JP4517407B2 - 光情報記録媒体の記録再生用光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光源から出射した光束を集光光学系で情報記録面に集光させ、光情報記録媒体上に情報を記録再生する光情報記録媒体の記録再生方法、該方法を実施するための光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザの実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（光ディスクとも云う）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤの開発がなされた。このＤＶＤでは、６３５ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。また、上述したＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光ディスク、例えばＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）ＬＤ（レーザディスク）ＭＤ（ミニディスク）ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化されて普及している。表１に種々の光ディスクの透明基板の厚さと、必要開口数を示す。
【表１】
【０００３】
上記光情報記録媒体中、ＣＤ−Ｒについては光源波長λ＝７８０ｎｍである必要があるが、他の光ディスクにおいては、表１に記載した光源波長以外の波長の光源を使用することが出来、使用する波長に応じて必要開口数が変わり、例えば、ＣＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．７３、ＤＶＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．０６で近似されることはよく知られている。
【０００４】
このように、サイズ、基板厚、記録密度、使用波長などが種々異なる様々な光ディスクに対応するため、異なる光ディスクそれぞれに対応した集光光学系を備え、記録再生する光ディスクにより集光光学系を切替る光ピックアップ装置が提案されている。しかし、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となり、コスト高を招くばかりでなく、集光光学系を切替るための駆動機構が必要となり装置が複雑化し、その切替精度も要求されると云う問題がある。
【０００５】
そこで、１つの集光光学系によって複数の光ディスクを記録再生する光ピックアップ装置が種々提案されている。
その１つとして特開平７−３０２４３７号公報には、対物レンズの屈折面をリング状の複数領域に分割し、各々の分割面が厚さの異なる光ディスクのうちの１つにビームを結像させることにより、記録再生する光ピックアップ装置が開示されている。
【０００６】
また、特開平７−５７２７１号公報には、透明基板の厚さｔ１の第１の光ディスクのときには、集光されるビームの有する波面収差が０．０７λ以下となるように設計した対物レンズを用い、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクのときには少しデフォーカスした状態で集光スポットを形成する光ピックアップ装置が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−３０２４３７号公報開示の光ピックアップ装置は、１つの対物レンズで２つの焦点に入射光量を分割するため、レーザ出力を大きくする必要があり、コスト高を招く。また、特開平７−５７２７１号公報開示の光ピックアップ装置は、第２光ディスク記録再生時にはサイドローブによるジッターの増加が起こる。特に、第１の光ディスクで波面収差が０．０７λ以下とされた対物レンズで、第２光ディスクをむりやり記録再生しているため、第２光ディスクの記録再生可能な開口数には限界が生じる。
【０００８】
本発明は、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を記録再生出来、低コストかつ簡素な構成で実現でき、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できる光情報記録媒体の記録再生方法、該方法を実施するための光ピックアップ装置および該ピックアップ装置のための対物レンズを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を出射する第１光源と、波長λ2(ただしλ2≠λ1)の光束を出射する第２光源と、集光光学系とを有し、第１光情報記録媒体に対して、前記波長λ1の光束を前記集光光学系で厚さｔ1の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録再生し、前記第１光情報記録媒体とは異なる第２光情報記録媒体に対して、前記波長λ2の光束を前記集光光学系で厚さｔ2(ただし、厚さｔ2≠ｔ1)の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録再生する光ピックアップ装置において、前記集光光学系を構成する少なくとも１つの光学面を前記光学面の中央に位置する光軸近傍の第１分割面と、前記第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割された光学面で構成し、前記第２分割面は少なくとも前記波長λ1の光束又は前記波長λ2の光束を回折し、前記第１光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面および前記第３分割面を通過した光束および前記第２分割面で回折された光束又は前記分割面を透過した光束によりビームスポットを形成し、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面を通過した光束及び前記第２分割面を透過した光束又は前記第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成し、前記第１光情報記録媒体の記録再生の際に前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ1の光束の回折次数と、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ2の光束の回折次数とは、異なっており、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第３分割面を通過した光束はフレアとなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の対物レンズは、波長λ1の光束を出射する第１光源と、波長λ2(ただしλ2≠λ1)の光束を出射する第２光源と、対物レンズとを有し、第１光情報記録媒体に対して、前記波長λ1の光束を前記対物レンズで厚さｔ1の透明基板を介して情報記録面集光させ、情報記録面上に情報を記録再生し、前記第１情報記録媒体とは異なる第２光情報記録媒体に対して、前記波λ2の光束を前記対物レンズで厚さｔ2(ただし、厚さｔ2≠ｔ1)の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録再生する光ピックアップ装置で用いられる対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくとも１つの光学面は、前記光学面の中央に位置する光軸近傍の第１分割面と、前記第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割され、前記第２分割面は少なくとも前記波長λ1の光束又は前記波長λ2の光束を回折し、前記第１光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面および前記第３分割面を通過した光束および前記２分割面で回折された光束又は前記第２分割面を透過した光束によりビームスポットを形成し前記第２光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面を通過した光束及び前記第２分割面を透過した光束又は前記第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成し前記第１光情報記録媒体の記録再生の際に前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ1の光束の回折次数と、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ2の光束の回折次数とは、異なっており、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第３分割面を通過した光束はフレアとなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記の分割面は、対物レンズに設けることが出来、光学面の中央に位置する光軸近傍の第１分割面と、該第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割された光学面で構成し、
透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録再生の際には上記第１分割面および第３分割面を通過した光束および第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成し、
透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録再生の際には上記第１分割面を通過した光束および第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成するようにすることが出来る。
【００１２】
このとき、対物レンズは、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録再生に必要な光情報記録媒体側の開口数ＮＡ１の範囲内において、厚さｔ１の透明基板を介して第１光情報記録媒体に集光させた光束の最良波面収差が、０．０５λｒｍｓ以下となるように第１非球面と共通屈折面とを設計すると共に、
透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体に１次光により集光させた光束の球面収差の発生量が、第２の光情報記録媒体に第１非球面を介して集光させたときの球面収差の発生量より少なくなるように、前記共通屈折面に対する第１回折面を、その光軸側縁の開口数が０．３５以上であるように設計する。
第１光情報記録媒体の記録再生を行なう場合、回折面によって回折された第２光情報記録媒体用の光束がフレアとなるのを避けることは出来ない。対物レンズへの入射光束が、ガウシアン分布であれば、光軸付近の光強度が大きいので、開口数を小さくすればこの強度の大きい部分を回折することとなり、スポット光量が不足し、一方、ボトムジッターが悪化する。従って、第２分割面である回折面の光軸側縁の開口数は０．３５以上であることが望ましい。
これら第１非球面と第１回折面とを、上記第２光情報記録媒体の記録再生に必要な対物レンズの情報記録面側の開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）としたとき、上記第１非球面の上記ＮＡ２近傍の光束が通過する部分に上記第１回折面が位置するように合成する。
このとき、上記第１非球面の軸上曲率半径と、上記第１回折面の軸上曲率半径とを同一として設計することが好ましく、
上記第１非球面は、合成する第１回折面よりも光軸側に位置する第１非球面を通過し、透明基板の厚さがｔ２の第２光情報記録媒体に集光させた光束の最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下であることが望ましい。
対物レンズの構成は、実施例の説明中でより具体的に記載にする。
【００１３】
【実施例】
以下図面を参照して、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例に先立ち、本発明を実施する光ピックアップ装置について説明する。図５は本発明を実施する光ピックアップ装置の構成を示す概念図であり、光ピックアップ装置１０は光源である半導体レーザ１１、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４λ板１４、絞り１７、対物レンズ１６、非点収差素子であるシリンドリカルレンズ１８、光検出器３０、およびフォーカス制御およびトラッキング制御のための２次元アクチュエータ１５などからなる。
【００１４】
光源である半導体レーザ１１からの光束は、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３および１／４λ板１４を透過して円偏光の平行光束となり、絞り１７により絞られ、対物レンズ１６によって光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。情報記録面２２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズ１６、１／４λ板１４、コリメータレンズ１３により収束光となり、偏光ビームスプリッタ１２で反射し、シリンドリカルレンズ１８を経て光検出器３０に入射する。その出力信号を用いて光ディスク２０に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。一方、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して合焦検出やトラック検出を行なう。光検出器３０からの出力を用いて周知のように図示しない演算回路によってフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が生成され、このフォーカスエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ１５が、光束を情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を光軸方向に移動させ、同時にトラッキングエラー信号に基づいて光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を光軸と垂直な方向に移動させる。
【００１５】
このような光ピックアップ装置１０において、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスク、例えばＤＶＤ（ｔ１＝０．６mm）を記録再生する際には、ビームスポットが最小錯乱円を形成するよう（ベストフォーカス）に対物レンズ１６を、２次元アクチュエータ１５により駆動する。この対物レンズ１６を用いて、透明基板の厚さがｔ１と異なるｔ２（好ましくはｔ２＞ｔ１）で情報記録密度が第１光ディスクよりも低い第２光ディスク、例えばＣＤ（ｔ２＝１．２mm）を記録再生する際には、透明基板の厚さが異なる（好ましくはお大きくなる）ことで球面収差が発生し、ビームスポットが最小錯乱円となる位置（近軸焦点位置より後方の位置）では、スポットサイズが大きく第２光ディスクのピット（情報）を読むことは出来ない。しかしながら、この最小錯乱円となる位置より対物レンズ１６に近い前側位置（前ピン）では、スポット全体の大きさは最小錯乱円よりも大きいが、中央部に光量が集中した核と、核の周囲に不要光であるフレアとが形成される。この核を第２光ディスクのピット（情報）を読むために利用し、第２光ディスク記録再生時には、対物レンズ１６をデフォーカス（前ピン）状態になるように２次元アクチュエータ１５を駆動する。
【００１６】
次に、上記のような透明基板の厚さが異なる第１光ディスクと第２光ディスクを１つの光ピックアップ装置１０で再生するために、対物レンズ１６に本発明を実施した例を説明する。図１は、対物レンズ１６を模式的に示した断面図である。なお、一点鎖線は光軸を示している。図示の第１光ディスク２０は、その透明基板の厚さｔ１は、第２の光ディスクの透明基板の厚さｔ２よりも薄く、情報記録密度は第２光ディスクよりも大きい。
【００１７】
本実施例において、対物レンズ１６は、光源側の面Ｓ１および光ディスク２０側の屈折面Ｓ２は共に非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。また、対物レンズ１６の光源側の面Ｓ１は光軸と同心状に複数（本実施例では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成されている。分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設けて、かつ第２分割面Ｓｄ２にはホログラムが形成されている。この対物レンズ１６において、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクに記録された情報の再生および第２光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１より外側の第２分割面Ｓｄ２で回折される光束（第２光束）は主に０次光、すなわち透過光が第１光ディスクおよび１次回折光が第２ディスクに記録された情報の再生に利用し、第２分割面Ｓｄ２より外側の第３分割面Ｓｄ３を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクに記録された情報の再生に利用するような形状となっている。
【００１８】
このように、光源から出射される光束を、光軸近傍の第１光束を第１光ディスクの再生および第２光ディスクの再生に利用し、第１光束より外側の第２光束を第１光ディスクおよび第２光ディスクの再生に利用し、第２光束より外側の第３光束を主に第１光ディスクの再生に利用することにより、光源からの光を光量損失を抑えつつ、１つの集光光学系で複数（本実施例では２つ）の光ディスクの再生が可能となる。しかもこの場合、第２光ディスクの再生時には第３光束の大部分は不要光であるが、この不要光が第２光ディスクの再生には利用されないので、絞り１７を第１光ディスクの再生に必要な開口数にしておくだけで、絞り１７の開口数を変える手段を何ら必要とせずに再生することが出来る。
【００１９】
さらに詳述すると、本実施例の対物レンズ１６は、第１光ディスクを再生する際には（図２参照）第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３を通過する第１光束および第３光束（斜線で示される光束）および第２分割面Ｓｄ２の０次回折光は、ほぼ同一の第１結像位置に結像し、その波面収差（第２分割面Ｓｄ２を通過する第２光束を除いた波面収差）は、０．０５λｒｍｓ以下となっている。ここでλは光源の波長である。
これにより、第１光束、第２光束および第３光束で第１光ディスクの再生が行なわれる。
【００２０】
このとき、第２分割面Ｓｄ２を通過する第２光束の１次回折光（破線で示される光束）は、第１結像位置とは異なった第２結像位置に結像する。この第２結像位置は第１結像位置を０（零）として、それより対物レンズ１６側を負、その反対側を正とすると、第１結像位置から−２７μｍ以上−４μｍ以下の距離にする（第２結像位置を第１結像位置より対物レンズに近付ける。）。この下限−２７μｍを越えると、球面収差の補正し過ぎとなり、第１光ディスクの再生時のスポット状況が悪くなり、また、上限−４μｍを越えると、第２光ディスクの再生時のスポット径、サイドローブが大きくなる。なお、本実施例では、ｔ１＜ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、第２結像位置を第１結像位置から−２７μｍ〜−４μｍとしたが、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＜ＮＡ２の場合は、第２結像位置を第１結像位置から４μｍ〜２７μｍにする。
【００２１】
また、上記の対物レンズ１６を所定の厚さ（ｔ２＝１．２mm）の透明基板を有する第２光ディスクの再生に使用する際には、図２に示すように対物レンズ１６６に入射する所定の光束（平行光束）の場合、第１光束（右肩上がりの斜線で示す）のうち光軸近傍を通過する光線が光軸と交わる位置と、光軸と直交する方向で第１分割面Ｓｄ１の端部（第２分割面Ｓｄ２側）を通過する光線が光軸と交わる位置との間に、第２光束（右肩下がりの斜線で示す）の１次回折光が光軸と交わる（結像する）ようになる。よって、第１光束および第２光束は、第２光ディスクの情報記録面近傍に集光され、第２光ディスクの再生が行なわれる。このとき、第３光束（途中まで破線で示される）はフレアとなるが、第１光束および第２光束で形成される核により第２光ディスクの再生が可能となる。
【００２２】
換言すると、本発明は、開口数の小さい光軸近傍を通過する第１光束を、再生できる全ての光ディスクの再生に利用し、また、第１分割面より外側を通過する第２光束を再生する各光ディスクに対応するように分け、分けられた各光束を各光ディスク（本実施例では第１、第２光ディスク）の再生に利用する。さらに、光ディスクの情報を再生するために必要な開口数が大きい方の光ディスク（本実施例では第１光ディスク）の再生には分けられた光束のうち第１光束から離れた光束（本実施例では第３光束）を利用する。
【００２３】
このような光学系（本実施例では対物レンズ１６）を用いると、透明基板の厚さが異なる複数のディスクを１つの光学系で再生することが可能となり、また、任意に分割面径を設定できることにより、第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２を大きくすることが出来る。また、光軸近傍の光束を複数の光ディスクの再生に利用することで、光源からの光束の光量損失が少なくなる。しかも、第２光ディスク再生時には、ビームスポットのサイドローブを減少させ、ビーム強度の強い核を形成し、正確な情報が得られる。さらに、絞り１７の開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数のディスクを１つの集光光学系で再生することができる。
【００２４】
なお、本実施例では、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３および回折面を対物レンズ１６の光源側の面Ｓ１に設けたが、ディスク２０側の屈折面に設けてもよく、また、他の集光光学系の光学素子（例えば、コリメータレンズ１３など）の１つにこのような機能を持たせてもよく、さらに、新たにこのような機能を有する光学素子を光路上に設けてもよい。また、各分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の機能を異なる光学素子に分解して設けてもよい。
【００２５】
また、本実施例では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６を用いたが、コリメータレンズ１３がなく、光源からの発散光が直接または発散光の発散度合いを減じるレンズを介した発散光が入射するような対物レンズや、光源からの光束を収斂光に変更するカップリングレンズを用い、その収斂光が入射するような対物レンズに適用してもよい。
【００２６】
また、本実施例では、面Ｓ１を３つの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３で構成したが、これに限らず、少なくとも３つ以上の分割面で構成すればよい。たとえば、面Ｓ１を５つの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ５で構成したこの場合、第２および第４分割面をホログラムとし、第３分割面と第４分割面の境界の開口数をＮＡ３、第４分割面と第５分割面との境界の開口数をＮＡ４としたとき、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ＮＡ２）、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２の条件を満足することが好ましい。これにより、第１ディスクに集光させる光スポットの強度を落とすことなく、第２光ディスクとしてより大きな必要開口数のディスクを再生することが出来る。さらに、ＮＡ３の上限はＮＡ３＜１．１（ＮＡ２）であることが実用上好ましく、またＮＡ３の下限は０．８０（ＮＡ２）＜ＮＡ３が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）＜ＮＡ３であることが実用上好ましい。また、ＮＡ４−ＮＡ３の上限は、ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１であることが好ましい。
【００２７】
また、本実施例では、光源から対物レンズ１６を見たときに、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心円状の環形状のホログラムを設けたが、これに限られず、フレネルで構成してもよい。なお、０次光と１次光とに分けた光束の一方を第１光ディスクの再生に利用し、他方を第２光ディスクの再生に利用する。このとき、第２光ディスクの再生に利用する光束の光量を大きくしてもよい。さらに、主に０次光と１次光とを利用する回折面を設けたが、１次光と２次光を利用する回折面としたり、高次光を利用する回折面としてもよい。
【００２８】
また、本実施例において、第１ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ１の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすだけでなく、さらに、第２光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ２の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすことにより、第２光ディスクの再生信号を良好にすることが出来る。
【００２９】
次に、第２の実施例について、対物レンズ１６の球面収差図を模式的に示した図である図３を参照して説明する。図３において（ａ）は第１ディスクを再生、すなわち厚さｔ１の透明基板を介したときの球面収差であり、（ｂ）は第２ディスクを再生、すなわち、厚さｔ２（本実施例ではｔ２＞ｔ１）の透明基板を介したときの球面収差である。ここで、第１光ディスクの情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ１、第２光ディスクの情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）、対物レンズ１６の分割面Ｓｄ１とＳｄ２との境界を通過する光束の光ディスク側の開口数をＮＡＬ、対物レンズ１６の分割面Ｓｄ２とＳｄ３との境界を通過する光束の光ディスク側の開口数をＮＡＨとする。
【００３０】
なお、第２の実施例は上記の第１実施例として記載した対物レンズ１６を別の観点（球面収差、形状、波面収差など）から見たものであって、以下に記載しない部分は上記実施例と同様である。
【００３１】
上記第１実施例のような対物レンズ１６は、まず、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるように第１屈折面Ｓ１の第１非球面（輪帯状分割面）と第２屈折面Ｓ２（共通屈折面）を設計する。この設計により得られたレンズの球面収差が図３（ａ）である。そして、０次光は第１光ディスク使用時には球面収差に影響を与えず、１次回折光はこの第１非球面を有するレンズを介して透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光ディスクに集光させたときの球面収差の発生量（図３（ｃ））よりも、少ない球面収差となるように第２屈折面Ｓ２（共通屈折面）はそのままで第１回折面を設計する。このとき第１回折面の近軸曲率半径と第１非球面の近軸曲率半径とは同じにすることが、デフォーカス状態で再生を行なう第２光ディスクの再生を良好に行なうために好ましい。この設計により得られたレンズの第２光ディスクに集光させたときの球面収差が図３（ｄ）であり、また、このレンズで第１光ディスクに集光させたときのレンズの収差図が図３（ａ）である。そして、この第１非球面の第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍で第１回折面を合成する。
【００３２】
従って、この対物レンズ１６の屈折面Ｓ１における面形状としては、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１と第１分割面Ｓｄ１より外側の第３分割面Ｓｄ３とは同じ非球面形状（第１非球面）となり、その第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３との間（第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２近傍、すなわち、ＮＡＬ〜ＮＡＨ）の第２分割面Ｓｄ２は、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３とは異なる面形状となる。得られたレンズが本実施例の対物レンズ１６となり、この対物レンズ１６を用いて第１光ディスクに集光させたときの球面収差図は図３（ａ）となり、第２光ディスクに集光させたときの球面収差図は図３（ｂ）となる。
【００３３】
上述したように、本実施例において得られた対物レンズ１６は、開口数ＮＡ２の近傍の少なくとも２つの開口位置（ＮＡＬとＮＡＨ）で、透明基板の厚さが異なる複数のディスクを１つの集光光学系で再生できるように、球面収差が不連続に変化するように構成している。このように球面収差が不連続に変化するようにしたので、各々の開口数の範囲（本実施例では光軸〜ＮＡＬの第１分割面、ＮＡＬからＮＡＨの第２分割面、ＮＡＨ〜ＮＡ１の第３分割面）を通過する光束（本実施例では第１光束〜第３光束）を任意に構成することが出来、第１光束を再生する複数の光ディスク全ての再生に利用し、第２光束および第３光束をそれぞれ複数の光ディスクのうち所定の光ディスクの再生に利用することが可能となり、１つの集光光学系（本実施例では対物レンズ１６）で複数の光ディスクを再生出来、低コストかつ複雑化しないで実施出来、さらに、高ＮＡの光ディスクにも対応できる。しかも絞り１７は、高ＮＡであるＮＡ１に対応するように設けるだけでよく、光ディスク再生に必要な開口数が変化（ＮＡ１或いはＮＡ２に）したとしても、絞り１７を変化させる手段を何ら設ける必要もない。なお、「球面収差が不連続に変化する」とは、球面収差図で見たときに急激な球面収差の変化が見られることを云う。
【００３４】
さらに、球面収差の不連続に変化する方向は、小さい開口数から大きい開口数へと見たときに、開口数ＮＡＬでは球面収差が負の方向に、開口数ＮＡＨでは球面収差が正の方向になっている。これにより、薄い透明基板の厚さｔ１の光ディスクの再生が良好になるとともに、これより厚い透明基板の厚さｔ２の光ディスクの再生が良好に行なうことが出来る。なお、本実施例ではｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるために、上述したように球面収差は、開口数ＮＡＬでは負の方向に、開口数ＮＡＨでは正の方向に不連続に変化するが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、開口数ＮＡＬでは正の方向に、開口数ＮＡＨでは負の方向に球面収差が不連続に変化することになる。
【００３５】
さらに、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクを再生する際には、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの間の球面収差（第２分割面Ｓｄ２により回折された光束による球面収差）が正となるようにすることにより、光ピックアップ装置１０のＳ字特性が向上する。なお、本実施例ではｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるために、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの間の球面収差が正となるようにしたが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、負とするとよい。
【００３６】
また、本実施例の対物レンズ１６の波面収差を図４に示す。図４は縦軸に波面収差（λ）、横軸に開口数をとった波面収差曲線であり、（ａ）は第１光ディスクの透明基板（厚さｔ１）を介したときを、（ｂ）は第２光ディスクの透明基板（厚さｔ２）を介したときの波面収差を実線で表している。なお、この波面収差は、それぞれの透明基板を介したときに最良の波面収差となる状態で干渉計などを用いて波面収差を測定して得る。
【００３７】
図４（ｂ）からわかるように、本実施例の対物レンズ１６は、波面収差曲線でみると、開口数ＮＡ２近傍の２か所（具体的にはＮＡＬとＮＡＨ）で波面収差が不連続となっている。また、不連続となっている部分に発生する最大の波面収差の不連続量は、長さの単位（ｍｍ）で表すと、０．０５（ＮＡ２）2（ｍｍ）以下、位相の単位（ｒａｄ）で表すと、２π｛０．０５（ＮＡ２）2｝／λ（ｒａｄ）以下（ただし、この場合λは使用波長で単位はｍｍ）とすることが望ましい。これ以上では、波長変動による波面収差の変動が大きくなり、半導体レーザの波長のバラツキを吸収出来なくなる。さらに、この不連続の部分（ＮＡＬとＮＡＨの間）の波面収差の傾きは、不連続となっている部分の両側の曲線の端部を結ぶ曲線（図４（ａ）の破線）の傾きとは異なっている。
なお、本実施例では分割面Ｓｄ１〜ＳＤ３を対物レンズ１６の光源側の面Ｓ１に設けたが、光ディスク２０側の屈折面に設けてもよい。
【００３８】
また、本実施例では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６を用いたが、コリメータレンズ１３がなく、光源からの発散光が直接または発散光の発散度合いを減じるレンズを介した発散光が入射するような対物レンズや、光源からの光束を収斂光に変更するカップリングレンズを用い、その収斂光が入射するような対物レンズによってもよい。
【００３９】
本実施例において、第１非球面を設計する際には、前述のように厚さｔ１の透明基板を介したとき第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１ディスクを再生する際に使用する光源の波長）以下とするだけでなく、厚さｔ２の透明基板を介したとき第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすように設計を行なうことにより、第２光ディスク再生信号を良好にすることができる。
【００４０】
次に、波長の異なる２つの光源を有する光ピックアップ装置における実施例を示す。図５の光ピックアップ装置は１つの光源１１１を用いるものであったが、図６に示す光ピックアップ装置１０は光源１１１と１１２の２つを用いる。図５中の素子と同じ素子は同じ符号で示す。
第１光ディスクの再生用に、第１光源である第１半導体レーザ１１１（波長λ１＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と、第２光ディスクの再生用に第２光源である第２半導体レーザ１１２（波長λ１＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ）とを有している。また、合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１から出射された光束と第２半導体レーザ１１２から出射された光束とを合成することが可能な手段であって、両光束を１つの集光光学系を介して光ディスク２０に集光させるために、同一光路とする手段である。
【００４１】
まず、第１ディスクを再生する場合、第１半導体レーザ１１１からビームを出射し、出射された光束は合成手段１９、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６により第１光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。そして情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えられ光検出器３０上へ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて第１光ディスク２０に記録された情報の読み取り信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して合焦検出やトラック検出を行なう。この検出に基づいて２次元アクチュエータ１５が、半導体レーザ１１１からの光束を第１光ディスクの情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を光軸方向に移動させるとともに、光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を光軸と垂直な方向に移動させる。
【００４２】
一方、第２ディスクを再生する場合、第２半導体レーザ１１２からビームを出射し、出射された光束は合成手段１９により光路を変更され、その後、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４、絞り１７、対物レンズ１６を介して第２光ディスク２０上に集光される。そして、情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３、偏光ビームスプリッタ１２、シリンドリカルレンズ１８を介して光検出器３０上へ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて第２光ディスク２０に記録された情報の読み取り信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して合焦検出やトラック検出を行なう。この検出に基づいて２次元アクチュエータ１５が、半導体レーザ１１２からの光束を第１光ディスクの情報記録面２２上にデフォーカス状態で結像するように対物レンズ１６を光軸方向に移動させるとともに、光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を光軸と垂直な方向に移動させる。
【００４３】
このような光ピックアップ装置１０の集光光学系の１つである対物レンズ１６に、先の実施例のような対物レンズを用いる。すなわち、対物レンズ１６は、光源側の面Ｓ１および光ディスク側の屈折面Ｓ２は共に非球面形状を呈した正の屈折力を有する凸レンズであり、光源側の面Ｓ１は、光軸と同心上に複数（本実施例では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成され、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設ける。そして、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３は、第１光源１１１から出射して第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような第１非球面で形成し、また、第２分割面は、第１非球面を有するレンズを介して第２光源１１２の光束を透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光ディスクに集光させたときの球面収差の発生量よりも少ない球面収差となるように回折面で形成し、この第１非球面の第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍であるＮＡＬ〜ＮＡＨに、回折面を合成した対物レンズとする。
得られた対物レンズ１６は、以下の点を除き先の実施例と同様の構成、作用、効果を持つこととなり、さらに、２つの光源を用いるので、複数の光ディスクを再生するに際して自由度が大きくなる。
【００４４】
本実施例では、２つの光源１１１、１１２を用いるので、以下の好ましい範囲が先の実施例と異なる。
すなわち、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４＜ＮＡ２＜０．５１としたき、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上、０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましい。）を満たすことが好ましい。この下限を超すとサイドローブが大きくなり、情報の正確な再生が出来ず、上限を超すと波長λ２とＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られ過ぎる。なお、ここで云うＮＡＬは第２光源１１２を用いたときの第２分割面Ｓｄ２上でのＮＡＬを指す。
【００４５】
また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１２（この上限０．１２は、実用上、０．１であることがさらに好ましい。）の条件を満たすことが好ましい。この下限を超すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を超すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。なお、ここでいうＮＡＨおよびＮＡＬは、第２光源１１２を用いたときの第２分割面Ｓｄ２上でのＮＡＨおよびＮＡＬを指す。
【００４６】
また、第２光ディスクの再生時（ｔ２の厚さの透明基板を介した際）に、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が、−２（λ２）／（ＮＡ２）2以上、５（λ２）／（ＮＡ２）2以下の条件を満たすことが好ましい。さらに、この条件は、再生の場合は３（λ２）／（ＮＡ２）2以下が好ましく、或いは、記録をも考慮すると（もちろん、再生もできる。）０（零）より大きいことが好ましい。この下限を超すと球面収差の補正し過ぎとなり第１光ディスク再生時のスポット形状が悪化し、上限を超すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなる。特に、この条件は、０〜２（λ２）／（ＮＡ２）2の範囲を満足することがさらに好ましく、この場合、フォーカスエラー信号が良好に得られる。
【００４７】
また、別の観点から見ると、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．１（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましい。）を満足すると共に、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２（好ましくは０．１）の条件を満足する対物レンズ１６の光ディスク側の開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４の間に、前述したＮＡＬとＮＡＨとを設ける（すなわち、主に第２光ディスクの再生に利用する分割面を設ける。）ことである。これにより、第１光ディスクに集光させる光スポットの強度を落とすことなく、第２光ディスクとしてより大きな必要開口数の光ディスクを再生することが出来る。
【００４８】
特に、ｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２で、光軸から円周方向へとみたとき、開口数ＮＡＬでは、屈折面の法線と光軸との交点が、光源側の屈折面に近づく方向に不連続に変化し、開口数ＮＡＨでは、屈折面の法線と光軸との交点が、光源側の屈折面から遠のく方向に不連続に変化している。これにより、薄い透明基板の厚さｔ１の光ディスクの再生が良好になると共に、これより厚い透明基板の厚さｔ２の光ディスクの再生が良好に行なうことが出来る。
【００４９】
また、先の実施例と同様に、別の観点から本実施例を見ると、少なくとも一方の面を光軸と同心状に分割された複数の分割面（本実施例では３つの分割面）を有する対物レンズ１６において、第１分割面Ｓｄ１を透過した光と、第３分割面Ｓｄ３を透過した光とが、所定の厚さ（第１光ディスク）の透明基板を介して、ほぼ同じ位相となるようにしたとき、第１分割面Ｓｄ１を透過し透明基板を介した光と、第２分割面Ｓｄ２のほぼ中央位置より光軸側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（△１Ｌ）π（ｒａｄ）とし、第３分割面Ｓｄ３を透過し透明基板を介した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（△１Ｈ）π（ｒａｄ）とすると、（△１Ｈ）＞（△１Ｌ）を満足する。この場合も上記と同様に、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、（△１Ｈ）＜（△１Ｌ）とする。したがって、（△１Ｈ）≠（△１Ｌ）とする。
【００５０】
なお、先の実施例と同様、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を対物レンズ１６の屈折面Ｓ１に設けること、無限系の対物レンズを用いること、分割面に段差を設けること、分割面の数、第２分割面の面形状など、本実施例についての記述に限られるものではない。
また、第１光源１１１と第２光源１１２とを合成手段１９により合成するようにしたが、これに限られず、図１に示した光ピックアップ装置において光源１１を第１光源１１１と第２光源１１２とに切り替わるようにしてもよい。
【００５１】
また、本実施例において、第１光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ１の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすだけでなく、さらに、第２光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ２の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすことにより、第２光ディスクの再生信号を良好にすることが出来る。
【００５３】
なお、本実施例においては、第１光源１１１と第２光源１１２とをほぼ同じ倍率で使用しているので、１つの光検出器３０とすることができ、構成を簡単にすることが出来るが、各々の光源１１１、１１２に対応させて２つの光検出器を設けてもよく、さらに倍率を異ならせてもよい。
【００５４】
以下、本発明を対物レンズ１６の光源側の屈折面に適用した場合の１例のレンズデータを示す。第１光ディスクとしてＤＶＤ（透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、必要な開口数ＮＡ１＝０．６０（λ＝６３５ｎｍ））を用い、第２光ディスクとしてＣＤ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．３６６（λ＝６３５ｎｍ）あるいはＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ））或いはＣＤ−Ｒ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．５０（λ＝７８０ｎｍ）（ただし、再生のみの場合は、ＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ））を用いることにする。なお、以下の対物レンズ１６の例においては、コリメータレンズ１３は、設計を最適にすることにより対物レンズ１６へはほぼ無収差の平行光束を入射させることができるため、以下の例においては対物レンズ１６へ平行光束が入射して以降の構成を示す。また、対物レンズ１６の光源側に配置される絞りを第１面として、ここから順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をｒｉ、ＤＶＤ再生時の第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離をｄｉ（ＣＤ再生時は、ｄｉ’に記載がある場合はその数値に変わり、記載がない場合はｄｉと同じである。）、その間隔のレーザ光源の光束の波長での屈折率をｎｉで表している。また、光学面に非球面を用いた場合は、上述した非球面の式に基づくものとする。
【００５５】
（実施例１）
実施例１は上述した先の実施例の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ１６に本発明を実施した例である。
本実施例において、非球面は次式に基づくものとする。
【数１】
但しＸは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、ｒは近軸曲率半径、κは円錐形数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数（ただし、Ｐｊ≧３）である。なお、上式以外の他の非球面の式を用いてもよい。非球面形状から非球面の式を求める際には、上式を用い、Ｐｊを１０≧ Ｐｊ≧３の自然数とし、κ＝０として求める。
また、第１回折面は高屈折率の薄膜として表すものとする。光路差関数は
Φ（ｈ）＝Ｃ1ｈ2＋Ｃ2ｈ4＋Ｃ2ｈ6＋Ｃ4ｈ8＋Ｃ5ｈ10
で表し、基板面からの削り量は
Ｌ＝｛Φ（ｈ）＋ｉλ｝／（ｎ−１） ｉ＝０，１，２・・・
である。
【００５６】
【表２】
【表３】
【００５７】
また、図３（ａ）に厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）の透明基板を介したとき（以下、ＤＶＤ再生時という）の球面収差図を、図３（ｂ）に厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）の透明基板を介したとき（以下、ＣＤ再生時という）の球面収差図を示している。また、図４（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態で見たときの波面収差図を、図４（ｂ）にＣＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態で見たときの波面収差図を示している。ＤＶＤ使用時のＮＡ１での波面収差量は０．０２５λｒｍｓ、ＣＤ使用時の第１分割面内での波面収差量は０．０５４λｒｍｓである。
また、図７（ａ）にＤＶＤ再生時の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図７（ｂ）にＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明においては、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体の記録再生が出来、低コストかつ複雑化しないで実現出来、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できる。さらに、本発明では、球面収差の発生を積極的に利用し、複数の光情報記録媒体の記録再生を１つの集光光学系で行なうことができる。また、本発明は、開口数の小さい光軸近傍を通過する第１光束を、第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体の再生に利用し、また、第１分割面より外側を通過する第２光束も第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体の再生に利用する。このような光学系を用いると、透明基板の厚さが異なる複数のディスクを１つの光学系で再生することが可能となり、光軸近傍の光束を複数の光情報記録媒体の再生に利用することで、光源からの光束の光量損失が少なくなる。しかも、第２光情報記録媒体再生時には、ビームスポットのサイドローブを減少させ、ビーム強度の強い核を形成し、正確な情報が得られる。さらに、絞り１７の開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数のディスクを１つの集光光学系で再生することができるという特有の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ピックアップ装置用対物レンズの断面模式図であり、第１光情報記録媒体への集束状況を示す。
【図２】本発明の光ピックアップ装置用対物レンズの断面模式図であり、第２光情報記録媒体への集束状況を示す。
【図３】本発明の対物レンズの各分割面の球面収差の補正状況を示す説明図である。
【図４】本発明の対物レンズの各分割面の波面収差の補正状況を示す収差図である。
【図５】本発明を実施する光ピックアップ装置の構成の一例を示す概念図である。
【図６】本発明を実施する光ピックアップ装置の構成の他の例を示す概念図である。
【図７】本発明の対物レンズの最良のスポット形状の相対強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ 半導体レーザ １２ 偏向ビームスプリッタ
１３ コリメータレンズ １４ １／４λ板
１５ アクチュエータ １６ 対物レンズ
１７ 絞り １８ シリンドリカルレンズ
１９ 光束合成手段 ２０ 光ディスク
２１ 透明版 ２２ 情報記録面
３０ 光検出器
【産業上の利用分野】
本発明は光源から出射した光束を集光光学系で情報記録面に集光させ、光情報記録媒体上に情報を記録再生する光情報記録媒体の記録再生方法、該方法を実施するための光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザの実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（光ディスクとも云う）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤの開発がなされた。このＤＶＤでは、６３５ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。また、上述したＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光ディスク、例えばＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）ＬＤ（レーザディスク）ＭＤ（ミニディスク）ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化されて普及している。表１に種々の光ディスクの透明基板の厚さと、必要開口数を示す。
【表１】
上記光情報記録媒体中、ＣＤ−Ｒについては光源波長λ＝７８０ｎｍである必要があるが、他の光ディスクにおいては、表１に記載した光源波長以外の波長の光源を使用することが出来、使用する波長に応じて必要開口数が変わり、例えば、ＣＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．７３、ＤＶＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．０６で近似されることはよく知られている。
【０００４】
このように、サイズ、基板厚、記録密度、使用波長などが種々異なる様々な光ディスクに対応するため、異なる光ディスクそれぞれに対応した集光光学系を備え、記録再生する光ディスクにより集光光学系を切替る光ピックアップ装置が提案されている。しかし、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となり、コスト高を招くばかりでなく、集光光学系を切替るための駆動機構が必要となり装置が複雑化し、その切替精度も要求されると云う問題がある。
【０００５】
そこで、１つの集光光学系によって複数の光ディスクを記録再生する光ピックアップ装置が種々提案されている。
その１つとして特開平７−３０２４３７号公報には、対物レンズの屈折面をリング状の複数領域に分割し、各々の分割面が厚さの異なる光ディスクのうちの１つにビームを結像させることにより、記録再生する光ピックアップ装置が開示されている。
【０００６】
また、特開平７−５７２７１号公報には、透明基板の厚さｔ１の第１の光ディスクのときには、集光されるビームの有する波面収差が０．０７λ以下となるように設計した対物レンズを用い、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクのときには少しデフォーカスした状態で集光スポットを形成する光ピックアップ装置が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−３０２４３７号公報開示の光ピックアップ装置は、１つの対物レンズで２つの焦点に入射光量を分割するため、レーザ出力を大きくする必要があり、コスト高を招く。また、特開平７−５７２７１号公報開示の光ピックアップ装置は、第２光ディスク記録再生時にはサイドローブによるジッターの増加が起こる。特に、第１の光ディスクで波面収差が０．０７λ以下とされた対物レンズで、第２光ディスクをむりやり記録再生しているため、第２光ディスクの記録再生可能な開口数には限界が生じる。
【０００８】
本発明は、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を記録再生出来、低コストかつ簡素な構成で実現でき、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できる光情報記録媒体の記録再生方法、該方法を実施するための光ピックアップ装置および該ピックアップ装置のための対物レンズを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を出射する第１光源と、波長λ2(ただしλ2≠λ1)の光束を出射する第２光源と、集光光学系とを有し、第１光情報記録媒体に対して、前記波長λ1の光束を前記集光光学系で厚さｔ1の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録再生し、前記第１光情報記録媒体とは異なる第２光情報記録媒体に対して、前記波長λ2の光束を前記集光光学系で厚さｔ2(ただし、厚さｔ2≠ｔ1)の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録再生する光ピックアップ装置において、前記集光光学系を構成する少なくとも１つの光学面を前記光学面の中央に位置する光軸近傍の第１分割面と、前記第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割された光学面で構成し、前記第２分割面は少なくとも前記波長λ1の光束又は前記波長λ2の光束を回折し、前記第１光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面および前記第３分割面を通過した光束および前記第２分割面で回折された光束又は前記分割面を透過した光束によりビームスポットを形成し、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面を通過した光束及び前記第２分割面を透過した光束又は前記第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成し、前記第１光情報記録媒体の記録再生の際に前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ1の光束の回折次数と、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ2の光束の回折次数とは、異なっており、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第３分割面を通過した光束はフレアとなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の対物レンズは、波長λ1の光束を出射する第１光源と、波長λ2(ただしλ2≠λ1)の光束を出射する第２光源と、対物レンズとを有し、第１光情報記録媒体に対して、前記波長λ1の光束を前記対物レンズで厚さｔ1の透明基板を介して情報記録面集光させ、情報記録面上に情報を記録再生し、前記第１情報記録媒体とは異なる第２光情報記録媒体に対して、前記波λ2の光束を前記対物レンズで厚さｔ2(ただし、厚さｔ2≠ｔ1)の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録再生する光ピックアップ装置で用いられる対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくとも１つの光学面は、前記光学面の中央に位置する光軸近傍の第１分割面と、前記第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割され、前記第２分割面は少なくとも前記波長λ1の光束又は前記波長λ2の光束を回折し、前記第１光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面および前記第３分割面を通過した光束および前記２分割面で回折された光束又は前記第２分割面を透過した光束によりビームスポットを形成し前記第２光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面を通過した光束及び前記第２分割面を透過した光束又は前記第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成し前記第１光情報記録媒体の記録再生の際に前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ1の光束の回折次数と、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ2の光束の回折次数とは、異なっており、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第３分割面を通過した光束はフレアとなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記の分割面は、対物レンズに設けることが出来、光学面の中央に位置する光軸近傍の第１分割面と、該第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割された光学面で構成し、
透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録再生の際には上記第１分割面および第３分割面を通過した光束および第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成し、
透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録再生の際には上記第１分割面を通過した光束および第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成するようにすることが出来る。
【００１２】
このとき、対物レンズは、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録再生に必要な光情報記録媒体側の開口数ＮＡ１の範囲内において、厚さｔ１の透明基板を介して第１光情報記録媒体に集光させた光束の最良波面収差が、０．０５λｒｍｓ以下となるように第１非球面と共通屈折面とを設計すると共に、
透明基板の厚さがｔ２（ただし、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体に１次光により集光させた光束の球面収差の発生量が、第２の光情報記録媒体に第１非球面を介して集光させたときの球面収差の発生量より少なくなるように、前記共通屈折面に対する第１回折面を、その光軸側縁の開口数が０．３５以上であるように設計する。
第１光情報記録媒体の記録再生を行なう場合、回折面によって回折された第２光情報記録媒体用の光束がフレアとなるのを避けることは出来ない。対物レンズへの入射光束が、ガウシアン分布であれば、光軸付近の光強度が大きいので、開口数を小さくすればこの強度の大きい部分を回折することとなり、スポット光量が不足し、一方、ボトムジッターが悪化する。従って、第２分割面である回折面の光軸側縁の開口数は０．３５以上であることが望ましい。
これら第１非球面と第１回折面とを、上記第２光情報記録媒体の記録再生に必要な対物レンズの情報記録面側の開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）としたとき、上記第１非球面の上記ＮＡ２近傍の光束が通過する部分に上記第１回折面が位置するように合成する。
このとき、上記第１非球面の軸上曲率半径と、上記第１回折面の軸上曲率半径とを同一として設計することが好ましく、
上記第１非球面は、合成する第１回折面よりも光軸側に位置する第１非球面を通過し、透明基板の厚さがｔ２の第２光情報記録媒体に集光させた光束の最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下であることが望ましい。
対物レンズの構成は、実施例の説明中でより具体的に記載にする。
【００１３】
【実施例】
以下図面を参照して、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例に先立ち、本発明を実施する光ピックアップ装置について説明する。図５は本発明を実施する光ピックアップ装置の構成を示す概念図であり、光ピックアップ装置１０は光源である半導体レーザ１１、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４λ板１４、絞り１７、対物レンズ１６、非点収差素子であるシリンドリカルレンズ１８、光検出器３０、およびフォーカス制御およびトラッキング制御のための２次元アクチュエータ１５などからなる。
【００１４】
光源である半導体レーザ１１からの光束は、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３および１／４λ板１４を透過して円偏光の平行光束となり、絞り１７により絞られ、対物レンズ１６によって光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。情報記録面２２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズ１６、１／４λ板１４、コリメータレンズ１３により収束光となり、偏光ビームスプリッタ１２で反射し、シリンドリカルレンズ１８を経て光検出器３０に入射する。その出力信号を用いて光ディスク２０に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。一方、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して合焦検出やトラック検出を行なう。光検出器３０からの出力を用いて周知のように図示しない演算回路によってフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が生成され、このフォーカスエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ１５が、光束を情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を光軸方向に移動させ、同時にトラッキングエラー信号に基づいて光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を光軸と垂直な方向に移動させる。
【００１５】
このような光ピックアップ装置１０において、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスク、例えばＤＶＤ（ｔ１＝０．６mm）を記録再生する際には、ビームスポットが最小錯乱円を形成するよう（ベストフォーカス）に対物レンズ１６を、２次元アクチュエータ１５により駆動する。この対物レンズ１６を用いて、透明基板の厚さがｔ１と異なるｔ２（好ましくはｔ２＞ｔ１）で情報記録密度が第１光ディスクよりも低い第２光ディスク、例えばＣＤ（ｔ２＝１．２mm）を記録再生する際には、透明基板の厚さが異なる（好ましくはお大きくなる）ことで球面収差が発生し、ビームスポットが最小錯乱円となる位置（近軸焦点位置より後方の位置）では、スポットサイズが大きく第２光ディスクのピット（情報）を読むことは出来ない。しかしながら、この最小錯乱円となる位置より対物レンズ１６に近い前側位置（前ピン）では、スポット全体の大きさは最小錯乱円よりも大きいが、中央部に光量が集中した核と、核の周囲に不要光であるフレアとが形成される。この核を第２光ディスクのピット（情報）を読むために利用し、第２光ディスク記録再生時には、対物レンズ１６をデフォーカス（前ピン）状態になるように２次元アクチュエータ１５を駆動する。
【００１６】
次に、上記のような透明基板の厚さが異なる第１光ディスクと第２光ディスクを１つの光ピックアップ装置１０で再生するために、対物レンズ１６に本発明を実施した例を説明する。図１は、対物レンズ１６を模式的に示した断面図である。なお、一点鎖線は光軸を示している。図示の第１光ディスク２０は、その透明基板の厚さｔ１は、第２の光ディスクの透明基板の厚さｔ２よりも薄く、情報記録密度は第２光ディスクよりも大きい。
【００１７】
本実施例において、対物レンズ１６は、光源側の面Ｓ１および光ディスク２０側の屈折面Ｓ２は共に非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。また、対物レンズ１６の光源側の面Ｓ１は光軸と同心状に複数（本実施例では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成されている。分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設けて、かつ第２分割面Ｓｄ２にはホログラムが形成されている。この対物レンズ１６において、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクに記録された情報の再生および第２光ディスクに記録された情報の再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１より外側の第２分割面Ｓｄ２で回折される光束（第２光束）は主に０次光、すなわち透過光が第１光ディスクおよび１次回折光が第２ディスクに記録された情報の再生に利用し、第２分割面Ｓｄ２より外側の第３分割面Ｓｄ３を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクに記録された情報の再生に利用するような形状となっている。
【００１８】
このように、光源から出射される光束を、光軸近傍の第１光束を第１光ディスクの再生および第２光ディスクの再生に利用し、第１光束より外側の第２光束を第１光ディスクおよび第２光ディスクの再生に利用し、第２光束より外側の第３光束を主に第１光ディスクの再生に利用することにより、光源からの光を光量損失を抑えつつ、１つの集光光学系で複数（本実施例では２つ）の光ディスクの再生が可能となる。しかもこの場合、第２光ディスクの再生時には第３光束の大部分は不要光であるが、この不要光が第２光ディスクの再生には利用されないので、絞り１７を第１光ディスクの再生に必要な開口数にしておくだけで、絞り１７の開口数を変える手段を何ら必要とせずに再生することが出来る。
【００１９】
さらに詳述すると、本実施例の対物レンズ１６は、第１光ディスクを再生する際には（図２参照）第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３を通過する第１光束および第３光束（斜線で示される光束）および第２分割面Ｓｄ２の０次回折光は、ほぼ同一の第１結像位置に結像し、その波面収差（第２分割面Ｓｄ２を通過する第２光束を除いた波面収差）は、０．０５λｒｍｓ以下となっている。ここでλは光源の波長である。
これにより、第１光束、第２光束および第３光束で第１光ディスクの再生が行なわれる。
【００２０】
このとき、第２分割面Ｓｄ２を通過する第２光束の１次回折光（破線で示される光束）は、第１結像位置とは異なった第２結像位置に結像する。この第２結像位置は第１結像位置を０（零）として、それより対物レンズ１６側を負、その反対側を正とすると、第１結像位置から−２７μｍ以上−４μｍ以下の距離にする（第２結像位置を第１結像位置より対物レンズに近付ける。）。この下限−２７μｍを越えると、球面収差の補正し過ぎとなり、第１光ディスクの再生時のスポット状況が悪くなり、また、上限−４μｍを越えると、第２光ディスクの再生時のスポット径、サイドローブが大きくなる。なお、本実施例では、ｔ１＜ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２であるので、第２結像位置を第１結像位置から−２７μｍ〜−４μｍとしたが、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＜ＮＡ２の場合は、第２結像位置を第１結像位置から４μｍ〜２７μｍにする。
【００２１】
また、上記の対物レンズ１６を所定の厚さ（ｔ２＝１．２mm）の透明基板を有する第２光ディスクの再生に使用する際には、図２に示すように対物レンズ１６６に入射する所定の光束（平行光束）の場合、第１光束（右肩上がりの斜線で示す）のうち光軸近傍を通過する光線が光軸と交わる位置と、光軸と直交する方向で第１分割面Ｓｄ１の端部（第２分割面Ｓｄ２側）を通過する光線が光軸と交わる位置との間に、第２光束（右肩下がりの斜線で示す）の１次回折光が光軸と交わる（結像する）ようになる。よって、第１光束および第２光束は、第２光ディスクの情報記録面近傍に集光され、第２光ディスクの再生が行なわれる。このとき、第３光束（途中まで破線で示される）はフレアとなるが、第１光束および第２光束で形成される核により第２光ディスクの再生が可能となる。
【００２２】
換言すると、本発明は、開口数の小さい光軸近傍を通過する第１光束を、再生できる全ての光ディスクの再生に利用し、また、第１分割面より外側を通過する第２光束を再生する各光ディスクに対応するように分け、分けられた各光束を各光ディスク（本実施例では第１、第２光ディスク）の再生に利用する。さらに、光ディスクの情報を再生するために必要な開口数が大きい方の光ディスク（本実施例では第１光ディスク）の再生には分けられた光束のうち第１光束から離れた光束（本実施例では第３光束）を利用する。
【００２３】
このような光学系（本実施例では対物レンズ１６）を用いると、透明基板の厚さが異なる複数のディスクを１つの光学系で再生することが可能となり、また、任意に分割面径を設定できることにより、第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２を大きくすることが出来る。また、光軸近傍の光束を複数の光ディスクの再生に利用することで、光源からの光束の光量損失が少なくなる。しかも、第２光ディスク再生時には、ビームスポットのサイドローブを減少させ、ビーム強度の強い核を形成し、正確な情報が得られる。さらに、絞り１７の開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数のディスクを１つの集光光学系で再生することができる。
【００２４】
なお、本実施例では、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３および回折面を対物レンズ１６の光源側の面Ｓ１に設けたが、ディスク２０側の屈折面に設けてもよく、また、他の集光光学系の光学素子（例えば、コリメータレンズ１３など）の１つにこのような機能を持たせてもよく、さらに、新たにこのような機能を有する光学素子を光路上に設けてもよい。また、各分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の機能を異なる光学素子に分解して設けてもよい。
【００２５】
また、本実施例では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６を用いたが、コリメータレンズ１３がなく、光源からの発散光が直接または発散光の発散度合いを減じるレンズを介した発散光が入射するような対物レンズや、光源からの光束を収斂光に変更するカップリングレンズを用い、その収斂光が入射するような対物レンズに適用してもよい。
【００２６】
また、本実施例では、面Ｓ１を３つの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３で構成したが、これに限らず、少なくとも３つ以上の分割面で構成すればよい。たとえば、面Ｓ１を５つの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ５で構成したこの場合、第２および第４分割面をホログラムとし、第３分割面と第４分割面の境界の開口数をＮＡ３、第４分割面と第５分割面との境界の開口数をＮＡ４としたとき、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．３（ＮＡ２）、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２の条件を満足することが好ましい。これにより、第１ディスクに集光させる光スポットの強度を落とすことなく、第２光ディスクとしてより大きな必要開口数のディスクを再生することが出来る。さらに、ＮＡ３の上限はＮＡ３＜１．１（ＮＡ２）であることが実用上好ましく、またＮＡ３の下限は０．８０（ＮＡ２）＜ＮＡ３が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）＜ＮＡ３であることが実用上好ましい。また、ＮＡ４−ＮＡ３の上限は、ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１であることが好ましい。
【００２７】
また、本実施例では、光源から対物レンズ１６を見たときに、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心円状の環形状のホログラムを設けたが、これに限られず、フレネルで構成してもよい。なお、０次光と１次光とに分けた光束の一方を第１光ディスクの再生に利用し、他方を第２光ディスクの再生に利用する。このとき、第２光ディスクの再生に利用する光束の光量を大きくしてもよい。さらに、主に０次光と１次光とを利用する回折面を設けたが、１次光と２次光を利用する回折面としたり、高次光を利用する回折面としてもよい。
【００２８】
また、本実施例において、第１ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ１の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすだけでなく、さらに、第２光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ２の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすことにより、第２光ディスクの再生信号を良好にすることが出来る。
【００２９】
次に、第２の実施例について、対物レンズ１６の球面収差図を模式的に示した図である図３を参照して説明する。図３において（ａ）は第１ディスクを再生、すなわち厚さｔ１の透明基板を介したときの球面収差であり、（ｂ）は第２ディスクを再生、すなわち、厚さｔ２（本実施例ではｔ２＞ｔ１）の透明基板を介したときの球面収差である。ここで、第１光ディスクの情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ１、第２光ディスクの情報を再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２（ただし、ＮＡ２＜ＮＡ１）、対物レンズ１６の分割面Ｓｄ１とＳｄ２との境界を通過する光束の光ディスク側の開口数をＮＡＬ、対物レンズ１６の分割面Ｓｄ２とＳｄ３との境界を通過する光束の光ディスク側の開口数をＮＡＨとする。
【００３０】
なお、第２の実施例は上記の第１実施例として記載した対物レンズ１６を別の観点（球面収差、形状、波面収差など）から見たものであって、以下に記載しない部分は上記実施例と同様である。
【００３１】
上記第１実施例のような対物レンズ１６は、まず、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるように第１屈折面Ｓ１の第１非球面（輪帯状分割面）と第２屈折面Ｓ２（共通屈折面）を設計する。この設計により得られたレンズの球面収差が図３（ａ）である。そして、０次光は第１光ディスク使用時には球面収差に影響を与えず、１次回折光はこの第１非球面を有するレンズを介して透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光ディスクに集光させたときの球面収差の発生量（図３（ｃ））よりも、少ない球面収差となるように第２屈折面Ｓ２（共通屈折面）はそのままで第１回折面を設計する。このとき第１回折面の近軸曲率半径と第１非球面の近軸曲率半径とは同じにすることが、デフォーカス状態で再生を行なう第２光ディスクの再生を良好に行なうために好ましい。この設計により得られたレンズの第２光ディスクに集光させたときの球面収差が図３（ｄ）であり、また、このレンズで第１光ディスクに集光させたときのレンズの収差図が図３（ａ）である。そして、この第１非球面の第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍で第１回折面を合成する。
【００３２】
従って、この対物レンズ１６の屈折面Ｓ１における面形状としては、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１と第１分割面Ｓｄ１より外側の第３分割面Ｓｄ３とは同じ非球面形状（第１非球面）となり、その第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３との間（第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２近傍、すなわち、ＮＡＬ〜ＮＡＨ）の第２分割面Ｓｄ２は、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３とは異なる面形状となる。得られたレンズが本実施例の対物レンズ１６となり、この対物レンズ１６を用いて第１光ディスクに集光させたときの球面収差図は図３（ａ）となり、第２光ディスクに集光させたときの球面収差図は図３（ｂ）となる。
【００３３】
上述したように、本実施例において得られた対物レンズ１６は、開口数ＮＡ２の近傍の少なくとも２つの開口位置（ＮＡＬとＮＡＨ）で、透明基板の厚さが異なる複数のディスクを１つの集光光学系で再生できるように、球面収差が不連続に変化するように構成している。このように球面収差が不連続に変化するようにしたので、各々の開口数の範囲（本実施例では光軸〜ＮＡＬの第１分割面、ＮＡＬからＮＡＨの第２分割面、ＮＡＨ〜ＮＡ１の第３分割面）を通過する光束（本実施例では第１光束〜第３光束）を任意に構成することが出来、第１光束を再生する複数の光ディスク全ての再生に利用し、第２光束および第３光束をそれぞれ複数の光ディスクのうち所定の光ディスクの再生に利用することが可能となり、１つの集光光学系（本実施例では対物レンズ１６）で複数の光ディスクを再生出来、低コストかつ複雑化しないで実施出来、さらに、高ＮＡの光ディスクにも対応できる。しかも絞り１７は、高ＮＡであるＮＡ１に対応するように設けるだけでよく、光ディスク再生に必要な開口数が変化（ＮＡ１或いはＮＡ２に）したとしても、絞り１７を変化させる手段を何ら設ける必要もない。なお、「球面収差が不連続に変化する」とは、球面収差図で見たときに急激な球面収差の変化が見られることを云う。
【００３４】
さらに、球面収差の不連続に変化する方向は、小さい開口数から大きい開口数へと見たときに、開口数ＮＡＬでは球面収差が負の方向に、開口数ＮＡＨでは球面収差が正の方向になっている。これにより、薄い透明基板の厚さｔ１の光ディスクの再生が良好になるとともに、これより厚い透明基板の厚さｔ２の光ディスクの再生が良好に行なうことが出来る。なお、本実施例ではｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるために、上述したように球面収差は、開口数ＮＡＬでは負の方向に、開口数ＮＡＨでは正の方向に不連続に変化するが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、開口数ＮＡＬでは正の方向に、開口数ＮＡＨでは負の方向に球面収差が不連続に変化することになる。
【００３５】
さらに、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクを再生する際には、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの間の球面収差（第２分割面Ｓｄ２により回折された光束による球面収差）が正となるようにすることにより、光ピックアップ装置１０のＳ字特性が向上する。なお、本実施例ではｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２であるために、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨまでの間の球面収差が正となるようにしたが、ｔ２＜ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、負とするとよい。
【００３６】
また、本実施例の対物レンズ１６の波面収差を図４に示す。図４は縦軸に波面収差（λ）、横軸に開口数をとった波面収差曲線であり、（ａ）は第１光ディスクの透明基板（厚さｔ１）を介したときを、（ｂ）は第２光ディスクの透明基板（厚さｔ２）を介したときの波面収差を実線で表している。なお、この波面収差は、それぞれの透明基板を介したときに最良の波面収差となる状態で干渉計などを用いて波面収差を測定して得る。
【００３７】
図４（ｂ）からわかるように、本実施例の対物レンズ１６は、波面収差曲線でみると、開口数ＮＡ２近傍の２か所（具体的にはＮＡＬとＮＡＨ）で波面収差が不連続となっている。また、不連続となっている部分に発生する最大の波面収差の不連続量は、長さの単位（ｍｍ）で表すと、０．０５（ＮＡ２）2（ｍｍ）以下、位相の単位（ｒａｄ）で表すと、２π｛０．０５（ＮＡ２）2｝／λ（ｒａｄ）以下（ただし、この場合λは使用波長で単位はｍｍ）とすることが望ましい。これ以上では、波長変動による波面収差の変動が大きくなり、半導体レーザの波長のバラツキを吸収出来なくなる。さらに、この不連続の部分（ＮＡＬとＮＡＨの間）の波面収差の傾きは、不連続となっている部分の両側の曲線の端部を結ぶ曲線（図４（ａ）の破線）の傾きとは異なっている。
なお、本実施例では分割面Ｓｄ１〜ＳＤ３を対物レンズ１６の光源側の面Ｓ１に設けたが、光ディスク２０側の屈折面に設けてもよい。
【００３８】
また、本実施例では、コリメータレンズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６を用いたが、コリメータレンズ１３がなく、光源からの発散光が直接または発散光の発散度合いを減じるレンズを介した発散光が入射するような対物レンズや、光源からの光束を収斂光に変更するカップリングレンズを用い、その収斂光が入射するような対物レンズによってもよい。
【００３９】
本実施例において、第１非球面を設計する際には、前述のように厚さｔ１の透明基板を介したとき第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１ディスクを再生する際に使用する光源の波長）以下とするだけでなく、厚さｔ２の透明基板を介したとき第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすように設計を行なうことにより、第２光ディスク再生信号を良好にすることができる。
【００４０】
次に、波長の異なる２つの光源を有する光ピックアップ装置における実施例を示す。図５の光ピックアップ装置は１つの光源１１１を用いるものであったが、図６に示す光ピックアップ装置１０は光源１１１と１１２の２つを用いる。図５中の素子と同じ素子は同じ符号で示す。
第１光ディスクの再生用に、第１光源である第１半導体レーザ１１１（波長λ１＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と、第２光ディスクの再生用に第２光源である第２半導体レーザ１１２（波長λ１＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ）とを有している。また、合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１から出射された光束と第２半導体レーザ１１２から出射された光束とを合成することが可能な手段であって、両光束を１つの集光光学系を介して光ディスク２０に集光させるために、同一光路とする手段である。
【００４１】
まず、第１ディスクを再生する場合、第１半導体レーザ１１１からビームを出射し、出射された光束は合成手段１９、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６により第１光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。そして情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えられ光検出器３０上へ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて第１光ディスク２０に記録された情報の読み取り信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して合焦検出やトラック検出を行なう。この検出に基づいて２次元アクチュエータ１５が、半導体レーザ１１１からの光束を第１光ディスクの情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を光軸方向に移動させるとともに、光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を光軸と垂直な方向に移動させる。
【００４２】
一方、第２ディスクを再生する場合、第２半導体レーザ１１２からビームを出射し、出射された光束は合成手段１９により光路を変更され、その後、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４、絞り１７、対物レンズ１６を介して第２光ディスク２０上に集光される。そして、情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３、偏光ビームスプリッタ１２、シリンドリカルレンズ１８を介して光検出器３０上へ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて第２光ディスク２０に記録された情報の読み取り信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して合焦検出やトラック検出を行なう。この検出に基づいて２次元アクチュエータ１５が、半導体レーザ１１２からの光束を第１光ディスクの情報記録面２２上にデフォーカス状態で結像するように対物レンズ１６を光軸方向に移動させるとともに、光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を光軸と垂直な方向に移動させる。
【００４３】
このような光ピックアップ装置１０の集光光学系の１つである対物レンズ１６に、先の実施例のような対物レンズを用いる。すなわち、対物レンズ１６は、光源側の面Ｓ１および光ディスク側の屈折面Ｓ２は共に非球面形状を呈した正の屈折力を有する凸レンズであり、光源側の面Ｓ１は、光軸と同心上に複数（本実施例では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成され、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設ける。そして、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３は、第１光源１１１から出射して第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような第１非球面で形成し、また、第２分割面は、第１非球面を有するレンズを介して第２光源１１２の光束を透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光ディスクに集光させたときの球面収差の発生量よりも少ない球面収差となるように回折面で形成し、この第１非球面の第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍であるＮＡＬ〜ＮＡＨに、回折面を合成した対物レンズとする。
得られた対物レンズ１６は、以下の点を除き先の実施例と同様の構成、作用、効果を持つこととなり、さらに、２つの光源を用いるので、複数の光ディスクを再生するに際して自由度が大きくなる。
【００４４】
本実施例では、２つの光源１１１、１１２を用いるので、以下の好ましい範囲が先の実施例と異なる。
すなわち、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．４＜ＮＡ２＜０．５１としたき、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上、０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましい。）を満たすことが好ましい。この下限を超すとサイドローブが大きくなり、情報の正確な再生が出来ず、上限を超すと波長λ２とＮＡ２において想定される回折限界スポット径以上に絞られ過ぎる。なお、ここで云うＮＡＬは第２光源１１２を用いたときの第２分割面Ｓｄ２上でのＮＡＬを指す。
【００４５】
また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１２（この上限０．１２は、実用上、０．１であることがさらに好ましい。）の条件を満たすことが好ましい。この下限を超すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなり、上限を超すと第１光ディスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き起こす。なお、ここでいうＮＡＨおよびＮＡＬは、第２光源１１２を用いたときの第２分割面Ｓｄ２上でのＮＡＨおよびＮＡＬを指す。
【００４６】
また、第２光ディスクの再生時（ｔ２の厚さの透明基板を介した際）に、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差が、−２（λ２）／（ＮＡ２）2以上、５（λ２）／（ＮＡ２）2以下の条件を満たすことが好ましい。さらに、この条件は、再生の場合は３（λ２）／（ＮＡ２）2以下が好ましく、或いは、記録をも考慮すると（もちろん、再生もできる。）０（零）より大きいことが好ましい。この下限を超すと球面収差の補正し過ぎとなり第１光ディスク再生時のスポット形状が悪化し、上限を超すと第２光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドローブ・スポット径が大きくなる。特に、この条件は、０〜２（λ２）／（ＮＡ２）2の範囲を満足することがさらに好ましく、この場合、フォーカスエラー信号が良好に得られる。
【００４７】
また、別の観点から見ると、０．６０（ＮＡ２）＜ＮＡ３＜１．１（ＮＡ２）の条件（この下限０．６０（ＮＡ２）は実用上０．８０（ＮＡ２）が好ましく、さらに０．８５（ＮＡ２）であることが好ましい。）を満足すると共に、０．０１＜ＮＡ４−ＮＡ３＜０．１２（好ましくは０．１）の条件を満足する対物レンズ１６の光ディスク側の開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４の間に、前述したＮＡＬとＮＡＨとを設ける（すなわち、主に第２光ディスクの再生に利用する分割面を設ける。）ことである。これにより、第１光ディスクに集光させる光スポットの強度を落とすことなく、第２光ディスクとしてより大きな必要開口数の光ディスクを再生することが出来る。
【００４８】
特に、ｔ２＞ｔ１、ＮＡ１＞ＮＡ２で、光軸から円周方向へとみたとき、開口数ＮＡＬでは、屈折面の法線と光軸との交点が、光源側の屈折面に近づく方向に不連続に変化し、開口数ＮＡＨでは、屈折面の法線と光軸との交点が、光源側の屈折面から遠のく方向に不連続に変化している。これにより、薄い透明基板の厚さｔ１の光ディスクの再生が良好になると共に、これより厚い透明基板の厚さｔ２の光ディスクの再生が良好に行なうことが出来る。
【００４９】
また、先の実施例と同様に、別の観点から本実施例を見ると、少なくとも一方の面を光軸と同心状に分割された複数の分割面（本実施例では３つの分割面）を有する対物レンズ１６において、第１分割面Ｓｄ１を透過した光と、第３分割面Ｓｄ３を透過した光とが、所定の厚さ（第１光ディスク）の透明基板を介して、ほぼ同じ位相となるようにしたとき、第１分割面Ｓｄ１を透過し透明基板を介した光と、第２分割面Ｓｄ２のほぼ中央位置より光軸側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（△１Ｌ）π（ｒａｄ）とし、第３分割面Ｓｄ３を透過し透明基板を介した光と、前記中央位置より光軸側とは反対側の第２分割面Ｓｄ２を透過し透明基板を介した光と、の位相差を（△１Ｈ）π（ｒａｄ）とすると、（△１Ｈ）＞（△１Ｌ）を満足する。この場合も上記と同様に、ｔ１＞ｔ２、ＮＡ１＞ＮＡ２の場合は、（△１Ｈ）＜（△１Ｌ）とする。したがって、（△１Ｈ）≠（△１Ｌ）とする。
【００５０】
なお、先の実施例と同様、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を対物レンズ１６の屈折面Ｓ１に設けること、無限系の対物レンズを用いること、分割面に段差を設けること、分割面の数、第２分割面の面形状など、本実施例についての記述に限られるものではない。
また、第１光源１１１と第２光源１１２とを合成手段１９により合成するようにしたが、これに限られず、図１に示した光ピックアップ装置において光源１１を第１光源１１１と第２光源１１２とに切り替わるようにしてもよい。
【００５１】
また、本実施例において、第１光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ１の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３を通過する光束による最良波面収差が０．０５λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第１光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすだけでなく、さらに、第２光ディスクを再生する際（すなわち、厚さｔ２の透明基板を介したとき）第１分割面Ｓｄ１を通過する光束による最良波面収差が回折限界である０．０７λｒｍｓ（ただし、λ（ｎｍ）は第２光ディスクを再生する際に使用する光源の波長）を満たすことにより、第２光ディスクの再生信号を良好にすることが出来る。
【００５３】
なお、本実施例においては、第１光源１１１と第２光源１１２とをほぼ同じ倍率で使用しているので、１つの光検出器３０とすることができ、構成を簡単にすることが出来るが、各々の光源１１１、１１２に対応させて２つの光検出器を設けてもよく、さらに倍率を異ならせてもよい。
【００５４】
以下、本発明を対物レンズ１６の光源側の屈折面に適用した場合の１例のレンズデータを示す。第１光ディスクとしてＤＶＤ（透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、必要な開口数ＮＡ１＝０．６０（λ＝６３５ｎｍ））を用い、第２光ディスクとしてＣＤ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．３６６（λ＝６３５ｎｍ）あるいはＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ））或いはＣＤ−Ｒ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．５０（λ＝７８０ｎｍ）（ただし、再生のみの場合は、ＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ））を用いることにする。なお、以下の対物レンズ１６の例においては、コリメータレンズ１３は、設計を最適にすることにより対物レンズ１６へはほぼ無収差の平行光束を入射させることができるため、以下の例においては対物レンズ１６へ平行光束が入射して以降の構成を示す。また、対物レンズ１６の光源側に配置される絞りを第１面として、ここから順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をｒｉ、ＤＶＤ再生時の第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離をｄｉ（ＣＤ再生時は、ｄｉ’に記載がある場合はその数値に変わり、記載がない場合はｄｉと同じである。）、その間隔のレーザ光源の光束の波長での屈折率をｎｉで表している。また、光学面に非球面を用いた場合は、上述した非球面の式に基づくものとする。
【００５５】
（実施例１）
実施例１は上述した先の実施例の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載する対物レンズ１６であって、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ１６に本発明を実施した例である。
本実施例において、非球面は次式に基づくものとする。
【数１】
また、第１回折面は高屈折率の薄膜として表すものとする。光路差関数は
Φ（ｈ）＝Ｃ1ｈ2＋Ｃ2ｈ4＋Ｃ2ｈ6＋Ｃ4ｈ8＋Ｃ5ｈ10
で表し、基板面からの削り量は
Ｌ＝｛Φ（ｈ）＋ｉλ｝／（ｎ−１） ｉ＝０，１，２・・・
である。
【００５６】
【表２】
また、図３（ａ）に厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）の透明基板を介したとき（以下、ＤＶＤ再生時という）の球面収差図を、図３（ｂ）に厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）の透明基板を介したとき（以下、ＣＤ再生時という）の球面収差図を示している。また、図４（ａ）にＤＶＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態で見たときの波面収差図を、図４（ｂ）にＣＤ再生時の最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態で見たときの波面収差図を示している。ＤＶＤ使用時のＮＡ１での波面収差量は０．０２５λｒｍｓ、ＣＤ使用時の第１分割面内での波面収差量は０．０５４λｒｍｓである。
また、図７（ａ）にＤＶＤ再生時の最良スポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図７（ｂ）にＣＤ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明においては、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体の記録再生が出来、低コストかつ複雑化しないで実現出来、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも対応できる。さらに、本発明では、球面収差の発生を積極的に利用し、複数の光情報記録媒体の記録再生を１つの集光光学系で行なうことができる。また、本発明は、開口数の小さい光軸近傍を通過する第１光束を、第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体の再生に利用し、また、第１分割面より外側を通過する第２光束も第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体の再生に利用する。このような光学系を用いると、透明基板の厚さが異なる複数のディスクを１つの光学系で再生することが可能となり、光軸近傍の光束を複数の光情報記録媒体の再生に利用することで、光源からの光束の光量損失が少なくなる。しかも、第２光情報記録媒体再生時には、ビームスポットのサイドローブを減少させ、ビーム強度の強い核を形成し、正確な情報が得られる。さらに、絞り１７の開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数のディスクを１つの集光光学系で再生することができるという特有の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ピックアップ装置用対物レンズの断面模式図であり、第１光情報記録媒体への集束状況を示す。
【図２】本発明の光ピックアップ装置用対物レンズの断面模式図であり、第２光情報記録媒体への集束状況を示す。
【図３】本発明の対物レンズの各分割面の球面収差の補正状況を示す説明図である。
【図４】本発明の対物レンズの各分割面の波面収差の補正状況を示す収差図である。
【図５】本発明を実施する光ピックアップ装置の構成の一例を示す概念図である。
【図６】本発明を実施する光ピックアップ装置の構成の他の例を示す概念図である。
【図７】本発明の対物レンズの最良のスポット形状の相対強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ 半導体レーザ １２ 偏向ビームスプリッタ
１３ コリメータレンズ １４ １／４λ板
１５ アクチュエータ １６ 対物レンズ
１７ 絞り １８ シリンドリカルレンズ
１９ 光束合成手段 ２０ 光ディスク
２１ 透明版 ２２ 情報記録面
３０ 光検出器
Claims (12)
- 波長λ1の光束を出射する第１光源と、
波長λ2(ただしλ2≠λ1)の光束を出射する第２光源と、
集光光学系とを有し、
第１光情報記録媒体に対して、前記波長λ1の光束を前記集光光学系で厚さｔ1の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録再生し、
前記第１光情報記録媒体とは異なる第２光情報記録媒体に対して、前記波長λ2の光束を前記集光光学系で厚さｔ2(ただし、厚さｔ2≠ｔ1)の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録再生する光ピックアップ装置において、
前記集光光学系を構成する少なくとも１つの光学面を前記光学面の中央に位置する光軸近傍の第１分割面と、前記第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割された光学面で構成し、前記第２分割面は少なくとも前記波長λ1の光束又は前記波長λ2の光束を回折し、
前記第１光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面および前記第３分割面を通過した光束および前記第２分割面で回折された光束又は前記分割面を透過した光束によりビームスポットを形成し、
前記第２光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面を通過した光束及び前記第２分割面を透過した光束又は前記第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成し、
前記第１光情報記録媒体の記録再生の際に前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ1の光束の回折次数と、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ2の光束の回折次数とは、異なっており、
前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第３分割面を通過した光束はフレアとなることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記第２分割面の光軸側縁を通る光束の光情報記録媒体側の開口が０.３５以上であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
- 前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第２分割面と前記第３分割面の境界において球面収差が不連続になることを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ装置。
- 前記球面収差の不連続に変化する方向は、小さい開口数から大きい開口数へと見たときに前記第２分割面と前記第３分割面の境界においては球面収差が正の方向に変化していることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
- 前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第１分割面と前記第２分割面の境界において球面収差が不連続になることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記球面収差の不連続に変化する方向は、小さい開口数から大きい開口数ヘと見たときに前記第１分割面と前記第２分割面の境界においては球面収差が負の方向に変化していることを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
- 波長λ1の光束を出射する第１光源と、波長λ2(ただしλ2≠λ1)の光束を出射する第２光源と、対物レンズとを有し、第１光情報記録媒体に対して、前記波長λ1の光束を前記対物レンズで厚さｔ1の透明基板を介して情報記録面集光させ、情報記録面上に情報を記録再生し、前記第１光情報記録媒体とは異なる第２光情報記録媒体に対して、前記波λ2の光束を前記対物レンズで厚さｔ2(ただし、厚さｔ2≠ｔ1)の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録再生する光ピックアップ装置で用いられる対物レンズにおいて、
前記対物レンズの少なくとも１つの光学面は、前記光学面の中央に位置する光軸近傍の第１分割面と、前記第１分割面との間に第２分割面を挟んで位置する第３分割面とに分割され、前記第２分割面は少なくとも前記波長λ1の光束又は前記波長λ2の光束を回折し、
前記第１光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面および前記第３分割面を通過した光束および前記２分割面で回折された光束又は前記第２分割面を透過した光束によりビームスポットを形成し
前記第２光情報記録媒体の記録再生の際には前記第１分割面を通過した光束及び前記第２分割面を透過した光束又は前記第２分割面で回折された光束によりビームスポットを形成し
前記第１光情報記録媒体の記録再生の際に前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ1の光束の回折次数と、前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第２分割面を通過して前記ビームスポットを形成する前記波長λ2の光束の回折次数とは、異なっており、
前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第３分割面を通過した光束はフレアとなることを特徴とする対物レンズ。 - 前記第２分割面の光軸側縁を通る光束の光情報記録媒体側の開口数が０.３５以上であることを特徴とする請求項７記載の対物レンズ。
- 前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第２分割面と前記第３分割面の境界において球面収差が不連続になることを特徴とする請求項７または８記載の対物レンズ。
- 前記球面収差の不連続に変化する方向は、小さい開口数から大きい開口数へと見たときに、前記第２分割面と前記第３分割面の境界においては球面収差が正の方向に変化していることを特徴とする請求項９記載の対物レンズ。
- 前記第２光情報記録媒体の記録再生の際に、前記第１分割面と前記第２分割面の境界において球面収差が不連続になることを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項に記載の対物レンズ。
- 前記球面収差の不連続に変化する方向は、小さい開口数から大きい開口数へと見たときに、前記第１分割面と前記第２分割面の境界においては球収差が負の方向に変化していることを特徴とする請求項１１記載の対物レンズ。
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