JP3613745B2 - 光ピックアップ装置、及び対物レンズ - Google Patents
光ピックアップ装置、及び対物レンズ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3613745B2 JP3613745B2 JP30009396A JP30009396A JP3613745B2 JP 3613745 B2 JP3613745 B2 JP 3613745B2 JP 30009396 A JP30009396 A JP 30009396A JP 30009396 A JP30009396 A JP 30009396A JP 3613745 B2 JP3613745 B2 JP 3613745B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- information recording
- optical
- information
- recording medium
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Optical Head (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置、及びこれに用いられる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の開発が進んできている。このＤＶＤでは、６３５ｎｍもしくは６５０ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。また、上述したＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光ディスク、例えばＬＤ（レーザディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化されて普及している。表１に種々の光ディスクの透明基板の厚さと、必要開口数を示す。
【０００３】
【表１】
【０００４】
このように、市場にはサイズ、基板厚、記録密度、使用波長などが種々異なる様々な光ディスクが存在する時代となっており、様々な光ディスクに対応できる光ピックアップ装置が提案されている。
【０００５】
その１つとして、異なる光ディスクそれぞれに対応した集光光学系を備え、再生する光ディスクにより集光光学系を切り替える光ピックアップ装置が提案されている。しかしながら、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となりコスト高を招くばかりでなく、集光光学系を切り替えるための駆動機構が必要となり装置が複雑化し、その切り替え精度も要求され、好ましくない。
【０００６】
そこで、１つの集光光学系を用いて、複数の光ディスクを再生する光ピックアップ装置が種々提案されている。
【０００７】
その１つとして、特開平７−３０２４３７号公報には、対物レンズの屈折面をリング状の複数領域に分割し、各々の分割面が厚さの異なる光ディスクのうち１つにビームを結像させることにより再生する光ピックアップ装置が記載されている。
【０００８】
他に、特開平７−５７２７１号公報には、透明基板の厚さｔ１の第１光ディスクのときには、集光されるビームの有する波面収差が０．０７λ以下となるように設計した対物レンズを用い、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクのときには少しデフォーカスした状態で集光スポットを形成する光ピックアップ装置が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−３０２４３７号公報に記載された光ピックアップ装置においては、１つの対物レンズで同時に２つの焦点に入射光量を分割するため、レーザ出力を大きくする必要があり、コスト高を招く。また、特開平７−５７２７１号公報に記載されたピックアップ装置では、第２光ディスク再生時にはサイドローブによるジッターの増加が起こる。特に、第１の光ディスクで波面収差が０．０７λ以下とした対物レンズで、第２の光ディスクを無理矢理再生しているために、第２の光ディスクの再生可能な開口数には限界がある。
【００１０】
そこで、本発明は、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を再生でき、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できることを目的とする。
【００１１】
また、本出願人が特願平８−１５６８３１号や特願平８−１８０５８６号において球面収差を調整した光ピックアップ装置を提案しているが、本発明は、本出願人が鋭意検討した結果、光ピックアップ装置の集光光学系としては球面収差にとらわれることなく、集光されるスポット形状、波面収差を改善すればよいとの知見に基づいたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の構成により解決できる。
【００１３】
（１）光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、前記集光光学系の出射側の開口数ＮＡＬからＮＡＨのリング状の範囲の領域を通過する光束の波面の位相を他の部分の位相とずらすための位相差調整面を、前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１面に設け、前記集光光学系を、開口数ＮＡＬからＮＡＨのリング状の範囲の領域を除いて所定の倍率で厚さｔ１の透明基板を介したとき、波面収差のｒｍｓ値が最小となるように構成するとともに、第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報記録面上の情報の再生時に、透明基板の厚さｔ１とｔ２との差により発生する波面収差を開口数ＮＡＬからＮＡＨの範囲において減じたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１４】
（２）光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、前記集光光学系は、光軸近傍の第１光束を、第１光情報記録媒体および第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、前記第１光束より外側の第３光束を主に第１光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、前記第１光束と前記第３光束との間の第２光束の位相を、前記第１光束および前記第３光束の位相とずらし、主に第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用するような機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１５】
（３）前記集光光学系は、厚さｔ１の透明基板を介した際に、第１光束と第３光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（但し、λは光源の波長）であることを特徴とする（２）に記載の光ピックアップ装置。
【００１６】
（４）光源からの光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、前記集光光学系は、所定の倍率で所定の厚さの透明基板を介した際には、幾何光学的にほぼ球面収差が無収差であるとともに、光軸と直交する方向の一部において光軸近傍の位相に対して位相差が設けられていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１７】
（５）前記位相をずらす機能を前記集光光学系の対物レンズに設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００１８】
（６）光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、前記集光光学系は、前記対物レンズ単体で見たとき、厚さｔ１の透明基板を介したときの最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下である前記対物レンズと、光スポットとして集光する光束のうち一部の光束の位相を、光軸近傍の光束の位相に対してずらす位相調整素子と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１９】
（７）前記集光光学系は、第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、開口数がＮＡ２の近傍の光束の位相をずらすことを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２０】
（８）位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）であることを特徴とする（７）に記載の光ピックアップ装置。
【００２１】
（９）位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜（ＮＡ２）＜０．４１のとき、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１であることを特徴とする（７）または（８）に記載の光ピックアップ装置。
【００２２】
（１０）ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位相と光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑ×λ＜Δ＜５×λ／８＋ｑ×λ （但しｑは、整数）であることを特徴とする（８）または（９）に記載の光ピックアップ装置。
【００２３】
（１１）｜ｑ｜≦３０であることを特徴とする（１０）に記載の光ピックアップ装置。
【００２４】
（１２）前記光源は、第１光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生を行う第１光源（波長λ１）と、第２光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生を行う第２光源（波長λ２、λ２＞λ１）を有することを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２５】
（１３）第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）、位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）であることを特徴とする（１２）に記載の光ピックアップ装置。
【００２６】
（１４）第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１であることを特徴とする（１２）または（１３）に記載の光ピックアップ装置。
【００２７】
（１５）ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位相と光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）但し、ｑは整数、であることを特徴とする（１３）または（１４）に記載の光ピックアップ装置。
【００２８】
（１６）｜ｑ｜≦４０であることを特徴とする（１５）に記載の光ピックアップ装置。
【００３４】
（１７）波長λの光源から出射した光束を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において、前記対物レンズの少なくとも一方の屈折面に、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下の段差を第２分割面として光軸と同心状に設けたことを特徴とする対物レンズ。但し、λは使用される光源の波長、ｑは整数、ｎは対物レンズの屈折率、θ′は第２分割面で屈折後の光線が光軸と交わる角度。
【００３５】
（１８）前記対物レンズは、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生を行うことが可能であり、第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生すために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、前記第２分割面は前記開口数がＮＡ２の近傍に設けることを特徴とする（１７）に記載の対物レンズ。
【００３６】
（１９）前記第２分割面を通過する光束のうち光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．８５（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２）であることを特徴とする（１８）に記載の対物レンズ。
【００３７】
（２０）前記第２分割面を通過する光束のうち光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１であることを特徴とする（１８）または（１９）に記載の対物レンズ。
【００３８】
（２１）第２分割面を通過する光束の位相と第１分割面および第３分割面を通過する光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑλ＜Δ＜５λ／８＋ｑλ（但しｑは、整数）であることを特徴とする（１９）または（２０）に記載の対物レンズ。
【００４０】
（２２）｜ｑ｜≦３０であることを特徴とする（１７）または（２１）に記載の対物レンズ。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。なお、同一の構成要素を用いる場合には同じ番号を付している。
【００４３】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態を説明するに先立ち、光ピックアップ装置について説明する。図１は光ピックアップ装置の概略構成図である。
【００４４】
光ピックアップ装置１０は、光源である半導体レーザ１１（波長λ＝６１０〜６７０ｎｍ）、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４、絞り１７、対物レンズ１６１、位相調整素子１６２、非点収差を発生する非点収差素子であるシリンドリカルレンズ１８、光検出器３０、フォーカス制御およびトラッキング制御のための２次元アクチュエータ１５などからなる。
【００４５】
光源である半導体レーザ１１は、波面の位相がそろった光束を出射する。半導体レーザ１１から出射した光束は、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、絞り１７によって絞られ、位相調整素子１６２により位相差を生じさせ、対物レンズ１６１により光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。この集光については後段において詳述する。そして、情報記録面２２で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１６１、位相調整素子１６２、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えられ光検出器３０上へ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて光ディスク２０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器３０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。すなわち、光検出器３０からの出力を用いて、ここでは図示しない演算処理回路によってフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が生成される。このフォーカスエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）１５が半導体レーザ１１からの光を光ディスク２０の情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６１を移動させ、トラッキングエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）１５が半導体レーザ１１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１６１を移動させる。
【００４６】
このような光ピックアップ装置１０において、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスク、例えばＤＶＤ（ｔ１＝０．６ｍｍ）に記録された情報を再生する際には、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１６１を、２次元アクチュエータ１５を駆動する。この対物レンズ１６１を用いて、透明基板の厚さがｔ１と異なるｔ２（好ましくはｔ２＞ｔ１）の第２光ディスク、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り、大きく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第２光ディスクのピット（情報）を読むことはできない。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１６１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と核の周囲に不要光であるフレアとが形成される。この核を第２光ディスクのピット（情報）を再生する（読む）ために利用し、第２光ディスク再生時には、対物レンズ１６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１５を駆動する。
【００４７】
透明基板の厚さが異なる第１光ディスクと第２光ディスクを１つの集光光学系で再生するために、上述した光ピックアップ装置１０の集光光学系に位相調整素子１６２を設けた第１の実施の形態について説明する。図２は対物レンズ１６１単体でみたときの球面収差図および波面収差図であり、図２（ａ）は対物レンズ１６１単体で第１光ディスクの透明基板を介したときの球面収差図であり、図２（ｂ）はそのときの波面収差図であり、図２（ｃ）は対物レンズ１６１単体で第２光ディスクの透明基板を介したときの球面収差図であり、図２（ｄ）はそのときの波面収差図である。なお、本実施の形態では、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１は、第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２より薄く、第１光ディスクの方が第２光ディスクよりも高密度の光情報が記録されている。なお、第１光ディスクの情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側（本実施の形態においては対物レンズ１６１の光ディスク側）の必要開口数をＮＡ１、第２光ディスクの情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）である。
【００４８】
まず、対物レンズ１６１は、対物レンズ１６１単体でみると、所定の倍率（本実施の形態では倍率ｍ＝０）で所定の厚さｔ１の透明基板を介したとき、ほぼ球面収差が無収差であり（図２（ａ）参照）、最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（但し、λは光源の波長）以下（図２（ｂ）参照）のレンズである。この対物レンズ１６１単体で、すなわち、位相調整素子１６２を設けずに厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の透明基板を介して集光させると、その球面収差は大きく発生し（図２（ｃ）参照）、また、波面収差においても大きく発生する（図２（ｄ）。このため、透明基板の厚さがｔ２の第２光ディスクには集光されきれず、第２光ディスクの情報の再生を行うことが難しくなる。
【００４９】
このため、本出願人は、特願平８−１５６８３１号や特願平８−１８０５８６号において球面収差を調整した光ピックアップ装置を提案した。しかしながら、本出願人が鋭意検討した結果、光ピックアップ装置の集光光学系としては球面収差にとらわれることなく、集光されるスポット形状、波面収差を改善すればよいことがわかった。この球面収差にとらわれずにスポット形状、波面収差を改善するには、光束の波面の位相をずらすことによって達成する。すなわち、本実施の形態では、光源から出射された光束を３つの光束に分け、光軸近傍の第１光束を、第１光ディスクおよび第２光ディスクの情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、第１光束より外側の第３光束を主に第１光ディスクの情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、第１光束と前記第３光束との間の第２光束の位相を、第１光束および第３光束の位相とずらし、主に第２光ディスクの情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用する。
【００５０】
ここで、「主に」という文言の意味は、第２分割面Ｓｄ２を通過する光束の場合、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光しない状態においてビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギーに対して、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光した状態においてビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。また、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束の場合も同様に、第２分割面Ｓｄ２を遮光しない状態に対する遮光した状態の核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。なお、このエネルギー比率を簡易的に測定するには、各々の場合において、ビームスポットの中心強度が最大となる位置でのピーク強度Ｉｐと、ビーム径Ｄｐ（中心強度に対して強度がｅ−２となる位置で定める）を測定し、核部分のビームの形状はほぼ一定であることから、Ｉｐ×Ｄｐを求め、これを比較すればよい。
【００５１】
この具体的な説明を図３および図４に基づいて行う。図３は、対物レンズ１６１および位相調整素子１６２を模式的に示した断面図（ａ）および位相調整素子１６２を光源側から見た正面図（ｂ）である。なお、一点鎖線は光軸を示している。図４は、対物レンズ１６１と位相調整素子１６２で光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である。
【００５２】
本実施の形態では、第２光束の位相を、第１光束および第３光束の位相とずらすために、位相調整素子１６２を光路中に挿入する。すなわち、位相調整素子１６２を対物レンズ１６１の光源１１側に配置している。位相調整素子１６２は、アクリルなど透光性の平板形状をしている。位相調整素子１６２の光源側の面である位相差調整面には、第２光束に相当する位置（好ましくは、ＮＡ２近傍）に凹部を有している。この凹部は、光軸と同心状であり、リング状に設けられている。この凹部を有することにより、位相調整素子１６２は、第２光束の位相を第１光束および第３光束の位相とずらすことが可能となる。本実施の形態では、凹部をもうけているので、位相調整素子１６２に入射した波面の位相がそろった半導体レーザ１１からの光束は、第２光束の波面の位相が、第１光束および第３光束より進む。そして対物レンズ１６１によって、光ディスクに集光される。
【００５３】
このときの波面収差を図４に示す。図４（ａ）は対物レンズ１６１と位相調整素子１６２で第１光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図であり、図４（ｂ）は第２光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である。なお、位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとする。
【００５４】
このように、第２光束の位相をずらすことにより、第１光ディスクの再生時には、位相調整素子１６２を設けない場合（図２（ｂ））より、若干、波面収差が発生する（図４（ａ））が、第１光ディスクの再生には大きな影響はない。また、第２光ディスクの再生時には、位相調整素子１６２を設けない場合（図２（ｄ））に比べ、本実施の形態ではＮＡ２近傍であるＮＡＬからＮＡＨの範囲で波面収差を減じることができ、十分に第２光ディスクを再生することができる。すなわち、第２光ディスク再生時には、ＮＡ２近傍（ＮＡＬ〜ＮＡＨ）の光束に適度な位相差を付与することで、球面収差があっても（幾何光学的にみれば、位相をずらしたとしても位相調整素子１６２が平行平板であるので、球面収差は変化せず、図２（ｃ）のようになる）波面収差の発生を減じることができる。また、第２光ディスク再生時である図４（ｂ）からわかるように、開口数ＮＡＨより大きいところでは急激に波面収差が増加するため、これが絞り効果を有することとなり、絞り１７の開口数を変えなくても第２光ディスクを再生することが可能となる。すなわち、本実施の形態においては、絞り１７の開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することができる。
【００５５】
さらに、本実施の形態を、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１としたとき、第１光ディスクと第２光ディスクとを１つの集光光学系で再生するには、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）の条件を満たすことが好ましい。
【００５６】
この下限を越すとサイドローブが大きくなり情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λとＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られすぎる。
【００５７】
また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。
【００５８】
さらに、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２光束の位相と光軸からＮＡＬまでの第１光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑ×λ＜Δ＜５×λ／８＋ｑ×λ （但しｑは、整数）の位相差の条件を満たすことが好ましい。上限および下限を越すと、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比（サイドローブ強度／ビームスポットの中心強度）が大きくなる。
【００５９】
また、屈折率ｎの平行平板である位相調整素子１６２に、光軸方向の長さをＥの段差部（本実施の形態では凹部）を設けたときの位相差Δは、
Δ＝（ｎ−１）Ｅ
で表される。但し、長さＥは、位相調整素子１６２の厚さが薄くなる場合を負、厚くなる場合を正とし、また、位相差Δは、位相がすすむことを負、位相が遅れることを正とする。
【００６０】
従って、位相調整素子１６２の段差（光軸方向の厚さ）として、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下の段差の条件を満足することが好ましい。この範囲をはずれると、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【００６１】
上述した位相差の条件および段差の条件において、上限および下限で「＋ｑ×λ」が加えられているのは、位相を「＋ｑ×λ」分ずらしたとしても、波面収差図でみると「＋ｑ×λ」に相当する波面収差が発生するが、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と等価として考えることができるために、スポット形状（点像振幅分布）が変化しない。
【００６２】
さらに、上述した位相差の条件および段差の条件において｜ｑ｜≦３０を満足することが好ましい。この｜ｑ｜の上限を越えると、半導体レーザの波長のバラツキ・波長変動（±５ｎｍ程）により、スポット形状を安定させることが難しい。
【００６３】
以上の説明においては、光ディスクの再生について説明したが、これに限られず、光ディスクの情報記録面への情報の記録にも本実施の形態を適用できる。
【００６４】
また、位相調整素子１６２として光源側の面に凹部を設けたが、凸部を設けてもよく、光ディスク側の面に設けてもよいことは言うまでもない。さらに、本実施の形態では、位相差を与えるために、位相調整素子１６２として平行平板に凹部を設けたが、これに限られず、ＮＡＬ〜ＮＡＨに相当する位置の屈折率が異なる平行平板を用いてもよく、また、平行平板に基材（平行平板）の屈折率（ｎ）とは異なる屈折率（ｎ′）の材料をコーティング等によりつけてもよい（この場合の位相差は、Δ＝（ｎ′−１）Ｅとなる）。この場合、上述した位相差の条件および段差の条件のｎはｎ′に置き換える。
【００６５】
また、本実施の形態では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６１を用いたが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散光が直接または発散光の発散度合を減じるレンズを介した発散光が、入射するような対物レンズや、光源からの光束を収れん光に変更するカップリングレンズを用い、その収れん光が入射するような対物レンズに適用してもよい。
【００６６】
また、本実施の形態では、位相調整素子１６２の凹部の境界に段差を設けたが、例えば所定の曲率半径の面で接続させてもよい。また、本実施の形態では、位相調整素子１６２にリング状の凹部を１つ設けることにより、光束を第１光束〜第３光束に分けたが、これに限られず、少なくとも３つ以上の分割面で構成すればよい。
【００６７】
また、本実施の形態では、１つの光源を用いて複数の光ディスクの再生を行うようにしたが、再生する光ディスク毎に複数の光源を用いてもよい。この場合、位相差の条件は、３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）となり段差の条件は、（３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））／（ｎ−１）以上、（１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））／（ｎ−１）となり（但しλ２は、第２光ディスクを再生する光源の波長）、また、｜ｑ｜≦４０を満足することが好ましい。
【００６８】
また、本実施の形態では、光源側から位相調整素子１６２を見たときに、凹部を光軸と同心円状のリング状で設けたが、これに限られず、途切れたリング状で設けてもよい。また、本実施の形態は回転対称の位相調整素子１６２として効果を説明したが、光ピックアップ装置に用いられる集光光学系に用いられる光源は必ずしも回転対称でなく、半導体レーザは回転非対称の発光特性をもち、また、光情報記録媒体がＤＶＤやＣＤなどの光ディスクの場合、情報はピットとして記録されており、ピットに平行な方向と直交する方向とでは非対称である。特にピットに平行な方向に関してサイドローブが大きくなるとジッターが悪化する。従って、ジッター方向に本実施の形態のような位相の制御を行うことで目的は適成可能となる。また、光源として非点収差のある半導体レーザを用いる場合、それを打ち消すために、光学面を回転非対称にする公知の技術と組み合わせてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態では位相調整素子１６２の凹部はパワーを有していないが、パワーをもたせるようにしてもよい。
【００７０】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態においては位相調整素子１６２を設けることにより第２光束の位相をずらしたが、第２の実施の形態では対物レンズ１６にその機能を持たせたものである。なお、特に断らない限り第２の実施の形態は第１の実施の形態と同じ符号を用いている。
【００７１】
図５は、第２の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態の光ピックアップ装置の位相調整素子１６２の機能を対物レンズ１６に持たせたものであるので、光ピックアップ装置の説明は省略する。
【００７２】
図６は、対物レンズ１６を模式的に示した断面図（ａ）および対物レンズ１６を光源側から見た正面図（ｂ）である。なお、一点鎖線は光軸を示している。
【００７３】
対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１および光ディスク２０側の屈折面Ｓ２はともに非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。本実施の形態においては、第２光束の位相を、第１光束および第３光束の位相とずらすために、対物レンズ１６の光源側の屈折面Ｓ１には、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成し、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設けて、それぞれの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を形成している。この分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３のうち第２分割面Ｓｄ２を第１の実施形態における位相調整素子１６２の機能をもたせる。この対物レンズ１６において、上述した第１の実施の形態と同様に、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクに記録された情報の再生および第２光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１より外側の第３分割面Ｓｄ３を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３に挟まれた第２分割面Ｓｄ２を通過する光束（第２光束）の位相を、第１光束および第３光束の位相とずらし、主に第２光ディスクに記録された情報の再生に利用するような形状となっている。これにより、光源からの光を光量損失をおさえつつ、１つの集光光学系で複数（本実施の形態では２つ）の光ディスクの再生が可能となる。しかも、この場合第２光ディスクの再生時には第３光束の大部分は不要光であるが、この不要光が第２光ディスクの再生には利用されないので、絞り１７を第１光ディスクの再生に必要な開口数にしておくだけで、絞り１７の開口数を変える手段を何ら必要とせずに再生することができる。
【００７４】
次に、本実施形態を、対物レンズ１６で光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である図７に基づいて詳述する。図７（ａ）は、第１光ディスクの透明基板（厚さｔ１）を介したときの波面収差図であり、図７（ｂ）は、第２の光ディスクの透明基板（厚さｔ２）を介したときの波面収差図であり、図７（ｃ）は、第２の光ディスクの透明基板を介したときの波面収差と等価な波面収差図である。
【００７５】
上述したように、本実施の形態の対物レンズ１６は、所定の倍率（本実施の形態では倍率ｍ＝０）で厚さｔ１の透明基板を介したときの波面収差は図７（ａ）に示すように、光軸（横軸において左端）からＮＡＬまでの第１分割面Ｓｄ１を通過した第１光束と、ＮＡＨからＮＡ１までの第３分割面Ｓｄ３を通過した第３光束による波面収差は、０．０５λｒｍｓ以下となっている。また、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２分割面Ｓｄ２を通過した第２光束は、本実施の形態においては第２分割面Ｓｄ２を凸に設けたため、第１光束および第３光束に比べ位相が遅れるために、波面収差が発生しているが、第１光ディスクの再生には大きな影響はない。
【００７６】
また、この対物レンズ１６を厚さｔ２の透明基板を介したときの波面収差は図７（ｂ）に示すようになる。この波面収差図をみると、波面収差が大きく発生し、第２の光ディスクを再生することができないように思われる。しかしながら、第１の実施の形態の説明中および後段において述べるように、発生した「＋ｑ×λ」に相当する波面収差は、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と等価として考えることができるため、スポット形状（点像振幅分布）の観点から見た波面収差図は図７（ｃ）のようになる。この収差図からも明らかなように、第２光束の位相をずらすことにより、スポット形状（等価な波面収差図）としては第２光ディスクの再生に何ら問題がない。また、図７（ｃ）からわかるように、開口数ＮＡＨより大きいところでは急激に波面収差が増加するため、これが絞り効果を有することとなり、絞り１７の開口数を変えなくても第２光ディスクを再生することが可能となる。
【００７７】
このような集光光学系（本実施の形態おいては対物レンズ１６）を用いると、透明基板の厚さが異なる複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することが可能となり、また、任意に面を設定できることにより、第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２を大きくすることができる。また、光軸近傍の光束（第１光束）を複数の光ディスクの再生に利用することで、光源からの光束の光量損失が少なくなる。しかも、第２光ディスク再生時には、ビームスポットのサイドローブを減少させ、ビーム強度の強い核を形成し、正確な情報が得られる。さらに、絞り１７の開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することができる。
【００７８】
ところで、このような対物レンズ１６の設計方法について説明する。対物レンズ１６を設計するに際しては、先ず、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるように第１屈折面Ｓ１の非球面と第２屈折面Ｓ２を設計する。この第１屈折面Ｓ１の非球面の一部である第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍であるＮＡＬ〜ＮＡＨに相当する位置を、光軸方向にシフトさせた面を設計し、これら非球面とシフトさせた面とを合成する。
【００７９】
この対物レンズ１６の設計方法によると、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１と第２分割面Ｓｄ２と第３分割面Ｓｄ３とは同じ非球面形状となり、複数の光ディスクを再生できる１つの対物レンズ１６を設計するに際して、設計を容易とすることができる。
【００８０】
本実施の形態において非球面の式は、
【００８１】
【数１】
【００８２】
に基づくものとする。但し、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数（但し、Ｐｊ≧３）である。なお、本発明には、上式以外の他の非球面の式を用いてもよい。なお、非球面形状から非球面の式を求める際には、上式を用い、Ｐｊを３≦Ｐｊ≦１０の自然数とし、Κ＝０として求める。
【００８３】
さらに、本実施の形態を、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１としたとき、第１光ディスクと第２光ディスクとを１つの集光光学系（対物レンズ１６）で再生するには、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）の条件を満たすことが好ましい。
【００８４】
この下限を越すとサイドローブが大きくなり情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λとＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られすぎる。
【００８５】
また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。
【００８６】
さらに、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２光束の位相と光軸からＮＡＬまでの第１光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑ×λ＜Δ＜５×λ／８＋ｑ×λ（但しｑは、整数）の位相差の条件を満たすことが好ましい。上限および下限を越すと、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【００８７】
また、屈折率ｎの対物レンズ１６に、光軸方向の長さをＥの段差部（本実施の形態では第２分割面の凸）を設けたときの位相差Δは、
Δ＝（ｎ×ｃｏｓθ′−１）Ｅ
で近似される。但し、長さＥは、対物レンズ１６の厚さが薄くなく場合を負、厚くなる場合を正とし、また、位相差Δは、位相がすすむことを負、位相が遅れることを正とし、θ′は、第２分割面Ｓｄ２で屈折後の光線直進したとして光軸と交わる角度とする。
【００８８】
従って、第２分割面Ｓｄ２の段差（光軸方向にシフトする量）として、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下の段差の条件を満足することが好ましい。この範囲をはずれると、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【００８９】
上述した位相差の条件および段差の条件において、上限および下限で「＋ｑ×λ」が加えられているのは、位相を「＋ｑ×λ」分ずらしたとしても、波面収差図でみると「＋ｑ×λ」に相当する波面収差が発生するが、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と等価として考えることができるために、スポット形状（点像振幅分布）が変化しない。
【００９０】
さらに、上述した位相差の条件および段差の条件において｜ｑ｜≦３０を満足することが好ましい。この｜ｑ｜の上限を越えると、半導体レーザの波長のバラツキ・波長変動（±５ｎｍ程）により、スポット形状を安定させることが難しい。
【００９１】
以上の説明においては、光ディスクの再生について説明したが、これに限られず、光ディスクの情報記録面への情報の記録にも本実施の形態を適用できる。
【００９２】
また、位相をずらすために第２分割面Ｓｄ２を凸形状としたが、凹形状でもよく、光ディスク側の面に設けてもよいことは言うまでもない。また、他の集光光学系の素子、例えばコリメータレンズ１３に設けてもよい。さらに、本実施の形態では、位相差を与えるために、第２分割面Ｓｄ２を光軸方向にシフトさせたが、これに限られず、ＮＡＬ〜ＮＡＨに相当する位置に対物レンズ１６の屈折率（ｎ）とは異なる屈折率（ｎ′）の材料をコーティング等によりつけてもよい（この場合の位相差は、Δ＝（ｎ′×ｃｏｓθ′−１）Ｅとなる）。この場合、上述した位相差の条件および段差の条件のｎはｎ′に置き換える。
【００９３】
また、本実施の形態では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６１を用いたが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散光が直接または発散光の発散度合を減じるレンズを介した発散光が、入射するような対物レンズや、光源からの光束を収れん光に変更するカップリングレンズを用い、その収れん光が入射するような対物レンズに適用してもよい。
【００９４】
また、本実施の形態では、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界に段差を設けたが、例えば所定の曲率半径の面で接続させてもよい。また、本実施の形態では、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の３つの分割面で構成したが、これに限られず、少なくとも３つ以上の分割面で構成すればよい。また、本実施の形態では、光源側から見たときに、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心円状のリング形状で設けたが、これに限られず、途切れたリング形状で設けてもよい。また、本実施の形態は回転対称の位相調整素子１６２として効果を説明したが、光ピックアップ装置に用いられる集光光学系に用いられる光源は必ずしも回転対称でなく、半導体レーザは回転非対称の発光特性をもち、また、光情報記録媒体がＤＶＤやＣＤなどの光ディスクの場合、情報はピットとして記録されており、ピットに平行な方向と直交する方向とでは非対称である。特にピットに平行な方向に関してサイドローブが大きくなるとジッターが悪化する。従って、ジッター方向に本実施の形態のような位相の制御を行うことで目的は適成可能となる。また、光源として非点収差のある半導体レーザを用いる場合、それを打ち消すために、光学面を回転非対称にする公知の技術と組み合わせてもよい。
【００９５】
また、本実施の形態では第２分割面Ｓｄ２は、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３とおなじ非球面であるが、これを異ならせてもよい。
【００９６】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図８に基づいて説明する。上述した第２の実施の形態では光ピックアップ装置１０として１つの光源１１を用いた実施の形態であったが、本実施の形態は再生する光ディスク毎に複数の光源を用いた光ピックアップ装置１０である。なお、特に断らない限り上述した第２の実施の形態と同じなので説明を省略する。
【００９７】
本実施の形態においては、第１光ディスクの再生時には第１光源である第１半導体レーザ１１１（波長λ１＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と、第２光ディスクの再生時には第２光源である第２半導体レーザ１１２（波長λ２＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ）とを有している。また、合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１から出射された光束と第２半導体レーザ１１２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って、両光束を１つの集光光学系を介して光ディスク２０に集光させるために、同一光路となす手段である。
【００９８】
このような光ピックアップ装置１０の集光光学系の１つである対物レンズ１６に、第２の実施の形態に記載したような対物レンズ１６を用いる。すなわち、対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１および光ディスク２０側の屈折面Ｓ２はともに非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズであり、光源側の屈折面Ｓ１は、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成し、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設ける。そして、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３は、第１光源１１１から出射して第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような非球面で形成する。また、第２分割面Ｓｄ２は、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３と同じ非球面を、第１光束および第３光束と位相がずれるように、光軸方向にシフトさせる。
【００９９】
本実施の形態では２つの光源１１１，１１２を用いているので、以下の好ましい範囲が上述した第２の実施の形態と異なる。
【０１００】
すなわち、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１としたとき、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すとサイドローブが大きくなり情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λとＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られすぎる。
【０１０１】
また、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。
【０１０２】
さらに、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２光束の位相と光軸からＮＡＬまでの第１光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）（但し、ｑは整数）の位相差の条件を満たすことが好ましい。上限および下限を越すと、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【０１０３】
また、屈折率ｎの対物レンズ１６に、光軸方向の長さをＥの段差部（本実施の形態では第２分割面の凸）を設けたときの位相差Δは、
Δ＝（ｎ×ｃｏｓθ′−１）Ｅ
で近似される。但し、長さＥは、対物レンズ１６の厚さが薄くなく場合を負、厚くなる場合を正とし、また、位相差Δは、位相がすすむことを負、位相が遅れることを正とし、θ′は、第２分割面Ｓｄ２で屈折後の光線直進したとして光軸と交わる角度とする。
【０１０４】
従って、第２分割面Ｓｄ２の段差（光軸方向にシフトする量）として、（３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下である段差の条件を満足することが好ましい。この範囲をはずれると、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【０１０５】
なお、上述した位相差の条件および段差の条件において、上限および下限で「＋ｑ×λ」が加えられているのは、位相を「＋ｑ×λ」分ずらしたとしても、波面収差図でみると「＋ｑ×λ」に相当する波面収差が発生するが、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と等価として考えることができるために、スポット形状（点像振幅分布）が変化しない。
【０１０６】
さらに、上述した位相差の条件および段差の条件において｜ｑ｜≦４０を満足することが好ましい。この｜ｑ｜の上限を越えると、半導体レーザの波長のバラツキ・波長変動（±５ｎｍ程）により、スポット形状を安定させることが難しい。
【０１０７】
なお、上述した第２の実施の形態と同様に、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を対物レンズ１６の屈折面Ｓ１に設けること、無限系の対物レンズを用いること。分割面に段差を設けること、分割面の数、第２分割面の面形状など、本実施の形態に記載した内容に限られるものではない。
【０１０８】
また、本実施の形態では、第１光源１１１と第２光源１１２とｗ合成手段１９により合成するようにしたが、これに限られず、図１に示した光ピックアップ装置において光源１１を第１光源１１１と第２光源１１２とに切り替わるようにしてもよい。
【０１０９】
【実施例】
以下の実施例においては、第１光ディスクとしてＤＶＤ（透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、必要な開口数ＮＡ１＝０．６０（λ＝６３５ｎｍ）を用い、第２光ディスクとしてＣＤ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．３７６（λ＝６３５ｎｍ）あるいはＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ））を用いることにする。なお、以下の対物レンズ１６の例においては、コリメータレンズ１３は、設計を最適にすることにより対物レンズ１６へは略無収差の平行光束を入射させることができるため、以下の例においては略無収差の平行光束を出射できるコリメータレンズ１３を使用することを前提として、対物レンズ１６へ光束が入射して以降の構成を示す。また、対物レンズ１６の光源側の配置される絞りを第１面として、ここから順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をｒｉ、ＤＶＤ再生時の第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離をｄｉ（ＣＤ再生時は、ｄｉ′に記載がある場合はその数値に変わり、記載がない場合はｄｉと同じである）、その間隔のレーザー光源の光束の波長での屈折率をｎｉで表している。また、光学面に非球面を用いた場合は、上述した非球面の式に基づくものとする。
【０１１０】
（実施例１）
実施例１は、上述した第２の実施の形態の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．２５０〜１．４００の範囲）を凸状に０．３μｍ光源側にシフトさせた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。
【０１１１】
表２および表３に対物レンズの光学データを示す。
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図９（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図９（ｂ）に示す。
【０１１５】
（実施例２）
実施例２は、上述した第２の実施の形態の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．２５０〜１．４００の範囲）を凸状に１．６μｍ光源側にシフトさせた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。
【０１１６】
表４および表５に対物レンズの光学データを示す。
【０１１７】
【表４】
【０１１８】
【表５】
【０１１９】
この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１０（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１０（ｂ）に示す。
【０１２０】
（実施例３）
実施例３は、上述した第３の実施の形態の２光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．４００〜１．５５０の範囲）を凸状に０．５μｍ光源側にシフトさせた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。
【０１２１】
表６および表７に対物レンズの光学データを示す。
【０１２２】
【表６】
【０１２３】
【表７】
【０１２４】
この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１１（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１１（ｂ）に示す。
【０１２５】
（実施例４）
実施例４は、上述した第３の実施の形態の２光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．４００〜１．５５０の範囲）を凹状に１．１μｍ光ディスク側にシフトさせた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。
【０１２６】
表８および表９に対物レンズの光学データを示す。
【０１２７】
【表８】
【０１２８】
【表９】
【０１２９】
この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１２（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１２（ｂ）に示す。
【０１３０】
（実施例５）
実施例５は、上述した第１の実施の形態の位相調整素子１６２を設けた実施例である。位相調整素子１６２は、屈折率ｎ＝１．５１４５５の厚さ１．５ｍｍの平板に、光源側の面であって光軸からの高さが１．２５０〜１．４００の範囲にリング状の凸部を設けたものである。この凸部は、ＴｉＯ２（屈折率ｎ′＝２．２）を厚さ０．１３μｍコートしたものである。
【０１３１】
表１０および表１１に光学データを示す。
【０１３２】
【表１０】
【０１３３】
【表１１】
【０１３４】
これを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１３（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１３（ｂ）に示す。
【０１３５】
以上、実施例１〜実施例５によると、ＤＶＤとＣＤの２つの光ディスクに記録された光情報が良好に再生できた。また、実施例３，４においては、ＣＤ−Ｒも良好に再生できた。
【０１３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明においては、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を再生でき、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できる。さらに、本発明では、球面収差にとらわれることなく、位相をずらすことにより、複数の光情報記録媒体の再生を１つの集光光学系で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】対物レンズ単体でみたときの球面収差図および波面収差図である。
【図３】対物レンズおよび位相調整素子を模式的に示した断面図（ａ）および位相調整素子を光源側から見た正面図（ｂ）である。
【図４】対物レンズと位相調整素子で光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である。
【図５】第２の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６】第２の実施の形態の対物レンズを模式的に示した断面図（ａ）および対物レンズを光源側から見た正面図（ｂ）である。
【図７】第２の実施の形態の対物レンズで光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である。
【図８】第３の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９】実施例１の対物レンズを用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図１０】実施例２の対物レンズを用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図１１】実施例３の対物レンズを用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図１２】実施例４の対物レンズを用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図１３】実施例５を用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【符号の説明】
１０ 光ピックアップ装置
１１ 半導体レーザ（光源）
１３ コリメータレンズ
１６，１６１ 対物レンズ
１７ 絞り
２０ 光情報記録媒体（光ディスク）
２１ 透明基板
２２ 情報記録面
Ｓ１，Ｓ２ 屈折面
Ｓｄ１〜Ｓｄ３ 分割面
１１１ 第１光源（第１半導体レーザ）
１１２ 第２光源（第２半導体レーザ）
１６２ 位相調整素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置、及びこれに用いられる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の開発が進んできている。このＤＶＤでは、６３５ｎｍもしくは６５０ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。また、上述したＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光ディスク、例えばＬＤ（レーザディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化されて普及している。表１に種々の光ディスクの透明基板の厚さと、必要開口数を示す。
【０００３】
【表１】
このように、市場にはサイズ、基板厚、記録密度、使用波長などが種々異なる様々な光ディスクが存在する時代となっており、様々な光ディスクに対応できる光ピックアップ装置が提案されている。
【０００５】
その１つとして、異なる光ディスクそれぞれに対応した集光光学系を備え、再生する光ディスクにより集光光学系を切り替える光ピックアップ装置が提案されている。しかしながら、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となりコスト高を招くばかりでなく、集光光学系を切り替えるための駆動機構が必要となり装置が複雑化し、その切り替え精度も要求され、好ましくない。
【０００６】
そこで、１つの集光光学系を用いて、複数の光ディスクを再生する光ピックアップ装置が種々提案されている。
【０００７】
その１つとして、特開平７−３０２４３７号公報には、対物レンズの屈折面をリング状の複数領域に分割し、各々の分割面が厚さの異なる光ディスクのうち１つにビームを結像させることにより再生する光ピックアップ装置が記載されている。
【０００８】
他に、特開平７−５７２７１号公報には、透明基板の厚さｔ１の第１光ディスクのときには、集光されるビームの有する波面収差が０．０７λ以下となるように設計した対物レンズを用い、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクのときには少しデフォーカスした状態で集光スポットを形成する光ピックアップ装置が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−３０２４３７号公報に記載された光ピックアップ装置においては、１つの対物レンズで同時に２つの焦点に入射光量を分割するため、レーザ出力を大きくする必要があり、コスト高を招く。また、特開平７−５７２７１号公報に記載されたピックアップ装置では、第２光ディスク再生時にはサイドローブによるジッターの増加が起こる。特に、第１の光ディスクで波面収差が０．０７λ以下とした対物レンズで、第２の光ディスクを無理矢理再生しているために、第２の光ディスクの再生可能な開口数には限界がある。
【００１０】
そこで、本発明は、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を再生でき、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できることを目的とする。
【００１１】
また、本出願人が特願平８−１５６８３１号や特願平８−１８０５８６号において球面収差を調整した光ピックアップ装置を提案しているが、本発明は、本出願人が鋭意検討した結果、光ピックアップ装置の集光光学系としては球面収差にとらわれることなく、集光されるスポット形状、波面収差を改善すればよいとの知見に基づいたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の構成により解決できる。
【００１３】
（１）光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、前記集光光学系の出射側の開口数ＮＡＬからＮＡＨのリング状の範囲の領域を通過する光束の波面の位相を他の部分の位相とずらすための位相差調整面を、前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１面に設け、前記集光光学系を、開口数ＮＡＬからＮＡＨのリング状の範囲の領域を除いて所定の倍率で厚さｔ１の透明基板を介したとき、波面収差のｒｍｓ値が最小となるように構成するとともに、第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報記録面上の情報の再生時に、透明基板の厚さｔ１とｔ２との差により発生する波面収差を開口数ＮＡＬからＮＡＨの範囲において減じたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１４】
（２）光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、前記集光光学系は、光軸近傍の第１光束を、第１光情報記録媒体および第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、前記第１光束より外側の第３光束を主に第１光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、前記第１光束と前記第３光束との間の第２光束の位相を、前記第１光束および前記第３光束の位相とずらし、主に第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用するような機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１５】
（３）前記集光光学系は、厚さｔ１の透明基板を介した際に、第１光束と第３光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（但し、λは光源の波長）であることを特徴とする（２）に記載の光ピックアップ装置。
【００１６】
（４）光源からの光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、前記集光光学系は、所定の倍率で所定の厚さの透明基板を介した際には、幾何光学的にほぼ球面収差が無収差であるとともに、光軸と直交する方向の一部において光軸近傍の位相に対して位相差が設けられていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１７】
（５）前記位相をずらす機能を前記集光光学系の対物レンズに設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００１８】
（６）光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、前記集光光学系は、前記対物レンズ単体で見たとき、厚さｔ１の透明基板を介したときの最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下である前記対物レンズと、光スポットとして集光する光束のうち一部の光束の位相を、光軸近傍の光束の位相に対してずらす位相調整素子と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１９】
（７）前記集光光学系は、第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、開口数がＮＡ２の近傍の光束の位相をずらすことを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２０】
（８）位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）であることを特徴とする（７）に記載の光ピックアップ装置。
【００２１】
（９）位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜（ＮＡ２）＜０．４１のとき、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１であることを特徴とする（７）または（８）に記載の光ピックアップ装置。
【００２２】
（１０）ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位相と光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑ×λ＜Δ＜５×λ／８＋ｑ×λ （但しｑは、整数）であることを特徴とする（８）または（９）に記載の光ピックアップ装置。
【００２３】
（１１）｜ｑ｜≦３０であることを特徴とする（１０）に記載の光ピックアップ装置。
【００２４】
（１２）前記光源は、第１光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生を行う第１光源（波長λ１）と、第２光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生を行う第２光源（波長λ２、λ２＞λ１）を有することを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２５】
（１３）第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）、位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）であることを特徴とする（１２）に記載の光ピックアップ装置。
【００２６】
（１４）第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１であることを特徴とする（１２）または（１３）に記載の光ピックアップ装置。
【００２７】
（１５）ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位相と光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）但し、ｑは整数、であることを特徴とする（１３）または（１４）に記載の光ピックアップ装置。
【００２８】
（１６）｜ｑ｜≦４０であることを特徴とする（１５）に記載の光ピックアップ装置。
【００３４】
（１７）波長λの光源から出射した光束を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において、前記対物レンズの少なくとも一方の屈折面に、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下の段差を第２分割面として光軸と同心状に設けたことを特徴とする対物レンズ。但し、λは使用される光源の波長、ｑは整数、ｎは対物レンズの屈折率、θ′は第２分割面で屈折後の光線が光軸と交わる角度。
【００３５】
（１８）前記対物レンズは、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生を行うことが可能であり、第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生すために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、前記第２分割面は前記開口数がＮＡ２の近傍に設けることを特徴とする（１７）に記載の対物レンズ。
【００３６】
（１９）前記第２分割面を通過する光束のうち光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．８５（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２）であることを特徴とする（１８）に記載の対物レンズ。
【００３７】
（２０）前記第２分割面を通過する光束のうち光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１であることを特徴とする（１８）または（１９）に記載の対物レンズ。
【００３８】
（２１）第２分割面を通過する光束の位相と第１分割面および第３分割面を通過する光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑλ＜Δ＜５λ／８＋ｑλ（但しｑは、整数）であることを特徴とする（１９）または（２０）に記載の対物レンズ。
【００４０】
（２２）｜ｑ｜≦３０であることを特徴とする（１７）または（２１）に記載の対物レンズ。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。なお、同一の構成要素を用いる場合には同じ番号を付している。
【００４３】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態を説明するに先立ち、光ピックアップ装置について説明する。図１は光ピックアップ装置の概略構成図である。
【００４４】
光ピックアップ装置１０は、光源である半導体レーザ１１（波長λ＝６１０〜６７０ｎｍ）、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４、絞り１７、対物レンズ１６１、位相調整素子１６２、非点収差を発生する非点収差素子であるシリンドリカルレンズ１８、光検出器３０、フォーカス制御およびトラッキング制御のための２次元アクチュエータ１５などからなる。
【００４５】
光源である半導体レーザ１１は、波面の位相がそろった光束を出射する。半導体レーザ１１から出射した光束は、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、絞り１７によって絞られ、位相調整素子１６２により位相差を生じさせ、対物レンズ１６１により光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。この集光については後段において詳述する。そして、情報記録面２２で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１６１、位相調整素子１６２、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えられ光検出器３０上へ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて光ディスク２０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器３０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。すなわち、光検出器３０からの出力を用いて、ここでは図示しない演算処理回路によってフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が生成される。このフォーカスエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）１５が半導体レーザ１１からの光を光ディスク２０の情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６１を移動させ、トラッキングエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）１５が半導体レーザ１１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１６１を移動させる。
【００４６】
このような光ピックアップ装置１０において、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスク、例えばＤＶＤ（ｔ１＝０．６ｍｍ）に記録された情報を再生する際には、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１６１を、２次元アクチュエータ１５を駆動する。この対物レンズ１６１を用いて、透明基板の厚さがｔ１と異なるｔ２（好ましくはｔ２＞ｔ１）の第２光ディスク、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り、大きく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第２光ディスクのピット（情報）を読むことはできない。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１６１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と核の周囲に不要光であるフレアとが形成される。この核を第２光ディスクのピット（情報）を再生する（読む）ために利用し、第２光ディスク再生時には、対物レンズ１６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１５を駆動する。
【００４７】
透明基板の厚さが異なる第１光ディスクと第２光ディスクを１つの集光光学系で再生するために、上述した光ピックアップ装置１０の集光光学系に位相調整素子１６２を設けた第１の実施の形態について説明する。図２は対物レンズ１６１単体でみたときの球面収差図および波面収差図であり、図２（ａ）は対物レンズ１６１単体で第１光ディスクの透明基板を介したときの球面収差図であり、図２（ｂ）はそのときの波面収差図であり、図２（ｃ）は対物レンズ１６１単体で第２光ディスクの透明基板を介したときの球面収差図であり、図２（ｄ）はそのときの波面収差図である。なお、本実施の形態では、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１は、第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２より薄く、第１光ディスクの方が第２光ディスクよりも高密度の光情報が記録されている。なお、第１光ディスクの情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側（本実施の形態においては対物レンズ１６１の光ディスク側）の必要開口数をＮＡ１、第２光ディスクの情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）である。
【００４８】
まず、対物レンズ１６１は、対物レンズ１６１単体でみると、所定の倍率（本実施の形態では倍率ｍ＝０）で所定の厚さｔ１の透明基板を介したとき、ほぼ球面収差が無収差であり（図２（ａ）参照）、最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（但し、λは光源の波長）以下（図２（ｂ）参照）のレンズである。この対物レンズ１６１単体で、すなわち、位相調整素子１６２を設けずに厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の透明基板を介して集光させると、その球面収差は大きく発生し（図２（ｃ）参照）、また、波面収差においても大きく発生する（図２（ｄ）。このため、透明基板の厚さがｔ２の第２光ディスクには集光されきれず、第２光ディスクの情報の再生を行うことが難しくなる。
【００４９】
このため、本出願人は、特願平８−１５６８３１号や特願平８−１８０５８６号において球面収差を調整した光ピックアップ装置を提案した。しかしながら、本出願人が鋭意検討した結果、光ピックアップ装置の集光光学系としては球面収差にとらわれることなく、集光されるスポット形状、波面収差を改善すればよいことがわかった。この球面収差にとらわれずにスポット形状、波面収差を改善するには、光束の波面の位相をずらすことによって達成する。すなわち、本実施の形態では、光源から出射された光束を３つの光束に分け、光軸近傍の第１光束を、第１光ディスクおよび第２光ディスクの情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、第１光束より外側の第３光束を主に第１光ディスクの情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、第１光束と前記第３光束との間の第２光束の位相を、第１光束および第３光束の位相とずらし、主に第２光ディスクの情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用する。
【００５０】
ここで、「主に」という文言の意味は、第２分割面Ｓｄ２を通過する光束の場合、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光しない状態においてビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギーに対して、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光した状態においてビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。また、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束の場合も同様に、第２分割面Ｓｄ２を遮光しない状態に対する遮光した状態の核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。なお、このエネルギー比率を簡易的に測定するには、各々の場合において、ビームスポットの中心強度が最大となる位置でのピーク強度Ｉｐと、ビーム径Ｄｐ（中心強度に対して強度がｅ−２となる位置で定める）を測定し、核部分のビームの形状はほぼ一定であることから、Ｉｐ×Ｄｐを求め、これを比較すればよい。
【００５１】
この具体的な説明を図３および図４に基づいて行う。図３は、対物レンズ１６１および位相調整素子１６２を模式的に示した断面図（ａ）および位相調整素子１６２を光源側から見た正面図（ｂ）である。なお、一点鎖線は光軸を示している。図４は、対物レンズ１６１と位相調整素子１６２で光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である。
【００５２】
本実施の形態では、第２光束の位相を、第１光束および第３光束の位相とずらすために、位相調整素子１６２を光路中に挿入する。すなわち、位相調整素子１６２を対物レンズ１６１の光源１１側に配置している。位相調整素子１６２は、アクリルなど透光性の平板形状をしている。位相調整素子１６２の光源側の面である位相差調整面には、第２光束に相当する位置（好ましくは、ＮＡ２近傍）に凹部を有している。この凹部は、光軸と同心状であり、リング状に設けられている。この凹部を有することにより、位相調整素子１６２は、第２光束の位相を第１光束および第３光束の位相とずらすことが可能となる。本実施の形態では、凹部をもうけているので、位相調整素子１６２に入射した波面の位相がそろった半導体レーザ１１からの光束は、第２光束の波面の位相が、第１光束および第３光束より進む。そして対物レンズ１６１によって、光ディスクに集光される。
【００５３】
このときの波面収差を図４に示す。図４（ａ）は対物レンズ１６１と位相調整素子１６２で第１光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図であり、図４（ｂ）は第２光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である。なお、位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとする。
【００５４】
このように、第２光束の位相をずらすことにより、第１光ディスクの再生時には、位相調整素子１６２を設けない場合（図２（ｂ））より、若干、波面収差が発生する（図４（ａ））が、第１光ディスクの再生には大きな影響はない。また、第２光ディスクの再生時には、位相調整素子１６２を設けない場合（図２（ｄ））に比べ、本実施の形態ではＮＡ２近傍であるＮＡＬからＮＡＨの範囲で波面収差を減じることができ、十分に第２光ディスクを再生することができる。すなわち、第２光ディスク再生時には、ＮＡ２近傍（ＮＡＬ〜ＮＡＨ）の光束に適度な位相差を付与することで、球面収差があっても（幾何光学的にみれば、位相をずらしたとしても位相調整素子１６２が平行平板であるので、球面収差は変化せず、図２（ｃ）のようになる）波面収差の発生を減じることができる。また、第２光ディスク再生時である図４（ｂ）からわかるように、開口数ＮＡＨより大きいところでは急激に波面収差が増加するため、これが絞り効果を有することとなり、絞り１７の開口数を変えなくても第２光ディスクを再生することが可能となる。すなわち、本実施の形態においては、絞り１７の開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することができる。
【００５５】
さらに、本実施の形態を、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１としたとき、第１光ディスクと第２光ディスクとを１つの集光光学系で再生するには、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）の条件を満たすことが好ましい。
【００５６】
この下限を越すとサイドローブが大きくなり情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λとＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られすぎる。
【００５７】
また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。
【００５８】
さらに、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２光束の位相と光軸からＮＡＬまでの第１光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑ×λ＜Δ＜５×λ／８＋ｑ×λ （但しｑは、整数）の位相差の条件を満たすことが好ましい。上限および下限を越すと、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比（サイドローブ強度／ビームスポットの中心強度）が大きくなる。
【００５９】
また、屈折率ｎの平行平板である位相調整素子１６２に、光軸方向の長さをＥの段差部（本実施の形態では凹部）を設けたときの位相差Δは、
Δ＝（ｎ−１）Ｅ
で表される。但し、長さＥは、位相調整素子１６２の厚さが薄くなる場合を負、厚くなる場合を正とし、また、位相差Δは、位相がすすむことを負、位相が遅れることを正とする。
【００６０】
従って、位相調整素子１６２の段差（光軸方向の厚さ）として、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下の段差の条件を満足することが好ましい。この範囲をはずれると、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【００６１】
上述した位相差の条件および段差の条件において、上限および下限で「＋ｑ×λ」が加えられているのは、位相を「＋ｑ×λ」分ずらしたとしても、波面収差図でみると「＋ｑ×λ」に相当する波面収差が発生するが、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と等価として考えることができるために、スポット形状（点像振幅分布）が変化しない。
【００６２】
さらに、上述した位相差の条件および段差の条件において｜ｑ｜≦３０を満足することが好ましい。この｜ｑ｜の上限を越えると、半導体レーザの波長のバラツキ・波長変動（±５ｎｍ程）により、スポット形状を安定させることが難しい。
【００６３】
以上の説明においては、光ディスクの再生について説明したが、これに限られず、光ディスクの情報記録面への情報の記録にも本実施の形態を適用できる。
【００６４】
また、位相調整素子１６２として光源側の面に凹部を設けたが、凸部を設けてもよく、光ディスク側の面に設けてもよいことは言うまでもない。さらに、本実施の形態では、位相差を与えるために、位相調整素子１６２として平行平板に凹部を設けたが、これに限られず、ＮＡＬ〜ＮＡＨに相当する位置の屈折率が異なる平行平板を用いてもよく、また、平行平板に基材（平行平板）の屈折率（ｎ）とは異なる屈折率（ｎ′）の材料をコーティング等によりつけてもよい（この場合の位相差は、Δ＝（ｎ′−１）Ｅとなる）。この場合、上述した位相差の条件および段差の条件のｎはｎ′に置き換える。
【００６５】
また、本実施の形態では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６１を用いたが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散光が直接または発散光の発散度合を減じるレンズを介した発散光が、入射するような対物レンズや、光源からの光束を収れん光に変更するカップリングレンズを用い、その収れん光が入射するような対物レンズに適用してもよい。
【００６６】
また、本実施の形態では、位相調整素子１６２の凹部の境界に段差を設けたが、例えば所定の曲率半径の面で接続させてもよい。また、本実施の形態では、位相調整素子１６２にリング状の凹部を１つ設けることにより、光束を第１光束〜第３光束に分けたが、これに限られず、少なくとも３つ以上の分割面で構成すればよい。
【００６７】
また、本実施の形態では、１つの光源を用いて複数の光ディスクの再生を行うようにしたが、再生する光ディスク毎に複数の光源を用いてもよい。この場合、位相差の条件は、３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）となり段差の条件は、（３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））／（ｎ−１）以上、（１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））／（ｎ−１）となり（但しλ２は、第２光ディスクを再生する光源の波長）、また、｜ｑ｜≦４０を満足することが好ましい。
【００６８】
また、本実施の形態では、光源側から位相調整素子１６２を見たときに、凹部を光軸と同心円状のリング状で設けたが、これに限られず、途切れたリング状で設けてもよい。また、本実施の形態は回転対称の位相調整素子１６２として効果を説明したが、光ピックアップ装置に用いられる集光光学系に用いられる光源は必ずしも回転対称でなく、半導体レーザは回転非対称の発光特性をもち、また、光情報記録媒体がＤＶＤやＣＤなどの光ディスクの場合、情報はピットとして記録されており、ピットに平行な方向と直交する方向とでは非対称である。特にピットに平行な方向に関してサイドローブが大きくなるとジッターが悪化する。従って、ジッター方向に本実施の形態のような位相の制御を行うことで目的は適成可能となる。また、光源として非点収差のある半導体レーザを用いる場合、それを打ち消すために、光学面を回転非対称にする公知の技術と組み合わせてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態では位相調整素子１６２の凹部はパワーを有していないが、パワーをもたせるようにしてもよい。
【００７０】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態においては位相調整素子１６２を設けることにより第２光束の位相をずらしたが、第２の実施の形態では対物レンズ１６にその機能を持たせたものである。なお、特に断らない限り第２の実施の形態は第１の実施の形態と同じ符号を用いている。
【００７１】
図５は、第２の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態の光ピックアップ装置の位相調整素子１６２の機能を対物レンズ１６に持たせたものであるので、光ピックアップ装置の説明は省略する。
【００７２】
図６は、対物レンズ１６を模式的に示した断面図（ａ）および対物レンズ１６を光源側から見た正面図（ｂ）である。なお、一点鎖線は光軸を示している。
【００７３】
対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１および光ディスク２０側の屈折面Ｓ２はともに非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。本実施の形態においては、第２光束の位相を、第１光束および第３光束の位相とずらすために、対物レンズ１６の光源側の屈折面Ｓ１には、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成し、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設けて、それぞれの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を形成している。この分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３のうち第２分割面Ｓｄ２を第１の実施形態における位相調整素子１６２の機能をもたせる。この対物レンズ１６において、上述した第１の実施の形態と同様に、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクに記録された情報の再生および第２光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１より外側の第３分割面Ｓｄ３を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３に挟まれた第２分割面Ｓｄ２を通過する光束（第２光束）の位相を、第１光束および第３光束の位相とずらし、主に第２光ディスクに記録された情報の再生に利用するような形状となっている。これにより、光源からの光を光量損失をおさえつつ、１つの集光光学系で複数（本実施の形態では２つ）の光ディスクの再生が可能となる。しかも、この場合第２光ディスクの再生時には第３光束の大部分は不要光であるが、この不要光が第２光ディスクの再生には利用されないので、絞り１７を第１光ディスクの再生に必要な開口数にしておくだけで、絞り１７の開口数を変える手段を何ら必要とせずに再生することができる。
【００７４】
次に、本実施形態を、対物レンズ１６で光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である図７に基づいて詳述する。図７（ａ）は、第１光ディスクの透明基板（厚さｔ１）を介したときの波面収差図であり、図７（ｂ）は、第２の光ディスクの透明基板（厚さｔ２）を介したときの波面収差図であり、図７（ｃ）は、第２の光ディスクの透明基板を介したときの波面収差と等価な波面収差図である。
【００７５】
上述したように、本実施の形態の対物レンズ１６は、所定の倍率（本実施の形態では倍率ｍ＝０）で厚さｔ１の透明基板を介したときの波面収差は図７（ａ）に示すように、光軸（横軸において左端）からＮＡＬまでの第１分割面Ｓｄ１を通過した第１光束と、ＮＡＨからＮＡ１までの第３分割面Ｓｄ３を通過した第３光束による波面収差は、０．０５λｒｍｓ以下となっている。また、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２分割面Ｓｄ２を通過した第２光束は、本実施の形態においては第２分割面Ｓｄ２を凸に設けたため、第１光束および第３光束に比べ位相が遅れるために、波面収差が発生しているが、第１光ディスクの再生には大きな影響はない。
【００７６】
また、この対物レンズ１６を厚さｔ２の透明基板を介したときの波面収差は図７（ｂ）に示すようになる。この波面収差図をみると、波面収差が大きく発生し、第２の光ディスクを再生することができないように思われる。しかしながら、第１の実施の形態の説明中および後段において述べるように、発生した「＋ｑ×λ」に相当する波面収差は、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と等価として考えることができるため、スポット形状（点像振幅分布）の観点から見た波面収差図は図７（ｃ）のようになる。この収差図からも明らかなように、第２光束の位相をずらすことにより、スポット形状（等価な波面収差図）としては第２光ディスクの再生に何ら問題がない。また、図７（ｃ）からわかるように、開口数ＮＡＨより大きいところでは急激に波面収差が増加するため、これが絞り効果を有することとなり、絞り１７の開口数を変えなくても第２光ディスクを再生することが可能となる。
【００７７】
このような集光光学系（本実施の形態おいては対物レンズ１６）を用いると、透明基板の厚さが異なる複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することが可能となり、また、任意に面を設定できることにより、第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２を大きくすることができる。また、光軸近傍の光束（第１光束）を複数の光ディスクの再生に利用することで、光源からの光束の光量損失が少なくなる。しかも、第２光ディスク再生時には、ビームスポットのサイドローブを減少させ、ビーム強度の強い核を形成し、正確な情報が得られる。さらに、絞り１７の開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することができる。
【００７８】
ところで、このような対物レンズ１６の設計方法について説明する。対物レンズ１６を設計するに際しては、先ず、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるように第１屈折面Ｓ１の非球面と第２屈折面Ｓ２を設計する。この第１屈折面Ｓ１の非球面の一部である第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍であるＮＡＬ〜ＮＡＨに相当する位置を、光軸方向にシフトさせた面を設計し、これら非球面とシフトさせた面とを合成する。
【００７９】
この対物レンズ１６の設計方法によると、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１と第２分割面Ｓｄ２と第３分割面Ｓｄ３とは同じ非球面形状となり、複数の光ディスクを再生できる１つの対物レンズ１６を設計するに際して、設計を容易とすることができる。
【００８０】
本実施の形態において非球面の式は、
【００８１】
【数１】
に基づくものとする。但し、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数（但し、Ｐｊ≧３）である。なお、本発明には、上式以外の他の非球面の式を用いてもよい。なお、非球面形状から非球面の式を求める際には、上式を用い、Ｐｊを３≦Ｐｊ≦１０の自然数とし、Κ＝０として求める。
【００８３】
さらに、本実施の形態を、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１としたとき、第１光ディスクと第２光ディスクとを１つの集光光学系（対物レンズ１６）で再生するには、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）の条件を満たすことが好ましい。
【００８４】
この下限を越すとサイドローブが大きくなり情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λとＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られすぎる。
【００８５】
また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。
【００８６】
さらに、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２光束の位相と光軸からＮＡＬまでの第１光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑ×λ＜Δ＜５×λ／８＋ｑ×λ（但しｑは、整数）の位相差の条件を満たすことが好ましい。上限および下限を越すと、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【００８７】
また、屈折率ｎの対物レンズ１６に、光軸方向の長さをＥの段差部（本実施の形態では第２分割面の凸）を設けたときの位相差Δは、
Δ＝（ｎ×ｃｏｓθ′−１）Ｅ
で近似される。但し、長さＥは、対物レンズ１６の厚さが薄くなく場合を負、厚くなる場合を正とし、また、位相差Δは、位相がすすむことを負、位相が遅れることを正とし、θ′は、第２分割面Ｓｄ２で屈折後の光線直進したとして光軸と交わる角度とする。
【００８８】
従って、第２分割面Ｓｄ２の段差（光軸方向にシフトする量）として、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下の段差の条件を満足することが好ましい。この範囲をはずれると、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【００８９】
上述した位相差の条件および段差の条件において、上限および下限で「＋ｑ×λ」が加えられているのは、位相を「＋ｑ×λ」分ずらしたとしても、波面収差図でみると「＋ｑ×λ」に相当する波面収差が発生するが、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と等価として考えることができるために、スポット形状（点像振幅分布）が変化しない。
【００９０】
さらに、上述した位相差の条件および段差の条件において｜ｑ｜≦３０を満足することが好ましい。この｜ｑ｜の上限を越えると、半導体レーザの波長のバラツキ・波長変動（±５ｎｍ程）により、スポット形状を安定させることが難しい。
【００９１】
以上の説明においては、光ディスクの再生について説明したが、これに限られず、光ディスクの情報記録面への情報の記録にも本実施の形態を適用できる。
【００９２】
また、位相をずらすために第２分割面Ｓｄ２を凸形状としたが、凹形状でもよく、光ディスク側の面に設けてもよいことは言うまでもない。また、他の集光光学系の素子、例えばコリメータレンズ１３に設けてもよい。さらに、本実施の形態では、位相差を与えるために、第２分割面Ｓｄ２を光軸方向にシフトさせたが、これに限られず、ＮＡＬ〜ＮＡＨに相当する位置に対物レンズ１６の屈折率（ｎ）とは異なる屈折率（ｎ′）の材料をコーティング等によりつけてもよい（この場合の位相差は、Δ＝（ｎ′×ｃｏｓθ′−１）Ｅとなる）。この場合、上述した位相差の条件および段差の条件のｎはｎ′に置き換える。
【００９３】
また、本実施の形態では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６１を用いたが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散光が直接または発散光の発散度合を減じるレンズを介した発散光が、入射するような対物レンズや、光源からの光束を収れん光に変更するカップリングレンズを用い、その収れん光が入射するような対物レンズに適用してもよい。
【００９４】
また、本実施の形態では、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界に段差を設けたが、例えば所定の曲率半径の面で接続させてもよい。また、本実施の形態では、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の３つの分割面で構成したが、これに限られず、少なくとも３つ以上の分割面で構成すればよい。また、本実施の形態では、光源側から見たときに、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心円状のリング形状で設けたが、これに限られず、途切れたリング形状で設けてもよい。また、本実施の形態は回転対称の位相調整素子１６２として効果を説明したが、光ピックアップ装置に用いられる集光光学系に用いられる光源は必ずしも回転対称でなく、半導体レーザは回転非対称の発光特性をもち、また、光情報記録媒体がＤＶＤやＣＤなどの光ディスクの場合、情報はピットとして記録されており、ピットに平行な方向と直交する方向とでは非対称である。特にピットに平行な方向に関してサイドローブが大きくなるとジッターが悪化する。従って、ジッター方向に本実施の形態のような位相の制御を行うことで目的は適成可能となる。また、光源として非点収差のある半導体レーザを用いる場合、それを打ち消すために、光学面を回転非対称にする公知の技術と組み合わせてもよい。
【００９５】
また、本実施の形態では第２分割面Ｓｄ２は、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３とおなじ非球面であるが、これを異ならせてもよい。
【００９６】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図８に基づいて説明する。上述した第２の実施の形態では光ピックアップ装置１０として１つの光源１１を用いた実施の形態であったが、本実施の形態は再生する光ディスク毎に複数の光源を用いた光ピックアップ装置１０である。なお、特に断らない限り上述した第２の実施の形態と同じなので説明を省略する。
【００９７】
本実施の形態においては、第１光ディスクの再生時には第１光源である第１半導体レーザ１１１（波長λ１＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と、第２光ディスクの再生時には第２光源である第２半導体レーザ１１２（波長λ２＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ）とを有している。また、合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１から出射された光束と第２半導体レーザ１１２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って、両光束を１つの集光光学系を介して光ディスク２０に集光させるために、同一光路となす手段である。
【００９８】
このような光ピックアップ装置１０の集光光学系の１つである対物レンズ１６に、第２の実施の形態に記載したような対物レンズ１６を用いる。すなわち、対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１および光ディスク２０側の屈折面Ｓ２はともに非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズであり、光源側の屈折面Ｓ１は、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成し、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設ける。そして、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３は、第１光源１１１から出射して第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような非球面で形成する。また、第２分割面Ｓｄ２は、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３と同じ非球面を、第１光束および第３光束と位相がずれるように、光軸方向にシフトさせる。
【００９９】
本実施の形態では２つの光源１１１，１１２を用いているので、以下の好ましい範囲が上述した第２の実施の形態と異なる。
【０１００】
すなわち、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１としたとき、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すとサイドローブが大きくなり情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λとＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られすぎる。
【０１０１】
また、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。
【０１０２】
さらに、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２光束の位相と光軸からＮＡＬまでの第１光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）（但し、ｑは整数）の位相差の条件を満たすことが好ましい。上限および下限を越すと、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【０１０３】
また、屈折率ｎの対物レンズ１６に、光軸方向の長さをＥの段差部（本実施の形態では第２分割面の凸）を設けたときの位相差Δは、
Δ＝（ｎ×ｃｏｓθ′−１）Ｅ
で近似される。但し、長さＥは、対物レンズ１６の厚さが薄くなく場合を負、厚くなる場合を正とし、また、位相差Δは、位相がすすむことを負、位相が遅れることを正とし、θ′は、第２分割面Ｓｄ２で屈折後の光線直進したとして光軸と交わる角度とする。
【０１０４】
従って、第２分割面Ｓｄ２の段差（光軸方向にシフトする量）として、（３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下である段差の条件を満足することが好ましい。この範囲をはずれると、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大きくなる。
【０１０５】
なお、上述した位相差の条件および段差の条件において、上限および下限で「＋ｑ×λ」が加えられているのは、位相を「＋ｑ×λ」分ずらしたとしても、波面収差図でみると「＋ｑ×λ」に相当する波面収差が発生するが、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と等価として考えることができるために、スポット形状（点像振幅分布）が変化しない。
【０１０６】
さらに、上述した位相差の条件および段差の条件において｜ｑ｜≦４０を満足することが好ましい。この｜ｑ｜の上限を越えると、半導体レーザの波長のバラツキ・波長変動（±５ｎｍ程）により、スポット形状を安定させることが難しい。
【０１０７】
なお、上述した第２の実施の形態と同様に、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を対物レンズ１６の屈折面Ｓ１に設けること、無限系の対物レンズを用いること。分割面に段差を設けること、分割面の数、第２分割面の面形状など、本実施の形態に記載した内容に限られるものではない。
【０１０８】
また、本実施の形態では、第１光源１１１と第２光源１１２とｗ合成手段１９により合成するようにしたが、これに限られず、図１に示した光ピックアップ装置において光源１１を第１光源１１１と第２光源１１２とに切り替わるようにしてもよい。
【０１０９】
【実施例】
以下の実施例においては、第１光ディスクとしてＤＶＤ（透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、必要な開口数ＮＡ１＝０．６０（λ＝６３５ｎｍ）を用い、第２光ディスクとしてＣＤ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．３７６（λ＝６３５ｎｍ）あるいはＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ））を用いることにする。なお、以下の対物レンズ１６の例においては、コリメータレンズ１３は、設計を最適にすることにより対物レンズ１６へは略無収差の平行光束を入射させることができるため、以下の例においては略無収差の平行光束を出射できるコリメータレンズ１３を使用することを前提として、対物レンズ１６へ光束が入射して以降の構成を示す。また、対物レンズ１６の光源側の配置される絞りを第１面として、ここから順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をｒｉ、ＤＶＤ再生時の第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離をｄｉ（ＣＤ再生時は、ｄｉ′に記載がある場合はその数値に変わり、記載がない場合はｄｉと同じである）、その間隔のレーザー光源の光束の波長での屈折率をｎｉで表している。また、光学面に非球面を用いた場合は、上述した非球面の式に基づくものとする。
【０１１０】
（実施例１）
実施例１は、上述した第２の実施の形態の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．２５０〜１．４００の範囲）を凸状に０．３μｍ光源側にシフトさせた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。
【０１１１】
表２および表３に対物レンズの光学データを示す。
【０１１２】
【表２】
【表３】
この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図９（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図９（ｂ）に示す。
【０１１５】
（実施例２）
実施例２は、上述した第２の実施の形態の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．２５０〜１．４００の範囲）を凸状に１．６μｍ光源側にシフトさせた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。
【０１１６】
表４および表５に対物レンズの光学データを示す。
【０１１７】
【表４】
【表５】
この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１０（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１０（ｂ）に示す。
【０１２０】
（実施例３）
実施例３は、上述した第３の実施の形態の２光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．４００〜１．５５０の範囲）を凸状に０．５μｍ光源側にシフトさせた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。
【０１２１】
表６および表７に対物レンズの光学データを示す。
【０１２２】
【表６】
【表７】
この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１１（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１１（ｂ）に示す。
【０１２５】
（実施例４）
実施例４は、上述した第３の実施の形態の２光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．４００〜１．５５０の範囲）を凹状に１．１μｍ光ディスク側にシフトさせた対物レンズ１６に本発明を適用した例である。
【０１２６】
表８および表９に対物レンズの光学データを示す。
【０１２７】
【表８】
【表９】
この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１２（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１２（ｂ）に示す。
【０１３０】
（実施例５）
実施例５は、上述した第１の実施の形態の位相調整素子１６２を設けた実施例である。位相調整素子１６２は、屈折率ｎ＝１．５１４５５の厚さ１．５ｍｍの平板に、光源側の面であって光軸からの高さが１．２５０〜１．４００の範囲にリング状の凸部を設けたものである。この凸部は、ＴｉＯ２（屈折率ｎ′＝２．２）を厚さ０．１３μｍコートしたものである。
【０１３１】
表１０および表１１に光学データを示す。
【０１３２】
【表１０】
【表１１】
これを用い厚さｔ１の透明基板を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１３（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１３（ｂ）に示す。
【０１３５】
以上、実施例１〜実施例５によると、ＤＶＤとＣＤの２つの光ディスクに記録された光情報が良好に再生できた。また、実施例３，４においては、ＣＤ−Ｒも良好に再生できた。
【０１３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明においては、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を再生でき、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できる。さらに、本発明では、球面収差にとらわれることなく、位相をずらすことにより、複数の光情報記録媒体の再生を１つの集光光学系で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】対物レンズ単体でみたときの球面収差図および波面収差図である。
【図３】対物レンズおよび位相調整素子を模式的に示した断面図（ａ）および位相調整素子を光源側から見た正面図（ｂ）である。
【図４】対物レンズと位相調整素子で光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である。
【図５】第２の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６】第２の実施の形態の対物レンズを模式的に示した断面図（ａ）および対物レンズを光源側から見た正面図（ｂ）である。
【図７】第２の実施の形態の対物レンズで光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である。
【図８】第３の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９】実施例１の対物レンズを用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図１０】実施例２の対物レンズを用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図１１】実施例３の対物レンズを用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図１２】実施例４の対物レンズを用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図１３】実施例５を用いて最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【符号の説明】
１０ 光ピックアップ装置
１１ 半導体レーザ（光源）
１３ コリメータレンズ
１６，１６１ 対物レンズ
１７ 絞り
２０ 光情報記録媒体（光ディスク）
２１ 透明基板
２２ 情報記録面
Ｓ１，Ｓ２ 屈折面
Ｓｄ１〜Ｓｄ３ 分割面
１１１ 第１光源（第１半導体レーザ）
１１２ 第２光源（第２半導体レーザ）
１６２ 位相調整素子
Claims (22)
- 光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、
厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、
前記集光光学系の出射側の開口数ＮＡＬからＮＡＨのリング状の範囲の領域を通過する光束の波面の位相を他の部分の位相とずらすための位相差調整面を、前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１面に設け、
前記集光光学系を、開口数ＮＡＬからＮＡＨのリング状の範囲の領域を除いて所定の倍率で厚さｔ１の透明基板を介したとき、波面収差のｒｍｓ値が最小となるように構成するとともに、
第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報記録面上の情報の再生時に、透明基板の厚さｔ１とｔ２との差により発生する波面収差を開口数ＮＡＬからＮＡＨの範囲において減じたことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、
厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、
前記集光光学系は、
光軸近傍の第１光束を、第１光情報記録媒体および第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、
前記第１光束より外側の第３光束を主に第１光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用し、
前記第１光束と前記第３光束との間の第２光束の位相を、前記第１光束および前記第３光束の位相とずらし、主に第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用するような機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記集光光学系は、厚さｔ１の透明基板を介した際に、第１光束と第３光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（但し、λは光源の波長）である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。
- 光源からの光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、
厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、
前記集光光学系は、所定の倍率で所定の厚さの透明基板を介した際には、幾何光学的にほぼ球面収差が無収差であるとともに、光軸と直交する方向の一部において光軸近傍の位相に対して位相差が設けられていることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記位相をずらす機能を前記集光光学系の対物レンズに設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
- 光源からの波面の位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置において、
厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、
前記集光光学系は、
前記対物レンズ単体で見たとき、厚さｔ１の透明基板を介したときの最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下である前記対物レンズと、
光スポットとして集光する光束のうち一部の光束の位相を、光軸近傍の光束の位相に対してずらす位相調整素子と、
を有することを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記集光光学系は、第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、
開口数がＮＡ２の近傍の光束の位相をずらすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。 - 位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、
ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、
０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）
である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。 - 位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、
ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜（ＮＡ２）＜０．４１のとき、
０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１
であることを特徴とする請求項７または８に記載の光ピックアップ装置。 - ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位相と光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、
λ／８＋ｑ×λ＜Δ＜５×λ／８＋ｑ×λ （但しｑは、整数）
であることを特徴とする請求項８または９に記載の光ピックアップ装置。 - ｜ｑ｜≦３０であることを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
- 前記光源は、第１光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生を行う第１光源（波長λ１）と、第２光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生を行う第２光源（波長λ２、λ２＞λ１）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
- 第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）、位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、
ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、
０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）
であることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。 - 第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）位相をずらす光束のうち光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、
ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、
０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１
であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の光ピックアップ装置。 - ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位相と光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、
３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）
但し、ｑは整数
であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の光ピックアップ装置。 - ｜ｑ｜≦４０であることを特徴とする請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
- 波長λの光源から出射した光束を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において、
前記対物レンズの少なくとも一方の屈折面に、
（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下の段差を第２分割面として光軸と同心状に設けたことを特徴とする対物レンズ。
但し、λは使用される光源の波長、ｑは整数、ｎは対物レンズの屈折率、θ′は第２分割面で屈折後の光線が光軸と交わる角度。 - 前記対物レンズは、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生を行うことが可能であり、
第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生すために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、
前記第２分割面は前記開口数がＮＡ２の近傍に設けることを特徴とする請求項１７に記載の対物レンズ。 - 前記第２分割面を通過する光束のうち光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、
ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、
０．８５（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２）
であることを特徴とする請求項１８に記載の対物レンズ。 - 前記第２分割面を通過する光束のうち光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、
ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、
０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１
であることを特徴とする請求項１８または１９に記載の対物レンズ。 - 第２分割面を通過する光束の位相と第１分割面および第３分割面を通過する光束の位相との位相のずれである位相差をΔとすると、
λ／８＋ｑλ＜Δ＜５λ／８＋ｑλ （但しｑは、整数）
であることを特徴とする請求項１９または２０に記載の対物レンズ。 - ｜ｑ｜≦３０であることを特徴とする請求項１７または２１に記載の対物レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30009396A JP3613745B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 光ピックアップ装置、及び対物レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30009396A JP3613745B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 光ピックアップ装置、及び対物レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10143905A JPH10143905A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3613745B2 true JP3613745B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=17880635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30009396A Expired - Lifetime JP3613745B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 光ピックアップ装置、及び対物レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3613745B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8259555B2 (en) | 2007-04-26 | 2012-09-04 | Ricoh Company, Ltd. | Optical pickup and optical information processing device |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4517407B2 (ja) * | 1998-07-14 | 2010-08-04 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 光情報記録媒体の記録再生用光ピックアップ装置 |
| CA2341681A1 (en) * | 1999-06-23 | 2000-12-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Objective lens for optical disk, optical head device and optical information recording and reproducing apparatus using the same, and mold for molding lens, method for working the mold for molding lens, and profile measuring device for measuring profile of the mold for molding lens |
| JP2002092934A (ja) | 2000-07-08 | 2002-03-29 | Samsung Electronics Co Ltd | 単一光源を採用した互換型光ピックアップ装置 |
| WO2002082437A1 (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical scanning device |
| WO2002086577A1 (en) | 2001-04-17 | 2002-10-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Objective lens, optical head apparatus, optical information recording/reproducing apparatus |
| US7126904B2 (en) * | 2001-09-27 | 2006-10-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical disk device |
| JP2007305256A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Hitachi Maxell Ltd | 対物レンズ光学系、光ピックアップ光学系 |
-
1996
- 1996-11-12 JP JP30009396A patent/JP3613745B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8259555B2 (en) | 2007-04-26 | 2012-09-04 | Ricoh Company, Ltd. | Optical pickup and optical information processing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10143905A (ja) | 1998-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100511230B1 (ko) | 광 정보 기록 매체의 기록/재생 방법, 광 픽업 장치, 대물렌즈 및 대물 렌즈의 설계 방법 | |
| CN100380477C (zh) | 可兼容不同厚度光记录介质的光拾取装置 | |
| KR100567291B1 (ko) | 광픽업장치 | |
| JP4038843B2 (ja) | 光情報記録媒体の記録／再生方法、光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ及び対物レンズの設計方法 | |
| JPH10289468A (ja) | 光ピックアップ装置及びその光源ユニット | |
| WO2000055849A1 (en) | Convergent device, optical head, optical information recording/reproducing and optical information recording/reproducing method | |
| JP4595184B2 (ja) | 光ピックアップ装置及び対物レンズ | |
| JP3575017B2 (ja) | 記録再生装置および方法 | |
| KR980011146A (ko) | 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계 및 대물렌즈 | |
| KR100616377B1 (ko) | 광 픽업 장치, 광 정보 기록 매체 재생 기록 장치, 및 광 픽업 장치용 집광 광학계 | |
| JP3823425B2 (ja) | 光ピックアップ装置および光ピックアップ装置の補正素子 | |
| US20020105892A1 (en) | Optical pickup device | |
| JP3613745B2 (ja) | 光ピックアップ装置、及び対物レンズ | |
| JP3775011B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JPH11344666A (ja) | 光ピックアップ | |
| JP4517407B2 (ja) | 光情報記録媒体の記録再生用光ピックアップ装置 | |
| JP2000056216A (ja) | 光ピックアップ用光学系および光ピックアップ装置 | |
| KR20010102007A (ko) | 대물 렌즈 및 광 픽업 장치 | |
| JP3715443B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JPH1069675A (ja) | 光ピックアップ装置、光ピックアップの対物レンズ及び光ディスク装置 | |
| JP3896617B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| KR100687667B1 (ko) | 광 픽업 장치 및 그 장치에 사용되는 보정 렌즈 | |
| JP2000268392A (ja) | 光情報記録媒体の記録／再生用光ピックアップ装置、対物レンズおよび記録／再生装置 | |
| JP4366813B2 (ja) | 光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用のカップリングレンズ | |
| JP3550480B2 (ja) | 対物レンズおよびそれを用いた光ヘッド |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040325 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040406 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040601 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040713 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040827 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041005 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041021 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081112 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101112 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111112 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111112 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121112 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121112 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131112 Year of fee payment: 9 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |