JP3837805B2 - 光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置 - Google Patents
光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3837805B2 JP3837805B2 JP33954496A JP33954496A JP3837805B2 JP 3837805 B2 JP3837805 B2 JP 3837805B2 JP 33954496 A JP33954496 A JP 33954496A JP 33954496 A JP33954496 A JP 33954496A JP 3837805 B2 JP3837805 B2 JP 3837805B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- information recording
- recording medium
- optical
- transparent substrate
- thickness
- 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 - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Head (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光などの光ビームを光情報記録媒体に照射することにより、光情報を再生する光情報記録媒体の光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法、及び光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係わる従来の技術を説明する。
【０００３】
なお、以下の説明は光情報記録媒体として光ディスクを例にとり説明する。
【０００４】
近年、短波長赤色半導体レーザ（λ＝６３５〜６９０ｎｍ）の実用化に伴い、従来のＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の光ディスクサイズで、より大容量化させた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方式光ディスクでは、大容量化の為光ピックアップの対物レンズのＮＡを０．６、ディスク基板厚さを従来のＣＤの半分の０．６ｍｍとしている。又、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍとＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８６μｍの半分以下に高密度化されている。
【０００５】
このようなＤＶＤを再生できる光ディスク装置で、従来からあるＣＤも再生できるものが、ソフト資産の活用の為のぞまれている。
【０００６】
図１は、従来考えられている光ディスク装置に使用される光ピックアップ装置の図である。
【０００７】
図１において、レーザ光源１から出射した光束はホログラムビームスプリッタ２を通過してコリメータレンズ３に入射し、平行光束となり絞り５で所定の光束に制限されて対物レンズ６へ入射する。この対物レンズ６は平行光束が入射したときに或る所定の厚さの基板７（ここではｔ＝０．６ｍｍ）を通して無収差の光スポットを情報記録面８上へ結像させる。
【０００８】
この情報記録面８で情報ピットにより変調されて反射した光束は、対物レンズ６、コリメータレンズ３を介してホログラムビームスプリッタ２に戻り、ここでレーザ光源１からの光路から分離され、光検出器９へ入射する。この光検出器９は多分割されたＰＩＮフォトダイオードであり、各素子より、入射した光束の強度に比例した電流を出力し、この電流を図には示さない検出回路系に送りここで情報信号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号を生成する。このフォーカスエラー信号、トラックエラー信号に基づき磁気回路とコイル等で構成される２次元アクチュエータ（図示せず）で対物レンズ６をフォーカシング方向、トラッキング方向に制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせる。
【０００９】
このような光ピックアップ装置では対物レンズ６で集光される光スポットを小さくする為大ＮＡ（例えばＮＡ０．６）であるので、このような集光光束中に置かれる基板７の厚さが所定の厚さからずれると大きな球面収差が発生する。
【００１０】
図２は、基板厚さと最良波面収差との関係を示す図である。
【００１１】
図２でこれを説明するとＮＡ０．６、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長６３５ｎｍ、基板厚さ０．６ｍｍ、基板屈折率１．５８の条件で最適化された対物レンズで、基板の厚さを変えた場合、０．０１ｍｍずれるごとに０．０１λｒｍｓ程収差が増大する。基板厚さが±０．０７ｍｍずれると０．０７λｒｍｓの収差となり、読み取りが正常に行える目安となるマレシャルの限界値に達してしまう。
【００１２】
この為０．６ｍｍ厚の基板を有する光ディスクにかえて例えば１．２ｍｍ厚の基板を有する光ディスクを再生しようとする場合、アクチュエータ部で１．２ｍｍ厚の基板を通して無収差の光スポットが得られるように設計された対物レンズ６１と絞り５１に切り替えて再生するようにしている。
【００１３】
或いは０．６ｍｍ厚の基板用と１．２ｍｍ厚の基板用の２個の光ピックアップ装置を１台の光ディスク装置内につける方法も考えられている。
【００１４】
また、光ピックアップ装置中にホログラムを設け、これを透過する０次光と１次光の夫々を０．６ｍｍ厚基板と１．２ｍｍ厚基板に対応する光スポットとして情報記録面に集光させる方法も考えられている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、１台の光ディスク装置で異なる基板厚を有する光ディスクを再生可能とする装置とするために、例えば一つの光ピックアップ装置に光ディスクの基板厚が０．６ｍｍ用と１．２ｍｍ用それぞれに対応する対物レンズを２個取り付けたり、光ディスク装置に光ディスクの基板厚が０．６ｍｍ用と１．２ｍｍ用の２個の光ピックアップ装置を用いる方法では光ピックアップ装置及び光ディスク装置をコンパクトで低コストとすることは出来ない。
【００１６】
光ピックアップ装置の集光光学系の光路中にホログラムを設け、これを透過する０次光と１次光の夫々を０．６ｍｍ厚基板と１．２ｍｍ厚基板に対応する光スポットとして情報記録面に対物レンズで集光させる方法では、常に光ディスクの情報記録面に向け２つの光束が出射されるため、一方の光束による光スポットでの情報読み出しを行うときは他方の光束は読み出しには寄与しない不要光となり、ノイズ増大要因となる。又、レーザー光強度を分割して用いる事になるため、光検出器に戻る光量低下によるＳ／Ｎ比低下が発生したり、この光量低下を抑える為レーザ発光量を増大させた場合にはレーザー寿命が低下してしまう。更に記録を行う方式とするときは出射ロス分が増大することにより、より高い出力のレーザーが必要となりコストが高くなる。
【００１７】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものである。即ち、一つの光ピックアップ装置で異なる基板厚を有する光ディスクを再生可能とし、構造が簡単でコンパクトな光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置を提供することを目的としたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成を採ることによって達成される。
【００２４】
（１） 情報記録面上に厚さｔ１，光の波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、かつ情報記録密度がｉ１とは異なるｉ２の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生するようにした集光光学系であって、前記集光光学系に、透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を制御する球面収差を持たせることにより、前記透明基板の厚さの差により生じる球面収差を利用して、前記第１の光情報記録媒体を再生する際は第１の大きさのビームスポットを、前記第２の光情報記録媒体を再生する際は第２の大きさのビームスポットを得ることを特徴とする集光光学系。
【００２５】
（２） 透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を制御する球面収差を持たせた光学素子は、その光学面が滑らかな光学面により構成されていることを特徴とする（１）に記載の集光光学系。
【００２６】
（３） 情報記録面上に厚さｔ１，光の波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、かつ情報記録密度がｉ１よりも低いｉ２の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生するようにした集光光学系であって、前記集光光学系に、光の波長λに対する屈折率ｎ１厚さｔ１の透明基板を介してビームスポットを形成したときに最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下でかつ所定の球面収差を持たせ、前記第１の光情報記録媒体を再生する際は第１の大きさビームスポットを、前記第２の光情報記録媒体を再生する際は前記透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を前記集光光学系に持たせた球面収差により制御して、第２の大きさのビームスポットを得ることを特徴とする集光光学系。
【００２７】
（４） 情報記録面上に厚さｔ１、波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さｔ２、波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、記録密度がｉ１よりも低いｉ２の記録密度の第２の光情報記録媒体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生可能な集光光学系であって、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０としたとき、この開口数ＮＡ０の近傍においては厚さｔ１、波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を介したときに球面収差をほぼ完全に補正するとともに、厚さｔ２、波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を介したときの前記第２の光情報記録媒体の再生に必要な出射側の開口数ＮＡ２とＮＡ２の１／２の開口数（（１／２）ＮＡ２）における球面収差を比較したとき、ｔ１＜ｔ２の場合はＮＡ２よりも（１／２）ＮＡ２のほうがオーバーの球面収差に、ｔ２＜ｔ１の場合はＮＡ２よりも（１／２）ＮＡ２のほうがアンダーの球面収差にしたことを特徴とする集光光学系。
【００２８】
（５） 情報ピックアップ装置に用いる対物レンズにおいて、波長λ（μｍ）のほぼ無収差のレーザ光束を曲率の強いレンズ面側から入射させて、透明基板厚ｔ＝０．６（ｍｍ）、波長λに対する屈折率ｎ≒１．５８の透明基板を介して出射側のＮＡがＮＡ＝λ（μｍ）／１．１４（μｍ）の範囲で最良波面収差が最小となる結像倍率で、その最良波面収差を測定したとき、０．４１ＮＡから０．８２ＮＡの間において、最良波面収差の球面収差成分が光軸から外に向かって位相が遅れる方向から進む方向に変化する変曲点を有することを特徴とする対物レンズ。
【００２９】
（６） 厚さｔ１，波長λの光に対する屈折率ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、厚さｔ２（≠ｔ１），波長λの光に対する屈折率ｎ２の透明基板を有する記録密度ｉ２（＜ｉ１）の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒体を１つの集光光学系を用いて再生する再生方法であって、前記集光光学系を、前記第１の光情報記録媒体を再生するとき、前記厚さｔ１，屈折率ｎ１の透明基板と前記集光光学系とにより構成される光学系が、使用光源の波長λと前記集光光学系の光束出射側のＮＡにより決まる回折限界スポットの径とほぼ同じ径のビームスポットを形成できる程度の所定の球面収差を発生するような集光光学系とし、前記第２の光情報記録媒体を再生するときは、使用光源の波長λと前記集光光学系の光束出射側のＮＡにより決まる回折限界スポットの径よりも大きく、かつ前記第２の光情報記録媒体を再生するのに必要な大きさのビームスポットとなるように、第１の光情報記録媒体との前記透明基板の厚さの差異により生じる球面収差を前記集光光学系の前記所定の球面収差により制御して、再生を行うことを特徴とする再生方法。
【００３０】
（７） 情報記録面上に厚さ０．６ｍｍの透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、情報記録面上に厚さ１．２ｍｍの透明基板を有する第２の光情報記録媒体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の情報を一つの集光光学系により透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生するようにした再生方法であって、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲を通過した光束が、厚さ０．６ｍｍの透明基板を介して最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下のビームスポットとして前記情報記録面上に集光できる程度の所定の球面収差を前記集光光学系に持たせるとともに、前記第１の光情報記録媒体を再生する際は、前記ＮＡ０の範囲を通過した光束により前記情報記録面上に集光させて情報の再生を行い、前記第２の光情報記録媒体を再生する際は、前記集光光学系が有する球面収差により、前記透明基板の厚さの差により生じる球面収差を制御して、前記集光光学系の出射側のＮＡがＮＡ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）近傍から前記ＮＡ０の範囲を通過した光束の大部分は前記情報記録面上にフレア光として情報記録面上に達するようにするとともに、前記集光光学系の光軸からＮＡ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）の範囲を通過した光束は情報記録面上に集光させて情報の再生を行うことを特徴とする光情報記録媒体の再生方法。
【００３１】
（８） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、波長λのレーザ光源からの発散光を情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズを含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３２】
（９） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズ及び光路中に配置される収差補正用光学素子を含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３３】
（１０） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光に変換するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面上に集光する無限共役型の対物レンズを含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３４】
（１１） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光に変換するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面上に集光する無限共役型の対物レンズ及び光路中に配置される収差補正用光学素子を含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３５】
（１２） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変換するカップリングレンズと、該収束光を情報記録面上に集光する収束光有限型の対物レンズを含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３６】
（１３） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変換するカップリングレンズと該収束光を情報記録面上に集光する収束光有限型の対物レンズ及び光路中に配置される収差補正用光学素子を含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３７】
（１４） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ０付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする（４）、（８）〜（１３）の何れか１に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。
【００３８】
（１５） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする（４）、（８）〜（１４）の何れか１に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。
【００３９】
（１６） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ０付近と前記ＮＡ２付近における球面収差量がほぼ同じであることを特徴とする（４）、（８）〜（１５）の何れか１項に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。
【００４０】
（１７） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、該情報記録面上に記録された情報を読みだす為の光ピックアップの対物レンズにおいて、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、厚さｔ１の透明基板を介したときの最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光ピックアップの対物レンズ。但しｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ１＞ＮＡ２，λはレーザ光源の波長とし、（１／２）ＮＡ２はＮＡ２の１／２を表すものとする。
【００４１】
（１８） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ１付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする（１７）に記載の光ピックアップの対物レンズ。
【００４２】
（１９） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする（１７）または（１８）に記載の光ピックアップの対物レンズ。
【００４３】
（２０） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ１付近と前記ＮＡ２付近における球面収差量がほぼ同じであることを特徴とする（１７）〜（１９）の何れか１項に記載の光ピックアップの対物レンズ。
【００４４】
（２１） レーザ光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に光スポットとして集光させ、この情報記録面からの反射光を光検出器で受け、情報を再生する光ピックアップ装置において、前記透明基板の厚さｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を前記波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（＜ＮＡ１）としたとき、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０は、前記開口数ＮＡ１もしくはそれ以上で、厚さｔ１の透明基板を介したときの光スポットの最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下で、かつ、開口数ＮＡ２に対応する範囲内で厚さｔ２の透明基板を介したときの最良波面収差が小さくなる方向の球面収差を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【００４７】
（２２） 光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して光スポットを形成する光ピックアップの対物レンズにおいて、前記透明基板の厚さｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２としたとき、前記対物レンズは、厚さｔ１の透明基板を介して集光状態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるようにたてて観察したとき、開口数ＮＡ４付近においてＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞が観察される最良波面収差を有することを特徴とする光ピックアップの対物レンズ。ただし、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜ＮＡ１である。
【００４８】
（２３） 前記ＮＡ４は、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ１＋ＮＡ２）であることを特徴とする（２２）に記載の光ピックアップの対物レンズ。
【００４９】
（２４） 光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して光スポットを形成して情報を記録または再生する光ピックアップの集光光学系において、前記透明基板の厚さｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２としたとき、前記集光光学系は、厚さｔ１の透明基板を介して集光状態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるようにたてて観察したとき、開口数ＮＡ４付近においてＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞が観察される最良波面収差を有することを特徴とする光ピックアップの集光光学系。ただし、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ０とすると、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜ＮＡ０である。
【００５０】
（２５） 前記ＮＡ４は、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ０＋ＮＡ２）であることを特徴とする（２４）に記載の光ピックアップの集光光学系。
【００５１】
（２６） 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする（２１）に記載の光ピックアップ装置。
【００５２】
（２７） 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする（４）、（８）〜（１６）、（２４）、（２５）の何れか１に記載の集光光学系。
【００５３】
（２８） 前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする（１７）〜（２０）、（２２）、（２３）の何れか１に記載の対物レンズ。
【００５４】
（２９） （１）〜（５）、（８）〜（２８）の何れか１に記載した、光ピックアップ装置又は対物レンズ又は集光光学系と、前記透明基板の厚さがｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生する際、前記集光光学系の対物レンズを、近軸焦点よりも遠方に焦点が合うようにフォーカシング制御するフォーカシンング制御手段を有することを特徴とする光ディスク装置。
【００５５】
なお、本発明でいう「最良波面収差」とは、デフォーカス成分、チルト成分を補正した波面収差であり、その値は根２乗平均（ｒｍｓ）で表す。
【００５６】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば高記録密度の光ディスクであるＤＶＤ（記録密度ｉ１）の再生用光ピックアップ装置でＤＶＤよりも低記録密度の光ディスクである従来のＣＤ（記録密度ｉ２）等の１．２ｍｍ厚基板の光ディスクを再生するとき、光源がＣＤ用の７８０ｎｍに比べ短波長の６３５ｎｍ〜６９０ｎｍであって、この分読み取りに必要な対物レンズの有効なＮＡが小さく（０．２６〜０．４０）、この範囲内の光束でＤＶＤ再生用の集光光学系のままで読み出しを行うものである。
【００５７】
以下に、本発明の実施の形態例を説明する。
【００５８】
比較例及び各実施の形態例において、表中のｓは光学系の面番号（図に表示）、ｒは各光学面の曲率半径、ｄは各光学面間の厚さ又は間隔、ｎは各光学系媒質の屈折率を表す。
【００５９】
比較例及び各実施の形態例において、レンズ面及び光学面に非球面を用いている場合においては、その非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐係数、Ａｊを非球面係数、Ｐｊを非球面のべき数（但し、Ｐｊ≧３）としたとき、
【００６０】
【数１】
【００６１】
で表す。
【００６２】
また、比較例、実施の形態例１、実施の形態例２及び実施の形態例８においては、コリメータレンズのデータは記載していないがコリメータレンズの設計を最適にすることにより対物レンズへは略無収差の平行光を入射させることができる。
【００６３】
更に、比較例及び実施の形態例１、２、５〜８を通して記載した数値データは、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍに対するものである。又、比較例及び実施の形態例１、２、５〜８を通して第２の光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ２＝１．２０ｍｍである。
【００６４】
比較例
次に表１、表２により比較例を示す。
【００６５】
焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＰ１＝０．００２λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＰ２＝０．０７０λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋８．４μｍ）
【００６６】
【表１】
【００６７】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【００６８】
【表２】
【００６９】
実施の形態例１
次に表３、表４により実施の形態例１を示す。なお、図３は本発明に係わる実施の形態例１の対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【００７０】
焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２５λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０３９λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋８．９μｍ）
【００７１】
【表３】
【００７２】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【００７３】
【表４】
【００７４】
図４、５の各図（ａ）に比較例及び実施の形態例１において基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときの球面収差図を示す。又、図４、５の各図（ｂ）に比較例及び実施の形態例１において基板厚さｔ２＝１．２ｍｍのときの球面収差図を示す。
【００７５】
透明基板厚さｔ１のときの球面収差図において、比較例では完全に補正しているのに対し、本実施の形態例においては（１／２）ＮＡ２付近の高さでは補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近の高さでは、ほぼ完全に補正していることがわかる。球面収差カーブでは（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足（アンダー）の方向となっている。
【００７６】
また、図６に実施の形態例１の基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときのＮＡと最良波面収差となる波面収差の球面収差成分の関係を示す。図６からも分かるように実施の形態例１において、波面収差の球面収差成分は、光軸から外に向かってＮＡ＝０．４１付近で変曲点を持ち、その変曲点を境にして光軸から外に向かって位相が遅れる方向から進む方向に変化している。
【００７７】
ここで、このような球面収差を持たせた理由について説明する。
【００７８】
透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収差図において、比較例では透明基板厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）対し完全補正しているため、透明基板厚さが厚くなることによって非常に大きなオーバーの球面収差が発生している。本実施の形態例においては、透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、ＮＡ２の高さの光束は（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりアンダーとなっており、従って、この球面収差により透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収差図に示すように透明基板厚さがｔ１からｔ２に厚くなることによって発生するオーバーの球面収差を減少させることができ、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくすることができる。
【００７９】
即ち、球面収差を透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、透明基板厚さｔ１と透明基板厚さｔ２の差によって発生するオーバーの球面収差を制御して、ＮＡの小さい領域から大きい領域への変化に対する球面収差の増加量が小さい領域を作ることにより、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくすることができる。
【００８０】
従って、本実施の形態例の透明基板の厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差ＳＲ１は、比較例の透明基板の厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差ＳＰ１よりも大きくなっているが、透明基板の厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差ＳＲ２は、比較例の基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差ＳＰ２よりも小さくなっている。
【００８１】
また、ＮＡ２からＮＡ０の高さの光束については透明基板厚さｔ１と透明基板厚さｔ２の差によって発生するオーバーの球面収差は制御されないため、ＮＡ２よりもＮＡが大きくなるとＮＡの小さい領域から大きい領域への変化に対して球面収差量は急激に増加することになる。
【００８２】
従って、全開口ＮＡ０の光束を通しても、対物レンズを光軸上で移動し最適なフォーカス位置（ベストデフォーカス位置。具体的にはビームスポットの中心近傍の光強度が最大となるフォーカス位置。）を選ぶことにより、ＮＡ２以上の光束は大きな球面収差を持つことによりフレア光となるため、厚さｔ２の透明基板を介して情報記録面上に良好な結像スポットを得ることが可能となる。
【００８３】
また、基板厚さｔ２時の記録及び／又は再生時にはＮＡ２（λ＝０．６３５μｍのときはＮＡ＝０．３７程度）の絞りを光路中に挿入することで、ＮＡ０とＮＡ２間に発生する大きな球面収差を除去でき、より良好な性能が得られることになる。
【００８４】
また、後述する実施の形態例３で示すようなリング状の光束遮蔽部を設けることでも、ＮＡ２近傍のフレア光の影響を除去でき、良好な性能が得られることになる。
【００８５】
なおＮＡ２は、基板厚さｔ２＝１．２ｍｍの光ディスクでＣＤ方式でイコライザを使用しない場合、λ（μｍ）／ＮＡ２＝１．７５（μｍ）（但し、λは光源波長、ＮＡ２は記録及び／又は再生するのに必要な光情報記録媒体側の開口数）で充分な記録及び／又は再生性能が得られる。λ＝０．７８μｍの場合、ＮＡ２＝０．４５であり、λ＝０．６３５μｍの場合、ＮＡ２＝０．３７程度となる。
【００８６】
また、読み出しに必要な光情報記録媒体側の開口数ＮＡ１は、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍの光ディスクでＤＶＤ方式の場合、ＮＡ１＝λ（μｍ）／１．１４（μｍ）であるので、集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０は、λ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上、好ましくはλ（μｍ）／１．０８（μｍ）以上（但し、λは光源波長）とすることで充分な記録及び／又は再生性能が得られる。
【００８７】
なお、球面収差を透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正する程度は、透明基板の厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差ＳＲ１が０．０１λｒｍｓ以下となる程度の補正では、基板の厚さｔ２のときのＮＡ２内の球面収差をあまり小さくすることができない。なお最良波面収差ＳＲ１は０．０５λｒｍｓ以下となるようにすることが望ましい。
【００８８】
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差ＳＲ２は０．０７λｒｍｓ以下とすることで、信号再生に必要な大きさのビームスポットを得ることが可能となる。より好ましくは、０．０５λｒｍｓ以下とするのが望ましい。
【００８９】
また、最良波面収差の球面収差成分がアンダー方向からオーバー方向に変化する変曲点は、０．４１ＮＡ０〜０．８２ＮＡ０の間にあるようにすることで、基板厚さｔ２＝１．２ｍｍのときのＮＡ２の範囲内の最良波面収差を小さくすることができる。
【００９０】
図７，８に比較例及び本発明に係る実施の形態例１において、基板厚さｔ１を介した際のベストデフォーカス（それぞれ０μｍ）時のスポット形状を示す。比較例においては、基板厚さｔ１を介して球面収差を完全補正しているため良好な結像スポットが得られるが、本発明において（１／２）ＮＡ２付近の高さの球面収差を過剰補正した光学系であっても比較例と同等の良好な結像スポットが得られる。
【００９１】
図９，１０に比較例及び本発明に係る実施の形態例１において、基板厚さｔ２を介して集光された光スポット（結像スポット）の中心近傍の強度が最大となるフォーカス状態（デフォーカス量約９μｍ）のスポット形状を示す。何れにおいても、デフォーカス量を近軸焦点から約９μｍ程度に設定することにより、ＮＡの大きな領域の光束は情報記録面よりも更に後方に集光することによりフレア光となり、結像スポットへの影響を軽減できる。更に、本発明の通り、基板厚さｔ１を介した際の（１／２）ＮＡ２付近の高さの光束の球面収差を過剰補正とし、（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて球面収差カーブを補正不足（アンダー）方向とすることにより、基板厚さｔ２を介した際はＮＡ２以下の領域における球面収差がオーバーになることを軽減できるため比較例と比べて更に良好な結像スポットを得ることができる。スポット形状において、光スポットの中心の強度をＰ１、一次リングの強度をＰ２としたとき、比較例の場合、Ｐ２／Ｐ１が約０．０５３ありサイドローブが大きいのに対して、本発明に係る実施の形態例の場合はＰ２／Ｐ１が約０．０３０と発生するサイドローブは極めて小さく、実用上全く問題のない良好な結像スポットが得られている。
【００９２】
この光スポットの１次リングは、情報読み取り時はジッタ成分の増大や隣接トラックからのクロストーク増大をまねくため、中心の強度Ｐ１と一次リングの強度Ｐ２の比Ｐ２／Ｐ１は、０．０５０よりも大きくなると、ジッターが大きくなって、情報の読取りが困難となる。なお、Ｐ２／Ｐ１は０．０４０よりも小さくすることが情報読取り上好ましい。
【００９３】
実施の形態例２
図１１は、実施の形態例２の光ピックアップ装置を示す図である。
【００９４】
図１１において、レーザ光源１１（λ＝６８０ｎｍ）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。この光束は図示せぬ２次元アクチュエータによりフォーカシング方向とトラッキング方向に駆動される対物レンズ６により光ディスクの基板７を介して情報記録面８上に集光される。この情報記録面８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６、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、ここで反射して光検出器１９へ向かう。光検出器１９への光路上に配置されたシリンドリカルレンズ１０により非点収差が与えられ、凹レンズ１６により倍率を拡大される。
【００９５】
図１２は、光検出器の素子構成を示す図である。
【００９６】
図１２において、光検出器１９は図に示すようにＡ〜Ｄの４つに分割された素子で構成されており、分割線Ｓは光ディスクの情報記録面の情報トラックの写像と略方向が一致するように配置されており、シリンドリカルレンズ１０の母線に対しては略４５°の方向となっている。フォーカスエラー信号の検出には非点収差法により、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算により、トラックエラー信号の検出には例えばプッシュプル法では、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の演算により、位相差検出法では（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算により求められ、情報信号は（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）で求められる。これらの検出方法は、何れもよく知られており、詳しい説明は省略する。
【００９７】
次に、図１１の光ピックアップ装置に用いられる集光光学系の数値例について説明する。
【００９８】
なお、この例においては、対物レンズの光源側に配置される絞りを第１面としている。
【００９９】
焦点距離ｆ＝３．１７（ｍｍ）、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６３，ＮＡ２＝０．３９、倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６８０（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０５λｒｍｓ
【０１００】
【表５】
【０１０１】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１０２】
【表６】
【０１０３】
本実施の形態例の光源波長λ＝６８０ｎｍにおいては、第１の光ディスク（ＤＶＤ）の読み出しに必要な開口数ＮＡ１＝λ／１．１４なので、ＮＡ１＝０．６０、第２の光ディスク（ＣＤ）の読み出しに必要なＮＡはイコライザを併用しない場合は、ＮＡ２＝０．３９である。
【０１０４】
図１３（ａ）は、本実施の形態例の対物レンズの基板厚さｔ１＝０．６ｍｍ（第１の光ディスクの基板厚に対応）のときの球面収差を示す図である。
【０１０５】
図１３（ａ）において、この対物レンズでは、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときに、球面収差を（１／２）ＮＡ２付近のＮＡ＝０．２の高さで補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近のＮＡ＝０．４の高さでは、完全に補正している。球面収差カーブでは、（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足（アンダー）の方向となっている。このときのＮＡ０（＝０．６３）での最良波面収差は約０．０２λｒｍｓである。
【０１０６】
この対物レンズについて、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍの透明基板を介して集光状態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるようにたてて観察すると図１３（ｂ）のようになる。
【０１０７】
球面収差が完全に補正されている対物レンズにおいては、等間隔で平行な直線状の干渉縞として観察されるが、この例の対物レンズにおいては、球面収差が（１／２）ＮＡ２付近のＮＡ＝０．２の高さで補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近のＮＡ＝０．４の高さで完全に補正された状態となるため、図１３（ｂ）のように（１／２）ＮＡ２付近のＮＡ＝０．２よりも大きくＮＡ１（又はＮＡ０）よりも小さい開口数ＮＡ４（この例においてはＮＡ４＝ＮＡ２＝０．３９）付近でＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞となる。即ち、この例の対物レンズはこのような干渉縞が観察される最良波面収差を有している。
【０１０８】
なお、ＮＡ４は、
（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ１＋ＮＡ２）
となるように構成するのが望ましい（上式において、実用上ＮＡ１をＮＡ０としてもよい）。
【０１０９】
図１４は、この対物レンズで基板厚さｔ２＝１．２ｍｍ（第２の光ディスクの基板厚に対応）のときの、ＮＡと最良波面収差及びそのときのデフォーカス量の関係を示す図である。
【０１１０】
図１４において、対物レンズの（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、ＮＡ２の高さの光束は（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりアンダーとなっており、基板厚さが厚くなることによって発生するオーバーの球面収差を減少させることができる。ＮＡ＝０．４１のときに大凡０．０７λｒｍｓとなり、マレシャルの限界内となる。ＮＡ２（ＮＡ＝０．３９）での最良波面収差は０．０５λｒｍｓとなり本対物レンズで充分ＣＤ方式の光ディスクを読み取ることができる。又、ｔ１＝０．６ｍｍのＤＶＤ方式の光ディスクの読み取りもＮＡ０．６３で最良波面収差０．０２λｒｍｓと充分に小さく良好に行える。
【０１１１】
この例では、対物レンズにより球面収差をｔ２＝０．６ｍｍの基板厚さのときに、（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より補正過剰（オーバー）となるようにしたが、これは例えばコリメーターレンズによってでも良く、要はレーザ光源を発した光束がｔ１＝０．６ｍｍの基板を介して光ディスクの情報記録面上に集光されたときに、トータルとして（１／２）ＮＡ２の高さの光束がＮＡ２の高さの光束より補正過剰（オーバー）なっていれば良い。
【０１１２】
本構成によると、光学系によるロスが少なく出射効率が高くでき、書き込み可能な光ディスクに対して記録を行う光ピックアップ装置として適している。
【０１１３】
なお信号処理系にイコライザを用いて符号間干渉を減少させ、情報記録密度に対するスポットサイズの比率をＤＶＤの場合と同程度として更にＮＡを小さくしてＣＤ方式の光ディスクを再生することも可能である。このときのＮＡ２＝λ（μｍ）／２．４６（μｍ）≒０．２８となり、最良波面収差は０．０２λｒｍｓ以下となって充分に小さくなる。
【０１１４】
このときＮＡ０．３９以上（イコライザを用いた場合は０．２８以上）０．６３以下の領域を通過する光束は情報読み取りには寄与せず、不要光となる。この領域の光束は大きな球面収差を持つことにより情報記録面より更に後ろ側に集光しており、情報記録面で反射した光束は基板及び対物レンズ、コリメータレンズを介して更に球面収差を与えられて光検出器に向かい、光検出器上ではフレア光となる。この為、光検出器の受光領域は、このフレア光がカットされるよう必要最小限の面積とするのが良い。
【０１１５】
実施の形態例３
図１５は、実施の形態例３の光ピックアップ装置を示す図である。図１６は、リング状の光束遮蔽部を有するマスクの図である。
【０１１６】
図１５は、実施の形態例２の図１１において１／４波長板１４と対物レンズ６の間の光路上に、図１６のようなリング状の光束遮蔽部を有するマスクを設けたもので、第２の光ディスクの情報読み出し時有害となる領域の光束をカットしてやることにより、更に読み出し性能を向上させるようにしたものである。
【０１１７】
図１５において、レーザ光源１１（λ＝６８０ｎｍ）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。この光束はリング状マスク１５を透過してマスク部の光束がカットされ、対物レンズ６により光ディスクの基板７を介して情報記録面８上に集光される。この情報記録面８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６、リング状マスク１５、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、ここで反射して光検出器１９へ向かう。光検出器１９への光路上に配置されたシリンドリカルレンズ１０により非点収差が与えられ、凹レンズ１６により倍率を拡大される。光検出器の構成やフォーカスエラー信号、トラックエラー信号、情報信号の検出は実施の形態例２と同様である。
【０１１８】
図１７は、本実施の形態例の集光光学系で基板厚ｔ２＝１．２ｍｍの基板を介したとき、第２の光ディスク（ＣＤ）の情報読み取りに必要なＮＡ２の範囲で、最良波面収差となる位置でのデフォーカスを含んだ球面収差図である。
【０１１９】
図１７において、軸上よりＮＡ２までの領域が情報読み取りに有効な光束であり、その外側のＮＡ２〜ＮＡ１（又はＮＡ０）までの領域は読み取りに寄与せずノイズ成分となる光束である。この光束中ＮＡ１（又はＮＡ０）に近い部分は極めて大きな球面収差を持つことにより情報記録面上ではデフォーカスした状態となっており、大きなノイズ要因とはならない。ＮＡ２に近い部分は、読み取りに有効な光束に隣接したフレア光となりこの光束が情報記録面で情報ピットで変調され、光検出器に入射すると大きなノイズとなりジッター劣化をまねく。この為、ＮＡ２の領域より大きくＮＡ１（又はＮＡ０）より小さい開口中に光束を遮蔽するリング状のマスクを設けてやることにより、ノイズ増大要因となる光束の光検出器への入射を防ぐことができる。
【０１２０】
このマスク部の外径は、大き過ぎると光量ロスの増大、第１の光ディスク（例えばＤＶＤ）からの情報読み出し性能の劣化をまねく。よって、ノイズ成分となる光束の遮蔽は必要最低限となるのが良く、具体的にはＮＡ２の範囲で最良波面収差となる焦点位置より、焦点深度の１〜２倍後方に焦点を結ぶ光束までをカットしてやる。焦点深度はλ／（２×ＮＡ2）で与えられ、λ＝６８０ｎｍ，ＮＡ＝０．３９のとき約２．２μｍであり、本集光光学系ではＮＡ＝０．４２の光束に相当する。又、ＮＡ＝０．４７で約４．７μｍ後方となり、焦点深度の２倍となる。よって、光束遮蔽リングの内側はＮＡ＝０．３９、外側は０．４２〜０．４７としてやるのが良い。
【０１２１】
このマスクは必ずしも光束を吸収させることによる遮蔽でなく、反射、散乱、屈折、回折等の作用に基づいたものでも良く、光検出器に戻る光束をカットできれば良い。又、このマスクは独立した１部品としてではなく、コリメータレンズ、対物レンズ、ビームスプリッタ等他の光学素子と一体化させても良い。
【０１２２】
特に対物レンズの入射側光学面若しくは出射側光学面に一体に設けるのが、トラッキングにより対物レンズがシフトしても情報記録面に入射する光束中の遮蔽部分がシフトせず好ましい。
【０１２３】
又、このマスクはレーザ光源から対物レンズを経て情報記録面で反射され、光検出器に向かう光路中のどの場所であっても良い。特に図１８に示すようにビームスプリッターより光検出器への光路中に配置した場合、レーザ光源からの光束をより有効に情報記録面上に導くことができ好ましい。
【０１２４】
なお、以上の例においてはマスクの形状がリング状となっているものを示したが、図１６に示すリング状の光束遮蔽部のうち図１５に示した光検出器のシリンドリカルレンズの母線と同方向の対角位置にある受光部ＡとＣ（又はＢとＤ）の領域に対応する部分を残し、他の部分については光を透過するようにした光束遮光部を有するようなマスクとしても良い。このようにすることで、第１の光ディスクの読み取りや書き込み時における光量ロスを少なくして、しかも第２の光ディスク読み取り時に光検出器に入射するノイズ増大要因となる光束を減じることができる。
【０１２５】
実施の形態例４
図１９は、８分割の光検出器の素子構成を示す図で、（ａ）は素子構成を示す図、（ｂ）は透明基板の厚さｔ＝０．６ｍｍの第１の光ディスク（例えばＤＶＤ）からの光束の集光状態を示す図、（ｃ）は透明基板の厚さｔ＝１．２ｍｍの第２の光ディスク（例えばＣＤ）からの光束の集光状態を示す図である。
【０１２６】
実施の形態例２の図１２において、４分割光検出器に代えて図１９（ａ）のような８分割光検出器とし、光ディスクの種類に応じて情報信号を検出する素子を切り替えることにより更に再生性能を向上させることができる。
【０１２７】
図１９（ｂ）は、透明基板の厚さｔ＝０．６ｍｍの第１の光ディスクからの光束が８分割光検出器上へ集光している状態を表す。
【０１２８】
分割線Ｓは光ディスクの情報記録面の情報トラックの写像と略方向が一致するようにしており、分割線Ｒにより内側の４分割された領域と、外側の４分割された領域に分離される。
【０１２９】
フォーカスエラー信号は非点収差法により
（Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）
トラックエラー信号はプッシュプル法により
（Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２）
で検出される。
【０１３０】
又、情報信号は全素子の総和
（Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２）、若しくは外周部のみの（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２＋Ｄ２）で検出される。外周部のみからの信号検出とすると、高周波成分が強調され、最短ピットの変調度を向上させることができる。
【０１３１】
図１９（ｃ）は、透明基板の厚さｔ＝１．２ｍｍの第２の光ディスクからの光束が８分割光検出器上へ集光している状態を表す。
【０１３２】
中心部に高い光強度を持ち、その外側はフレア状の集光となり、この中心部を主に受光する（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１＋Ｄ１）で情報信号を検出する。この受光範囲は前記ＮＡ２となるのが望ましい。
【０１３３】
フォーカスエラー信号は非点収差法により
（Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）若しくは
（Ａ１＋Ｃ１）−（Ｂ１＋Ｄ１）
トラックエラー信号はプッシュプル法により
（Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２）若しくは
（Ａ１＋Ｂ１）−（Ｃ１＋Ｄ１）で検出される。
【０１３４】
このように光検出器を、情報信号を検出する領域で分割することにより、ＣＤ等ｔ＝１．２ｍｍの基板により発生する球面収差によるフレア光のない領域での信号検出が可能となり、再生性能が向上する。又、前記ＮＡ２以上ＮＡ１（又はＮＡ０）以下、望ましくは１．２ＮＡ２以下のリング状光束遮蔽部を光路中に設けることにより、更にノイズ成分となる光束をカットしてジッターを減少させることができる。
【０１３５】
実施の形態例５
次に表７、表８により実施の形態例５を示す。なお、図２０は本発明に係わる実施の形態例５のコリメータレンズ、対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【０１３６】
コリメータレンズの焦点距離ｆＣ＝２３．８ｍｍ、光学系全体の倍率ｍＴ＝−１／７、対物レンズの焦点距離ｆＯ＝３．４０ｍｍ、対物レンズの倍率ｍＯ＝０、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０、ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２３λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０４３λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．４μｍ）
【０１３７】
【表７】
【０１３８】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１３９】
【表８】
【０１４０】
実施の形態例６
次に表９、表１０により実施の形態例６を示す。なお、図２１は本発明に係わる実施の形態例６のカップリングレンズ、対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【０１４１】
カップリングレンズの焦点距離ｆＣ＝１６．０ｍｍ、光学系全体の倍率ｍＴ＝−１／７、対物レンズの焦点距離ｆＯ＝３．４０ｍｍ、対物レンズの倍率ｍＯ＝＋１／１２、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２４λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０４３λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．３μｍ）
【０１４２】
【表９】
【０１４３】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１４４】
【表１０】
【０１４５】
ここで、この例において対物レンズに収束光を入射する理由、対物レンズとカップリングレンズで構成される光学系の望ましい条件について説明する。
【０１４６】
横倍率ｍ、像側（記録面側）の開口数ＮＡの有限共役型対物レンズについての無限光入射に換算した開口数ＮＡ∞（以後換算ＮＡとよぶ）は
ＮＡ∞＝（１−ｍ）・ＮＡ ・・・・▲１▼
で表すことができる。この換算ＮＡが大きくなると、レンズ設計、性能維持の困難さ、温度特性等の環境変化の影響が大きくなる。従って、使用時の像側のＮＡが記録及び／又は再生する情報記録媒体により決定されてしまう場合においては、ｍを正に、即ち収束光入射にすることにより、換算ＮＡを小さくすることができ、これにより対物レンズが分担する屈折力を低減することができる。
【０１４７】
また、対物レンズ自体をその横倍率ｍが
０＜ｍ＜１ ・・・・（１）
の範囲の収束光入射で最良波面収差が最小となり、かつマレシャル限界内とすることで、カップリングレンズの光軸と対物レンズの光軸が偏心した場合の収差の劣化が少なくなり、光情報媒体の記録再生用光学系として望ましい構成となる。
【０１４８】
なお、好ましくは下限を
０．０５≦ｍ
とする。
【０１４９】
対物レンズを少なくとも光軸方向に可動とすることで、可動部分の軽量化が可能となり、また、少ない移動量で光情報媒体の記録面にフォーカシングすることが出来る。
【０１５０】
また、更にＮＡが大きくなると、ディスクのぶれ等による物像間距離変化、温度変化等による球面収差の発生は大きくなるが、これに対応するために、対物レンズだけではなく、光源やカップリングレンズも対物レンズと同様に各独立に又は対物レンズと一体として、移動させることによりフォーカシングさせることも可能である。
【０１５１】
対物レンズの焦点距離でノーマライズしたカップリングレンズの像側（記録面側）の面と対物レンズの光源側の面の間隔をＤｃｏ、対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、
Ｄｃｏ／ｆ≦５．０ ・・・・（２）
の条件を満足することが望ましい。
【０１５２】
上限を越えるとカップリングレンズの光軸と垂直な方向の大きさが大きくなってしまう。
【０１５３】
条件式（２）において、Ｄｃｏ／ｆの値は小さければ小さいほどカップリングレンズの外径を小さくすることができるが、対物レンズを光軸方向に移動させてフォーカシングを行う場合においては、条件式（２）の下限を
０．１≦Ｄｃｏ／ｆ ・・・・（２′）
とすることが望ましい。
【０１５４】
この、下限を越えると対物レンズとカップリングレンズとがフォーカシング時に干渉する可能性が出て来る。
【０１５５】
また、光学系のコンパクト化を図るため、折り曲げミラーを対物レンズとカップリングレンズの間に導入する場合は、折り曲げミラーのスペースを確保するために、下限を
２．０≦Ｄｃｏ／ｆ ・・・・（２″）
とすることが望ましい。
【０１５６】
また上記条件を満たす光学系は、対物レンズの像側のＮＡが大きい、使用光の波長が短い場合で、回折限界性能のスポットを光情報記録媒体の記録面上に結像させるときに有利に使用でき、ＮＡ０．４８以上の場合に最適な光学系である。
そのとき、対物レンズ単体の横倍率ｍが更に
０．０５≦ｍ≦０．２３ ・・・・（１′）
（１−ｍ）・ＮＡ≦０．６５ ・・・・（３）
の条件を満足することが望ましい。
【０１５７】
条件式（１′）上限を越えると、カップリング手段の光軸と垂直な方向の大きさが大きくなり、下限を越えると高ＮＡとした場合の誤差、特に対物レンズの屈折率誤差による球面収差が大きくなる。
【０１５８】
条件式（３）の上限を越えると対物レンズの厚さが厚くなり、従って必要な作動距離を確保するためには、光学系全体を大きくする必要が出て来る。
【０１５９】
また、対物レンズを樹脂製とした場合には、横倍率ｍは更に、
０．０５≦ｍ≦０．１２５ ・・・・（１″）
を満足することが望ましい。
【０１６０】
条件式（１″）の上限を越えると、光情報媒体のぶれ等による物像間距離の変化等が生じたとき、対物レンズを光軸方向に動かしてフォーカシングする場合の球面収差の発生量が大きくなる。下限を越えると高ＮＡとした場合の誤差、特に対物レンズの屈折率誤差に基づく球面収差の発生量が大きくなる。
【０１６１】
特に樹脂素材は温度変化による屈折率の変化が大きい。従って樹脂素材の場合、温度変化をΔＴ、温度変化による屈折率変化をΔｎとし、
Δｎ／ΔＴ＝α ・・・・▲２▼
と表すと、αは０℃から６０℃近傍まで、同一素材であればほぼ一定で負の値である。
【０１６２】
また、屈折率変化Δｎに対する最良波面収差（球面収差）変化ΔＷＴは換算ＮＡの４乗に比例し、また焦点距離ｆ、Δｎに比例する。即ち、
ΔＷＴ＝β・（ＮＡ∞）4・ｆ・Δｎ ・・・・▲３▼
となる。ここでβは比例係数である。
【０１６３】
▲３▼式に▲１▼式、▲２▼式を代入すると、
ΔＷＴ＝β・｛ＮＡ・（１−ｍ）｝4・ｆ・α・ΔＴ ・・・・▲４▼
▲４▼式から、ｍを正にすることにより、温度変化の影響はｍの４乗に対応して小さくなることがわかる。
【０１６４】
従って、上記条件式（１″）を満足すると共に条件式（３）を満足することによって、コンパクトな光情報記録媒体の記録再生用光学系を、軽量でかつ低コストな樹脂製の対物レンズによって実現できる。
【０１６５】
カップリングレンズは１枚ないしそれ以上の球面レンズ系とすることで、カップリングレンズを従来のコリメータと同様の製作法で製作することができる。
【０１６６】
しかし、カップリングレンズは、光源から射出される発散光を収束光にする機能を持つものであるので、従来のコリメータと比較して屈折力が大きくなり、また、光源の光量を多く取り込もうとすると、光源側のＮＡを大きく取ることとなる。従って、球面系だけでは、使用するレンズ枚数が多くなってしまう。このため非球面を少なくとも１面導入して、球面収差を補正することが望ましい。
【０１６７】
対物レンズが樹脂製の場合、屈折率の温度変化に対する屈折率変化による球面収差の変化は、対物レンズに収束光を入射することで軽減できるが、カップリングレンズを構成する正の屈折力を有する少なくとも１枚のレンズを樹脂製とすることにより、更に温度変化に対する屈折率変化による光学系全体の球面収差変化を補正することができる。
【０１６８】
これは、温度がΔＴ上昇したとき（０＜ΔＴ）カップリングレンズの屈折率変化Δｎc は負となる（Δｎc ＜０）。このためカップリングレンズの屈折力は小さくなり、カップリングレンズから出射される光束は温度上昇前に比べて収束度が小さくなる。このため対物レンズ自体の横倍率ｍは減る方向に変化（Δｍ＜０）する。
【０１６９】
対物レンズの最良波面収差が最小となる倍率ｍに対してΔｍが負の方向に変化すると球面収差はアンダーに動く。また、対物レンズ自身の屈折率変化Δｎは、温度が上昇すると屈折率は低下するためΔｎ＜０となり、このとき球面収差はオーバーに動く。
【０１７０】
このため、カップリングレンズの屈折率変化に伴う対物レンズの横倍率変化による球面収差への影響と、対物レンズ自身の屈折率変化による影響が相殺されるので、カップリングレンズを正の屈折力を持つ樹脂製のレンズとすることにより、温度変化による影響を更に小さくすることができる。
【０１７１】
また、その補正効果は、従来のコリメータと樹脂製の単玉対物レンズの構成において、コリメータレンズの少なくとも１枚を正の屈折力を持つ樹脂製とする場合と比較して補正効果は大きい。これは、光源側のＮＡが上記コリメータと同じでも、カップリングレンズは負の倍率を持っているため、カップリングレンズの換算ＮＡが大きくなり、対物レンズ自身の倍率変化Δｍの絶対値が大きくなるためである。
【０１７２】
またこの場合、カップリングレンズは光源側のＮＡを大きくとっており、しかも負の倍率を持つので、非球面を用いることが望ましいことは上記のとおりである。
【０１７３】
また、カップリングレンズを樹脂製の単玉非球面レンズとすることで、安価でかつ必要な性能を得ることができる。カップリングレンズの結像倍率から、少なくとも対物レンズ側の面が非球面であることが望ましい。
【０１７４】
更に、カップリングレンズの横倍率ｍc が更に小さくなると、球面収差を良好に補正するには両面を非球面とする必要が生じる。これは公知の有限共役型対物レンズの設計・生産技術を応用することができる。
【０１７５】
対物単レンズに対して収束光を入射させ、条件式（１）を満足することで、対物単レンズのレンズ厚を厚くしないでＮＡを大きくすることができ、また屈折率変化等の影響も小さくなる。これは上記▲１▼式に示されるように、０＜ｍ（収束光入射）とすることにより換算ＮＡが小さくなるためである。
【０１７６】
対物単レンズは、少なくとも収束光入射側を非球面化することで、正弦条件を保ちながら球面収差を補正し、最良波面収差をマレシャル限界内とすることができる。
【０１７７】
また、対物レンズ自体をその横倍率ｍの条件式（１）の範囲の収束光入射で最良波面収差をマレシャル限界内とすることで、対物レンズが独立に性能を維持できるため、光源からの発散光を収束光とする手段との組合せが容易となり、また、偏心を含む配置の誤差感度も小さくできる。
【０１７８】
上記対物単レンズは、虚光源に対して収差補正し、その最良波面収差をマレシャル限界内とすることで、光源からの発散光を収束光とする手段との組合せが容易になり、応用範囲の広いレンズとなる。虚光源は仮想的なものであるが、実用的には、その入射光束が、回折限界スポットで一点に集光することと同等である。
【０１７９】
対物単レンズの両面を非球面とすることで、球面収差、正弦条件を制御することができる。従って、例えば光情報記録媒体の記録再生用光学系の対物レンズのように、対物レンズを光軸に垂直方向に動かしてトラッキングするような場合にも、収差の発生を少なくすることができる。
【０１８０】
対物レンズは両面非球面単レンズであり、
−０．０４５≦Ｘ２・（ｎ−１）／｛ｆ・（ＮＡ）2｝≦０．１・・・・（４）
の条件を満足することが望ましい。
【０１８１】
但し、ｆ：対物レンズの焦点距離
ｎ：レンズを形成する素材の屈折率
ＮＡ：対物レンズの像側の開口数
Ｘ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）と該面の頂点との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とする。
【０１８２】
−０．００５≦Δ２・（ｎ−１）3／｛ｆ・（ＮＡ）4｝≦０．０１８・・・・（５）
但し、Δ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側面状の位置）における非球面と該面の頂点の曲率半径ｒ２を有する基準球面との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変移している方向を正とする。
【０１８３】
条件式（４）の上限を越えた場合、球面収差と正弦条件を制御するためには、像側の面も非球面化し、更に両面ともその非球面量が大きくなってしまうため、製造しにくいレンズとなってしまう。下限を越えた場合も同じく、球面収差と正弦条件を制御するためには、像側の面も非球面化し、更に両面ともその非球面量が大きくなってしまうため、製造しにくいレンズとなってしまう。
【０１８４】
条件式（５）の上限を越えた場合、正弦条件が補正過剰となり、下限を越えた場合、正弦条件が補正不足となる。
【０１８５】
実施の形態例７
次に表１１、表１２により実施の形態例７を示す。なお、図２２は本発明に係わる実施の形態例７の対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【０１８６】
焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、倍率ｍ＝−１／７、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２２λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０４３λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．２μｍ）
【０１８７】
【表１１】
【０１８８】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１８９】
【表１２】
【０１９０】
実施の形態例８
次に表１３、表１４により実施の形態例８を示す。なお、図２３は本発明に係わる実施の形態例８の収差補正用光学素子、対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【０１９１】
対物レンズの焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、対物レンズの倍率ｍ＝０、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２３λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０４４λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．３μｍ）
【０１９２】
【表１３】
【０１９３】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１９４】
【表１４】
【０１９５】
図２４〜２７の各図（ａ）に実施の形態例５〜８において基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときの球面収差図を示す。又、図２４〜２７の各図（ｂ）に比較例及び実施の形態例５〜８において基板厚さｔ２＝１．２ｍｍのときの球面収差図を示す。
【０１９６】
透明基板厚さｔ１のときの球面収差図において、比較例では完全に補正しているのに対し、本実施の形態例５〜８においては（１／２）ＮＡ２付近の高さでは補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近の高さでは、ほぼ完全に補正していることがわかる。球面収差カーブでは（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足（アンダー）の方向となっている。
【０１９７】
透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収差図において、図４に示した比較例では透明基板厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）対し完全補正しているため、透明基板厚さが厚くなることによって発生するオーバーの球面収差の影響により、非常に大きな球面収差が発生している。本実施の形態例５〜８においては、透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、ＮＡ２の高さの光束は（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりアンダーとなっており、従って、この球面収差により透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収差図に示すように透明基板厚さがｔ１からｔ２に厚くなることによって発生するオーバーの球面収差を減少させることができ、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくすることができる。
【０１９８】
また、ＮＡ２からＮＡ０の高さの光束については透明基板厚さｔ１と透明基板厚さｔ２の差によって発生するオーバーの球面収差は制御されないため、ＮＡ２よりもＮＡが大きくなるとＮＡの小さい領域から大きい領域への変化に対して球面収差量は急激に増加することになる。
【０１９９】
従って、全開口ＮＡ０の光束を通しても、ＮＡ２以上の光束は大きな球面収差を持つことによりフレア光となるため、対物レンズを光軸上で移動し最適なフォーカス位置（ベストデフォーカス位置）を選ぶことにより厚さｔ２の透明基板を介して良好な結像スポットを得ることが可能となる。
【０２００】
また、基板厚さｔ２時の記録及び／又は再生時にはＮＡ２（λ＝０．６３５μｍのときはＮＡ＝０．３７程度）の絞りを光路中に挿入することで、ＮＡ０とＮＡ２間に発生する大きな球面収差を除去でき、より良好な性能が得られることになる。
【０２０１】
また、本実施の形態例５〜８において、実施の形態例３で示したようなリング状の光束遮蔽部を設けることでも、ＮＡ２近傍のフレア光の影響を除去でき、良好な性能が得られることになる。
【０２０２】
以上の実施の形態例はＮＡ０をλ（μｍ）／１．０８（μｍ）以上としたものであるが、先にも述べたようにＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上あれば良く、ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であれば、充分な記録又は再生が可能である。また、本実施の形態例は回転対称のレンズ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学素子は必ずしも回転対称ではなく、半導体レーザは回転非対称の発光特性を持つ。また光情報記録媒体がＤＶＤやＣＤ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、ジッタが悪化する。従って少なくともジッタ方向に本発明のような収差の制御を行うことで目的は達成可能となる。また、対物レンズにおいては、光源として非点収差のある半導体レーザを使う場合、それを打ち消すためにレンズ面を回転非対称にする公知の技術と組み合わせても良い。
【０２０３】
なお、以上の実施の形態例においては、透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍのＤＶＤ方式の光ディスクと透明基板の厚さｔ２＝１．６ｍｍのＣＤ方式の光ディスクをの２種類の光ディスクについて記録や再生が行える集光光学系を例として説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
【０２０４】
また、以上の実施の形態例においては、記録密度の低い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ２が記録密度の高い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ１に対して厚くなっている例で説明したが、記録密度の低い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ２が記録密度の高い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ１に対して薄くなる場合には、透明基板の厚さの差により生じる球面収差の発生方向が逆となりアンダーとなるので、透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より補正不足にしておくことにより、ＮＡ２の高さの光束を（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりオーバーとすることで、透明基板厚さがｔ１からｔ２に薄くなることによって発生するアンダーの球面収差を減少させることができ、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくすることができる。
【０２０５】
【発明の効果】
本発明により、基板厚さ及び情報記録密度が大きく異なるＣＤ方式光ディスクの読み取りを、構造が簡単でコンパクトなＤＶＤ再生用光ピックアップ装置で行うことができ、また記録を行う方式では出射効率がよく、より低いレーザーパワーで書き込みが可能となる光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来考えられている光ピックアップ装置の図である。
【図２】基板厚さと最良波面収差との関係を示す図である。
【図３】本発明に係わる実施の形態例１の光学系断面図である。
【図４】比較例において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図５】実施の形態例１において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図６】実施の形態例１における基板厚さｔ１のときのＮＡと最良波面収差の関係を示す図である。
【図７】比較例における厚さｔ１を介した際のベストデフォーカス時のスポット形状である。
【図８】本発明における厚さｔ１を介した際のベストデフォーカス時のスポット形状である。
【図９】比較例における厚さｔ２を介した際のベストデフォーカス時のスポット形状である。
【図１０】本発明における厚さｔ２を介した際のベストデフォーカス時のスポット形状である。
【図１１】実施の形態例２の光ピックアップ装置を示す図である。
【図１２】実施の形態例２の光検出器の素子構成を示す図である。
【図１３】実施の形態例２の対物レンズの球面収差を示す図及び光スポットの干渉縞である。
【図１４】実施の形態例２の対物レンズでｔ２＝１．２ｍｍ基板のときの、ＮＡと最良波面収差及び最適デフォーカスの関係を示す図である。
【図１５】実施の形態例３の光ピックアップ装置を示す図である。
【図１６】実施の形態例３のリング状の光束遮蔽部を有するマスクの図である。
【図１７】実施の形態例３の光ピックアップの対物レンズの球面収差を示す図である。
【図１８】実施の形態例３の光ピックアップ装置の他の例を示す図である。
【図１９】実施の形態例４の８分割の光検出器の素子構成を示す図である。
【図２０】本発明に係わる実施の形態例５の光学系断面図である。
【図２１】本発明に係わる実施の形態例６の光学系断面図である。
【図２２】本発明に係わる実施の形態例７の光学系断面図である。
【図２３】本発明に係わる実施の形態例８の光学系断面図である。
【図２４】実施の形態例５において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図２５】実施の形態例６において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図２６】実施の形態例７において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図２７】実施の形態例８において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【符号の説明】
１，１１ レーザ光源
２ ホログラムビームスプリッタ
３，１３ コリメータレンズ
５，５１ 絞り
６，６１ 対物レンズ
７ 基板
８ 情報記録面
９，１９ 光検出器
１０ シリンドリカルレンズ
１２ 偏光ビームスプリッタ
１４ １／４波長板
１５ リング状マスク
１６ 凹レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光などの光ビームを光情報記録媒体に照射することにより、光情報を再生する光情報記録媒体の光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法、及び光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係わる従来の技術を説明する。
【０００３】
なお、以下の説明は光情報記録媒体として光ディスクを例にとり説明する。
【０００４】
近年、短波長赤色半導体レーザ（λ＝６３５〜６９０ｎｍ）の実用化に伴い、従来のＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の光ディスクサイズで、より大容量化させた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方式光ディスクでは、大容量化の為光ピックアップの対物レンズのＮＡを０．６、ディスク基板厚さを従来のＣＤの半分の０．６ｍｍとしている。又、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍとＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８６μｍの半分以下に高密度化されている。
【０００５】
このようなＤＶＤを再生できる光ディスク装置で、従来からあるＣＤも再生できるものが、ソフト資産の活用の為のぞまれている。
【０００６】
図１は、従来考えられている光ディスク装置に使用される光ピックアップ装置の図である。
【０００７】
図１において、レーザ光源１から出射した光束はホログラムビームスプリッタ２を通過してコリメータレンズ３に入射し、平行光束となり絞り５で所定の光束に制限されて対物レンズ６へ入射する。この対物レンズ６は平行光束が入射したときに或る所定の厚さの基板７（ここではｔ＝０．６ｍｍ）を通して無収差の光スポットを情報記録面８上へ結像させる。
【０００８】
この情報記録面８で情報ピットにより変調されて反射した光束は、対物レンズ６、コリメータレンズ３を介してホログラムビームスプリッタ２に戻り、ここでレーザ光源１からの光路から分離され、光検出器９へ入射する。この光検出器９は多分割されたＰＩＮフォトダイオードであり、各素子より、入射した光束の強度に比例した電流を出力し、この電流を図には示さない検出回路系に送りここで情報信号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号を生成する。このフォーカスエラー信号、トラックエラー信号に基づき磁気回路とコイル等で構成される２次元アクチュエータ（図示せず）で対物レンズ６をフォーカシング方向、トラッキング方向に制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせる。
【０００９】
このような光ピックアップ装置では対物レンズ６で集光される光スポットを小さくする為大ＮＡ（例えばＮＡ０．６）であるので、このような集光光束中に置かれる基板７の厚さが所定の厚さからずれると大きな球面収差が発生する。
【００１０】
図２は、基板厚さと最良波面収差との関係を示す図である。
【００１１】
図２でこれを説明するとＮＡ０．６、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長６３５ｎｍ、基板厚さ０．６ｍｍ、基板屈折率１．５８の条件で最適化された対物レンズで、基板の厚さを変えた場合、０．０１ｍｍずれるごとに０．０１λｒｍｓ程収差が増大する。基板厚さが±０．０７ｍｍずれると０．０７λｒｍｓの収差となり、読み取りが正常に行える目安となるマレシャルの限界値に達してしまう。
【００１２】
この為０．６ｍｍ厚の基板を有する光ディスクにかえて例えば１．２ｍｍ厚の基板を有する光ディスクを再生しようとする場合、アクチュエータ部で１．２ｍｍ厚の基板を通して無収差の光スポットが得られるように設計された対物レンズ６１と絞り５１に切り替えて再生するようにしている。
【００１３】
或いは０．６ｍｍ厚の基板用と１．２ｍｍ厚の基板用の２個の光ピックアップ装置を１台の光ディスク装置内につける方法も考えられている。
【００１４】
また、光ピックアップ装置中にホログラムを設け、これを透過する０次光と１次光の夫々を０．６ｍｍ厚基板と１．２ｍｍ厚基板に対応する光スポットとして情報記録面に集光させる方法も考えられている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、１台の光ディスク装置で異なる基板厚を有する光ディスクを再生可能とする装置とするために、例えば一つの光ピックアップ装置に光ディスクの基板厚が０．６ｍｍ用と１．２ｍｍ用それぞれに対応する対物レンズを２個取り付けたり、光ディスク装置に光ディスクの基板厚が０．６ｍｍ用と１．２ｍｍ用の２個の光ピックアップ装置を用いる方法では光ピックアップ装置及び光ディスク装置をコンパクトで低コストとすることは出来ない。
【００１６】
光ピックアップ装置の集光光学系の光路中にホログラムを設け、これを透過する０次光と１次光の夫々を０．６ｍｍ厚基板と１．２ｍｍ厚基板に対応する光スポットとして情報記録面に対物レンズで集光させる方法では、常に光ディスクの情報記録面に向け２つの光束が出射されるため、一方の光束による光スポットでの情報読み出しを行うときは他方の光束は読み出しには寄与しない不要光となり、ノイズ増大要因となる。又、レーザー光強度を分割して用いる事になるため、光検出器に戻る光量低下によるＳ／Ｎ比低下が発生したり、この光量低下を抑える為レーザ発光量を増大させた場合にはレーザー寿命が低下してしまう。更に記録を行う方式とするときは出射ロス分が増大することにより、より高い出力のレーザーが必要となりコストが高くなる。
【００１７】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものである。即ち、一つの光ピックアップ装置で異なる基板厚を有する光ディスクを再生可能とし、構造が簡単でコンパクトな光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置を提供することを目的としたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成を採ることによって達成される。
【００２４】
（１） 情報記録面上に厚さｔ１，光の波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、かつ情報記録密度がｉ１とは異なるｉ２の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生するようにした集光光学系であって、前記集光光学系に、透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を制御する球面収差を持たせることにより、前記透明基板の厚さの差により生じる球面収差を利用して、前記第１の光情報記録媒体を再生する際は第１の大きさのビームスポットを、前記第２の光情報記録媒体を再生する際は第２の大きさのビームスポットを得ることを特徴とする集光光学系。
【００２５】
（２） 透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を制御する球面収差を持たせた光学素子は、その光学面が滑らかな光学面により構成されていることを特徴とする（１）に記載の集光光学系。
【００２６】
（３） 情報記録面上に厚さｔ１，光の波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、かつ情報記録密度がｉ１よりも低いｉ２の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生するようにした集光光学系であって、前記集光光学系に、光の波長λに対する屈折率ｎ１厚さｔ１の透明基板を介してビームスポットを形成したときに最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下でかつ所定の球面収差を持たせ、前記第１の光情報記録媒体を再生する際は第１の大きさビームスポットを、前記第２の光情報記録媒体を再生する際は前記透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を前記集光光学系に持たせた球面収差により制御して、第２の大きさのビームスポットを得ることを特徴とする集光光学系。
【００２７】
（４） 情報記録面上に厚さｔ１、波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さｔ２、波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、記録密度がｉ１よりも低いｉ２の記録密度の第２の光情報記録媒体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生可能な集光光学系であって、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０としたとき、この開口数ＮＡ０の近傍においては厚さｔ１、波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を介したときに球面収差をほぼ完全に補正するとともに、厚さｔ２、波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を介したときの前記第２の光情報記録媒体の再生に必要な出射側の開口数ＮＡ２とＮＡ２の１／２の開口数（（１／２）ＮＡ２）における球面収差を比較したとき、ｔ１＜ｔ２の場合はＮＡ２よりも（１／２）ＮＡ２のほうがオーバーの球面収差に、ｔ２＜ｔ１の場合はＮＡ２よりも（１／２）ＮＡ２のほうがアンダーの球面収差にしたことを特徴とする集光光学系。
【００２８】
（５） 情報ピックアップ装置に用いる対物レンズにおいて、波長λ（μｍ）のほぼ無収差のレーザ光束を曲率の強いレンズ面側から入射させて、透明基板厚ｔ＝０．６（ｍｍ）、波長λに対する屈折率ｎ≒１．５８の透明基板を介して出射側のＮＡがＮＡ＝λ（μｍ）／１．１４（μｍ）の範囲で最良波面収差が最小となる結像倍率で、その最良波面収差を測定したとき、０．４１ＮＡから０．８２ＮＡの間において、最良波面収差の球面収差成分が光軸から外に向かって位相が遅れる方向から進む方向に変化する変曲点を有することを特徴とする対物レンズ。
【００２９】
（６） 厚さｔ１，波長λの光に対する屈折率ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、厚さｔ２（≠ｔ１），波長λの光に対する屈折率ｎ２の透明基板を有する記録密度ｉ２（＜ｉ１）の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒体を１つの集光光学系を用いて再生する再生方法であって、前記集光光学系を、前記第１の光情報記録媒体を再生するとき、前記厚さｔ１，屈折率ｎ１の透明基板と前記集光光学系とにより構成される光学系が、使用光源の波長λと前記集光光学系の光束出射側のＮＡにより決まる回折限界スポットの径とほぼ同じ径のビームスポットを形成できる程度の所定の球面収差を発生するような集光光学系とし、前記第２の光情報記録媒体を再生するときは、使用光源の波長λと前記集光光学系の光束出射側のＮＡにより決まる回折限界スポットの径よりも大きく、かつ前記第２の光情報記録媒体を再生するのに必要な大きさのビームスポットとなるように、第１の光情報記録媒体との前記透明基板の厚さの差異により生じる球面収差を前記集光光学系の前記所定の球面収差により制御して、再生を行うことを特徴とする再生方法。
【００３０】
（７） 情報記録面上に厚さ０．６ｍｍの透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、情報記録面上に厚さ１．２ｍｍの透明基板を有する第２の光情報記録媒体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の情報を一つの集光光学系により透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生するようにした再生方法であって、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲を通過した光束が、厚さ０．６ｍｍの透明基板を介して最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下のビームスポットとして前記情報記録面上に集光できる程度の所定の球面収差を前記集光光学系に持たせるとともに、前記第１の光情報記録媒体を再生する際は、前記ＮＡ０の範囲を通過した光束により前記情報記録面上に集光させて情報の再生を行い、前記第２の光情報記録媒体を再生する際は、前記集光光学系が有する球面収差により、前記透明基板の厚さの差により生じる球面収差を制御して、前記集光光学系の出射側のＮＡがＮＡ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）近傍から前記ＮＡ０の範囲を通過した光束の大部分は前記情報記録面上にフレア光として情報記録面上に達するようにするとともに、前記集光光学系の光軸からＮＡ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）の範囲を通過した光束は情報記録面上に集光させて情報の再生を行うことを特徴とする光情報記録媒体の再生方法。
【００３１】
（８） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、波長λのレーザ光源からの発散光を情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズを含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３２】
（９） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズ及び光路中に配置される収差補正用光学素子を含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３３】
（１０） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光に変換するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面上に集光する無限共役型の対物レンズを含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３４】
（１１） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光に変換するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面上に集光する無限共役型の対物レンズ及び光路中に配置される収差補正用光学素子を含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３５】
（１２） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変換するカップリングレンズと、該収束光を情報記録面上に集光する収束光有限型の対物レンズを含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３６】
（１３） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変換するカップリングレンズと該収束光を情報記録面上に集光する収束光有限型の対物レンズ及び光路中に配置される収差補正用光学素子を含み、厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。
【００３７】
（１４） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ０付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする（４）、（８）〜（１３）の何れか１に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。
【００３８】
（１５） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする（４）、（８）〜（１４）の何れか１に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。
【００３９】
（１６） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ０付近と前記ＮＡ２付近における球面収差量がほぼ同じであることを特徴とする（４）、（８）〜（１５）の何れか１項に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。
【００４０】
（１７） 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、該情報記録面上に記録された情報を読みだす為の光ピックアップの対物レンズにおいて、透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、厚さｔ１の透明基板を介したときの最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光ピックアップの対物レンズ。但しｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ１＞ＮＡ２，λはレーザ光源の波長とし、（１／２）ＮＡ２はＮＡ２の１／２を表すものとする。
【００４１】
（１８） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ１付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする（１７）に記載の光ピックアップの対物レンズ。
【００４２】
（１９） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする（１７）または（１８）に記載の光ピックアップの対物レンズ。
【００４３】
（２０） 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ１付近と前記ＮＡ２付近における球面収差量がほぼ同じであることを特徴とする（１７）〜（１９）の何れか１項に記載の光ピックアップの対物レンズ。
【００４４】
（２１） レーザ光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に光スポットとして集光させ、この情報記録面からの反射光を光検出器で受け、情報を再生する光ピックアップ装置において、前記透明基板の厚さｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を前記波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（＜ＮＡ１）としたとき、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０は、前記開口数ＮＡ１もしくはそれ以上で、厚さｔ１の透明基板を介したときの光スポットの最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下で、かつ、開口数ＮＡ２に対応する範囲内で厚さｔ２の透明基板を介したときの最良波面収差が小さくなる方向の球面収差を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【００４７】
（２２） 光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して光スポットを形成する光ピックアップの対物レンズにおいて、前記透明基板の厚さｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２としたとき、前記対物レンズは、厚さｔ１の透明基板を介して集光状態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるようにたてて観察したとき、開口数ＮＡ４付近においてＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞が観察される最良波面収差を有することを特徴とする光ピックアップの対物レンズ。ただし、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜ＮＡ１である。
【００４８】
（２３） 前記ＮＡ４は、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ１＋ＮＡ２）であることを特徴とする（２２）に記載の光ピックアップの対物レンズ。
【００４９】
（２４） 光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して光スポットを形成して情報を記録または再生する光ピックアップの集光光学系において、前記透明基板の厚さｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２としたとき、前記集光光学系は、厚さｔ１の透明基板を介して集光状態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるようにたてて観察したとき、開口数ＮＡ４付近においてＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞が観察される最良波面収差を有することを特徴とする光ピックアップの集光光学系。ただし、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ０とすると、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜ＮＡ０である。
【００５０】
（２５） 前記ＮＡ４は、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ０＋ＮＡ２）であることを特徴とする（２４）に記載の光ピックアップの集光光学系。
【００５１】
（２６） 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする（２１）に記載の光ピックアップ装置。
【００５２】
（２７） 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする（４）、（８）〜（１６）、（２４）、（２５）の何れか１に記載の集光光学系。
【００５３】
（２８） 前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする（１７）〜（２０）、（２２）、（２３）の何れか１に記載の対物レンズ。
【００５４】
（２９） （１）〜（５）、（８）〜（２８）の何れか１に記載した、光ピックアップ装置又は対物レンズ又は集光光学系と、前記透明基板の厚さがｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生する際、前記集光光学系の対物レンズを、近軸焦点よりも遠方に焦点が合うようにフォーカシング制御するフォーカシンング制御手段を有することを特徴とする光ディスク装置。
【００５５】
なお、本発明でいう「最良波面収差」とは、デフォーカス成分、チルト成分を補正した波面収差であり、その値は根２乗平均（ｒｍｓ）で表す。
【００５６】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば高記録密度の光ディスクであるＤＶＤ（記録密度ｉ１）の再生用光ピックアップ装置でＤＶＤよりも低記録密度の光ディスクである従来のＣＤ（記録密度ｉ２）等の１．２ｍｍ厚基板の光ディスクを再生するとき、光源がＣＤ用の７８０ｎｍに比べ短波長の６３５ｎｍ〜６９０ｎｍであって、この分読み取りに必要な対物レンズの有効なＮＡが小さく（０．２６〜０．４０）、この範囲内の光束でＤＶＤ再生用の集光光学系のままで読み出しを行うものである。
【００５７】
以下に、本発明の実施の形態例を説明する。
【００５８】
比較例及び各実施の形態例において、表中のｓは光学系の面番号（図に表示）、ｒは各光学面の曲率半径、ｄは各光学面間の厚さ又は間隔、ｎは各光学系媒質の屈折率を表す。
【００５９】
比較例及び各実施の形態例において、レンズ面及び光学面に非球面を用いている場合においては、その非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐係数、Ａｊを非球面係数、Ｐｊを非球面のべき数（但し、Ｐｊ≧３）としたとき、
【００６０】
【数１】
で表す。
【００６２】
また、比較例、実施の形態例１、実施の形態例２及び実施の形態例８においては、コリメータレンズのデータは記載していないがコリメータレンズの設計を最適にすることにより対物レンズへは略無収差の平行光を入射させることができる。
【００６３】
更に、比較例及び実施の形態例１、２、５〜８を通して記載した数値データは、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍに対するものである。又、比較例及び実施の形態例１、２、５〜８を通して第２の光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ２＝１．２０ｍｍである。
【００６４】
比較例
次に表１、表２により比較例を示す。
【００６５】
焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＰ１＝０．００２λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＰ２＝０．０７０λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋８．４μｍ）
【００６６】
【表１】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【００６８】
【表２】
実施の形態例１
次に表３、表４により実施の形態例１を示す。なお、図３は本発明に係わる実施の形態例１の対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【００７０】
焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２５λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０３９λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋８．９μｍ）
【００７１】
【表３】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【００７３】
【表４】
図４、５の各図（ａ）に比較例及び実施の形態例１において基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときの球面収差図を示す。又、図４、５の各図（ｂ）に比較例及び実施の形態例１において基板厚さｔ２＝１．２ｍｍのときの球面収差図を示す。
【００７５】
透明基板厚さｔ１のときの球面収差図において、比較例では完全に補正しているのに対し、本実施の形態例においては（１／２）ＮＡ２付近の高さでは補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近の高さでは、ほぼ完全に補正していることがわかる。球面収差カーブでは（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足（アンダー）の方向となっている。
【００７６】
また、図６に実施の形態例１の基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときのＮＡと最良波面収差となる波面収差の球面収差成分の関係を示す。図６からも分かるように実施の形態例１において、波面収差の球面収差成分は、光軸から外に向かってＮＡ＝０．４１付近で変曲点を持ち、その変曲点を境にして光軸から外に向かって位相が遅れる方向から進む方向に変化している。
【００７７】
ここで、このような球面収差を持たせた理由について説明する。
【００７８】
透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収差図において、比較例では透明基板厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）対し完全補正しているため、透明基板厚さが厚くなることによって非常に大きなオーバーの球面収差が発生している。本実施の形態例においては、透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、ＮＡ２の高さの光束は（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりアンダーとなっており、従って、この球面収差により透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収差図に示すように透明基板厚さがｔ１からｔ２に厚くなることによって発生するオーバーの球面収差を減少させることができ、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくすることができる。
【００７９】
即ち、球面収差を透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、透明基板厚さｔ１と透明基板厚さｔ２の差によって発生するオーバーの球面収差を制御して、ＮＡの小さい領域から大きい領域への変化に対する球面収差の増加量が小さい領域を作ることにより、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくすることができる。
【００８０】
従って、本実施の形態例の透明基板の厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差ＳＲ１は、比較例の透明基板の厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差ＳＰ１よりも大きくなっているが、透明基板の厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差ＳＲ２は、比較例の基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差ＳＰ２よりも小さくなっている。
【００８１】
また、ＮＡ２からＮＡ０の高さの光束については透明基板厚さｔ１と透明基板厚さｔ２の差によって発生するオーバーの球面収差は制御されないため、ＮＡ２よりもＮＡが大きくなるとＮＡの小さい領域から大きい領域への変化に対して球面収差量は急激に増加することになる。
【００８２】
従って、全開口ＮＡ０の光束を通しても、対物レンズを光軸上で移動し最適なフォーカス位置（ベストデフォーカス位置。具体的にはビームスポットの中心近傍の光強度が最大となるフォーカス位置。）を選ぶことにより、ＮＡ２以上の光束は大きな球面収差を持つことによりフレア光となるため、厚さｔ２の透明基板を介して情報記録面上に良好な結像スポットを得ることが可能となる。
【００８３】
また、基板厚さｔ２時の記録及び／又は再生時にはＮＡ２（λ＝０．６３５μｍのときはＮＡ＝０．３７程度）の絞りを光路中に挿入することで、ＮＡ０とＮＡ２間に発生する大きな球面収差を除去でき、より良好な性能が得られることになる。
【００８４】
また、後述する実施の形態例３で示すようなリング状の光束遮蔽部を設けることでも、ＮＡ２近傍のフレア光の影響を除去でき、良好な性能が得られることになる。
【００８５】
なおＮＡ２は、基板厚さｔ２＝１．２ｍｍの光ディスクでＣＤ方式でイコライザを使用しない場合、λ（μｍ）／ＮＡ２＝１．７５（μｍ）（但し、λは光源波長、ＮＡ２は記録及び／又は再生するのに必要な光情報記録媒体側の開口数）で充分な記録及び／又は再生性能が得られる。λ＝０．７８μｍの場合、ＮＡ２＝０．４５であり、λ＝０．６３５μｍの場合、ＮＡ２＝０．３７程度となる。
【００８６】
また、読み出しに必要な光情報記録媒体側の開口数ＮＡ１は、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍの光ディスクでＤＶＤ方式の場合、ＮＡ１＝λ（μｍ）／１．１４（μｍ）であるので、集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０は、λ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上、好ましくはλ（μｍ）／１．０８（μｍ）以上（但し、λは光源波長）とすることで充分な記録及び／又は再生性能が得られる。
【００８７】
なお、球面収差を透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正する程度は、透明基板の厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差ＳＲ１が０．０１λｒｍｓ以下となる程度の補正では、基板の厚さｔ２のときのＮＡ２内の球面収差をあまり小さくすることができない。なお最良波面収差ＳＲ１は０．０５λｒｍｓ以下となるようにすることが望ましい。
【００８８】
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差ＳＲ２は０．０７λｒｍｓ以下とすることで、信号再生に必要な大きさのビームスポットを得ることが可能となる。より好ましくは、０．０５λｒｍｓ以下とするのが望ましい。
【００８９】
また、最良波面収差の球面収差成分がアンダー方向からオーバー方向に変化する変曲点は、０．４１ＮＡ０〜０．８２ＮＡ０の間にあるようにすることで、基板厚さｔ２＝１．２ｍｍのときのＮＡ２の範囲内の最良波面収差を小さくすることができる。
【００９０】
図７，８に比較例及び本発明に係る実施の形態例１において、基板厚さｔ１を介した際のベストデフォーカス（それぞれ０μｍ）時のスポット形状を示す。比較例においては、基板厚さｔ１を介して球面収差を完全補正しているため良好な結像スポットが得られるが、本発明において（１／２）ＮＡ２付近の高さの球面収差を過剰補正した光学系であっても比較例と同等の良好な結像スポットが得られる。
【００９１】
図９，１０に比較例及び本発明に係る実施の形態例１において、基板厚さｔ２を介して集光された光スポット（結像スポット）の中心近傍の強度が最大となるフォーカス状態（デフォーカス量約９μｍ）のスポット形状を示す。何れにおいても、デフォーカス量を近軸焦点から約９μｍ程度に設定することにより、ＮＡの大きな領域の光束は情報記録面よりも更に後方に集光することによりフレア光となり、結像スポットへの影響を軽減できる。更に、本発明の通り、基板厚さｔ１を介した際の（１／２）ＮＡ２付近の高さの光束の球面収差を過剰補正とし、（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて球面収差カーブを補正不足（アンダー）方向とすることにより、基板厚さｔ２を介した際はＮＡ２以下の領域における球面収差がオーバーになることを軽減できるため比較例と比べて更に良好な結像スポットを得ることができる。スポット形状において、光スポットの中心の強度をＰ１、一次リングの強度をＰ２としたとき、比較例の場合、Ｐ２／Ｐ１が約０．０５３ありサイドローブが大きいのに対して、本発明に係る実施の形態例の場合はＰ２／Ｐ１が約０．０３０と発生するサイドローブは極めて小さく、実用上全く問題のない良好な結像スポットが得られている。
【００９２】
この光スポットの１次リングは、情報読み取り時はジッタ成分の増大や隣接トラックからのクロストーク増大をまねくため、中心の強度Ｐ１と一次リングの強度Ｐ２の比Ｐ２／Ｐ１は、０．０５０よりも大きくなると、ジッターが大きくなって、情報の読取りが困難となる。なお、Ｐ２／Ｐ１は０．０４０よりも小さくすることが情報読取り上好ましい。
【００９３】
実施の形態例２
図１１は、実施の形態例２の光ピックアップ装置を示す図である。
【００９４】
図１１において、レーザ光源１１（λ＝６８０ｎｍ）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。この光束は図示せぬ２次元アクチュエータによりフォーカシング方向とトラッキング方向に駆動される対物レンズ６により光ディスクの基板７を介して情報記録面８上に集光される。この情報記録面８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６、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、ここで反射して光検出器１９へ向かう。光検出器１９への光路上に配置されたシリンドリカルレンズ１０により非点収差が与えられ、凹レンズ１６により倍率を拡大される。
【００９５】
図１２は、光検出器の素子構成を示す図である。
【００９６】
図１２において、光検出器１９は図に示すようにＡ〜Ｄの４つに分割された素子で構成されており、分割線Ｓは光ディスクの情報記録面の情報トラックの写像と略方向が一致するように配置されており、シリンドリカルレンズ１０の母線に対しては略４５°の方向となっている。フォーカスエラー信号の検出には非点収差法により、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算により、トラックエラー信号の検出には例えばプッシュプル法では、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の演算により、位相差検出法では（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算により求められ、情報信号は（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）で求められる。これらの検出方法は、何れもよく知られており、詳しい説明は省略する。
【００９７】
次に、図１１の光ピックアップ装置に用いられる集光光学系の数値例について説明する。
【００９８】
なお、この例においては、対物レンズの光源側に配置される絞りを第１面としている。
【００９９】
焦点距離ｆ＝３．１７（ｍｍ）、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６３，ＮＡ２＝０．３９、倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６８０（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０５λｒｍｓ
【０１００】
【表５】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１０２】
【表６】
本実施の形態例の光源波長λ＝６８０ｎｍにおいては、第１の光ディスク（ＤＶＤ）の読み出しに必要な開口数ＮＡ１＝λ／１．１４なので、ＮＡ１＝０．６０、第２の光ディスク（ＣＤ）の読み出しに必要なＮＡはイコライザを併用しない場合は、ＮＡ２＝０．３９である。
【０１０４】
図１３（ａ）は、本実施の形態例の対物レンズの基板厚さｔ１＝０．６ｍｍ（第１の光ディスクの基板厚に対応）のときの球面収差を示す図である。
【０１０５】
図１３（ａ）において、この対物レンズでは、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときに、球面収差を（１／２）ＮＡ２付近のＮＡ＝０．２の高さで補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近のＮＡ＝０．４の高さでは、完全に補正している。球面収差カーブでは、（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足（アンダー）の方向となっている。このときのＮＡ０（＝０．６３）での最良波面収差は約０．０２λｒｍｓである。
【０１０６】
この対物レンズについて、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍの透明基板を介して集光状態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるようにたてて観察すると図１３（ｂ）のようになる。
【０１０７】
球面収差が完全に補正されている対物レンズにおいては、等間隔で平行な直線状の干渉縞として観察されるが、この例の対物レンズにおいては、球面収差が（１／２）ＮＡ２付近のＮＡ＝０．２の高さで補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近のＮＡ＝０．４の高さで完全に補正された状態となるため、図１３（ｂ）のように（１／２）ＮＡ２付近のＮＡ＝０．２よりも大きくＮＡ１（又はＮＡ０）よりも小さい開口数ＮＡ４（この例においてはＮＡ４＝ＮＡ２＝０．３９）付近でＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞となる。即ち、この例の対物レンズはこのような干渉縞が観察される最良波面収差を有している。
【０１０８】
なお、ＮＡ４は、
（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ１＋ＮＡ２）
となるように構成するのが望ましい（上式において、実用上ＮＡ１をＮＡ０としてもよい）。
【０１０９】
図１４は、この対物レンズで基板厚さｔ２＝１．２ｍｍ（第２の光ディスクの基板厚に対応）のときの、ＮＡと最良波面収差及びそのときのデフォーカス量の関係を示す図である。
【０１１０】
図１４において、対物レンズの（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、ＮＡ２の高さの光束は（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりアンダーとなっており、基板厚さが厚くなることによって発生するオーバーの球面収差を減少させることができる。ＮＡ＝０．４１のときに大凡０．０７λｒｍｓとなり、マレシャルの限界内となる。ＮＡ２（ＮＡ＝０．３９）での最良波面収差は０．０５λｒｍｓとなり本対物レンズで充分ＣＤ方式の光ディスクを読み取ることができる。又、ｔ１＝０．６ｍｍのＤＶＤ方式の光ディスクの読み取りもＮＡ０．６３で最良波面収差０．０２λｒｍｓと充分に小さく良好に行える。
【０１１１】
この例では、対物レンズにより球面収差をｔ２＝０．６ｍｍの基板厚さのときに、（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より補正過剰（オーバー）となるようにしたが、これは例えばコリメーターレンズによってでも良く、要はレーザ光源を発した光束がｔ１＝０．６ｍｍの基板を介して光ディスクの情報記録面上に集光されたときに、トータルとして（１／２）ＮＡ２の高さの光束がＮＡ２の高さの光束より補正過剰（オーバー）なっていれば良い。
【０１１２】
本構成によると、光学系によるロスが少なく出射効率が高くでき、書き込み可能な光ディスクに対して記録を行う光ピックアップ装置として適している。
【０１１３】
なお信号処理系にイコライザを用いて符号間干渉を減少させ、情報記録密度に対するスポットサイズの比率をＤＶＤの場合と同程度として更にＮＡを小さくしてＣＤ方式の光ディスクを再生することも可能である。このときのＮＡ２＝λ（μｍ）／２．４６（μｍ）≒０．２８となり、最良波面収差は０．０２λｒｍｓ以下となって充分に小さくなる。
【０１１４】
このときＮＡ０．３９以上（イコライザを用いた場合は０．２８以上）０．６３以下の領域を通過する光束は情報読み取りには寄与せず、不要光となる。この領域の光束は大きな球面収差を持つことにより情報記録面より更に後ろ側に集光しており、情報記録面で反射した光束は基板及び対物レンズ、コリメータレンズを介して更に球面収差を与えられて光検出器に向かい、光検出器上ではフレア光となる。この為、光検出器の受光領域は、このフレア光がカットされるよう必要最小限の面積とするのが良い。
【０１１５】
実施の形態例３
図１５は、実施の形態例３の光ピックアップ装置を示す図である。図１６は、リング状の光束遮蔽部を有するマスクの図である。
【０１１６】
図１５は、実施の形態例２の図１１において１／４波長板１４と対物レンズ６の間の光路上に、図１６のようなリング状の光束遮蔽部を有するマスクを設けたもので、第２の光ディスクの情報読み出し時有害となる領域の光束をカットしてやることにより、更に読み出し性能を向上させるようにしたものである。
【０１１７】
図１５において、レーザ光源１１（λ＝６８０ｎｍ）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。この光束はリング状マスク１５を透過してマスク部の光束がカットされ、対物レンズ６により光ディスクの基板７を介して情報記録面８上に集光される。この情報記録面８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６、リング状マスク１５、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、ここで反射して光検出器１９へ向かう。光検出器１９への光路上に配置されたシリンドリカルレンズ１０により非点収差が与えられ、凹レンズ１６により倍率を拡大される。光検出器の構成やフォーカスエラー信号、トラックエラー信号、情報信号の検出は実施の形態例２と同様である。
【０１１８】
図１７は、本実施の形態例の集光光学系で基板厚ｔ２＝１．２ｍｍの基板を介したとき、第２の光ディスク（ＣＤ）の情報読み取りに必要なＮＡ２の範囲で、最良波面収差となる位置でのデフォーカスを含んだ球面収差図である。
【０１１９】
図１７において、軸上よりＮＡ２までの領域が情報読み取りに有効な光束であり、その外側のＮＡ２〜ＮＡ１（又はＮＡ０）までの領域は読み取りに寄与せずノイズ成分となる光束である。この光束中ＮＡ１（又はＮＡ０）に近い部分は極めて大きな球面収差を持つことにより情報記録面上ではデフォーカスした状態となっており、大きなノイズ要因とはならない。ＮＡ２に近い部分は、読み取りに有効な光束に隣接したフレア光となりこの光束が情報記録面で情報ピットで変調され、光検出器に入射すると大きなノイズとなりジッター劣化をまねく。この為、ＮＡ２の領域より大きくＮＡ１（又はＮＡ０）より小さい開口中に光束を遮蔽するリング状のマスクを設けてやることにより、ノイズ増大要因となる光束の光検出器への入射を防ぐことができる。
【０１２０】
このマスク部の外径は、大き過ぎると光量ロスの増大、第１の光ディスク（例えばＤＶＤ）からの情報読み出し性能の劣化をまねく。よって、ノイズ成分となる光束の遮蔽は必要最低限となるのが良く、具体的にはＮＡ２の範囲で最良波面収差となる焦点位置より、焦点深度の１〜２倍後方に焦点を結ぶ光束までをカットしてやる。焦点深度はλ／（２×ＮＡ2）で与えられ、λ＝６８０ｎｍ，ＮＡ＝０．３９のとき約２．２μｍであり、本集光光学系ではＮＡ＝０．４２の光束に相当する。又、ＮＡ＝０．４７で約４．７μｍ後方となり、焦点深度の２倍となる。よって、光束遮蔽リングの内側はＮＡ＝０．３９、外側は０．４２〜０．４７としてやるのが良い。
【０１２１】
このマスクは必ずしも光束を吸収させることによる遮蔽でなく、反射、散乱、屈折、回折等の作用に基づいたものでも良く、光検出器に戻る光束をカットできれば良い。又、このマスクは独立した１部品としてではなく、コリメータレンズ、対物レンズ、ビームスプリッタ等他の光学素子と一体化させても良い。
【０１２２】
特に対物レンズの入射側光学面若しくは出射側光学面に一体に設けるのが、トラッキングにより対物レンズがシフトしても情報記録面に入射する光束中の遮蔽部分がシフトせず好ましい。
【０１２３】
又、このマスクはレーザ光源から対物レンズを経て情報記録面で反射され、光検出器に向かう光路中のどの場所であっても良い。特に図１８に示すようにビームスプリッターより光検出器への光路中に配置した場合、レーザ光源からの光束をより有効に情報記録面上に導くことができ好ましい。
【０１２４】
なお、以上の例においてはマスクの形状がリング状となっているものを示したが、図１６に示すリング状の光束遮蔽部のうち図１５に示した光検出器のシリンドリカルレンズの母線と同方向の対角位置にある受光部ＡとＣ（又はＢとＤ）の領域に対応する部分を残し、他の部分については光を透過するようにした光束遮光部を有するようなマスクとしても良い。このようにすることで、第１の光ディスクの読み取りや書き込み時における光量ロスを少なくして、しかも第２の光ディスク読み取り時に光検出器に入射するノイズ増大要因となる光束を減じることができる。
【０１２５】
実施の形態例４
図１９は、８分割の光検出器の素子構成を示す図で、（ａ）は素子構成を示す図、（ｂ）は透明基板の厚さｔ＝０．６ｍｍの第１の光ディスク（例えばＤＶＤ）からの光束の集光状態を示す図、（ｃ）は透明基板の厚さｔ＝１．２ｍｍの第２の光ディスク（例えばＣＤ）からの光束の集光状態を示す図である。
【０１２６】
実施の形態例２の図１２において、４分割光検出器に代えて図１９（ａ）のような８分割光検出器とし、光ディスクの種類に応じて情報信号を検出する素子を切り替えることにより更に再生性能を向上させることができる。
【０１２７】
図１９（ｂ）は、透明基板の厚さｔ＝０．６ｍｍの第１の光ディスクからの光束が８分割光検出器上へ集光している状態を表す。
【０１２８】
分割線Ｓは光ディスクの情報記録面の情報トラックの写像と略方向が一致するようにしており、分割線Ｒにより内側の４分割された領域と、外側の４分割された領域に分離される。
【０１２９】
フォーカスエラー信号は非点収差法により
（Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）
トラックエラー信号はプッシュプル法により
（Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２）
で検出される。
【０１３０】
又、情報信号は全素子の総和
（Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２）、若しくは外周部のみの（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２＋Ｄ２）で検出される。外周部のみからの信号検出とすると、高周波成分が強調され、最短ピットの変調度を向上させることができる。
【０１３１】
図１９（ｃ）は、透明基板の厚さｔ＝１．２ｍｍの第２の光ディスクからの光束が８分割光検出器上へ集光している状態を表す。
【０１３２】
中心部に高い光強度を持ち、その外側はフレア状の集光となり、この中心部を主に受光する（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１＋Ｄ１）で情報信号を検出する。この受光範囲は前記ＮＡ２となるのが望ましい。
【０１３３】
フォーカスエラー信号は非点収差法により
（Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）若しくは
（Ａ１＋Ｃ１）−（Ｂ１＋Ｄ１）
トラックエラー信号はプッシュプル法により
（Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２）若しくは
（Ａ１＋Ｂ１）−（Ｃ１＋Ｄ１）で検出される。
【０１３４】
このように光検出器を、情報信号を検出する領域で分割することにより、ＣＤ等ｔ＝１．２ｍｍの基板により発生する球面収差によるフレア光のない領域での信号検出が可能となり、再生性能が向上する。又、前記ＮＡ２以上ＮＡ１（又はＮＡ０）以下、望ましくは１．２ＮＡ２以下のリング状光束遮蔽部を光路中に設けることにより、更にノイズ成分となる光束をカットしてジッターを減少させることができる。
【０１３５】
実施の形態例５
次に表７、表８により実施の形態例５を示す。なお、図２０は本発明に係わる実施の形態例５のコリメータレンズ、対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【０１３６】
コリメータレンズの焦点距離ｆＣ＝２３．８ｍｍ、光学系全体の倍率ｍＴ＝−１／７、対物レンズの焦点距離ｆＯ＝３．４０ｍｍ、対物レンズの倍率ｍＯ＝０、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０、ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２３λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０４３λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．４μｍ）
【０１３７】
【表７】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１３９】
【表８】
実施の形態例６
次に表９、表１０により実施の形態例６を示す。なお、図２１は本発明に係わる実施の形態例６のカップリングレンズ、対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【０１４１】
カップリングレンズの焦点距離ｆＣ＝１６．０ｍｍ、光学系全体の倍率ｍＴ＝−１／７、対物レンズの焦点距離ｆＯ＝３．４０ｍｍ、対物レンズの倍率ｍＯ＝＋１／１２、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２４λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０４３λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．３μｍ）
【０１４２】
【表９】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１４４】
【表１０】
ここで、この例において対物レンズに収束光を入射する理由、対物レンズとカップリングレンズで構成される光学系の望ましい条件について説明する。
【０１４６】
横倍率ｍ、像側（記録面側）の開口数ＮＡの有限共役型対物レンズについての無限光入射に換算した開口数ＮＡ∞（以後換算ＮＡとよぶ）は
ＮＡ∞＝（１−ｍ）・ＮＡ ・・・・▲１▼
で表すことができる。この換算ＮＡが大きくなると、レンズ設計、性能維持の困難さ、温度特性等の環境変化の影響が大きくなる。従って、使用時の像側のＮＡが記録及び／又は再生する情報記録媒体により決定されてしまう場合においては、ｍを正に、即ち収束光入射にすることにより、換算ＮＡを小さくすることができ、これにより対物レンズが分担する屈折力を低減することができる。
【０１４７】
また、対物レンズ自体をその横倍率ｍが
０＜ｍ＜１ ・・・・（１）
の範囲の収束光入射で最良波面収差が最小となり、かつマレシャル限界内とすることで、カップリングレンズの光軸と対物レンズの光軸が偏心した場合の収差の劣化が少なくなり、光情報媒体の記録再生用光学系として望ましい構成となる。
【０１４８】
なお、好ましくは下限を
０．０５≦ｍ
とする。
【０１４９】
対物レンズを少なくとも光軸方向に可動とすることで、可動部分の軽量化が可能となり、また、少ない移動量で光情報媒体の記録面にフォーカシングすることが出来る。
【０１５０】
また、更にＮＡが大きくなると、ディスクのぶれ等による物像間距離変化、温度変化等による球面収差の発生は大きくなるが、これに対応するために、対物レンズだけではなく、光源やカップリングレンズも対物レンズと同様に各独立に又は対物レンズと一体として、移動させることによりフォーカシングさせることも可能である。
【０１５１】
対物レンズの焦点距離でノーマライズしたカップリングレンズの像側（記録面側）の面と対物レンズの光源側の面の間隔をＤｃｏ、対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、
Ｄｃｏ／ｆ≦５．０ ・・・・（２）
の条件を満足することが望ましい。
【０１５２】
上限を越えるとカップリングレンズの光軸と垂直な方向の大きさが大きくなってしまう。
【０１５３】
条件式（２）において、Ｄｃｏ／ｆの値は小さければ小さいほどカップリングレンズの外径を小さくすることができるが、対物レンズを光軸方向に移動させてフォーカシングを行う場合においては、条件式（２）の下限を
０．１≦Ｄｃｏ／ｆ ・・・・（２′）
とすることが望ましい。
【０１５４】
この、下限を越えると対物レンズとカップリングレンズとがフォーカシング時に干渉する可能性が出て来る。
【０１５５】
また、光学系のコンパクト化を図るため、折り曲げミラーを対物レンズとカップリングレンズの間に導入する場合は、折り曲げミラーのスペースを確保するために、下限を
２．０≦Ｄｃｏ／ｆ ・・・・（２″）
とすることが望ましい。
【０１５６】
また上記条件を満たす光学系は、対物レンズの像側のＮＡが大きい、使用光の波長が短い場合で、回折限界性能のスポットを光情報記録媒体の記録面上に結像させるときに有利に使用でき、ＮＡ０．４８以上の場合に最適な光学系である。
そのとき、対物レンズ単体の横倍率ｍが更に
０．０５≦ｍ≦０．２３ ・・・・（１′）
（１−ｍ）・ＮＡ≦０．６５ ・・・・（３）
の条件を満足することが望ましい。
【０１５７】
条件式（１′）上限を越えると、カップリング手段の光軸と垂直な方向の大きさが大きくなり、下限を越えると高ＮＡとした場合の誤差、特に対物レンズの屈折率誤差による球面収差が大きくなる。
【０１５８】
条件式（３）の上限を越えると対物レンズの厚さが厚くなり、従って必要な作動距離を確保するためには、光学系全体を大きくする必要が出て来る。
【０１５９】
また、対物レンズを樹脂製とした場合には、横倍率ｍは更に、
０．０５≦ｍ≦０．１２５ ・・・・（１″）
を満足することが望ましい。
【０１６０】
条件式（１″）の上限を越えると、光情報媒体のぶれ等による物像間距離の変化等が生じたとき、対物レンズを光軸方向に動かしてフォーカシングする場合の球面収差の発生量が大きくなる。下限を越えると高ＮＡとした場合の誤差、特に対物レンズの屈折率誤差に基づく球面収差の発生量が大きくなる。
【０１６１】
特に樹脂素材は温度変化による屈折率の変化が大きい。従って樹脂素材の場合、温度変化をΔＴ、温度変化による屈折率変化をΔｎとし、
Δｎ／ΔＴ＝α ・・・・▲２▼
と表すと、αは０℃から６０℃近傍まで、同一素材であればほぼ一定で負の値である。
【０１６２】
また、屈折率変化Δｎに対する最良波面収差（球面収差）変化ΔＷＴは換算ＮＡの４乗に比例し、また焦点距離ｆ、Δｎに比例する。即ち、
ΔＷＴ＝β・（ＮＡ∞）4・ｆ・Δｎ ・・・・▲３▼
となる。ここでβは比例係数である。
【０１６３】
▲３▼式に▲１▼式、▲２▼式を代入すると、
ΔＷＴ＝β・｛ＮＡ・（１−ｍ）｝4・ｆ・α・ΔＴ ・・・・▲４▼
▲４▼式から、ｍを正にすることにより、温度変化の影響はｍの４乗に対応して小さくなることがわかる。
【０１６４】
従って、上記条件式（１″）を満足すると共に条件式（３）を満足することによって、コンパクトな光情報記録媒体の記録再生用光学系を、軽量でかつ低コストな樹脂製の対物レンズによって実現できる。
【０１６５】
カップリングレンズは１枚ないしそれ以上の球面レンズ系とすることで、カップリングレンズを従来のコリメータと同様の製作法で製作することができる。
【０１６６】
しかし、カップリングレンズは、光源から射出される発散光を収束光にする機能を持つものであるので、従来のコリメータと比較して屈折力が大きくなり、また、光源の光量を多く取り込もうとすると、光源側のＮＡを大きく取ることとなる。従って、球面系だけでは、使用するレンズ枚数が多くなってしまう。このため非球面を少なくとも１面導入して、球面収差を補正することが望ましい。
【０１６７】
対物レンズが樹脂製の場合、屈折率の温度変化に対する屈折率変化による球面収差の変化は、対物レンズに収束光を入射することで軽減できるが、カップリングレンズを構成する正の屈折力を有する少なくとも１枚のレンズを樹脂製とすることにより、更に温度変化に対する屈折率変化による光学系全体の球面収差変化を補正することができる。
【０１６８】
これは、温度がΔＴ上昇したとき（０＜ΔＴ）カップリングレンズの屈折率変化Δｎc は負となる（Δｎc ＜０）。このためカップリングレンズの屈折力は小さくなり、カップリングレンズから出射される光束は温度上昇前に比べて収束度が小さくなる。このため対物レンズ自体の横倍率ｍは減る方向に変化（Δｍ＜０）する。
【０１６９】
対物レンズの最良波面収差が最小となる倍率ｍに対してΔｍが負の方向に変化すると球面収差はアンダーに動く。また、対物レンズ自身の屈折率変化Δｎは、温度が上昇すると屈折率は低下するためΔｎ＜０となり、このとき球面収差はオーバーに動く。
【０１７０】
このため、カップリングレンズの屈折率変化に伴う対物レンズの横倍率変化による球面収差への影響と、対物レンズ自身の屈折率変化による影響が相殺されるので、カップリングレンズを正の屈折力を持つ樹脂製のレンズとすることにより、温度変化による影響を更に小さくすることができる。
【０１７１】
また、その補正効果は、従来のコリメータと樹脂製の単玉対物レンズの構成において、コリメータレンズの少なくとも１枚を正の屈折力を持つ樹脂製とする場合と比較して補正効果は大きい。これは、光源側のＮＡが上記コリメータと同じでも、カップリングレンズは負の倍率を持っているため、カップリングレンズの換算ＮＡが大きくなり、対物レンズ自身の倍率変化Δｍの絶対値が大きくなるためである。
【０１７２】
またこの場合、カップリングレンズは光源側のＮＡを大きくとっており、しかも負の倍率を持つので、非球面を用いることが望ましいことは上記のとおりである。
【０１７３】
また、カップリングレンズを樹脂製の単玉非球面レンズとすることで、安価でかつ必要な性能を得ることができる。カップリングレンズの結像倍率から、少なくとも対物レンズ側の面が非球面であることが望ましい。
【０１７４】
更に、カップリングレンズの横倍率ｍc が更に小さくなると、球面収差を良好に補正するには両面を非球面とする必要が生じる。これは公知の有限共役型対物レンズの設計・生産技術を応用することができる。
【０１７５】
対物単レンズに対して収束光を入射させ、条件式（１）を満足することで、対物単レンズのレンズ厚を厚くしないでＮＡを大きくすることができ、また屈折率変化等の影響も小さくなる。これは上記▲１▼式に示されるように、０＜ｍ（収束光入射）とすることにより換算ＮＡが小さくなるためである。
【０１７６】
対物単レンズは、少なくとも収束光入射側を非球面化することで、正弦条件を保ちながら球面収差を補正し、最良波面収差をマレシャル限界内とすることができる。
【０１７７】
また、対物レンズ自体をその横倍率ｍの条件式（１）の範囲の収束光入射で最良波面収差をマレシャル限界内とすることで、対物レンズが独立に性能を維持できるため、光源からの発散光を収束光とする手段との組合せが容易となり、また、偏心を含む配置の誤差感度も小さくできる。
【０１７８】
上記対物単レンズは、虚光源に対して収差補正し、その最良波面収差をマレシャル限界内とすることで、光源からの発散光を収束光とする手段との組合せが容易になり、応用範囲の広いレンズとなる。虚光源は仮想的なものであるが、実用的には、その入射光束が、回折限界スポットで一点に集光することと同等である。
【０１７９】
対物単レンズの両面を非球面とすることで、球面収差、正弦条件を制御することができる。従って、例えば光情報記録媒体の記録再生用光学系の対物レンズのように、対物レンズを光軸に垂直方向に動かしてトラッキングするような場合にも、収差の発生を少なくすることができる。
【０１８０】
対物レンズは両面非球面単レンズであり、
−０．０４５≦Ｘ２・（ｎ−１）／｛ｆ・（ＮＡ）2｝≦０．１・・・・（４）
の条件を満足することが望ましい。
【０１８１】
但し、ｆ：対物レンズの焦点距離
ｎ：レンズを形成する素材の屈折率
ＮＡ：対物レンズの像側の開口数
Ｘ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）と該面の頂点との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とする。
【０１８２】
−０．００５≦Δ２・（ｎ−１）3／｛ｆ・（ＮＡ）4｝≦０．０１８・・・・（５）
但し、Δ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側面状の位置）における非球面と該面の頂点の曲率半径ｒ２を有する基準球面との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変移している方向を正とする。
【０１８３】
条件式（４）の上限を越えた場合、球面収差と正弦条件を制御するためには、像側の面も非球面化し、更に両面ともその非球面量が大きくなってしまうため、製造しにくいレンズとなってしまう。下限を越えた場合も同じく、球面収差と正弦条件を制御するためには、像側の面も非球面化し、更に両面ともその非球面量が大きくなってしまうため、製造しにくいレンズとなってしまう。
【０１８４】
条件式（５）の上限を越えた場合、正弦条件が補正過剰となり、下限を越えた場合、正弦条件が補正不足となる。
【０１８５】
実施の形態例７
次に表１１、表１２により実施の形態例７を示す。なお、図２２は本発明に係わる実施の形態例７の対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【０１８６】
焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、倍率ｍ＝−１／７、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）
基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２２λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０４３λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．２μｍ）
【０１８７】
【表１１】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１８９】
【表１２】
実施の形態例８
次に表１３、表１４により実施の形態例８を示す。なお、図２３は本発明に係わる実施の形態例８の収差補正用光学素子、対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。
【０１９１】
対物レンズの焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、対物レンズの倍率ｍ＝０、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１＝０．０２３λｒｍｓ
基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２＝０．０４４λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．３μｍ）
【０１９２】
【表１３】
第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面のべき数
【０１９４】
【表１４】
図２４〜２７の各図（ａ）に実施の形態例５〜８において基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときの球面収差図を示す。又、図２４〜２７の各図（ｂ）に比較例及び実施の形態例５〜８において基板厚さｔ２＝１．２ｍｍのときの球面収差図を示す。
【０１９６】
透明基板厚さｔ１のときの球面収差図において、比較例では完全に補正しているのに対し、本実施の形態例５〜８においては（１／２）ＮＡ２付近の高さでは補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近の高さでは、ほぼ完全に補正していることがわかる。球面収差カーブでは（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足（アンダー）の方向となっている。
【０１９７】
透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収差図において、図４に示した比較例では透明基板厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）対し完全補正しているため、透明基板厚さが厚くなることによって発生するオーバーの球面収差の影響により、非常に大きな球面収差が発生している。本実施の形態例５〜８においては、透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、ＮＡ２の高さの光束は（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりアンダーとなっており、従って、この球面収差により透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収差図に示すように透明基板厚さがｔ１からｔ２に厚くなることによって発生するオーバーの球面収差を減少させることができ、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくすることができる。
【０１９８】
また、ＮＡ２からＮＡ０の高さの光束については透明基板厚さｔ１と透明基板厚さｔ２の差によって発生するオーバーの球面収差は制御されないため、ＮＡ２よりもＮＡが大きくなるとＮＡの小さい領域から大きい領域への変化に対して球面収差量は急激に増加することになる。
【０１９９】
従って、全開口ＮＡ０の光束を通しても、ＮＡ２以上の光束は大きな球面収差を持つことによりフレア光となるため、対物レンズを光軸上で移動し最適なフォーカス位置（ベストデフォーカス位置）を選ぶことにより厚さｔ２の透明基板を介して良好な結像スポットを得ることが可能となる。
【０２００】
また、基板厚さｔ２時の記録及び／又は再生時にはＮＡ２（λ＝０．６３５μｍのときはＮＡ＝０．３７程度）の絞りを光路中に挿入することで、ＮＡ０とＮＡ２間に発生する大きな球面収差を除去でき、より良好な性能が得られることになる。
【０２０１】
また、本実施の形態例５〜８において、実施の形態例３で示したようなリング状の光束遮蔽部を設けることでも、ＮＡ２近傍のフレア光の影響を除去でき、良好な性能が得られることになる。
【０２０２】
以上の実施の形態例はＮＡ０をλ（μｍ）／１．０８（μｍ）以上としたものであるが、先にも述べたようにＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上あれば良く、ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であれば、充分な記録又は再生が可能である。また、本実施の形態例は回転対称のレンズ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学素子は必ずしも回転対称ではなく、半導体レーザは回転非対称の発光特性を持つ。また光情報記録媒体がＤＶＤやＣＤ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、ジッタが悪化する。従って少なくともジッタ方向に本発明のような収差の制御を行うことで目的は達成可能となる。また、対物レンズにおいては、光源として非点収差のある半導体レーザを使う場合、それを打ち消すためにレンズ面を回転非対称にする公知の技術と組み合わせても良い。
【０２０３】
なお、以上の実施の形態例においては、透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍのＤＶＤ方式の光ディスクと透明基板の厚さｔ２＝１．６ｍｍのＣＤ方式の光ディスクをの２種類の光ディスクについて記録や再生が行える集光光学系を例として説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
【０２０４】
また、以上の実施の形態例においては、記録密度の低い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ２が記録密度の高い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ１に対して厚くなっている例で説明したが、記録密度の低い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ２が記録密度の高い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ１に対して薄くなる場合には、透明基板の厚さの差により生じる球面収差の発生方向が逆となりアンダーとなるので、透明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より補正不足にしておくことにより、ＮＡ２の高さの光束を（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりオーバーとすることで、透明基板厚さがｔ１からｔ２に薄くなることによって発生するアンダーの球面収差を減少させることができ、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくすることができる。
【０２０５】
【発明の効果】
本発明により、基板厚さ及び情報記録密度が大きく異なるＣＤ方式光ディスクの読み取りを、構造が簡単でコンパクトなＤＶＤ再生用光ピックアップ装置で行うことができ、また記録を行う方式では出射効率がよく、より低いレーザーパワーで書き込みが可能となる光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来考えられている光ピックアップ装置の図である。
【図２】基板厚さと最良波面収差との関係を示す図である。
【図３】本発明に係わる実施の形態例１の光学系断面図である。
【図４】比較例において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図５】実施の形態例１において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図６】実施の形態例１における基板厚さｔ１のときのＮＡと最良波面収差の関係を示す図である。
【図７】比較例における厚さｔ１を介した際のベストデフォーカス時のスポット形状である。
【図８】本発明における厚さｔ１を介した際のベストデフォーカス時のスポット形状である。
【図９】比較例における厚さｔ２を介した際のベストデフォーカス時のスポット形状である。
【図１０】本発明における厚さｔ２を介した際のベストデフォーカス時のスポット形状である。
【図１１】実施の形態例２の光ピックアップ装置を示す図である。
【図１２】実施の形態例２の光検出器の素子構成を示す図である。
【図１３】実施の形態例２の対物レンズの球面収差を示す図及び光スポットの干渉縞である。
【図１４】実施の形態例２の対物レンズでｔ２＝１．２ｍｍ基板のときの、ＮＡと最良波面収差及び最適デフォーカスの関係を示す図である。
【図１５】実施の形態例３の光ピックアップ装置を示す図である。
【図１６】実施の形態例３のリング状の光束遮蔽部を有するマスクの図である。
【図１７】実施の形態例３の光ピックアップの対物レンズの球面収差を示す図である。
【図１８】実施の形態例３の光ピックアップ装置の他の例を示す図である。
【図１９】実施の形態例４の８分割の光検出器の素子構成を示す図である。
【図２０】本発明に係わる実施の形態例５の光学系断面図である。
【図２１】本発明に係わる実施の形態例６の光学系断面図である。
【図２２】本発明に係わる実施の形態例７の光学系断面図である。
【図２３】本発明に係わる実施の形態例８の光学系断面図である。
【図２４】実施の形態例５において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図２５】実施の形態例６において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図２６】実施の形態例７において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【図２７】実施の形態例８において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球面収差図である。
【符号の説明】
１，１１ レーザ光源
２ ホログラムビームスプリッタ
３，１３ コリメータレンズ
５，５１ 絞り
６，６１ 対物レンズ
７ 基板
８ 情報記録面
９，１９ 光検出器
１０ シリンドリカルレンズ
１２ 偏光ビームスプリッタ
１４ １／４波長板
１５ リング状マスク
１６ 凹レンズ
Claims (29)
- 情報記録面上に厚さｔ１，光の波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、かつ情報記録密度がｉ１とは異なるｉ２の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生するようにした集光光学系であって、
前記集光光学系に、透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を制御する球面収差を持たせることにより、前記透明基板の厚さの差により生じる球面収差を利用して、前記第１の光情報記録媒体を再生する際は第１の大きさのビームスポットを、前記第２の光情報記録媒体を再生する際は第２の大きさのビームスポットを得ることを特徴とする集光光学系。 - 透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を制御する球面収差を持たせた光学素子は、その光学面が滑らかな光学面により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の集光光学系。
- 情報記録面上に厚さｔ１，光の波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、かつ情報記録密度がｉ１よりも低いｉ２の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生するようにした集光光学系であって、
前記集光光学系に、光の波長λに対する屈折率ｎ１厚さｔ１の透明基板を介してビームスポットを形成したときに最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下でかつ所定の球面収差を持たせ、前記第１の光情報記録媒体を再生する際は第１の大きさビームスポットを、前記第２の光情報記録媒体を再生する際は前記透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を前記集光光学系に持たせた球面収差により制御して、第２の大きさのビームスポットを得ることを特徴とする集光光学系。 - 情報記録面上に厚さｔ１、波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さｔ２、波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、記録密度がｉ１よりも低いｉ２の記録密度の第２の光情報記録媒体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生可能な集光光学系であって、
前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０としたとき、この開口数ＮＡ０の近傍においては厚さｔ１、波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を介したときに球面収差をほぼ完全に補正するとともに、厚さｔ２、波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を介したときの前記第２の光情報記録媒体の再生に必要な出射側の開口数ＮＡ２とＮＡ２の１／２の開口数（（１／２）ＮＡ２）における球面収差を比較したとき、ｔ１＜ｔ２の場合はＮＡ２よりも（１／２）ＮＡ２のほうがオーバーの球面収差に、ｔ２＜ｔ１の場合はＮＡ２よりも（１／２）ＮＡ２のほうがアンダーの球面収差にしたことを特徴とする集光光学系。 - 情報ピックアップ装置に用いる対物レンズにおいて、
波長λ（μｍ）のほぼ無収差のレーザ光束を曲率の強いレンズ面側から入射させて、透明基板厚ｔ＝０．６（ｍｍ）、波長λに対する屈折率ｎ≒１．５８の透明基板を介して出射側のＮＡがＮＡ＝λ（μｍ）／１．１４（μｍ）の範囲で最良波面収差が最小となる結像倍率で、その最良波面収差を測定したとき、
０．４１ＮＡから０．８２ＮＡの間において、最良波面収差の球面収差成分が光軸から外に向かって位相が遅れる方向から進む方向に変化する変曲点を有することを特徴とする対物レンズ。 - 厚さｔ１，波長λの光に対する屈折率ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、厚さｔ２（≠ｔ１），波長λの光に対する屈折率ｎ２の透明基板を有する記録密度ｉ２（＜ｉ１）の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒体を１つの集光光学系を用いて再生する再生方法であって、
前記集光光学系を、前記第１の光情報記録媒体を再生するとき、前記厚さｔ１，屈折率ｎ１の透明基板と前記集光光学系とにより構成される光学系が、使用光源の波長λと前記集光光学系の光束出射側のＮＡにより決まる回折限界スポットの径とほぼ同じ径のビームスポットを形成できる程度の所定の球面収差を発生するような集光光学系とし、
前記第２の光情報記録媒体を再生するときは、使用光源の波長λと前記集光光学系の光束出射側のＮＡにより決まる回折限界スポットの径よりも大きく、かつ前記第２の光情報記録媒体を再生するのに必要な大きさのビームスポットとなるように、第１の光情報記録媒体との前記透明基板の厚さの差異により生じる球面収差を前記集光光学系の前記所定の球面収差により制御して、再生を行うことを特徴とする再生方法。 - 情報記録面上に厚さ０．６ｍｍの透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、情報記録面上に厚さ１．２ｍｍの透明基板を有する第２の光情報記録媒体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の情報を一つの集光光学系により透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面上に形成することで再生するようにした再生方法であって、
前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲を通過した光束が、厚さ０．６ｍｍの透明基板を介して最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下のビームスポットとして前記情報記録面上に集光できる程度の所定の球面収差を前記集光光学系に持たせるとともに、
前記第１の光情報記録媒体を再生する際は、前記ＮＡ０の範囲を通過した光束により前記情報記録面上に集光させて情報の再生を行い、
前記第２の光情報記録媒体を再生する際は、前記集光光学系が有する球面収差により、前記透明基板の厚さの差により生じる球面収差を制御して、前記集光光学系の出射側のＮＡがＮＡ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）近傍から前記ＮＡ０の範囲を通過した光束の大部分は前記情報記録面上にフレア光として情報記録面上に達するようにするとともに、前記集光光学系の光軸からＮＡ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）の範囲を通過した光束は情報記録面上に集光させて情報の再生を行うことを特徴とする光情報記録媒体の再生方法。 - 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、
透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、
透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、
該集光光学系は、波長λのレーザ光源からの発散光を情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズを含み、
厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。 - 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、
透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、
透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、
該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズ及び光路中に配置される収差補正用光学素子を含み、
厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。 - 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、
透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、
透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、
該集光光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光に変換するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面上に集光する無限共役型の対物レンズを含み、
厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。 - 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、
透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、
透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、
該集光光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光に変換するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面上に集光する無限共役型の対物レンズ及び光路中に配置される収差補正用光学素子を含み、
厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。 - 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、
透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、
透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、
該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変換するカップリングレンズと、該収束光を情報記録面上に集光する収束光有限型の対物レンズを含み、
厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。 - 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、
透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、
透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、
該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変換するカップリングレンズと該収束光を情報記録面上に集光する収束光有限型の対物レンズ及び光路中に配置される収差補正用光学素子を含み、
厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。 - 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ０付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする請求項４、８〜１３の何れか１項に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。
- 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする請求項４、８〜１４の何れか１項に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。
- 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ０付近と前記ＮＡ２付近における球面収差量がほぼ同じであることを特徴とする請求項４、８〜１５の何れか１項に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系。
- 光情報記録媒体の情報記録面上にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、該情報記録面上に記録された情報を読みだす為の光ピックアップの対物レンズにおいて、
透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、
透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、
厚さｔ１の透明基板を介したときの最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とする光ピックアップの対物レンズ。但しｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ１＞ＮＡ２，λはレーザ光源の波長とし、（１／２）ＮＡ２はＮＡ２の１／２を表すものとする。 - 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ１付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップの対物レンズ。
- 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正されていることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光ピックアップの対物レンズ。
- 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前記ＮＡ１付近と前記ＮＡ２付近における球面収差量がほぼ同じであることを特徴とする請求項１７〜１９の何れか１項に記載の光ピックアップの対物レンズ。
- レーザ光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に光スポットとして集光させ、この情報記録面からの反射光を光検出器で受け、情報を再生する光ピックアップ装置において、
前記透明基板の厚さがｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、
前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を前記波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（＜ＮＡ１）としたとき、
前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０は、前記開口数ＮＡ１もしくはそれ以上で、厚さｔ１の透明基板を介したときの光スポットの最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下で、かつ、開口数ＮＡ２に対応する範囲内で厚さｔ２の透明基板を介したときの最良波面収差が小さくなる方向の球面収差を有することを特徴とする光ピックアップ装置。 - 光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して光スポットを形成する光ピックアップの対物レンズにおいて、
前記透明基板の厚さがｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２としたとき、
前記対物レンズは、厚さｔ１の透明基板を介して集光状態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるようにたてて観察したとき、開口数ＮＡ４付近においてＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞が観察される最良波面収差を有することを特徴とする光ピックアップの対物レンズ。ただし、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜ＮＡ１である。 - 前記ＮＡ４は、
（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ１＋ＮＡ２）
であることを特徴とする請求項２２に記載の光ピックアップの対物レンズ。 - 光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して光スポットを形成して情報を記録または再生する光ピックアップの集光光学系において、
前記透明基板の厚さがｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、
前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２としたとき、
前記集光光学系は、厚さｔ１の透明基板を介して集光状態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるようにたてて観察したとき、開口数ＮＡ４付近においてＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞が観察される最良波面収差を有することを特徴とする光ピックアップの集光光学系。ただし、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ０とすると、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜ＮＡ０である。 - 前記ＮＡ４は、
（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ０＋ＮＡ２）
であることを特徴とする請求項２４に記載の光ピックアップの集光光学系。 - 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする請求項２１に記載の光ピックアップ装置。
- 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする請求項４、８〜１６、２４、２５の何れか１項に記載の集光光学系。
- 前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする請求項１７〜２０、２２、２３の何れか１項に記載の対物レンズ。
- 請求項１〜５、８〜２８の何れか１項に記載した、光ピックアップ装置又は対物レンズ又は集光光学系と、前記透明基板の厚さがｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生する際、前記集光光学系の対物レンズを、近軸焦点よりも遠方に焦点が合うようにフォーカシング制御するフォーカシンング制御手段を有することを特徴とする光ディスク装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33954496A JP3837805B2 (ja) | 1995-12-19 | 1996-12-19 | 光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置 |
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33053995 | 1995-12-19 | ||
| JP2122596 | 1996-02-07 | ||
| JP7-330539 | 1996-06-18 | ||
| JP15683196 | 1996-06-18 | ||
| JP8-156831 | 1996-06-18 | ||
| JP8-21225 | 1996-11-12 | ||
| JP30009496 | 1996-11-12 | ||
| JP8-300094 | 1996-11-12 | ||
| JP33954496A JP3837805B2 (ja) | 1995-12-19 | 1996-12-19 | 光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10199023A JPH10199023A (ja) | 1998-07-31 |
| JP3837805B2 true JP3837805B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=27520305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33954496A Expired - Fee Related JP3837805B2 (ja) | 1995-12-19 | 1996-12-19 | 光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3837805B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW504582B (en) * | 1999-09-01 | 2002-10-01 | Konishiroku Photo Ind | Objective lens for pickup and light pickup apparatus |
| WO2001043127A1 (fr) * | 1999-12-10 | 2001-06-14 | Konica Corporation | Objectif et capteur optique |
| JP4654500B2 (ja) * | 2000-09-26 | 2011-03-23 | ソニー株式会社 | 光学レンズ並びにこれを使用した光学ピックアップ装置及び光ディスク装置 |
| JP2002196231A (ja) * | 2000-10-19 | 2002-07-12 | Nagano Kogaku Kenkyusho:Kk | 対物レンズおよびその設計方法 |
| JP6895633B2 (ja) * | 2018-11-30 | 2021-06-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 対物レンズ及び光ヘッド装置及び光情報装置と光ディスクシステム |
-
1996
- 1996-12-19 JP JP33954496A patent/JP3837805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10199023A (ja) | 1998-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100452904B1 (ko) | 광픽업장치,광픽업용대물렌즈,광픽업용집광광학계및광디스크장치 | |
| 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 | |
| JP3787925B2 (ja) | 対物レンズ装置及び記録再生装置 | |
| JP4259067B2 (ja) | 光ピックアップ装置の対物光学素子、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
| 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 | |
| US7233562B2 (en) | Optical pickup device | |
| JPH1186319A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JP3837805B2 (ja) | 光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置 | |
| US6400671B2 (en) | Optical head device | |
| JP4288769B2 (ja) | 光情報記録媒体の記録および／または再生用集光光学系および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 | |
| JP3613745B2 (ja) | 光ピックアップ装置、及び対物レンズ | |
| JP3716805B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JP4517407B2 (ja) | 光情報記録媒体の記録再生用光ピックアップ装置 | |
| KR20040038719A (ko) | 광픽업 장치용 광학계 | |
| 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 | |
| JP3804826B2 (ja) | 光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
| JP4165666B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JP4126530B2 (ja) | 収差補正素子、光ピックアップ装置及び記録再生装置 | |
| JP4958022B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JP5170587B2 (ja) | 光ピックアップ装置の対物光学素子、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
| JP4396780B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JP3840737B2 (ja) | 光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用対物レンズ | |
| JPH09306014A (ja) | 光情報記録媒体の記録及び／又は再生用集光光学系、および対物レンズ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050131 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050208 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050411 |
|
| 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: 20060711 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060724 |
|
| 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: 20090811 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130811 Year of fee payment: 7 |
|
| 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 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |