JP4279485B2

JP4279485B2 - 対物レンズおよび光ピックアップ装置

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Publication number: JP4279485B2
Application number: JP2001311851A
Authority: JP
Inventors: 浩司本田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2009-06-17
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明基板の厚さの異なる複数の光情報記録媒体を対物レンズを含む集光光学系で記録および／または再生することができる光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色レーザの実用化に伴い、ＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体（「光ディスク」ともいう）であるＤＶＤが製品化されている。ＤＶＤ用記録再生装置では、約６５０ｎｍの半導体レーザを使用したときの対物レンズの光デイスク側の開口数ＮＡを０．６〜０．６５としている。ＤＶＤはトラックピッチ０．７４μｍ、最短ビット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して４倍以上に高密度化されている。また、ＤＶＤにおいては、光ディスクが光軸に対して傾いたときに生じるコマ収差を小さく抑えるために、透明基板厚は０．６ｍｍとＣＤの透明基板厚（１．２ｍｍ）の半分になっている。
【０００３】
また、上記のＣＤ、ＤＶＤの他に、光源波長や透明基板厚さが異なるなど種々の規格の光ディスク、例えばＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ（追記型コンパクトディスク）、ＶＤ（ビデオディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化されて普及している。さらに半導体レーザの短波長化が進み、発振波長４００ｎｍ程度の短波長青色レーザが実用化されようとしている。波長が短くなることで、例えＤＶＤと同じ開口数を用いても光情報記録媒体の更なる大容量化が可能となる。
【０００４】
また、上述のような従来の光情報記録媒体であるＣＤと同程度の大きさで、記録再生が可能なＣＤ−Ｒや、記録密度を高めたＤＶＤなど、記録面の透明基板の厚みや記録再生用レーザ光の波長の異なる複数の光情報記録媒体の開発が進み、これらの光情報記録媒体に対して、同一の光ピックアップでの記録再生を可能とすることが求められている。このため、使用波長に応じた複数のレーザ光源を備えながら、同一の対物レンズで記録面へ必要な開口数でレーザ光を収束する光ピックアップが、各種提案されている（例えば、特開平９−５４９７３号公報、特開平１１−９６５８５号公報、特開平１１−８６３１９号公報等）。
【０００５】
これらのうち、特開平９−５４９７３号公報には、６３５ｎｍを透過光（０次回折光）、７８５ｎｍは−１次回折光を利用したホログラム光学素子を用いた光学系および６３５ｎｍを＋１次回折光、７８５ｎｍは透過光（０次回折光）を利用したホログラム光学素子を用いた光学系が開示されている。しかし、このホログラム光学素子によれば、ホログラムの段差が深く、対物レンズとの一体化が困難である。
【０００６】
また、特開平１１−９６５８５号公報には、対物レンズの光源側の屈折面に３つの分割面を設け、第１の光ディスクの再生の際には第１の分割面および第３の分割面を通過する光束を利用し、透明基板の厚さが第１の光ディスクと異なる第２光ディスクの再生の際には第１の分割面および第２の分割面を通過する光束を利用する光ピックアップ装置が開示されている。しかし、この対物レンズによれば、透明基板の厚い方の光ディスク（例えば、ＣＤ）で残留収差が大きくなってしまう。
【０００７】
また、本出願人は、先に、特願平１１−３１２７０１号において、屈折面上に回折輪帯を設けた対物レンズにより、波長の異なる複数の光源に対して回折面と屈折面との作用を相殺させて球面収差を補正するようにした光ピックアップ装置を提案した。この場合、波長の短い方の光源において波長が変わると色収差が発生してしまうことがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、互いに異なる少なくとも２種類の波長の光源によって、透明基板の厚みおよび記録密度が異なる、少なくとも２種類の光情報記録媒体を再生または記録でき、透明基板の薄い光情報記録媒体について色収差を低減させると同時に透明基板の厚い光情報記録媒体について残留収差を半減できるようにした対物レンズ、および、係る対物レンズを含む集光光学系を有する光ピックアップ装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の対物レンズは、少なくともＤＶＤとＣＤの情報の記録および／または再生を行う光ピックアップ装置に備えられ、前記ＤＶＤ又はＣＤの情報記録面に面する対物レンズであって、少なくとも一つの面に回折パターンが設けられ、前記光ピックアップ装置の第１の光源から出射する波長がほぼλ１の光束の、前記回折パターンによるｍ次回折光（ただし、ｍは１つの整数）を少なくとも利用することにより、前記ＤＶＤの情報の記録および／または再生が行われるとともに、前記光ピックアップ装置の第２の光源から出射する波長がほぼλ２（ただし、λ２＞λ１）の光束の、前記回折パターンによるｎ次回折光（ただし、ｎは１つの整数で、ｎ＝ｍ＝０を除く）を少なくとも利用することにより、前記ＣＤの情報の記録および／または再生が行われ、前記第１の光源から出射する光束を用いて前記ＤＶＤに情報を記録または再生するために必要となる、この対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１とし、前記第２の光源から出射する光束を用いて前記ＣＤに情報を記録または再生するために必要となる、この対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）とし、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射した際に透過する光束のうち光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２以下の部分の、前記ＣＤの厚さ１．２ｍｍの透明基板を介したときの波面収差の３次球面収差成分はオーバーであって、その絶対値の標準偏差値をＷＳＡ２ｒｍｓ・λ２とすると、０．０１７≦ＷＳＡ２ｒｍｓ≦０．０５８であることにより、透明基板の厚みが１．２ｍｍの規格に対して比較的薄いＣＤの情報の記録および／または再生を行うことが可能であり、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち、光情報記録媒体側の開口数がＮＡ１以下の部分の、前記ＣＤの厚さ１．２ｍｍの透明基板を介したときの波面収差の標準偏差値が０．１・λ２以上であることを特徴とする。
ここで、ｒｍｓとは、標準偏差値であることを示す。ＷＳＡ２ｒｍｓとは、第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射した際に透過する光束のうち光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２以下の部分の、ＣＤの透明基板を介したときの波面収差の３次球面収差成分の標準偏差値ＷＳＡ２ｒｍｓ・λ２を、第２の光源から出射する光束の波長λ２を基準単位として無次元化した値である。
なお、本発明を実施する際には、前記対物レンズをオレフィン系樹脂で形成すると、より好ましい。
【００１０】
この対物レンズによれば、回折パターンがあっても色収差を低減できるとともに、透明基板の厚いＣＤにおける球面収差を低減することができる。また、近年、製造コスト削減のため、材料代が少なくて済むように、透明基板の厚さを定められた規格の下限もしくはそれ以下の厚みとした光ディスク（光情報記録媒体）が出回っているが、この対物レンズによれば、規格に対して比較的薄い透明基板を有するＣＤの記録および再生時に、良好な結像性能が得られる。また、輪帯数を、残留収差なしの比較例のレンズに比べて減少させることができるので、レンズの回折パターンを形成し易く、レンズの製造コストを低減できる。
【００１１】
また、前記ｍは０を除く一つの整数であり、ｎ＝ｍであることが好ましい。また、前記対物レンズは単レンズからなり、前記回折パターンは前記単レンズに設けられていることが好ましい。
また、前記Ｍ１およびＭ２は、ほぼ０であることが好ましく、これによれば、光源の位置調整等が容易となる。具体的には、受光器の単一化および第１の光源と第２の光源との１パッケージ化が可能となる。
【００１２】
また、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２を超える部分の、最も光軸に近い光線が前記ＣＤの透明基板を介して収束する位置が、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち光情報記録媒体側の開口数がＮＡ２以下の部分の、前記ＣＤの透明基板を介したときの波面収差が最小となる位置よりも、前記対物レンズから遠く、その差が５μｍ以上であると、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２を超える部分の光束がフレアとなるため、ビームスポットが対物レンズにより絞られすぎることがないだけでなく、開口制限等が不要となり、集光光学系が簡単となる。
ここで、前記ＣＤの透明基板を介したときの前記球面収差曲線は、開口数がＮＡ２の付近で不連続となって、開口数がほぼＮＡ２以下の部分と、ほぼＮＡ２を超える部分とに分けることができるが、開口数がほぼＮＡ２を超える部分の光束とは、その後者の部分に当たる光束のことを示す。
【００１３】
また、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち最も光軸から離れた光線が前記ＣＤの透明基板を介して収束する位置が、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち光情報録媒体側の開口数がＮＡ２以下の部分の、前記ＣＤの透明基板を介したときの波面収差が最小となる位置よりも、前記対物レンズから遠く、その差が１５μｍ以上であることが更に好ましい。差が１５μｍ以上あると、第２の光源からの光束のうち、開口数がＮＡ１近傍の光線の収差が大きくなるため、ビームスポットが対物レンズにより絞られすぎることはなくなる。
【００１４】
また、前記回折パターンの輪帯数が５から３０であることが好ましく、球面収差を回折により完全補正する場合よりも輪帯数を減らすことができ、対物レンズの製造が容易となる。
また、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち、光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２以下の部分の前記ＣＤの透明基板を介したときの球面収差曲線と、光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２を超える部分の前記ＣＤの透明基板を介したときの球面収差曲線とは不連続であることが好ましい。これによれば、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２を超える部分は、収差が大きくフレア光になっているので、この対物レンズを透過する前記第２の光源からの光束のうち、光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２以下の部分により、情報記録面２２にビームスポットが形成され、透明基板の厚いＣＤの記録および再生時に、良好な結像性能が得られる。
【００１５】
また、本発明の光ピックアップ装置は、光源から出射する光束を、請求項１〜１２のいずれかに記載の対物レンズを含む集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光して情報の記録または再生を行うように構成され、少なくともＤＶＤとＣＤの情報の記録および／または再生を行う光ピックアップ装置であって、前記第１の光源と、前記第２の光源と、前記第１の光源および前記第２の光源から出射する光束の光情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
ここで、特に前記Ｍ１およびＭ２が、ほぼ０である場合には、前記第１の光源と前記第２の光源とがユニット化され、前記光検出器は、前記第１の光源および前記第２の光源に対し共通であることが好ましい。
【００１７】
なお、本発明における集光光学系とは、例えばＣＤとＤＶＤとを記録または再生可能とするような光学系の１以上の集合であって、光情報記録媒体の情報の記録または再生を可能とするための光学系全体のみならず、その光学系の一部を意味するものであってもよく、対物レンズを含むものである。
【００１８】
また、本発明における光情報記録媒体には、例えば、CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等の各種ＣＤ、DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW等の各種ＤＶＤ、あるいはＭＤ等のディスク状の情報記録媒体が挙げられる。一般に、光情報記録媒体の情報記録面上には透明基板が存在する。
【００１９】
また、光情報記録媒体の情報の記録および再生とは、上記のような光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録すること、および、情報記録面上に記録された情報を再生することをいう。本発明における集光光学系は、記録あるいは再生の一方を行うために用いられるものであってもよいし、記録および再生の両方を行うために用いられるものであってもよい。また、ある光情報記録媒体に対しては記録を行い、別の光情報記録媒体に対しては再生を行うために用いられるものであってもよいし、ある光情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別の光情報記録媒体に対しては記録および再生を行うために用いられるものであってもよい。なお、ここでいう再生とは、単に情報を読み取ることを含むものである。
【００２０】
また、本発明において、第１の光源（波長λ１）と第２の光源（波長λ２）は、λ２＞λ１であって、互いに十分な波長差を有する波長の光をそれぞれ出射する。このような第１および第２の光源からの光の波長の差は、上記の光情報記録媒体の種類や記録密度の相違のほかに、例えば、情報記録媒体の透明基板の厚さの相違や記録と再生との相違等のために必要となる。
【００２１】
また、対物レンズとは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有する１枚のレンズを指し、広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズ群を指すものとする。ここで、係るレンズ群には、少なくとも１枚以上のレンズを指すものであり、単レンズのみからなるものも含む。従って、本明細書中において、対物レンズの光情報記録媒体側の開口数ＮＡとは、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置するレンズ面の開口数ＮＡを指すものである。また、この開口数ＮＡは、光ピックアップ装置に設けられた絞りやフィルタ等の絞り機能を有する部品又は部材や、対物レンズなどの光学素子上に設けられた回折パターンなどによって、最良像点におけるスポットの形成に寄与する光束が制限された結果として定義される開口数ＮＡである。
【００２２】
また、回折パターンとは、例えばレンズの表面に、レリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせたパターンをいい、同一光学面に回折を生じる領域と生じない領域がある場合は、回折を生じる領域をいう。レリーフの形状としては、例えば、光学素子の表面に、光軸を中心とする同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光ピックアップ装置および対物レンズの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
【００２４】
図１の光ピックアップ装置は、例えば光情報記録媒体であるＤＶＤ（第１の光情報記録媒体）、ＣＤ（第２の光情報記録媒体）のそれぞれについて、第１の光源から出射する波長がほぼ６５０ｎｍ（λ１）の光、または第２の光源から出射する波長がほぼ７８０ｎｍ（λ２）の光によって、その情報記録面から情報を読み取るように構成されている。
【００２５】
図１に示すように、光ピックアップ装置は、ＤＶＤ用として波長６５０ｎｍの光を出射する第１の半導体レーザ１１１と、ＣＤ用として波長７８０ｎｍの光を出射する第２の半導体レーザ１１２が光源としてユニット化されている。また、コリメータ１３と対物レンズ１６との間にビームスプリッタ１２０が配置され、コリメータ１３によってほぼ平行にされた光がビームスプリッタ１２０を通過し対物レンズ１６へ向かう。そして、透明基板２１を有する光ディスク（ＤＶＤまたはＣＤ）２０の情報記録面２２で反射した光束が、光路変更手段としてのビームスプリッタ１２０によって光検出器３０に向かう。
対物レンズ１６はその外周にフランジ部１６ａを有し、このフランジ部１６ａにより対物レンズ１６を光ピックアップ装置に容易に取り付けることができる。また、フランジ部１６ａは対物レンズ１６の光軸に対しほぼ垂直方向に延びた面を有するので、取付の精度を高くすることが容易にできる。
【００２６】
ＤＶＤに情報を記録または再生する場合は、図１に実線で示すように、第１の半導体レーザ１１１から出射された光束が、コリメータ１３を透過し平行光束となる。さらにビームスプリッタ１２０を経て絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６によりＤＶＤ２０の透明基板２１を介して情報記録面２２に集光される。そして、情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、絞り１７を介して、ビームスプリッタ１２０で反射され、シリンドリカルレンズ１８０により非点収差が与えられ、凹レンズ５０を経て、光検出器３０上ヘ入射し、光検出器３０から出カされる信号を用いて、ＤＶＤ２０に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００２７】
また、光検出器３０上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出結果に基づいて、２次元アクチュエータ１５０が第１の半導体レーザ１１１からの光束をＤＶＤ２０の情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を移動させるとともに、第１の半導体レ―ザ１１１からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を移動させる。
【００２８】
また、ＣＤに情報を記録または再生する場合は、図１に破線で示すように、第２の半導体レーザ１１２から出射された光束が、コリメータ１３を透過し平行光束となる。さらにビームスプリッタ１２０を経て絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６によりＣＤ２０の透明基板２１を介して情報記録面２２に集光される。そして、情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、絞り１７を介して、ビームスプリッタ１２０で反射され、シリンドリカルレンズ１８０により非点収差が与えられ、凹レンズ５０を経て、光検出器３０上ヘ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて、ＣＤ２０に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００２９】
また、光検出器３０上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出結果に基づいて、２次元アクチュエータ１５０が第２の半導体レーザ１１２からの光束をＣＤ２０の情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を移動させるとともに、第２の半導体レーザ１１２からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を移動させる。
【００３０】
図１の対物レンズ１６は、回折パターンが設けられた単レンズであり、この対物レンズ１６を透過する第２の半導体レーザ１１２からの光束のうち、ＣＤ側の開口数がＮＡ２以下の部分の、ＣＤの透明基板を介したときの波面収差の３次球面収差成分はオーバー（補正過剰）とされており、その絶対値をＷＳＡ２ｒｍｓ・λ２として、
０．０１５≦ＷＳＡ２ｒｍｓ≦０．０６
となるように設計され、この範囲だけ残留収差がある。
ここで、ＮＡ１は、第１の半導体レーザ１１１から出射する光束を用いてＤＶＤに情報を記録または再生するために必要な、ＤＶＤ側の必要開口数である。
また、ＮＡ２は、第２の半導体レーザ１１２から出射する光束を用いてＣＤに情報を記録または再生するために必要な、ＣＤ側の必要開口数である。
【００３１】
また、第１の半導体レーザ１１１および第２の半導体レーザ１１２からの光束が回折パターンを通過することにより発生する各回折光は、０次以外の同次数の回折光である。また、ＤＶＤの記録または再生時における対物レンズ１６のＤＶＤ側の結像倍率Ｍ１と、ＣＤの記録または再生時における対物レンズ１６のＣＤ側の結像倍率Ｍ２とはほぼ等しく、ほぼ０である。このため、図１に示す光ピックアップ装置では、光検出器が１個で済むとともに、第１の半導体レーザ１１１と第２の半導体レーザ１１２とは一体の部品として構成することが可能となっている。
【００３２】
なお、本実施の形態では、第１の光情報記録媒体をＤＶＤ（光源波長：約６５０ｎｍ）とし、第２の光情報記録媒体をＣＤ（光源波長：約７８０ｎｍ）としているが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、第１の光情報記録媒体を次世代高密度光ディスク（光源波長：約４００ｎｍ）、第２の光情報記録媒体をＤＶＤ（光源波長：約６５０ｎｍ）などとしてもよい。
【００３３】
次に、上記の対物レンズ１６について説明する。本実施の形態における集光光学系は、両面非球面の単レンズであり、一方の非球面上には回折パターンとして回折輪帯（輪帯状の回折面）が設けられている。
【００３４】
すなわち、対物レンズの屈折面は、次の〔数１〕で表される非球面形状に形成されている。
【００３５】
【数１】

ここで、Ｚは光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、ｈは光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ）、ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａは非球面係数である。
【００３６】
また、一般に、回折輪帯のピッチは、位相差関数若しくは光路差関数を使って定義される。具体的には、位相差関数Φbは単位をラジアンとして以下の〔数２〕で表され、光路差関数ΦBは単位をｍｍとして〔数３〕で表わされる。
【００３７】
【数２】

【数３】

これら２つの表現方法は、単位が異なるが、回折輪帯のピッチを表わす意味では同等である。すなわち、ブレーズ化波長λ（単位ｍｍ）に対し、位相差関数の係数ｂに、λ／２πを掛ければ光路差関数の係数Ｂに換算でき、また逆に光路差関数の係数Ｂに、２π／λを掛ければ位相差関数の係数ｂに換算できる。
【００３８】
次に、本実施の形態に係る対物レンズの具体例として実施例１、２を説明する。各実施例の対物レンズは単レンズである。
【００３９】
〈実施例１〉
実施例１の対物レンズは、第１の基準波長λ１＝６５５ｎｍまたは第２の基準波長λ１＝７８５ｎｍの光束が入射した際の焦点距離ｆがそれぞれ、３．０５ｍｍ、３．０７ｍｍとほぼ等しくなっている。そして、第１の基準波長λ１＝６５５ｎｍ、開口数ＮＡ１＝０．６００、ＤＶＤの透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍおよび、第２の基準波長λ１＝７８５ｎｍ、開口数ＮＡ２＝０．４６３、ＣＤの透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍに対して、十分な結像性能を有する。また、第１の基準波長λ１、ＤＶＤの透明基板の厚さｔ１に対して、ほぼ無収差になっている。第２の基準波長λ２、透明基板厚さｔ２に対しては、開口数ＮＡ２以下の部分において、球面収差はオーバーに残留している。なお、以下において像側とは、光情報記録媒体側を意味する。
【００４０】
表１に実施例１のレンズデータを示す。なお、以下の表１、表２において例えば「２．２Ｅ−０２」は「２．２×１０^-2」を意味する。
【００４１】
【表１】

【００４２】
図２は、実施例１の対物レンズの第１の基準波長λ１＝６５５ｎｍ、ＤＶＤの透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍにおける縦球面収差図であり、図３はこの場合の実施例１の対物レンズの光路図である。
図２から分かるように、第１の基準波長λ１では、球面収差の補正が十分にされていることが分かる。また、図４は、実施例１の対物レンズの第２の基準波長λ２＝７８５ｎｍ、ＣＤの透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍにおける縦球面収差図であり、図５はこの場合の実施例１の対物レンズの光路図である。
図４から分かるように、第２の基準波長λ２では、開口数の小さい部分（像側の開口数ＮＡがＮＡ２＝０．４６３以下の部分）で球面収差をオーバー（補正過剰）にしており、波面収差の３次球面収差成分の標準偏差値は０．０１７・λ２である。更に、対物レンズの第１面が第１領域と第２領域とに２分割され、第２の基準波長λ２において球面収差の不連続な部分が設けられている。そして、この不連続な部分を境として、第１領域（像側の開口数ＮＡがＮＡ２＝０．４６３以下の部分）を透過する光束により情報記録面２２にビームスポットを形成し、第２領域（像側の開口数ＮＡがＮＡ２＝０．４６３を超える部分）を透過する光束がフレア光になっているので、良好な結像性能が得られる。
【００４３】
〈実施例２〉
実施例２の対物レンズは、第１の基準波長λ１＝６６３ｎｍまたは第２の基準波長λ１＝７８８ｎｍの光束が入射した際の焦点距離ｆがそれぞれ、３．３６ｍｍ、３．３８ｍｍとほぼ等しくなっている。そして、第１の基準波長λ１＝６６３ｎｍ、開口数ＮＡ１＝０．６００、ＤＶＤの透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍおよび、第２の基準波長λ１＝７８８ｎｍ、開口数ＮＡ２＝０．４５５、ＣＤの透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍに対して、十分な結像性能を有する。また、第１の基準波長λ１、透明基板厚さｔ１に対して、ほぼ無収差になっている。第２の基準波長λ２、透明基板厚さｔ２に対しては、開口数ＮＡ２以下の部分において、球面収差がオーバーに残留しており、波面収差の３次球面収差成分の標準偏差値は０．０５８・λ２である。
【００４４】
表２に実施例２のレンズデータを示す。
【００４５】
【表２】

【００４６】
図６は、実施例２の対物レンズの第１の基準波長λ１＝６６３ｎｍ、ＤＶＤの透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍにおける球面収差図であり、図７はこの場合の実施例２の対物レンズの光路図である。
図６から分かるように、第１の基準波長λ１では、球面収差の補正が十分にされていることが分かる。
また、図８は、実施例２の対物レンズの第２の基準波長λ２＝７８８ｎｍ、ＣＤの透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍにおける球面収差図であり、図９はこの場合の実施例２の対物レンズの光路図である。
図８から分かるように、第２の基準波長λ２でも、開口数ＮＡ２以下の部分において、球面収差の補正が十分にされていることが分かる。
更に、対物レンズの第１面が第１領域と第２領域とに２分割され、第２の基準波長λ２において球面収差の不連続な部分が設けられている。そして、この不連続な部分を境として、第１領域（像側の開口数ＮＡがＮＡ２＝０．４５５以下の部分）を透過する光束により情報記録面２２にビームスポットを形成し、第２領域（像側の開口数ＮＡがＮＡ２＝０．４５５を超える部分）を透過する光束がフレア光になっているので、良好な結像性能が得られる。
【００４７】
以上、実施例１、２の対物レンズの材料にはオレフィン系樹脂を使用し、ＤＶＤおよびＣＤの透明基板の材料にはポリカーボネート樹脂（ＰＣ）を使用している。これらの材料の屈折率を、各基準波長について、表３に示す。
【００４８】
【表３】

【００４９】
次に、実施例２の対物レンズに設けられた複数の輪帯について説明する。
これらの輪帯は、レンズ面に複数の輪帯が光軸を中心としたほぼ同心円状に形成されており、レンズの像側の最大開口数に対応する輪帯のピッチＰＦ、最大開口数の１／２の開口数に対応する輪帯のピッチＰＨの実施例を、残留収差のない場合の比較例とともに示す。
【００５０】
（実施例２）
第１輪帯：９６９．４μｍ
最小ピッチ：４３．７μｍ
ＰＨ：１８０．６μｍ
ＰＦ：４３．７μｍ
輪帯数：１５
【００５１】
（比較例）
第１輪帯：８５０．２μｍ
最小ピッチ：１１．５μｍ
ＰＨ：５５．６μｍ
ＰＦ：１１．５μｍ
輪帯数：３８
【００５２】
以上のように、本実施例では、輪帯数を、残留収差なしの比較例のレンズに比べて減少させることができるので、レンズの回折パターンを形成し易く、レンズの製造コストを低減できる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、互いに異なる少なくとも２つの波長の光源により厚さの異なる透明基板を有する少なくとも２種類の光情報記録媒体を再生または記録でき、透明基板の薄い光情報記録媒体について色収差を低減させると同時に透明基板の厚い光情報記録媒体について残留収差を半減できるようにした対物レンズ、および
係る対物レンズを含む集光光学系を有する光ピックアップ装置を提供できる。
また、第２の光源からの光束が集光光学系に入射した際に対物レンズを透過する光束のうち、光情報記録媒体側の開口数がＮＡ２を超える部分は、フレア光になっているので、同光束の開口数がほぼＮＡ２以下の部分により、情報記録面２２にビームスポットが形成され、透明基板の厚い第２の光情報記録媒体の記録および再生時に、良好な結像性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の構成を示す光路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る実施例１の対物レンズの第１の基準波長λ１＝６５５ｎｍに対する縦球面収差図である。
【図３】実施例１の対物レンズの、図２の場合の光路図である。
【図４】実施例１の対物レンズの第２の基準波長λ２＝７８５ｎｍに対する縦球面収差図である。
【図５】実施例１の対物レンズの、図４の場合の光路図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る実施例２の対物レンズの第１の基準波長λ１＝６６３ｎｍに対する縦球面収差図である。
【図７】実施例２の対物レンズの、図６の場合の光路図である。
【図８】実施例２の対物レンズの第２の基準波長λ２＝７８８ｎｍに対する縦球面収差図である。
【図９】実施例２の対物レンズの、図８の場合の光路図である。
【符号の説明】
１３コリメータ
１６対物レンズ
１７絞り（開口制限手段）
２０光ディスク
２１透明基板
２２情報記録面
３０光検出器
１１１半導体レーザ（第１の光源）
１１２半導体レーザ（第２の光源）
１２０偏光ビームスプリッタ
１５０２次元アクチュエータ

Claims

少なくともＤＶＤとＣＤの情報の記録および／または再生を行う光ピックアップ装置に備えられ、前記ＤＶＤ又はＣＤの情報記録面に面する対物レンズであって、少なくとも一つの面に回折パターンが設けられ、前記光ピックアップ装置の第１の光源から出射する波長がほぼλ１の光束の、前記回折パターンによるｍ次回折光（ただし、ｍは１つの整数）を少なくとも利用することにより、前記ＤＶＤの情報の記録および／または再生が行われるとともに、前記光ピックアップ装置の第２の光源から出射する波長がほぼλ２（ただし、λ２＞λ１）の光束の、前記回折パターンによるｎ次回折光（ただし、ｎは１つの整数で、ｎ＝ｍ＝０を除く）を少なくとも利用することにより、前記ＣＤの情報の記録および／または再生が行われ、前記第１の光源から出射する光束を用いて前記ＤＶＤに情報を記録または再生するために必要となる、この対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１とし、前記第２の光源から出射する光束を用いて前記ＣＤに情報を記録または再生するために必要となる、この対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）とし、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射した際に透過する光束のうち光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２以下の部分の、前記ＣＤの厚さ１．２ｍｍの透明基板を介したときの波面収差の３次球面収差成分はオーバーであって、その絶対値の標準偏差値をＷＳＡ２ｒｍｓ・λ２とすると、０．０１７≦ＷＳＡ２ｒｍｓ≦０．０５８であることにより、透明基板の厚みが１．２ｍｍの規格に対して比較的薄いＣＤの情報の記録および／または再生を行うことが可能であり、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち、光情報記録媒体側の開口数がＮＡ１以下の部分の、前記ＣＤの厚さ１．２ｍｍの透明基板を介したときの波面収差の標準偏差値が０．１・λ２以上であることを特徴とする対物レンズ。
前記ｍは０を除く一つの整数であり、ｎ＝ｍであることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
単レンズからなり、前記回折パターンは前記単レンズに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の対物レンズ。
前記ＤＶＤの情報の記録または再生時における、光情報記録媒体側から見た結像倍率をＭ１とし、前記ＣＤの情報の記録又は再生時における、光情報記録媒体側から見た結像倍率をＭ２として、Ｍ１とＭ２とはほぼ等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物レンズ。
前記Ｍ１およびＭ２は、ほぼ０であることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ。
前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２を超える部分の、最も光軸に近い光線が前記ＣＤの透明基板を介して収束する位置が、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち光情報記録媒体側の開口数がＮＡ２以下の部分の、前記ＣＤの透明基板を介したときの波面収差が最小となる位置よりも、前記対物レンズから遠く、その差が５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の対物レンズ。
前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち最も光軸から離れた光線が前記ＣＤの透明基板を介して収束する位置が、前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち前記光情報録媒体側の開口数がＮＡ２以下の部分の、前記第２の光情報記銀媒体の透明基板を介したときの波面収差が最小となる位置よりも、前記対物レンズから遠く、その差が１５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の対物レンズ。
前記回折パターンの輪帯数が５から３０のいずれかであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の対物レンズ。
前記第２の光源からの光束がこの対物レンズに入射して透過する光束のうち、光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２以下の部分の前記ＣＤの透明基板を介したときの球面収差曲線と、光情報記録媒体側の開口数がほぼＮＡ２を超える部分の前記ＣＤの透明基板を介したときの球面収差曲線とは不連続であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の対物レンズ。
前記対物レンズはオレフィン系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の対物レンズ。
前記ＤＶＤの情報の記録および／または再生が行われる際に、色収差を低減することができることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の対物レンズ。
前記ＣＤの情報の記録および／または再生が行われる際に、前記ＣＤにおける球面収差を低減することができることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の対物レンズ。
光源から出射する光束を、請求項１〜１２のいずれかに記載の対物レンズを含む集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光して情報の記録または再生を行うように構成され、少なくともＤＶＤとＣＤの情報の記録および／または再生を行う光ピックアップ装置であって、前記第１の光源と、前記第２の光源と、前記第１の光源および前記第２の光源から出射する光束の光情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
前記第１の光源と前記第２の光源とがユニット化され、前記光検出器は、前記第１の光源および前記第２の光源に対し共通であることを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置。