JPH10199023A - 光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの光ピックアップ装置で異なる基板厚を
有する光ディスクを再生可能とし、構造が簡単でコンパ
クトな光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、
再生方法及び光ディスク装置を提供する。 【解決手段】 厚さｔ１の透明基板の第１の光情報記録
媒体と、厚さｔ２の透明基板の第２の光情報記録媒体を
再生可能な集光光学系を有する光ピックアップ装置であ
って、第１の光情報記録媒体の記録密度をｉ１、第２の
光情報記録媒体の記録密度をｉ２（＜ｉ１）としたと
き、波長λのレーザ光束を光情報記録媒体に集光する光
学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ０、レーザ光束
により第２の光情報記録媒体を再生可能な光情報記録媒
体側の開口数をＮＡ２としたとき、レーザ光束を厚さｔ
１の基板を介して集光したときのＮＡ０の範囲の最良波
面収差が０．０５λｒｍｓ以下で、かつ厚さｔ２の基板
を介して集光したときにＮＡ２の範囲内の最良波面収差
を０．０７λｒｍｓ以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光などの光
ビームを光情報記録媒体に照射することにより、光情報
を再生する光情報記録媒体の光ピックアップ装置、集光
光学系、対物レンズ、再生方法、及び光ディスク装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に係わる従来の技術を説明する。

【０００３】なお、以下の説明は光情報記録媒体として
光ディスクを例にとり説明する。

【０００４】近年、短波長赤色半導体レーザ（λ＝６３
５〜６９０ｎｍ）の実用化に伴い、従来のＣＤ（コンパ
クトディスク）と同程度の光ディスクサイズで、より大
容量化させたＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の開発
が進んできている。このＤＶＤ方式光ディスクでは、大
容量化の為光ピックアップの対物レンズのＮＡを０．
６、ディスク基板厚さを従来のＣＤの半分の０．６ｍｍ
としている。又、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピ
ット長０．４μｍとＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、
最短ピット長０．８６μｍの半分以下に高密度化されて
いる。

【０００５】このようなＤＶＤを再生できる光ディスク
装置で、従来からあるＣＤも再生できるものが、ソフト
資産の活用の為のぞまれている。

【０００６】図１は、従来考えられている光ディスク装
置に使用される光ピックアップ装置の図である。

【０００７】図１において、レーザ光源１から出射した
光束はホログラムビームスプリッタ２を通過してコリメ
ータレンズ３に入射し、平行光束となり絞り５で所定の
光束に制限されて対物レンズ６へ入射する。この対物レ
ンズ６は平行光束が入射したときに或る所定の厚さの基
板７（ここではｔ＝０．６ｍｍ）を通して無収差の光ス
ポットを情報記録面８上へ結像させる。

【０００８】この情報記録面８で情報ピットにより変調
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を介してホログラムビームスプリッタ２に戻り、こ
こでレーザ光源１からの光路から分離され、光検出器９
へ入射する。この光検出器９は多分割されたＰＩＮフォ
トダイオードであり、各素子より、入射した光束の強度
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を生成する。このフォーカスエ
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（図示せず）で
対物レンズ６をフォーカシング方向、トラッキング方向
に制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わ
せる。

【０００９】このような光ピックアップ装置では対物レ
ンズ６で集光される光スポットを小さくする為大ＮＡ
（例えばＮＡ０．６）であるので、このような集光光束
中に置かれる基板７の厚さが所定の厚さからずれると大
きな球面収差が発生する。

【００１０】図２は、基板厚さと最良波面収差との関係
を示す図である。

【００１１】図２でこれを説明するとＮＡ０．６、レー
ザ光源から出射されるレーザ光の波長６３５ｎｍ、基板
厚さ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、基板の厚さを変えた場合、０．０１
ｍｍずれるごとに０．０１λｒｍｓ程収差が増大する。
基板厚さが±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
ャルの限界値に達してしまう。

【００１２】この為０．６ｍｍ厚の基板を有する光ディ
スクにかえて例えば１．２ｍｍ厚の基板を有する光ディ
スクを再生しようとする場合、アクチュエータ部で１．
２ｍｍ厚の基板を通して無収差の光スポットが得られる
ように設計された対物レンズ６１と絞り５１に切り替え
て再生するようにしている。

【００１３】或いは０．６ｍｍ厚の基板用と１．２ｍｍ
厚の基板用の２個の光ピックアップ装置を１台の光ディ
スク装置内につける方法も考えられている。

【００１４】また、光ピックアップ装置中にホログラム
を設け、これを透過する０次光と１次光の夫々を０．６
ｍｍ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ている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、１台の
光ディスク装置で異なる基板厚を有する光ディスクを再
生可能とする装置とするために、例えば一つの光ピック
アップ装置に光ディスクの基板厚が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、光ディスク装置に光ディスクの基板厚が０．６ｍ
ｍ用と１．２ｍｍ用の２個の光ピックアップ装置を用い
る方法では光ピックアップ装置及び光ディスク装置をコ
ンパクトで低コストとすることは出来ない。

【００１６】光ピックアップ装置の集光光学系の光路中
にホログラムを設け、これを透過する０次光と１次光の
夫々を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対物レンズで集光させる
方法では、常に光ディスクの情報記録面に向け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り、ノイズ増大要因となる。又、レ
ーザー光強度を分割して用いる事になるため、光検出器
に戻る光量低下によるＳ／Ｎ比低下が発生したり、この
光量低下を抑える為レーザ発光量を増大させた場合には
レーザー寿命が低下してしまう。更に記録を行う方式と
するときは出射ロス分が増大することにより、より高い
出力のレーザーが必要となりコストが高くなる。

【００１７】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものである。即ち、一つの光ピックアップ装置で
異なる基板厚を有する光ディスクを再生可能とし、構造
が簡単でコンパクトな光ピックアップ装置、集光光学
系、対物レンズ、再生方法及び光ディスク装置を提供す
ることを目的としたものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記構
成を採ることによって達成される。

【００１９】（１） 厚さｔ１の透明基板を有する第１
の光情報記録媒体と、ｔ１とは異なる厚さｔ２の透明基
板を有する第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の
光情報記録媒体を再生可能な集光光学系を有する光ピッ
クアップ装置であって、前記第１の光情報記録媒体の記
録密度をｉ１、前記第２の光情報記録媒体の記録密度を
ｉ２（＜ｉ１）としたとき、波長λのレーザ光源、この
光源からの光束を光情報記録媒体に向けて集光する前記
集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ０、前記
レーザ光源の光束により前記第２の光情報記録媒体の情
報を再生可能な光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２とし
たとき、前記集光光学系は、前記レーザ光源の光束を厚
さｔ１の透明基板を介して集光したときの前記ＮＡ０の
範囲の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下で、かつ前
記厚さｔ２の透明基板を介して集光したときに前記ＮＡ
２の範囲内で発生する最良波面収差を０．０７λｒｍｓ
以下とするような球面収差を有することを特徴とする光
ピックアップ装置。

【００２０】（２） 屈折率ｎ１厚さｔ１の透明基板を
有する第１の光情報記録媒体と、屈折率ｎ２厚さｔ２
（≠ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の
少なくとも２種類の光情報記録媒体を再生可能な集光光
学系を有する光ピックアップ装置であって、前記集光光
学系は、波長λのレーザ光源の光束を屈折率ｎ１厚さｔ
１の透明基板を介して集光したときの最良波面収差が
０．０５λｒｍｓ以下であり、かつ、前記レーザ光源の
光束を前記屈折率ｎ２厚さｔ２の透明基板を介して集光
して形成した光スポットの中心近傍の強度が最大となる
デフォーカス状態において、該光スポットの中心の光強
度Ｐ１と、一次リングの光強度Ｐ２の比が、Ｐ２／Ｐ１
＜０．０５であることを特徴とする光ピックアップ装
置。

【００２１】（３） 厚さｔ１、波長λの光に対する屈
折率ｎ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、
厚さｔ２、波長λの光に対する屈折率ｎ２の透明基板を
有する第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情
報記録媒体を再生可能な集光光学系を有する光ピックア
ップ装置であって、波長λ（μｍ）の光源を用いて、厚
さｔ１、屈折率ｎ１の透明基板を介して光スポットを形
成したときに球面収差が完全に補正されている完全補正
集光光学系で、厚さｔ２、屈折率ｎ２の透明基板を介し
て波長λの光束を集光したときのＮＡ２＝λ（μｍ）／
１．７５（μｍ）の範囲の最良波面収差をＳＰ２とした
とき、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ
０の範囲の光束を厚さｔ１、屈折率ｎ１の透明基板を介
して集光したときの前記集光光学系の最良波面収差ＳＲ
１と、ＮＡ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）の範囲の
光束を厚さｔ２、屈折率ｎ２の透明基板を介して集光し
たときの前記集光光学系の最良波面収差ＳＲ２が、０．
０１λｒｍｓ＜ＳＲ１＜０．０５λｒｍｓ、ＳＲ２＜Ｓ
Ｐ２の条件を満足するように前記集光光学系は、ＮＡ２
の範囲において透明基板が厚さｔ１、屈折率ｎ１から厚
さｔ２、屈折率ｎ２に変わることにより発生する球面収
差を減じる方向の球面収差を有することを特徴とする光
ピックアップ装置。

【００２２】（４） 前記ＳＲ２は０．０７λｒｍｓ以
下であることを特徴とする（３）の光ピックアップ装
置。

【００２３】（５） 光情報記録媒体の透明基板を介し
てレーザ光源よりの波長λ（μｍ）の光束を情報記録面
上に光スポットとして集光する集光光学系において、前
記集光光学系が厚さｔ１の透明基板を介して光スポット
を形成したときの最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下
であり、かつ、ＮＡ２（＝λ（μｍ）／１．７５（μ
ｍ））の範囲において厚さｔ２（≠ｔ１）の透明基板を
介してスポットを形成したときの最良波面収差は、厚さ
ｔ１の透明基板を介して光スポットを形成したときに球
面収差が完全に補正されている完全補正集光光学系で厚
さｔ２（≠ｔ１）の透明基板を介してスポットを形成し
たときにＮＡ２の範囲内で発生する最良波面収差よりも
小さくなるような球面収差を有することを特徴とする集
光光学系。

【００２４】（６） 情報記録面上に厚さｔ１，光の波
長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密
度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１
とは異なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の
透明基板を有し、かつ情報記録密度がｉ１とは異なるｉ
２の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報
記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビー
ムスポットを前記情報記録面上に形成することで再生す
るようにした集光光学系であって、前記集光光学系に、
透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を
制御する球面収差を持たせることにより、前記透明基板
の厚さの差により生じる球面収差を利用して、前記第１
の光情報記録媒体を再生する際は第１の大きさのビーム
スポットを、前記第２の光情報記録媒体を再生する際は
第２の大きさのビームスポットを得ることを特徴とする
集光光学系。

【００２５】（７） 透明基板の厚さｔ１とｔ２の差に
より生じる球面収差を制御する球面収差を持たせた光学
素子は、その光学面が滑らかな光学面により構成されて
いることを特徴とする（６）に記載の集光光学系。

【００２６】（８） 情報記録面上に厚さｔ１，光の波
長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密
度ｉ１の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１
とは異なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の
透明基板を有し、かつ情報記録密度がｉ１よりも低いｉ
２の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報
記録媒体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビー
ムスポットを前記情報記録面上に形成することで再生す
るようにした集光光学系であって、前記集光光学系に、
光の波長λに対する屈折率ｎ１厚さｔ１の透明基板を介
してビームスポットを形成したときに最良波面収差が
０．０５λｒｍｓ以下でかつ所定の球面収差を持たせ、
前記第１の光情報記録媒体を再生する際は第１の大きさ
ビームスポットを、前記第２の光情報記録媒体を再生す
る際は前記透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる
球面収差を前記集光光学系に持たせた球面収差により制
御して、第２の大きさのビームスポットを得ることを特
徴とする集光光学系。

【００２７】（９） 情報記録面上に厚さｔ１、波長λ
に対する屈折率ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の
第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異な
る厚さｔ２、波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有
し、記録密度がｉ１よりも低いｉ２の記録密度の第２の
光情報記録媒体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の
情報を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記
録面上に形成することで再生可能な集光光学系であっ
て、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０
としたとき、この開口数ＮＡ０の近傍においては厚さｔ
１、波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を介したとき
に球面収差をほぼ完全に補正するとともに、厚さｔ２、
波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を介したときの前
記第２の光情報記録媒体の再生に必要な出射側の開口数
ＮＡ２とＮＡ２の１／２の開口数（（１／２）ＮＡ２）
における球面収差を比較したとき、ｔ１＜ｔ２の場合は
ＮＡ２よりも（１／２）ＮＡ２のほうがオーバーの球面
収差に、ｔ２＜ｔ１の場合はＮＡ２よりも（１／２）Ｎ
Ａ２のほうがアンダーの球面収差にしたことを特徴とす
る集光光学系。

【００２８】（１０） 情報ピックアップ装置に用いる
対物レンズにおいて、波長λ（μｍ）のほぼ無収差のレ
ーザ光束を曲率の強いレンズ面側から入射させて、透明
基板厚ｔ＝０．６（ｍｍ）、波長λに対する屈折率ｎ≒
１．５８の透明基板を介して出射側のＮＡがＮＡ＝λ
（μｍ）／１．１４（μｍ）の範囲で最良波面収差が最
小となる結像倍率で、その最良波面収差を測定したと
き、０．４１ＮＡから０．８２ＮＡの間において、最良
波面収差の球面収差成分が光軸から外に向かって位相が
遅れる方向から進む方向に変化する変曲点を有すること
を特徴とする対物レンズ。

【００２９】（１１） 厚さｔ１，波長λの光に対する
屈折率ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の第１の光
情報記録媒体と、厚さｔ２（≠ｔ１），波長λの光に対
する屈折率ｎ２の透明基板を有する記録密度ｉ２（＜ｉ
１）の第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情
報記録媒体を１つの集光光学系を用いて再生する再生方
法であって、前記集光光学系を、前記第１の光情報記録
媒体を再生するとき、前記厚さｔ１，屈折率ｎ１の透明
基板と前記集光光学系とにより構成される光学系が、使
用光源の波長λと前記集光光学系の光束出射側のＮＡに
より決まる回折限界スポットの径とほぼ同じ径のビーム
スポットを形成できる程度の所定の球面収差を発生する
ような集光光学系とし、前記第２の光情報記録媒体を再
生するときは、使用光源の波長λと前記集光光学系の光
束出射側のＮＡにより決まる回折限界スポットの径より
も大きく、かつ前記第２の光情報記録媒体を再生するの
に必要な大きさのビームスポットとなるように、第１の
光情報記録媒体との前記透明基板の厚さの差異により生
じる球面収差を前記集光光学系の前記所定の球面収差に
より制御して、再生を行うことを特徴とする再生方法。

【００３０】（１２） 情報記録面上に厚さ０．６ｍｍ
の透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、情報記録
面上に厚さ１．２ｍｍの透明基板を有する第２の光情報
記録媒体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の情報を
一つの集光光学系により透明基板を介してビームスポッ
トを前記情報記録面上に形成することで再生するように
した再生方法であって、前記集光光学系の光情報記録媒
体側の開口数ＮＡ０の範囲を通過した光束が、厚さ０．
６ｍｍの透明基板を介して最良波面収差が０．０５λｒ
ｍｓ以下のビームスポットとして前記情報記録面上に集
光できる程度の所定の球面収差を前記集光光学系に持た
せるとともに、前記第１の光情報記録媒体を再生する際
は、前記ＮＡ０の範囲を通過した光束により前記情報記
録面上に集光させて情報の再生を行い、前記第２の光情
報記録媒体を再生する際は、前記集光光学系が有する球
面収差により、前記透明基板の厚さの差により生じる球
面収差を制御して、前記集光光学系の出射側のＮＡがＮ
Ａ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）近傍から前記ＮＡ
０の範囲を通過した光束の大部分は前記情報記録面上に
フレア光として情報記録面上に達するようにするととも
に、前記集光光学系の光軸からＮＡ２＝λ（μｍ）／
１．７５（μｍ）の範囲を通過した光束は情報記録面上
に集光させて情報の再生を行うことを特徴とする光情報
記録媒体の再生方法。

【００３１】（１３） 光情報記録媒体の情報記録面上
にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポット
として集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／
又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録
媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透
明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記
録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを
波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要
開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ
２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能
とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情
報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光
光学系は、波長λのレーザ光源からの発散光を情報記録
面上に集光する有限共役型の対物レンズを含み、厚さｔ
１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光情報記
録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．
０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）
ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を
有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又
は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ
２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。

【００３２】（１４） 光情報記録媒体の情報記録面上
にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポット
として集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／
又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録
媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透
明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記
録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを
波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要
開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ
２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能
とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情
報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光
光学系は、レーザ光源からの発散光を情報記録面上に集
光する有限共役型の対物レンズ及び光路中に配置される
収差補正用光学素子を含み、厚さｔ１の透明基板を介し
たときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数Ｎ
Ａ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下で
あり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が
補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴と
する光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学
系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、
λはレーザ光源の波長を表す。

【００３３】（１５） 光情報記録媒体の情報記録面上
にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポット
として集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／
又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録
媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透
明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記
録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを
波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要
開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ
２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能
とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情
報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光
光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光に変換
するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面上に集
光する無限共役型の対物レンズを含み、厚さｔ１の透明
基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側
の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒ
ｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の
光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有するこ
とを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用
の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０
＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。

【００３４】（１６） 光情報記録媒体の情報記録面上
にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポット
として集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／
又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録
媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透
明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記
録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを
波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要
開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ
２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能
とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情
報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光
光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光に変換
するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面上に集
光する無限共役型の対物レンズ及び光路中に配置される
収差補正用光学素子を含み、厚さｔ１の透明基板を介し
たときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数Ｎ
Ａ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下で
あり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が
補正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴と
する光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学
系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、
λはレーザ光源の波長を表す。

【００３５】（１７） 光情報記録媒体の情報記録面上
にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポット
として集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／
又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録
媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透
明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記
録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを
波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要
開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ
２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能
とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情
報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光
光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変換する
カップリングレンズと、該収束光を情報記録面上に集光
する収束光有限型の対物レンズを含み、厚さｔ１の透明
基板を介したときの前記集光光学系の光情報記録媒体側
の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒ
ｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の
光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を有するこ
とを特徴とする光情報記録媒体の記録及び／又は再生用
の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０
＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表す。

【００３６】（１８） 光情報記録媒体の情報記録面上
にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポット
として集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／
又は該情報記録面上の情報を再生するための光情報記録
媒体の記録及び／又は再生用の集光光学系において、透
明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記
録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポットを
波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要
開口数をＮＡ１、透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ
２の第２の光情報記録媒体の記録及び／又は再生を可能
とする光スポットを波長λで得る為の対物レンズの光情
報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２としたとき、該集光
光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変換する
カップリングレンズと該収束光を情報記録面上に集光す
る収束光有限型の対物レンズ及び光路中に配置される収
差補正用光学素子を含み、厚さｔ１の透明基板を介した
ときの前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ
０の範囲内で最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であ
り、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補
正過剰（オーバー）の球面収差を有することを特徴とす
る光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集光光学
系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、
λはレーザ光源の波長を表す。

【００３７】（１９） 厚さｔ１の透明基板を介したと
き、前記ＮＡ０付近において球面収差がほぼ完全に補正
されていることを特徴とする（９）、（１３）〜（１
８）の何れか１に記載の光情報記録媒体の記録及び／又
は再生用の集光光学系。

【００３８】（２０） 厚さｔ１の透明基板を介したと
き、前記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正
されていることを特徴とする（９）、（１３）〜（１
９）の何れか１に記載の光情報記録媒体の記録及び／又
は再生用の集光光学系。

【００３９】（２１） 厚さｔ１の透明基板を介したと
き、前記ＮＡ０付近と前記ＮＡ２付近における球面収差
量がほぼ同じであることを特徴とする（９）、（１３）
〜（２０）の何れか１項に記載の光情報記録媒体の記録
及び／又は再生用の集光光学系。

【００４０】（２２） 光情報記録媒体の情報記録面上
にレーザ光源からの光束を透明基板を介して光スポット
として集光させ、該情報記録面上に記録された情報を読
みだす為の光ピックアップの対物レンズにおいて、透明
基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報記録
媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る為の
対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、
透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報
記録媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る
為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ
２としたとき、厚さｔ１の透明基板を介したときの最良
波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束
より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバ
ー）の球面収差を有することを特徴とする光ピックアッ
プの対物レンズ。但しｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ１
＞ＮＡ２，λはレーザ光源の波長とし、（１／２）ＮＡ
２はＮＡ２の１／２を表すものとする。

【００４１】（２３） 厚さｔ１の透明基板を介したと
き、前記ＮＡ１付近において球面収差がほぼ完全に補正
されていることを特徴とする（２２）に記載の光ピック
アップの対物レンズ。

【００４２】（２４） 厚さｔ１の透明基板を介したと
き、前記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正
されていることを特徴とする（２２）または（２３）に
記載の光ピックアップの対物レンズ。

【００４３】（２５） 厚さｔ１の透明基板を介したと
き、前記ＮＡ１付近と前記ＮＡ２付近における球面収差
量がほぼ同じであることを特徴とする（２２）〜（２
４）の何れか１項に記載の光ピックアップの対物レン
ズ。

【００４４】（２６） レーザ光源から出射した光束を
集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記
録面上に光スポットとして集光させ、この情報記録面か
らの反射光を光検出器で受け、情報を再生する光ピック
アップ装置において、前記透明基板の厚さｔ１の光情報
記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記
集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、前記
透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録
媒体の情報を前記波長λの光で再生するのに必要な前記
集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（＜Ｎ
Ａ１）としたとき、前記集光光学系の光情報記録媒体側
の開口数ＮＡ０は、前記開口数ＮＡ１もしくはそれ以上
で、厚さｔ１の透明基板を介したときの光スポットの最
良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下で、かつ、開口数Ｎ
Ａ２に対応する範囲内で厚さｔ２の透明基板を介したと
きの最良波面収差が小さくなる方向の球面収差を有する
ことを特徴とする光ピックアップ装置。

【００４５】（２７） 光情報記録媒体の透明基板を介
して情報記録面上に光スポットを形成する光ピックアッ
プの対物レンズにおいて、前記透明基板の厚さｔ１の光
情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な
前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、
前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報
記録媒体の情報を前記波長λの光で再生するのに必要な
前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２
（＜ＮＡ１）としたとき、前記対物レンズは、前記開口
数ＮＡ１で厚さｔ１の透明基板を介したときの光スポッ
トの最良波面収差が０．０７λｒｍｓ以下で、かつ開口
数ＮＡ２に対応する範囲内で厚さｔ２の透明基板を介し
たときの最良波面収差が小さくなる方向の球面収差を有
することを特徴とする光ピックアップの対物レンズ。

【００４６】（２８） 前記対物レンズは、前記開口数
ＮＡ１で厚さｔ１の透明基板を介したときの光スポット
の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であることを特
徴とする（２７）記載の光ピックアップの対物レンズ。

【００４７】（２９） 光情報記録媒体の情報記録面上
に透明基板を介して光スポットを形成する光ピックアッ
プの対物レンズにおいて、前記透明基板の厚さｔ１の光
情報記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な
前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１、
前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報
記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記
対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２とした
とき、前記対物レンズは、厚さｔ１の透明基板を介して
集光状態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞を
ほぼ直線状となるようにたてて観察したとき、開口数Ｎ
Ａ４付近においてＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞
が観察される最良波面収差を有することを特徴とする光
ピックアップの対物レンズ。ただし、（１／２）ＮＡ２
＜ＮＡ４＜ＮＡ１である。

【００４８】（３０） 前記ＮＡ４は、（１／２）ＮＡ
２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ１＋ＮＡ２）であること
を特徴とする（２９）に記載の光ピックアップの対物レ
ンズ。

【００４９】（３１） 光情報記録媒体の情報記録面上
に透明基板を介して光スポットを形成して情報を記録ま
たは再生する光ピックアップの集光光学系において、前
記透明基板の厚さｔ１の光情報記録媒体の情報を波長λ
の光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録
媒体側の開口数をＮＡ１、前記透明基板の厚さが前記ｔ
１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光
で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報記録媒体
側の開口数をＮＡ２としたとき、前記集光光学系は、厚
さｔ１の透明基板を介して集光状態にある光スポット
を、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるようにた
てて観察したとき、開口数ＮＡ４付近においてＶ字状に
屈曲する部分を有する干渉縞が観察される最良波面収差
を有することを特徴とする光ピックアップの集光光学
系。ただし、前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口
数をＮＡ０とすると、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜ＮＡ
０である。

【００５０】（３２） 前記ＮＡ４は、（１／２）ＮＡ
２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ０＋ＮＡ２）であること
を特徴とする（３１）に記載の光ピックアップの集光光
学系。

【００５１】（３３） 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．
１４（μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５
（μｍ）であることを特徴とする（１）または（２６）
に記載の光ピックアップ装置。

【００５２】（３４） 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．
１４（μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５
（μｍ）であることを特徴とする（９）、（１３）〜
（２１）、（３１）、（３２）の何れか１に記載の集光
光学系。

【００５３】（３５） 前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．
７５（μｍ）であることを特徴とする（２２）〜（２
５）、（２７）〜（３０）の何れか１に記載の対物レン
ズ。

【００５４】（３６） （１）〜（１０）、（１３）〜
（３５）の何れか１に記載した、光ピックアップ装置又
は対物レンズ又は集光光学系と、前記透明基板の厚さが
ｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λの光で再生する
際、前記集光光学系の対物レンズを、近軸焦点よりも遠
方に焦点が合うようにフォーカシング制御するフォーカ
シンング制御手段を有することを特徴とする光ディスク
装置。

【００５５】なお、本発明でいう「最良波面収差」と
は、デフォーカス成分、チルト成分を補正した波面収差
であり、その値は根２乗平均（ｒｍｓ）で表す。

【００５６】

【発明の実施の形態】本発明は、例えば高記録密度の光
ディスクであるＤＶＤ（記録密度ｉ１）の再生用光ピッ
クアップ装置でＤＶＤよりも低記録密度の光ディスクで
ある従来のＣＤ（記録密度ｉ２）等の１．２ｍｍ厚基板
の光ディスクを再生するとき、光源がＣＤ用の７８０ｎ
ｍに比べ短波長の６３５ｎｍ〜６９０ｎｍであって、こ
の分読み取りに必要な対物レンズの有効なＮＡが小さく
（０．２６〜０．４０）、この範囲内の光束でＤＶＤ再
生用の集光光学系のままで読み出しを行うものである。

【００５７】以下に、本発明の実施の形態例を説明す
る。

【００５８】比較例及び各実施の形態例において、表中
のｓは光学系の面番号（図に表示）、ｒは各光学面の曲
率半径、ｄは各光学面間の厚さ又は間隔、ｎは各光学系
媒質の屈折率を表す。

【００５９】比較例及び各実施の形態例において、レン
ズ面及び光学面に非球面を用いている場合においては、
その非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ
軸、光の進行方向を正とし、ｒを近軸曲率半径、Ｋを円
錐係数、Ａｊを非球面係数、Ｐｊを非球面のべき数（但
し、Ｐｊ≧３）としたとき、

【００６０】

【数１】

【００６１】で表す。

【００６２】また、比較例、実施の形態例１、実施の形
態例２及び実施の形態例８においては、コリメータレン
ズのデータは記載していないがコリメータレンズの設計
を最適にすることにより対物レンズへは略無収差の平行
光を入射させることができる。

【００６３】更に、比較例及び実施の形態例１、２、５
〜８を通して記載した数値データは、基板厚さｔ１＝
０．６ｍｍに対するものである。又、比較例及び実施の
形態例１、２、５〜８を通して第２の光情報記録媒体の
透明基板の厚さｔ２＝１．２０ｍｍである。

【００６４】比較例 次に表１、表２により比較例を示す。

【００６５】焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、光情報記
録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、
倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６３５（ｎｍ） 基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＰ１
＝０．００２λｒｍｓ 基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＰ２
＝０．０７０λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋８．４μ
ｍ）

【００６６】

【表１】

【００６７】第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面の
べき数

【００６８】

【表２】

【００６９】実施の形態例１ 次に表３、表４により実施の形態例１を示す。なお、図
３は本発明に係わる実施の形態例１の対物レンズ及び基
板の光学系断面図で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は
基板厚さｔ２の場合の光学系断面図である。

【００７０】焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、光情報記
録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、
倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６３５（ｎｍ） 基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１
＝０．０２５λｒｍｓ 基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２
＝０．０３９λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋８．９μ
ｍ）

【００７１】

【表３】

【００７２】第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面の
べき数

【００７３】

【表４】

【００７４】図４、５の各図（ａ）に比較例及び実施の
形態例１において基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときの球
面収差図を示す。又、図４、５の各図（ｂ）に比較例及
び実施の形態例１において基板厚さｔ２＝１．２ｍｍの
ときの球面収差図を示す。

【００７５】透明基板厚さｔ１のときの球面収差図にお
いて、比較例では完全に補正しているのに対し、本実施
の形態例においては（１／２）ＮＡ２付近の高さでは補
正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近の高さでは、ほぼ完全
に補正していることがわかる。球面収差カーブでは（１
／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足（アン
ダー）の方向となっている。

【００７６】また、図６に実施の形態例１の基板厚さｔ
１＝０．６ｍｍのときのＮＡと最良波面収差となる波面
収差の球面収差成分の関係を示す。図６からも分かるよ
うに実施の形態例１において、波面収差の球面収差成分
は、光軸から外に向かってＮＡ＝０．４１付近で変曲点
を持ち、その変曲点を境にして光軸から外に向かって位
相が遅れる方向から進む方向に変化している。

【００７７】ここで、このような球面収差を持たせた理
由について説明する。

【００７８】透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のとき
の球面収差図において、比較例では透明基板厚さｔ１
（＝０．６ｍｍ）対し完全補正しているため、透明基板
厚さが厚くなることによって非常に大きなオーバーの球
面収差が発生している。本実施の形態例においては、透
明基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束を
ＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことによ
り、ＮＡ２の高さの光束は（１／２）ＮＡ２の高さの光
束よりアンダーとなっており、従って、この球面収差に
より透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収
差図に示すように透明基板厚さがｔ１からｔ２に厚くな
ることによって発生するオーバーの球面収差を減少させ
ることができ、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくす
ることができる。

【００７９】即ち、球面収差を透明基板厚さｔ１に対し
（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束よ
り過剰に補正しておくことにより、透明基板厚さｔ１と
透明基板厚さｔ２の差によって発生するオーバーの球面
収差を制御して、ＮＡの小さい領域から大きい領域への
変化に対する球面収差の増加量が小さい領域を作ること
により、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくすること
ができる。

【００８０】従って、本実施の形態例の透明基板の厚さ
ｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差ＳＲ１は、比較例
の透明基板の厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差
ＳＰ１よりも大きくなっているが、透明基板の厚さｔ２
のときのＮＡ２内の最良波面収差ＳＲ２は、比較例の基
板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差ＳＰ２より
も小さくなっている。

【００８１】また、ＮＡ２からＮＡ０の高さの光束につ
いては透明基板厚さｔ１と透明基板厚さｔ２の差によっ
て発生するオーバーの球面収差は制御されないため、Ｎ
Ａ２よりもＮＡが大きくなるとＮＡの小さい領域から大
きい領域への変化に対して球面収差量は急激に増加する
ことになる。

【００８２】従って、全開口ＮＡ０の光束を通しても、
対物レンズを光軸上で移動し最適なフォーカス位置（ベ
ストデフォーカス位置。具体的にはビームスポットの中
心近傍の光強度が最大となるフォーカス位置。）を選ぶ
ことにより、ＮＡ２以上の光束は大きな球面収差を持つ
ことによりフレア光となるため、厚さｔ２の透明基板を
介して情報記録面上に良好な結像スポットを得ることが
可能となる。

【００８３】また、基板厚さｔ２時の記録及び／又は再
生時にはＮＡ２（λ＝０．６３５μｍのときはＮＡ＝
０．３７程度）の絞りを光路中に挿入することで、ＮＡ
０とＮＡ２間に発生する大きな球面収差を除去でき、よ
り良好な性能が得られることになる。

【００８４】また、後述する実施の形態例３で示すよう
なリング状の光束遮蔽部を設けることでも、ＮＡ２近傍
のフレア光の影響を除去でき、良好な性能が得られるこ
とになる。

【００８５】なおＮＡ２は、基板厚さｔ２＝１．２ｍｍ
の光ディスクでＣＤ方式でイコライザを使用しない場
合、λ（μｍ）／ＮＡ２＝１．７５（μｍ）（但し、λ
は光源波長、ＮＡ２は記録及び／又は再生するのに必要
な光情報記録媒体側の開口数）で充分な記録及び／又は
再生性能が得られる。λ＝０．７８μｍの場合、ＮＡ２
＝０．４５であり、λ＝０．６３５μｍの場合、ＮＡ２
＝０．３７程度となる。

【００８６】また、読み出しに必要な光情報記録媒体側
の開口数ＮＡ１は、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍの光ディ
スクでＤＶＤ方式の場合、ＮＡ１＝λ（μｍ）／１．１
４（μｍ）であるので、集光光学系の光情報記録媒体側
の開口数ＮＡ０は、λ（μｍ）／１．１４（μｍ）以
上、好ましくはλ（μｍ）／１．０８（μｍ）以上（但
し、λは光源波長）とすることで充分な記録及び／又は
再生性能が得られる。

【００８７】なお、球面収差を透明基板厚さｔ１に対し
（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束よ
り過剰に補正する程度は、透明基板の厚さｔ１のときの
ＮＡ０内の最良波面収差ＳＲ１が０．０１λｒｍｓ以下
となる程度の補正では、基板の厚さｔ２のときのＮＡ２
内の球面収差をあまり小さくすることができない。なお
最良波面収差ＳＲ１は０．０５λｒｍｓ以下となるよう
にすることが望ましい。

【００８８】基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面
収差ＳＲ２は０．０７λｒｍｓ以下とすることで、信号
再生に必要な大きさのビームスポットを得ることが可能
となる。より好ましくは、０．０５λｒｍｓ以下とする
のが望ましい。

【００８９】また、最良波面収差の球面収差成分がアン
ダー方向からオーバー方向に変化する変曲点は、０．４
１ＮＡ０〜０．８２ＮＡ０の間にあるようにすること
で、基板厚さｔ２＝１．２ｍｍのときのＮＡ２の範囲内
の最良波面収差を小さくすることができる。

【００９０】図７，８に比較例及び本発明に係る実施の
形態例１において、基板厚さｔ１を介した際のベストデ
フォーカス（それぞれ０μｍ）時のスポット形状を示
す。比較例においては、基板厚さｔ１を介して球面収差
を完全補正しているため良好な結像スポットが得られる
が、本発明において（１／２）ＮＡ２付近の高さの球面
収差を過剰補正した光学系であっても比較例と同等の良
好な結像スポットが得られる。

【００９１】図９，１０に比較例及び本発明に係る実施
の形態例１において、基板厚さｔ２を介して集光された
光スポット（結像スポット）の中心近傍の強度が最大と
なるフォーカス状態（デフォーカス量約９μｍ）のスポ
ット形状を示す。何れにおいても、デフォーカス量を近
軸焦点から約９μｍ程度に設定することにより、ＮＡの
大きな領域の光束は情報記録面よりも更に後方に集光す
ることによりフレア光となり、結像スポットへの影響を
軽減できる。更に、本発明の通り、基板厚さｔ１を介し
た際の（１／２）ＮＡ２付近の高さの光束の球面収差を
過剰補正とし、（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにか
けて球面収差カーブを補正不足（アンダー）方向とする
ことにより、基板厚さｔ２を介した際はＮＡ２以下の領
域における球面収差がオーバーになることを軽減できる
ため比較例と比べて更に良好な結像スポットを得ること
ができる。スポット形状において、光スポットの中心の
強度をＰ１、一次リングの強度をＰ２としたとき、比較
例の場合、Ｐ２／Ｐ１が約０．０５３ありサイドローブ
が大きいのに対して、本発明に係る実施の形態例の場合
はＰ２／Ｐ１が約０．０３０と発生するサイドローブは
極めて小さく、実用上全く問題のない良好な結像スポッ
トが得られている。

【００９２】この光スポットの１次リングは、情報読み
取り時はジッタ成分の増大や隣接トラックからのクロス
トーク増大をまねくため、中心の強度Ｐ１と一次リング
の強度Ｐ２の比Ｐ２／Ｐ１は、０．０５０よりも大きく
なると、ジッターが大きくなって、情報の読取りが困難
となる。なお、Ｐ２／Ｐ１は０．０４０よりも小さくす
ることが情報読取り上好ましい。

【００９３】実施の形態例２ 図１１は、実施の形態例２の光ピックアップ装置を示す
図である。

【００９４】図１１において、レーザ光源１１（λ＝６
８０ｎｍ）から出射した光束は偏光ビームスプリッタ１
２、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。この光束は図示せぬ２次元
アクチュエータによりフォーカシング方向とトラッキン
グ方向に駆動される対物レンズ６により光ディスクの基
板７を介して情報記録面８上に集光される。この情報記
録面８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６、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、
ここで反射して光検出器１９へ向かう。光検出器１９へ
の光路上に配置されたシリンドリカルレンズ１０により
非点収差が与えられ、凹レンズ１６により倍率を拡大さ
れる。

【００９５】図１２は、光検出器の素子構成を示す図で
ある。

【００９６】図１２において、光検出器１９は図に示す
ようにＡ〜Ｄの４つに分割された素子で構成されてお
り、分割線Ｓは光ディスクの情報記録面の情報トラック
の写像と略方向が一致するように配置されており、シリ
ンドリカルレンズ１０の母線に対しては略４５°の方向
となっている。フォーカスエラー信号の検出には非点収
差法により、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算により、ト
ラックエラー信号の検出には例えばプッシュプル法で
は、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の演算により、位相差検出
法では（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算により求められ、
情報信号は（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）で求められる。これらの
検出方法は、何れもよく知られており、詳しい説明は省
略する。

【００９７】次に、図１１の光ピックアップ装置に用い
られる集光光学系の数値例について説明する。

【００９８】なお、この例においては、対物レンズの光
源側に配置される絞りを第１面としている。

【００９９】焦点距離ｆ＝３．１７（ｍｍ）、光情報記
録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６３，ＮＡ２＝０．３９、
倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６８０（ｎｍ） 基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１
＝０．０２λｒｍｓ 基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２
＝０．０５λｒｍｓ

【０１００】

【表５】

【０１０１】第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面の
べき数

【０１０２】

【表６】

【０１０３】本実施の形態例の光源波長λ＝６８０ｎｍ
においては、第１の光ディスク（ＤＶＤ）の読み出しに
必要な開口数ＮＡ１＝λ／１．１４なので、ＮＡ１＝
０．６０、第２の光ディスク（ＣＤ）の読み出しに必要
なＮＡはイコライザを併用しない場合は、ＮＡ２＝０．
３９である。

【０１０４】図１３（ａ）は、本実施の形態例の対物レ
ンズの基板厚さｔ１＝０．６ｍｍ（第１の光ディスクの
基板厚に対応）のときの球面収差を示す図である。

【０１０５】図１３（ａ）において、この対物レンズで
は、基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときに、球面収差を
（１／２）ＮＡ２付近のＮＡ＝０．２の高さで補正過剰
（オーバー）、ＮＡ２付近のＮＡ＝０．４の高さでは、
完全に補正している。球面収差カーブでは、（１／２）
ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足（アンダー）
の方向となっている。このときのＮＡ０（＝０．６３）
での最良波面収差は約０．０２λｒｍｓである。

【０１０６】この対物レンズについて、基板厚さｔ１＝
０．６ｍｍの透明基板を介して集光状態にある光スポッ
トを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直線状となるように
たてて観察すると図１３（ｂ）のようになる。

【０１０７】球面収差が完全に補正されている対物レン
ズにおいては、等間隔で平行な直線状の干渉縞として観
察されるが、この例の対物レンズにおいては、球面収差
が（１／２）ＮＡ２付近のＮＡ＝０．２の高さで補正過
剰（オーバー）、ＮＡ２付近のＮＡ＝０．４の高さで完
全に補正された状態となるため、図１３（ｂ）のように
（１／２）ＮＡ２付近のＮＡ＝０．２よりも大きくＮＡ
１（又はＮＡ０）よりも小さい開口数ＮＡ４（この例に
おいてはＮＡ４＝ＮＡ２＝０．３９）付近でＶ字状に屈
曲する部分を有する干渉縞となる。即ち、この例の対物
レンズはこのような干渉縞が観察される最良波面収差を
有している。

【０１０８】なお、ＮＡ４は、 （１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ１＋ＮＡ
２） となるように構成するのが望ましい（上式において、実
用上ＮＡ１をＮＡ０としてもよい）。

【０１０９】図１４は、この対物レンズで基板厚さｔ２
＝１．２ｍｍ（第２の光ディスクの基板厚に対応）のと
きの、ＮＡと最良波面収差及びそのときのデフォーカス
量の関係を示す図である。

【０１１０】図１４において、対物レンズの（１／２）
ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補
正しておくことにより、ＮＡ２の高さの光束は（１／
２）ＮＡ２の高さの光束よりアンダーとなっており、基
板厚さが厚くなることによって発生するオーバーの球面
収差を減少させることができる。ＮＡ＝０．４１のとき
に大凡０．０７λｒｍｓとなり、マレシャルの限界内と
なる。ＮＡ２（ＮＡ＝０．３９）での最良波面収差は
０．０５λｒｍｓとなり本対物レンズで充分ＣＤ方式の
光ディスクを読み取ることができる。又、ｔ１＝０．６
ｍｍのＤＶＤ方式の光ディスクの読み取りもＮＡ０．６
３で最良波面収差０．０２λｒｍｓと充分に小さく良好
に行える。

【０１１１】この例では、対物レンズにより球面収差を
ｔ２＝０．６ｍｍの基板厚さのときに、（１／２）ＮＡ
２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より補正過剰（オ
ーバー）となるようにしたが、これは例えばコリメータ
ーレンズによってでも良く、要はレーザ光源を発した光
束がｔ１＝０．６ｍｍの基板を介して光ディスクの情報
記録面上に集光されたときに、トータルとして（１／
２）ＮＡ２の高さの光束がＮＡ２の高さの光束より補正
過剰（オーバー）なっていれば良い。

【０１１２】本構成によると、光学系によるロスが少な
く出射効率が高くでき、書き込み可能な光ディスクに対
して記録を行う光ピックアップ装置として適している。

【０１１３】なお信号処理系にイコライザを用いて符号
間干渉を減少させ、情報記録密度に対するスポットサイ
ズの比率をＤＶＤの場合と同程度として更にＮＡを小さ
くしてＣＤ方式の光ディスクを再生することも可能であ
る。このときのＮＡ２＝λ（μｍ）／２．４６（μｍ）
≒０．２８となり、最良波面収差は０．０２λｒｍｓ以
下となって充分に小さくなる。

【０１１４】このときＮＡ０．３９以上（イコライザを
用いた場合は０．２８以上）０．６３以下の領域を通過
する光束は情報読み取りには寄与せず、不要光となる。
この領域の光束は大きな球面収差を持つことにより情報
記録面より更に後ろ側に集光しており、情報記録面で反
射した光束は基板及び対物レンズ、コリメータレンズを
介して更に球面収差を与えられて光検出器に向かい、光
検出器上ではフレア光となる。この為、光検出器の受光
領域は、このフレア光がカットされるよう必要最小限の
面積とするのが良い。

【０１１５】実施の形態例３ 図１５は、実施の形態例３の光ピックアップ装置を示す
図である。図１６は、リング状の光束遮蔽部を有するマ
スクの図である。

【０１１６】図１５は、実施の形態例２の図１１におい
て１／４波長板１４と対物レンズ６の間の光路上に、図
１６のようなリング状の光束遮蔽部を有するマスクを設
けたもので、第２の光ディスクの情報読み出し時有害と
なる領域の光束をカットしてやることにより、更に読み
出し性能を向上させるようにしたものである。

【０１１７】図１５において、レーザ光源１１（λ＝６
８０ｎｍ）から出射した光束は、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。この光束はリング状マス
ク１５を透過してマスク部の光束がカットされ、対物レ
ンズ６により光ディスクの基板７を介して情報記録面８
上に集光される。この情報記録面８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６、リング
状マスク１５、１／４波長板１４、コリメータレンズ１
３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に入射し、ここ
で反射して光検出器１９へ向かう。光検出器１９への光
路上に配置されたシリンドリカルレンズ１０により非点
収差が与えられ、凹レンズ１６により倍率を拡大され
る。光検出器の構成やフォーカスエラー信号、トラック
エラー信号、情報信号の検出は実施の形態例２と同様で
ある。

【０１１８】図１７は、本実施の形態例の集光光学系で
基板厚ｔ２＝１．２ｍｍの基板を介したとき、第２の光
ディスク（ＣＤ）の情報読み取りに必要なＮＡ２の範囲
で、最良波面収差となる位置でのデフォーカスを含んだ
球面収差図である。

【０１１９】図１７において、軸上よりＮＡ２までの領
域が情報読み取りに有効な光束であり、その外側のＮＡ
２〜ＮＡ１（又はＮＡ０）までの領域は読み取りに寄与
せずノイズ成分となる光束である。この光束中ＮＡ１
（又はＮＡ０）に近い部分は極めて大きな球面収差を持
つことにより情報記録面上ではデフォーカスした状態と
なっており、大きなノイズ要因とはならない。ＮＡ２に
近い部分は、読み取りに有効な光束に隣接したフレア光
となりこの光束が情報記録面で情報ピットで変調され、
光検出器に入射すると大きなノイズとなりジッター劣化
をまねく。この為、ＮＡ２の領域より大きくＮＡ１（又
はＮＡ０）より小さい開口中に光束を遮蔽するリング状
のマスクを設けてやることにより、ノイズ増大要因とな
る光束の光検出器への入射を防ぐことができる。

【０１２０】このマスク部の外径は、大き過ぎると光量
ロスの増大、第１の光ディスク（例えばＤＶＤ）からの
情報読み出し性能の劣化をまねく。よって、ノイズ成分
となる光束の遮蔽は必要最低限となるのが良く、具体的
にはＮＡ２の範囲で最良波面収差となる焦点位置より、
焦点深度の１〜２倍後方に焦点を結ぶ光束までをカット
してやる。焦点深度はλ／（２×ＮＡ²）で与えられ、
λ＝６８０ｎｍ，ＮＡ＝０．３９のとき約２．２μｍで
あり、本集光光学系ではＮＡ＝０．４２の光束に相当す
る。又、ＮＡ＝０．４７で約４．７μｍ後方となり、焦
点深度の２倍となる。よって、光束遮蔽リングの内側は
ＮＡ＝０．３９、外側は０．４２〜０．４７としてやる
のが良い。

【０１２１】このマスクは必ずしも光束を吸収させるこ
とによる遮蔽でなく、反射、散乱、屈折、回折等の作用
に基づいたものでも良く、光検出器に戻る光束をカット
できれば良い。又、このマスクは独立した１部品として
ではなく、コリメータレンズ、対物レンズ、ビームスプ
リッタ等他の光学素子と一体化させても良い。

【０１２２】特に対物レンズの入射側光学面若しくは出
射側光学面に一体に設けるのが、トラッキングにより対
物レンズがシフトしても情報記録面に入射する光束中の
遮蔽部分がシフトせず好ましい。

【０１２３】又、このマスクはレーザ光源から対物レン
ズを経て情報記録面で反射され、光検出器に向かう光路
中のどの場所であっても良い。特に図１８に示すように
ビームスプリッターより光検出器への光路中に配置した
場合、レーザ光源からの光束をより有効に情報記録面上
に導くことができ好ましい。

【０１２４】なお、以上の例においてはマスクの形状が
リング状となっているものを示したが、図１６に示すリ
ング状の光束遮蔽部のうち図１５に示した光検出器のシ
リンドリカルレンズの母線と同方向の対角位置にある受
光部ＡとＣ（又はＢとＤ）の領域に対応する部分を残
し、他の部分については光を透過するようにした光束遮
光部を有するようなマスクとしても良い。このようにす
ることで、第１の光ディスクの読み取りや書き込み時に
おける光量ロスを少なくして、しかも第２の光ディスク
読み取り時に光検出器に入射するノイズ増大要因となる
光束を減じることができる。

【０１２５】実施の形態例４ 図１９は、８分割の光検出器の素子構成を示す図で、
（ａ）は素子構成を示す図、（ｂ）は透明基板の厚さｔ
＝０．６ｍｍの第１の光ディスク（例えばＤＶＤ）から
の光束の集光状態を示す図、（ｃ）は透明基板の厚さｔ
＝１．２ｍｍの第２の光ディスク（例えばＣＤ）からの
光束の集光状態を示す図である。

【０１２６】実施の形態例２の図１２において、４分割
光検出器に代えて図１９（ａ）のような８分割光検出器
とし、光ディスクの種類に応じて情報信号を検出する素
子を切り替えることにより更に再生性能を向上させるこ
とができる。

【０１２７】図１９（ｂ）は、透明基板の厚さｔ＝０．
６ｍｍの第１の光ディスクからの光束が８分割光検出器
上へ集光している状態を表す。

【０１２８】分割線Ｓは光ディスクの情報記録面の情報
トラックの写像と略方向が一致するようにしており、分
割線Ｒにより内側の４分割された領域と、外側の４分割
された領域に分離される。

【０１２９】フォーカスエラー信号は非点収差法により （Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ
２） トラックエラー信号はプッシュプル法により （Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ
２） で検出される。

【０１３０】又、情報信号は全素子の総和（Ａ１＋Ａ２
＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２）、若しくは外
周部のみの（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２＋Ｄ２）で検出される。
外周部のみからの信号検出とすると、高周波成分が強調
され、最短ピットの変調度を向上させることができる。

【０１３１】図１９（ｃ）は、透明基板の厚さｔ＝１．
２ｍｍの第２の光ディスクからの光束が８分割光検出器
上へ集光している状態を表す。

【０１３２】中心部に高い光強度を持ち、その外側はフ
レア状の集光となり、この中心部を主に受光する（Ａ１
＋Ｂ１＋Ｃ１＋Ｄ１）で情報信号を検出する。この受光
範囲は前記ＮＡ２となるのが望ましい。

【０１３３】フォーカスエラー信号は非点収差法により
（Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ
２）若しくは （Ａ１＋Ｃ１）−（Ｂ１＋Ｄ１） トラックエラー信号はプッシュプル法により（Ａ１＋Ａ
２＋Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２）若しく
は（Ａ１＋Ｂ１）−（Ｃ１＋Ｄ１）で検出される。

【０１３４】このように光検出器を、情報信号を検出す
る領域で分割することにより、ＣＤ等ｔ＝１．２ｍｍの
基板により発生する球面収差によるフレア光のない領域
での信号検出が可能となり、再生性能が向上する。又、
前記ＮＡ２以上ＮＡ１（又はＮＡ０）以下、望ましくは
１．２ＮＡ２以下のリング状光束遮蔽部を光路中に設け
ることにより、更にノイズ成分となる光束をカットして
ジッターを減少させることができる。

【０１３５】実施の形態例５ 次に表７、表８により実施の形態例５を示す。なお、図
２０は本発明に係わる実施の形態例５のコリメータレン
ズ、対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）は基
板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系断面
図である。

【０１３６】コリメータレンズの焦点距離ｆＣ＝２３．
８ｍｍ、光学系全体の倍率ｍＴ＝−１／７、対物レンズ
の焦点距離ｆＯ＝３．４０ｍｍ、対物レンズの倍率ｍＯ
＝０、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０、ＮＡ
２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ） 基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１
＝０．０２３λｒｍｓ 基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２
＝０．０４３λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．４μ
ｍ）

【０１３７】

【表７】

【０１３８】第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面の
べき数

【０１３９】

【表８】

【０１４０】実施の形態例６ 次に表９、表１０により実施の形態例６を示す。なお、
図２１は本発明に係わる実施の形態例６のカップリング
レンズ、対物レンズ及び基板の光学系断面図で、（ａ）
は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の光学系
断面図である。

【０１４１】カップリングレンズの焦点距離ｆＣ＝１
６．０ｍｍ、光学系全体の倍率ｍＴ＝−１／７、対物レ
ンズの焦点距離ｆＯ＝３．４０ｍｍ、対物レンズの倍率
ｍＯ＝＋１／１２、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝
０．６０，ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎ
ｍ） 基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１
＝０．０２４λｒｍｓ 基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２
＝０．０４３λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．３μ
ｍ）

【０１４２】

【表９】

【０１４３】第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面の
べき数

【０１４４】

【表１０】

【０１４５】ここで、この例において対物レンズに収束
光を入射する理由、対物レンズとカップリングレンズで
構成される光学系の望ましい条件について説明する。

【０１４６】横倍率ｍ、像側（記録面側）の開口数ＮＡ
の有限共役型対物レンズについての無限光入射に換算し
た開口数ＮＡ∞（以後換算ＮＡとよぶ）は ＮＡ∞＝（１−ｍ）・ＮＡ ・・・・ で表すことができる。この換算ＮＡが大きくなると、レ
ンズ設計、性能維持の困難さ、温度特性等の環境変化の
影響が大きくなる。従って、使用時の像側のＮＡが記録
及び／又は再生する情報記録媒体により決定されてしま
う場合においては、ｍを正に、即ち収束光入射にするこ
とにより、換算ＮＡを小さくすることができ、これによ
り対物レンズが分担する屈折力を低減することができ
る。

【０１４７】また、対物レンズ自体をその横倍率ｍが ０＜ｍ＜１ ・・・・（１） の範囲の収束光入射で最良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、カップリングレンズの
光軸と対物レンズの光軸が偏心した場合の収差の劣化が
少なくなり、光情報媒体の記録再生用光学系として望ま
しい構成となる。

【０１４８】なお、好ましくは下限を ０．０５≦ｍ とする。

【０１４９】対物レンズを少なくとも光軸方向に可動と
することで、可動部分の軽量化が可能となり、また、少
ない移動量で光情報媒体の記録面にフォーカシングする
ことが出来る。

【０１５０】また、更にＮＡが大きくなると、ディスク
のぶれ等による物像間距離変化、温度変化等による球面
収差の発生は大きくなるが、これに対応するために、対
物レンズだけではなく、光源やカップリングレンズも対
物レンズと同様に各独立に又は対物レンズと一体とし
て、移動させることによりフォーカシングさせることも
可能である。

【０１５１】対物レンズの焦点距離でノーマライズした
カップリングレンズの像側（記録面側）の面と対物レン
ズの光源側の面の間隔をＤｃｏ、対物レンズの焦点距離
をｆとしたとき、 Ｄｃｏ／ｆ≦５．０ ・・・・（２） の条件を満足することが望ましい。

【０１５２】上限を越えるとカップリングレンズの光軸
と垂直な方向の大きさが大きくなってしまう。

【０１５３】条件式（２）において、Ｄｃｏ／ｆの値は
小さければ小さいほどカップリングレンズの外径を小さ
くすることができるが、対物レンズを光軸方向に移動さ
せてフォーカシングを行う場合においては、条件式
（２）の下限を ０．１≦Ｄｃｏ／ｆ ・・・・（２′） とすることが望ましい。

【０１５４】この、下限を越えると対物レンズとカップ
リングレンズとがフォーカシング時に干渉する可能性が
出て来る。

【０１５５】また、光学系のコンパクト化を図るため、
折り曲げミラーを対物レンズとカップリングレンズの間
に導入する場合は、折り曲げミラーのスペースを確保す
るために、下限を ２．０≦Ｄｃｏ／ｆ ・・・・（２″） とすることが望ましい。

【０１５６】また上記条件を満たす光学系は、対物レン
ズの像側の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ｍが更に ０．０５≦ｍ≦０．２３ ・・・・（１′） （１−ｍ）・ＮＡ≦０．６５ ・・・・（３） の条件を満足することが望ましい。

【０１５７】条件式（１′）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。

【０１５８】条件式（３）の上限を越えると対物レンズ
の厚さが厚くなり、従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。

【０１５９】また、対物レンズを樹脂製とした場合に
は、横倍率ｍは更に、 ０．０５≦ｍ≦０．１２５ ・・・・（１″） を満足することが望ましい。

【０１６０】条件式（１″）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
ＮＡ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。

【０１６１】特に樹脂素材は温度変化による屈折率の変
化が大きい。従って樹脂素材の場合、温度変化をΔＴ、
温度変化による屈折率変化をΔｎとし、 Δｎ／ΔＴ＝α ・・・・ 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。

【０１６２】また、屈折率変化Δｎに対する最良波面収
差（球面収差）変化ΔＷＴは換算ＮＡの４乗に比例し、
また焦点距離ｆ、Δｎに比例する。即ち、 ΔＷＴ＝β・（ＮＡ∞）⁴・ｆ・Δｎ ・・・・ となる。ここでβは比例係数である。

【０１６３】式に式、式を代入すると、 ΔＷＴ＝β・｛ＮＡ・（１−ｍ）｝⁴・ｆ・α・ΔＴ ・・・・ 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。

【０１６４】従って、上記条件式（１″）を満足すると
共に条件式（３）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
コストな樹脂製の対物レンズによって実現できる。

【０１６５】カップリングレンズは１枚ないしそれ以上
の球面レンズ系とすることで、カップリングレンズを従
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。

【０１６６】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。従って、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。

【０１６７】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、対物
レンズに収束光を入射することで軽減できるが、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、更に温度変化
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。

【０１６８】これは、温度がΔＴ上昇したとき（０＜Δ
Ｔ）カップリングレンズの屈折率変化Δｎc は負となる
（Δｎc ＜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（Δｍ＜０）
する。

【０１６９】対物レンズの最良波面収差が最小となる倍
率ｍに対してΔｍ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Δｎ
は、温度が上昇すると屈折率は低下するためΔｎ＜０と
なり、このとき球面収差はオーバーに動く。

【０１７０】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更
に小さくすることができる。

【０１７１】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Δｍの
絶対値が大きくなるためである。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】更に、カップリングレンズの横倍率ｍc が
更に小さくなると、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。

【０１７５】対物単レンズに対して収束光を入射させ、
条件式（１）を満足することで、対物単レンズのレンズ
厚を厚くしないでＮＡを大きくすることができ、また屈
折率変化等の影響も小さくなる。これは上記式に示さ
れるように、０＜ｍ（収束光入射）とすることにより換
算ＮＡが小さくなるためである。

【０１７６】対物単レンズは、少なくとも収束光入射側
を非球面化することで、正弦条件を保ちながら球面収差
を補正し、最良波面収差をマレシャル限界内とすること
ができる。

【０１７７】また、対物レンズ自体をその横倍率ｍの条
件式（１）の範囲の収束光入射で最良波面収差をマレシ
ャル限界内とすることで、対物レンズが独立に性能を維
持できるため、光源からの発散光を収束光とする手段と
の組合せが容易となり、また、偏心を含む配置の誤差感
度も小さくできる。

【０１７８】上記対物単レンズは、虚光源に対して収差
補正し、その最良波面収差をマレシャル限界内とするこ
とで、光源からの発散光を収束光とする手段との組合せ
が容易になり、応用範囲の広いレンズとなる。虚光源は
仮想的なものであるが、実用的には、その入射光束が、
回折限界スポットで一点に集光することと同等である。

【０１７９】対物単レンズの両面を非球面とすること
で、球面収差、正弦条件を制御することができる。従っ
て、例えば光情報記録媒体の記録再生用光学系の対物レ
ンズのように、対物レンズを光軸に垂直方向に動かして
トラッキングするような場合にも、収差の発生を少なく
することができる。

【０１８０】対物レンズは両面非球面単レンズであり、 −０．０４５≦Ｘ２・（ｎ−１）／｛ｆ・（ＮＡ）²｝≦０．１ ・・・・（４） の条件を満足することが望ましい。

【０１８１】但し、ｆ：対物レンズの焦点距離 ｎ：レンズを形成する素材の屈折率 ＮＡ：対物レンズの像側の開口数 Ｘ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上
記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）と該面
の頂点との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側
に変位している方向を正とする。

【０１８２】 −０．００５≦Δ２・（ｎ−１）³／｛ｆ・（ＮＡ）⁴｝≦０．０１８ ・・・・（５） 但し、Δ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周
辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側面状の位置）に
おける非球面と該面の頂点の曲率半径ｒ２を有する基準
球面との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に
変移している方向を正とする。

【０１８３】条件式（４）の上限を越えた場合、球面収
差と正弦条件を制御するためには、像側の面も非球面化
し、更に両面ともその非球面量が大きくなってしまうた
め、製造しにくいレンズとなってしまう。下限を越えた
場合も同じく、球面収差と正弦条件を制御するために
は、像側の面も非球面化し、更に両面ともその非球面量
が大きくなってしまうため、製造しにくいレンズとなっ
てしまう。

【０１８４】条件式（５）の上限を越えた場合、正弦条
件が補正過剰となり、下限を越えた場合、正弦条件が補
正不足となる。

【０１８５】実施の形態例７次に表１１、表１２により
実施の形態例７を示す。なお、図２２は本発明に係わる
実施の形態例７の対物レンズ及び基板の光学系断面図
で、（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場
合の光学系断面図である。

【０１８６】焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、倍率ｍ＝
−１／７、光情報記録媒体側開口数ＮＡ０＝０．６０，
ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝６３５（ｎｍ） 基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波面収差 ＳＲ１
＝０．０２２λｒｍｓ 基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２
＝０．０４３λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．２μ
ｍ）

【０１８７】

【表１１】

【０１８８】第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面の
べき数

【０１８９】

【表１２】

【０１９０】実施の形態例８ 次に表１３、表１４により実施の形態例８を示す。な
お、図２３は本発明に係わる実施の形態例８の収差補正
用光学素子、対物レンズ及び基板の光学系断面図で、
（ａ）は基板厚さｔ１、（ｂ）は基板厚さｔ２の場合の
光学系断面図である。

【０１９１】対物レンズの焦点距離ｆ＝３．４０（ｍ
ｍ）、対物レンズの倍率ｍ＝０、光情報記録媒体側開口
数ＮＡ０＝０．６０，ＮＡ２＝０．３７、光源波長λ＝
６３５（ｎｍ）基板厚さｔ１のときのＮＡ０内の最良波
面収差 ＳＲ１＝０．０２３λｒｍｓ 基板厚さｔ２のときのＮＡ２内の最良波面収差 ＳＲ２
＝０．０４４λｒｍｓ（デフォーカス量 ＋９．３μ
ｍ）

【０１９２】

【表１３】

【０１９３】第ｓ面の円錐係数、非球面係数、非球面の
べき数

【０１９４】

【表１４】

【０１９５】図２４〜２７の各図（ａ）に実施の形態例
５〜８において基板厚さｔ１＝０．６ｍｍのときの球面
収差図を示す。又、図２４〜２７の各図（ｂ）に比較例
及び実施の形態例５〜８において基板厚さｔ２＝１．２
ｍｍのときの球面収差図を示す。

【０１９６】透明基板厚さｔ１のときの球面収差図にお
いて、比較例では完全に補正しているのに対し、本実施
の形態例５〜８においては（１／２）ＮＡ２付近の高さ
では補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近の高さでは、ほ
ぼ完全に補正していることがわかる。球面収差カーブで
は（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足
（アンダー）の方向となっている。

【０１９７】透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のとき
の球面収差図において、図４に示した比較例では透明基
板厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）対し完全補正しているた
め、透明基板厚さが厚くなることによって発生するオー
バーの球面収差の影響により、非常に大きな球面収差が
発生している。本実施の形態例５〜８においては、透明
基板厚さｔ１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮ
Ａ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、
ＮＡ２の高さの光束は（１／２）ＮＡ２の高さの光束よ
りアンダーとなっており、従って、この球面収差により
透明基板厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）のときの球面収差図
に示すように透明基板厚さがｔ１からｔ２に厚くなるこ
とによって発生するオーバーの球面収差を減少させるこ
とができ、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくするこ
とができる。

【０１９８】また、ＮＡ２からＮＡ０の高さの光束につ
いては透明基板厚さｔ１と透明基板厚さｔ２の差によっ
て発生するオーバーの球面収差は制御されないため、Ｎ
Ａ２よりもＮＡが大きくなるとＮＡの小さい領域から大
きい領域への変化に対して球面収差量は急激に増加する
ことになる。

【０１９９】従って、全開口ＮＡ０の光束を通しても、
ＮＡ２以上の光束は大きな球面収差を持つことによりフ
レア光となるため、対物レンズを光軸上で移動し最適な
フォーカス位置（ベストデフォーカス位置）を選ぶこと
により厚さｔ２の透明基板を介して良好な結像スポット
を得ることが可能となる。

【０２００】また、基板厚さｔ２時の記録及び／又は再
生時にはＮＡ２（λ＝０．６３５μｍのときはＮＡ＝
０．３７程度）の絞りを光路中に挿入することで、ＮＡ
０とＮＡ２間に発生する大きな球面収差を除去でき、よ
り良好な性能が得られることになる。

【０２０１】また、本実施の形態例５〜８において、実
施の形態例３で示したようなリング状の光束遮蔽部を設
けることでも、ＮＡ２近傍のフレア光の影響を除去で
き、良好な性能が得られることになる。

【０２０２】以上の実施の形態例はＮＡ０をλ（μｍ）
／１．０８（μｍ）以上としたものであるが、先にも述
べたようにＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上
あれば良く、ＮＡ０の範囲内で最良波面収差が０．０５
λｒｍｓ以下であれば、充分な記録又は再生が可能であ
る。また、本実施の形態例は回転対称のレンズとして効
果を説明したが、光ピックアップ装置に用いられる集光
光学系に用いられる光学素子は必ずしも回転対称ではな
く、半導体レーザは回転非対称の発光特性を持つ。また
光情報記録媒体がＤＶＤやＣＤの光ディスクの場合、情
報はピットとして記録されており、ピットに平行な方向
と直交する方向とでは非対称である。特にピットに平行
な方向に関してサイドローブが大きくなると、ジッタが
悪化する。従って少なくともジッタ方向に本発明のよう
な収差の制御を行うことで目的は達成可能となる。ま
た、対物レンズにおいては、光源として非点収差のある
半導体レーザを使う場合、それを打ち消すためにレンズ
面を回転非対称にする公知の技術と組み合わせても良
い。

【０２０３】なお、以上の実施の形態例においては、透
明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍのＤＶＤ方式の光ディス
クと透明基板の厚さｔ２＝１．６ｍｍのＣＤ方式の光デ
ィスクをの２種類の光ディスクについて記録や再生が行
える集光光学系を例として説明したが、本発明はこれに
限られるものではない。

【０２０４】また、以上の実施の形態例においては、記
録密度の低い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ２が記
録密度の高い光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ１に対
して厚くなっている例で説明したが、記録密度の低い光
情報記録媒体の透明基板の厚さｔ２が記録密度の高い光
情報記録媒体の透明基板の厚さｔ１に対して薄くなる場
合には、透明基板の厚さの差により生じる球面収差の発
生方向が逆となりアンダーとなるので、透明基板厚さｔ
１に対し（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さ
の光束より補正不足にしておくことにより、ＮＡ２の高
さの光束を（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりオーバー
とすることで、透明基板厚さがｔ１からｔ２に薄くなる
ことによって発生するアンダーの球面収差を減少させる
ことができ、ＮＡ２の範囲までの球面収差を小さくする
ことができる。

【０２０５】

【発明の効果】本発明により、基板厚さ及び情報記録密
度が大きく異なるＣＤ方式光ディスクの読み取りを、構
造が簡単でコンパクトなＤＶＤ再生用光ピックアップ装
置で行うことができ、また記録を行う方式では出射効率
がよく、より低いレーザーパワーで書き込みが可能とな
る光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ、再生
方法及び光ディスク装置が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来考えられている光ピックアップ装置の図で
ある。

【図２】基板厚さと最良波面収差との関係を示す図であ
る。

【図３】本発明に係わる実施の形態例１の光学系断面図
である。

【図４】比較例において基板厚さｔ１，ｔ２のときの球
面収差図である。

【図５】実施の形態例１において基板厚さｔ１，ｔ２の
ときの球面収差図である。

【図６】実施の形態例１における基板厚さｔ１のときの
ＮＡと最良波面収差の関係を示す図である。

【図７】比較例における厚さｔ１を介した際のベストデ
フォーカス時のスポット形状である。

【図８】本発明における厚さｔ１を介した際のベストデ
フォーカス時のスポット形状である。

【図９】比較例における厚さｔ２を介した際のベストデ
フォーカス時のスポット形状である。

【図１０】本発明における厚さｔ２を介した際のベスト
デフォーカス時のスポット形状である。

【図１１】実施の形態例２の光ピックアップ装置を示す
図である。

【図１２】実施の形態例２の光検出器の素子構成を示す
図である。

【図１３】実施の形態例２の対物レンズの球面収差を示
す図及び光スポットの干渉縞である。

【図１４】実施の形態例２の対物レンズでｔ２＝１．２
ｍｍ基板のときの、ＮＡと最良波面収差及び最適デフォ
ーカスの関係を示す図である。

【図１５】実施の形態例３の光ピックアップ装置を示す
図である。

【図１６】実施の形態例３のリング状の光束遮蔽部を有
するマスクの図である。

【図１７】実施の形態例３の光ピックアップの対物レン
ズの球面収差を示す図である。

【図１８】実施の形態例３の光ピックアップ装置の他の
例を示す図である。

【図１９】実施の形態例４の８分割の光検出器の素子構
成を示す図である。

【図２０】本発明に係わる実施の形態例５の光学系断面
図である。

【図２１】本発明に係わる実施の形態例６の光学系断面
図である。

【図２２】本発明に係わる実施の形態例７の光学系断面
図である。

【図２３】本発明に係わる実施の形態例８の光学系断面
図である。

【図２４】実施の形態例５において基板厚さｔ１，ｔ２
のときの球面収差図である。

【図２５】実施の形態例６において基板厚さｔ１，ｔ２
のときの球面収差図である。

【図２６】実施の形態例７において基板厚さｔ１，ｔ２
のときの球面収差図である。

【図２７】実施の形態例８において基板厚さｔ１，ｔ２
のときの球面収差図である。

【符号の説明】

１，１１ レーザ光源 ２ ホログラムビームスプリッタ ３，１３ コリメータレンズ ５，５１ 絞り ６，６１ 対物レンズ ７ 基板 ８ 情報記録面 ９，１９ 光検出器 １０ シリンドリカルレンズ １２ 偏光ビームスプリッタ １４ １／４波長板 １５ リング状マスク １６ 凹レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平8−300094 (32)優先日 平８(1996)11月12日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情
   報記録媒体と、ｔ１とは異なる厚さｔ２の透明基板を有
   する第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報
   記録媒体を再生可能な集光光学系を有する光ピックアッ
   プ装置であって、 前記第１の光情報記録媒体の記録密度をｉ１、前記第２
   の光情報記録媒体の記録密度をｉ２（＜ｉ１）としたと
   き、 波長λのレーザ光源、この光源からの光束を光情報記録
   媒体に向けて集光する前記集光光学系の光情報記録媒体
   側の開口数をＮＡ０、前記レーザ光源の光束により前記
   第２の光情報記録媒体の情報を再生可能な光情報記録媒
   体側の開口数をＮＡ２としたとき、 前記集光光学系は、前記レーザ光源の光束を厚さｔ１の
   透明基板を介して集光したときの前記ＮＡ０の範囲の最
   良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下で、かつ前記厚さｔ
   ２の透明基板を介して集光したときに前記ＮＡ２の範囲
   内で発生する最良波面収差を０．０７λｒｍｓ以下とす
   るような球面収差を有することを特徴とする光ピックア
   ップ装置。
2. 【請求項２】 屈折率ｎ１厚さｔ１の透明基板を有する
   第１の光情報記録媒体と、屈折率ｎ２厚さｔ２（≠ｔ
   １）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の少なく
   とも２種類の光情報記録媒体を再生可能な集光光学系を
   有する光ピックアップ装置であって、 前記集光光学系は、波長λのレーザ光源の光束を屈折率
   ｎ１厚さｔ１の透明基板を介して集光したときの最良波
   面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、かつ、 前記レーザ光源の光束を前記屈折率ｎ２厚さｔ２の透明
   基板を介して集光して形成した光スポットの中心近傍の
   強度が最大となるデフォーカス状態において、該光スポ
   ットの中心の光強度Ｐ１と、一次リングの光強度Ｐ２の
   比が、 Ｐ２／Ｐ１＜０．０５ であることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 厚さｔ１、波長λの光に対する屈折率ｎ
   １の透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、厚さｔ
   ２、波長λの光に対する屈折率ｎ２の透明基板を有する
   第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録
   媒体を再生可能な集光光学系を有する光ピックアップ装
   置であって、 波長λ（μｍ）の光源を用いて、厚さｔ１、屈折率ｎ１
   の透明基板を介して光スポットを形成したときに球面収
   差が完全に補正されている完全補正集光光学系で、厚さ
   ｔ２、屈折率ｎ２の透明基板を介して波長λの光束を集
   光したときのＮＡ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）の
   範囲の最良波面収差をＳＰ２としたとき、前記集光光学
   系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲の光束を厚
   さｔ１、屈折率ｎ１の透明基板を介して集光したときの
   前記集光光学系の最良波面収差ＳＲ１と、ＮＡ２＝λ
   （μｍ）／１．７５（μｍ）の範囲の光束を厚さｔ２、
   屈折率ｎ２の透明基板を介して集光したときの前記集光
   光学系の最良波面収差ＳＲ２が、 ０．０１λｒｍｓ＜ＳＲ１＜０．０５λｒｍｓ ＳＲ２＜ＳＰ２ の条件を満足するように前記集光光学系は、ＮＡ２の範
   囲において透明基板が厚さｔ１、屈折率ｎ１から厚さｔ
   ２、屈折率ｎ２に変わることにより発生する球面収差を
   減じる方向の球面収差を有することを特徴とする光ピッ
   クアップ装置。
4. 【請求項４】 前記ＳＲ２は０．０７λｒｍｓ以下であ
   ることを特徴とする請求項３の光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 光情報記録媒体の透明基板を介してレー
   ザ光源よりの波長λ（μｍ）の光束を情報記録面上に光
   スポットとして集光する集光光学系において、 前記集光光学系が厚さｔ１の透明基板を介して光スポッ
   トを形成したときの最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以
   下であり、かつ、ＮＡ２（＝λ（μｍ）／１．７５（μ
   ｍ））の範囲において厚さｔ２（≠ｔ１）の透明基板を
   介してスポットを形成したときの最良波面収差は、厚さ
   ｔ１の透明基板を介して光スポットを形成したときに球
   面収差が完全に補正されている完全補正集光光学系で厚
   さｔ２（≠ｔ１）の透明基板を介してスポットを形成し
   たときにＮＡ２の範囲内で発生する最良波面収差よりも
   小さくなるような球面収差を有することを特徴とする集
   光光学系。
6. 【請求項６】 情報記録面上に厚さｔ１，光の波長λに
   対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密度ｉ１
   の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異
   なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の透明基
   板を有し、かつ情報記録密度がｉ１とは異なるｉ２の第
   ２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒
   体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポ
   ットを前記情報記録面上に形成することで再生するよう
   にした集光光学系であって、 前記集光光学系に、透明基板の厚さｔ１とｔ２の差によ
   り生じる球面収差を制御する球面収差を持たせることに
   より、前記透明基板の厚さの差により生じる球面収差を
   利用して、前記第１の光情報記録媒体を再生する際は第
   １の大きさのビームスポットを、前記第２の光情報記録
   媒体を再生する際は第２の大きさのビームスポットを得
   ることを特徴とする集光光学系。
7. 【請求項７】 透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生
   じる球面収差を制御する球面収差を持たせた光学素子
   は、その光学面が滑らかな光学面により構成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の集光光学系。
8. 【請求項８】 情報記録面上に厚さｔ１，光の波長λに
   対する屈折率ｎ１の透明基板を有する情報記録密度ｉ１
   の第１の光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異
   なる厚さｔ２，光の波長λに対する屈折率ｎ２の透明基
   板を有し、かつ情報記録密度がｉ１よりも低いｉ２の第
   ２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録媒
   体の情報記録面の情報を、透明基板を介してビームスポ
   ットを前記情報記録面上に形成することで再生するよう
   にした集光光学系であって、 前記集光光学系に、光の波長λに対する屈折率ｎ１厚さ
   ｔ１の透明基板を介してビームスポットを形成したとき
   に最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下でかつ所定の球
   面収差を持たせ、前記第１の光情報記録媒体を再生する
   際は第１の大きさビームスポットを、前記第２の光情報
   記録媒体を再生する際は前記透明基板の厚さｔ１とｔ２
   の差により生じる球面収差を前記集光光学系に持たせた
   球面収差により制御して、第２の大きさのビームスポッ
   トを得ることを特徴とする集光光学系。
9. 【請求項９】 情報記録面上に厚さｔ１、波長λに対す
   る屈折率ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の第１の
   光情報記録媒体と、情報記録面上にｔ１とは異なる厚さ
   ｔ２、波長λに対する屈折率ｎ２の透明基板を有し、記
   録密度がｉ１よりも低いｉ２の記録密度の第２の光情報
   記録媒体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の情報
   を、透明基板を介してビームスポットを前記情報記録面
   上に形成することで再生可能な集光光学系であって、 前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０とし
   たとき、この開口数ＮＡ０の近傍においては厚さｔ１、
   波長λに対する屈折率ｎ１の透明基板を介したときに球
   面収差をほぼ完全に補正するとともに、厚さｔ２、波長
   λに対する屈折率ｎ２の透明基板を介したときの前記第
   ２の光情報記録媒体の再生に必要な出射側の開口数ＮＡ
   ２とＮＡ２の１／２の開口数（（１／２）ＮＡ２）にお
   ける球面収差を比較したとき、ｔ１＜ｔ２の場合はＮＡ
   ２よりも（１／２）ＮＡ２のほうがオーバーの球面収差
   に、ｔ２＜ｔ１の場合はＮＡ２よりも（１／２）ＮＡ２
   のほうがアンダーの球面収差にしたことを特徴とする集
   光光学系。
10. 【請求項１０】 情報ピックアップ装置に用いる対物レ
    ンズにおいて、 波長λ（μｍ）のほぼ無収差のレーザ光束を曲率の強い
    レンズ面側から入射させて、透明基板厚ｔ＝０．６（ｍ
    ｍ）、波長λに対する屈折率ｎ≒１．５８の透明基板を
    介して出射側のＮＡがＮＡ＝λ（μｍ）／１．１４（μ
    ｍ）の範囲で最良波面収差が最小となる結像倍率で、そ
    の最良波面収差を測定したとき、 ０．４１ＮＡから０．８２ＮＡの間において、最良波面
    収差の球面収差成分が光軸から外に向かって位相が遅れ
    る方向から進む方向に変化する変曲点を有することを特
    徴とする対物レンズ。
11. 【請求項１１】 厚さｔ１，波長λの光に対する屈折率
    ｎ１の透明基板を有する記録密度ｉ１の第１の光情報記
    録媒体と、厚さｔ２（≠ｔ１），波長λの光に対する屈
    折率ｎ２の透明基板を有する記録密度ｉ２（＜ｉ１）の
    第２の光情報記録媒体の少なくとも２種類の光情報記録
    媒体を１つの集光光学系を用いて再生する再生方法であ
    って、 前記集光光学系を、前記第１の光情報記録媒体を再生す
    るとき、前記厚さｔ１，屈折率ｎ１の透明基板と前記集
    光光学系とにより構成される光学系が、使用光源の波長
    λと前記集光光学系の光束出射側のＮＡにより決まる回
    折限界スポットの径とほぼ同じ径のビームスポットを形
    成できる程度の所定の球面収差を発生するような集光光
    学系とし、 前記第２の光情報記録媒体を再生するときは、使用光源
    の波長λと前記集光光学系の光束出射側のＮＡにより決
    まる回折限界スポットの径よりも大きく、かつ前記第２
    の光情報記録媒体を再生するのに必要な大きさのビーム
    スポットとなるように、第１の光情報記録媒体との前記
    透明基板の厚さの差異により生じる球面収差を前記集光
    光学系の前記所定の球面収差により制御して、再生を行
    うことを特徴とする再生方法。
12. 【請求項１２】 情報記録面上に厚さ０．６ｍｍの透明
    基板を有する第１の光情報記録媒体と、情報記録面上に
    厚さ１．２ｍｍの透明基板を有する第２の光情報記録媒
    体の２つの光情報記録媒体の情報記録面の情報を一つの
    集光光学系により透明基板を介してビームスポットを前
    記情報記録面上に形成することで再生するようにした再
    生方法であって、 前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範
    囲を通過した光束が、厚さ０．６ｍｍの透明基板を介し
    て最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下のビームスポッ
    トとして前記情報記録面上に集光できる程度の所定の球
    面収差を前記集光光学系に持たせるとともに、 前記第１の光情報記録媒体を再生する際は、前記ＮＡ０
    の範囲を通過した光束により前記情報記録面上に集光さ
    せて情報の再生を行い、 前記第２の光情報記録媒体を再生する際は、前記集光光
    学系が有する球面収差により、前記透明基板の厚さの差
    により生じる球面収差を制御して、前記集光光学系の出
    射側のＮＡがＮＡ２＝λ（μｍ）／１．７５（μｍ）近
    傍から前記ＮＡ０の範囲を通過した光束の大部分は前記
    情報記録面上にフレア光として情報記録面上に達するよ
    うにするとともに、前記集光光学系の光軸からＮＡ２＝
    λ（μｍ）／１．７５（μｍ）の範囲を通過した光束は
    情報記録面上に集光させて情報の再生を行うことを特徴
    とする光情報記録媒体の再生方法。
13. 【請求項１３】 光情報記録媒体の情報記録面上にレー
    ザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして
    集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該
    情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の
    記録及び／又は再生用の集光光学系において、 透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ１、 透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ２としたとき、 該集光光学系は、波長λのレーザ光源からの発散光を情
    報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズを含み、 厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光
    情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差
    が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１
    ／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面
    収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及
    び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１
    ＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表
    す。
14. 【請求項１４】 光情報記録媒体の情報記録面上にレー
    ザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして
    集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該
    情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の
    記録及び／又は再生用の集光光学系において、 透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ１、 透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ２としたとき、 該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を情報記録面
    上に集光する有限共役型の対物レンズ及び光路中に配置
    される収差補正用光学素子を含み、 厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光
    情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差
    が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１
    ／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面
    収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及
    び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１
    ＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表
    す。
15. 【請求項１５】 光情報記録媒体の情報記録面上にレー
    ザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして
    集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該
    情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の
    記録及び／又は再生用の集光光学系において、 透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ１、 透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ２としたとき、 該集光光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光
    に変換するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面
    上に集光する無限共役型の対物レンズを含み、 厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光
    情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差
    が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１
    ／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面
    収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及
    び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１
    ＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表
    す。
16. 【請求項１６】 光情報記録媒体の情報記録面上にレー
    ザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして
    集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該
    情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の
    記録及び／又は再生用の集光光学系において、 透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ１、 透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ２としたとき、 該集光光学系は、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光
    に変換するコリメータレンズと、該平行光を情報記録面
    上に集光する無限共役型の対物レンズ及び光路中に配置
    される収差補正用光学素子を含み、 厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光
    情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差
    が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１
    ／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面
    収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及
    び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１
    ＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表
    す。
17. 【請求項１７】 光情報記録媒体の情報記録面上にレー
    ザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして
    集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該
    情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の
    記録及び／又は再生用の集光光学系において、 透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ１、 透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ２としたとき、 該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変
    換するカップリングレンズと、該収束光を情報記録面上
    に集光する収束光有限型の対物レンズを含み、 厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光
    情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差
    が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１
    ／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面
    収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及
    び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１
    ＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表
    す。
18. 【請求項１８】 光情報記録媒体の情報記録面上にレー
    ザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして
    集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は該
    情報記録面上の情報を再生するための光情報記録媒体の
    記録及び／又は再生用の集光光学系において、 透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ１、 透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報
    記録媒体の記録及び／又は再生を可能とする光スポット
    を波長λで得る為の対物レンズの光情報記録媒体側の必
    要開口数をＮＡ２としたとき、 該集光光学系は、レーザ光源からの発散光を収束光に変
    換するカップリングレンズと該収束光を情報記録面上に
    集光する収束光有限型の対物レンズ及び光路中に配置さ
    れる収差補正用光学素子を含み、 厚さｔ１の透明基板を介したときの前記集光光学系の光
    情報記録媒体側の開口数ＮＡ０の範囲内で最良波面収差
    が０．０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１
    ／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面
    収差を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録及
    び／又は再生用の集光光学系。但し、ｔ１＜ｔ２，ｉ１
    ＞ｉ２，ＮＡ０＞ＮＡ２、λはレーザ光源の波長を表
    す。
19. 【請求項１９】 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前
    記ＮＡ０付近において球面収差がほぼ完全に補正されて
    いることを特徴とする請求項９、１３〜１８の何れか１
    項に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集
    光光学系。
20. 【請求項２０】 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前
    記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正されて
    いることを特徴とする請求項９、１３〜１９の何れか１
    項に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の集
    光光学系。
21. 【請求項２１】 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前
    記ＮＡ０付近と前記ＮＡ２付近における球面収差量がほ
    ぼ同じであることを特徴とする請求項９、１３〜２０の
    何れか１項に記載の光情報記録媒体の記録及び／又は再
    生用の集光光学系。
22. 【請求項２２】 光情報記録媒体の情報記録面上にレー
    ザ光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして
    集光させ、該情報記録面上に記録された情報を読みだす
    為の光ピックアップの対物レンズにおいて、 透明基板の厚さｔ１、情報記録密度ｉ１の第１の光情報
    記録媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る
    為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ
    １、 透明基板の厚さｔ２、情報記録密度ｉ２の第２の光情報
    記録媒体の情報を読み出せる光スポットを波長λで得る
    為の対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ
    ２としたとき、 厚さｔ１の透明基板を介したときの最良波面収差が０．
    ０５λｒｍｓ以下であり、ＮＡ２の光束より（１／２）
    ＮＡ２の光束の方が補正過剰（オーバー）の球面収差を
    有することを特徴とする光ピックアップの対物レンズ。
    但しｔ１＜ｔ２，ｉ１＞ｉ２，ＮＡ１＞ＮＡ２，λはレ
    ーザ光源の波長とし、（１／２）ＮＡ２はＮＡ２の１／
    ２を表すものとする。
23. 【請求項２３】 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前
    記ＮＡ１付近において球面収差がほぼ完全に補正されて
    いることを特徴とする請求項２２に記載の光ピックアッ
    プの対物レンズ。
24. 【請求項２４】 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前
    記ＮＡ２付近において球面収差がほぼ完全に補正されて
    いることを特徴とする請求項２２または２３に記載の光
    ピックアップの対物レンズ。
25. 【請求項２５】 厚さｔ１の透明基板を介したとき、前
    記ＮＡ１付近と前記ＮＡ２付近における球面収差量がほ
    ぼ同じであることを特徴とする請求項２２〜２４の何れ
    か１項に記載の光ピックアップの対物レンズ。
26. 【請求項２６】 レーザ光源から出射した光束を集光光
    学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上
    に光スポットとして集光させ、この情報記録面からの反
    射光を光検出器で受け、情報を再生する光ピックアップ
    装置において、 前記透明基板の厚さがｔ１の光情報記録媒体の情報を波
    長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報
    記録媒体側の開口数をＮＡ１、 前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報
    記録媒体の情報を前記波長λの光で再生するのに必要な
    前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２
    （＜ＮＡ１）としたとき、 前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数ＮＡ０は、
    前記開口数ＮＡ１もしくはそれ以上で、厚さｔ１の透明
    基板を介したときの光スポットの最良波面収差が０．０
    ７λｒｍｓ以下で、かつ、開口数ＮＡ２に対応する範囲
    内で厚さｔ２の透明基板を介したときの最良波面収差が
    小さくなる方向の球面収差を有することを特徴とする光
    ピックアップ装置。
27. 【請求項２７】 光情報記録媒体の透明基板を介して情
    報記録面上に光スポットを形成する光ピックアップの対
    物レンズにおいて、 前記透明基板の厚さがｔ１の光情報記録媒体の情報を波
    長λの光で再生するのに必要な前記対物レンズの光情報
    記録媒体側の開口数をＮＡ１、 前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報
    記録媒体の情報を前記波長λの光で再生するのに必要な
    前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２
    （＜ＮＡ１）としたとき、 前記対物レンズは、前記開口数ＮＡ１で厚さｔ１の透明
    基板を介したときの光スポットの最良波面収差が０．０
    ７λｒｍｓ以下で、かつ開口数ＮＡ２に対応する範囲内
    で厚さｔ２の透明基板を介したときの最良波面収差が小
    さくなる方向の球面収差を有することを特徴とする光ピ
    ックアップの対物レンズ。
28. 【請求項２８】 前記対物レンズは、前記開口数ＮＡ１
    で厚さｔ１の透明基板を介したときの光スポットの最良
    波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であることを特徴とす
    る請求項２７記載の光ピックアップの対物レンズ。
29. 【請求項２９】 光情報記録媒体の情報記録面上に透明
    基板を介して光スポットを形成する光ピックアップの対
    物レンズにおいて、 前記透明基板の厚さがｔ１の光情報記録媒体の情報を波
    長λの光で再生するのに必要な前記対物レンズの光情報
    記録媒体側の開口数をＮＡ１、前記透明基板の厚さが前
    記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報記録媒体の情報を波長λ
    の光で再生するのに必要な前記対物レンズの光情報記録
    媒体側の開口数をＮＡ２としたとき、 前記対物レンズは、厚さｔ１の透明基板を介して集光状
    態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直
    線状となるようにたてて観察したとき、開口数ＮＡ４付
    近においてＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞が観察
    される最良波面収差を有することを特徴とする光ピック
    アップの対物レンズ。ただし、（１／２）ＮＡ２＜ＮＡ
    ４＜ＮＡ１である。
30. 【請求項３０】 前記ＮＡ４は、 （１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ１＋ＮＡ
    ２） であることを特徴とする請求項２９に記載の光ピックア
    ップの対物レンズ。
31. 【請求項３１】 光情報記録媒体の情報記録面上に透明
    基板を介して光スポットを形成して情報を記録または再
    生する光ピックアップの集光光学系において、 前記透明基板の厚さがｔ１の光情報記録媒体の情報を波
    長λの光で再生するのに必要な前記集光光学系の光情報
    記録媒体側の開口数をＮＡ１、 前記透明基板の厚さが前記ｔ１よりも厚いｔ２の光情報
    記録媒体の情報を波長λの光で再生するのに必要な前記
    集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２とした
    とき、 前記集光光学系は、厚さｔ１の透明基板を介して集光状
    態にある光スポットを、干渉計を用いて干渉縞をほぼ直
    線状となるようにたてて観察したとき、開口数ＮＡ４付
    近においてＶ字状に屈曲する部分を有する干渉縞が観察
    される最良波面収差を有することを特徴とする光ピック
    アップの集光光学系。ただし、前記集光光学系の光情報
    記録媒体側の開口数をＮＡ０とすると、（１／２）ＮＡ
    ２＜ＮＡ４＜ＮＡ０である。
32. 【請求項３２】 前記ＮＡ４は、 （１／２）ＮＡ２＜ＮＡ４＜（１／２）（ＮＡ０＋ＮＡ
    ２） であることを特徴とする請求項３１に記載の光ピックア
    ップの集光光学系。
33. 【請求項３３】 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４
    （μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μ
    ｍ）であることを特徴とする請求項１または２６に記載
    の光ピックアップ装置。
34. 【請求項３４】 前記ＮＡ０はλ（μｍ）／１．１４
    （μｍ）以上、前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μ
    ｍ）であることを特徴とする請求項９、１３〜２１、３
    １、３２の何れか１項に記載の集光光学系。
35. 【請求項３５】 前記ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５
    （μｍ）であることを特徴とする請求項２２〜２５、２
    ７〜３０の何れか１項に記載の対物レンズ。
36. 【請求項３６】 請求項１〜１０、１３〜３５の何れか
    １項に記載した、光ピックアップ装置又は対物レンズ又
    は集光光学系と、前記透明基板の厚さがｔ２の光情報記
    録媒体の情報を波長λの光で再生する際、前記集光光学
    系の対物レンズを、近軸焦点よりも遠方に焦点が合うよ
    うにフォーカシング制御するフォーカシンング制御手段
    を有することを特徴とする光ディスク装置。