JP4076047B2 - 光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2種以上の厚みの異なる光記録媒体に共用し得る信号記録・再生用の対物レンズおよび光ピックアップ装置において、該光記録媒体への照射光が光記録媒体の種類に応じて互いに波長の異なる光とされている場合に、各光を対応する光記録媒体上に効率良く収束させることのできる対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
近年、種々の光記録媒体が開発されており、複数種の光記録媒体を共用して記録・再生し得る光ピックアップ装置が知られている。例えば、DVD(ディジタル・バーサタイル・ディスク)とCD−R(追記型光ディスク)を1つの光ピックアップ装置を用いて記録・再生する装置が知られている。
【0003】
ところで、このような2つの光記録媒体においては、DVDについては、記録密度の向上を図るため、例えば650nm程度の可視光を使用することとなっているのに対し、CD−Rについては、可視光領域の光に対して感度を有さないため、780nm程度の近赤外光を使用する必要があり、これら両者に対して共用し得る光ピックアップ装置では2つの異なる波長の光を照射光として用いる、いわゆる2波長ビーム方式によることとなる。
【0004】
しかしながら、上述した例示における2つの光記録媒体においては両者のディスク厚がCD−Rについては1.2mmに定められており、DVDについては0.6mmのものが多く使用されているため、再生または記録を行うための各波長の光に対し互いに異なる所定位置に確実に収束させる必要がある。
【0005】
このような事情から、再生または記録を行う光記録媒体の種類に応じて、収束作用が互いに異なる2つの対物レンズを交換可能とするシステムが知られているが、これでは光ピックアップ装置の構造が複雑となり、コンパクト化および低廉化の要請にも反する。
【0006】
一方、近年、回折光学素子や複数輪帯領域からなる多焦点レンズを光ピックアップ装置の対物レンズ部分に用いるものが知られている(特開平8-62493号公報、特開平9-145994号公報等)。
【0007】
しかしながら、上記回折光学素子を用いたものでは、回折光学素子からの、記録・再生に寄与しない、互いに異なる次数の光がノイズ光となってしまう。また、上記多焦点レンズを用いたものでは、そのときの記録・再生に寄与する輪帯領域以外の輪帯領域を透過した光がノイズ光となってしまう。これらのノイズ光により記録・再生におけるS/N比が劣化する。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、光ピックアップ装置の構造を複雑にすることなく、2つの波長の光を各々、対応する厚みの光記録媒体の記録面に良好に収束させることができる、コンパクトかつ低廉で、S/N比が良好な光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る光記録媒体用対物レンズは、互いに厚みが異なる2つの光記録媒体を互いに波長が異なる2つの光によって記録または再生するための、2枚のレンズを接合してなる光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記2つの光記録媒体のうち一方の記録または再生に用いられる波長λ1の光に対しては下記条件式(1)を満足し、
前記2つの光記録媒体のうち他方の記録または再生に用いられる波長λ2の光に対しては下記条件式(2)を満足することを特徴とするものである。
【0010】
NLλ1>NDλ1…(1)
NLλ2<NDλ2…(2)
ただし、
NLλ1:波長λ1の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ1:波長λ1の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率
NLλ2:波長λ2の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ2:波長λ2の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率
【0011】
本発明の請求項2に係る光記録媒体用対物レンズは、互いに厚みが異なる2つの光記録媒体を互いに波長が異なる2つの光によって記録または再生するための、2枚のレンズを接合してなる光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記2つの光記録媒体のうち一方の記録または再生に用いられる波長λ1の光に対しては下記条件式(3)を満足し、
前記2つの光記録媒体のうち他方の記録または再生に用いられる波長λ2の光に対しては下記条件式(4)を満足することを特徴とするものである。
【0012】
NLλ1<NDλ1…(3)
NLλ2>NDλ2…(4)
ただし、
NLλ1:波長λ1の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ1:波長λ1の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率
NLλ2:波長λ2の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ2:波長λ2の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率
【0013】
本発明の請求項3に係る光記録媒体用対物レンズは、互いに厚みの異なる2つの光記録媒体を互いに波長が異なる2つの光によって記録または再生するための、2枚のレンズを接合してなる光記録媒体用対物レンズにおいて、
波長λ1の光を用いて記録または再生される光記録媒体の厚みをt1、波長λ2の光を用いて記録または再生される光記録媒体の厚みをt2とした際にt1<t2なる条件を満足する場合、
前記接合レンズの接合面が光源側に凸であるときは下記条件式(5)を満足し、
前記接合レンズの接合面が光記録媒体側に凸であるときは下記条件式(6)を満足することを特徴とするものである。
【0014】
NLλ1>NDλ1 かつ NLλ2<NDλ2…(5)
NLλ1<NDλ1 かつ NLλ2>NDλ2…(6)
ただし、
NLλ1:波長λ1の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ1:波長λ1の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率
NLλ2:波長λ2の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ2:波長λ2の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率
【0015】
本発明の請求項4に係る光記録媒体用対物レンズは、互いに厚みの異なる2つの光記録媒体を互いに波長が異なる2つの光によって記録または再生するための、3枚のレンズを接合してなる光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記2つの光記録媒体のうち、波長λ1の光を用いて記録または再生される光記録媒体の厚みをt1、波長λ2の光を用いて記録または再生される光記録媒体の厚みをt2とした際にt1<t2なる条件を満足する場合、下記条件式(7)および下記条件式(10)を満足することを特徴とするものである。
【0016】
光源側から第1番目のレンズと第2番目のレンズの接合面が光源側に凸であるとき、
N1λ1>N2λ1 かつ N1λ2<N2λ2…(7)
光源側から第2番目のレンズと第3番目のレンズの接合面が光記録媒体側に凸であるとき、
N2λ1<N3λ1 かつ N2λ2>N3λ2…(10)
ただし、
N1λ1:波長λ1の光に対する光源側から第1番目のレンズの屈折率
N2λ1:波長λ1の光に対する光源側から第2番目のレンズの屈折率
N3λ1:波長λ1の光に対する光源側から第3番目のレンズの屈折率
N1λ2:波長λ2の光に対する光源側から第1番目のレンズの屈折率
N2λ2:波長λ2の光に対する光源側から第2番目のレンズの屈折率
N3λ2:波長λ2の光に対する光源側から第3番目のレンズの屈折率
【0017】
この場合において、下記条件式(11)および(12)を満足することが好ましい。
N1λ1=N3λ1…(11)
N1λ2=N3λ2…(12)
【0018】
また、前記光源側から第1番目のレンズと前記光源側から第3番目のレンズが同一の材質により形成されていることが好ましい。
また、前記レンズの接合面は非球面とすることも可能である。
【0019】
さらに、本発明の光ピックアップ装置は、上記いずれかの光記録媒体用対物レンズを備えていることを特徴とするものである。
【0020】
【作用】
一般に、厚みの異なる複数種のディスクの記録・再生に共用する光ディスク用対物レンズにおいては、下記のような問題がある。
すなわち、相対的に厚いディスク用に設計された対物レンズを相対的に薄いディスクの記録・再生に使用すると負の球面収差が発生し、十分な記録・再生ができない。
【0021】
逆に、相対的に薄いディスク用に設計された対物レンズを相対的に厚いディスクの記録・再生に使用すると正の球面収差が発生し、十分な記録・再生ができない。
例えば、CD−R(1.2mm厚)用に設計された対物レンズをDVD(0.6mm厚)の記録・再生に使用すると負の球面収差が発生し、十分な記録・再生ができない。
【0022】
逆に、DVD(0.6mm厚)用に設計された対物レンズをCD−R(1.2mm厚)の記録・再生に使用すると正の球面収差が発生し、十分な記録・再生ができない。
したがって、上記厚いディスクと上記薄いディスクの両方に対して、記録・再生できるようにレンズを設計しようとするならば、球面収差の変化の方向が、上記厚いディスクの使用条件と上記薄いディスクの使用条件で互いに反対になるようなレンズの設計パラメ−タが必要になる。
【0023】
ところで、レンズと空気との境界面は、レンズ面が空気の側に凸面を向けている場合、すなわち正の屈折力のレンズ面である場合には、レンズ面の曲率を大きくしていくにしたがい、一般に球面収差は負の方向に変化する。
【0024】
逆に、レンズ面が空気の側に凹面を向けている場合、すなわち、負の屈折力のレンズ面である場合には、レンズ面の曲率を大きくしていくにしたがい、一般に球面収差は正の方向に変化する。
【0025】
1群1枚構成のレンズでは、空気と接する境界面のみしか有していないのであるから、上述したことからも明らかなように、その境界面の曲率を変化させても、球面収差を、正および負いずれの方向へも同時に変化させ得るレンズ面は存在し得ないこととなる。
【0026】
これに対し、接合レンズにおいては、接合面の前後の材質の屈折率の大小関係の違いにより、同じ面形状であっても正の屈折力を有するようにすることもできれば、負の屈折力を有するようにすることもできる。
【0027】
すなわち、例えば、接合面が光源側に凸となっている場合において、その接合面の光源側に位置するレンズ材質の屈折率が、接合面の光記録媒体側に位置するレンズ材質の屈折率よりも小さい場合には、その接合面は、正の屈折力を有するレンズ面とすることができ、反対に、その接合面の光源側に位置するレンズ材質の屈折率が、接合面の光記録媒体側に位置するレンズ材質の屈折率よりも大きい場合には、その接合面は、負の屈折力を有するレンズ面とすることができる。
【0028】
このように、接合面においては、同じ形状であっても前後の屈折率の違いにより、正の屈折力のレンズ面としたり負の屈折力のレンズ面とすることができ、接合面の曲率を大きくしたときには、そのときのレンズ面の屈折力に応じて、負あるいは正の方向へ球面収差を変化させることができる。
【0029】
本発明は、このような接合面の特質に着目してなされたものである。
そして、このような接合面の特質を利用することにより、ディスクの厚みに応じて使用する光の波長が異なる場合には、レンズを構成する材質の波長による屈折率の違いを利用して、波長λ1の光に対しては負の屈折力(または正の屈折力)を、波長λ2の光に対しては正の屈折力(または負の屈折力)を接合面に持たせている。
【0030】
例えば、波長λ1の光で厚さt1、波長λ2の光で厚さt2(ただし、t1<t2)のディスクを記録・再生する光ディスク用対物レンズとして接合レンズを使用し、接合面が光源側に凸となっている場合には、波長λ1の光に対して接合面の光源側のレンズ材質の屈折率が光記録媒体側のレンズ材質の屈折率よりも大きくなるようにし、かつ、波長λ2の光に対して接合面の光源側のレンズ材質の屈折率が光記録媒体側のレンズ材質の屈折率よりも小さくなるようにすることで、接合面は、波長λ1の光に対して負の屈折力を、波長λ2の光に対して正の屈折力をそれぞれ有するものとすることができる。
【0031】
そして、この接合面の曲率を大きくしていくと、波長λ1の光に対して、正の方向へ球面収差を変化させることができ、波長λ2の光に対しては、負の方向へ球面収差を変化させることができるようになり、相対的に厚いディスクの使用条件と相対的に薄いディスクの使用条件により球面収差の変化の方向が互いに反対となるようなレンズの設計パラメ−タを存在させることができるから、互いに異なる厚みのディスクを記録・再生し得る対物レンズを構成することが可能となる。
【0032】
なお、上記の例で接合面が光記録媒体側に凸となっている場合には、レンズ材質の屈折率を上記と逆の関係とすることにより、上記と同様の作用効果を有するものとすることができる。
【0033】
なお、特開平10-332906号公報、さらには特許第2727373号公報には光ピックアップ用の接合型対物レンズが開示されているが、これらはいずれも一つの波長の使用光を前提としているため、本発明の作用効果を奏することは困難である。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
まず、図11を用いて本発明の実施形態に係る光記録媒体用対物レンズを用いた光ピックアップ装置について説明する。
【0035】
この光ピックアップ装置では、LD電源11Aからの電力供給により半導体レーザ11B、11Cから出力されたレーザ光12がハーフミラー13により反射され、コリメータレンズ4により平行光とされ、対物レンズ5により収束光とされて光ディスク6の記録領域6P上に照射される。なお、半導体レーザ11Bは、CD−R(追記型光ディスク)用の、波長780nm程度の近赤外域のレーザ光を出力する光源であり、半導体レーザ11Cは、DVD(ディジタル・バーサタイル・ディスク)用の、例えば波長650nmの可視域のレーザ光を出力する光源であり、ハーフミラー11Dを介していずれかの半導体レーザ11B、11Cから出力されたレーザ光12がハーフミラー13に照射されるようになっている。また、LD電源11Aと半導体レーザ11B、11Cとの間には切替スイッチ11Eが配されており、この切替スイッチ11Eの操作によりいずれかの半導体レーザ11B、11Cに電力が供給されるようになっている。
【0036】
上記記録領域6Pには信号情報を担持したピットがトラック状に配列されるようになっており、この記録領域6Pからの上記レーザ光12の再生反射光は信号情報を担持した状態で対物レンズ5およびコリメータレンズ4を介してハーフミラー13に入射し、このハーフミラー13を透過して4分割のフォトダイオード7に入射する。このフォトダイオード7では分割された4つのダイオード位置の各受光量を演算してデータ信号、およびフォーカスとトラッキングの各エラー信号を得る。
【0037】
なお、ハーフミラー13は光ディスク6からの戻り光の光路に対して45°傾いた状態で挿入されているのでシリンドリカルレンズと同等の作用をなし、このハーフミラー13を透過した光ビームは非点収差を有することとなり、4分割のフォトダイオード7上におけるこの戻り光のビームスポットの形状に応じてフォーカスのエラー量が決定されることとなる。なお、上記コリメータレンズ4は状況に応じて省略することも可能であり、さらに半導体レーザ11B、11Cとハーフミラー13との間にグレーティングを挿入して3ビームによりトラッキングエラーを検出することも可能である。
【0038】
このように本実施形態の光ピックアップ装置では、CD−RとDVDのいずれの光ディスク6についても信号の記録・再生が可能となるように構成されている。
なお、CD−R,DVDは共にPC(ポリカーボネート)からなる保護板を有している。
【0039】
ところで、上記CD−Rは幾何学的厚みが1.2 mmに規格統一されており、屈折率が1.55のものが多く使用されている。また、上記DVDは幾何学的厚みが0.6 mm、屈折率が1.58のものが多く使用されているため、これらいずれの光ディスク6についても確実にフォーカシングをなすべく、記録・再生を行うための各波長の光に対し互いに異なる収束作用を有する構成を設ける必要がある。
【0040】
そこで、上記光ピックアップ装置においては、図11に示す如く、波長による屈折率変化率の異なる複数枚のレンズ1、2を接合してなる、各波長に応じて収束位置が変化する対物レンズ5を設け、CD−RおよびDVDの記録・再生を共用することができるように構成している。
【0041】
すなわち、DVDが所定位置(ターンテーブル上)に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ11Cからの波長650nm(λ1)のレーザ光12が略平行光とされた状態で対物レンズ5に入射することになるが、入射するレーザ光12は、この対物レンズ5によりDVDの記録面上に収束せしめられることになる。
【0042】
一方、CD−Rが所定位置(ターンテーブル上)に配されてその記録・再生が行われる場合には、半導体レーザ11Bからの波長780nm(λ2)のレーザ光12が略平行光とされた状態で対物レンズ5に入射することになるが、入射するレーザ光12は、この対物レンズ5によりCD−Rの記録面上に収束せしめられることになる。
【0043】
ここで対物レンズ5は、接合された両レンズにおいて、波長に応じた、光源側のレンズと光記録媒体側のレンズの屈折率差が互いに逆符号とされている。
以下、上述した対物レンズ5を実施例1〜5により具体的に説明する。
【0044】
【実施例】
<実施例1>
図1(A)に示されるようにDVD6Aが所定位置(ターンテーブル上)に配されてその記録・再生が行われる場合には、波長650nm(λ1)のレーザ光12が略平行光とされた状態で対物レンズ5に入射することになるが、入射するレーザ光12は、この対物レンズ5によりDVD6Aの記録面上に収束せしめられる。
【0045】
一方、図1(B)に示されるようにCD−R6Bが所定位置(ターンテーブル上)に配されてその記録・再生が行われる場合には、波長780nm(λ2)のレーザ光12が略平行光とされた状態で対物レンズ5に入射することになるが、入射するレーザ光12は、この対物レンズ5によりCD−R6Bの記録面上に収束せしめられる。
【0046】
実施例1における対物レンズ5は、光源側から順に、光源側に非球面(下記非球面式で示される。以下の非球面においても同じである。)の凸面を向けた負のメニスカスレンズ2と、光記録媒体側に非球面からなる曲率の弱い面を向けた両凸レンズ1とを接合してなる。なお、接合面は非球面である。対物レンズ5の表裏面および接合面を非球面で構成することにより収差補正の設計自由度および補正の効果を大幅に向上することが可能である。
【0047】
そして、本実施例においては、接合面が光源側に凸となるようにし、上記波長λ1の光に対して接合面の光源側のレンズ2の屈折率が光記録媒体側のレンズ1の屈折率よりも大きくなるようにし、かつ、上記波長λ2の光に対して接合面の光源側のレンズ2の屈折率が光記録媒体側のレンズ1の屈折率よりも小さくなるようにすることで、接合面は、上記波長λ1の光に対して負の屈折力を、上記波長λ2の光に対して正の屈折力をそれぞれ有するものとすることができる。
【0048】
そして、この接合面の曲率を大きくすることで、上記波長λ1の光に対して、正の方向へ球面収差を変化させることができ、上記波長λ2の光に対しては、負の方向へ球面収差を変化させることができるようになり、相対的に厚いディスクであるCD−R6Bの使用条件と相対的に薄いディスクであるDVD6Aの使用条件により球面収差の変化の方向が互いに反対となるようなレンズの設計パラメ−タを存在させることができるから、球面収差の小さいDVD/CD−R共用の対物レンズ5を実現することができる。
【0049】
【数1】
【0050】
下記表1の上段には、実施例1に係る対物レンズ5のレンズデータ(曲率半径R、面間隔Dおよびλ=650nm、780nmに対する屈折率N)が示されている。
【0051】
【表1】
【0052】
また、上記表1の中段には、各非球面の非球面係数が示されている。
さらに、表1の下段には、光記録媒体としてDVDおよびCD−Rをセットした各場合における、対物レンズ5の焦点距離、対物レンズ5への入射光束径および対物レンズ5の開口数の各値を示す。
【0053】
<実施例2>
実施例2における対物レンズ5は、光源側から順に、光源側に非球面からなる弱い曲率の面を向けた両凸レンズ1aと、光記録媒体側に非球面からなる凸面を向けた負のメニスカスレンズ2aとを接合してなる。なお、接合面は非球面とされている。
【0054】
そして、本実施例においては、接合面が光記録媒体側に凸となるようにし、上記波長λ1の光に対して、接合面の光源側のレンズ1aの屈折率が光記録媒体側のレンズ2aの屈折率よりも小さくなるようにし、かつ、上記波長λ2の光に対して、接合面の光源側のレンズ1aの屈折率が光記録媒体側のレンズ2aの屈折率よりも大きくなるようにすることで、接合面は、上記波長λ1の光に対して負の屈折力を、上記波長λ2の光に対して正の屈折力をそれぞれ有するものとすることができる。
【0055】
そして、この接合面の曲率を大きくすることで、上記波長λ1の光に対して、正の方向へ球面収差を変化させることができ、上記波長λ2の光に対しては、負の方向へ球面収差を変化させることができるようになり、相対的に厚いディスクであるCD−R6Bの使用条件と相対的に薄いディスクであるDVD6Aの使用条件により球面収差の変化の方向が互いに反対となるようなレンズの設計パラメ−タを存在させることができるから、球面収差の小さいDVD/CD−R共用の対物レンズ5を実現することができる。
【0056】
表2の上段には、実施例2に係る対物レンズ5のレンズデータ(曲率半径R、面間隔Dおよびλ=650nm、780nmに対する屈折率N)が示されている。
【0057】
【表2】
【0058】
また、上記表2の中段には、各非球面の非球面係数が示されている。
さらに、表2の下段には、光記録媒体としてDVDおよびCD−Rをセットした各場合における、対物レンズ5の焦点距離、対物レンズ5への入射光束径および対物レンズ5の開口数の各値を示す。
【0059】
<実施例3>
実施例3における対物レンズ5は、光源側から順に、光源側に非球面の凸面を向けた負のメニスカスレンズ2bと、光記録媒体側に非球面からなる曲率の弱い面を向けた両凸レンズ1bとを接合してなる。なお、接合面は球面である。対物レンズ5の表裏面を非球面で構成することにより収差補正の設計自由度および補正の効果を大幅に向上することが可能である。
なお、本実施例の作用効果は上記実施例1のものと略同様である。
【0060】
表3の上段には、実施例3に係る対物レンズ5のレンズデータ(曲率半径R、面間隔Dおよびλ=650nm、780nmに対する屈折率N)が示されている。
【0061】
【表3】
【0062】
また、上記表3の中段には、各非球面の非球面係数が示されている。
さらに、表3の下段には、光記録媒体としてDVDおよびCD−Rをセットした各場合における、対物レンズ5の焦点距離、対物レンズ5への入射光束径および対物レンズ5の開口数の各値を示す。
【0063】
<実施例4>
実施例4における対物レンズ5は、光源側から順に、光源側に非球面からなる面を向けた両凸レンズ1cと、光記録媒体側に非球面からなる凸面を向けた負のメニスカスレンズ2cとを接合してなる。なお、接合面は球面とされている。
【0064】
これによる作用効果は、実施例2と略同様である。
表4の上段には、実施例4に係る対物レンズ5のレンズデータ(曲率半径R、面間隔Dおよびλ=650nm、780nmに対する屈折率N)が示されている。
【表4】
【0065】
また、上記表4の中段には、各非球面の非球面係数が示されている。
さらに、表4の下段には、光記録媒体としてDVDおよびCD−Rをセットした各場合における、対物レンズ5の焦点距離、対物レンズ5への入射光束径および対物レンズ5の開口数の各値を示す。
【0066】
<実施例5>
実施例5における対物レンズ5は、光源側から順に、光源側に非球面からなる凸面を向けた負のメニスカスレンズ2dと、光源側に強い曲率の面を向けた両凸レンズ1dと、光記録媒体側に非球面からなる凸面を向けた負のメニスカスレンズ3dとを順に接合してなる。なお、接合面はいずれも球面である。
【0067】
表5の上段には、実施例5に係る対物レンズ5のレンズデータ(曲率半径R、面間隔Dおよびλ=650nm、780nmに対する屈折率N)が示されている。
【0068】
表5から明らかなように、メニスカスレンズ2d、両凸レンズ1d、メニスカスレンズ3dの波長650nm(λ1)、波長780nm(λ2)に対する屈折率をそれぞれ下記のようにしたとき、下記条件式(7)および(10)が満足されるように構成されている。
【0069】
N1λ1>N2λ1 かつ N1λ2<N2λ2…(7)
N2λ1<N3λ1 かつ N2λ2>N3λ2…(10)
ただし、
N1λ1:波長λ1の光に対するメニスカスレンズ2d(光源側から第1番目のレンズ)の屈折率
N2λ1:波長λ1の光に対する両凸レンズ1d(光源側から第2番目のレンズ)の屈折率
N3λ1:波長λ1の光に対するメニスカスレンズ3d(光源側から第3番目のレンズ)の屈折率
N1λ2:波長λ2の光に対するメニスカスレンズ2d(光源側から第1番目のレンズ)の屈折率
N2λ2:波長λ2の光に対する両凸レンズ1d(光源側から第2番目のレンズ)の屈折率
N3λ2:波長λ2の光に対するメニスカスレンズ3d(光源側から第3番目のレンズ)の屈折率
【0070】
さらに、本実施例では下記条件式(11)および(12)を満足している。
N1λ1=N3λ1…(11)
N1λ2=N3λ2…(12)
【0071】
本実施例による作用効果は上記2枚構成の実施例3、4の各場合をあわせた作用効果と同様に考えることができる。さらに、上述した如く、光源側から第1、第3番目のレンズを同一の屈折率としており、これを同一の材質のものとすることで製造容易性およびコスト低減を図ることができる。
【0072】
なお、光源側から第1、第3番目のレンズの各波長λ1、λ2に対する屈折率は互いに異なったものとすることも勿論可能である。
【0073】
【表5】
【0074】
また、上記表5の中段には、各非球面の非球面係数が示されている。
さらに、表5の下段には、光記録媒体としてDVDおよびCD−Rをセットした各場合における、対物レンズ5の焦点距離、対物レンズ5への入射光束径および対物レンズ5の開口数の各値を示す。
【0075】
図6〜10は、それぞれ上記実施例1〜5の波面収差図を示すものであり、いずれの実施例においてもDVDおよびCD−Rがともに良好とされていることが明らかである。
【0076】
なお、本発明の対物レンズとしては上述した実施形態のものに限られず種々の態様の変更が可能であり、レンズを形成する材料としては、例えばプラスチック材料を使用することができる。さらに、熱や光によって硬化する樹脂を用いれば、この樹脂を一方のレンズに貼付しつつ、所望の形状に成形することで、一方のレンズに接合する薄肉レンズを形成することが可能である。
【0077】
また、レンズ接合面の形状を決定するにあたっては、波長が例えば780nm(λ2)の光に対してもNA=0.6 程度までの性能保証がなされれば、DVDとCD−Rの明るさを調整するための特別の絞り(液晶シャッタや波長選択性のあるフィルタ等)は不要である。
【0078】
また、本発明の光ピックアップ装置としても、記録・再生対象となる光記録媒体としてはDVDとCD−Rに限られず、使用波長域および/または光記録媒体の厚みの仕様が互いに異なる2つの光記録媒体を共通の光ピックアップ装置で記録・再生する場合に適用できる。
【0079】
また、上記実施形態に係る光ピックアップ装置は互いに異なる波長の光を出力する各光源を設けているが、これに代えて2つの異なる波長の光を出力し得る1つの光源を設けるようにしてもよい。
さらに、上記実施形態のものではλ1<λ2とされているが、λ1>λ2とすることも勿論可能である。
【0080】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置においては、接合面の特質を利用しており、ディスクの厚みに応じて、使用する光の波長が異なる場合には、レンズを構成する材質の波長による屈折率の違いを利用して、波長λ1の光に対しては負の屈折力(または正の屈折力)を、波長λ2の光に対しては正の屈折力(または負の屈折力)を接合面に持たせるようにしている。
【0081】
そして、この接合面の曲率を大きくすると、波長λ1の光に対して、正の方向(または負の方向)へ球面収差を変化させることができ、波長λ2の光に対しては、負の方向(または正の方向)へ球面収差を変化させることができるようになり、相対的に厚いディスクの使用条件と相対的に薄いディスクの使用条件により球面収差の変化の方向が互いに反対となるようなレンズの設計パラメ−タを存在させることができるから、1つのレンズで、互いに異なる厚みのディスクを記録・再生し得る対物レンズを簡易に構成することが可能となる。
【0082】
したがって、従来の光記録媒体用対物レンズや光ピックアップ装置のように、収差を良好とするために、装置が大型化したり、その構造が複雑になったり、製造コストが高価になったりするおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る対物レンズをDVDに用いた場合の様子を示す概略図(A)およびCD−Rに用いた場合の様子を示す概略図(B)
【図2】本発明の実施例2に係る対物レンズをDVDに用いた場合の様子を示す概略図(A)およびCD−Rに用いた場合の様子を示す概略図(B)
【図3】本発明の実施例3に係る対物レンズをDVDに用いた場合の様子を示す概略図(A)およびCD−Rに用いた場合の様子を示す概略図(B)
【図4】本発明の実施例4に係る対物レンズをDVDに用いた場合の様子を示す概略図(A)およびCD−Rに用いた場合の様子を示す概略図(B)
【図5】本発明の実施例5に係る対物レンズをDVDに用いた場合の様子を示す概略図(A)およびCD−Rに用いた場合の様子を示す概略図(B)
【図6】本発明の実施例1の波面収差を示す収差図
【図7】本発明の実施例2の波面収差を示す収差図
【図8】本発明の実施例3の波面収差を示す収差図
【図9】本発明の実施例4の波面収差を示す収差図
【図10】本発明の実施例5の波面収差を示す収差図
【図11】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置を示す概略図
【符号の説明】
4 コリメータレンズ
5 対物レンズ
6 光ディスク
6A DVD
6B CD−R
6P 記録領域(記録面)
7 4分割フォトダイオード
11A LD電源
11B、11C 半導体レーザ
11D、13 ハーフミラー
11E 切替スイッチ
12 レーザ光
Claims (8)
- 互いに厚みが異なる2つの光記録媒体を互いに波長が異なる2つの光によって記録または再生するための、2枚のレンズを接合してなる光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記2つの光記録媒体のうち一方の記録または再生に用いられる波長λ1の光に対しては下記条件式(1)を満足し、
前記2つの光記録媒体のうち他方の記録または再生に用いられる波長λ2の光に対しては下記条件式(2)を満足することを特徴とする光記録媒体用対物レンズ。
NLλ1>NDλ1…(1)
NLλ2<NDλ2…(2)
ただし、
NLλ1:波長λ1の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ1:波長λ1の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率
NLλ2:波長λ2の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ2:波長λ2の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率 - 互いに厚みが異なる2つの光記録媒体を互いに波長が異なる2つの光によって記録または再生するための、2枚のレンズを接合してなる光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記2つの光記録媒体のうち一方の記録または再生に用いられる波長λ1の光に対しては下記条件式(3)を満足し、
前記2つの光記録媒体のうち他方の記録または再生に用いられる波長λ2の光に対しては下記条件式(4)を満足することを特徴とする光記録媒体用対物レンズ。
NLλ1<NDλ1…(3)
NLλ2>NDλ2…(4)
ただし、
NLλ1:波長λ1の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ1:波長λ1の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率
NLλ2:波長λ2の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ2:波長λ2の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率 - 互いに厚みの異なる2つの光記録媒体を互いに波長が異なる2つの光によって記録または再生するための、2枚のレンズを接合してなる光記録媒体用対物レンズにおいて、
波長λ1の光を用いて記録または再生される光記録媒体の厚みをt1、波長λ2の光を用いて記録または再生される光記録媒体の厚みをt2とした際にt1<t2なる条件を満足する場合、
前記接合レンズの接合面が光源側に凸であるときは下記条件式(5)を満足し、
前記接合レンズの接合面が光記録媒体側に凸であるときは下記条件式(6)を満足することを特徴とする光記録媒体用対物レンズ。
NLλ1>NDλ1 かつ NLλ2<NDλ2…(5)
NLλ1<NDλ1 かつ NLλ2>NDλ2…(6)
ただし、
NLλ1:波長λ1の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ1:波長λ1の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率
NLλ2:波長λ2の光に対する光源側のレンズの屈折率
NDλ2:波長λ2の光に対する光記録媒体側のレンズの屈折率 - 互いに厚みの異なる2つの光記録媒体を互いに波長が異なる2つの光によって記録または再生するための、3枚のレンズを接合してなる光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記2つの光記録媒体のうち、波長λ1の光を用いて記録または再生される光記録媒体の厚みをt1、波長λ2の光を用いて記録または再生される光記録媒体の厚みをt2とした際にt1<t2なる条件を満足する場合、下記条件式(7)および下記条件式(10)を満足することを特徴とする光記録媒体用対物レンズ。
光源側から第1番目のレンズと第2番目のレンズの接合面が光源側に凸であるとき、
N1λ1>N2λ1 かつ N1λ2<N2λ2…(7)
光源側から第2番目のレンズと第3番目のレンズの接合面が光記録媒体側に凸であるとき、
N2λ1<N3λ1 かつ N2λ2>N3λ2…(10)
ただし、
N1λ1:波長λ1の光に対する光源側から第1番目のレンズの屈折率
N2λ1:波長λ1の光に対する光源側から第2番目のレンズの屈折率
N3λ1:波長λ1の光に対する光源側から第3番目のレンズの屈折率
N1λ2:波長λ2の光に対する光源側から第1番目のレンズの屈折率
N2λ2:波長λ2の光に対する光源側から第2番目のレンズの屈折率
N3λ2:波長λ2の光に対する光源側から第3番目のレンズの屈折率 - 下記条件式(11)および(12)を満足することを特徴とする請求項4記載の光記録媒体用対物レンズ。
N1λ1=N3λ1…(11)
N1λ2=N3λ2…(12) - 前記光源側から第1番目のレンズと前記光源側から第3番目のレンズが同一の材質により形成されていることを特徴とする請求項4記載の光記録媒体用対物レンズ。
- 前記レンズの接合面における少なくとも1つの面が非球面とされていることを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項記載の光記録媒体用対物レンズ。
- 請求項1〜7のうちいずれか1項記載の光記録媒体用対物レンズを備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
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