JPH09306024A - 光情報記録媒体の記録および／または再生用光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集束光入射で波面収差が最小でマレシャル限
界内となる高密度情報記録再生時に最適化された対物レ
ンズを共通化し、低密度情報記録再生時にもトラッキン
グ時の性能低下を生じることのなく、温度変化の影響も
小さい光学系を得ようとする。 【解決手段】 正の屈折力を有するカップリング手段と
対物レンズ、および前記透明基板の厚みに応じて上記対
物レンズ単体の倍率を変更する手段を有し、厚みｔ
₁ （＜ｔ₂ ）に対する対物レンズ単体の横倍率Ｍ₁ のと
きにおいては、上記カップリング手段は光源から出射さ
れた発散光束を集束光束に変換し、ＮＡと、対物レンズ
単体の横倍率は ＮＡ₁ ≧ ＮＡ₂ Ｍ₁ ≧ ０．０３ Ｍ₁ ＞ Ｍ₂ の条件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特に透明基板厚
の異なる複数の光情報記録媒体に対応可能な記録再生用
光学系に関する。

【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、記録および／
または再生用光学系、すなわち記録用光学系、再生用光
学系、記録と再生との両用の光学系を含む。）は、よく
知られているように、半導体レーザ等の光源から出射し
た光束を対物レンズによって所定の厚みの透明基板を通
してほぼ無収差の光スポットを情報記録面上に結像す
る。この情報記録面で情報ピットによって変調されて反
射した光束は、対物レンズを介してビームスプリッタに
戻り、ここでレーザ光源からの光路から分離されて受光
手段へ入射し、出力した入射光束の強度に比例した信号
電流を、検出回路系で情報信号、フォーカスエラー信
号、トラックエラー信号を検出し、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】従来のＣＤ対応で要求される程度の精度の
記録再生用光学系としては、無限共役型の特開昭５７−
７６５１２号公報、有限共役型の特開昭６１−５６３１
４号公報等が見られる。また、樹脂製レンズを用いた場
合の温度変化による収差の発生を防ぐため、カップリン
グレンズを用いるものが特開平６−２５８５７３号公報
に開示されている。しかし近年、ＤＶＤ対応など、光デ
ィスク等の情報記録媒体への記録の高密度化がさらに進
んできており、これに伴い光学系や対物レンズの高ＮＡ
化が進められている。また、これに加えて、波面収差
（球面収差）等の性能面に対する要求もさらに厳しくな
ってきている。

【０００４】光源からの発散光を、球面収差、正弦条件
が補正された両面非球面対物レンズで光情報媒体の記録
面上に結像させる有限共役型の対物レンズは、それぞれ
の面の屈折力が大きくなるため、ＮＡが大となった場
合、 高ＮＡ化に限界がある。 対物レンズを光軸方向に動かしてフォーカシングす
る場合の球面収差発生量が大きい。 対物レンズの屈折率変化による球面収差の発生が大
きい。 という問題があり、ディスクのぶれ等に伴う物像間距離
の変化、また、対物レンズが樹脂製の場合は、温度変化
等の環境変化による屈折率の変化、などの原因による波
面収差変化が大きくなる。特に、対物レンズが樹脂製の
場合、有限共役型の場合は、従来のＣＤ対応で要求され
る精度のレベルでは、特開平６−２５８５７３号に開示
されたカップリングレンズを用いる方法によって対応す
ることが出来たが、最近の記録の高密度化に対応するた
めに要求される性能には対応出来なくなる。

【０００５】また、無限共役型の場合は、物像間距離の
変化による波面収差変化は無くなるが、ＮＡ０．６０程
度まで高ＮＡ化すると、その温度変化による波面収差変
化でも記録の高密度化に対応するために要求される性能
では、許容誤差が厳しくなる。その上、今後さらに記録
を高密度化した規格も出て来る見通しであり、さらに波
長４５０ｎｍまでの使用光の短波長化、ＮＡ０．７５程
度までのレンズの高ＮＡ化が求められることが予想され
る。ＮＡ０．６５以上の対物レンズとなると、無限共役
型のガラスレンズでも、レンズ軸上厚を大きくしなけれ
ば性能を維持することが難しくなる。

【０００６】本発明者等は、これらの高ＮＡ化の下で、
樹脂製の対物レンズを用いた場合でも、温度変化による
波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に
抑えた得る光学系として、カップリング手段と対物レン
ズを備え、該カップリング手段は光源から射出される発
散光を収束光に変換し、対物レンズは該収束光をさらに
収束させて光情報媒体上に結像し、上記収束光入射で波
面収差が最小となりかつマレシャル限界内となる光学系
を提案した（特願平７−３５２２０８号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年、情報記録
密度、透明基板の厚みなどの異なる光情報記録媒体の規
格が増し、それに応じて、記録再生用光学系の対物レン
ズのＮＡなどを変えることが必要となっている。同一記
録再生装置によりこれら規格の異なる光情報記録媒体の
記録再生を可能とすることが望ましいが、記録再生装置
の小型化とコスト低減のため、異なる光情報記録媒体の
記録再生用光学系の共通化を図ることが必要となる。し
かし、ＤＶＤ用に最適化された対物レンズ（ディスク厚
０．６ｍｍ、ＮＡ０．６）をディスク厚１．２ｍｍで使
用とすると、たとえＮＡ０．４５に絞っても大きな球面
収差が発生してしまう。本発明は、先に提案した集束光
入射で波面収差が最小でマレシャル限界内となる光学系
を共通化し、しかも高密度情報記録再生時に最適化され
た対物レンズを用いながら、低密度情報記録再生時にも
トラッキング時の性能低下を生じることのなく、温度変
化の影響も小さい光学系を得ようとする。

【０００８】

【問題を解決するための手段】本発明の光情報記録媒体
の記録および／または再生用光学系は、少なくとも、光
源と該光源からの出射光束を、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
カップリング手段と対物レンズを有し、前記透明基板の
厚みに応じて上記対物レンズ単体の倍率を変更する手段
を有し、 透明基板の厚みｔ₁ 、ｔ₂ （ｔ₁＜ｔ₂）に対
して、対物レンズ単体の横倍率をＭ₁ 、Ｍ₂ とし、第１
の横倍率のときの開口数をＮＡ₁ 、第２の横倍率のとき
の開口数をＮＡ₂ としたとき、 ＮＡ₁ ≧ ＮＡ₂ ・・・（１） の条件を満たし、少なくとも上記透明基板の厚みｔ
₁ （＜ｔ₂ ）に対する第１の対物レンズ単体の横倍率Ｍ
₁ のときにおいては、上記カップリング手段は光源から
出射された発散光束を集束光束に変換し、上記対物レン
ズは、該集束光束をさらに集束させて光情報記録媒体上
に結像し、波面収差が最小となりかつマレシャル限界内
である上記対物レンズ単体の横倍率Ｍ₁ は Ｍ₁ ≧ ０．０３ ・・・（２） Ｍ₁ ＞ Ｍ₂ ・・・（３） を満足する。

【０００９】対物レンズは樹脂製でよく、その光源側の
面は凸面で、光源側、情報記録面側の両方の面が非球面
であり、対物レンズ単体の横倍率をＭ₂ に変更したとき
の開口数ＮＡ₂ は ＮＡ₂ ≦ ０．５６ であり、ＮＡ₂ ≦ ０．４５のとき ０．５５ ≦ Ｇ ≦ １．１０ ・・・（４） ０．４５ ＜ ＮＡ₂ ≦ ０．５６のとき ０．７８ ≦ Ｇ ≦ ０．９２ ・・・（５） を満足する。 ここで Ｇ＝（Ｍ₁−Ｍ₂）・Ｆ・ｎt³／｛△ｔ・（ｎ
t²−１）｝ △ｔ ＝ｔ₂−ｔ₁＞０ ｎt ：透明基板の屈折率 ＮＡ₂：横倍率Ｍ₂のときの開口数 Ｆ ：対物レンズの焦点距離 さらに ｜△ｔ・Ｍ₂／｛Ｆ・（１−Ｍ₂）｝｜≦０．０１５ ・・・（６） の条件を満足する。

【００１０】上記光学系は ＮＡ₁・（１−Ｍ₁） ≦ ０．６５ ・・・（７） ０．４８ ≦ ＮＡ₁ ・・・（８） また、 ０．０３ ≦ Ｍ₁ ≦ ０．２３ ・・・（９） の条件を満足することを特徴とする。より望ましくは ０．０３ ≦ Ｍ₁ ≦ ０．１２ ・・・（１０） の条件を満足する。

【００１１】上記カップリング手段は、屈折光学系であ
るカップリングレンズであってよく、その少なくとも１
面は非球面であり、樹脂製のレンズを含むことを特徴と
する。そして、上記光学系において、少なくともカップ
リング手段を移動することにより、対物レンズ単体の横
倍率をＭ₁ からＭ₂ に変更するか、あるいは少なくとも
光源を移動することにより、対物レンズ単体の横倍率を
Ｍ₁ からＭ₂ に変更することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明において、光源と対物レンズの間に、カ
ップリング手段として光源からの発散光の発散度を変え
る手段を設けることにより、対物レンズが分担する屈折
力を軽減することが出来る。特に、カップリング手段に
光源からの発散光を収束光にする機能を持たせることに
より、ＮＡが大きい場合に対物レンズが分担する屈折力
を最適化することができる。実際に、横倍率Ｍ、開口数
ＮＡの有限共役対物レンズについて、無限光入射に換算
した開口数（以下、換算ＮＡと呼ぶ）ＮＡ∞ は ＮＡ∞ ＝（１−Ｍ）・ＮＡ ・・・［１］ で表すことが出来る。この換算ＮＡが大きくなるとレン
ズ設計、性能維持の難易度、温度特性などの環境変化の
影響が大きくなる。このとき、Ｍを正に、すなわち収束
光入射とすることにより、換算ＮＡを小さくすることが
できる。また、対物レンズ自体をその横倍率Ｍの条件式
（２）（３）の範囲の収束光入射で波面収差が最小とな
り、かつマレシャル限界内とすることで、カップリング
手段の光軸と対物レンズの光軸が偏心した場合の収差劣
化は少なくなり、光情報記録媒体記録再生用光学系とし
て望ましい構成となる。カップリング手段としては、レ
ンズ、ミラー、透過型回折素子、反射型回折素子などが
用いられる。

【００１３】本発明の光学系は、異なる厚みｔ₁、ｔ
₂（＞ｔ₁）の透明基板に対応できるものであるが、基板
の厚みの変化△ｔ（＝ｔ₂−ｔ₁）により発生した球面収
差を対物レンズの単体の倍率の変化で発生する球面収差
と相殺させることにより収差を良好に補正しようとする
ものである。基板の厚さの変化△ｔに対する球面収差の
変化量△ＳＡｔは同一ＮＡでは比例関係にあり、αを比
例定数、ｎを透明基板の屈折率として以下のように表す
ことが出来る。 △ｔ・（ｎｔ²−１）／ｎｔ³・α＝△ＳＡｔ ・・・［２］ 一方、単玉対物レンズの倍率変化△Ｍによる球面収差変
化量△ＳＡｍはほぼ比例関係あると考えることが出来る
ので、βを比例定数、Ｆを対物レンズの焦点距離とし
て、以下のように表すことが出来る。 Ｆ・△Ｍ・β＝△ＳＡｍ ・・・［３］ このため、全体として球面収差を補正するには △ＳＡｔ＋△ＳＡｍ＝０ ・・・［４］ となるようにすればよい。すなわち △ｔ・（ｎｔ²−１）／（ｎｔ³・Ｆ・△Ｍ）＝−β／α・・・［５］

【００１４】［２］式においてｎｔが一定で△ｔが正
（＞０）の場合、球面収差はオーバー方向に動く。すな
わち、このときの△ＳＡｔ＞０である。その結果、ｎｔ
＞１であるので、定数αは正となる。また［３］式にお
いて、横倍率変化△Ｍが正（＞０）であれば（反射系で
ない実像系の場合、横倍率の絶対値が小さくなれば）、
球面収差はオーバーに動く。このため△ＳＡｍ＞０であ
り、その結果、Ｆ＞０であるので、定数βは正となる。
これらの結果、△ｔが正であれば、［５］式から△Ｍは
負（＜０）となる。このとき、透明基板ｔ₁における球
面収差が一番良好に補正される横倍率をＭ₁、透明基板
ｔ₂（ｔ₂＞ｔ₁、△ｔ＝ｔ₂−ｔ₁）における球面収差が
一番良好に補正される横倍率をＭ₂とすると △Ｍ＝Ｍ₂−Ｍ₁ ・・・［６］ であるので、この結果、以下の関係が成立する。 Ｍ₁ ＞ Ｍ₂ ・・・（３） このとき、対物レンズを光源側の面を凸面とし、両面非
球面とすることにより、良好に球面収差を補正すること
が出来る。

【００１５】基板厚みｔ₂に対するときの開口数ＮＡ₂に
ついて０．５６より大きくなると、高次の球面収差の影
響が大きくなり、対物レンズ単体での倍率を変化させて
も球面収差の補正をしきれなくなる。また、透明基板の
厚み変化△ｔ、対物レンズの焦点距離Ｆ、第１の倍率Ｍ
₁が決まっているとき、第２の倍率Ｍ₂を決定するために
は、［５］式を変形すると、［６］式から （Ｍ₁−Ｍ₂）・Ｆ・ｎｔ³／｛△ｔ・（ｎｔ²−１）｝＝α／β・・・［５］’ α／βをＧとするとＮＡ≦０．４５のとき、Ｇは０．５
５以上１．１０以内であればマレシャル限界内で十分に
性能を維持することが出来る。もし、Ｇの値が上限を超
えると球面収差はアンダー方向に大きくなる。また、下
限を超えると球面収差はオーバー方向に大きくなる。ま
た、０．４５＜ＮＡ≦０．５６のとき、Ｇは０．７８以
上０．９２以内であれば、マレシャル限界内で十分に性
能を維持することが出来る。もし、Ｇの値が上限を超え
ると球面収差はアンダー方向に大きくなる。また、下限
を超えると球面収差はオーバー方向に大きくなる。

【００１６】横倍率Ｍ₁において正弦条件を最良に補正
するように設計した場合、横倍率Ｍ₂においては正弦条
件を満足せず、正弦条件不満足量はアンダーとなること
が判っている。このため、横倍率Ｍ₂において対物レン
ズ単体の軸外（像高）特性は劣化する。トラッキングの
ため対物レンズが光軸に直交する方向に絞りと一体にシ
フトするときの特性は、対物レンズ単体が像高を持った
状態と対応する。光情報記録媒体上のトラッキング量を
Ｔｒ、レンズシフト量をＬｓ、トラッキング量像高を
Ｙ、倍率をＭ₂とすると、トラッキング量ＴｒはＬｓ・
（１−Ｍ₂）に対応する。また、レンズシフトＬｓのと
き発生する波面収差量は、対物レンズ単体の像高Ｙ＝Ｌ
ｓ・Ｍ₂の像高にほぼ対応する。すなわち以下の関係が
成立する。 Ｙ＝Ｔｒ・Ｍ₂／（１−Ｍ₂） このため、Ｍ₂が０に近づけば対応する対物レンズ単体
の像高も０に近づくため、倍率Ｍ₂における像高特性が
大きくても、波面収差量は小さくなる。

【００１７】透明基板の厚みｔ₁のときの倍率Ｍ₁で対物
レンズ単体の正弦条件を満足するように設計されている
とき、透明基板の厚みｔ₂のときの倍率Ｍ₂のときは正弦
条件は不満足となり、対物レンズの像高に対する波面収
差変化は大きくなり、この変化は△ｔ／Ｆに比例する。
しかし、トラッキング量Ｔｒは対物レンズ単体の像高Ｙ
の｜Ｍ₂｜／（１−Ｍ₂）倍に対応するため、例え像高特
性が大きくとも、Ｍ₂が小さければ波面収差の値を小さ
くできる。このための条件が条件式（６）で、上限を超
えるとトラッキング時にマレシャル限界を超えてしま
う。

【００１８】本発明の光学系は、ＮＡが大きい、使用光
の波長が短い場合で、回折限界性能のスポットを光情報
記録媒体の記録面上に結像させるときに有利に使用で
き、ＮＡ０．４８以上の場合に最適な光学系である。そ
のとき、対物レンズ単体の横倍率Ｍ₁が条件式（７）を
満足することが望ましく、上限を越えると、カップリン
グ手段の光軸と垂直な方向の大きさが大きくなり、下限
を越えると高ＮＡとした場合の誤差、特に対物レンズの
屈折率誤差による球面収差が大きくなる。条件式（５）
の上限を越えると対物レンズの厚さが厚くなり、したが
って必要な作動距離を確保するためには、光学系全体を
大きくする必要が出て来る。

【００１９】条件式（８）の上限を越えると、光情報媒
体のぶれ等による物像間距離の変化等が生じたとき、対
物レンズを光軸方向に動かしてフォーカシングする場合
の球面収差の発生量が大きくなる。下限を越えると高Ｎ
Ａとした場合の誤差、特に対物レンズの屈折率誤差に基
づく球面収差の発生量が大きくなる。特に樹脂素材は温
度変化による屈折率の変化が大きい。樹脂の場合、温度
変化を△Ｔ、温度変化による屈折率変化を△ｎとし、 △ｎ／△Ｔ＝α ・・・［８］ と表すと、αは０℃から６０℃近傍まで、同一素材であ
ればほぼ一定で負の値である。また、屈折率変化△ｎに
対する波面収差（球面収差）変化△ＷＴは換算ＮＡの４
乗に比例し、また焦点距離Ｆ、△ｎに比例する。すなわ
ち、 △ＷＴ＝β・（ＮＡ∞）⁴・Ｆ・△ｎ ・・・［９］ となる。ここでβは比例係数である。［９］式に［１］
式、［８］式を代入すると、 △ＷＴ＝β・｛ＮＡ・（１−Ｍ）｝⁴・Ｆ・α・△Ｔ ・・・［１０］ ［１０］式から、Ｍを正にすることにより、温度変化の
影響はＭの４乗に対応して小さくなることがわかる。し
たがって、上記条件式（５）を満足すると共に条件式
（８）を満足することによって、コンパクトな光情報記
録媒体の記録再生用光学系を、軽量でかつ低コストな樹
脂性の対物レンズによって実現できる。

【００２０】カップリング手段としては種々の手段が考
えられるが、反射系は製造誤差に弱く、回折手段は、回
折効率の問題があり、光源のパワーを大きくする必要が
ある。屈折光学系であるカップリングレンズを用いるの
が、光情報記録媒体の記録再生用光学系としては望まし
い。カップリングレンズを１枚ないしそれ以上の球面レ
ンズ系とすることで、カップリング手段を従来のコリメ
ータと同様の製作法で製作することができる。しかし、
カップリングレンズは、光源から射出される発散光を収
束光にする機能を持つものであるので、従来のコリメー
タと比較して屈折力が大きくなり、また、光源の光量を
多く取り込もうとすると、光源側のＮＡを大きく取るこ
ととなる。したがって、球面系だけでは、使用するレン
ズ枚数が多くなってしまう。このため非球面を少なくと
も１面導入して、球面収差を補正することが望ましい。

【００２１】対物レンズが樹脂製の場合、屈折率の温度
変化に対する屈折率変化による球面収差の変化は、本発
明の光学系で軽減できるが、カップリングレンズを構成
する正の屈折力を有する少なくとも１枚のレンズを樹脂
製とすることにより、さらに温度変化に対する屈折率変
化による光学系全体の球面収差変化を補正することがで
きる。これは、温度が△Ｔ上昇したとき（０＜△Ｔ）カ
ップリングレンズの屈折率変化△ｎc は負となる（△ｎ
c ＜０）。このためカップリングレンズの屈折力は小さ
くなり、カップリングレンズから出射される光束は温度
上昇前に比べて収束度が小さくなる。このため対物レン
ズ自体の横倍率Ｍは減る方向に変化（△Ｍ＜０）する。
対物レンズの波面収差が最小となる倍率Ｍに対して△Ｍ
が負の方向に変化すると球面収差はアンダーに動く。ま
た、対物レンズ自身の屈折率変化△ｎは、温度が上昇す
ると屈折率は低下するため△ｎ＜０となり、このとき球
面収差はオーバーに動く。このため、カップリングレン
ズの屈折率変化に伴う対物レンズの横倍率変化による球
面収差への影響と、対物レンズ自身の屈折率変化による
影響が相殺されるので、カップリングレンズを正の屈折
力を持つ樹脂製のレンズとすることにより、温度変化に
よる影響をさらに小さくすることができる。また、その
補正効果は、従来のコリメータと樹脂製の単玉対物レン
ズの構成において、コリメータレンズの少なくとも１枚
を正の屈折力を持つ樹脂製とする場合と比較して補正効
果は大きい。これは、光源側のＮＡが上記コリメータと
同じでも、カップリングレンズは負の倍率を持っている
ため、カップリングレンズの換算ＮＡが大きくなり、対
物レンズ自身の倍率変化△Ｍの絶対値が大きくなるため
である。

【００２２】またこの場合、カップリングレンズは光源
側のＮＡを大きくとっており、しかも負の倍率を持つの
で、非球面を用いることが望ましいことは上記のとおり
である。また、カップリングレンズを樹脂製の単玉非球
面レンズとすることで、安価でかつ必要な性能を得るこ
とができる。カップリングレンズの結像倍率から、少な
くとも対物レンズ側の面が非球面であることが望まし
い。さらに、カップリングレンズの横倍率Ｍc がさらに
大きくなると、球面収差を良好に補正するには両面を非
球面とする必要が生じる。これは公知の有限共役型対物
レンズの設計・生産技術を応用することができる。

【００２３】対物レンズ単体の倍率変更手段として、対
物レンズより光源側にホログラムを置く方法、対物レン
ズの光源側に補正レンズを着脱する方法などが考えられ
る。しかし、これらの方法は光学部品を増やすこととな
る。カップリングレンズを光軸方向に移動することによ
り、また光源を移動することによって対物レンズ単体の
倍率を変化させる方法は、光量損失を少なく出来、かつ
光学部品点数も増やさずにすむ。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の光学系の実施例を示す。各実
施例の第１の倍率においては、透明基板を有する高密度
情報記録媒体の記録再生用光学系を考慮して、開口数Ｎ
Ａ₁が０．６のものを実施例とした。また、第１の倍率
における透明基板の厚みｔ₁＝０．６ｍｍ、第２の倍率
における透明基板の厚みｔ₂＝１．２ｍｍとし、透明基
板の屈折率ｎｔを１．５８とした。実施例１、２は対物
レンズの実施例を示し、実施例３は実施例１の対物レン
ズを用いたときの、実施例４は実施例２の対物レンズを
用いたときのカップリングレンズを含めた光学系の実施
例を示す。また、実施例１、２における絞り位置は表中
第１面と光軸が交差する点に、実施例３、４における絞
り位置は表中第３面と光軸が交差する点、すなわちいず
れも対物レンズの光源側面の頂点に配置している。表
中、第１の透明基板に対する絞り径をφ₁、第２の透明
基板に対する絞り径をφ₂として記載している。各実施
例における対物レンズおよびカップリングレンズは樹脂
製であり、１℃温度が上昇すると屈折率は−１２×１０
^-5変化することを想定している。なお、温度変化による
素材の線膨張による影響は、屈折率変化による影響に比
べてかなり小さいので、ここでは考慮に入れていない。
各実施例におけるトラッキング特性は、対物レンズと絞
りを一体に光軸と直交方向にシフトしたときの収差への
影響を表したもので、トラッキング量Ｔｒは絞りと一体
で対物レンズをシフトしたときに生じる情報記録面上の
結像位置の光軸からのずれ量を表す。温度特性、トラッ
キング特性は波面収差ｒｍｓ値で評価している。この波
面収差は公知の方法で光線追跡で算出している。

【００２５】表中の記号は Ｆ ： 対物レンズの焦点距離 Ｍ₁ ： 第１の光情報記録媒体対応時の対物レンズ単
体の横倍率（第１の倍率） Ｔ₁ ： 第１の光情報記録媒体対応時の第１面から光
源までの距離 Ｕ₁ ： 第１の光情報記録媒体対応時の物像間距離 ＮＡ₁： 第１の光情報記録媒体対応時の開口数 Ｍ₂ ： 第２の光情報記録媒体対応時の対物レンズ単
体の横倍率（第２の倍率） Ｔ₂ ： 第２の光情報記録媒体対応時の第１面から光
源までの距離 Ｕ₂ ： 第２の光情報記録媒体対応時の物像間距離 ＮＡ₂： 第２の光情報記録媒体対応時の開口数 また、実施例３、４においては Ｍt₁： 第１の光情報記録媒体対応時の光学系全体の倍
率 Ｍt₂： 第２の光情報記録媒体対応時の光学系全体の倍
率 Ｆt₁： 第１の光情報記録媒体対応時の光学系全体の焦
点距離 Ｆt₂： 第２の光情報記録媒体対応時の光学系全体の焦
点距離 を示し、さらに、光源側から順に第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
の第１の光情報記録媒体対応時の厚み、間隔をｄ₁i、第
２の光情報記録媒体対応時の厚み、間隔をｄ₂i、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ｎi で表す。レンズ面の非球面形状は、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 （４≦Ｐi
）を非球面のべき数とするとき、

【数１】 で表される。

【００２６】実施例１ Ｆ ＝ ３．６１２９６９３ Ｍ₁ ＝ ０．０５００ Ｔ₁＝ ６９．０５２ Ｕ₁＝−６４．２８２ ＮＡ₁： ０．６０ φ₁＝ ４．１４４ Ｍ₂ ＝−０．００４０ Ｔ₂＝−９０６．４５ Ｕ₂＝９１１．６３５ ＮＡ₂： ０．５５ φ₂＝ ３．８９４ ｉ Ｒi ｄ₁i ｄ₂i ｎi １ ２．１４０ ２．６０ ２．６０ １．５１０００ ２ −７．８１８ １．５７０ １．３８５ ３ ∞ ０．６０ １．２０ １．５８０００ ４ ∞ 非球面係数 第１面 κ ＝−８．８５２００×１０^-1 Ａ₁ ＝ ５．４９５２０×１０^-3 Ｐ₁＝ ４．００００ Ａ₂ ＝ ３．８５９３０×１０^-4 Ｐ₂＝ ６．００００ Ａ₃ ＝ ２．５３２９０×１０^-5 Ｐ₃＝ ８．００００ Ａ₄ ＝ ４．８１１８０×１０^-7 Ｐ₄＝１０．００００ 第２面 κ ＝−２．２５４７０×１０ Ａ₁ ＝ １．２７４４０×１０^-2 Ｐ₁＝ ４．００００ Ａ₂ ＝−３．５２８２０×１０^-3 Ｐ₂＝ ６．００００ Ａ₃ ＝ ５．７４９８０×１０^-4 Ｐ₃＝ ８．００００ Ａ₄ ＝−４．３１３１０×１０^-5 Ｐ₄＝１０．００００

【００２７】この実施例は、第１の倍率において収束光
入射の樹脂製対物レンズの実施例で、第２の倍率はＭ₂
＝−０．００４０とほぼ平行光となる。このときのレイ
アウトを図１に、球面収差と正弦条件を図２に、トラッ
キング特性を図３に、温度特性を図４に示す。図２にお
いて、第２の倍率において正弦条件不満足量はアンダー
方向に大きくなっている。ＮＡ₂が０．５５と大きいこ
ともあり、像高特性の劣化は大きいと予想されるが、ト
ラッキング特性は大きな劣化は見られない。これは、第
２の倍率が０に近く、像高特性が大きくてもレンズシフ
トによる波面収差への影響は、像高Ｙに換算すると Ｙ＝Ｌｓ・Ｍ₂ で表され、 Ｗ（Ｙ）＝Ｗ（Ｌｓ・Ｍ₂） となる。Ｍが小さいため、対応する像高は殆どないこと
になり、トラッキングによる波面収差は小さくなる。温
度特性は第１の倍率においても３０℃で０．０３λと小
さくなっている。

【００２８】実施例２ Ｆ ＝ ３．７６８５４３３ Ｍ₁ ＝ ０．０８３３ Ｔ₁＝ ４１．８３８ Ｕ₁＝−３７．０６８ ＮＡ₁： ０．６０ φ₁＝ ４．１９２ Ｍ₂ ＝ ０．０３３９ Ｔ₂＝−１０７．７８ Ｕ₂＝１０２．６０６ ＮＡ₂： ０．４２ φ₂＝ ３．０３６ ｉ Ｒi ｄ₁i ｄ₂i ｎi １ ２．１６５ ２．６０ ２．６０ １．４９８１０ ２ −８．４８０ １．５７０ １．３７７ ３ ∞ ０．６０ １．２０ １．５８０００ ４ ∞ 非球面係数 第１面 κ ＝−８．３６７７０×１０^-1 Ａ₁ ＝ ５．０７２１０×１０^-3 Ｐ₁＝ ４．００００ Ａ₂ ＝ ３．２４９００×１０^-4 Ｐ₂＝ ６．００００ Ａ₃ ＝ ２．１１３４０×１０^-5 Ｐ₃＝ ８．００００ Ａ₄ ＝−３．９６６００×１０^-6 Ｐ₄＝１０．００００ 第２面 κ ＝−２．２５４９０×１０ Ａ₁ ＝ １．２７９８０×１０^-2 Ｐ₁＝ ４．００００ Ａ₂ ＝−５．０４８４０×１０^-3 Ｐ₂＝ ６．００００ Ａ₃ ＝ １．０３８３０×１０^-3 Ｐ₃＝ ８．００００ Ａ₄ ＝−９．０９９９０×１０^-5 Ｐ₄＝１０．００００

【００２９】この実施例は、実施例１と同様、第１の倍
率において収束光入射でＭ₁＝０．８３３の樹脂製対物
レンズであり、第２の倍率はＭ₂＝＋０．３３９とほぼ
平行光となる。このときのレイアウトを図５に、球面収
差と正弦条件を図６に、トラッキング特性を図７に、温
度特性を図８に示す。第２の倍率Ｍ₂においてトラッキ
ング特性は実施例１より大きくなっているが、Ｍ₂が若
干大きくなっているためである。

【００３０】実施例３ Ｆt₁ ＝ ４．０９８９８３４ Ｍt₁ ＝−０．１４９６９ Ｍ₁ ＝ ０．０５００ Ｔ₁＝−２３．９４７ Ｕ₁＝ ３５．７１８ ＮＡ₁： ０．６０ φ₁＝ ４．１４４ Ｆt₂ ＝ ６．９７９２９９５ Ｍt₂ ＝−０．１９５７７ Ｍ₂ ＝−０．００３９ Ｔ₂＝−１７．３５０ Ｕ₂＝ ３６．３１８ ＮＡ₂： ０．４２ φ₂＝ ３．０１６ ｉ Ｒi ｄ₁i ｄ₂i ｎi １ ３０．１２７ ２．００ ２．００ １．５１０００ ２ −１３．５８４ ５．００ １１．７８３ ３ ２．１４０ ２．６０ ２．６０ １．５１０００ ４ −７．８１８ １．５７ １．３８５ ５ ∞ ０．６０ １．２０ １．５８０００ ６ ∞ 非球面係数 第１面 κ ＝−５．５０８１０ 第２面 κ ＝−１．０２９８０ Ａ₁ ＝ ８．６９０２０×１０^-6 Ｐ₁＝ ４．００００ 第３面 κ ＝−８．８５２００×１０^-1 Ａ₁ ＝ ５．４９５２０×１０^-3 Ｐ₁＝ ４．００００ Ａ₂ ＝ ３．８５９３０×１０^-4 Ｐ₂＝ ６．００００ Ａ₃ ＝ ２．５３２９０×１０^-5 Ｐ₃＝ ８．００００ Ａ₄ ＝ ４．８１１８０×１０^-7 Ｐ₄＝１０．００００ 第４面 κ ＝−２．２５４７０×１０ Ａ₁ ＝ １．２７４４０×１０^-2 Ｐ₁＝ ４．００００ Ａ₂ ＝−３．５２８２０×１０^-3 Ｐ₂＝ ６．００００ Ａ₃ ＝ ５．７４９８０×１０^-4 Ｐ₃＝ ８．００００ Ａ₄ ＝−４．３１３１０×１０^-5 Ｐ₄＝１０．００００

【００３１】この実施例は、実施例１の対物レンズと樹
脂製のカップリングレンズを組み合わせたものである。
対物レンズ単体の倍率を変化させるのに、光源と透明基
板の光源側の面の間隔を固定して、カップリングレンズ
を光軸方向に移動する。対物レンズも光軸方向に若干移
動するが、対物レンズはオートフォーカス機構のアクチ
ュエータによる移動範囲に入るようにすれば問題はな
い。このときのレイアウトを図９に、球面収差と正弦条
件を図１０に、トラッキング特性を図１１に、温度特性
を図１２に示す。

【００３２】実施例４ Ｆt₁ ＝ ３．８０７４０３３ Ｍt₁ ＝−０．１３３３３ Ｍ₁ ＝ ０．０８３３ Ｔ₁＝−２７．５７７ Ｕ₁＝ ３７．３４７ ＮＡ₁： ０．６０ φ₁＝ ４．１９２ Ｆt₂ ＝ ３．８５０４６２５ Ｍt₂ ＝−０．１８２６８ Ｍ₂ ＝ ０．０３３９ Ｔ₂＝−１９．９００ Ｕ₂＝ ３０．２７０ ＮＡ₂： ０．４２ φ₂＝ ３．０３６ ｉ Ｒi ｄ₁i ｄ₂i ｎi １ ２０．６４０ ２．００ ２．００ １．４９８１０ ２ −１４．５４８ ３．００ ３．１９ ３ ２．１６５ ２．６０ ２．６０ １．４９８１０ ４ −８．４８０ １．５７ １．３８ ５ ∞ ０．６０ １．２０ １．５８０００ ６ ∞ 非球面係数 第１面 κ ＝−３．７９４３０ 第２面 κ ＝−６．４６１３０ Ａ₁ ＝ ３．２７４５０×１０^-6 Ｐ₁＝ ４．００００ 第３面 κ ＝−８．３６７７０×１０^-1 Ａ₁ ＝ ５．０７２１０×１０^-3 Ｐ₁＝ ４．００００ Ａ₂ ＝ ３．２４９００×１０^-4 Ｐ₂＝ ６．００００ Ａ₃ ＝ ２．１１３４０×１０^-5 Ｐ₃＝ ８．００００ Ａ₄ ＝−３．９６６００×１０^-6 Ｐ₄＝１０．００００ 第４面 κ ＝−２．２５４９０×１０ Ａ₁ ＝ １．２７９８０×１０^-2 Ｐ₁＝ ４．００００ Ａ₂ ＝−５．０４８４０×１０^-3 Ｐ₂＝ ６．００００ Ａ₃ ＝ １．０３８３０×１０^-3 Ｐ₃＝ ８．００００ Ａ₄ ＝−９．０９９９０×１０^-5 Ｐ₄＝１０．００００

【００３３】この実施例は、実施例２の対物レンズと樹
脂製のカップリングレンズを組み合わせた光学系であ
る。ここでは、対物レンズ単体の倍率を変化させるのに
カップリングレンズと透明基板の光源側の面の間隔を固
定して、光源を光軸方向に移動する。対物レンズも光軸
方向に若干移動するが、対物レンズはオートフォーカス
機構のアクチュエータによる移動範囲に入るようにすれ
ば問題はない。このときのレイアウトを図１３に、球面
収差と正弦条件を図１４に、トラッキング特性を図１５
に、温度特性を図１６に示す。温度特性は第１の倍率に
おいて樹脂製のカップリングレンズの影響で実施例２よ
りも変化量が小さくなっている。

【００３４】

【発明の効果】本発明の光情報記録媒体記録再生用光学
系は、各実施例および特性図に見るように、高密度記録
媒体用に収束光入射で最適化された対物レンズを用い、
これと異なる厚みの透明基板を持つ光情報記録媒体に対
しても、優れたトラッキング特性および温度特性とを得
ることが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録再生用光学系の実施例１の対物レ
ンズの光路図で、（ａ）は第１の倍率時、（ｂ）は第２
の倍率時を示す。

【図２】上記第１実施例の第１倍率時、第２倍率時の球
面収差、正弦条件を示す収差図である。

【図３】上記第１実施例のトラッキング特性図である。

【図４】上記第１実施例の温度特性図である。

【図５】本発明の記録再生用光学系の実施例２の対物レ
ンズの光路図で、（ａ）は第１の倍率時、（ｂ）は第２
の倍率時を示す。

【図６】上記第２実施例の第１倍率時、第２倍率時の球
面収差、正弦条件を示す収差図である。

【図７】上記第２実施例のトラッキング特性図である。

【図８】上記第２実施例の温度特性図である。

【図９】本発明の記録再生用光学系の実施例３の光路図
で、（ａ）は第１の倍率時、（ｂ）は第２の倍率時を示
す。

【図１０】上記第３実施例の第１倍率時、第２倍率時の
球面収差、正弦条件を示す収差図である。

【図１１】上記第３実施例のトラッキング特性図であ
る。

【図１２】上記第３実施例の温度特性図である。

【図１３】本発明の記録再生用光学系の実施例４の光路
図で、（ａ）は第１の倍率時、（ｂ）は第２の倍率時を
示す。

【図１４】上記第４実施例の第１倍率時、第２倍率時の
球面収差、正弦条件を示す収差図である。

【図１５】上記第４実施例のトラッキング特性図であ
る。

【図１６】上記第４実施例の温度特性図である。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、光源と該光源からの出射光
   束を、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カップリング手段と対物
   レンズを有する光情報記録媒体への情報の記録および／
   または再生を行う記録再生用光学系において、 前記透明基板の厚みに応じて上記対物レンズ単体の倍率
   を変更する手段を有し、 透明基板の厚みｔ₁ 、ｔ
   ₂ （ｔ₁＜ｔ₂）に対して、対物レンズ単体の横倍率をＭ
   ₁ 、Ｍ₂ とし、第１の横倍率のときの開口数をＮＡ₁ 、
   第２の横倍率のときの開口数をＮＡ₂ としたとき、 ＮＡ₁ ≧ ＮＡ₂ の条件を満たし、 少なくとも上記透明基板の厚みｔ₁ （＜ｔ₂ ）に対する
   第１の対物レンズ単体の横倍率Ｍ₁ のときにおいては、
   上記カップリング手段は光源から出射された発散光束を
   集束光束に変換し、 上記対物レンズは、該集束光束をさらに集束させて光情
   報記録媒体上に結像し、波面収差が最小となりかつマレ
   シャル限界内である上記対物レンズ単体の横倍率Ｍ₁ は Ｍ₁ ≧ ０．０３ Ｍ₁ ＞ Ｍ₂ を満足することを特徴とする光情報記録媒体の記録およ
   び／または再生用光学系
2. 【請求項２】 上記対物レンズは、光源側、情報記録面
   側の両方の面が非球面であり、光源側の面は凸面である
   ことを特徴とする請求項１の光情報記録媒体の記録およ
   び／または再生用光学系
3. 【請求項３】 上記光学系において、第２の横倍率のと
   きの開口数をＮＡ₂は ＮＡ₂ ≦ ０．５６ を満足し、さらに以下の条件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および／または再生
   用光学系 ＮＡ₂ ≦ ０．４５のとき ０．５５ ≦ Ｇ ≦ １．１０ ０．４５ ＜ ＮＡ₂ ≦ ０．５６のとき ０．７８ ≦ Ｇ ≦ ０．９２ ここで Ｇ＝（Ｍ₁−Ｍ₂）・Ｆ・ｎt³／｛△ｔ・（ｎ
   t²−１）｝ △ｔ ＝ｔ₂−ｔ₁＞０ ｎt ：透明基板の屈折率 ＮＡ₂：横倍率Ｍ₂のときの開口数 Ｆ ：対物レンズの焦点距離
4. 【請求項４】 ｜△ｔ・Ｍ₂／｛Ｆ・（１−Ｍ₂）｝｜≦
   ０．０１５ の条件を満足することを特徴とする請求項３の光情報記
   録媒体の記録および／または再生用光学系
5. 【請求項５】 ＮＡ₁・（１−Ｍ₁） ≦ ０．６５ ０．４８ ≦ ＮＡ₁ の条件を満足することを特徴とする請求項１ないし請求
   項４の光情報記録媒体の記録および／または再生用光学
   系
6. 【請求項６】 ０．０３ ≦ Ｍ₁ ≦ ０．２３ の条件を満足することを特徴とする請求項１ないし請求
   項５のいずれかの光情報記録媒体の記録および／または
   再生用光学系
7. 【請求項７】 ０．０３ ≦ Ｍ₁ ≦ ０．１２ の条件を満足することを特徴とする請求項１ないし請求
   項６のいずれかの光情報記録媒体の記録および／または
   再生用光学系
8. 【請求項８】 上記対物レンズが樹脂製であることを特
   徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかの光情報記
   録媒体の記録および／または再生用光学系
9. 【請求項９】 上記カップリング手段は、屈折光学系で
   あるカップリングレンズことを特徴とする請求項１ない
   し請求項８のいずれかの光情報記録媒体の記録および／
   または再生用光学系
10. 【請求項１０】 上記カップリングレンズの少なくとも
    １面は非球面であることを特徴とする請求項９の光情報
    記録媒体の記録および／または再生用光学系
11. 【請求項１１】 上記カップリングレンズは、樹脂製の
    レンズを含むことを特徴とする請求項９あるいは請求項
    １０の光情報記録媒体の記録および／または再生用光学
    系
12. 【請求項１２】 上記光学系において、少なくともカッ
    プリング手段を移動することにより、対物レンズ単体の
    横倍率をＭ₁ からＭ₂ に変更することを特徴とする請求
    項１ないし請求項１１のいずれかの光情報記録媒体の記
    録および／または再生用光学系
13. 【請求項１３】 上記光学系において、少なくとも光源
    を移動することにより、対物レンズ単体の横倍率をＭ₁
    からＭ₂ に変更することを特徴とする請求項１ないし請
    求項１１のいずれかの光情報記録媒体の記録および／ま
    たは再生用光学系