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JP2005044461A - Lens, optical system using the same, optical head, and optical disc apparatus - Google Patents

Lens, optical system using the same, optical head, and optical disc apparatus Download PDF

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JP2005044461A
JP2005044461A JP2003279507A JP2003279507A JP2005044461A JP 2005044461 A JP2005044461 A JP 2005044461A JP 2003279507 A JP2003279507 A JP 2003279507A JP 2003279507 A JP2003279507 A JP 2003279507A JP 2005044461 A JP2005044461 A JP 2005044461A
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JP
Japan
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lens
wavelength
dvd
light
wavefront aberration
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003279507A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Sugi
靖幸 杉
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Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
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Abstract

【課題】透明基板の厚さが異なる複数種の光記録媒体夫々に対し高い光利用効率で光ビー
ムを情報記録面に集光させることができる。
【解決手段】本発明にかかるレンズは、波長λiの複数種の単色光を集光させる多波長用
のレンズにおける一方のレンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異な
る複数の非球面部に分割されている。各非球面部の各々隣接する非球面部同士の隣接部に
おけるレンズ光軸に平行な方向の段差量をレンズ光軸に近い順にDjとしたときに、隣接
部における段差のうちの半分以上の段差で、各波長λiに対するAijの値のうち最小のも
のをMIN(Aij)、最大のものをMAX(Aij)としたときに下記式を満足する。
MAX(Aij)/MIN(Aij)<3
ここで、Aij=絶対値(Bij−mij)、Bij=(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−C、ni:波長λi
におけるレンズの屈折率、mij:Bijに最も値が近い整数、C:補正項である。
【選択図】図1
A light beam can be focused on an information recording surface with high light utilization efficiency for each of a plurality of types of optical recording media having different thicknesses of transparent substrates.
A lens according to the present invention has different refractive powers in a common use region for all monochromatic light of one lens surface in a multi-wavelength lens for condensing a plurality of types of monochromatic light of wavelength λi. It is divided into a plurality of aspheric surfaces. More than half of the steps in the adjacent portions, where Dj is the step amount in the direction parallel to the lens optical axis in the adjacent portions of the adjacent aspheric portions of each aspheric portion. Therefore, the following equation is satisfied when the minimum value of Aij for each wavelength λi is MIN (Aij) and the maximum value is MAX (Aij).
MAX (Aij) / MIN (Aij) <3
Here, Aij = absolute value (Bij−mij), Bij = (absolute value (Dj)) * (ni−1) / λi−C, ni: wavelength λi
The refractive index of the lens at, mij: an integer closest to Bij, and C: a correction term.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、複数種類の単色光を用いる多波長用光学系であって、例えばCD(Compact
Disc:CD−RなどのCDも含む)やDVD(Digital Versatile Disc)や、ブルーレー
ザー対応ディスク(AOD)など種類が異なる光記録媒体に対応できる互換型の記録再生
装置に用いられうる汎用の多波長用レンズ、多波長用光学系、光ヘッド、及び光ディスク
装置に関する。
The present invention relates to a multi-wavelength optical system that uses a plurality of types of monochromatic light.
Disc: including a CD such as a CD-R), DVD (Digital Versatile Disc), blue laser compatible disc (AOD), etc. The present invention relates to a wavelength lens, a multi-wavelength optical system, an optical head, and an optical disc apparatus.

従来より、CDやDVDなどの種類が異なる光ディスクをともに再生することができる
ようにした互換型光ディスク装置が提案されている。CDやDVDなど(以下、これらを
まとめて光ディスクという)は、いずれも透明な基板が用いられ、この透明基板の一方の
面に情報記録面が設けられている。そして、光ディスクは、透明基板を2枚、それらの情
報記録面を向かい合わせにして貼り合わせた構成をなすか、あるいは、かかる透明基板を
透明な保護基板と、透明基板の情報記録面が保護基板と向かい合うようにして貼り合わせ
た構成をなしている。かかる構成の光ディスクに記憶された情報信号を再生する場合には
、光ディスク装置により光源からのレーザビームを光ディスクの情報記録面に透明基板を
介して集光させる必要がある。レーザビームの波長は、後に述べるようにCDにおいて用
いられる場合とDVDにおいて用いられる場合とでは異なる。レーザビームを集光させる
ために、光ディスク装置では、対物レンズが使用されている。ここで、CDにおいて用い
られる透明基板の厚さは1.2mmであるのに対して、DVDにおいて用いられる透明基板
の厚さは0.6mmであり、光ディスクの種類(レーザビームの波長の違い)に応じて情報
記録面が設けられている透明基板の厚さが異なる。種類が異なる光ディスクを再生する光
ディスク装置では、光ディスクの種類に応じて透明基板の厚さが異なっても、レーザビー
ムを情報記録面に集光させる必要がある。また、近年提案されている新しい光ディスク装
置は、情報の再生のために波長400nm程度の青色レーザを用いることが提案されてい
る。従って、光ディスク装置では、下位互換のためCD及び現行のDVDに加えて、その
ような新しい光ディスクも同時に利用できることが期待されている。
Conventionally, compatible optical disk apparatuses have been proposed that can play back together optical disks of different types such as CDs and DVDs. A CD or DVD (hereinafter collectively referred to as an optical disk) uses a transparent substrate, and an information recording surface is provided on one surface of the transparent substrate. The optical disk has a configuration in which two transparent substrates are bonded together with their information recording surfaces facing each other, or such a transparent substrate is a transparent protective substrate, and the information recording surface of the transparent substrate is a protective substrate. It is structured to be pasted so as to face each other. When reproducing the information signal stored in the optical disk having such a configuration, it is necessary to focus the laser beam from the light source on the information recording surface of the optical disk via a transparent substrate by the optical disk device. The wavelength of the laser beam differs depending on whether it is used in a CD or a DVD as described later. In order to focus the laser beam, an objective lens is used in the optical disc apparatus. Here, the thickness of the transparent substrate used in the CD is 1.2 mm, whereas the thickness of the transparent substrate used in the DVD is 0.6 mm, which depends on the type of optical disk (difference in laser beam wavelength). The thickness of the transparent substrate provided with the information recording surface is different. In an optical disc apparatus that reproduces optical discs of different types, it is necessary to focus the laser beam on the information recording surface even if the thickness of the transparent substrate varies depending on the type of optical disc. In addition, it has been proposed that a new optical disk apparatus that has been recently proposed uses a blue laser having a wavelength of about 400 nm for information reproduction. Therefore, it is expected that such a new optical disc can be used simultaneously with the optical disc apparatus in addition to the CD and the current DVD for backward compatibility.

このような互換型光ディスク装置としては、ピックアップに光ディスクの種類毎に対物
レンズを設け、使用する光ディスクの種類に応じて対物レンズを交換したり、光ディスク
の種類毎にピックアップを設け、使用する光ディスクの種類に応じてピックアップを交換
したりすることが考えられる。しかしながら、コストの面や装置の小型化を実現するため
には、対物レンズとして、光ディスクのいずれの種類にも同じレンズを用いることができ
るようにすることが望ましい。
As such a compatible optical disc device, an objective lens is provided for each type of optical disc in the pickup, and the objective lens is exchanged according to the type of the optical disc to be used, or a pickup is provided for each type of optical disc. It is conceivable to change the pickup depending on the type. However, in order to realize cost reduction and downsizing of the apparatus, it is desirable that the same lens can be used for any kind of optical disk as the objective lens.

かかる対物レンズの一代表例として、特許文献1に記載のものがある。この文献に記載
された対物レンズは、半径方向に3以上の輪帯状レンズ面に区分され、1つおきの輪帯状
レンズ面と他の1つおきの輪帯状レンズ面とは屈折力を異にしている。そして、同じ波長
のレーザビームに対し、1つおきの輪帯状レンズ面が、例えば、薄い透明基板(0.6mm
)の光ディスク(DVD)の情報記録面にレーザビームを集光させ、他の1つおきの輪帯
状レンズ面が、例えば、厚い透明基板(1.2mm)の光ディスク(CD)の情報記録面に
レーザビームを集光させる。
As a representative example of such an objective lens, there is one described in Patent Document 1. The objective lens described in this document is divided into three or more annular lens surfaces in the radial direction, and every other annular lens surface and the other annular lens surfaces have different refractive powers. ing. For every laser beam of the same wavelength, every other annular lens surface is, for example, a thin transparent substrate (0.6 mm
) Is focused on the information recording surface of the optical disc (DVD), and every other ring-shaped lens surface is, for example, a laser on the information recording surface of the optical disc (CD) of a thick transparent substrate (1.2 mm). Focus the beam.

また、他の代表例として、特許文献2に記載のものがある。この文献には、薄い透明基
板のDVDに対しては、短波長(635nmまたは650nm)のレーザビームを使用し、厚い
透明基板のCDに対しては、長波長(780nm)のレーザビームを使用する光ディスク装
置が開示されている。この光ディスク装置は、これらレーザビームに共通に使用される対
物レンズを有している。そして、この対物レンズは、正のパワーを有する屈折レンズの一
方の面に輪帯状の微細な段差が密に設けられてなる回折レンズ構造が形成されたものであ
る。かかる回折レンズ構造は、薄い透明基板のDVDに対して短波長のレーザビームの回
折光を、厚い透明基板のCDに対して長波長のレーザビームの回折光を情報記録面に集光
するように設計されている。そして、いずれの回折光も同一次数の回折光を情報記録面に
集光するように設計されている。なお、DVDに対して短波長のレーザビームを用いるの
は、CDに比べてDVDの記録密度は高く、このために、ビームスポットを小さく絞る必
要があるためである。よく知られているように、光スポットの大きさは、波長に比例し、
開口数NAに反比例する。
Another representative example is described in Patent Document 2. This document uses a short wavelength (635 nm or 650 nm) laser beam for a thin transparent substrate DVD and a long wavelength (780 nm) laser beam for a thick transparent substrate CD. An optical disc apparatus is disclosed. This optical disc apparatus has an objective lens commonly used for these laser beams. In this objective lens, a diffractive lens structure is formed in which minute steps of an annular zone are densely provided on one surface of a refractive lens having a positive power. Such a diffractive lens structure condenses the diffracted light of the short wavelength laser beam on the DVD of the thin transparent substrate and the diffracted light of the long wavelength laser beam on the information recording surface of the CD of the thick transparent substrate. Designed. Each diffracted light is designed to collect the same order of diffracted light on the information recording surface. The reason for using a laser beam with a short wavelength for DVD is that the recording density of DVD is higher than that of CD, and it is therefore necessary to narrow down the beam spot. As is well known, the size of the light spot is proportional to the wavelength,
It is inversely proportional to the numerical aperture NA.

レンズ面に輪帯状位相シフタを設けた輪帯位相補正レンズ方式の対物レンズも提案され
ている(例えば、特許文献3)。この対物レンズでは、まず、DVDに使用する、波長λ
1が640nmのレーザビームによる波面収差をなくすようにしたレンズ面を基準とする。さ
らに、この対物レンズでは、半径方向に複数の輪帯状の屈折面に区分し、これら屈折面を
夫々この基準レンズ面から所定の段差(レンズ中心からi番目の段差をdiとする)をもっ
て形成する。かかる段差diにより、夫々の屈折面によってDVDのレーザビームが基準
レンズ面に対してこの波長λ1の整数mi倍だけ位相シフトすることにより、CD系の波面
収差を低減するものである。
An objective lens of an annular zone correction lens system in which an annular zone phase shifter is provided on the lens surface has also been proposed (for example, Patent Document 3). In this objective lens, first, the wavelength λ used for the DVD is used.
1 is based on a lens surface that eliminates wavefront aberration caused by a 640 nm laser beam. Further, this objective lens is divided into a plurality of zonal refracting surfaces in the radial direction, and these refracting surfaces are formed with predetermined steps from the reference lens surface (the i-th step from the lens center is d i ). To do. Due to the level difference d i , the DVD laser beam is phase-shifted by an integral number m i times the wavelength λ 1 with respect to the reference lens surface by the respective refractive surfaces, thereby reducing the wavefront aberration of the CD system.

特開平9−145995号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-145995 特開2000−81566号公報JP 2000-81666 A 特開2001−51192号公報JP 2001-51192 A

上記いずれの従来例でも、DVD,CDともに共通の対物レンズを用いることができる
から、対物レンズを含めてDVD,CD毎に使用部材を交換するための手段などが不要と
なり、コストの面や構成の簡略化の点で有利となる。しかしながら、上記特許文献1では
、DVD、CD毎に対物レンズでの利用する輪帯状レンズ面が異なるため、入射レーザビ
ームに対して無効となる部分が多く、光利用効率が著しく低いという問題がある。
In any of the above conventional examples, since a common objective lens can be used for both DVD and CD, means for exchanging members used for each DVD and CD including the objective lens becomes unnecessary, and the cost and configuration are reduced. This is advantageous in terms of simplification. However, in Patent Document 1, since the annular lens surface used in the objective lens is different for each DVD and CD, there are many portions that are ineffective with respect to the incident laser beam, and the light utilization efficiency is extremely low. .

また、上記特許文献2では、回折レンズ構造による回折光を利用しているため、異なる
波長の夫々に対する回折効率を同時に100%にすることはできないという問題がある。な
お、この回折レンズでは、DVDに用いる短波長(635nmまたは650nm)のレーザビー
ムとCDに用いる長波長(780nm)のレーザビームに対し、それらのほぼ中間の波長で
回折効率が100%となるようにして、使用したレーザビームに対して回折効率がバランス
するようにしている。また、レンズ面に回折レンズ構造を設けるため、微小な段差が必要
になるが、製造上の誤差の影響を受け易く、回折構造が設計からずれた場合、回折効率の
劣化を招くことになる。このように、回折効率の劣化やそもそも回折効率が100%に達し
ないということは、入射光の全てを光ディスクの透明基板に設けられた情報記録面に集光
することはできないことを意味しており、これが光量損失となる。
Moreover, in the said patent document 2, since the diffracted light by a diffractive lens structure is utilized, there exists a problem that the diffraction efficiency with respect to each of a different wavelength cannot be made into 100% simultaneously. In this diffractive lens, the diffraction efficiency is 100% at a wavelength almost intermediate between the short wavelength (635 nm or 650 nm) laser beam used for DVD and the long wavelength (780 nm) laser beam used for CD. Thus, the diffraction efficiency is balanced with respect to the used laser beam. In addition, since a diffractive lens structure is provided on the lens surface, a minute step is required, but it is easily affected by manufacturing errors, and if the diffractive structure deviates from the design, the diffraction efficiency is deteriorated. As described above, the deterioration of the diffraction efficiency or the fact that the diffraction efficiency does not reach 100% means that all of the incident light cannot be condensed on the information recording surface provided on the transparent substrate of the optical disk. This is a light loss.

さらに、上記特許文献3に開示された輪帯位相補正レンズ方式では、DVDのレーザビ
ームに対して波面収差をなくすように設計したレンズ面を基準面とし、これより、CDの
レーザビームに対する波面収差を低減するように、この基準面からDVDのレーザビーム
の波長λ1の整数mi倍の段差diだけ窪ませて屈折面としている。また、その際に前記段
差の形成により各輪帯域での集光点位置が前記段差形成でシフトするため、集光点位置が
シフトしないように各輪帯域の曲面形状を設計するというものである。しかし前記特許文
献3の従来例ではDVDの波面収差は充分に低減できているが、CDのレーザビームに対
して、波面収差を充分に低減することができていない。波面収差の値としては、RMS波
面収差値としてマレシャル評価基準の0.07λRMS以下とすれば良いことが多数の先
行文献(オプトロニクス社発行の光学入門の198ページ、平成2年11月26日発行、
など)に記載されており、前記特許文献3でも0.07λRMS以下とするような実施形
態が記述されている。しかし、0.07λRMS以下というのは光ディスク装置の場合、
光ディスク装置全体としての目標値となるべき値であり、対物レンズ単体での目標値とし
てはまだ不十分な値である。光ディスク装置全体としては、レーザーの非点隔差やコリメ
ータレンズの収差、反射ミラーや透過ミラーの収差や、光ピックアップと光ディスクとの
チルトズレなど、RMS波面収差を劣化させる要因は多々あるので、対物レンズ単体とし
ては0.07λRMS以下ということではなく、できるだけ小さいRMS波面収差値とす
ることが求められている。具体的には対物レンズ単体では0.035λRMS以下のRM
S波面収差値とすることが望ましいが、更に望ましくは0.030λRMS以下、更に望
ましくは0.025λRMS以下のRMS波面収差値とすることが望ましいが、前記特許
文献3では、実施形態1でDVDが0.001λRMS、CDが0.047λRMSであ
り、実施形態2ではDVDが0.019λRMS、CDが0.037λRMSであって、
DVDの波面収差は良好な値であるが、CDにおいて0.037λRMS以上の値にしか
なっておらず、DVD、CD共に良好な波面収差値を得るに至ってはいない。
Furthermore, in the annular phase correction lens system disclosed in Patent Document 3, a lens surface designed so as to eliminate wavefront aberration with respect to a DVD laser beam is used as a reference surface. to reduce, and the refractive surface by depressing only the laser beam having the wavelength lambda 1 integer m i times the level difference d i of the DVD from the reference plane. Further, at this time, since the condensing point position in each annular zone is shifted by the formation of the step due to the formation of the step, the curved surface shape of each annular zone is designed so as not to shift the condensing point position. . However, in the conventional example of Patent Document 3, the wavefront aberration of the DVD can be sufficiently reduced, but the wavefront aberration cannot be sufficiently reduced with respect to the CD laser beam. As for the value of wavefront aberration, it is sufficient that the RMS wavefront aberration value should be 0.07λRMS or less of the Marshallian evaluation standard (manufactured by Optronics, page 198 of optical introduction, published on November 26, 1990,
Etc.), and the patent document 3 also describes an embodiment that is 0.07λ RMS or less. However, in the case of an optical disk device, 0.07λ RMS or less is
This is a value that should be the target value for the entire optical disc apparatus, and is still insufficient as a target value for the objective lens alone. The optical disk device as a whole has many factors that degrade the RMS wavefront aberration, such as the laser astigmatism, the aberration of the collimator lens, the aberration of the reflection mirror and the transmission mirror, and the tilt shift between the optical pickup and the optical disk. Therefore, it is required that the RMS wavefront aberration value be as small as possible, not 0.07λ RMS or less. Specifically, the objective lens alone has an RM of 0.035λ RMS or less.
Although it is desirable to set the S wavefront aberration value, it is more desirable that the RMS wavefront aberration value be 0.030λ RMS or less, and even more desirably 0.025λ RMS or less. However, in Patent Document 3, the DVD is the first embodiment. 0.001λRMS, CD is 0.047λRMS, and in Embodiment 2, DVD is 0.019λRMS, CD is 0.037λRMS,
The wavefront aberration of DVD is a good value, but it is only 0.037λRMS or more in CD, and a good wavefront aberration value has not been obtained for both DVD and CD.

本発明の目的は、かかる問題を解消し、複数種の光記録媒体夫々に対し、可及的に波面
収差が低減された状態で、しかも、高い光利用効率で光ビームを情報記録面に集光させる
ことができるようにしたレンズとそのレンズを用いた光学系、光ヘッド、光ディスク装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate such a problem and to collect a light beam on an information recording surface with a high light utilization efficiency in a state where wavefront aberration is reduced as much as possible for each of a plurality of types of optical recording media. It is an object of the present invention to provide a lens that can emit light, an optical system using the lens, an optical head, and an optical disk device.

本発明にかかる多波長用レンズは、波長λi(i=1、2、3、4、・・・)の複数種類の
単色光をそれぞれ屈折作用により集光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方の
レンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割
されており、分割されている各非球面部のそれぞれ隣接する非球面部同士の隣接部におけ
るレンズ光軸に平行な方向の段差量をレンズ光軸に近い順にDj(j=1、2、3、4、
・・・)としたときに、前記隣接部における段差のうちの少なくとも半分以上の段差にお
いて、各波長λiに対する下記Aijの値のうち最小のものをMIN(Aij)、最大のものをMAX(
Aij)としたときに下記数式を満足するものである。
MAX(Aij)/MIN(Aij)<3
ここで、
Aij=絶対値(Bij−mij)
Bij=(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−C
ni:波長λiにおけるレンズの屈折率
mij:Bijに最も値が近い整数
C:補正項
好適な実施の形態における補正項Cは、前記隣接部の波長λi時のNAに基づいて算出
されるものである。
The multi-wavelength lens according to the present invention includes at least one of the multi-wavelength lenses for condensing a plurality of types of monochromatic light having wavelengths λi (i = 1, 2, 3, 4,...) By refraction. The common use area for all the monochromatic light of the lens surface is divided into a plurality of aspherical portions having different refractive powers, and the aspherical portions adjacent to each of the divided aspherical portions are adjacent to each other. The steps in the direction parallel to the lens optical axis are set to Dj (j = 1, 2, 3, 4,
)), The minimum value of the following Aij values for each wavelength λi is MIN (Aij) and the maximum value is MAX (
Aij) satisfies the following mathematical formula.
MAX (Aij) / MIN (Aij) <3
here,
Aij = Absolute value (Bij−mij)
Bij = (absolute value (Dj)) * (ni-1) / λi−C
ni: Refractive index of lens at wavelength λi
mij: integer closest to Bij C: correction term The correction term C in the preferred embodiment is calculated based on the NA at the wavelength λi of the adjacent portion.

さらに、好適には、本発明にかかる多波長用レンズは、波長λi(i=1、2、3、4、
・・・)の複数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集光させる多波長用のレンズにお
ける少なくとも一方のレンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異なる
複数の非球面部に分割されており、分割されている各非球面部のそれぞれ隣接する非球面
部同士の隣接部におけるレンズ光軸に平行な方向の段差量をDj(j=1、2、3、4、
・・・:レンズ光軸に近い順とする)、波長λiの光が入射したときのj番目の隣接部間
のNAをNAijとしたときに、前記隣接部における段差のうちの少なくとも半分以上の
段差において、各波長λiに対する下記Aijの値のうち最小のものをMIN(Aij)、最大のも
のをMAX(Aij)としたときに次式を満足するものである。さらに、全ての隣接段差におい
てこの式を満足することが好ましい。
MAX(Aij)/MIN(Aij)<3
ここで、Aij=絶対値(Bij−mij)
Bij=(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−(NAij2)*K/λi
ni:波長λiにおけるレンズの屈折率
mij:Bijに最も値が近い整数
K=0.0004ミリメートル (NAij<0.55のとき)
K=0.0005ミリメートル (NAij>=0.55のとき)
さらに、次式を満足することが望ましい。また、全ての隣接段差においてこの式を満足
することが好ましい。
MAX(Aij)/MIN(Aij)<2
Further preferably, the multi-wavelength lens according to the present invention has a wavelength λi (i = 1, 2, 3, 4,
..)) A plurality of aspherical surfaces having different refractive powers in common use regions for all the monochromatic light of at least one lens surface in a multi-wavelength lens for condensing the plurality of types of monochromatic light by refraction. Dj (j = 1, 2, 3, 4, Dj (j = 1, 2, 3, 4,) in the direction parallel to the lens optical axis at the adjacent portions of the adjacent aspherical portions.
...: In the order close to the optical axis of the lens), when NAi between the j-th adjacent portions when light of wavelength .lamda.i is incident is NAij, at least half of the steps in the adjacent portions. Of the steps, the following expression is satisfied when MIN (Aij) is the minimum value and MAX (Aij) is the maximum value of the following Aij for each wavelength λi. Furthermore, it is preferable to satisfy this equation for all adjacent steps.
MAX (Aij) / MIN (Aij) <3
Where Aij = absolute value (Bij−mij)
Bij = (absolute value (Dj)) * (ni-1) / λi− (NAij 2 ) * K / λi
ni: Refractive index of lens at wavelength λi
mij: integer closest to Bij
K = 0.004 mm (when NAij <0.55)
K = 0.005mm (when NAij> = 0.55)
Furthermore, it is desirable to satisfy the following formula. Moreover, it is preferable that this formula is satisfied in all adjacent steps.
MAX (Aij) / MIN (Aij) <2

本発明にかかる他の多波長用レンズは、波長λi(i=1、2、3、4、…)の複数種類の
単色光をそれぞれ屈折作用により集光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方の
レンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割
されており、前記分割されている各非球面部は非球面部同士の隣接部において微小な範囲
が前記非球面とは異なる形状を有しており、前記分割されている各非球面部を前記隣接部
まで延長した場合におけるレンズ光軸に平行な方向の前記隣接部での前記延長した非球面
同士の段差量をレンズ光軸に近い順にDj(j=1、2、3、4、・・・:レンズ光軸に
近い順とする)、波長λiの光が入射したときのj番目の隣接部間のNAをNAijとした
ときに、、前記隣接部における段差のうちの少なくとも半分以上の段差において、各波長
λiに対する下記Aijの値のうち最小のものをMIN(Aij)、最大のものをMAX(Aij)とした
ときに次式を満足するものである。
MAX(Aij)/MIN(Aij)<3
ここで、Aij=絶対値(Bij−mij)
Bij=(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−(NAij2)*K/λi
ni:波長λiにおけるレンズの屈折率
mij:Bijに最も値が近い整数
K=0.0004ミリメートル (NAij<0.55のとき)
K=0.0005ミリメートル (NAij>=0.55のとき)
Another multi-wavelength lens according to the present invention is at least one of the multi-wavelength lenses for condensing a plurality of types of monochromatic light having wavelengths λi (i = 1, 2, 3, 4,...) By refraction. The common use area for all the monochromatic light in the lens surface is divided into a plurality of aspherical portions having different refractive powers, and each of the divided aspherical portions is minute in the adjacent portion between the aspherical portions. The range has a shape different from that of the aspheric surface, and the extended non-spherical portion at the adjacent portion in a direction parallel to the optical axis of the lens when the divided aspheric surface portions are extended to the adjacent portion. The step amount between the spherical surfaces is Dj (j = 1, 2, 3, 4,...: The order close to the lens optical axis) in order from the lens optical axis, and the j-th when the light of wavelength λi is incident. When the NA between adjacent parts is NAij, the level difference in the adjacent part Of these steps, the following equation is satisfied when the minimum value of the following Aij for each wavelength λi is MIN (Aij) and the maximum value is MAX (Aij).
MAX (Aij) / MIN (Aij) <3
Where Aij = absolute value (Bij−mij)
Bij = (absolute value (Dj)) * (ni-1) / λi− (NAij 2 ) * K / λi
ni: Refractive index of lens at wavelength λi
mij: integer closest to Bij
K = 0.004 mm (when NAij <0.55)
K = 0.005mm (when NAij> = 0.55)

上述のいずれかの多波長用レンズにおいて、微小な範囲において前記非球面とは異なる
形状は、金型抜き方向の抜き勾配を有していることが望ましい。また、上述のいずれかの
多波長用レンズにおいて、前記微小な範囲において前記非球面とは異なる形状は、微小な
R形状であることがさらに望ましい。
上述のレンズは、光学系、光学ヘッド、光ディスク装置に用いられる。
In any one of the above-described multi-wavelength lenses, it is desirable that the shape different from the aspherical surface in a minute range has a draft in the mold drawing direction. In any of the above-described multi-wavelength lenses, the shape different from the aspherical surface in the minute range is more preferably a minute R shape.
The above-described lens is used in an optical system, an optical head, and an optical disk device.

また、本発明にかかる他の正のパワーを有し、光源からの光を集光してあるピント面上
に光スポットを形成するレンズにおいて、前記レンズの片側もしくは両側のレンズ面に使
用領域とその外側に位置する不使用領域を設け、当該不使用領域にも前記光源からの光が
入射した場合において、前記使用領域のみに前記光源からの光を入射させたときに得られ
る光スポット径よりも前記使用領域及び不使用領域の双方に前記光源からの光を入射させ
たときの光スポット径の方が小さいことを特徴とするものである。
Further, in the lens having another positive power according to the present invention and forming a light spot on the focus surface on which the light from the light source is condensed, a use area is provided on the lens surface on one side or both sides of the lens. When the light from the light source is incident on the unused area, the light spot diameter obtained when the light from the light source is incident only on the used area is provided. Also, the light spot diameter is smaller when light from the light source is incident on both the use area and the non-use area.

このレンズにおいて、前記レンズは複数の波長の単色光を集光する多波長用レンズであ
って、第1の波長に対する不使用領域は前記第1の波長とは別の第2の波長においては使
用領域となっていることが好ましい。さらにこの多波長用レンズにおいて、前記第1の波
長に対する不使用領域であって、前記第2の波長に対して使用領域となっている領域にお
いて、レンズ面の片側もしくは両側の面が分割されており、前記分割されている面のそれ
ぞれを前記第2の波長を有する光が通過することによって生じる波面収差に基づく位相差
がほぼ整数倍であることが望ましい。
In this lens, the lens is a multi-wavelength lens that condenses monochromatic light of a plurality of wavelengths, and the unused area for the first wavelength is used at a second wavelength different from the first wavelength. It is preferable that it is a region. Further, in this multi-wavelength lens, one or both surfaces of the lens surface are divided in a non-use region for the first wavelength and a use region for the second wavelength. In addition, it is desirable that the phase difference based on the wavefront aberration caused by the light having the second wavelength pass through each of the divided surfaces is approximately an integral multiple.

本発明によれば、透明基板の厚さが異なる2種類以上の光ディスクに対して、回折レン
ズ構造を用いずに、屈折作用によって記録または再生に必要な開口(NA)で全ての光束
を所望とする位置に可及的に少ない収差で集光させることができ、光利用効率をより高め
ることができる。また、本発明は複数の単色光を用いる多波長用光学系において、分割さ
れたいずれの非球面も各単色光の固有の波長に対応した単一の焦点を有するとともに、前
記各単色光の固有の波長に対応した焦点はそれぞれ異なる位置に配置することができ、光
通信等における光学系においてもその利用が可能である。
According to the present invention, with respect to two or more types of optical discs having different thicknesses of transparent substrates, all light beams can be obtained with an aperture (NA) necessary for recording or reproduction by refraction without using a diffractive lens structure. Therefore, the light can be condensed with as little aberration as possible, and the light utilization efficiency can be further increased. Further, the present invention provides a multi-wavelength optical system using a plurality of monochromatic lights, and each of the divided aspherical surfaces has a single focal point corresponding to a unique wavelength of each monochromatic light, and the unique characteristics of each monochromatic light. The focal points corresponding to the wavelengths can be arranged at different positions, and can also be used in an optical system in optical communication or the like.

いま、厚さt1の透明基板を用いた第1の光ディスクに対し、これを用いる光ディスク
装置での対物レンズが良好に収差補正され、この基板に設けられた情報記録面にレーザビ
ームが良好に集光するものとする。かかる光ディスク装置にこの透明基板とは異なる厚さ
t2の透明基板を用いた第2の光ディスクを使用した場合、この透明基板の厚さt2が厚さ
t1と異なるために、この対物レンズと厚さt2の透明基板とによって球面収差が生じ、こ
の厚さt2の透明基板に設けられている情報記録面にレーザビームが良好に集光しない。
Now, with respect to a first optical disk using a transparent substrate having a thickness t1, an objective lens in an optical disk apparatus using the first optical disk is satisfactorily corrected for aberrations, and a laser beam is collected on an information recording surface provided on the substrate. It shall shine. When a second optical disk using a transparent substrate having a thickness t2 different from that of the transparent substrate is used in such an optical disk apparatus, the thickness t2 of the transparent substrate is different from the thickness t1, so Spherical aberration is caused by the transparent substrate of t2, and the laser beam is not focused well on the information recording surface provided on the transparent substrate of thickness t2.

一方、かかる対物レンズと透明基板からなる光学系に異なる波長のレーザビームを用い
ると、色収差が生ずる。ここで、色収差とは、波長の異なるレーザビームを対物レンズに
照射した場合に各々のレーザビームに対応して生ずる球面収差の差をいう。例えば、波長
655nmのレーザビームと、波長790nmのレーザビームを対物レンズに照射する場
合における色収差は、波長655nmのレーザビームを対物レンズに照射した場合に生じ
る球面収差と、波長790nmのレーザビームを対物レンズに照射した場合に生じる球面
収差の差である。
On the other hand, when laser beams having different wavelengths are used in an optical system composed of such an objective lens and a transparent substrate, chromatic aberration occurs. Here, chromatic aberration refers to a difference in spherical aberration generated corresponding to each laser beam when the objective lens is irradiated with laser beams having different wavelengths. For example, when the objective lens is irradiated with a laser beam with a wavelength of 655 nm and a laser beam with a wavelength of 790 nm, the chromatic aberration is the spherical aberration that occurs when the objective lens is irradiated with the laser beam with a wavelength of 655 nm, and the laser beam with a wavelength of 790 nm is the objective. This is the difference in spherical aberration that occurs when the lens is irradiated.

つまり、厚みがt1の場合の球面収差をSA(t1)、厚みがt2の場合の球面収差を
SA(t2)とし、また、波長λ1のレーザビームに対して生じる球面収差をSA(λ1
)、波長λ2のレーザビームに対して生じる球面収差をSA(λ2)とすると、波長が異
なることによる色収差は、前記球面収差の差(SA(λ2)−SA(λ1))で表される
。このとき、次の数式が出来るだけ、成り立つようにレンズ面を設計することが好ましい

(t)−S(t)=−(S(λ)−S(λ))
That is, the spherical aberration when the thickness is t1 is SA (t1), the spherical aberration when the thickness is t2 is SA (t2), and the spherical aberration generated with respect to the laser beam having the wavelength λ1 is SA (λ1).
), Where SA (λ2) is the spherical aberration generated for the laser beam having the wavelength λ2, the chromatic aberration due to the difference in wavelength is expressed by the difference of the spherical aberration (SA (λ2) −SA (λ1)). At this time, it is preferable to design the lens surface so that the following numerical formula is satisfied.
S A (t 2 ) −S A (t 1 ) = − (S A2 ) −S A1 ))

このことは、基板の厚さが異なる光ディスクのいずれに対しても、その基板の厚さに対
応する波長のレーザビームを用いた場合、このレーザビームの対物レンズと基板を通った
全ての光線がこの基板の情報記録面上で良好に集光するような光路長を経るようにするも
のである。なお、この時本発明の一実施形態のレンズは後の実施形態で具体的に説明する
ように、そのレンズ面が複数の非球面に分割されてなり、分割されたいずれの非球面も各
単色光の固有の波長に対応した単一の焦点を有するとともに、前記各単色光の固有の波長
に対応した焦点はそれぞれ異なる位置に配置されるよう設計されている。
This means that for any optical disc having a different substrate thickness, when a laser beam having a wavelength corresponding to the thickness of the substrate is used, all the light beams that have passed through the objective lens and the substrate of the laser beam are transmitted. The optical path length is such that the light is well condensed on the information recording surface of the substrate. At this time, the lens according to the embodiment of the present invention has a lens surface divided into a plurality of aspheric surfaces, as will be described in detail in the following embodiments. It has a single focal point corresponding to the specific wavelength of light, and the focal points corresponding to the specific wavelength of each monochromatic light are designed to be arranged at different positions.

いま、図3において、対物レンズ1を用いて基板2の情報記録面2aにレーザビームを
集光させる場合について説明する。ここで、対物レンズ1の面Aは光入射側面、面Bは光
出射側面であり、基板2の情報記録面2aは対物レンズ1側とは反対側にある。
Now, with reference to FIG. 3, a case where a laser beam is focused on the information recording surface 2a of the substrate 2 using the objective lens 1 will be described. Here, the surface A of the objective lens 1 is a light incident side surface, the surface B is a light emission side surface, and the information recording surface 2a of the substrate 2 is on the side opposite to the objective lens 1 side.

図3は、対物レンズ1に入射するレーザビームは平行光とし(従って、図3に示す光学
系は、いわゆる無限光学系である)、対物レンズ1の光軸OAからこれに垂直な方向の距
離(光線高さ)hの位置P1を通る光線が光軸OAを横切る点(集光点)P5に達するまで
の光路を摸式的に示すものである。ここで、かかる光路での対物レンズ1への入射点をP
2、対物レンズ1からの出射点をP3、透明基板2への入射点をP4とし、
点P1〜入射点P2:空間距離=S1h 屈折率=n1
入射点P2〜出射点P3:空間距離=S2h 屈折率=n2
出射点P3〜入射点P4:空間距離=S3h 屈折率=n3
入射点P4〜集光点P5:空間距離=S4h 屈折率=n4
とすると、点P1から集光点P5までの光路長Lhは、
=n×S1h+n×S2h+n×S3h+n×S4h
で表わされる。なお、光軸OA上での光路長Lhは、この式において、h=0の場合であ
る。
In FIG. 3, the laser beam incident on the objective lens 1 is parallel light (the optical system shown in FIG. 3 is a so-called infinite optical system), and the distance from the optical axis OA of the objective lens 1 in the direction perpendicular thereto. (Light height) This diagram schematically shows an optical path until a light beam passing through the position P1 of h reaches a point (condensing point) P5 crossing the optical axis OA. Here, the incident point to the objective lens 1 in this optical path is P
2. The exit point from the objective lens 1 is P3, the incident point on the transparent substrate 2 is P4,
Point P1 to incident point P2: Spatial distance = S1h Refractive index = n1
Incident point P2 to outgoing point P3: Spatial distance = S2h Refractive index = n2
Emitting point P3 to incident point P4: Spatial distance = S3h Refractive index = n3
Incident point P4 to condensing point P5: Spatial distance = S4h Refractive index = n4
Then, the optical path length Lh from the point P1 to the condensing point P5 is
L h = n 1 × S 1h + n 2 × S 2h + n 3 × S 3h + n 4 × S 4h
It is represented by The optical path length Lh on the optical axis OA is a case where h = 0 in this equation.

この式は任意の光線高さhについて該当するものであり、収差補正されている場合には
、夫々の光線高さhに対する集光点P5が夫々の許容範囲内で情報記録面2a上にある。
すなわち、例えば厚さが異なる複数の基板夫々毎に異なる波長のレーザビームを用いるこ
とにより、色収差と球面収差とが相殺し合って夫々の光線高さhに対する集光点P5が夫
々の許容範囲内で情報記録面2a上にあるようにすることが好ましい。
This equation is applicable to an arbitrary light ray height h, and when aberration correction is performed, the condensing point P5 for each light ray height h is on the information recording surface 2a within each allowable range. .
That is, for example, by using a laser beam having a different wavelength for each of a plurality of substrates having different thicknesses, the chromatic aberration and the spherical aberration cancel each other, and the condensing point P5 with respect to each ray height h is within the allowable range. And preferably on the information recording surface 2a.

例えば、CDにおける790nmの単色光(λ1)とDVDにおける655nmの単色
光(λ2)が用いられる場合で、これらの両波長が共通して使用される領域を複数の非球
面部に分割したレンズ面とする手法では、任意の前記非球面部の光路長が他の非球面部の
光路長と該各単色光の波長λiのほぼ整数倍異ならせ、なおかつ前記各非球面部における
前記各単色光の波面収差の最大値と最小値の差をΔVd(λ1)とΔVd(λ2)(dは
1,2・・・・の整数で各非球面部を意味する)とした時に、いずれの非球面部において
も各単色光の前記差の比を0.4以上2.5以下、好ましくは0.5以上2.0以下とす
ることにより両波長においてレンズ全体として許容範囲のRMS波面収差を確保すること
ができる。なお、ここでいう波面収差は光線高さ(h)をh=0の場合の光路長をL0と
し、各光線高さにおける光路長をLhとすると、波面収差Vhは、次の式で表される。
Vh=(Lh−L)/λi
For example, when a monochromatic light (λ1) of 790 nm in a CD and a monochromatic light (λ2) of a 655 nm in a DVD are used, a lens surface obtained by dividing a region in which both wavelengths are used in common into a plurality of aspherical portions In this method, the optical path length of an arbitrary aspherical portion is different from the optical path length of the other aspherical portion by approximately an integer multiple of the wavelength λi of each monochromatic light, and each monochromatic light in each aspherical portion is When the difference between the maximum value and the minimum value of the wavefront aberration is ΔVd (λ1) and ΔVd (λ2) (d is an integer of 1, 2,..., Each aspherical portion), any aspherical portion In this case, the ratio of the difference of each monochromatic light is 0.4 or more and 2.5 or less, preferably 0.5 or more and 2.0 or less, so that the RMS wavefront aberration within the allowable range as a whole lens is secured at both wavelengths. Can do. The wavefront aberration referred to here is represented by the following equation, where L0 is the optical path length when the ray height (h) is h = 0, and Lh is the optical path length at each ray height. The
Vh = (Lh−L 0 ) / λi

図10は、CDとDVDの波長におけるレンズの波面収差を対比して模式図的に示した
ものであり、横軸は光線高さ、縦軸は波面収差で、上側がCDの各非球面部の波面収差を
、下側がDVDの各非球面部の上記式で求められる波面収差を表している。例えば非球面
部の第1領域におけるその非球面部内の波面収差の最大値と最小値の差は、ΔV1(λ1
)、ΔV1(λ2)で定義される。本発明の実施の形態では、後の実施形態で明らかにさ
れているように、いずれの非球面部においても各波長の波面収差の最大値と最小値の差の
比は0.4以上2.5以下である。すなわち、本発明の実施の形態はいずれの波長におい
ても各非球面部で波面収差に一定の分布を有する点でも、従来の一方の波長を基準にレン
ズ面を構成し、他方の波長においてのみ位相ずれを利用して波面収差を補正する方式と異
なる。なお、前記整数倍としては分割する非球面の数にもよるが0倍〜±10倍とするこ
とが好ましく、0倍〜±5倍とすることが好ましい。
FIG. 10 schematically shows the wavefront aberration of the lens at the wavelengths of CD and DVD, with the horizontal axis indicating the ray height, the vertical axis indicating the wavefront aberration, and the upper side of each aspherical portion of the CD. The lower side represents the wavefront aberration obtained by the above formula of each aspherical portion of the DVD. For example, the difference between the maximum value and the minimum value of the wavefront aberration in the aspheric surface in the first region of the aspheric surface is ΔV1 (λ1
), ΔV1 (λ2). In the embodiment of the present invention, the ratio of the difference between the maximum value and the minimum value of the wavefront aberration of each wavelength is 0.4 or more and 2. 5 or less. In other words, the embodiment of the present invention forms a lens surface based on one conventional wavelength and has a phase only at the other wavelength even in the point that each aspherical portion has a constant distribution of wavefront aberration at any wavelength. This is different from the method of correcting the wavefront aberration using the deviation. The integer multiple is preferably 0 times to ± 10 times, more preferably 0 times to ± 5 times, although it depends on the number of aspheric surfaces to be divided.

また、本発明の実施の形態にかかる多波長用レンズはいずれの非球面部の各領域におい
ても各波長の前記波面収差の最大値と最小値の差が0.14λi以下(例えば波長が79
0nmである場合には±110.6nm以下、波長が655nmである場合には±91.
7nm以下)、好ましくは、0.12λi以下、さらに好ましくは0.10λi以下とす
ることにより各波長においてさらに良好な光学特性を確保することができる。
Further, in the multi-wavelength lens according to the embodiment of the present invention, the difference between the maximum value and the minimum value of the wavefront aberration at each wavelength is 0.14λi or less (for example, the wavelength is 79) in each region of any aspheric part.
When the wavelength is 0 nm, ± 110.6 nm or less, and when the wavelength is 655 nm, ± 91.
7 nm or less), preferably 0.12 λi or less, more preferably 0.10 λi or less, so that even better optical characteristics can be secured at each wavelength.

さらに、本発明の実施の形態では、二波長用光学系の場合、各波長の波面収差をそれら
がほぼ対称形となる多波長用レンズを用いることにより、二波長のバランスが取れ、さら
にRMS波面収差を低減することができる。
Furthermore, in the embodiment of the present invention, in the case of a two-wavelength optical system, by using a multi-wavelength lens in which the wavefront aberrations of the respective wavelengths are almost symmetrical, the two wavelengths can be balanced, and further the RMS wavefront Aberration can be reduced.

なお、RMS波面収差を低減することを考えると、CDの場合には図10の光線高さ1
.58mmまでのDVDとCDの共通使用領域のみの波面収差からRMS波面収差が決ま
ってしまうが、DVDの場合には、前記共通使用領域の外側にDVD専用領域(図10で
は光線高さ1.58〜2.02mmの範囲)があり、前記共通使用領域と前記専用領域の
両方の波面収差からRMS(Root Mean Square)波面収差値が求まる。よってDVDの場
合には、前記共通使用領域の波面収差が多少悪くても、DVD専用領域の波面収差につい
ては、CDを全く無視してDVDのみを良くするようにすれば、DVDのRMS波面収差
を許容値内に十分低減することができる。例えば、図10の模式図では、DVDとCDの
共通使用領域においてDVDの波面収差は0〜−0.106λであり、CDの波面収差は
0〜+0.088であって、CDの波面収差の方がDVDの波面収差よりも小さい。また
DVD専用領域の波面収差は−0.052λである。この結果、RMS波面収差としては
、DVDは0.0212λRMS、CDは0.0222λRMSと、RMS波面収差はD
VDもCDもほぼ等しい値となっている。このように、RMS波面収差として、DVDも
CDも同一の値としたい場合には、DVDとCDの共通使用領域においてはCDの波面収
差をDVDの波面収差よりも良くしておき、DVDのRMS波面収差については共通使用
領域で劣化している分をDVD専用領域で補ってやるようにすることが有効である。DV
DとCDのRMS波面収差の比率を変えたい場合にも同様に、DVDについては、共通使
用領域の波面収差が多少悪くても専用領域で補えることを考慮すると良い。
In consideration of reducing the RMS wavefront aberration, the ray height 1 in FIG.
. The RMS wavefront aberration is determined from the wavefront aberration of only the common use area of DVD and CD up to 58 mm. In the case of DVD, the DVD dedicated area (light height 1.58 in FIG. 10) is outside the common use area. The RMS (Root Mean Square) wavefront aberration value can be obtained from the wavefront aberration of both the common use area and the dedicated area. Therefore, in the case of a DVD, even if the wavefront aberration in the common use area is somewhat worse, the wavefront aberration in the DVD dedicated area can be improved by ignoring the CD at all and improving only the DVD. Can be sufficiently reduced within an allowable value. For example, in the schematic diagram of FIG. 10, the wavefront aberration of DVD is 0 to −0.106λ and the wavefront aberration of CD is 0 to +0.088 in the common use region of DVD and CD. Is smaller than the wavefront aberration of DVD. The wavefront aberration in the DVD-dedicated region is -0.052λ. As a result, the RMS wavefront aberration is 0.0212λRMS for DVD, 0.0222λRMS for CD, and RMS wavefront aberration is D.
VD and CD are almost equal values. As described above, when it is desired to set the same value for both the DVD and the CD as the RMS wavefront aberration, the CD wavefront aberration is made better than the DVD wavefront aberration in the common use region of the DVD and CD. For the wavefront aberration, it is effective to compensate for the deterioration in the common use area in the DVD dedicated area. DV
Similarly, when it is desired to change the ratio of the RMS wavefront aberration between D and CD, it may be considered that the DVD can be compensated for in the dedicated area even if the wavefront aberration in the common use area is somewhat worse.

また、基板の厚さが異なっていない光ディスク、例えばAOD(波長405nm、基板
厚0.6mm)とDVD(波長655nm、基板厚0.6mm)のような場合にも本発明
は有効である。
The present invention is also effective in the case of optical discs having different substrate thicknesses, such as AOD (wavelength 405 nm, substrate thickness 0.6 mm) and DVD (wavelength 655 nm, substrate thickness 0.6 mm).

本発明の実施形態により、例えば基板の厚さが異なるいずれの光ディスクに対しても、
情報記録面に良好な光スポットを形成することが可能となる。なおこのことは、ディスク
基板の厚みが異なっていなくても、つまり、厚みが同じで波長が異なるような場合でも前
記集光点P5を夫々の許容範囲内にすることにより適用可能である。また、光記録媒体に
限らず、光通信などで異なる波長のレーザビームを同一のレンズもしくは光学系を通過さ
せるような場合にも適用可能である。
According to an embodiment of the present invention, for example, for any optical disc having a different substrate thickness,
A good light spot can be formed on the information recording surface. This can be applied even if the thickness of the disk substrate is not different, that is, even when the thickness is the same and the wavelength is different, by setting the condensing point P5 within the permissible range. Further, the present invention is not limited to an optical recording medium, and can also be applied to cases where laser beams having different wavelengths are passed through the same lens or optical system in optical communication or the like.

以下、本発明の実施形態を、透明基板の厚さが異なる2種類の光ディスク、即ち、DV
DとCDとを例に、図面を用いて説明する。なお、本発明の第1実施形態のレンズは製造
上の容易さから非晶質ポリオレフィンからなる樹脂を射出成形により作成したものである
。第2実施形態のレンズはガラスの屈折率のものであるが、レンズ材質をプラスチック樹
脂としたい場合にはプラスチック樹脂の屈折率で設計すれば良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to two types of optical discs having different thicknesses of transparent substrates, namely DV
An example of D and CD will be described with reference to the drawings. In addition, the lens of 1st Embodiment of this invention produced the resin which consists of amorphous polyolefin by injection molding from the ease of manufacture. The lens according to the second embodiment has a refractive index of glass. However, when the lens material is a plastic resin, the lens may be designed with the refractive index of the plastic resin.

図1は本発明による対物レンズの第1の実施形態の作用を示す図であって、同図(a)
はDVDに対するもの、同図(b)はCDに対するものである。図において、1はこの実
施形態の対物レンズ、2はDVDの透明基板(以下、DVD基板という)、3はCDの透
明基板(以下、CD基板という)、4,5はレーザビームである。
FIG. 1 is a diagram showing the operation of the first embodiment of the objective lens according to the present invention.
Is for a DVD, and FIG. 5B is for a CD. In the figure, 1 is the objective lens of this embodiment, 2 is a DVD transparent substrate (hereinafter referred to as a DVD substrate), 3 is a CD transparent substrate (hereinafter referred to as a CD substrate), and 4 and 5 are laser beams.

まず、図1(a)において、対物レンズ1が図示しない光ディスク装置の光ヘッドに設
けられている。そして、DVDがこの光ディスク装置に装着されて、対物レンズ1によっ
て平行光として入射されるレーザビーム4が集光されることにより、記録再生が行なわれ
る。ここで、DVD基板2の厚さt1は0.6mmであり、このときのレーザビーム4とし
ては、波長λ1=655nmのレーザビームが開口数NA=0.63の光束として用いられる。か
かる条件のもとに、かかるレーザビームは、DVD基板2の対物レンズ1側とは反対側の
面の情報記録面2aに集光される。
First, in FIG. 1A, an objective lens 1 is provided in an optical head of an optical disk device (not shown). Then, the DVD is mounted on the optical disk apparatus, and the laser beam 4 incident as parallel light is condensed by the objective lens 1 to perform recording / reproduction. Here, the thickness t1 of the DVD substrate 2 is 0.6 mm. As the laser beam 4 at this time, a laser beam having a wavelength λ1 = 655 nm is used as a light flux having a numerical aperture NA = 0.63. Under such conditions, the laser beam is focused on the information recording surface 2a on the opposite side of the DVD substrate 2 from the objective lens 1 side.

図1(b)は上記と同じ光ディスク装置にCDが装着され、同じ対物レンズ1を用いて
記録再生が行なわれる場合を示す。ここで、CD基板3の厚さt2は1.2mmであり、この
ときのレーザビーム5としては、波長λ2=790nmのレーザビームがほぼ開口数NA=0.
63の光束として用いられるが、実質的には、開口数NA=0.47の光束がCD基板3の情報
記録面3aに集光し、ハッチングして示すほぼNA=0.47〜0.63の対物レンズ1の光軸O
Aから離れた部分を通る光束はこの情報記録面3aで集光しない。このように、この開口
数NAがほぼ0.47までの上記のレンズ領域は、DVD,CDの共通使用領域となる。
FIG. 1B shows a case where a CD is mounted on the same optical disk apparatus as described above, and recording / reproduction is performed using the same objective lens 1. Here, the thickness t2 of the CD substrate 3 is 1.2 mm. As the laser beam 5 at this time, a laser beam having a wavelength of λ2 = 790 nm is approximately numerical aperture NA = 0.
The light beam having the numerical aperture NA = 0.47 is substantially condensed on the information recording surface 3a of the CD substrate 3 and hatched, and is substantially the light of the objective lens 1 having substantially NA = 0.47 to 0.63. Axis O
The light beam passing through the part away from A is not condensed on this information recording surface 3a. As described above, the lens area having a numerical aperture NA up to about 0.47 is a common use area for DVD and CD.

このように、この第1の実施形態は、DVD,CDともに収差が良好に低減されて、情
報記録面2a,3aで良好な光スポットが得られるようにするものであるが、このために
、DVD,CDの両方共に、任意の光線高さhに対して上記光路長Lhが収差を低減して
許容値内とするような値とするように、対物レンズ1のレンズ面形状を設定するものであ
る。以下、かかるレンズ面形状の一具体例を図2により説明する。
As described above, in the first embodiment, aberrations are reduced well for both DVD and CD, and a good light spot is obtained on the information recording surfaces 2a and 3a. For both DVD and CD, the lens surface shape of the objective lens 1 is set so that the optical path length Lh is within a permissible value by reducing the aberration with respect to an arbitrary beam height h. It is. Hereinafter, a specific example of the lens surface shape will be described with reference to FIG.

図2において、対物レンズ1の光出射側面Bについて、光線高さhの点をc、この点c
から光軸OAに平行な方向での光出射側面B上の点をdとすると、この光出射側面Bの面
形状は、任意の光線高さhに対する点c,d間の距離ZBにより、
In FIG. 2, regarding the light exit side surface B of the objective lens 1, a point of the light beam height h is c, and this point c
If the point on the light emission side surface B in the direction parallel to the optical axis OA is d, the surface shape of the light emission side surface B is determined by the distance Z B between the points c and d with respect to an arbitrary light beam height h.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

但し、C=-0.12301、K=3.312138、A4=0.01628151、A6=-0.004311717、A8=0.000682316、
A10=-0.00004157469で表わされるようにする。
However, C = -0.12301, K = 3.312138, A4 = 0.01628151, A6 = -0.004311717, A8 = 0.000682316,
A10 = −0.00004157469

なお、数1において、上記係数C,K,A4,A6,A8,A10の値を代入して任意の光
線高さh(≠0)に対する距離ZBを求めると、その値は負の値となるが、これは光出射
側面B上の点dが点c、従って、この光出射側面Bの光軸OAが通る面頂点eよりも出射
面側(図2での左側)に位置することを示している。距離ZBが正の値である場合には、
逆の右側に位置することを示している。
In equation 1, when the values of the coefficients C, K, A4, A6, A8, and A10 are substituted to determine the distance Z B for an arbitrary ray height h (≠ 0), the value is a negative value. However, this is because the point d on the light emission side surface B is located at the point c, and is therefore located on the emission surface side (left side in FIG. 2) from the surface vertex e through which the optical axis OA of the light emission side surface B passes. Show. If the distance Z B is positive,
It is located on the opposite right side.

次に、対物レンズ1の光入射側面Aについて、光線高さhの点をa、この点aから光軸
OAに平行な方向での光入射側面A面上の点をbとすると、光入射側面Aの面形状は、光
線高さh(mm)とこの光線高さhに対する点a,b間の距離ZA(mm)とが次の表1
に示す関係となるレンズ面形状に設定される。
Next, with respect to the light incident side A of the objective lens 1, the point of the light beam height h is a, and the point on the light incident side A surface in a direction parallel to the optical axis OA from this point a is b. As for the surface shape of the side surface A, the ray height h (mm) and the distance Z A (mm) between the points a and b with respect to the ray height h are shown in Table 1 below.
The lens surface shape is set to the relationship shown in FIG.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

対物レンズ1の上記数1で表わされる光出射側面Bも、また、上記表1の点列データで
表わされる光入射側面Aも、連続した非球面をなすものである。また、対物レンズ1の光
軸上の面頂点f,e間の距離、即ち、中心厚t0は2.2mmであって、波長λ1=655nm
(DVD)での屈折率nは1.54014であり、波長λ2=790nm(CD)での屈折率nは1.53
65である。
The light emitting side surface B represented by the above-described expression 1 of the objective lens 1 and the light incident side surface A represented by the point sequence data in Table 1 also form a continuous aspherical surface. The distance between the surface vertices f and e on the optical axis of the objective lens 1, that is, the center thickness t0 is 2.2 mm, and the wavelength λ1 = 655 nm.
(DVD) has a refractive index n of 1.54014 and a wavelength λ2 = 790 nm (CD) has a refractive index n of 1.53.
65.

(i)ここで、収差を評価するための上記の収差の許容値としては、対物レンズ1への
入射レーザビームが入射角0゜である場合(即ち、光軸OAに平行な平行光)について、
DVD(波長λ1=655nm),CD(波長λ2=790nm)ともに、RMS波面収差で0.03
5λ、好ましくは、0.033λ、さらに好ましくは、0.030λとする。この第1の実施形態で
は、DVD,CDの波面収差がかかる許容値以下となるように、光出射面Bと光入射面A
を上記の面形状に設定しているものである。
(I) Here, as an allowable value of the aberration for evaluating the aberration, the incident laser beam to the objective lens 1 has an incident angle of 0 ° (that is, parallel light parallel to the optical axis OA). ,
Both DVD (wavelength λ1 = 655 nm) and CD (wavelength λ2 = 790 nm) have RMS wavefront aberrations of 0.03
5λ, preferably 0.033λ, and more preferably 0.030λ. In the first embodiment, the light exit surface B and the light entrance surface A are set so that the wavefront aberration of DVD and CD is less than the allowable value.
Is set to the above-mentioned surface shape.

この第1の実施形態では、2種類の異なる波長λ1,λ2を用いた場合を示しているが、
一般に、n種類(但し、nは2以上の整数)の異なる波長λi(但し、i=1,2,.....
.,n)を用いる場合も、同様である。
In the first embodiment, a case where two different wavelengths λ1 and λ2 are used is shown.
In general, n types (where n is an integer of 2 or more) of different wavelengths λi (where i = 1, 2,...).
The same applies when using., N).

(ii)また、このようにn種類の波長λiを用いた場合について、これら波長λiの入射レ
ーザビームが入射角0゜である場合の夫々のRMS波面収差をWi・λiとすると、これら
収差は、
(ii) Further, in the case where n types of wavelengths λi are used in this way, if each RMS wavefront aberration when the incident laser beam of these wavelengths λi has an incident angle of 0 ° is Wi · λi, these aberrations are ,

Figure 2005044461
Figure 2005044461

(但し、i番目の該光ビームの波長をλi(i=1,2,......)、全ての波長にわたる
個々のRMS波面収差の二乗の総和をΣWi2、波長λiの光ビームのRMS波面収差をWi
・λiとする)を満足するようにする。このときの許容値W0としては、0.028、好ましく
は0.026,さらに好ましくは0.025、さらに好ましくは0.023とする。上記第1の実施形態
では、DVDのRMS波面収差をW1、CDのRMS波面収差をW2とし、かつi=1,2
であるから、上記数2は、
(However, the wavelength of the i-th light beam is λi (i = 1, 2,...), The sum of squares of individual RMS wavefront aberrations over all wavelengths is ΣWi2, and the light beam of wavelength λi is RMS wavefront aberration Wi
• Let λi be satisfied. The allowable value W0 at this time is 0.028, preferably 0.026, more preferably 0.025, and further preferably 0.023. In the first embodiment, the RMS wavefront aberration of DVD is W1, the RMS wavefront aberration of CD is W2, and i = 1, 2
Therefore, the above number 2 is

Figure 2005044461
となる。
Figure 2005044461
It becomes.

(iii)あるいはまた、異なるn種類の波長λiのレーザビームを用いる場合、夫々の波長
λiのうちで最大のRMS波面収差をWmax、最小のRMS波面収差をWminとすると、
1<Wmax/Wmin<Wth
とする。この場合の許容値Wthとしては、1.8、好ましくは1.6、さらに好ましくは1.4と
する。上記第1の実施形態の場合には、DVDのRMS波面収差W1とCDのRMS波面
収差W2とのいずれか一方が最大のRMS波面収差Wmaxとなり、他方が最小のRMS波面
収差Wminとする。
(iii) Alternatively, when using laser beams of different n types of wavelengths λi, the maximum RMS wavefront aberration of each wavelength λi is Wmax, and the minimum RMS wavefront aberration is Wmin.
1 <Wmax / Wmin <Wth
And In this case, the allowable value Wth is 1.8, preferably 1.6, and more preferably 1.4. In the case of the first embodiment, either the RMS wavefront aberration W1 of DVD or the RMS wavefront aberration W2 of CD is the maximum RMS wavefront aberration Wmax, and the other is the minimum RMS wavefront aberration Wmin.

図4はこの第1の実施形態でのRMS波面収差の計算結果を示すものであって、横軸に
像高(mm)を取り、縦軸にRMS波面収差を取っている。
FIG. 4 shows the calculation result of the RMS wavefront aberration in the first embodiment. The horizontal axis represents the image height (mm), and the vertical axis represents the RMS wavefront aberration.

図4(a)はDVD(波長λ1=655nm)に対するRMS波面収差を示しており、像高
=0mmのときには、RMS波面収差=0.02130λ1である。また、図4(b)はCD(波
長λ2=790nm)に対するRMS波面収差を示しており、像高=0mmのときには、RM
S波面収差=0.02410λ2である。
FIG. 4A shows the RMS wavefront aberration with respect to the DVD (wavelength λ1 = 655 nm). When the image height = 0 mm, the RMS wavefront aberration = 0.02130λ1. FIG. 4B shows the RMS wavefront aberration with respect to CD (wavelength λ2 = 790 nm). When the image height = 0 mm, RM
S wavefront aberration = 0.02410λ2.

かかる数値を評価するために、上記の各条件式に挿入すると、
(i)まず、DVD,CDについて、RMS波面収差が0.02130λ,0.02410λと上記の
許容値0.035λ、好ましくは、0.033λ、さらに好ましくは、0.030λよりも小さい。
In order to evaluate such a numerical value, if inserted into the above conditional expressions,
(I) First, for DVD and CD, the RMS wavefront aberration is 0.02130λ, 0.02410λ, and the allowable value of 0.035λ, preferably 0.033λ, and more preferably smaller than 0.030λ.

(ii)DVD,CDについて、上記数3により、   (Ii) For DVDs and CDs,

Figure 2005044461
Figure 2005044461

であるから、上記の許容値0.028、好ましくは0.026、さらに好ましくは0.025、さらに好
ましくは0.023以下となっている。
Therefore, the allowable value is 0.028, preferably 0.026, more preferably 0.025, and further preferably 0.023 or less.

(iii)DVD,CDについて、Wmax/Wminをみると、
Wmax/Wmin=0.02410/0.02130=1.1315
となるから、上記の許容値1.8、好ましくは1.6、さらに好ましくは1.4以下となっている
(iii) For DVD and CD, looking at Wmax / Wmin,
Wmax / Wmin = 0.02410 / 0.02130 = 1.1315
Therefore, the allowable value is 1.8, preferably 1.6, and more preferably 1.4 or less.

図5は上記数1で示す面形状の光出射側面Bと上記表1で示す面形状の入射側面Aとを
有する対物レンズ1を用いたことによるDVD,CDの情報記録面上での光スポットの計
算結果を示す図であって、横軸は情報記録面での光軸を基準点とした光軸に垂直方向の位
置を距離(mm)で表わしたものであり、縦軸はこの基準点(=0mm)での光強度を1
としたときの各位置の相対的光強度を表わしている。
FIG. 5 shows a light spot on the information recording surface of a DVD or CD by using the objective lens 1 having the light emitting side surface B having the surface shape shown in Equation 1 and the light incident side surface A having the surface shape shown in Table 1 above. The horizontal axis represents the position in the direction perpendicular to the optical axis with respect to the optical axis on the information recording surface as a reference point, and the vertical axis represents this reference point. The light intensity at (= 0mm) is 1
Represents the relative light intensity at each position.

図5(a)はDVDに対する光スポットを示すものであって、相対的光強度が1/e2
=13.5%)となる光スポット直径ΦDは0.85μmである。また、図5(b)はCDに対す
る光スポットを示すものであって、相対的光強度が1/e2となる光スポット直径ΦCは1.37
μmである。このように、DVD,CDともに、情報記録面に良好な光スポットが得られ
る。
FIG. 5A shows a light spot with respect to a DVD, and the relative light intensity is 1 / e 2 (
= 13.5%), the light spot diameter ΦD is 0.85 μm. FIG. 5B shows a light spot with respect to the CD, and the light spot diameter ΦC at which the relative light intensity is 1 / e 2 is 1.37.
μm. Thus, a good light spot can be obtained on the information recording surface for both DVD and CD.

次に、本発明による対物レンズの第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、その基本的構成は上記の第1の実施形態と同様であるが、光入
射面Aを光軸から半径方向に複数の区間に区分し、夫々の区間の面形状を、DVD,CD
ともに収差が許容値内に良好に低減されるように、設定するものである。
Next, a second embodiment of the objective lens according to the present invention will be described.
The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment described above, but the light incident surface A is divided into a plurality of sections in the radial direction from the optical axis, and the surface shape of each section is obtained. , DVD, CD
Both are set so that the aberration is satisfactorily reduced within an allowable value.

この第2の実施形態の光入射面Aの面形状を図2を用いて説明する。いま、この光入射
面Aの光線高さh方向(半径方向)の光軸OA側からj番目の区間での点a,b間の距離
を次の関数ZAjで、即ち、
The surface shape of the light incident surface A of the second embodiment will be described with reference to FIG. Now, the distance between the points a and b in the j-th section from the optical axis OA side in the light beam height h direction (radial direction) of the light incident surface A is expressed by the following function ZAj:

Figure 2005044461
Figure 2005044461

で表わされる。なお、数5での光源高さhは、j番目の区間でのものである。 It is represented by Note that the light source height h in Equation 5 is for the j-th section.

そして、DVD,CDともに収差を許容値内に良好に低減するための数5での区間毎に
、その範囲(hの範囲)とその各定数B,C,K,A4,A6,A8,A10,A12,A14,A16を示すと
、次の表2に示すようになる。
For both DVD and CD, the range (the range of h) and its constants B, C, K, A4, A6, A8, A10 for each section in Equation 5 for satisfactorily reducing the aberration within the allowable value. , A12, A14, and A16 are as shown in Table 2 below.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

また、この第2の実施形態での光出射面Bの面形状ZBは、次の数6で表わされる。 Further, the surface shape Z B of the light emitting surface B in the second embodiment is expressed by the following equation (6).

Figure 2005044461
Figure 2005044461

但し、 C=-0.0747792、K=15.7398、A4=0.012308、A6=-0.0037652、A8=0.00068571、A1
0=-0.000048284
However, C = -0.0747792, K = 15.7398, A4 = 0.012308, A6 = -0.0037652, A8 = 0.00068571, A1
0 = -0.000048284

また、対物レンズ1の光軸上の面頂点f,e間の距離、即ち、中心厚さt0は2.2mmで
あって、波長λ1=655nm(DVD)での屈折率nは1.604194であり、波長λ2=790nm
(CD)での屈折率nは1.599906である。
Further, the distance between the surface vertices f and e on the optical axis of the objective lens 1, that is, the center thickness t0 is 2.2 mm, the refractive index n at the wavelength λ1 = 655 nm (DVD) is 1.604194, and the wavelength λ2 = 790nm
The refractive index n at (CD) is 1.599906.

また、透明基板の厚さと屈折率は、波長λ1=655nm(DVD)では、厚み0.6
mmで屈折率1.57995であり、波長λ1=790nm(CD)では厚み1.2mm
で屈折率は1.573071である。また、DVD時のNAは0.60で、CD時のNA
は0.47である。またDVD時の焦点距離は3.360mmで、CD時の焦点距離は3
.383mmである。入射平行光束の絞りについては、DVD用の絞りのみ(図示しない
)であってその絞り直径=2×NA×焦点距離であって、その値はφ4.032である。
The thickness and refractive index of the transparent substrate are 0.6 mm in thickness at a wavelength λ1 = 655 nm (DVD).
The refractive index is 1.57995 at mm, and the thickness is 1.2 mm at the wavelength λ1 = 790 nm (CD).
The refractive index is 1.573071. Also, NA for DVD is 0.60, NA for CD
Is 0.47. The focal length for DVD is 3.360 mm, and the focal length for CD is 3.
. 383 mm. As for the diaphragm of the incident parallel light beam, only the diaphragm for DVD (not shown), the diaphragm diameter = 2 × NA × focal length, and the value is φ4.032.

CD時でも絞り径はφ4.032のままである。よって、CDでの光入射面での使用領
域はDVD/CD共通使用領域である第1〜第6区間までであるのでφ3.178732
であるにもかかわらず、φ4.032の光が入射することになる。よって、φ3.178
732〜φ4.032の領域はDVD専用領域であるにもかかわらず、CDの時にも光線
が入射されるため、この部分の光がCDの時に有害な光として作用しないようにする必要
があり、それが有害に作用していないことは、図7(b)に示す光スポット図より明らか
である。
Even at the time of CD, the aperture diameter remains φ4.032. Accordingly, since the use area on the light incident surface in the CD is the first to sixth sections which are the common use areas of DVD / CD, φ3.178732
However, the light of φ4.032 is incident. Therefore, φ 3.178
Even though the region of 732 to φ4.032 is a DVD-dedicated region, light is also incident upon CD, so it is necessary to prevent this portion of light from acting as harmful light at the time of CD. It is clear from the light spot diagram shown in FIG. 7B that it does not act harmfully.

またその曲率(=曲率半径の逆数)、すなわち表2のCについて着目してみると、DV
DとCDの共通使用領域である第1〜6区間において、大、小の関係について見てみると
、第1区間
Further, when paying attention to the curvature (= the reciprocal of the radius of curvature), that is, C in Table 2, DV
In the 1st to 6th section, which is the common use area of D and CD, when looking at the relationship between large and small, the first section

ここで、収差を評価するための上記収差の許容値としては、上記第1の実施形態と同様
である。
Here, the allowable value of the aberration for evaluating the aberration is the same as that in the first embodiment.

図6はこの第2の実施形態でのRMS波面収差の計算結果を示すものであって、横軸、
縦軸は図4と同様である。
FIG. 6 shows the calculation result of the RMS wavefront aberration in the second embodiment.
The vertical axis is the same as in FIG.

図6(a)はDVD(波長λ1=655nm)に対するRMS波面収差を示しており、像高
=0mmのときには、RMS波面収差=0.01945λ1である。また、図6(b)はCD(波
長λ2=790nm)に対するRMS波面収差を示しており、像高=0mmのときには、RM
S波面収差=0.02525λ2である。
FIG. 6A shows the RMS wavefront aberration for a DVD (wavelength λ1 = 655 nm). When the image height is 0 mm, the RMS wavefront aberration is 0.01945λ1. FIG. 6B shows the RMS wavefront aberration with respect to CD (wavelength λ2 = 790 nm). When the image height = 0 mm, RM
S wavefront aberration = 0.02525λ2.

図11に上記のレンズの共通使用領域の波面収差を計算した結果を、各非球面部におけ
る波面収差の差及びその比を表3に示す。
FIG. 11 shows the result of calculating the wavefront aberration in the common use region of the above-mentioned lens, and Table 3 shows the difference in wavefront aberration and the ratio thereof in each aspheric surface.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

表3に示すように、790nmと655nmの共通使用領域において各波面収差の差の
比ΔVd(λ790)/ΔVd(λ655)は、1.00〜1.04の間に入っている。また、比Δ
Vd(λ655)/ΔVd(λ790)は、0.96〜1.00の間に入っている。そして、その各
領域の波面収差自体も両波長において0.14λ以下となっている。また、このレンズで
は波面収差が790nmの波長において+側に、655nmの波長において−側に現れる
ようにしていて、両波面収差がほぼ対称形となる。
As shown in Table 3, the ratio ΔVd (λ790) / ΔVd (λ655) of the difference between the wavefront aberrations in the common use region of 790 nm and 655 nm is between 1.00 and 1.04. Also, the ratio Δ
Vd (λ655) / ΔVd (λ790) is between 0.96 and 1.00. The wavefront aberration of each region is also 0.14λ or less at both wavelengths. In this lens, the wavefront aberration appears on the + side at a wavelength of 790 nm and on the − side at a wavelength of 655 nm, and both wavefront aberrations are substantially symmetrical.

なお、光軸を中心に分割された隣接する各非球面部で光路長の差が生じているが、その
差は各波長に対応してほぼ整数倍になるように設計されていて、またこの実施形態では偶
数の分割された非球面部からなっている。
Note that there is a difference in optical path length between adjacent aspherical parts divided around the optical axis, and the difference is designed to be an integer multiple corresponding to each wavelength. In the embodiment, it is composed of an even number of divided aspheric surfaces.

かかる数値を評価するために、第1の実施形態と同様、上記の各条件式に挿入すると、
(i)まず、DVD,CDについて、RMS波面収差が0.01945λ1,0.02525λ2と上記
の許容値0.035λ、好ましくは、0.033λ、さらに好ましくは、0.030λよりも小さい。
In order to evaluate such numerical values, as in the first embodiment, when inserted into the above conditional expressions,
(I) First, for DVD and CD, the RMS wavefront aberration is 0.01945λ1, 0.02525λ2 and the above allowable value 0.035λ, preferably 0.033λ, and more preferably smaller than 0.030λ.

(ii)DVD,CDについて、上記数6により、   (Ii) For DVD and CD,

Figure 2005044461
Figure 2005044461

であるから、上記の許容値0.028、好ましくは0.026,さらに好ましくは0.025、さらに好
ましくは0.023以下となっている。
Therefore, the allowable value is 0.028, preferably 0.026, more preferably 0.025, and further preferably 0.023 or less.

(iii)DVD,CDについて、Wmax/Wminをみると、
Wmax/Wmin=0.02525/0.01945=1.298
となるから、上記の許容値1.8、好ましくは1.6、さらに好ましくは1.4以下となっている
(iii) For DVD and CD, looking at Wmax / Wmin,
Wmax / Wmin = 0.02525 / 0.01945 = 1.298
Therefore, the allowable value is 1.8, preferably 1.6, and more preferably 1.4 or less.

図7は上記数6で示す面形状の光出射側面Bと上記数5及び表2で示す面形状の入射側
面Aとを有する対物レンズ1を用いたことによるDVD,CDの情報記録面上での光スポ
ットの計算結果に示す図であって、横軸,縦軸は図5と同様である。
FIG. 7 shows an information recording surface of a DVD or CD obtained by using the objective lens 1 having the light emitting side surface B having the surface shape shown in the above equation 6 and the light incident side surface A having the surface shape shown in the above equation 5 and Table 2. The horizontal axis and the vertical axis are the same as those in FIG. 5.

図7(a)はDVDに対する光スポットを示すものであって、相対的光強度が1/e2
=13.5%)となる光スポット直径ΦDは0.89μmである。また、図7(b)はCDに対す
る光スポットを示すものであって、相対的光強度が1/e2となる光スポット直径ΦCは1.30
μmである。このとき、CD及びDVDの双方とも同じ絞りの光が入射され、その絞りは
、レンズのDVD/CD共通使用領域及びDVD専用領域の双方に対して入射するような
範囲に設定される。このように、DVD,CDともに、情報記録面に良好な光スポットが
得られる。なおこの光スポットについて、波面収差が0.0000λrmsのほぼ理想レ
ンズに近い、CD用レンズで同一NAのNA0.47の場合と比較してみる。前記CD用
レンズでの光スポット図を図22に示す。図22での相対的光強度が1/e2(=13.5%)
となる光スポット直径は1.3804μmである。つまり本第2実施形態でのCDの光ス
ポットは理想レンズに近い通常のCD用レンズに比べて、NAが同じであるにもかかわら
ず小さい。すなわち本第2実施形態についてCDに着目して考えてみると、本来のCD領
域、第1〜第6区間だけでなく、波面収差の位相差を持った第7、第8区間のDVD専用
領域が加わっていることにより、より小さいCD光スポットを実現できていると考えられ
る。前述の波面収差の位相差とは、DVD専用領域の第7区間と第8区間とでDVD65
5nmの波長で2λ1の波面収差を有しているということである。このことを証明するた
めに、本第2実施形態について第7、8区間を遮蔽して、つまり絞り径をΦ3.178に
設定して第1〜6区間のみのCD光スポットを計算してみた。その結果を図23に示す。
FIG. 7A shows a light spot with respect to a DVD, and the relative light intensity is 1 / e 2 (
= 13.5%), the light spot diameter ΦD is 0.89 μm. FIG. 7B shows a light spot with respect to the CD, and the light spot diameter ΦC at which the relative light intensity is 1 / e 2 is 1.30.
μm. At this time, the light of the same diaphragm is incident on both the CD and the DVD, and the diaphragm is set in a range that is incident on both the DVD / CD common use area and the DVD dedicated area of the lens. Thus, a good light spot can be obtained on the information recording surface for both DVD and CD. This light spot is compared with the case of NA of 0.47 with the same NA for a CD lens, which is almost an ideal lens with a wavefront aberration of 0.0000 λrms. A light spot diagram on the CD lens is shown in FIG. The relative light intensity in FIG. 22 is 1 / e 2 (= 13.5%)
The light spot diameter is 1.3804 μm. That is, the CD light spot in the second embodiment is smaller than that of a normal CD lens close to an ideal lens, although the NA is the same. That is, when considering the second embodiment focusing on the CD, not only the original CD area, the first to sixth sections, but also the DVD dedicated areas of the seventh and eighth sections having the phase difference of the wavefront aberration. It is considered that a smaller CD light spot can be realized by adding. The phase difference of the wavefront aberration described above is the DVD65 in the seventh section and the eighth section of the DVD dedicated area.
This means that it has a wavefront aberration of 2λ1 at a wavelength of 5 nm. In order to prove this, for the second embodiment, the seventh and eighth sections were shielded, that is, the aperture diameter was set to Φ3.178, and the CD light spot only for the first to sixth sections was calculated. . The result is shown in FIG.

この図23での1/e2の相対光強度の光スポット直径は1.3924μmで、図22に示
すCD用レンズよりも0.01μmほど大きく、図7(b)に示す第2実施形態のCDよ
りも0.09μmほど大きい。以上のことはすなわち、波長λ2用レンズの外側に光を通
す他の波長λ1用の使用領域を設けて、なお好ましくは前記外側領域内に前記他の波長λ1
での波面収差の位相差を持たせることにより、波長λ2の光スポット径を、前記外側領域
を設けない場合に比べて小さくしているということになる。
The light spot diameter of the relative light intensity of 1 / e 2 in FIG. 23 is 1.3924 μm, which is about 0.01 μm larger than the CD lens shown in FIG. It is about 0.09 μm larger than CD. In other words, the use region for the other wavelength λ1 that transmits light is provided outside the lens for the wavelength λ2, and preferably the other wavelength λ1 is provided in the outer region.
By providing the phase difference of the wavefront aberration at, the light spot diameter of the wavelength λ2 is made smaller than in the case where the outer region is not provided.

なお、本実施形態2では、前記の表3において前記比が0.96〜1.04であって、
RMS波面収差としてはDVDが0.01945λ1でCDが0.02525λ2であるが、図10の説明
で述べたように、共通使用領域におけるDVDの波面収差をもう少し劣化させて、CDの
波面収差を良くすれば、DVD、CD共にRMS波面収差として0.022〜0.023
λ程度の同等のRMS波面収差とすることも可能である。
In the second embodiment, the ratio in Table 3 is 0.96 to 1.04,
As the RMS wavefront aberration, DVD is 0.01945λ1 and CD is 0.02525λ2, but as described in the explanation of FIG. 10, if the wavefront aberration of DVD in the common use region is further deteriorated to improve the CD wavefront aberration, , DVD, and CD both have RMS wavefront aberrations of 0.022 to 0.023
An equivalent RMS wavefront aberration of about λ may be used.

なお、一例として、先の特開2001−51192号公報に記載のDVDとCDとのR
MS波面収差をみると、
例1) DVD:0.001λ1 CD:0.047λ2
例2) DVD:0.019λ1 CD:0.037λ2
但し、λ1=640nm λ2=780nm
の2つの例が挙げられているが、いずれにおいても、CDについては、上記の許容値0.03
5λを越えるものである。
As an example, the R of DVD and CD described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-51192 is described.
Looking at MS wavefront aberration,
Example 1) DVD: 0.001λ1 CD: 0.047λ2
Example 2) DVD: 0.019λ1 CD: 0.037λ2
However, λ1 = 640nm λ2 = 780nm
In any case, for both CDs, the above tolerance value of 0.03 is given.
It exceeds 5λ.

また、この例2)のレンズの各波長における波面収差を公報記載のレンズデータを用い
て計算による求めると下記表4及び図12に示すように、その比が0.03〜33.44
と本発明の範囲外であり、そのため両者のバランスがずれている。さらにDVD側の波面
収差は0.14λ以下となるが、CD側の波面収差が大きくなり、レンズ全体のRMS波
面収差も大きくなってしまう。
Further, when the wavefront aberration at each wavelength of the lens of Example 2) is obtained by calculation using the lens data described in the publication, the ratio is 0.03 to 33.44 as shown in Table 4 and FIG.
And out of the scope of the present invention, so the balance between them is off. Further, the wavefront aberration on the DVD side is 0.14λ or less, but the wavefront aberration on the CD side becomes large, and the RMS wavefront aberration of the entire lens also becomes large.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

Figure 2005044461
Figure 2005044461

は、上記の例1、例2の夫々について0.0332,0.0294となり、いずれも上記の許容値0.02
8、0.026、0.025、0.023の全ての値を越えており、さらに、これらのWmax/Wminも例1
、例2の夫々について47,1.847となり、いずれも上記の許容値1.8、1.6、1.4の全ての値
を越えている。
Is 0.0332, 0.0294 for each of Example 1 and Example 2 above, both of which are 0.02 and 0.02.
Exceeding all values of 8, 0.026, 0.025, and 0.023, these Wmax / Wmin are also shown in Example 1.
, 47 for each of Example 2 and 1.847, both of which exceed all the allowable values 1.8, 1.6, and 1.4.

このように、上記第1,第2の実施形態とも、収差を上記の許容値内に抑えることがで
きるものであるが、これは、収差がかかる許容値内に収まるように、基板厚の差による球
面収差と色収差とがキャンセルし合うレンズ面形状としていることによるものである。こ
れに対し、先の特開2001−51192号公報では、単に入射レーザビームをDVDレ
ーザビームの波長の整数倍分位相シフトすることにより、CDの収差低減を図るようにし
たものであるから、いずれか1つの波長に対しては、収差を充分小さく抑えることができ
るとしても、全ての波長に対して、上記のような小さい値の許容値内に収差を同時に納め
ることができないのである。
As described above, in both the first and second embodiments, the aberration can be suppressed within the allowable value. However, this is because the difference in the substrate thickness is such that the aberration is within the allowable value. This is due to the lens surface shape in which spherical aberration and chromatic aberration cancel each other. On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-51192, the CD aberration is reduced by simply shifting the phase of the incident laser beam by an integral multiple of the wavelength of the DVD laser beam. Even if the aberration can be suppressed to a sufficiently small value for one wavelength, the aberration cannot be simultaneously accommodated within the allowable value of the small value as described above for all wavelengths.

以上の実施形態では、DVDとCDとで基板厚さが夫々0.6mmと1.2mmと異なること
による球面収差が655nmと790nmとの波長の差による色収差により打ち消して総合的な
収差が低減されていることが、図5及び図7に示す光スポット及び図4,図6に示す波面
収差のグラフから明らかである。また、以上の実施形態では、対物レンズ1の光入射側面
Aの面形状は上記表1に示す点列データ、数5及び表2で与えられ、光出射側面Bの面形
状は上記数1、数6に示す非球面の式により与えられるので、先の従来例のような回折レ
ンズ構造を用いておらず、また、記録または再生に必要な開口(NA)に対してほぼ全て
の光束を集光することができるので、高い光利用効率が得られることになる。
In the above embodiment, the spherical aberration due to the difference in substrate thickness between 0.6 mm and 1.2 mm for DVD and CD is canceled by chromatic aberration due to the difference in wavelength between 655 nm and 790 nm, and the total aberration is reduced. This is apparent from the light spot shown in FIGS. 5 and 7 and the wavefront aberration graphs shown in FIGS. In the above embodiment, the surface shape of the light incident side surface A of the objective lens 1 is given by the point sequence data shown in Table 1 above, Equation 5 and Table 2, and the surface shape of the light exit side surface B is shown in Equation 1 above. Since it is given by the aspherical expression shown in Equation 6, the diffractive lens structure as in the prior art is not used, and almost all the light flux is collected with respect to the aperture (NA) necessary for recording or reproduction. Since light can be emitted, high light utilization efficiency can be obtained.

なお、以上の実施形態では、図1に示すように、ほぼ開口数NA=0.47から開口数NA
=0.63またはNA=0.60までの対物レンズ1の外側領域はDVDのみに使用され、C
Dでは使用しないので、かかる外側領域での光入射側面A,光出射側面Bのいずれか一方
または双方にDVDのときの波長655nmの光を透過し、CDのときの波長790nmの光を
透過しない薄膜処理を施したり、あるいは、かかる外側領域での光入射側面A,光出射側
面Bのいずれか一方または双方二波長655nmの光には作用しないが、波長790nmの光に
作用するような回折格子を形成して、波長655nmの光利用効率を落とさず二波長790nm
の光利用効率を落とすようにしてもよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the numerical aperture NA = 0.47 to the numerical aperture NA.
= 0.63 or NA = 0.60, the outer area of the objective lens 1 is used only for DVD, C
Since it is not used in D, light having a wavelength of 655 nm is transmitted to one or both of the light incident side surface A and the light emitting side surface B in the outer region, and light having a wavelength of 790 nm is not transmitted to a CD. A diffraction grating that is thin-film treated, or does not act on light having a wavelength of 655 nm, but acts on light having a wavelength of 790 nm, either or both of the light incident side A and the light exit side B in the outer region. Forming two wavelengths 790nm without reducing the light utilization efficiency of wavelength 655nm
The light use efficiency may be reduced.

即ち、以上の実施形態のごとく、異なる開口数の系に共用する際に、開口数に応じた絞
りを設定できない場合には、開口数の小さな光学系においては、余分の光束をも受容する
ことになるので、開口数の大きな光学系に合致して設計されたレンズの外側領域部分を通
過する光が、開口数が小さな光学系に悪影響を及ぼさないような配慮をすることが望まし
い。例えば、レンズの外側領域を通過した光がディスク面には集光しないように、横収差
量が0.015mm以上となるようにするのが望ましい。
In other words, as in the above-described embodiment, when the diaphragm corresponding to the numerical aperture cannot be set when sharing the system with different numerical apertures, an extra light beam can be received in an optical system having a small numerical aperture. Therefore, it is desirable to take care that the light passing through the outer region of the lens designed to match the optical system with a large numerical aperture does not adversely affect the optical system with a small numerical aperture. For example, it is desirable that the amount of lateral aberration be 0.015 mm or more so that light that has passed through the outer region of the lens is not collected on the disk surface.

また、以上の実施形態では、DVDとCDとの2種類の光ディスクを例としたが、本発
明は、これに限らず、これら以外の種類が異なる光ディスクであってもよいし、また、基
板の厚みが異なる3種類以上の光ディスクに対しても、適用可能であり、夫々毎に使用す
るレーザビームの波長を異ならせ、これらに応じて、色収差が波面収差を打ち消すように
、レンズ面形状を設定すればよい。またさらに、基板厚みが同じでも使用する波長が異な
るために従来の通常のレンズでは大きな収差が発生してしまうような場合にも本発明を適
用することにより収差低減をすることができる。
In the above embodiment, two types of optical disks, DVD and CD, are taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and other types of optical disks may be used. It is also applicable to three or more types of optical discs with different thicknesses, and the lens surface shape is set so that chromatic aberration cancels wavefront aberration according to the wavelength of the laser beam used for each. do it. Further, even when the substrate thickness is the same, the wavelength used is different, so that a large aberration occurs in the conventional normal lens, the aberration can be reduced by applying the present invention.

図8は本発明による対物レンズを用いた光ヘッドの一実施形態を示す構成図であって、
11はDVDレーザ、12はCDレーザ、13,14はハーフプリズム、15はコリメー
タレンズ、16は検出レンズ、17は光検出器、18は回析格子、19はアクチュエータ
であり、図1に対応する部分には同一符号をつけている。
FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of an optical head using an objective lens according to the present invention.
11 is a DVD laser, 12 is a CD laser, 13 and 14 are half prisms, 15 is a collimator lens, 16 is a detection lens, 17 is a photodetector, 18 is a diffraction grating, and 19 is an actuator, corresponding to FIG. Parts are given the same reference numerals.

同図において、DVDディスク2を記録または再生する場合には、DVDレーザ11を
駆動する。DVDレーザ11から発生される波長655nmのレーザビームが、ハーフプリ
ズム13で反射し、ハーフプリズム14を透過してコリメータレンズ15に入射する。コ
リメータレンズ15を通過して平行光となってレーザビームは、対物レンズ1に入射して
集光され、DVDディスク2の情報記録面に光スポットを形成する。そして、DVDディ
スク2で反射した反射光が対物レンズ1により平行光となり、コリメータレンズ15に入
射する。コリメータレンズ15はこの平行光を収束光にし、この収束光はハーフプリズム
14,13を透過し、検出レンズ16を通って光検出器17に到達する。光検出器17の
検出出力信号は信号処理回路(図示せず)に供給され、情報記録再生信号やフォーカス誤
差信号,トラッキング誤差信号が得られる。図示しないシステム制御回路は、得られたフ
ォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号をもとに、適正なフォーカス位置とトラッキン
グ位置に対物レンズ1が位置するように、アクチュエータ駆動回路(図示せず)を制御し
てアクチュエータ19を駆動する。
In the figure, when the DVD disk 2 is recorded or reproduced, the DVD laser 11 is driven. A laser beam having a wavelength of 655 nm generated from the DVD laser 11 is reflected by the half prism 13, passes through the half prism 14, and enters the collimator lens 15. The laser beam that has passed through the collimator lens 15 and becomes parallel light is incident on the objective lens 1 and collected, and forms a light spot on the information recording surface of the DVD disk 2. Then, the reflected light reflected by the DVD disk 2 becomes parallel light by the objective lens 1 and enters the collimator lens 15. The collimator lens 15 converts the parallel light into convergent light, and the convergent light passes through the half prisms 14 and 13 and reaches the photodetector 17 through the detection lens 16. The detection output signal of the photodetector 17 is supplied to a signal processing circuit (not shown), and an information recording / reproducing signal, a focus error signal, and a tracking error signal are obtained. A system control circuit (not shown) controls an actuator drive circuit (not shown) so that the objective lens 1 is positioned at an appropriate focus position and tracking position based on the obtained focus error signal and tracking error signal. Then, the actuator 19 is driven.

CDディスク3を記録または再生する場合には、CDレーザ12を駆動する。CDレー
ザ12から発生される波長790nmのレーザビームが回折格子18を通り、ハーフプリズ
ム14で反射されてコリメータレンズ15に入射する。コリメータレンズ15を通過して
平行光となったレーザビームは、対物レンズ1に入射して集光され、CDディスク3の情
報記録面に光スポットを形成する。そして、CDディスク3で反射した反射光が対物レン
ズ1により平行光となり、コリメータレンズ15に入射する。コリメータレンズ15はこ
の平行光を収束光にし、この収束光はハーフプリズム14,13を透過し、検出レンズ1
6を通って光検出器17に到達する。光検出器17の検出出力信号は図示しない信号処理
回路に供給され、情報記録再生信号やフォーカス誤差信号,トラッキング誤差信号が得ら
れる。
When recording or reproducing the CD disk 3, the CD laser 12 is driven. A laser beam having a wavelength of 790 nm generated from the CD laser 12 passes through the diffraction grating 18, is reflected by the half prism 14, and enters the collimator lens 15. The laser beam that has passed through the collimator lens 15 and becomes parallel light is incident on the objective lens 1 and condensed to form a light spot on the information recording surface of the CD disk 3. Then, the reflected light reflected by the CD disk 3 becomes parallel light by the objective lens 1 and enters the collimator lens 15. The collimator lens 15 converts the parallel light into convergent light, and the convergent light is transmitted through the half prisms 14 and 13 to detect the detection lens 1.
6 to reach the photodetector 17. The detection output signal of the photodetector 17 is supplied to a signal processing circuit (not shown), and an information recording / reproducing signal, a focus error signal, and a tracking error signal are obtained.

なお、CDディスク3の場合のトラッキング誤差信号は、CDレーザ12からのレーザ
ビームを、回折格子18により、0次光と±1次光の3ビームに分岐し、これら±1次光
によりトラッキング誤差信号を得るようにしている。
Note that the tracking error signal in the case of the CD disk 3 is that the laser beam from the CD laser 12 is split into three beams of zero-order light and ± first-order light by the diffraction grating 18, and the tracking error is caused by these ± first-order light. I try to get a signal.

このようにして得られたトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号とにより、DVD
ディスク2と同様にして、適正なフォーカス位置とトラッキング位置に対物レンズ1が位
置するように、アクチュエータ19を駆動する。
By using the tracking error signal and the focus error signal thus obtained, the DVD
Similarly to the disk 2, the actuator 19 is driven so that the objective lens 1 is positioned at an appropriate focus position and tracking position.

なお、本発明において、対物レンズ1の代わりに、コリメータレンズ15あるいはハー
フプリズム14など両ディスクに共通する光学系において、本発明における対物レンズと
同様の機能を持つように光学設計することもできる。また、図示しないが、本発明の対物
レンズと同等の機能を有する他の光学要素をハーフプリズム14からディスク2またはデ
ィスク3に至る光路に配置することによってもよい。
In the present invention, instead of the objective lens 1, an optical system common to both disks such as the collimator lens 15 or the half prism 14 can be optically designed to have the same function as the objective lens in the present invention. Although not shown, another optical element having a function equivalent to that of the objective lens of the present invention may be disposed in the optical path from the half prism 14 to the disk 2 or the disk 3.

なお、コリメータレンズ15は必ずしも必要ではなく、いわゆる有限系の光学系でも、
本発明は適用可能である。
The collimator lens 15 is not always necessary, and even a so-called finite optical system can be used.
The present invention is applicable.

図9は本発明による対物レンズを用いた光ディスク装置の一実施形態を示す構成図であ
って、20はアクチュエータ駆動回路、21は信号処理回路、22はレーザ駆動回路、2
3はシステム制御回路、24はディスク判別手段であり、図8に対応する部分には同一符
号をつけている。
FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment of an optical disk apparatus using an objective lens according to the present invention, in which 20 is an actuator drive circuit, 21 is a signal processing circuit, 22 is a laser drive circuit, 2
3 is a system control circuit, and 24 is a disk discriminating means. The parts corresponding to those in FIG.

同図において、光ピックアップ装置部分については、図8に示す構成と同様である。   In the figure, the optical pickup device is the same as the configuration shown in FIG.

まず、装着されたディスクの種類をディスク判別手段24により判別する。そのディス
ク判別方法としては、ディスクの基板の厚さを光学的もしくは機械的な方法で検出する方
法、ディスクまたはディスクのカートリッジに予め記録された識別マークを検出する方法
などが考えられる。もしくは、ディスクの厚さ,種類を仮定してディスクの信号を再生し
、正常な信号が得られなければ、別の厚さ,種類のディスクであると判断する方法でもよ
い。ディスク判別結果は、ディスク判別手段24からシステム制御回路23に伝達される
First, the disc discriminating unit 24 discriminates the type of disc loaded. As the disc discrimination method, a method of detecting the thickness of the substrate of the disc by an optical or mechanical method, a method of detecting an identification mark recorded in advance on the disc or the cartridge of the disc, and the like can be considered. Alternatively, a method may be used in which a disc signal is reproduced assuming a disc thickness and type, and if a normal signal cannot be obtained, it is determined that the disc has a different thickness and type. The disc discrimination result is transmitted from the disc discrimination means 24 to the system control circuit 23.

DVDディスクであると判別された場合には、システム制御回路23よりレーザ駆動回
路22に対してDVDレーザを点灯させるような信号が伝達され、レーザ駆動回路22に
よりDVDレーザ11が点灯される。これにより、光ヘッドでは、図8に示した実施形態
と同様二波長655nmのレーザビームが光検出器17に到達する。この光検出器17から
の検出信号が信号処理回路21に送られて情報記録再生信号とフォーカス誤差信号とトラ
ッキング誤差信号とが生成され、システム制御回路23に送られる。システム制御回路2
3では、これらフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とに基づいて、アクチュエー
タ駆動回路20を制御し、この制御に基づいてアクチュエータ駆動回路20がアクチュエ
ータ19を駆動して対物レンズ1をフォーカス方向及びトラッキング方向に移動させる、
いわゆるサーボ回路の動作により、フォーカス制御及びトラッキング制御が正規に行なわ
れて、対物レンズ1がDVDディスク2に対して正しい位置に位置するように、上記の各
回路及びアクチュエータ19が動作するものとし、その結果、情報記録再生信号が良好に
得られる。
When the disc is determined to be a DVD disc, a signal for turning on the DVD laser is transmitted from the system control circuit 23 to the laser drive circuit 22, and the DVD laser 11 is turned on by the laser drive circuit 22. Thereby, in the optical head, the laser beam having the two wavelengths of 655 nm reaches the photodetector 17 as in the embodiment shown in FIG. The detection signal from the photodetector 17 is sent to the signal processing circuit 21 to generate an information recording / reproducing signal, a focus error signal, and a tracking error signal, and sent to the system control circuit 23. System control circuit 2
3, the actuator drive circuit 20 is controlled based on the focus error signal and the tracking error signal. Based on this control, the actuator drive circuit 20 drives the actuator 19 to move the objective lens 1 in the focus direction and the tracking direction. Move,
It is assumed that the focus control and the tracking control are normally performed by the operation of the so-called servo circuit, and the above-described circuits and actuators 19 are operated so that the objective lens 1 is positioned at a correct position with respect to the DVD disk 2. As a result, an information recording / reproducing signal can be obtained satisfactorily.

装着されたディスクがCDディスク3であると判別された場合には、システム制御回路
23より、レーザ駆動回路22に対してCDレーザ12を点灯させるような信号が伝達さ
れる。これにより、CDレーザ12から波長790nmのレーザビームが発生する。これ以
降の動作は図8に光ヘッドの場合と同様であり、このレーザビームが光検出器17に到達
し、上記のDVDディスク2の場合と同様に、各回路やアクチュエータ19が作動してサ
ーボ動作が行なわれ、情報記録再生信号が良好に得られる。
When it is determined that the loaded disk is the CD disk 3, a signal for turning on the CD laser 12 is transmitted from the system control circuit 23 to the laser driving circuit 22. As a result, a laser beam having a wavelength of 790 nm is generated from the CD laser 12. The subsequent operation is the same as that in the case of the optical head in FIG. 8. This laser beam reaches the photodetector 17, and each circuit and the actuator 19 are operated and the servo is operated as in the case of the DVD disk 2 described above. The operation is performed, and an information recording / reproducing signal can be obtained satisfactorily.

第2の実施の形態について、さらに次のような点を見出すことができた。即ち、前述し
た波面収差を得るためのレンズ面形状としては、波長λi(i=1、2、3、4、...)の複
数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集光させる多波長用のレンズにおける少なくと
も一方のレンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面
部に分割されており、分割されている各非球面部のそれぞれ隣接する非球面部同士の隣接
部におけるレンズ光軸に平行な方向の段差量をレンズ光軸に近い順にDj(j=1、2、
3、4、・・・:レンズ光軸に近い順とする)、波長λiの光が入射したときのj番目の
隣接部間の開口数NAをNAijとしたときに、隣接部における段差のうちの少なくとも
半分以上の段差において、各波長λiに対する下記Aijの値のうち最小のものをMIN(Aij)
、最大のものをMAX(Aij)としたときに次の式(1)を満足するとよい。
MAX(Aij)/MIN(Aij)<3 ・・・(1)
ここで、
Aij=絶対値(Bij−mij)
Bij=(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−(NAij2)*K/λi
ni:波長λiにおけるレンズの屈折率
mij:Bijに最も値が近い整数
K=0.0004ミリメートル (NAij<0.55のとき)
K=0.0005ミリメートル (NAij>=0.55のとき)
または上記式(1)におけるAijが0.15以下であることが望ましい。また、MAX(
Aij)/MIN(Aij)<2.5であることが望ましく、さらには、MAX(Aij)/MIN(Aij)<2
(以下、式(2)とする)であることが好ましい。
Regarding the second embodiment, the following points could be found. That is, as the lens surface shape for obtaining the above-mentioned wavefront aberration, a plurality of types of monochromatic light having wavelengths λi (i = 1, 2, 3, 4,. The common use region for all the monochromatic light of at least one lens surface of the lens is divided into a plurality of aspherical portions having different refractive powers, and the aspherical surfaces adjacent to each of the divided aspherical portions are respectively The step amount in the direction parallel to the lens optical axis in the adjacent part between the parts is set to Dj (j = 1, 2,
3, 4,...: The order close to the lens optical axis), and NAij is the numerical aperture NA between the j-th adjacent portions when light of wavelength λi is incident. The minimum value of the following Aij values for each wavelength λi is MIN (Aij)
When the maximum is MAX (Aij), the following equation (1) should be satisfied.
MAX (Aij) / MIN (Aij) <3 (1)
here,
Aij = Absolute value (Bij−mij)
Bij = (absolute value (Dj)) * (ni-1) / λi− (NAij 2 ) * K / λi
ni: Refractive index of lens at wavelength λi
mij: integer closest to Bij
K = 0.004 mm (when NAij <0.55)
K = 0.005mm (when NAij> = 0.55)
Alternatively, Aij in the above formula (1) is preferably 0.15 or less. Also, MAX (
It is desirable that Aij) / MIN (Aij) <2.5, and MAX (Aij) / MIN (Aij) <2
(Hereinafter referred to as formula (2)) is preferable.

上記式(1)における、絶対値(Dj)*(ni-1)は、隣接段差量Djによる光路長の
ズレ量を示している。K*(NAij2)は光路長の補正項であり、球面収差を低減する
ためには、NAが0.55未満の領域では0.0004×NA2(mm)、NAが0.55以
上の領域では0.0005×NA2 (mm)だけ光路長を隣接段差部で補正しておく必要があ
る。そしてBijの値が最も近い整数からどの位ズレているかがAijで表されている。各A
ijの値が小さい程波面収差値が少なくなる傾向にあり、各波長λiに対してバランス良く
Aijの値を小さくするのが良い。また前記段差量Djのうちの少なくとも半分以上の段差
において絶対値はレンズ光軸から離れるに従って増えるようにすると良い。
In the above equation (1), the absolute value (Dj) * (ni-1) indicates the amount of deviation of the optical path length due to the adjacent step amount Dj. K * (NAij 2 ) is a correction term for the optical path length, and in order to reduce spherical aberration, 0.0004 × NA 2 (mm) in a region where NA is less than 0.55, and NA is 0.55 or more. In the region, it is necessary to correct the optical path length by 0.0005 × NA 2 (mm) at the adjacent step portion. Aij indicates how much the value of Bij deviates from the nearest integer. Each A
As the value of ij decreases, the wavefront aberration value tends to decrease, and it is preferable to decrease the value of Aij in a balanced manner with respect to each wavelength λi. In addition, the absolute value of at least half of the step amount Dj should increase as the distance from the lens optical axis increases.

前記第2実施形態における具体的な数値を表5に示す。   Specific numerical values in the second embodiment are shown in Table 5.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

前記第2実施形態における各非球面部の隣接部が段差量D1〜D7を有する場合の構造
を図14に示す。なお、本第2実施形態では表2の区間1〜6までがDVD/CD共通使
用領域であり、区間7〜8はDVD専用使用領域である。よって、式(1)、(2)での
計算対象としては、DVD/CD共通使用領域内の段差についてのみなので、D1〜D5
までが計算対象であり、D6とD7は式(1)、(2)の計算対象外である。また段差量
D1〜D7については、段差部においてレンズ光軸に近い側の非球面が図の左側にある場
合を正符号とし、右側にある場合を負符号とする。つまり本第2実施形態、図14、表5
の場合にはD1、D2、D3がプラス符号の段差量で、D4、D5、D6、D7がマイナ
ス符号の段差量である。また段差量DjのうちのDVD/CD共通使用領域全ての段差D
1からD5において、その絶対値がレンズ光軸から離れるに従って大きくなっている。第
2実施形態の段差部の形状として図14に示したが、レンズを実際に作製する場合、レン
ズがプラスチック製の場合には射出成形、ガラス製の場合にはガラス成形レンズとするこ
とが考えられる。いずれの場合でも金型を作製してその形状を転写して製品を得ることに
なるが、その金型作製や成形を考慮した形状を図15、図16に示す。
FIG. 14 shows a structure in the case where adjacent portions of the respective aspheric surfaces in the second embodiment have step amounts D1 to D7. In the second embodiment, sections 1 to 6 in Table 2 are DVD / CD common use areas, and sections 7 to 8 are DVD dedicated use areas. Therefore, since the calculation targets in the equations (1) and (2) are only for the steps in the DVD / CD common use area, D1 to D5
Up to is the calculation target, and D6 and D7 are outside the calculation target of the expressions (1) and (2). Regarding the step amounts D1 to D7, a positive sign is used when the aspheric surface near the lens optical axis in the step portion is on the left side of the drawing, and a negative sign is used when the aspheric surface is on the right side. That is, this 2nd Embodiment, FIG. 14, Table 5
In this case, D1, D2, and D3 are plus sign step amounts, and D4, D5, D6, and D7 are minus sign step amounts. Further, the step D of all the DVD / CD common use area in the step amount Dj.
From 1 to D5, the absolute value increases as the distance from the lens optical axis increases. Although the shape of the stepped portion of the second embodiment is shown in FIG. 14, when the lens is actually manufactured, it is considered that the lens is made by injection molding when it is made of plastic, and is made by glass molding when it is made of glass. It is done. In either case, a mold is produced and its shape is transferred to obtain a product. The shape in consideration of the mold production and molding is shown in FIGS.

図15は図14の段差量D1の部分の拡大図で、図14に示す形状から、抜きテーパー
θ度と、左側の角をRをつけた形状としている(実線で示す)。前記のRは金型製作時の
バイトRを考慮したもので、抜きテーパーθ度は射出成形またはガラス成形の際に成形し
やすくしたものである。この場合にこの隣接部における、第1区間の非球面と第2区間の
非球面との段差量D1をどう定義するかを図の点線で示す。所定の半径まで第1区間の非
球面と第2区間の非球面を延長し、前記所定の半径におけるレンズ光軸に平行な方向の第
1区間非球面と第2区間非球面との距離が段差量D1である。また所定の半径が不明の場
合には図に示すΦE1からΦE2の任意の径の部分を所定の半径として良い。
FIG. 15 is an enlarged view of the portion of the step amount D1 in FIG. 14. The shape shown in FIG. 14 is a shape in which the taper taper θ degree and the left corner are R (shown by a solid line). The above-mentioned R takes into account the bite R at the time of mold manufacture, and the draft taper θ degree is easy to mold during injection molding or glass molding. In this case, how to define the step amount D1 between the aspheric surface in the first section and the aspheric surface in the second section in this adjacent portion is indicated by a dotted line in the figure. Extending the aspheric surface of the first section and the aspheric surface of the second section to a predetermined radius, the distance between the first section aspheric surface and the second section aspheric surface in the direction parallel to the lens optical axis at the predetermined radius is a step. The amount is D1. When the predetermined radius is unknown, a portion having an arbitrary diameter from ΦE1 to ΦE2 shown in the figure may be set as the predetermined radius.

なお、図15において寸法E3の部分は光学的な結像に寄与しない無効領域となってし
まうが、図15に示すものでも0.0005〜0.001mm程度でDVDの有効領域Φ
4.032mm、CDの有効領域Φ3.179mmに比べると微小な量であって問題にな
るレベルではない。前記の無効領域を更に小さくするために抜きテーパーの角度を小さく
したり、バイトRを小さくするかゼロにしてしまうことも有効である。また逆に前記無効
領域を図15に示すものよりも更に大きくして、抜きテーパーをもっと増やしたり、バイ
トRをもっと大きくすることも有効である。
In FIG. 15, the portion of the dimension E3 becomes an ineffective region that does not contribute to optical imaging, but even the one shown in FIG. 15 is about 0.0005 to 0.001 mm in the effective region Φ of the DVD.
Compared to 4.032 mm and the effective area Φ3.179 mm of CD, this is a minute amount and is not a problem level. In order to further reduce the ineffective area, it is also effective to reduce the angle of the taper taper or to make the bite R small or zero. On the contrary, it is also effective to make the invalid area larger than that shown in FIG.

図16は図14の段差量D4の部分の拡大図で、図14に示す形状から、抜きテーパー
θ度と、左側の角をRつけた形状としている(実線で示す)。以下、段差量D4の定義や
抜きテーパーやバイトRについては図15で説明した内容と同じである。
FIG. 16 is an enlarged view of the portion of the step amount D4 in FIG. 14. The shape shown in FIG. 14 has a draft taper θ degree and a shape with an R on the left side (shown by a solid line). Hereinafter, the definition of the step amount D4, the punch taper, and the cutting tool R are the same as those described with reference to FIG.

なお前記第2実施形態で図11に示す波面収差を得ることが出来ると説明したが、ある
部分の波面収差を低減した方が良い場合が考えられる。たとえば、第1区間におけるCD
の波面収差を図11に示すものよりも更に低減したい、という場合には、たとえば下記の
表6に示す第3実施形態とするのが良い。
Although it has been described that the wavefront aberration shown in FIG. 11 can be obtained in the second embodiment, there may be a case where it is better to reduce the wavefront aberration in a certain part. For example, CD in the first section
In the case where it is desired to further reduce the wavefront aberration than that shown in FIG. 11, for example, the third embodiment shown in Table 6 below may be adopted.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

本第3実施形態は表2に示す第2実施形態から第1区間のA4の値を変えたものである
。本第3実施形態の波面収差図を図17に、式(1)、(2)についての計算結果を表7
に示す。
In the third embodiment, the value of A4 in the first section is changed from the second embodiment shown in Table 2. FIG. 17 shows the wavefront aberration diagram of the third embodiment, and Table 7 shows the calculation results for the equations (1) and (2).
Shown in

Figure 2005044461
Figure 2005044461

DVD/CD共通使用領域内の段差D1~D5についてはD2、D3、D4、D5の段
差においてレンズ光軸から離れるに従ってその絶対値が大きくなっている。D1の段差に
ついては、D2よりも光軸に近いにもかかわたずその絶対値が大きい。そのために第1区
間でのDVD波面収差の増大を招いているが全体としてのRMS波面収差としては0.0
35λRMS以下の値はキープできている。
The absolute values of the steps D1 to D5 in the DVD / CD common use area increase with increasing distance from the lens optical axis at steps D2, D3, D4, and D5. The absolute value of the level difference of D1 is larger than that of D2, although it is closer to the optical axis. For this reason, the DVD wavefront aberration in the first section is increased, but the RMS wavefront aberration as a whole is 0.0.
Values below 35λRMS can be kept.

図17より、第1区間でのCD波面収差が低減されていることがわかる。RMS波面収
差では、第2実施形態では、第1区間においてCDの波面収差が図11の第2実施形態で
は0〜0.095λまでの値を取っていたのに対して、図17に示す第3実施形態では、
0〜0.03λまでの値となっていて改善されていることがわかる。しかし、第1区間で
のDVDの波面収差については図11の第2実施形態では0〜−0.1λの値であったが
、図17の第3実施形態では0〜−0.2λと劣化した値となっている。RMS波面収差
値としては、
DVD CD
第2実施形態 0.01945λrms 0.02525λrms
第3実施形態 0.02495λrms 0.02574λrms
となっており、DVDで第3実施形態の方が劣化しているが、まだ0.025λRMS以
下の値をキープできている。表7に示す式(1)、(2)の値については、段差量D1に
相当する部分でMAX(Aij)/MIN(Aij)の値が第3実施形態では18.13
24と3よりも大きく、また2よりも大きい。D2、D3、D4、D5に相当する部分で
は2未満の値となっており、MAX(Aij)/MIN(Aij)については5つのうち
4つは2未満を満足し、1つは不満足である。5つのうち4つを満足していればDVD、
CD共にRMS波面収差で0.025λRMS以下を満足できているが、5つとも満足し
ている場合に比べるとDVDでの波面収差の劣化が認められる例である。なお第3実施形
態で第1区間におけるCD波面収差を低減する例について記述したが、同様にして第1区
間でDVD波面収差を低減させることも可能であり、その場合にはRMS波面収差におい
てCD側が劣化してくる。
FIG. 17 shows that the CD wavefront aberration in the first section is reduced. In the RMS wavefront aberration, in the second embodiment, the CD wavefront aberration in the first section takes a value from 0 to 0.095λ in the second embodiment of FIG. In three embodiments,
It can be seen that the value is improved from 0 to 0.03λ. However, the wavefront aberration of the DVD in the first section was 0 to −0.1λ in the second embodiment of FIG. 11, but deteriorated to 0 to −0.2λ in the third embodiment of FIG. It is the value. As the RMS wavefront aberration value,
DVD CD
Second Embodiment 0.01945λrms 0.02525λrms
Third Embodiment 0.02495λrms 0.02574λrms
Although the third embodiment is deteriorated with DVD, the value of 0.025λ RMS or less can still be kept. Regarding the values of the expressions (1) and (2) shown in Table 7, the value of MAX (Aij) / MIN (Aij) is 18.13 in the third embodiment in the portion corresponding to the step amount D1.
Greater than 24 and 3, and greater than 2. In the part corresponding to D2, D3, D4, D5, the value is less than 2, and for MAX (Aij) / MIN (Aij), 4 out of 5 satisfy less than 2, and 1 is unsatisfactory. . If you satisfy 4 out of 5 DVDs,
Both CDs satisfy RMS wavefront aberrations of 0.025λ RMS or less, but this is an example in which the deterioration of wavefront aberrations in DVD is recognized as compared with the case where all five are satisfied. In the third embodiment, the example of reducing the CD wavefront aberration in the first section has been described, but it is also possible to reduce the DVD wavefront aberration in the first section in the same manner. The side will deteriorate.

また更に、第2区間におけるCDの波面収差を低減したい場合には表8に示す第4実施
形態とするのが良い。
Furthermore, when it is desired to reduce the CD wavefront aberration in the second section, the fourth embodiment shown in Table 8 is preferably used.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

本第4実施形態は表6に示す第3実施形態から第2区間のA16の値を変えたものであ
る。本第4実施形態の波面収差図を図18に、式(1)、(2)についての計算結果を表
9に示す。
In the fourth embodiment, the value of A16 in the second section is changed from the third embodiment shown in Table 6. FIG. 18 shows the wavefront aberration diagram of the fourth embodiment, and Table 9 shows the calculation results for the equations (1) and (2).

Figure 2005044461
Figure 2005044461

DVD/CD共通使用領域内の段差D1~D5についてはD3、D4、D5の段差にお
いてレンズ光軸から離れるに従ってその絶対値が大きくなっている。D1、D2の段差に
ついては、D3よりも光軸に近いにもかかわたずその絶対値が大きい。そのために第1、
第2区間でのDVD波面収差の増大を招いているが全体としてのRMS波面収差としては
0.035λRMS以下の値はキープできている。
The absolute values of the steps D1 to D5 in the DVD / CD common use area increase with increasing distance from the lens optical axis at the steps D3, D4, and D5. The absolute value of the step between D1 and D2 is larger than D3 although it is closer to the optical axis. To that end, first,
Although the DVD wavefront aberration is increased in the second section, the RMS wavefront aberration as a whole can be kept at a value of 0.035λ RMS or less.

図18より、第3実施形態に比べて更に第2区間でのCD波面収差が低減されているこ
とがわかる。RMS波面収差では、第2、第3実施形態に比べて第4実施形態は、第2区
間においてCDの波面収差が図11の第2実施形態、図17の第3実施形態では0〜0.
098λまでの値を取っていたのに対して、図18の第4実施形態では0〜0.05λま
での値となっていて改善されていることがわかる。しかし、第2区間でのDVDの波面収
差については図11の第2実施形態、図17の第3実施形態では0〜−0.1λの値であ
ったが、図18の第4実施形態では0〜−0.2λと劣化した値となっている。RMS波
面収差値としては、
DVD CD
第2実施形態 0.01945λrms 0.02525λrms
第3実施形態 0.02495λrms 0.02574λrms
第4実施形態 0.02926λrms 0.02489λrms
FIG. 18 shows that the CD wavefront aberration in the second section is further reduced compared to the third embodiment. Compared to the second and third embodiments, the RMS wavefront aberration in the fourth embodiment is that the CD wavefront aberration is 0 to 0 in the second embodiment in FIG. 11 and the third embodiment in FIG.
In contrast to the values up to 098λ, in the fourth embodiment of FIG. 18, the values are from 0 to 0.05λ, which is improved. However, the wavefront aberration of the DVD in the second section is 0 to −0.1λ in the second embodiment of FIG. 11 and the third embodiment of FIG. 17, but in the fourth embodiment of FIG. It is a degraded value of 0 to -0.2λ. As the RMS wavefront aberration value,
DVD CD
Second Embodiment 0.01945λrms 0.02525λrms
Third Embodiment 0.02495λrms 0.02574λrms
Fourth Embodiment 0.02926 λrms 0.02489 λrms

となっており、第4実施形態ではDVDのRMSの波面収差が第3実施形態に比べて更に
劣化しているが、まだ0.03λRMS以下の値をキープできている。表9に示す式(1
)、(2)の値について、段差量D1、D2に相当する部分でMAX(Aij)/MIN
(Aij)の値が第4実施形態では17.8242、31.8655と3よりも大きく、
また2よりも大きい。D3、D4、D5に相当する部分では2未満の値となっており、M
AX(Aij)/MIN(Aij)については5つのうち3つは2未満を満足し、2つは
不満足である。5つのうち3つを満足していればDVD、CD共にRMS波面収差で0.
030λRMS以下を満足できているが、5つとも満足している場合及び5つのうち4つ
で満足している場合に比べるとDVDでの波面収差の劣化が認められる例である。なお第
4実施形態で第1、第2区間におけるCD波面収差を低減する例について記述したが、同
様にして第1、第2区間でDVD波面収差を低減させることも可能であり、その場合には
RMS波面収差においてCD側が劣化してくる。
In the fourth embodiment, the wavefront aberration of the RMS of the DVD is further deteriorated compared to the third embodiment, but the value of 0.03λ RMS or less can still be kept. Formula (1) shown in Table 9
) And (2), MAX (Aij) / MIN in the portion corresponding to the step amounts D1 and D2.
In the fourth embodiment, the value of (Aij) is larger than 17.8242, 31.8655 and 3,
Also greater than 2. The values corresponding to D3, D4, and D5 are less than 2, and M
As for AX (Aij) / MIN (Aij), three of the five satisfy less than 2, and two are unsatisfactory. If three of the five are satisfied, both the DVD and the CD have an RMS wavefront aberration of 0.
This is an example in which the wavefront aberration deterioration in the DVD is recognized as compared with the case where all of the five are satisfied and the case where four of the five are satisfied. In the fourth embodiment, the example of reducing the CD wavefront aberration in the first and second sections has been described, but it is also possible to reduce the DVD wavefront aberration in the first and second sections in the same manner. In the RMS wavefront aberration, the CD side deteriorates.

また更に、第3区間におけるCDの波面収差を低減したい場合には表10に示す比較例
とするのが良い。
Furthermore, when it is desired to reduce the CD wavefront aberration in the third section, the comparative example shown in Table 10 is preferable.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

本比較例は表8に示す第4実施形態から第3区間のA16の値を変えたものである。本
比較例の波面収差図を図19に、式(1)、(2)についての計算結果を表11に示す。
In this comparative example, the value of A16 in the third section is changed from the fourth embodiment shown in Table 8. FIG. 19 shows the wavefront aberration diagram of this comparative example, and Table 11 shows the calculation results for equations (1) and (2).

Figure 2005044461
Figure 2005044461

DVD/CD共通使用領域内の段差D1~D5についてはD4、D5の段差においてレ
ンズ光軸から離れるに従ってその絶対値が大きくなっている。D1、D2、D3の段差に
ついては、D4よりも光軸に近いにもかかわたずその絶対値が大きい。そのために第1、
第2、第3区間でのDVD波面収差の増大を招いており全体としてのRMS波面収差も0
.035λRMS以上の値となってしまっている。
The absolute values of the steps D1 to D5 in the DVD / CD common use area increase with distance from the lens optical axis at the steps D4 and D5. The absolute values of the steps D1, D2, and D3 are larger than D4 although they are closer to the optical axis. To that end, first,
The DVD wavefront aberration increases in the second and third sections, and the RMS wavefront aberration as a whole is zero.
. The value is 035λRMS or more.

図19より、第4実施形態に比べて更に第3区間でのCD波面収差が低減されているこ
とがわかる。RMS波面収差では、第2、第3、第4実施形態に比べて比較例は、第3区
間においてCDの波面収差が図11の第2実施形態、図17の第3実施形態、図18の第
4実施形態では0〜0.098λまでの値を取っていたのに対して、図19の比較例では
−0.01〜0.04λまでの値となっていて改善されていることがわかる。しかし、第
3区間でのDVDの波面収差については図11の第2実施形態、図17の第3実施形態で
は0〜−0.1λの値であったが、図18の第4実施形態では0〜−0.2λと劣化した
値となっている。RMS波面収差値としては、
DVD CD
第2実施形態 0.01945λrms 0.02525λrms
第3実施形態 0.02495λrms 0.02574λrms
第4実施形態 0.02926λrms 0.02489λrms
比較例 0.03503λrms 0.02477λrms
となっており、比較例ではDVDのRMSの波面収差が第4実施形態に比べて更に劣化し
て0.035λrms以上となってしまっている。表11に示す式(1)、(2)の値につ
いて、段差量D1、D2、D3に相当する部分でMAX(Aij)/MIN(Aij)の
値が比較例では17.8242、24.6772、6.6199と3よりも大きく、また
2よりも大きい。D4、D5に相当する部分では2未満の値となっており、MAX(Ai
j)/MIN(Aij)については5つのうち2つは2未満を満足し、3つは不満足であ
る。5つのうち2つしか満足できていないためにDVD、CD共にRMS波面収差で0.
035λRMS以下を満足できていないというのが本比較例である。
FIG. 19 shows that the CD wavefront aberration in the third section is further reduced as compared with the fourth embodiment. In comparison with the second, third, and fourth embodiments, in the RMS wavefront aberration, the comparative example shows that the CD wavefront aberration in the third section is the second embodiment of FIG. 11, the third embodiment of FIG. In the fourth embodiment, the value is from 0 to 0.098λ, whereas in the comparative example of FIG. 19, the value is from −0.01 to 0.04λ, which is improved. . However, the wavefront aberration of the DVD in the third section was 0 to −0.1λ in the second embodiment of FIG. 11 and the third embodiment of FIG. 17, but in the fourth embodiment of FIG. It is a degraded value of 0 to -0.2λ. As the RMS wavefront aberration value,
DVD CD
Second Embodiment 0.01945λrms 0.02525λrms
Third Embodiment 0.02495λrms 0.02574λrms
Fourth Embodiment 0.02926 λrms 0.02489 λrms
Comparative Example 0.03503λrms 0.02477λrms
Thus, in the comparative example, the wavefront aberration of the RMS of the DVD is further deteriorated compared with the fourth embodiment, and becomes 0.035λrms or more. Regarding the values of the expressions (1) and (2) shown in Table 11, the values of MAX (Aij) / MIN (Aij) in the parts corresponding to the step amounts D1, D2, and D3 are 17.8242 and 24.6772 in the comparative example. , Greater than 6.6199 and 3, and greater than 2. In the portion corresponding to D4 and D5, the value is less than 2, and MAX (Ai
For j) / MIN (Aij), 2 out of 5 are less than 2 and 3 are unsatisfactory. Since only 2 out of 5 were satisfied, both the DVD and CD had an RMS wavefront aberration of 0.
In this comparative example, 035λ RMS or less is not satisfied.

また、今までDVDとCDの場合について述べてきたが、例えば基板厚が同じで波長が
ことなる場合でも本発明は有効である。例として、いわゆるブルーレーザー、波長405
nmで基板厚0.6mm、とDVD、波長655nmで基板厚0.6mmの場合などであ
る。この場合につき以下第5実施形態として記述する。
Further, the case of DVD and CD has been described so far, but the present invention is effective even when the substrate thickness is the same and the wavelength is different. As an example, so-called blue laser, wavelength 405
This is the case when the substrate thickness is 0.6 mm at nm and the DVD has a wavelength of 655 nm and the substrate thickness is 0.6 mm. This case will be described below as a fifth embodiment.

第5実施形態では、基本的なレンズ構成は図2に示す第2実施形態と同じで、A面側よ
り平行光を入射させてB面側にあるディスク基板(図示しない)の記録面上に良好な光ス
ポットを形成するものである。光源側のA面は数4によりZAとhの関係が表される。その
具体的な数値を表12の上側欄の区間1〜9に示す。また光源と反対側、ディスク側のB
面は数6でZBとhの関係が表される。その具体的な数値は、表12の下側欄に示す。
In the fifth embodiment, the basic lens configuration is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 2, and parallel light is incident from the A surface side, and on the recording surface of a disk substrate (not shown) on the B surface side. A good light spot is formed. On the light source side A surface, the relationship between Z A and h is expressed by Equation (4). The specific numerical values are shown in sections 1 to 9 in the upper column of Table 12. Also on the opposite side of the light source, B
The relationship between Z B and h is expressed by equation (6). The specific numerical values are shown in the lower column of Table 12.

Figure 2005044461
Figure 2005044461

また、対物レンズの光軸上の面頂点f,e間の距離、即ち、中心厚さt0は1.94m
mであって、波長λ1=405nm(ブルー)での屈折率nは1.54972であり、波
長λ2=655nm(DVD)での屈折率nは1.53である。透明基板の厚さと屈折率
は、波長λ1=405nm(ブルー)では、厚み0.6mmで屈折率1.6235であり
、波長λ2=655nm(DVD)では厚み0.6mmで屈折率は1.58である。
The distance between the surface vertices f and e on the optical axis of the objective lens, that is, the center thickness t0 is 1.94 m.
m, the refractive index n at the wavelength λ1 = 405 nm (blue) is 1.54972, and the refractive index n at the wavelength λ2 = 655 nm (DVD) is 1.53. The thickness and refractive index of the transparent substrate are 0.6 mm and a refractive index of 1.6235 at a wavelength of λ1 = 405 nm (blue), and a refractive index of 1.58 at a wavelength of λ2 = 655 nm (DVD) and a refractive index of 1.58. It is.

また、波長405nmのブルーの時のNAは0.65、焦点距離は3.1015mmで
、波長655nmのDVDの時のNAは0.6277で、焦点距離は3.2116mmで
ある。入射平行光束有効直径はブルーでもDVDでもφ4.032である。また本第5実
施例では、第1〜第4実施例のときのDVD専用領域に相当するものはなく、φ4.03
2のA面側レンズ全面が、ブルー/DVD共通使用領域である。その曲率(=曲率半径の
逆数)、すなわち表12のCについて着目してみると、ブルーとDVDの共通使用領域で
ある第1〜9区間において、大、小の関係について見てみると、第2、3、4区間におい
て小、大、小の関係、第3、4、5区間において大、小、大の関係、第4、5、6区間に
おいて小、大、小の関係、第5、6、7区間において大、小、大の関係となっていて、小
、大、小 と 大、小、大 の区間が存在しており、このように曲率を設計して、本
文に示しているような波面収差の値が実現できている。
In addition, the NA at the wavelength of 405 nm is 0.65, the focal length is 3.1015 mm, the NA at the wavelength of 655 nm is 0.6277, and the focal length is 3.2116 mm. The effective diameter of the incident parallel light beam is φ4.032 for both blue and DVD. In the fifth embodiment, there is nothing corresponding to the DVD dedicated area in the first to fourth embodiments, and φ4.03.
2 is the blue / DVD common use area. Looking at the curvature (= the reciprocal of the radius of curvature), that is, C in Table 12, when looking at the relationship between large and small in the first to ninth sections, which are the common use areas of blue and DVD, Small, large, small relationships in sections 2, 3, 4; large, small, large relationships in sections 3, 4, 5; small, large, small relationships in sections 4, 5, 6; There are large, small, and large relationships in sections 6 and 7, and there are sections of small, large, small and large, small, and large. The curvature is designed in this way and shown in the text. Such wavefront aberration values can be realized.

図20に本第5実施形態の波面収差図を示す。ブルーのRMS波面収差が0.0315
2λrmsであり、DVDのRMS波面収差が0.03237λrmsで、ブルーもDVDも0.
035λrms以下となっている。式(1)、(2)の値について表13に表す。
FIG. 20 shows a wavefront aberration diagram of the fifth embodiment. Blue RMS wavefront aberration is 0.0315
2λrms, the RMS wavefront aberration of DVD is 0.03237λrms, blue and DVD are both 0.
035λrms or less. Table 13 shows the values of the expressions (1) and (2).

Figure 2005044461
Figure 2005044461

式(1)、(2)の値についてはD1〜D8の全ての隣接段差部において1.23以下
となっており、式(1)、(2)を全ての隣接段差部で満足している。
About the value of Formula (1), (2), it is 1.23 or less in all the adjacent level difference parts of D1-D8, and Formula (1), (2) is satisfied with all the level difference parts. .

また本第5実施形態の光スポット図を図21に示す。1/e2(=0.135)の相対光強度と
なる光スポット直径は、405nmのブルーのときで0.5149μmで、655nmの
DVDで0.8606μmとなっている。
FIG. 21 shows a light spot diagram of the fifth embodiment. The light spot diameter, which is the relative light intensity of 1 / e 2 (= 0.135), is 0.5149 μm for 405 nm blue and 0.8606 μm for 655 nm DVD.

また本第5実施形態での前記Wmax/Wminは、
Wmax/Wmin=0.03237/0.03152=1.026967 となるから
、前記許容値1.8、好ましくは1.6、さらに好ましくは1.4以下となっている。ま
た、本第5実施形態の前記表3に相当する値としては、第1〜第4、第6〜9領域ではΔ
Vd(λ405)=0.11〜0.12λ、でΔVd(λ655)=0.11〜0.12λとな
っており、各波面収差の差の比ΔVd(λ405)/ΔVd(λ655)、及びΔVd(λ655)
/ΔVd(λ405)、共に0.9〜1.1の間に入っている。また第5領域については、
ΔVd(λ405)=0.075λ、でΔVd(λ655)=0.078λとなっている。なお
図20での波面収差図では、相対瞳座標0〜1の範囲内で相対瞳0.01刻みの計算結果
となっているが、もっと細かく計算すれば、各波面収差は上記の値となる。
In the fifth embodiment, the Wmax / Wmin is
Since Wmax / Wmin = 0.03237 / 0.03152 = 1.026967, the allowable value is 1.8, preferably 1.6, and more preferably 1.4 or less. The values corresponding to Table 3 of the fifth embodiment are Δ in the first to fourth and sixth to ninth regions.
Vd (λ405) = 0.11 to 0.12λ, and ΔVd (λ655) = 0.11 to 0.12λ, and the difference ratios ΔVd (λ405) / ΔVd (λ655) and ΔVd (Λ655)
/ ΔVd (λ405), both of which are in the range of 0.9 to 1.1. For the fifth area,
ΔVd (λ405) = 0.075λ, and ΔVd (λ655) = 0.078λ. In the wavefront aberration diagram in FIG. 20, the calculation result is in increments of 0.01 relative pupil within the range of the relative pupil coordinates 0 to 1. If more detailed calculation is performed, each wavefront aberration becomes the above value. .

本発明による対物レンズの第1の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the objective lens by this invention. 図1に示す第1の実施形態のレンズ面形状の一具体例を示す図である。It is a figure which shows one specific example of the lens surface shape of 1st Embodiment shown in FIG. 対物レンズと光ディスクの透明基板とからなる光学系での光路長を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical path length in the optical system which consists of an objective lens and the transparent substrate of an optical disk. 図1に示す第1の実施形態の第1の実施形態の波面収差の測定結果の一具体例を示すグラフ図である。It is a graph which shows a specific example of the measurement result of the wavefront aberration of 1st Embodiment of 1st Embodiment shown in FIG. 図1に示す第1の実施形態を用いた光ディスク装置での種類が異なる光ディスクに対する光スポットの計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the light spot with respect to the optical disk from which the kind differs in the optical disk apparatus using 1st Embodiment shown in FIG. 本発明による対物レンズの第2の実施形態の波面収差の測定結果の一具体例を示すグラフ図である。It is a graph which shows a specific example of the measurement result of the wavefront aberration of 2nd Embodiment of the objective lens by this invention. 本発明による対物レンズの第2の実施形態を用いた光ディスク装置での種類が異なる光ディスクに対する光スポットの計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the light spot with respect to the optical disk from which the kind in the optical disk apparatus using 2nd Embodiment of the objective lens by this invention differs. 本発明による光ヘッドの一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the optical head by this invention. 本発明による光ディスク装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the optical disk apparatus by this invention. 光線高さに対する各波長の波面収差を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the wavefront aberration of each wavelength with respect to light ray height. 第2実施形態における光線高さに対する各波長の波面収差を示す図である。It is a figure which shows the wavefront aberration of each wavelength with respect to the light ray height in 2nd Embodiment. 特開2001−51192号に記載のレンズを用いた場合の光線高さに対する各波長の波面収差を示す図である。It is a figure which shows the wave aberration of each wavelength with respect to the light height at the time of using the lens of Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-51192. 第2実施形態における数式を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the numerical formula in 2nd Embodiment. 第2実施形態における各非球面部の隣接部が段差量D1〜D7を有する場合の構造を示す図である。It is a figure which shows a structure in the case where the adjacent part of each aspherical part in 2nd Embodiment has level difference amount D1-D7. 金型作成や成形を考慮した形状を有するレンズを示す図である。It is a figure which shows the lens which has a shape which considered metal mold | die preparation and shaping | molding. 金型作成や成形を考慮した形状を有するレンズを示す図である。It is a figure which shows the lens which has a shape which considered metal mold | die preparation and shaping | molding. 第3実施形態にかかるレンズの波面収差図である。It is a wave aberration diagram of the lens concerning 3rd Embodiment. 第4実施形態にかかるレンズの波面収差図である。It is a wave aberration diagram of the lens concerning 4th Embodiment. 比較例にかかるレンズの波面収差図である。It is a wave aberration diagram of the lens concerning a comparative example. 第5実施形態にかかるレンズの波面収差図である。It is a wavefront aberration figure of the lens concerning 5th Embodiment. 第5実施形態にかかるレンズの光スポット図である。It is a light spot figure of the lens concerning a 5th embodiment. CD用レンズの光スポット図である。It is a light spot figure of the lens for CD. 第2実施形態にかかるレンズの絞り径を設定した場合の光スポット図である。It is a light spot figure at the time of setting the aperture diameter of the lens concerning 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 実施形態の対物レンズ
2 DVDの透明基板
2a 情報記録面
3 CDの透明基板
3a 情報記録面
4,5 レーザビーム
11 DVDレーザ
12 CDレーザ
13,14 ハーフプリズム
15 コリメータレンズ
16 検出レンズ
17 光検出器
18 回析格子
19 アクチュエータ
20 アクチュエータ駆動回路
21 信号処理回路
22 レーザ駆動回路
23 システム制御回路
24 ディスク判別手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Objective lens 2 Transparent substrate of DVD 2a Information recording surface 3 Transparent substrate of CD 3a Information recording surface 4, 5 Laser beam 11 DVD laser 12 CD laser 13, 14 Half prism 15 Collimator lens 16 Detection lens 17 Photo detector 18 Diffraction grating 19 Actuator 20 Actuator drive circuit 21 Signal processing circuit 22 Laser drive circuit 23 System control circuit 24 Disc discriminating means

Claims (3)

波長λi(i=1、2、3、4、・・・)の複数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集
光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方のレンズ面のうちの全ての単色光での
共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割されており、分割されている各非球
面部の曲率(=曲率半径の逆数)は、レンズ光軸に近い順に、大、小、大、である非球面
部を含むことを特徴とする多波長用レンズ。
All of the monochromatic light of at least one lens surface in a multi-wavelength lens that condenses a plurality of types of monochromatic light of wavelengths λi (i = 1, 2, 3, 4,...) By refraction. Is divided into a plurality of aspherical portions having different refractive powers, and the curvature of each of the divided aspherical portions (= the reciprocal of the radius of curvature) is large, small, A multi-wavelength lens comprising a large aspherical portion.
波長λi(i=1、2、3、4、・・・)の複数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集
光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方のレンズ面のうちの全ての単色光での
共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割されており、分割されている各非球
面部の曲率(=曲率半径の逆数)は、レンズ光軸に近い順に、小、大、小、である非球面
部を含むことを特徴とする多波長用レンズ。
All of the monochromatic light of at least one lens surface in a multi-wavelength lens that condenses a plurality of types of monochromatic light of wavelengths λi (i = 1, 2, 3, 4,...) By refraction. The common use region is divided into a plurality of aspherical portions having different refractive powers, and the curvature (= reciprocal of the radius of curvature) of each of the divided aspherical portions is small, large, A multi-wavelength lens comprising a small aspherical portion.
波長λi(i=1、2、3、4、・・・)の複数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集
光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方のレンズ面のうちの全ての単色光での
共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割されており、分割されている各非球
面部のそれぞれ隣接する非球面部同士の隣接部におけるレンズ光軸に平行な方向の段差量
が、前記隣接部における段差のうちの少なくとも半分以上の段差において、レンズ光軸か
ら離れるに従って増大していることを特徴とする多波長用レンズ。
All of the monochromatic light of at least one lens surface in a multi-wavelength lens that condenses a plurality of types of monochromatic light of wavelengths λi (i = 1, 2, 3, 4,...) By refraction. The common use area is divided into a plurality of aspherical portions having different refractive powers, and the step amount in the direction parallel to the lens optical axis in the adjacent aspherical portions of each of the divided aspherical portions However, at least half of the steps in the adjacent portions increase as the distance from the lens optical axis increases.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006323986A (en) * 2005-04-21 2006-11-30 Hitachi Maxell Ltd Optical pickup lens and optical pickup device
CN102290069A (en) * 2005-04-21 2011-12-21 日立麦克赛尔株式会社 Optical pickup lens and optical pickup apparatus
CN114859640A (en) * 2022-05-09 2022-08-05 无锡视美乐激光显示科技有限公司 Light shaping system, light source device and design method of light source device

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