さの点から見てプラスチックレンズが一番好適である。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、回折構造が設けられる場合、そのベース面（母非球面ともいう）が非球面であることが好ましい。対物レンズから母非球面を判断する場合、回折構造の段差の最も光ディスク側の部分をつないだ包絡面を母非球面と捉えることができる。

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５００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましく、４８０℃以下であることがより好ましい。ガラス転移点Ｔｇが５００℃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。

さらに、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、質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３．０以下であるのが好ましく、２．７５以下であるのがより好ましい。

このようなガラス材料として具体的には、特開２００５−３０６６２７号公報の実施例１〜１２を例示することができる。例えば、特開２００５−３０６６２７号公報の実施例１は、ガラス転移点Ｔｇが４６０℃、比重が２．５８、屈折率ｎｄが１．５９４、アッベ数が５９．８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を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５２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。

本発明の光学素子が対物レンズである場合について、以下に記載する。

対物レンズは、少なくとも第１の焦点と第２の焦点を有する。対物レンズは、波長λ１の光束を第１の焦点に集光させることにより、ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光できる。更に、波長λ１の光束を第２の焦点に集光させることにより、ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光できる。

更に、第１の焦点と第２の焦点は、以下の式を満たす。
｜Δｆ｜≠｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ
但し、Δｆは、第１の焦点と第２の焦点の間の光軸方向の距離（μｍ）を表す。尚、Δｆは、第１の焦点のベストフォーカス位置と、第２の焦点のベストフォーカス位置との間の光軸方向の距離である。ｔＡは、ＢＤの表面からＢＤの前記或る情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）を表す。ｔＢは、ＢＤの表面からＢＤの他の情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）を表す。ｎは、ＢＤの保護層の屈折率を表す。この条件式を満たすことにより、波長λ１の光束を第１の焦点に集光させてＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光している際に、同時に、波長λ１の光束が光ディスクの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生が行えるように集光しないこととなる。このことにより、ＢＤの複数の情報記録面に同時に集光することを抑制でき、誤検出を防止することが可能となる。

また、以下の条件式、
２０μｍ≦｜Δｆ｜≦２００μｍ
を満たすことが好ましい。

上記条件式を満たすことにより、複数の焦点を形成した際に、或る焦点を形成する光束を使用する際に、他の焦点を形成する光束が悪影響を及ぼすことを回避でき、誤検出をより防止でき、安定した記録／再生を可能とすると共に、対物レンズが回折構造によって複数の焦点を形成している場合は、回折構造のピッチが細かくなりすぎることを防止でき、製造誤差がなく、高い光利用効率を保つことが可能な対物レンズを提供することを可能とする。尚、対物レンズの回折構造のピッチは、２μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは４μｍ以上である。

対物レンズに回折構造を設けることにより、対物レンズが２つの焦点を有するようにしても良い。その場合、対物レンズは、少なくとも１つの光学面の有効径内全体に回折構造を有することが好ましい。また、回折構造は、回折構造を波長λ１の光束が通過した際に、ｍ次の回折光とｎ次（ｍ≠ｎ）の回折光とを他の回折次数の回折光に比して多く発生させる。その際に、ｍ次の回折光は、ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、ｎ次の回折光はＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光される。但し、ｍ次回折光とｎ次回折光とが、同時にＢＤの或る情報記録面と他の情報記録面に集光することはない。ＢＤの或る情報記録面にｍ次回折光を集光する場合は、ＢＤの他の情報記録面にはｎ次回折光は集光せず、当該他の情報記録面にｎ次回折光を集光するためには、対物レンズを光軸方向に移動する必要がある。当然、ＢＤの他の情報記録面にｎ次回折光を集光する場合は、ＢＤの或る情報記録面にはｍ次回折光は集光しない。具体的な実施形態の一例については、図１を用いて先述した通りである。

なお、本明細書でいう回折構造は段差を有し、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。回折構造は、好ましくは段差を複数有する。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。又、対物レンズの光学面が、光軸を中心とし、段差で区切られた複数の輪帯を有し、輪帯ごとに個別の非球面で構成したものであっても、回折作用によって光束を収束又は発散させている対物レンズは、回折構造を有する対物レンズである。

回折構造は、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、回折構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造と階段型構造とに大別される。

ブレーズ型構造とは、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、回折構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということであり、回折構造が母非球面に対して、直角でも平行でもない、斜めの面を有する。尚、図４の例においては、上方が光源側、下方が光ディスク側であって、母非球面としての平面に回折構造が形成されているものとする。

また、階段型構造とは、図４（ｃ）、（ｄ）に示されるように、回折構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、小階段状のもの（階段単位と称する）を複数有するということである。尚、本明細書中、「Ｘレベル」とは、階段型構造の１つの階段単位において光軸垂直方向に対応する（向いた）輪帯状の面（以下、光学機能面と称することがある）が、段差によって区分けされＸ個の輪帯面毎に分割されていることをいい、特に３レベル以上の階段型構造は、小さい段差と大きい段差を有し、「小さい段差」とは、１つの階段単位において、最も小さな光軸方向の段差をいい、「大きい段差」とは、１つの階段単位において、最も大きな光軸方向の段差をいうものとする。

図４（ｃ）に示す回折構造を、５レベルの階段型構造といい、図４（ｄ）に示す回折構造を、２レベルの階段型構造という。第１回折構造は２レベルの階段型構造であって、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、光軸に平行に延在する複数の段差面Ｐａ、Ｐｂと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光源側端同士を連結する光源側光学機能面Ｐｃと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光ディスク側端同士を連結する光ディスク側光学機能面Ｐｄとから形成され、光源側光学機能面Ｐｃと光ディスク側光学機能面Ｐｄとは、光軸に交差する方向に沿って交互に配置されている。

また、階段型構造において、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。段差面は光軸に平行又は略平行であることが好ましいが、光学機能面は母非球面に平行である場合だけでなく、母非球面に対して斜めであってもよい。

尚、回折構造は、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。

回折構造が、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、母非球面の方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなっていく形状、又は、小さくなっていく形状であってもよい。また、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなった形状と、徐々に鋸歯状形状の大きさが小さくなっていく形状を組み合わせた形状としてもよい。但し、鋸歯状形状の大きさが徐々に変化する場合であっても、鋸歯状形状において、光軸方向（又は通過する光線の方向）の段差量の大きさはほとんど変化しないことが好ましい。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。この様な形状とすることにより、輪帯ピッチを広げることが可能となり、回折構造の形状誤差による透過率低下を抑制できる。

回折構造が、階段型構造を有する場合、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、母非球面の方向に進むに従って、徐々に階段の大きさが大きくなっていく形状や、徐々に階段の大きさが小さくなっていく形状であってもよいが、光軸方向（又は通過する光線の方向）の段差量はほとんど変化しないことが好ましい。

本発明の光学素子に用いられる回折構造は、ｍ≠０、ｎ≠０を満たすことが好ましい。更に好ましくは、（ｍ，ｎ）＝（２，１）、（１，２）、（３，２）又は（２，３）である。

回折次数として０次を用いないことにより、回折構造のピッチが細かくなりすぎることを防止でき、製造誤差がなく、高い光利用効率を保つことが可能な対物レンズを提供することを可能とする。また、回折次数として０次を用いる場合は、回折構造の光軸方向の深さが深くなりがちである。回折構造の光軸方向の深さが深くなると、光源の波長が微小変動した際の光利用効率の変動が大きくなってしまい、好ましくない。しかし、回折次数として０次を用いないことにより、回折構造の光軸方向の深さが浅い回折構造を用いることが可能となり、波長微小変動時の光利用効率の変動を抑えることができ、好ましい。また、０次の回折光を用いなくても、（ｍ、ｎ）＝（１、−１）、（２、−２）のような場合は、回折構造の深さが深くなりがちであるが、（ｍ，ｎ）＝（２，１）、（１，２）、（３，２）又は（２，３）とすることにより、より確実に回折構造の深さを浅くでき、波長微小変動時の光利用効率の変動を抑えることができる。

また、対物レンズは、少なくとも１つの光学面を、同心円状の複数の領域に分割することにより、対物レンズが２つの焦点を有するようにしても良い。この場合、複数の領域の或る領域を通過した波長λ１の光束は、ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、複数の領域の他の領域を通過した波長λ１の光束は、ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光される。但し、或る領域を通過した光束と他の領域を通過した光束とが、同時にＢＤの或る情報記録面と他の情報記録面に集光することはない。ＢＤの或る情報記録面に或る領域を通過した光束を集光する場合は、ＢＤの他の情報記録面には他の領域を通過した光束は集光せず、当該他の情報記録面に他の領域を通過した光束を集光するためには、対物レンズを光軸方向に移動する必要がある。当然、ＢＤの他の情報記録面に他の領域を通過した光束を集光する場合は、ＢＤの或る情報記録面には或る領域を通過した光束は集光しない。具体的な実施形態の一例については、図３を用いて先述した通りである。複数の領域は、図３に示すように２領域でもよいが、３領域以上に分割されることが好ましく、より好ましくは４領域以上である。また、領域を増やしすぎると加工が困難となり、また段差が増えると回折現象の影響が増加するため、１０領域以下であることが好ましい。

また、対物レンズは、光利用効率が光学面の有効径内全体で略一様であることが好ましい。なお、光利用効率とは、回折構造による回折効率とレンズの透過率とを掛け合わしたものとする。また、略一様とは、光軸付近の光利用効率と、有効径最外領域付近の光利用効率の差が、３０％以下であることをいう。好ましくは、１５％以下である。

光学素子の有効径内で光量が不均一となる場合、光スポットのＮＡが大きくなってしまったり、小さくなってしまう可能性があるが、光学素子の光利用効率を有効径内全体で略一様とすることにより、より良好な光スポットを得ることが可能となる。光利用効率が不均一な箇所が、光学設計上発生してしまう場合は、光利用効率が高い領域に透過率を低減するフィルター等の透過率調整膜を設けることや、光利用効率が高い領域に回折構造であって、一部の光束をフレアにしてしまう回折構造などを設けることが望ましい。

次に、集光光学系がプラスチック製の光学素子を少なくとも一つ有する場合、特に、プラスチック製の対物レンズを有する場合、集光光学系の温度が＋３０℃変化したときの３次球面収差の変化量が＋０．０４０λｒｍｓ以内となるような温度特性補正構造を対物レンズが有することが好ましい。温度特性補正構造の具体例としては回折構造が挙げられる。複数の焦点を形成するための周辺領域の回折構造と温度特性補正構造の回折構造とを重畳するようにしてもよい。また、複数の焦点を形成するために複数の領域に分割した周辺領域の各屈折面に、温度特性補正構造の回折構造を設けてもよい。温度特性補正構造の回折構造は、段差の深さを浅くするという観点から、５次以下の回折次数を発生させる回折構造であることが好ましい。

以上、本発明の光学素子が対物レンズである場合について説明をしてきたが、本発明の光学素子がカップリングレンズや平板素子などのカップリング素子である場合も、上述の説明を適用可能である。但し、この場合、対物レンズは単焦点であることが好ましい。また、カップリング素子は、カップリング素子と対物レンズを通過した波長λ１の光束が集光する少なくとも第１の焦点と第２の焦点を有するものとなる。そして、カップリング素子と対物レンズを通過した波長λ１の光束を第１の焦点に集光させることにより、ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、カップリング素子と対物レンズを通過した波長λ１の光束を第２の焦点に集光させることにより、ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光できるものである。本発明の光学素子がカップリング素子である場合の実施態様の一例は、図２を用いて先述した通りである。

更に、対物レンズに互換用の回折構造を設けることで、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤのいずれに対しても情報の記録／再生が可能な対物レンズとすることができる。

ＢＤに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ１とするが、これに加えてＤＶＤ、ＣＤを互換使用する場合、ＤＶＤに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１≧ＮＡ２）とし、ＣＤに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、好ましくは、０．７５以上、０．９以下である。特にＮＡ１は０．８５であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０又は０．６５であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。

また、対物レンズは、非点収差や偏心コマ収差を抑えるという観点から、以下の条件式、
１．０＜ｄ／ｆ＜３．０
を満たすことが好ましい。ｄ（ｍｍ）は、対物レンズの軸上厚であり、ｆ（ｍｍ）は、対物レンズの波長λ１の光束における焦点距離である。

尚、以下の条件式、
１．１＜ｄ／ｆ＜２．０
を満たすことが更に好ましい。

光ピックアップ装置がカップリング素子を有する場合、光ディスクの或る情報記録面に情報の記録／再生ができるように集光する場合と、光ディスクの他の情報記録面に情報の記録／再生ができるように集光する場合とで、カップリング素子の光軸方向の位置が同じであることが好ましい。更に好ましくは、カップリング素子が、常に光軸方向の位置が固定されていることである。尚、本発明の光学素子が対物レンズである場合、或る情報記録面上に情報の記録／再生を行う場合と、他の情報記録面上に情報の記録／再生を行う場合とで、対物レンズに入射する光束の入射角度を変化させないことが好ましい。この様な構成とすることで、カップリング素子を可動するアクチュエータを設ける必要がなくなるため、光ピックアップ装置のコストを低減することが可能となる。

第１光束は平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよいが、対物レンズに入射する光束の発散角又は収束角は固定されている。好ましくは、第１光束が対物レンズに入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（８）、
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （８）
を満たすことである。

光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。

ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。

上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。

前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。

本発明によれば、カップリング素子を光軸方向に移動させず、複数層を有するＢＤに対して、球面収差を補正した上で、良好に情報の記録再生を行うことが可能となると共に、複数の情報記録面に同時に集光することがなくなり、誤検出を防止することができる光ピックアップ装置及び光学素子を提供することが可能となる。

本発明の対物レンズの断面図である。 本発明のカップリング素子の一例であるカップリングレンズ及び対物レンズの断面図である。 本発明の対物レンズの断面図である。 回折構造の例を示す拡大断面図である。 ＢＤとＤＶＤとＣＤとに対して、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図５は、複数（例えば二層）の情報記録面を有するＢＤと、ＤＶＤとＣＤとに対して、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる光ピックアップ装置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は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

図５に示す光ピックアップ装置は、ＢＤ専用の第１対物レンズＯＬ１、ＣＤ／ＤＶＤ用の第２対物レンズＯＬ２、第１反射面ＲＰ１と第２反射面ＲＰ２とを有するダイクロイックミラーＤＭ、λ／４波長板ＱＷＰ、光ピックアップ装置に固定された（光軸方向に移動しない）カップリングレンズＣＵＬ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、波長λ２＝６５０ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する半導体レーザ（第２光源）と波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する半導体レーザ（第３光源）とを共通のパッケージに収容した２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐ、センサ用レンズＳＬ、ＢＤの情報記録面ＲＬ１、ＲＬ１’、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する受光素子ＰＤとを有する。

尚、ここでは第１対物レンズＯＬ１は、プラスチック製であり、図１に示すように光源側の光学面の有効径内全面に回折構造が形成されている。かかる回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに、ｍ次の回折光とｎ次の回折光とを発生させるようになっている。第１対物レンズＯＬ１は、単玉のレンズの例が示されているが、この対物光学素子に代えて、複数の光学素子からなる対物光学素子を使用してもよい。第２対物レンズＯＬ２としては、良く知られているＤＶＤ／ＣＤ互換用の対物光学素子を用いることができる。このように、波長λ１の光束は第１対物レンズＯＬ１に入射させ、波長λ２，λ３の光束は第２対物レンズＯＬ２に入射させると、光ピックアップ装置の構成を簡素化できる。

ＢＤの第１情報記録面に対して記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させると、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、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１を通過し第２反射面ＲＰ２で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第１対物レンズＯＬ１に入射する。ここで、フォーカシング動作により光軸方向（第１の位置）に位置調整された第１対物レンズＯＬ１の回折構造を通過してｍ次光に変換された光束は、保護基板ＰＬ１を介してＢＤに入射し、表面から第１の深さにある第１情報記録面ＲＬ１に形成されるスポットとなる。その際に、第１対物レンズＯＬ１の回折構造を通過してｎ次光に変換された光束は、保護基板ＰＬ１′を介してＢＤに入射し、表面から第２の深さにある第２情報記録面ＲＬ１′にはスポットを形成しない。

第１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、再び第１対物レンズＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第２反射面ＲＰ２で反射され第１反射面ＲＰ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、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、不図示のアクチュエータにより第１対物レンズＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤの第１情報記録面ＲＬ１に記録された情報を読み取ることができる。

次に、ＢＤの第２情報記録面に対して記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させると、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、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１を通過し第２反射面ＲＰ２で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第１対物レンズＯＬ１に入射する。ここで、フォーカシング動作により光軸方向（第１の位置とは異なる第２の位置）に位置調整された第１対物レンズＯＬ１の回折構造を通過してｎ次光に変換された光束は、保護基板ＰＬ１’を介してＢＤに入射し、表面から、第１の深さとは異なる第２の深さにある第２情報記録面ＲＬ１’に形成されるスポットとなる。その際に、第１対物レンズＯＬ１の回折構造を通過してｍ次光に変換された光束は、保護基板ＰＬ１を介してＢＤに入射し、表面から第１の深さにある第１情報記録面ＲＬ１にはスポットを形成しない。

第２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、再び第１対物レンズＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第２反射面ＲＰ２で反射され第１反射面ＲＰ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、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、不図示のアクチュエータにより第１対物レンズＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤの第１情報記録面ＲＬ１’に記録された情報を読み取ることができる。

このように、本実施の形態によれば、ＢＤが複数の情報記録面を有する場合であっても、カップリングレンズを固定したまま、異なる情報記録面に対して情報の記録／再生を行うことができるため、光ピックアップ装置の構成の簡素化と省エネを図ることができる。更に、第１情報記録面ＲＬ１に対して情報の記録／再生を行う場合、第１の対物レンズＯＬ１を光軸方向における第２の位置とは異なる第１の位置へとフォーカシング駆動するので、第２情報記録面ＲＬ１’に信号の読み取り可能な集光スポットを形成することが抑制され、又、第２情報記録面ＲＬ１’に対して情報の記録／再生を行う場合、第１の対物レンズＯＬ１を光軸方向における第１の位置とは異なる第２の位置へとフォーカシング駆動するので、第１情報記録面ＲＬ１に信号の読み取り可能な集光スポットを形成することが抑制され、誤検出を有効に回避できる。尚、対物レンズに回折構造を設ける代わりに、カップリングレンズＣＵＬに回折構造を設けても良い。

次に、ＤＶＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤色半導体レーザを発光させると、その赤色半導体レーザから射出された第２光束（λ２＝６５０ｎｍ）の発散光束は、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ＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第２対物レンズＯＬ２によって厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。

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、再び第２対物レンズＯＬ２、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、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、不図示のアクチュエータにより第２対物レンズＯＬ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

次に、ＣＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤外半導体レーザを発光させると、その赤外半導体レーザから射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、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ＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第２対物レンズＯＬ２によって厚さ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、再び第２対物レンズＯＬ２、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、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、不図示のアクチュエータにより第２対物レンズＯＬ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

以下、上述した実施の形態に用いることができる実施例について説明する。以下に述べる実施例において設けられた回折構造は、以下の光路差関数φ（ｍｍ）に表の係数を代入して表せる。

［光路差関数］
φ＝λ／λ_Ｂ×ｄｏｒ×（Ｃ_２ｙ^２＋Ｃ_４ｙ^４＋Ｃ_６ｙ^６＋Ｃ_８ｙ^８＋
Ｃ_１０ｙ^１０）
但し、
φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
λ_Ｂ：製造波長
ｄｏｒ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｙ：光軸からの距離
Ｃ_２，Ｃ_４，Ｃ_６，Ｃ_８，Ｃ_１０：回折面係数
である。

又、対物レンズの光学面は、それぞれ以下の非球面表現式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ^２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）^２｝］＋
Ａ_４ｙ^４＋Ａ_６ｙ^６＋Ａ_８ｙ^８＋Ａ_１０ｙ^１０＋Ａ_１２ｙ^１２＋Ａ_１４ｙ^１４＋
Ａ_１６ｙ^１６＋Ａ_１８ｙ^１８＋Ａ_２０ｙ^２０
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Ｋ：コーニック係数
Ａ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０，Ａ_１２，Ａ_１４，Ａ_１６，Ａ_１８，Ａ_２０：非球面係数
である。

これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^−３）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表すものとする。

（実施例１）
実施例１のレンズデータを表１に示す。実施例１では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに２次回折光と３次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した３次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、２次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝７２．３２μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．０１７λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．０１４７λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、４．９μｍとなる。

（実施例２）
実施例２のレンズデータを表２に示す。実施例２では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに２次回折光と３次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した２次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、３次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝７６．９８μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．０１７１λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．０１７４λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、４．９２μｍとなる。

（実施例３）
実施例３のレンズデータを表３に示す。実施例３では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに２次回折光と３次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した３次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、２次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝６６．７７μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．００４３λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．００７６λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、４．４８μｍとなる。

（実施例４）
実施例４のレンズデータを表４に示す。実施例４では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに２次回折光と３次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した２次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、３次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝６９．４５μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．００６λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．００７λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、４．５μｍとなる。

（実施例５）
実施例５のレンズデータを表５に示す。実施例５では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに０次回折光と１次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した１次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、０次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝２６．８３μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．００１λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．０００７λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、１０．６９μｍとなる。

（実施例６）
実施例６のレンズデータを表６に示す。実施例６では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに０次回折光と１次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した１次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、０次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝６５．６７μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．００４８λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．００５８λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、４．５２μｍとなる。

（実施例７）
実施例７のレンズデータを表７に示す。実施例７では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに０次回折光と１次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した１次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、０次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝８８．１７μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．００３６λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．００５４λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、３．５５μｍとなる。

（実施例８）
実施例８のレンズデータを表８に示す。実施例８では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに０次回折光と１次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した１次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、０次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝１７４．２２μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．０００２λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．００２７λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、２．４８μｍとなる。

（実施例９）
実施例９のレンズデータを表９に示す。実施例９では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに１次回折光と０次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した１次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、０次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝１９１．９８μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．０００２λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．００２５λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、２．３μｍとなる。

（実施例１０）
実施例１０のレンズデータを表１０に示す。実施例１０では、対物レンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに１次回折光と２次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した１次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、２次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝６８．３５μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．０２７λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は−０．０１３６λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、４．６μｍとなる。

（実施例１１）
実施例１１のレンズデータを表１１に示す。実施例１１では、カップリングレンズに回折構造が形成されている。カップリングレンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに１次回折光と２次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した１次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、２次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝３３．６８μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．０２６４λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．０２１λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、２９．０μｍとなる。

（実施例１２）
実施例１２のレンズデータを表１２に示す。実施例１２では、カップリングレンズに回折構造が形成されている。カップリングレンズの光源側光学面の有効径内全面に設けられた回折構造は、光束振り分け用の第１回折構造（表中の光路差関数φ１で示される）と、温度変化に起因した球面収差を補正する温度特性補正構造である第２回折構造（表中の光路差関数φ２で示される）とを重畳したものである。第１回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに２次回折光と３次回折光とを発生し、第２回折構造は、波長λ１の光束が入射したときに４次回折光を発生する。第１回折構造で発生した２次の回折光は、ＢＤ表面から７５μｍの深さの情報記録層に集光し、３次の回折光は、ＢＤ表面から１００μｍの深さの情報記録層に集光する。又、｜Δｆ｜＝５５．３８μｍであるのに対し、｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ＝１５．４１μｍと異なっている。基準温度から＋３０℃温度上昇が生じた場合、ＢＤの保護基板厚が０．０７５ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．０１６５λｒｍｓであり、保護基板厚が０．１００ｍｍの場合、発生する３次球面収差の変化量は０．０２１７λｒｍｓである。また、第１回折構造の最小ピッチは、３０．２μｍとなる。

本発明によれば、簡素な構成で省エネに適した光ディスクドライブ装置に好適な対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供できる。

ＣＵＬ カップリングレンズ
ＤＭ ダイクロイックミラー
ＤＰ ダイクロイックプリズム
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＯＬ１ 第１対物レンズ
ＯＬ２ 第２対物レンズ
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 受光素子
ＰＬ１、ＰＬ１’ ＢＤの保護基板
ＰＬ２ ＤＶＤの保護基板
ＰＬ３ ＣＤの保護基板
ＱＷＰ λ／４波長板
ＲＬ１、ＲＬ１’ ＢＤの情報記録面
ＲＬ２ ＤＶＤの情報記録面
ＲＬ３ ＣＤの情報記録面
ＲＰ１ 第１反射面
ＲＰ２ 第２反射面
ＳＬ センサ用レンズ

Claims (21)

1. 波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、少なくとも対物レンズを含む集光光学系とを有し、少なくとも２つの情報記録面を有するＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の集光光学系の対物レンズにおいて、
   前記対物レンズは、少なくとも第１の焦点と第２の焦点を有し、
   前記波長λ１の光束を前記第１の焦点に集光させることにより、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、
   前記波長λ１の光束を前記第２の焦点に集光させることにより、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、
   前記第１の焦点と前記第２の焦点は、以下の式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
   ｜Δｆ｜≠｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ
   ０．７５≦ＮＡ≦０．９
   但し、
   Δｆ：前記第１の焦点と前記第２の焦点の間の光軸方向の距離（μｍ）
   ｔＡ：前記ＢＤの表面から前記ＢＤの前記或る情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
   ｔＢ：前記ＢＤの表面から前記ＢＤの前記他の情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
   ｎ：前記ＢＤの前記保護層の屈折率
   ＮＡ：前記対物レンズの像側開口数
2. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
   ２０μｍ≦｜Δｆ｜≦２００μｍ
3. 前記対物レンズは、少なくとも１つの光学面の有効径内全体に回折構造を有し、
   前記回折構造は、前記回折構造を前記波長λ１の光束が通過した際に、ｍ次の回折光とｎ次（ｍ≠ｎ）の回折光とを他の回折次数の回折光に比して多く発生させ、
   前記ｍ次の回折光は、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、前記ｎ次の回折光は前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物レンズ。
4. ｍ≠０、ｎ≠０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。
5. （ｍ，ｎ）＝（２，１）、（１，２）、（３，２）又は（２，３）であることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ。
6. 前記対物レンズは、少なくとも１つの光学面を、同心円状の複数の領域に分割し、前記複数の領域の或る領域を通過した前記波長λ１の光束は、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、前記複数の領域の他の領域を通過した前記波長λ１の光束は、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物レンズ。
7. 前記対物レンズの光利用効率は、前記光学面の有効径内全体で略一様であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
8. 前記対物レンズはプラスチック製であり、
   前記対物レンズの温度が３０℃変化した際の３次球面収差の変化量が±０．０４０λｒｍｓ以内となるような、温度特性を補正する温度特性補正構造を有することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
9. 波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、少なくともカップリング素子と単焦点の対物レンズを含む集光光学系とを有し、少なくとも２つの情報記録面を有するＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の集光光学系のカップリング素子において、
   前記集光光学系は、前記カップリング素子と前記対物レンズを通過した前記波長λ１の光束が集光する少なくとも第１の焦点と第２の焦点を有し、
   前記カップリング素子と前記対物レンズを通過した前記波長λ１の光束を前記第１の焦点に集光させることにより、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、
   前記カップリング素子と前記対物レンズを通過した前記波長λ１の光束を前記第２の焦点に集光させることにより、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光でき、
   前記第１の焦点と前記第２の焦点は、以下の式を満たすことを特徴とするカップリング素子。
   ｜Δｆ｜≠｜ｔＡ−ｔＢ｜／ｎ
   但し、
   Δｆ：前記第１の焦点と前記第２の焦点の間の光軸方向の距離（μｍ）
   ｔＡ：前記ＢＤの表面から前記ＢＤの前記或る情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
   ｔＢ：前記ＢＤの表面から前記ＢＤの前記他の情報記録面までの保護層の厚み（μｍ）
   ｎ：前記ＢＤの前記保護層の屈折率
10. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項９に記載のカップリング素子。
    ２０μｍ≦｜Δｆ｜≦２００μｍ
11. 前記カップリング素子は、少なくとも１つの光学面の有効径内全体に回折構造を有し、
    前記回折構造は、前記回折構造を前記波長λ１の光束が通過した際に、ｍ次の回折光とｎ次（ｍ≠ｎ）の回折光とを他の回折次数の回折光に比して多く発生させ、
    前記ｍ次の回折光は、前記カップリング素子と前記対物レンズによって、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、前記ｎ次の回折光は、前記カップリング素子と前記対物レンズによって、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のカップリング素子。
12. ｍ≠０、ｎ≠０を満たすことを特徴とする請求項１１に記載のカップリング素子。
13. （ｍ，ｎ）＝（２，１）、（１，２）、（３，２）又は（２，３）であることを特徴とする請求項１２に記載のカップリング素子。
14. 前記カップリング素子は、少なくとも１つの光学面を、同心円状の複数の領域に分割し、前記複数の領域の或る領域を通過した前記波長λ１の光束は、前記カップリング素子と前記対物レンズによって、前記ＢＤの或る情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光され、前記複数の領域の他の領域を通過した前記波長λ１の光束は、前記カップリング素子と前記対物レンズによって、前記ＢＤの他の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生を行えるように集光されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のカップリング素子。
15. 前記カップリング素子の光利用効率は、前記光学面の有効径内全体で略一様であることを特徴とする請求項９から請求項１４までのいずれか一項に記載のカップリング素子。
16. 前記カップリング素子及び前記対物レンズはプラスチック製であり、
    前記カップリング素子及び前記対物レンズの温度が３０℃変化した際の３次球面収差の変化量が±０．０４０λｒｍｓ以内となるような、温度特性を補正する温度特性補正構造を有することを特徴とする請求項９から請求項１５までのいずれか一項に記載のカップリング素子。
17. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の対物レンズを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
18. 請求項９から請求項１６までのいずれか一項に記載のカップリング素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
19. 前記光ピックアップ装置はカップリング素子を有し、
    前記ＢＤの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する場合と、前記ＢＤの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する場合とで、前記カップリング素子の光軸方向の位置が同じであることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置。
20. 前記カップリング素子は、
    前記ＢＤの或る情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する場合と、前記ＢＤの他の情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する場合とで、光軸方向の位置が同じであることを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ装置。
21. 前記カップリング素子は、常に光軸方向の位置が固定されていることを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の光ピックアップ装置。