JP2005063641A - 対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】
規格の異なるどの光ディスクを使用した場合であっても、コマ収差の発生を抑えてディスク記録面上に良好なスポットを形成することができる対物レンズを提供すること。
【解決手段】
対物レンズは、光源側から順に第一面と第二面を有し、各面はどちらも、各光ディスク使用時に必要なＮＡを確保する内側領域と、第一の光ディスク使用時に必要なＮＡを確保する外側領域とを有し、各面において、外側領域は、第一の光ディスク使用時に光軸に対して斜めに光束が入射した際に発生するコマ収差を低減し、内側領域は、少なくとも、第二の光ディスク使用時に外側領域において発生するコマ収差よりも各領域の境界位置において発生するコマ収差の量を低減し、第二面での、各領域の境界位置において、内側領域での面の傾きθ_2A［degree］に対する外側領域での面の傾きθ_2B［degree］が、
-2.5＜θ_2B-θ_2A＜0.0
を満足する構成にした。
【選択図】 図２

Description

この発明は、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置に用いられる対物レンズに関する。

光ディスクには、記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）よりもＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）の記録密度は高く、保護層が薄い。そこで、情報の記録または再生に際し、規格が異なる光ディスクを使い分ける場合には、保護層の厚みによって変化してしまう球面収差を補正しつつ、情報の記録または再生に使用する光の開口数（ＮＡ）を変化させて記録密度の違いに対応したビームスポットが得られるようにする必要がある。

例えば、保護層厚が比較的薄く記録密度が高い光ディスクの記録／再生には、保護層厚が比較的厚く記録密度が低い光ディスク専用の光学系より高ＮＡにしてビームスポットを絞る必要がある。スポット径は波長が短いほど小さくなるため、ＤＶＤを利用する光学系では、ＣＤ専用の光学系で用いられていた７８０〜８３０ｎｍより短い６３５〜６６５ｎｍの発振波長のレーザ光源を用いる。そのため近年、光情報記録再生装置には、波長の異なるレーザ光を発振可能な光源部が使用されている。

また、保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対して、それぞれ良好な状態で各光ディスクの記録面位置にレーザ光を収束させる手段の一つとして、従来、例えば下記の特許文献１に開示される対物レンズが知られている。特許文献１には、片側の一面に輪帯状の微細な段差を有する回折構造を設けた対物レンズに波長の異なる二種類の平行光束を入射させる構成が開示されている。
特開２００１−２４３６５１号公報

ところで、規格の異なる光ディスクに対して情報の記録または再生を実現するための対物レンズは、各光ディスクに対応したレーザ光束を各光ディスクの記録面上に収束させる際に、球面収差が補正されているだけでなく、対物レンズに光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差も良好に補正されていることが要求される。しかし、上記特許文献１に例示されるような構成の対物レンズは、各光ディスク使用時に発生するコマ収差をそれぞれ良好に抑えることはできてはいない。特許文献１からわかるように、従来は、光情報記録再生装置の用途に対応して、各光ディスク使用時に発生するコマ収差のバランスを調整するように対物レンズを構成しているにすぎなかった。

上記の事情に鑑み、下記の特許文献２に開示される対物レンズが提案されている。特許文献２に開示される対物レンズは、該レンズの第一面と第二面の双方において、第一の光ディスクよりも保護層の厚い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要なＮＡを確保するための内側領域と、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要なＮＡを確保するための外側領域とを有している。そして各面において、内側領域と外側領域の面形状を異なるように構成している。
特開２００３−１５６６８２号公報

特許文献２には、このような構成の対物レンズを使用することにより、各光ディスク使用時に光束が光軸に対して斜めに入射することにより発生するコマ収差が低減されたと記載されている。しかし、各面における内側領域と外側領域を、互いの領域との関係においてどのような面形状にすればコマ収差を効果的に低減できるか、という点については、何ら開示されていない。そのため、上記特許文献２に基づいて、各光ディスク使用時に発生するコマ収差をバランスよく低減することができる対物レンズを実現するためには、試行錯誤で設計する必要があった。

従って、依然として、どの光ディスクを使用しても高精度な情報の記録または再生が可能となるように、対物レンズのさらなる改良が強く望まれていた。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、規格の異なるどの光ディスクに対して情報の記録または再生を行った場合であっても、対物レンズに光束が光軸に対して斜めに入射した際のコマ収差の発生を抑えてディスク記録面上に良好なスポットを形成することができる対物レンズを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の対物レンズは、第一の光ディスクと、該第一の光ディスクよりも相対的に保護層厚が厚い第二の光ディスクと、の保護層厚が互いに異なる少なくとも２種類の光ディスクに対して記録または再生が可能な光ディスク用対物レンズであって、該対物レンズは、光源側に配設される第一面および光ディスク側に配設される第二面を有し、第一面および第二面はどちらも、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための内側領域と、該内側領域の外側にあり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための外側領域と、を有し、各面において、外側領域は、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差を低減するような面形状を有し、内側領域は、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に前記内側領域と前記外側領域の境界位置において、光束が光軸に対して斜めに入射した際に外側領域において発生するコマ収差よりも、該内側領域で発生するコマ収差の量が小さくなるような面形状を有する。そして具体的には、第二面での、内側領域と外側領域の境界位置において、光軸に平行な線に対する面法線の角度を面の傾きθで表し、時計方向を正とした場合、内側領域での面の傾きθ_2A［degree］に対する外側領域での面の傾きθ_2B［degree］が、以下の式(1)、
-2.5＜θ_2B-θ_2A＜0.0 ・・・(1)
を満足することを特徴とする。

請求項１に記載の対物レンズは、対物レンズが持つ二つの面のどちらにも、内側領域と外側領域が設けられている。そして各面における、内側領域と外側領域の面形状を上記のように構成する。すなわち、対物レンズの両面を面形状の異なる複数の領域に分けることにより、設計の自由度を増やし、各光ディスク使用時に発生するコマ収差を個別に補正する。請求項１に記載の対物レンズによれば、第一の光ディスクと第二の光ディスクのいずれを使用した場合にも対物レンズに光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差を良好に補正することができる。

図１９は、本願発明に係る対物レンズを拡大して示す、光軸ＡＸを含む面での断面模式図である。面の傾きθは、図１９に示すように光軸に平行な線に対する面法線の角度で表し、時計方向を正として測ることとする。図１９において、各符号はそれぞれ以下のものを示す。
Ｐ…境界位置
ＬＡ…内側領域（の断面形状）を表す線
ＬＡ’…内側領域の形状を境界位置Ｐから外側領域まで延長した線
ＬＢ…外側領域（の断面形状）を表す線
ＬＢ’…外側領域の形状を境界位置Ｐから内側領域まで延長した線
ＰＬ…境界位置Ｐにおける面法線
θ…光軸ＡＸに対して面法線ＰＬがなす角
但し、各符号に下付けされた数字は、第一面、第二面の別を意味する。
ここで、境界位置Ｐでの内側領域の傾きとは、該領域を表す線ＬＡおよび該領域ＬＡの延長線ＬＡ’によって規定される面形状の境界位置Ｐでの面法線ＰＬが光軸ＡＸに対してなす角をいう。同様に、境界位置Ｐでの外側領域の傾きとは、該領域を表す線ＬＢおよび該領域ＬＢの延長線ＬＢ’によって規定される面形状の境界位置Ｐでの面法線ＰＬが光軸ＡＸに対してなす角をいう。

これにより、外側領域では比較的保護層厚の薄い光ディスクを使用したときに対物レンズに光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差を補正しつつ、内側領域では比較的保護層厚の厚い光ディスクを使用したときに対物レンズに光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差を低減することができる。なお、上記式（１）について、上限を超えると、いずれの光ディスクを使用したときに発生するコマ収差に対する低減する効果も小さくなる。下限を超えると、特に第一の光ディスク使用時に発生するコマ収差が発生する。

さらに、第一面での、内側領域と外側領域の境界位置において、内側領域での面の傾きθ_1A［degree］に対する外側領域での面の傾きθ_1B［degree］を、以下の式(2)、
-1.2＜θ_1B-θ_1A＜0.0 ・・・(2)
を満足することが好ましい。上記式（２）について、上限を超えると、いずれの光ディスクを使用したときに発生するコマ収差に対する低減する効果も小さくなる。下限を超えると、特に第一の光ディスク使用時に発生するコマ収差が発生する。（請求項２）。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、第一面および第二面のうち、少なくとも一方の面に回折構造を設けることにより、各光ディスク使用時に光源から照射される光束（例えば、第一のレーザ光束と第二のレーザ光束）の波長が異なる場合に、その波長差による回折作用の差を用いて、ディスク保護層厚によって変化する球面収差を良好に補正することができる。

なお、回折構造を設けた面の形状は、回折効率を高めるために微細な段差をもつフレネルレンズ状にすることが一般的である。フレネルレンズ状に回折構造を設けた面の傾きは、ベース形状の傾きとする。

上記構成の対物レンズを使用した場合、第一の光ディスクと第二の光ディスクは、共に略同一の結像倍率で使用することができる（請求項４）。そのため、単一の光源を用いる場合、あるいは２波長レーザーなどと呼ばれる複数の波長の光束を発振可能な光源を用いた場合でも、複数の光ディスクに対して互換性のある光情報記録再生装置が実現できる。また、対物レンズに非平行光を入射させる有限共役系（有限系）を利用した場合、トラッキング動作時に発生する軸外コマ収差による性能劣化が問題となるが、本発明によれば複数の保護層厚の光ディスクのどれを使用した場合であってもコマ収差の量を低減することができるため、良好な性能が得られる。

請求項５に記載の対物レンズによれば、第二面における外側領域は、第一面における外側領域を透過した光が第二面に当たる領域であることが望ましい。また、請求項６に記載の対物レンズによれば、内側領域は、第一の光ディスクの保護層厚と第二の光ディスクの保護層厚との中間厚においてコマ収差が良好に補正されるように設計することができる。

以上のように、本発明に係る対物レンズは、両面に内側領域と外側領域を設け、各領域を互いに異なる面形状とすることにより、従来、規格（保護層厚）の異なる複数の光ディスクを使用したときに発生するコマ収差を、どの光ディスクを使用した場合であっても良好に補正することができる。

以下、この発明に係る対物レンズの実施形態を説明する。図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、実施形態に係る対物レンズ１０と第一の光ディスク２０Ａ、第二の光ディスク２０Ｂを、各光ディスク２０Ａ、２０Ｂ使用時における光路ごとに分けて図示したものである。対物レンズ１０は、保護層厚や記録密度といった規格が異なる複数種類の光ディスクに対して互換性を有する、光情報記録再生装置に搭載される。なお本文において、光情報記録再生装置には、記録専用装置、再生専用装置、および記録、再生兼用装置の全てが含まれる。

各光ディスク２０Ａ、２０Ｂは、図示しないターンテーブル上に載置され回転駆動される。なお本明細書では、保護層が薄く記録密度が高い光ディスク（例えばＤＶＤ）を第一の光ディスク２０Ａと記す。また、保護層が厚く記録密度が低い光ディスク（例えばＣＤやＣＤ−Ｒ等）を第二の光ディスク２０Ｂと記す。

第一の光ディスク２０Ａに対して情報の記録または再生を行う際には、記録面上において小径のビームスポットを形成するために短波長（例えば、６５７ｎｍ）のレーザ光（以下、第一のレーザー光という）が光源（不図示）から照射される。また、記録密度の低い第二の光ディスク２０Ｂに対して記録または再生を行う際には、記録面上において比較的大きな径のスポットを形成するために、第一のレーザ光よりも長波長のレーザ光（以下、第二のレーザー光という）が光源から照射される。

上記光源から照射され、コリメートレンズ（不図示）を介して平行光に変換されたレーザ光は、対物レンズ１０により光ディスク２０Ａ、もしくは光ディスク２０Ｂの記録面近傍に収束される。ここで、平行光束を対物レンズ１０に入射させることにより、対物レンズ１０がトラッキングシフトした場合であっても、収差が発生しない。

対物レンズ１０は、光源側から順に第一面１０ａと第二面１０ｂを有する。対物レンズ１０は、図１に示すように両面１０ａ、１０ｂとも非球面である両凸のプラスチック製単レンズである。上述した通り、第一の光ディスク２０Ａと第二の光ディスク２０Ｂでは、保護層の厚さが異なる。このため、使用されるディスクによってコマ収差や球面収差が変化する。そこで、本実施形態の対物レンズ１０は、以下のように構成することにより、各収差を良好に抑えている。

図２（Ａ）は対物レンズ１０の拡大図、図２（Ｂ）は対物レンズ１０の第一面１０ａの一部拡大図、図２（Ｃ）は対物レンズ１０の第二面１０ｂの一部拡大図である。図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、対物レンズ１０の第一面１０ａは、光軸の周囲に位置する内側領域１１ａと、内側領域１１ａの周囲に位置し、レンズ外周部までの外側領域１２ａを有する。内側領域１１ａと外側領域１２ａは互いの面形状が異なる。また、第二面１０ｂも内側領域１１ｂと外側領域１２ｂを有する。内側領域１１ｂと外側領域１２ｂも互いの面形状が異なる。より詳しくは、外側領域１２ｂの方が内側領域１１ｂよりも面の傾きが小さくなるよう設計されている。なお、第一面１０ａを基準として考えた場合、外側領域１１ａを透過した光が第二面１０ｂに当たる（入射する）領域が第二面１０ｂにおける外側領域１２ｂとする。

内側領域１１ａ、１１ｂは、第二のレーザ光が、第二の光ディスク２０Ｂの記録面において情報の記録または再生に必要なスポット径を得るためのＮＡを確保するための領域である。

記録密度の高い第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録または再生時は、記録密度が相対的に低い第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時よりも、小径なスポット形成が要求される。つまり第一の光ディスク２０Ａ使用時には、より高いＮＡが要求される。そのため、内側領域１１ａ、１１ｂを透過した第一のレーザ光のみでは、情報の記録または再生を実現するために十分小径化されたスポットを得ることができない。そこで外側領域１２ａ、１２ｂは、第一のレーザ光が第一の光ディスク２０Ａの記録面において情報の記録または再生に必要なスポット径を得るためのＮＡを確保するための領域として用いられる。外側領域１２ａ、１２ｂは、第二のレーザ光の収束には寄与しない。

このように、対物レンズ１０の両面１０ａ、１０ｂをそれぞれ、互いに面形状が異なる二つの領域に分けることにより、対物レンズ１０の設計の自由度を増加させることができる。これにより、光ディスク２０Ａ、２０Ｂのいずれを使用した場合にも、対物レンズに光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差を良好に補正することができる。本実施形態では、以下のように各領域を形成することにより、各ディスク使用時に対物レンズに光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差を補正している。

詳しくは、本実施形態では、各面の内側領域１１ａ、１１ｂは、第二の光ディスク２０Ｂ使用時に対物レンズ１０に光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差を第一の光ディスク使用時に発生するコマ収差よりも優先的に補正するような面形状に形成される。そのため、第一面１０ａの内側領域１１ａは、外側領域１２ａの形状をそのまま内側まで（つまり光軸まで）延長させた延長面を想定した場合、第二の光ディスク２０Ｂ使用時に該延長面に光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差よりもコマ収差発生量を低減するような面形状になっている。第二面１０ｂの内側領域１１ｂの面形状についても同様である。なお上記の延長面は、図２（Ｂ）、（Ｃ）中、一点鎖線で示す。

そして、各面の外側領域１２ａ、１２ｂは、第一の光ディスクを使用したときに発生するコマ収差を補正するような面形状に形成される。詳しくは、第一面１０ａは、各領域１１ａ、１２ａの境界位置Ｐａにおいて、外側領域１２ａの面の傾きが内側領域１１ａの面の傾きよりも小さくなるように形成される。第二面１０ｂも各領域１１ｂ、１２ｂの境界位置Ｐｂにおいて同様に形成される。具体的には、第一面１０ａは以下の条件式（２）を、第二面１０ｂは以下の条件式（１）を満たすように形成される。
-2.5＜θ_2B-θ_2A＜0.0 ・・・(1)
-1.2＜θ_1B-θ_1A＜0.0 ・・・(2)

本実施形態の対物レンズ１０は、内側領域１１ａ、１１ｂと外側領域１２ａ、１２ｂを上記のように異なる面形状にすることにより、第二の光ディスク使用時に発生するコマ収差を低減するとともに、第一の光ディスク使用時に発生するコマ収差も情報の記録または再生に必要な径のスポット形成に影響を及ぼさない程度に十分補正している。

また、本実施形態では、図２（Ｂ）実線で示すように、第一面１０ａに回折構造を設けることも可能である。第一面１０ａに回折構造を設ける場合、該回折構造は、内側領域１１ａと外側領域１２ａとで異なる構造に構成される。

面１０ａの内側領域１１ａは、第一および第二のレーザ光がそれぞれ対応する光ディスク２０Ａ、２０Ｂの記録面において良好に収束するような回折構造を備える。

面１０ａの外側領域１２ａに形成される回折構造は、第一のレーザ光が入射した場合、第一の光ディスク２０Ａの記録面において良好に収束し、かつ第二のレーザ光が入射した場合は拡散してしまい、第二の光ディスク２０Ｂの記録面におけるスポットの形成に寄与しないように設計される。具体的には、外側領域１２ａの回折構造は、該領域１２ａを透過した第一のレーザ光の波面が、内側領域１１ａを透過した第一のレーザ光の波面と略連続するように構成される。

上記構成の対物レンズ１０を透過した第二のレーザ光は、内側領域１１を透過した成分のみが第二の光ディスク２０Ｂの記録面に良好に収束する。これにより該記録面には、第二の光ディスク２０Ｂに対する情報の記録または再生に好適な、比較的大径のスポットが形成される。また対物レンズ１０を透過する第一のレーザ光は、第一の光ディスク２０Ａの記録面上に小径のスポットを形成する。

次に上述した実施形態に基づく具体的な実施例を２例提示する。いずれの実施例も、保護層の厚みが０．６ｍｍの第一の光ディスク２０Ａと、保護層の厚みが１．２ｍｍの第二の光ディスク２０Ｂとの互換性を有する対物レンズ１０に関するものである。各実施例の対物レンズ１０を表す概略図は、図１に示される。

実施例１の対物レンズ１０の具体的な仕様は表１に示されている。また、実施例１の対物レンズ１０を用いて各光ディスク２０Ａ、２０Ｂに対して情報の記録または再生を行う場合における光情報記録または再生装置の具体的数値構成を表２、表３に示す。

表１中、設計波長λは各光ディスクに対する情報の記録または再生に最も適した波長（単位：ｎｍ）、開口数ＮＡは各光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数である。後述する表６においても同様である。

また表２中、ｒはレンズ各面の曲率半径（単位：ｍｍ）、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔（単位：ｍｍ）、ｎ（Ｘｎｍ）は波長Ｘｎｍでの屈折率、備考は各面番号が示す光学部材を表す。表３および後述する表７、表８も同様である。なお、表２と表３に示すｄが異なるのは、各光ディスク使用時に用いられるレーザ光の波長と各光ディスクの保護層厚が異なるからである。表２、表３に示すように、対物レンズ１０の第一面１０ａは、光軸ＡＸからの高さｈが１．５８ｍｍである境界位置を境にして、内側領域１１ａと外側領域１２ａに分けられている。同様に、第二面１０ｂも、光軸ＡＸからの高さｈが１．１４ｍｍである境界位置を境にして、内側領域１１ｂと外側領域１２ｂに分けられている。

対物レンズ１０の第一面１０ａおよび第二面１０ｂは非球面である。その形状は光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＸ（ｈ）、非球面の光軸上での曲率（１／ｒ）をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数をＡ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０，Ａ_１２として、以下の式で表される。

各非球面を規定する円錐係数と非球面係数は、表４に示される。表２〜表４に示すように、第一面１０ａは各領域１１ａ、１２ａによって、第二面１０ｂは各領域１１ｂ、１２ｂによって、それぞれ面形状（曲率半径ｒや非球面係数など）が異なる。なお、表４における表記Ｅは、１０を基数とし、Ｅの右の数字を指数とする累乗を表している。以下に示す各表においても同様である。

さらに、対物レンズ１０の第一面１０ａには、回折構造が形成される。該回折構造は、以下の光路差関数φ（ｈ）を用いて規定される。

光路差関数φ（ｈ）は、波長λの光束に対して回折レンズが与える回折作用を、光軸からの高さｈの位置における光路長付加量の形で表現したものである。Ｐ_２、Ｐ_４、Ｐ_６、…はそれぞれ光路差関数に関する２次、４次、６次、…の係数である。対物レンズ１０の回折構造を規定するために用いられる光路差関数係数Ｐ_２、…は、表５に示される。なお、ｍは情報の記録または再生に利用する回折光の次数を表し、本実施例ではｍ＝1としている。

なお、第二面１０ｂの境界位置において、内側領域１１ｂの傾きθ_2Aが−３．９４degree、外側領域１２ｂの傾きθ_2Bが−４．４８である。よって、θ_2B-θ_2A=−０．５２degreeとなり、条件式（１）を満足する。

また、実施例１の対物レンズ１０を使用して第一の光ディスク２０Ａ、第二の光ディスク２０Ｂに対する情報の記録または再生を行った場合の波面収差図を、順に、図３と図４に示す。また、比較例１の対物レンズを使用して第一の光ディスク２０Ａ、第二の光ディスク２０Ｂに対する情報の記録または再生を行った場合の波面収差図を、順に、図５と図６に示す。なお、各図において、（Ａ）が軸上での波面収差を、（Ｂ）が軸外（像高０．０６ｍｍ）での波面収差を表す。比較例１の対物レンズとは、実施例１の対物レンズ１０と同一の構成を取りつつも、第二面１０ｂを連続面として形成したものをいう。

図７は実施例１の対物レンズ１０を用いて第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録または再生を行ったときに発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。図８は実施例１の対物レンズ１０を用いて第二の光ディスク２０Ｂに対する情報の記録または再生を行ったときに発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。図９は、比較例１の対物レンズを使用して第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録または再生を行ったときに発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。図１０は、比較例１の対物レンズを使用して第二の光ディスク２０Ｂに対する情報の記録または再生を行ったときに発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。各グラフ中、coma3は３次のコマ収差を、as3は３次の非点収差を、coma5は５次のコマ収差を、それぞれ表す。後述する実施例２に関するグラフ（図１５〜図１８）においても同様である。

図７と図９を比較しつつ第一の光ディスク２０Ａ使用時に該ディスクの記録面上で発生する波面収差の量を検証する。実施例１の対物レンズ１０を使用した場合、３次のコマ収差は、比較例１の対物レンズ使用時とほぼ同程度に抑えられている。また、図８と図１０を比較しつつ第二の光ディスク２０Ｂ使用時に該ディスクの記録面上で発生する波面収差の量を検証する。実施例１の対物レンズ１０を使用した場合、比較例１の対物レンズを使用した場合に比べて、３次のコマ収差が良好に抑えられている、つまり波面収差全体の発生量が低減している。結果として、実施例１の対物レンズ１０を使用すると、第一の光ディスク２０Ａと第二の光ディスク２０Ｂのどちらを使用した場合であっても、３次のコマ収差が良好に補正されることにより、各光ディスクの記録面上において、情報の記録または再生に好適なスポットを形成できる程度まで十分にコマ収差を抑えることが可能となる。

なお、各光ディスク２０Ａ、２０Ｂに対する情報の記録または再生時に実施例１の対物レンズ１０を使用すると、比較例１の対物レンズ使用時に比べて若干５次のコマ収差の量が大きくなっている。しかし５次のコマ収差に関するこの程度の増加量は実使用上特に問題とはならない。

実施例２の対物レンズ１０の具体的な仕様は表６に示されている。また、実施例２の対物レンズ１０を用いて各光ディスク２０Ａ、２０Ｂに対して情報の記録または再生を行う場合における光情報記録または再生装置の具体的数値構成を表７、表８に示す。

表７、表８に示すように、対物レンズ１０の第一面１０ａは、光軸ＡＸからの高さｈが１．５８ｍｍである位置を境にして、内側領域１１ａと外側領域１２ａに分けられている。同様に、第二面１０ｂも、光軸ＡＸからの高さｈが１．１５ｍｍである位置を境にして、内側領域１１ｂと外側領域１２ｂに分けられている。

対物レンズ１０の第一面１０ａおよび第二面１０ｂは非球面である。従って、各非球面の形状は上記の数１によって表される。数１に用いられる円錐係数と非球面係数は、表９に示される。表７〜表９に示すように、実施例２の対物レンズ１０における各面１０ａはそれぞれ内側領域と外側領域によって、面形状（曲率半径ｒや非球面係数など）が異なる。

なお、第一面１０ａの境界位置において、内側領域１１ａの傾きθ_1Aが４１．５７、外側領域１２ａの傾きθ_1Bが４１．２２である。また、第二面１０ｂの境界位置において、内側領域１１ｂの傾きθ_2Aが−７．７５degree、外側領域１２ｂの傾きθ_2Bが−７．７７degreeである。よって、θ_1B-θ_1A＝−０．３５degree、θ_2B-θ_2A＝−０．０２degreeとなり、実施例２は条件式（１）および条件式（２）をともに満足する。

実施例２の対物レンズ１０を使用して第一の光ディスク２０Ａ、第二の光ディスク２０Ｂに対する情報の記録または再生を行った場合の波面収差図を、順に、図１１と図１２に示す。また、比較例２の対物レンズを使用して第一の光ディスク２０Ａ、第二の光ディスク２０Ｂに対する情報の記録または再生を行った場合の波面収差図を、順に、図１３と図１４に示す。なお、各図において、（Ａ）が軸上での波面収差を、（Ｂ）が軸外（像高０．０６ｍｍ）での波面収差を表す。なお、比較例２の対物レンズとは、実施例２の対物レンズ１０と同一の構成を取りつつも、第二面１０ｂを連続面として形成したものをいう。

図１５は実施例２の対物レンズ１０を用いて第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録または再生を行ったときに発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。図１６は実施例２の対物レンズ１０を用いて第二の光ディスク２０Ｂに対する情報の記録または再生を行ったときに発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。図１７は、比較例２の対物レンズを使用して第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録または再生を行ったときに発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。図１８は、比較例２の対物レンズを使用して第二の光ディスク２０Ｂに対する情報の記録または再生を行ったときに発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。

図１５と図１７を比較しつつ第一の光ディスク２０Ａ使用時に該ディスクの記録面上で発生する波面収差の量を検証する。実施例２の対物レンズ１０を使用した場合、３次のコマ収差は、比較例２の対物レンズ使用時よりは若干収差量が増えているものの、実使用上は何ら問題がない程度に十分抑えられている。また、図１６と図１８を比較しつつ第二の光ディスク２０Ｂ使用時に該ディスクの記録面上で発生する波面収差の量を検証する。実施例２の対物レンズ１０を使用した場合、比較例２の対物レンズを使用した場合に比べて、３次のコマ収差が良好に抑えられている。結果として、実施例２の対物レンズ１０を使用すると、第一の光ディスク２０Ａと第二の光ディスク２０Ｂのどちらを使用した場合であっても、３次のコマ収差を良好に補正することが可能となる。

以上が本発明の実施形態である。なお、上記実施形態はあくまでも本発明に係る対物レンズの一例である。つまり本発明に係る対物レンズは、上記実施形態の構成に限定されるものではない。

上記実施形態では、対物レンズ１０に入射させる第一のレーザ光や第二のレーザ光は、平行光束であると説明したが、略同一の結像倍率であれば、必ずしも平行光束でなくてもよい。

また本実施形態では、各面の内側領域１１ａ、１１ｂは、第二の光ディスクを使用したときに発生するコマ収差を優先的に補正するような面形状に形成されると説明した。ここで、各面の内側領域１１ａ、１１ｂは、少なくとも第二の光ディスクを使用したときに発生するコマ収差を低減するような面形状であれば、上記実施形態と略同様の効果を得ることができる。例えば、各面の内側領域１１ａ、１１ｂを、第一の光ディスク２０Ａの保護層厚と第二の光ディスク２０Ｂの保護層厚との中間厚の位置においてコマ収差が良好に補正されるような面形状に形成することも可能である。

また、特に第二面において内側領域と外側領域の境界位置に段差が生じないよう、境界位置を平滑化した成形用金型で対物レンズを成形することにより、コート膜の剥離や成形時における転写不良で生じる段差のダレといった実際の製造時や使用時に想定される不具合が生じる可能性も有効に防ぐことができる。

本発明の実施形態の対物レンズおよび各光ディスクを、各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示している。 本発明の実施形態の対物レンズを拡大して表す図である。 実施例１の対物レンズの、第一の光ディスク使用時における波面収差を表す収差図である。 実施例１の対物レンズの、第二の光ディスク使用時における波面収差を表す収差図である。 比較例１の対物レンズの、第一の光ディスク使用時における波面収差を表す収差図である。 比較例１の対物レンズの、第二の光ディスク使用時における波面収差を表す収差図である。 実施例１の対物レンズの、第一の光ディスク使用時に発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。 実施例１の対物レンズの、第二の光ディスク使用時に発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。 比較例１の対物レンズの、第一の光ディスク使用時に発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。 比較例１の対物レンズの、第二の光ディスク使用時に発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。 実施例２の対物レンズの、第一の光ディスク使用時における波面収差を表す収差図である。 実施例２の対物レンズの、第二の光ディスク使用時における波面収差を表す収差図である。 比較例２の対物レンズの、第一の光ディスク使用時における波面収差を表す収差図である。 比較例２の対物レンズの、第二の光ディスク使用時における波面収差を表す収差図である。 実施例２の対物レンズの、第一の光ディスク使用時に発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。 実施例２の対物レンズの、第二の光ディスク使用時に発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。 比較例２の対物レンズの、第一の光ディスク使用時に発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。 比較例２の対物レンズの、第二の光ディスク使用時に発生する波面収差と像高との関係を表すグラフである。 本発明に係る対物レンズの面の傾きに関する説明図である。

符号の説明

１０ 対物レンズ
２０Ａ 第一の光ディスク
２０Ｂ 第二の光ディスク

Claims (6)

1. 第一の光ディスクと、前記第一の光ディスクよりも相対的に保護層厚が厚い第二の光ディスクと、の保護層厚が互いに異なる少なくとも２種類の光ディスクに対して情報の記録または再生が可能な光ディスク用対物レンズであって、
   前記対物レンズは、光源側に配設される第一面および前記光ディスク側に配設される第二面を有し、
   前記第一面および前記第二面はどちらも、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための内側領域と、該内側領域の外側にあり、前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要なＮＡを確保するための外側領域と、を有し、
   各面における前記外側領域は、前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に光束が光軸に対して斜めに入射した際に発生するコマ収差を低減するような面形状を有し、
   各面における前記内側領域は、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に前記内側領域と前記外側領域の境界位置において光束が光軸に対して斜めに入射した際に、前記外側領域において発生するコマ収差よりも、該内側領域において発生するコマ収差の量のほうが小さくなるような面形状を有し、
   前記第二面での、前記内側領域と前記外側領域の境界位置における、前記内側領域での面の傾きθ_2A［degree］に対する前記外側領域での面の傾きθ_2B［degree］が、以下の式(1)、
   -2.5＜θ_2B-θ_2A＜0.0 ・・・(1)
   を満たすことを特徴とする対物レンズ。
   但し、面の傾きθは光軸に平行な線に対する面法線の角度で表し、時計方向を正とする。
2. 請求項１記載の対物レンズにおいて、
   前記第一面での、前記内側領域と前記外側領域の境界位置における、前記内側領域での面の傾きθ_1A［degree］に対する前記外側領域での面の傾きθ_1B［degree］が、以下の式(2)、
   -1.2＜θ_1B-θ_1A＜0.0 ・・・(2)
   を満たすことを特徴とする対物レンズ。
3. 請求項１または請求項２に記載の対物レンズにおいて、
   前記第一面および前記第二面のうち、少なくとも一方の面は輪帯状の回折構造を有していることを特徴とする対物レンズ。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の対物レンズにおいて、
   前記第一の光ディスクと前記第二の光ディスクは、共に略同一の結像倍率で使用されることを特徴する対物レンズ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の対物レンズにおいて、
   前記第二面における前記外側領域は、前記第一面における前記外側領域を透過した光が前記第二面に当たる領域であることを特徴とする対物レンズ。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の対物レンズにおいて、
   前記内側領域は、前記第一の光ディスクの保護層厚と前記第二の光ディスクの保護層厚との中間厚においてコマ収差が良好に低減されるように設計されていることを特徴とする対物レンズ。

Images