JPH10233034A

JPH10233034A - 光ピックアップ、光情報記録装置及び対物レンズ

Info

Publication number: JPH10233034A
Application number: JP9005783A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Shimozono; 裕明下薗; Nobuyasu Namatame; 宣泰生田目
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】共通レンズで、異なる保護層厚の複数光ディス
クを記録再生する。【解決手段】光を対物レンズ３により光ディスクの情報
記録面に集光し、その反射光を対物レンズ３を通して受
光素子に照射し再生する場合、ＤＶＤ用光ディスク４の
保護層厚に合わせて収差補正がなされた対物レンズ３に
より、ＣＤ用光ディスク５の収差が最良になるように、
保護層厚が厚くなると物像間距離を短くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ（コンパクト
ディスク）及びＤＶＤ（デジタルビディオディスク）用
等の光ディスクの記録再生に適し、光情報記録媒体を再
生する光ピックアップ又は光情報記録媒体を記録する光
情報記録装置及び本発明の光ピックアップ又は光情報記
録装置に使用する光情報記録媒体用対物レンズであっ
て、回折限界性能を有する光情報記録媒体用対物レンズ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＤＶＤ用の保護層厚０．６ｍｍの
薄型光ディスクとＣＤ用の保護層厚１．２ｍｍの光ディ
スクを一つの対物レンズによって記録再生することが試
みられており、この場合、保護層厚差によって生じる収
差（球面収差）が生じ、精確に記録再生できないという
問題があった。

【０００３】この対策として、保護層厚の異なる２種類
の光ディスクを記録再生するために、その厚みに応じて
設計した２個の対物レンズを切り替える手段、対物レン
ズとホログラムを組合せる手段（Optical Review vol.1
no.1(1994) pp27-29 ）等が提案されている。

【０００４】２個の対物レンズを切り替える手段として
は、図１３に示すように、保護層厚１．２０ｍｍのＣＤ
用光ディスク９を記録再生するために最適に設計された
第１の対物レンズ６と、保護層厚０．６０ｍｍのＤＶＤ
用光ディスク８を記録再生するために最適に設計された
第２の対物レンズ６１とを有し、光ディスクに応じて対
物レンズを切り替えるものが知られている。

【０００５】また、対物レンズとホログラムを組合せる
手段としては、図１４に示すように、ホログラム１０の
０次光１２と対物レンズ１１の屈折により保護層厚０．
６ｍｍのＤＶＤ用光ディスク１４を記録再生し、ホログ
ラムの１次回折光１３と対物レンズ１１の屈折により保
護層厚１．２０ｍｍのＣＤ用光ディスク１５を記録再生
するものが知られている。

【０００６】次に、光情報記録媒体用の対物レンズにつ
いて説明する。従来、光ディスク用光学系において、光
源からのレーザ光をコリメータレンズを介さずに直接光
ディスク面に単レンズで集光させることが、広く一般的
に行われている。この理由はコリメータレンズが不要な
ため、構成が単純化され、かつ、生産性に富む等の多く
の利点を有するからである。

【０００７】一方、システムのコンパクト化の要求がさ
らに高まり、光ピックアップに用いられる光ディスク用
光学系に対しても、より小型軽量のものが求められてい
る。このような小型軽量を目的とした光ディスク用光学
系に用いる単レンズが特開昭６４−２５１１３号公報、
特公平４−２８２８２号公報に報告されている。また、
本発明者による特開平７−７２３８６号公報及び特開平
８−１７９１９５号公報も報告されている。

【０００８】特開昭６４−２５１１３号公報には、物像
間距離が１５．０６ｍｍの実施例が記載されている。し
かし、非球面形状として球面からの補正項に光軸からの
高さの１８乗に比例する項まで用いるため、レンズの形
状が複雑になりすぎ、加工が困難になる欠点があった。
また、上記４件の公報はＣＤ用光ディスクを記録再生す
るために設計された対物レンズについてのものであり、
ＤＶＤ用光ディスクを記録再生ができなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】厚みの異なる２種類の
光ディスクを再生するために、光ディスクの保護層の厚
みに応じて上記２個の対物レンズを切り替える手段につ
いては、レンズの切り替え時の光軸合せの精度の確保が
困難であり、またレンズを２個用いるため光ピックアッ
プの生産性が悪いという欠点があった。

【００１０】また、対物レンズとホログラムを組合せる
手段については、ホログラムの回折の効果を用いて波面
を２分割するため、光量が半分以下になり、必要な信号
強度を確保するためには、高出力光源を用いるか、検出
器感度向上を図ることが必要となる欠点があった。

【００１１】本発明の目的は、このような欠点を解消す
るためになされたものであり、その目的は共通する対物
レンズを用いて、異なる厚み及び／又は屈折率の保護層
を有する光情報記録媒体の情報を良好に再生する光ピッ
クアップ及び光情報記録媒体の情報を良好に記録する光
情報記録装置の提供である。

【００１２】また、本発明の目的は、本発明の光ピック
アップ及び光情報記録装置に使用される対物レンズとし
て適し、結像性能が良好であり、６次以下の低次の非球
面係数で収差補正ができるために加工性に優れた光情報
記録媒体用対物レンズの提供である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源からの光
を対物レンズにより光情報記録媒体の情報記録面に集光
し、情報記録面からの反射光を対物レンズを通して受光
素子に照射して情報記録面のデータを再生する光ピック
アップにおいて、光情報記録媒体の保護層の厚み及び／
又は屈折率に応じて、物像間距離を変化させることを特
徴とする光ピックアップを提供する。

【００１４】また、光源からの光を対物レンズにより光
情報記録媒体の情報記録面に集光し、情報記録面からの
反射光を対物レンズを通して受光素子に照射して情報記
録面のデータを再生する光ピックアップにおいて、光情
報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折率が異なる第
１の光情報記録媒体と第２の光情報記録媒体との情報記
録面のデータを再生するに当たり、対物レンズは第１の
光情報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折率に合わ
せて収差が補正されるように設定され、第１の光情報記
録媒体と保護層の厚み及び／又は屈折率が異なる第２の
光情報記録媒体の情報記録面のデータを再生する際に収
差が適正になるように、物像間距離を変化させることを
特徴とする光ピックアップを提供する。

【００１５】また、光源からの光を対物レンズにより光
情報記録媒体の情報記録面に集光し、情報記録面からの
反射光を対物レンズを通して受光素子に照射して情報記
録面のデータを再生する光ピックアップにおいて、光情
報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折率が異なる複
数の光情報記録媒体の情報記録面のデータを再生するに
当たり、再生の対象となっていない光情報記録媒体の保
護層の厚み及び／又は屈折率を想定し、対物レンズはこ
の光情報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折率に合
わせて収差が補正されるように設定され、保護層の厚み
及び／又は屈折率がこの光情報記録媒体とは異なる複数
の光情報記録媒体を再生する際にそれぞれの収差が適正
になるように、物像間距離を変化させることを特徴とす
る光ピックアップを提供する。

【００１６】また、光情報記録媒体の保護層の厚みが大
きくなると、物像間距離を短くする方向に、光情報記録
媒体の保護層の屈折率が大きくなると、物像間距離を長
くする方向に変化させる上記光ピックアップを提供す
る。また、光源と対物レンズとの距離と、対物レンズと
光情報記録媒体との距離の両方を変化させることにより
物像間距離を変化させる上記光ピックアップを提供す
る。

【００１７】また、光源と光情報記録媒体との間に少な
くとも１つの光学媒体を配することによって、見かけ上
物像間距離を変化させる上記光ピックアップを提供す
る。また、光情報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈
折率に応じて、物像間距離を変化させる際、光源からの
光の波長も変化させる上記光ピックアップを提供する。

【００１８】また、第１の光情報記録媒体に使用する開
口数の値が第２の光情報記録媒体に使用する開口数の値
以上である上記光ピックアップを提供する。また、保護
層の厚みが異なる第１の光情報記録媒体と第２の光情報
記録媒体とが複数の情報記録面を有する一つの光情報記
録媒体を構成する上記光ピックアップを提供する。

【００１９】また、想定された再生の対象となっていな
い光情報記録媒体に使用する開口数の値が再生の対象と
なっている光情報記録媒体に使用する開口数の値以上で
ある上記光ピックアップを提供する。また、光源からの
光を対物レンズにより光情報記録媒体の情報記録面に集
光し、情報記録面にデータを記録する光情報記録装置に
おいて、光情報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折
率に応じて、物像間距離を変化させることを特徴とする
光情報記録装置を提供する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に従って詳細
に説明する。図１は本発明の光ピックアップの代表例を
示す基本的構成図である。図１において、１は第１の光
源位置、２は第２の光源位置、３は対物レンズ、４は第
１の光情報記録媒体であるＤＶＤ用光ディスク（保護層
の薄い方）、３０は受光素子、４０はＤＶＤ用光ディス
ク４の保護層、４１はＤＶＤ用光ディスク４の情報記録
面（データが形成されている光ディスクの面）、５は第
２の光情報記録媒体であるＣＤ用光ディスク（保護層の
厚い方）、５０はＣＤ用光ディスク５の保護層、５１は
ＣＤ用光ディスク５の情報記録面、７０はハーフミラー
である。

【００２１】本発明では、例えば、ＤＶＤ用光ディスク
４の保護層４０の厚み及び／又は屈折率に合わせて収差
が補正されるように対物レンズの仕様を決定して設定
し、この仕様に合わせて対物レンズを設計する。

【００２２】図１の場合には、光源は第１の光源位置１
又は第２の光源位置２に配される。光源を光源位置１に
配した場合は、ＤＶＤ用光ディスク４を再生し、光源を
光源位置２に配した場合は、ＣＤ用光ディスク５を再生
する。このように光源の位置を移動するのは、ＤＶＤ用
光ディスク４の保護層４０の厚み及び／又は屈折率に合
わせて収差が補正されるように設定された対物レンズを
使用するため、物像間距離を変化させないと、ＣＤ用光
ディスク５を再生する場合に収差が悪くなり、ＣＤ用光
ディスク５を再生できないからである。

【００２３】すなわち、光ピックアップ用光学系に用い
る対物レンズは、光ディスクの保護層の厚み及び／又は
屈折率を特定して収差が補正されるように設計するた
め、特定した光ディスクの保護層の厚み及び／又は屈折
率と異なる光ディスクの保護層の厚み及び／又は屈折率
を再生する場合、光ディスクの保護層の厚み及び／又は
屈折率に応じた収差、特に３次の球面収差が発生する。

【００２４】一方、有限系の光学系においては、物像間
距離を変化させると、その変化量に応じて、３次の球面
収差が生じる。したがって、異なる保護層の厚み及び／
又は屈折率の光ディスクを再生する場合、光ディスクの
保護層の厚み及び／又は屈折率に依存して発生する３次
の球面収差を、物像間距離を変化させて生ずる３次の球
面収差を適正にできれば、対物レンズの光学配置を変え
ることで異なる保護層の厚み及び／又は屈折率を有する
光ディスクに対応できる。

【００２５】また、ＤＶＤ用光ディスク、ＣＤ用光ディ
スク等の情報記録面にはデジタル信号を表すマークが記
録されている。このマークにより表される１ビットの寸
法が数μｍ以下の場合には、対物レンズが回折限界性能
を有することが好ましい。

【００２６】できるだけ精確に再生を行うため、適正な
３次の球面収差としては、計算上、３次の球面収差のＲ
ＭＳ値の絶対値は０．０３λ以下が好ましく、０．０１
λ以下がより好ましい（なお、λは波長であり、３次の
球面収差のＲＭＳ値の最適値は０（ゼロ）である）。
０．０３λ以下の場合には０．０３λ超の場合と比較し
て記録再生精度が０．１％〜数％以上向上する。０．０
１λ以下の場合には０．０３λ超の場合と比較して記録
再生精度が０．５％〜数％以上向上する。なお、３次の
球面収差ＲＭＳ値の符号は、波面の位相に関して光軸上
の位相より周辺の位相の方が進んでいるときを正、遅れ
ているときを負、とした。

【００２７】本発明において、物像間距離を変化させる
場合には、それに伴って、作動距離（対物レンズの光デ
ィスク側の面から光ディスクの対物レンズ側の面までの
距離）も変化させることが好ましい。光源からの光を光
ディスクの情報記録面に精確に集光し、情報記録面から
の反射光を対物レンズを通して受光素子３０に精確に照
射して情報記録面のデータを忠実に再生するためであ
る。

【００２８】本発明はこの作用を有し、１個以上の対物
レンズを用いて光学収差性能を損なうことなく、例え
ば、ＤＶＤとＣＤのような異なる保護層の厚み及び／又
は屈折率の光ディスクを再生できる。

【００２９】また、物像間距離の変化の方向について
は、光ディスクの保護層の厚みが大きくなると、物像間
距離を短くする方向に変化させる。光ディスクの保護層
の厚みが小さくなると、物像間距離を長くする方向に変
化させる。光ディスクの保護層の屈折率が大きくなる
と、物像間距離を長くする方向に変化させる。光ディス
クの保護層の屈折率が小さくなると、物像間距離を短く
する方向に変化させる。

【００３０】物像間距離を変化させる手段としては下記
のものが例示できる。１）光源のみを移動する手段（図１）、２）光ディスクのみを移動する手段（作動距離も変化す
る）、３）光源及び光ディスクの両方を移動する手段（作動距
離も変化する）、４）光源と対物レンズとの間に透明性光学媒体を配する
手段、５）対物レンズと光ディスクとの間に透明性光学媒体を
配する手段（作動距離も変化する）、６）光源と対物レンズとの間に透明性光学媒体を配し、
かつ、対物レンズと光ディスクとの間にも透明性光学媒
体を配する手段（作動距離も変化する）。

【００３１】上記１）〜６）の手段のうちで、１）の手
段が２）〜６）の手段と比較して機械的構造が複雑とな
らず、さらに、移動しても光軸に影響しにくく、好まし
い。上記４）〜６）の手段については、物像間距離は実
際に変化せず、見かけ上変化するだけである。光学媒体
によって光路が変化するからである。

【００３２】また、作動距離を変化させる手段として
は、下記のものが例示できる。ａ）対物レンズのみを移動する手段、ｂ）光ディスクのみを移動する手段、ｃ）対物レンズ及び光ディスクの両方を移動する手段、ｄ）対物レンズと光ディスクとの間に透明性光学媒体を
配する手段。

【００３３】上記ａ）〜ｄ）の手段のうちで、ａ）の手
段がｂ）〜ｄ）の手段と比較して構成が複雑とならず、
好ましい。ｄ）の手段については、作動距離は実際に変
化せず、見かけ上変化するだけである。光学媒体によっ
て光路が変化するからである。また、作動距離が変化す
ればそれに伴って物像間距離も変化する。

【００３４】また、物像間距離、作動距離を変化させる
手段に使用する透明性光学媒体としては、例えば、アク
リル等の合成樹脂、ガラス等からなる透明性を有する板
状体、レンズ、プリズム等が挙げられる。

【００３５】また、図２、図３は、図１とは別のタイプ
の本発明の光ピックアップを示す基本的構成図であり、
光源を２個として、光源と対物レンズとの間に透明性光
学媒体を配し、物像間距離を変化させる手段の代表例で
ある。図２、図３において、１ａは第１の光源、１ｂは
第２の光源、７はハーフミラー、２１はコリメータレン
ズである。

【００３６】図２では、第１の光源１ａからの光はハー
フミラー７を透過して対物レンズ３に照射され、第２の
光源１ｂからの光はハーフミラー７により反射されて対
物レンズ３に照射される。図２では、第１の光源１ａを
使用する場合は、第２の光源１ｂを使用する場合と比較
して物像間距離が長くなるようにしている。しかし、こ
れに限定されず、第１の光源１ａを使用する場合は、第
２の光源１ｂを使用する場合と比較して物像間距離が短
くなるようにしてもよい。

【００３７】図３では、第１の光源１ａからの光はコリ
メータレンズ２１により平行光にされ、さらに、ハーフ
ミラー７を透過して対物レンズ３に照射される。したが
って、第１の光源１ａを使用した場合は物像間距離は無
限大となる。第２の光源１ｂからの光はハーフミラー７
により反射されて対物レンズ３に照射され、物像間距離
は有限となる。

【００３８】なお、第１の光源１ａの光をコリメータレ
ンズ２１により平行光にしなくともよい。物像間距離を
有限とし、コリメータレンズ２１を設ける場合には、コ
リメータレンズ２１を設けない場合と比較して、物像間
距離を長くするだけでもよい。図２、３において、第１
の光源１ａと第２の光源１ｂの光の波長は同一としても
よく、異なるようにしてもよい。

【００３９】また、図１、２、３では、対物レンズを１
個のレンズによって構成している。しかし、これに限定
されず、対物レンズを複数個のレンズ群によって構成し
てもよい。また、使用される対物レンズは有限系である
ことが好ましい。光ピックアップ全体の小型化のため、
光源と対物レンズのとの距離を短くでき構成が単純にな
る。

【００４０】対物レンズは有限系に限定されず、無限系
用の対物レンズであってもよい。対物レンズとして無限
系用のものを使用する場合には、通常、対物レンズ光源
と対物レンズとの距離を長くするか、又は、光源と対物
レンズとの間にコリメータレンズを配する構成にする。
無限系用の対物レンズとは無限系として設計され有限系
としても使用できる対物レンズを含むものとする。

【００４１】また、図１に示すように、通常、光軸と所
定の角度をなすように光源と対物レンズ３との間にハー
フミラー７０を配し、対物レンズ３を通った光ディスク
からの反射光をハーフミラー７０により反射させて受光
素子３０に当てる。

【００４２】また、以上２種類の光ディスクの再生につ
いて述べたが、これに限定されず、３種類以上の異なる
保護層の厚み及び／又は屈折率の光ディスクを再生の対
象としてもよい。

【００４３】本発明では、対物レンズの仕様決定の対象
となる光情報記録媒体に使用する開口数の値が複数種以
上の異なる保護層の厚み及び／又は屈折率の光情報記録
媒体に使用する開口数の値以上であることが好ましい。
記録の際の書込み及び再生の際の読取り精度が向上する
からである。

【００４４】また、以上図１の説明では、ＤＶＤ用光デ
ィスク４の保護層４０の厚み及び／又は屈折率に合わせ
て収差が補正されるように対物レンズの仕様を決定して
設定し、この仕様に合わせて対物レンズを設計するよう
に説明してきた。

【００４５】しかし、これに限定されず、通常、再生の
対象となっていない任意の光情報記録媒体である光ディ
スクの保護層の厚み及び／又は屈折率を想定し（想定光
ディスク）、想定光ディスクの保護層の厚み及び／又は
屈折率に合わせて収差が補正されるように設定された対
物レンズの仕様を決定して設定し、この仕様に合わせて
対物レンズを設計して、実際に再生の対象となっている
別仕様の光ディスク（想定光ディスクの保護層の厚み及
び／又は屈折率と異なる保護層の厚み及び／又は屈折率
の光ディスク）を再生してもよい。

【００４６】想定光ディスクに使用する開口数の値が再
生の対象となっている光情報記録媒体に使用する開口数
の値以上であることが好ましい。再生の際の読取り精度
が向上するからである。

【００４７】例えば、保護層の屈折率が同一であるＤＶ
Ｄ用光ディスク４とＣＤ用光ディスク５とを再生するこ
とを前提とする場合、想定光ディスクとして、保護層の
厚み０．９ｍｍであり、かつ、屈折率がＤＶＤ用光ディ
スク４の保護層４０と同一のものを想定する。想定光デ
ィスクに合わせて収差が補正されるように対物レンズの
仕様を決定して設定し、この仕様に合わせて対物レンズ
を設計する。

【００４８】ＤＶＤ用光ディスク４とＣＤ用光ディスク
５とを再生する際は、ＤＶＤとＣＤ、それぞれ、収差が
適正になるように想定光ディスクとは異なる物像間距離
を設定すればよい。開口数及び光源の光の波長について
は、想定光ディスク、ＤＶＤ及びＣＤ、それぞれ、同じ
にしてもよく、異なるようにしてもよい。

【００４９】また、厚み及び／又は屈折率が異なる第１
の光情報記録媒体と第２の光情報記録媒体とを記録再生
するに当たり、第１の光情報記録媒体の保護層の厚み及
び／又は屈折率に合わせて収差が補正されるように設定
された対物レンズを使用する場合、第２の光情報記録媒
体の保護層の屈折率が第１の光情報記録媒体の保護層の
屈折率の９６．７〜１０３．３％の範囲内であれば、第
１の光情報記録媒体の保護層の屈折率と第２の光情報記
録媒体の保護層の屈折率との差を考慮しないで物像間距
離を変化させて収差補正できる。このことは後述する本
発明の対物レンズにも適用できる。

【００５０】例えば、光ディスクの保護層の材質は、通
常、合成樹脂であるので、光ディスクの保護層の屈折率
は、通常、１．５０〜１．６０の範囲であり、物像間距
離を変化させて収差補正する際、第１の光情報記録媒体
の保護層の厚みと第２の光情報記録媒体の保護層の厚み
との差を考慮すれば足りる。

【００５１】このように、光情報記録媒体の保護層の厚
みのみを考慮して収差補正することを前提とすれば、第
１の光情報記録媒体の保護層の厚みと第２の光情報記録
媒体の保護層の厚みとの差が±０．１ｍｍ以上の場合に
有効に収差補正でき好ましい。また、第１の光情報記録
媒体の保護層の厚みと第２の光情報記録媒体の保護層の
厚みとの差が±０．３ｍｍ以上の場合に有効に収差補正
できより好ましく、第１の光情報記録媒体の保護層の厚
みと第２の光情報記録媒体の保護層の厚みとの差が±
０．５ｍｍ以上の場合に有効に収差補正でき特に好まし
い。これらの場合には作動距離も適正に変化させること
が好ましい。

【００５２】また、本発明における光情報記録媒体は、
ＤＶＤ用光ディスク、ＣＤ用光ディスク等の光情報記録
用の光ディスクに限定されず、例えば、光情報記録用の
テープ等であってもよい。

【００５３】本発明において、異なる２種以上の光情報
記録媒体を再生するに当たり、１つの光源を使用し光の
波長を光情報記録媒体ごとに変化させずに同波長として
もよく、複数種の光源を使用し光の波長を光情報記録媒
体ごとに変化させてもよい。

【００５４】異なる２種以上の光情報記録媒体を再生す
るに当たり、１つの光源を使用し同波長を使用する場
合、光情報記録媒体の読み取るべきデータ部分（マー
ク）の寸法に合わせて開口数を変化させて調整すること
が好ましい。要するに、データ部分の寸法が大きければ
それに合わせて光源の光のスポット径を大きくすること
が読み取り精度が向上し好ましい。

【００５５】例えば、ＤＶＤ及びＣＤの再生において、
１つの光源（同波長）を使用する場合について説明す
る。ＤＶＤ及びＣＤでは、デジタル化された「０」、
「１」の信号を略楕円形状のくぼみ（ピット）に変換し
てマークとして記録している。ＣＤのピットの幅は約
０．４μｍ、ＤＶＤのピットの幅は、通常、ＣＤのピッ
トの幅の半分程度である。

【００５６】ＣＤのピットの幅を読み取る（再生する）
場合、通常、波長７８０ｎｍのレーザを光源として使用
している。この理由は開口数０．４５がレーザ光のスポ
ット径の寸法を最良とし、収差を最良とするうえで最適
であるからである。

【００５７】しかし、ＤＶＤのピットの寸法がＣＤのピ
ットの寸法より小さいので、分解能を向上させ読み取り
精度を向上させる必要があり、ＤＶＤの再生には、通
常、波長６１５〜６８３ｎｍのレーザを光源として使用
することが好ましく、波長６３５〜６５０ｎｍがより好
ましい。このような波長の変更に伴って、開口数０．５
８〜０．６０がレーザ光のスポット径の寸法を最良と
し、収差を最良とするうえで最適であった。

【００５８】そこで、例えば、ＣＤの再生にも波長６３
５〜６５０ｎｍの使用を試みると、開口数０．４５・
（６３５〜６５０ｎｍ／７８０ｎｍ）＝開口数０．３６
〜０．３８が最適である。レーザ光のスポット径の寸法
を大きくして、収差を最良とするためである。ただし、
ＣＤの再生には、通常、最適開口数値の±５％以内の範
囲なら許容できるので、（開口数０．３６〜０．３８）
・（０．９５〜１．０５）、すなわち、開口数０．３４
２〜０．３９９が好ましい。ＣＤの再生には、最適開口
数値の±１０％以内の範囲なら許容できる場合もある。
ＤＶＤの再生には、６１５〜６８３ｎｍの波長に限定さ
れず、この範囲以外の波長も使用できる。

【００５９】要するに、ＤＶＤの再生に使用する波長を
λ_DVD （単位：ｎｍ）とする場合、ＣＤの再生にもλ
_DVD を使用するものとすると、ＣＤの再生には、開口数
を０．４５・（λ_DVD ／７８０ｎｍ）・（０．９５〜
１．０５）の範囲とすることが好ましい。ＣＤ、ＤＶＤ
の記録の場合についても上記波長、開口数が使用でき
る。

【００６０】なお、開口数を変化させる手段には、機械
的絞り、光学的絞りがあり、特に限定されない。機械的
絞りの例として、開口数に対応する直径の孔を有する板
状体を複数枚用意し交換する手段が挙げられる。光学的
絞りの例として、透明板状体に波長選択性を有する光学
薄膜を２種形成し、第１の開口数に対応する直径の第１
の円内が第１の波長を通過させ、第２の開口数に対応す
る直径の第２の円内が第２の波長を通過させ、第１の円
と第２の円とが同心円となるようにするもの等が挙げら
れる。

【００６１】本発明の光ピックアップについて、再生に
使用することについて説明したが、図１に示す光ピック
アップと基本的に同様の構成である本発明の光情報記録
装置に使用して、再生の際と同条件で光情報記録媒体に
光を照射してデータのマーキング（記録）を行ってもよ
い。また、本発明の光ピックアップが記録及び再生の両
方の機能を有してもよい。

【００６２】本発明における光情報記録媒体は、保護層
の厚みがそれぞれ異なる複数の情報記録面を有するもの
（複数情報記録面・光情報記録媒体）も含む。すなわ
ち、一つの光情報記録媒体が複数の光情報記録媒体とし
て機能する場合である。複数情報記録面・光情報記録媒
体を記録再生する場合には、対物レンズを第１の情報記
録面の保護層の厚みに合わせて収差が補正されるように
設定し、第２の情報記録面のデータを記録再生する際に
収差が適正になるように物像間距離を変化させる。

【００６３】次に、本発明の光ピックアップ及び光情報
記録装置に適する光情報記録媒体用の対物レンズについ
て説明する。上記光ピックアップ及び光情報記録装置に
使用される対物レンズは、光源側に凸面を向けた焦点距
離が正の単レンズであり、光源側及び像側の両方の面が
非球面を有し、下記の（１）式の条件を満足することが
好ましく、以下の（１ａ）式の条件を満足することがよ
り好ましい。

【００６４】

【数５】０．９ ≦２Ｒ₁ ／Φ_min ≦１．１・・・（１）０．９４≦２Ｒ₁ ／Φ_min ≦１．０５・・・（１ａ）

【００６５】ただし、Ｒ₁ ：光源側の面の頂点曲率半径、 Φ_min ：保護層の厚み及び／又は保護層の屈折率が異な
る複数種の光情報記録媒体の内、（保護層の厚み）／
（保護層の屈折率）が最小の光情報記録媒体を記録再生
する場合の光源側の面の有効径最周辺（この光情報記録
媒体を記録再生する場合の開口数の周辺光線が入射する
光源側の面上の位置）に囲まれる範囲であって光軸に垂
直な範囲からなる円の直径。

【００６６】（１）式は、球面収差、コマ収差を良好に
補正するための条件であり、（１）式の条件を満足する
ことにより、６次以下の低次の非球面係数で収差補正が
できる。したがって、レンズの形状が複雑になりすぎな
いため、加工が困難にならず、生産性の向上が図れる。
２Ｒ₁ ／Φ_min が０．９未満になると対物レンズ周縁部
付近の厚みを確保するためには対物レンズの口径が大き
くなり、小型化が困難となる。なお、２Ｒ₁ ／Φ_min
は、Ｒ₁ ／（Φ_min ／２）を意味する。

【００６７】対物レンズについて光源側の開口数の使用
される最大値における光源側の面の有効径最周辺に囲ま
れる範囲であって光軸に垂直な範囲からなる円の直径は
７ｍｍ以下が小型化に寄与でき好ましく、５ｍｍ以下が
より好ましく、３ｍｍ以下が特に好ましい。

【００６８】また、本発明において、少なくともＤＶＤ
を含む複数種の光情報記録媒体を記録再生する場合、前
述したように波長６１５〜６８３ｎｍの光を使用するの
が好ましく、ＤＶＤを記録再生する際、対物レンズの開
口数は０．５２２〜０．６６０が使用できる範囲であ
り、０．５５１〜０．６３０が好ましい範囲である。

【００６９】また、開口数０．５２２〜０．６６０で対
物レンズを使用し、対物レンズを有限系とする場合、横
倍率βの好ましい範囲は−０．１４〜−０．３０であ
り、より好ましい範囲は−０．１４〜−０．２０であ
る。横倍率βがこの範囲にあると小型化に寄与でき、物
像間距離の移動を極力小さくでき、生産性がよくなる。

【００７０】また、ＤＶＤ、ＣＤの間で物像間距離の移
動は１０ｍｍ以内が好ましく、６ｍｍ以内がより好まし
い。小型化に寄与でき、生産性がよくなるからである。

【００７１】また、開口数０．５２２〜０．６６０で対
物レンズを使用する場合、対物レンズは、光源側に凸面
を向けた焦点距離が正の単レンズであり、光源側及び像
側の両方の面が非球面を有し、下記の（２）式の条件を
満足することが好ましく、以下の（２ａ）式の条件を満
足することがより好ましく、以下の（２ｂ）式の条件を
満足することが特に好ましい。

【００７２】

【数６】０．１２６ ≦（２Ｒ₁ ／Φ_DVD ）・｜β｜≦０．３３・・・・・（２）０．１３１６≦（２Ｒ₁ ／Φ_DVD ）・｜β｜≦０．３１５・・・（２ａ）０．１３１６≦（２Ｒ₁ ／Φ_DVD ）・｜β｜≦０．２１・・・（２ｂ）

【００７３】ただし、Ｒ₁ ：光源側の面の頂点曲率半径、 β：横倍率、 Φ_DVD ：複数種の光情報記録媒体に少なくともＣＤ及び
ＤＶＤを含むものとする場合、ＤＶＤを記録再生する場
合の光源側の面の有効径最周辺（ＤＶＤを記録再生する
場合の開口数の周辺光線が入射する光源側の面上の位
置）に囲まれる範囲であって光軸に垂直な範囲からなる
円の直径。

【００７４】（２）式は、複数種の光情報記録媒体に少
なくともＣＤ及びＤＶＤを含む場合に適用されることが
好ましい条件を示す式であって、主にＣＤ及びＤＶＤを
記録再生する場合に適用されることがより好ましい。そ
の理由は、以下のとおりである。

【００７５】１）球面収差、コマ収差を良好に補正でき
る対物レンズの非球面の設計が容易となり、生産性がよ
くなる。２）小型化が容易である。３）有限系の対物レンズの周辺厚みが確保できる。４）有限系の対物レンズを使用し、ＣＤの場合の物像間
距離とＤＶＤの場合の物像間距離との差をきわめて小さ
くでき光ピックアップ又は光情報記録装置の構造が簡単
化できる。

【００７６】また、ＣＤ及びＤＶＤの記録再生を前提と
し、ＣＤ及びＤＶＤ以外の光情報記録媒体をも記録再生
する場合、光情報記録媒体の（保護層の厚み）／（保護
層の屈折率）が、ＣＤの（保護層の厚み）／（保護層の
屈折率）〜ＤＶＤの（保護層の厚み）／（保護層の屈折
率）の範囲に存在する場合に（２）式が適用されること
が上記（１）式の説明で述べた小型化の面においてより
好ましい。

【００７７】また、光ピックアップに使用される対物レ
ンズは、光源側に凸面を向けた焦点距離が正の単レンズ
であり、光源側及び像側の両方の面が非球面を有し、下
記の（３）式の条件を満足することが好ましい。ここ
で、（３）式におけるδ₁ 、δ₂ はそれぞれ（３１）
式、（３２）式で定義される。

【００７８】

【数７】（−３．５・λ₂ ／λ₁ ）≦δ₁ ／δ₂ ≦（−１．５・λ₂ ／λ₁ ）・・（３） δ₁ ＝（ｎ−１）³ △₁ ｆ／（ＮＡ_min ）⁴ ・・・（３１） δ₂ ＝（ｎ−１）³ △₂ ｆ／（ＮＡ_min ）⁴ ・・・（３２）

【００７９】ただし、 λ₁ ：複数種の光情報記録媒体を記録再生する場合、使
用する像側の開口数の値が最大のときの使用波長、 λ₂ ：現に光情報記録媒体を記録再生している場合の使
用波長、ｎ：対物レンズの屈折率、ｆ：対物レンズの焦点距離、ＮＡ_min ：複数種の光情報記録媒体を記録再生する場
合、使用する像側の開口数の最小値、 △₁ ：複数種の光情報記録媒体を記録再生する場合、使
用する像側の開口数の値が最小のときの光源側の面の有
効径最周辺（ＮＡ_min の周辺光線が入射する光源側の面
上の位置）における非球面と光源側の面の頂点曲率半径
Ｒ₁ を有する基準球面との光軸方向の距離の差（ここ
で、光軸から遠ざかるほど非球面が光源側へ変位してい
る場合を正とする）、 △₂ ：複数種の光情報記録媒体を記録再生する場合、使
用する像側の開口数の値が最小のときの像側の面の有効
径最周辺における非球面と像側の面の頂点曲率半径Ｒ₂
を有する基準球面との光軸方向の距離の差（ここで、光
軸から遠ざかるほど非球面が光源側へ変位している場合
を正とする）。

【００８０】（３）式の「δ₁ ／δ₂ 」については、
「△₁ ／△₂ 」に簡単化できるので、（３）式は以下の
（３ａ）式のように書き換えられ、下記の（３ａ）式の
条件を満足することが好ましく、以下の（３ｂ）式の条
件を満足することがより好ましい。

【００８１】

【数８】（−３．５・λ₂ ／λ₁ ）≦△₁ ／△₂ ≦（−１．５・λ₂ ／λ₁ ）・・・（３ａ）（−２．６・λ₂ ／λ₁ ）≦△₁ ／△₂ ≦（−１．７・λ₂ ／λ₁ ）・・・（３ｂ）

【００８２】（３ａ）式は、複数種の光情報記録媒体を
記録再生する場合、特に球面収差を良好に補正するため
の条件であり、（３ａ）式の条件を満足する場合には、
回折限界精度で複数種の光情報記録媒体を記録再生で
き、（３ａ）式の条件を満足しない場合には、回折限界
精度で複数種の光情報記録媒体を記録再生することが困
難である。

【００８３】また、本発明において、少なくともＣＤ及
びＤＶＤを含む複数種の光情報記録媒体を記録再生する
場合には、対物レンズは、光源側に凸面を向けた焦点距
離が正の単レンズであり、光源側及び像側の両方の面が
非球面を有し、下記の（４）式の条件を満足することが
好ましく、以下の（４ａ）式の条件を満足することがよ
り好ましい。

【００８４】

【数９】（−３．５・λ_X ／λ_DVD ）≦△_1CD ／△_2CD ≦（−１．５・λ_X ／λ_DVD ）・・・（４）（−２．６・λ_x ／λ_DVD ）≦△_1CD ／△_2CD ≦（−１．７・λ_x ／λ_DVD ）・・・（４ａ）

【００８５】ただし、 λ_DVD ：少なくともＣＤ及びＤＶＤを含む複数種の光情
報記録媒体を記録再生する場合、ＤＶＤを記録再生する
場合の使用波長、 λ_X ：現に光情報記録媒体を記録再生している場合の使
用波長（ＣＤを記録再生している場合にはＣＤの使用波
長、ＤＶＤを記録再生している場合にはＤＶＤの使用波
長、ＣＤ又はＤＶＤ以外の光情報記録媒体を記録再生し
ている場合にはその使用波長）、 △_1CD ：ＣＤを記録再生する場合の光源側の面の有効径
最周辺（ＣＤを記録再生する場合の像側の開口数の周辺
光線が入射する光源側の面上の位置）における非球面と
光源側の面の頂点曲率半径Ｒ₁ を有する基準球面との光
軸方向の距離の差（ここで、光軸から遠ざかるほど非球
面が光源側へ変位している場合を正とする）、 △_2CD ：ＣＤを記録再生する場合、像側の面の有効径最
周辺における非球面と像側の面の頂点曲率半径Ｒ₂ を有
する基準球面との光軸方向の距離の差（ここで、光軸か
ら遠ざかるほど非球面が光源側へ変位している場合を正
とする）。

【００８６】（４）式は、（３）式と同義であって、特
に球面収差を良好に補正するための条件であり、複数種
の光情報記録媒体に少なくともＣＤ及びＤＶＤを含む場
合に適用されることが好ましい条件を示す式である。
（４）式は、特にＣＤ及びＤＶＤを記録再生する場合に
適用されることが（３ａ）式の説明で述べた回折限界精
度でＣＤ及びＤＶＤを記録再生できより好ましい。

【００８７】なお、ＣＤ及びＤＶＤを記録再生する場合
であって、ＣＤ及びＤＶＤ以外の光情報記録媒体を記録
再生する場合、光情報記録媒体の（保護層の厚み）／
（保護層の屈折率）が、ＣＤの（保護層の厚み）／（保
護層の屈折率）〜ＤＶＤの（保護層の厚み）／（保護層
の屈折率）の範囲に存在する場合に（４）式、（４ａ）
式が適用されることが上記（３ａ）式の説明で述べた回
折限界精度でＣＤ及びＤＶＤを記録再生できより好まし
い。

【００８８】例えば、ＤＶＤの記録再生に波長６５０ｎ
ｍを使用し、ＣＤの記録再生に波長７８０ｎｍを使用す
る場合、ＣＤを記録再生する場合には（−３．５・λ_x
／λ_DVD ）は−４．２、（−１．５・λ_x ／λ_DVD ）は
−１．８となる。

【００８９】

【実施例】記録再生するＤＶＤ用光ディスク（以下、実
施例において、単にＤＶＤという）の保護層の厚みが
０．６ｍｍ、保護層の屈折率が１．５５の条件で最適に
用いられ、回折限界性能を有する対物レンズを設計し
た。この対物レンズを使用し、保護層厚１．２０ｍｍ、
屈折率１．５５のＣＤ用光ディスク（以下、実施例にお
いて、単にＣＤという）を記録再生した（例１〜７）。

【００９０】表１は、対物レンズの諸数値を示す。表１
において、ｆは焦点距離、βは横倍率、ＮＡは光ディス
ク側（像側）の開口数、Ｌは光源から光ディスクの情報
記録面までの距離、すなわち、物像間距離、Ｐは作動距
離、ｄは対物レンズの中心厚、ｎは対物レンズの屈折率
である。また、非球面形状は、（７）式で表すことと
し、各係数を表１〜５に示した。（７）式においてｊ＝
１は光源側、ｊ＝２は光ディスク側である。「Ｅ−１」
は１０^-1、「Ｅ−２」は１０^-2を表す。

【００９１】

【数１０】

【００９２】（例１）表１の対物レンズを光ディスク側
のＮＡが０．３８となるように絞り、光源とこの対物レ
ンズ（対物レンズの光源側の面）の距離を一定とした場
合の光ディスクの保護層の厚みに応じた計算により求め
た収差特性を図４に示す。図４では計算上球面収差ＲＭ
Ｓ値の絶対値が最小となるように光ディスクの保護層の
厚みに応じて作動距離を移動させている。後述する図５
〜１２はすべて計算により求めた収差特性である。

【００９３】ＮＡを０．３８に設定した理由は次のとお
りであり、すなわち、通常、ＣＤの再生には波長７８０
ｎｍのレーザを光源として使用しており、ＮＡ０．４５
が収差を最良とするうえで最適であった。しかし、ＤＶ
Ｄに通常使用されている波長６５０ｎｍのレーザ光源を
用いた場合、波長が短くなるので、集光される光のスポ
ットサイズを波長７８０ｎｍの場合と同程度とするには
ＮＡが０．３８であることが最適なためである。

【００９４】図４及び後述する図６、８、１１におい
て、横軸は光ディスクの保護層の厚み、縦軸は発生する
収差を波面収差のＲＭＳ値で表し、λは波長である。こ
こで、この波面収差は、光ディスクの保護層の厚みに起
因する収差であり、光軸に関して回転対称であり、収差
の種類としては３次の球面収差である。

【００９５】そこで、波面の位相に関して、光軸上の位
相より周辺の位相の方が進んでいるときを正、遅れてい
るときを負、として球面収差ＲＭＳ値に符号を付けた。
この対物レンズでＣＤを記録再生する場合、図４から−
０．０７３λの球面収差が発生することがわかる。

【００９６】一方、この対物レンズでＮＡを０．３８に
設定して、ＣＤを記録再生することを前提とし、物像間
距離を変えた場合に発生する収差特性を図５に示す。図
５及び後述する図７、９、１０、１２において、横軸は
物像間距離、縦軸は球面収差ＲＭＳ値である。この球面
収差も光軸方向の距離の変化に起因する収差であり、波
面は回転対称で、３次の球面収差である。

【００９７】図５から、光ディスクの保護層の厚みが異
なることにより発生した収差を、物像間距離を短くする
ことにより相殺できることがわかる。詳細な計算によ
り、物像間距離を１４．７６ｍｍにしたとき球面収差が
最小（球面収差ＲＭＳ値＝０）となることがわかった。
この場合、作動距離は０．７９ｍｍが好ましいことがわ
かった。図５では計算上球面収差ＲＭＳ値の絶対値が最
小となるように物像間距離の変化に応じて作動距離を移
動させている。

【００９８】物像間距離の変更は、光源位置の光軸方向
の移動により行った。また、対物レンズの光軸方向の移
動により作動距離の変更も行った。例１では、物像間距
離は１４．７６ｍｍとし、光源と対物レンズ（対物レン
ズの光源側の面）との距離を１０．７５ｍｍにすること
で設定できた。作動距離は０．７９ｍｍとした。プラス
チックを射出成形して、表１に示す形状の対物レンズを
作成し、物像間距離を１４．７６ｍｍ、作動距離を０．
７９ｍｍと設定したとき収差が最良になることを確認し
た。

【００９９】また、この対物レンズを使用して図１に示
すような光ピックアップ及び光情報記録装置を作製し
た。ＤＶＤ用光ディスクとＣＤ用光ディスクについてこ
の光ピックアップにより再生を行い、この光情報記録装
置により記録を行ったところ、両方とも忠実に記録再生
できた。なお、例１のＲ₁ 、Φ_DVD ／２、２Ｒ₁ ／Φ
_DVD 、△_1CD 、△_2CD 、△_1CD ／△_2CD については、表
６〜８に掲げ、以下の例２〜７についても同様とした。

【０１００】（例２）表２は、例２に用いた対物レンズ
の諸数値を示す。表２において、記号、単位は表１と同
じである。この対物レンズを、光ディスク側のＮＡが
０．３８となるように絞った場合における球面収差の特
性を図６に示す。この対物レンズでＣＤを記録再生する
場合、図６から−０．０７５３λの球面収差が発生する
ことがわかる。

【０１０１】一方、この対物レンズでＮＡを０．３８に
設定して、ＣＤを記録再生することを前提とし、物像間
距離を変えた場合に発生する収差特性を図７に示す。詳
細な計算により、物像間距離を２１．０６ｍｍにしたと
き球面収差が最小となることがわかった。この場合、作
動距離は１．６０ｍｍが好ましいことがわかった。

【０１０２】物像間距離の変更は、光源位置の光軸方向
の移動により行った。また、対物レンズの光軸方向の移
動により作動距離の変更も行った。物像間距離は２１．
０６ｍｍとし、光源と対物レンズ（対物レンズの光源側
の面）との距離を１５．３６ｍｍに変更することで設定
した。作動距離は１．６０ｍｍとした。プラスチックを
射出成形して、表２に示す形状の対物レンズを作成し、
物像間距離を２１．０６ｍｍ、作動距離を１．６０ｍｍ
と設定したとき収差が最良になることを確認した。

【０１０３】（例３）表３は、例３に用いた対物レンズ
の諸数値を示す。表３において、記号、単位は表１と同
じである。この対物レンズを、光ディスク側のＮＡが
０．３８となるように絞った場合における球面収差の特
性を図８に示す。この対物レンズでＣＤを記録再生する
場合、図８から−０．０７４０λの球面収差が発生する
ことがわかる。

【０１０４】一方、この対物レンズでＮＡを０．３８に
設定して、ＣＤを記録再生することを前提とし、物像間
距離を変えた場合に発生する収差特性を図９に示す。詳
細な計算により、物像間距離を２４．７５ｍｍにしたと
き球面収差が最小となることがわかった。この場合、作
動距離は１．８１ｍｍが好ましいことがわかった。

【０１０５】例３では図２に示す光ピックアップを採用
し、物像間距離の切換えについては、第１の光源１ａと
第２の光源１ｂの光の波長をともに６５０ｎｍとし第１
の光源１ａと第２の光源１ｂとの点灯を切換えることに
より行った。また、対物レンズの光軸方向の移動により
作動距離の変更も行った。物像間距離は２４．７５ｍｍ
とし、光源と対物レンズ（対物レンズの光源側の面）と
の距離を１８．５４ｍｍに変更することで設定した。作
動距離は１．８１ｍｍとした。プラスチックを射出成形
して、表３に示す形状の対物レンズを作成し、物像間距
離を２４．７５ｍｍ、作動距離を１．８１ｍｍと設定し
たとき収差が最良になることを確認した。

【０１０６】（例４）例３の対物レンズを図２に示す光
ピックアップに使用した。第１の光源１ａの光の波長を
６５０ｎｍとし、第２の光源１ｂの光の波長を７８０ｎ
ｍとした。物像間距離の変更については、例３と同様と
した。

【０１０７】第２の光源１ｂを使用した場合、この対物
レンズでＮＡを０．４５に設定して、ＣＤを記録再生す
ることを前提とし、物像間距離を変えた場合に発生する
収差特性を図１０に示す。詳細な計算により、物像間距
離を２４．４６ｍｍにしたとき球面収差が最小となるこ
とがわかった。この場合、作動距離は１．８５ｍｍが好
ましいことがわかった。

【０１０８】また、対物レンズの光軸方向の移動により
作動距離の変更も行った。物像間距離は２４．４６ｍｍ
とし、光源と対物レンズ（対物レンズの光源側の面）と
の距離を１８．２１ｍｍに変更することで設定した。作
動距離は１．８５ｍｍとした。例３にて製作した対物レ
ンズを使用し、物像間距離を２４．４６ｍｍ、作動距離
を１．８５ｍｍと設定したとき収差が最良になることを
確認した。

【０１０９】（例５）表４は、例５に用いた対物レンズ
の諸数値を示す。表４において、記号、単位は表１と同
じである。この対物レンズを、光ディスク側のＮＡが
０．３８となるように絞った場合における球面収差の特
性を図１１に示す。この対物レンズでＣＤを記録再生す
る場合、図１１から−０．０７７０λの球面収差が発生
することがわかる。

【０１１０】一方、この対物レンズでＮＡを０．３８に
設定して、ＣＤを記録再生することを前提とし、物像間
距離を変えた場合に発生する収差特性を図１２に示す。
詳細な計算により、物像間距離を７０．１７ｍｍにした
とき球面収差が最小となることがわかった。この場合、
作動距離は１．３７ｍｍが好ましいことがわかった。

【０１１１】例５では図３に示す光ピックアップを採用
し、物像間距離の設定については、第１の光源１ａはＤ
ＶＤ用とし、物像間距離は無限大となるようにし、第２
の光源１ｂ用として物像間距離を７０．１７ｍｍとなる
ようにした。物像間距離の切換えについては、第１の光
源１ａと第２の光源１ｂの光の波長をともに６５０ｎｍ
とし第１の光源１ａと第２の光源１ｂとの点灯を切り換
えることにより行った。対物レンズの光軸方向の移動に
より作動距離の変更も行った。光源と対物レンズ（対物
レンズの光源側の面）との距離を６５．００ｍｍに変更
することで設定した。作動距離は１．３７ｍｍとした。
プラスチックを射出成形して、表３に示す形状の対物レ
ンズを作成し、物像間距離を無限大、作動距離を１．３
７ｍｍと設定したとき収差が最良になることを確認し
た。

【０１１２】（例６）例５の対物レンズを図３に示す光
ピックアップに使用した。第１の光源１ａの光の波長を
６５０ｎｍとし、第２の光源１ｂの光の波長を７８０ｎ
ｍとした。物像間距離の変更については、例５と同様と
した。

【０１１３】第２の光源１ｂを使用した場合、この対物
レンズでＮＡを０．４５に設定して、ＣＤを記録再生す
ることを前提とし、詳細な計算により、物像間距離を６
７．９９ｍｍにしたとき球面収差が最小となることがわ
かった。この場合、作動距離は１．３９ｍｍが好ましい
ことがわかった。

【０１１４】対物レンズの光軸方向の移動により作動距
離の変更も行った。物像間距離は６７．９９ｍｍとし、
光源と対物レンズ（対物レンズの光源側の面）との距離
を６２．８０ｍｍに変更することで設定した。作動距離
は１．３９ｍｍとした。例５にて製作した対物レンズを
使用し、物像間距離を６７．９９ｍｍ、作動距離を１．
３９ｍｍと設定したとき収差が最良になることを確認し
た。

【０１１５】（例７）表５は、例７に用いた対物レンズ
の諸数値を示す。表５において、記号、単位は表１と同
じである。この対物レンズは、再生の対象となっていな
い保護層厚０．９ｍｍの光ディスクを想定して諸数値を
設定しており、この対物レンズと光源との距離を変化さ
せずにＤＶＤを記録再生すると、計算上、３次の球面収
差のＲＭＳ値が０．２７３λとなる。詳細な計算によ
り、物像間距離を３８．８４ｍｍ、作動距離を１．８４
ｍｍにしたとき球面収差が最小となることがわかった。
この場合、光源と対物レンズ（対物レンズの光源側の
面）との距離は３３．２０ｍｍ、横倍率は−１／８．９
１である。

【０１１６】また、この対物レンズを光ディスク側のＮ
Ａが０．３８となるように絞り、この対物レンズと光源
との距離を変化させずにＣＤを記録再生すると、計算
上、３次の球面収差のＲＭＳ値が−０．０３７λとな
る。詳細な計算により、物像間距離を２６．８２ｍｍ、
作動距離を１．７２ｍｍにしたとき球面収差が最小とな
ることがわかった。この場合、光源と対物レンズ（対物
レンズの光源側の面）との距離は２０．７０ｍｍ、横倍
率は−１／５．２８である。

【０１１７】プラスチックを射出成形して、表５に示す
形状の対物レンズを作成し、上記物像間距離等の仕様を
ＤＶＤ、ＣＤにそれぞれ合わせて設定し、ＤＶＤ、ＣＤ
を、それぞれ記録再生したところ収差が最良になること
を確認した。

【０１１８】また、本発明は、例１〜７にあげた数値に
限定されない。例１〜７では、ＤＶＤ用に、ＮＡ０．６
０、ＣＤ用にＮＡ０．３８又は０．４５を設定したが、
異なるＮＡを設定しても、有限系の対物レンズを用い
て、異なる保護層厚及び／又は屈折率の光ディスクに対
しても物像間距離を変更すれば対応できる。

【０１１９】

【表１】

【０１２０】

【表２】

【０１２１】

【表３】

【０１２２】

【表４】

【０１２３】

【表５】

【０１２４】

【表６】

【０１２５】

【表７】

【０１２６】

【表８】

【０１２７】

【発明の効果】本発明では、共通する対物レンズを使用
して、保護層の厚み及び／又は屈折率が異なる複数の光
情報記録媒体の記録再生するために、光ピックアップの
構成が簡単化され、生産性向上が達成されるとともに、
光ピックアップの小型化、軽量化及び高精度化ができ
る。また、光路上にホログラム等の光学媒体を設けない
場合には、光源の光量の損失を少なくでき、光源、検出
器の省電力を図れる。

【０１２８】本発明の対物レンズは、球面収差、コマ収
差を良好に補正できる。また、６次以下の低次の非球面
係数で収差補正ができる。したがって、レンズの形状が
複雑になりすぎないため、加工が困難にならず、生産性
の向上が図れる。また、対物レンズ周縁部付近の厚みが
確保され、小型化が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ピックアップの代表例を示す基本的
構成図

【図２】図１とは別のタイプの本発明の光ピックアップ
を示す基本的構成図

【図３】図１とは別のタイプの本発明の光ピックアップ
を示す基本的構成図

【図４】例１の対物レンズの光ディスクの保護層厚に対
する球面収差ＲＭＳ値の変化を示す特性図

【図５】例１の対物レンズの物像間距離に対する球面収
差ＲＭＳ値の変化を示す特性図

【図６】例２の対物レンズの光ディスクの保護層厚に対
する球面収差ＲＭＳ値の変化を示す特性図

【図７】例２の対物レンズの物像間距離に対する球面収
差ＲＭＳ値の変化を示す特性図

【図８】例３の対物レンズの光ディスクの保護層厚に対
する球面収差ＲＭＳ値の変化を示す特性図

【図９】例３の対物レンズの物像間距離に対する球面収
差ＲＭＳ値の変化を示す特性図

【図１０】例４の対物レンズの物像間距離に対する球面
収差ＲＭＳ値の変化を示す特性図

【図１１】例５の対物レンズの光ディスクの保護層厚に
対する球面収差ＲＭＳ値の変化を示す特性図

【図１２】例５の対物レンズの物像間距離に対する球面
収差ＲＭＳ値の変化を示す特性図

【図１３】従来例の基本的構成図

【図１４】図１３の従来例とは別の従来例の基本的構成
図

【符号の説明】

１：第１の光源位置２：第２の光源位置１ａ：第１の光源１ａ１ｂ：第２の光源１ｂ３：対物レンズ３０：受光素子４：ＤＶＤ用光ディスク４０：ＤＶＤ用光ディスク４の保護層４１：ＤＶＤ用光ディスク４の情報記録面５：ＣＤ用光ディスク５０：ＣＤ用光ディスク５の保護層５１：ＣＤ用光ディスク５の情報記録面６：第１の対物レンズ６１：第２の対物レンズ７：ハーフミラー７０：ハーフミラー８：ＤＶＤ用光ディスク９：ＣＤ用光ディスク１０：ホログラム１１：対物レンズ１２：０次光光路１３：１次回折光光路１４：ＤＶＤ用光ディスク１５：ＣＤ用光ディスク２１：コリメータレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を対物レンズにより光情報記
録媒体の情報記録面に集光し、情報記録面からの反射光
を対物レンズを通して受光素子に照射して情報記録面の
データを再生する光ピックアップにおいて、光情報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折率に応じ
て、物像間距離を変化させることを特徴とする光ピック
アップ。
【請求項２】光源からの光を対物レンズにより光情報記
録媒体の情報記録面に集光し、情報記録面からの反射光
を対物レンズを通して受光素子に照射して情報記録面の
データを再生する光ピックアップにおいて、光情報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折率が異な
る第１の光情報記録媒体と第２の光情報記録媒体との情
報記録面のデータを再生するに当たり、対物レンズは第１の光情報記録媒体の保護層の厚み及び
／又は屈折率に合わせて収差が補正されるように設定さ
れ、第１の光情報記録媒体と保護層の厚み及び／又は屈
折率が異なる第２の光情報記録媒体の情報記録面のデー
タを再生する際に収差が適正になるように、物像間距離
を変化させることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】光源からの光を対物レンズにより光情報記
録媒体の情報記録面に集光し、情報記録面からの反射光
を対物レンズを通して受光素子に照射して情報記録面の
データを再生する光ピックアップにおいて、光情報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折率が異な
る複数の光情報記録媒体の情報記録面のデータを再生す
るに当たり、再生の対象となっていない光情報記録媒体の保護層の厚
み及び／又は屈折率を想定し、対物レンズはこの光情報
記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折率に合わせて収
差が補正されるように設定され、保護層の厚み及び／又
は屈折率がこの光情報記録媒体とは異なる複数の光情報
記録媒体を再生する際にそれぞれの収差が適正になるよ
うに、物像間距離を変化させることを特徴とする光ピッ
クアップ。
【請求項４】光情報記録媒体の保護層の厚みが大きくな
ると、物像間距離を短くする方向に、光情報記録媒体の
保護層の屈折率が大きくなると、物像間距離を長くする
方向に変化させる請求項１、２又は３の光ピックアッ
プ。
【請求項５】光源と対物レンズとの距離と、対物レンズ
と光情報記録媒体との距離の両方を変化させることによ
り物像間距離を変化させる請求項１、２、３又は４の光
ピックアップ。
【請求項６】光源と光情報記録媒体との間に少なくとも
１つの光学媒体を配することによって、見かけ上物像間
距離を変化させる請求項１、２、３、４又は５の光ピッ
クアップ。
【請求項７】光情報記録媒体の保護層の厚み及び／又は
屈折率に応じて、物像間距離を変化させる際、光源から
の光の波長も変化させる請求項１、２、３、４、５又は
６の光ピックアップ。
【請求項８】第１の光情報記録媒体に使用する開口数の
値が第２の光情報記録媒体に使用する開口数の値以上で
ある請求項２、４、５、６又は７の光ピックアップ。
【請求項９】保護層の厚みが異なる第１の光情報記録媒
体と第２の光情報記録媒体とが複数の情報記録面を有す
る一つの光情報記録媒体を構成する請求項３〜８のいず
れかの光ピックアップ。
【請求項１０】想定された再生の対象となっていない光
情報記録媒体に使用する開口数の値が再生の対象となっ
ている光情報記録媒体に使用する開口数の値以上である
請求項３〜７のいずれかの光ピックアップ。
【請求項１１】光源からの光を対物レンズにより光情報
記録媒体の情報記録面に集光し、情報記録面にデータを
記録する光情報記録装置において、光情報記録媒体の保護層の厚み及び／又は屈折率に応じ
て、物像間距離を変化させることを特徴とする光情報記
録装置。
【請求項１２】請求項１〜１０のいずれかの光ピックア
ップ又は請求項１１の光情報記録装置に使用される対物
レンズであって、光源側に凸面を向けた焦点距離が正の単レンズであり、
光源側及び像側の両方の面が非球面を有し、下記（１）
式の条件を満足することを特徴とする対物レンズ。【数１】０．９≦２Ｒ₁ ／Φ_min ≦１．１・・・（１）ただし、Ｒ₁ ：光源側の面の頂点曲率半径、 Φ_min ：保護層の厚み及び／又は屈折率が異なる複数種
の光情報記録媒体の内、（保護層の厚み）／（保護層の
屈折率）が最小の光情報記録媒体を記録再生する場合の
光源側の面の有効径最周辺に囲まれる範囲であって光軸
に垂直な範囲からなる円の直径。
【請求項１３】請求項１〜１０のいずれかの光ピックア
ップ又は請求項１１の光情報記録装置に使用される対物
レンズであって、光源側に凸面を向けた焦点距離が正の単レンズであり、
光源側及び像側の両方の面が非球面を有し、下記（２）
式の条件を満足することを特徴とする対物レンズ。【数２】０．１２６≦（２Ｒ₁ ／Φ_DVD ）・｜β｜≦０．３３・・・（２）ただし、Ｒ₁ ：光源側の面の頂点曲率半径、 β：横倍率、 Φ_DVD ：保護層の厚み及び／又は屈折率が異なる複数種
の光情報記録媒体にＣＤ及びＤＶＤを含む場合、ＤＶＤ
を記録再生する場合の光源側の面の有効径最周辺に囲ま
れる範囲であって光軸に垂直な範囲からなる円の直径。
【請求項１４】請求項１〜１０のいずれかの光ピックア
ップ又は請求項１１の光情報記録装置に使用される対物
レンズであって、光源側に凸面を向けた焦点距離が正の単レンズであり、
光源側及び像側の両方の面が非球面を有し、下記（３
ａ）式の条件を満足することを特徴とする対物レンズ。【数３】（−３．５・λ₂ ／λ₁ ）≦△₁ ／△₂ ≦（−１．５・λ₂ ／λ₁ ）・・・（３ａ）ただし、 λ₁ ：保護層の厚み及び／又は屈折率が異なる複数種の
光情報記録媒体を記録再生する場合、使用する像側の開
口数の値が最大のときの使用波長、 λ₂ ：現に光情報記録媒体を記録再生している場合の使
用波長、 △₁ ：保護層の厚み及び／又は屈折率が異なる複数種の
光情報記録媒体を記録再生する場合、使用する像側の開
口数の値が最小のときの光源側の面の有効径最周辺にお
ける非球面と光源側の面の頂点曲率半径Ｒ₁ を有する基
準球面との光軸方向の距離の差（ここで、光軸から遠ざ
かるほど非球面が光源側へ変位している場合を正とす
る）、 △₂ ：複数種の光情報記録媒体を記録再生する場合、使
用する像側の開口数の値が最小のときの像側の面の有効
径最周辺における非球面と像側の面の頂点曲率半径Ｒ₂
を有する基準球面との光軸方向の距離の差（ここで、光
軸から遠ざかるほど非球面が光源側へ変位している場合
を正とする）。
【請求項１５】請求項１〜１０のいずれかの光ピックア
ップ又は請求項１１の光情報記録装置に使用される対物
レンズであって、光源側に凸面を向けた焦点距離が正の単レンズであり、
光源側及び像側の両方の面が非球面を有し、下記（４）
式の条件を満足することを特徴とする対物レンズ。【数４】（−３．５・λ_X ／λ_DVD ）≦△_1CD ／△_2CD ≦（−１．５・λ_X ／λ_DVD ）・・・（４）ただし、 λ_DVD ：少なくともＣＤ及びＤＶＤを含む複数種の光情
報記録媒体を記録再生する場合、ＤＶＤを記録再生する
場合の使用波長、 λ_X ：現に光情報記録媒体を記録再生している場合の使
用波長（ＣＤを記録再生している場合にはＣＤの使用波
長、ＤＶＤを記録再生している場合にはＤＶＤの使用波
長、ＣＤ又はＤＶＤ以外の光情報記録媒体を記録再生し
ている場合にはその使用波長）、 △_1CD ：ＣＤを記録再生する場合の光源側の面の有効径
最周辺における非球面と光源側の面の頂点曲率半径Ｒ₁
を有する基準球面との光軸方向の距離の差（ここで、光
軸から遠ざかるほど非球面が光源側へ変位している場合
を正とする）、 △_2CD ：ＣＤを記録再生する場合、像側の面の有効径最
周辺における非球面と像側の面の頂点曲率半径Ｒ₂ を有
する基準球面との光軸方向の距離の差（ここで、光軸か
ら遠ざかるほど非球面が光源側へ変位している場合を正
とする）。
【請求項１６】対物レンズが有限系である請求項１２〜
１５のいずれかの対物レンズ。