JP2004185705A - 光ヘッド装置、および光ヘッド装置用対物レンズ - Google Patents
光ヘッド装置、および光ヘッド装置用対物レンズ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】波長の異なるレーザ光を回折レンズ構造の対物レンズで第１および第２の光記録媒体の記録面に集光させる場合でも良好なピックアップ特性を得ることが可能な光ヘッド装置および光ヘッド装置用対物レンズを提供すること。
【解決手段】光ヘッド装置の対物レンズ３では、中心側屈折面領域３３の屈折率をｎとし、この中心側屈折面領域３３において中心側回折格子３５を構成する同心円状の微細な段差３０の数をｍ列としたとき、中心側回折格子３５において最も中心の段差３０と、中心側回折格子３５の最外周部分の段差３０から数えて第１〜第３列目の３列分の段差３０については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、高さをλ１／（ｎ−１）とし、その他の段差３０については第２のレーザ光の波長λ２に対応させて高さをλ２／（ｎ−１）にしてある。
【選択図】 図３
【解決手段】光ヘッド装置の対物レンズ３では、中心側屈折面領域３３の屈折率をｎとし、この中心側屈折面領域３３において中心側回折格子３５を構成する同心円状の微細な段差３０の数をｍ列としたとき、中心側回折格子３５において最も中心の段差３０と、中心側回折格子３５の最外周部分の段差３０から数えて第１〜第３列目の３列分の段差３０については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、高さをλ１／（ｎ−１）とし、その他の段差３０については第２のレーザ光の波長λ２に対応させて高さをλ２／（ｎ−１）にしてある。
【選択図】 図３
Description
【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保護層の厚さや記録密度の異なるものが知られており、ＣＤ−Ｒの再生記録用には波長７８０ｎｍの第１のレーザ光を出射する第１のレーザ光源が用いられ、ＤＶＤ再生用には、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源が用いられている。
【０００３】
ここで、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共通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】
但し、ＣＤは、記録面を保護する透明保護層の厚さが１．２ｍｍであり、ＤＶＤは、透明保護層の厚さがＣＤよりも薄い０．６ｍｍであり、その記録密度はＣＤより高い。従って、対物レンズとしては、単一の屈折力を有するレンズ面に同心円状の微細な段差からなる回折格子を形成し、この回折格子によって入射光束を回折して、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（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−８１５６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、回折格子を構成する段差の高さは、レーザ光の波長に対応させる必要があるが、回折格子には、ＣＤ−Ｒの再生記録用の波長７８０ｎｍの第１のレーザ光、およびＤＶＤ再生用の波長６５０ｎｍの第２のレーザ光がそれぞれ入射することになる。このため、回折格子を構成する段差の高さを第２のレーザ光の波長に対応させると、図６（ａ）にＳカーブ特性（フォーカシングエラー信号）を示すように、ＤＶＤについて良好な解像度が得られるが、ＣＤではＳカーブが得られない。これに対して、回折格子を構成する段差の高さを第１のレーザ光の波長に対応させると、図６（ｂ）にＳカーブ特性（フォーカシングエラー信号）を示すように、ＣＤについて良好な解像度が得られるが、ＤＶＤではＳカーブの振幅が低く、２層構造の光記録媒体に使えない。かといって、双方のレーザ光の各波長の中間値に段差の高さを対応させると、図６（ｃ）にＳカーブ特性（フォーカシングエラー信号）を示すように、ＤＶＤ、ＣＤの双方において、良好なＳカーブが得られない。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、波長の異なる第１および第２のレーザ光を回折レンズ構造を備えた対物レンズを介して第１および第２の光記録媒体の記録面に集光させる場合でも良好なピックアップ特性を得ることのできる光ヘッド装置、および光ヘッド装置用対物レンズを提供することにある。
【０００８】
【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、透明保護層の厚さが異なる第１および第２の光記録媒体の記録面に対して第１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のレーザ光をそれぞれ共通の対物レンズを介して集光させる光ヘッド装置において、前記対物レンズの屈折面を、その光軸を中心とする中心側屈折面領域と、この中心側屈折面領域の外側を取り囲んでいる外周側屈折面領域とに分割するとともに、前記中心側屈折面領域の全域に亘って同心円状の複数の微細な段差からなる中心側回折格子を形成し、前記第１のレーザ光源を用いて行う前記第１の光記録媒体の記録再生の際には、前記中心側屈折面領域を介して得られる１次回折光束によりビームスポットを形成し、前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生の際には、前記外周側屈折面領域を通過した光束と、前記中心側屈折面領域を介して得られる１次回折光束とによりビームスポットを形成し、前記中心側回折格子を構成する複数の前記段差のうち、少なくとも、最も中心に位置する段差、および所定位置の段差の高さについては前記第１のレーザ光の波長に対応させ、その他の段差については前記第２のレーザ光の波長に対応させてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、中心側屈折面領域に形成されている中心側回折格子に、波長の違いを利用して、第１および第２のレーザ光における同一次数の回折光束、すなわち１次回折光により、それぞれ第１および第２の光記録媒体の記録面上にビームスポットを形成させるようにしている。従って、１次回折光の回折効率が最大となるように回折格子を設計することにより、レーザ光の利用効率を高めることができる。また、中心側回折格子を構成する複数の段差のうち、少なくとも、最も中心に位置する段差、および所定位置の段差の高さについては第１のレーザ光の波長に対応させ、その他の段差については第２のレーザ光の波長に対応させてあるため、第２の光記録媒体を優先して回折格子を設計してあるにもかかわらず、第１の光記録媒体に対しても良好なピックアップ特性を得ることができる。
【００１０】
本発明において、前記所定位置の段差は、例えば、前記中心側回折格子の最外周に位置する段差から数えて、第１列目から第３列目に位置する３列分の段差、第１列目から第４列目に位置する４列分の段差、あるいは第１列目から第５列目に位置する５列分の段差である。
【００１１】
本発明において、前記所定位置の段差は、最も中心の段差から数えて第２列目に位置する段差であってもよい。
【００１２】
本発明において、前記外周側屈折面領域は、前記第２のレーザ光束が前記第２の光記録媒体の記録面上にビームスポットを形成するのに略適した屈折力となるように形成されていることが好ましい。外周側屈折面領域に回折格子を形成しようとすると、微細な段差を狭いピッチで形成する必要があるが、屈折力で第２のレーザ光束が第２の光記録媒体の記録面上にビームスポットを形成するように形成すれば、外周側屈折面領域に微細な段差を狭いピッチで形成する必要がない。
【００１３】
これに対して、本発明では、前記外周側屈折面領域の全域に亘って、同心円状の複数の微細な段差からなる外周側回折格子を形成し、前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生の際には、前記中心側屈折面領域を介して得られる１次回折光束と、前記外周側屈折面領域を介して得られる１次回折光束とによりビームスポットを形成し、当該外周側回折格子を構成する前期段差については前記第２のレーザ光の波長に対応させてもよい。
【００１４】
次に、本発明は光ヘッド装置に用いる対物レンズに関するものであり、本発明の対物レンズは、上記構成の屈折面を備えていることを特徴としている。
【００１５】
【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を説明する。
【００１６】
［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。
【００１７】
図１において、本形態の光ヘッド装置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、ＤＶＤ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。
【００１８】
集光光学系Ｌｏには、第１のレーザ光束Ｌ１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４２ａ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。
【００１９】
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が共通受光素子２５に集光する。
【００２０】
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。
【００２１】
これに対して、光記録媒体４としてＤＶＤ４２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。ＤＶＤ４２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。
【００２２】
［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の構成を詳しく説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、対物レンズ３を示す平面図、断面図、光軸を中心とする中心側屈折面領域の中央部分の部分拡大断面図、およびこの中心側屈折面領域とその外側を取り囲んでいる外周側屈折面領域との境界部分の部分拡大断面図であり、図３は対物レンズ３による各波長の光の収束状態を示す説明図である。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図２に示す対物レンズに本発明を適用した場合のＳカーブ特性を示すグラフである。
【００２３】
（対物レンズの基本構成）
図２（ａ）、（ｂ）において、本例の対物レンズ３は、第１のレーザ光源１１および第２のレーザ光源１２から出射されたレーザ光束Ｌ１、Ｌ２が入射する正のパワーを備えた入射側屈折面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を備えた凸レンズである。入射側屈折面３１は、光軸Ｌを中心にして同心円状に光軸Ｌを含む円形の中心側屈折面領域３３と、この中心側屈折面領域３３の外周を環状に囲んでいる外周側屈折面領域３４とに二分割されており、中心側屈折面領域３３と外周側屈折面領域３４との境界部分は、ＮＡ＝０．４５〜０．５５に相当する位置である。
【００２４】
中心側屈折面領域３３の全域に亘っては、同心円状の複数の微細な段差３０によって中心側回折格子３５が形成されている。
【００２５】
対物レンズ３の中心側屈折面領域３３は、外周側屈折面領域３４とは異なる屈折力を有する屈折面領域である。この中心側屈折面領域３３に形成された中心側回折格子３５は、当該領域を通過する第１のレーザ光束Ｌ１の１次回折光束のビームスポットをＣＤ−Ｒ４１の記録面上に形成する回折特性を備えている。これに加えて、当該領域を通過する第２のレーザ光束の１次回折光束のビームスポットをＤＶＤ４２の記録面上に形成する回折特性を備えている。
【００２６】
これに対して、対物レンズ３の外周側屈折面領域３４は、第２のレーザ光束Ｌ２における当該領域を通る光束部分のビームスポットをＤＶＤ４２の記録面上に形成する屈折力を有している。すなわち、外周側屈折面領域３４には、回折格子を構成する狭ピッチの溝が形成されていない。このため、対物レンズ３を成形するための金型の製作が容易である。
【００２７】
このような構成の対物レンズ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における対物レンズ３の中心側屈折面領域３３を通過する光束成分のうち、そこに形成されている中心側回折格子３５による回折により生成された１次回折光束成分のビームスポットＢ（４１）が、図３において点線で示すように、ＣＤ−Ｒ４１の記録面上に形成される。対物レンズ３の外周側屈折面領域３４を通る第１のレーザ光束Ｌ１の光束成分は、再生に必要のない不要光であり、ＣＤ−Ｒ４１の記録面上にビームスポットとしては集光しない。
【００２８】
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、このレーザ光束Ｌ２における対物レンズ３の中心側屈折面領域３３を通過する光束成分のうち、そこに形成されている中心側回折格子３５によって回折されて発生した１次回折光成分と、第２のレーザ光束Ｌ２における対物レンズ３の外周側屈折面領域３４を通過する光束成分とによって、ＤＶＤ４２の記録面上にビームスポットＢ（４２）が形成される。
【００２９】
（中心側回折格子の詳細構成１）
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、本形態の光ヘッド装置１に用いられている対物レンズ３では、中心側屈折面領域３３の屈折率をｎとし、この中心側屈折面領域３３において中心側回折格子３５を構成する同心円状の微細な段差３０がｍ列、形成されているとしたとき、中心側回折格子３５を構成する複数の段差３０のうち、最も中心に位置する段差３０（１）と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０（ｍ）から数えて、第１〜第３列目に位置する３列分の段差３０（ｍ）、３０（ｍ−１）、３０（ｍ−２）については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値とし、その他の段差３０については第２のレーザ光の波長λ２に対応させてλ２／（ｎ−１）にしてある。
【００３０】
このように構成した対物レンズ３を用いた光ヘッド装置１に関して、Ｓカーブ（フォーカスエラー信号）を評価すると、図４（ａ）に示すように、ＤＶＤについては、所定レベル以上の振幅をもつＳカーブが得られた。また、中心側回折格子３５の段差３０について、ＤＶＤ優先（第２のレーザ光優先）に設定してあるにも関わらず、最も中心に位置する段差３０（１）と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０（ｍ）から数えて、第１〜第３列目に位置する３列分の段差３０（ｍ）、３０（ｍ−１）、３０（ｍ−２）については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させてあるため、ＣＤにおいても明瞭なＳカーブが得られ、かつ、Ｓカーブの中心が解像度が最高となる位置になっている。
【００３１】
なお、本形態では、中心側回折格子３５を構成する複数の段差３０のうち、最も中心に位置する段差３０と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０から数えて、第１〜第３列目に位置する３列分の段差３０については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値としたが、最も中心に位置する段差３０（１）と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０（ｍ）から数えて第１〜第４列目に位置する４列分の段差３０、あるいは第１〜第５列目に位置する５列分の段差３０について、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値としてもよい。
【００３２】
（中心側回折格子の詳細構成２）
次に、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、本形態の光ヘッド装置１に用いられている対物レンズ３では、中心側屈折面領域３３の屈折率をｎとし、この中心側屈折面領域３３において中心側回折格子３５を構成する同心円状の微細な段差３０がｍ列、形成されているとしたとき、中心側回折格子３５を構成する複数の段差３０のうち、最も中心に位置する段差３０（１）と、最も中心から第２列目に位置する段差３０（２）については高さを第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値とし、その他の段差については第２のレーザ光の波長λ２に対応させてλ２／（ｎ−１）にしてある。
【００３３】
このように構成した対物レンズ３を用いた光ヘッド装置１に関して、Ｓカーブ（フォーカスエラー信号）を評価すると、図４（ｂ）に示すように、ＤＶＤについては、所定レベル以上の振幅をもつＳカーブが得られた。また、中心側回折格子３５の段差３０について、ＤＶＤ優先（第２のレーザ光優先）に設定してあるにも関わらず、最も中心に位置する段差３０（１）と、最も中心から第２列目に位置する段差３０（２）については高さを第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値としてあるため、ＣＤにおいても明瞭なＳカーブが得られ、かつ、Ｓカーブの中心が解像度が最高となる位置になっている。
【００３４】
（対物レンズの別の例）
上記の対物レンズ３では、外周側屈折面領域３４の屈折力を設定することにより、当該領域を通る第２のレーザ光束の光束成分によるビームスポットをＤＶＤ４２の記録面上に形成するようにしている。しかるに、この外周側屈折面領域３４にも回折格子を形成し、この回折格子による第２のレーザ光束の回折光束成分のビームスポットがＤＶＤ４２の記録面上に形成されるようにすることもできる。
【００３５】
図５（ａ）は外周側屈折面領域にも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５（ｂ）はその断面図であり、図５（ｃ）および（ｄ）はそれぞれそ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は、第１のレーザ光源１１および第２のレーザ光源１２から出射されたレーザ光束Ｌ１、Ｌ２が入射する正のパワーを有する屈折面である入射側屈折面３１Ａと、光記録媒体に向けてレーザ光束を出射する出射側屈折面３２Ａを有した凸レンズである。
【００３６】
入射側屈折面３１Ａは、光軸Ｌを含む円形の中心側屈折面領域３３Ａと、この中心側屈折面３３Ａを同心状に取り囲んでいる環状の外周側屈折面領域３４Ａとに分けられている。また、中心側屈折面領域３３Ａには、この領域全体に亘って同心円状の微細な段差３０からなる中心側回折格子３５Ａが形成されている。また、外周側屈折面領域３４Ａにも、この領域全体に亘って同心円状の微細な段差３０からなる外周側回折格子３６が形成されている。
【００３７】
本例の対物レンズ３Ａは、ＣＤ−Ｒ４１の記録あるいは再生時に出射される第１のレーザ光束Ｌ１のうち中心側屈折面領域３３Ａを通過する光束成分によって、ＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａ上にビームスポットを形成する。詳しくは、当該光束成分のうち、中心側屈折面領域３３Ａに形成された中心側回折格子３５Ａによる回折作用を受けて生成された１次回折光束成分によってＣＤ−Ｒ４１の記録面上にビームスポットＢ（４１）が形成される。
【００３８】
しかるに、第１のレーザ光束Ｌ１のうち、外周側屈折面領域３４Ａを通る光束成分は、記録あるいは再生に寄与しない不要光成分であり、本例では、当該外周側屈折面領域３４Ａに形成されている外周側回折格子３６による回折作用を受けて、ＣＤ−Ｒ４１の記録面上におけるビームスポット形成位置に集光しないように回折される。
【００３９】
また、本例の対物レンズ３Ａは、ＤＶＤ４２の再生時に出射される第２のレーザ光束Ｌ２によるビームスポットをＤＶＤ４２の記録面４２ａ上に形成する。すなわち、中心側屈折面領域３３Ａを通過する第２のレーザ光束の光束成分のうち、中心側屈折面領域３３Ａに形成された中心側回折格子３５Ａによる回折作用を受けて生成された１次回折光成分により、ＤＶＤ４２の記録面上にビームスポットが形成される。これと共に、この第２のレーザ光束Ｌ２における外周側屈折面領域３４Ａを通過する光束成分のうち、当該領域に形成された外周側回折格子３６による回折作用を受けて生成された１次光束成分によっても、ＤＶＤ４２の記録面上の同一位置にビームスポットが形成される。
【００４０】
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と同様の効果が得られる。これに加えて、本例の対物レンズ３Ａでは、その外周側屈折面領域３４Ａにも外周側回折格子３６が形成され、この外周側回折格子３６によって、第１のレーザ光束Ｌ１における外周側部分の不要光成分がＣＤ−Ｒ４１の記録面上におけるビームスポット形成位置に集光しないように回折される。よって、開口絞りなどを用いることなく不要光を確実に排除できる。
【００４１】
また、本形態の対物レンズ３Ａについても、中心側屈折面領域３３の屈折率をｎとしたとき、中心側回折格子３５を構成する複数の段差３０のうち、最も中心に位置する段差３０と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０から数えて、第１〜第３列目に位置する３列分の段差３０については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値とし、中心側屈折面領域３３のその他の段差３０、および外周側回折格子３６の全ての段差３０については第２のレーザ光の波長λ２に対応させてλ２／（ｎ−１）にしてある。
【００４２】
あるいは、最も中心に位置する段差３０と、最も中心から第２列目に位置する段差３０については高さを第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値とし、中心側屈折面領域３３のその他の段差３０、および外周側回折格子３６の全ての段差３０については第２のレーザ光の波長λ２に対応させてλ２／（ｎ−１）にしてある。
【００４３】
このため、本形態でも、ＤＶＤについては、所定レベル以上の振幅をもつＳカーブが得られる。また、中心側回折格子３５の段差３０について、ＤＶＤ優先（第２のレーザ光優先）に設定してあるにも関わらず、ＣＤにおいても明瞭なＳカーブが得られ、かつ、Ｓカーブの中心が解像度が最高となる位置となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、中心側屈折面領域に形成されている中心側回折格子に、波長の違いを利用して、第１および第２のレーザ光における同一次数の回折光束、すなわち１次回折光により、それぞれ第１および第２の光記録媒体の記録面上にビームスポットを形成させるようにしている。従って、１次回折光の回折効率が最大となるように回折格子を設計することにより、レーザ光の利用効率を高めることができる。また、中心側回折格子を構成する複数の段差のうち、少なくとも、最も中心に位置する段差、および所定位置の段差の高さについては第１のレーザ光の波長に対応させ、その他の段差については第２のレーザ光の波長に対応させてあるため、第２の光記録媒体を優先して回折格子を設計してあるにもかかわらず、第１の光記録媒体に対しても良好なピックアップ特性を得ることができる。
【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）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図１に示す対物レンズを示す平面図、断面図、光軸を中心とする中心側屈折面領域の中央部分の部分拡大断面図、およびこの中心側屈折面領域とその外側を取り囲んでいる外周側屈折面領域との境界部分の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のレーザ光の収束状態を示す説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図２に示す対物レンズに本発明を適用した場合のＳカーブ特性を示すグラフである。
【図５】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。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、従来の対物レンズを用いた場合のＳカーブ特性を示すグラフである。
【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
３０ 同心円状の微細な段差
３１、３１Ａ 入射側屈折面
３２、３２Ａ 出射側屈折面
３３、３３Ａ 中心側屈折面領域
３４、３４Ａ 外周側屈折面領域
３５、３５Ａ 中心側回折格子
３６ 外周側回折格子
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
【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保護層の厚さや記録密度の異なるものが知られており、ＣＤ−Ｒの再生記録用には波長７８０ｎｍの第１のレーザ光を出射する第１のレーザ光源が用いられ、ＤＶＤ再生用には、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源が用いられている。
【０００３】
ここで、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共通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】
但し、ＣＤは、記録面を保護する透明保護層の厚さが１．２ｍｍであり、ＤＶＤは、透明保護層の厚さがＣＤよりも薄い０．６ｍｍであり、その記録密度はＣＤより高い。従って、対物レンズとしては、単一の屈折力を有するレンズ面に同心円状の微細な段差からなる回折格子を形成し、この回折格子によって入射光束を回折して、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（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−８１５６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、回折格子を構成する段差の高さは、レーザ光の波長に対応させる必要があるが、回折格子には、ＣＤ−Ｒの再生記録用の波長７８０ｎｍの第１のレーザ光、およびＤＶＤ再生用の波長６５０ｎｍの第２のレーザ光がそれぞれ入射することになる。このため、回折格子を構成する段差の高さを第２のレーザ光の波長に対応させると、図６（ａ）にＳカーブ特性（フォーカシングエラー信号）を示すように、ＤＶＤについて良好な解像度が得られるが、ＣＤではＳカーブが得られない。これに対して、回折格子を構成する段差の高さを第１のレーザ光の波長に対応させると、図６（ｂ）にＳカーブ特性（フォーカシングエラー信号）を示すように、ＣＤについて良好な解像度が得られるが、ＤＶＤではＳカーブの振幅が低く、２層構造の光記録媒体に使えない。かといって、双方のレーザ光の各波長の中間値に段差の高さを対応させると、図６（ｃ）にＳカーブ特性（フォーカシングエラー信号）を示すように、ＤＶＤ、ＣＤの双方において、良好なＳカーブが得られない。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、波長の異なる第１および第２のレーザ光を回折レンズ構造を備えた対物レンズを介して第１および第２の光記録媒体の記録面に集光させる場合でも良好なピックアップ特性を得ることのできる光ヘッド装置、および光ヘッド装置用対物レンズを提供することにある。
【０００８】
【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、透明保護層の厚さが異なる第１および第２の光記録媒体の記録面に対して第１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のレーザ光をそれぞれ共通の対物レンズを介して集光させる光ヘッド装置において、前記対物レンズの屈折面を、その光軸を中心とする中心側屈折面領域と、この中心側屈折面領域の外側を取り囲んでいる外周側屈折面領域とに分割するとともに、前記中心側屈折面領域の全域に亘って同心円状の複数の微細な段差からなる中心側回折格子を形成し、前記第１のレーザ光源を用いて行う前記第１の光記録媒体の記録再生の際には、前記中心側屈折面領域を介して得られる１次回折光束によりビームスポットを形成し、前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生の際には、前記外周側屈折面領域を通過した光束と、前記中心側屈折面領域を介して得られる１次回折光束とによりビームスポットを形成し、前記中心側回折格子を構成する複数の前記段差のうち、少なくとも、最も中心に位置する段差、および所定位置の段差の高さについては前記第１のレーザ光の波長に対応させ、その他の段差については前記第２のレーザ光の波長に対応させてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、中心側屈折面領域に形成されている中心側回折格子に、波長の違いを利用して、第１および第２のレーザ光における同一次数の回折光束、すなわち１次回折光により、それぞれ第１および第２の光記録媒体の記録面上にビームスポットを形成させるようにしている。従って、１次回折光の回折効率が最大となるように回折格子を設計することにより、レーザ光の利用効率を高めることができる。また、中心側回折格子を構成する複数の段差のうち、少なくとも、最も中心に位置する段差、および所定位置の段差の高さについては第１のレーザ光の波長に対応させ、その他の段差については第２のレーザ光の波長に対応させてあるため、第２の光記録媒体を優先して回折格子を設計してあるにもかかわらず、第１の光記録媒体に対しても良好なピックアップ特性を得ることができる。
【００１０】
本発明において、前記所定位置の段差は、例えば、前記中心側回折格子の最外周に位置する段差から数えて、第１列目から第３列目に位置する３列分の段差、第１列目から第４列目に位置する４列分の段差、あるいは第１列目から第５列目に位置する５列分の段差である。
【００１１】
本発明において、前記所定位置の段差は、最も中心の段差から数えて第２列目に位置する段差であってもよい。
【００１２】
本発明において、前記外周側屈折面領域は、前記第２のレーザ光束が前記第２の光記録媒体の記録面上にビームスポットを形成するのに略適した屈折力となるように形成されていることが好ましい。外周側屈折面領域に回折格子を形成しようとすると、微細な段差を狭いピッチで形成する必要があるが、屈折力で第２のレーザ光束が第２の光記録媒体の記録面上にビームスポットを形成するように形成すれば、外周側屈折面領域に微細な段差を狭いピッチで形成する必要がない。
【００１３】
これに対して、本発明では、前記外周側屈折面領域の全域に亘って、同心円状の複数の微細な段差からなる外周側回折格子を形成し、前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生の際には、前記中心側屈折面領域を介して得られる１次回折光束と、前記外周側屈折面領域を介して得られる１次回折光束とによりビームスポットを形成し、当該外周側回折格子を構成する前期段差については前記第２のレーザ光の波長に対応させてもよい。
【００１４】
次に、本発明は光ヘッド装置に用いる対物レンズに関するものであり、本発明の対物レンズは、上記構成の屈折面を備えていることを特徴としている。
【００１５】
【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を説明する。
【００１６】
［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。
【００１７】
図１において、本形態の光ヘッド装置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、ＤＶＤ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。
【００１８】
集光光学系Ｌｏには、第１のレーザ光束Ｌ１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４２ａ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。
【００１９】
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が共通受光素子２５に集光する。
【００２０】
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。
【００２１】
これに対して、光記録媒体４としてＤＶＤ４２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。ＤＶＤ４２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。
【００２２】
［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の構成を詳しく説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、対物レンズ３を示す平面図、断面図、光軸を中心とする中心側屈折面領域の中央部分の部分拡大断面図、およびこの中心側屈折面領域とその外側を取り囲んでいる外周側屈折面領域との境界部分の部分拡大断面図であり、図３は対物レンズ３による各波長の光の収束状態を示す説明図である。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図２に示す対物レンズに本発明を適用した場合のＳカーブ特性を示すグラフである。
【００２３】
（対物レンズの基本構成）
図２（ａ）、（ｂ）において、本例の対物レンズ３は、第１のレーザ光源１１および第２のレーザ光源１２から出射されたレーザ光束Ｌ１、Ｌ２が入射する正のパワーを備えた入射側屈折面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を備えた凸レンズである。入射側屈折面３１は、光軸Ｌを中心にして同心円状に光軸Ｌを含む円形の中心側屈折面領域３３と、この中心側屈折面領域３３の外周を環状に囲んでいる外周側屈折面領域３４とに二分割されており、中心側屈折面領域３３と外周側屈折面領域３４との境界部分は、ＮＡ＝０．４５〜０．５５に相当する位置である。
【００２４】
中心側屈折面領域３３の全域に亘っては、同心円状の複数の微細な段差３０によって中心側回折格子３５が形成されている。
【００２５】
対物レンズ３の中心側屈折面領域３３は、外周側屈折面領域３４とは異なる屈折力を有する屈折面領域である。この中心側屈折面領域３３に形成された中心側回折格子３５は、当該領域を通過する第１のレーザ光束Ｌ１の１次回折光束のビームスポットをＣＤ−Ｒ４１の記録面上に形成する回折特性を備えている。これに加えて、当該領域を通過する第２のレーザ光束の１次回折光束のビームスポットをＤＶＤ４２の記録面上に形成する回折特性を備えている。
【００２６】
これに対して、対物レンズ３の外周側屈折面領域３４は、第２のレーザ光束Ｌ２における当該領域を通る光束部分のビームスポットをＤＶＤ４２の記録面上に形成する屈折力を有している。すなわち、外周側屈折面領域３４には、回折格子を構成する狭ピッチの溝が形成されていない。このため、対物レンズ３を成形するための金型の製作が容易である。
【００２７】
このような構成の対物レンズ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における対物レンズ３の中心側屈折面領域３３を通過する光束成分のうち、そこに形成されている中心側回折格子３５による回折により生成された１次回折光束成分のビームスポットＢ（４１）が、図３において点線で示すように、ＣＤ−Ｒ４１の記録面上に形成される。対物レンズ３の外周側屈折面領域３４を通る第１のレーザ光束Ｌ１の光束成分は、再生に必要のない不要光であり、ＣＤ−Ｒ４１の記録面上にビームスポットとしては集光しない。
【００２８】
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、このレーザ光束Ｌ２における対物レンズ３の中心側屈折面領域３３を通過する光束成分のうち、そこに形成されている中心側回折格子３５によって回折されて発生した１次回折光成分と、第２のレーザ光束Ｌ２における対物レンズ３の外周側屈折面領域３４を通過する光束成分とによって、ＤＶＤ４２の記録面上にビームスポットＢ（４２）が形成される。
【００２９】
（中心側回折格子の詳細構成１）
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、本形態の光ヘッド装置１に用いられている対物レンズ３では、中心側屈折面領域３３の屈折率をｎとし、この中心側屈折面領域３３において中心側回折格子３５を構成する同心円状の微細な段差３０がｍ列、形成されているとしたとき、中心側回折格子３５を構成する複数の段差３０のうち、最も中心に位置する段差３０（１）と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０（ｍ）から数えて、第１〜第３列目に位置する３列分の段差３０（ｍ）、３０（ｍ−１）、３０（ｍ−２）については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値とし、その他の段差３０については第２のレーザ光の波長λ２に対応させてλ２／（ｎ−１）にしてある。
【００３０】
このように構成した対物レンズ３を用いた光ヘッド装置１に関して、Ｓカーブ（フォーカスエラー信号）を評価すると、図４（ａ）に示すように、ＤＶＤについては、所定レベル以上の振幅をもつＳカーブが得られた。また、中心側回折格子３５の段差３０について、ＤＶＤ優先（第２のレーザ光優先）に設定してあるにも関わらず、最も中心に位置する段差３０（１）と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０（ｍ）から数えて、第１〜第３列目に位置する３列分の段差３０（ｍ）、３０（ｍ−１）、３０（ｍ−２）については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させてあるため、ＣＤにおいても明瞭なＳカーブが得られ、かつ、Ｓカーブの中心が解像度が最高となる位置になっている。
【００３１】
なお、本形態では、中心側回折格子３５を構成する複数の段差３０のうち、最も中心に位置する段差３０と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０から数えて、第１〜第３列目に位置する３列分の段差３０については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値としたが、最も中心に位置する段差３０（１）と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０（ｍ）から数えて第１〜第４列目に位置する４列分の段差３０、あるいは第１〜第５列目に位置する５列分の段差３０について、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値としてもよい。
【００３２】
（中心側回折格子の詳細構成２）
次に、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、本形態の光ヘッド装置１に用いられている対物レンズ３では、中心側屈折面領域３３の屈折率をｎとし、この中心側屈折面領域３３において中心側回折格子３５を構成する同心円状の微細な段差３０がｍ列、形成されているとしたとき、中心側回折格子３５を構成する複数の段差３０のうち、最も中心に位置する段差３０（１）と、最も中心から第２列目に位置する段差３０（２）については高さを第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値とし、その他の段差については第２のレーザ光の波長λ２に対応させてλ２／（ｎ−１）にしてある。
【００３３】
このように構成した対物レンズ３を用いた光ヘッド装置１に関して、Ｓカーブ（フォーカスエラー信号）を評価すると、図４（ｂ）に示すように、ＤＶＤについては、所定レベル以上の振幅をもつＳカーブが得られた。また、中心側回折格子３５の段差３０について、ＤＶＤ優先（第２のレーザ光優先）に設定してあるにも関わらず、最も中心に位置する段差３０（１）と、最も中心から第２列目に位置する段差３０（２）については高さを第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値としてあるため、ＣＤにおいても明瞭なＳカーブが得られ、かつ、Ｓカーブの中心が解像度が最高となる位置になっている。
【００３４】
（対物レンズの別の例）
上記の対物レンズ３では、外周側屈折面領域３４の屈折力を設定することにより、当該領域を通る第２のレーザ光束の光束成分によるビームスポットをＤＶＤ４２の記録面上に形成するようにしている。しかるに、この外周側屈折面領域３４にも回折格子を形成し、この回折格子による第２のレーザ光束の回折光束成分のビームスポットがＤＶＤ４２の記録面上に形成されるようにすることもできる。
【００３５】
図５（ａ）は外周側屈折面領域にも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５（ｂ）はその断面図であり、図５（ｃ）および（ｄ）はそれぞれそ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は、第１のレーザ光源１１および第２のレーザ光源１２から出射されたレーザ光束Ｌ１、Ｌ２が入射する正のパワーを有する屈折面である入射側屈折面３１Ａと、光記録媒体に向けてレーザ光束を出射する出射側屈折面３２Ａを有した凸レンズである。
【００３６】
入射側屈折面３１Ａは、光軸Ｌを含む円形の中心側屈折面領域３３Ａと、この中心側屈折面３３Ａを同心状に取り囲んでいる環状の外周側屈折面領域３４Ａとに分けられている。また、中心側屈折面領域３３Ａには、この領域全体に亘って同心円状の微細な段差３０からなる中心側回折格子３５Ａが形成されている。また、外周側屈折面領域３４Ａにも、この領域全体に亘って同心円状の微細な段差３０からなる外周側回折格子３６が形成されている。
【００３７】
本例の対物レンズ３Ａは、ＣＤ−Ｒ４１の記録あるいは再生時に出射される第１のレーザ光束Ｌ１のうち中心側屈折面領域３３Ａを通過する光束成分によって、ＣＤ−Ｒ４１の記録面４１ａ上にビームスポットを形成する。詳しくは、当該光束成分のうち、中心側屈折面領域３３Ａに形成された中心側回折格子３５Ａによる回折作用を受けて生成された１次回折光束成分によってＣＤ−Ｒ４１の記録面上にビームスポットＢ（４１）が形成される。
【００３８】
しかるに、第１のレーザ光束Ｌ１のうち、外周側屈折面領域３４Ａを通る光束成分は、記録あるいは再生に寄与しない不要光成分であり、本例では、当該外周側屈折面領域３４Ａに形成されている外周側回折格子３６による回折作用を受けて、ＣＤ−Ｒ４１の記録面上におけるビームスポット形成位置に集光しないように回折される。
【００３９】
また、本例の対物レンズ３Ａは、ＤＶＤ４２の再生時に出射される第２のレーザ光束Ｌ２によるビームスポットをＤＶＤ４２の記録面４２ａ上に形成する。すなわち、中心側屈折面領域３３Ａを通過する第２のレーザ光束の光束成分のうち、中心側屈折面領域３３Ａに形成された中心側回折格子３５Ａによる回折作用を受けて生成された１次回折光成分により、ＤＶＤ４２の記録面上にビームスポットが形成される。これと共に、この第２のレーザ光束Ｌ２における外周側屈折面領域３４Ａを通過する光束成分のうち、当該領域に形成された外周側回折格子３６による回折作用を受けて生成された１次光束成分によっても、ＤＶＤ４２の記録面上の同一位置にビームスポットが形成される。
【００４０】
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と同様の効果が得られる。これに加えて、本例の対物レンズ３Ａでは、その外周側屈折面領域３４Ａにも外周側回折格子３６が形成され、この外周側回折格子３６によって、第１のレーザ光束Ｌ１における外周側部分の不要光成分がＣＤ−Ｒ４１の記録面上におけるビームスポット形成位置に集光しないように回折される。よって、開口絞りなどを用いることなく不要光を確実に排除できる。
【００４１】
また、本形態の対物レンズ３Ａについても、中心側屈折面領域３３の屈折率をｎとしたとき、中心側回折格子３５を構成する複数の段差３０のうち、最も中心に位置する段差３０と、中心側回折格子３５の最外周部分に位置する段差３０から数えて、第１〜第３列目に位置する３列分の段差３０については、第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値とし、中心側屈折面領域３３のその他の段差３０、および外周側回折格子３６の全ての段差３０については第２のレーザ光の波長λ２に対応させてλ２／（ｎ−１）にしてある。
【００４２】
あるいは、最も中心に位置する段差３０と、最も中心から第２列目に位置する段差３０については高さを第１のレーザ光の波長λ１に対応させて、λ１／（ｎ−１）、あるいはλ２／（ｎ−１）との間でλ１／（ｎ−１）付近の値とし、中心側屈折面領域３３のその他の段差３０、および外周側回折格子３６の全ての段差３０については第２のレーザ光の波長λ２に対応させてλ２／（ｎ−１）にしてある。
【００４３】
このため、本形態でも、ＤＶＤについては、所定レベル以上の振幅をもつＳカーブが得られる。また、中心側回折格子３５の段差３０について、ＤＶＤ優先（第２のレーザ光優先）に設定してあるにも関わらず、ＣＤにおいても明瞭なＳカーブが得られ、かつ、Ｓカーブの中心が解像度が最高となる位置となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、中心側屈折面領域に形成されている中心側回折格子に、波長の違いを利用して、第１および第２のレーザ光における同一次数の回折光束、すなわち１次回折光により、それぞれ第１および第２の光記録媒体の記録面上にビームスポットを形成させるようにしている。従って、１次回折光の回折効率が最大となるように回折格子を設計することにより、レーザ光の利用効率を高めることができる。また、中心側回折格子を構成する複数の段差のうち、少なくとも、最も中心に位置する段差、および所定位置の段差の高さについては第１のレーザ光の波長に対応させ、その他の段差については第２のレーザ光の波長に対応させてあるため、第２の光記録媒体を優先して回折格子を設計してあるにもかかわらず、第１の光記録媒体に対しても良好なピックアップ特性を得ることができる。
【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）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図１に示す対物レンズを示す平面図、断面図、光軸を中心とする中心側屈折面領域の中央部分の部分拡大断面図、およびこの中心側屈折面領域とその外側を取り囲んでいる外周側屈折面領域との境界部分の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のレーザ光の収束状態を示す説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図２に示す対物レンズに本発明を適用した場合のＳカーブ特性を示すグラフである。
【図５】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。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、従来の対物レンズを用いた場合のＳカーブ特性を示すグラフである。
【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
３０ 同心円状の微細な段差
３１、３１Ａ 入射側屈折面
３２、３２Ａ 出射側屈折面
３３、３３Ａ 中心側屈折面領域
３４、３４Ａ 外周側屈折面領域
３５、３５Ａ 中心側回折格子
３６ 外周側回折格子
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
Claims (6)
- 透明保護層の厚さが異なる第１および第２の光記録媒体の記録面に対して第１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のレーザ光をそれぞれ共通の対物レンズを介して集光させる光ヘッド装置において、
前記対物レンズの屈折面を、その光軸を中心とする中心側屈折面領域と、この中心側屈折面領域の外側を取り囲んでいる外周側屈折面領域とに分割するとともに、前記中心側屈折面領域の全域に亘って同心円状の複数の微細な段差からなる中心側回折格子を形成し、
前記第１のレーザ光源を用いて行う前記第１の光記録媒体の記録再生の際には、前記中心側屈折面領域を介して得られる１次回折光束によりビームスポットを形成し、前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生の際には、前記外周側屈折面領域を通過した光束と、前記中心側屈折面領域を介して得られる１次回折光束とによりビームスポットを形成し、
前記中心側回折格子を構成する複数の前記段差のうち、少なくとも、最も中心に位置する段差、および所定位置の段差の高さについては前記第１のレーザ光の波長に対応させ、その他の段差については前記第２のレーザ光の波長に対応させてなることを特徴とする光ヘッド装置。 - 請求項１において、前記所定位置の段差は、前記中心側回折格子の最外周に位置する段差から数えて、第１列目から第３列目に位置する３列分の段差、第１列目から第４列目に位置する４列分の段差、あるいは第１列目から第５列目に位置する５列分の段差であることを特徴とする光ヘッド装置。
- 請求項１において、前記所定位置の段差は、最も中心の段差から数えて第２列目に位置する段差であることを特徴とする光ヘッド装置。
- 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記外周側屈折面領域は、前記第２のレーザ光束が前記第２の光記録媒体の記録面上にビームスポットを形成するのに略適した屈折力となるように形成されていることを特徴とする光ヘッド装置。
- 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記外周側屈折面領域の全域に亘って、同心円状の複数の微細な段差からなる外周側回折格子を形成し、
前記第２のレーザ光源を用いて行う前記第２の光記録媒体の記録再生の際には、前記中心側屈折面領域を介して得られる１次回折光束と、前記外周側屈折面領域を介して得られる１次回折光束とによりビームスポットを形成し、
当該外周側回折格子を構成する前期段差については前記第２のレーザ光の波長に対応させてなることを特徴とする光ヘッド装置。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載の光ヘッド装置用対物レンズ。
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