JP2012160224A - 対物レンズおよびそれを用いた光ピックアップ装置、対物レンズの製造方法 - Google Patents

対物レンズおよびそれを用いた光ピックアップ装置、対物レンズの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】金型を用いて好適に製造することを可能とする対物レンズおよびそれを備えた光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】本発明の対物レンズは、中央部からＢＤ規格、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光を集光する第１領域Ｆ１、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光を集光する第２領域Ｆ２および、ＢＤ規格およびＤＶＤ規格のレーザー光を集光する第３領域Ｆ３を備えている。そして、第１領域Ｆ１に設けられる第１輪帯段差５１Ａを、他の領域に設けられる輪帯段差よりも段差量を大きくしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形性が向上された対物レンズおよびそれを用いた光ピックアップ装置に関する。さらに本発明は、この様な対物レンズの製造方法に関する。
従来から、光ディスクの読出し及び書込には、ガラスまたはプラスチック材料を金型で所定に成形した対物レンズが用いられている。
特許文献１に開示されたプラスチック材料からなる対物レンズの製造方法では、図２およびその説明箇所等を参照すると、金型部１１および金型部１２から成る金型を用意し、この金型の内部に樹脂材料を注入することにより、所定形状を備えた対物レンズを成形している。ここで、金型部１１および金型部１２の内壁の形状は、成形される対物レンズのレンズ面形状に即した形状を備えている。
一方、光ピックアップ装置に必要とされる部品点数を削減するために、複数の規格のレンズ面を対応する光ディスクに集光する互換レンズが開発されている。例えば、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）規格、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）規格およびＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）規格のレーザー光を、対応する規格の光ディスクに集光する互換対物レンズが開発されている。
特開２００７−１９６６６５号公報
しかしながら、上記した金型を用いた対物レンズの製造方法では射出成形が容易でない問題があった。
具体的には、互換対物レンズのレンズ面には、光ディスクの情報記録層を被覆する被覆層の厚みに関連して発生する球面収差を補正するために、輪帯段差が設けられている。従って、この様な輪帯段差を備える互換対物レンズを射出成形で成形するためには、金型の内壁に、対物レンズの輪帯段差の形状に即した段差部を設ける必要がある。しかしながら、段差量が大きい段差部を金型の内壁に設けると、金型の内部で樹脂材料等を硬化させる際の硬化収縮により、射出成形された対物レンズの輪帯段差と、金型の段差部が過度に嵌合してしまう。このようになると、対物レンズを金型から離型させることが困難になる問題があった。更に、上記した硬化収縮量の度合いが大きいと、金型の段差部に嵌合した対物レンズの輪帯段差が変形あるいは破損してしまい、対物レンズの光学的特性が劣化する恐れもある。
更にまた、対物レンズの搬送工程や取付工程等において、対物レンズの外側に配置される輪帯段差は、内側に配置される輪帯段差よりも衝撃等が作用やすい条件にある。従って、対物レンズの外側に段差量が大きい輪帯段差を配置すると、衝撃等の外力が対物レンズに作用した場合、輪帯段差に発生する変形量も大きくなり、対物レンズの特性が大きく劣化してしまう恐れがある。
本発明は上記した問題を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、金型を用いて好適に製造することを可能とする対物レンズおよびそれを備えた光ピックアップ装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、このような対物レンズの製造方法を提供することにある。
本発明は、第１波長を有する第１レーザー光を第１光ディスクの情報記録層に集光させ、前記第１波長よりも長い第２波長を有する第２レーザー光を、第２光ディスクの情報記録層に集光させ、前記両レーザー光よりも長い第３波長を有する第３レーザー光を、第３光ディスクの情報記録層に集光させる、対物レンズであり、前記対物レンズの中央部付近に配置された領域であり、前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光の何れか複数を、対応する光ディスクの前記情報記録層に集光し、第１輪帯段差が設けられた第１共用領域と、前記第１共用領域よりも外側に配置された領域であり、前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光の何れか複数を、対応する光ディスクの前記情報記録層に集光し、第２輪帯段差が設けられた第２共用領域と、を備え、前記第１共用領域に設けられる第１輪帯段差の段差量が、前記第２共用領域に設けられる第２輪帯段差の段差量よりも大きいことを特徴とする。
本発明の光ピックアップ装置は、この様な構成の対物レンズを備えたものである。
本発明は、互いに対向する第１レンズ面と第２レンズ面とを備え、前記第１レンズ面に複数の輪帯段差を備えた対物レンズを製造する対物レンズの製造方法であり、前記第１レンズ面に対応した形状の内壁を備えた第１金型と、前記第２レンズ面に対応した形状の内壁を備えた第２金型とを当接させてキャビティを構成し、前記キャビティの内部で前記対物レンズの材料を硬化させる工程と、前記第１金型と前記第２金型とを離型させて対物レンズを取り出す工程と、を備え、前記第１金型の前記内壁は、前記対物レンズの前記第１レンズ面に設けられる複数の輪帯段差に対応した段差部を有し、前記第１金型の内壁で内側に配置される前記段差部の段差量を、前記第１金型の内壁で外側に設けられる前記段差部の段差量よりも大きくすることを特徴とする。
本発明では、波長が異なる複数のレーザー光を集光する共用領域を複数個有し、中央付近の第１共用領域に設けられる第１輪帯段差の段差量を、外側に配置される第２共用領域に設けられる第２輪帯段差の段差量よりも大きくしている。このようにすることで、金型を用いて射出成形の際に発生する収縮量は外側よりも内側の領域の方が小さいので、大きな段差量を備えた第１輪帯段差に作用する応力が小さくなり、第１輪帯段差の変形や破壊が防止される。
本発明の対物レンズを示す図であり、（Ａ）は対物レンズを示す断面図であり、（Ｂ）は対物レンズに設けられる各領域を説明するための表であり、（Ｃ）−（Ｅ）は輪帯段差を示す断面図である。 本発明の対物レンズの他の形態を示す図であり、（Ａ）は他の形態の対物レンズを示す断面図であり、（Ｂ）はこの対物レンズが光ピックアップ装置に組み込まれた状態を示す図である。 本発明の対物レンズがレーザー光を集光する状態を示す図であり、（Ａ）はＢＤ規格のレーザー光を集光する状態を示し、（Ｂ）はＤＶＤ規格のレーザー光を集光する状態を示し、（Ｃ）はＣＤ規格のレーザー光を集光する状態を示す。 （Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の対物レンズの特性および形状を決定する際に用いられるパラメータを示す表であり、（Ｅ）は（Ａ）等に示すパラメータを説明する図である。 本発明の形状を決定する際に用いられるパラメータを示す表であり、（Ａ）は輪帯が設けられるレンズ面の形状を規定するパラメータを示し、（Ｂ）は輪帯が形成されないレンズ面を規定するパラメータを示す。 本発明の対物レンズに備えられる輪帯段差を示す図であり、（Ａ）は第１領域Ｆ１に設けられる輪帯段差を示す断面図であり、（Ｂ）は第２領域Ｆ２に設けられる輪帯段差を示す断面図である。 本発明の対物レンズに設けられる輪帯段差の段差量と残留収差との関係を示す表である。 本発明の対物レンズの製造方法を示す図であり、（Ａ）は製造される対物レンズを示す断面図であり、（Ｂ）は金型を用いて射出成形を行う状態を示す断面図であり、（Ｃ）−（Ｅ）は金型に設けられる段差部を示す断面図である。 本発明の対物レンズを備えた光ピックアップ装置を示す図である。
図１を参照して、本形態に係る対物レンズ１０を説明する。図１（Ａ）は対物レンズ１０を全体的に示す断面図であり、図１（Ｂ）は対物レンズ１０に形成される各領域の特性を示す表であり、（Ｃ）から（Ｅ）は輪帯段差の形状を示す断面図である。
対物レンズ１０は、第１レンズ面１０Ａと第２レンズ面１０Ｂとを備えており、使用状況下に於いては第１レンズ面１０Ａ側から第２レンズ面１０Ｂを通過するようにレーザー光は照射される。
対物レンズ１０の材料としては、樹脂材料またはガラスが採用される。ここで、樹脂材料としては、ポリオレフィン樹脂（環状オレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー）が採用さる。また、樹脂材料としては、ＰＭＭＡ樹脂（アクリル樹脂）、ＰＣ樹脂（ポリカーボネート）等も採用可能である。
対物レンズ１０は、波長の異なる複数のレーザー光を光ディスクの情報記録層に集光する。具体的には、対物レンズ１０は、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）規格、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）規格およびＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）規格のレーザー光を、各規格に対応する光ディスクの情報記録層に集光する。
ここで、ＢＤ規格のレーザー光の波長は青紫色（青色）波長帯３９５ｎｍ〜４２０ｎｍ（例えば４０５ｎｍ）であり、ＤＶＤ規格のレーザー光の波長は赤色波長帯６４５ｎｍ〜６７５ｎｍ（例えば、６５５ｎｍ）であり、ＣＤ規格のレーザー光の波長は赤外波長帯７６５ｎｍ〜８０５ｎｍ（例えば７８５ｎｍ）である。また、対物レンズ１０に入射するレーザー光は、無限光または弱有限光である。無限光は、単層の情報記録層を備える各規格の光ディスクに適用される。弱有限光のレーザー光は、多層の情報記録層を備えるＢＤ規格またはＤＶＤ規格の光ディスクに使用される。
図１（Ａ）を参照して、対物レンズ１０は、非球面部１３Ａとその周囲のフランジ部１３Ｂから成る。非球面部１３Ａは、入射したレーザー光の集光に寄与する部位であり、第１レンズ面１０Ａと、第２レンズ面１０Ｂとを備えている。
フランジ部１３Ｂは、非球面部１３Ａを取り囲むように形成された部位であり、対物レンズ１０を光ピックアップ装置のレンズホルダーに取り付ける際に、フランジ部１３Ｂに接着材を塗布して固着する。この様な形状の対物レンズ１０は、金型を用いた射出成形により成形され、この事項は図８を参照して後述する。ここで、フランジ部１３Ｂの上面周辺部は、外側が下方に下がる段差形状を呈している。これにより、図８を参照して後述する射出成形により対物レンズを成形する際に、フランジ部１３Ｂの上面が金型から離型しやすくなる。
対物レンズ１０の第１レンズ面１０Ａは、中央部付近に設けられた共用領域１１Ａと、この共用領域１１Ａを囲むように配置された輪帯状の専用領域１１Ｂとを備えている。共用領域１１Ａは、ＢＤ規格、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光の中の２以上を、対応する光ディスクの情報記録層に集光する。共用領域１１Ａは下記する第１領域Ｆ１、第２領域Ｆ２および第３領域Ｆ３とを含む。専用領域１１Ｂは、ＢＤ規格またはＤＶＤ規格のレーザー光を、対応する光ディスクの情報記録層に集光する。専用領域１１Ｂは、下記する第４領域Ｆ４、第５領域Ｆ５および第６領域Ｆ６を含む。
第１領域Ｆ１は、対物レンズ１０の第１レンズ面１０Ａの中央部付近に配置された円形の領域であり、ＢＤ規格、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光を、対応する光ディスクの情報記録層に集光する。また、第１領域Ｆ１は、対物レンズ１０の中心から０．５９２８ｍｍまでの領域に円形に形成されており、輪帯段差により区分される輪帯が形成される。ここでは、プラスの段差量を有する輪帯段差が形成されている。本形態では、輪帯段差量は対物レンズ１０に入射するレーザー光の進行方向をプラスとして表している。従って、プラスの段差量を有する輪帯段差が設けられた場合、その段差の外側で対物レンズ１０が薄くなる。
第１領域Ｆ１に形成される輪帯段差量Ｄは、以下の式１により算出される。
式１・・・・・Ｄ＝ｍ・λ／（ｎ−１）
ここで、ｍは定数であり、ｎは対物レンズの屈折率であり、λはレーザー光の波長である。尚、実際の対物レンズ１０の設計に用いられる詳細な値は図４および図５を参照して後述する。
第１領域Ｆ１に形成される輪帯段差の段差量Ｄの算出に用いられる波長λとして、ＢＤ規格のレーザー光の波長（４０５ｎｍ）を採用している。これにより、段差の有無はＢＤのレーザー光の実質的な波面収差に影響を及ぼさない。一方、ＤＶＤ規格のレーザー光に対しては、輪帯段差を設けることによる位相ズレは、波長の整数倍ではない。従って、第１領域Ｆ１に輪帯段差を設けることにより、ＤＶＤ規格のレーザー光では色収差が発生し、この色収差により光ディスクの被覆層で発生する球面収差が補正される。これにより本形態では、ＤＶＤ規格のレーザー光で発生する実質的な収差が低減されている。
更に、図１（Ｃ）を参照して、第１領域Ｆ１に設けられる第１輪帯段差５１Ａの段差量Ｅ１は、他の共用領域（第２領域Ｆ２、第３領域Ｆ３）に設けられる輪帯段差よりも大きくなっている。一例として、図１（Ｃ）に示す第１領域Ｆ１の段差量Ｅ１は０．００６０ｍｍ程度であり、図１（Ｄ）に示す第２領域Ｆ２に設けられる第２輪帯段差５１Ｂの段差量Ｅ２は０．００１４ｍｍ程度であり、図１（Ｅ）に示す第３領域Ｆ３に設けられる第３輪帯段差５１Ｃの段差量Ｅ３は、０．００２６ｍｍ程度である。このように、球面収差を補正するために設けられる輪帯段差の中で、最も段差量が大きいものを中心寄りに配置することにより、背景技術の欄にて述べた射出成形時の問題が回避される。この事項は図８を参照して後述する。
更にまた、図１（Ｃ）を参照して、第１輪帯段差５１Ａの断面形状は、輪帯段差よりも外側の対物レンズの厚みが内側よりも薄くなるような形状である。換言すると、第１輪帯段差５１Ａ付近の対物レンズ１０の形状は、所謂「なで肩」の如き形状を呈しており、鋭利に外部に向かって突出する形状ではない。このことによっても、上記した背景技術の問題が回避される。
第２領域Ｆ２は、第１領域Ｆ１に隣接してその周囲を囲む輪帯状の領域（Ｒ＝０．５９２８ｍｍ〜０．９３２ｍｍ）であり、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光を対応する規格の光ディスクの情報記録面に集光してスポットを形成する。ここで、第２領域Ｆ２でＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光が集光するポイントは、第１領域Ｆ１でこれらのレーザー光が集光するポイントと同じである。即ち、各領域にてワーキングディスタンスが一致している。この事項は下記する各領域で同様である。尚、この領域に入射したＢＤ規格のレーザー光は、スポットの形成には寄与しない。
第２領域Ｆ２にも複数の輪帯が設けられており、各輪帯同士の間に設けられる輪帯段差の段差量はＤＶＤ規格のレーザー光の波長から算出されている。これにより、色収差が発生し、この色収差によりＣＤ規格のレーザー光に発生する球面収差が補正される。また、輪帯段差の有無は、基本的にはＤＶＤ規格のレーザー光に発生する収差には影響を及ぼさない。更に本形態では、第２領域Ｆ２を通過するＢＤ規格のレーザー光をスポット形成に寄与させないことで、光学的超解像を実現しているが、この事項は図３（Ａ）を参照して後述する。
図１（Ｄ）を参照して、ここでは、第２領域Ｆ２には、マイナスの段差量を有する第２輪帯段差５１Ｂが形成され、輪帯段差よりも外側の対物レンズが厚くなる断面形状となる。第２輪帯段差５１Ｂの段差量がマイナスとなる理由は、ＣＤ規格のレーザー光に発生する球面収差を色収差にて補正するためである。
本形態では、第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２との間に輪帯段差が設けられている。これは、ＢＤ規格およびＤＶＤ規格のレーザー光で収差が最適化される第１領域Ｆ１の最外周部の位置と、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光で収差が最適化される第２領域Ｆ２の最内周部との位置が合致しないからである。なお、この様な輪帯段差は、他の領域同士の間にも設けられる。また、この領域同士の間に設けられる輪帯段差に関しても、最も段差量が大きものを中心に近い位置に配置されており、これにより対物レンズを良好に射出成形することができる。
第３領域Ｆ３は、第２領域Ｆ２に隣接してその周囲を囲む輪帯状の領域（Ｒ＝０．９３２ｍｍ〜１．０１３ｍｍ）であり、ＢＤ規格およびＤＶＤ規格のレーザー光を対応する光ディスクの情報記録層に集光してスポットを形成する。第３領域Ｆ３に入射したＣＤ規格のレーザー光はスポット形成には寄与しない。同様に、第３領域Ｆ３よりも外側の領域に入射したＣＤ規格のレーザー光も、スポット形成には寄与しない。
第３領域Ｆ３には３個の輪帯が設けられており、各輪帯同士の間に形成される段差の段差量は、第１領域Ｆ１と同様に、ＢＤ規格の波長を用いて算出される。従って、この領域に於いても、輪帯段差を設けることにより発生する色収差により、ＤＶＤ規格のレーザー光に発生する球面収差が補正される。
図１（Ｅ）を参照して、第３領域Ｆ３に設けられる第３輪帯段差５１Ｃの段差量Ｅ３の段差量Ｅ３は、中央付近に設けられる第１輪帯段差５１Ａよりも小さく成っている。また、第３輪帯段差５１Ｃの段差量はマイナスの値であるので、その形状は第２輪帯段差５１Ｂと同様である。
第４領域Ｆ４は、第３領域を囲む輪帯状の領域（Ｒ＝１．０１３ｍｍ〜１．０８ｍｍ）であり、ＢＤ規格のレーザー光のみを対応する規格の光ディスクの情報記録層に集光してスポットを形成する。第４領域Ｆ４に照射されたＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光は、スポット形成には寄与しない。従って、ＢＤ規格以外の規格（ＤＶＤ規格およびＣＤ規格）のレーザー光で発生する球面収差を考慮する必要が無く、輪帯段差は設けられていない。このことから、第４領域Ｆ４は段差の無い連続する面形状を呈している。この事項は、特定の規格のレーザー光のみを集光する以下の第５領域Ｆ５および第６領域Ｆ６も同様である。更に、第４領域Ｆ４は、他の規格のレーザー光との兼ね合いを考慮する必要が無いので、発生する収差の量を極めて小さくすることができる。このようなＢＤ規格のみの領域を設けることにより、対物レンズ１０全体でＢＤ規格のレーザー光に発生する収差が改善される。
第５領域Ｆ５は、第４領域Ｆ４を囲む輪帯状の領域（Ｒ＝１．０８ｍｍ〜１．２００ｍｍ）であり、ＤＶＤ規格のレーザー光のみを集光してスポットを形成する。この領域に集光されたＢＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光は、スポット形成には寄与しない。ＤＶＤ規格のレーザー光のみを集光させる専用領域である第５領域Ｆ５を設けることにより、ＤＶＤ規格のレーザー光で収差が改善される。この理由は、第４領域Ｆ４の場合と同様である。
第６領域Ｆ６は、第５領域Ｆ５を囲む輪帯状の領域（Ｒ＝１．２００ｍｍ〜１．５１０ｍｍ）であり、第４領域Ｆ４と同様にＢＤ規格のレーザー光のみを集光させる領域である。対物レンズ１０の最外周部に、ＢＤ規格のレーザー光を集光させる専用領域を配置することにより、ＢＤ規格のレーザー光で発生する収差が全体として更に小さくなる。
ここで、専用領域である第４領域Ｆ４−第６領域Ｆ６には輪帯段差が設けられていないが、これらの何れかまたは複数に輪帯段差を設けても良い。この場合、設けられる輪帯段差の段差量は、上記した第１輪帯段差５１Ａよりも小さくする。
図２（Ａ）は他の形態の対物レンズ１０を示す断面図である。この図に示す対物レンズ１０の構成は図１に示したものと基本的には同様であり、相違点はフランジ部１３Ｂの形状にある。図１（Ａ）に示した対物レンズ１０では、フランジ部１３Ｂは下方に突出する形状を呈していた。一方、この図に示す対物レンズ１０では、フランジ部１３Ｂは、下方および上方の両方に突出する形状を備えている。これにより、フランジ部１３Ｂの上端部分の位置を変化させることにより、対物レンズが光ピックアップ装置に組み込まれた際の、対物レンズ１０と光ディスクとの距離を調整できる利点がある。
図２（Ｂ）を参照すると、対物レンズ１０のフランジ部１３Ｂの上面が、光ピックアップ装置の台座１８に当接するように固着されている。これにより、対物レンズ１０と光ディスク５３との距離が決定される。
また、対物レンズ１０を固着させるための接着材２１は、フランジ部１３Ｂの側面と、台座１８の下面との間に塗布されている。接着材２１は、フランジ部１３Ｂの上面と台座１８の取付面との間に塗布することも可能ではあるが、そのようにすると、対物レンズ１０が傾く恐れがある。本形態のように、フランジ部１３Ｂの側面に接着材２１を塗布することで、対物レンズ１０が傾くことが抑制される。
図３を参照して、各規格のレーザー光が対物レンズ１０で集光される状態を説明する。ここで、図３（Ａ）はＢＤ規格のレーザー光を対物レンズ１０で光ディスク１２Ａに集光する状態を示す断面図であり、図３（Ｂ）はＤＶＤ規格に関する同様の断面図であり、図３（Ｃ）はＣＤ規格に関する同様の断面図である。ここで、図３の各図では、スポットを形成するレーザー光が通過する部分をハッチングにて示している。一方、スポット形成には寄与しない領域にはハッチングを施していない。
図３（Ａ）を参照して、上方から照射されたＢＤ規格のレーザー光は、対物レンズ１０により、ＢＤ規格の光ディスク１２Ａの情報記録層１４Ａに集光されてスポットを形成する。ここで、光ディスク１２Ａの情報記録層１４Ａを被覆する被覆層の厚さＴ１は、例えば０．１ｍｍである。
この図からも明らかなように、対物レンズ１０に照射されるＢＤ規格のレーザー光の全てが光ディスク１２Ａに集光されるのではなく、対物レンズ１０に照射されたレーザー光の一部分はスポット形成に寄与しない。具体的には、対物レンズ１０に照射されたレーザー光のうち、領域Ｆ１、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ６に照射されたレーザー光が、光ディスク１２Ａの情報記録層１４Ａに集光する。一方、第２領域Ｆ２はＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光のみを集光するので、この領域に照射されたＢＤ規格のレーザー光はスポット形成には寄与しない。同様に、第５領域Ｆ５はＤＶＤ規格のレーザー光のみを集光するので、この領域に照射されたＢＤ規格のレーザー光はスポット形成に寄与しない。このように、対物レンズ１０に入射したレーザー光の一部を、スポット形成に寄与させないことにより、光学的超解像を実現し、ＮＡを規定値（ＢＤ：０．８５、ＤＶＤ：０．６０）より小さくしても規定値のＮＡの場合と同等のスポット径が得られるようにして、対物レンズ１０の端部の厚み（Ｔ１１）を一定以上（０．２７４ｍｍ）に確保している。
尚、対物レンズ１０に入射されるＢＤ規格のレーザー光の利用効率は例えば４０％程度であり、この効率であれば情報の読み出しは良好に行え、書込みについてもハイパワーのレーザーを用いれば行うことができる。
図３（Ｂ）を参照して、対物レンズ１０に照射されたＤＶＤ規格のレーザー光が照射されると、領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３およびＦ５に照射されたレーザー光が光ディスク１２Ｂの情報記録層１４Ｂに集光してスポットを形成する。一方、第４領域Ｆ４はＢＤ規格のレーザー光のみを集光する領域であるので、この領域に照射されたＤＶＤ規格のレーザー光はスポット形成に寄与しない。同様に、ＢＤ規格のレーザー光のみを集光する第６領域Ｆ６に照射されたＤＶＤ規格のレーザー光も、スポット形成に寄与しない。このようにすることで、ＤＶＤ規格のレーザー光でも光学的超解像が実現され、上記したＢＤ規格の場合と同様の効果が得られる。
尚、対物レンズ１０に入射されるＤＶＤ規格のレーザー光の利用効率は例えば８０％程度であり、良好に情報の読出し及び書込を行うことができる。また、ＤＶＤ規格の光ディスク１２Ｂの情報記録層１４Ａを被覆する被覆層の厚さＴ２は、０．６ｍｍである。
図３（Ｃ）を参照して、対物レンズ１０にＣＤ規格のレーザー光が照射されると、第１領域Ｆ１および第２領域Ｆ２に照射されたレーザー光のみが、光ディスク１２Ｃの情報記録層１４Ｃに集光してスポットを形成する。一方、領域Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５およびＦ６に入射されたＣＤ規格のレーザー光は、スポット形成に寄与しない。
対物レンズ１０に入射するＣＤ規格のレーザー光の利用効率は例えば９０％程度であり、問題なく情報の読出し及び書込を行うことが可能である。また、ＣＤ規格の光ディスク１２Ｃの情報記録層１４Ｃを被覆する被覆層の厚さＴ３は１．２ｍｍである。
図４および図５を参照して、次に、上記した対物レンズ１０の具体的な形状を説明する。図４および図５に示す表は、具現化された対物レンズの形状や特性を表す係数を示している。
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、ＢＤ規格、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格の波長での、光ピックアップレンズ（対物レンズ）および、光ディスク内光透過層（被覆層）の屈折率および面間隔を示している。ここで、開口径Φ、面間隔ｄ２、ｄ３は、図４（Ｅ）に示す通りである。
また、図４（Ｃ）は各規格の波長に於けるレンズ材料およびディスク内透過層の温度特性を示し、図４（Ｄ）はレンズ材料およびディスク内透過層の材料波長特性を示している。
図５に、レンズ面の形状を規定するパラメータを示す。図５（Ａ）は、複数の輪帯が設けられるレンズ面Ｒ１（図１（Ａ）に示す第１レンズ面１０Ａ）の形状を規定するパラメータを示す。図５（Ｂ）は対物レンズのレンズ面Ｒ２（図１（Ａ）に示す第２レンズ面１０Ｂ）の形状を示すパラメータである。
図５（Ａ）を参照して、この表に示された各パラメータを以下の式２に代入することでレンズ面形状が決定される。
Figure 2012160224
 この式２に於いて、図４（Ｅ）に示すＲ１面からＲ２面にかけて正の符号であり、ｈ１は光軸からの段差量（ｍｍ）であり、非球面係数はｈ（ｍｍ）を含む輪帯ｘの数値を用いる。
図５（Ａ）の表では、輪帯毎に、集光するレーザー光の波長、上記式１を用いて輪帯段差量を算出する際に使用される次数ｍおよび波長、輪帯開始半径、輪帯終了半径および形状を算出する際に用いられる係数が示されている。ここで、輪帯１〜輪帯２が図１（Ａ）に示す第１領域Ｆ１であり、輪帯３〜輪帯１３が第２領域Ｆ２であり、輪帯１４から輪帯１６が第３領域Ｆ３であり、輪帯１７が第４領域Ｆ４であり、輪帯１８が第５領域Ｆ５であり、輪帯１９が第６領域Ｆ６である。
また、図５（Ｂ）に示す係数を以下の式３に代入することにより、レンズ面Ｒ２の形状が決定される。
Figure 2012160224
 この式３に於いて、ｈ２は光軸からの段差量（ｍｍ）であり、非球面係数はＲ２面の数値を用いる。
図６（Ａ）を参照して、各輪帯の段差量は対物レンズの中心に対して上記式１が成立するように算出され、この後に各輪帯の面形状が最適化されている。従って、例えば、輪帯１と輪帯２との間に設けられる輪帯段差の段差量Ｄは、ｍ＝８、波長＝４０５を式１に代入することで算出される。この値は輪帯２の表面を仮想延長してレンズ中心まで広げた場合の、レンズ中心部と仮想延長された面の段差量を示している。
また、図５（Ａ）の表を参照して、輪帯３と輪帯４とを比較した場合、輪帯３の段差量Ｄはｍ＝−２、波長＝６６０を式１に代入した値であり、輪帯４の輪帯段差はｍ＝−３、波長＝６６０を式１に代入した値である。これらの値は、上記したように対物レンズの中心を基準とした値である。従って、両者の境界に設けられる輪帯段差の段差量は各々の値を式１に代入した段差量の差となる。
更に、図５（Ａ）では、輪帯段差の実質的な段差量（Ｅ）も示されており、図６を参照してこの詳細を説明する。
先ず、図５（Ａ）の表を参照して、輪帯２の欄に示される輪帯段差量（Ｅ）の値（０．００５９８０２ｍｍ）は、図６（Ａ）に示すように、輪帯１と輪帯２との間に設けられる輪帯段差の段差量を示している。上記したように、本形態では、対物レンズにレーザー光が入射する方向（紙面では下方向）をプラスと規定している。従って、プラスの段差量を備えた輪帯段差が形成された場合、図に示すように、輪帯段差よりも外側の部分の対物レンズの厚みが、輪帯段差よりも内側の部分の対物レンズよりも厚みが薄くなる形状となる。
一方、図５（Ａ）の表を参照して、輪帯４の欄に示される輪帯段差量（Ｅ）の値（−０．００１４１５６２２ｍｍ）は、図６（Ｂ）に示すように、輪帯３と輪帯４との間に設けられる輪帯段差の段差量を示している。上記したように、輪帯段差量がマイナスの値になると、輪帯段差よりも外側の部分の対物レンズの厚さが、輪帯段差よりも内側の対物レンズの厚さよりも厚くなる形状となる。
上記したように、輪帯段差の段差量は上記した式１を用いて算出されるが、式１に代入される定数ｍの値は、段差量および発生する収差を考慮して決定される。この事項を、図７の表を参照して説明する。図７（Ａ）はＢＤ規格の波長を基に輪帯段差量を算出した場合に各規格のレーザー光に発生する収差を示し、図７（Ｂ）はＤＶＤ規格の波長を基に輪帯段差量を算出した場合に各規格のレーザー光に発生する収差を示している。
これらのグラフに示す残留収差を算出するための条件を説明すると、ＢＤ規格の波長は４０５ｎｍであり、ＤＶＤ規格の波長は６６０ｎｍであり、ＣＤ規格の波長は７８５ｎｍであり、ＢＤ規格の波長での対物レンズの屈折率は１．５５８７０１であり、ＤＶＤ規格の波長での対物レンズの屈折率は１．５３９６４２であり、ＣＤ規格の波長での対物レンズの屈折率は１．５３６２５６である。ＢＤ規格の１波長での段差量（輪帯を中心へ仮想延長した場合の軸上段差量）は０．７２４８９５μｍであり、ＤＶＤのそれは１．２２３００３であり、ＣＤのそれは１．４６３８５３μｍである。
また、これらのグラフでは、軸上での段差量（図６（Ａ）に示すＤ）が示されているが、軸上での段差量（Ｄ）が大きいことは、輪帯段差の実際の段差量（Ｅ）が大きいことを示している。
先ず、対物レンズの中央部分に配置される第１領域Ｆ１（図１（Ａ）参照）では、ＢＤ規格のレーザー光の波長を式１に代入して輪帯段差量が算出されている。図７（Ａ）では、輪帯段差量が７μｍを超えるまでに採用可能な次数ｍの値、軸上段差量、各規格のレーザー光に発生する残留収差を示している。
ここで、先ず、第１領域Ｆ１は、ＢＤ規格、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光を集光する働きを有しているので、これらの規格で発生する残留収差の値は０．３λ未満である必要である。図７（Ａ）を参照して、この条件をみたす次数ｍは、２、８、１０である。
しかしながら、次数を１０とすると輪帯段差量が大きくなりすぎ、対物レンズを射出成形により製造する際の成形性が悪化する恐れがあるので、次数ｍとしては２または８が適当である。
更に、次数ｍが２の場合と８の場合とを比較すると、８の方が好適である。この理由は、次数ｍを８とすると、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格で発生する残留収差がマイナスの値となり、両規格で収差が増加する割合と逆の符号となる。この結果、輪帯段差が設けられた箇所にて、残留収差により球面収差が少なる方向に補正される。一方、実数ｍとして２を採用すると、ＤＶＤ規格では残留収差はマイナスの値となるが、ＣＤ規格ではプラスの値となってしまうので、ＣＤ規格でのレーザー光に発生する収差を補正することが困難である。
第２領域Ｆ２は、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光を集光するので、波長が短いＤＶＤ規格の波長で輪帯段差量を算出する。この結果、図７（Ｂ）に示すように各規格のレーザー光に収差が発生する。本形態では、第２領域Ｆ２の輪帯段差を算出するための次数ｍとして１を採用している。このようにすることで、先ず、ＣＤ規格のレーザー光に発生する収差が０．３λ未満（０．１６４５１λ）となり、第２領域Ｆ２で良好にＣＤ規格のレーザー光を集光することができる。更に、ＢＤ規格のレーザー光に発生する収差の値は、０．３λ以上（０．３１２８２λ）となるので、第２領域Ｆ２に入射したレーザー光をスポット形成に寄与させないことができる。これにより、上記したように光学的超解像が実現される。
第３領域Ｆ３は、ＢＤ規格およびＤＶＤ規格のレーザー光を集光するので、ＢＤ規格の波長で輪帯段差を算出し、この際の次数ｍとして３を採用している。このようにすれば、図７（Ａ）を参照して、ＤＶＤ規格のレーザー光に発生する収差が絶対値で０．３λ未満（０．２１１８９λ）となる。一方、ＣＤ規格のレーザー光に発生する収差は、０．３λ以上（０．４８５５９１λ）となるので、第３領域Ｆ３に入射したＣＤ規格のレーザー光はスポット形成に寄与しない。第３領域Ｆ３を通過するＣＤ規格のレーザー光が、ＣＤ規格の光ディスクの情報記録層に集光してしまうと、この領域の開口数が大きいことから、スポット径が不必要に小さくなってしまう恐れがある。本形態では、第３領域Ｆ３を通過するＣＤ規格のレーザー光に大きな収差を付与することで、この恐れを排除している。
上記したように本形態では、集光するべきレーザー光に発生する残留収差の値を０．３λ未満とすることで読取・書出の精度を向上させているが、この値は変更可能である。例えば、より好ましい残留収差の値は０．２５λ未満であり、特に好ましい値は０．２０λ未満であり、このような値を採用することにより、読取・書出の精度が更に向上される。
また、上記説明では、スポットを形成しないレーザー光に発生する残留収差の値を０．３λ以上とすることで、光学的超解像を実現していたが、この値は変更可能である。例えば、より好ましい残留収差の値は０．３５λ以上であり、特に好ましい残留収差の値は０．４０λ以上である。このようにすることで、光学的超解像による効果が更に大きくなる。
図８を参照して、上記した対物レンズの製造方法を説明する。図８（Ａ）は製造される対物レンズ１０を示す断面図であり、図８（Ｂ）は本工程で用いられる金型４６を示す断面図であり、図８（Ｃ）−図８（Ｅ）は金型４６の一部を拡大して示す断面図である。
図８（Ｂ）を参照して、本形態の対物レンズ１０の製造方法は、先ず、金型４６を構成する上金型４８と下金型５０とを当接させることにより、両者の間にキャビティ１９を形成する。そして、ゲート５２を経由してキャビティ１９に樹脂を注入して硬化させる。その後、上金型４８と下金型５０とを離間し、硬化した樹脂から成る対物レンズを金型４６から取り出す。この工程の詳細を以下に詳述する。
上金型４８は、図８（Ａ）に示す対物レンズ１０の第１レンズ面１０Ａに対応した形状の内壁４８Ａを備えている。また、内壁４８Ａには、第１レンズ面１０Ａの第１領域Ｆ１−第６領域Ｆ６に対応して、第１領域Ｓ１−第６領域Ｓ６が設けられている。第１領域Ｓ１−第６領域Ｓ６の形状は、第１レンズ面１０Ａの第１領域Ｆ１−第６領域Ｆ６の形状を反転させた形状である。従って、上金型４８の第１領域Ｓ１−第３領域Ｓ３には、対物レンズの第１領域Ｆ１−第３領域Ｆ３に設けられる輪帯段差を反転させた形状の段差部が配置されている。ここで、上金型４８は、対物レンズ１０の非球面部１３Ａ、フランジ部１３Ｂおよび樹脂が流通するランナー部分に分割して構成されても良い。
下金型５０は、対物レンズ１０の第２レンズ面１０Ｂに即した形状の内壁５０Ａを備えている。対物レンズ１０の第２レンズ面１０Ｂには、基本的には輪帯段差は設けられないので、下金型５０の内壁５０Ａは連続した曲面形状を呈している。上金型４８と同様に、下金型５０も複数のブロックから構成されても良い。
本工程では、先ず、上記構成の上金型４８と下金型５０とを当接させてキャビティ１９を構成する。キャビティ１９は、図８（Ａ）に示す対物レンズ１０に対応した形状を備えている。また、金型４６には、キャビティ１９と連通して樹脂が注入される部位であるゲート５２も設けられる。更に、不図示ではあるが、液状の樹脂が流通するランナー等もキャビティ１９に連通して形成される。
次に、加熱されて液状または半固形状となった樹脂を、ゲート５２からキャビティ１９に注入する。ここで、注入される樹脂の材料としては、上記したように、ポリオレフィン樹脂（例えば、環状オレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー）が採用さる。また、樹脂材料としては、ＰＭＭＡ樹脂（アクリル樹脂）、ＰＣ樹脂（ポリカーボネート）等も採用可能である。
キャビティ１９の内部に樹脂を注入した後は、注入された樹脂を硬化させた後に除熱する。その後、上金型４８と下金型５０とを離間させた後に、金型４６から対物レンズ１０を取り出す。
上記工程により、対物レンズ１０が製造される。
本形態の製造方法では、金型４６を用いた射出成形を容易にするために、上金型４８に設けられる段差部の高さを調整している。この事項を図８（Ｃ）、図８（Ｄ）および図８（Ｅ）を参照して説明する。ここで、図８（Ｃ）は図８（Ｂ）に示す上金型４８の第１領域Ｓ１に設けられる第１段差部４９Ａを示し、図８（Ｄ）は第２領域Ｓ２に設けられる第２段差部４９Ｂを示し、図８（Ｅ）は第３領域Ｓ３に設けられる第３段差部４９Ｃを示している。
これらの図を参照して、上金型４８に設けられる第１段差部４９Ａ、第２段差部４９Ｂおよび第３段差部４９Ｃは、対物レンズ１０の第１領域Ｆ１−第３領域Ｆ３に設けられる第１輪帯段差５１Ａ、第２輪帯段差５１Ｂおよび第３輪帯段差５１Ｃに対応した形状を備えている。
例えば、図８（Ｃ）を参照すると、対物レンズ１０に設けられる第１輪帯段差５１Ａは、外側の部分が内側よりも厚みが薄くなる形状である。そして、上金型４８の第１段差部４９Ａの内壁形状は、対物レンズの第１輪帯段差５１Ａの段差形状を逆転させた形状となっている。同様に、図８（Ｄ）を参照すると、上金型４８の第２段差部４９Ｂの形状は、対物レンズ１０の第２輪帯段差５１Ｂの段差形状を逆転させた形状である。また、図８（Ｅ）を参照して、上金型４８の第３段差部４９Ｃの形状は、対物レンズ１０の第３輪帯段差５１Ｃの段差形状を逆転させた形状である。
そして本形態では、段差量（絶対値）が大きい第１段差部４９Ａを、上金型４８で最も内側に配置している。一例を述べると、最も内側に配置される第１段差部４９Ａの段差量Ｈ１は、０．００５９ｍｍであり、その外側に設けられる第２段差部４９Ｂの段差量Ｈ２は−０．００１４ｍｍであり、更に外側に設けられる第３段差部４９Ｃの段差量Ｈ３は−０．００２５ｍｍである。ここで、上金型４８に設けられる各段差部の段差量は、対応する箇所の対物レンズ１０の輪帯段差の段差量と等しい。
これにより、射出成形された対物レンズ１０を良好に上金型４８から分離できる利点がある。具体的には、キャビティ１９に注入された材料を硬化させると、硬化した樹脂からなる対物レンズには硬化収縮が作用する。そして、この硬化収縮の作用は、対物レンズ１０の中心から離れるほど大きくなる。従って、成型後に、対物レンズの輪帯段差が上金型４８Ａの段差部に嵌合し、上金型４８から対物レンズ１０が離型しづらく成る問題がある。
離型性を向上させるために本形態では、最も段差量が大きい第１段差部４９Ａを、内部に配置している。このようにすることで、段差量が大きい第１段差部４９Ａに作用する硬化収縮による応力が低減され、対物レンズ１０が容易に離型可能となる。
また、図８（Ｃ）を参照して、上記した硬化収縮による応力の一部は、紙面上に於いて、上方から下方に向かって作用する。この様な応力が作用する方向を図面では点線の矢印にて示している。この応力は、上記した実線の矢印で示した応力を打ち消して対物レンズの離型を助ける効果を奏すると共に、対物レンズ１０の周辺部よりも厚い中央部付近の方が大きくなる。従って、剥離を阻害する要因となる段差量の大きい輪帯段差を、対物レンズの中央部付近に配置することによって、離型性を良好に確保することができる。
更に、対物レンズ１０の中央部付近では、中心部に向かって作用する収縮応力の大部分が紙面上にして下方向（即ち、第１輪帯段差４９Ａに対して平行な方向）に作用するので、対物レンズ１０と上金型４８との嵌合が弱い。この様な観点からも、段差量の大きい第１輪帯段差４９Ａを対物レンズ１０の中央部付近に配置することによって、対物レンズ１０の離型性が向上される。
更にまた、本形態の対物レンズ１０は、ＢＤ規格、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格のレーザー光を集光する３波長互換対物レンズであり、同一半径の２波長互換レンズ（ＤＶＤ規格、ＣＤ規格）と比較すると、ＮＡが大きい分、中心部分が厚くなる。従って、図８（Ｃ）に点線の矢印で示した応力が大きくなり、上記した離型を促進する効果が顕著と成る。
更に本形態では、上金型４８の第１段差部４９Ａの形状は、離型を阻害しない形状といている。具体的には、図８（Ｃ）を参照して、上金型４８の第１段差部４９Ａと内壁曲面部分とが成す角度θ１を鈍角としている。対物レンズ１０を成形することで発生する硬化収縮は、対物レンズ１０の中心方向に作用している。この方向を図面では矢印で示している。従って、上記した角度を成す部分の上金型４８の内壁は対物レンズ１０の表面に密着するが、この部分の角度θ１が鈍角なので密着する程度が低く、対物レンズ１０の離型が良好に行われる。
更に、第１段差部４９Ａが設けられる部分の内壁４８Ａは、外側の部分よりも曲率が小さく平坦に近い形状である。従って、第１段差部４９Ａが設けられた部分の上金型４８の内壁は、対物レンズ１０と離型しやすい条件にある。
一方、図８（Ｄ）を参照して、上金型４８の第２段差部４９Ｂは、対物レンズ１０の第２輪帯段差５１Ｂと嵌合しやすい形状を備えている。その理由は、第２段差部４９Ｂの先端部の角度θ２が鋭角であるからである。更に、第２段差部４９Ｂが配置される部分の内壁形状は曲率が大きいので、対物レンズ１０が比較的離型しづらい条件にある。しかしながら、上記したように、第２段差部４９Ｂの段差量は、第１段差部４９Ａと比較すると小さいので、硬化収縮による嵌合の作用のそれほど大きくない。
図８（Ｅ）に示す第３段差部４９Ｃも、第１段差部４９Ａと比較すると段差量が小さいので、図示するような形状であっても対物レンズ１０の離型が阻害されることはない。
ここで、上述した製造方法では樹脂材料を射出成形することで対物レンズを成形したが、樹脂材料の替りにガラスを用いることも可能である。この場合は、製造される対物レンズと同体積のガラス材料を用意し、このガラス材料をガラス転移点以上に加熱した後に、金型に投入して押圧する。上記した本形態を、ガラスをモールド成形する製造方法に適用することにより、上記した効果を同様に奏することができる。
更にまた、本形態では、図３（Ａ）等を参照して説明した光学的超解像を採用した結果、図８（Ｂ）に示す内壁４８Ａのレンズ面に相当する部分の端部と、内壁５０Ａのレンズ面に相当する部分の端部との距離Ｈ４が、０．２７４ｍｍ以上に大きく確保される。この結果、キャビティ１９に樹脂が良好に注入される。
以上が本形態に係る対物レンズ１０およびその製造方法の説明である。
ここで、上記した輪帯段差および段差部の段差量は、ある程度の幅が許容される。具体的には、第１領域Ｆ１での段差量Ｄを求めるために、上記した式１に代入される波長（λ）の値は、必ずしもＢＤ規格の４０５ｎｍである必要はなく、例えば３９５ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲で変更されても良い。このように、段差量の算出に用いられる波長を若干変更することにより、ＢＤ規格以外のＤＶＤ規格またはＣＤ規格のレーザー光に発生する収差が改善される。このことは、第２領域Ｆ２および第３領域Ｆ３でも同様であり、段差量の算出に使用される波長は、ＤＶＤ規格の場合は６４５ｎｍ〜６７５ｎｍで変更可能である。
図９を参照して、上記した構成の対物レンズ１０を備えた光ピックアップ装置２０の構成を説明する。光ピックアップ装置２０は、ＢＤ規格、ＤＶＤ規格またはＣＤ規格のレーザー光を、光ディスク５３の情報記録層に集光させ、この情報記録層からの反射光を受光して電気信号に変換する機能を備えている。このことにより、光ピックアップ装置２０は、各規格の光ディスク５３からの情報の読出または書込を行う。
本形態の光ピックアップ装置２０に含まれる各素子を以下に説明する。
レーザー装置２２は、ＢＤ規格の波長のレーザー光を出射する。レーザー装置２４は、ＤＶＤ規格およびＣＤ規格の波長のレーザー光を出射する。
回折格子２６は、レーザー装置２２と合成プリズム２８との間に配置され、ＢＤ規格のレーザー光が入射する。そして、回折格子２６は、入射するレーザー光を０次光、＋１次回折光、−１次回折光に分離する回折格子と、入射するレーザー光を合成プリズム２８の偏光面に対してＳ方向の直線偏光光に変換する１／２波長板とから構成される。同様に、回折格子３０は、レーザー装置２４と合成プリズム３４との間に配置され、回折格子と１／２波長板とから構成される。尚、回折格子３０は、ＤＶＤ規格及びＣＤ規格のレーザー光を合成プリズム３４の偏光面に対してＳ方向の直線偏光光に変換する。
ダイバージェントレンズ３２は、回折格子３０と合成プリズム３４との間に配置され、回折格子３０で回折されたレーザー光の広がり角を調整する。
合成プリズム２８は、波長選択性および偏光選択性を有する偏光面を内蔵し、ＢＤ規格のレーザー光には偏光ビームスプリッタとして機能し、ＤＶＤ規格及びＣＤ規格のレーザー光には、全透過プリズムとして機能する。具体的には、Ｓ方向の直線偏光光であるＢＤ規格のレーザー光は、その偏光面により紙面＋Ｘ方向に反射される。一方、光ディスク５３により反射されたレーザー光（戻り光）は、Ｐ方向の直線偏光光であり、この偏光面を紙面−Ｘ方向に透過する。
合成プリズム３４は、波長選択性および偏光選択性を有する偏光面を内蔵し、ＤＶＤ規格及びＣＤ規格のレーザー光には偏光ビームスプリッタとして機能し、ＢＤ規格のレーザー光には、全透過プリズムとして機能する。具体的には、合成プリズム３４は、ＤＶＤ規格及びＣＤ規格のレーザー光の反射率を調整することで、ＰＤＩＣ５６へと導かれる第２のレーザー光の光量を調整する。そして、Ｓ方向の直線偏光光であるＤＶＤ規格及びＣＤ規格のレーザー光の大部分は、その偏光面により紙面＋Ｘ方向に反射される。一方、光ディスクにより反射されたＤＶＤ規格及びＣＤ規格のレーザー光（戻り光）は、Ｐ方向の直線偏光光であり、一定の割合にてこの偏光面を紙面−Ｘ方向に透過する。
コリメートレンズ３６は、ＢＤ規格、ＤＶＤ規格及びＣＤ規格のレーザー光を無限光に変換する。コリメートレンズ３６は、点線にて示す光路（光軸）に対して平行方向（紙面±Ｘ方向）に移動する。そして、コリメートレンズ３６は、それぞれの規格のレーザー光に応じて光学倍率を最適化することで、層間迷光や層間クロストークの発生を抑止する。また、コリメートレンズ３６を移動させることにより、レーザー光を弱有限光に変換することができる。
反射ミラー３８は、波長選択性および偏光選択性を有する。具体的には、反射ミラー３８は、往路のレーザー光を部分的に透過させてＦＭＤ２３に照射させる。
ＦＭＤ２３は、反射ミラー３８を透過した往路側のレーザー光を受光し、受光したレーザー光の光量を示す信号を出力する。そして、ＦＭＤ２３の出力に基づいてレーザー装置２２、２４が制御される。
反射ミラー４０は、各規格の往路のレーザー光を紙面−Ｘ方向に全反射する。同様に、光ディスク５３により反射された復路のレーザー光（戻り光）も、紙面−Ｙ方向に全反射する。
１／４波長板４２は、入射するレーザー光に位相差を生じさせ、各規格のレーザー光をＳ方向の直線偏光光から円偏光光へと変換する。一方、光ディスク５３により反射されたレーザー光（戻り光）は、再び１／４波長板４２を通過すると、Ｐ方向の直線偏光光のレーザー光に変換される。
立ち上げミラー４４は、各規格のレーザー光を紙面＋Ｙ方向に反射させる。
対物レンズ１０は、立ち上げミラー４４により反射されたＢＤ規格、ＤＶＤ規格及びＣＤ規格のレーザー光を光ディスク５３の情報記録層に集光させる。
アナモレンズ５４は、合成プリズム２８とＰＤＩＣ５６との間に配置され、光ディスク５３により反射された各規格のレーザー光（戻り光）が通過する。そして、アナモレンズ５４は、通過するレーザー光にフォーカスサーボ用の非点収差を付与し、各規格のレーザー光を１つのＰＤＩＣ５６にて対処可能とする。
ＰＤＩＣ５６は、信号検出用のフォトダイオード集積回路素子が内蔵された光検出器であり、各規格のレーザー光を同一平面上の受光領域にて受光し、光電変換によって情報信号成分を含む検出信号を出力する。更に、ＰＤＩＣ５６は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボに用いられるサーボ信号成分を含む検出信号を出力する。
次に、ＤＶＤ規格及びＣＤ規格のレーザー光の光路を説明する。
先ず、レーザー装置２４から出射されたレーザー光は、回折格子３０にて３ビームに分離されるとともに、Ｓ方向の直線偏光光に変換され、ダイバージェントレンズ３２により所定の広がり角へと調整された後、合成プリズム３４へと入射する。その後、レーザー光は、合成プリズム３４の偏光面にて反射し、コリメートレンズ３６にて無限光に変換された後に、反射ミラー３８にて反射する。また、レーザー光の一部は、反射ミラー３８を透過してＦＭＤ２３に照射される。そして、ＦＭＤ２３の出力に基づいてレーザー装置２４の出力が制御される。
反射ミラー３８で反射されたレーザー光は、反射ミラー４０にて全反射され、１／４波長板４２を通過することにより、Ｓ方向の直線偏光光から円偏光光に変換される。そして、円偏光光のレーザー光は、立ち上げミラー４４にて反射した後、対物レンズ１０により光ディスク５３の情報記録層に集光される。
次に、光ディスク５３の情報記録層により反射されたレーザー光（戻り光）は、対物レンズ１０を透過し、立ち上げミラー４４にて反射した後、１／４波長板４２を透過することで、円偏光光からＰ方向の直線偏光光のレーザー光へと変換される。そして、このレーザー光は、反射ミラー４０、３８で反射された後に、コリメートレンズ３６、合成プリズム３４、２８を透過する。その後、レーザー光は、アナモレンズ５４にてフォーカスエラー検出用の非点収差が付与され、ＰＤＩＣ５６の受光領域にて受光され、光電変換によって検出信号へと変換される。
次に、ＢＤ規格のレーザー光の光路を説明する。
先ず、レーザー装置２２から出射されたレーザー光は、回折格子２６にて３ビームに分離されるとともに、Ｓ方向の直線偏光光に変換され、合成プリズム２８へと入射する。そして、このレーザー光は、合成プリズム２８の偏光面にて全反射した後、合成プリズム３４を全透過する。その後、レーザー光は、コリメートレンズ３６で無限光とされた後に、反射ミラー３８で大部分が反射され、残りの部分が透過する。透過したレーザー光はＦＭＤ２３で検出され、ＦＭＤ２３の出力に基づいてレーザー装置２２の出力が上記と同様に調整される。
反射ミラー３８を反射したレーザー光は、反射ミラー４０にて全反射され、１／４波長板４２を通過することにより、Ｓ方向の直線偏光光から円偏光光に変換される。そして、円偏光光のレーザー光は、立ち上げミラー４４にて反射した後、対物レンズ１０により光ディスク５３の情報記録層に集光される。
次に、光ディスク５３の情報記録層により反射されたレーザー光（戻り光）は、対物レンズ１０を透過し、立ち上げミラー４４にて反射し、１／４波長板４２を透過することで、円偏光光からＰ方向の直線偏光光のレーザー光へと変換される。そして、レーザー光は、反射ミラー４０、３８にて反射された後に、コリメートレンズ３６、合成プリズム３４、２８を透過する。その後、レーザー光は、アナモレンズ５４にて非点収差が付与され、ＰＤＩＣ５６の受光領域にて受光され、光電変換によって検出信号が出力される。
以上が、本形態のレーザー光の各光路の説明である。
１０ 対物レンズ
１０Ａ 第１レンズ面
１０Ｂ 第２レンズ面
１１Ａ 共用領域
１１Ｂ 専用領域
Ｆ１ 第１領域
Ｆ２ 第２領域
Ｆ３ 第３領域
Ｆ４ 第４領域
Ｆ５ 第５領域
Ｆ６ 第６領域
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 光ディスク
１３Ａ 非球面部
１３Ｂ フランジ部
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 情報記録層
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 被覆層
１８ 台座
１９ キャビティ
２０ 光ピックアップ装置
２１ 接着材
２２ レーザー装置
２４ レーザー装置
２６ 回折格子
２８ 合成プリズム
３０ 回折格子
３２ ダイバージェントレンズ
３４ 合成プリズム
３６ コリメートレンズ
３８ 反射ミラー
４０ 反射ミラー
４２ １／４波長板
４４ 立ち上げミラー
４６ モールド金型
４８ 上金型
４８Ａ 内壁
４９Ａ 第１段差部
４９Ｂ 第２段差部
４９Ｃ 第３段差部
５０ 下金型
５１Ａ 第１輪帯段差
５１Ｂ 第２輪帯段差
５１Ｃ 第３輪帯段差
４８Ｂ 内壁
５２ ゲート
５３ 光ディスク
５４ アナモレンズ
５６ ＰＤＩＣ

Claims (16)

  1. 第１波長を有する第１レーザー光を第１光ディスクの情報記録層に集光させ、
    前記第１波長よりも長い第２波長を有する第２レーザー光を、第２光ディスクの情報記録層に集光させ、
    前記両レーザー光よりも長い第３波長を有する第３レーザー光を、第３光ディスクの情報記録層に集光させる、対物レンズであり、
    前記対物レンズの中央部付近に配置された領域であり、前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光の何れか複数を、対応する光ディスクの前記情報記録層に集光し、第１輪帯段差が設けられた第１共用領域と、
    前記第１共用領域よりも外側に配置された領域であり、前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光の何れか複数を、対応する光ディスクの前記情報記録層に集光し、第２輪帯段差が設けられた第２共用領域と、を備え、
    前記第１共用領域に設けられる前記第１輪帯段差の段差量が、前記第２共用領域に設けられる前記第２輪帯段差の段差量よりも大きいことを特徴とする対物レンズ。
  2. 前記第１輪帯段差の形状は、前記第１輪帯段差よりも外側のレンズの厚みが小さくなる形状であることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
  3. 前記第２輪帯段差の形状は、前記第２輪帯段差よりも外側のレンズの厚みが大きくなる形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の対物レンズ。
  4. 前記第１共用領域は、前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光を、対応する前記光ディスクの情報記録層に集光し、
    前記第１輪帯段差の段差量は、前記第１共用領域で集光される前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光に発生する収差が０．３λ未満となるように設定されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の対物レンズ。
  5. 前記第２共用領域は、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光を、対応する前記光ディスクの情報記録層に集光し、
    前記第２輪帯段差の段差量は、前記第２共用領域で集光される前記第２レーザー光および前記第３レーザー光に発生する収差が０．３λ未満となるように設定されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の対物レンズ。
  6. 前記第２共用領域の外側に配置された輪帯状の領域であり、前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光の何れか複数を、対応する前記光ディスクの前記情報記録層に集光し、第３輪帯段差が設けられた第３共用領域と、を備え、
    前記第１輪帯段差の段差量は、前記第２輪帯および前記第３輪帯段差よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の対物レンズ。
  7. 前記第３共用領域は、前記第１レーザー光および前記第２レーザー光を、対応する前記光ディスクの情報記録層に集光し、
    前記第３輪帯段差の段差量は、前記第３共用領域で集光される前記第１レーザー光および前記第２レーザー光に発生する収差が０．３λ未満となるように設定されることを特徴とする請求項６に記載の対物レンズ。
  8. 前記第１レーザー光または前記第２レーザー光のみを対応する光ディスクの情報記録層に集光すると共に、周辺部に配置された専用領域を備え、
    前記専用領域は連続する曲面形状を呈することを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の対物レンズ。
  9. 前記共用領域同士の間に、前記第１レーザー光または前記第２レーザー光をスポット形成に寄与させない無効領域を配置することを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の対物レンズ。
  10. 請求項１から請求項９の何れかに記載された対物レンズを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
  11. 互いに対向する第１レンズ面と第２レンズ面とを備え、前記第１レンズ面に複数の輪帯段差を備えた対物レンズを製造する対物レンズの製造方法であり、
    前記第１レンズ面に対応した形状の内壁を備えた第１金型と、前記第２レンズ面に対応した形状の内壁を備えた第２金型とを当接させてキャビティを構成し、前記キャビティの内部で前記対物レンズの材料を硬化させる工程と、
    前記第１金型と前記第２金型とを離型させて対物レンズを取り出す工程と、を備え、
    前記第１金型の前記内壁は、前記対物レンズの前記第１レンズ面に設けられる複数の輪帯段差に対応した段差部を有し、
    前記第１金型の内壁で内側に配置される前記段差部の段差量を、前記第１金型の内壁で外側に設けられる前記段差部の段差量よりも大きくすることを特徴とする対物レンズの製造方法。
  12. 前記対物レンズは、第１レーザー光、前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光および、前記両レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を、対応する規格の光ディスクの情報記録層に集光するレンズであり、
    前記対物レンズの前記第１レンズ面は、
    中央部付近に配置された領域であり、前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光の何れか複数を、対応する前記光ディスクの前記情報記録層に集光し、第１輪帯段差が設けられた第１共用領域と、
    前記第１共用領域を囲む位置に配置された輪帯状の領域であり、前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光の何れか複数を、対応する前記光ディスクの前記情報記録層に集光し、前記第１輪帯段差よりも段差量が小さい第２輪帯段差が設けられた第２共用領域と、を備え、
    前記対物レンズの前記第１輪帯段差および前記第２輪対段差に即した形状の、第１段差部および第２段差部が前記第１金型の前記内壁に設けられることを特徴とする請求項１１に記載の対物レンズの製造方法。
  13. 前記第１段差部の形状は、内側よりも外側の厚みが小さくなる前記対物レンズの前記第１輪帯段差の形状に即した形状であることを特徴とする請求項１２に記載の対物レンズの製造方法。
  14. 前記第２段差部の形状は、内側よりも外側の厚みが大きくなる前記対物レンズの前記第２輪帯段差の形状に即した形状であることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の対物レンズの製造方法。
  15. 前記第２共用領域の外側に配置された輪帯状の領域であり、前記第１レーザー光、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光の何れか複数を、対応する前記光ディスクの前記情報記録層に集光し、前記第１輪帯段差よりも段差量が小さい第３輪帯段差が設けられた第３共用領域と、を備え、
    前記第１金型の前記内壁に、前記対物レンズの前記第３輪帯段差に即した形状の第３段差部を設けることを特徴とする請求項１１から請求項１４の何れかに記載の対物レンズの製造方法。
  16. 前記対物レンズの材料は樹脂であり、半固形状または液状の前記樹脂をゲートから前記キャビティに充填させた後に硬化させることを特徴とする請求項１１から請求項１５の何れかに記載の対物レンズの製造方法。
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