対物レンズおよび光ピックアップ装置
【課題】２つの波長帯のレーザ光のうち、開口数が大きい短波長側のレーザ光のスポットを適正に絞りながら、開口数が小さい長波長側のレーザ光の不要な光を減衰可能な対物レンズおよび光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】対物レンズＲは、レーザ光を所定の開口数でスポット状に集束させるレンズ面Ｒ１、Ｒ２と、レンズ面Ｒ１に形成された反射防止膜Ｒ１ａを備える。レンズ面Ｒ１には、ＢＤ光と、ＤＶＤ光と、ＣＤ光が、平行光の状態で入射する。反射防止膜Ｒ１ａは、ＤＶＤ光の反射率とＢＤ光に対する反射率とが一致する入射角度Ｄθが、ＤＶＤ光の最大入射角度以上であって、且つ、ＢＤ光の最大入射角度以下の範囲に設定されるように形成されている。
【解決手段】対物レンズＲは、レーザ光を所定の開口数でスポット状に集束させるレンズ面Ｒ１、Ｒ２と、レンズ面Ｒ１に形成された反射防止膜Ｒ１ａを備える。レンズ面Ｒ１には、ＢＤ光と、ＤＶＤ光と、ＣＤ光が、平行光の状態で入射する。反射防止膜Ｒ１ａは、ＤＶＤ光の反射率とＢＤ光に対する反射率とが一致する入射角度Ｄθが、ＤＶＤ光の最大入射角度以上であって、且つ、ＢＤ光の最大入射角度以下の範囲に設定されるように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズおよびそれを備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
互いに異なる波長帯のレーザ光を、１つの対物レンズによって、各レーザ光に対応する光ディスク上に集束させる光ピックアップ装置が知られている。かかる対物レンズは、それぞれ、対応する光ディスクの記録密度に応じて、必要な開口数が大きく異なっている（特許文献１）。
【０００３】
このように開口数が異なる場合、対物レンズのレンズ面に入射するレーザ光の有効径が、レーザ光毎に互いに異なる。たとえば、ブルーレイディスク（以下、「ＢＤ」という）と、デジタルバーサタイルディスク（以下、「ＤＶＤ」という）と、コンパクトディスク（以下、「ＣＤ」という）に対応する対物レンズの場合、ＢＤの開口数（ＮＡ＝０．８５）が最も高く、ＣＤの開口数（ＮＡ＝０．４５）が最も低い。この場合、ＢＤに対応するレーザ光の有効径は、ＣＤに対応するレーザ光の有効径よりもかなり大きい。したがって、ＣＤに対応するレーザ光を対物レンズに入射させる場合、ＣＤに対応するレーザ光の有効径よりも外側のレンズ面に対しても、レーザ光が入射することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の対物レンズにおいて、不要なレーザ光が対物レンズに入射すると、この不要なレーザ光が光ディスクに照射され、光ピックアップ装置に搭載される光検出器に対し、光ディスクからの不要な反射光がノイズとなって重畳し、再生信号に悪影響を及ぼす惧れがある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、２つの波長帯のレーザ光のうち、開口数が大きい短波長側のレーザ光のスポットを適正に絞りながら、開口数が小さい長波長側のレーザ光の不要な光を減衰可能な対物レンズおよびそれ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、第１の波長帯域の第１のレーザ光と、前記第１の波長帯域よりも長波長側にある第２の波長帯域の第２のレーザ光が、それぞれ、平行光化されて入射する対物レンズに関する。本態様に係る対物レンズは、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光を、それぞれ、第１の開口数と前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数で、スポット状に集束させるレンズ部と、前記レンズ部の入射面に形成された反射防止膜と、を備える。前記入射面は、凸面により形成されるとともに、前記第１のレーザ光に対する第１の有効径が前記第２のレーザ光に対する第２の有効径よりも大きく設定されている。前記反射防止膜は、前記入射面の径方向の位置と前記第１のレーザ光に対する第１の反射率との関係が、前記入射面の光軸から離れるに従って小さくなり、且つ、前記第１のレーザ光の有効径の外縁側の所定の位置において極小値を持つように形成され、前記第１の反射率と前記第２のレーザ光に対する第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置から前記第１の有効径の最も外側の位置までの範囲
に設定されている。
【０００８】
第１の態様に係る対物レンズによれば、第１のレーザ光のスポットを小さく絞ることができるとともに、第２の有効径よりも外側のレンズ面に入射する不要な第２のレーザ光を減衰させることができる。
【０００９】
第１の態様において、前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置は、前記第２の有効径の最も外側の位置の近傍に設定され得る。あるいは、前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置から、前記第１および第２のレーザ光の入射角の変化量が１０度未満となる範囲に設定され得る。こうすると、不要な第２のレーザ光をより効果的に減衰させることができる。また、第１レーザ光に対して、良好な透過率を得ることができる。
【００１０】
なお、不要な第２のレーザ光を最も効果的に減衰させるには、前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置に設定されるのが望ましい。
【００１１】
本実施の形態において、前記第１のレーザ光は、たとえば、ブルーレイディスクに対応するレーザ光であり、前記第２のレーザ光は、たとえば、デジタルバーサタイルディスクに対応するレーザ光である。この場合、ＤＶＤ用のレーザ光を用いる場合に、不要なレーザ光を効果的に減衰させることができる。
【００１２】
この場合、前記レンズ部は、コンパクトディスクに対応する第３のレーザ光を、コンパクトディスクに対応する第３の開口数で、スポット状に収束させ、前記入射面は、前記第３のレーザ光に対する第３の有効径が、前記第２の有効径よりも小さくなるように設定され得る。この構成では、ＣＤ用のレーザ光を用いる場合にも、不要なレーザ光を減衰させることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、光ピックアップ装置に関する。本態様に係る光ピックアップ装置は、複数の波長帯域のレーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと、前記コリメータレンズによって平行光に変換された前記レーザ光が入射される上記第１の態様に係る対物レンズを備える。
【００１４】
本態様に係る光ピックアップ装置によれば、上記第１の態様と同様、不要なレーザ光が反射防止膜によって減衰されるため、光ピックアップ装置の特性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のとおり、本発明によれば、２つの波長帯のレーザ光のうち、開口数が大きい短波長側のレーザ光のスポットを適正に絞りながら、開口数が小さい長波長側のレーザ光の不要なレーザ光を減衰可能な対物レンズおよび光ピックアップ装置を提供することができる。
【００１６】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る対物レンズの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る対物レンズによるＤＶＤ光の透過領域とＣＤ光の透過領域を説明する図である。
【図３】実施の形態に係る対物レンズの光源側のレンズ面における反射率の入射角度依存特性および反射率の波長依存特性を示すグラフである。
【図４】実施の形態に係る対物レンズのディスク側のレンズ面における反射率の入射角度依存特性を示すグラフである。
【図５】実施の形態に係る対物レンズのディスク側のレンズ面における波長別反射率の入射角度依存特性を示すグラフである。
【図６】実施の形態に係る対物レンズの透過率を示すグラフである。
【図７】実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態では、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに対して互換性を持つ対物レンズに本発明が適用されている。
【００１９】
＜対物レンズ＞
図１（ａ）は、本実施の形態に係る対物レンズＲを下方向（光源側）から見たときの平面図、図１（ｂ）は、対物レンズＲを上方向（ディスク側）から見たときの平面図である。図１（ｃ）は、対物レンズＲの光軸を含む当該光軸に平行な面によって対物レンズＲを切断したときの断面を模式的に示す図である。なお、図１（ｃ）には、対物レンズＲの光軸とともに、ＢＤに対応するレーザ光（以下、「ＢＤ光」という）と、ＤＶＤに対応するレーザ光（以下、「ＤＶＤ光」という）と、ＣＤに対応するレーザ光（以下、「ＣＤ光」という）の光線のうち、それぞれの光に必要な有効径の最外角を通る光線が示されている。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）を参照して、対物レンズＲは、平面視において真円の形状を有している。対物レンズＲは、光透過性に優れる樹脂材料により形成されている。対物レンズＲの下面には、レンズ面Ｒ１が形成されている。また、対物レンズＲの上面には、レンズ面Ｒ２が形成されている。レンズ面Ｒ１の径φｏと、レンズ面Ｒ２の径φｉは、それぞれ、対物レンズＲの径φよりも、かなり小さくなっている。また、レンズ面Ｒ１の径φｏは、レンズ面Ｒ２の径φｉよりも大きくなっている。
【００２１】
また、図１（ｃ）に示すように、レンズ面Ｒ１は、光源側方向に突出する非球面形状の凸面となっている。レンズ面Ｒ２は、ディスク側方向に突出する非球面形状の凸面となっている。レンズ面Ｒ１の曲率は、レンズ面Ｒ２の曲率よりも、かなり大きくなっている。レンズ面Ｒ１とレンズ面Ｒ２の光軸は、互いに一致している。レンズ面Ｒ１のＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光の有効径は、レンズ面Ｒ２のＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光の有効径よりも大きくなっている。レンズ面Ｒ１、Ｒ２において、ＢＤ光の有効径は、他の光の有効径よりも大きく、ＣＤ光の有効径は、他の光の有効径よりも小さい。また、ＢＤ光のレンズ面Ｒ１のＢＤ光の有効径は、径φｏよりもやや小さくなっており、レンズ面Ｒ２のＢＤ光の有効径は、径φｉよりもやや小さくなっている。
【００２２】
レンズ面Ｒ１、レンズ面Ｒ２は、それぞれ、平行光の状態で入射したＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を、それぞれ、ＢＤ上、ＤＶＤ上、ＣＤ上に適正に集束させることができるよう構成されている。ＢＤ光の波長は、４００ｎｍ〜４４０ｎｍ程度である。また、ＤＶＤ光の波長は、６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度であり、ＣＤ光の波長は、７７０〜７９０ｎｍ程度である。
【００２３】
レンズ面Ｒ１に入射したＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、レンズ面Ｒ１で光軸に向かう方向に屈折され、レンズ面Ｒ２に向かう。ＢＤ光に対応する有効径の最外角を通ってレンズ面Ｒ１に入射する光線のレンズ面の法線からの傾きα（入射角の角度：以下、「入射
角度」という）は、略７０度である。また、ＤＶＤ光に対応する有効径の最外角を通ってレンズ面Ｒ１に入射する光線の入射角度βは、略４１度であり、ＣＤ光に対応する有効径の最外角を通ってレンズ面Ｒ１に入射する光線の入射角度γは、略３０度である。レンズ面Ｒ１に入射する光は、レンズ面Ｒ１の周辺部に近いほど、入射角度が大きくなる。したがって、これらの最外角を通る光の入射角度α、β、γは、それぞれ、各光の有効径における最大入射角度に相当する。
【００２４】
レンズ面Ｒ１にて屈折されたＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、レンズ面Ｒ２によって、さらに光軸に向かう方向に屈折される。こうして対物レンズＲにより集束されたＢＤ光は、ＢＤに適する高い開口数（ＮＡ＝０．８５）にてＢＤに入射する。また、ＤＶＤ光は、開口数（ＮＡ＝０．６）にてＤＶＤに入射し、ＣＤ光は、開口数（ＮＡ＝０．４５）にてＣＤに入射する。
【００２５】
その後、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、それぞれのカバー層で屈折され、記録層上にフォーカスされる。なお、本願発明において、レンズ部とは、入射してくる光線を屈折させることができる機能を有する部分である。そして、本実施の形態においては、レンズ部はレンズ面Ｒ１およびレンズ面Ｒ２を含む。
【００２６】
レンズ面Ｒ１には、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光を、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤ上に集束させるために、同心円輪状の回折パターンが形成されている。レンズ面Ｒ１のうちＣＤ光の有効径の部分には、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光を対象に設計された回折パターンが形成され、ＣＤ光の有効径の部分を除いたＤＶＤ光の有効径の部分にはＢＤ光とＤＶＤ光を対象に設計された回折パターンが形成され、ＤＶＤ光の有効径の部分を除いたＢＤ光の有効径の部分にはＢＤ光を対象に設計された回折パターンが形成されている。
【００２７】
また、レンズ面Ｒ１、Ｒ２の表面には、それぞれ、反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａが形成されている。反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、屈折率の異なる薄膜が積層された多層膜である。反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、レンズ表面での必要な光の反射を抑制し、必要な光の透過率を高めるよう、膜厚と層数が設計されている。
【００２８】
上記のように、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、それぞれ互いに開口数が異なり、有効径が異なる。すなわち、それぞれの光は、対物レンズＲのレンズ面Ｒ１において各光の有効径に入射する光束領域の大きさが異なる。したがって、ＢＤ光よりも開口数が低いＣＤ光、ＤＶＤ光は、必要な光束領域よりも外側のレンズ面Ｒ１に、不要な光が入射し得る。
【００２９】
たとえば、図２（ａ）に示すように、ＤＶＤ光が対物レンズＲに入射する場合、ＤＶＤ上にＤＶＤ光をスポット状に集束させるために必要なレンズ面Ｒ１の領域（ＤＶＤ光の有効径に対応する領域）は、Ｄａである。したがって、領域Ｄａよりも外側のレンズ面Ｒ１の領域Ｄｂに入射するＤＶＤ光は、不要光である。すなわち、ＤＶＤ光の最大入射角度４１度よりも大きい入射角度で入射する光は、不要光である。
【００３０】
同様に、図２（ｂ）に示すように、ＣＤ光が対物レンズＲに入射する場合、ＣＤ上にＣＤ光をスポット状に集束させるために必要なレンズ面Ｒ１の領域（ＣＤ光の有効径に対応する領域）は、Ｃａである。したがって、領域Ｃａよりも外側のレンズ面Ｒ１の領域Ｃｂに入射するＣＤ光は、不要光である。すなわち、ＣＤ光の最大入射角度３０度よりも大きい入射角度で入射する光は、不要光である。
【００３１】
これらの不要光がレンズ面Ｒ１に入射すると、これらの不要光が対応する光ディスクに
照射され、光ピックアップ装置に搭載される光検出器に対し、光ディスクからの不要な反射光がノイズとなって重畳し、再生信号に悪影響を及ぼす惧れがある。
【００３２】
したがって、ＢＤ光よりも、開口数の低いＤＶＤ光またはＣＤ光を対物レンズＲに入射させる場合、それぞれの光の有効径の最外角よりも外側のレンズ面Ｒ１の領域は、ＤＶＤ光またはＣＤ光を透過させない方が望ましい。
【００３３】
そこで、本実施の形態では、以下に説明するように、ＢＤ光のビームスポットを小さく絞りながら、ＤＶＤ光の有効径よりも外側に入射する不要なＤＶＤ光、および、ＣＤ光の有効径よりも外側に入射する不要なＤＶＤ光およびＣＤ光が効果的に減衰可能なように、反射防止膜Ｒ１ａが形成される。
【００３４】
本実施の形態における対物レンズＲの光源側のレンズ面Ｒ１、ディスク側のレンズ面Ｒ２の形状は、以下の式（１）で示される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
上記式（１）において、Ｚは、光軸方向のサグ量である。ｃは、曲率半径の逆数であり、ｒは、光軸と直交する方向の高さである。ｋは、コ―ニック定数である。Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６は、それぞれ、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次および１６次の非球面係数である。
【００３７】
上記式（１）を満たすように設計した対物レンズＲのレンズ面Ｒ１、Ｒ２の設計例を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
上記表１で設計されたレンズ面Ｒ１におけるＢＤ光の最大入射角度は、６８度、ＤＶＤ光の最大入射角度は、４１度、ＣＤ光の最大入射角度は、３０度である。レンズ面Ｒ１とレンズ面Ｒ２を組み合わせることにより、それぞれに必要な開口数（ＮＡ＝０．８５、０．６、０．４５）が実現され、それぞれの光をディスク上に適正に集束させることができる。
【００４０】
上記式（１）、および表１に基づいて設計された対物レンズＲのレンズ面Ｒ１の表面に
形成される反射防止膜Ｒ１ａの膜設計の例を表２に示す。また、対物レンズＲのレンズ面Ｒ２の表面に形成される反射防止膜Ｒ２ａの膜設計の例を表３に示す。また、これらの反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、対物レンズＲに用いられる素材の屈折率を表４に示す。なお、表２には、実施例１と実施例２の２つの反射防止膜Ｒ１ａの設計例が示されており、表３には、実施例３の反射防止膜Ｒ２ａの設計例が示されている。
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
表２の実施例１は、レンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の入射角度が４５度のときに、ＢＤ光に対する反射率が極小値となるように設計された反射防止膜Ｒ１ａの膜設計の例である。また、表２の実施例２は、レンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の入射角度が５５度のときに
、ＢＤ光に対する反射率が極小値になるように設計された反射防止膜Ｒ１ａの膜設計の例である。実施例１、２の場合、光源側から順に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニム、二酸化ケイ素の５層膜構造となっており、表２に示す如く、膜厚が設計されている。なお、基材には、三井化学株式会社製の環状ポリオレフィン系樹脂であるアペル（登録商標）を用いた。
【００４５】
また、表３の実施例３は、最大反射率が略１２％であり、且つ、レンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の入射角度が３０度のときに、ＢＤ光に対する反射率が極小値となるように設計された反射防止膜Ｒ２ａの膜設計の例である。それぞれ、ディスク（ＢＤ）側から順に、互いに屈折率の異なる二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウムの２層膜構造となっており、表３に示す如く、膜厚が設計されている。なお、基材には、上記同様、三井化学株式会社製の環状ポリオレフィン系樹脂であるアペル（登録商標）を用いた。
【００４６】
図３（ａ）は、上記実施例１および実施例２のレンズ面Ｒ１におけるＢＤ光（波長４０５ｎｍ）の入射角度と反射率の特性を示したグラフである。図３（ａ）は、横軸にレンズ面Ｒ１に対するＢＤ光の入射角度が示されており、縦軸にレンズ面Ｒ１の反射率が示されている。
【００４７】
図３（ａ）を参照して、実施例１の場合、反射率が極小となる入射角度は、４５度である。このときの反射率は、略５％程度である。また、入射角度が０度のときの反射率は、略２５％程度である。したがって、ＢＤ光の最外角に近いレンズ面Ｒ１の周辺部の透過光量が大きくなり、レンズ面Ｒ１の中央部の透過光量が大きく減衰されることとなる。これにより、ＢＤ光のスポット径を小さく絞ることができる。
【００４８】
また、実施例２の場合、反射率が極小となる入射角度は、５５度である。このときの反射率は、略５％程度である。また、入射角度が０度のときの反射率は、略２５％程度となっている。したがって、実施例１よりも、さらにＢＤ光の最外角に近いレンズ面Ｒ１の周辺部の透過光量が大きくなり、レンズ面Ｒ１の中央部の透過光量が大きく減衰されることとなる。これにより、さらにＢＤ光のスポット径を小さく絞ることができる。
【００４９】
このように、反射防止膜Ｒ１ａは、ＢＤ光のスポット径を小さく絞るために、ＢＤ光の有効径の外縁側に、反射率の極小値が位置付けられるよう設計されている。レンズ面Ｒ１に入射するレーザ光（平行光）の強度は、中心の強度がピークとなるガウス分布となっている。このため、そのままの強度分布でＢＤ光を対物レンズＲに入射させても、外周部分のパワーが小さいため、ＢＤ光のビームスポットを効果的に絞ることができない。この点から、実施例１、２では、有効径の外縁側に反射率の極小値が位置付けられるよう、反射防止膜Ｒ１ａが設計されている。つまり、反射防止膜Ｒ１ａによってレーザ光の中心部分の強度を低下させ外周部分の強度を高めることにより、ＢＤ光のスポット径を小さく絞ることができる。
【００５０】
なお、この場合、反射率の極小値を、どの入射角度の位置に設定するかの検討が必要となる。これについては、追って、図５を参照して説明する。
【００５１】
図３（ｂ）は、レーザ光が入射角度０度でレンズ面Ｒ１を透過する場合の反射率の波長依存特性を示すグラフである。図３（ｂ）は、横軸にレンズ面Ｒ１に対する入射するレーザ光の波長帯域が示されており、縦軸にレンズ面Ｒ１の反射率が示されている。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したグラフと同等のグラフである。図３（ｂ）のグラフに示すような特性を有する反射防止膜Ｒ１ａを設計すると、図３（ａ）のグラフに示すようなＢＤ光における入射角度と反射率の特性が得られる。また、逆に、図３（ａ）に示すような特性を有する反射防止膜Ｒ１ａを設計すると、図３（ｂ）に示すグラフの特性が得られ
る。
【００５２】
実施例１の場合、反射率が極小となる波長は、略６２０ｎｍである。すなわち、このような特性を持つ反射防止膜Ｒ１ａが形成されたレンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の反射率が極小となる入射角度は、４５度となる。
【００５３】
また、実施例２の場合、反射率が極小となる波長は、略７４０ｎｍである。すなわち、このような特性を持つ反射防止膜Ｒ１ａが形成されたレンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の反射率が極小となる入射角度は、５５度となる。
【００５４】
図４は、レンズ面Ｒ２におけるＢＤ光（波長４０５ｎｍ）の入射角度と反射率の特性を示したグラフである。図４は、横軸にレンズ面Ｒ２に対するＢＤ光の入射角度が示されており、縦軸にレンズ面Ｒ２の反射率が示されている。
【００５５】
図４には、実施例３として、レンズ面Ｒ２の中央部付近を透過するＢＤ光の反射率が、略１２％程度であり、レンズ面Ｒ２の周辺部を透過するＢＤ光の反射率が、略５％程度の反射防止膜Ｒ２ａが示されている。実施例３の場合、反射率が極小となる入射角度は、略３０度である。実施例３では、実施例１、２と同様に、ＢＤ光の最外角に近いレンズ面Ｒ２の周辺部の透過光量が大きくなり、レンズ面Ｒ２の中央部の透過光量が大きく減衰されることとなる。したがって、スポット径を小さく絞ることができる。
【００５６】
図５（ａ）、（ｂ）は、上記実施例１および実施例２の反射防止膜が適用された対物レンズＲにおける、ＢＤ光（波長４０５ｎｍ）、ＤＶＤ光（波長６５０ｎｍ）、ＣＤ光（波長７８０ｎｍ）の波長別反射率の入射角度依存特性を示すグラフである。図５（ａ）、（ｂ）には、横軸にレンズ面Ｒ１に対するＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光の入射角度が示されており、縦軸にレンズ面Ｒ１の反射率が示されている。
【００５７】
なお、図５（ａ）、（ｂ）の横軸は、レンズ面Ｒ１の光軸からの径方向の位置にも対応する。すなわち、入射角度が３０度の位置は、ＣＤ光の有効径の最も外側の位置に対応し、入射角度が４１度の位置は、ＤＶＤ光の有効径の最も外側の位置に対応し、入射角度が６８度の位置は、ＢＤ光の有効径の最も外側の位置に対応する。
【００５８】
図５（ａ）を参照して、実施例１の場合、入射角度が３５度を過ぎるまでは、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率よりも低い。そして、入射角度が略３８度になると、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率を上回る。また、入射角度が略４１度になると、ＤＶＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率を上回る。その後、ＢＤ光の反射率は、ＢＤ光の最大入射角度である６８度付近まで、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率よりも、かなり低い値で推移する。このときのＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、略１０％〜略３０％であり、ＢＤ光の反射率は、略５％〜略２５％である。
【００５９】
このように、実施例１の場合、ＤＶＤ光の反射率は、略４１度の入射角度において、ＢＤ光の反射率よりも高くなる。以下、ＢＤ光の反射率が極小値に向かう範囲において、ＤＶＤ光の反射率とＢＤ光の反射率が一致する入射角度をＤθと称する。また、ＣＤ光の反射率は、略３８度で、ＢＤ光の反射率よりも高くなる。以下、ＢＤ光の反射率が極小値に向かう範囲において、ＣＤ光の反射率とＢＤ光の反射率が一致する入射角度をＣθと称する。この角度Ｃθは、ＣＤ光の最大入射角度よりやや大きい角度である。
【００６０】
また、図５（ｂ）を参照して、実施例２の場合、入射角度が４５度あたりまでは、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率よりも低い。入射角度が略４６度になると、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率を上回る。また、入射角度が略４８度になると、ＤＶＤ
光の反射率は、ＢＤ光の反射率を上回る。その後、ＢＤ光の反射率は、ＢＤ光の最大入射角度である６８度付近まで、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率よりも低い値で推移する。このときのＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、略１０％〜略２０％であり、ＢＤ光の反射率は、略５％〜略２５％である。さらに、入射角度が略６８度を超えると、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率を下回る。
【００６１】
このように、実施例２の場合、角度Ｄθは、略４８度である。この角度Ｄθは、ＤＶＤ光の最大入射角度よりやや大きい角度である。また、角度Ｃθは、略３８度である。この角度Ｃθは、ＣＤ光の最大入射角度よりやや大きい角度である。
【００６２】
以上の関係から、入射角度が増加するに従ってＢＤ光の反射率が減少し、且つ、入射角度がＢＤ光の有効径の外縁側において、ＢＤ光の反射率が極小値を持つように、反射防止膜Ｒ１ａを形成すると、ＤＶＤ光およびＣＤ光については、逆に、入射角度が小さいほど、反射率が低くなり、入射角度が大きくなるほど、反射率が高くなる傾向があることがわかる。よって、このように反射防止膜Ｒ１ａを形成することにより、ＤＶＤ光の有効径よりも外側に入射するＤＶＤ光の不要光を減衰させることができ、また、ＣＤ光の有効径よりも外側に入射するＣＤ光の不要光を減衰させることができる。
【００６３】
次に、反射防止膜Ｒ１ａにおいて、ＢＤ光の反射率が極小値となる入射角度をどの範囲に設定するのが望ましいかについて検討する。
【００６４】
上記のように、レンズ面Ｒ１に入射するＢＤ光の強度は、ガウス分布となっている。このため、ＢＤ光の反射率が極小値となる入射角度は、ＢＤ光の有効径の最外角にＢＤ光が入射するときの入射角度（最大入射角度：本実施の形態では６８度）に近づけるのが望ましい。すなわち、ＢＤ光の反射率が極小値となる入射角度をＢＤ光の最大入射角度に近づけるほど、ＢＤ光の有効径の外縁部分の光強度を高めることができ、ビームスポットを小さく絞ることができる。なお、ＢＤ光の反射率が極小値となる入射角度の上限は、ＢＤ光の最大入射角度である。したがって、角度Ｄθは、少なくとも、ＢＤ光の最大入射角度より小さくなる。
【００６５】
また、図５（ａ）を参照すると、角度Ｄθの前後において、ＤＶＤ光に対する反射率が急峻に立ち上がっている。このことから、角度Ｄθを、ＤＶＤ光の最大入射角度（本実施の形態では４１度）より小さく設定すると、ＤＶＤ光の最大入射角度付近において、ＤＶＤ光の反射率が急激に増加することが、図５（ａ）に示す特性から推測される。たとえば、角度Ｄθを３８度程度に設定すると、最大入射角度付近におけるＤＶＤ光の反射率は１０％程度にまで立ち上がると推測される。こうなると、不要光のみならず、ＤＶＤ光の有効径に入射するＤＶＤ光もまた、有効径の外縁の領域において減衰することになってしまう。したがって、ＤＶＤ光のビームスポットを絞りにくくなり、また、ＤＶＤ光に対する対物レンズＲの透過率も低下する。また、このように角度Ｄθを設定すると、ＣＤ光についても、角度ＣθがＣＤ光の最大入射角度に接近するため、ＣＤ光の有効径に入射するＣＤ光もまた、有効径の外縁の領域において大きく減衰することになる。このため、ＣＤ光のビームスポットも絞りにくくなり、また、ＣＤ光に対する対物レンズＲの透過率も低下する。
【００６６】
以上の検討から、ＢＤ光に対する反射率特性が、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ＢＤ光の最大入射角度に近い角度範囲において極小値を持つように、反射防止膜Ｒ１ａを形成する場合、角度ＤθがＤＶＤ光の最大入射角度よりも大きくなるように、反射率の極小値を設定するのが望ましい。こうすると、ＢＤ光のビームスポットを小さく絞りながら、ＤＶＤ光の不要光とＣＤ光の不要光を効果的に減衰させることができる。
【００６７】
なお、不要光を除去する観点からは、角度ＤθをＤＶＤ光の最大入射角度になるべく近づけるのが望ましい。たとえば、実施例１、２の条件の場合、角度Ｄθは、４１度〜５０度程度に設定するのが望ましく、より望ましくは、４１度〜４５度程度に設定するのが望ましい。最も望ましくは、角度Ｄθを、ＤＶＤ光の最大入射角度である４１度（あるいは、それよりやや大きい角度）に設定する。つまり、角度Ｄθは、ＤＶＤ光の最大入射角度付近に設定するのが望ましく、少なくとも、ＤＶＤ光の最大入射角度からプラス方向に数度の範囲（精々１０度までの範囲）に設定するのが望ましい。こうすると、ＤＶＤ光の有効径の範囲内においてはＤＶＤ光の反射率を小さく抑えながら、ＤＶＤ光の最大入射角度付近において、ＤＶＤ光に対する反射率を急峻に大きくすることができ、ＤＶＤ光の不要光を効果的に減衰させることができる。また、ＣＤ光の反射率特性も、ＤＶＤ光の反射率特性と同様の傾向で変化するため、このように角度Ｄθを設定すると、ＣＤ光の不要光も、効果的に減衰させることができる。
【００６８】
図６は、対物レンズＲの入射瞳Ｐｙの位置に対するＢＤ光の透過率を示すグラフである。なお、瞳座標Ｐｙは、ＢＤ光の最外角（入射瞳）に対応するレンズ面Ｒ１の位置が１、レンズ面Ｒ１の光軸に対応するレンズ面Ｒ１の位置が０として、示されている。すなわち、瞳座標Ｐｙ＝１が、ＢＤ光の最大入射角度略７０度に対応する。
【００６９】
図示の如く、実施例１は、瞳座標Ｐｙが０．３〜０．７の領域において、実施例２よりも透過率が高くなっている。また、実施例１は、瞳座標Ｐｙが０〜０．２の領域および瞳座標Ｐｙが０．８の領域において、実施例２よりも透過率がやや低くなっている。瞳座標Ｐｙが０．３〜０．７の領域における実施例１と実施例２の透過率の差は、瞳座標Ｐｙが０〜０．２の領域および瞳座標Ｐｙが０．８の領域における実施例１と実施例２の透過率の差よりもかなり大きい。
【００７０】
したがって、実施例１のように角度ＤθをＤＶＤ光の最大入射角度に近付けた方が、ＢＤ光に対する対物レンズＲの透過率を高めることができ、この点においても、角度ＤθをＤＶＤ光の最大入射角度に近付けるのが有利であると言える。
【００７１】
＜対物レンズの効果＞
本実施の形態による対物レンズによれば、以下の効果が奏され得る。
【００７２】
角度Ｄθが、ＤＶＤ光の最大入射角度以上であって、ＢＤ光の最大入射角度以下の範囲に設定されるように、反射防止膜Ｒ１ａを形成することにより、ＢＤ光のビームスポットを小さく絞りながら、ＤＶＤ光の不要光とＣＤ光の不要光を効果的に減衰させることができる。
【００７３】
この場合、角度Ｄθを、ＤＶＤ光の最大入射角度付近に設定することにより、不要光をより好適に減衰させることができる。また、ＢＤ光に対して、良好な透過率を得ることができる。
【００７４】
＜光ピックアップ装置＞
以下、上記のようにして形成された対物レンズＲを用いた実施の形態について説明する。本実施の形態は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤに対応可能な光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。
【００７５】
図７は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。
【００７６】
光ピックアップ装置の光学系は、半導体レーザ１０１ａ〜１０１ｃと、発散レンズ１０２ａ、１０２ｂと、偏光ビームスプリッタ１０３ａ〜１０３ｃと、コリメータレンズ１０
４と、レンズアクチュエータ１０５と、立ち上げミラー１０６と、１／４波長板１０７と、アパーチャ１０８と、対物レンズ１０９と、ホルダ１１０と、対物レンズアクチュエータ１１１と、アナモレンズ１１２と、光検出器１１３を備えている。なお、対物レンズ１０９が、上記のようにして形成された対物レンズである。
【００７７】
半導体レーザ１０１ａ〜１０１ｃは、それぞれ、ＢＤ用のレーザ光（波長：４０５ｎｍ）と、ＤＶＤ用のレーザ光（波長：６６０ｎｍ）と、ＣＤ用のレーザ光（波長：７８５ｎｍ）を出射する。半導体レーザ１０１ａ〜１０１ｃは、記録または再生が行われるディスクに応じて択一的に使用される。
【００７８】
発散レンズ１０２ａ、１０２ｂは、半導体レーザ１０１ｂ、１０１ｃから出射されたＤＶＤ光とＣＤ光が、半導体レーザ１０１ａから出射されたＢＤ光と同様、光検出器１１３上に収束するように、ＤＶＤ光とＣＤ光の広がり角を調整する。
【００７９】
偏光ビームスプリッタ１０３ａ〜１０３ｃは、それぞれ、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光（Ｓ偏光）を略全反射するとともに、コリメータレンズ１０４側から入射されるレーザ光（Ｐ偏光）を略全透過する。
【００８０】
コリメータレンズ１０４は、偏光ビームスプリッタ１０３ｃ側から入射されるＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を略平行光に変換する。
【００８１】
コリメータレンズアクチュエータ１０５は、波長毎にコリメータレンズ１０４の位置を変化させるとともに、サーボ信号に応じてコリメータレンズ１０４を光軸方向に変位させる。これにより、各波長のレーザ光に生じる収差が補正される。立ち上げミラー１０６は、コリメータレンズ１０４側から入射された各波長のレーザ光を対物レンズ１０９に向かう方向に反射する。
【００８２】
１／４波長板１０７は、ディスクへと向かう各波長のレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光をディスクへ向かう際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射された各波長のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３ａ〜１０３ｃを透過する。アパーチャ１０８は、対物レンズ１０９に対するＢＤ光の有効径が適正となるように、ＢＤ光のビーム形状を円形形状に調整する。また、アパーチャ１０８は、ＤＶＤ光、ＣＤ光のビーム形状を円形形状に調整する。
【００８３】
対物レンズ１０９は、上記実施の形態の対物レンズＲのように、光源側に反射防止膜ｒａが形成されたレンズ面１０９ａ、ディスク側に反射防止膜ｒｂが形成されたレンズ面１０９ｂが形成されている。反射防止膜ｒａは、図５を参照して説明したように、ＤＶＤ光の最大入射角度４１度以上であって、ＢＤ光の最大入射角度６８度以下の範囲に角度Ｄθが設定されるように、形成されている。また、反射防止膜ｒｂは、図４を参照して説明したように、最大反射率が略１２％であり、且つ、レンズ面１０９ｂを透過するＢＤ光の入射角度が３０度のときに、ＢＤ光に対する反射率が極小値となるように形成されている。
【００８４】
ホルダ１１０は、１／４波長板１０７およびアパーチャ１０８と対物レンズ１０９を一体的に保持する。対物レンズアクチュエータ１１１は、従来周知の電磁駆動回路によって構成され、当該回路のうち、フォーカスコイル等のコイル部がホルダ１１０に装着されている。
【００８５】
アナモレンズ１１２は、偏光ビームスプリッタ１０３ａ側から入射された各波長のレーザ光に非点収差を導入する。光検出器１１３のセンサから出力される検出信号は、光検出器１１３の後段の信号演算回路（図示せず）によって、上記式（１）、（２）に従って演
算処理され、フォーカスエラー信号とプッシュプル信号が生成される。また、かかる信号演算回路は、これら８個のセンサから出力された検出信号を加算して再生ＲＦ信号を生成する。
【００８６】
本実施の形態の光ピックアップ装置によれば、上記対物レンズの実施の形態と略同様の効果が奏され得る。
【００８７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記の他に種々の変更が可能である。
【００８８】
たとえば、上記実施の形態では、レンズ面Ｒ１およびレンズ面Ｒ２の両方に、反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａが設けられたが、レンズ面Ｒ１のみに設けられても良い。
【００８９】
また、上記実施の形態では、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに対して互換性を持つ対物レンズが示されたが、当該レンズは、ＢＤとＤＶＤに対して互換性を持つ対物レンズに本発明を適用することも可能である。また、同様に、上記実施の形態では、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の光ピックアップ装置の構成が示されたが、ＢＤとＤＶＤに対して互換型の光ピックアップ装置に本発明を適用することも可能である。
【００９０】
また、上記実施の形態では、ＢＤ光に対する最大入射角度が６８度であるレンズ面Ｒ１が示されたが、レンズ面Ｒ１のＢＤ光に対する最大入射角度は、ＢＤ光を適正に集光可能であれば、どのような角度であっても良い。また、レンズ面Ｒ１のＤＶＤ光、ＣＤ光に対する最大入射角度も、適宜変更可能である。
【００９１】
また、上記実施の形態では、所定の厚みの二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウムの複数層構造の反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａが示されたが、本発明に示す特性を有すれば、反射防止膜は、どのような厚み、層数、素材であっても良い。また、上記実施の形態では、対物レンズＲは、樹脂製のレンズが用いられたが、ガラス製のレンズが用いられても良い。
【００９２】
本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
Ｒ … 対物レンズ
Ｒ１ … レンズ面（レンズ部）
Ｒ１ａ… 反射防止膜
Ｒ２ … レンズ面（レンズ部）
Ｒ２ａ… 反射防止膜
１０４ … コリメータレンズ
１０９ … 対物レンズ
１０９ａ… レンズ面（レンズ部）
１０９ｂ… レンズ面（レンズ部）
ｒａ … 反射防止膜
ｒｂ … 反射防止膜
Ｄθ … 角度（第１の反射率と第２の反射率とが一致する径方向の位置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズおよびそれを備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
互いに異なる波長帯のレーザ光を、１つの対物レンズによって、各レーザ光に対応する光ディスク上に集束させる光ピックアップ装置が知られている。かかる対物レンズは、それぞれ、対応する光ディスクの記録密度に応じて、必要な開口数が大きく異なっている（特許文献１）。
【０００３】
このように開口数が異なる場合、対物レンズのレンズ面に入射するレーザ光の有効径が、レーザ光毎に互いに異なる。たとえば、ブルーレイディスク（以下、「ＢＤ」という）と、デジタルバーサタイルディスク（以下、「ＤＶＤ」という）と、コンパクトディスク（以下、「ＣＤ」という）に対応する対物レンズの場合、ＢＤの開口数（ＮＡ＝０．８５）が最も高く、ＣＤの開口数（ＮＡ＝０．４５）が最も低い。この場合、ＢＤに対応するレーザ光の有効径は、ＣＤに対応するレーザ光の有効径よりもかなり大きい。したがって、ＣＤに対応するレーザ光を対物レンズに入射させる場合、ＣＤに対応するレーザ光の有効径よりも外側のレンズ面に対しても、レーザ光が入射することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の対物レンズにおいて、不要なレーザ光が対物レンズに入射すると、この不要なレーザ光が光ディスクに照射され、光ピックアップ装置に搭載される光検出器に対し、光ディスクからの不要な反射光がノイズとなって重畳し、再生信号に悪影響を及ぼす惧れがある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、２つの波長帯のレーザ光のうち、開口数が大きい短波長側のレーザ光のスポットを適正に絞りながら、開口数が小さい長波長側のレーザ光の不要な光を減衰可能な対物レンズおよびそれ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、第１の波長帯域の第１のレーザ光と、前記第１の波長帯域よりも長波長側にある第２の波長帯域の第２のレーザ光が、それぞれ、平行光化されて入射する対物レンズに関する。本態様に係る対物レンズは、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光を、それぞれ、第１の開口数と前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数で、スポット状に集束させるレンズ部と、前記レンズ部の入射面に形成された反射防止膜と、を備える。前記入射面は、凸面により形成されるとともに、前記第１のレーザ光に対する第１の有効径が前記第２のレーザ光に対する第２の有効径よりも大きく設定されている。前記反射防止膜は、前記入射面の径方向の位置と前記第１のレーザ光に対する第１の反射率との関係が、前記入射面の光軸から離れるに従って小さくなり、且つ、前記第１のレーザ光の有効径の外縁側の所定の位置において極小値を持つように形成され、前記第１の反射率と前記第２のレーザ光に対する第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置から前記第１の有効径の最も外側の位置までの範囲
に設定されている。
【０００８】
第１の態様に係る対物レンズによれば、第１のレーザ光のスポットを小さく絞ることができるとともに、第２の有効径よりも外側のレンズ面に入射する不要な第２のレーザ光を減衰させることができる。
【０００９】
第１の態様において、前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置は、前記第２の有効径の最も外側の位置の近傍に設定され得る。あるいは、前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置から、前記第１および第２のレーザ光の入射角の変化量が１０度未満となる範囲に設定され得る。こうすると、不要な第２のレーザ光をより効果的に減衰させることができる。また、第１レーザ光に対して、良好な透過率を得ることができる。
【００１０】
なお、不要な第２のレーザ光を最も効果的に減衰させるには、前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置に設定されるのが望ましい。
【００１１】
本実施の形態において、前記第１のレーザ光は、たとえば、ブルーレイディスクに対応するレーザ光であり、前記第２のレーザ光は、たとえば、デジタルバーサタイルディスクに対応するレーザ光である。この場合、ＤＶＤ用のレーザ光を用いる場合に、不要なレーザ光を効果的に減衰させることができる。
【００１２】
この場合、前記レンズ部は、コンパクトディスクに対応する第３のレーザ光を、コンパクトディスクに対応する第３の開口数で、スポット状に収束させ、前記入射面は、前記第３のレーザ光に対する第３の有効径が、前記第２の有効径よりも小さくなるように設定され得る。この構成では、ＣＤ用のレーザ光を用いる場合にも、不要なレーザ光を減衰させることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、光ピックアップ装置に関する。本態様に係る光ピックアップ装置は、複数の波長帯域のレーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと、前記コリメータレンズによって平行光に変換された前記レーザ光が入射される上記第１の態様に係る対物レンズを備える。
【００１４】
本態様に係る光ピックアップ装置によれば、上記第１の態様と同様、不要なレーザ光が反射防止膜によって減衰されるため、光ピックアップ装置の特性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のとおり、本発明によれば、２つの波長帯のレーザ光のうち、開口数が大きい短波長側のレーザ光のスポットを適正に絞りながら、開口数が小さい長波長側のレーザ光の不要なレーザ光を減衰可能な対物レンズおよび光ピックアップ装置を提供することができる。
【００１６】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る対物レンズの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る対物レンズによるＤＶＤ光の透過領域とＣＤ光の透過領域を説明する図である。
【図３】実施の形態に係る対物レンズの光源側のレンズ面における反射率の入射角度依存特性および反射率の波長依存特性を示すグラフである。
【図４】実施の形態に係る対物レンズのディスク側のレンズ面における反射率の入射角度依存特性を示すグラフである。
【図５】実施の形態に係る対物レンズのディスク側のレンズ面における波長別反射率の入射角度依存特性を示すグラフである。
【図６】実施の形態に係る対物レンズの透過率を示すグラフである。
【図７】実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態では、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに対して互換性を持つ対物レンズに本発明が適用されている。
【００１９】
＜対物レンズ＞
図１（ａ）は、本実施の形態に係る対物レンズＲを下方向（光源側）から見たときの平面図、図１（ｂ）は、対物レンズＲを上方向（ディスク側）から見たときの平面図である。図１（ｃ）は、対物レンズＲの光軸を含む当該光軸に平行な面によって対物レンズＲを切断したときの断面を模式的に示す図である。なお、図１（ｃ）には、対物レンズＲの光軸とともに、ＢＤに対応するレーザ光（以下、「ＢＤ光」という）と、ＤＶＤに対応するレーザ光（以下、「ＤＶＤ光」という）と、ＣＤに対応するレーザ光（以下、「ＣＤ光」という）の光線のうち、それぞれの光に必要な有効径の最外角を通る光線が示されている。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）を参照して、対物レンズＲは、平面視において真円の形状を有している。対物レンズＲは、光透過性に優れる樹脂材料により形成されている。対物レンズＲの下面には、レンズ面Ｒ１が形成されている。また、対物レンズＲの上面には、レンズ面Ｒ２が形成されている。レンズ面Ｒ１の径φｏと、レンズ面Ｒ２の径φｉは、それぞれ、対物レンズＲの径φよりも、かなり小さくなっている。また、レンズ面Ｒ１の径φｏは、レンズ面Ｒ２の径φｉよりも大きくなっている。
【００２１】
また、図１（ｃ）に示すように、レンズ面Ｒ１は、光源側方向に突出する非球面形状の凸面となっている。レンズ面Ｒ２は、ディスク側方向に突出する非球面形状の凸面となっている。レンズ面Ｒ１の曲率は、レンズ面Ｒ２の曲率よりも、かなり大きくなっている。レンズ面Ｒ１とレンズ面Ｒ２の光軸は、互いに一致している。レンズ面Ｒ１のＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光の有効径は、レンズ面Ｒ２のＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光の有効径よりも大きくなっている。レンズ面Ｒ１、Ｒ２において、ＢＤ光の有効径は、他の光の有効径よりも大きく、ＣＤ光の有効径は、他の光の有効径よりも小さい。また、ＢＤ光のレンズ面Ｒ１のＢＤ光の有効径は、径φｏよりもやや小さくなっており、レンズ面Ｒ２のＢＤ光の有効径は、径φｉよりもやや小さくなっている。
【００２２】
レンズ面Ｒ１、レンズ面Ｒ２は、それぞれ、平行光の状態で入射したＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を、それぞれ、ＢＤ上、ＤＶＤ上、ＣＤ上に適正に集束させることができるよう構成されている。ＢＤ光の波長は、４００ｎｍ〜４４０ｎｍ程度である。また、ＤＶＤ光の波長は、６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度であり、ＣＤ光の波長は、７７０〜７９０ｎｍ程度である。
【００２３】
レンズ面Ｒ１に入射したＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、レンズ面Ｒ１で光軸に向かう方向に屈折され、レンズ面Ｒ２に向かう。ＢＤ光に対応する有効径の最外角を通ってレンズ面Ｒ１に入射する光線のレンズ面の法線からの傾きα（入射角の角度：以下、「入射
角度」という）は、略７０度である。また、ＤＶＤ光に対応する有効径の最外角を通ってレンズ面Ｒ１に入射する光線の入射角度βは、略４１度であり、ＣＤ光に対応する有効径の最外角を通ってレンズ面Ｒ１に入射する光線の入射角度γは、略３０度である。レンズ面Ｒ１に入射する光は、レンズ面Ｒ１の周辺部に近いほど、入射角度が大きくなる。したがって、これらの最外角を通る光の入射角度α、β、γは、それぞれ、各光の有効径における最大入射角度に相当する。
【００２４】
レンズ面Ｒ１にて屈折されたＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、レンズ面Ｒ２によって、さらに光軸に向かう方向に屈折される。こうして対物レンズＲにより集束されたＢＤ光は、ＢＤに適する高い開口数（ＮＡ＝０．８５）にてＢＤに入射する。また、ＤＶＤ光は、開口数（ＮＡ＝０．６）にてＤＶＤに入射し、ＣＤ光は、開口数（ＮＡ＝０．４５）にてＣＤに入射する。
【００２５】
その後、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、それぞれのカバー層で屈折され、記録層上にフォーカスされる。なお、本願発明において、レンズ部とは、入射してくる光線を屈折させることができる機能を有する部分である。そして、本実施の形態においては、レンズ部はレンズ面Ｒ１およびレンズ面Ｒ２を含む。
【００２６】
レンズ面Ｒ１には、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光を、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤ上に集束させるために、同心円輪状の回折パターンが形成されている。レンズ面Ｒ１のうちＣＤ光の有効径の部分には、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光を対象に設計された回折パターンが形成され、ＣＤ光の有効径の部分を除いたＤＶＤ光の有効径の部分にはＢＤ光とＤＶＤ光を対象に設計された回折パターンが形成され、ＤＶＤ光の有効径の部分を除いたＢＤ光の有効径の部分にはＢＤ光を対象に設計された回折パターンが形成されている。
【００２７】
また、レンズ面Ｒ１、Ｒ２の表面には、それぞれ、反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａが形成されている。反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、屈折率の異なる薄膜が積層された多層膜である。反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、レンズ表面での必要な光の反射を抑制し、必要な光の透過率を高めるよう、膜厚と層数が設計されている。
【００２８】
上記のように、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、それぞれ互いに開口数が異なり、有効径が異なる。すなわち、それぞれの光は、対物レンズＲのレンズ面Ｒ１において各光の有効径に入射する光束領域の大きさが異なる。したがって、ＢＤ光よりも開口数が低いＣＤ光、ＤＶＤ光は、必要な光束領域よりも外側のレンズ面Ｒ１に、不要な光が入射し得る。
【００２９】
たとえば、図２（ａ）に示すように、ＤＶＤ光が対物レンズＲに入射する場合、ＤＶＤ上にＤＶＤ光をスポット状に集束させるために必要なレンズ面Ｒ１の領域（ＤＶＤ光の有効径に対応する領域）は、Ｄａである。したがって、領域Ｄａよりも外側のレンズ面Ｒ１の領域Ｄｂに入射するＤＶＤ光は、不要光である。すなわち、ＤＶＤ光の最大入射角度４１度よりも大きい入射角度で入射する光は、不要光である。
【００３０】
同様に、図２（ｂ）に示すように、ＣＤ光が対物レンズＲに入射する場合、ＣＤ上にＣＤ光をスポット状に集束させるために必要なレンズ面Ｒ１の領域（ＣＤ光の有効径に対応する領域）は、Ｃａである。したがって、領域Ｃａよりも外側のレンズ面Ｒ１の領域Ｃｂに入射するＣＤ光は、不要光である。すなわち、ＣＤ光の最大入射角度３０度よりも大きい入射角度で入射する光は、不要光である。
【００３１】
これらの不要光がレンズ面Ｒ１に入射すると、これらの不要光が対応する光ディスクに
照射され、光ピックアップ装置に搭載される光検出器に対し、光ディスクからの不要な反射光がノイズとなって重畳し、再生信号に悪影響を及ぼす惧れがある。
【００３２】
したがって、ＢＤ光よりも、開口数の低いＤＶＤ光またはＣＤ光を対物レンズＲに入射させる場合、それぞれの光の有効径の最外角よりも外側のレンズ面Ｒ１の領域は、ＤＶＤ光またはＣＤ光を透過させない方が望ましい。
【００３３】
そこで、本実施の形態では、以下に説明するように、ＢＤ光のビームスポットを小さく絞りながら、ＤＶＤ光の有効径よりも外側に入射する不要なＤＶＤ光、および、ＣＤ光の有効径よりも外側に入射する不要なＤＶＤ光およびＣＤ光が効果的に減衰可能なように、反射防止膜Ｒ１ａが形成される。
【００３４】
本実施の形態における対物レンズＲの光源側のレンズ面Ｒ１、ディスク側のレンズ面Ｒ２の形状は、以下の式（１）で示される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
上記式（１）において、Ｚは、光軸方向のサグ量である。ｃは、曲率半径の逆数であり、ｒは、光軸と直交する方向の高さである。ｋは、コ―ニック定数である。Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６は、それぞれ、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次および１６次の非球面係数である。
【００３７】
上記式（１）を満たすように設計した対物レンズＲのレンズ面Ｒ１、Ｒ２の設計例を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
上記表１で設計されたレンズ面Ｒ１におけるＢＤ光の最大入射角度は、６８度、ＤＶＤ光の最大入射角度は、４１度、ＣＤ光の最大入射角度は、３０度である。レンズ面Ｒ１とレンズ面Ｒ２を組み合わせることにより、それぞれに必要な開口数（ＮＡ＝０．８５、０．６、０．４５）が実現され、それぞれの光をディスク上に適正に集束させることができる。
【００４０】
上記式（１）、および表１に基づいて設計された対物レンズＲのレンズ面Ｒ１の表面に
形成される反射防止膜Ｒ１ａの膜設計の例を表２に示す。また、対物レンズＲのレンズ面Ｒ２の表面に形成される反射防止膜Ｒ２ａの膜設計の例を表３に示す。また、これらの反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、対物レンズＲに用いられる素材の屈折率を表４に示す。なお、表２には、実施例１と実施例２の２つの反射防止膜Ｒ１ａの設計例が示されており、表３には、実施例３の反射防止膜Ｒ２ａの設計例が示されている。
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
表２の実施例１は、レンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の入射角度が４５度のときに、ＢＤ光に対する反射率が極小値となるように設計された反射防止膜Ｒ１ａの膜設計の例である。また、表２の実施例２は、レンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の入射角度が５５度のときに
、ＢＤ光に対する反射率が極小値になるように設計された反射防止膜Ｒ１ａの膜設計の例である。実施例１、２の場合、光源側から順に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニム、二酸化ケイ素の５層膜構造となっており、表２に示す如く、膜厚が設計されている。なお、基材には、三井化学株式会社製の環状ポリオレフィン系樹脂であるアペル（登録商標）を用いた。
【００４５】
また、表３の実施例３は、最大反射率が略１２％であり、且つ、レンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の入射角度が３０度のときに、ＢＤ光に対する反射率が極小値となるように設計された反射防止膜Ｒ２ａの膜設計の例である。それぞれ、ディスク（ＢＤ）側から順に、互いに屈折率の異なる二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウムの２層膜構造となっており、表３に示す如く、膜厚が設計されている。なお、基材には、上記同様、三井化学株式会社製の環状ポリオレフィン系樹脂であるアペル（登録商標）を用いた。
【００４６】
図３（ａ）は、上記実施例１および実施例２のレンズ面Ｒ１におけるＢＤ光（波長４０５ｎｍ）の入射角度と反射率の特性を示したグラフである。図３（ａ）は、横軸にレンズ面Ｒ１に対するＢＤ光の入射角度が示されており、縦軸にレンズ面Ｒ１の反射率が示されている。
【００４７】
図３（ａ）を参照して、実施例１の場合、反射率が極小となる入射角度は、４５度である。このときの反射率は、略５％程度である。また、入射角度が０度のときの反射率は、略２５％程度である。したがって、ＢＤ光の最外角に近いレンズ面Ｒ１の周辺部の透過光量が大きくなり、レンズ面Ｒ１の中央部の透過光量が大きく減衰されることとなる。これにより、ＢＤ光のスポット径を小さく絞ることができる。
【００４８】
また、実施例２の場合、反射率が極小となる入射角度は、５５度である。このときの反射率は、略５％程度である。また、入射角度が０度のときの反射率は、略２５％程度となっている。したがって、実施例１よりも、さらにＢＤ光の最外角に近いレンズ面Ｒ１の周辺部の透過光量が大きくなり、レンズ面Ｒ１の中央部の透過光量が大きく減衰されることとなる。これにより、さらにＢＤ光のスポット径を小さく絞ることができる。
【００４９】
このように、反射防止膜Ｒ１ａは、ＢＤ光のスポット径を小さく絞るために、ＢＤ光の有効径の外縁側に、反射率の極小値が位置付けられるよう設計されている。レンズ面Ｒ１に入射するレーザ光（平行光）の強度は、中心の強度がピークとなるガウス分布となっている。このため、そのままの強度分布でＢＤ光を対物レンズＲに入射させても、外周部分のパワーが小さいため、ＢＤ光のビームスポットを効果的に絞ることができない。この点から、実施例１、２では、有効径の外縁側に反射率の極小値が位置付けられるよう、反射防止膜Ｒ１ａが設計されている。つまり、反射防止膜Ｒ１ａによってレーザ光の中心部分の強度を低下させ外周部分の強度を高めることにより、ＢＤ光のスポット径を小さく絞ることができる。
【００５０】
なお、この場合、反射率の極小値を、どの入射角度の位置に設定するかの検討が必要となる。これについては、追って、図５を参照して説明する。
【００５１】
図３（ｂ）は、レーザ光が入射角度０度でレンズ面Ｒ１を透過する場合の反射率の波長依存特性を示すグラフである。図３（ｂ）は、横軸にレンズ面Ｒ１に対する入射するレーザ光の波長帯域が示されており、縦軸にレンズ面Ｒ１の反射率が示されている。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したグラフと同等のグラフである。図３（ｂ）のグラフに示すような特性を有する反射防止膜Ｒ１ａを設計すると、図３（ａ）のグラフに示すようなＢＤ光における入射角度と反射率の特性が得られる。また、逆に、図３（ａ）に示すような特性を有する反射防止膜Ｒ１ａを設計すると、図３（ｂ）に示すグラフの特性が得られ
る。
【００５２】
実施例１の場合、反射率が極小となる波長は、略６２０ｎｍである。すなわち、このような特性を持つ反射防止膜Ｒ１ａが形成されたレンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の反射率が極小となる入射角度は、４５度となる。
【００５３】
また、実施例２の場合、反射率が極小となる波長は、略７４０ｎｍである。すなわち、このような特性を持つ反射防止膜Ｒ１ａが形成されたレンズ面Ｒ１を透過するＢＤ光の反射率が極小となる入射角度は、５５度となる。
【００５４】
図４は、レンズ面Ｒ２におけるＢＤ光（波長４０５ｎｍ）の入射角度と反射率の特性を示したグラフである。図４は、横軸にレンズ面Ｒ２に対するＢＤ光の入射角度が示されており、縦軸にレンズ面Ｒ２の反射率が示されている。
【００５５】
図４には、実施例３として、レンズ面Ｒ２の中央部付近を透過するＢＤ光の反射率が、略１２％程度であり、レンズ面Ｒ２の周辺部を透過するＢＤ光の反射率が、略５％程度の反射防止膜Ｒ２ａが示されている。実施例３の場合、反射率が極小となる入射角度は、略３０度である。実施例３では、実施例１、２と同様に、ＢＤ光の最外角に近いレンズ面Ｒ２の周辺部の透過光量が大きくなり、レンズ面Ｒ２の中央部の透過光量が大きく減衰されることとなる。したがって、スポット径を小さく絞ることができる。
【００５６】
図５（ａ）、（ｂ）は、上記実施例１および実施例２の反射防止膜が適用された対物レンズＲにおける、ＢＤ光（波長４０５ｎｍ）、ＤＶＤ光（波長６５０ｎｍ）、ＣＤ光（波長７８０ｎｍ）の波長別反射率の入射角度依存特性を示すグラフである。図５（ａ）、（ｂ）には、横軸にレンズ面Ｒ１に対するＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光の入射角度が示されており、縦軸にレンズ面Ｒ１の反射率が示されている。
【００５７】
なお、図５（ａ）、（ｂ）の横軸は、レンズ面Ｒ１の光軸からの径方向の位置にも対応する。すなわち、入射角度が３０度の位置は、ＣＤ光の有効径の最も外側の位置に対応し、入射角度が４１度の位置は、ＤＶＤ光の有効径の最も外側の位置に対応し、入射角度が６８度の位置は、ＢＤ光の有効径の最も外側の位置に対応する。
【００５８】
図５（ａ）を参照して、実施例１の場合、入射角度が３５度を過ぎるまでは、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率よりも低い。そして、入射角度が略３８度になると、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率を上回る。また、入射角度が略４１度になると、ＤＶＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率を上回る。その後、ＢＤ光の反射率は、ＢＤ光の最大入射角度である６８度付近まで、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率よりも、かなり低い値で推移する。このときのＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、略１０％〜略３０％であり、ＢＤ光の反射率は、略５％〜略２５％である。
【００５９】
このように、実施例１の場合、ＤＶＤ光の反射率は、略４１度の入射角度において、ＢＤ光の反射率よりも高くなる。以下、ＢＤ光の反射率が極小値に向かう範囲において、ＤＶＤ光の反射率とＢＤ光の反射率が一致する入射角度をＤθと称する。また、ＣＤ光の反射率は、略３８度で、ＢＤ光の反射率よりも高くなる。以下、ＢＤ光の反射率が極小値に向かう範囲において、ＣＤ光の反射率とＢＤ光の反射率が一致する入射角度をＣθと称する。この角度Ｃθは、ＣＤ光の最大入射角度よりやや大きい角度である。
【００６０】
また、図５（ｂ）を参照して、実施例２の場合、入射角度が４５度あたりまでは、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率よりも低い。入射角度が略４６度になると、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率を上回る。また、入射角度が略４８度になると、ＤＶＤ
光の反射率は、ＢＤ光の反射率を上回る。その後、ＢＤ光の反射率は、ＢＤ光の最大入射角度である６８度付近まで、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率よりも低い値で推移する。このときのＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、略１０％〜略２０％であり、ＢＤ光の反射率は、略５％〜略２５％である。さらに、入射角度が略６８度を超えると、ＤＶＤ光、ＣＤ光の反射率は、ＢＤ光の反射率を下回る。
【００６１】
このように、実施例２の場合、角度Ｄθは、略４８度である。この角度Ｄθは、ＤＶＤ光の最大入射角度よりやや大きい角度である。また、角度Ｃθは、略３８度である。この角度Ｃθは、ＣＤ光の最大入射角度よりやや大きい角度である。
【００６２】
以上の関係から、入射角度が増加するに従ってＢＤ光の反射率が減少し、且つ、入射角度がＢＤ光の有効径の外縁側において、ＢＤ光の反射率が極小値を持つように、反射防止膜Ｒ１ａを形成すると、ＤＶＤ光およびＣＤ光については、逆に、入射角度が小さいほど、反射率が低くなり、入射角度が大きくなるほど、反射率が高くなる傾向があることがわかる。よって、このように反射防止膜Ｒ１ａを形成することにより、ＤＶＤ光の有効径よりも外側に入射するＤＶＤ光の不要光を減衰させることができ、また、ＣＤ光の有効径よりも外側に入射するＣＤ光の不要光を減衰させることができる。
【００６３】
次に、反射防止膜Ｒ１ａにおいて、ＢＤ光の反射率が極小値となる入射角度をどの範囲に設定するのが望ましいかについて検討する。
【００６４】
上記のように、レンズ面Ｒ１に入射するＢＤ光の強度は、ガウス分布となっている。このため、ＢＤ光の反射率が極小値となる入射角度は、ＢＤ光の有効径の最外角にＢＤ光が入射するときの入射角度（最大入射角度：本実施の形態では６８度）に近づけるのが望ましい。すなわち、ＢＤ光の反射率が極小値となる入射角度をＢＤ光の最大入射角度に近づけるほど、ＢＤ光の有効径の外縁部分の光強度を高めることができ、ビームスポットを小さく絞ることができる。なお、ＢＤ光の反射率が極小値となる入射角度の上限は、ＢＤ光の最大入射角度である。したがって、角度Ｄθは、少なくとも、ＢＤ光の最大入射角度より小さくなる。
【００６５】
また、図５（ａ）を参照すると、角度Ｄθの前後において、ＤＶＤ光に対する反射率が急峻に立ち上がっている。このことから、角度Ｄθを、ＤＶＤ光の最大入射角度（本実施の形態では４１度）より小さく設定すると、ＤＶＤ光の最大入射角度付近において、ＤＶＤ光の反射率が急激に増加することが、図５（ａ）に示す特性から推測される。たとえば、角度Ｄθを３８度程度に設定すると、最大入射角度付近におけるＤＶＤ光の反射率は１０％程度にまで立ち上がると推測される。こうなると、不要光のみならず、ＤＶＤ光の有効径に入射するＤＶＤ光もまた、有効径の外縁の領域において減衰することになってしまう。したがって、ＤＶＤ光のビームスポットを絞りにくくなり、また、ＤＶＤ光に対する対物レンズＲの透過率も低下する。また、このように角度Ｄθを設定すると、ＣＤ光についても、角度ＣθがＣＤ光の最大入射角度に接近するため、ＣＤ光の有効径に入射するＣＤ光もまた、有効径の外縁の領域において大きく減衰することになる。このため、ＣＤ光のビームスポットも絞りにくくなり、また、ＣＤ光に対する対物レンズＲの透過率も低下する。
【００６６】
以上の検討から、ＢＤ光に対する反射率特性が、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ＢＤ光の最大入射角度に近い角度範囲において極小値を持つように、反射防止膜Ｒ１ａを形成する場合、角度ＤθがＤＶＤ光の最大入射角度よりも大きくなるように、反射率の極小値を設定するのが望ましい。こうすると、ＢＤ光のビームスポットを小さく絞りながら、ＤＶＤ光の不要光とＣＤ光の不要光を効果的に減衰させることができる。
【００６７】
なお、不要光を除去する観点からは、角度ＤθをＤＶＤ光の最大入射角度になるべく近づけるのが望ましい。たとえば、実施例１、２の条件の場合、角度Ｄθは、４１度〜５０度程度に設定するのが望ましく、より望ましくは、４１度〜４５度程度に設定するのが望ましい。最も望ましくは、角度Ｄθを、ＤＶＤ光の最大入射角度である４１度（あるいは、それよりやや大きい角度）に設定する。つまり、角度Ｄθは、ＤＶＤ光の最大入射角度付近に設定するのが望ましく、少なくとも、ＤＶＤ光の最大入射角度からプラス方向に数度の範囲（精々１０度までの範囲）に設定するのが望ましい。こうすると、ＤＶＤ光の有効径の範囲内においてはＤＶＤ光の反射率を小さく抑えながら、ＤＶＤ光の最大入射角度付近において、ＤＶＤ光に対する反射率を急峻に大きくすることができ、ＤＶＤ光の不要光を効果的に減衰させることができる。また、ＣＤ光の反射率特性も、ＤＶＤ光の反射率特性と同様の傾向で変化するため、このように角度Ｄθを設定すると、ＣＤ光の不要光も、効果的に減衰させることができる。
【００６８】
図６は、対物レンズＲの入射瞳Ｐｙの位置に対するＢＤ光の透過率を示すグラフである。なお、瞳座標Ｐｙは、ＢＤ光の最外角（入射瞳）に対応するレンズ面Ｒ１の位置が１、レンズ面Ｒ１の光軸に対応するレンズ面Ｒ１の位置が０として、示されている。すなわち、瞳座標Ｐｙ＝１が、ＢＤ光の最大入射角度略７０度に対応する。
【００６９】
図示の如く、実施例１は、瞳座標Ｐｙが０．３〜０．７の領域において、実施例２よりも透過率が高くなっている。また、実施例１は、瞳座標Ｐｙが０〜０．２の領域および瞳座標Ｐｙが０．８の領域において、実施例２よりも透過率がやや低くなっている。瞳座標Ｐｙが０．３〜０．７の領域における実施例１と実施例２の透過率の差は、瞳座標Ｐｙが０〜０．２の領域および瞳座標Ｐｙが０．８の領域における実施例１と実施例２の透過率の差よりもかなり大きい。
【００７０】
したがって、実施例１のように角度ＤθをＤＶＤ光の最大入射角度に近付けた方が、ＢＤ光に対する対物レンズＲの透過率を高めることができ、この点においても、角度ＤθをＤＶＤ光の最大入射角度に近付けるのが有利であると言える。
【００７１】
＜対物レンズの効果＞
本実施の形態による対物レンズによれば、以下の効果が奏され得る。
【００７２】
角度Ｄθが、ＤＶＤ光の最大入射角度以上であって、ＢＤ光の最大入射角度以下の範囲に設定されるように、反射防止膜Ｒ１ａを形成することにより、ＢＤ光のビームスポットを小さく絞りながら、ＤＶＤ光の不要光とＣＤ光の不要光を効果的に減衰させることができる。
【００７３】
この場合、角度Ｄθを、ＤＶＤ光の最大入射角度付近に設定することにより、不要光をより好適に減衰させることができる。また、ＢＤ光に対して、良好な透過率を得ることができる。
【００７４】
＜光ピックアップ装置＞
以下、上記のようにして形成された対物レンズＲを用いた実施の形態について説明する。本実施の形態は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤに対応可能な光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。
【００７５】
図７は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。
【００７６】
光ピックアップ装置の光学系は、半導体レーザ１０１ａ〜１０１ｃと、発散レンズ１０２ａ、１０２ｂと、偏光ビームスプリッタ１０３ａ〜１０３ｃと、コリメータレンズ１０
４と、レンズアクチュエータ１０５と、立ち上げミラー１０６と、１／４波長板１０７と、アパーチャ１０８と、対物レンズ１０９と、ホルダ１１０と、対物レンズアクチュエータ１１１と、アナモレンズ１１２と、光検出器１１３を備えている。なお、対物レンズ１０９が、上記のようにして形成された対物レンズである。
【００７７】
半導体レーザ１０１ａ〜１０１ｃは、それぞれ、ＢＤ用のレーザ光（波長：４０５ｎｍ）と、ＤＶＤ用のレーザ光（波長：６６０ｎｍ）と、ＣＤ用のレーザ光（波長：７８５ｎｍ）を出射する。半導体レーザ１０１ａ〜１０１ｃは、記録または再生が行われるディスクに応じて択一的に使用される。
【００７８】
発散レンズ１０２ａ、１０２ｂは、半導体レーザ１０１ｂ、１０１ｃから出射されたＤＶＤ光とＣＤ光が、半導体レーザ１０１ａから出射されたＢＤ光と同様、光検出器１１３上に収束するように、ＤＶＤ光とＣＤ光の広がり角を調整する。
【００７９】
偏光ビームスプリッタ１０３ａ〜１０３ｃは、それぞれ、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光（Ｓ偏光）を略全反射するとともに、コリメータレンズ１０４側から入射されるレーザ光（Ｐ偏光）を略全透過する。
【００８０】
コリメータレンズ１０４は、偏光ビームスプリッタ１０３ｃ側から入射されるＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を略平行光に変換する。
【００８１】
コリメータレンズアクチュエータ１０５は、波長毎にコリメータレンズ１０４の位置を変化させるとともに、サーボ信号に応じてコリメータレンズ１０４を光軸方向に変位させる。これにより、各波長のレーザ光に生じる収差が補正される。立ち上げミラー１０６は、コリメータレンズ１０４側から入射された各波長のレーザ光を対物レンズ１０９に向かう方向に反射する。
【００８２】
１／４波長板１０７は、ディスクへと向かう各波長のレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光をディスクへ向かう際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射された各波長のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３ａ〜１０３ｃを透過する。アパーチャ１０８は、対物レンズ１０９に対するＢＤ光の有効径が適正となるように、ＢＤ光のビーム形状を円形形状に調整する。また、アパーチャ１０８は、ＤＶＤ光、ＣＤ光のビーム形状を円形形状に調整する。
【００８３】
対物レンズ１０９は、上記実施の形態の対物レンズＲのように、光源側に反射防止膜ｒａが形成されたレンズ面１０９ａ、ディスク側に反射防止膜ｒｂが形成されたレンズ面１０９ｂが形成されている。反射防止膜ｒａは、図５を参照して説明したように、ＤＶＤ光の最大入射角度４１度以上であって、ＢＤ光の最大入射角度６８度以下の範囲に角度Ｄθが設定されるように、形成されている。また、反射防止膜ｒｂは、図４を参照して説明したように、最大反射率が略１２％であり、且つ、レンズ面１０９ｂを透過するＢＤ光の入射角度が３０度のときに、ＢＤ光に対する反射率が極小値となるように形成されている。
【００８４】
ホルダ１１０は、１／４波長板１０７およびアパーチャ１０８と対物レンズ１０９を一体的に保持する。対物レンズアクチュエータ１１１は、従来周知の電磁駆動回路によって構成され、当該回路のうち、フォーカスコイル等のコイル部がホルダ１１０に装着されている。
【００８５】
アナモレンズ１１２は、偏光ビームスプリッタ１０３ａ側から入射された各波長のレーザ光に非点収差を導入する。光検出器１１３のセンサから出力される検出信号は、光検出器１１３の後段の信号演算回路（図示せず）によって、上記式（１）、（２）に従って演
算処理され、フォーカスエラー信号とプッシュプル信号が生成される。また、かかる信号演算回路は、これら８個のセンサから出力された検出信号を加算して再生ＲＦ信号を生成する。
【００８６】
本実施の形態の光ピックアップ装置によれば、上記対物レンズの実施の形態と略同様の効果が奏され得る。
【００８７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記の他に種々の変更が可能である。
【００８８】
たとえば、上記実施の形態では、レンズ面Ｒ１およびレンズ面Ｒ２の両方に、反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａが設けられたが、レンズ面Ｒ１のみに設けられても良い。
【００８９】
また、上記実施の形態では、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに対して互換性を持つ対物レンズが示されたが、当該レンズは、ＢＤとＤＶＤに対して互換性を持つ対物レンズに本発明を適用することも可能である。また、同様に、上記実施の形態では、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の光ピックアップ装置の構成が示されたが、ＢＤとＤＶＤに対して互換型の光ピックアップ装置に本発明を適用することも可能である。
【００９０】
また、上記実施の形態では、ＢＤ光に対する最大入射角度が６８度であるレンズ面Ｒ１が示されたが、レンズ面Ｒ１のＢＤ光に対する最大入射角度は、ＢＤ光を適正に集光可能であれば、どのような角度であっても良い。また、レンズ面Ｒ１のＤＶＤ光、ＣＤ光に対する最大入射角度も、適宜変更可能である。
【００９１】
また、上記実施の形態では、所定の厚みの二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウムの複数層構造の反射防止膜Ｒ１ａ、Ｒ２ａが示されたが、本発明に示す特性を有すれば、反射防止膜は、どのような厚み、層数、素材であっても良い。また、上記実施の形態では、対物レンズＲは、樹脂製のレンズが用いられたが、ガラス製のレンズが用いられても良い。
【００９２】
本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
Ｒ … 対物レンズ
Ｒ１ … レンズ面（レンズ部）
Ｒ１ａ… 反射防止膜
Ｒ２ … レンズ面（レンズ部）
Ｒ２ａ… 反射防止膜
１０４ … コリメータレンズ
１０９ … 対物レンズ
１０９ａ… レンズ面（レンズ部）
１０９ｂ… レンズ面（レンズ部）
ｒａ … 反射防止膜
ｒｂ … 反射防止膜
Ｄθ … 角度（第１の反射率と第２の反射率とが一致する径方向の位置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長帯域の第１のレーザ光と、前記第１の波長帯域よりも長波長側にある第２の波長帯域の第２のレーザ光が、それぞれ、平行光化されて入射する対物レンズにおいて、
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光を、それぞれ、第１の開口数と前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数で、スポット状に集束させるレンズ部と、
前記レンズ部の入射面に形成された反射防止膜と、
を備え、
前記入射面は、凸面により形成されるとともに、前記第１のレーザ光に対する第１の有効径が前記第２のレーザ光に対する第２の有効径よりも大きく設定されており、
前記反射防止膜は、前記入射面の径方向の位置と前記第１のレーザ光に対する第１の反射率との関係が、前記入射面の光軸から離れるに従って小さくなり、且つ、前記第１のレーザ光の有効径の外縁側の所定の位置において極小値を持つように形成され、前記第１の反射率と前記第２のレーザ光に対する第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置から前記第１の有効径の最も外側の位置までの範囲に設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の対物レンズにおいて、
前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置の近傍に設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項３】
請求項１に記載の対物レンズにおいて、
前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置から、前記第１および第２のレーザ光の入射角の変化量が１０度未満となる範囲に設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の対物レンズにおいて、
前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置に設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の対物レンズにおいて、
前記第１のレーザ光は、ブルーレイディスクに対応するレーザ光であり、
前記第２のレーザ光は、デジタルバーサタイルディスクに対応するレーザ光である、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項６】
請求項５に記載の対物レンズにおいて、
前記レンズ部は、コンパクトディスクに対応する第３のレーザ光を、コンパクトディスクに対応する第３の開口数で、スポット状に集束させ、
前記入射面は、前記第３のレーザ光に対する第３の有効径が、前記第２の有効径よりも小さく設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項７】
複数の波長帯域のレーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズによって平行光に変換された前記レーザ光が入射される請求項１ないし６の何れか一項に記載の対物レンズと、を有する
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１】
第１の波長帯域の第１のレーザ光と、前記第１の波長帯域よりも長波長側にある第２の波長帯域の第２のレーザ光が、それぞれ、平行光化されて入射する対物レンズにおいて、
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光を、それぞれ、第１の開口数と前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数で、スポット状に集束させるレンズ部と、
前記レンズ部の入射面に形成された反射防止膜と、
を備え、
前記入射面は、凸面により形成されるとともに、前記第１のレーザ光に対する第１の有効径が前記第２のレーザ光に対する第２の有効径よりも大きく設定されており、
前記反射防止膜は、前記入射面の径方向の位置と前記第１のレーザ光に対する第１の反射率との関係が、前記入射面の光軸から離れるに従って小さくなり、且つ、前記第１のレーザ光の有効径の外縁側の所定の位置において極小値を持つように形成され、前記第１の反射率と前記第２のレーザ光に対する第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置から前記第１の有効径の最も外側の位置までの範囲に設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の対物レンズにおいて、
前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置の近傍に設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項３】
請求項１に記載の対物レンズにおいて、
前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置から、前記第１および第２のレーザ光の入射角の変化量が１０度未満となる範囲に設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の対物レンズにおいて、
前記第１の反射率と前記第２の反射率とが一致する前記入射面の径方向の位置が、前記第２の有効径の最も外側の位置に設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の対物レンズにおいて、
前記第１のレーザ光は、ブルーレイディスクに対応するレーザ光であり、
前記第２のレーザ光は、デジタルバーサタイルディスクに対応するレーザ光である、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項６】
請求項５に記載の対物レンズにおいて、
前記レンズ部は、コンパクトディスクに対応する第３のレーザ光を、コンパクトディスクに対応する第３の開口数で、スポット状に集束させ、
前記入射面は、前記第３のレーザ光に対する第３の有効径が、前記第２の有効径よりも小さく設定されている、
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項７】
複数の波長帯域のレーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズによって平行光に変換された前記レーザ光が入射される請求項１ないし６の何れか一項に記載の対物レンズと、を有する
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１４７２４（Ｐ２０１３−１１４７２４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１６０７（Ｐ２０１１−２６１６０７）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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