JP2002334468A - 光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用の対物レンズ - Google Patents

光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用の対物レンズ

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JP2002334468A JP2001136881A JP2001136881A JP2002334468A JP 2002334468 A JP2002334468 A JP 2002334468A JP 2001136881 A JP2001136881 A JP 2001136881A JP 2001136881 A JP2001136881 A JP 2001136881A JP 2002334468 A JP2002334468 A JP 2002334468A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】異なる光情報記録媒体に対して情報の記録又は
再生を行う場合に、いずれの光情報記録媒体に対しても
情報の再生を的確に行える光ピックアップ装置及びその
対物レンズを提供する。 【解決手段】第1光源からの光束を用いて第1の光情報
記録媒体(ここではDVD)に対して情報の記録又は再
生を行う際に、光軸に近い側の内側光学領域を通過する
第1光束と、光軸から遠い側の外側光学領域を通過する
第3光束とが形成する波面の波面収差が最小となる像面
において、前記内側光学領域と前記外側光学領域の間の
中間光学領域を通る第2光束の透過率が、前記第1光束
の透過率及び前記第3光束の透過率より低くすること
で、サイドローブSvを抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、異なる光情報記録媒体
に対して情報を記録および/または再生するための光ピ
ックアップ装置および光ピックアップ装置用の対物レン
ズに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、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装置を用いて情報の記録又は再生を
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
ンズを用いて、記録面上に必要な開口数でレーザ光を収
束する光ピックアップ装置が各種提案されている。
【0003】そのような光ピックアップ装置において、
特開平11―96585号公報に記載されているごとき
対物レンズが広く使用されている。この対物レンズは、
対物レンズの1つの光学面を光軸近傍の第1分割面と、
第1分割面との間に第2分割面を挟んで位置する第3分
割面とに分割された光学面で構成し、DVDの記録又は
再生の際には、主に第1分割面と第3分割面を通過した
光束を利用し、CDの記録又は再生の際には、主に第1
分割面と第2分割面を通過した光束を利用するものであ
る。
【0004】ここで、かかる光ピックアップ装置におい
て、第2分割面を小さくすると、CD系の光ディスク
(CD−R、CD−RW、CD−Video、CD−R
OM等)に対する記録又は再生時の波面収差が大きくな
り、逆に第2分割面を大きくすると、DVDの光利用効
率が悪化し、DVD系の記録可能な光ディスク(DVD
―RAM、DVD―R、DVD―RW、DVD+RW
等)ヘの記録が困難となるばかりか、再生時においても
レーザ光源のパワーを大きくする必要が生じていた。
【0005】また、回折素子を使用した光ピックアップ
装置用の光学系も種々提案されている。特開平9―54
973号公報には、波長635nmの光束については透
過光(0次回折光)、波長785nmの光束については
−1次回折光を利用するホログラム光学素子を用いた光
学系、および波長635nmの光束については+1次回
折光、波長785nmの光束については透過光(0次回
折光)を利用するホログラム光学素子を用いた光学系が
開示されている。
【0006】更に、特開平10―283668号公報に
は、波長650nmの光束については100%透過さ
せ、波長780nmの光束については1次回折させるホ
ログラム型リングレンズを備えた光学系が開示されてい
る。又、本出願人により出願された特願2000−01
3071号では、波長の異なる二つの光源に対して同じ
回折次数を利用する回折素子を利用した光ピックアップ
装置が提案されている。
【0007】上述した出願明細書に記載されている光ピ
ックアップ装置は、第1の光源からの光束については、
対物レンズの回折パターンからの+1次回折光を利用す
ることにより、DVDに対して情報の記録および/また
は再生を行い、第2の光源からの光束については、対物
レンズの回折パターンからの+1次回折光利用すること
により、CDに対して情報の記録および/または再生を
行うものである。
【0008】より具体的な一つの実施形態としては、そ
の第1の光源の波長λ1は約650nmであり、第2の
光源の波長λ2は約780nmである。そして、対物レ
ンズの少なくとも1つの面に設けられた回折パターン
は、光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源から
の光束における、前記対物レンズの回折パターンの最も
光軸から離れた円周からの+1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
の光源からの光束における、前記対物レンズの回折パタ
ーンの最も光軸側の円周からの+1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、 NAH1 < 0.6 (1) 0 ≦ NAL1 ≦ 0.45 (2) の条件を満足するものである。
【0009】このとき、開口数NAH1から開口数0.
6までの光束は、対物レンズの屈折面だけを通過する
か、第2の回折面を通過する。上記の回折素子を使用し
た光学系はいずれも、CDの光学特性を所望のものとし
ながら、DVDの記録または再生時において、光束全体
にわたり球面収差を最小とし、また透過率を最大にする
ことで、DVDの性能を改善しようとしたものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
11―96585号と特願2000―013071のレ
ンズを試作し、DVD、CDの光利用効率、再生性能を
比較した結果、後者は、DVD、CDの信号レベル、C
Dの再生性能に優れるものの、DVDの再生性能に関し
ては、一般的にかえって悪化することが分かった。
【0011】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、異なる光情報記録媒体に対して情報の記録
又は再生を行う場合に、いずれの光情報記録媒体に対し
ても情報の再生を的確に行える光ピックアップ装置及び
その対物レンズを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の光ピッ
クアップ装置は、透明基板の厚さがt1である第1の光
情報記録媒体に対して光束を照射することで情報の記録
又は再生を行うようになっている波長λ1の第1光源
と、透明基板の厚さがt2(t1<t2)である第2の光
情報記録媒体に対して光束を照射することで情報の記録
又は再生を行うようになっている波長λ2(λ1<λ2
である第2光源と、前記第1及び前記第2光源から出射
された光束を、前記第1及び前記第2光情報記録媒体の
透明基板を介して情報記録面に集光させる集光光学系
と、を有する光ピックアップ装置において、前記集光光
学系を構成する光学素子の少なくとも一つの光学面に、
回折輪帯を有する回折部が形成されており、又、前記集
光光学系を構成する光学素子の光学面に、光軸に交差す
る方向に光軸からの距離を異ならせて3つ以上の光学領
域が形成されており、前記第1光源からの光束を用いて
前記第1の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生
を行う際に、光軸に近い側の内側光学領域を通過する第
1光束と、光軸から遠い側の外側光学領域を通過する第
3光束とが形成する波面の波面収差が最小となる像面に
おいて、前記内側光学領域と前記外側光学領域の間の中
間光学領域を通る第2光束の透過率が、前記第1光束の
透過率及び前記第3光束の透過率より低いことを特徴と
する。ここで、前記第1光束と前記第3光束とが形成す
る波面の波面収差が最小となる像面とは、例えば前記集
光光学系の合焦時における前記第1の光情報記録媒体の
記録面をいう。以下、本発明について説明する。尚、光
軸に交差する方向に光軸からの距離を異ならせて形成さ
れる3つ以上の前記光学領域は、同じ光学素子における
一つの光学面に全て形成されていても良く、同じ光学素
子の異なる光学面に各々形成されていても良く、或いは
異なる光学素子の複数の光学面にわたって形成されてい
ても良い。すなわち、前記集光光学系全体で、3つ以上
の前記光学領域が形成されていれば足りる。
【0013】まず、第1の光情報記録媒体としてDVD
を例に取り、第2の光情報記録媒体としてCDを例に取
り説明を行う。DVDの再生性能の向上を図るには、D
VDの情報面上の結像スポットのスポット径を小さく
し、且つサイドローブを小さくすることで達成されるこ
とが判っている。
【0014】図1(a)は、CDに対する情報記録又は
再生時の情報記録面上におけるスポットプロファイル例
を示す図であり、図1(b)は、DVDに対する情報記
録又は再生時の情報記録面上におけるスポットプロファ
イル例を示す図である。各図において、縦軸が光量を示
し、横軸が中心からの位置を示している。
【0015】図1(a)から明らかであるが、CDのス
ポットプロファイルは、スポット径を大きくする必要か
らメインローブMcを太くしており、またCDの開口数
の外側でフレア光を形成すべく、サイドローブScも明
確なものとなっている。
【0016】これに対し、図1(b)に示すように、D
VDのスポットプロファイルは、スポット径を小さくす
る必要からメインローブMvを細くしている。ところ
が、スポット径を小さくするために、開口数を増大させ
る手法を採用すると、DVDの記録面が傾いたときに発
生するコマ収差が大きくなり、それによりサイドローブ
Svが増大する。サイドローブSvが増大すると、光ピ
ックアップ装置においてジッターが増大し、DVDの再
生性能が悪化することが知られている。
【0017】これに対し、本発明者らは、鋭意研究の結
果、前記第1光源からの光束を用いて前記第1の光情報
記録媒体(ここではDVD)に対して情報の記録又は再
生を行う際に、光軸に近い側の内側光学領域を通過する
第1光束と、光軸から遠い側の外側光学領域を通過する
第3光束とが形成する波面の波面収差が最小となる像面
において、前記内側光学領域と前記外側光学領域の間の
中間光学領域を通る第2光束の透過率を、前記第1光束
の透過率及び前記第3光束の透過率より低くすること
で、サイドローブSvを抑制できることを発見したので
ある。前記第2光束の透過率を低減する手法について
は、実施例を例に取り具体的に後述する。
【0018】請求項2に記載の光ピックアップ装置は、
前記第2光源からの光束を用いて前記第2の光情報記録
媒体(ここではCD)に対して情報の記録又は再生を行
う際に、前記第1光束と前記第2光束とが形成する波面
の波面収差が最小となる像面において、前記第3光束の
透過率が、前記第1光束の透過率及び前記第2光束の透
過率より低いので、フレア光となるべき第3光束の光量
を低め、それにより情報の記憶又は再生時において、第
3光束が光検出器によって検出される、いわゆる誤検出
の恐れを抑制できる。ここで、前記第1光束と前記第2
光束とが形成する波面の波面収差が最小となる像面と
は、例えば前記集光光学系の合焦時における前記第2の
光情報記録媒体の記録面をいう。
【0019】請求項3に記載の光ピックアップ装置は、
前記集光光学系が、前記第1光源又は前記第2光源から
の光束の発散度を小さくするように変更するカップリン
グ光学系と、少なくとも光軸方向に変移可能となってい
る対物レンズとを有し、前記対物レンズの少なくとも一
つの光学面に、前記回折輪帯を有する回折部を形成し、
又、前記対物レンズの一つの光学面に、光軸に交差する
方向に前記3つ以上の光学領域を形成した前記光学素子
であると、有限倍率で対物レンズを用いる場合に比べ
て、前記対物レンズの設計を容易に行うことができる。
但し、前記対物レンズの一つの光学面に一つの光学領域
を形成し、他の光学面に二つ以上の光学領域を形成して
も良く、或いは前記対物レンズの一つの光学面に二つの
光学領域を形成し、他の光学面に一つ以上の光学領域を
形成しても良い。
【0020】請求項4に記載の光ピックアップ装置は、
少なくとも前記第2光束が、前記回折部を通過すること
で、前記第1の光情報記録媒体(ここではDVD)に対
して情報の記録又は再生を行う際におけるその透過率
を、前記第1光束の透過率及び前記第3光束の透過率よ
り低くすることができる。
【0021】請求項5に記載の光ピックアップ装置は、
少なくとも前記第3光束が、前記回折部を通過すること
で、前記第2の光情報記録媒体(ここではCD)に対し
て情報の記録又は再生を行う際におけるその透過率を、
前記第1光束の透過率及び前記第2光束の透過率より低
くすることができる。
【0022】請求項6に記載の光ピックアップ装置は、
少なくとも前記第1光束が、前記回折部を通過すること
で、前記第1の光情報記録媒体例えばDVD及び前記第
2の光情報記録媒体例えばCDの双方に対して収差補正
などを行うことができる。
【0023】請求項7に記載の光ピックアップ装置用の
対物レンズは、透明基板の厚さがt 1である第1の光情
報記録媒体に対して光束を照射することで情報の記録又
は再生を行うようになっている波長λ1の第1光源と、
透明基板の厚さがt2(t1<t2)である第2の光情報
記録媒体に対して光束を照射することで情報の記録又は
再生を行うようになっている波長λ2(λ1<λ2)であ
る第2光源と、前記第1及び前記第2光源から出射され
た光束を、前記第1及び前記第2光情報記録媒体の透明
基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを備え
た集光光学系と、を有する光ピックアップ装置におい
て、前記対物レンズの少なくとも一つの光学面に、回折
輪帯を有する回折部が形成されており、又、前記集光光
学系を構成する光学素子の光学面に、光軸に交差する方
向に光軸からの距離を異ならせて3つ以上の光学領域が
形成されており、前記第1光源からの光束を用いて前記
第1の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行
う際に、光軸に近い側の内側光学領域を通過する第1光
束と、光軸から遠い側の外側光学領域を通過する第3光
束とが形成する波面の波面収差が最小となる像面におい
て、前記内側光学領域と前記外側光学領域の間の中間光
学領域を通る第2光束の透過率が、前記第1光束の透過
率及び前記第3光束の透過率より低いことを特徴とす
る。本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明の作用
効果と同様である。
【0024】請求項8に記載の光ピックアップ装置用の
対物レンズは、前記第2光源からの光束を用いて前記第
2の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う
際に、前記第1光束と前記第2光束とが形成する波面の
波面収差が最小となる像面において、前記第3光束の透
過率が、前記第1光束の透過率及び前記第2光束の透過
率より低いことを特徴とする。本発明の作用効果は、請
求項2に記載の発明の作用効果と同様である。
【0025】請求項9に記載の光ピックアップ装置用の
対物レンズは、前記集光光学系が、前記第1光源又は前
記第2光源からの光束の発散度を小さくするように変更
するカップリング光学系を有し、前記対物レンズは、少
なくとも光軸方向に変移可能となっていることを特徴と
する。本発明の作用効果は、請求項3に記載の発明の作
用効果と同様である。
【0026】請求項10に記載の光ピックアップ装置用
の対物レンズは、少なくとも前記第2光束が、前記回折
部を通過することを特徴とする。本発明の作用効果は、
請求項4に記載の発明の作用効果と同様である。
【0027】請求項11に記載の光ピックアップ装置用
の対物レンズは、少なくとも前記第3光束が、前記回折
部を通過することを特徴とする。本発明の作用効果は、
請求項5に記載の発明の作用効果と同様である。
【0028】請求項12に記載の光ピックアップ装置用
の対物レンズは、少なくとも前記第1光束が、前記回折
部を通過することを特徴とする。本発明の作用効果は、
請求項6に記載の発明の作用効果と同様である。
【0029】本明細書中で用いる「回折部」とは、光学
素子の表面に、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部分のことをい
う。レリーフの形状としては、例えば、後述する図3
(b)に示すように、対物レンズの表面に、光軸を中心
とする略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り、そのよ
うな形状を特に「回折輪帯」という。
【0030】本明細書中において、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、かかるレンズ群とは、少なくとも1枚
以上(例えば2枚)のレンズを指すものである。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(像側)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を通過する光束の開口数
NAを指すものである。また、本明細書中では必要開口
数NAは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定され
ている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対
して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再
生をするために必要なスポット径を得ることができる回
折限界性能の対物レンズの開口数を示す。
【0031】本明細書中において、第2の光情報記録媒
体とは、例えば、CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等の
各種CD系の光ディスクをいい、第1の光情報記録媒体
とは、DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW,DVD-Video等
の各種DVD系の光ディスクを意味するものである。更
に、本明細書中で透明基板の厚さtといった時は、t=
0を含むものである。
【0032】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明をさ
らに詳細に説明する。図2は、本実施の形態にかかる光
ピックアップ装置の概略構成図である。図2において、
光ピックアップ装置は、第1の光情報記録媒体(例えば
DVD)に対して記録および/または再生を行うための
第1光源11と、第2の光情報記録媒体(例えばCD)
に対して記録および/または再生を行うための、第1光
源11とは波長の異なる第2光源12とを備え、それぞ
れの光源から射出される発散光束の発散角を所望の発散
角に変換するカップリングレンズ21,22と、上記光
束をほぼ一つの方向に進むように合成する光合成手段で
あるビームスプリッタ62と、ビームスプリッタ62か
らの光束を光情報記録媒体の情報記録面5に集光する対
物レンズ3と、光情報記録媒体からの反射光を受光する
光検出器41、42とを備えている。図中、8は絞り、
9はシリンドリカルレンズ、71,72は1/4波長
板、15は光源11からの発散光束の発散度を小さくす
るためのカップリングレンズ、16は凹レンズ、17は
反射光束を分離するためのホログラム、61は情報記録
面からの反射光を光り検出器41に向けるためのビーム
スプリッタである。尚、本実施の形態における集光光学
系は、DVD使用時には、カップリングレンズ15,2
1、ビームスプリッタ61,62,1/4波長板71及
び対物レンズ3により構成し、CD使用時には、カップ
リングレンズ22ビームスプリッタ62,1/4波長板
72及び対物レンズ3により構成する。対物レンズ3
は、不図示のアクチュエータにより光軸方向に変移自在
となっている。
【0033】図3は、対物レンズに設けた回折部の例を
模式的に示した図である。ここで、集光光学系から出射
される光束の最良像点における波面収差が0.001λ
rms以下、すなわち幾何光学的に無収差であると見な
せる場合に、集光光学系の最大開口数NA1が0.6の
とき、この光束を、光軸近傍の第1光束(0≦NA<N
AL)と、前記第1光束の外側の第2光束(NAL≦N
A≦NAH)と、前記第2光束の外側の第3光束(NA
H<NA≦0.6)に分割する。例えば図3(b)に示
す対物レンズで、第1光束は内側光学領域を通過し、第
2光束は中間光学領域を通過し、第3光束は外側光学領
域を通過する。
【0034】各光束に対して一様な透過率を与えたとき
のビーム径とサイドローブ比を計算した結果を表1、表
2に示す。表1には、NAL=0.34、NAH=0.
47の場合を示し、表2には、NAL=0.39、NA
H=0.47の場合を示している。ビーム径は強度がピ
ーク強度の13.5%となる径で定義し、サイドローブ
比は一次のサイドローブのピーク強度と、メインローブ
のピーク強度の比をとったものである。尚、表中の透過
率はシュミレーション計算結果によるものであり、実際
には、素材自体の透過率、金型切削工具の形状、抜き勾
配などに起因して、透過率は若干低下する傾向がある。
【表1】
【表2】
【0035】表1、表2を考察するに、DVD使用時に
おける第2光束の透過率を小さくすることで、サイドロ
ーブ比が小さくなることがわかった。表2の場合は、サ
イドローブは小さくなるが、表1と比較してスポット径
が大きくなることが傾向にある。表2の例(D)のケー
スの場合、ビーム径が1.7%増加しており、開口数が
見かけ上0.59となるが、DVDの開口数の公差とし
て、0.6±0.01が一般的なのでこの範囲ならば間
題ないと考えられる。また、通常半導体レーザからの発
散角が大きい程、光強度が小さくなるので、アポダイゼ
ーション効果があらわれビーム径が大きくなり、サイド
ローブが小さくなるが、そのような場合でもサイドロー
ブをさらに減少させる効果がある。以下、第2光束の透
過率を低減させる手法について説明する。
【0036】(1)対物レンズ3の内側光学領域、中間
光学領域、外側光学領域とも回折部を設ける(図3
(b)参照)。内側光学領域、外側光学領域の回折部
は、DVD使用時の波長λ1に対しては、一次回折光が
最大となるようにブレーズ化(回折部の形状・ピッチを
最適設計すること)されており、内側光学領域と外側光
学領域のブレーズ化に用いた波長(以下、ブレーズ化波
長という)をそれぞれλB1、λB3としたときに、内
側光学領域はDVDとCDの共用領域であるので、λ1
≦λB1≦λ2とする。一方、外側光学領域は主にDV
Dに使用する領域なので、λ1≦λB3≦(λ1×λ
2)l/2とする。中間光学領域は、主にCDに使用する
領域なので、波長λ2に対しては一次回折光が最大とな
るようにブレーズ化されており、そのブレーズ化波長を
それぞれλB2としたときに、λB2≧λ2とする。具
体的には、λ1=650nm、λ2=780nmとした
ときに、各ブレーズ化波長を以下のように設定する。 λB1=710nm λB2=920nm λB3=650nm このとき、透過率は表3で示すものとなる。尚、光学系
の吸収、散乱、反射等の影響を無視して考える(以下、
同様)。
【表3】
【0037】ここで、回折次数mにおいて、ブレーズ化
波長をλBとすると、波長λB’における回折効率ηは
次式で表せる。 η=sinc2(α−m) (3) 但し、sinc(x)=(sin(πx)/πx)、α
=λB/λB’
【0038】(2)対物レンズ3の内側光学領域、中間
光学領域、外側光学領域とも回折部を設ける(図3
(b)参照)。内側光学領域、外側光学領域の回折部
は、DVD使用時の波長λ1に対しては、一次回折光が
最大となるようにブレーズ化されており、内側光学領域
と外側光学領域のブレーズ化波長をそれぞれλB1、λ
B3としたときに、内側光学領域はDVDとCDの共用
領域であるので、λ1≦λB1≦λ2とする。一方、外
側光学領域は、主にDVDに使用する領域なので、λ1
≦λB3≦(λ1×λ2) l/2とする。中間光学領域
は、主にCDに使用する領域なので、波長λ2に対して
は2次回折光が最大となるようにブレーズ化されてお
り、そのブレーズ化波長をそれぞれλB2としたとき
に、0.8λ1<λB2<1.2λ2とする。具体的に
は、λ1=650nm、λ2=780nmとしたとき
に、各ブレーズ化波長を以下のように設定する。 λB1=710nm λB2=780nm λB3=650nm このとき、透過率は表4で示すものとなる。
【表4】
【0039】(3)対物レンズ3の内側光学領域、中間
光学領域、外側光学領域とも回折部を設ける(図3
(b)参照)。内側光学領域の回折部は、DVD使用時
の波長λ1に対しては、一次回折光が最大となるように
ブレーズ化されており、内側光学領域と外側光学領域の
ブレーズ化波長をそれぞれλB1としたときに、内側光
学領域はDVDとCDの共用領域であるので、λ1≦λ
B1≦λ2とする。中間光学領域は、主にCDに使用す
る領域なので、波長λ2に対しては2次回折光が最大と
なるようにブレーズ化されており、そのブレーズ化波長
をそれぞれλB2としたときに、0.8λ1<λB2<
1.2λ2とする。更に、外側光学領域は、主にDVD
に使用する領域なので、DVD使用時の波長λ1に対し
ては、2次回折光が最大となるようにブレーズ化化され
ており、そのブレーズ化化波長をそれぞれλB3とした
ときに、0.8λ1<λB3<1.2λ1とする。具体
的には、λ1=650nm、λ2=780nmとしたと
きに、各ブレーズ化波長を以下のように設定する。 λB1=710nm λB2=780nm λB3=650nm このとき、透過率は表5で示すものとなる。尚、表5に
おいてCD使用時における外側光学領域の透過率が低く
なっているが、この領域を通過する光束は、CD使用時
にはフレア光となるので、問題はない。
【表5】
【0040】(4)対物レンズ3において、第1光束の
みが通過する内側光学領域に屈折面を形成し、第2光束
のみが通過する中間光学領域に回折部を形成し、第3光
束のみが通過する外側光学領域に屈折面を形成する(図
3(d)参照)。中間光学領域は、主にCDに使用する
領域なので、その回折部は、CD使用時の波長λ2に対
しては2次回折光が最大となるようにブレーズ化されて
おり、そのブレーズ化波長をそれぞれλB2としたとき
に、0.8λ2<λB2<1.2λ2とする。具体的に
は、λ1=650nm、λ2=780nmとしたとき
に、λB2=780nmとする。このとき、透過率は表
6で示すものとなる。
【表6】
【0041】(5)対物レンズ3において、第1光束の
みが通過する内側光学領域に屈折面を形成し、第2光束
のみが通過する中間光学領域に回折部を形成し、第3光
束のみが通過する外側光学領域に回折部を形成する(図
3(e)参照)。中間光学領域は、主にCDに使用する
領域なので、その回折部は、CD使用時の波長λ2に対
しては2次回折光が最大となるようにブレーズ化されて
おり、そのブレーズ化波長をそれぞれλB2としたとき
に、0.8λ2<λB2<1.2λ2とする。外側光学
領域は、主にDVDに使用する領域なので、その回折部
は、CD使用時の波長λ1に対しては2次回折光が最大
となるようにブレーズ化化されており、そのブレーズ化
波長をそれぞれλB3としたときに、0.81<λB3
<1.2λ1とする。具体的には、λ1=650nm、
λ2=780nmとしたときに、λB2=780nm、
λB3=650nmとする。このとき、透過率は表7で
示すものとなる。
【表7】
【0042】(6)対物レンズ3の内側光学領域、中間
光学領域、外側光学領域とも回折部を設ける(図3
(b)参照)。各領域の回折部とも、DVD使用時の波
長λ1に対しては一次回折光が最大となるようにブレー
ズ化されており、金型作成のしやすさから一定のブレー
ズ化波長とすると好ましい。ここでは、各領域のブレー
ズ化波長をそれぞれλB1、λB2、λB3としたとき
に、λ1≦λB1=λB2=λB3≦λ2とする。具体
的には、λ1=650nm、λ2=780nmとしたと
きに、各ブレーズ化波長を以下のように設定する。 λB1=710nm λB2=710nm λB3=710nm このとき回折部での透過率は、表8で表されるとおり、
各領域で等しいものとなる。
【表8】
【0043】そこで、ここでは図3(b)に示すよう
に、中間光学領域を通る第2光束を、さらに透過率が波
長に依存するダイクロコートDCを施した光学面S2を
通過させる。このダイクロコートDCの特性として、波
長λ1、λ2の光束の透過率をT(λ1)、T(λ2)
としたときに、T(λ1)<T(λ2)とし、T(λ
2)を100%に近づける構成とすることが好ましい。
プラスチック対物レンズの光学面にダイクロコートを施
す場合、T(λ1)=0とするのは難しいが、比較的少
ない層数でT(λ1)=50%前後とすることは可能で
ある。ここでは、T(λ1)=50%、T(λ2)=1
00%のダイクロコートDCを用いたとして、各領域の
透過率は、表9に示すようなものとなる。
【表9】
【0044】以上のシュミレーションにおいては、対物
レンズに入射する光束を一定の光量としているが、実際
の半導体レーザーの出射光は、周辺光量が少ないことか
ら、第1光束より第2光束の方が光量が少なく、第2光
束より第3光束の方が光量が少ないことが多いが、同様
な考え方により第2光束の光量を低下させることは可能
である。又、本実施の形態では、光量低下を50%を目
標としているが、ブレーズ化波長や、最も効率の高い次
数を変更することで、幅広い制御が可能となる。加え
て、本実施の形態では、対物レンズに回折部を設けるこ
とで第2光束の光量低下を達成しているが、対物レンズ
とは別個の平行平板に、回折部やダイクロコート、或い
は吸収膜を設けたり、液晶光学素子を用いることでも、
同様に第2光束の光量低下を達成できる
【0045】次に、透過率分布の測定法について説明す
る。図4に測定装置の一例の概要を示す。この例で、被
検レンズとしては、平行光入射に最適化された対物レン
ズの場合である。半導体レーザ101からの光束を、コ
リメ一タ102で平行光束とし、絞り103を介して被
検レンズ104に入射させる。被検レンズ104を通過
した光束は、光ディスクの透明基板に相当するカバーガ
ラス105を介して、集光され、集光光束は、再び顕微
鏡対物レンズ106によって、後述する被検レンズ10
4の位置調整を経て平行光となり、ビームスプリッタ1
07を通過し、ビームエキスパンダ108で光束径が拡
大され、第1CCD撮像装置109に入射する。第1C
CD撮像装置109からの出力は、第1モニター110
に表示されるとともに、画像処理装置111へと転送さ
れる。第1モニター110には、例えば対物レンズを被
検レンズ104とした場合、ほば同心円上の3領域にわ
かれ、中間の領域が暗くなっているのが観察される。ま
た、画像処理装置111により、円の中心の光量を10
0%とした光量分布が算出される。
【0046】被検レンズ104の位置調整は、ビームス
プリッタ107で反射された光束を利用して行われる。
ビームスプリッタ107で反射された光束は、集光レン
ズ112で第2CCD撮像装置113の撮像面上に入射
される。第2CCD撮像装置113からの出力は、第2
モニター114に表示される。被検レンズ104と顕微
鏡対物レンズ106を光路からはずした状態で、第2モ
ニター114を見ながら、第2モニター114のほぼ中
心に集光スポットが観察されるように集光レンズ112
を調整する。次に、被検レンズ104と顕微鏡対物レン
ズ106をセットし、前記集光スポットが観察された位
置に、集光スポットが来るようにすれば、被検レンズ1
04の位置を調整することができる。
【0047】
【発明の効果】本発明によれば、異なる光情報記録媒体
に対して情報の記録又は再生を行う場合に、いずれの光
情報記録媒体に対しても情報の再生を的確に行える光ピ
ックアップ装置及びその対物レンズを提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】情報記録面上のスポットプロファイルの例を示
す図である。
【図2】本実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成
図である。
【図3】対物レンズの断面図である。
【図4】透過率測定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
3 対物レンズ 8 絞り 9 シリンドリカルレンズ 11 第1光源 12 第2光源 15 カップリングレンズ 16 凹レンズ 17 ホログラム 21、22 カップリングレンズ 41,42 光検出器 61,62 ビームスプリッタ 71,72 1/4波長板
フロントページの続き Fターム(参考) 2H087 KA13 LA01 NA00 PA01 PA17 PB01 RA37 RA44 RA45 RA46 RA47 5D119 AA09 AA41 BA01 BB01 BB02 BB04 EC45 EC47 FA08 JA44

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板の厚さがt1である第1の光情
    報記録媒体に対して光束を照射することで情報の記録又
    は再生を行うようになっている波長λ1の第1光源と、
    透明基板の厚さがt2(t1<t2)である第2の光情報
    記録媒体に対して光束を照射することで情報の記録又は
    再生を行うようになっている波長λ2(λ1<λ2)であ
    る第2光源と、前記第1及び前記第2光源から出射され
    た光束を、前記第1及び前記第2光情報記録媒体の透明
    基板を介して情報記録面に集光させる集光光学系と、を
    有する光ピックアップ装置において、 前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも一つの
    光学面に、回折輪帯を有する回折部が形成されており、
    又、前記集光光学系を構成する光学素子の光学面に、光
    軸に交差する方向に光軸からの距離を異ならせて3つ以
    上の光学領域が形成されており、 前記第1光源からの光束を用いて前記第1の光情報記録
    媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、光軸に近
    い側の内側光学領域を通過する第1光束と、光軸から遠
    い側の外側光学領域を通過する第3光束とが形成する波
    面の波面収差が最小となる像面において、前記内側光学
    領域と前記外側光学領域の間の中間光学領域を通る第2
    光束の透過率が、前記第1光束の透過率及び前記第3光
    束の透過率より低いことを特徴とする光ピックアップ装
    置。
  2. 【請求項2】 前記第2光源からの光束を用いて前記第
    2の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う
    際に、前記第1光束と前記第2光束とが形成する波面の
    波面収差が最小となる像面において、前記第3光束の透
    過率が、前記第1光束の透過率及び前記第2光束の透過
    率より低いことを特徴とする請求項2に記載の光ピック
    アップ装置。
  3. 【請求項3】 前記集光光学系は、前記第1光源又は前
    記第2光源からの光束の発散度を小さくするように変更
    するカップリング光学系と、少なくとも光軸方向に変移
    可能となっている対物レンズとを有し、前記対物レンズ
    の少なくとも一つの光学面に、前記回折輪帯を有する回
    折部を形成し、又、前記対物レンズの一つの光学面に、
    光軸に交差する方向に前記3つ以上の光学領域を形成し
    た前記光学素子であることを特徴とする請求項1又は2
    に記載の光ピックアップ装置。
  4. 【請求項4】 少なくとも前記第2光束は、前記回折部
    を通過することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
    に記載の光ピックアップ装置。
  5. 【請求項5】 少なくとも前記第3光束は、前記回折部
    を通過することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
    に記載の光ピックアップ装置。
  6. 【請求項6】 少なくとも前記第1光束は、前記回折部
    を通過することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
    に記載の光ピックアップ装置。
  7. 【請求項7】 透明基板の厚さがt1である第1の光情
    報記録媒体に対して光束を照射することで情報の記録又
    は再生を行うようになっている波長λ1の第1光源と、
    透明基板の厚さがt2(t1<t2)である第2の光情報
    記録媒体に対して光束を照射することで情報の記録又は
    再生を行うようになっている波長λ2(λ1<λ2)であ
    る第2光源と、前記第1及び前記第2光源から出射され
    た光束を、前記第1及び前記第2光情報記録媒体の透明
    基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを備え
    た集光光学系と、を有する光ピックアップ装置におい
    て、 前記対物レンズの少なくとも一つの光学面に、回折輪帯
    を有する回折部が形成されており、又、前記集光光学系
    を構成する光学素子の光学面に、光軸に交差する方向に
    光軸からの距離を異ならせて3つ以上の光学領域が形成
    されており、 前記第1光源からの光束を用いて前記第1の光情報記録
    媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、光軸に近
    い側の内側光学領域を通過する第1光束と、光軸から遠
    い側の外側光学領域を通過する第3光束とが形成する波
    面の波面収差が最小となる像面において、前記内側光学
    領域と前記外側光学領域の間の中間光学領域を通る第2
    光束の透過率が、前記第1光束の透過率及び前記第3光
    束の透過率より低いことを特徴とする光ピックアップ装
    置用の対物レンズ。
  8. 【請求項8】 前記第2光源からの光束を用いて前記第
    2の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う
    際に、前記第1光束と前記第2光束とが形成する波面の
    波面収差が最小となる像面において、前記第3光束の透
    過率が、前記第1光束の透過率及び前記第2光束の透過
    率より低いことを特徴とする請求項7に記載の光ピック
    アップ装置用の対物レンズ。
  9. 【請求項9】 前記集光光学系は、前記第1光源又は前
    記第2光源からの光束の発散度を小さくするように変更
    するカップリング光学系を有し、前記対物レンズは、少
    なくとも光軸方向に変移可能となっていることを特徴と
    する請求項7又は8に記載の光ピックアップ装置用の対
    物レンズ。
  10. 【請求項10】 少なくとも前記第2光束は、前記回折
    部を通過することを特徴とする請求項7乃至9のいずれ
    かに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
  11. 【請求項11】 少なくとも前記第3光束は、前記回折
    部を通過することを特徴とする請求項7乃至10のいず
    れかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
  12. 【請求項12】 少なくとも前記第1光束は、前記回折
    部を通過することを特徴とする請求項7乃至11のいず
    れかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
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