JP2003168237A - 光ヘッド装置および対物レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる波長のレーザ光を用いてＣＤ−Ｒ、Ｄ
ＶＤ等の基板厚さの異なる光記録媒体の再生、記録を行
うのに適した簡単な構成の光ヘッド装置用対物レンズを
提案すること。 【解決手段】 光ヘッド装置の対物レンズ３は第２のレ
ーザ光束Ｌ２によるビームスポットＢ（４２）をＤＶＤ
４２の記録面４２ａ上に形成するのに略適した屈折力を
備えたレンズ屈折面を有し、このレンズ屈折面における
ＣＤ−Ｒ４１に対して設定された開口数に対応する中心
側領域３３の全体に亘って回折格子３５が形成され、こ
の回折格子３５によって、第１のレーザ光束Ｌ１の１次
回折光束成分によるビームスポットＢ（４１）がＣＤ−
Ｒ４１の記録面４１ａ上に形成される。レンズ屈折面
に、ＤＶＤ４２に略適した屈折力を持たせているので、
第２のレーザ光束Ｌ２の利用効率が高く、回折格子３５
によってＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａ上に形成されるビ
ームスポットの収差を抑制でき、レンズ屈折面の構造が
単純化されているので、その金型作成が容易で、成形時
の転写性も良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異なる波長のレー
ザ光を用いて基板厚さの異なるＣＤやＤＶＤなどの光記
録媒体の再生、記録を行う光ヘッド装置に関するもので
ある。さらに詳しくは、かかる光ヘッド装置に用いるの
に適した対物レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体としては、ＣＤやＤＶＤ等の
ように記録面を保護する透明基板の厚さや記録密度の異
なるものが知られている。例えば、ＣＤは、記録面を保
護する透明基板の厚さが１．２ｍｍであり、ＤＶＤは、
透明基板の厚さがＣＤよりも薄い０．６ｍｍであり、そ
の記録密度はＣＤより高い。

【０００３】これらの光記録媒体に対して情報の記録や
再生を行なう光ヘッド装置では、その小型およびコンパ
クト化のために、単一の対物レンズを用いて、ＣＤおよ
びＤＶＤの記録面にレーザ光を収束させる構成のものが
提案されている。

【０００４】このような対物レンズとしては、例えば特
開平０９−１７９０２０号公報に開示されたものがあ
る。ここに開示されている対物レンズは、単一の屈折力
を有するレンズ面に微細な回折格子を形成し、当該回折
格子によって入射光束を回折し、各次数の回折光によっ
て光軸上の異なる位置に複数の焦点を結ばせるようにし
ている。また、各次数の回折光によって形成される焦点
のうち２つの焦点位置での集光効率を高めると共に、こ
れら２つの焦点のうち、次数の高い側の回折光が焦点距
離の短い位置に焦点を結ぶように、当該回折格子の回折
特性が設計されている。

【０００５】従って、この構成の対物レンズを用いた光
ヘッド装置では、例えば、波長６５０ｎｍのレーザ光を
２つの回折光、例えば、１次回折光と２次回折光に回折
することにより、１次回折光をＣＤ記録面上にある第１
の焦点位置に収束させ、回折次数の高い２次回折光を焦
点距離が短いＤＶＤ記録面上の第２の焦点位置に収束さ
せることができる。

【０００６】しかしながら、この対物レンズは、単一波
長のレーザ光を２つの焦点に収束させることを前提とし
ているので、異なる波長のレーザ光を使用する２波長光
源型の光ヘッド装置、例えば、ＣＤ−Ｒの再生記録に用
いる波長７８０ｎｍのレーザ光源と、ＤＶＤ再生用の波
長６５０ｎｍのレーザ光源とを備えた光ヘッド装置に採
用するには適さない。

【０００７】ここで、２波長光源型の光ヘッド装置にお
いては、例えば、特開２０００−０２８９１７号公報に
開示されている対物レンズを用いることができる。この
公開公報に開示されている対物レンズは、レンズ面が三
分割され、光軸側から外周側に向けて同心状に円形の第
１分割面、環状の第２の分割面および環状の第３の分割
面が形成されている。また、これらの分割面のうち、第
２分割面には回折格子が形成されている。

【０００８】この構成の対物レンズは、波長７８０ｎｍ
のレーザ光における第１分割面を通過した光束および第
２分割面の回折格子を通過した０次光をＣＤ−Ｒ再生記
録用として第１の焦点位置に収束させ、波長６５０ｎｍ
のレーザ光における第１、第３分割面を通過した光束お
よび第２分割面で回折された１次回折光をＤＶＤ再生用
の第２の焦点位置に収束させるようになっている。この
ため、第１分割面から第２分割面までがＣＤ−Ｒ用開口
として用いられ、第１分割面から第３分割面までがＤＶ
Ｄ用開口として用いられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成の対物レンズでは、当該対物レンズが対象としている
媒体が基板厚の異なる二種類であるにも拘わらず、当該
対物レンズのベースとなるレンズ面を三分割しているの
で、回折格子の設計に大きな負担を強いることになり、
また、光利用効率の悪化を招くことになる。

【００１０】そこで、本発明の課題は、第１のレーザ光
束のビームスポットを第１の光記録媒体の記録面上に形
成でき、波長の異なる第２のレーザ光束のビームスポッ
トを基板厚さの異なる第２の光記録媒体の記録面上に形
成できる簡単な構成の光ヘッド装置用対物レンズおよ
び、当該対物レンズを備えた光ヘッド装置を提案するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、透明基板の厚さが異なる第１の光記録
媒体および第２の光記録媒体の記録面に対して、それぞ
れ第１のレーザ光源および第２のレーザ光源から出射し
た波長の異なる第１および第２のレーザ光束を１つの集
光光学系を介して集光させ、当該記録面上に情報を記録
し再生する光ヘッド装置において、前記集光光学系を構
成する対物レンズのレンズ屈折面は、前記第２のレーザ
光束によるビームスポットを前記第２の光記録媒体の記
録面上に形成するのに略適した屈折力を備えたものと
し、このレンズ屈折面における前記第１の光記録媒体に
対して設定された開口数に対応する中心側領域の全体に
亘って回折格子を形成し、この回折格子の回折特性を、
前記中心側領域を介して得られる前記第１のレーザ光束
の回折光束成分のうち所定次数の回折光束成分によるビ
ームスポットが前記第１の光記録媒体の記録面上に形成
されるように設定してあることを特徴としている。

【００１２】本発明では、対物レンズに第１のレーザ光
束が入射すると、そのレンズ屈折面の中心側領域に形成
した回折格子により回折された第１のレーザ光束の所定
次数の回折光束成分によるビームスポットが第１の光記
録媒体の記録面上に形成される。

【００１３】これに対して、対物レンズに第２のレーザ
光束が入射すると、そのレンズ屈折面における回折格子
が形成されている中心側領域を介して得られる、回折作
用を受けずに当該領域の屈折力により屈折された第２の
レーザ光束の０次回折光束成分と、中心側領域以外のレ
ンズ屈折面を通過した第２のレーザ光束の光束成分とに
よって、第２の光記録媒体の記録面上にビームスポット
が形成される。

【００１４】本発明の対物レンズでは、そのレンズ屈折
面に対して、基板厚さの薄い第２の光記録媒体に略適し
た屈折力を持たせているので、当該第２の光記録媒体の
再生などに用いる第２のレーザ光の利用効率を高めるこ
とができる。また、第１の光記録媒体の再生などに用い
られるレンズ屈折面の中心側領域には回折格子を形成し
てあるので、第１の光記録媒体の記録面上に形成される
光スポットの収差を抑制することができる。さらに、レ
ンズ屈折面が三分割構成とされている従来の対物レンズ
に比べて構造が単純であるので、その金型作成が容易で
あり、また、成形時の転写性も良いという利点がある。

【００１５】ここで、前記中心側領域の全体に亘って前
記回折格子を形成する代わりに、当該中心側領域におけ
る外周側部分にのみ輪帯状の前記回折格子を形成しても
よい。すなわち、第２の光記録媒体に適するように設計
されたレンズ屈折面の近軸領域は第１の光記録媒体に対
してそのまま使用しても実用上の支障がないので、レン
ズ屈折面の中心側領域における外周側部分にのみ回折格
子を形成して、第１の光記録媒体の再生などに支障を来
たさないように収差を抑制すればよい。

【００１６】このようにすれば、回折を利用しない分、
第１のレーザ光の利用効率を高めることができる。ま
た、レンズ屈折面の構造が一層単純化できるので、金型
作成が一層容易になり、また、成形時の転写性も一層良
好になる。

【００１７】なお、前記回折格子により得られる第１の
レーザ光束の回折光束成分のうち、一般的には、１次回
折光束成分を利用すればよい。

【００１８】次に、本発明は、光ヘッド装置用対物レン
ズに関するものであり、上記構成のレンズ屈折面を備え
ていることを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を適用した対物レンズを備えた光ヘッド装置の一例を説
明する。

【００２０】（全体構成）図１は本例の光ヘッド装置の
光学系を中心に示す概略構成図である。本例の光ヘッド
装置１は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤなど、基板厚さや記
録密度が異なる複数種類の光記録媒体４に対して情報の
再生、記録を行うものである。そのために、ＣＤ−Ｒの
再生等のために用いる中心波長が７８０ｎｍの第１のレ
ーザ光束Ｌ１を出射する第１のレーザ光源１１と、ＤＶ
Ｄの再生等のために用いる波長が６５０ｎｍの第２のレ
ーザ光束Ｌ２を出射する第２のレーザ光源１２を備えて
いる。各レーザ光は共通の集光光学系Ｌｏを介して光記
録媒体４に導かれると共に、当該光記録媒体４で反射さ
れた各レーザ光束の戻り光は共通受光素子２５に導かれ
る。

【００２１】集光光学系Ｌｏには、第１のレーザ光束Ｌ
１を直進させ、第２のレーザ光束Ｌ２を反射させて双方
の光を共にシステム光軸Ｌ（対物レンズの光軸）に一致
させる第１のビームスプリッタ２１と、システム光軸Ｌ
に沿って進むレーザ光束Ｌ１、Ｌ２を通過させる第２の
ビームスプリッタ２２と、この第２のビームスプリッタ
２２を通過したレーザ光束Ｌ１、Ｌ２を平行光化するコ
リメートレンズ２３と、コリメートレンズ２３から出射
されたレーザ光束Ｌ１、Ｌ２のビームスポットを光記録
媒体４の記録面に形成するための対物レンズ３とが含ま
れている。光記録媒体４であるＤＶＤ４２の記録面４２
ａと、ＣＤあるいはＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａに対し
て、対物レンズ３によって、第１のレーザ光束Ｌ１のビ
ームスポットがＣＤ−Ｒ４１の記録面上に形成され、第
２のレーザ光束Ｌ２のビームスポットがＤＶＤ４２の記
録面上に形成される。

【００２２】また、集光光学系Ｌｏには、光記録媒体４
で反射された後に、第２のビームスプリッタ２２で反射
された後の第１および第２のレーザ光束の戻り光を、共
通受光素子２５に導くためのグレーティング２４が含ま
れている。

【００２３】この構成の光ヘッド装置１において、光記
録媒体４としてＣＤ−Ｒ４１の情報記録再生の際には、
第１のレーザ光源１１から、波長が７８０ｎｍの第１の
レーザ光束Ｌ１を出射する。この第１のレーザ光束Ｌ１
は、集光光学系Ｌｏに導かれ、その対物レンズ３を介し
て、ＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａ上にビームスポットＢ
（４１）を形成する。ＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａで反
射した第１のレーザ光束Ｌ１の戻り光は、第２のビーム
スプリッタ２２を介して共通受光素子２５に集光する。
共通受光素子２５で検出された信号によりＣＤ−Ｒ４１
の情報再生等が行われる。

【００２４】これに対して、光記録媒体４としてＤＶＤ
４２の情報を再生等するときは、第２のレーザ光源１２
から、波長が６５０ｎｍの第２のレーザ光束Ｌ２を出射
する。この第２のレーザ光束Ｌ２も集光光学系Ｌｏに導
かれ、その対物レンズ３を介して、ＤＶＤ４２の記録面
４２ａ上にビームスポットＢ（４２）を形成する。ＤＶ
Ｄ４２の記録面４２ａで反射した第２のレーザ光束Ｌ２
の戻り光は、第２のビームスプリッタ２２を介して共通
受光素子２５に集光する。共通受光素子２５で検出され
た信号によりＤＶＤ４２の情報再生等が行われる。

【００２５】（対物レンズの構成）次に、図２および図
３を参照して、本例の対物レンズ３の構成を説明する。
図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、対物レン
ズ３を示す平面図、断面図及び部分拡大断面図である。
また、図３は対物レンズ３による第１および第２のレー
ザ光束Ｌ１、Ｌ２の収束状態を示す説明図である。

【００２６】本例の対物レンズ３はレンズ屈折面とし
て、第１のレーザ光源１１および第２のレーザ光源１２
から出射された第１および第２のレーザ光束Ｌ１、Ｌ２
が入射する入射側屈折面３１と、光記録媒体４に向けて
レーザ光束を出射する出射側屈折面３２を備えている。
これら入射側屈折面３１および出射側屈折面３２からな
るレンズ屈折面は、波長の短い第２のレーザ光束Ｌ２に
よるビームスポットＢ（４２）がＤＶＤ４２の記録面４
２ａ上に形成されるに略適した屈折力を備えたものとな
るように設計されている。

【００２７】また、透明基板厚さの厚いＣＤ−Ｒ４１に
対して定められた開口数（例えば、開口数ＮＡ＝０．
５）に対応する入射側屈折面３１の中心側領域３３に
は、その全体に亘って、第１のレーザ光束Ｌ１を回折し
てＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａ上にビームスポットＢ
（４１）を形成するための回折格子３５が形成されてい
る。本例の回折格子３５の回折特性は、第１のレーザ光
束Ｌ１の回折光束成分のうち１次回折光束成分によるビ
ームスポットＢ（４１）をＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａ
上に形成できるように設定されている。

【００２８】この構成の対物レンズ３を備えた光ヘッド
装置１において、ＣＤ−Ｒ４１の情報再生時には、第１
のレーザ光源１１のみが駆動され第１のレーザ光束Ｌ１
が出射される。この第１のレーザ光束Ｌ１のうち、図３
において点線で示すように、対物レンズ３の中心側領域
３３に入射した光束成分は、当該領域に形成されている
回折格子３５によって回折される。回折により生成した
１次回折光束成分はＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａ上にビ
ームスポットＢ（４１）を形成する。なお、対物レンズ
３の外周側領域３４を通る第１のレーザ光束Ｌ１の光束
成分は、再生に必要ない不要光であるので利用されな
い。

【００２９】次に、ＤＶＤ４２の情報再生は、第２のレ
ーザ光源１２のみが駆動され第２のレーザ光束Ｌ２が出
射される。図３において実線で示すように、中心側領域
３３に形成されている回折格子３５による回折作用を受
けずに、当該領域を通過した第２のレーザ光束の０次回
折光束成分と、第２のレーザ光束Ｌ２における外周側領
域３４を通る光束成分とによって、ＤＶＤ４２の記録面
４２ａ上に、ビームスポットＢ（４２）が形成される。

【００３０】（実施例の効果）このように、本例の光ヘ
ッド装置１の対物レンズ３では、基板厚さの薄いＤＶＤ
４２に略適した屈折力がそのレンズ屈折面に付与されて
いるので、当該ＤＶＤ４２の再生などに用いる第２のレ
ーザ光束Ｌ２の利用効率を高めることができる。また、
基板厚さの厚いＣＤ−Ｒ４１の記録、再生などに用いら
れるレンズ屈折面の中心側領域３３には回折格子３５が
形成されているので、ＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａ上に
形成されるビームスポットの収差を抑制することができ
る。さらに、レンズ屈折面が三分割構成とされている従
来の対物レンズに比べて構造が単純であるので、その金
型作成が容易であり、また、成形時の転写性も良いとい
う利点がある。

【００３１】（対物レンズの別の例）ここで、上記の対
物レンズ３では、その入射側屈折面３１の中心側領域３
３の全体に亘って回折格子３５が形成されている。この
代わりに、当該中心側領域３３における外周側部分にの
み輪帯状に回折格子を形成してもよい。すなわち、ＤＶ
Ｄ４２に適するように設計されたレンズ屈折面の近軸領
域はＣＤ−Ｒ４１に対してそのまま使用しても実用上の
支障がないので、レンズ屈折面の中心側領域における外
周側部分にのみ回折格子を形成して、ＣＤ−Ｒ４１の記
録、再生に支障を来たさないように収差を抑制すればよ
い。

【００３２】図４（ａ）は中心側領域の外周部分にのみ
回折格子を形成した対物レンズの例を示す平面図であ
り、図４（ｂ）はその断面図であり、図４（ｃ）はその
部分拡大断面図である。これらの図に示すように、本例
の対物レンズ３Ａも、そのレンズ屈折面として、第１の
レーザ光源１１および第２のレーザ光源１２から出射さ
れた第１および第２のレーザ光束Ｌ１、Ｌ２が入射する
入射側屈折面３１Ａと、光記録媒体４に向けてレーザ光
を出射する出射側屈折面３２Ａを備えている。レンズ屈
折面は、波長の短い第２のレーザ光束Ｌ２によるビーム
スポットＢ（４２）をＤＶＤ４２の記録面４２ａ上に形
成するのに略適した屈折力を備えたものとなるように設
計されている。

【００３３】また、透明基板厚さの厚いＣＤ−Ｒ４１に
対して定められた開口数（例えば、開口数ＮＡ＝０．
５）に対応する入射側屈折面３１Ａの中心側領域３３Ａ
には、その外周側部分に輪帯状の回折格子３５Ａが形成
されている。この回折格子３５Ａは、第１のレーザ光束
Ｌ１を回折してＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａ上にビーム
スポットを形成するためのものである。この回折格子３
５Ａの回折特性は、第１のレーザ光束Ｌ１の回折光束成
分のうち１次回折光束成分によるビームスポットをＣＤ
−Ｒ４１の記録面４１ａ上に形成できるように設定され
ている。

【００３４】この構成の対物レンズ３Ａによっても上記
の対物レンズ３と同様な効果が得られる。これに加え
て、回折を利用しない分、第１のレーザ光束の利用効率
を高めることができる。また、レンズ屈折面の構造が一
層単純化できるので、金型作成が一層容易になり、ま
た、成形時の転写性も一層良好になる。

【００３５】なお、上記の各例では、回折格子３５、３
５Ａにより得られる第１のレーザ光束Ｌ１の回折光束成
分のうち、１次回折光束成分を利用して、ＣＤ−Ｒ４１
の記録面上にビームスポットを形成している。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、対物
レンズのレンズ屈折面に、基板厚さの薄い第２の光記録
媒体に略適した屈折力を持たせているので、当該第２の
光記録媒体の再生などに用いる第２のレーザ光束の利用
効率を高めることができる。また、第１の光記録媒体の
再生などに用いられるレンズ屈折面の中心側領域には回
折格子を形成してあるので、第１の光記録媒体の記録面
上に形成されるビームスポットの収差を抑制することが
できる。さらに、レンズ屈折面が三分割構成とされてい
る従来の対物レンズに比べて構造が単純であるので、そ
の金型作成が容易であり、また、成形時の転写性も良い
という利点がある。

【００３７】次に、対物レンズの中心側領域の全体に亘
って回折格子を形成する代わりに、当該中心側領域にお
ける外周側部分にのみ輪帯状の回折格子を形成した場合
には、回折を利用しない分、第１のレーザ光束の利用効
率を高めることができる。また、レンズ屈折面の構造が
一層単純化できるので、金型作成が一層容易になり、ま
た、成形時の転写性も一層良好になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光ヘッド装置の光学系を中心
に示す概略構成図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、図１
の対物レンズを示す平面図、断面図及び部分拡大断面図
である。

【図３】図２の対物レンズによる第１および第２のレー
ザ光束の収束状態を示す説明図である。

【図４】対物レンズの別の例を示す図であり、（ａ）は
その平面図であり、（ｂ）はその断面図であり、（ｃ）
および（ｄ）はそれぞれその部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 光ヘッド装置 ３、３Ａ 対物レンズ ４ 光記録媒体 １１ 第１のレーザ光源 １２ 第２のレーザ光源 ２１ 第１のビームスプリッタ ２２ 第２のビームスプリッタ ２３ コリメートレンズ ２４ グレーティング ２５ 共通受光素子 ３１、３１Ａ 入射側屈折面 ３２、３２Ａ 出射側屈折面 ３３、３３Ａ 中心側領域 ３４、３４Ａ 外周側領域 ３５、３５Ａ 回折格子 ４１ ＣＤ−Ｒ（第１の光記録媒体） ４１ａ 記録面 ４２ ＤＶＤ（第２の光記録媒体） ４２ａ 記録面 Ｂ（４１） ビームスポット Ｂ（４２） ビームスポット Ｌ 対物レンズの光軸（システム光軸） Ｌｏ 集光光学系 Ｌ１ 第１のレーザ光束 Ｌ２ 第２のレーザ光束

フロントページの続き (72)発明者 宮坂 美房 長野県諏訪郡原村10801番地の２ 株式会 社三協精機製作所諏訪南工場内 (72)発明者 藤田 雄二 長野県諏訪郡原村10801番地の２ 株式会 社三協精機製作所諏訪南工場内 (72)発明者 岡村 哲郎 長野県茅野市米沢2104番地１ 日新工機株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA01 PA01 PA17 PB01 QA02 QA07 QA14 QA34 RA42 RA46 5D119 AA04 AA38 AA41 AA43 DA01 DA05 EC47 FA02 FA08 JA44 JA46 JB02 5D789 AA04 AA38 AA41 AA43 DA01 DA05 EC47 FA02 FA08 JA44 JA46 JB02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板の厚さが異なる第１の光記録媒
   体および第２の光記録媒体の記録面に対して、それぞれ
   第１のレーザ光源および第２のレーザ光源から出射した
   波長の異なる第１および第２のレーザ光束を１つの集光
   光学系を介して集光させ、当該記録面上に情報を記録し
   再生する光ヘッド装置において、 前記集光光学系を構成する対物レンズのレンズ屈折面
   は、前記第２のレーザ光束によるビームスポットを前記
   第２の光記録媒体の記録面上に形成するのに略適した屈
   折力を備えたものとし、 このレンズ屈折面における前記第１の光記録媒体に対し
   て設定された開口数に対応する中心側領域の全体に亘っ
   て回折格子を形成し、 この回折格子の回折特性を、前記中心側領域を介して得
   られる前記第１のレーザ光束の回折光束成分のうち所定
   次数の回折光束成分によるビームスポットが前記第１の
   光記録媒体の記録面上に形成されるように設定してある
   ことを特徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記中心側領域の全体に亘って前記回折格子を形成する
   代わりに、当該中心側領域における外周側部分に輪帯状
   の前記回折格子を形成することを特徴とする光ヘッド装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記回折格子の回折特性を、前記第１のレーザ光束の１
   次回折光束成分によるビームスポットが前記第１の光記
   録媒体の記録面上に形成されるように、設定してあるこ
   とを特徴とする光ヘッド装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３に記載された光ヘ
   ッド装置用対物レンズ。