JPH10221595A - 光ディスク用対物レンズ、光ヘッド装置及び光学情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる基板厚さのディスクを記録、再生する
際に、ディスク厚みの相違によって生じる対物レンズの
球面収差の影響を受ける。従来はそれぞれに応じた２つ
の対物レンズを用いるか、あるいは開口を絞ることによ
り収差を低減していた。しかし高ＮＡ側で完全に収差補
正したレンズでは、開口を絞ってもかなりの球面収差が
発生していた。 【解決手段】 ディスク厚みが薄く、ＮＡの高い側では
ほぼ球面収差を０にしたまま、収差成分はほとんどすべ
て高次収差にし、ディスク厚みが厚くＮＡの低い側で
は、従来の単に開口を絞った時に対して球面収差を低減
するような収差補正を非球面単レンズで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルビデオデ
ィスク、デジタルオーディオディスク、コンピュータ用
の光メモリディスクなどの光ヘッドに用いられる対物レ
ンズに関し、特に１つのレンズで、厚さの異なる２つの
基板に対して、何れの基板に対してもその基板に応じて
収差が良好な状態に補正された光ディスク用対物レン
ズ、それを用いた光ヘッド装置及び光学情報記録再生装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光ディスク用の光ヘッド装置に
おいて、情報媒体面上に回折限界の点像を集光し、情報
を記録し又は再生するための対物レンズとして、非球面
を用いた単レンズが多く使用されている。以下、従来の
対物レンズについて、図面を参照しつつ説明する。従来
の対物レンズとディスクの関係を図６に示す。図６
（ａ）において、非球面対物レンズ１９はディスク２０
に対して、球面収差がほぼ完全に補正され、回折限界内
の性能を確保しているものとする。ここで、ディスク厚
さの異なるディスク２１に対して同一の対物レンズ１９
で光を集光しようとすると、ディスク厚さの差によっ
て、回折限界内の性能を得ることができない。そこで、
図６（ｂ）に示すように、基板厚さの異なるディスク２
１に対しては、異なる対物レンズ２２を使用する必要が
ある。すなわち、基板厚さの異なる複数種類のディスク
を同じ光ヘッドで記録し、再生する場合、基板厚さの種
類に応じて、複数の対物レンズを用意しなければならな
かった。

【０００３】これに対して、開口絞りを追加すること
で、１つの対物レンズで２つの基板厚みに対応する方法
が提案されている。（例えば、土屋洋一 他 光アライ
アンス１９９６年１０月号 ｐ．１３−１６参照）。開
口絞りを切り替える方式の構成を図７に示す。厚み０．
６ｍｍのディスク２３に対して最適化された対物レンズ
２４を、厚み１．２ｍｍのディスク２５に対して用いる
ときは、開口絞り２６を対物レンズの光束中に挿入す
る。開口絞り２６を挿入しない状態では、ディスク厚み
の差によって大きな球面収差が発生する。しかし開口絞
りを挿入することによって、その収差が押さえられ、回
折限界内の性能が得られる。例として、波長６５０ｎｍ
でＮＡが０．６のレンズを基板厚み０．６ｍｍのディス
クに対して波面収差を最適化した場合、基板厚み１．２
ｍｍのディスクにそのまま適用するとその波面収差の最
小二乗誤差は、（以下ＲＭＳの収差とする）は約５７０
ｍλにも達する。（ｍλは波長の長さの１０００分の１
の単位）。そのほとんどすべては球面収差の成分であ
る。これをＮＡ０．３７の範囲まで絞ると、ＲＭＳ波面
収差は約６８ｍλとなり、回折限界の基準とされる７０
ｍλ以下になる。さらに絞ると、波面収差は小さくなる
が、回折限界内の収差では、逆にＮＡが小さくなるにつ
れて集光されたスポットの直径が大きくなってくるた
め、使用できなくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】絞りを入れることによ
って波面収差は回折限界内に入るが、それでも約７０ｍ
λのＲＭＳ球面収差が残存しており、集光されたスポッ
ト形状が劣化するだけでなく、対物レンズ以外の光学部
品の収差のマージンを著しく狭めてしまう。

【０００５】本発明は、以上のような従来例の問題点を
解決するためになされたものであり、厚さの異なる２種
類のディスク（記録媒体又は基板）に対して、１つの対
物レンズで、何れのディスクに対しても収差を補正し、
他の光学部品に対する収差マージンを拡大した光ディス
ク用対物レンズ、光ヘッド装置及びそれを用いた光学情
報記録再生装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光ディスク用対物レンズは、１つの対物レ
ンズで厚みの異なる２つの平行平板を通して点像を集光
する光ディスク用の対物レンズであって、以下の条件を
満足するように収差補正されたことを特徴とする光ディ
スク用対物レンズ。

【０００７】ｔ１＜ｔ２ （１） ＮＡ１＞ＮＡ２ （２） １０＞Ｓ１ （３） Ｓ２＜ＳＣ （４） ただし、 ｔ１ ：第１の平行平板の基板厚み ｔ２ ：第２の平行平板の基板厚み ＮＡ１：第１の平行平板を通して集光するときの前記対
物レンズのＮＡ ＮＡ２：第２の平行平板を通して集光するときの前記対
物レンズのＮＡ Ｓ１ ：第１の平行平板を通して集光するときの波面収
差の３次の球面収差成分の最小二乗誤差（単位はｍλ：
ｍλは波長の長さλの１０００分の１の単位） Ｓ２ ：第２の平行平板を通して集光するときの波面収
差の３次の球面収差成分の最小二乗誤差（単位：ｍλ） ＳＣ ：第１の平行平板を通して集光するときに波面収
差が０になるよう設計された対物レンズを前記第２の平
行平板を通したときに発生する波面収差の３次の球面収
差成分の最小二乗誤差（単位：ｍλ） 上記構成において、前記第１の平行平板を通して集光す
るときの波面収差の３次の球面収差成分Ｓ１が略０であ
ることが好ましい。

【０００８】また、前記第２の平行平板を通して集光す
るときの波面収差の３次の球面収差成分Ｓ２と、前記第
１の平行平板を通して集光するときに波面収差が略０に
なるよう設計された対物レンズを前記第２の平行平板を
通したときに発生する波面収差の３次の球面収差成分Ｓ
Ｃが、 Ｓ２＜０．８×ＳＣ （５） の条件を満足することが好ましい。

【０００９】また、前記第１の平行平板の基板厚ｔ１が
０．６ｍｍ、前記第２の平行平板の基板厚みｔ２が１．
２ｍｍ、前記第１の平行平板の基板厚みを通して集光す
るときの前記対物レンズの開口数ＮＡ１が、 ０．５５＜ＮＡ１＜０．６５ （６） 前記第２の平行平板の基板厚みを通して集光するときの
前記対物レンズの開口数ＮＡ２が、 ０．３０＜ＮＡ２＜０．４５ （７） の条件を満足することが好ましい。

【００１０】さらに、前記対物レンズは少なくとも１面
が非球面の単レンズであり、ガラス成形及び樹脂成形か
ら選択されたいずれかの方法により作成することが好ま
しい。

【００１１】一方、本発明の光ヘッド装置は、光源と、
前記光源から出射された光線を情報媒体面上に集光する
集光手段と、前記情報媒体で変調された光束を分離する
ための光束分離手段と、前記情報媒体で変調された光を
受光する受光手段を具備し、前記集光手段は上記各構成
のいずれかに記載されたものである。

【００１２】また、本発明の光学情報記録再生装置は、
上記光ヘッド装置を用いて、厚さの異なる２種類の記録
媒体に情報を記録し、再生する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以上のように、本発明の光ディス
ク用対物レンズは、単レンズの収差補正を、２つのディ
スク厚みに対してそれぞれ回折限界の性能を満足するよ
う設計し、かつディスク厚みが薄く、ＮＡの高い方のレ
ンズの収差において、球面収差を小さくするよう収差補
正することで、高密度に記録されたディスク側でのスポ
ットの形状を良好に保つことができる。またディスク厚
みが厚く、記録密度の低くＮＡの低い方のレンズの収差
においては、従来の単レンズの開口を制限して使用する
場合に比較して球面収差を小さく収差補正することで、
同様にスポットの形状を良好に保つことができる。これ
により安定した性能で情報を記録し、または情報を再生
することができる。

【００１４】以下、本発明の光ディスク用対物レンズに
ついて、図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は、
本発明の光ディスク用対物レンズの実施例１から３に対
応する構成を示す光路図である。図１において第１のデ
ィスクに対する入射光線１は対物レンズ２に入射する。
対物レンズ２は両面非球面の単レンズである。入射光束
はＮＡ０．６の範囲となる。第１のディスクに対する入
射光線１は厚みが０．６ｍｍの第１のディスク３の情報
媒体面３ａに集光される。第２のディスク５に対して
は、第２のディスクに対する入射光線４が対物レンズ２
に入射し、厚みが１．２ｍｍの第２のディスク５の情報
媒体面５ａに集光される。第２のディスクに対する入射
光線４の入射光束はＮＡ０．３７の範囲となる。

【００１５】次に、本発明の光ディスク用対物レンズの
具体的な数値例を示す。なお、以下の各実施例におい
て、以下に示す符号を共通とする。ただし対物レンズの
第１面は光源側の面、第２面はディスク側の面とする。
またディスクは平行平板とする。さらに設計波長を６５
０ｎｍとし、ディスクの屈折率はいずれも１．５７８１
５とした。

【００１６】ｆ：対物レンズの焦点距離 Ｒ１：対物レンズの第１面の曲率半径 Ｒ２：対物レンズの第２面の曲率半径 ｄ：対物レンズのレンズ厚み ｎ：対物レンズの屈折率 ｔ１：第１のディスクの基板厚み ｔ２：第２のディスクの基板厚み ＮＡ１：第１のディスクを通して集光するときの対物レ
ンズのＮＡ ＮＡ２：第２のディスクを通して集光するときの対物レ
ンズのＮＡ ＷＤ１：第１のディスクに対する対物レンズの作動距離 ＷＤ２：第２のディスクに対する対物レンズの作動距離 また、非球面形状は、以下の（数１）で与えられる。

【００１７】

【数１】

【００１８】ただし各符号の意味は以下の通りである。 Ｘ：光軸からの高さがｈの非球面上の点の非球面頂点の
接平面からの距離 ｈ：光軸からの高さ Ｃｊ：対物レンズの第ｊ面の非球面頂点の曲率（Ｃｊ＝
１／Ｒｊ） Ｋｊ：対物レンズの第ｊ面の円錐定数 Ａｊ，ｎ：対物レンズの第ｊ面のｎ次の非球面係数 ただし ｊ＝１，２ また、レンズの各性能を表すパラメータを以下のように
定義する。

【００１９】Ｔ１：第１のディスクに対するＮＡ１の範
囲での波面収差の最小二乗誤差（単位はｍλ：ｍλは波
長の長さλの１００分の１の単位） Ｓ１：第１のディスクに対するＮＡ１の範囲での波面収
差の３次の球面収差成分の最小二乗誤差（単位：ｍλ） Ｈ１：第１のディスクに対するＮＡ１の範囲での波面収
差から３次の各収差成分を除いた高次収差の最小二乗誤
差（単位：ｍλ） Ｔ２：第２のディスクに対するＮＡ２の範囲での波面収
差の最小二乗誤差。（単位：ｍλ） Ｓ２：第２のディスクに対するＮＡ２の範囲での波面収
差の３次の球面収差成分の最小二乗誤差（単位：ｍλ） Ｈ２：第２のディスクに対するＮＡ２の範囲での波面収
差から３次の各収差成分を除いた高次収差の最小二乗誤
差（単位：ｍλ） ＳＣ：第１の平行平板を通して集光するときに波面収差
が０になるよう設計された対物レンズを第２の平行平板
を通したときに発生する波面収差の３次の球面収差成分
の最小二乗誤差（単位：ｍλ）

【００２０】

【実施例】

（実施例１）実施例１の具体的数値を以下に示す。

【００２１】ｆ＝３．３０ Ｒ１＝２．１７００ Ｒ２＝−１６．４６０ ｄ＝１．８０ ｎ＝１．６０２８９ ｔ１＝０．６ ｔ２＝１．２ ＮＡ１＝０．６ ＮＡ２＝０．３７ ＷＤ１＝１．８８９ ＷＤ２＝１．５１４ Ｋ１＝−６．７２９９３×１０^-1 Ａ１，４＝ ２．０８５３０×１０^-3 Ａ１，６＝ ７．９９２６２×１０^-5 Ａ１，８＝−７．７９７４１×１０^-7 Ａ１，１０＝−７．００３４１×１０^-6 Ｋ２＝０．０ Ａ２，３＝−４．７５４１５×１０^-4 Ａ２，４＝ ３．０７１０１×１０^-2 Ａ２，５＝−９．４０３８６×１０^-2 Ａ２，６＝ １．５３８６８×１０^-1 Ａ２，７＝−１．３５８８０×１０^-1 Ａ２，８＝ ６．６２１４７×１０^-2 Ａ２，９＝−１．６９１０１×１０^-2 Ａ２，１０＝ １．７７５６０×１０^-3 Ｔ１＝２３．６ Ｓ１＝１．３ Ｈ１＝２３．５ Ｔ２＝４０．１ Ｓ２＝３８．２ Ｈ２＝６．９ ＳＣ＝６８．４ 本実施例の収差図を図２に示す。図２（ａ）は第１のデ
ィスクに対する球面収差を表す。図２（ｂ）は第１のデ
ィスクに対する正弦条件を表す。図２（ｃ）は第２のデ
ィスクに対する球面収差を表す。図２（ｄ）は第２のデ
ィスクに対する正弦条件を表す。

【００２２】ディスク厚み０．６ｍｍ、ＮＡ０．６に対
する波面収差は、２３．６ｍλと低く抑えられている。
しかも球面収差は殆ど０であり、高次の収差となってい
るため、スポットの中心近傍での劣化が少なく、結果と
して、光ディスクで情報媒体面上に記録された信号を検
出するときの隣接した信号からのクロストークを低減す
ることができる。一方ディスク厚みが１．２ｍｍの場合
は、波面収差が４０．１ｍλ、そのうち球面収差が３
８．２ｍλと比較的大きいが、それでも考慮をしないと
きの６８．４ｍλに比較すると大きく低減できている。
本実施例では、 Ｓ２＜０．６×ＳＣ （８） の関係が成り立っており、より望ましい状態にある。

【００２３】（実施例２）実施例２の具体的数値を以下
に示す。

【００２４】ｆ＝３．３０８９ Ｒ１＝２．１８４５１ Ｒ２＝−１５．２２５９ ｄ＝１．９６ ｎ＝１．６０２８９２ ｔ１＝０．６ ｔ２＝１．２ ＮＡ１＝０．６ ＮＡ２＝０．３７ ＷＤ１＝１．８１２ ＷＤ２＝１．４３２ Ｋ１＝−６．７３２７１×１０^-1 Ａ１，４＝ ２．０６６４１×１０^-3 Ａ１，６＝ ９．２５３８１×１０^-5 Ａ１，８＝ １．１２３７０×１０^-7 Ａ１，１０＝−７．００５９７×１０^-6 第２面の非球面は光軸からの高さｈの範囲によって非球
面係数が異なる。

【００２５】０≦ｈ≦０．８７６の範囲の場合 Ｒ２＝−１５．２２５５９ Ｋ２＝−５．６２７８０×１０⁺¹ Ａ２，４＝ ３．８９９０６×１０^-3 Ａ２，６＝−１．０７３８４×１０^-3 Ａ２，８＝ ６．９７９３３×１０^-5 Ａ２，１０＝−８．６３３６３×１０^-6 ０．８７６＜ｈ≦１．６４６の範囲の場合 Ｒ２＝−１４．６７２７７ Ｋ２＝−８．８６５３５×１０⁺¹ Ａ２，４＝ ４．４８８１５×１０^-3 Ａ２，６＝−１．３９９６４×１０^-3 Ａ２，８＝ １．６５４８７×１０^-4 Ａ２，１０＝−６．４８００１×１０^-6 Ｔ１＝４０．７ Ｓ１＝１．５ Ｈ１＝４０．７ Ｔ２＝１１．２ Ｓ２＝１０．８ Ｈ２＝１．２ ＳＣ＝６８．４ 本実施例の収差図を図３に示す。図３（ａ）は第１のデ
ィスクに対する球面収差を表す。図３（ｂ）は第１のデ
ィスクに対する正弦条件を表す。図３（ｃ）は第２のデ
ィスクに対する球面収差を表す。図３（ｄ）は第２のデ
ィスクに対する正弦条件を表す。

【００２６】本実施例の場合第２面のレンズ形状は、２
つの非球面形状で表されている。ただし、２つの非球面
形状による、レンズ形状のサグ量は、光軸からの高さが
０．８７６ｍｍにおいて、交差している。従って、形状
そのものには、光軸方向での段差はなく連続的につなが
っている。

【００２７】ディスク厚み０．６ｍｍ、ＮＡ０．６に対
する波面収差は、４０．７ｍλとなっているが、球面収
差はほぼ０に近く、そのほとんどが高次の収差となって
いる。したがって、スポットの中心近傍での劣化が少な
く、結果として、光ディスクで情報媒体面上に記録され
た信号を検出するときの隣接した信号からのクロストー
クを低減することができる。一方ディスク厚みが１．２
ｍｍの場合は、波面収差が１１．２ｍλ、そのうち球面
収差が１０．８ｍλと非常に低く抑えられており、ディ
スク厚み０．６ｍｍに対して最適化したときの波面収差
６８．４ｍλに対して（９）式に示すように半分以下の
非常に小さな収差となっている。

【００２８】Ｓ２＜０．５×ＳＣ （９） このようにより望ましくは（９）式を満足する方がよ
い。

【００２９】（実施例３）実施例３の具体的数値を以下
に示す。

【００３０】ｆ＝３．３０２８ Ｒ１＝２．６１２４６５ Ｒ２＝２５９．３５２５９ ｄ＝２．１９８ ｎ＝１．７９６０１ ｔ１＝０．６ ｔ２＝１．２ ＮＡ１＝０．６ ＮＡ２＝０．３７ ＷＤ１＝１．６９１ ＷＤ２＝１．３１１ 第１面の非球面は光軸からの高さｈの範囲によって非球
面係数が異なる。

【００３１】０≦ｈ≦１．２２４の範囲の場合 Ｒ１＝２．６１２４６５ Ｋ１＝−７．５２６４０×１０^-1 Ａ１，４＝ １．９８９１４×１０^-3 Ａ１，６＝−２．５４７３３×１０^-5 Ａ１，８＝−２．０８２２１×１０^-5 Ａ１，１０＝−７．８４２９３×１０^-6 １．２２４＜ｈ≦１．９８の範囲の場合 Ｒ１＝２．６１０２８ Ｋ１＝−７．５８３５０×１０^-1 Ａ１，４＝ １．９４６２１×１０^-3 Ａ１，６＝−６．０１２０９×１０^-5 Ａ１，８＝−２．６１５３３×１０^-6 Ａ１，１０＝−１．２２７８１×１０^-5 Ｒ２＝２５９．３５２９ Ｋ２＝ １．７５３２６×１０⁺⁴ Ａ２，４＝ ２．０４２７６×１０^-3 Ａ２，６＝−１．９４３６７×１０^-3 Ａ２，８＝ ８．１６１７８×１０^-5 Ａ２，１０＝ ２．０１０７９×１０^-5 Ｔ１＝１６．８ Ｓ１＝０．１ Ｈ１＝１６．８ Ｔ２＝４５．４ Ｓ２＝４３．８ Ｈ２＝２．８ ＳＣ＝６８．４ 本実施例の収差図を図４に示す。図４（ａ）は第１のデ
ィスクに対する球面収差を表す。図４（ｂ）は第１のデ
ィスクに対する正弦条件を表す。図４（ｃ）は第２のデ
ィスクに対する球面収差を表す。図４（ｄ）は第２のデ
ィスクに対する正弦条件を表す。

【００３２】本実施例の場合第１面のレンズ形状は、２
つの非球面形状で表されている。ただし、２つの非球面
形状による、レンズ形状のサグ量は、光軸からの高さが
１．２２４ｍｍにおいて、交差している。従って、形状
そのものには、光軸方向での段差はなく連続的につなが
っている。

【００３３】ディスク厚み０．６ｍｍ、ＮＡ０．６に対
する波面収差は、１６．８ｍλと低く抑えられている。
しかも球面収差は殆ど０であり、高次の収差となってい
るため、スポットの中心近傍での劣化が少なく、結果と
して、光ディスクで情報媒体面上に記録された信号を検
出するときの隣接した信号からのクロストークを低減す
ることができる。一方ディスク厚みが１．２ｍｍの場合
は、波面収差が４５．４ｍλ、そのうち球面収差が４
３．８ｍλと比較的大きいが、それでも考慮をしないと
きの６８．４ｍλに比較すると大きく低減できている。

【００３４】なお、上記各実施例に示した対物レンズ
は、ガラス成形又は樹脂成形により成形することが好ま
しい。すなわち、非球面形状を型に加工しておくことに
より、同一の形状及び性能を有するレンズを大量に、且
つ安価に量産することが可能となる。

【００３５】次に、上記本発明の光ディスク用対物レン
ズを用いた光ヘッド装置及び光学情報記録再生装置の構
成図を図５に示す。図５において、半導体レーザ６から
出射した光束７は、コリメートレンズ８により略平行光
となる。そしてビームスプリッター９を透過し、折り曲
げミラー１０により光路の向きを変えられ、対物レンズ
１１によりディスク１２の情報媒体面１３上に集光され
る。ここで、対物レンズ１１と折り曲げミラー１０の間
には開口制限機構１４が挿入されている。開口制限機構
１４には可動型の開口シャッター１５が内蔵されてお
り、ディスクの厚みに応じて対物レンズに入射する光束
径を制限することができる。すなわちディスク厚みが
０．６ｍｍの時には、開口制限をせずに対物レンズの有
効光束径一杯に使用してＮＡ０．６を確保する。ディス
ク厚みが１．２ｍｍのディスクの場合は、可動型シャッ
ター１５が移動し、対物レンズの光束を制限して、ＮＡ
が０．３７のレンズとなる。情報媒体面１３に形成され
た凹凸により集光スポットは回折を受ける。情報媒体面
１３で反射され、回折されたレーザ光は、ビームスプリ
ッター９で反射し、凸レンズ１６およびシリンドリカル
レンズ１７を透過してフォトディテクター１８上に集光
される。フォトディテクター１８の電気信号により、情
報媒体面１３で変調された光量変化を検出し、データを
読み取る。

【００３６】ここで、ディスク１２の厚みが０．６ｍｍ
の場合は開口シャッターは対物レンズの開口を制限しな
い位置にあり対物レンズにはＮＡ０．６の光が入射す
る。ディスク厚み０．６ｍｍで、ＮＡが０．６の場合は
いわゆる高密度に記録された状態であるため、集光され
たスポットの劣化はなるべく少ないことが望ましい。す
なわちこの状態では、対物レンズ１１の球面収差は非常
に小さく、スポットのエアリーリングの強度ほとんど高
くならない。また高次収差は大きい状態であるが、その
場合は、集光されたスポットの近傍の強度にはほとんど
影響を与えないので、実際の情報の、記録あるいは読み
出しにも影響は少ない。

【００３７】次にディスク１２の厚みが１．２ｍｍ場合
は可動型シャッター１５が対物レンズの開口を制限する
ため、対物レンズ１１のすぐ下に位置し、そのＮＡを
０．３７にまで制限する。この場合は、記録密度の低い
ディスクの状態であるため、ＮＡも小さくディスクのテ
ィルトによって生じるコマ収差など、他の収差の影響も
小さい。さらに球面収差は、ディスク厚みが０．６ｍｍ
にのみ最適化された対物レンズの開口制限をしたものに
対して、８０％以下であり実際の、記録、再生への影響
は少ない。

【００３８】このように、それぞれのディスクの状態に
適した収差内容を対物レンズの開口に応じて持たすこと
により、１つのレンズで、異なる２種のディスクを良好
に記録し、再生することができる。

【００３９】なお、上記各実施例では、ディスクの厚み
の相違に対する開口制限手段として、対物レンズに入射
する光と出射する光の両方を開口制限する方式について
説明したが、入射光あるいは出射光のいずれか一方を制
限する方式であってもよい。また開口制限手段として機
械的なシャッターについて説明したが、液晶などの空間
変調素子を利用してもよい。また、回折光学素子などに
より、光を分岐して、その開口制限内の光のみを電気信
号に変換する方式であってもよい。また光源である半導
体レーザの偏光を利用した、偏光型の回折素子により光
の利用効率を高めることも可能である。

【００４０】また、上記各実施例では、光ディスク用対
物レンズに対して平行光を入射させる場合について説明
したが、半導体レーザの光を直接１つのレンズで集光し
たり、又はコリメートレンズで平行光にせずに発散光又
は集束光とする有限倍率のレンズであっても良い。ま
た、光ディスク用の対物レンズは両面非球面の単レンズ
である場合を示したが、片面非球面又は球面組レンズで
あってもよく、またそれらの複合素子であってもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明の光ディスク用対
物レンズは、１つの対物レンズで厚みの異なる２つの平
行平板を通して点像を集光する光ディスク用の対物レン
ズであって、以下の条件を満足するように収差補正され
たことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。

【００４２】ｔ１＜ｔ２ （１） ＮＡ１＞ＮＡ２ （２） １０＞Ｓ１ （３） Ｓ２＜ＳＣ （４） ただし、 ｔ１ ：第１の平行平板の基板厚み ｔ２ ：第２の平行平板の基板厚み ＮＡ１：第１の平行平板を通して集光するときの前記対
物レンズのＮＡ ＮＡ２：第２の平行平板を通して集光するときの前記対
物レンズのＮＡ Ｓ１ ：第１の平行平板を通して集光するときの波面収
差の３次の球面収差成分の最小二乗誤差（単位はｍλ：
ｍλは波長の長さλの１０００分の１の単位） Ｓ２ ：第２の平行平板を通して集光するときの波面収
差の３次の球面収差成分の最小二乗誤差（単位：ｍλ） ＳＣ ：第１の平行平板を通して集光するときに波面収
差が０になるよう設計された対物レンズを前記第２の平
行平板を通したときに発生する波面収差の３次の球面収
差成分の最小二乗誤差（単位：ｍλ） の様に構成したので、第１のディスクに対しては、球面
収差の影響をほとんどなくし、第２のディスクに対して
は、従来よりも球面収差量を少なくすることができるの
で、いずれのディスクを再生あるいは記録する場合に
も、良好な集光スポット並びに信号が得られる。

【００４３】また、第１のディスクに対する球面収差を
略０とすることによって、高密度記録時の集光スポット
の中心近傍の劣化を最小限にすることができる。

【００４４】また前記（５）式、（８）式あるいは
（９）式を満足することにより、第２のディスクに対す
る球面収差の影響を最小限にすることができる。

【００４５】また前記（６）式、（７）式を満足するこ
とにより、第１のディスクに対しては、より高密度な記
録を、第２のディスクに対しては第１のディスクよりも
低い記録密度とすることにより、第２のディスクでのデ
ィスク傾きによりコマ収差の影響を低減して、球面収差
以外のスポットの劣化要因を抑えることができる。

【００４６】さらにこれらのレンズをガラス成形又は樹
脂成形で製造することにより、安価でかつ大量に同一性
能の物を量産することが可能となる。

【００４７】また、本発明の光ヘッド装置及び光学情報
記録再生装置によれば、異なる基板厚さに対し１つの対
物レンズで記録、再生できるため、安価な光ヘッド及び
光学情報記録再生装置が実現できるとともに、いずれの
ディスクに対してもそれぞれのディスクの状態に適した
収差内容を対物レンズの開口に応じて持たすことによ
り、１つのレンズで、異なる２種のディスクに対し、良
好な記録、再生、消去性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスク用対物レンズの一構成例を
示す光路図

【図２】本発明の光ディスク用対物レンズの実施例１に
おける収差図

【図３】本発明の光ディスク用対物レンズの実施例２に
おける収差図

【図４】本発明の光ディスク用対物レンズの実施例３に
おける収差図

【図５】本発明の光ヘッド装置及び光学情報記録再生装
置の一実施例を示す構成図

【図６】従来の光ディスク用対物レンズの光学系を示す
光路図

【図７】従来の別の光ディスク用対物レンズの光学系を
示す光路図

【符号の説明】

１ 第１のディスクに対する入射光線 ２ 対物レンズ ３ 第１のディスク ４ 第２のディスクに対する入射光線 ５ 第２のディスク

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの対物レンズで厚みの異なる２つの
   平行平板を通して点像を集光する光ディスク用の対物レ
   ンズであって、以下の条件を満足するように収差補正さ
   れたことを特徴とする光ディスク用対物レンズ。 ｔ１＜ｔ２ （１） ＮＡ１＞ＮＡ２ （２） １０＞Ｓ１ （３） Ｓ２＜ＳＣ （４） ただし、 ｔ１ ：第１の平行平板の基板厚み ｔ２ ：第２の平行平板の基板厚み ＮＡ１：第１の平行平板を通して集光するときの前記対
   物レンズのＮＡ ＮＡ２：第２の平行平板を通して集光するときの前記対
   物レンズのＮＡ Ｓ１ ：第１の平行平板を通して集光するときの波面収
   差の３次の球面収差成分の最小二乗誤差（単位はｍλ：
   ｍλは波長の長さλの１０００分の１の単位） Ｓ２ ：第２の平行平板を通して集光するときの波面収
   差の３次の球面収差成分の最小二乗誤差（単位：ｍλ） ＳＣ ：第１の平行平板を通して集光するときに波面収
   差が０になるよう設計された対物レンズを前記第２の平
   行平板を通したときに発生する波面収差の３次の球面収
   差成分の最小二乗誤差（単位：ｍλ）
2. 【請求項２】 前記第１の平行平板を通して集光すると
   きの波面収差の３次の球面収差成分Ｓ１が略０であるこ
   とを満足する請求項１記載の光ディスク用対物レンズ。
3. 【請求項３】 前記第２の平行平板を通して集光すると
   きの波面収差の３次の球面収差成分Ｓ２と、前記第１の
   平行平板を通して集光するときに波面収差が略０になる
   よう設計された対物レンズを前記第２の平行平板を通し
   たときに発生する波面収差の３次の球面収差成分ＳＣ
   が、 Ｓ２＜０．８×ＳＣ （５） の条件を満足する請求項１記載の光ディスク用対物レン
   ズ。
4. 【請求項４】 前記第１の平行平板の基板厚ｔ１が０．
   ６ｍｍ、前記第２の平行平板の基板厚みｔ２が１．２ｍ
   ｍ、前記第１の平行平板の基板厚みを通して集光すると
   きの前記対物レンズの開口数ＮＡ１が、 ０．５５＜ＮＡ１＜０．６５ （６） 前記第２の平行平板の基板厚みを通して集光するときの
   前記対物レンズの開口数ＮＡ２が、 ０．３０＜ＮＡ２＜０．４５ （７） の条件を満足する請求項１記載の光ディスク用対物レン
   ズ。
5. 【請求項５】 前記対物レンズは少なくとも１面が非球
   面の単レンズであり、ガラス成形及び樹脂成形から選択
   されたいずれかの方法により作成した請求項１から４の
   いずれかに記載の光ディスク用対物レンズ。
6. 【請求項６】 光源と、前記光源から出射された光線を
   情報媒体面上に集光する集光手段と、前記情報媒体で変
   調された光束を分離するための光束分離手段と、前記情
   報媒体で変調された光を受光する受光手段を具備し、前
   記集光手段は請求項１から５のいずれかに記載されたも
   のである光ヘッド装置。
7. 【請求項７】 請求項６の光ヘッド装置を用いて、厚さ
   の異なる複数種類の記録媒体に情報を記録し、再生する
   光学情報記録再生装置。