JP3518684B2 - 対物レンズの設計方法、対物レンズ、対物レンズの製造方法、多波長用光学系、光ヘッド及び光デイスク装置 - Google Patents
対物レンズの設計方法、対物レンズ、対物レンズの製造方法、多波長用光学系、光ヘッド及び光デイスク装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にＣＤ（Compac
t Disc：ＣＤ−ＲなどのＣＤも含む）やＤＶＤ（Digita
l Versatile Disc）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る対物レンズの設計
方法、対物レンズ、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。
t Disc：ＣＤ−ＲなどのＣＤも含む）やＤＶＤ（Digita
l Versatile Disc）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る対物レンズの設計
方法、対物レンズ、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。
【０００２】
【従来の技術】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ＤＶ
Ｄ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おり、かかる基板を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から光ディスク装置で情報信号を
再生する場合には、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。このレーザービームは後に述べるようにＣＤとＤＶ
Ｄとでは互いに波長が異なっている。このレーザビーム
を集光させるために、光ディスク装置では、対物レンズ
が使用されているが、ＣＤでは、透明基板の厚さが1.2
ｍｍ、ＤＶＤでは、透明基板の厚さが0.6ｍｍと光ディ
スクの種類（レーザー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もの
であり、このような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、このように使用する光ディスクの
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ことが必要である。
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ＤＶ
Ｄ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おり、かかる基板を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から光ディスク装置で情報信号を
再生する場合には、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。このレーザービームは後に述べるようにＣＤとＤＶ
Ｄとでは互いに波長が異なっている。このレーザビーム
を集光させるために、光ディスク装置では、対物レンズ
が使用されているが、ＣＤでは、透明基板の厚さが1.2
ｍｍ、ＤＶＤでは、透明基板の厚さが0.6ｍｍと光ディ
スクの種類（レーザー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もの
であり、このような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、このように使用する光ディスクの
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ことが必要である。
【０００３】このような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該当する対物レンズに
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が、コストの面や装置
の小型化を実現するために、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
るようにした光ディスク装置が提案されている。
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該当する対物レンズに
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が、コストの面や装置
の小型化を実現するために、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
るようにした光ディスク装置が提案されている。
【０００４】かかる対物レンズの一代表例として、特開
平９ー１４５９９５号公報（イ）に記載のものがある
が、これは、正の屈折力を有するレンズであって、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、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（0.6
ｍｍ）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ようにしたも
のである。
平９ー１４５９９５号公報（イ）に記載のものがある
が、これは、正の屈折力を有するレンズであって、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、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（0.6
ｍｍ）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ようにしたも
のである。
【０００５】また、他の代表例として、特開２０００ー
８１５６６号公報（ロ）に記載のものがあるが、これ
は、薄い透明基板のＤＶＤに対しては、短波長（635ｎ
ｍ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において、これらレーザ
ビームに共通に使用する対物レンズであって、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ＤＶ
Ｄに対し、上記短波長のレーザビームの回折光を情報記
録面に集光し、厚い透明基板のＣＤに対し、上記長波長
のレーザビームの上記回折光と同一次数の回折光を情報
記録面に集光するように設けられている。なお、ＤＶＤ
に対して上記の短波長のレーザビームを用いるのは、Ｃ
Ｄ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）。
８１５６６号公報（ロ）に記載のものがあるが、これ
は、薄い透明基板のＤＶＤに対しては、短波長（635ｎ
ｍ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において、これらレーザ
ビームに共通に使用する対物レンズであって、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ＤＶ
Ｄに対し、上記短波長のレーザビームの回折光を情報記
録面に集光し、厚い透明基板のＣＤに対し、上記長波長
のレーザビームの上記回折光と同一次数の回折光を情報
記録面に集光するように設けられている。なお、ＤＶＤ
に対して上記の短波長のレーザビームを用いるのは、Ｃ
Ｄ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）。
【０００６】なお、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（特開２００１ー５１１９２号公報（ハ））。これ
は、ＤＶＤに使用する波長λ1が640ｎｍのレーザビーム
で波面収差をなくすようにしたレンズ面を基準として、
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）をもって形成し、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。
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（特開２００１ー５１１９２号公報（ハ））。これ
は、ＤＶＤに使用する波長λ1が640ｎｍのレーザビーム
で波面収差をなくすようにしたレンズ面を基準として、
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）をもって形成し、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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】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が、上記特開平９
ー１４５９９５号公報（イ）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。換言すれば、レン
ズ面の輪帯区間ごとに固有の焦点を持たせたために、１
つの単色光をレンズ面全域で受けてひとつの焦点に結ば
せることが出来ない点で利用効率が低下しているという
ことになる。
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が、上記特開平９
ー１４５９９５号公報（イ）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。換言すれば、レン
ズ面の輪帯区間ごとに固有の焦点を持たせたために、１
つの単色光をレンズ面全域で受けてひとつの焦点に結ば
せることが出来ない点で利用効率が低下しているという
ことになる。
【０００８】また、上記特開２０００ー８１５６６号公
報（ロ）では、回折レンズ構造による回折光を利用して
いるため、異なる波長に夫々対する回折効率を同時に10
0％にすることはできないという問題がある（なお、こ
れでは、ＤＶＤに用いる短波長（635ｎｍまたは650ｎ
ｍ）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、それらの間のほぼ705ｎｍの波
長で回折効率が100％となるようにして、これら使用レ
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ズレた場合、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。
報（ロ）では、回折レンズ構造による回折光を利用して
いるため、異なる波長に夫々対する回折効率を同時に10
0％にすることはできないという問題がある（なお、こ
れでは、ＤＶＤに用いる短波長（635ｎｍまたは650ｎ
ｍ）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、それらの間のほぼ705ｎｍの波
長で回折効率が100％となるようにして、これら使用レ
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ズレた場合、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。
【０００９】さらに、特開２００１ー５１１９２号公報
（ハ）では、即ち、輪帯位相補正レンズ方式では、光利
用効率は高いが、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λ
1の整数ｍi倍の段差ｄiだけ窪ませて屈折面としてい
る。しかし、もとよりＤＶＤを基準として、単なる段差
を設けるだけでは、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。
（ハ）では、即ち、輪帯位相補正レンズ方式では、光利
用効率は高いが、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λ
1の整数ｍi倍の段差ｄiだけ窪ませて屈折面としてい
る。しかし、もとよりＤＶＤを基準として、単なる段差
を設けるだけでは、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。
【００１０】本発明の目的は、かかる問題を解消し、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、
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
きるようにした対物レンズの設計方法、及び対物レンズ
と光ヘッド，光ディスク装置を提供することにある。
明基板の厚さが異なる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
きるようにした対物レンズの設計方法、及び対物レンズ
と光ヘッド，光ディスク装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、透明基板の厚さが異なる複数種の光記
録媒体毎に異なる波長の光ビームが入射され、光記録媒
体側で光ビームを集光させる正のパワーを有する対物レ
ンズの設計方法において、光ビームの波長の違いによっ
て発生する色収差で光記録媒体の透明基板の厚みの違い
によって発生する波面収差を打ち消す関数を求め、この
関数でもってレンズ面を構成するという設計方法を編み
出した。また、この設計方法により、透明基板の厚さが
異なる複数種の光記録媒体毎に異なる波長の光ビームが
入射され、該光記録媒体の該透明基板に設けられた情報
記録面に該光ビームを屈折作用により集光させる正のパ
ワーを有する対物レンズであって、夫々の該波長の光ビ
ームに対して所定の屈折率を有する材料からなり、光入
射側面の面形状と光出射側面の面形状とが、該光ビーム
の波長の違いによって発生する色収差で該光記録媒体の
透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差を打ち
消すことにより、いずれの種類の光記録媒体に対して
も、該当する光ビームを該情報記録面に波面表示ＲＭＳ
波面収差比が、該光ビームの波面収差のうちの最大の波
面収差をＷmax、最小の波面収差をＷminとして、 １≦Ｗmax／Ｗmin＜1.8 で集光させるともに連続した非球面をなす面形状であっ
て、該光入射側面と光出射側面との間の中心厚が予め決
められた所定の厚さである対物レンズを得ることができ
る。 さらに、かかる対物レンズは、望ましくは、光入射
側面の面形状が、光軸から半径方向に複数の区間に区分
されて該光軸からｊ番目の区間は、光源高さｈに対し
て、次の関数Ｚ Aj （ｊ＝１，２，３，……）、
に、本発明では、透明基板の厚さが異なる複数種の光記
録媒体毎に異なる波長の光ビームが入射され、光記録媒
体側で光ビームを集光させる正のパワーを有する対物レ
ンズの設計方法において、光ビームの波長の違いによっ
て発生する色収差で光記録媒体の透明基板の厚みの違い
によって発生する波面収差を打ち消す関数を求め、この
関数でもってレンズ面を構成するという設計方法を編み
出した。また、この設計方法により、透明基板の厚さが
異なる複数種の光記録媒体毎に異なる波長の光ビームが
入射され、該光記録媒体の該透明基板に設けられた情報
記録面に該光ビームを屈折作用により集光させる正のパ
ワーを有する対物レンズであって、夫々の該波長の光ビ
ームに対して所定の屈折率を有する材料からなり、光入
射側面の面形状と光出射側面の面形状とが、該光ビーム
の波長の違いによって発生する色収差で該光記録媒体の
透明基板の厚みの違いによって発生する波面収差を打ち
消すことにより、いずれの種類の光記録媒体に対して
も、該当する光ビームを該情報記録面に波面表示ＲＭＳ
波面収差比が、該光ビームの波面収差のうちの最大の波
面収差をＷmax、最小の波面収差をＷminとして、 １≦Ｗmax／Ｗmin＜1.8 で集光させるともに連続した非球面をなす面形状であっ
て、該光入射側面と光出射側面との間の中心厚が予め決
められた所定の厚さである対物レンズを得ることができ
る。 さらに、かかる対物レンズは、望ましくは、光入射
側面の面形状が、光軸から半径方向に複数の区間に区分
されて該光軸からｊ番目の区間は、光源高さｈに対し
て、次の関数Ｚ Aj （ｊ＝１，２，３，……）、
【数１０】
で表わされ、光出射側面の面形状が、光源高さｈに対し
て、次の関数Ｚ B
て、次の関数Ｚ B
【数１１】
で表わされ、関数Ｚ Aj の定数Ｂ，Ｃ，Ｋ，Ａ 4 ，Ａ 6 ，Ａ
8 ，Ａ 10 ，Ａ 12 ，Ａ 14 ，Ａ 16 （但し、ｊ＝０のとき、Ｂ
＝０）と関数Ｚ B の定数Ｃ，Ｋ，Ａ 4 ，Ａ 6 ，Ａ 8 ，Ａ 10 と
を、該光ビームの波長の違いによって発生する色収差で
該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する
波面収差を打ち消すことにより、いずれの種類の光記録
媒体に対しても、該当する光ビームを該情報記録面に波
面表示ＲＭＳ波面収差比が、該光ビームの波面収差のう
ちの最大の波面収差をＷmax、最小の波面収差をＷminと
して、 １≦Ｗmax／Ｗmin＜1.8 で集光させる値とする面形状とするものであり、好まし
くは１≦Ｗmax／Ｗmin＜1.6、さらに好ましくは１≦Ｗm
ax／Ｗmin＜1.4とするものである。
8 ，Ａ 10 ，Ａ 12 ，Ａ 14 ，Ａ 16 （但し、ｊ＝０のとき、Ｂ
＝０）と関数Ｚ B の定数Ｃ，Ｋ，Ａ 4 ，Ａ 6 ，Ａ 8 ，Ａ 10 と
を、該光ビームの波長の違いによって発生する色収差で
該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する
波面収差を打ち消すことにより、いずれの種類の光記録
媒体に対しても、該当する光ビームを該情報記録面に波
面表示ＲＭＳ波面収差比が、該光ビームの波面収差のう
ちの最大の波面収差をＷmax、最小の波面収差をＷminと
して、 １≦Ｗmax／Ｗmin＜1.8 で集光させる値とする面形状とするものであり、好まし
くは１≦Ｗmax／Ｗmin＜1.6、さらに好ましくは１≦Ｗm
ax／Ｗmin＜1.4とするものである。
【００１２】また、これにより、本発明は、透明基板の
厚さが異なる複数種の光記録媒体毎に異なる波長の光ビ
ームが入射され、光記録媒体の該透明基板に設けられた
情報記録面に該光ビームを屈折作用により集光させる正
のパワーを有する対物レンズであって、光ビームの波長
λの違いによって発生する色収差で光記録媒体の透明基
板の厚みの違いによって発生する波面収差を打ち消すこ
とにより、いずれの種類の光記録媒体に対しても、該当
する光ビームを該情報記録面にＲＭＳ波面収差が0.035
λ以下で、好ましくは0.033λ以下で、さらに好ましく
は0.030λ以下で集光させる、あるいは、該当する光ビ
ームを該情報記録面にＲＭＳ波面収差が、ｉ番目の光ビ
ームの波長をλi（ｉ＝１，２，……）とし、波長λiの
光ビームの波面収差をＷiとして、
厚さが異なる複数種の光記録媒体毎に異なる波長の光ビ
ームが入射され、光記録媒体の該透明基板に設けられた
情報記録面に該光ビームを屈折作用により集光させる正
のパワーを有する対物レンズであって、光ビームの波長
λの違いによって発生する色収差で光記録媒体の透明基
板の厚みの違いによって発生する波面収差を打ち消すこ
とにより、いずれの種類の光記録媒体に対しても、該当
する光ビームを該情報記録面にＲＭＳ波面収差が0.035
λ以下で、好ましくは0.033λ以下で、さらに好ましく
は0.030λ以下で集光させる、あるいは、該当する光ビ
ームを該情報記録面にＲＭＳ波面収差が、ｉ番目の光ビ
ームの波長をλi（ｉ＝１，２，……）とし、波長λiの
光ビームの波面収差をＷiとして、
【数１】
（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ΣＷi 2、波長λiの光ビームのＲＭＳ波
面収差をＷi・λiとする）好ましくは、
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ΣＷi 2、波長λiの光ビームのＲＭＳ波
面収差をＷi・λiとする）好ましくは、
【数２】
（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ΣＷi 2、波長λiの光ビームのＲＭＳ波
面収差をＷi・λiとする）さらに好ましくは、
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ΣＷi 2、波長λiの光ビームのＲＭＳ波
面収差をＷi・λiとする）さらに好ましくは、
【数３】
（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ΣＷi 2、波長λiの光ビームのＲＭＳ波
面収差をＷi・λiとする）さらに好ましくは、
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ΣＷi 2、波長λiの光ビームのＲＭＳ波
面収差をＷi・λiとする）さらに好ましくは、
【数４】
（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ΣＷi 2、波長λiの光ビームのＲＭＳ波
面収差をＷi・λiとする）にて集光させる、または、該
当する光ビームを該情報記録面に波長表示ＲＭＳ波面収
差比が、該光ビームの波面収差のうちの最大の波面収差
をＷmax、最小の波面収差をＷminとして、Ｗmax／Ｗmin
≦1.8で好ましくは、Ｗmax／Ｗmin≦1.6で、さらに好ま
しくは、Ｗmax／Ｗmin≦1.4で集光させる対物レンズ、
あるいは、複数種の光記録媒体毎に異なる波長の光ビー
ムが入射され、該光記録媒体の該透明基板に設けられた
情報記録面に該光ビームを屈折作用により集光させる正
のパワーを有する対物レンズであって、いずれの種類の
光記録媒体に対しても、該当する光ビームを該情報記録
面にＲＭＳ波面収差が0.035λ以下に集光させることを
特徴とする対物レンズを提供するものである。このこと
は、一面において、換言すれば、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レンズを含む
光学系であって、レンズ面全域にわたり該単色光の固有
の波長に対応した単一の焦点を有するとともに、当該焦
点は、異なる所定波長の該複数種類の単色光に対応して
それぞれ異なる所定の位置に配置されている多波長用光
学系を初めて提供することを意味する。また、これによ
り、波長の異なる光ビームを透過し、該光ビームを平行
光とするコリメータレンズと、該コリメータレンズから
入射される平行光を透明基板の厚さが異なる複数種の光
記録媒体の情報記録面に光スポットを形成し、該情報記
録面で反射した反射光を平行光とする対物レンズと、該
反射光を検出する光検出器と、該光検出器からフォーカ
ス誤差信号とトラッキング誤差信号を得る信号処理回路
と、該フォーカス誤差信号と該トラッキング誤差信号か
ら、該対物レンズがディスクの該情報記録面と適正位置
にあるように、駆動されるアクチュエータとを具備し、
該対物レンズは、該光ビームの波長の違いによって発生
する色収差で該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによ
って発生する波面収差を打ち消すことにより、いずれの
種類の光記録媒体に対しても、該当する光ビームを該情
報記録面に波面表示ＲＭＳ波面収差比が、該光ビームの
波面収差のうちの最大の波面収差をＷmax、最小の波面
収差をＷminとして、 １≦Ｗmax／Ｗmin＜1.8 で集光させることを特徴とする光ヘッドを提供すること
ができる。
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ΣＷi 2、波長λiの光ビームのＲＭＳ波
面収差をＷi・λiとする）にて集光させる、または、該
当する光ビームを該情報記録面に波長表示ＲＭＳ波面収
差比が、該光ビームの波面収差のうちの最大の波面収差
をＷmax、最小の波面収差をＷminとして、Ｗmax／Ｗmin
≦1.8で好ましくは、Ｗmax／Ｗmin≦1.6で、さらに好ま
しくは、Ｗmax／Ｗmin≦1.4で集光させる対物レンズ、
あるいは、複数種の光記録媒体毎に異なる波長の光ビー
ムが入射され、該光記録媒体の該透明基板に設けられた
情報記録面に該光ビームを屈折作用により集光させる正
のパワーを有する対物レンズであって、いずれの種類の
光記録媒体に対しても、該当する光ビームを該情報記録
面にＲＭＳ波面収差が0.035λ以下に集光させることを
特徴とする対物レンズを提供するものである。このこと
は、一面において、換言すれば、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レンズを含む
光学系であって、レンズ面全域にわたり該単色光の固有
の波長に対応した単一の焦点を有するとともに、当該焦
点は、異なる所定波長の該複数種類の単色光に対応して
それぞれ異なる所定の位置に配置されている多波長用光
学系を初めて提供することを意味する。また、これによ
り、波長の異なる光ビームを透過し、該光ビームを平行
光とするコリメータレンズと、該コリメータレンズから
入射される平行光を透明基板の厚さが異なる複数種の光
記録媒体の情報記録面に光スポットを形成し、該情報記
録面で反射した反射光を平行光とする対物レンズと、該
反射光を検出する光検出器と、該光検出器からフォーカ
ス誤差信号とトラッキング誤差信号を得る信号処理回路
と、該フォーカス誤差信号と該トラッキング誤差信号か
ら、該対物レンズがディスクの該情報記録面と適正位置
にあるように、駆動されるアクチュエータとを具備し、
該対物レンズは、該光ビームの波長の違いによって発生
する色収差で該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによ
って発生する波面収差を打ち消すことにより、いずれの
種類の光記録媒体に対しても、該当する光ビームを該情
報記録面に波面表示ＲＭＳ波面収差比が、該光ビームの
波面収差のうちの最大の波面収差をＷmax、最小の波面
収差をＷminとして、 １≦Ｗmax／Ｗmin＜1.8 で集光させることを特徴とする光ヘッドを提供すること
ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】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
て波面収差が生じ、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。
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
て波面収差が生じ、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。
【００１４】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
差が生ずるが、本発明は、かかる色収差を利用して上記
の波面収差を低減するものであって、基板の厚みが異な
る光ディスク毎に異なる波長のレーザビームを用い、基
板の厚みが異なることによって生ずる波面収差をレーザ
ビームの波長の違いによって生ずる色収差でもって相殺
し、いずれの厚みの基板に対しても、総合的な収差が許
容範囲内になるようにするものである。
る光学系に異なる波長のレーザビームを用いると、色収
差が生ずるが、本発明は、かかる色収差を利用して上記
の波面収差を低減するものであって、基板の厚みが異な
る光ディスク毎に異なる波長のレーザビームを用い、基
板の厚みが異なることによって生ずる波面収差をレーザ
ビームの波長の違いによって生ずる色収差でもって相殺
し、いずれの厚みの基板に対しても、総合的な収差が許
容範囲内になるようにするものである。
【００１５】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。
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。
【００１６】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
場合についてみる。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。
て基板２の情報記録面２ａにレーザビームを集光させる
場合についてみる。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。
【００１７】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Ｐ2、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＝ｎ
2 出射点Ｐ3〜入射点Ｐ4：空間距離＝Ｓ3h 屈折率＝ｎ
3 入射点Ｐ4〜集光点Ｐ5：空間距離＝Ｓ4h 屈折率＝ｎ
4 とすると、点Ｐ1から集光点Ｐ5までの光路長Ｌhは、
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Ｐ2、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＝ｎ
2 出射点Ｐ3〜入射点Ｐ4：空間距離＝Ｓ3h 屈折率＝ｎ
3 入射点Ｐ4〜集光点Ｐ5：空間距離＝Ｓ4h 屈折率＝ｎ
4 とすると、点Ｐ1から集光点Ｐ5までの光路長Ｌhは、
【数５】
で表わされる。なお、光軸ＯＡ上での光路長Ｌhは、こ
の数５において、ｈ＝０の場合である。
の数５において、ｈ＝０の場合である。
【００１８】この数５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、本発明は、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、色収差と波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ものであ
る。本発明の実施形態としては、対物レンズ１のレンズ
面形状をこれを実現する形状とするものである。これに
より、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ービームを同一の
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。
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、本発明は、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、色収差と波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ものであ
る。本発明の実施形態としては、対物レンズ１のレンズ
面形状をこれを実現する形状とするものである。これに
より、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ービームを同一の
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。
【００１９】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、ＤＶＤとＣＤと
を例に、図面を用いて説明する。
さが異なる２種類の光ディスク、即ち、ＤＶＤとＣＤと
を例に、図面を用いて説明する。
【００２０】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に対するものであり、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。
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に対するものであり、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。
【００２１】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お
り、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。
が図示しない光ディスク装置の光ヘッドに設けられてお
り、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。
【００２２】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ＯＡ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。
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ＯＡ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。
【００２３】このように、この第１の実施形態は、ＤＶ
Ｄ，ＣＤともに収差が良好に低減されて、情報記録面２
ａ，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に対して上記数５で示す光路長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。
Ｄ，ＣＤともに収差が良好に低減されて、情報記録面２
ａ，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に対して上記数５で示す光路長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。
【００２４】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Ｏ
Ａ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、
Ｂについて、光線高さｈの点をｃ、この点ｃから光軸Ｏ
Ａ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、
【数６】
で表わされるようにする。
【００２５】なお、数６において、上記係数Ｃ，Ｋ，Ａ
4，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。
4，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。
【００２６】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。
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。
【００２７】
【表１】
対物レンズ１の上記数６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ｔ
0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（Ｃ
Ｄ）での屈折率ｎは1.5365である。
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ｔ
0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（Ｃ
Ｄ）での屈折率ｎは1.5365である。
【００２８】（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），Ｃ
Ｄ（波長λ2＝790ｎｍ）ともに、ＲＭＳ（Root Mean Sq
uare）波面収差で0.035λ、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。
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），Ｃ
Ｄ（波長λ2＝790ｎｍ）ともに、ＲＭＳ（Root Mean Sq
uare）波面収差で0.035λ、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。
【００２９】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。
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。
【００３０】(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波面収差をＷiとす
ると、これら収差は、
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波面収差をＷiとす
ると、これら収差は、
【数７】
（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ΣＷi 2、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の波面収差を
Ｗ1、ＣＤの波面収差をＷ2とし、かつｉ＝１，２である
から、上記数４は、
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ΣＷi 2、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の波面収差を
Ｗ1、ＣＤの波面収差をＷ2とし、かつｉ＝１，２である
から、上記数４は、
【数８】
となる。
【００３１】(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
で最大の波面収差をＷmax、最小の波面収差を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の波面収差Ｗ1とＣＤの波面収
差Ｗ2とのいずれか一方が最大波面収差Ｗmaxとなり、他
方が最小波面収差Ｗminとする。
λiのレーザビームを用いる場合、夫々の波長λiのうち
で最大の波面収差をＷmax、最小の波面収差を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の波面収差Ｗ1とＣＤの波面収
差Ｗ2とのいずれか一方が最大波面収差Ｗmaxとなり、他
方が最小波面収差Ｗminとする。
【００３２】図４はこの第１の実施形態でのＲＭＳ波面
収差の測定結果を示すものであって、横軸に像高（ｍ
ｍ）を取り、縦軸にＲＭＳ波面収差を取っている。ここ
で、入射角は０゜であり、像高＝０ｍｍは入射ビームが
平行光であることを示しており、像高が大きくなるほ
ど、平行光からずれてくることになる。
収差の測定結果を示すものであって、横軸に像高（ｍ
ｍ）を取り、縦軸にＲＭＳ波面収差を取っている。ここ
で、入射角は０゜であり、像高＝０ｍｍは入射ビームが
平行光であることを示しており、像高が大きくなるほ
ど、平行光からずれてくることになる。
【００３３】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であった。ま
た、図４（ｂ）はＣＤ（波長λ2＝790ｎｍ）に対するＲ
ＭＳ波面収差を示しており、像高＝０ｍｍのときには、
ＲＭＳ波面収差＝0.02410λ2であった。
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であった。ま
た、図４（ｂ）はＣＤ（波長λ2＝790ｎｍ）に対するＲ
ＭＳ波面収差を示しており、像高＝０ｍｍのときには、
ＲＭＳ波面収差＝0.02410λ2であった。
【００３４】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。
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。
【００３５】（ii）ＤＶＤ，ＣＤについて、上記数８に
より、
より、
【数９】
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。
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。
【００３６】(iii)ＤＶＤ，ＣＤについて、Ｗmax／Ｗmi
n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。
n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。
【００３７】図５は上記数１１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に示す図であって、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。
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に示す図であって、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。
【００３８】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.
37μｍであった。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ものであった。
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.
37μｍであった。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ものであった。
【００３９】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。
施形態について説明する。
【００４０】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。
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。
【００４１】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、
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、
【数１０】
で表わされる。なお、数１０での光源高さｈは、ｊ番目
の区間でのものである。
の区間でのものである。
【００４２】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１０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。
内に良好に低減するための数１０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。
【００４３】
【表２】
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１１で表わされる。
は、次の数１１で表わされる。
【００４４】
【数１１】
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＝655ｎ
ｍ（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。
即ち、中心厚さｔ0は2.2ｍｍであって、波長λ1＝655ｎ
ｍ（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。
【００４５】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。
許容値としては、上記第１の実施形態と同様である。
【００４６】図６はこの第２の実施形態でのＲＭＳ波面
収差の測定結果を示すものであって、横軸，縦軸は図４
と同様である。
収差の測定結果を示すものであって、横軸，縦軸は図４
と同様である。
【００４７】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であった。ま
た、図６（ｂ）はＣＤ（波長λ2＝790ｎｍ）に対するＲ
ＭＳ波面収差を示しており、像高＝０ｍｍのときには、
ＲＭＳ波面収差＝0.02525λ2であった。
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であった。ま
た、図６（ｂ）はＣＤ（波長λ2＝790ｎｍ）に対するＲ
ＭＳ波面収差を示しており、像高＝０ｍｍのときには、
ＲＭＳ波面収差＝0.02525λ2であった。
【００４８】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。
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。
【００４９】（ii）ＤＶＤ，ＣＤについて、上記数８に
より、
より、
【数１２】
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。
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。
【００５０】(iii)ＤＶＤ，ＣＤについて、Ｗmax／Ｗmi
n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。
n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。
【００５１】図７は上記数１１で示す面形状の光出射側
面Ｂと上記数１０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。
面Ｂと上記数１０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。
【００５２】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.
30μｍであった。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ものであった。
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.
30μｍであった。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ものであった。
【００５３】なお、一例として、先の特開２００１ー５
１１９２号公報に記載のＤＶＤとＣＤとの収差をみる
と、 ＤＶＤ：0.001λ1 ＣＤ：0.047λ2 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、Ｃ
Ｄについては、上記の許容値0.035λを越えるものであ
る。また、これらの
１１９２号公報に記載のＤＶＤとＣＤとの収差をみる
と、 ＤＶＤ：0.001λ1 ＣＤ：0.047λ2 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、Ｃ
Ｄについては、上記の許容値0.035λを越えるものであ
る。また、これらの
【数１３】
は、上記夫々について、0.0332，0.0294となり、いずれ
も上記の許容値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を越えているし、さ
らに、これらのＷmax／Ｗminも夫々、47，1.947とな
り、いずれも上記の許容値1.8、好ましくは1.6、さらに
好ましくは1.4を越えている。
も上記の許容値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を越えているし、さ
らに、これらのＷmax／Ｗminも夫々、47，1.947とな
り、いずれも上記の許容値1.8、好ましくは1.6、さらに
好ましくは1.4を越えている。
【００５４】このように、上記第１，第２の実施例と
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、波面収差が色収差で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ー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。
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、波面収差が色収差で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ー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。
【００５５】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波面
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１０及び表２で与えられ、光出射
側面Ｂの面形状は上記数６，数１１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。
板厚さが夫々0.6ｍｍと1.2ｍｍと異なることによる波面
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１０及び表２で与えられ、光出射
側面Ｂの面形状は上記数６，数１１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。
【００５６】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790
ｎｍ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に波長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に、波長790
ｎｍの光利用効率を落とすようにしてもよい。
うに、ほぼ開口数ＮＡ＝0.47から開口数ＮＡ＝0.63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790
ｎｍ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に波長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に、波長790
ｎｍの光利用効率を落とすようにしてもよい。
【００５７】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。
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。
【００５８】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。
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。
【００５９】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ＤＶ
Ｄ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、１
７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。
ヘッドの一実施形態を示す構成図であって、１１はＤＶ
Ｄ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、１
７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。
【００６０】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。
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。
【００６１】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。
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。
【００６２】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次光と土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。
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次光と土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。
【００６３】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１
９を駆動する。
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１
９を駆動する。
【００６４】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。
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。
【００６５】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。
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。
【００６６】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、２３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。
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、２３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。
【００６７】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。
ついては、図８に示す構成と同様である。
【００６８】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。
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。
【００６９】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
と同様に、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２３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。
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
と同様に、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２３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。
【００７０】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１
２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。
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１
２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。
【００７１】
【発明の効果】以上説明したように、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。
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。
【図１】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。
す図である。
【図２】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。
具体例を示す図である。
【図３】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。
光学系での光路長を説明するための図である。
【図４】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。
波面収差の測定結果の一具体例を示すグラフ図である。
【図５】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。
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。
【図６】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。
面収差の測定結果の一具体例を示すグラフ図である。
【図７】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。
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。
【図８】本発明による光ヘッドの一実施形態を示す図で
ある。
ある。
【図９】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。
す図である。
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
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−275359（ＪＰ，Ａ)
特開2001−51192（ＪＰ，Ａ)
特開2001−229566（ＪＰ，Ａ)
特開2000−348376（ＪＰ，Ａ)
特開2001−147367（ＪＰ，Ａ)
特開2002−203333（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 13/00
G11B 7/135
G02B 9/00
Claims (7)
- 【請求項１】 透明基板の厚さが異なる複数種の光記録
媒体毎に異なる波長の光ビームが入射され、該光記録媒
体の該透明基板に設けられた情報記録面に該光ビームを
屈折作用により集光させる正のパワーを有する対物レン
ズの設計方法であって、 光ビームの波長の違いによって発生する色収差と該光記
録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生する波面収
差とが相殺し合って任意の光線高さに対する情報記録面
上の集光点の収差の許容範囲を定め、該相殺の程度が該
許容範囲内にあるようにするものである該色収差と該波
面収差とを打ち消す関数を求め、該関数によりレンズ面
形状を構成することにより、いずれの種類の光記録媒体
に対しても、該当する光ビームを該情報記録面に波長表
示ＲＭＳ波面収差比が、該光ビームの波面収差のうちの
最大の波面収差をＷmax、最小の波面収差をＷminとし
て、 １≦Ｗmax／Ｗmin＜1.8 で集光させる対物レンズを実現する対物レンズの設計方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載のレンズの設計方法におい
て、 前記色収差と前記波面収差とを打ち消す前記関数を、光
入射側面の面形状を、光軸から半径方向に複数の区間に
区分されて該光軸からｊ番目の区間は、光線高さｈに対
して、次の関数ＺAj（ｊ＝１，２，３，……）、 【数１０】 で表わし、光出射側面の面形状を、光線高さｈに対し
て、次の関数ＺB 【数１１】 で表わし、関数ＺAjの定数Ｂ，Ｃ，Ｋ，Ａ4，Ａ6，
Ａ8，Ａ10，Ａ12，Ａ14，Ａ16（但し、ｊ＝０のとき、
Ｂ＝０）と関数ＺBの定数Ｃ，Ｋ，Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10
とを、該光ビームの波長の違いによって発生する色収差
で該光記録媒体の透明基板の厚みの違いによって発生す
る波面収差を打ち消すことにより、いずれの種類の光記
録媒体に対しても、該当する光ビームを該情報記録面に
波長表示ＲＭＳ波面収差比が、該光ビームの波面収差の
うちの最大の波面収差をＷmax、最小の波面収差をＷmin
として、 １≦Ｗmax／Ｗmin＜1.8 で集光させる値となるように決定することを特徴とする
対物レンズの設計方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のレンズの設計方
法により、製造されたことを特徴とする対物レンズ。 - 【請求項４】 請求項１または２記載のレンズの設計方
法により、構成されたレンズ面に薄膜処理を施すことを
特徴とする対物レンズの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１または２記載のレンズの設計方
法により、製造された対物レンズを用いたことを特徴と
する光ヘッド。 - 【請求項６】 請求項５記載の光ヘッドを用いたことを
特徴とする光デイスク装置。 - 【請求項７】 請求項３記載の対物レンズを用いたこと
を特徴とする多波長用光学系。
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|---|---|---|---|
| JP2002267451A JP3518684B2 (ja) | 2002-01-11 | 2002-09-12 | 対物レンズの設計方法、対物レンズ、対物レンズの製造方法、多波長用光学系、光ヘッド及び光デイスク装置 |
| US10/330,289 US6678096B2 (en) | 2002-01-11 | 2002-12-30 | Objective lens design method, lens, and optical system, optical head, and optical disc apparatus using the same |
| KR1020030001596A KR100804137B1 (ko) | 2002-01-11 | 2003-01-10 | 렌즈 및 그것을 사용한 광학계, 광헤드 및 광디스크장치 및 광픽업장치 |
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| US10/895,352 US6965482B2 (en) | 2002-01-11 | 2004-07-21 | Objective lens design method, lens, and optical system, optical head, and optical disc apparatus using the same |
| US10/985,926 US7414796B2 (en) | 2002-01-11 | 2004-11-12 | Objective lens design method, lens, and optical system, optical head, and optical disc apparatus using the same |
| US12/176,134 US7733578B2 (en) | 2002-01-11 | 2008-07-18 | Objective lens design method, lens, and optical system, optical head, and optical disc apparatus using the same |
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|---|---|---|---|
| JP2002-4993 | 2002-01-11 | ||
| JP2002004993 | 2002-01-11 | ||
| JP2002267451A JP3518684B2 (ja) | 2002-01-11 | 2002-09-12 | 対物レンズの設計方法、対物レンズ、対物レンズの製造方法、多波長用光学系、光ヘッド及び光デイスク装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2003386516A Division JP3708100B2 (ja) | 2002-01-11 | 2003-11-17 | 対物レンズ、光ヘッド及び光ディスク装置 |
| JP2003386578A Division JP3974102B2 (ja) | 2002-01-11 | 2003-11-17 | 対物レンズ |
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|---|---|
| JP2003270528A JP2003270528A (ja) | 2003-09-25 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003337281A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-28 | Minolta Co Ltd | 光ピックアップ用の対物レンズ |
| AU2003247090A1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-03-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Scanning device including an objective system formed of a single material |
| JP3868932B2 (ja) * | 2003-07-10 | 2007-01-17 | 日立マクセル株式会社 | レンズ及びそれを用いた光学系、光ヘッド並びに光ディスク装置 |
| JP4196818B2 (ja) * | 2003-12-12 | 2008-12-17 | 日本ビクター株式会社 | 光ピックアップ装置 |
| JP4254549B2 (ja) * | 2004-01-16 | 2009-04-15 | 日本ビクター株式会社 | 光ピックアップ装置及び回折光学素子 |
| US7463571B2 (en) * | 2004-03-19 | 2008-12-09 | Pioneer Corporation | Optical element, optical pickup, and optical information recording/reproducing apparatus |
| TW200604563A (en) * | 2004-07-22 | 2006-02-01 | Hitachi Maxell | Light shield sheet, optical apparatus, and method of manufacturing light shield sheet |
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| JP2007298873A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Pentax Corp | 樹脂製レンズの固定方法 |
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| JPH09145995A (ja) | 1995-11-27 | 1997-06-06 | Konica Corp | 光情報記録媒体の記録再生用光学系 |
| KR100514323B1 (ko) * | 1997-12-05 | 2005-12-08 | 삼성전자주식회사 | 복수의광디스크를호환하는대물렌즈를구비한광픽업 |
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-
2008
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