JP2002050067A - 光ピックアップ装置用対物レンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源からの光量を十分に利用することがで
き、情報記録媒体からの光の誤検出も生ぜず、製造コス
トの上昇を抑えることができる光ピックアップ装置用対
物レンズ及びその対物レンズを備える光ピックアップ装
置を提供する。 【解決手段】 この対物レンズ１０は、光軸ｐ側から外
側に向かう方向に、回折構造を備えた領域１３を挟んで
回折構造を備えない領域１１，１２を設けたレンズ面を
有し、回折構造は、最大の回折光量を発生する回折光の
次数が互いに異なる少なくとも２つの波長（λ１，λ
２）の光束に対して同一次数（但し、０次を除く）とな
る形状である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ピックアップ装
置において情報記録媒体に対して情報の記録または再生
を行うために用いられる対物レンズ及び光ピックアップ
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤやＤＶＤ等の記録密度や透明基板の
厚さの異なる複数の情報記録媒体（例えば光ディスク）
に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な光ピック
アップ装置として、少なくとも対物レンズを共通に使用
することにより装置の小型化や低価格化を実現すること
が望まれており、そのための対物レンズや光ピックアッ
プ装置が種々提案されている。

【０００３】例えば、対物レンズに特殊輪帯として切り
欠きをリング状に設けて、対物レンズの一面を複数の分
割面（例えば３つの分割面）に構成し、複数の分割面の
うちの一部（例えば光軸側の第１分割面）を記録密度や
透明基板の厚さの異なる２つの情報記録媒体に対する情
報の記録及び／又は再生にともに利用可能なようにし、
残りの分割面のうちの一部（例えば第１分割面に隣接す
る第２分割面）を一方の情報記録媒体（例えば必要開口
数の小さい方の情報記録媒体）に対する情報の記録及び
／又は再生に主に利用可能なようにし、その残り（例え
ば第２分割面に隣接する第３分割面）を他方の情報記録
媒体（例えば必要開口数の大きい方の情報記録媒体）に
対する情報の記録及び／又は再生に主に利用可能なよう
にすることが知られている。その一例として、特開平１
１−９６５８５号公報に記載のものが挙げられる。しか
し、このようにリング状の切り欠きを設けた対物レンズ
では、フォーカス信号に誤検出が生じる場合があった。
例えば、対物レンズの一面に設けられた３つの分割面の
うちＣＤ用に球面収差が補正された第２分割面により、
ＤＶＤの記録または再生時にその第２分割面を通過した
光束がセンサ上にデフォーカスして集光し、フォーカス
信号として誤検出してしまう場合があった。

【０００４】また、特開平１０−２８３６６８号公報に
は、ホログラム型リングレンズを用いて、ホログラム部
分ではＤＶＤ用の６５０ｎｍ波長の光について回折され
なくし（０次光を利用）、ＣＤ用の７８０ｎｍ波長の光
については全て１次光に回折されて作用させるようにし
た光ピックアップ装置が記載されている。

【０００５】しかし、このように対物レンズに分割面を
設け、その１つの分割面に、一方の波長では０次光を利
用し、他方の波長では１次光を利用するホログラムや回
折面としたものでは、回折効率が低くなって光源からの
光量を十分に利用することができず、フォーカス信号に
誤検出が生じることが場合によっては発生する。

【０００６】また、対物レンズの全面に回折面を設ける
のは、その金型製作のコストが高く製造コストの上昇の
点で好ましくない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来技術の問題に鑑み、光源からの光量を十分に利用
することができ、情報記録媒体からの光の誤検出も生ぜ
ず、製造コストの上昇を抑えることができる光ピックア
ップ装置用対物レンズ及びその対物レンズを備える光ピ
ックアップ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による光ピックアップ装置用対物レンズは、
光軸側から外側に向かう方向に、回折構造を備えた領域
を挟んで回折構造を備えない領域を設けたレンズ面を有
し、前記回折構造は、最大の回折光量を発生する回折光
の次数が互いに異なる少なくとも２つの波長（λ１，λ
２）の光束に対して同一次数（但し、０次光を除く）と
なる形状であることを特徴とする。なお、「同一次数」
とは、正負の符号を含めてその次数が同一であることを
いう。

【０００９】上記回折構造を備えた領域を設ける位置
は、前記対物レンズを使用する光ピックアップ装置にお
いて使用される光源の波長、情報記録媒体の透明基板の
厚さ、及び前記情報記録媒体の情報の記録密度等によっ
て決定され、前記情報記録媒体毎に定められた対物レン
ズの必要開口数に応じて定められる。

【００１０】例えば、前記光ピックアップ装置において
２つの情報記録媒体について再生または記録を行う際の
前記対物レンズに必要な開口数が異なり、その開口数の
小さい方の開口数近傍に前記回折構造を備えた領域を設
定することが望ましい。これにより、必要な開口数の小
さい方の情報記録媒体に対して回折限界性能を備えた適
切なスポット径の集光が行い得るようにできるととも
に、それによって、逆に、必要な開口数の大きい方の情
報記録媒体に対して、通常は使用されずまたデフォーカ
スにより集光してフォーカス信号の誤検出を生じる虞の
あった領域を結像に寄与し得るようにでき、しかも回折
構造を備えた領域を挟んだ領域に回折構造を備えない領
域を設けることで、異なる波長に対する光量損失を発生
する回折構造よりも光量損失を少なくできるため、情報
の記録又は再生に寄与する光源からの光量の利用効率が
増加でき、更にフォーカス信号の誤検出を防止し得て、
光ピックアップ装置の性能向上を図ることができる。

【００１１】また、上述のように、回折構造を備えた領
域を挟んで回折構造を備えない領域を設けたことによ
り、全面にわたって回折構造を備えた場合よりも光量の
利用効率が向上すると共に、回折輪帯数が少ないのでレ
ンズを成形するための金型の加工工数が短縮でき、金型
の製作コストを低減できる。

【００１２】また、前記レンズ面において光軸を含む領
域に前記回折構造を備えない領域が屈折面として形成さ
れることにより、光量の利用効率がより向上する。

【００１３】また、本発明による光ピックアップ装置用
対物レンズは、前記光ピックアップ装置が、波長λ１の
第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２の光源と
を有し、第１の光源は透明基板の厚さがｔ１の第１の光
情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために第
１の光束を射出し、第２の光源は透明基板の厚さがｔ２
の第２の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録
のために第２の光束を射出し、前記第１の光情報記録媒
体を前記第１の光源で記録及び／または再生するために
必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数
をＮＡ１とし、前記第２の光情報記録媒体を前記第２の
光源で記録及び／または再生するために必要な前記対物
レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ＮＡ
２＜ＮＡ１）としたとき、前記対物レンズは少なくとも
１つの面に、光軸に対して回転対称な回折構造を備えた
領域を有し、前記第１の光情報記録媒体を前記第１の光
源で記録及び／または再生するときに前記回折構造を備
えた領域からのＮ次回折光（Ｎは０でない整数）を利用
し、前記第２の光情報記録媒体を前記第２の光源で記録
及び／または再生するときに前記回折構造を備えた領域
からのＭ次回折光（Ｍ＝Ｎ）を利用し、前記第１の光源
からの光束の、前記回折構造を備えた領域の最も光軸か
ら離れた円周からのＮ次回折光は、光情報記録媒体側の
開口数がＮＡＨ１の光束に変換され、前記第１の光源か
らの光束の、前記前記回折構造を備えた領域の最も光軸
側の円周からのＮ次回折光は、光情報記録媒体側の開口
数がＮＡＬ１の光束に変換される場合に、 ＮＡＨ１＜ＮＡ１ （１／３）ＮＡ２＜ＮＡＬ１＜ＮＡ２ を満たすことを特徴とする。

【００１４】また、特にＤＶＤ／ＣＤ互換可能な光ピッ
クアップ装置において、ＤＶＤに対しては６５５±３０
ｎｍの何れかの波長の光源を使用し、ＣＤに対しては７
８５±３０ｎｍの波長の何れかの光源を使用する系で
は、０．４５≦ＮＡＨ１≦０．５６、かつ、０．３≦Ｎ
ＡＬ１≦０．４５であることが好ましい。より好ましく
は、回折構造を備えた領域の位置は、対物レンズの像側
開口数０．３〜０．５であり、更に好ましくは、０．３
５〜０．４７である。

【００１５】更に、０．０５≦（ＮＡＨ１−ＮＡＬ１）
≦０．２０であることが好ましく、０．０７≦（ＮＡＨ
１−ＮＡＬ１）≦０．１３であることが更に好ましい。

【００１６】具体的な設計としては、例えば、ＤＶＤ／
ＣＤ互換可能な光ビックアップ装置においては、回折構
造を備える領域を除いたＤＶＤに対して必要な開口数ま
で（即ち、中心領域と周辺領域）は、ＤＶＤに対して球
面収差の良く補正された非球面形状とし、ＤＶＤとは透
明基板の厚さが異なるＣＤに対して、その透明基板の厚
さが異なることによって劣化する球面収差を補正して回
折限界性能を備えた適切なスポット径の集光が行い得る
ように、ＣＤに対して必要な開口数近傍の領域（即ち、
中間領域）をＤＶＤに対して球面収差の良く補正された
非球面形状とは異なる非球面形状の母非球面として、こ
の母非球面のみではＤＶＤに対する球面収差が劣化する
ところを、この領域に回折構造を設け、ＤＶＤに対して
その領域による１次回折光が結像に寄与して球面収差が
良く補正され、ＣＤに対してその領域による１次回折光
が結像に寄与するよう回折構造を設計することによって
作成し得る。勿論、このような設計に限らず、種々の応
用により本発明の対物レンズを設計することができる。
なお、ＤＶＤ／ＣＤ互換可能な光ビックアップ装置と
は、少なくとも１種類のＤＶＤに対して、情報の記録ま
たは再生の少なくとも一方が可能であって、かつ、少な
くとも１種類のＣＤに対して、情報の記録または再生の
少なくとも一方が可能である光ピックアップ装置であ
る。各種のＣＤとしては、例えば、CD-R, CD-RW, CD-Vi
deo, CD-ROM等、ＤＶＤとしては、例えば、DVD-ROM, DV
D-RAM, DVD-R, DVD-RW等が挙げられる。

【００１７】また、Ｎ＝１であり、第１及び第２の情報
記録媒体のいずれについても１次回折光を使用すること
が好ましい。

【００１８】また、前記回折構造を備えた領域と最も光
軸側の回折構造を備えない領域との境界において、前記
第１の光源と前記第１の光情報記録媒体を用いて、前記
波長λ１の光が前記厚さｔ１の透明基板を透過した波面
の位相ずれがλ１／１０以下であることが好ましく、λ
１／２０以下であることが更に好ましい。

【００１９】また、前記回折構造を備えた領域の最も光
軸側の円周で段差部を有し、この段差部の深さが、その
段差部により屈折面との境界で生じる光路差がλ１及び
λ２のほぼ整数倍となるように設定されていることが好
ましく、これにより、λ１及びλ２のそれぞれの波長で
段差部による位相ずれをほぼ０にできる。

【００２０】具体的には、前記回折構造を備えた領域の
最も光軸側の円周で段差部を有し、この段差部の深さが
４μｍ以上１０μｍ以下であるよう回折構造が光軸側の
屈折面に対して陥没した形状または突き出た形状にでき
る。

【００２１】一方、前記回折構造を備えた領域の最も光
軸から遠い側の円周でも段差部を有し、この段差部では
光軸から遠い側の屈折面が回折構造に対して陥没した形
状または突き出た形状にできる。この構造により、温度
変化時の波面収差の劣化を小さくできる。即ち、前記回
折構造を備えた領域と光軸から最も離れた側の回折構造
を備えない領域との境界において光軸方向に段差部が設
けられ、この段差部が１μｍ以上１０μｍ以下の光軸方
向の段差を有するようにできる。段差部が１μｍ以上で
あると、第２の光情報記録媒体（例えば、ＣＤ）側のス
トレール比を高めることができ、１０μｍ以下である
と、波面収差に関する温度特性が劣化しない。なお、光
軸方向に設けられた段差部は、勿論、光軸方向に対して
傾斜を持って設けられてもよく、この場合でも光軸方向
の段差が１μｍ以上１０μｍ以下であればよい。特に、
段差部は光軸方向に平行な段差であることが好ましい。

【００２２】また、本発明による光ピックアップ装置
は、透明基板の厚さがｔ１の第１の光情報記録媒体に対
する情報の再生または記録のために波長λ１の第１の光
束を射出する第１の光源と、透明基板の厚さがｔ２の第
２の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のた
めに波長λ２（λ１＜λ２）の第２の光束を射出する第
２の光源と、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光
を検出する光検出器と、光軸側から外側に向かう方向
に、回折構造を備えた領域を挟んで回折構造を備えない
領域を設けたレンズ面を有し、前記回折構造は、最大の
回折光量を発生する回折光の次数が互いに異なる少なく
とも２つの波長（λ１，λ２）の光束に対して同一次数
（但し、０次を除く）となる形状である対物レンズとを
具備することを特徴とする。

【００２３】また、本発明による別の光ピックアップ装
置は、透明基板の厚さがｔ１の第１の光情報記録媒体に
対する情報の再生または記録のために波長λ１の第１の
光束を射出する第１の光源と、透明基板の厚さがｔ２の
第２の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録の
ために波長λ２（λ１＜λ２）の第２の光束を射出する
第２の光源と、前記第１及び第２の情報記録媒体からの
光を検出する光検出器と、少なくとも１つの面に、光軸
に対して回転対称な回折構造を備えた領域を有する対物
レンズと、を具備し、前記第１の光情報記録媒体を前記
第１の光源で記録及び／または再生するために必要な前
記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１
とし、前記第２の光情報記録媒体を前記第２の光源で記
録及び／または再生するために必要な前記対物レンズの
光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ＮＡ２＜ＮＡ
１）とし、前記第１の光情報記録媒体を前記第１の光源
で記録及び／または再生するときに前記回折構造を備え
た領域からのＮ次回折光（Ｎは０でない整数）を利用
し、前記第２の光情報記録媒体を前記第２の光源で記録
及び／または再生するときに前記回折構造を備えた領域
からのＭ次回折光（Ｍ＝Ｎ）を利用し、前記第１の光源
からの光束の、前記回折構造を備えた領域の最も光軸か
ら離れた円周からのＮ次回折光は、光情報記録媒体側の
開口数がＮＡＨ１の光束に変換され、前記第１の光源か
らの光束の、前記前記回折構造を備えた領域の最も光軸
側の円周からのＮ次回折光は、光情報記録媒体側の開口
数がＮＡＬ１の光束に変換される場合に、 ＮＡＨ１＜ＮＡ１ （１／３）ＮＡ２＜ＮＡＬ１＜ＮＡ２ を満たすことを特徴とする。

【００２４】上述の光ピックアップ装置の対物レンズ
は、更に上述したような各特徴を備える対物レンズとす
ることにより、同様の効果を得ることができる。なお、
本発明では、第１及び第２の光情報記録媒体として、例
えば、CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等の各種Ｃ
Ｄ、DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW等の各種Ｄ
ＶＤ、或いはＭＤ等のディスク状の情報記録媒体が挙げ
られるが、更に記録密度を高めた新規の高密度情報記録
媒体をも含む。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形
態を示す光ピックアップ装置用対物レンズの模式的な上
半分の断面図である。図１のように、対物レンズ１０
は、第１面１０ａに、光軸ｐに近い屈折面１１と、屈折
面１１の光軸ｐから離れた外周領域に回転対称に設けら
れた回折輪帯１３と、回折輪帯１３の更に外周に設けら
れた屈折面１２とを備えている。

【００２６】回折輪帯１３は、開口数ＮＡＬ１からＮＡ
Ｈ１の範囲に設けられ、透明基板の厚さのことなる２種
の光情報記録媒体に対して、光源の波長差を利用して、
球面収差を補正するものである。

【００２７】例として、波長６５５ｎｍでの必要開口数
が０．６のＤＶＤと、波長７８５ｎｍでの必要開口数が
０．５のＣＤとに対応する場合には、対物レンズ１０の
第１面１０ａのＮＡ０．３７から０．５０の範囲に回折
輪帯１３を設ける。

【００２８】このＮＡ０．３７以下の屈折面１１では回
折効率による損失がなく、光量を１００％利用できる。
ＮＡが０．３７以下のように小さい範囲では、球面収差
を完全に補正しなくても結像性能に必要なスポット径や
波面収差への影響は小さく、また、光量が大きいことに
より記録／再生の精度が高くなり、フォーカス信号の誤
検出を防止できる。

【００２９】また、金型成形により対物レンズを大量生
産する場合、生産量が多いと金型自体も多数必要となり
その加工工数が増え、特に回折レンズではその回折輪帯
に対応した金型加工に時間がかかるのであるが、中間回
折輪帯の構造は、全面回折構造よりも輪帯数が少なく加
工工数が短縮できるので、金型コストを低減でき、製造
コストを削減できる。

【００３０】また、回折輪帯１３と光軸ｐ側の屈折面１
１との境界において、波長λ１の光源とＤＶＤ（透明基
板厚さｔ１）を用いて、波長λ１の光が厚さｔ１の透明
基板を透過した波面の位相ずれがλ１／１０以下である
ことが好ましく、λ１／２０以下であることが更に好ま
しい。具体的には、後述の実施例のようなレンズデータ
をもとに対物レンズに回折輪帯を形成する際に、ＤＶＤ
において回折輪帯１３と屈折面１１との位相差をほぼ０
となるように回折輪帯１３の光軸ｐ方向の位置を微妙に
調整して定めることによって、実現できる。即ち、図９
のように、ブレーズ化波長と使用波長（λ１）との違い
によって回折輪帯１３では波面収差が生じるが、回折輪
帯１３の平均波面が屈折面１２の波面と位相ずれを生じ
ないように回折輪帯１３の光軸ｐ方向の位置を定めれば
よい。図９のように、屈折部（屈折面）の波面収差に対
して回折輪帯の平均波面収差がλ１／１０以下になるよ
うに調整する。

【００３１】次に、図２により屈折面１１と回折輪帯１
３との境界の段差部１３ａについて説明する。段差部１
３ａの寸法（深さ）は、その段差部１３ａにより屈折面
との境界で生じる光路差がλ１及びλ２のほぼ整数倍と
なるように設定する。即ち、いま、波長λ１が６５５ｎ
ｍである光束が対物レンズ１０の第１面１０ａから入射
したとき、図２のように、６λ１の光路差を生じるよう
に段差部１３ａの深さを定めれば、波長λ２が７８５ｎ
ｍのとき、λ１：λ２がほぼ５：６なので、波長λ２に
対しほぼ５λ２の光路差を生じ、λ１、λ２ともに位相
差を生じない。また、段差部１３ａの寸法（深さ）等を
適宜設定することにより、温度変化時に波面収差の劣化
を小さくすることができる。即ち、段差部１３ａの深さ
は、４μｍ〜１０μｍが好ましい。

【００３２】次に、図６により本実施の形態の別の光ピ
ックアップ装置用対物レンズを説明する。図６は本発明
の第２の実施の形態を示す光ピックアップ装置用対物レ
ンズの模式的な上半分の断面図である。

【００３３】図６のように、対物レンズ２０は、第１面
２０ａに、光軸ｐに近い屈折面２１と、屈折面２１の光
軸ｐから離れた外周領域に回転対称に設けられた回折輪
帯２３と、回折輪帯２３の更に外周に設けられた屈折面
２２とを備えており、図１の対物レンズと同様に使用さ
れ得る。対物レンズ２０には段差部２３ａが光軸ｐから
離れた側の回折輪帯２３と屈折面２２との間の境界に回
折輪帯２３の母非球面に対し光軸ｐ方向に設けられてい
る。

【００３４】このような段差部２３ａを光軸方向に適切
な段差で設けることにより、ＣＤ側のストレール比を高
めることができる。段差部２３ａの段差量は、ＤＶＤの
波長λ１で段差により生じる光路差が波長の整数倍とな
るように、ほぼ次式による値とされる。

【００３５】ｍ・λ１／（ｃｏｓθ−ｎ・ｃｏｓθ’） （ｍは整数、θは入射光線の傾角、θ’は射出光線の傾
角、ｎは屈折率）

【００３６】ＣＤ側では回折輪帯２３の外側の屈折面２
２を通過する光束がフレアとなるように球面収差を生じ
させているが、このときこのフレア部分がＣＤ用の結像
スポットのストレール比に対して影響を与えることが判
明した。即ち、上記式の整数ｍの値が異なる整数値を取
るように段差量を変えた場合、ＤＶＤの波長λ１に対し
ては回折輪帯２３と屈折面２２との間の境界で波長λ１
の整数倍だけ位相が変わり、ストレール比は変動しな
い。一方、ＣＤの波長λ２に対しては境界における位相
の変化にλ２の整数倍からの端数が生じ、このとき屈折
部２２からのストレール比の寄与が変動する。整数ｍの
値を適切に取れば、ストレール比を高くすることができ
る。段差部２３ａの段差量（深さ）ｂ（回折輪帯２３の
破線で示す母非球面と屈折面２２との境界の光軸ｐ方向
の距離）は１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。

【００３７】なお、図１及び図６では、回折輪帯１３，
２３が屈折面１１，２２に対して陥没するように位置し
ているが、突き出るように位置してもよく、段差部１３
ａ，２３ａの好ましい寸法（深さ）は、絶対値として考
えて陥没形状にも突き出し形状にも適用できる。

【００３８】次に、図３により、上述のような対物レン
ズを備えた本実施の形態にかかる光ピックアップ装置を
具体的に説明する。

【００３９】図３に示す光ピックアップ装置は、第１の
光ディスクの再生用の第１の光源である第１の半導体レ
ーザ１１１と、第２の光ディスク再生用の第２の光源で
ある第２の半導体レーザ１１２とを有している。

【００４０】まず第１の光ディスクを再生する場合、第
１の半導体レーザ１１１からビームを出射し、出射され
た光束は、両半導体レーザ１１１、１１２からの出射光
の合成手段であるビームスプリッタ１９０を透過し、偏
光ビームスプリッタ１２０、コリメータ１３、１／４波
長板１４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束
は絞り１７によって絞られ、対物レンズ１０により第１
の光ディスク２００の透明基板２１０を介して情報記録
面２２０に集光される。

【００４１】そして情報記録面２２０で情報ビットによ
り変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１０、絞
り１７、１／４波長板１４、コリメータ１３を透過し
て、偏光ビームスプリッタ１２０に入射し、ここで反射
してシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えら
れ、光検出器３００上へ入射し、その出力信号を用い
て、第１の光ディスク２００に記録された情報の読み取
り信号が得られる。

【００４２】また、光検出器３００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
束を第１の光ディスク２００の記録面２２０上に結像す
るように対物レンズ１０を移動させると共に、半導体レ
ーザ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１０を移動させる。

【００４３】第２の光ディスクを再生する場合、第２の
半導体レーザ１１２からビームを出射し、出射された光
束は、光合成手段であるビームスプリッタ１９０で反射
され、上記第１半導体１１１からの光束と同様、偏光ビ
ームスプリッタ１２０、コリメータ１３、１／４波長板
１４、絞り１７、対物レンズ１０を介して第２の光ディ
スク２００の透明基板２１０を介して情報記録面２２０
に集光される。

【００４４】そして、情報記録面２２０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１０、
絞り１７、１／４波長板１４、コリメータ１３、偏光ビ
ームスプリッタ１２０、シリンドリカルレンズ１８０を
介して、光検出器３００上へ入射し、その出力信号を用
いて、第２の光ディスク２００に記録された情報の読み
取り信号が得られる。

【００４５】また、第１の光ディスクの場合と同様、光
検出器３００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
い、２次元アクチュエータ１５０により、合焦、トラッ
キングのために対物レンズ１０を移動させる。

【００４６】なお、半導体レーザ１１１，半導体レーザ
１１２をユニット化した２波長半導体レーザを使った光
学系や、半導体レーザ１１１，半導体レーザ１１２，光
検出器をユニット化した光源−検出器モジュールを使用
した光ピックアップ装置にも本対物レンズは適する。そ
の他当業者に知られた複数の光源を持ったピックアップ
光学系に適用することも可能である。

【００４７】

【実施例】次に、図１に相当するＤＶＤとＣＤとの互換
可能な対物レンズの実施例１を説明する。

【００４８】図１の対物レンズ１０の第１面１０ａは、
開口数ＮＡＬ１以下に相当する中央の領域（１１）と、
開口数ＮＡＨ１以上に相当する周辺の領域（１２）とが
屈折非球面であり、開口数ＮＡＬ１以上、開口数ＮＡＨ
１以下に相当する中問の領域が回折面１３である。第１
面の反対面の第２面は屈折非球面である。

【００４９】回折面は、回折レリーフをはずしたマクロ
的な形状を示す母非球面と、光路差函数とで表す。光路
差関数は基準波長の回折光に対し回折面によって付加さ
れる光路差をあらわすものとし、光路差関数の値がｍλ
（ｍは回折次数）変わるごとに回折輪帯を設けている。

【００５０】光路差関数Φ（ｈ）は次式で表す。 Φ（ｈ）＝ｂ０＋ｂ２＊ｈ2＋ｂ４＊ｈ4＋ｂ６＊ｈ6＋・・・（ｍｍ） 但し、ｈ：光軸からの距離、ｂ０、ｂ２、ｂ４、ｂ６、
・・・：光路差関数の係数である。

【００５１】また、非球面は次式で表す。 ｘ＝(ｈ2／ｒ)(１＋√(１−（１＋ｋ)ｈ2／ｒ2)＋Ａ０
＋Ａ２ｈ2＋Ａ４ｈ4＋Ａ６ｈ6＋・・・ 但し、Ａ０、Ａ２，Ａ４，Ａ６，・・・：非球面係数、
ｋ：円錐係数、ｒ：近軸曲率半径であり、ｒ、ｄ、ｎ、
はレンズの曲率半径、面間隔、屈折率を表す。

【００５２】光源波長λ１＝６５５ｎｍのとき、焦点距
離ｆ＝３．３６、像側開口数＝０．６０（必要開口数Ｎ
Ａ１＝０．６０）である。

【００５３】光源波長λ２＝７８５ｎｍのとき、焦点距
離ｆ＝３．３８、像側開口数＝０．６０（必要開口数Ｎ
Ａ２＝０．５０）である。

【００５４】実施例１のレンズデータは次の表１の通り
である。

【００５５】

【表１】

【００５６】また、この対物レンズの断面図を図４に示
し、その球面収差図をＤＶＤの場合を図５（ａ）に、Ｃ
Ｄの場合を図５（ｂ）に示す。

【００５７】また、ＮＡＬ１における段差部１３ａの深
さが６．４５μｍであり、金型の回折輪帯に対応する金
型面を刃先半径４μｍのバイトで加工し、１次回折光を
用いたときの第１面における回折効率を次の表２に示
す。

【００５８】

【表２】

【００５９】比較例として、第１面を同様の仕様で全面
を回折面とした場合の回折効率は、ＤＶＤ８８％、ＣＤ
８９％であり、この比較例の全面回折レンズと比較する
と、本実施例は回折効率が高く、光量をより利用可能で
あることが分かる。特に、ＤＶＤでは、ストレール比が
１００％であり、レーザ利用効率が優れていることが分
かる。

【００６０】次に、実施例２及び実施例３について説明
する。実施例２，３は、実施例１と同様のＤＶＤとＣＤ
との互換可能な対物レンズであって、図４とほぼ同様の
断面を有し、図１と図６とを組み合わせた形状であっ
て、回折輪帯の光軸に近い屈折面との境界における段差
部１３ａ（図１）及び光軸から遠い屈折面との境界にお
ける段差部２３ａ（図６）を有している。回折面は、実
施例１と同様の回折レリーフをはずしたマクロ的な形状
を示す母非球面と、上述の式による光路差函数とで表
す。また、非球面も上述の式で表される。

【００６１】実施例２の対物レンズは、光源波長λ１＝
６５５ｎｍのとき、焦点距離ｆ＝３．３６、像側開口数
＝０．６０（必要開口数ＮＡ１＝０．６０）である。

【００６２】光源波長λ２＝７８５ｎｍのとき、焦点距
離ｆ＝３．３８、像側開口数＝０．６０（必要開口数Ｎ
Ａ２＝０．５０）である。

【００６３】実施例２のレンズデータは次の表３の通り
である。

【００６４】

【表３】

【００６５】また、ＮＡＨ１における段差部（図６の段
差部２３ａに相当する）の深さは２．７５２μｍであ
り、ＮＡＬ１における段差部（図１の段差部１３ａに相
当する）の深さは６．４４７μｍである。なお、段差部
の深さの符号は、その境界部において外側の部分が内側
の部分よりも像側（光情報記録媒体側）に変位している
ときを正とする。実施例２の対物レンズの球面収差図を
ＤＶＤの場合を図７（ａ）に、ＣＤの場合を図７（ｂ）
に示す。

【００６６】また、実施例３の対物レンズは、光源波長
λ１＝６６０ｎｍのとき、焦点距離ｆ＝３．３６、像側
開口数＝０．６０（必要開口数ＮＡ１＝０．６０）であ
る。

【００６７】光源波長λ２＝７９４ｎｍのとき、焦点距
離ｆ＝３．３８、像側開口数＝０．６０（必要開口数Ｎ
Ａ２＝０．４５）である。

【００６８】実施例３のレンズデータは次の表４の通り
である。

【００６９】

【表４】

【００７０】また、ＮＡＨ１における段差部（図６の段
差部２３ａに相当する）の深さは−２．７８４μｍであ
り、ＮＡＬ１における段差部（図１の段差部１３ａに相
当する）の深さは６．３７８μｍである。なお、段差部
の深さの符号は、その境界部において外側の部分が内側
の部分よりも像側（光情報記録媒体側）に変位している
ときを正とする。実施例３の対物レンズの球面収差図を
ＤＶＤの場合を図８（ａ）に、ＣＤの場合を図８（ｂ）
に示す。なお、表３及び表４では１０のべき乗の表現に
Ｅ（またはｅ）を用いて、例えば、Ｅ−０２（＝１０
^−２）のように表している。

【００７１】以上の実施例においては、対物レンズの１
つの面を３つの分割面（領域）に構成し、中間領域に回
折構造を備えた分割面としたが、分割面数はこれに限定
されることなく、更に３以上の分割面を設けた構成とし
てもよく、例えば、回折構造を備えた領域内が更に複数
の分割面に構成されてもよく、また中心領域等の回折構
造を備えていない屈折面の領域が更に分割面に構成され
ていてもよい。

【００７２】

【発明の効果】本発明の光ピックアップ装置用対物レン
ズ及びその対物レンズを備える光ピックアップ装置によ
れば、光源からの光量を十分に利用することができ、情
報記録媒体からの光の誤検出も生ぜず、製造コストの上
昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の対物レンズの模式的な上半分の
断面図である。

【図２】図１の要部を拡大した断面図である。

【図３】図１の対物レンズを備える本実施の形態の光ピ
ックアップ装置の概略図である。

【図４】実施例１の対物レンズの断面図である。

【図５】実施例１の対物レンズに関するＤＶＤの場合の
球面収差図（ａ）、ＣＤの場合の球面収差図（ｂ）であ
る。

【図６】本実施の形態の別の対物レンズの模式的な上半
分の断面図である。

【図７】実施例２の対物レンズに関するＤＶＤの場合の
球面収差図（ａ）、ＣＤの場合の球面収差図（ｂ）であ
る。。

【図８】実施例３の対物レンズに関するＤＶＤの場合の
球面収差図（ａ）、ＣＤの場合の球面収差図（ｂ）であ
る。

【図９】図１の対物レンズに関するＤＶＤの場合の球面
収差を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１０ 対物レンズ １０ａ 第１面 １１、１２ 屈折面 １３ 回折輪帯 １３ａ 段差部 ２０ 対物レンズ ２０ａ 第１面 ２１、２２ 屈折面 ２３ 回折輪帯 ２３ａ 段差部 １１１ 第１の半導体レーザ １１２ 第２の半導体レーザ ２００ 光ディスク（情報記録媒体） ３００ 光検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA04 AA18 AA39 AA43 AA44 AA57 AA64 2H087 KA13 NA14 PA01 PA17 PB01 QA02 QA07 QA14 QA34 RA05 RA12 RA13 RA42 RA46 UA01 5D119 AA41 BA01 FA05 FA08 JA44 JA46 JB02

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸側から外側に向かう方向に、回折構
   造を備えた領域を挟んで回折構造を備えない領域を設け
   たレンズ面を有し、 前記回折構造は、最大の回折光量を発生する回折光の次
   数が互いに異なる少なくとも２つの波長（λ１，λ２）
   の光束に対して同一次数（但し、０次を除く）となる形
   状であることを特徴とする光ピックアップ装置用対物レ
   ンズ。
2. 【請求項２】 前記レンズ面において光軸を含む領域に
   前記回折構造を備えない領域が形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置用対物レ
   ンズ。
3. 【請求項３】 前記同一次数が１次であることを特徴と
   する請求項１または２に記載の光ピックアップ装置用対
   物レンズ。
4. 【請求項４】 光ピックアップ装置用の対物レンズであ
   って、前記光ピックアップ装置が、波長λ１の第１の光
   源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２の光源とを有し、 第１の光源は透明基板の厚さがｔ１の第１の光情報記録
   媒体に対する情報の再生または記録のために第１の光束
   を射出し、 第２の光源は透明基板の厚さがｔ２の第２の光情報記録
   媒体に対する情報の再生または記録のために第２の光束
   を射出し、 前記第１の光情報記録媒体を前記第１の光源で記録及び
   ／または再生するために必要な前記対物レンズの光情報
   記録媒体側の必要開口数をＮＡ１とし、 前記第２の光情報記録媒体を前記第２の光源で記録及び
   ／または再生するために必要な前記対物レンズの光情報
   記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ＮＡ２＜ＮＡ１）と
   したとき、 前記対物レンズは少なくとも１つの面に、光軸に対して
   回転対称な回折構造を備えた領域を有し、 前記第１の光情報記録媒体を前記第１の光源で記録及び
   ／または再生するときに前記回折構造を備えた領域から
   のＮ次回折光（Ｎは０でない整数）を利用し、 前記第２の光情報記録媒体を前記第２の光源で記録及び
   ／または再生するときに前記回折構造を備えた領域から
   のＭ次回折光（Ｍ＝Ｎ）を利用し、 前記第１の光源からの光束の、前記回折構造を備えた領
   域の最も光軸から離れた円周からのＮ次回折光は、光情
   報記録媒体側の開口数がＮＡＨ１の光束に変換され、 前記第１の光源からの光束の、前記回折構造を備えた領
   域の最も光軸側の円周からのＮ次回折光は、光情報記録
   媒体側の開口数がＮＡＬ１の光束に変換される場合に、 ＮＡＨ１＜ＮＡ１ （１／３）ＮＡ２＜ＮＡＬ１＜ＮＡ２ を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用対物レ
   ンズ。
5. 【請求項５】 前記ＮＡＨ１及び前記ＮＡＬ１が次の式
   を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光ピックア
   ップ装置用対物レンズ。 ０．４５≦ＮＡＨ１≦０．５６ ０．３≦ＮＡＬ１≦０．４５
6. 【請求項６】 前記ＮがＮ＝１であることを特徴とする
   請求項４または５に記載の光ピックアップ装置用対物レ
   ンズ。
7. 【請求項７】 前記回折構造を備えた領域と光軸から最
   も離れた側の回折構造を備えない領域との境界において
   光軸方向に段差部が設けられ、この段差部が１μｍ以上
   １０μｍ以下の光軸方向の段差を有することを特徴とす
   る請求項４，５または６に記載の光ピックアップ装置用
   対物レンズ。
8. 【請求項８】 前記回折構造を備えた領域と最も光軸側
   の回折構造を備えない領域との境界において、前記第１
   の光源と前記第１の光情報記録媒体を用いて、前記波長
   λ１の光が前記厚さｔ１の透明基板を透過した波面の位
   相ずれがλ１／１０以下であることを特徴とする請求項
   ４，５または６に記載の光ピックアップ装置用対物レン
   ズ。
9. 【請求項９】 前記回折構造を備えた領域の最も光軸側
   の円周で段差部を有し、この段差部の深さが、その段差
   部により屈折面との境界で生じる光路差がλ１及びλ２
   のほぼ整数倍となるように設定されていることを特徴と
   する請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ピックアッ
   プ装置用対物レンズ。
10. 【請求項１０】 前記回折構造を備えた領域の最も光軸
    側の円周で段差部を有し、この段差部の深さが４μｍ以
    上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９の
    いずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物レン
    ズ。
11. 【請求項１１】 透明基板の厚さがｔ１の第１の光情報
    記録媒体に対する情報の再生または記録のために波長λ
    １の第１の光束を射出する第１の光源と、 透明基板の厚さがｔ２の第２の光情報記録媒体に対する
    情報の再生または記録のために波長λ２（λ１＜λ２）
    の第２の光束を射出する第２の光源と、 前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光
    検出器と、 光軸側から外側に向かう方向に、回折構造を備えた領域
    を挟んで回折構造を備えない領域を設けたレンズ面を有
    し、前記回折構造は、前記第１の光束に対して最大の回
    折光量を発生する回折光の次数と、前記第２の光束に対
    して最大の回折光量を発生する回折光の次数が同一次数
    （但し、０次光を除く）となる形状である対物レンズと
    を、具備することを特徴とする光ピックアップ装置。
12. 【請求項１２】 前記レンズ面において光軸を含む領域
    に前記回折構造を備えない領域が形成されていることを
    特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
13. 【請求項１３】 前記同一次数が１次であることを特徴
    とする請求項１１または１２に記載の光ピックアップ装
    置。
14. 【請求項１４】 透明基板の厚さがｔ１の第１の光情報
    記録媒体に対する情報の再生または記録のために波長λ
    １の第１の光束を射出する第１の光源と、 透明基板の厚さがｔ２の第２の光情報記録媒体に対する
    情報の再生または記録のために波長λ２（λ１＜λ２）
    の第２の光束を射出する第２の光源と、 前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光
    検出器と、 少なくとも１つの面に、光軸に対して回転対称な回折構
    造を備えた領域を有する対物レンズと、を具備し、 前記第１の光情報記録媒体を前記第１の光源で記録及び
    ／または再生するために必要な前記対物レンズの光情報
    記録媒体側の必要開口数をＮＡ１とし、 前記第２の光情報記録媒体を前記第２の光源で記録及び
    ／または再生するために必要な前記対物レンズの光情報
    記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（ＮＡ２＜ＮＡ１）と
    し、 前記第１の光情報記録媒体を前記第１の光源で記録及び
    ／または再生するときに前記回折構造を備えた領域から
    のＮ次回折光（Ｎは０でない整数）を利用し、 前記第２の光情報記録媒体を前記第２の光源で記録及び
    ／または再生するときに前記回折構造を備えた領域から
    のＭ次回折光（Ｍ＝Ｎ）を利用し、 前記第１の光源からの光束の、前記回折構造を備えた領
    域の最も光軸から離れた円周からのＮ次回折光は、光情
    報記録媒体側の開口数がＮＡＨ１の光束に変換され、 前記第１の光源からの光束の、前記前記回折構造を備え
    た領域の最も光軸側の円周からのＮ次回折光は、光情報
    記録媒体側の開口数がＮＡＬ１の光束に変換される場合
    に、 ＮＡＨ１＜ＮＡ１ （１／３）ＮＡ２＜ＮＡＬ１＜ＮＡ２ を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
15. 【請求項１５】 前記ＮＡＨ１及び前記ＮＡＬ１が次の
    式を満たすことを特徴とする請求項１４に記載の光ピッ
    クアップ装置。 ０．４５≦ＮＡＨ１≦０．５６ ０．３≦ＮＡＬ１≦０．４５
16. 【請求項１６】 前記ＮがＮ＝１であることを特徴とす
    る請求項１４または１５に記載の光ピックアップ装置。
17. 【請求項１７】 前記回折構造を備えた領域と光軸から
    最も離れた側の回折構造を備えない領域との境界におい
    て光軸方向に段差部が設けられ、この段差部が１μｍ以
    上１０μｍ以下の光軸方向の段差を有することを特徴と
    する請求項１４，１５または１６に記載の光ピックアッ
    プ装置。
18. 【請求項１８】 前記回折構造を備えた領域と最も光軸
    側の回折構造を備えない領域との境界において、前記第
    １の光源と前記第１の光情報記録媒体を用いて、前記波
    長λ１の光が前記厚さｔ１の透明基板を透過した波面の
    位相ずれがλ１／１０以下であることを特徴とする請求
    項１４，１５または１６に記載の光ピックアップ装置。
19. 【請求項１９】 前記回折構造を備えた領域の最も光軸
    側の円周で段差部を有し、この段差部の深さが、その段
    差部により屈折面との境界で生じる光路差がλ１及びλ
    ２のほぼ整数倍となるように設定されていることを特徴
    とする請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の光ピッ
    クアップ装置。
20. 【請求項２０】 前記回折構造を備えた領域の最も光軸
    側の円周で段差部を有し、この段差部の深さが４μｍ以
    上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１１〜１
    ９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
21. 【請求項２１】 前記第１の光情報記録媒体がＤＶＤで
    あり、前記第２の光情報記録媒体がＣＤであることを特
    徴とする請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の光ピ
    ックアップ装置。