JP2003151164A - 光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】簡素な構成でありながら、異なる光情報記録媒
体に対して適切に情報の記録又は再生を行える光ピック
アップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置を提
供する。 【解決手段】CDに対する情報の記録又は再生時に、中
間光学機能領域を通過した光束の球面収差は、外側光学
機能領域を通過した光束の球面収差と不連続にし、外側
光学機能領域を通過したフレア化した輪帯状光束と中間
光学機能領域を通過した輪帯状光束とを明確に分離する
レンズ面構造とする。CDに対する情報の記録又は再生
時に、中間光学機能領域を通過してCDに至る光束にお
ける球面収差量の絶対値は、CDに対する情報の記録又
は再生時に、内側光学機能領域を通過しCDに至る光束
における球面収差量の絶対値より大きくなっているの
で、CDに対するスポット光の光量を抑えて安定した情
報の記録又は再生を行うことができる。

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
置に使用される対物レンズ、及び光ピックアップ装置に
関し、特に1つの対物レンズで記録密度の異なる光情報
記録媒体の記録/再生を行なうための対物レンズ、及び
光ピックアップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、多くの種類の光情報記録媒体が存
在しており、これらの光情報記録媒体の規格が[表1]
で示されるように決められている。尚、これ以降(表の
レンズデータ含む)において、10のべき乗数(例え
ば、2.5×10−3)を、E(例えば、2.5×E―
3)を用いて表すものとする。
【表1】
【0003】ここで、記録密度が異なる光情報記録媒体
同士の互換性が要求されるものとして、DVDとCDと
がある。これらの光情報記録媒体は、[表1]にもある
ように、透明基板厚さがそれぞれ異なっている。互換性
を確保するためにはこの透明基板厚さの違いによって発
生する球面収差を、何らかの手段によって補正する必要
がある。更に、DVDとCDとでは、要求開口数が異な
るので、これに対しても何らかの対応策が必要となる。
【0004】対物レンズでDVD/CDの互換性を達成
する例として、回折構造を設けた対物レンズが開発され
ている。そのような対物レンズとしては、例えば、対物
レンズの一方の面において、光軸から特定の距離hの内
外で異なる回折構造を設け、内側の領域では各々の透明
基板厚さに対して球面収差を補正し、外側の領域ではD
VDでのみ球面収差を補正し、CDに対しては球面収差
を補正せずにフレア化させたものがある。このように対
物レンズを構成することで、各々の光情報記録媒体上
で、それぞれ情報の記録又は再生時に要求される集光ス
ポットを適切に形成することが可能となる。
【0005】ここで、外側領域におけるCD使用時のフ
レア化については、オーバーフレアとする場合と、アン
ダーフレアにする場合とが考えられる。アンダーフレア
とすると、回折の効きを強くする設計となり回折ピッチ
が狭くなる傾向となる。従って、回折効率の点からオー
バーフレアにすることが設計上好ましい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光ピックア
ップ装置においては、情報の記録又は再生が確実に行わ
れたか否かを検出するために光検出器が一般的に用いら
れている。かかる光検出器は、光情報記録媒体の表面か
ら反射した情報記録光を検出し、それに基づきエラーが
生じたか否かを検出できるようになっている。ここで、
通常の光検出器は、メイン受光部と、その両脇に設置さ
れたサブ受光部とから構成されており、主としてメイン
受光部で、情報記録光の読み取りなどを行い、サブ受光
部で、トラッキングエラーなどを検出できるようになっ
ている。
【0007】ここで、上述したように、対物レンズの光
学面を2領域に分けて、内側の領域では各々の透明基板
厚さに対して球面収差を補正し、外側の領域ではDVD
でのみ球面収差を補正し、CDに対しては球面収差を補
正せずにフレア化した場合、かかるフレア光の境界は、
光検出器のメイン受光部と、一対のサブ受光部にかから
ないこととなる。従って、光情報記録媒体や光検出器が
設計値通り製造されている限り、特に問題は生じること
はないといえる。
【0008】ところが、例えばCDなどの光情報記録媒
体において、部品組み付け誤差等の問題から、CDの軸
線が集光光学系の軸線に対して傾くいわゆるディスクテ
ィルトや、両軸線がシフトするいわゆるレンズシフトが
生じた場合、フレア光の境界が変動したり、フレア光の
形状がゆがむという現象が発生する恐れがある。本来的
には、光検出器は、一対のサブ受光部で受光した光の光
量差に基づいてトラッキングエラー等を監視する機能を
有するが、上述したような現象が発生すると、実際にト
ラッキングエラーが生じていなくても、エラー信号を出
力してしまう恐れがある。
【0009】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、簡素な構成でありながら、異なる光情報記録
媒体に対して適切に情報の記録又は再生を行える光ピッ
クアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の光ピッ
クアップ装置用の対物レンズは、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λ
1の第1の光源と、透明基板の厚さがt2(t1<t
2)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の光源と、前記第1及
び前記第2の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含む集光光学系と、光検出器
と、を有する光ピックアップ装置用の対物レンズであっ
て、光学機能領域が光軸に交差する方向に3つ以上配置
されており、光軸に近い側の内側光学機能領域と、光軸
から遠い側の外側光学機能領域には、それぞれ回折構造
が形成され、前記内側光学機能領域を通過する光束は、
前記第1及び前記第2の光情報記録媒体に対する記録又
は再生時の球面収差が補正され、前記外側光学機能領域
を通過する光束は、前記第1の光情報記録媒体に対する
情報の記録又は再生時の球面収差が補正され、且つ前記
第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に
はフレア化されるようになっており、前記第2の光情報
記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記内側光
学機能領域と前記外側光学機能領域の間にある中間光学
機能領域を通過した光束の球面収差は、前記第2の光情
報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記外側
光学機能領域を通過した光束の球面収差に不連続であ
り、更に、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記
録又は再生時に、前記中間光学機能領域を通過して前記
第2の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の
絶対値は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記
録又は再生時に、前記内側光学機能領域を通過し前記第
2の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶
対値より大きくなっており、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おける前記対物
レンズの結像倍率をm1としたとき、下記条件式を満た
すことを特徴とする。 −0.1<m1<0.1 (1) 尚、本明細書中で、「光学機能領域により球面収差が補
正される」とは、光学機能領域を通過した光束(光源波
長λ)の球面収差が0.07λrms以下であることを
いう。又、「球面収差が不連続」とは、図1を参照して
後述する全ての不連続の状態を含むものである。
【0011】請求項2に記載の光ピックアップ装置用の
対物レンズによれば、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おける前記対物レンズ
の結像倍率をm2としたとき、下記条件式を満たすこと
を特徴とする。 |m1−m2|<0.05 (2)
【0012】請求項3に記載の光ピックアップ装置用の
対物レンズによれば、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、前記第1の光源から
出射された第1の有効光束における波面収差をSA
したとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。 |SA|<0.01λ1rms (3)
【0013】請求項4に記載の光ピックアップ装置用の
対物レンズによれば、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2の光源から
出射された第2の有効光束における波面収差をSA
したとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。 |SA|<0.01λ2rms (4)
【0014】請求項5に記載の光ピックアップ装置用の
対物レンズにおいて、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、第2の有効光束の最
外部を通過する光線の縦球面収差量をLSA
し、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、前記第2の有効光束の最外部を通過す
る光線の縦球面収差量をLSAとした場合に、下
記条件式を満たすことを特徴とする。 |LSA|+|LSA|<0.01mm (5)
【0015】請求項6に記載の光ピックアップ装置用の
対物レンズにおいて、前記中間光学機能領域を通過する
光束は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録
又は再生時にはフレア化されるようになっていることを
特徴とする。
【0016】請求項7に記載の光ピックアップ装置用の
対物レンズにおいて、前記中間光学機能領域を通過する
光束(中間光束)は、前記第2の光情報記録媒体に対す
る情報の記録又は再生時にはアンダーな球面収差を有す
ることを特徴とする。
【0017】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、前記中間光学機能領域を通過する光束
は、前記第1の光情報記録媒体に対する情報の記録又は
再生時には球面収差が補正されることを特徴とする。
【0018】請求項9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の光源と、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の
光源と、前記第1及び前記第2の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含む集光
光学系と、光検出器と、を有する光ピックアップ装置で
あって、前記対物レンズにおいて、光学機能領域が光軸
に交差する方向に3つ以上配置されており、光軸に近い
側の内側光学機能領域と、光軸から遠い側の外側光学機
能領域には、それぞれ回折構造が形成され、前記内側光
学機能領域を通過する光束は、前記第1及び前記第2の
光情報記録媒体に対する記録又は再生時の球面収差が補
正され、前記外側光学機能領域を通過する光束は、前記
第1の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時の
球面収差が補正され、且つ前記第2の光情報記録媒体に
対する情報の記録又は再生時にはフレア化されるように
なっており、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の
記録又は再生時に、前記内側光学機能領域と前記外側光
学機能領域の間にある中間光学機能領域を通過した光束
の球面収差は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報
の記録又は再生時に、前記外側光学機能領域を通過した
光束の球面収差に不連続であり、更に、前記第2の光情
報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記中間
光学機能領域を通過して前記第2の光情報記録媒体に至
る光束における球面収差量の絶対値は、前記第2の光情
報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、前記内側
光学機能領域を通過し前記第2の光情報記録媒体に至る
光束における球面収差量の絶対値より大きくなってお
り、前記第1の光情報記録媒体に対して情報の記録又は
再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をm1
としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。 −0.1<m1<0.1 (6)
【0019】請求項10に記載の光ピックアップ装置
は、前記第2の光情報記録媒体に対して情報の記録又は
再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率をm2
としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。 |m1−m2|<0.05 (7)
【0020】請求項11に記載の光ピックアップ装置
は、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、前記第1の光源から出射された第1の
有効光束における波面収差をSAとしたとき、下記条
件式を満たすことを特徴とする。 |SA|<0.01λ1rms (8)
【0021】請求項12に記載の光ピックアップ装置
は、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2の光源から出射された第2の
有効光束における波面収差をSAとしたとき、下記条
件式を満たすことを特徴とする。 |SA|<0.01λ2rms (9)
【0022】請求項13に記載の光ピックアップ装置
は、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、第2の有効光束の最外部を通過する光
線の縦球面収差量をLSAとし、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、前
記第2の有効光束の最外部を通過する光線の縦球面収差
量をLSAとした場合に、下記条件式を満たすこ
とを特徴とする。 |LSA|+|LSA|<0.01mm (10 )
【0023】請求項14に記載の光ピックアップ装置
は、前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第2
の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはフ
レア化されるようになっていることを特徴とする。
【0024】請求項15に記載の光ピックアップ装置
は、前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第2
の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時にはア
ンダーな球面収差を有することを特徴とする。
【0025】請求項16に記載の光ピックアップ装置
は、前記中間光学機能領域を通過する光束は、前記第1
の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には球
面収差が補正されることを特徴とする。
【0026】本明細書中、「光学機能領域」について、
球面収差で表した時、(a)hを境にして不連続である
場合(図1(a))、(b)hで連続であるが、1次微
分が不連続である場合(図1(b))、(c)ある波長
において、hで不連続である場合(図1(c))、のい
ずれかが該当すると、hを境にして異なる光学機能領域
が存在するものとする。
【0027】又、上記条件で分割される各光束が通過す
る領域を、「光学機能領域」と見なす。そのため、レン
ズの1つの面に着目した時、屈折部分と回折部分(回折
構造)とが存在する場合には、屈折部分と回折部分との
境界部を境にして別々の「光学機能領域」とする(図2
(a)及び(c)参照)。更に、回折構造が全面にわた
って形成されていても、異なる目的で設計された回折構
造を混在させる場合にも、上記(c)の条件から、別々
の「光学機能領域」と見なすものとする(図2(b)参
照)。又、片方の面に同一の非球面係数で表された非球
面が形成されていても、もう一方の面に不連続部分を形
成した場合にも、別々の光学面と見なすものとする。
尚、光学機能領域は、3つ以上並べられていることが必
要である(図2(a)〜(c))。
【0028】「アンダーな球面収差もしくは/オーバー
な球面収差」については、図3に示すように、近軸像点
位置を原点とする球面収差において、近軸像点よりも手
前側で光軸と交わる場合を「アンダー」、近軸像点より
も遠い位置で光軸と交わる場合を「オーバー」とする。
【0029】本明細書中で用いる「回折構造」とは、対
物レンズの表面に、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部分のこと
をいう。レリーフの形状としては、例えば、図2(b)
に示すように、対物レンズOL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−Vid
eo,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,DV
D−RAM,DVD−R,DVD−RW,DVD−Vi
deo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。まず、光検出器について説明す
る。図10は光検出器の動作を説明するための図であ
り、図10(a)は、光ピックアップ装置の一例を示す
概略図であり、図10(b)及び(c)は、受光部の受
光状態を示す図である。
【0033】光ピックアップ装置においては、回転する
光情報記録媒体(ディスク)10上でゆれ動くピット
(情報を書き込む小領域)に追随し、ピットの中心軸上
に対物レンズ5を介するスポット像が位置するようにす
る、いわゆるトラッキングサーボ動作が行われている。
そのトラッキングサーボ方式の1つとして、図10
(a)のように、対物レンズ5に入射するレーザ光の光
路に回折格子Dをおくと、光源1から照射されたレーザ
光が回折され0次、±1次の方向に分離する。
【0034】ここで、回折格子Dにおいて、格子と格子
の距離(格子常数)をdとし、光源波長をλとすると、
±1次光の回折角θは、θ=±λ/dで表せる。これら
の回折光は、対物レンズ5によって集光され、図10
(a)のようにディスク10面上に、0次、±1次の3つ
の点像を生じ、その間隔をtとし、対物レンズ5の焦点
距離をfとすると、t=fθ=±f・λ/dで表せる。
【0035】このように3つの点像を、図10(b)の
ように、0次光がピットの中心軸にあり、±1次光はピッ
トの縁の上にあるようにし、これらの回折による戻り光
を再び対物レンズ5で結像させ、各像点の位置に検出器
12のメイン受光部12aと、サブ受光部12bをお
く。ピットが正しく位置していれば、図10(b)に示
すごとく、一対のサブ受光部12bの受光する光の光量
とQ−1は、原理的に等しくなる。しかし、例えば
図10(C)のようにピットがずれると、光量Q
り、光量Q−1の方が高くなり、この差に基づけば、ピ
ットのズレ量が分かるので、フィードバック制御等を用
いることでトラッキングのサーボが行える。
【0036】図11、12は、ディスクティルトを説明
するための図であり、それぞれ(a)は対物レンズの断
面図であり、(b)は、光検出器の受光状態を示す図で
ある。ここで、対物レンズ5において、中央光学機能領
域と、外側光学機能領域を設け、CDの記録又は再生時に
おいて、外側光学機能領域のみフレア光を形成するよう
にすると、図11(b)のように、環状となるフレア光
FLが、サブ受光部12bにかかるが、それらが受ける
光量QとQ−1はほぼ等しいので、トラッキングサー
ボに与える影響を回避できる。
【0037】しかしながら、図12(a)のように、デ
ィスク10がティルトすると、対物レンズ5とディスク
10までの距離が、ピット列の方向に比例して変化す
る。よって、ディスク10から光検出器のサブ受光部1
2bまでの距離も、ピット列の方向に比例して変化す
る。その結果、図12(b)に示すように、フレア光F
Lの形状が変化し、ピットのズレが無くても、サブ受光
部12bの受ける光の光量QとQ−1に差が生じ、誤
ってトラッキングエラーとして検出される恐れがある。
これは、フレア光FLが連続的であり且つオーバー側に
出ているので、対物レンズ5とディスク10との距離が
近づいた方のフレア光FLはスポット光SLと離れ、対
物レンズ5とディスク10との距離が遠ざかった方のフ
レア光FLはスポット光SLに近づくからである。
【0038】これに対し、第1の実施の形態において
は、対物レンズ5を3つの光学機能領域に分けること
で、CDの記録又は再生時に、中間光学機能領域を通過し
た光束の球面収差と外側光学機能領域を通過した球面収
差を不連続にすることができる。かかる構成によれば、
CDの記録又は再生時に、中間光学機能領域を通過した光
束はアンダーな球面収差を持たせ、外側光学機能領域を
通過した光束はオーバーな球面収差を持たせる設計が可
能である。アンダーな球面収差とオーバーな球面収差を
有することで、ディスクティルトが生じた場合に、対物
レンズ5とディスク10との距離が近づいたほうのオー
バーなフレア光FLはスポット光SLと離れ、アンダー
なフレア光FLはスポット光SLに近づく。対物レンズ
5とディスク10との距離が遠ざかったほうのオーバー
なフレア光FLはスポット光SLに近づき、アンダーな
フレア光FLはスポット光SLから離れる。すなわち、
ディスクティルトが生じても、サブ受光部12bが受け
る光量QとQ−1はほぼ等しく維持されるので、トラ
ッキングサーボに与える影響を回避できる。かかる対物
レンズについては、後述する実施例2,3、5が相当す
る。
【0039】又、サブ受光部12bにフレア光FLがか
かることで、ディスクティルト発生時に、サブ受光部1
2bの受ける光の光量QとQ−1に差が生じるという
上述の問題に対し、第2の実施の形態においては、対物
レンズ5を3つの光学機能領域に分けることで、CDの記
録又は再生時に、中間光学機能領域を通過した光束の球
面収差と外側光学機能領域を通過した球面収差を不連続
にすることができる。かかる構成によれば、CDの記録又
は再生時に、中間光学機能領域を通過した光束はオーバ
ーな球面収差を持たせ、外側光学機能領域を通過した光
束は中間光学機能領域よりもオーバーな球面収差を持た
せる設計が可能である。かかる場合、中間光学機能領域
を通過した光束は、メイン受光部12aを中心にメイン
受光部12aとサブ受光部12bの間に輪帯状に集光
し、外側光学機能領域を通過した光束はメイン受光部1
2aを中心にサブ受光部12bの外側に集光すること
で、フレア光FLがサブ受光部12bにかからなくする
ことができ、トラッキングサーボに与える影響を回避で
きる。かかる対物レンズについては、後述する実施例1
が相当する。
【0040】更に、サブ受光部12bにフレア光FLが
かかることで、ディスクティルト発生時に、サブ受光部
12bの受ける光の光量QとQ−1に差が生じるとい
う上述の問題に対し、第3の実施の形態においては、対
物レンズ5を3つの光学機能領域に分けることで、CDの
記録又は再生時に、中間光学機能領域を通過した光束の
球面収差と外側光学機能領域を通過した球面収差を不連
続にすることができる。かかる構成によれば、CDの記録
又は再生時に、外側光学機能領域を通過した光束はオー
バーな球面収差を持たせ、中間光学機能領域を通過した
光束は外側光学機能領域よりもオーバーな球面収差を持
たせる設計が可能である。かかる場合、中間光学機能領
域を通過した光束と外側光学機能領域を通過した光束は
メイン受光部12aを中心にサブ受光部12bの外側に
集光することで、フレア光がサブ受光部12bにかから
なくすることができ、トラッキングサーボに与える影響
を回避できる。かかる対物レンズについては、後述する
実施例4が相当する。
【0041】以上の実施の形態に共通していえること
は、DVDに対して情報の記録又は再生を行う際におけ
る対物レンズ5の結像倍率をm1とし、CDに対して情
報の記録又は再生を行う際における対物レンズ5の結像
倍率をm2としたとき、(2)式を満たすことで、光源
1は、2つの発光点を1チップ上に備えるものを利用す
ることが出来る。この場合、光検出器12も光源1と同
一の基板上に設けられていることが小型化の上で望まし
い。
【0042】更に、DVDに対して情報の記録又は再生
を行う際に、光源から出射された第1の有効光束におけ
る波面収差をSAとしたとき、(3)式を満たすこと
で、温度変化等に起因して球面収差が変化しても、DV
Dに対して適切に情報の記録又は再生を行える。
【0043】又、CDに対して情報の記録又は再生を行
う際に、光源から出射された第2の有効光束における波
面収差をSAとしたとき、(4)式を満たすことで、
温度変化等に起因して球面収差が変化しても、CDに対
して適切に情報の記録又は再生を行える。
【0044】以下、第4の実施の形態について説明す
る。ここでは、2光源を別々に配置した例を示している
が、上述したように、本発明の対物レンズは、2光源を
一つの基板上に配置した光ピックアップ装置に用いられ
ると好適である。図4は、第4の実施の形態の対物レン
ズを含む光ピックアップ装置100の概略構成図であ
る。本実施の形態の光ピックアップ装置100は、2種
類以上の透明基板厚さの光ディスクに対して情報の再生
及び/又は記録を行えるものである。本実施の形態の光
ピックアップ装置100では、この複数の光ディスク
は、記録密度から高い順に透明基板の厚さt1の第1光
ディスク(DVD)と、t1とは異なる透明基板の厚さ
t2を有する第2光ディスク(CD)として説明する
が、光ディスクはこれらに限られない。ここでは、透明
基板の厚さt1=0.6mm、t2=1.2mmであ
り、対物レンズの必要開口数は、実施例に示す通り異な
っている。
【0045】本実施の形態の光ピックアップ装置100
では、第1光源として第1光ディスク用の第1半導体レ
ーザ1(波長λ=610nm〜670nm、但し後述
する実施例では655又は660nm)と、第2光源と
して第2光ディスク用の第2半導体レーザ2(波長λ
=740nm〜870nm、但し後述する実施例では6
85nm)とを有している。これら第1半導体レーザ
1、第2半導体レーザ2は、情報の再生及び/又は記録
を行う光ディスクに応じて選択的に使用される。また、
合成手段3は、第1半導体レーザ1から出射された光束
と、第2半導体レーザ2から出射された光束とを合成す
ることが可能な手段である。
【0046】まず、透明基板厚さt1である第1光ディ
スク10に記録された情報を再生する場合、第1半導体
レーザから光束を出射し、出射された光束は、合成手段
3、偏光ビームスプリッタ4、コリメータレンズ5、1
/4波長板6を透過して円偏光の平行光束となる。この
光束は絞り7によって絞られ、対物レンズ8により第1
光ディスクの透明基板10bを介して記録面上10aに
集光される。記録面の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8、1/4波長板6、コリ
メータレンズ5を透過して偏光ビームスプリッタ4に入
射し、ここで反射されシリンドリカルレンズ11により
非点収差が与えられ、光検出器12に入射し、光検出器
12から出力される信号を用いて第1光ディスク10に
記録された情報の読みとり信号が得られる。尚、図示し
ていないが、光検出器12は、メイン受光部と、その両
脇に配置されたサブ受光部とを有している。
【0047】また、光検出器12上でのスポットの形状
変化による光量分布変化を検出して、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9が第1半導体レーザ1からの光を第1光ディスク1
0の記録面10a上に結像するように対物レンズ8を移
動させるとともに、第1半導体レーザ1からの光を所定
のトラックに結像するように対物レンズ8を移動させ
る。
【0048】一方、透明基板厚さt2(t1<t2)で
ある第2光ディスク10’に記録された情報を再生する
場合、第2半導体レーザ2から光束を出射し、出射され
た光束は合成手段3により光路を変更され、偏光ビーム
スプリッタ4、コリメータレンズ5、1/4波長板6、
絞り7、対物レンズ8を介して、第2光ディスク10’
の透明基板10bを介して記録面10a’上に集光され
る。記録面10a’の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8、1/4波長板6、コリ
メータレンズ5、偏光ビームスプリッタ4、シリンドリ
カルレンズ11を介して光検出器12に入射し、光検出
器12から出力される信号を用いて第2光ディスク1
0’に記録された情報の読みとり信号が得られる。
【0049】また、光検出器12上でのスポットの形状
変化による光量分布変化を検出して、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9が第2半導体レーザ2からの光を第2光ディスク1
0’の記録面10a’上に結像するように対物レンズ8
を移動させるとともに、第2半導体レーザ2からの光を
所定のトラックに結像するように対物レンズ8を移動さ
せる。第1光ディスク10、第2光ディスク10’に情
報を記録する際も、ほぼ同様の動作が行われる。
【0050】このように光ピックアップ装置100にお
いて、透明基板の厚さがt1の第1光ディスク10、例
えばDVD(t1=0.6mm)を再生する際には、ビ
ームスポットが最小錯乱円を形成するよう(ベストフォ
ーカス)に対物レンズ8を2次元アクチュエータ9によ
り駆動する。
【0051】この対物レンズ8を用いて、透明基板の厚
さがt1と異なるt2(t2>t1)で記録密度が第1
光ディスク10よりも低い第2光ディスク10’、例え
ばCD(t2=1.2mm)を再生する際には、透明基
板の厚さが異なることで球面収差が発生し、ビームスポ
ットが最小錯乱円となる位置(近軸焦点位置より後方の
位置)では、スポットサイズが大きくなり第2光ディス
ク10’のピット情報を読む(再生)することはできな
い。
【0052】しかしながら、この最小錯乱円となる位置
より対物レンズ8に近い前側位置(前ピン)では、スポ
ット全体の大きさは最小錯乱円よりも大きいが、中央部
に光量が集中した核(対物レンズ8の内側光学機能領域
を通過した光束)と核の周囲に不要光であるフレア(対
物レンズ8の中央及び外側光学機能領域を通過した光
束)が形成される。この核を第2光ディスク10’のピ
ットを再生するために利用し、第2光ディスク10’に
記録された情報の再生時には、対物レンズ8をデフォー
カス(前ピン)状態になるように2次元アクチュエータ
9で駆動する。
【0053】本実施の形態の光ピックアップ装置100
は、上記のように1つの対物レンズ8を介して、各々の
半導体レーザ1,2からの光を各光ディスク10,1
0’の記録面10a、10a’上に集光させることがで
きる。
【0054】対物レンズ8は、両面非球面のプラスチッ
クレンズであり、光軸からの距離h1及びh2を境にし
てそれぞれ異なった3つの光学機能領域に設けられてい
る(図2(b)参照)。最も内側の内側光学機能領域の
回折構造は、DVDとCDの使用時の各々の球面収差を
補正したものであり、同次回折次数(1次)である。ま
たもっとも外側の外側光学機能領域の回折構造はDVD
使用時の球面収差を補正し、CD使用時における球面収
差をオーバーフレア化させたものである。中間光学機能
領域に関しては、屈折面でも回折面でもよいが、CD使
用時には中間光学機能領域を通過する光束はアンダーフ
レア化させるのが好ましい。重要な点は、中間光学機能
領域を通過する光束については、DVD使用時には球面
収差が補正され、CD使用時には、外側光学機能領域を
通過する光束とは独立してフレア化されるため、設計の
自由度が向上するということである。すなわち、中間光
学機能領域を通過する光束については、光検出器12の
受光部に対して任意の位置に照射させることができ、そ
れにより光検出器の検出精度を向上させることが可能と
なる。
【0055】以下、上述の実施の形態に好適な実施例に
ついて説明する。対物レンズの両面は[数1]で示され
る非球面である。ただし、Zは光軸方向の軸で、hは光
軸と垂直方向の軸、rは近軸曲率半径、κは円錐係数、
Aは非球面係数、Pは非球面のべき数である。
【数1】
【0056】更に、対物レンズの光源側非球面の表面に
は回折構造が一体で形成されている。この回折構造は、
位相差関数Φbは単位をラジアンとして[数2]で表さ
れる。この2次係数が回折部分の近軸的なパワーが表さ
れる。また、2次以外の係数、例えば4次、6次係数等
で球面収差を制御できる。ここで制御できるとは、屈折
部分が有する球面収差を回折部分で逆特性の球面収差を
持たせてトータルとして球面収差を補正したり、回折部
分の球面収差を操作してトータルの球面収差を所望のフ
レア量にすることを意味する。この場合、温度変化時の
球面収差も、屈折部分の球面収差の温度変化と回折部分
の球面収差変化のトータルと考えることが出来る。
【数2】
【0057】(実施例1)本実施例においては、対物レ
ンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域
と、通過する光束にオーバーな球面収差を持たせる回折
構造を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備えた外
側光学機能領域とが形成されている。表2に、本実施例
にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、図5
に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図(縦球面
収差量で示す、以下同じ)を、DVDとCDについてそ
れぞれ示す。本実施例の対物レンズの波面収差量は、D
VD使用時には0.004λ1rmsであり、CD使用
時には0.001λ2rmsである。
【表2】
【0058】(実施例2)本実施例においては、対物レ
ンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域
と、通過する光束にアンダーな球面収差を持たせる回折
構造を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備えた外
側光学機能領域とが形成されている。表3に、本実施例
にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、図6
に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図を、DV
DとCDについてそれぞれ示す。本実施例の対物レンズ
の波面収差量は、DVD使用時には0.004λ1rm
sであり、CD使用時には0.001λ2rmsであ
る。
【表3】
【0059】(実施例3)本実施例においては、対物レ
ンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域
と、通過する光束にアンダーな球面収差を持たせる回折
構造を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備えた外
側光学機能領域とが形成されている。表4に、本実施例
にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、図7
に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図を、DV
DとCDについてそれぞれ示す。本実施例の対物レンズ
の波面収差量は、DVD使用時には0.001λ1rm
sであり、CD使用時には0.000λ2rmsであ
る。
【表4】
【0060】(実施例4)本実施例においては、対物レ
ンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域
と、屈折面を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備
えた外側光学機能領域とが形成されている。表5に、本
実施例にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、
図8に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図を、
DVDとCDについてそれぞれ示す。本実施例の対物レ
ンズの波面収差量は、DVD使用時には0.001λ1
rmsであり、CD使用時には0.000λ2rmsで
ある。
【表5】
【0061】(実施例5)本実施例においては、対物レ
ンズの光源側に、回折構造を備えた内側光学機能領域
と、通過する光束にアンダーな球面収差を持たせる回折
構造を備えた中間光学機能領域と、回折構造を備えた外
側光学機能領域とが形成されている。表6に、本実施例
にかかる対物レンズのレンズデータを示す。又、図9
に、本実施例の対物レンズにかかる球面収差図を、DV
DとCDについてそれぞれ示す。本実施例の対物レンズ
の波面収差量は、DVD使用時には0.006λ1rm
sであり、CD使用時には0.001λ2rmsであ
る。
【表6】
【0062】このように、本実施例によれば、例えばC
Dに対する情報の記録又は再生時に、中間光学機能領域
を通過してCDに至る光束における球面収差量の絶対値
は、CDに対する情報の記録又は再生時に、内側光学機
能領域を通過しCDに至る光束における球面収差量の絶
対値より大きくなるように、中間光学機能領域を通過す
る光束の球面収差を任意に設定できるようになるため、
より高機能な対物レンズを提供できる。
【0063】
【発明の効果】本発明によれば、簡素な構成でありなが
ら、異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録又
は再生を行える光ピックアップ装置用の対物レンズ及び
光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】球面収差が不連続な状態を示す図である。
【図2】光学面領域を説明するための対物レンズの断面
図である。
【図3】収差がアンダーかオーバーかを示す図である。
【図4】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5】実施例1の対物レンズにかかる球面収差図であ
る。
【図6】実施例2の対物レンズにかかる球面収差図であ
る。
【図7】実施例3の対物レンズにかかる球面収差図であ
る。
【図8】実施例4の対物レンズにかかる球面収差図であ
る。
【図9】実施例5の対物レンズにかかる球面収差図であ
る。
【図10】光検出器の動作を説明するための図である。
【図11】ディスクティルトを説明するための図であ
【図12】ディスクティルトを説明するための図であ
【符号の説明】
100 光ピックアップ装置 1 第1半導体レーザ 2 第2半導体レーザ 3 合成手段 4 偏向ビームスプリッタ 5 コリメータレンズ 6 1/4波長板 7 絞り 8、18 対物レンズ 9 2次元アクチュエータ 10,10 光ディスク 11 シリンドリカルレンズ 12 光検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G086 HH06 2H087 KA13 LA01 PA01 PA17 PB01 QA02 QA07 QA14 QA34 RA05 RA12 RA13 RA44 RA46 5D119 AA28 AA41 BA01 EA02 EC01 FA08 JA44 JB05 5D789 AA28 AA41 BA01 EA02 EC01 FA08 JA44 JB05

Claims (16)

    【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の光源
    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<λ
    2)である第2の光源と、前記第1及び前記第2の光源
    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
    レンズを含む集光光学系と、光検出器と、を有する光ピ
    ックアップ装置用の対物レンズであって、 光学機能領域が光軸に交差する方向に3つ以上配置され
    ており、光軸に近い側の内側光学機能領域と、光軸から
    遠い側の外側光学機能領域には、それぞれ回折構造が形
    成され、 前記内側光学機能領域を通過する光束は、前記第1及び
    前記第2の光情報記録媒体に対する記録又は再生時の球
    面収差が補正され、 前記外側光学機能領域を通過する光束は、前記第1の光
    情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時の球面収差
    が補正され、且つ前記第2の光情報記録媒体に対する情
    報の記録又は再生時にはフレア化されるようになってお
    り、 前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生
    時に、前記内側光学機能領域と前記外側光学機能領域の
    間にある中間光学機能領域を通過した光束の球面収差
    は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又は
    再生時に、前記外側光学機能領域を通過した光束の球面
    収差に不連続であり、 更に、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又
    は再生時に、前記中間光学機能領域を通過して前記第2
    の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対
    値は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又
    は再生時に、前記内側光学機能領域を通過し前記第2の
    光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値
    より大きくなっており、 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
    を行う際における前記対物レンズの結像倍率をm1とし
    たとき、下記条件式を満たすことを特徴とする光ピック
    アップ装置の対物レンズ。 −0.1<m1<0.1
  2. 【請求項2】 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おける前記対物レンズの結像
    倍率をm2としたとき、下記条件式を満たすことを特徴
    とする請求項1に記載の光ピックアップ装置の対物レン
    ズ。 |m1−m2|<0.05
  3. 【請求項3】 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、前記第1の光源から出射さ
    れた第1の有効光束における波面収差をSA としたと
    き、下記条件式を満たす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用の対物レンズ。 |SA|<0.01λ1rms
  4. 【請求項4】 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2の光源から出射さ
    れた第2の有効光束における波面収差をSA としたと
    き、下記条件式を満たす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用の対物レン
    ズ。 |SA|<0.01λ2rms
  5. 【請求項5】 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、第2の有効光束の最外部を
    通過する光線の縦球面収差量をLSAとし、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、前記第2の有効光束の最外部を通過する光線の
    縦球面収差量をLSAとした場合に、下記条件式
    を満たす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用の対物レンズ。 |LSA|+|LSA|<0.01mm
  6. 【請求項6】 前記中間光学機能領域を通過する光束
    は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又は
    再生時にはフレア化されるようになっていることを特徴
    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
    プ装置用の対物レンズ。
  7. 【請求項7】 前記中間光学機能領域を通過する光束
    は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又は
    再生時にはアンダーな球面収差を有することを特徴とす
    る請求項1乃至6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。
  8. 【請求項8】 前記中間光学機能領域を通過する光束
    は、前記第1の光情報記録媒体に対する情報の記録又は
    再生時には球面収差が補正されることを特徴とする請求
    項1乃至7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。
  9. 【請求項9】 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の光源
    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<λ
    2)である第2の光源と、前記第1及び前記第2の光源
    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
    レンズを含む集光光学系と、光検出器と、を有する光ピ
    ックアップ装置であって、 前記対物レンズにおいて、 光学機能領域が光軸に交差する方向に3つ以上配置され
    ており、光軸に近い側の内側光学機能領域と、光軸から
    遠い側の外側光学機能領域には、それぞれ回折構造が形
    成され、 前記内側光学機能領域を通過する光束は、前記第1及び
    前記第2の光情報記録媒体に対する記録又は再生時の球
    面収差が補正され、 前記外側光学機能領域を通過する光束は、前記第1の光
    情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時の球面収差
    が補正され、且つ前記第2の光情報記録媒体に対する情
    報の記録又は再生時にはフレア化されるようになってお
    り、 前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生
    時に、前記内側光学機能領域と前記外側光学機能領域の
    間にある中間光学機能領域を通過した光束の球面収差
    は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又は
    再生時に、前記外側光学機能領域を通過した光束の球面
    収差に不連続であり、 更に、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又
    は再生時に、前記中間光学機能領域を通過して前記第2
    の光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対
    値は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又
    は再生時に、前記内側光学機能領域を通過し前記第2の
    光情報記録媒体に至る光束における球面収差量の絶対値
    より大きくなっており、 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
    を行う際における前記対物レンズの結像倍率をm1とし
    たとき、下記条件式を満たすことを特徴とする光ピック
    アップ装置。 −0.1<m1<0.1
  10. 【請求項10】 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おける前記対物レンズの結
    像倍率をm2としたとき、下記条件式を満たすことを特
    徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置。 |m1−m2|<0.05
  11. 【請求項11】 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、前記第1の光源から出射
    された第1の有効光束における波面収差をSAとした
    とき、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項9又
    は10に記載の光ピックアップ装置。 |SA|<0.01λ1rms
  12. 【請求項12】 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2の光源から出射
    された第2の有効光束における波面収差をSAとした
    とき、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項9乃
    至11のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 |SA|<0.01λ2rms
  13. 【請求項13】 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、第2の有効光束の最外部
    を通過する光線の縦球面収差量をLSA とし、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、前記第2の有効光束の最外部を通過する光線
    の縦球面収差量をLSAとした場合に、下記条件
    式を満たすことを特徴とする請求項6乃至12のいずれ
    かに記載の光ピックアップ装置。 |LSA|+|LSA|<0.01mm
  14. 【請求項14】 前記中間光学機能領域を通過する光束
    は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又は
    再生時にはフレア化されるようになっていることを特徴
    とする請求項9乃至13のいずれかに記載の光ピックア
    ップ装置。
  15. 【請求項15】 前記中間光学機能領域を通過する光束
    は、前記第2の光情報記録媒体に対する情報の記録又は
    再生時にはアンダーな球面収差を有することを特徴とす
    る請求項9乃至14のいずれかに記載の光ピックアップ
    装置。
  16. 【請求項16】 前記中間光学機能領域を通過する光束
    は、前記第1の光情報記録媒体に対する情報の記録又は
    再生時には球面収差が補正されることを特徴とする請求
    項9乃至15のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
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