JPH09145995A - 光情報記録媒体の記録再生用光学系 - Google Patents
光情報記録媒体の記録再生用光学系Info
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- JPH09145995A JPH09145995A JP7329449A JP32944995A JPH09145995A JP H09145995 A JPH09145995 A JP H09145995A JP 7329449 A JP7329449 A JP 7329449A JP 32944995 A JP32944995 A JP 32944995A JP H09145995 A JPH09145995 A JP H09145995A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 一つのピックアップで光量損失を極力抑え
た、互換性を有する、構造が簡単な情報ピックアップ装
置および光ディスク装置を実現する。 【解決手段】 ３つ以上の輪帯状レンズ面のうち、隣あ
う輪帯状レンズ面は異なる屈折力を有すると共に、外周
から一輪帯おきに厚みの薄い透明基板、厚い透明基板に
対応するように輪帯が構成されており、上記２種類の透
明基板において薄い透明基板の厚みが厚い透明基板の厚
みのほぼ半分の厚みであるとき、以下の条件式を満足す
る。 ｄ1≠ｄ2 ただし ｄ1：厚みの薄い透明基板を介して情報記録面
上に集光する際の対物レンズと光情報記録面の透明基板
との光軸上の間隔 ｄ2：ｄ1とは反対に厚い透明基板を介した場合の光軸上
の間隔。
た、互換性を有する、構造が簡単な情報ピックアップ装
置および光ディスク装置を実現する。 【解決手段】 ３つ以上の輪帯状レンズ面のうち、隣あ
う輪帯状レンズ面は異なる屈折力を有すると共に、外周
から一輪帯おきに厚みの薄い透明基板、厚い透明基板に
対応するように輪帯が構成されており、上記２種類の透
明基板において薄い透明基板の厚みが厚い透明基板の厚
みのほぼ半分の厚みであるとき、以下の条件式を満足す
る。 ｄ1≠ｄ2 ただし ｄ1：厚みの薄い透明基板を介して情報記録面
上に集光する際の対物レンズと光情報記録面の透明基板
との光軸上の間隔 ｄ2：ｄ1とは反対に厚い透明基板を介した場合の光軸上
の間隔。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光などの光源か
らの光ビームを透明基板を介して光情報記録媒体の情報
記録面に集光することにより情報を記録再生する光学系
に用いる対物レンズに関する。
らの光ビームを透明基板を介して光情報記録媒体の情報
記録面に集光することにより情報を記録再生する光学系
に用いる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光情報記録媒体の記録再生用光学
系（本発明で云う記録再生用光学系とは、記録用光学
系、再生用光学系、記録と再生との両用の光学系を含
む。）の一例を図９に示す。図において、半導体レーザ
等の光源１から出射した光束はビームスプリッタ２を通
ってコリメータレンズ３に入射し、平行光束となって絞
り５で所定の光束に制限されて対物レンズ６に入射す
る。この対物レンズ６は、平行光束が入射すると、所定
の厚みの透明基板７を通してほぼ無収差の光スポットを
情報記録面８上に結像する。この情報記録面８で情報ピ
ットによって変調されて反射した光束は、対物レンズ
６、コリメータレンズ３を介してビームスプリッタ２に
戻り、ここでレーザ光源１からの光路から分離され、受
光手段９へ入射する。この受光手段９は多分割されたＰ
ＩＮフォトダイオードであり、各素子から入射光束の強
度に比例した電流を出力し、この電流を図には示さない
検出回路系に送り、ここで情報信号、フォーカスエラー
信号、トラックエラー信号に基づき、磁気回路とコイル
等で構成される２次元アクチュエータで対物レンズ６を
制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせ
る。
系（本発明で云う記録再生用光学系とは、記録用光学
系、再生用光学系、記録と再生との両用の光学系を含
む。）の一例を図９に示す。図において、半導体レーザ
等の光源１から出射した光束はビームスプリッタ２を通
ってコリメータレンズ３に入射し、平行光束となって絞
り５で所定の光束に制限されて対物レンズ６に入射す
る。この対物レンズ６は、平行光束が入射すると、所定
の厚みの透明基板７を通してほぼ無収差の光スポットを
情報記録面８上に結像する。この情報記録面８で情報ピ
ットによって変調されて反射した光束は、対物レンズ
６、コリメータレンズ３を介してビームスプリッタ２に
戻り、ここでレーザ光源１からの光路から分離され、受
光手段９へ入射する。この受光手段９は多分割されたＰ
ＩＮフォトダイオードであり、各素子から入射光束の強
度に比例した電流を出力し、この電流を図には示さない
検出回路系に送り、ここで情報信号、フォーカスエラー
信号、トラックエラー信号に基づき、磁気回路とコイル
等で構成される２次元アクチュエータで対物レンズ６を
制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせ
る。
【０００３】このような情報ピックアップでは、対物レ
ンズ６で集光される光スポットを小さくするため大ＮＡ
（例えばＮＡ０．６）であるので、このような集光光束
中に置かれる透明基板の厚みが所定の厚みからずれると
大きな球面収差を発生させる。図１０を参照して、ＮＡ
０．６、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長６３
５ｎｍ、透明基板厚み０．６ｍｍ、基板屈折率１．５８
の条件で最適化された対物レンズで、基板の厚みを変え
た場合、０．０１ｍｍ基板厚みがずれる毎に０．０１λ
ｒｍｓ程収差が増大する。従って、透明基板厚みが±
０．０７ｍｍずれると０．０７λｒｍｓの収差となり、
読み取りが正常に行える目安となるマレシャル限界値に
達してしまう。このため、０．６ｍｍ厚みの基板に替え
て例えば１．２ｍｍ厚の基板を持つ光情報記録媒体を記
録再生しようとする場合、アクチュエータ部で１．２ｍ
ｍ厚対応の対物レンズ１１と絞り１０に切り換えて再生
するようにしている。あるいは０．６ｍｍ厚の基板用
と、１．２ｍｍ厚の基板用の２個の情報ピックアップを
装備することも考えられる。また、情報ピックアップ中
にホログラムを配設し、これを通過する０次光と１次光
の各々を０．６ｍｍ厚基板と１．２ｍｍ厚基板に対応す
る光スポットとして情報記録面に集光させる方法も考え
られる。
ンズ６で集光される光スポットを小さくするため大ＮＡ
（例えばＮＡ０．６）であるので、このような集光光束
中に置かれる透明基板の厚みが所定の厚みからずれると
大きな球面収差を発生させる。図１０を参照して、ＮＡ
０．６、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長６３
５ｎｍ、透明基板厚み０．６ｍｍ、基板屈折率１．５８
の条件で最適化された対物レンズで、基板の厚みを変え
た場合、０．０１ｍｍ基板厚みがずれる毎に０．０１λ
ｒｍｓ程収差が増大する。従って、透明基板厚みが±
０．０７ｍｍずれると０．０７λｒｍｓの収差となり、
読み取りが正常に行える目安となるマレシャル限界値に
達してしまう。このため、０．６ｍｍ厚みの基板に替え
て例えば１．２ｍｍ厚の基板を持つ光情報記録媒体を記
録再生しようとする場合、アクチュエータ部で１．２ｍ
ｍ厚対応の対物レンズ１１と絞り１０に切り換えて再生
するようにしている。あるいは０．６ｍｍ厚の基板用
と、１．２ｍｍ厚の基板用の２個の情報ピックアップを
装備することも考えられる。また、情報ピックアップ中
にホログラムを配設し、これを通過する０次光と１次光
の各々を０．６ｍｍ厚基板と１．２ｍｍ厚基板に対応す
る光スポットとして情報記録面に集光させる方法も考え
られる。
【０００４】上記のように１台の光ディスク装置で異な
る基板厚みを有する光ディスクを再生可能な装置とする
ために、例えばディスクの透明基板厚が０．６ｍｍ用と
１．２ｍｍ用それぞれに対応する対物レンズを２個取り
付けたり、ディスクの透明基板厚が０．６ｍｍ用と１．
２ｍｍ用の２個の光ピックアップを装置に付ける方法で
は情報ピックアップ装置および光ディスク装置をコンパ
クトで低コストなものとすることはできない。また、情
報ピックアップ中にホログラムを配設し、これを透過す
る０次光、１次光の各々を０．６ｍｍ厚基板と１．２ｍ
ｍ厚基板に対応する光スポットとして情報記録面に集光
させる方法は、常に情報記録面に向けて２つの光束が出
射されるため、一方の光束による光スポットでの情報読
み出しを行うときは他方の光束は読み出しには寄与しな
い不要光となるだけでなく、実際に利用する２つのスポ
ット以外にも利用できない回折光が発生し、光量損失が
大きく、光量低下によるＳ／Ｎ比低下や、光量を増大さ
せた場合には、レーザ寿命が低下してしまう。
る基板厚みを有する光ディスクを再生可能な装置とする
ために、例えばディスクの透明基板厚が０．６ｍｍ用と
１．２ｍｍ用それぞれに対応する対物レンズを２個取り
付けたり、ディスクの透明基板厚が０．６ｍｍ用と１．
２ｍｍ用の２個の光ピックアップを装置に付ける方法で
は情報ピックアップ装置および光ディスク装置をコンパ
クトで低コストなものとすることはできない。また、情
報ピックアップ中にホログラムを配設し、これを透過す
る０次光、１次光の各々を０．６ｍｍ厚基板と１．２ｍ
ｍ厚基板に対応する光スポットとして情報記録面に集光
させる方法は、常に情報記録面に向けて２つの光束が出
射されるため、一方の光束による光スポットでの情報読
み出しを行うときは他方の光束は読み出しには寄与しな
い不要光となるだけでなく、実際に利用する２つのスポ
ット以外にも利用できない回折光が発生し、光量損失が
大きく、光量低下によるＳ／Ｎ比低下や、光量を増大さ
せた場合には、レーザ寿命が低下してしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
解消し、一つのピックアップで異なる基板厚を有する光
ディスクの記録再生を可能とし、光量損失を極力抑え
た、相互に互換性を有する、構造が簡単でコンパクトな
情報ピックアップ装置および光ディスク装置を実現する
ことを可能とする光情報記録媒体の記録再生用対物レン
ズを得ることを目的とする。
解消し、一つのピックアップで異なる基板厚を有する光
ディスクの記録再生を可能とし、光量損失を極力抑え
た、相互に互換性を有する、構造が簡単でコンパクトな
情報ピックアップ装置および光ディスク装置を実現する
ことを可能とする光情報記録媒体の記録再生用対物レン
ズを得ることを目的とする。
【０００６】
【問題を解決するための手段】本発明の光情報記録媒体
の記録再生用光学系は、その対物レンズによって実現す
る場合、該対物レンズは光情報記録媒体の透明基板を介
して情報記録面上に集光するよう正の屈折力を有し、厚
みの異なる透明基板を有する２種類の光情報記録媒体の
それぞれについて情報記録面上に集光するように、少な
くとも一方の面が光軸を中心とした３つ以上の輪帯状レ
ンズ面により構成されており、該３つ以上の輪帯状レン
ズ面のうち、隣あう輪帯状レンズ面は異なる屈折力を有
すると共に、外周から一輪帯おきに厚みの薄い透明基
板、厚い透明基板に対応するように輪帯が構成されてお
り、上記２種類の透明基板において薄い透明基板の厚み
が厚い透明基板の厚みのほぼ半分の厚みであるとき、以
下の条件式を満足することを特徴とする。 ｄ1≠ｄ2 ・・・ ただし ｄ1：厚みの薄い透明基板を介して情報記録面
上に集光する際の対物レンズと光情報記録面の透明基板
との光軸上の間隔 ｄ2：厚みの厚い透明基板を介して情報記録面上に集光
する際の対物レンズと光情報記録面の透明基板との光軸
上の間隔
の記録再生用光学系は、その対物レンズによって実現す
る場合、該対物レンズは光情報記録媒体の透明基板を介
して情報記録面上に集光するよう正の屈折力を有し、厚
みの異なる透明基板を有する２種類の光情報記録媒体の
それぞれについて情報記録面上に集光するように、少な
くとも一方の面が光軸を中心とした３つ以上の輪帯状レ
ンズ面により構成されており、該３つ以上の輪帯状レン
ズ面のうち、隣あう輪帯状レンズ面は異なる屈折力を有
すると共に、外周から一輪帯おきに厚みの薄い透明基
板、厚い透明基板に対応するように輪帯が構成されてお
り、上記２種類の透明基板において薄い透明基板の厚み
が厚い透明基板の厚みのほぼ半分の厚みであるとき、以
下の条件式を満足することを特徴とする。 ｄ1≠ｄ2 ・・・ ただし ｄ1：厚みの薄い透明基板を介して情報記録面
上に集光する際の対物レンズと光情報記録面の透明基板
との光軸上の間隔 ｄ2：厚みの厚い透明基板を介して情報記録面上に集光
する際の対物レンズと光情報記録面の透明基板との光軸
上の間隔
【０００７】より具体的には、上記対物レンズは光源側
に凸面を向けた正の単レンズであり、光源側、情報記録
面側に面する両面が非球面であり、かつ、少なくとも光
源側のレンズ面に上記輪帯状レンズ面が形成されてお
り、該非球面形状は面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ
軸とした直交座標系において、κを円錐形数、Ａi を非
球面係数、Ｐi を非球面のべき数とするとき、
に凸面を向けた正の単レンズであり、光源側、情報記録
面側に面する両面が非球面であり、かつ、少なくとも光
源側のレンズ面に上記輪帯状レンズ面が形成されてお
り、該非球面形状は面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ
軸とした直交座標系において、κを円錐形数、Ａi を非
球面係数、Ｐi を非球面のべき数とするとき、
【数２】 で表され、同一の透明基板に対応する各輪帯状レンズ面
の形状を上記非球面形状式に従って光軸まで延長した際
の軸上におけるレンズの厚みによる光路長差△と光源波
長λが以下の関係を満足する。 △ ＝ ｍλ ・・・ ただし △：同一の透明基板に対応する各輪帯状レンズ
面の任意の２つの輪帯のレンズ面形状を上記非球面形状
式に従って光軸まで延長したときの軸上におけるレンズ
の厚みの差に使用波長における該レンズの屈折率をかけ
た値 λ：使用する光源の波長 ここでｍは整数であり、より望ましくは光路長差は以下
の範囲であることが好ましい。 −１０ ≦ ｍ ≦ １０ ・・・ そして、上記２種類の透明基板のそれぞれに対応する各
輪帯状レンズ面のレンズ面形状が同一の非球面形状式で
表現できることが望ましい。
の形状を上記非球面形状式に従って光軸まで延長した際
の軸上におけるレンズの厚みによる光路長差△と光源波
長λが以下の関係を満足する。 △ ＝ ｍλ ・・・ ただし △：同一の透明基板に対応する各輪帯状レンズ
面の任意の２つの輪帯のレンズ面形状を上記非球面形状
式に従って光軸まで延長したときの軸上におけるレンズ
の厚みの差に使用波長における該レンズの屈折率をかけ
た値 λ：使用する光源の波長 ここでｍは整数であり、より望ましくは光路長差は以下
の範囲であることが好ましい。 −１０ ≦ ｍ ≦ １０ ・・・ そして、上記２種類の透明基板のそれぞれに対応する各
輪帯状レンズ面のレンズ面形状が同一の非球面形状式で
表現できることが望ましい。
【０００８】上記対物レンズの輪帯状レンズ面形状をな
す光源側のレンズ面において、隣接する輪帯状レンズ面
の境界部分における外側輪帯状レンズ面、内側輪帯状レ
ンズ面のそれぞれの方線と光軸とのなす角度が以下の条
件式を満たすことが望ましい。 θ(2i-1) ＞ θ’(2i) 〔１≦ｉ≦Ｎ／２， ｉは整数〕 ・・・ θ(2j) ＜ θ’(2j+1) 〔１≦ｊ≦（Ｎ−１）／２， ｊは整数〕・ ただし Ｎ ：対物レンズの光源側のレンズ面の輪帯数 θ(2i-1) ：第（２ｉ−１）輪帯状レンズ面と第２ｉ輪
帯状レンズ面の境界部分における第（２ｉ−１）輪帯状
レンズ面の法線と光軸とのなす角度であり、第（２ｉ−
１）輪帯状レンズ面は第２ｉ輪帯状レンズ面よりも外側
（周辺側）に位置する。 θ’(2i) ：第（２ｉ−１）輪帯状レンズ面と第２ｉ輪
帯状レンズ面の境界部分における第２ｉ輪帯状レンズ面
の法線と光軸とのなす角度であり、第２ｉ輪帯状レンズ
面は第（２ｉ−１）輪帯状レンズ面よりも内側（光軸
側）に位置する。 θ(2j) ：第２ｊ輪帯状レンズ面と第（２ｊ＋１）輪
帯状レンズ面の境界部分における第２ｊ輪帯状レンズ面
の法線と光軸とのなす角度であり、第２ｊ輪帯状レンズ
面は第（２ｊ＋１）輪帯状レンズ面よりも外側（周辺
側）に位置する。 θ’(2j+1)：第２ｊ輪帯状レンズ面と第（２ｊ＋１）輪
帯状レンズ面の境界部分における第（２ｊ＋１）輪帯状
レンズ面の法線と光軸とのなす角度であり、第（２ｊ＋
１）輪帯状レンズ面は第２ｊ輪帯状レンズ面よりも内側
（光軸側）に位置する。
す光源側のレンズ面において、隣接する輪帯状レンズ面
の境界部分における外側輪帯状レンズ面、内側輪帯状レ
ンズ面のそれぞれの方線と光軸とのなす角度が以下の条
件式を満たすことが望ましい。 θ(2i-1) ＞ θ’(2i) 〔１≦ｉ≦Ｎ／２， ｉは整数〕 ・・・ θ(2j) ＜ θ’(2j+1) 〔１≦ｊ≦（Ｎ−１）／２， ｊは整数〕・ ただし Ｎ ：対物レンズの光源側のレンズ面の輪帯数 θ(2i-1) ：第（２ｉ−１）輪帯状レンズ面と第２ｉ輪
帯状レンズ面の境界部分における第（２ｉ−１）輪帯状
レンズ面の法線と光軸とのなす角度であり、第（２ｉ−
１）輪帯状レンズ面は第２ｉ輪帯状レンズ面よりも外側
（周辺側）に位置する。 θ’(2i) ：第（２ｉ−１）輪帯状レンズ面と第２ｉ輪
帯状レンズ面の境界部分における第２ｉ輪帯状レンズ面
の法線と光軸とのなす角度であり、第２ｉ輪帯状レンズ
面は第（２ｉ−１）輪帯状レンズ面よりも内側（光軸
側）に位置する。 θ(2j) ：第２ｊ輪帯状レンズ面と第（２ｊ＋１）輪
帯状レンズ面の境界部分における第２ｊ輪帯状レンズ面
の法線と光軸とのなす角度であり、第２ｊ輪帯状レンズ
面は第（２ｊ＋１）輪帯状レンズ面よりも外側（周辺
側）に位置する。 θ’(2j+1)：第２ｊ輪帯状レンズ面と第（２ｊ＋１）輪
帯状レンズ面の境界部分における第（２ｊ＋１）輪帯状
レンズ面の法線と光軸とのなす角度であり、第（２ｊ＋
１）輪帯状レンズ面は第２ｊ輪帯状レンズ面よりも内側
（光軸側）に位置する。
【０００９】さらに上記対物レンズは、以下の条件式を
満足するように最外周輪帯状レンズ面と一つ内側の輪帯
状レンズ面との境界が設定されることが好ましい。 １．５０ ＜ λ／ＮＡ2 ＜ ２．００ ・・・ ただし λ ：使用する光源の波長（μｍ） ＮＡ2：最外周の一つ内側の輪帯状レンズ面から出射す
る光束の開口数 そして、各輪帯状レンズ面間の境界部分の１ヶ所は段差
がなく、連続であることが好ましく、その光源側の面に
形成された輪帯数Ｎが、 ３≦Ｎ≦１０ ・・・ さらに望ましくは ３≦Ｎ≦６ ・・・ の範囲にあることが好ましい。
満足するように最外周輪帯状レンズ面と一つ内側の輪帯
状レンズ面との境界が設定されることが好ましい。 １．５０ ＜ λ／ＮＡ2 ＜ ２．００ ・・・ ただし λ ：使用する光源の波長（μｍ） ＮＡ2：最外周の一つ内側の輪帯状レンズ面から出射す
る光束の開口数 そして、各輪帯状レンズ面間の境界部分の１ヶ所は段差
がなく、連続であることが好ましく、その光源側の面に
形成された輪帯数Ｎが、 ３≦Ｎ≦１０ ・・・ さらに望ましくは ３≦Ｎ≦６ ・・・ の範囲にあることが好ましい。
【００１０】上記対物レンズを形成する素材は、ガラス
であってもよく、あるいはプラスチックであってもよ
い。
であってもよく、あるいはプラスチックであってもよ
い。
【００１１】
【作用】本発明の光情報記録媒体の記録再生用対物レン
ズは、少なくとも一方のレンズ面が交互に屈折力の異な
る輪帯状レンズ面で形成され、光情報記録媒体の厚みの
異なる透明基板を介してそれぞれの情報記録面上に光束
を集光することにより、透明基板の厚みが異なる光ディ
スクの記録再生を可能とするものである。図３はＮＡ
０．６０、基板厚０．６ｍｍ、基板屈折率１．５８の条
件で波長６３５ｎｍの平行光束が入射するときに収差補
正が最適化された対物レンズに光束を入射させたときの
光路図である。図４はＮＡ０．３８、基板厚１．２ｍ
ｍ、基板屈折率１．５８の条件で波長６３５ｎｍの平行
光束が入射するときに収差補正が最適化された対物レン
ズに光束を入射したときの光路図である。図５は図３、
４における２つの条件を兼ね備えた輪帯状の屈折面を有
する対物レンズに光束を入射させたときの光路図であ
る。無限遠からの光束は、絞りを通過した後、輪帯状レ
ンズ面を有する対物レンズに入射される。ここで屈折力
の異なる輪帯状のレンズ面を通過することにより、基板
厚０．６ｍｍ、１．２ｍｍを介して集光する２つのスポ
ットに分割される。
ズは、少なくとも一方のレンズ面が交互に屈折力の異な
る輪帯状レンズ面で形成され、光情報記録媒体の厚みの
異なる透明基板を介してそれぞれの情報記録面上に光束
を集光することにより、透明基板の厚みが異なる光ディ
スクの記録再生を可能とするものである。図３はＮＡ
０．６０、基板厚０．６ｍｍ、基板屈折率１．５８の条
件で波長６３５ｎｍの平行光束が入射するときに収差補
正が最適化された対物レンズに光束を入射させたときの
光路図である。図４はＮＡ０．３８、基板厚１．２ｍ
ｍ、基板屈折率１．５８の条件で波長６３５ｎｍの平行
光束が入射するときに収差補正が最適化された対物レン
ズに光束を入射したときの光路図である。図５は図３、
４における２つの条件を兼ね備えた輪帯状の屈折面を有
する対物レンズに光束を入射させたときの光路図であ
る。無限遠からの光束は、絞りを通過した後、輪帯状レ
ンズ面を有する対物レンズに入射される。ここで屈折力
の異なる輪帯状のレンズ面を通過することにより、基板
厚０．６ｍｍ、１．２ｍｍを介して集光する２つのスポ
ットに分割される。
【００１２】図５は、対物レンズのレンズ面に屈折力の
異なる２つの輪帯状レンズ面（以下単に輪帯という。）
を形成し、外周輪帯からの出射光束は基板厚０．６ｍｍ
を介して集光するように、また、光軸を含む内側輪帯か
らの出射光束は基板厚１．２ｍｍを介して集光するよう
に構成された場合を示している。この例の場合、基板厚
０．６ｍｍと基板厚１．２ｍｍを介して集光する光束の
光強度分布は、それぞれ図６、７に示すようになる。基
板厚０．６ｍｍの基板を介して集光する外周輪帯からの
光スポットは、高密度情報記録に対応させるためのスポ
ットであるため、図６に示したようなサイドローブの強
度が大きくなり過ぎるとノイズの増大を招き、高密度情
報の記録再生に悪影響をおよぼす場合がある。そのた
め、基板厚１．２ｍｍに対応する内周輪帯部の光軸を含
む内周側を基板厚０．６ｍｍに対応する屈折力を有する
第３番目の輪帯とすることにより、基板厚０．６ｍｍの
ときには不要光を出射する第２輪帯の面積を減少させ、
サイドローブを減少させることができる。これを繰返
し、すなわちレンズ面に設ける屈折力の異なる輪帯を外
周から１つおきに複数構成することにより、基板厚の異
なる光情報記録媒体の記録再生を行うに適した２つの光
スポットを得ることが可能になる。しかし、輪帯数を過
度に増やすと、輪帯の幅が小さくなり過ぎ加工性が悪く
なるため、サイドローブを実用上問題のないレベルにま
で軽減し、なおかつ加工性を良好に保つためには、３輪
帯以上、１０輪帯以下にすることが望ましい。さらに望
ましくは、３輪帯以上、６輪帯以下にすることが好まし
い。
異なる２つの輪帯状レンズ面（以下単に輪帯という。）
を形成し、外周輪帯からの出射光束は基板厚０．６ｍｍ
を介して集光するように、また、光軸を含む内側輪帯か
らの出射光束は基板厚１．２ｍｍを介して集光するよう
に構成された場合を示している。この例の場合、基板厚
０．６ｍｍと基板厚１．２ｍｍを介して集光する光束の
光強度分布は、それぞれ図６、７に示すようになる。基
板厚０．６ｍｍの基板を介して集光する外周輪帯からの
光スポットは、高密度情報記録に対応させるためのスポ
ットであるため、図６に示したようなサイドローブの強
度が大きくなり過ぎるとノイズの増大を招き、高密度情
報の記録再生に悪影響をおよぼす場合がある。そのた
め、基板厚１．２ｍｍに対応する内周輪帯部の光軸を含
む内周側を基板厚０．６ｍｍに対応する屈折力を有する
第３番目の輪帯とすることにより、基板厚０．６ｍｍの
ときには不要光を出射する第２輪帯の面積を減少させ、
サイドローブを減少させることができる。これを繰返
し、すなわちレンズ面に設ける屈折力の異なる輪帯を外
周から１つおきに複数構成することにより、基板厚の異
なる光情報記録媒体の記録再生を行うに適した２つの光
スポットを得ることが可能になる。しかし、輪帯数を過
度に増やすと、輪帯の幅が小さくなり過ぎ加工性が悪く
なるため、サイドローブを実用上問題のないレベルにま
で軽減し、なおかつ加工性を良好に保つためには、３輪
帯以上、１０輪帯以下にすることが望ましい。さらに望
ましくは、３輪帯以上、６輪帯以下にすることが好まし
い。
【００１３】また、厚み０．６ｍｍの透明基板を介して
情報記録面上に集光する際の対物レンズと光情報記録面
の透明基板との光軸上の間隔ｄ1と厚み１．２ｍｍの透
明基板を介して情報記録面上に集光する際の対物レンズ
と光情報記録媒体面の透明基板との光軸上の間隔ｄ2が
等しい場合、図８に示すように、厚み０．６ｍｍの透明
基板を介して集光している際には不要光である厚み１．
２ｍｍに対応する輪帯からの光束が、情報記録面で反射
し、ちょうど透明基板の表面上に集光することとなる。
この集光スポットが透明基板表面で反射し、元の光路を
たどり、受光手段へ入射してしまうことになり、情報信
号のＳ／Ｎ比を低下させることになる。条件式は、こ
の問題を解決するために必要な条件である。この条件を
満たすことにより、情報記録面で反射された不要光が透
明基板の表面上に集光することを防止し、透明基板表面
からの反射光は元の光路からずれることとなり、情報信
号のＳ／Ｎ比低下を軽減できる。
情報記録面上に集光する際の対物レンズと光情報記録面
の透明基板との光軸上の間隔ｄ1と厚み１．２ｍｍの透
明基板を介して情報記録面上に集光する際の対物レンズ
と光情報記録媒体面の透明基板との光軸上の間隔ｄ2が
等しい場合、図８に示すように、厚み０．６ｍｍの透明
基板を介して集光している際には不要光である厚み１．
２ｍｍに対応する輪帯からの光束が、情報記録面で反射
し、ちょうど透明基板の表面上に集光することとなる。
この集光スポットが透明基板表面で反射し、元の光路を
たどり、受光手段へ入射してしまうことになり、情報信
号のＳ／Ｎ比を低下させることになる。条件式は、こ
の問題を解決するために必要な条件である。この条件を
満たすことにより、情報記録面で反射された不要光が透
明基板の表面上に集光することを防止し、透明基板表面
からの反射光は元の光路からずれることとなり、情報信
号のＳ／Ｎ比低下を軽減できる。
【００１４】対物レンズの光源側面を凸面とし、さらに
光源側、情報記録面側の両面に非球面を導入することに
より、対物レンズを単レンズで実現することができ、コ
スト低減が可能となる。同一の透明基板に対応する各輪
帯のレンズ面形状を、上記式にしたがって光軸まで延
長した際の軸上におけるレンズの厚みが等しくない場
合、各輪帯面を通過する光束には光路長差が生じる。光
路長差を有する波面が重なりあうと干渉が発生すること
はよく知られていることであり、光路長差△と波長λの
間に△＝ｍλ（ｍは整数）の関係が成立する場合に、干
渉による強度は最大となる。従ってそれぞれの透明基板
に対応する各輪帯の任意の２つの輪帯のレンズ面形状を
上記式にしたがって光軸まで延長した際の軸上におけ
るレンズの厚みの差に使用波長におけるレンズの屈折率
をかけた値△と使用波長λの間に条件式が成立する場
合最大強度の光スポットが得られることになる。しか
し、光源、具体的には半導体レーザの波長には個体差に
よるバラツキ、温度変化による波長変動があるため、一
定の波長に固定することは困難である。従って、各輪帯
からの光束に光路長差条件式の関係が崩れる場合が生
じる。このような波長変動は５％程度発生するため、よ
り望ましくは条件式を満足するのがよい。この場合、
波長変動が生じても、本来の強度の５０％以上の強度を
維持することが可能である。さらに、△＝０であれば、
波長変動に係わらず一定の強度を維持出来ることはいう
までもない。また、この輪帯面の加工性をより高めるた
めに、それら輪帯のレンズ面形状が同一の非球面形状式
で表現できることが望ましい。
光源側、情報記録面側の両面に非球面を導入することに
より、対物レンズを単レンズで実現することができ、コ
スト低減が可能となる。同一の透明基板に対応する各輪
帯のレンズ面形状を、上記式にしたがって光軸まで延
長した際の軸上におけるレンズの厚みが等しくない場
合、各輪帯面を通過する光束には光路長差が生じる。光
路長差を有する波面が重なりあうと干渉が発生すること
はよく知られていることであり、光路長差△と波長λの
間に△＝ｍλ（ｍは整数）の関係が成立する場合に、干
渉による強度は最大となる。従ってそれぞれの透明基板
に対応する各輪帯の任意の２つの輪帯のレンズ面形状を
上記式にしたがって光軸まで延長した際の軸上におけ
るレンズの厚みの差に使用波長におけるレンズの屈折率
をかけた値△と使用波長λの間に条件式が成立する場
合最大強度の光スポットが得られることになる。しか
し、光源、具体的には半導体レーザの波長には個体差に
よるバラツキ、温度変化による波長変動があるため、一
定の波長に固定することは困難である。従って、各輪帯
からの光束に光路長差条件式の関係が崩れる場合が生
じる。このような波長変動は５％程度発生するため、よ
り望ましくは条件式を満足するのがよい。この場合、
波長変動が生じても、本来の強度の５０％以上の強度を
維持することが可能である。さらに、△＝０であれば、
波長変動に係わらず一定の強度を維持出来ることはいう
までもない。また、この輪帯面の加工性をより高めるた
めに、それら輪帯のレンズ面形状が同一の非球面形状式
で表現できることが望ましい。
【００１５】対物レンズの素材としては、ガラス、プラ
スチックの何れを用いることも可能である。ガラス素材
の場合は、環境変化に対し性能変化の少ない、安定した
レンズを提供することが可能であり、また、環境変化に
よる性能変化を許容できる場合には、プラスチック素材
を使用することにより、更に低コストを実現することが
可能となる。
スチックの何れを用いることも可能である。ガラス素材
の場合は、環境変化に対し性能変化の少ない、安定した
レンズを提供することが可能であり、また、環境変化に
よる性能変化を許容できる場合には、プラスチック素材
を使用することにより、更に低コストを実現することが
可能となる。
【００１６】条件式、を満たさない場合、薄い透明
基板と厚い透明基板のそれぞれを介して集光する光スポ
ットの位置が接近することになる。２つの光スポットの
位置が接近すると、不要な光スポットの情報記録面にお
ける光強度が大きくなってしまう。その結果、大きなノ
イズが発生することとなり、光情報記録媒体の記録再生
が困難になる。
基板と厚い透明基板のそれぞれを介して集光する光スポ
ットの位置が接近することになる。２つの光スポットの
位置が接近すると、不要な光スポットの情報記録面にお
ける光強度が大きくなってしまう。その結果、大きなノ
イズが発生することとなり、光情報記録媒体の記録再生
が困難になる。
【００１７】本発明は、光情報記録媒体の近年の動向と
して開発されている基板厚の薄い高密度情報記録ディス
クと、従来のディスクのように、透明基板の厚みの異な
る記録媒体の記録再生を単一の対物レンズで実現しよう
とするものである。例えば基板厚０．６ｍｍのディスク
は高密度化を目的としているため、基板厚１．２ｍｍの
従来のＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭと比べて小さい光スポットが
求められる。具体的には、従来のＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭな
どにおいては、光源の波長が７８０ｎｍにおいて、対物
レンズのＮＡが０．４５程度の光スポットが求められて
いた。光スポットの大きさは、波長に比例し、ＮＡに反
比例することはよく知られている。従って、光スポット
を小さくするためには波長を短くするか、あるいは対物
レンズのＮＡを大きくする必要がある。基板厚０．６ｍ
ｍの高密度ディスクにおいては、光源の波長を６３５ｎ
ｍ〜６５０ｎｍ程度まで短くすると共に、対物レンズの
ＮＡを０．６程度に大きくすることにより、光スポット
を小さくすることが考えられている。
して開発されている基板厚の薄い高密度情報記録ディス
クと、従来のディスクのように、透明基板の厚みの異な
る記録媒体の記録再生を単一の対物レンズで実現しよう
とするものである。例えば基板厚０．６ｍｍのディスク
は高密度化を目的としているため、基板厚１．２ｍｍの
従来のＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭと比べて小さい光スポットが
求められる。具体的には、従来のＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭな
どにおいては、光源の波長が７８０ｎｍにおいて、対物
レンズのＮＡが０．４５程度の光スポットが求められて
いた。光スポットの大きさは、波長に比例し、ＮＡに反
比例することはよく知られている。従って、光スポット
を小さくするためには波長を短くするか、あるいは対物
レンズのＮＡを大きくする必要がある。基板厚０．６ｍ
ｍの高密度ディスクにおいては、光源の波長を６３５ｎ
ｍ〜６５０ｎｍ程度まで短くすると共に、対物レンズの
ＮＡを０．６程度に大きくすることにより、光スポット
を小さくすることが考えられている。
【００１８】本発明の対物レンズによって透明基板の厚
みの異なる２種類のディスク、基板厚０．６ｍｍ、基板
厚１．２ｍｍに対応する光スポットを実現する場合に
は、最外周の輪帯から一つおきに基板厚０．６ｍｍ、基
板厚１．２ｍｍのディスク用光束に振り分ける。従っ
て、光源の波長が６３５ｎｍのとき、最外周の輪帯を通
過した光束はＮＡ０．６相当の光スポットとする必要が
あり、その一つ内側の輪帯を通過した光束はＮＡ０．３
７程度（光源波長が７８０ｎｍのときＮＡ０．４５程度
に相当）の光スポットとする必要がある。条件式はこ
の条件を満たすために必要なものである。一定の光源波
長において、最外周から一つ内側の輪帯の開口数ＮＡ2
が上限を越えるほど小さくなると、光スポットが大きく
なり過ぎて、基板厚１．２ｍｍの光情報記録媒体の記録
再生が困難になる。また、下限を越えるほど開口数ＮＡ
2が大きくなると、光スポットが小さくなり過ぎて、や
はり情報の記録再生が困難になる。
みの異なる２種類のディスク、基板厚０．６ｍｍ、基板
厚１．２ｍｍに対応する光スポットを実現する場合に
は、最外周の輪帯から一つおきに基板厚０．６ｍｍ、基
板厚１．２ｍｍのディスク用光束に振り分ける。従っ
て、光源の波長が６３５ｎｍのとき、最外周の輪帯を通
過した光束はＮＡ０．６相当の光スポットとする必要が
あり、その一つ内側の輪帯を通過した光束はＮＡ０．３
７程度（光源波長が７８０ｎｍのときＮＡ０．４５程度
に相当）の光スポットとする必要がある。条件式はこ
の条件を満たすために必要なものである。一定の光源波
長において、最外周から一つ内側の輪帯の開口数ＮＡ2
が上限を越えるほど小さくなると、光スポットが大きく
なり過ぎて、基板厚１．２ｍｍの光情報記録媒体の記録
再生が困難になる。また、下限を越えるほど開口数ＮＡ
2が大きくなると、光スポットが小さくなり過ぎて、や
はり情報の記録再生が困難になる。
【００１９】本発明の対物レンズは、複数種類の透明基
板のそれぞれに対応する各輪帯のレンズ面形状を式に
従って光軸まで延長した際の軸上におけるレンズの厚み
が等しいことを特徴の一つとしている。また、屈折力の
異なるレンズ面を輪帯状に隣接させている。そのため、
Ｎ個の輪帯を有するレンズ面において（Ｎ−１）個存在
する輪帯の境界全てにおいて、段差のない、連続した面
にすることは困難である。しかし、レンズ面に段差があ
ると、段差部分に欠け等が発生しやすくなるため、生産
性、加工性の点では段差は望ましくない。従って、生産
性、加工性を向上させるためには、輪帯間の境界部の１
ヶ所は段差のない、連続な面であることが望ましい。
板のそれぞれに対応する各輪帯のレンズ面形状を式に
従って光軸まで延長した際の軸上におけるレンズの厚み
が等しいことを特徴の一つとしている。また、屈折力の
異なるレンズ面を輪帯状に隣接させている。そのため、
Ｎ個の輪帯を有するレンズ面において（Ｎ−１）個存在
する輪帯の境界全てにおいて、段差のない、連続した面
にすることは困難である。しかし、レンズ面に段差があ
ると、段差部分に欠け等が発生しやすくなるため、生産
性、加工性の点では段差は望ましくない。従って、生産
性、加工性を向上させるためには、輪帯間の境界部の１
ヶ所は段差のない、連続な面であることが望ましい。
【００２０】本発明の対物レンズは、透明基板の厚みの
異なる複数種類の光情報媒体に対応するために、光軸上
に離れた複数のスポットを形成するように構成された対
物レンズであって、１つのスポットが１種の光情報媒体
の記録面上に形成されるとき、他のスポットを形成する
ための光束の記録面での反射光が透明基板表面にスポッ
トを形成しないように、上記複数のスポット位置の対物
レンズからの距離が設定されているものであり、この条
件を満たせば透明基板の厚さの異なる光情報記録媒体の
２種類だけでなく、さらに多数の種類の光情報記録媒体
に対応出来ることはいうまでもない。しかし、このよう
な光学系を実現するには、対物レンズ自体で光軸上に複
数のスポットを形成させるだけでなく、単一の焦点距離
を持つ対物レンズと、該対物レンズの光源側にホログラ
ムを配設した光学系において、０次光と１次光のそれぞ
れを０．６ｍｍ厚の基板と１．２ｍｍ厚基板に対応する
スポットとして情報記録面に集光させる光学系におい
て、スポット位置を上記のような関係になるように設定
してもよい。また、上記ホログラムに代えて、光源から
の発散光の発散角を変換する発散角変換レンズを輪帯構
成とした光学系においても実現することが可能である。
異なる複数種類の光情報媒体に対応するために、光軸上
に離れた複数のスポットを形成するように構成された対
物レンズであって、１つのスポットが１種の光情報媒体
の記録面上に形成されるとき、他のスポットを形成する
ための光束の記録面での反射光が透明基板表面にスポッ
トを形成しないように、上記複数のスポット位置の対物
レンズからの距離が設定されているものであり、この条
件を満たせば透明基板の厚さの異なる光情報記録媒体の
２種類だけでなく、さらに多数の種類の光情報記録媒体
に対応出来ることはいうまでもない。しかし、このよう
な光学系を実現するには、対物レンズ自体で光軸上に複
数のスポットを形成させるだけでなく、単一の焦点距離
を持つ対物レンズと、該対物レンズの光源側にホログラ
ムを配設した光学系において、０次光と１次光のそれぞ
れを０．６ｍｍ厚の基板と１．２ｍｍ厚基板に対応する
スポットとして情報記録面に集光させる光学系におい
て、スポット位置を上記のような関係になるように設定
してもよい。また、上記ホログラムに代えて、光源から
の発散光の発散角を変換する発散角変換レンズを輪帯構
成とした光学系においても実現することが可能である。
【００２１】以下、本発明の対物レンズの実施例を示
す。実施例１、２ともに無限共役型対物レンズで、対物
レンズへの入射光は平行光束である。また、使用波長は
６３５ｎｍである。実施例１の断面図と光路図を図１
に、実施例２の断面図と光路図を図２に示す。各実施例
においては、絞りを第１面とし、ここから順に、第ｉ番
目の面の曲率半径をｒi 、第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目
の面との光軸上の厚み、間隔をｄi 、第ｉ番目の面と第
ｉ＋１番目の面との間の媒質の光源波長での屈折率をｎ
i で表す。また、空気の屈折率は１とする。また、非球
面形状は式により、輪帯形状をなす面においては、各
輪帯を光軸まで延長した形状によって各データを表記し
ている。
す。実施例１、２ともに無限共役型対物レンズで、対物
レンズへの入射光は平行光束である。また、使用波長は
６３５ｎｍである。実施例１の断面図と光路図を図１
に、実施例２の断面図と光路図を図２に示す。各実施例
においては、絞りを第１面とし、ここから順に、第ｉ番
目の面の曲率半径をｒi 、第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目
の面との光軸上の厚み、間隔をｄi 、第ｉ番目の面と第
ｉ＋１番目の面との間の媒質の光源波長での屈折率をｎ
i で表す。また、空気の屈折率は１とする。また、非球
面形状は式により、輪帯形状をなす面においては、各
輪帯を光軸まで延長した形状によって各データを表記し
ている。
【００２２】実施例１ 光源側面 ： 分割３輪帯（レンズ面の外周から第１、第２、第３輪帯） 第１輪帯外側直径：４．０８ 第１輪帯開口数ＮＡ1：０．６０ 第２輪帯外側直径：２．８４ 第２輪帯開口数ＮＡ2：０．３８ 第３輪帯外側直径：１．２０ 第３輪帯開口数ＮＡ3：０．１８ ディスク側面：共通 第１、第３輪帯（薄い基板対応） ｉ ｒi ｄi ｎi １ 絞り（∞） ０．００ １．００ ２ ２．０６２ ２．６０ １．４９００５ ３ −５．０７８ １．６１ １．００ ４ ∞ ０．６０ １．５８０００ ５ 記録面（∞） 第２輪帯（厚い基板対応） ｉ ｒi ｄi ｎi １ 絞り（∞） ０．０７８９ １．００ ２ ２．４２５ ２．５２１１ １．４９００５ ３ −５．０７８ １．７１８３ １．００ ４ ∞ １．２０ １．５８０００ ５ 記録面（∞） 非球面データ 第２面 第１、第３輪帯 κ ＝−０．８３９６２ Ａ1 ＝ ０．４４５５９×１０-2 Ｐ1＝ ４．００００ Ａ2 ＝ ０．２３８４０×１０-3 Ｐ2＝ ６．００００ Ａ3 ＝ ０．６６５９６×１０-5 Ｐ3＝ ８．００００ Ａ4 ＝−０．７７９９５×１０-5 Ｐ4＝１０．００００ 第２輪帯 κ ＝−０．２８８０３ Ａ1 ＝−０．４０５７１×１０-3 Ｐ1＝ ４．００００ Ａ2 ＝−０．２８５４５×１０-3 Ｐ2＝ ６．００００ Ａ3 ＝−０．７４０５８×１０-4 Ｐ3＝ ８．００００ Ａ4 ＝ ０．１８６３６×１０-5 Ｐ4＝１０．００００ 第３面 κ ＝−０．１７６９６×１０2 Ａ1 ＝ ０．９９６８０×１０-2 Ｐ1＝ ４．００００ Ａ2 ＝−０．４４４３７×１０-2 Ｐ2＝ ６．００００ Ａ3 ＝ ０．９２６５２×１０-3 Ｐ3＝ ８．００００ Ａ4 ＝−０．８１２８４×１０-4 Ｐ4＝１０．００００ 法線と光軸のなす角度 θ1 ＝３７．８° θ2’＝３３．１° θ2 ＝１４．２° θ3’＝１６．５°
【００２３】実施例２ 光源側面 ： 分割５輪帯（レンズ面の外周から第１、第２、第３、第４、 第５輪帯） 第１輪帯外側直径：４．０８ 第１輪帯開口数ＮＡ1：０．６０ 第２輪帯外側直径：２．８４ 第２輪帯開口数ＮＡ2：０．３７ 第３輪帯外側直径：２．２０ 第３輪帯開口数ＮＡ3：０．３２ 第４輪帯外側直径：１．２０ 第１輪帯開口数ＮＡ1：０．１６ 第５輪帯外側直径：０．７０ 第２輪帯開口数ＮＡ2：０．１０ ディスク側面：共通 第１、第３、第５輪帯（薄い基板対応） ｉ ｒi ｄi ｎi １ 絞り（∞） ０．００ １．００ ２ ２．０６２ ２．６０ １．４９００５ ３ −５．０７８ １．６１ １．００ ４ ∞ ０．６０ １．５８０００ ５ 記録面（∞） 第２、第４輪帯（厚い基板対応） ｉ ｒi ｄi ｎi １ 絞り（∞） ０．０７８９ １．００ ２ ２．４２５ ２．５２１１ １．４９００５ ３ −５．０７８ １．７１８３ １．００ ４ ∞ １．２０ １．５８０００ ５ 記録面（∞） 非球面データ 第２面 第１、第３、第５輪帯 κ ＝−０．８３９６２ Ａ1 ＝ ０．４４５５９×１０-2 Ｐ1＝ ４．００００ Ａ2 ＝ ０．２３８４０×１０-3 Ｐ2＝ ６．００００ Ａ3 ＝ ０．６６５９６×１０-5 Ｐ3＝ ８．００００ Ａ4 ＝−０．７７９９５×１０-5 Ｐ4＝１０．００００ 第２、第４輪帯 κ ＝−０．２８８０３ Ａ1 ＝−０．４０５７１×１０-3 Ｐ1＝ ４．００００ Ａ2 ＝−０．２８５４５×１０-3 Ｐ2＝ ６．００００ Ａ3 ＝−０．７４０５８×１０-4 Ｐ3＝ ８．００００ Ａ4 ＝ ０．１８６３６×１０-5 Ｐ4＝１０．００００ 第３面 κ ＝−０．１７６９６×１０2 Ａ1 ＝ ０．９９６８０×１０-2 Ｐ1＝ ４．００００ Ａ2 ＝−０．４４４３７×１０-2 Ｐ2＝ ６．００００ Ａ3 ＝ ０．９２６５２×１０-3 Ｐ3＝ ８．００００ Ａ4 ＝−０．８１２８４×１０-4 Ｐ4＝１０．００００ 法線と光軸のなす角度 θ1 ＝３７．８° θ2’＝３３．１° θ2 ＝２５．９° θ3’＝２９．８° θ3 ＝１６．５° θ4’＝１４．２° θ4 ＝ ８．３° θ5’＝ ９．７°
【００２４】
【発明の効果】本発明の光情報記録再生用光学系は、一
つのピックアップで異なる基板厚を有する光ディスクの
記録再生を可能とし、光量損失を極力抑えた、相互に互
換性を有する、構造が簡単でコンパクトな情報ピックア
ップ装置および光ディスク装置を実現することを可能と
する。常に情報記録面に向けて複数の光束が出射される
ため、一つの光束による光スポットでの情報読み出しを
行うときは他の光束は読み出しには寄与しない不要光と
なるとはいえ、ホログラムを配設したもののように実際
に利用するスポット光以外にも利用できない回折光が発
生するという欠点がなく、このため光量損失も大きくな
く、光量低下によるＳ／Ｎ比低下や、光量を増大させた
場合には、レーザ寿命が低下してしまうという欠点も解
消することができた。
つのピックアップで異なる基板厚を有する光ディスクの
記録再生を可能とし、光量損失を極力抑えた、相互に互
換性を有する、構造が簡単でコンパクトな情報ピックア
ップ装置および光ディスク装置を実現することを可能と
する。常に情報記録面に向けて複数の光束が出射される
ため、一つの光束による光スポットでの情報読み出しを
行うときは他の光束は読み出しには寄与しない不要光と
なるとはいえ、ホログラムを配設したもののように実際
に利用するスポット光以外にも利用できない回折光が発
生するという欠点がなく、このため光量損失も大きくな
く、光量低下によるＳ／Ｎ比低下や、光量を増大させた
場合には、レーザ寿命が低下してしまうという欠点も解
消することができた。
【図１】本発明の輪帯状の屈折面を有する光情報記録媒
体の記録再生用対物レンズの実施例１の断面図、光路図
である。
体の記録再生用対物レンズの実施例１の断面図、光路図
である。
【図２】本発明の輪帯状の屈折面を有する光情報記録媒
体の記録再生用対物レンズの実施例２の断面図、光路図
である。
体の記録再生用対物レンズの実施例２の断面図、光路図
である。
【図３】基板厚みが０．６ｍｍのときに収差補正が最適
化された対物レンズの光路図である。
化された対物レンズの光路図である。
【図４】基板厚みが１．２ｍｍのときに収差補正が最適
化された対物レンズの光路図である。
化された対物レンズの光路図である。
【図５】基板厚みが０．６ｍｍと１．２ｍｍに対応して
収差補正が最適化された２輪帯レンズの光路図である。
収差補正が最適化された２輪帯レンズの光路図である。
【図６】２輪帯レンズによる厚みが０．６ｍｍの基板を
介した集光スポットの１例を示す光強度分布図である。
介した集光スポットの１例を示す光強度分布図である。
【図７】２輪帯レンズによる厚みが１．２ｍｍの基板を
介した集光スポットの１例を示す光強度分布図である。
介した集光スポットの１例を示す光強度分布図である。
【図８】厚みが薄い透明基板の厚みｔ1、厚い透明基板
の厚みｔ2の間に、ｔ2＝２×ｔ1の関係があり、対物レ
ンズと透明基板の間隔が、ｄ1＝ｄ2の輪帯レンズによ
り、厚みｔ1の透明基板を介して集光したときの光路図
である。
の厚みｔ2の間に、ｔ2＝２×ｔ1の関係があり、対物レ
ンズと透明基板の間隔が、ｄ1＝ｄ2の輪帯レンズによ
り、厚みｔ1の透明基板を介して集光したときの光路図
である。
【図９】従来の光情報記録媒体の記録再生用光学系の１
例を示す光学配置図である。
例を示す光学配置図である。
【図１０】光情報記録媒体の透明基板厚みと波面収差と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
１ 光源 ２ ビームスプリッタ ３
コリメータレンズ ５，１０ 絞り ６，１１ 対物レンズ ７
透明基板 ８ 情報記録面 ９ 受光手段
コリメータレンズ ５，１０ 絞り ６，１１ 対物レンズ ７
透明基板 ８ 情報記録面 ９ 受光手段
Claims (13)
- 【請求項１】 光情報記録媒体の透明基板を介して情報
記録面上に集光する正の屈折力を有する対物レンズを含
み、該対物レンズは厚みの異なる透明基板を有する２種
類の光情報記録媒体のそれぞれについて情報記録面上に
集光するように、少なくとも一方の面が光軸を中心とし
た３つ以上の輪帯状レンズ面により構成されており、該
３つ以上の輪帯状レンズ面のうち、隣あう輪帯状レンズ
面は異なる屈折力を有すると共に、外周から一輪帯おき
に厚みの薄い透明基板、厚い透明基板に対応するように
輪帯が構成されており、上記２種類の透明基板において
薄い透明基板の厚みが厚い透明基板の厚みのほぼ半分の
厚みであるとき、以下の条件式を満足することを特徴と
する光情報記録媒体の記録再生用光学系。 ｄ1≠ｄ2 ただし ｄ1：厚みの薄い透明基板を介して情報記録面
上に集光する際の対物レンズと光情報記録面の透明基板
との光軸上の間隔 ｄ2：厚みの厚い透明基板を介して情報記録面上に集光
する際の対物レンズと光情報記録面の透明基板との光軸
上の間隔 - 【請求項２】 上記対物レンズは光源側に凸面を向けた
正の単レンズであり、光源側、情報記録面側に面する両
面が非球面であり、かつ、少なくとも光源側のレンズ面
に上記輪帯状レンズ面が形成されており、該非球面形状
は面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ軸とした直交座標
系において、κを円錐形数、Ａi を非球面係数、Ｐi を
非球面のべき数とするとき、 【数１】 で表され、同一の透明基板に対応する各輪帯状レンズ面
の形状を上記非球面形状式に従って光軸まで延長した際
の軸上におけるレンズの厚みによる光路長差△と光源波
長λが以下の関係を満足することを特徴とする請求項１
の光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。 △ ＝ ｍλ （ｍは整数） ただし △：同一の透明基板に対応する各輪帯状レンズ
面の任意の２つの輪帯のレンズ面形状を上記非球面形状
式に従って光軸まで延長したときの軸上におけるレンズ
の厚みの差に使用波長における該レンズの屈折率をかけ
た値 λ：使用する光源の波長 - 【請求項３】 上記光路長差が以下の関係を満足するこ
とを特徴とする請求項２の光情報記録媒体の記録再生用
対物レンズ。 −１０ ≦ ｍ ≦ １０ - 【請求項４】 上記２種類の透明基板のそれぞれに対応
する各輪帯状レンズ面の形状が同一の非球面形状式で表
現できることを特徴とする請求項２の光情報記録媒体の
記録再生用対物レンズ。 - 【請求項５】 上記対物レンズの輪帯状レンズ面形状を
なす光源側のレンズ面において、隣接する輪帯状レンズ
面の境界部分における外側輪帯状レンズ面、内側輪帯状
レンズ面のそれぞれの方線と光軸とのなす角度が以下の
条件式を満たすことを特徴とする請求項２ないし５の何
れかの光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。 θ(2i-1) ＞ θ’(2i) 〔１≦ｉ≦Ｎ／２， ｉは整数〕 θ(2j) ＜ θ’(2j+1) 〔１≦ｊ≦（Ｎ−１）／２， ｊは整数〕 ただし Ｎ ：対物レンズの光源側のレンズ面の輪帯数 θ(2i-1) ：第（２ｉ−１）輪帯状レンズ面と第２ｉ輪
帯状レンズ面の境界部分における第（２ｉ−１）輪帯状
レンズ面の法線と光軸とのなす角度であり、第（２ｉ−
１）輪帯状レンズ面は第２ｉ輪帯状レンズ面よりも外側
（周辺側）に位置する。 θ’(2i) ：第（２ｉ−１）輪帯状レンズ面と第２ｉ輪
帯状レンズ面の境界部分における第２ｉ輪帯状レンズ面
の法線と光軸とのなす角度であり、第２ｉ輪帯状レンズ
面は第（２ｉ−１）輪帯状レンズ面よりも内側（光軸
側）に位置する。 θ(2j) ：第２ｊ輪帯状レンズ面と第（２ｊ＋１）輪
帯状レンズ面の境界部分における第２ｊ輪帯状レンズ面
の法線と光軸とのなす角度であり、第２ｊ輪帯状レンズ
面は第（２ｊ＋１）輪帯状レンズ面よりも外側（周辺
側）に位置する。 θ’(2j+1)：第２ｊ輪帯状レンズ面と第（２ｊ＋１）輪
帯状レンズ面の境界部分における第（２ｊ＋１）輪帯状
レンズ面の法線と光軸とのなす角度であり、第（２ｊ＋
１）輪帯状レンズ面は第２ｊ輪帯状レンズ面よりも内側
（光軸側）に位置する。 - 【請求項６】 以下の条件式を満足するように最外周輪
帯状レンズ面と一つ内側の輪帯状レンズ面との境界が設
定されていることを特徴とする請求項５の光情報記録媒
体の記録再生用対物レンズ。 １．５０ ＜ λ／ＮＡ2 ＜ ２．００ ただし λ ：使用する光源の波長（μｍ） ＮＡ2：最外周の一つ内側の輪帯状レンズ面から出射す
る光束の開口数 - 【請求項７】 上記対物レンズを形成する素材は、ガラ
スであることを特徴とする請求項１ないし６の何れかの
光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。 - 【請求項８】 上記対物レンズを形成する素材は、プラ
スチックであることを特徴とする請求項１ないし６の何
れかの光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。 - 【請求項９】 各輪帯状レンズ面間の境界部分の１ヶ所
は段差がなく、連続であることを特徴とする請求項７あ
るいは８の光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。 - 【請求項１０】 上記対物レンズの光源側の面に形成さ
れた輪帯数Ｎが、以下の条件式を満足することを特徴と
する請求項９の光情報記録媒体の記録再生用対物レン
ズ。 ３≦Ｎ≦１０ - 【請求項１１】 上記対物レンズの光源側の面に形成さ
れた輪帯状レンズ面数Ｎが、以下の条件式を満足するこ
とを特徴とする請求項９の光情報記録媒体の記録再生用
対物レンズ。 ３≦Ｎ≦６ - 【請求項１２】 光情報媒体の透明基板を介して光源か
らの光を記録面上に集光する光学系において、該光学系
は透明基板の厚みの異なる複数種類の光情報媒体に対応
するために、光軸上に離れた複数のスポットを形成する
ように構成され、１つのスポットが１種の光情報媒体の
記録面上に形成されるとき、他のスポットを形成するた
めの光束の記録面での反射光が透明基板表面にスポット
を形成しないように、上記複数のスポット位置と対物レ
ンズとの距離が設定されていることを特徴とする光情報
媒体の記録再生用光学系。 - 【請求項１３】 上記光学系において、対物レンズは透
明基板の厚みの異なる複数種類の光情報媒体に対応する
ために、光軸上に離れた複数のスポットを形成するよう
に構成された対物レンズであって、１つのスポットが１
種の光情報媒体の記録面上に形成されるとき、他のスポ
ットを形成するための光束の記録面での反射光が透明基
板表面にスポットを形成しないように、上記複数のスポ
ット位置の対物レンズからの距離が設定されていること
を特徴とする請求項１２の光情報媒体の記録再生用光学
系
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7329449A JPH09145995A (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | 光情報記録媒体の記録再生用光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7329449A JPH09145995A (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | 光情報記録媒体の記録再生用光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09145995A true JPH09145995A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18221504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7329449A Withdrawn JPH09145995A (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | 光情報記録媒体の記録再生用光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09145995A (ja) |
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