JP2007066373A - 対物レンズ、光ヘッド及び光学系並びに対物レンズの設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
透明基板の厚さが異なる複数種の光ディスクのそれぞれに対し、可及的に収差が低減された状態で、レーザ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、光ヘッド及び光学系並びに対物レンズの設計方法を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる対物レンズ５は、ＤＶＤレーザ１とＣＤレーザ２間の距離が固定された光ヘッドにおいて用いられる。当該対物レンズ５は、ＤＶＤレーザ１より出射されたレーザビームを開口数０．６０によりＤＶＤ６に集光させ、ＣＤレーザ２より出射されたレーザビームを開口数０．４７によりＣＤ７に集光させる。ここで、ＤＶＤに関する設計上の波面収差Ｄ１よりもＣＤに関する設計上の波面収差Ｄ２の方を大きくした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、保護層の厚さや記録密度が異なる複数種類の光ディスクに対する記録／再生が可能な光ディスク装置に用いられる対物レンズ、光ヘッド及び光学系並びに対物レンズの設計方法に関する。

現在、光ディスクに関しては、保護層、即ち、記録面を覆う透明基板の厚さや記録密度が異なる複数の規格が並存している。例えば、記録密度が比較的低いＣＤ(コンパクトディスク)、ＣＤ−Ｒ(ＣＤレコーダブル)の保護層の厚さは１．２ｍｍであるのに対し、記録密度が比較的高いＤＶＤ(デジタルバーサタイルディスク)の保護層の厚さは半分の０．６０ｍｍである。

記録密度が高いＤＶＤの記録・再生には、ビームスポット径を小さく絞るために６３５〜６６０ｎｍ程度の短波長のレーザー光を利用する必要がある。一方、ＣＤ−Ｒの記録・再生にはその反射特性から７８０ｎｍ程度の長波長のレーザー光を利用する必要がある。

これらの光ディスクは、混在して利用されるため、光ディスク装置はいずれの規格の光ディスクをも利用可能であることが望ましい。このため、ＤＶＤとＣＤ−Ｒとを共に利用するためには、光ディスク装置は、それぞれの光ディスクの特性に応じた波長のレーザ光を発する少なくとも２つのレーザを備える必要がある。また、光ディスク装置の小型化のためには、光ヘッドの光学系もできる限りコンパクトであることが望ましく、対物レンズ等の光学素子については２つの波長について兼用とし、光源部については２つのレーザを１つのパッケージに組み込んだモジュールを利用することが望ましい。

例えば、特許文献１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。
特許３５１８６８４号公報

しかしながら、２つのレーザを１つのパッケージに組み込んだモジュールを使用する場合には、各レーザの発光点が対物レンズの光軸に対して垂直な方向に並列するため、２つの波長のレーザー光の対物レンズに対する入射角度に所定の角度差があり、２つの波長のレーザー光の入射角度を共に波面収差が最小になる０度にすることはできない。このため、２つの光ディスクに対して波面収差が許容範囲となるようバランスをとりながら入射角度を設定する必要がある。

本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、透明基板の厚さが異なる複数種の光ディスクのそれぞれに対し、可及的に収差が低減された状態で、レーザ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、光ヘッド及び光学系並びに対物レンズの設計方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる対物レンズは、波長λ１のレーザビームを出射する第１のレーザと、波長λ１よりも長い波長λ２のレーザビームを出射する第２のレーザの間の距離が固定された光ヘッドにおいて用いられ、前記第１のレーザから出射されたレーザビームを第１の開口数により第１の光ディスクに集光させ、前記第２のレーザから出射されたレーザビームを前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数により第２の光ディスクに集光させる対物レンズであって、前記第１の光ディスクに関する設計上の波面収差よりも前記第２の光ディスクに関する設計上の波面収差の方が大きいものである。

本発明にかかる他の対物レンズは、波長λ１のレーザビームを出射する第１のレーザと、波長λ１よりも長い波長λ２のレーザビームを出射する第２のレーザの間の距離が固定された光ヘッドにおいて用いられ、前記第１のレーザから出射されたレーザビームを第１の開口数により第１の光ディスクに集光させ、前記第２のレーザから出射されたレーザビームを前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数により第２の光ディスクに集光させる対物レンズであって、前記第１の光ディスクに関する設計上のコマ収差Ｃ１及び非点収差成分ＡＳ１の合成収差（Ｃ１^２＋ＡＳ１^２）^１／２よりも前記第２の光ディスクに関する設計上のコマ収差Ｃ２及び非点収差成分ＡＳ２の合成収差（Ｃ２^２＋ＡＳ２^２）^１／２の方が大きいものである。

ここで、０．２５＜（Ｃ１^２＋ＡＳ１^２）^１／２／（Ｃ２^２＋ＡＳ２^２）^１／２＜０．８を満足することがより好ましい。さらに、０．１２＜（Ｃ１／Ｃ２）＜０．７０を満足するとよい。また、光軸から前記第１のレーザまでの距離ｔ１と、前記第１のレーザと前記第２のレーザ間の距離（ｔ１＋ｔ２）の比ｔ１／(ｔ１＋ｔ２）は、０．８よりも小さいことが望ましい。
このような構成を有する対物レンズにより光ヘッドを構成でき、さらに、この光ヘッドを用いて光学系を構成できる。

本発明にかかる対物レンズの設計方法は、波長λ１のレーザビームを出射する第１のレーザと、波長λ１よりも長い波長λ２のレーザビームを出射する第２のレーザの間の距離が固定された光ヘッドにおいて用いられ、前記第１のレーザから出射されたレーザビームを第１の開口数により第１の光ディスクに集光させ、前記第２のレーザから出射されたレーザビームを前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数により第２の光ディスクに集光させる対物レンズの設計方法であって、前記第１の光ディスクに関する設計上の波面収差よりも前記第２の光ディスクに関する設計上の波面収差の方が大きく設定するものである。
ここで、前記第１の光ディスクに関する設計上のコマ収差をＣ１、非点収差成分をＡＳ１とし、前記第２の光ディスクに関する設計上のコマ収差をＣ２、非点収差成分をＡＳ２としたとき、０．２５＜（Ｃ１^２＋ＡＳ１^２）^１／２／（Ｃ２^２＋ＡＳ２^２）^１／２＜０．８を満足するように、当該Ｃ１、ＡＳ１、Ｃ２、ＡＳ２を設定することが望ましい。光軸から前記第１のレーザまでの距離ｔ１と、前記第１のレーザと前記第２のレーザ間の距離（ｔ１＋ｔ２）の比ｔ１／(ｔ１＋ｔ２）が０．８よりも小さくなるように設計するとよい。

本発明によれば、透明基板の厚さが異なる複数種の光ディスクのそれぞれに対し、可及的に収差が低減された状態で、レーザ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、光ヘッド及び光学系並びに対物レンズの設計方法を提供することができる。

発明の実施の形態１．
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（光記録媒体）、即ち、ＤＶＤ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ガラス材料の屈折率を用いて設計したものであるが、プラスチック材料を用いても問題はない。

図１は本発明による光ヘッドの第１の実施形態を示す構成図である。１はＤＶＤレーザ、２はＣＤレーザ、３はハーフミラー又はハーフプリズム、４はコリメータレンズ、５は対物レンズ、６はＤＶＤディスク、７はＣＤディスク、８は検出レンズ、９は光検出器を示している。ＤＶＤレーザ１とＣＤレーザ２とは、モジュール化されている。

対物レンズ５は、例えば、上記特許文献１に開示されたＤＶＤ／ＣＤ互換の対物レンズである。かかる対物レンズ５は、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キャンセルするものである。

図１において、ＤＶＤレーザ１から出射したレーザビームの光路を実線で示している。ＤＶＤレーザ１からは、波長６５５ｎｍのレーザビームが出射される。ＤＶＤレーザ１から出射されたレーザビームは、ハーフミラー３を透過してコリメータレンズ４に入射する。コリメータレンズ４を透過したレーザビームは、平行光となり、対物レンズ５に入射して集光され、ＤＶＤディスク６の情報記録面に光スポットを形成する。

図１において、ＣＤレーザ２から出射したレーザビームの光路を破線で示している。ＣＤレーザ２からは、波長７９０ｎｍのレーザビームが出射される。ＣＤレーザ２から出射されたレーザビームは、ハーフミラー３を透過してコリメータレンズ４に入射する。コリメータレンズ４を透過したレーザビームは、平行光となり、対物レンズ５に入射して集光され、ＣＤディスク７の情報記録面に光スポットを形成する。

ＤＶＤディスク６及びＣＤディスク７において反射したレーザビームは、それぞれ、対物レンズ５、コリメータレンズ４を透過してハーフミラー３に入射し、さらにハーフミラー３において反射して検出レンズ８により集光され光検出器９に入射する。

図１に示されるようにＤＶＤレーザ１及びＣＤレーザ２はどちらも光軸上に配置されずに、ＤＶＤレーザ１は距離ｔ１、ＣＤレーザ２は距離ｔ２だけ光軸よりシフトしている。

よって各光路が対物レンズ５に入射する角度は光軸と平行ではなく、ＤＶＤ光路は光軸に対してθ１の角度だけ傾いており、ＣＤ光路は光軸に対してθ２の角度だけ傾いている。即ち、ＤＶＤレーザ１及びＣＤレーザ２のそれぞれより出射されたレーザビームは対物レンズ５に対して斜入射となる。

このとき、コリメータレンズ４の焦点距離をｆcとすると次式が成立する。
θ１＝ｔａｎ（ｔ１／ｆｃ）
θ２＝ｔａｎ（ｔ２／ｆｃ）

また、この例では、ＤＶＤレーザ１とＣＤレーザ２の発光点間隔は、０．１１ｍｍのため次式が成立する。
ｔ１＋ｔ２＝０．１１

本実施形態においては、対物レンズのＤＶＤにおける焦点距離ｆt＝３．３６ｍｍ、光学系の倍率が−１／５倍であるのでコリメータレンズの焦点距離ｆｃ＝３．３６×５＝１６．８ｍｍとなる。

ＤＶＤレーザ１とＣＤレーザ２のそれぞれから出射されたレーザビームが対物レンズ５に対する入射角度が小さい方が波面収差は小さくなる。本実施形態のように、ＤＶＤレーザ１とＣＤレーザ２の相対的な位置が固定されている場合には、一方の入射角度を小さくすると、他方の入射角度は大きくなる。即ち、一方のレーザに対する波面収差を小さくすると、他方のレーザに対する波面収差が大きくなる。従って、一般に、複数の光ディスクについて同程度の波面収差となるように、対物レンズの設計を行うことが望まれる。

本発明では、さらに、設計における収差のみならず、製造時に生じる収差を考慮した。ここで、ＤＶＤの製品収差をＰｄ、同設計収差をＤｄ、同製造収差をＭｄとし、ＣＤの製品収差をＰｃ、同設計収差をＤｃ、同製造収差をＭｃとする。

一般に、ＤＶＤ及びＣＤの製品収差Ｐｄ、Ｐｃはそれぞれ次の通り表わすことができる。
Ｐｄ＝（Ｄｄ^２＋Ｍｄ^２）^１／２ （１）
Ｐｃ＝（Ｄｃ^２＋Ｍｃ^２）^１／２ （２）

さらに、ＤＶＤの製造時に発生するコマ収差をＣｄ、同非点収差をＡＳｄ、ＣＤの製造時に発生するコマ収差をＣｃ、同非点収差をＡＳｃとすると、製造収差Ｍｄ、Ｍｃはそれぞれ次の通り表わすことができる。
Ｍｄ＝（Ｃｄ^２＋ＡＳｄ^２＋α）^１／２ （３）
Ｍｃ＝（Ｃｃ^２＋ＡＳｃ^２＋α）^１／２ （４）
αは、その他の収差である。

ここで、ＤＶＤのＮＡをＮＡｄ、ＣＤのＮＡをＮＡｃとすると、ＤＶＤとＣＤのコマ収差の比はＮＡの三乗比、ＤＶＤとＣＤの非点収差の比はＮＡの二乗比であるから、次の式が成り立つ。
Ｃｄ／Ｃｃ＝ＮＡｄ^３／ＮＡｃ^３
∴Ｃｃ＝Ｃｄ／（ＮＡｄ^３／ＮＡｃ^３） （５）
ＡＳｄ／ＡＳｃ＝ＮＡｄ^２／ＮＡｃ^２
∴ＡＳｃ＝ＡＳｄ／（ＮＡｄ^２／ＮＡｃ^２） （６）

（５）式及び（６）式を（４）式に代入すると次の通りとなる。
Ｍｃ＝{Ｃｄ^２／（ＮＡｄ^３／ＮＡｃ^３）^２＋ＡＳｄ^２／（ＮＡｄ^２／ＮＡｃ^２）^２＋α}^１／２ （７）
（３）式と（７）式より、Ｍｄ／Ｍｃは次の通り表わすことができる。
Ｍｄ／Ｍｃ＝（Ｃｄ^２＋ＡＳｄ^２＋α）^１／２／{Ｃｄ^２／（ＮＡｄ^３／ＮＡｃ^３）^２＋ＡＳｄ^２／（ＮＡｄ^２／ＮＡｃ^２）^２＋α}^１／２ （８）

この（８）式に基づき、ＭｄとＭｃの大小を判別することができる。ここで、両ディスクの製品収差を略等しくしようとすると、Ｄｄ^２＋Ｍｄ^２＝Ｄｃ^２＋Ｍｃ^２が成り立つので、ＭｄがＭｃよりも大きい場合はＤｄをＤｃよりも小さくする必要があり、ＭｄがＭｃよりも小さい場合はＤｄをＤｃよりも大きくする必要がある。

本実施の形態において、ＤＶＤのＮＡは０．６、ＣＤのＮＡは０．４７であるから、Ｃｄ：Ｃｃ＝０．６^３：０．４７^３＝１：０．４８、ＡＳｄ：ＡＳｃ＝０．６^２：０．４７^２＝１：０．６１となる。また、（８）式より、Ｍｃは次の通り表わすことができる。
Ｍｃ＝（Ｃｄ^２＋ＡＳｄ^２＋α）^１／２／{Ｃｄ^２・０．２３＋ＡＳｄ^２・０．３７＋α}^１／２
∴Ｍｃ≒０．５・Ｍｄ

この結果より、Ｍｄの製造収差はＭｃの約２倍となることがわかる。
そうすると、製品収差Ｐｄ、Ｐｃが略等しくなるようにすると、製造収差がＭｄの方がＭｃよりも大きいから、設計収差はＤｄの方がＤｃよりも小さくすべきであることがわかる。従って、Ｄｄ／Ｄｃが次の範囲となるようにすれば、製品収差Ｐｄ、Ｐｃを略等しくすることができる。
０．２５＜Ｄｄ／Ｄｃ＜０．８

また、設計上の収差は、コマ収差、非点収差、球面収差、高次収差から構成されるが、このうち二波長レーザーユニットの使用に基づく収差はコマ収差と非点収差であり、その値も他の収差に比べて大きい。
従って、設計上のＤＶＤのコマ収差をＣｄｄ、設計上のＣＤのコマ収差をＣｃｄ、設計上のＤＶＤの非点収差をＡＳｄｄ、設計上のＣＤの非点収差をＡＳｃｄとしたとき、Ｄｄ及びＤｃは次式で表すことができる。
Ｄｄ＝（Ｃｄｄ^２＋ＡＳｄｄ^２）^１／２
Ｄｃ＝（Ｃｃｄ^２＋ＡＳｃｄ^２）^１／２

また、（５）式から明らかなように、製造上のＤＶＤのコマ収差は、ＣＤのコマ収差に比べて大きいため、設計上のＤＶＤのコマ収差Ｃｄｄと設計上のＣＤのコマ収差Ｃｃｄは次式を満足することが望ましい。
０．１２＜（Ｃｄｄ／Ｃｃｄ）＜０．７０

本実施形態における対物レンズの光入射面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Ｚ_Ａｊで表わす。

この式における光源高さｈは、ｊ番目の区間でのものである。

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上記式での区間毎に、その範囲（ｈの範囲）とその各定数Ｂ，Ｃ，Ｋ，Ａ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０，Ａ_１２，Ａ_１４，Ａ_１６を示すと、図３に表わすことができる。
また、この実施の形態１での光出射面Ｂの面形状Ｚ_Ｂは、次の式で表わすことができる。

但し、Ｃ＝−０．０７４７７９２、Ｋ＝１５．７３９８、Ａ_４＝０．０１２３０８、Ａ_６＝−０．００３７６５２、Ａ_８＝０．０００６８５７１、Ａ_１０＝−０．００００４８２８４である。

また、対物レンズ１００の光軸上の面頂点ｆ，ｅ間の距離、即ち、中心厚さｔ_０は２．２ｍｍであって、波長λ_１＝６５５ｎｍ（ＤＶＤ）での屈折率ｎは１．６０４１９４であり、波長λ_２＝７９０ｎｍ（ＣＤ）での屈折率ｎは１．５９９９０６である。

ここで、ＤＶＤレーザ１の波長に対する開口数ＮＡは０．６０、ＤＶＤディスク６に対する焦点距離ｆｔは３．３６ｍｍ、ＣＤレーザ２の波長に対する開口数ＮＡは０．４７、ＣＤディスク７に対する焦点距離ｆｔは３．３８ｍｍである。

図４は図３に示した設計結果におけるＤＶＤの波面収差画角特性、図５はＣＤ波面収差画角特性を示している。図４、図５に示されるように、ＤＶＤ、ＣＤ共に、画角が大きくなるにつれて波面収差が大きくなっていることがわかる。特に、非点収差に関してこの傾向が高い。ＤＶＤの波面収差画角特性を重視するには、ｔ1を小さく、ｔ２を大きくすれば良く、ＣＤの波面収差画角特性を重視するには、ｔ１を大きく、ｔ２を小さくすれば良いことがわかる。

図６は、図３に示した設計結果におけるＤＶＤ及びＣＤの波面収差とｔ１の関係を示すグラフである。光軸からＤＶＤレーザの発光点までの距離ｔ１が増加するに従って画角が大きくなるので、ＤＶＤに関する波面収差は増加している。他方、当該距離ｔ１が増加するに従って、光軸からＣＤレーザの発光点までの距離ｔ２は減少し、ＣＤに関する画角は小さくなるので、ＣＤに関する波面収差は減少している。図６に示すグラフにおいて、ＤＶＤに関する波面収差のグラフとＣＤに関する波面収差のグラフの交点におけるｔ１の値（約０．０８８）が、設計上で両者の波面収差を等しく最適値である。しかしながら、上述の通り、設計収差はＤＶＤの方がＣＤよりも小さくすべきであるから、ｔ１の値は、交点における値（約０．０８８）よりも小さい値とすべきことがわかる。即ち、光軸からＤＶＤレーザまでの距離ｔ１とＤＶＤレーザとＣＤレーザ間の距離（ｔ１＋ｔ２）の比ｔ１／(ｔ１＋ｔ２）は、０．８よりも小さい値とすべきである。

本実施形態では、ｔ１＝０．０７５、ｔ２＝０．０３５とした。この場合には、ＤＶＤ及びＣＤ双方のバランスがとれ、双方の光ディスクにおいて良好な記録／再生性能を確保することができた。

図７は、図３に示した設計結果におけるＤＶＤとＣＤの波面収差の比とｔ１の関係を示すグラフである。図７のグラフより、ｔ１が増加するに従って、その比が増加し、ｔ１が約０．０８８において比が１となる。比が１ということは、ＤＶＤとＣＤの波面収差が同じということを意味するから、図６におけるグラフの交点に相当する。

図８は、図３に示した設計結果におけるＤＶＤのコマ収差とＣＤのコマ収差の比とｔ１の関係を示すグラフである。図８のグラフより、ｔ１が増加するに従って、その比は増加し、ｔ１の値が０．１の近傍で急激に増加することがわかる。

発明の実施の形態２．
発明の実施の形態２にかかる光ピックアップ装置の光学系は、レーザの配置位置を除いて発明の実施の形態１と同じである。

本実施形態における対物レンズの光入射面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Ｚ_Ａｊで表わす。

この式における光源高さｈは、ｊ番目の区間でのものである。

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上記式での区間毎に、その範囲（ｈの範囲）とその各定数Ｂ，Ｃ，Ｋ，Ａ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０，Ａ_１２，Ａ_１４，Ａ_１６を示すと、図９に表わすことができる。

また、この実施の形態２での光出射面Ｂの面形状Ｚ_Ｂは、次の式で表わすことができる。

但し、Ｃ＝−０．０６９０３３７８、Ｋ＝１５．２７６１１１、Ａ_４＝０．０１２１７２８３、Ａ_６＝−０．００３１３５４５４２、Ａ_８＝０．０００５６２６０５１、Ａ_１０＝−０．００００５２５８１４１９である。

また、対物レンズ１００の光軸上の面頂点ｆ，ｅ間の距離、即ち、中心厚さｔ_０は２．２ｍｍであって、波長λ_１＝６５５ｎｍ（ＤＶＤ）での屈折率ｎは１．６０４１９４であり、波長λ_２＝７９０ｎｍ（ＣＤ）での屈折率ｎは１．５９９９０６である。

ここで、ＤＶＤレーザ１の波長に対する開口数ＮＡは０．６０、ＤＶＤディスク６に対する焦点距離ｆｔは３．３６ｍｍ、ＣＤレーザ２の波長に対する開口数ＮＡは０．４７、ＣＤディスク７に対する焦点距離ｆｔは３．３８ｍｍである。

図１０は図９に示した設計結果におけるＤＶＤの波面収差画角特性、図１１はＣＤ波面収差画角特性を示している。図１０、図１１に示されるように、ＤＶＤ、ＣＤ共に、画角が大きくなるにつれて波面収差が大きくなっていることがわかる。

図１２は、図９に示した設計結果におけるＤＶＤ及びＣＤの波面収差とｔ１の関係を示すグラフである。光軸からＤＶＤレーザの発光点までの距離ｔ１が増加するに従って画角が大きくなるので、ＤＶＤに関する波面収差は増加している。他方、当該距離ｔ１が増加するに従って、光軸からＣＤレーザの発光点までの距離ｔ２は減少し、ＣＤに関する画角は小さくなるので、ＣＤに関する波面収差は減少している。図１２に示すグラフにおいて、ＤＶＤに関する波面収差のグラフとＣＤに関する波面収差のグラフの交点におけるｔ１の値（約０．０７８）が、設計上で両者の波面収差を等しく最適値である。しかしながら、上述の通り、設計収差はＤＶＤの方がＣＤよりも小さくすべきであるから、ｔ１の値は、交点における値（約０．０７８）よりも小さい値とすべきことがわかる。

本実施形態では、ｔ１＝０．０６５、ｔ２＝０．０４５とした。この場合には、ＤＶＤ及びＣＤ双方のバランスがとれ、双方の光ディスクにおいて良好な記録／再生性能を確保することができた。

図１３は、図９に示した設計結果におけるＤＶＤとＣＤの波面収差の比とｔ１の関係を示すグラフである。図１３のグラフより、ｔ１が増加するに従って、その比が増加し、ｔ１が約０．０７８において比が１となる。比が１ということは、ＤＶＤとＣＤの波面収差が同じということを意味するから、図１２におけるグラフの交点に相当する。

図１４は、図９に示した設計結果におけるＤＶＤのコマ収差とＣＤのコマ収差の比とｔ１の関係を示すグラフである。図１４のグラフより、ｔ１が増加するに従って、その比は増加していることがわかる。

その他の実施の形態．
上述の実施の形態では、ＤＶＤとＣＤに関するものであったが、波長４０５んｍ付近のレーザビームを用いるブルーレイディスクとＣＤにも適用可能である。

本発明にかかる光ヘッドの構成を示す図である。 本発明にかかる対物レンズのレンズ面形状を示す図である。 本発明の実施の形態１にかかる対物レンズの設計結果を示す表である。 本発明の実施の形態１にかかる対物レンズのＤＶＤ波長に対する画角特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる対物レンズのＣＤ波長に対する画角特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる対物レンズのＤＶＤとＣＤの波面収差に関するｔ１特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる対物レンズのＤＶＤとＣＤの波面収差の比に関するｔ１特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる対物レンズのＤＶＤとＣＤのコマ収差の比に関するｔ１特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態２にかかる対物レンズの設計結果を示す表である。 本発明の実施の形態２にかかる対物レンズのＤＶＤ波長に対する画角特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態２にかかる対物レンズのＣＤ波長に対する画角特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態２にかかる対物レンズのＤＶＤとＣＤの波面収差に関するｔ１特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態２にかかる対物レンズのＤＶＤとＣＤの波面収差の比に関するｔ１特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態２にかかる対物レンズのＤＶＤとＣＤのコマ収差の比に関するｔ１特性を示すグラフである。

符号の説明

１ ＤＶＤレーザ、２ ＣＤレーザ、
３ ハーフミラー又はハーフプリズム、４ コリメータレンズ、
５ 対物レンズ、６ ＤＶＤディスク、７ ＣＤディスク、
８ 検出レンズ、９ 光検出器

Claims (10)

1. 波長λ１のレーザビームを出射する第１のレーザと、波長λ１よりも長い波長λ２のレーザビームを出射する第２のレーザの間の距離が固定された光ヘッドにおいて用いられ、前記第１のレーザから出射されたレーザビームを第１の開口数により第１の光ディスクに集光させ、前記第２のレーザから出射されたレーザビームを前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数により第２の光ディスクに集光させる対物レンズであって、
   前記第１の光ディスクに関する設計上の波面収差よりも前記第２の光ディスクに関する設計上の波面収差の方が大きい対物レンズ。
2. 波長λ１のレーザビームを出射する第１のレーザと、波長λ１よりも長い波長λ２のレーザビームを出射する第２のレーザの間の距離が固定された光ヘッドにおいて用いられ、前記第１のレーザから出射されたレーザビームを第１の開口数により第１の光ディスクに集光させ、前記第２のレーザから出射されたレーザビームを前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数により第２の光ディスクに集光させる対物レンズであって、
   前記第１の光ディスクに関する設計上のコマ収差Ｃ１及び非点収差成分ＡＳ１の合成収差（Ｃ１^２＋ＡＳ１^２）^１／２よりも前記第２の光ディスクに関する設計上のコマ収差Ｃ２及び非点収差成分ＡＳ２の合成収差（Ｃ２^２＋ＡＳ２^２）^１／２の方が大きい対物レンズ。
3. ０．２５＜（Ｃ１^２＋ＡＳ１^２）^１／２／（Ｃ２^２＋ＡＳ２^２）^１／２＜０．８を満足することを特徴とする請求項２記載の対物レンズ。
4. さらに、次式を満足することを特徴とする請求項２又は３記載の対物レンズ。
   ０．１２＜（Ｃ１／Ｃ２）＜０．７０
5. 光軸から前記第１のレーザまでの距離ｔ１と、前記第１のレーザと前記第２のレーザ間の距離（ｔ１＋ｔ２）の比ｔ１／(ｔ１＋ｔ２）は、０．８よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の対物レンズ。
6. 請求項１〜５いずれかに記載の対物レンズを備えた光ヘッド。
7. 請求項６記載の光ヘッドを用いた光学系。
8. 波長λ１のレーザビームを出射する第１のレーザと、波長λ１よりも長い波長λ２のレーザビームを出射する第２のレーザの間の距離が固定された光ヘッドにおいて用いられ、前記第１のレーザから出射されたレーザビームを第１の開口数により第１の光ディスクに集光させ、前記第２のレーザから出射されたレーザビームを前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数により第２の光ディスクに集光させる対物レンズの設計方法であって、
   前記第１の光ディスクに関する設計上の波面収差よりも前記第２の光ディスクに関する設計上の波面収差の方が大きく設定する対物レンズの設計方法。
9. 前記第１の光ディスクに関する設計上のコマ収差をＣ１、非点収差成分をＡＳ１とし、前記第２の光ディスクに関する設計上のコマ収差をＣ２、非点収差成分をＡＳ２としたとき、０．２５＜（Ｃ１^２＋ＡＳ１^２）^１／２／（Ｃ２^２＋ＡＳ２^２）^１／２＜０．８を満足するように、当該Ｃ１、ＡＳ１、Ｃ２、ＡＳ２を設定することを特徴とする請求項８記載の対物レンズの設計方法。
10. 光軸から前記第１のレーザまでの距離ｔ１と、前記第１のレーザと前記第２のレーザ間の距離（ｔ１＋ｔ２）の比ｔ１／(ｔ１＋ｔ２）が０．８よりも小さくなるように設計することを特徴とする請求項８又は９記載の対物レンズの設計方法。
    

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