JP2001201687A

JP2001201687A - 対物レンズ及び光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2001201687A
Application number: JP2000011494A
Authority: JP
Inventors: Kohei Ota; 耕平大田; Minoru Yokota; 稔横田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】小型でかつＮＡの大きな単玉の反射光学面を
含む対物レンズ、この対物レンズを含み対物レンズと光
情報記録媒体の記録面との間隙を適切にしリムーバルデ
ィスク対応が可能な光ピックアップ装置及び記録再生装
置を提供する。反射光学面を含む対物レンズを近接場光
学系として使用する場合、使用時の温度変化に起因する
結像位置のずれを補正し、結像位置のずれが殆ど生じな
い対物レンズを提供する。【解決手段】この対物レンズ１は、光情報記録媒体１
０について記録または再生を行うための単玉の対物レン
ズである。凹面状の第１面２と、反射面３，４とを有
し、第１面から入射した光束が反射面を介して出射し、
次の条件を満足する。０．５≦│Ｒ₁／ｆ│≦２．０
（Ｒ₁＜０）、ｎ＞１．４、ｔ＞０．０１ｍｍ。Ｒ₁：第
１面の曲率半径（非球面の場合は、近軸曲率半径）、
ｎ：使用波長における屈折率、ｔ：対物レンズの最も像
側の面から像面までの空気換算距離、ｆ：使用波長にお
ける焦点距離

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクなどの
光情報記録媒体について記録または再生を行うための対
物レンズ、及びこの対物レンズを含む光ピックアップ装
置に関し、特に、反射面を含む単玉からなり小型で開口
数ＮＡが大きい対物レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクなどを光情報記録媒体とした
高密度記録再生装置に使用される小型でＮＡが大きい対
物レンズとして反射光学面を含む単玉レンズが提案され
ている。このような反射光学面を含む単玉の対物レンズ
が特開平６−２１４１５４号公報に開示されている。こ
の対物レンズは、第１面が中央付近を除いたリング上に
て全反射面をなし、第２面が中央付近で全反射面または
半透過面としたものである。また、従来の別の形態とし
て、対物レンズの射出面と光情報記録媒体の記録面との
間隔を使用波長以下に配置することにより、レンズ材質
の屈折率に比例してＮＡを大きくした対物レンズが提案
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２１４１５４号公報で開示された２面の反射面を含
む対物レンズでは、まず第１面を透過した光束が第２面
の中央付近の全反射面または半透過面に当り更に第３面
で反射されて、第４面を出射して結像する形態であり、
第１面から第２面へ至る光束径が、第２面の中央付近の
反射面程度の小さなものとなり、ＮＡを大きくするには
限界があり困難である。

【０００４】この場合、第２面の反射面を強い凸面とし
て発散角を大きくすることも考えられるが、該第２面
は、射出光束が通過する第４面としても使用されるた
め、射出光束にとっては負屈折力が強くなるため、ＮＡ
を大きくするには損失となり、ＮＡを大きくできない。

【０００５】また、従来の別の形態として、対物レンズ
の射出面と光情報記録媒体の記録面との間隔を使用波長
以下に配置する、いわゆる近接場光学系とした場合、使
用時の温度変化に起因するレンズ材質の屈折率の変動な
どにより結像位置にずれが生じると、近接場光学系では
焦点合せの調整ができず光ピックアップ性能が劣化して
しまう問題がある。

【０００６】本発明は、上述のような従来技術の問題に
鑑み、小型でかつＮＡの大きな単玉の反射光学面を含む
対物レンズ、及びこの対物レンズを用いて光情報記録媒
体の記録面との間隙を適切にしリムーバルディスク対応
が可能な光ピックアップ装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】さらに、使用時の温度変化に起困する決像
位置のずれを補正し、決像位置のずれがほとんど生じな
い近接場光学系用の反射光学面を含む対物レンズ、及び
この対物レンズを用いた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、本発明の対物レンズは、光情報記録媒体について記
録または再生を行うための対物レンズであって、外部か
らの光が入射する凹面状の入射面と、外部ヘ光を出射さ
せる出射面と、反射面とを有し、下記の条件を満足する
ことを特徴とする。０．５≦｜Ｒ１／ｆ｜≦２．０（Ｒ１＜０）（１）ｎ＞１．４（２）ｔ＞０．０１ｍｍ（３）ただし、Ｒ１：入射面の曲率半径（非球面の場合は、近
軸曲率半径）ｎ：使用波長における屈折率ｔ：対物レンズの最も像側の面から像面までの空気換算
距離ｆ：使用波長における焦点距離

【０００９】この発明によれば、反射光学面を有する構
成により、小型でかつＮＡが大きくほぼ無収差の良好な
性能を有することから、リムーバルディスク対応可能で
高密度な光情報記録媒体についての記録再生用光学系に
用いて好適な対物レンズを提供できる。

【００１０】また、対物レンズを単玉とすることで、さ
らに小型にすることが可能となる。また、反射面は第１
の反射面と第２の反射面とを備えていることが好まし
く、前記第２面が平面上の反射面または正屈折力を有す
る反射面であることが好ましい。

【００１１】また、本発明の別の対物レンズは、光情報
記録媒体について記録又は再生を行うための単玉の対物
レンズであって、外部からの光が入射する入射面と、外
部ヘ光を出射させる出射面と、反射面とを有し、前記入
射面は光が入射する側に凹面を向けた屈折面であり、前
記出射面と前記光学情報記録媒体の記録面との間隔が、
使用波長以下に設置されるものであり、前記反射面は入
射面からの光を反射する第１の反射面と前記第１の反射
面からの光を反射する第２の反射面を備えており、該第
１の反射面および該第２の反射面の少なくとも１方に回
折面を設けたことを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、出射面と光情報記録媒
体の記録面との間隔を極端に短く、ほぼ波長オーダーの
近接場光学系とすることにより、レンズ材質の屈折率に
比例してＮＡを大きくすることができる。

【００１３】また、第１の反射面および第２の反射面の
少なくとも一方に負のパワーを有する回折面を設けるこ
とにより、使用時の温度変化に起因する屈折率の低下に
よる結像位置のずれを補正し、決像位置のずれがほとん
ど生じることなく、使用時の温度変化等のいわゆる環境
変化に対して性能の安定した対物レンズを提供できる。
このときに、第２の反射面に式（４）を満足する回折面
を設けることにより、より結像位置のずれが生じにくい
対物レンズを得ることができる。 −０．０２＜ψＤ２／ψ＜０．００（４）ただし、ψＤ２：回折面（第３面）の回折によるパワー ψ：全系の屈折力

【００１４】また、前記第１の反射面を平面上の反射面
または正屈折力を有する反射面とすることで、対物レン
ズと光情報記録媒体の記盤面との間隔が狭くなり、省ス
ペース化を可能にする。

【００１５】また、前記反射面をミラー蒸着により形成
するのが好ましく、また、前記出射面は前記第１の反射
面の中央部の反射コーテイングを施していない部分であ
ることにより、出射面を反射コーティングを施さないこ
とで容易に形成することができる。

【００１６】また、前記第１の反射面を半透光性膜とす
ることが好ましく、第１の反射面をハーフミラー化する
ことにより、第１の反射面を透過する光の量を多くし
て、トータルの射出ビームの強度を高めることができ
る。

【００１７】また、前記第１の反射面には、光線の偏光
方向によって反射率および透過率が異なる偏光膜が付加
され、前記第２の反射面には偏光方同を変える波長板が
付加され、前記偏光膜は、前記入射面から入射した光に
対しては反射率を高め、前記第２の反射面で反射された
光に対しては透過率を高めるように光軸回りの方位角に
よって偏光特性が異なるように構成することが好まし
い。このように、第１の反射面に偏光膜を設けることに
よって、第１の反射面に入射面からの光が入射する時
は、反射率を高め、第２の反射面で波長板により偏光方
向を変えられた光が入射するときは透過率を高めて、ト
ータルの射出ビームの強度を高めることができる。これ
は、この対物レンズに直線偏光の光が入射し、入射面に
より発散された光束が第１の反射面に入射するとき、光
軸回りの方位角によって変更状態が異なるからである。
例えばある方位角ではｐ偏光、それと直交する方位角で
はｓ偏光で入射する。このとき第１の反射面に方位角に
よって偏光特性が異なる偏光板を設けて、反射率を高
め、第２の反射面に偏光方向を変えるλ／４波長板を付
加して、光がこの波長板を往復したとき直線偏光の向き
をかえて、再び第１の反射面に入射させることで、今度
は第１の反射面の透過率を高めることができる。第１の
反射面に付加する偏光膜は図１１のように偏光特性が異
なる領域がブロック化されたものであってもよい。な
お、波長板は、例えば結晶性物質からなる薄膜から形成
することができる。

【００１８】また、本発明の光ピックアップ装置は、光
源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の記録面に
集光するための対物レンズと、前記記録媒体からの光を
検出する検出器とを備えた光ピックアップ装置におい
て、前記対物レンズは、外部からの光が入射する入射面
と、外部ヘ光を出射させる出射面と、反射面とを有し、
下記の条件を満足することを特徴とする。０．５≦｜Ｒ１／ｆ｜≦２．０（Ｒ１＜０）（１）ｎ＞１．４（２）ｔ＞０．０１ｍｍ（３）

【００１９】ただし、Ｒ１：入射面の曲率半径（非曲面
の場合は、近軸曲率半径）ｎ：使用波長における屈折率ｔ：対物レンズの最も像側の面から光ピックアップ装置
に装填された光情報記録媒体の記録面までの空気換算距
離ｆ：使用波長における焦点距離

【００２０】この発明によれば、小型でかつＮＡの大き
くほぼ無収差の良好な性能を有する対物レンズを用いる
ことにより、コンパクトでかつ高密度な記録または再生
が可能な光ピックアップ装置を実現できる。また、対物
レンズと記録面との間隙を適切にしリムーバルディスク
対応が可能な光ピックアップ装置を実現できる。

【００２１】この場合、上述の対物レンズは単玉とする
ことができ、対物レンズが小型になり、装置を一層コン
パクトに構成できる。

【００２２】また、前記対物レンズの反射面は第１の反
射面と第２の反射面とを備えることが好ましい。

【００２３】また、本発明の別の光ピックアップ装置
は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の記
録面に集光するための対物レンズと、前記記録媒体から
の光を検出する検出器と、を備えた光ピックアップ装置
において、前記対物レンズは、単玉の対物レンズであ
り、外部からの光が入射する入射面と、外部へ光を出射
させる出射面と、反射面とを有し、前記入射面は光が入
射する側に凹面を向けた屈折面であり、前記出射面と前
記光ピックアップ装置に光学情報記録媒体が装填された
ときの記録面との間隔が使用波長以下に設置されてお
り、前記反射面は第１の反射面と第２の反射面を備えて
おり、該第１の反射面および該第２の反射面の少なくと
も１方に回折面を設けたことを特徴とする。

【００２４】この発明によれば、小型でかつＮＡの大き
くほぼ無収差の良好な性能を有する対物レンズを用いる
ことにより、コンパクトでかつ高密度な記録または再生
が可能な光ピックアップ装置を実現できる。また、対物
レンズと記録面との間隙を適切にしリムーバルディスク
対応が可能な光ピックアップ装置を実現できる。更に、
対物レンズに回折面を設けることにより、使用時の温度
変化に起因する屈折率の低下による結像位置のずれを補
正し、光学情報記録媒体の記録面に対し、決像位置のず
れがほとんど生じることがないから、使用時の温度変化
等のいわゆる環境変化に対して性能の安定した光ピック
アップ装置を実現できる。

【００２５】また、前記第２の反射面に回折面を設け、
上述の式（４）で表される回折面により、光学情報記録
媒体の記録面に対し、より結像位置のずれが生じにくい
光ピックアップ装置を実現できる。

【００２６】また、前記第１の反射面が平面状の反射面
または正屈折率を有する反射面であることにより、対物
レンズと記録面との間隙が狭くなり、光ピックアップ装
置において省スペース化が可能となる。また、前記反射
面をミラー蒸着により形成するのが好ましく、出射面を
反射コーティングを施さないことで容易に形成すること
ができる。

【００２７】また、前記第１の反射面を半透光性膜とす
ることが好ましく、第１の反射面をハーフミラー化する
ことにより、第１の反射面を透過する光の量を多くし
て、光学情報記録媒体の記録面に対するトータルの射出
ビームの強度を高めることができる。

【００２８】また、前記第１の反射面には、光線の偏光
方向によって反射率および透過率が異なる偏光膜が付加
され、前記第２の反射面には偏光方同を変える波長板が
付加され、前記偏光膜は、前記入射面から入射した光に
対しては反射率を高め、前記第２の反射面で反射された
光に対しては透過率を高めるように光軸回りの方位角に
よって偏光特性が異なるように構成することが好まし
い。このように、第１の反射面に偏光膜を設けることに
よって、第１の反射面に入射面からの光が入射する時
は、反射率を高め、第２の反射面で波長板により偏光方
向を変えられた光が入射するときは透過率を高めて、光
学情報記録媒体の記録面に対するトータルの射出ビーム
の強度を高めることができる。

【００２９】なお、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、或いはＭＤ等のディスク状の情報記録媒体
が挙げられる。一般に、光情報記録媒体の記録面上には
透明基板が存在する。

【００３０】また、情報記録媒体に対する情報の記録お
よび再生とは、上記のような情報記録媒体の情報記録面
上に情報を記録すること、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、記録だけ或いは再生だけ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、或る情報記録
媒体に対しては記録を行い、別の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、
或る情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別
の情報記録媒体に対しては記録及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。

【００３１】また、対物レンズとは、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枚のレンズを指す。本明細書中におい
て、対物レンズの開口数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
部品又は部材によって、光源からの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。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による第１、第２，
第３及び第４の実施の形態について図面を用いて説明す
る。

【００３３】〈第１の実施の形態〉

【００３４】図１は本発明の第１の実施の形態を示す対
物レンズの断面図である。

【００３５】図１に示すように、対物レンズ１は、反射
光学面を有する単玉レンズであって、光軸ｐを中心に形
成された凹面２と、凹面２に対向して凹面２から入射し
た光が反射するリング状の第１の反射面３と、第１の反
射面３の内周面に形成された出射面５と、凹面２の周囲
に形成され第１の反射面３からの光を出射面５に向けて
反射する第２の反射面４とを備える。

【００３６】図１の対物レンズ１は、光ディスク等の光
情報記録媒体についての記録または再生のために、装置
の光源から出た発散角の大きな光束を正レンズに入射さ
せ、この正レンズから射出した光束を、発散角の小さな
光束もしくは平行光束に変換し、この光束が凹面２から
入射する形態である。

【００３７】第１の反射面３と第２の反射面４とは、例
えばミラー蒸着により形成することができる。また、出
射面５は、第１の反射面３の反射コーティングの形成時
に例えばマスクで予め覆っておくことにより、反射コー
ティングを施さないことで形成することができる。

【００３８】対物レンズ１は、光束入射側の入射面であ
る凹面２が光源側に向くように配置されたとき、凹面２
の曲率半径Ｒ１、使用波長における屈折率ｎ、対物レン
ズ１の出射面５から光ディスク１０の記録面１０ａまで
の空気換算距離ｔ、及び使用波長における焦点距離ｆを
パラメータとして下記の条件（１）〜（３）を満足する
ように構成されている。

【００３９】０．５≦｜Ｒ₁／ｆ｜≦２．０（Ｒ１≦０）（１）ｎ＞１．４（２）ｔ＞０．０１ｍｍ（３）

【００４０】上述の条件式（１），（２）は、入射面
（凹面２）で発散された光束が、第１の反射面３である
外側輪帯部に有効に当るための条件である。条件式
（１）の上限以下であると、凹面２で発散された光束が
第１の反射面３に対して十分に拡がり、出射面５に当た
り難くなり、第１の反射面３で反射されずに透過してし
まう光量が少なくなり、光量の低下を抑えることができ
る。また、ワーキングデスタンスが短くならず、更に、
ＮＡを大きくすることが容易となる。

【００４１】条件（１）の下限以上であると、Ｒ１が小
さくならないので、入射面（凹面２）の加工が比較的容
易となり、加工困難性に起因するような製作時の誤差感
度を減少させることができる。

【００４２】また、条件（２）は条件（１）と相俟って
対物レンズの材質を適切に選ぶための条件である。この
条件（２）を満たす対物レンズの材料には、例えば、ア
クリル系、ポリオレフィン系、ポリカーボネイト系、ポ
リスチレン系などのプラスチック材料があるが、これら
には限定されない。

【００４３】また、条件（３）は、対物レンズ１と結像
面（記録面１０ａ）との間隔として必要な量を定めたも
のであり、下限以上であれば、対物レンズ１と光ディス
ク１０のカバーガラスとの間隙が少なくなりすぎること
はないため、カバーガラス上のゴミやキズの影響が比較
的小さく、同時にリムーバルディスク等ではレンズと接
触する可能性が低下し、リムーバルディスク対応が容易
となる。

【００４４】なお、対物レンズ１に平行光束でなく、発
散光束を入射させるときは入射面の凹面２の曲率をゆる
くすることが可能となり、レンズの設計としては更に容
易となるのはいうまでもない。また、対物レンズの製作
誤差などによる結像位置のずれに関しては、光源から出
た発散角の大きな光束を正レンズに入射させ、発散角を
狭く、または平行光束にするための正レンズを光軸方向
に移動させることにより、結像位置のずれを調整して結
像位置のずれの補正が可能である。

【００４５】上述の対物レンズ１は、入射面（凹面２）
が光源側に凹面を向けて光束入射側に配置できる負の屈
折面であり、第１の反射面３が平面または正屈折力の反
射面であり、第２の反射面４が正屈折力の反射面であ
り、出射面５が平面または光源側に凹面を向けた正の屈
折面からなる、いわゆるレトロフォーカス型のレンズを
単玉として構成したものであり、小型でＮＡの大きな対
物レンズを実現できる。

【００４６】ＮＡの大きい対物レンズを得るには、入射
ビーム径を大きくするか、または焦点距離を短くすれば
良いのであるが、入射ビーム径を大きくすると、対物レ
ンズの大型化またはレンズの縁厚の不足の原因となるた
め、対物レンズの焦点距離を短くすることが必要とな
る。

【００４７】対物レンズの焦点距離を短くすることはバ
ックフォーカスも短くなる。そこで、対物レンズを入射
瞳側の入射面に強い負の屈折力を持たせたいわゆるレト
ロフォーカス型の構成とすることにより、焦点距離が短
いにも拘らず、バックフォーカスの値を適切とすること
ができるのである。このとき、第２の反射面４に比較的
強い正の屈折力を持たせ、第１の反射面３は平面とする
ことも可能であり、この場合、製作時の加工がより容易
なものとなる。

【００４８】上記の如く、バックフォーカスの値を適切
なものとし、対物レンズ１と光ディスク１０の記録面１
０ａとの間隔ｔをｔ＞０．０１ｍｍとすることにより、
望ましくはｔ＞０．１ｍｍとすることにより、リムーバ
ルディスク対応可能で、従来のものよりも大きいＮＡ
０．８４程度の対物レンズを得ることができる。

【００４９】また、対物レンズ１の第１の反射面３、第
２の反射面４及び出射面５は非球面に構成されている。
また、入射面（凹面２）は、非球面に構成されてもよ
く、この場合、条件式（１）における曲率半径Ｒ１は近
軸曲率半径である。非球面は、光学設計においては、光
軸をＺ軸として、以下の式で表される。

【００５０】Ｚ＝（ｈ²／Ｒ）／（１＋√（１−（１＋
Ｋ）ｈ²／Ｒ²））＋Ａ₄・ｈ⁴＋Ａ₆・ｈ⁶＋Ａ₈ｈ⁸＋Ａ₁₀
ｈ¹⁰

【００５１】ここで、ｈは光軸からの距離、Ｒは中心の
曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀はそれ
ぞれ非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数で
ある。

【００５２】〈第２の実施の形態〉

【００５３】次に、図２により第２の実施の形態の対物
レンズを説明する。この対物レンズ１１は、図１に示す
対物レンズ１と比べ、第１の反射面を平面状に構成し、
第２の反射面に回折面を設けた点が異なり、その他の点
は同様の構成である。

【００５４】図２に示すように、対物レンズ１１は、中
心部に出射面３５を有する平板状の第１の反射面３２
と、回折面４２が形成された正屈折力を持つ第２の反射
面４２とを備える。対物レンズ１１の出射面３５と光デ
ィスク１０２の記録面１０２ａとの間隔ｔは使用波長以
下に設定できる。また、回折面４２は負のパワーを有
し、次の式（４）で表される。

【００５５】 −０．０２＜ψＤ₃／ψ＜０．００（ψＤ₃＜０）（４）但し、ψＤ₃：回折面の回折によるパワー ψ：全系の屈折力

【００５６】この対物レンズ１１によれば、出射面と光
情報記録媒体の記録面との間隔を極端に短くほぼ波長オ
ーダーの近接場光学系とすることにより、レンズ材質の
屈折率に比例してＮＡを大きくすることができる。ま
た、第２の反射面３２に回折面４２を設けることによ
り、温度上昇によりプラスチックレンズの屈折率が低下
したときに、入射面の凹面のパワーが弱まったとして
も、温度の上昇によって波長が長くなり、これにより回
折面による回折パワーが増大することで、互いに打ち消
し合う。これにより温度変化時の結像位置のずれを補正
し、温度変化時の結像位置の変動を小さく抑えることが
できる。なお、回折面は第１の反射面３１に設けてもよ
い。

【００５７】また、条件式（４）の下限以上であると、
回折面による負のパワーが強くならず、温度上昇時に焦
点距離が短くならず、結像位置が変動しない。また、上
限以下であると、回折面の補正効果が少なくならず、結
像位置の変動が小さくなる。また、対物レンズ１１は、
第１の反射面３２と出射面３５とを平面としているか
ら、より加工性が良好となる。

【００５８】次に、図１１により上述の実施の形態の変
形例を説明する。後述する図４のように、第１の反射面
において、入射面からの光束が反射する光束が反射する
領域と、第２の反射面からの光束が透過する領域とがオ
ーバーラップする場合、第１の反射面をハーフミラー化
し、光の一部を透過させ、一部を反射させる必要があ
る。このために、図１１のような偏光膜を第２面（第１
の反射面）に付加する。

【００５９】この偏光膜２０は、図１１に示すように、
全体として４分割され、ｓ偏光に対する反射率が高い領
域２０ａ、２０ｃと、ｐ偏光に対する反射率が高い領域
２０ｂ、２０ｄとからなる。領域２０ａ、２０ｃは互い
に隣接せず、同様に領域２０ｂ、２０ｄは互いに隣接し
ない。

【００６０】図４の対物レンズに直線偏光の光束が入射
し、凹面により発散された光束が第１の反射面に入射す
るとき、光軸回りの方位角によって偏光状態が異なる。
例えば、ある方位角ではｐ偏光、それと直交する方位角
ではｓ偏光で入射するから、方位角によって偏光特性が
異なる図１１の偏光膜２０により、反射率を高めること
ができる。なお、偏光膜の代わりに半透光性膜を第１の
反射面に付加してもよい。

【００６１】また、第２の反射面に偏光方向を変えるλ
／４波長板を付加すると、光束がこの波長板を往復した
とき、直線偏光の向きを変えて、再び第１の反射面に入
射すると、光束の透過率を高めることができ、好まし
い。

【００６２】〈第３の実施の形態〉

【００６３】次に、本発明の第３の実施の形態として上
述の図１に示す対物レンズ１を用いた光ピックアップ装
置を図１０により説明する。図１０に示す光ピックアッ
プ装置２０は、光ピックアップ光学系２１と、レーザダ
イオードからなる光源２２と、フォトダイオードからな
る受光センサ２３とを備え、光源２２からの光により光
ディスク１０の記録面１０ａから情報を読み取るように
構成されている。なお、光ピックアップ装置２０は、図
１０の横方向に光ディスク１０に対し自動的に移動でき
るようにオートサーボ機構（図示省略）を備え、また、
図１０の縦方向に自動的に移動するようにオートトラッ
キングサーボ機構（図示省略）を備える。

【００６４】光ピックアップ光学系２１は、光源２２か
らのレーザ光を回折する回折格子２４と、回折格子２４
からの光を光ディスク１０に向けて反射するとともに光
ディスク１０からの光を受光センサ２３に向けて透過さ
せるビームスプリッタ２５と、ビームスプリッタ２５で
反射した光を平行光にするコリメータレンズ２６と、コ
リメータレンズ２６からの平行光が入射し光ディスク１
０の記録面１０ａ上に集光させる上述の図１の対物レン
ズ１とを備える。

【００６５】対物レンズ１は、光ディスク１０に対し、
条件式（３）を満たすように配置される。好ましくは、
ｔ＞０．１ｍｍとなるように配置される。また、図１０
の光ピックアップ装置では対物レンズ１はフランジ部７
で光軸ｐに対しほぼ垂直方向に固定されている。

【００６６】図１０の光ピックアップ装置２０によれ
ば、光源２２からのレーザ光が回折格子２４で回折さ
れ、ビームスプリッタ２５で反射し、コリメータレンズ
２６で平行光にされてから、対物レンズ１の凹面２に対
し平行に入射する。この入射光は図１で説明したように
第１の反射面３及び第２の反射面４を介して出射面５か
ら光ディスク１０に向け出射する。この光が回転中の光
ディスク１０の記録面１０ａに照射され、その光が記録
面１０ａから反射し、その反射光が上述と逆の経路を辿
り、ビームスプリッタ２５を通過して受光センサ２３で
受光しその光の強弱を電気信号に変換することにより、
光ディスク１０に記録された情報を読み取ることができ
る。また、同様にして光ディスクに情報を書き込み記録
することも可能である。このように、小型でかつＮＡの
比較的大きい対物レンズ１を用いたので、光ピックアッ
プ装置をコンパクトに構成できるとともに、比較的高密
度の記録・再生が可能となる。

【００６７】〈第４の実施の形態〉

【００６８】次に、本発明の第４の実施の形態として上
述の図２に示す対物レンズ１１を用いた光ピックアップ
装置を図１２にしめす。この光ピックアップ装置３０
は、図１０における対物レンズに代えて図２の対物レン
ズ１１を配置し、対物レンズ１１と光情報記録媒体１０
２の記録面１０２ａとの間隙を光源２２の使用波長以下
に設置した構成であり、これら以外の部分には図１０と
同じ符号を付し、その説明は省略する。

【００６９】図１2の光ピックアップ装置３０によれ
ば、回折面を設けた対物レンズ１１を用いているから、
光情報記録媒体１４の記録面１５に対する温度変化時の
結像位置のずれを補正し、温度変化時の結像位置の変動
を小さく抑えることができる。これにより、光ピックア
ップ装置における温度変動に対し光ピックアップ性能が
安定する。対物レンズと記録面との間隙を適切にしリム
ーバルディスク対応が可能な光ピックアップ装置を実現
できる。また、出射面３５と光情報記録媒体１０２の記
録面１０２ａとの間隔を極端に短く、ほぼ波長オーダー
の近接場光学系とすることにより、レンズ材質の屈折率
に比例してＮＡを大きくでき、より高密度記録に対応で
き、好ましい。

【００７０】次に、本実施の形態に係わる対物レンズに
ついての実施例１〜４について説明する。次の表１に、
上述の条件式（１）〜（４）における各実施例の値をそ
れぞれ示す。なお、表１及び後述の表２〜表５における
実施例１〜実施例４の各対物レンズの第１面〜第４面
は、図１、図２の対物レンズの入射面（凹面）、第１の
反射面、第２の反射面、出射面とそれぞれ対応する。

【００７１】

【表１】

【実施例１】実施例１のレンズデータを次の表２に示
す。

【００７２】

【表２】なお、ｄは面間隔、ｎは屈折率である。

【００７３】実施例１の対物レンズは、図１に示すもの
と同様であり、入射面である凹面２に平行光を入射させ
たものである。この実施例１の対物レンズの収差図を図
３に示す。

【００７４】図１に示すように、この対物レンズは、凹
面２に対し平行光が入射することにより、凹面２で発散
された光束が、正の屈折力を有する第１の反射面３及び
第２の反射面４で収束され、出射面５（第１の反射面の
中央部で屈折面の部分）から出射し、記録面１０ａに結
像するものであり、上述の条件式（１）〜（３）を満足
する。これにより、反射光学面を含む小型の単玉レンズ
でＮＡが大きくほぼ無収差とすることができる。

【００７５】

【実施例２】実施例２のレンズデータを次の表３に示
す。

【００７６】

【表３】実施例２の対物レンズの断面図及び光軸上での光線径路
を図４に示し、また、実施例２の収差図を図５に示す。
図４のように、第１の反射面において、入射面からの光
束が反射する光束が反射する領域と、第２の反射面から
の光束が透過する領域とがオーバーラップしており、第
１の反射面をハーフミラー化し、光の一部を透過させ、
一部を反射させるために、図１１のような偏光膜を第２
面（第１の反射面）に付加している。

【００７７】

【実施例３】実施例３のレンズデータを次の表４に示
す。

【００７８】

【表４】実施例３の対物レンズの断面図及び光軸上での光線径路
を図６に示す。また、実施例３の収差図を図７に示す。

【００７９】上述の実施例２および実施例３は、実施例
１の対物レンズと比べ、反射面である第２面、出射面で
ある第４面を平面とした以外は、基本的構成が同様であ
る。実施例１と同様に各条件式（１）〜（３）を満足す
ることにより、反射光学面を含む小型の単玉レンズでＮ
Ａが大きくほぼ無収差とすることができる。

【００８０】

【実施例４】実施例４のレンズデータを次の表５に示
す。

【００８１】

【表５】実施例４の対物レンズの断面図と光軸上での光線径路を
図８に示す。また実施例４の収差図を図９に示す。

【００８２】また、実施例４の対物レンズは、ｆＢを極
端に短く、ほぼ波長オーダーとしたいわゆる近接場光学
系としたものであり、レンズの材質の屈折率ｎを、ｎ＞
１．４とすることにより、ｎ≒１．０の空気中に出射し
結像する光学系に比べて更にＮＡを大きくすることがで
きる。

【００８３】更に、実施例４の対物レンズは、第２の反
射面に回折面を設けている。この回折面は下記の光路差
関数（数１）により表すことができる。

【００８４】

【数１】

【００８５】この回折面を設けることにより、使用時の
温度変化に起因する、レンズ材質の屈折率の変動による
結像位置のズレを防止する効果を持たせることができ、
対物レンズとしての性能の安定化を実現できる。具体的
には、下記の数２の条件を満足することにより温度補償
が達成できる。

【００８６】

【数２】実施例４の対物レンズでは、上式に鑑み上述した式
（４）を満足するようにしたものである。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、小型でかつＮＡの大き
な単玉の反射光学面を含む対物レンズ、この対物レンズ
を含み対物レンズと光情報記録媒体の記録面との間隙を
適切にしリムーバルディスク対応が可能な光ピックアッ
プ装置及びこの光ピックアップ装置を含む記録再生装置
を提供できる。

【００８８】また、反射光学面を含む対物レンズを近接
場光学系として使用する場合、使用時の温度変化に起因
する結像位置のずれを補正し、結像位置のずれが殆ど生
じない対物レンズ、この対物レンズを含む光ピックアッ
プ装置及びこの光ピックアップ装置を含む記録再生装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態及び実施例１の対物
レンズの断面及び光軸上での光線径路を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の対物レンズの断面
及び光軸上での光線径路を示す図である。

【図３】実施例１の対物レンズの収差図である。

【図４】実施例２の対物レンズの断面及び光軸上での光
線径路を示す図である。

【図５】実施例２の対物レンズの収差図である。

【図６】実施例３の対物レンズの断面及び光軸上での光
線径路を示す図である。

【図７】実施例３の対物レンズの収差図である。

【図８】実施例４の対物レンズの断面及び光軸上での光
線径路を示す図である。

【図９】実施例４の対物レンズの収差図である。

【図１０】図１の対物レンズを用いた第３の実施の形態
の光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。

【図１１】第１及び第２の実施の形態についての変形例
を説明するための偏光膜の平面図である。

【図１２】図２の対物レンズを用いた第４の実施の形態
の光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。

【符号の説明】

１，１１対物レンズ２，１２凹面（入射面）３，３１第１の反射面４，３２第２の反射面５，３５出射面４２回折面１０，１０２光ディスク（光情報記録媒体）１０ａ，１０２ａ記録面２０，３０光ピックアップ装置２３光源２１光ピックアップ光学系２６コリメータレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H087 KA13 PA01 PB01 QA03 QA07 RA00 RA05 RA12 RA13 RA33 RA46 TA04 TA06 UA01 5D119 AA11 AA22 BA01 CA06 DA01 DA05 FA05 JA44 JA47 JA48 JA64 JB01 JB03 JB06 KA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光情報記録媒体について記録または再生
を行うための対物レンズであって、外部からの光が入射する凹面状の入射面と、外部ヘ光を
出射させる出射面と、反射面と、を有し、下記の条件を
満足することを特徴とする対物レンズ。０．５≦｜Ｒ１／ｆ｜≦２．０（Ｒ１＜０）ｎ＞１．４ｔ＞０．０１ｍｍただし、Ｒ１：入射面の曲率半径（非球面の場合は、近
軸曲率半径）ｎ：使用波長における屈折率ｔ：対物レンズの最も像側の面から像面までの空気換算
距離ｆ：使用波長における焦点距離
【請求項２】単玉であることを特徴とする請求項１に
記載の対物レンズ。
【請求項３】前記反射面は第１の反射面と第２の反射
面とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の対物レンズ。
【請求項４】光情報記録媒体について記録又は再生を
行うための単玉の対物レンズであって、外部からの光が
入射する入射面と、外部ヘ光を出射させる出射面と、反
射面と、を有し、前記入射面は光が入射する側に凹面を向けた屈折面であ
り、前記出射面と前記光学情報記録媒体の記録面との間
隔が、使用波長以下に設置されるものであり、前記反射
面は入射面からの光を反射する第１の反射面と前記第１
の反射面からの光を反射する第２の反射面を備えてお
り、該第１の反射面および該第２の反射面の少なくとも
１方に回折面を設けたことを特徴とする対物レンズ。
【請求項５】前記第２の反射面に回折面を設け、該回
折面は次式で表されることを特徴とする請求項４に記載
の対物レンズ。 −０．０２＜ψＤ２／ψ＜０．００ただし、ψＤ２：回折面（第３面）の回折によるパワー ψ：全系の屈折力
【請求項６】前記第１の反射面が平面状の反射面また
は正屈折力を有する反射面であることを特徴とする請求
項３，４または５に記載の対物レンズ。
【請求項７】前記反射面がミラー蒸着により形成され
ていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に
記載の対物レンズ。
【請求項８】前記出射面は前記第１の反射面の中央部
の反射コーテイングを施していない部分であることを特
徴とする請求項３，４，５または６に記載の対物レン
ズ。
【請求項９】前記第１の反射面が半透光性膜であるこ
とを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の対
物レンズ。
【請求項１０】前記第１の反射面には、光線の偏光方
向によって反射率および透過率が異なる偏光膜が付加さ
れ、前記第２の反射面には偏光方同を変える波長板が付
加され、前記偏光膜は、前記入射面から入射した光に対
しては反射率を高め、前記第２の反射面で反射された光
に対しては透過率を高めるように光軸回りの方位角によ
って偏光特性が異なることを特徴とする請求項３〜８の
いずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項１１】光源と、前記光源からの光束を光情報
記録媒体の記録面に集光するための対物レンズと、前記
記録媒体からの光を検出する検出器と、を備えた光ピッ
クアップ装置において、前記対物レンズは、外部からの
光が入射する入射面と、外部ヘ光を出射させる出射面
と、反射面と、を有し、下記の条件を満足することを特
徴とする光ピックアップ装置。０．５≦｜Ｒ１／ｆ｜≦２．０（Ｒ１＜０）ｎ＞１．４ｔ＞０．０１ｍｍただし、Ｒ１：入射面の曲率半径（非曲面の場合は、近
軸曲率半径）ｎ：使用波長における屈折率ｔ：対物レンズの最も像側の面から光ピックアップ装置
に装填された光情報記録媒体の記録面までの空気換算距
離ｆ：使用波長における焦点距離
【請求項１２】前記対物レンズは単玉であることを特
徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】前記対物レンズの反射面は第１の反射
面と第２の反射面とを備えることを特徴とする請求項１
１または請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】光源と、前記光源からの光束を光情報
記録媒体の記録面に集光するための対物レンズと、前記
記録媒体からの光を検出する検出器と、を備えた光ピッ
クアップ装置において、前記対物レンズは、単玉の対物レンズであり、外部から
の光が入射する入射面と、外部へ光を出射させる出射面
と、反射面と、を有し、前記入射面は光が入射する側に凹面を向けた屈折面であ
り、前記出射面と前記光ピックアップ装置に光学情報記
録媒体が装填されたときの記録面との間隔が使用波長以
下に設置されており、前記反射面は第１の反射面と第２
の反射面を備えており、該第１の反射面および該第２の
反射面の少なくとも１方に回折面を設けたことを特徴と
する光ピックアップ装置。
【請求項１５】前記第２の反射面に回折面を設け、該
回折面は次式で表される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。 −０．０２＜ψＤ２／ψ＜０．００ただし、ψＤ２：回折面（第３面）の回折によるパワー ψ：全系の屈折力
【請求項１６】前記第１の反射面が平面状の反射面ま
たは正屈折率を有する反射面であることを特微とする請
求項１３，１４または１５に記載の光ピックアップ装
置。
【請求項１７】前記反射面がミラー蒸着により形成さ
れていることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか
１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】前記出射面は前記第１の反射面の中央
部の反射コーティングを施していない部分であることを
特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の光
ピックアップ装置。
【請求項１９】前記第１の反射面が半透光性膜である
ことを特徴とする請求項１３〜１８のいすれか１項に記
載の光ピックアップ装置
【請求項２０】前記第１の反射面には、光線の偏光方
向によって反射率および透過率が異なる偏光膜が付加さ
れ、前記第２の反射面には偏光方向を変える波長板が付
加され、前記偏光膜は、前記入射面から入射した光に対
しては反射率を高め、前記第２の反射面で反射された光
に対しては透過率を高めるように光軸回りの方位角によ
って、偏光特性が異なることを特徴とする請求項１３〜
１８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。