JP4448661B2 - 光ディスク用対物レンズ - Google Patents
光ディスク用対物レンズ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4448661B2 JP4448661B2 JP2003061556A JP2003061556A JP4448661B2 JP 4448661 B2 JP4448661 B2 JP 4448661B2 JP 2003061556 A JP2003061556 A JP 2003061556A JP 2003061556 A JP2003061556 A JP 2003061556A JP 4448661 B2 JP4448661 B2 JP 4448661B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light beam
- wavelength
- objective lens
- optical disc
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 204
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 9
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1372—Lenses
- G11B7/1378—Separate aberration correction lenses; Cylindrical lenses to generate astigmatism; Beam expanders
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1372—Lenses
- G11B7/1374—Objective lenses
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
- G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対するデータの記録・再生を行う光ディスク装置に用いられる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクには、記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）よりもＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）の記録密度は高く、保護層が薄い。そこで、規格が異なる光ディスクの切り替え時には、保護層の厚みによって変化してしまう球面収差を補正しつつ、情報の記録再生に使用する光の開口数（ＮＡ）を変化させて記録密度の違いに対応した有効光束径が得られるようにする必要がある。
【０００３】
例えば、記録密度が高い光ディスクの記録／再生には、記録密度が低い光ディスク専用の光学系より高ＮＡにしてビームスポットを絞る必要がある。スポット径は波長が短いほど小さくなるため、ＤＶＤを利用する光学系では、ＣＤ専用の光学系で用いられていた７８０〜８３０ｎｍより短い６３５〜６６５ｎｍの発振波長のレーザー光源を用いる。そのため近年、光情報記録再生装置には、波長の異なるレーザー光を発振可能な光源部を有する光ディスク用光学系が使用されている。
【０００４】
保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対して、それぞれ良好な状態で各光ディスクの記録面位置にレーザー光を収束させる手段の一つとして、対物レンズの一面に輪帯状の微細な段差を有する回折構造を設けた対物レンズを光ディスク用光学系に搭載する技術が実用化されている。上記のような対物レンズは、該回折構造によって発生する球面収差が入射光束の波長に依存して変化する特徴を利用して、規格の異なる光ディスクを使用した場合であっても、常に記録面上にレーザー光が良好な状態で収束するようにしている。
【０００５】
該対物レンズの回折構造が設けられた面は、詳しくは光軸近傍に位置する内側領域と、該内側領域の外側にある外側領域とに分けられる。内側領域は、ＣＤに対する情報記録再生用の光が該ＣＤの記録面において良好に結像し、かつＤＶＤに対する情報の記録再生用の光が該ＤＶＤの記録面において良好に結像するような回折構造を備えている。外側領域は、ＣＤに対する情報記録再生用の光が該ＣＤの記録面において良好に結像しスポットが過度に絞られるのを防ぎつつ、ＤＶＤに対する情報の記録再生用の光が該ＤＶＤの記録面において良好に結像するような回折構造を備えている。
【０００６】
上記のような構造により、ＣＤに対する情報記録再生用の光のうち、外側領域を透過した光束は、大きな球面収差が発生するため記録面上では拡散してしまい、内側領域を透過した光束のみが記録面上で結像し、比較的大径のスポットを形成する。また、ＤＶＤに対する情報記録再生用の光は、外側領域を透過する光束も収束するためＮＡが大きくなり、記録密度の高いＤＶＤに対する情報の記録・再生に適した小径のスポットを形成する。
【０００７】
このようなＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズおよび該対物レンズを搭載した光情報記録再生装置は、例えば以下の特許文献１、２に開示される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２１６６７４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４９２７３号公報
【０００９】
ここで、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷのように書き込み可能な光ディスクは、情報記録時において、情報再生時よりも強度の高いスポットを記録面に形成するほうが好ましい。複数規格の光ディスクに互換性を有しない通常の対物レンズであれば、該レンズを透過した全ての光を用いて強度の高いスポットを形成することができる。しかし、従来のＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズでは、上記のように内側領域のみしかＣＤに対する情報記録再生用の光の集光に寄与しない。つまり、従来のＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズを使用した場合、上記通常の対物レンズを使用した場合に比べ、形成されるスポットの光強度はどうしても低くなる。
【００１０】
ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズにおいて、スポットの光強度を高くするためには、ＣＤに対する情報記録再生用の光の透過する有効径を広げる、つまり内側領域の面積を大きくすることが考えられる。しかし、内側領域の面積を大きくすると、ＣＤの記録面に形成されるスポットが収束し過ぎてしまい、ＣＤに対する情報記録に好適なスポット径が得られないという問題点や、ディスクの傾きなどによる予期しない収差の発生が大きく出てしまい読み取り誤差の許容範囲を狭めてしまうという問題点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、保護層厚の異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録再生を実現する光ディスク用対物レンズであって、特に保護層の比較的厚い情報記録可能な光ディスクに対する情報の記録再生にも好適な光ディスク用対物レンズを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光ディスク用対物レンズは、少なくとも一面に設けられた輪帯状の回折構造を利用することにより、記録密度が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対して互換性を有する光ディスク用対物レンズにおいて、該輪帯状の回折構造を有するは、第一の光ディスクに対する情報記録再生時に使用する第一の波長の光束、および第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報記録再生時に使用する第二の波長の光束のどちらが入射しても、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束させる内側領域と、第二の波長の光束が入射した場合には、内側領域を透過した第二の波長の光束と略連続する波面を形成し、かつ略無収差の状態で第二の光ディスクの記録面上に収束させる外側領域と、を有している。そして、外側領域は、複数の輪帯を有する。該複数の輪帯のうち少なくとも一つの輪帯は、外側領域を透過した第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した第一の波長の光束の位相と実質的に逆相となるように設計され、該外側領域と該内側領域の境界近傍に設けられた第一の輪帯である。複数の輪帯のうち第一の輪帯以外の輪帯は、透過する第一の波長の光束が各光ディスクの記録面上のスポットの径に実質的に作用しないように、または、該外側領域を透過した該第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した該第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるように設計された第二の輪帯である。第一の波長の光束のうち、内側領域の最周辺に入射した光線の光ディスク用対物レンズ透過後の収束角度をθ（ｄｅｇ．）、第一の光ディスクに対する情報の記録再生に必要な開口数をＮＡｒｅｆとしたとき、以下の条件（１）、
１．０＜ｓｉｎθ／ＮＡｒｅｆ＜１．１・・・（１）
を満たし、かつ第一光束の実効的な開口数が開口数ＮＡｒｅｆに略等しいことを特徴とする。
【００１３】
ここで、第一の光ディスクとは例えばＣＤやＣＤ−Ｒが該当する。また、第二の光ディスクとは例えばＤＶＤが該当する。このように、複数種類の光ディスクに対する互換性を持たせるために必要な内側領域の面積を可能な限り大きく構成することにより、記録密度が相対的に疎でかつ保護層が厚い第一の光ディスクに対して情報の記録を行う際に必要な高い強度のスポットを得ることができる。しかも、外側領域に上記の第一の輪帯を設けることによって、内側領域の面積を大きくしたことによりスポット径が小さくなり過ぎるのを有効に防ぐことができる。つまり、請求項１に記載の発明によれば、第一の光ディスクに対する情報の記録時に好適な径でかつ強度の高いスポットを得ることができる。
【００１４】
なお別の観点から、本発明の記載の光ディスク用対物レンズは、少なくとも一面に設けられた輪帯状の回折構造を利用することにより、記録密度が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対して互換性を有する光ディスク用対物レンズにおいて、該輪帯状の回折構造を有する面は、第一の光ディスクに対する情報記録再生時に適した波長を有する第一の波長の光束、および第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報記録再生時に適した波長を有する第二の波長の光束のどちらが入射しても、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束させる内側領域と、第二の波長の光束が入射した場合には、内側領域を透過した第二の波長の光束と略連続する波面を形成し、かつ略無収差の状態で第二の光ディスクの記録面上に収束させる外側領域と、を有する。そして、第一の波長の光束は該光ディスク用対物レンズに平行光束として入射するように構成されている。外側領域は、複数の輪帯を有する。該複数の輪帯のうち少なくとも一つの輪帯は、外側領域を透過した第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した第一の波長の光束の位相と実質的に逆相となるように設計され、該外側領域と該内側領域の境界近傍に設けられた第一の輪帯である。複数の輪帯のうち第一の輪帯以外の輪帯は、透過する第一の波長の光束が各光ディスクの記録面上のスポットの径に実質的に作用しないように、または、該外側領域を透過した該第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した該第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるように設計された第二の輪帯である。第一の波長に対する該光ディスク用対物レンズの焦点距離をｆ１、光軸から内側領域の最周辺までの高さをＨ、第一の光ディスクに対する情報の記録再生に必要な開口数をＮＡｒｅｆとしたとき、以下の条件（２）、
１．０＜Ｈ／（ｆ１・ＮＡｒｅｆ）＜１．１・・・（２）
を満たすことを特徴とする。
【００１５】
なお、条件（１）および（２）において、下限以下になると、ディスクの記録面上で形成されるスポットの光量が落ちて高速度の記録や高精度での光ピックアップができなくなるおそれがあるため好ましくない。また、上限以上になると、内側領域が大きくなりすぎてしまい、第二の光ディスクに対する波長特性等が悪化してしまい好ましくない。
【００１６】
上記の実質的に逆相とは、所定の輪帯を透過した第一の波長の光束の位相と、内側領域を透過した第一の波長の光束の位相との位相差をφ（ｄｅｇ．）とすると、該位相差φが以下の条件（３）、または条件（４）、
−１８０°≦φ＜−９０°・・・（３）
＋９０°＜φ≦＋１８０°・・・（４）
のいずれか一方を満たすことをいう。厳密には、位相差φが±１８０°のときに二つの位相が逆相（逆位相）であるという。しかし、位相差φが条件（３）か（４）のいずれか一方を満たしていれば、光ディスク用対物レンズの外側領域を透過した第一の波長の光束の作用によりスポット径を肥大化する効果が得られるため、実質的に逆相ということができる。なお位相差φが、条件（８）
−９０°＜φ＜＋９０°・・・（８）
の範囲の値を採る状態は、スポットの中心強度が上がり、第一の光ディスク記録面上に形成されるスポットがより一層収束する傾向にある。該状態を位相が実質的に同相である（揃っている）という。
【００１７】
さらに本発明によれば、さらに以下の条件（５）、または条件（６）、
-180°≦φ≦-120°・・・（５）
+120°≦φ≦+180°・・・（６）
のいずれか一方を満たすときに、実質的に逆相であると規定することが望ましい。
【００１８】
より具体的には、本発明において、第一の波長の光束の実効的な開口数が開口数ＮＡ ｒｅｆ に略等しいということは、開口数がＮＡｒｅｆの値をとる光ディスク用対物レンズを想定し、該対物レンズを使用した場合に第一の波長の光束が第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷｒｅｆ、光ディスク用対物レンズを透過した第一の波長の光束が第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ１、とすると、以下の条件（７）、
０．９９＜Ｗ１／Ｗｒｅｆ＜１．０１・・・（７）
を満たすことである。
【００１９】
また、本発明に係る光ディスク用対物レンズは、少なくとも一つの第一の輪帯が、内側領域と外側領域の境界近傍にあることを特徴とする。このような位置に第一の輪帯を設けることにより、スポット中心の周囲に発生するサイドローブの強度が上昇するのを抑制する効果が得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、該外側領域は、透過した第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるような第二の輪帯を該外側領域の外周近傍に有することが望ましい。これにより、スポット径を小さくしすぎずに、サイドローブの強度を低減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光ディスク用対物レンズの実施形態を説明する。図１は、実施形態に係る光ディスク用対物レンズ１０と第一の光ディスク２０Ａ（２０Ｂ）を表す図である。光ディスク用対物レンズ１０は、保護層の厚みや記録密度が異なる複数種類の光ディスクに対して互換性を有する光情報記録再生装置に搭載される。
【００２２】
光ディスク２０Ａ（２０Ｂ）は、図示しないターンテーブル上に載置され回転駆動される。なお本明細書では、保護層が厚く記録密度が低い光ディスク（例えばＣＤやＣＤ−Ｒ等）を第一の光ディスク２０Ａと記す。また、保護層が薄く記録密度が高い光ディスク（例えばＤＶＤ）を第二の光ディスク２０Ｂと記す。
【００２３】
第一の光ディスク２０Ａに対して情報の記録・再生を行う際には、比較的大きな径のビームスポットを形成するために波長の長いレーザー光（以下、第一のレーザー光という）が光源（不図示）から照射される。また、記録密度の高い第二の光ディスク２０Ｂに対して記録・再生を行う際には、記録面上において小径のスポットを形成するために、第一のレーザー光よりも波長の短いレーザー光（以下、第二のレーザー光という）が光源から照射される。
【００２４】
上記光源から照射され、コリメートレンズ（不図示）を介して平行光に変換されたレーザー光は、対物レンズ１０により光ディスク２０Ａ（２０Ｂ）の記録面近傍に収束される。対物レンズ１０は、光源側から順に第一面１０ａと第二面１０ｂを有する。対物レンズ１０は、図１に示すように両面１０ａ、１０ｂとも非球面である両凸のプラスチック製単レンズである。
【００２５】
上述した通り、第一の光ディスク２０Ａと第二の光ディスク２０Ｂでは、保護層の厚さが異なる。このため、使用されるディスクによって球面収差が変化する。そこで、本実施形態においては、対物レンズ１０の少なくとも一方の面（面１０ａ）に光軸を中心とした複数の微細な段差を有する輪帯状の回折構造を設ける。
【００２６】
図２は、対物レンズ１０の光軸ＡＸを含む面での断面形状の第一面１０ａ近傍の拡大図である。対物レンズ１０における第一面１０ａは、以下のように形成される。第一面１０ａは、光軸の周囲に位置する内側領域１１と、内側領域１１の周囲に位置する外側領域１２とを有する。上記のとおり、内側領域１１および外側領域１２は、複数の微細な輪帯状の段差を有している。そして、各輪帯状の段差は、面１０ａの内側から外側に向かって、換言すれば光軸ＡＸから離れるにつれて、レンズの厚みが増すように形成される。
【００２７】
図２に模式的に示すように、面１０ａの内側領域１１に形成された回折構造は、第一のレーザー光が第一の光ディスク２０Ａの記録面において略無収差で良好に結像し、かつ第二のレーザー光が第二の光ディスク２０Ｂの記録面において略無収差で良好に結像するような回折構造を備えている。
【００２８】
ここで、内側領域１１の大きさは、以下の条件（１）を満たすように構成される。
1.0＜sinθ／NAref＜1.1・・・（１）
但し、θ（ｄｅｇ．）は、第一のレーザー光の光線のうち、内側領域１１の最周辺１３に入射した光線が対物レンズ１０透過後に光軸となす角度（本明細書では、便宜上、収束角度という）を、
ＮＡｒｅｆは、第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録再生に必要な開口数（本明細書では、便宜上、設計開口数という）を、それぞれ表す。
【００２９】
上記の特許文献１や２に例示される従来の光ディスク用対物レンズは、内側領域を透過した光束が第一の光ディスク２０Ａの設計開口数となるように構成されていた。これに対し、条件（１）を満たすように構成される本実施形態の対物レンズ１０の内側領域１１は、設計開口数に対応する面積よりも大きく構成される。つまり、該内側領域１１を透過した光束は第一の光ディスク２０Ａの設計開口数よりも若干大きい状態にある。このように構成することにより、第一の光ディスク２０Ａの記録面上に形成されるスポットの強度を、該ディスク２０Ａに対する情報記録に相応しいレベルまで高くすることができる。
【００３０】
なお、上述したように、対物レンズ１０に入射する各レーザー光は、平行光束になっている。そこで、第一のレーザー光の波長に対する対物レンズ１０の焦点距離をｆ１、光軸ＡＸから内側領域１１の最周辺１３までの高さをＨとすると、上記条件（１）は、下記の条件（２）のように書き換えられる。
1.0＜H／（f1・NAref）＜1.1・・・（２）
【００３１】
また図２に示すように、外側領域１２に形成された回折構造は、複数の輪帯状の段差部（輪帯段差）によって形成される複数の輪帯（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…）を有する。外側領域１２は、個別の非球面係数によって規定される複数の面Ｃ１〜Ｃｎ（ｎは自然数）の集合である。該回折構造は、第二のレーザー光が第二の光ディスク２０Ｂの記録面において良好に結像するような回折構造を備えている。具体的には、外側領域１２は、該領域１２を透過した第二のレーザー光の波面が、内側領域１１を透過した第二のレーザー光の波面と略連続するように構成される。これにより、内側領域１１および外側領域１２を透過する第二のレーザー光は、高ＮＡとなって、第二の光ディスク２０Ｂの記録面上において小径のスポットを形成する。
【００３２】
また、外側領域１２に形成された回折構造は、各輪帯Ｃ１〜Ｃｎのうち少なくとも一つの輪帯を透過した第一のレーザー光の位相が内側領域１１を透過した第一のレーザー光の位相と実質的に逆相であるように構成される。なお、以下の本文では、このような輪帯を特殊輪帯（第一輪帯）という。特殊輪帯を透過した第一のレーザー光は、スポットを肥大化させる作用を有する。なお、特殊輪帯以外の輪帯は、第一のレーザー光が透過するとほとんど何も作用しないか、あるいはスポットを小径化する作用を持つ。該輪帯が、内側領域を透過した第一の波長の光束の位相と実質的に同相の輪帯（第二輪帯）である場合は、透過した第一のレーザー光は、スポットを小径化する作用を持つ。
【００３３】
実質的に逆相であるとは、上記の二つの位相の差φ（ｄｅｇ．）が以下の条件（３）または条件（４）のいずれか一方を満たすことをいう。つまり、外側領域１２に形成される複数の輪帯のうち、該位相差φが以下の条件（３）もしくは条件（４）を満たすような輪帯は、特殊輪帯となる。また、条件（８）を満たす場合、上記二つの位相は実質的に同相となる。
-180°≦φ＜-90°・・・（３）
+90°＜φ≦+180°・・・（４）
-90°＜φ＜+ 90°・・・（８）
【００３４】
ある輪帯の、結像点に対する位相分布から求められる輪帯全体の位相ベクトルの強さをＡ（但し、Ａ≧０）、該位相ベクトルの角度、つまり位相差をφとすると、該輪帯の結像に対する寄与はＡ・ｃｏｓφで表すことができる。従って、位相差φが条件（３）もしくは条件（４）を満たすことにより、Ａ・ｃｏｓφは負の値を採る。この場合、該輪帯を透過した光束の寄与によりスポットの径が大きくなるような作用が発生する。該作用は、位相差φがさらに条件（５）もしくは条件（６）のいずれか一方を満たすことにより、より一層顕著に表れる。
-180°≦φ≦-120°・・・（５）
+120°≦φ≦+180°・・・（６）
【００３５】
上記構成の回折構造を有する対物レンズ１０は、内側領域１１を可能な限り広くしたことにより、第一の光ディスク２０Ａ記録面に形成されるスポットの強度を高くすることができる。加えて、外側領域１２にある輪帯の少なくとも一つを、上記特殊輪帯とすることにより、該スポットの径が絞られすぎるのを抑制することもできる。つまり、対物レンズ１０を使用することにより、第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録再生時における実効的なＮＡが設計開口数ＮＡｒｅｆに略一致する。
【００３６】
上記の実効的なＮＡは、第一の光ディスク２０Ａの記録面上に形成されるスポットの径によって評価することが可能である。具体的には、第一の光ディスク２０Ａに対する情報記録再生時における実効的ＮＡが設計開口数ＮＡｒｅｆに略一致するということは、以下の条件（７）を満たすことを意味する。
0.99＜W1／Wref＜1.01・・・（７）
但し、Ｗｒｅｆは、開口数がＮＡｒｅｆの値を採る対物レンズを想定し、該対物レンズを使用した場合に得られるスポット径を、
Ｗ１は、対物レンズ１０を透過した第一のレーザー光が第一の光ディスク２０Ａの記録面上に形成するスポット径を、それぞれ表す。
【００３７】
なお、第一の光ディスク２０Ａの記録面に形成されるスポットの周囲に表れるサイドローブは、情報の記録再生時におけるＳ／Ｎ比の低下を招く一因となる。そのため、対物レンズ１０は、上記特殊輪帯のうち少なくとも一つを、内側領域１１と外側領域１２の境界近傍に設けることにより、該サイドローブの強度が上昇するのを抑制している。
【００３８】
さらに、実施形態の対物レンズ１０は、外側領域１２の最周辺、つまりレンズ外周に最も近い領域にある輪帯を第二輪帯としている。このような位置に第二輪帯を配置することにより、スポット径を小さくしすぎずに、サイドローブの強度を低減している。
【００３９】
次に上述した実施形態に基づく具体的な実施例を２例提示する。いずれの実施例も保護層の厚みが１．２ｍｍの書き込み可能な第一の光ディスク２０Ａと、保護層の厚みが０．６ｍｍの第二の光ディスク２０Ｂとの互換性を有する光ディスク用対物レンズ１０に関するものである。
【００４０】
【実施例１】
図１は、実施例１の対物レンズ１０を表す概略図である。なお、実施例２の対物レンズも図１に示す対物レンズ１０と略同一である。実施例１の対物レンズ１０の具体的な数値構成は、表１に示されている。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１中、設計波長とは、第一の光ディスク２０Ａおよび第二の光ディスク２０Ｂを記録・再生する際に最も適した波長のことである。なお、表１に示す具体的数値構成は、他の実施例２においても同様である。また、内側領域１１の範囲および外側領域１２に形成される各輪帯の範囲を光軸ＡＸからの高さｈｍｉｎ〜ｈｍａｘで表したのが表２である。
【００４３】
【表２】
【００４４】
表２に示すように、実施例１の対物レンズ１０の外側領域１２は、７個の輪帯Ｃ１〜Ｃ７を備える。なお表２において、内側領域１１のｈｍａｘに該当する値が光軸ＡＸから最周辺１３までの高さＨとなる。
【００４５】
また、対物レンズ１０の第一面１０ａおよび第二面１０ｂは非球面である。その形状は光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＸ（ｈ）、非球面の光軸上での曲率（１／ｒ）をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数をＡ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２として、以下の式で表される。
【数１】
【００４６】
第一面１０ａの非球面形状を規定する円錐係数と非球面係数は、表３に示される。また、第二面１０ｂの非球面形状を規定する円錐係数と非球面係数は、表４に示される。
【００４７】
【表３】
【表４】
【００４８】
表３に示すように、実施例１の対物レンズ１０の外側領域１２は、輪帯段差によって輪帯Ｃ１から輪帯Ｃ７までの７つの非球面を有する。表３中、d_shiftは、面頂点のシフト量である。面頂点のシフト量とは、図２中、破線で示すように各面を延長して光軸ＡＸと交わる点をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、…とし、これら各点と実際の第一面１０ａが光軸ＡＸと交わる点Ｐ０との距離を意味する。なお、表３における表記Ｅは、１０を基数、Ｅの右の数字を指数とする累乗を表している。以下に示す各表においても同様である。
【００４９】
さらに、対物レンズ１０の第一面１０ａの内側領域１１に形成された回折構造は、以下の光路差関数φ（ｈ）により表される。
【数２】
【００５０】
光路差関数φ（ｈ）は、回折面（第一面１０ａ）上での光軸からの高さｈの点において、回折構造により回折されなかった場合の仮想の光線と、回折構造により回折された光線との光路長差を示す。Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、…はそれぞれ２次、４次、６次、…の係数である。該回折構造を規定する光路差関数係数Ｐ２、…は、表５に示される。ｍは利用する回折光の次数を表し、本実施例ではｍ＝1としている。
【００５１】
【表５】
【００５２】
外側領域１２に形成された各輪帯Ｃ１〜Ｃ７における、位相ベクトルの向きと強さを表６に示す。
【００５３】
【表６】
【００５４】
表６に示すように、実施例１の対物レンズ１０では、輪帯Ｃ１〜Ｃ６が条件（５）、（６）のいずれか一方を満たす特殊輪帯である。つまり輪帯Ｃ１〜Ｃ６は、条件（３）、（４）のいずれか一方も当然満足する。従って、実施例１の対物レンズ１０は、該特殊輪帯の作用によって、内側領域１１を広げたことによるスポットの過度の絞り込みを抑制することができる。なお、外側領域１２の最周辺にある輪帯Ｃ７は、第二輪帯である。該第二輪帯Ｃ７により、スポット径を小さくしすぎることなく、サイドローブの強度を低減することができる。
【００５５】
また、該特殊輪帯のうち、輪帯Ｃ１は内側領域１１の最周辺近傍に位置する。よって、実施例１の対物レンズ１０を使用すれば、サイドローブの強度の上昇を抑制する効果も得られる。図３は、実施例１の対物レンズ１０を使用して第一のレーザー光を第一の光ディスク２０Ａの記録面に集光させることにより得られるスポットの強度を表すグラフである。図３において、横軸がスポット中心からの距離（ｍｍ）を、縦軸が該スポットの中心の強度を１００としたときの相対強度（％）を表す。また、実施例１および後述する実施例２の対物レンズと従来の対物レンズとの比較した結果を表７に示す。図３および表７に示すように、内側領域１１を広く設計したことによりスポット全体の強度が上がっていることが分かる。さらに、該スポットの径は小さくなりすぎておらず、かつスポット中心に最も近いサイドローブ（スポット中心から約±０．００１〜±０．００２ｍｍ）の相対強度は、略５％以下に抑えられている。つまり、実施例１の対物レンズ１０を使用すれば、情報記録再生時にＳ／Ｎ比低下の原因となるサイドローブの強度は有効に抑えつつ、書き込み可能な第一の光ディスク２０Ａに相応しい比較的高い強度かつ適切な径のビームスポットを確保することができる。
【００５６】
【表７】
【００５７】
【実施例２】
実施例２の対物レンズ１０の具体的数値構成、第二面１０ｂの非球面形状を規定する各関数、および第一面１０ａの内側領域１１に形成される回折構造を規定する光路差関数係数は、実施例１と同一であるため、ここでの説明は省略する。内側領域１１の範囲および外側領域１２に形成される各輪帯の範囲を光軸ＡＸからの高さｈｍｉｎ〜ｈｍａｘで表したのが表８である。
【００５８】
【表８】
【００５９】
表８に示すように、実施例２の対物レンズ１０の外側領域１２は、８個の輪帯Ｃ１〜Ｃ８を備える。なお表８において、内側領域１１のｈｍａｘに該当する値が光軸ＡＸから最周辺１３までの高さである。実施例２の対物レンズ１０の第一面１０ａの非球面形状を規定する円錐係数と非球面係数は表９に示される。
【００６０】
【表９】
【００６１】
実施例２の対物レンズ１０の各輪帯Ｃ１〜Ｃ８における、位相ベクトルの向きと強さを表１０に示す。
【００６２】
【表１０】
【００６３】
表１０に示すように、実施例２の対物レンズ１０では、輪帯Ｃ１〜Ｃ７が条件（５）、（６）のいずれか一方を満たす特殊輪帯である。つまり輪帯Ｃ１〜Ｃ７は、条件（３）、（４）のいずれか一方も当然に満たす。従って、実施例１の対物レンズ１０は、該特殊輪帯の作用によって、内側領域１１を広げたことによるスポットの過度の絞り込みを抑制することができる。なお、外側領域１２の最周辺にある輪帯Ｃ８は、第二輪帯である。該第二輪帯Ｃ８により、スポット径を小さくしすぎることなく、サイドローブの強度を低減することができる。
【００６４】
また、各特殊輪帯のうち、輪帯Ｃ１は内側領域１１の最周辺近傍に位置する。よって、実施例２の対物レンズ１０も実施例１の対物レンズと同様に、サイドローブの強度の上昇を抑制する効果も得られる。図４は、実施例２の対物レンズ１０を使用して第一のレーザー光を第一の光ディスク２０Ａの記録面に集光させることにより得られるスポットの強度を表すグラフである。図４において、横軸がスポット中心からの距離（ｍｍ）を、縦軸が該スポットの中心の強度を１００としたときの相対強度（％）を表す。図４に示すように、実施例２の対物レンズ１０も上記の実施例１と同様、サイドローブの強度の上昇を抑制するという効果が得られる。
【００６５】
なお、既に示した表７からわかるように、実施例１および実施例２の対物レンズ１０は、条件（１）と条件（２）をともに満たす。つまり各実施例の対物レンズ１０は、内側領域１１の最周辺１３をＣＤの設計開口数に対応する位置よりもレンズ外周側に設ける。換言すれば第一の光ディスク２０Ａと第二の光ディスク２０Ｂに対して互換性を持たせるための内側領域１１の面積が大きく構成されている。該構成により、より強度の高いスポットが第一の光ディスク２０Ａの記録面で形成される。表１０からも、従来例１の対物レンズによって得られるスポットの強度および中心強度よりも、本発明に係る各実施例の対物レンズ１０によって得られるスポットの強度のほうが強いことがわかる。
【００６６】
スポットの強度を高める一方で該スポットが絞られすぎる現象を、各実施例中において既述した特殊輪帯の作用によって抑制することにより、各実施例の対物レンズ１０を透過した光束によって形成されるスポットは、条件（７）を満たす。つまり、従来例１の対物レンズと略同等の径のスポットを第一の光ディスクの記録面上に形成することができる。
【００６７】
以上が本発明の実施例である。なお、上記の各実施例はあくまでも本発明に係る対物レンズの一例である。つまり本発明に係る対物レンズは、各実施例の具体的数値構成に限定されるものではない。例えば回折構造を設ける面は、第一面１０ａではなく、第二面１０ｂであってもよい。また、第一面と第二面の両方に回折構造を設けても良い。
【００６８】
さらには、表１の設計開口数も例示である。つまり本発明に係る対物レンズは、書き込み可能な第一の光ディスク２０Ａに必要な比較的高いＮＡ（０．５０以上）を該ディスク２０Ａに対する設計開口数とすることができる。同様に、本発明に係る対物レンズは、第二の光ディスク２０Ｂに必要な高いＮＡ（０．６２以上）を該ディスク２０Ｂに対する設計開口数とすることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、保護層の比較的厚い情報記録可能な光ディスクに対する情報の記録再生に好適な径と強度を持つスポットを形成可能なＮＡの光束を生成する光ディスク用対物レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光ディスク用対物レンズを表す図である。
【図２】本発明の実施形態の光ディスク用対物レンズの光軸を含む面での断面形状の第一面近傍の拡大図である。
【図３】実施例１の対物レンズを透過した第一のレーザー光が第一の光ディスクの記録面近傍で形成するスポット中心からの距離と光強度との関係を表すグラフである。
【図４】実施例２の対物レンズを透過した第一のレーザー光が第一の光ディスクの記録面近傍で形成するスポット中心からの距離と光強度との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１０ 対物レンズ
１１ 内側領域
１２ 外側領域
２０Ａ 第一の光ディスク
２０Ｂ 第二の光ディスク
【発明の属する技術分野】
この発明は、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対するデータの記録・再生を行う光ディスク装置に用いられる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクには、記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）よりもＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）の記録密度は高く、保護層が薄い。そこで、規格が異なる光ディスクの切り替え時には、保護層の厚みによって変化してしまう球面収差を補正しつつ、情報の記録再生に使用する光の開口数（ＮＡ）を変化させて記録密度の違いに対応した有効光束径が得られるようにする必要がある。
【０００３】
例えば、記録密度が高い光ディスクの記録／再生には、記録密度が低い光ディスク専用の光学系より高ＮＡにしてビームスポットを絞る必要がある。スポット径は波長が短いほど小さくなるため、ＤＶＤを利用する光学系では、ＣＤ専用の光学系で用いられていた７８０〜８３０ｎｍより短い６３５〜６６５ｎｍの発振波長のレーザー光源を用いる。そのため近年、光情報記録再生装置には、波長の異なるレーザー光を発振可能な光源部を有する光ディスク用光学系が使用されている。
【０００４】
保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対して、それぞれ良好な状態で各光ディスクの記録面位置にレーザー光を収束させる手段の一つとして、対物レンズの一面に輪帯状の微細な段差を有する回折構造を設けた対物レンズを光ディスク用光学系に搭載する技術が実用化されている。上記のような対物レンズは、該回折構造によって発生する球面収差が入射光束の波長に依存して変化する特徴を利用して、規格の異なる光ディスクを使用した場合であっても、常に記録面上にレーザー光が良好な状態で収束するようにしている。
【０００５】
該対物レンズの回折構造が設けられた面は、詳しくは光軸近傍に位置する内側領域と、該内側領域の外側にある外側領域とに分けられる。内側領域は、ＣＤに対する情報記録再生用の光が該ＣＤの記録面において良好に結像し、かつＤＶＤに対する情報の記録再生用の光が該ＤＶＤの記録面において良好に結像するような回折構造を備えている。外側領域は、ＣＤに対する情報記録再生用の光が該ＣＤの記録面において良好に結像しスポットが過度に絞られるのを防ぎつつ、ＤＶＤに対する情報の記録再生用の光が該ＤＶＤの記録面において良好に結像するような回折構造を備えている。
【０００６】
上記のような構造により、ＣＤに対する情報記録再生用の光のうち、外側領域を透過した光束は、大きな球面収差が発生するため記録面上では拡散してしまい、内側領域を透過した光束のみが記録面上で結像し、比較的大径のスポットを形成する。また、ＤＶＤに対する情報記録再生用の光は、外側領域を透過する光束も収束するためＮＡが大きくなり、記録密度の高いＤＶＤに対する情報の記録・再生に適した小径のスポットを形成する。
【０００７】
このようなＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズおよび該対物レンズを搭載した光情報記録再生装置は、例えば以下の特許文献１、２に開示される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２１６６７４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４９２７３号公報
【０００９】
ここで、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷのように書き込み可能な光ディスクは、情報記録時において、情報再生時よりも強度の高いスポットを記録面に形成するほうが好ましい。複数規格の光ディスクに互換性を有しない通常の対物レンズであれば、該レンズを透過した全ての光を用いて強度の高いスポットを形成することができる。しかし、従来のＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズでは、上記のように内側領域のみしかＣＤに対する情報記録再生用の光の集光に寄与しない。つまり、従来のＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズを使用した場合、上記通常の対物レンズを使用した場合に比べ、形成されるスポットの光強度はどうしても低くなる。
【００１０】
ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズにおいて、スポットの光強度を高くするためには、ＣＤに対する情報記録再生用の光の透過する有効径を広げる、つまり内側領域の面積を大きくすることが考えられる。しかし、内側領域の面積を大きくすると、ＣＤの記録面に形成されるスポットが収束し過ぎてしまい、ＣＤに対する情報記録に好適なスポット径が得られないという問題点や、ディスクの傾きなどによる予期しない収差の発生が大きく出てしまい読み取り誤差の許容範囲を狭めてしまうという問題点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、保護層厚の異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録再生を実現する光ディスク用対物レンズであって、特に保護層の比較的厚い情報記録可能な光ディスクに対する情報の記録再生にも好適な光ディスク用対物レンズを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光ディスク用対物レンズは、少なくとも一面に設けられた輪帯状の回折構造を利用することにより、記録密度が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対して互換性を有する光ディスク用対物レンズにおいて、該輪帯状の回折構造を有するは、第一の光ディスクに対する情報記録再生時に使用する第一の波長の光束、および第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報記録再生時に使用する第二の波長の光束のどちらが入射しても、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束させる内側領域と、第二の波長の光束が入射した場合には、内側領域を透過した第二の波長の光束と略連続する波面を形成し、かつ略無収差の状態で第二の光ディスクの記録面上に収束させる外側領域と、を有している。そして、外側領域は、複数の輪帯を有する。該複数の輪帯のうち少なくとも一つの輪帯は、外側領域を透過した第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した第一の波長の光束の位相と実質的に逆相となるように設計され、該外側領域と該内側領域の境界近傍に設けられた第一の輪帯である。複数の輪帯のうち第一の輪帯以外の輪帯は、透過する第一の波長の光束が各光ディスクの記録面上のスポットの径に実質的に作用しないように、または、該外側領域を透過した該第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した該第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるように設計された第二の輪帯である。第一の波長の光束のうち、内側領域の最周辺に入射した光線の光ディスク用対物レンズ透過後の収束角度をθ（ｄｅｇ．）、第一の光ディスクに対する情報の記録再生に必要な開口数をＮＡｒｅｆとしたとき、以下の条件（１）、
１．０＜ｓｉｎθ／ＮＡｒｅｆ＜１．１・・・（１）
を満たし、かつ第一光束の実効的な開口数が開口数ＮＡｒｅｆに略等しいことを特徴とする。
【００１３】
ここで、第一の光ディスクとは例えばＣＤやＣＤ−Ｒが該当する。また、第二の光ディスクとは例えばＤＶＤが該当する。このように、複数種類の光ディスクに対する互換性を持たせるために必要な内側領域の面積を可能な限り大きく構成することにより、記録密度が相対的に疎でかつ保護層が厚い第一の光ディスクに対して情報の記録を行う際に必要な高い強度のスポットを得ることができる。しかも、外側領域に上記の第一の輪帯を設けることによって、内側領域の面積を大きくしたことによりスポット径が小さくなり過ぎるのを有効に防ぐことができる。つまり、請求項１に記載の発明によれば、第一の光ディスクに対する情報の記録時に好適な径でかつ強度の高いスポットを得ることができる。
【００１４】
なお別の観点から、本発明の記載の光ディスク用対物レンズは、少なくとも一面に設けられた輪帯状の回折構造を利用することにより、記録密度が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対して互換性を有する光ディスク用対物レンズにおいて、該輪帯状の回折構造を有する面は、第一の光ディスクに対する情報記録再生時に適した波長を有する第一の波長の光束、および第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報記録再生時に適した波長を有する第二の波長の光束のどちらが入射しても、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束させる内側領域と、第二の波長の光束が入射した場合には、内側領域を透過した第二の波長の光束と略連続する波面を形成し、かつ略無収差の状態で第二の光ディスクの記録面上に収束させる外側領域と、を有する。そして、第一の波長の光束は該光ディスク用対物レンズに平行光束として入射するように構成されている。外側領域は、複数の輪帯を有する。該複数の輪帯のうち少なくとも一つの輪帯は、外側領域を透過した第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した第一の波長の光束の位相と実質的に逆相となるように設計され、該外側領域と該内側領域の境界近傍に設けられた第一の輪帯である。複数の輪帯のうち第一の輪帯以外の輪帯は、透過する第一の波長の光束が各光ディスクの記録面上のスポットの径に実質的に作用しないように、または、該外側領域を透過した該第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した該第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるように設計された第二の輪帯である。第一の波長に対する該光ディスク用対物レンズの焦点距離をｆ１、光軸から内側領域の最周辺までの高さをＨ、第一の光ディスクに対する情報の記録再生に必要な開口数をＮＡｒｅｆとしたとき、以下の条件（２）、
１．０＜Ｈ／（ｆ１・ＮＡｒｅｆ）＜１．１・・・（２）
を満たすことを特徴とする。
【００１５】
なお、条件（１）および（２）において、下限以下になると、ディスクの記録面上で形成されるスポットの光量が落ちて高速度の記録や高精度での光ピックアップができなくなるおそれがあるため好ましくない。また、上限以上になると、内側領域が大きくなりすぎてしまい、第二の光ディスクに対する波長特性等が悪化してしまい好ましくない。
【００１６】
上記の実質的に逆相とは、所定の輪帯を透過した第一の波長の光束の位相と、内側領域を透過した第一の波長の光束の位相との位相差をφ（ｄｅｇ．）とすると、該位相差φが以下の条件（３）、または条件（４）、
−１８０°≦φ＜−９０°・・・（３）
＋９０°＜φ≦＋１８０°・・・（４）
のいずれか一方を満たすことをいう。厳密には、位相差φが±１８０°のときに二つの位相が逆相（逆位相）であるという。しかし、位相差φが条件（３）か（４）のいずれか一方を満たしていれば、光ディスク用対物レンズの外側領域を透過した第一の波長の光束の作用によりスポット径を肥大化する効果が得られるため、実質的に逆相ということができる。なお位相差φが、条件（８）
−９０°＜φ＜＋９０°・・・（８）
の範囲の値を採る状態は、スポットの中心強度が上がり、第一の光ディスク記録面上に形成されるスポットがより一層収束する傾向にある。該状態を位相が実質的に同相である（揃っている）という。
【００１７】
さらに本発明によれば、さらに以下の条件（５）、または条件（６）、
-180°≦φ≦-120°・・・（５）
+120°≦φ≦+180°・・・（６）
のいずれか一方を満たすときに、実質的に逆相であると規定することが望ましい。
【００１８】
より具体的には、本発明において、第一の波長の光束の実効的な開口数が開口数ＮＡ ｒｅｆ に略等しいということは、開口数がＮＡｒｅｆの値をとる光ディスク用対物レンズを想定し、該対物レンズを使用した場合に第一の波長の光束が第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷｒｅｆ、光ディスク用対物レンズを透過した第一の波長の光束が第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ１、とすると、以下の条件（７）、
０．９９＜Ｗ１／Ｗｒｅｆ＜１．０１・・・（７）
を満たすことである。
【００１９】
また、本発明に係る光ディスク用対物レンズは、少なくとも一つの第一の輪帯が、内側領域と外側領域の境界近傍にあることを特徴とする。このような位置に第一の輪帯を設けることにより、スポット中心の周囲に発生するサイドローブの強度が上昇するのを抑制する効果が得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、該外側領域は、透過した第一の波長の光束の位相が内側領域を透過した第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるような第二の輪帯を該外側領域の外周近傍に有することが望ましい。これにより、スポット径を小さくしすぎずに、サイドローブの強度を低減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光ディスク用対物レンズの実施形態を説明する。図１は、実施形態に係る光ディスク用対物レンズ１０と第一の光ディスク２０Ａ（２０Ｂ）を表す図である。光ディスク用対物レンズ１０は、保護層の厚みや記録密度が異なる複数種類の光ディスクに対して互換性を有する光情報記録再生装置に搭載される。
【００２２】
光ディスク２０Ａ（２０Ｂ）は、図示しないターンテーブル上に載置され回転駆動される。なお本明細書では、保護層が厚く記録密度が低い光ディスク（例えばＣＤやＣＤ−Ｒ等）を第一の光ディスク２０Ａと記す。また、保護層が薄く記録密度が高い光ディスク（例えばＤＶＤ）を第二の光ディスク２０Ｂと記す。
【００２３】
第一の光ディスク２０Ａに対して情報の記録・再生を行う際には、比較的大きな径のビームスポットを形成するために波長の長いレーザー光（以下、第一のレーザー光という）が光源（不図示）から照射される。また、記録密度の高い第二の光ディスク２０Ｂに対して記録・再生を行う際には、記録面上において小径のスポットを形成するために、第一のレーザー光よりも波長の短いレーザー光（以下、第二のレーザー光という）が光源から照射される。
【００２４】
上記光源から照射され、コリメートレンズ（不図示）を介して平行光に変換されたレーザー光は、対物レンズ１０により光ディスク２０Ａ（２０Ｂ）の記録面近傍に収束される。対物レンズ１０は、光源側から順に第一面１０ａと第二面１０ｂを有する。対物レンズ１０は、図１に示すように両面１０ａ、１０ｂとも非球面である両凸のプラスチック製単レンズである。
【００２５】
上述した通り、第一の光ディスク２０Ａと第二の光ディスク２０Ｂでは、保護層の厚さが異なる。このため、使用されるディスクによって球面収差が変化する。そこで、本実施形態においては、対物レンズ１０の少なくとも一方の面（面１０ａ）に光軸を中心とした複数の微細な段差を有する輪帯状の回折構造を設ける。
【００２６】
図２は、対物レンズ１０の光軸ＡＸを含む面での断面形状の第一面１０ａ近傍の拡大図である。対物レンズ１０における第一面１０ａは、以下のように形成される。第一面１０ａは、光軸の周囲に位置する内側領域１１と、内側領域１１の周囲に位置する外側領域１２とを有する。上記のとおり、内側領域１１および外側領域１２は、複数の微細な輪帯状の段差を有している。そして、各輪帯状の段差は、面１０ａの内側から外側に向かって、換言すれば光軸ＡＸから離れるにつれて、レンズの厚みが増すように形成される。
【００２７】
図２に模式的に示すように、面１０ａの内側領域１１に形成された回折構造は、第一のレーザー光が第一の光ディスク２０Ａの記録面において略無収差で良好に結像し、かつ第二のレーザー光が第二の光ディスク２０Ｂの記録面において略無収差で良好に結像するような回折構造を備えている。
【００２８】
ここで、内側領域１１の大きさは、以下の条件（１）を満たすように構成される。
1.0＜sinθ／NAref＜1.1・・・（１）
但し、θ（ｄｅｇ．）は、第一のレーザー光の光線のうち、内側領域１１の最周辺１３に入射した光線が対物レンズ１０透過後に光軸となす角度（本明細書では、便宜上、収束角度という）を、
ＮＡｒｅｆは、第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録再生に必要な開口数（本明細書では、便宜上、設計開口数という）を、それぞれ表す。
【００２９】
上記の特許文献１や２に例示される従来の光ディスク用対物レンズは、内側領域を透過した光束が第一の光ディスク２０Ａの設計開口数となるように構成されていた。これに対し、条件（１）を満たすように構成される本実施形態の対物レンズ１０の内側領域１１は、設計開口数に対応する面積よりも大きく構成される。つまり、該内側領域１１を透過した光束は第一の光ディスク２０Ａの設計開口数よりも若干大きい状態にある。このように構成することにより、第一の光ディスク２０Ａの記録面上に形成されるスポットの強度を、該ディスク２０Ａに対する情報記録に相応しいレベルまで高くすることができる。
【００３０】
なお、上述したように、対物レンズ１０に入射する各レーザー光は、平行光束になっている。そこで、第一のレーザー光の波長に対する対物レンズ１０の焦点距離をｆ１、光軸ＡＸから内側領域１１の最周辺１３までの高さをＨとすると、上記条件（１）は、下記の条件（２）のように書き換えられる。
1.0＜H／（f1・NAref）＜1.1・・・（２）
【００３１】
また図２に示すように、外側領域１２に形成された回折構造は、複数の輪帯状の段差部（輪帯段差）によって形成される複数の輪帯（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…）を有する。外側領域１２は、個別の非球面係数によって規定される複数の面Ｃ１〜Ｃｎ（ｎは自然数）の集合である。該回折構造は、第二のレーザー光が第二の光ディスク２０Ｂの記録面において良好に結像するような回折構造を備えている。具体的には、外側領域１２は、該領域１２を透過した第二のレーザー光の波面が、内側領域１１を透過した第二のレーザー光の波面と略連続するように構成される。これにより、内側領域１１および外側領域１２を透過する第二のレーザー光は、高ＮＡとなって、第二の光ディスク２０Ｂの記録面上において小径のスポットを形成する。
【００３２】
また、外側領域１２に形成された回折構造は、各輪帯Ｃ１〜Ｃｎのうち少なくとも一つの輪帯を透過した第一のレーザー光の位相が内側領域１１を透過した第一のレーザー光の位相と実質的に逆相であるように構成される。なお、以下の本文では、このような輪帯を特殊輪帯（第一輪帯）という。特殊輪帯を透過した第一のレーザー光は、スポットを肥大化させる作用を有する。なお、特殊輪帯以外の輪帯は、第一のレーザー光が透過するとほとんど何も作用しないか、あるいはスポットを小径化する作用を持つ。該輪帯が、内側領域を透過した第一の波長の光束の位相と実質的に同相の輪帯（第二輪帯）である場合は、透過した第一のレーザー光は、スポットを小径化する作用を持つ。
【００３３】
実質的に逆相であるとは、上記の二つの位相の差φ（ｄｅｇ．）が以下の条件（３）または条件（４）のいずれか一方を満たすことをいう。つまり、外側領域１２に形成される複数の輪帯のうち、該位相差φが以下の条件（３）もしくは条件（４）を満たすような輪帯は、特殊輪帯となる。また、条件（８）を満たす場合、上記二つの位相は実質的に同相となる。
-180°≦φ＜-90°・・・（３）
+90°＜φ≦+180°・・・（４）
-90°＜φ＜+ 90°・・・（８）
【００３４】
ある輪帯の、結像点に対する位相分布から求められる輪帯全体の位相ベクトルの強さをＡ（但し、Ａ≧０）、該位相ベクトルの角度、つまり位相差をφとすると、該輪帯の結像に対する寄与はＡ・ｃｏｓφで表すことができる。従って、位相差φが条件（３）もしくは条件（４）を満たすことにより、Ａ・ｃｏｓφは負の値を採る。この場合、該輪帯を透過した光束の寄与によりスポットの径が大きくなるような作用が発生する。該作用は、位相差φがさらに条件（５）もしくは条件（６）のいずれか一方を満たすことにより、より一層顕著に表れる。
-180°≦φ≦-120°・・・（５）
+120°≦φ≦+180°・・・（６）
【００３５】
上記構成の回折構造を有する対物レンズ１０は、内側領域１１を可能な限り広くしたことにより、第一の光ディスク２０Ａ記録面に形成されるスポットの強度を高くすることができる。加えて、外側領域１２にある輪帯の少なくとも一つを、上記特殊輪帯とすることにより、該スポットの径が絞られすぎるのを抑制することもできる。つまり、対物レンズ１０を使用することにより、第一の光ディスク２０Ａに対する情報の記録再生時における実効的なＮＡが設計開口数ＮＡｒｅｆに略一致する。
【００３６】
上記の実効的なＮＡは、第一の光ディスク２０Ａの記録面上に形成されるスポットの径によって評価することが可能である。具体的には、第一の光ディスク２０Ａに対する情報記録再生時における実効的ＮＡが設計開口数ＮＡｒｅｆに略一致するということは、以下の条件（７）を満たすことを意味する。
0.99＜W1／Wref＜1.01・・・（７）
但し、Ｗｒｅｆは、開口数がＮＡｒｅｆの値を採る対物レンズを想定し、該対物レンズを使用した場合に得られるスポット径を、
Ｗ１は、対物レンズ１０を透過した第一のレーザー光が第一の光ディスク２０Ａの記録面上に形成するスポット径を、それぞれ表す。
【００３７】
なお、第一の光ディスク２０Ａの記録面に形成されるスポットの周囲に表れるサイドローブは、情報の記録再生時におけるＳ／Ｎ比の低下を招く一因となる。そのため、対物レンズ１０は、上記特殊輪帯のうち少なくとも一つを、内側領域１１と外側領域１２の境界近傍に設けることにより、該サイドローブの強度が上昇するのを抑制している。
【００３８】
さらに、実施形態の対物レンズ１０は、外側領域１２の最周辺、つまりレンズ外周に最も近い領域にある輪帯を第二輪帯としている。このような位置に第二輪帯を配置することにより、スポット径を小さくしすぎずに、サイドローブの強度を低減している。
【００３９】
次に上述した実施形態に基づく具体的な実施例を２例提示する。いずれの実施例も保護層の厚みが１．２ｍｍの書き込み可能な第一の光ディスク２０Ａと、保護層の厚みが０．６ｍｍの第二の光ディスク２０Ｂとの互換性を有する光ディスク用対物レンズ１０に関するものである。
【００４０】
【実施例１】
図１は、実施例１の対物レンズ１０を表す概略図である。なお、実施例２の対物レンズも図１に示す対物レンズ１０と略同一である。実施例１の対物レンズ１０の具体的な数値構成は、表１に示されている。
【００４１】
【表１】
表１中、設計波長とは、第一の光ディスク２０Ａおよび第二の光ディスク２０Ｂを記録・再生する際に最も適した波長のことである。なお、表１に示す具体的数値構成は、他の実施例２においても同様である。また、内側領域１１の範囲および外側領域１２に形成される各輪帯の範囲を光軸ＡＸからの高さｈｍｉｎ〜ｈｍａｘで表したのが表２である。
【００４３】
【表２】
表２に示すように、実施例１の対物レンズ１０の外側領域１２は、７個の輪帯Ｃ１〜Ｃ７を備える。なお表２において、内側領域１１のｈｍａｘに該当する値が光軸ＡＸから最周辺１３までの高さＨとなる。
【００４５】
また、対物レンズ１０の第一面１０ａおよび第二面１０ｂは非球面である。その形状は光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＸ（ｈ）、非球面の光軸上での曲率（１／ｒ）をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数をＡ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２として、以下の式で表される。
【数１】
第一面１０ａの非球面形状を規定する円錐係数と非球面係数は、表３に示される。また、第二面１０ｂの非球面形状を規定する円錐係数と非球面係数は、表４に示される。
【００４７】
【表３】
表３に示すように、実施例１の対物レンズ１０の外側領域１２は、輪帯段差によって輪帯Ｃ１から輪帯Ｃ７までの７つの非球面を有する。表３中、d_shiftは、面頂点のシフト量である。面頂点のシフト量とは、図２中、破線で示すように各面を延長して光軸ＡＸと交わる点をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、…とし、これら各点と実際の第一面１０ａが光軸ＡＸと交わる点Ｐ０との距離を意味する。なお、表３における表記Ｅは、１０を基数、Ｅの右の数字を指数とする累乗を表している。以下に示す各表においても同様である。
【００４９】
さらに、対物レンズ１０の第一面１０ａの内側領域１１に形成された回折構造は、以下の光路差関数φ（ｈ）により表される。
【数２】
光路差関数φ（ｈ）は、回折面（第一面１０ａ）上での光軸からの高さｈの点において、回折構造により回折されなかった場合の仮想の光線と、回折構造により回折された光線との光路長差を示す。Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、…はそれぞれ２次、４次、６次、…の係数である。該回折構造を規定する光路差関数係数Ｐ２、…は、表５に示される。ｍは利用する回折光の次数を表し、本実施例ではｍ＝1としている。
【００５１】
【表５】
外側領域１２に形成された各輪帯Ｃ１〜Ｃ７における、位相ベクトルの向きと強さを表６に示す。
【００５３】
【表６】
表６に示すように、実施例１の対物レンズ１０では、輪帯Ｃ１〜Ｃ６が条件（５）、（６）のいずれか一方を満たす特殊輪帯である。つまり輪帯Ｃ１〜Ｃ６は、条件（３）、（４）のいずれか一方も当然満足する。従って、実施例１の対物レンズ１０は、該特殊輪帯の作用によって、内側領域１１を広げたことによるスポットの過度の絞り込みを抑制することができる。なお、外側領域１２の最周辺にある輪帯Ｃ７は、第二輪帯である。該第二輪帯Ｃ７により、スポット径を小さくしすぎることなく、サイドローブの強度を低減することができる。
【００５５】
また、該特殊輪帯のうち、輪帯Ｃ１は内側領域１１の最周辺近傍に位置する。よって、実施例１の対物レンズ１０を使用すれば、サイドローブの強度の上昇を抑制する効果も得られる。図３は、実施例１の対物レンズ１０を使用して第一のレーザー光を第一の光ディスク２０Ａの記録面に集光させることにより得られるスポットの強度を表すグラフである。図３において、横軸がスポット中心からの距離（ｍｍ）を、縦軸が該スポットの中心の強度を１００としたときの相対強度（％）を表す。また、実施例１および後述する実施例２の対物レンズと従来の対物レンズとの比較した結果を表７に示す。図３および表７に示すように、内側領域１１を広く設計したことによりスポット全体の強度が上がっていることが分かる。さらに、該スポットの径は小さくなりすぎておらず、かつスポット中心に最も近いサイドローブ（スポット中心から約±０．００１〜±０．００２ｍｍ）の相対強度は、略５％以下に抑えられている。つまり、実施例１の対物レンズ１０を使用すれば、情報記録再生時にＳ／Ｎ比低下の原因となるサイドローブの強度は有効に抑えつつ、書き込み可能な第一の光ディスク２０Ａに相応しい比較的高い強度かつ適切な径のビームスポットを確保することができる。
【００５６】
【表７】
【実施例２】
実施例２の対物レンズ１０の具体的数値構成、第二面１０ｂの非球面形状を規定する各関数、および第一面１０ａの内側領域１１に形成される回折構造を規定する光路差関数係数は、実施例１と同一であるため、ここでの説明は省略する。内側領域１１の範囲および外側領域１２に形成される各輪帯の範囲を光軸ＡＸからの高さｈｍｉｎ〜ｈｍａｘで表したのが表８である。
【００５８】
【表８】
表８に示すように、実施例２の対物レンズ１０の外側領域１２は、８個の輪帯Ｃ１〜Ｃ８を備える。なお表８において、内側領域１１のｈｍａｘに該当する値が光軸ＡＸから最周辺１３までの高さである。実施例２の対物レンズ１０の第一面１０ａの非球面形状を規定する円錐係数と非球面係数は表９に示される。
【００６０】
【表９】
実施例２の対物レンズ１０の各輪帯Ｃ１〜Ｃ８における、位相ベクトルの向きと強さを表１０に示す。
【００６２】
【表１０】
表１０に示すように、実施例２の対物レンズ１０では、輪帯Ｃ１〜Ｃ７が条件（５）、（６）のいずれか一方を満たす特殊輪帯である。つまり輪帯Ｃ１〜Ｃ７は、条件（３）、（４）のいずれか一方も当然に満たす。従って、実施例１の対物レンズ１０は、該特殊輪帯の作用によって、内側領域１１を広げたことによるスポットの過度の絞り込みを抑制することができる。なお、外側領域１２の最周辺にある輪帯Ｃ８は、第二輪帯である。該第二輪帯Ｃ８により、スポット径を小さくしすぎることなく、サイドローブの強度を低減することができる。
【００６４】
また、各特殊輪帯のうち、輪帯Ｃ１は内側領域１１の最周辺近傍に位置する。よって、実施例２の対物レンズ１０も実施例１の対物レンズと同様に、サイドローブの強度の上昇を抑制する効果も得られる。図４は、実施例２の対物レンズ１０を使用して第一のレーザー光を第一の光ディスク２０Ａの記録面に集光させることにより得られるスポットの強度を表すグラフである。図４において、横軸がスポット中心からの距離（ｍｍ）を、縦軸が該スポットの中心の強度を１００としたときの相対強度（％）を表す。図４に示すように、実施例２の対物レンズ１０も上記の実施例１と同様、サイドローブの強度の上昇を抑制するという効果が得られる。
【００６５】
なお、既に示した表７からわかるように、実施例１および実施例２の対物レンズ１０は、条件（１）と条件（２）をともに満たす。つまり各実施例の対物レンズ１０は、内側領域１１の最周辺１３をＣＤの設計開口数に対応する位置よりもレンズ外周側に設ける。換言すれば第一の光ディスク２０Ａと第二の光ディスク２０Ｂに対して互換性を持たせるための内側領域１１の面積が大きく構成されている。該構成により、より強度の高いスポットが第一の光ディスク２０Ａの記録面で形成される。表１０からも、従来例１の対物レンズによって得られるスポットの強度および中心強度よりも、本発明に係る各実施例の対物レンズ１０によって得られるスポットの強度のほうが強いことがわかる。
【００６６】
スポットの強度を高める一方で該スポットが絞られすぎる現象を、各実施例中において既述した特殊輪帯の作用によって抑制することにより、各実施例の対物レンズ１０を透過した光束によって形成されるスポットは、条件（７）を満たす。つまり、従来例１の対物レンズと略同等の径のスポットを第一の光ディスクの記録面上に形成することができる。
【００６７】
以上が本発明の実施例である。なお、上記の各実施例はあくまでも本発明に係る対物レンズの一例である。つまり本発明に係る対物レンズは、各実施例の具体的数値構成に限定されるものではない。例えば回折構造を設ける面は、第一面１０ａではなく、第二面１０ｂであってもよい。また、第一面と第二面の両方に回折構造を設けても良い。
【００６８】
さらには、表１の設計開口数も例示である。つまり本発明に係る対物レンズは、書き込み可能な第一の光ディスク２０Ａに必要な比較的高いＮＡ（０．５０以上）を該ディスク２０Ａに対する設計開口数とすることができる。同様に、本発明に係る対物レンズは、第二の光ディスク２０Ｂに必要な高いＮＡ（０．６２以上）を該ディスク２０Ｂに対する設計開口数とすることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、保護層の比較的厚い情報記録可能な光ディスクに対する情報の記録再生に好適な径と強度を持つスポットを形成可能なＮＡの光束を生成する光ディスク用対物レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光ディスク用対物レンズを表す図である。
【図２】本発明の実施形態の光ディスク用対物レンズの光軸を含む面での断面形状の第一面近傍の拡大図である。
【図３】実施例１の対物レンズを透過した第一のレーザー光が第一の光ディスクの記録面近傍で形成するスポット中心からの距離と光強度との関係を表すグラフである。
【図４】実施例２の対物レンズを透過した第一のレーザー光が第一の光ディスクの記録面近傍で形成するスポット中心からの距離と光強度との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１０ 対物レンズ
１１ 内側領域
１２ 外側領域
２０Ａ 第一の光ディスク
２０Ｂ 第二の光ディスク
Claims (7)
- 少なくとも一面に設けられた輪帯状の回折構造を利用することにより、記録密度が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対して互換性を有する光ディスク用対物レンズにおいて、
前記輪帯状の回折構造を有する面は、
第一の光ディスクに対する情報記録再生時に使用する第一の波長の光束、および前記第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報記録再生時に使用する第二の波長の光束のどちらが入射しても、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束させる内側領域と、
前記第二の波長の光束が入射した場合には、前記内側領域を透過した前記第二の波長の光束と略連続の波面を形成し、かつ略無収差の状態で前記第二の光ディスクの記録面上に収束させる外側領域と、
を有し、
前記外側領域は、複数の輪帯を有し、
前記複数の輪帯のうち少なくとも一つの輪帯は、前記外側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相が前記内側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相と実質的に逆相となるように設計され、該外側領域と該内側領域の境界近傍に設けられた第一の輪帯であり、
前記複数の輪帯のうち前記第一の輪帯以外の輪帯は、透過する前記第一の波長の光束が各光ディスクの記録面上のスポットの径に実質的に作用しないように、または、該外側領域を透過した該第一の波長の光束の位相が前記内側領域を透過した該第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるように設計された第二の輪帯であり、
前記第一の波長の光束のうち、前記内側領域の最周辺に入射した光線の前記光ディスク用対物レンズ透過後の収束角度をθ（ｄｅｇ．）、前記第一の光ディスクに対する情報の記録再生に必要な開口数をＮＡｒｅｆとしたとき、以下の条件（１）、
１．０＜ｓｉｎθ／ＮＡｒｅｆ＜１．１・・・（１）
を満たし、かつ
開口数がＮＡ ｒｅｆ の値をとる光ディスク用対物レンズを使用した場合に前記第一の波長の光束が前記第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ ｒｅｆ 、前記光ディスク用対物レンズを透過した第一の波長の光束が前記第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ１、とするとき、以下の条件（７）、
０．９９＜Ｗ１／Ｗ ｒｅｆ ＜１．０１・・・（７）
を満たすことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。 - 少なくとも一面に設けられた輪帯状の回折構造を利用することにより、記録密度が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対して互換性を有する光ディスク用対物レンズにおいて、
前記輪帯状の回折構造を有する面は、
第一の光ディスクに対する情報記録再生時に適した波長を有する第一の波長の光束、および前記第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報記録再生時に適した波長を有する第二の波長の光束のどちらが入射しても、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束させる内側領域と、
前記第二の波長の光束が入射した場合には、前記内側領域を透過した前記第二の波長の光束と略連続の波面を形成し、かつ略無収差の状態で前記第二の光ディスクの記録面上に収束させる外側領域と、
を有し、
前記第一の波長の光束は該光ディスク用対物レンズに平行光束として入射するように構成されており、
前記外側領域は、複数の輪帯を有し、
前記複数の輪帯のうち少なくとも一つの輪帯は、前記外側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相が前記内側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相と実質的に逆相となるように設計され、該外側領域と該内側領域の境界近傍に設けられた第一の輪帯であり、
前記複数の輪帯のうち前記第一の輪帯以外の輪帯は、透過する前記第一の波長の光束が各光ディスクの記録面上のスポットの径に実質的に作用しないように、または、該外側領域を透過した該第一の波長の光束の位相が前記内側領域を透過した該第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるように設計された第二の輪帯であり、
前記第一の波長に対する該光ディスク用対物レンズの焦点距離をｆ１、光軸から前記内側領域の最周辺までの高さをＨ、前記第一の光ディスクに対する情報の記録再生に必要な開口数をＮＡｒｅｆとしたとき、以下の条件（２）、
１．０＜Ｈ／（ｆ１・ＮＡｒｅｆ）＜１．１・・・（２）
を満たし、かつ
開口数がＮＡ ｒｅｆ の値をとる光ディスク用対物レンズを使用した場合に前記第一の波長の光束が前記第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ ｒｅｆ 、前記光ディスク用対物レンズを透過した第一の波長の光束が前記第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ１、とするとき、以下の条件（７）、
０．９９＜Ｗ１／Ｗ ｒｅｆ ＜１．０１・・・（７）
を満たすことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。 - 前記外側領域の外周近傍に、該外側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相が前記内側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるような前記第二の輪帯を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の光ディスク用対物レンズ。
- 少なくとも一面に設けられた輪帯状の回折構造を利用することにより、記録密度が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対して互換性を有する光ディスク用対物レンズにおいて、
前記輪帯状の回折構造を有する面は、
第一の光ディスクに対する情報記録再生時に使用する第一の波長の光束、および前記第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報記録再生時に使用する第二の波長の光束のどちらが入射しても、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束させる内側領域と、
前記第二の波長の光束が入射した場合には、前記内側領域を透過した前記第二の波長の光束と略連続の波面を形成し、かつ略無収差の状態で前記第二の光ディスクの記録面上に収束させる外側領域と、
を有し、
前記外側領域は、
前記外側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相が前記内側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相と実質的に逆相となるような第一の輪帯と、
前記外側領域の外周近傍に設けられ、該外側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相が前記内側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるような第二の輪帯と、
を有し、
前記第一の波長の光束のうち、前記内側領域の最周辺に入射した光線の前記光ディスク用対物レンズ透過後の収束角度をθ（ｄｅｇ．）、前記第一の光ディスクに対する情報の記録再生に必要な開口数をＮＡｒｅｆとしたとき、以下の条件（１）、
１．０＜ｓｉｎθ／ＮＡｒｅｆ＜１．１・・・（１）
を満たし、かつ
開口数がＮＡ ｒｅｆ の値をとる光ディスク用対物レンズを使用した場合に前記第一の波長の光束が前記第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ ｒｅｆ 、前記光ディスク用対物レンズを透過した第一の波長の光束が前記第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ１、とするとき、以下の条件（７）、
０．９９＜Ｗ１／Ｗ ｒｅｆ ＜１．０１・・・（７）
を満たすことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。 - 少なくとも一面に設けられた輪帯状の回折構造を利用することにより、記録密度が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対して互換性を有する光ディスク用対物レンズにおいて、
前記輪帯状の回折構造を有する面は、
第一の光ディスクに対する情報記録再生時に適した波長を有する第一の波長の光束、および前記第一の光ディスクよりも記録密度が相対的に高い第二の光ディスクに対する情報記録再生時に適した波長を有する第二の波長の光束のどちらが入射しても、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束させる内側領域と、
前記第二の波長の光束が入射した場合には、前記内側領域を透過した前記第二の波長の光束と略連続の波面を形成し、かつ略無収差の状態で前記第二の光ディスクの記録面上に収束させる外側領域と、
を有し、
前記第一の波長の光束は該光ディスク用対物レンズに平行光束として入射するように構成されており、
前記外側領域は、
前記外側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相が前記内側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相と実質的に逆相となるような第一の輪帯と、
前記外側領域の外周近傍に設けられ、該外側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相が前記内側領域を透過した前記第一の波長の光束の位相と実質的に同相となるような第二の輪帯と、
を有し、
前記第一の波長に対する該光ディスク用対物レンズの焦点距離をｆ１、光軸から前記内側領域の最周辺までの高さをＨ、前記第一の光ディスクに対する情報の記録再生に必要な開口数をＮＡｒｅｆとしたとき、以下の条件（２）、
１．０＜Ｈ／（ｆ１・ＮＡｒｅｆ）＜１．１・・・（２）
を満たし、かつ
開口数がＮＡ ｒｅｆ の値をとる光ディスク用対物レンズを使用した場合に前記第一の波長の光束が前記第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ ｒｅｆ 、前記光ディスク用対物レンズを透過した第一の波長の光束が前記第一の光ディスクの記録面上に形成するスポット径をＷ１、とするとき、以下の条件（７）、
０．９９＜Ｗ１／Ｗ ｒｅｆ ＜１．０１・・・（７）
を満たすことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。 - 請求項１から請求項５のいずれかに記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記実質的に逆相とは、前記第一の輪帯を透過した前記第一の波長の光束の位相と、前記内側領域を透過した第一の波長の光束の位相との位相差をφ（ｄｅｇ．）とすると、該位相差φが以下の条件（３）、または条件（４）、
−１８０°≦φ＜−９０°・・・（３）
＋９０°＜φ≦＋１８０°・・・（４）
のいずれか一方を満たすことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。 - 請求項６に記載の光ディスク用対物レンズにおいて、
前記位相差φは、さらに以下の条件（５）、または条件（６）、
−１８０°≦φ≦−１２０°・・・（５）
＋１２０°≦φ≦＋１８０°・・・（６）
のいずれか一方を満たすことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003061556A JP4448661B2 (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 光ディスク用対物レンズ |
| US10/790,737 US6873475B2 (en) | 2003-03-07 | 2004-03-03 | Objective lens for optical discs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003061556A JP4448661B2 (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 光ディスク用対物レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004271829A JP2004271829A (ja) | 2004-09-30 |
| JP4448661B2 true JP4448661B2 (ja) | 2010-04-14 |
Family
ID=32923637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003061556A Expired - Fee Related JP4448661B2 (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 光ディスク用対物レンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6873475B2 (ja) |
| JP (1) | JP4448661B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4148509B2 (ja) * | 2003-03-03 | 2008-09-10 | Ｈｏｙａ株式会社 | 光ディスク用対物レンズ |
| WO2005006321A1 (ja) * | 2003-07-11 | 2005-01-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光ピックアップ用レンズ装置及びそれを用いた情報記録再生装置 |
| JP2007287250A (ja) * | 2006-04-18 | 2007-11-01 | Pentax Corp | 光ディスク用光学系 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6088322A (en) * | 1998-05-07 | 2000-07-11 | Broome; Barry G. | Single objective lens for use with CD or DVD optical disks |
| JP3385213B2 (ja) * | 1998-05-29 | 2003-03-10 | ペンタックス株式会社 | 光ヘッド用対物レンズ |
| CN1214376C (zh) * | 1998-06-26 | 2005-08-10 | 宾得株式会社 | 光学拾像装置的物镜 |
| CN1221956C (zh) * | 1999-11-18 | 2005-10-05 | 柯尼卡株式会社 | 光拾取装置及物镜 |
| JP2001216674A (ja) | 1999-11-22 | 2001-08-10 | Asahi Optical Co Ltd | 光ヘッド用対物レンズ |
| US6480344B1 (en) * | 1999-11-22 | 2002-11-12 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Objective lens for optical pick-up |
| JP3689328B2 (ja) | 1999-12-28 | 2005-08-31 | ペンタックス株式会社 | 光ヘッド用対物レンズ |
| US6594222B2 (en) * | 1999-12-28 | 2003-07-15 | Pentax Corporation | Objective lens for optical pick-up |
| JP4595184B2 (ja) * | 2000-10-02 | 2010-12-08 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 光ピックアップ装置及び対物レンズ |
| TW535001B (en) * | 2001-06-13 | 2003-06-01 | Pentax Corp | Objective lens for optical pick-up |
-
2003
- 2003-03-07 JP JP2003061556A patent/JP4448661B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-03-03 US US10/790,737 patent/US6873475B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004271829A (ja) | 2004-09-30 |
| US20040174615A1 (en) | 2004-09-09 |
| US6873475B2 (en) | 2005-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101039021B1 (ko) | 대물 렌즈, 광 픽업 장치, 광 기록·재생 장치 | |
| JP5199655B2 (ja) | 光情報記録再生装置用対物レンズおよび光情報記録再生装置 | |
| JP4170231B2 (ja) | 光ディスク用対物レンズ | |
| JP4448661B2 (ja) | 光ディスク用対物レンズ | |
| JP4328562B2 (ja) | 光ピックアップ用対物レンズおよび光ピックアップ装置 | |
| JP2009123316A (ja) | 対物レンズ、これを備えた光ピックアップ装置、およびこの光ピックアップ装置を搭載した光記録媒体記録および／または再生装置 | |
| JP4148509B2 (ja) | 光ディスク用対物レンズ | |
| JP4849979B2 (ja) | 光情報記録再生装置用対物レンズおよび光情報記録再生装置 | |
| JP4488334B2 (ja) | 光ディスク用対物レンズ | |
| JP4744832B2 (ja) | 対物レンズ | |
| JP2002048972A (ja) | 光ヘッド用対物レンズ | |
| JP4384555B2 (ja) | 光ピックアップ用対物レンズおよび光ピックアップ装置 | |
| JP4562327B2 (ja) | 光ヘッドの光学系および光ヘッド用対物レンズ | |
| JP4443293B2 (ja) | 光ディスク用光学系および光ディスク用対物レンズ | |
| JP2007305256A (ja) | 対物レンズ光学系、光ピックアップ光学系 | |
| JP4504875B2 (ja) | 光ピックアップ用対物レンズおよび光ピックアップ装置 | |
| JP4849905B2 (ja) | 光ピックアップ光学系、対物レンズおよび光ピックアップ装置 | |
| JP2009301696A (ja) | 対物レンズ、光ピックアップ装置、光記録・再生装置 | |
| JP4443368B2 (ja) | 対物レンズ | |
| JP2004103216A (ja) | 光ディスク用光学系および光ディスク用ヘッド装置 | |
| JP5466620B2 (ja) | 対物レンズ | |
| JP2005050433A (ja) | 対物レンズ及び光ヘッド装置 | |
| JP2003322793A (ja) | 光ヘッド用対物レンズ | |
| JP4384549B2 (ja) | 光ディスク用光学系 | |
| JP2007287250A (ja) | 光ディスク用光学系 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050304 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080306 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080424 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080428 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081104 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081226 |
|
| 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: 20100115 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100125 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130129 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4448661 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140129 Year of fee payment: 4 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |