WO2001026104A1 - Lentille, tete optique, appareil d'enregistrement/de reproduction d'informations optiques, et procede d'enregistrement/de reproduction d'informations optiques a enregistrer/enregistrees sur un support - Google Patents

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Hideki Hayashi
Sadao Mizuno
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a lens, an optical head, an optical disk recording / reproducing device, and an optical disk recording / reproducing method.
  • optical memory technology that uses optical disks with pit-like patterns as high-density and large-capacity storage media, such as digital audio disks, video disks, document file disks, and data files, is expanding.
  • the basic functions of the optical head which is the main part of the optical system, are mainly convergence to form a diffraction-limited small spot, focus control and tracking control of the optical system, and detection of a pit signal. Separated. These functions are realized by a combination of various optical systems and photoelectric conversion detection methods according to the purpose and use.
  • DVD optical disk high-density, large-capacity called DVD is commercialized compact discs c
  • This DVD optical disk is spotlighted as an information medium which can handle a large amount of information such as videos are conventional optical disc (Hereinafter abbreviated as CD) in order to increase the recording density
  • CD conventional optical disc
  • the wavelength of the light source that determines the spot diameter and the numerical aperture of the convergent lens are the same as those for CD. It is different.
  • the wavelength of the light source is approximately 0.78 / im
  • NA approximately 0.45
  • the wavelength of the light source in the DVD optical disk is approximately 0.63 to 0.65 / m
  • NA is approximately 0.6.
  • the optical system for CD and DVD is being shared as much as possible.
  • a light source for DVD Use only two types of convergence lenses, one for DVD optical discs and one for CDs, or use a common convergence lens so that only NA is large for DVD optical discs and small for CDs. , Optically changing the system.
  • FIG. 8 shows the configuration of the optical system of the optical head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-210903.
  • the objective lens 23 is provided on the optical path between the disk 7 and the photodetector 4, and the light source 1 is provided on the optical path branched from the beam splitter 5. positioned.
  • the objective lens 23 has a characteristic shape as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). At least one of the entrance surface and the exit surface of the objective lens 23 is provided with a special portion (a portion different from a normal lens, that is, an intermediate region that separates a peripheral region described later from a central region).
  • This special part is a donut-shaped or annular intermediate area A2 having an outer diameter smaller than the overall effective diameter for the light passage area, a central area A1 inside the intermediate area A2, and a peripheral area A outside.
  • Three are provided.
  • the curvature of the central area A 1 and the peripheral area A 3 is optimized for a thin DVD (digital video disk) 7 a, and the curvature of the intermediate area A 2 is the maximum for a thick CD 7 b (compact disk). Optimized.
  • the photodetector 4 prevents light in the peripheral area corresponding to the far-axis area from reaching when reproducing information from a thick disk, that is, light is emitted only to the central area A 1 and the intermediate area A 2 of the objective lens. Should be designed to be able to be reached. Therefore, when recording and reproducing a thick CD 7b as indicated by a dotted line in FIG. 9 (b), light in the central area A1 and the intermediate area A2 is focused on the CD 7b. At this time, even if the curvature of the central area A 1 corresponding to the paraxial area is optimized for a very thin DVD 7a, paraxial light near the center axis of the lens passes, so spherical aberration occurs. Few.
  • the light passes through the central area A1 and the peripheral area A3 having the curvature optimized for the thin disk to form a focal point on the information surface of the thin disk 7a. .
  • the numerical aperture of the area corresponding to the central area and the intermediate area of the objective lens 23 is smaller than 0.4, a small spot can be formed even on a thick disk, and thus a size optimized for a CD disk Can form spots.
  • the jitter of information signal (time (The value of inter-axis fluctuation) becomes very large.
  • the phase position of the above-mentioned intermediate region is changed in order to improve lens manufacturing errors, constraints, or performance other than jitter (for example, the degree of coincidence between the zero level of the focus error signal and the jitter minimum focus position). In such a case, it was difficult to secure an appropriate jitter value.
  • the lens had to be created and the optical head had to be designed in consideration of changes in aberration due to temperature changes.
  • FIG. 10 (a) is a graph showing the wavefront aberration during CD playback when the NA of the objective lens 23 is 0.6 and the NA inside the intermediate area A2 is 0.39.
  • b) is a graph in which the relationship between the phase difference of the intermediate region A2 with respect to the central region A1 and the CD reproduction jitter is calculated by simulation.
  • the phase of the intermediate region A2 is based on the phase of the central portion of the objective lens 23, and the direction in which the phase of the intermediate region A2 is delayed from the phase of the central portion is positive.
  • the intermediate region A2 is set to 1.2 mm, which is equivalent to the CD substrate thickness, that is, the intermediate region A2 is spherical with respect to the CD of 1.2 mm. If the aberration is optimized, the jitter will greatly deteriorate depending on the phase. In other words, it shows that when the phase deviates from the ideal state due to a manufacturing error or the like, it is difficult to secure the CD reproduction jitter.
  • the present invention has been made in consideration of such a problem of the conventional optical head, and aims to reduce a change in a jitter value due to a phase state in an intermediate region and expand a range of selection of a phase amount.
  • FIG. 9 (a) is a diagram showing a case where the DV 23a is recorded and reproduced by the objective lens 23.
  • FIG. 9 (a) is a diagram showing a case where the DV 23a is recorded and reproduced by the objective lens 23.
  • FIG. 9 (a) is a diagram showing a case where the DV 23a is recorded and reproduced by the objective lens 23.
  • the luminous flux passing through the central area A1 and the peripheral area A3 becomes a converging spot on the DVD 7a, but the intermediate area A2 The luminous flux passing through is not focused on DVD 7a. That is, since the light beam passing through the intermediate area A2 is not used for recording and reproduction, the efficiency based on the amount of light input to the lens is a normal D
  • FIG. 9B is a diagram showing a case where the objective lens 23 reproduces the CD 7 b.
  • the objective lens 23 reproduces the CD 7 b.
  • the light beam that has passed through the central area A1 and the intermediate area A2 becomes a condensing spot on the CD 7b, but the central area A1 is the DVD 7a
  • Figure 19 (b) shows the focus error signal when playing back the CD 7b with the objective lens 23. Although there is a slight spherical aberration, a pseudo signal is generated in the focus signal due to the spherical aberration. This spurious signal causes a malfunction when the focus is pulled in.
  • An object of the present invention is to improve the light utilization efficiency by considering the above problem of the conventional optical head as a region that can be used for both DVD and CD. It is another object of the present invention to increase the area of the intermediate region without sacrificing light use efficiency and DVD characteristics, to reduce spherical aberration during CD reproduction, and to improve the quality of a focus error signal and the like.
  • the first invention converges a light beam from a light source to a first optical information recording medium having a predetermined thickness and a second optical information recording medium thicker than the first optical information recording medium.
  • the luminous flux converged to is a luminous flux that has passed through the central region and the peripheral region,
  • the light beam converged on the information recording surface of the second optical information recording medium is a light beam that has passed through the intermediate region and the central region,
  • the intermediate region is a lens in which the phase of the light beam passing therethrough is shifted from the phase of the light beam passing through the central region.
  • the second present invention is directed to a position of a light beam passing through an innermost peripheral portion of the intermediate region.
  • the lens according to the first invention wherein a phase is shifted from a phase of a light beam passing through an outermost peripheral portion of the central region.
  • a third aspect of the present invention is the lens according to the second aspect, wherein the phase shift is set so as to delay a quantity satisfying the following (Equation 1).
  • a fourth aspect of the present invention is the lens according to the third aspect, wherein the amount is an amount satisfying the following (Equation 2).
  • the fifth invention converges a light beam from a light source to a first optical information recording medium having a predetermined thickness and a second optical information recording medium having a thickness greater than the first optical information recording medium.
  • the luminous flux converged to is a luminous flux that has passed through the central region and the peripheral region,
  • the light beam converged on the information recording surface of the second optical information recording medium is a light beam that has passed through the intermediate region and the central region,
  • the intermediate region is a lens having a property that spherical aberration is optimal for an optical information recording medium having a thickness greater than that of the second optical information recording medium.
  • a light beam from a light source is converged on a first optical information recording medium having a predetermined thickness and a second optical information recording medium having a thickness greater than the first optical information recording medium.
  • the luminous flux converged to is a luminous flux that has passed through the central region and the peripheral region,
  • the light beam converged on the information recording surface of the second optical information recording medium is a light beam that has passed through the intermediate region and the central region,
  • a part of an intermediate area separating the central area and the peripheral area is a lens formed on a lens surface facing the optical information recording medium.
  • a light beam from a light source is converged on a first optical information recording medium having a predetermined thickness and a second optical information recording medium having a thickness greater than the first optical information recording medium.
  • the luminous flux converged to is a luminous flux that has passed through the central region and the peripheral region,
  • the light beam converged on the information recording surface of the second optical information recording medium is a light beam that has passed through the intermediate region and the central region,
  • the central region is a lens designed such that the phase of the light beam passing through the region is substantially shifted from the phase of the light beam passing through the peripheral region.
  • An eighth aspect of the present invention is the lens according to the seventh aspect, wherein the phase shift is substantially one wavelength.
  • NA numerical aperture of the total light flux passing through the lens
  • NA at the boundary between the central region and the intermediate region is 0.6. a to 0.8 a
  • NA at the boundary between the intermediate region and the peripheral region is 0.7 a to 0.9 a.
  • the thickness of the first optical information recording medium is substantially 0.6 mm, and the thickness of the second optical information recording medium is substantially 1.2 mm.
  • the lens according to the fifth aspect of the present invention wherein the intermediate region has a property that spherical aberration is optimal for an optical information recording medium having a substrate thickness in the following range.
  • the eleventh aspect of the present invention is a lens according to any one of the first to tenth aspects, wherein the lens receives reflected light from the first optical information recording medium or the second optical information recording medium,
  • An optical head characterized by comprising a light receiving element for converting an electric signal.
  • a twelfth aspect of the present invention provides the optical head according to the eleventh aspect of the present invention, wherein the first optical information recording medium and the second optical information recording medium are distinguished from each other, and the optical head is selectively selected from the electric signal.
  • a light beam from a light source is focused on the first optical information recording medium or the second optical information recording medium, and reflected light from the first optical information recording medium or the second optical information recording medium is received. Convert to electrical signals, read information from the electrical signals,
  • the light flux passing through the central area and the peripheral area of the lens is converged on an information recording surface of the first optical information recording medium
  • An optical information recording medium recording / reproducing apparatus for converging a light beam passing through the intermediate area and the central area of the lens on an information recording surface of the second optical information recording medium.
  • the optical head according to the eleventh aspect, wherein the first optical information recording medium and the second optical information recording medium are distinguished from each other, and the electric signal is selectively supplied.
  • the electric signal is selectively supplied.
  • a circuit that reads information from A light beam from a light source is focused on the first optical information recording medium or the second optical information recording medium, and reflected light from the first optical information recording medium or the second optical information recording medium is received.
  • the light flux passing through the central area and the peripheral area of the lens is converged on an information recording surface of the first optical information recording medium
  • a fourteenth aspect of the present invention provides a method for transferring a light beam from a first light source to a first optical information recording medium having a predetermined thickness, from a second light source having a wavelength different from that of the first light source. And a second optical information recording medium having a thickness greater than that of the first optical information recording medium.
  • the light beam converged on the information recording surface of the recording medium is a light beam that has passed through the central area, the intermediate area, and the peripheral area,
  • the light flux converged on the information recording surface of the second optical information recording medium from the second light source is a light flux that has passed through the intermediate region and the central region, and a diffraction grating is provided in the intermediate region. -3 0
  • the diffraction grating in the intermediate region forms a favorable wavefront with respect to the first optical information recording medium by using the same order of diffracted light to form a light beam from the first light source, and
  • the phase of the light beam passing through the intermediate region among the light beams converging on the information recording surface of the second optical information recording medium from the second light source passes through the central region.
  • a seventeenth aspect of the present invention is the lens according to the sixteenth aspect, wherein the phase shift is set so as to be delayed by an amount ⁇ satisfying the following (Equation 1).
  • an eighteenth aspect of the present invention is the lens according to the seventeenth aspect, wherein the amount is an amount satisfying the following (Equation 2).
  • a nineteenth aspect of the present invention is the liquid crystal display device according to any one of the fourteenth to eighteenth aspects, wherein a diffraction grating is provided in a peripheral region far from the central axis.
  • the optical head according to the twentieth aspect wherein the first optical information recording medium and the second optical information recording medium are distinguished from each other, and information is selectively obtained from the electric signal. And a circuit for reading
  • a light beam from a light source is transmitted to the first optical information recording medium or the second optical information recording medium. Focusing on a recording medium, receiving reflected light from the first optical information recording medium or the second optical information recording medium, converting the reflected light into an electric signal, reading information from the electric signal,
  • An optical information recording medium recording / reproducing apparatus for converging a light beam passing through the intermediate area and the central area of the lens on an information recording surface of the second optical information recording medium.
  • a twenty-second aspect of the present invention is the optical head according to the twenty-first aspect, wherein the first optical information recording medium and the second optical information recording medium are distinguished from each other, and selectively from the electric signal.
  • a light beam from a light source is condensed on the first optical information recording medium or the second optical information recording medium, and reflected light from the first optical information recording medium or the second optical information recording medium is received.
  • the light flux passing through the central area and the peripheral area of the lens is converged on an information recording surface of the first optical information recording medium
  • An optical information recording medium recording and reproducing method for converging a light beam passing through the intermediate area and the central area of the lens on an information recording surface of the second optical information recording medium BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 shows (a) and (b): an objective lens according to a first embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows the wavefront on the disc during DVD and CD playback of the embodiment.
  • Fig. 3 shows (a) and (b): the relationship between the corresponding substrate thickness in the intermediate region, the phase relationship between the intermediate region and the central region, and the jitter of the CD reproduction signal in the same embodiment.
  • FIG. 4 shows (a) and (b): an objective lens according to a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 shows the wavefront on the disc during DVD and CD playback according to the embodiment.
  • FIG. 6 shows (a) and (b): an objective lens according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a wavefront on a disc during DVD and CD reproduction according to the third embodiment.
  • Fig. 8 shows the configuration of a conventional optical head optical system.
  • Figure 9 is a diagram for explaining a conventional optical head objective lens.
  • FIG. 7 is a diagram showing a wavefront on a disc when playing a DVD or CD according to the third embodiment.
  • Fig. 8 shows the configuration of a conventional optical head optical system.
  • Figure 9 is a diagram for explaining a conventional optical head objective lens.
  • Figure 10 is a diagram showing the corresponding substrate thickness in the conventional intermediate region and the phase relationship between the intermediate region and the central region.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of an optical head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of an optical head according to the second embodiment of the present invention.
  • 13 is a diagram showing a configuration of an optical system of an optical head according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing an optical configuration of a fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 15 shows (a) and (b): a diagram showing the objective lens of the embodiment.
  • Fig. 16 shows a wavefront on a disc during DVD and CD playback of the embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing an optical configuration according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 18A and 18B are views showing the objective lens according to the embodiment.
  • FIGS. 19 (a) and (b) show force error signals of the conventional example and the embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing an optical configuration of the sixth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 21A and 21B are diagrams showing the objective lens of the same embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram showing a wavefront on a disc when playing a DVD or CD according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of the optical system of the optical head according to the first embodiment of the present invention.
  • the configuration shown in the figure is the same as the configuration of the optical head shown in FIG. 8 of the conventional example. 8 are the same except for the object lens 20, and the same elements as those in FIG.
  • the photodetector 4 of FIG. 11 corresponds to the light receiving element of the optical head of the present invention
  • the reproduction signal circuit 10 of FIG. 11 corresponds to the circuit of the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention.
  • the photodetector 4 is means for receiving the reflected light from the optical disc 7 and converting it into an electric signal.
  • the reproduction signal circuit 10 distinguishes the type of the optical disc 7 and selectively reads information from the electric signal. Circuit.
  • the corresponding substrate thickness of the intermediate region A2 was optimized for a thick disk, that is, a CD having a substrate thickness of 1.2 mm in this case, whereas in the present invention, the corresponding substrate thickness is smaller than that of the CD.
  • Optimized for thicker substrate thickness 1.6 mm In other words, the spherical aberration is optimized for a CD having a substrate thickness of 1.6 mm.
  • Fig. 2 shows the wavefront aberration when the objective lens 20 reproduces a DVD 7a with a substrate thickness of 0.6 mm and a CD 7b with a substrate thickness of 1.2 mm. Between the intermediate area A2, since the base material thickness is optimized to 1.6 mm as described above, there is an aberration even when reproducing the CD 7b having the base material thickness of 1.2mm.
  • Fig. 3 (a) shows the wavefront aberration during CD playback.
  • Fig. 3 (b) shows that the thickness of the lens in the area in contact with the central area A1 of the intermediate area when the corresponding substrate thickness of the intermediate area A2 was changed from 1.2mm to 1.8mm, respectively. It shows the change in phase shift from the center and jitter in CD playback.
  • the thickness of the corresponding substrate should be 1.6 mm in the middle area A2, and the phase of the luminous flux should advance 300 degrees (160 degrees) with respect to the center of the objective lens 20. Is preferred.
  • the corresponding base material thickness of the intermediate region A 2 is set to 1.6 mm as in the present embodiment, rather than setting the corresponding base material thickness of the intermediate region A 2 to 1.2 mm as in the conventional example, By shifting the phase difference, it was possible to reduce deterioration of jitter due to phase shift due to a manufacturing error or the like.
  • phase shift is set so as to delay by a large amount that satisfies the following (Equation 1).
  • the intermediate region has a property that spherical aberration is optimal for an optical information recording medium having a substrate thickness in the following range.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of an optical head according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the configuration shown in the figure is the same as that of the optical head shown in the first embodiment of the present invention.
  • the configuration is the same except for the objective lens 21, and the same components as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 4 is a diagram showing the objective lens 21 according to the second embodiment.
  • the difference between the objective lens 21 of the second embodiment and the objective lens 20 shown in the first embodiment is that, as shown in FIG. Are the second surface, which is the surface facing the substrate, and the corresponding substrate thickness of the intermediate area A2.
  • the intermediate region A2 is set on the first surface side.However, in the present embodiment, by setting the intermediate region A2 on the second surface side having a small curvature, it is necessary to perform glass press forming. In other words, the transition region (a region where the stepped portion must be formed in a shape different from the ideal shape in the production of the molding die, which may cause deterioration of a reproduced signal or the like) can be reduced.
  • the corresponding substrate thickness of the intermediate region A 2 is optimized to a thick disk, that is, the substrate thickness of 1.6 mm in the first embodiment, whereas in the second embodiment, the corresponding substrate thickness is further increased.
  • the base material thickness is optimized to 1.8 mm, and the shape has no step at the boundary between the intermediate area A 2 and the peripheral area A 3.
  • FIG. 5 is a diagram showing a wavefront difference when the objective lens 21 according to the second embodiment reproduces a DVD 7a having a substrate thickness of 0.6 mm and a CD 7b having a substrate thickness of 1.2 mm. It is.
  • the step on the lens is not desirable because it requires processing with a sharp blade. Therefore, either the inner side of the intermediate area A 2 or the outer side It is desirable that the boundary line is connected to the central area A1 or the peripheral area A3 without any step.
  • the bending angle of the mold surface will be 180 or less, and machining can only be performed with an acute angled blade. It is more desirable that the continuous surface has a continuous outside of the central region A2, that is, a boundary with the peripheral region A3.
  • the corresponding substrate thickness of the central region A2 is set to 1.8 mm
  • the outer NA of the central region A2 is set to 0.45
  • the inner NA is set to 0.39.
  • the step between the central area A2 and the peripheral area A3 was eliminated, and that the phase at the lens center could be set at around 300 degrees ideally from the viewpoint of reducing jitter during CD playback.
  • the second embodiment it is possible to apply a method of pressing a glass material, and in particular, it is possible to construct a highly accurate and highly reliable system required for a DVD system.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of an optical head according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the configuration shown in the figure is the same as the configuration of the optical head shown in Embodiment 1 of the present invention except for the objective lens 22, and the same components as those in FIG. And the description is omitted.
  • FIG. 6 is a diagram showing the objective lens 22 of the third embodiment.
  • the point that the objective lens 22 of the third embodiment differs from the objective lens 21 shown in the second embodiment is that the phase of the central region A 1 is different from the DVD wavelength. 1 wavelength (DVD wavelength), which is shifted from the peripheral area A3, that the corresponding substrate thickness of the intermediate area A2 is set to 1.2 mm, and that the intermediate area A2 Outer NA is set to 0.46.
  • the shift means that the wavy line portion S protrudes toward the substrate side and is lifted, as can be seen by comparing FIGS. 4 and 6.
  • the corresponding substrate thickness of the intermediate region A2 is optimized for a thick disk, that is, in this case, the substrate thickness of 1.8 mm.
  • the base material thickness itself is optimized to 1.2 mm.
  • FIG. 7 shows wavefront aberrations when the objective lens 22 of the third embodiment reproduces a DVD 7a having a substrate thickness of 0.6 mm and a CD 7b having a substrate thickness of 1.2 mm.
  • the intermediate region A2 is optimized for a substrate thickness of 1.2 mm, no aberration occurs when reproducing a CD 7b having a substrate thickness of 1.2 mm. Furthermore, in the third embodiment, there is almost no step at the boundary between the intermediate area A2 and the peripheral area A3, and the step between the central area A1 and the intermediate area A2 is smaller than that in the second embodiment. Can be.
  • the step on the lens is not desirable because it requires processing with a sharp blade. Therefore, it is desirable that the boundary line on the inner peripheral side or the outer peripheral side of the intermediate region A2 is connected to the central region A1 or the peripheral region A3 without any step.
  • the corresponding substrate thickness of the intermediate region A2 is from 240 degrees to 300 degrees (from 120 degrees to 160 degrees) when the thickness of the corresponding base material is 1.2 mm.
  • the phase difference between the center area A1 and the peripheral area A3 by shifting the wavefront of the center area A1 by one phase at the DVD wavelength (650 nm).
  • the phase difference at the boundary between the intermediate area A2 and the central area A1 can be reduced to an ideal 300 degrees (1600 degrees) from the viewpoint of reducing jitter during CD playback. (Degree), and it was found that the step in lens molding can be reduced.
  • transition region at the boundary between the central region A 1 and the intermediate region A 2 can be further reduced.
  • the third embodiment it is possible to apply a method of pressing a glass material, and in particular, it is possible to construct a high-precision and high-reliability system required for a DVD system.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an optical system of an optical head according to Embodiment 4 of the present invention.
  • Figure 1 1 of the optical detector 4 corresponds as a light receiving element head to the onset bright light
  • the reproduction signal circuit 1 0 1 1 as a circuit of the optical information recording and reproducing apparatus of the present invention is applicable c
  • the photodetector 4 is means for receiving the reflected light from the optical disc 7 and converting it into an electric signal.
  • the reproduction signal circuit 10 discriminates the type of the optical disc 7 and selectively reads information from the electric signal. It is.
  • the optical configuration of the embodiment of the present invention is significantly different from the conventional example in that a semiconductor laser used for reading differs between when reproducing a DVD 7a and when reproducing a CD 7b.
  • the light beam 2 from the semiconductor laser 1 having a wavelength of 650 nm is focused on the DVD 7a by the objective lens 24, and the reflected light is reflected by the beam splitter 5 and received by the photodetector 4.
  • an optical beam 102 from a semiconductor laser 101 having a wavelength of 780 nm is reflected by a beam splitter 105 to reproduce a DVD 7a.
  • the light is condensed on the CD 7b, and the reflected light is reflected by the beam splitter 5 and received by the photodetector 4.
  • the point that the objective lens 24 of the fourth embodiment shown in FIG. 15 differs from the objective lens 23 shown in the conventional example is an intermediate region A2.
  • the intermediate area A 2 is optimized for a thick disk, that is, a CD having a substrate thickness of 1.2 mm in this case, whereas in the present invention, an aspherical shape provided with a diffraction grating is provided.
  • the DVD 7a is reproduced, that is, when the light beam 2 from the semiconductor laser 1 passes, the wave front that has passed through the diffraction grating is reduced to a substrate thickness of 0.6 mm of the DVD 7a.
  • the CD 7b is reproduced, that is, when the light beam 102 from the semiconductor laser 101 passes, the CD 7b is optimized by the wavelength dependence of the diffraction grating.
  • the substrate thickness is set to be optimized to 1.2 mm.
  • N A in the intermediate region is set to N AO.39 to NA 0.45 similarly to the first to third embodiments of the present invention.
  • Fig. 16 shows the wavefront aberration when the objective lens 24 reproduces a DVD 7a with a substrate thickness of 0.6 mm and a substrate with a thickness of 1.2 mm.
  • the central area A1 and the peripheral area A3 are optimized for the base material thickness of the DVD 7a, and the area of the intermediate area A2 is a laser for the DVD 7a via the diffraction grating as described above.
  • the substrate thickness of DVD 7a is optimized to 0.6 mm at a wavelength of 65 nm, a wavefront free of aberration is obtained over the entire area when playing back DVD 7a.
  • all luminous flux over the entire area is on DVD 7a Since the light is converged, it is possible to increase the light use efficiency at the time of DVD reproduction with respect to the lens 23 of the conventional example.
  • the central area A1 has a slight spherical aberration.
  • the force in the middle area A2 passes through the diffraction grating in the same way as when playing back DVD 7a. Since the base material thickness is optimized to be 1.2 mm, it is possible to minimize aberrations in the entire area where CD 7b is used for reproduction.
  • the step at the boundary between the central area A1 and the intermediate area A2 is about 4 microns, a phase difference of four wavelengths occurs at a wavelength of 650 nm for DVD reproduction, but the wavefront during DVD 7a reproduction. Are set to be continuous without phase difference.
  • phase step setting has an effect of reducing the reproduction signal jitter at the time of reproducing the CD 7b.
  • the light beam that has passed through the peripheral area A3 during CD 7b reproduction has a large spherical aberration and does not contribute to the reproduction signal.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of an optical head according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the configuration shown in the figure is the same as the configuration of the optical head shown in Embodiment 4 of the present invention except for the objective lens 25, and the same components as those in FIG. Description is omitted.
  • FIG. 18 is a diagram showing the objective lens 25 according to the fifth embodiment.
  • the point that the objective lens 25 of the fifth embodiment differs from the objective lens 24 shown in the fourth embodiment is the NA on the inner peripheral side of the intermediate area A2.
  • the NA on the circumference of the intermediate area A2 is set to 0.2.
  • the light flux in the middle area A2 is used for DVD playback. Since the configuration does not contribute, the degree of freedom in setting the NA of the intermediate area A 2 is small from the viewpoint of the reproduction signal quality of the DVD 7 a, whereas in the present invention, the light flux passing through the intermediate area A 2 also contributes to DVD reproduction Therefore, the NA of the intermediate area A 2 can be set freely.
  • FIG. 19 (a) shows a focus error signal according to the embodiment of the present invention.
  • the focus error signal of the conventional example is also shown in FIG. 19 (b). Since the spherical aberration of the central area A1 is reduced, the return of the focus error signal is reduced. This can prevent a malfunction at the time of focusing.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a light head according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the configuration shown in the figure is the same as the configuration of the optical head shown in Embodiment 4 of the present invention except for the objective lens 26, and the same components as those in FIG. Description is omitted.
  • FIG. 21 is a diagram showing the objective lens 26 according to the sixth embodiment.
  • the objective lens 26 of the sixth embodiment differs from the objective lens 24 of the fourth embodiment in that a diffraction grating is also provided in the peripheral intermediate region A3.
  • the diffraction grating in the area A3 around the objective lens 26 forms an optimal wavefront for DVD 7a when the optical beam 2 with a laser wavelength of 650 nm is transmitted during DVD playback.
  • a light beam 102 having a laser wavelength of 780 nm is transmitted during reproduction of a CD, a large spherical aberration is generated for the CD 7b.
  • the central area A1 is optimized for the base material thickness of DVD7a
  • the intermediate area A2 and the peripheral area A3 are for the DVD7a via the diffraction grating as described above. Since the substrate thickness of DVD 7a is optimized to 0.6 mm at a laser wavelength of 650 nm, an aberration-free wavefront can be obtained over the entire area when playing back DVD 7a.
  • the light flux passing through the peripheral area A3 during the reproduction of the CD 7b causes a larger spherical aberration due to the diffraction grating than the lens in the fourth or fifth embodiment of the present invention, and the contribution to the reproduction signal is further reduced. Have been.
  • the central region and the intermediate region can be obtained by setting the corresponding substrate thickness in the intermediate region to 1.6 mm, which is larger than the substrate thickness of the disk, ie, CD, which is larger than 1.2 mm, so that the phase amount is appropriate.
  • the present invention by setting the thickness of the corresponding base material in the intermediate region to 1.8 mm, which is larger than the thickness of the thick disk, ie, CD, of 1.2 mm, the step between the intermediate region and the peripheral region is eliminated.
  • This enables CD optimization in the state where the center area and the middle area are combined, and the CD playback jitter due to the phase shift of the center area.
  • the remarkable effect of facilitating the fabrication of the lens processing die is obtained.
  • a glass material can be manufactured, and high accuracy and high reliability required for a DVD system or the like can be realized.
  • the present invention it is possible to shift the wavefront of the central region by one wavelength (DVD wavelength) from the peripheral region to make the amount of phase difference between the central region and the intermediate region appropriate while minimizing the step in each region.
  • This makes it possible to make glass-pressable DVD and CD compatible lenses even easier.
  • the present invention can reduce the deterioration of the reproduction jitter on an optical disk having a large base material thickness due to a deviation such as a manufacturing error of the amount of phase deviation from the center of the objective lens in the intermediate region.
  • the processing of the mold for processing the objective lens becomes easy, and the life of the mold is extended, so that the cost of the lens can be reduced, or glass can be selected as the lens material. It has the advantage that it can achieve higher system accuracy and higher reliability.
  • a light beam transmitted through the intermediate region can be used for both DVD reproduction and CD reproduction, so that the transmission efficiency during DVD reproduction can be improved. Also, since the NA in the intermediate region can be increased, spherical aberration during CD reproduction can be reduced, and the focus error signal can be improved.

Description

明 細 書 レンズ、 光ヘッ ド、 光情報記録再生装置及び光情報記録媒体記録再 生方法 技術分野
本発明は、 レンズ、 光ヘッ ド、 光ディスク記録再生装置および光ディ スク記録再生方法に関するものである。 背景技術
高密度 ·大容量の記憶媒体として、 ピッ ト状パターンを有する光ディ スクを用いる光メモリ技術は、 ディジタルオーディオディスク、 ビデオ ディスク、 文書ファイルディスク、 さらにはデータファイルなどその応 用が拡大しつつある。
この光メモリ技術では、 情報は微小に絞られた光ビームを介して光ディ スクへ高い精度と信頼性をもつて記録再生される。 この記録再生動作は 、 ひとえにその光学系に依存している。
その光学系の主要部である光へッ ドの基本的な機能は、 回折限界の微 小スポッ トを形成する収束、 前記光学系の焦点制御と トラッキング制御 と、 ピッ ト信号の検出、 に大別される。 これらの機能は、 その目的と用 途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式の組み合わせによつて実現 されている。
一方、 近年、 D V Dと称する高密度 ·大容量の光ディスクが実用化さ れ、 動画のような大量の情報を扱える情報媒体として脚光を浴びている c この D V D光ディスクは従来の光ディスクであるコンパク トディスク （ 以下 C Dと略記する） と比較して記録密度を大きくするために、 情報記 録面でのピッ トサイズを小さく している。
従って DVD光ディスクを記録再生する光へッ ドに於いては、 スポッ ト 径を決定する光源の波長や、 収束レンズの開口数 （Nume r i c a 1 Ap e r t u r e :以下 N Aと略記する） が CDの場合と異なってい る。 因みに、 CDでは、 光源の波長は略 0. 7 8 /i m、 NAは略 0. 4 5であるのに対し、 DVD光ディスクでは光源の波長は略 0. 6 3〜0. 6 5 / m、 NAは略0. 6である。
従って、 CDと DVD光ディスクの 2種類の光ディスクを一つの光ディ スク ドライブで記録再生しようとすると、 2つの光学系を有する光へッ ドが必要になる。
一方、 光ヘッドの小型化、 薄型化、 低コス ト化の要求からは、 CDと D VDの光学系はできる限り共用化する方向にあり、 たとえば、 光源は D VD用の光源を用いて、 収束用レンズだけを、 DVD光ディスク用と C D用の 2種類の収束用レンズを用いたり、 収束用レンズも共用化して N Aだけを DVD光ディスクの時は大きく、 CDの時には小さくするよう に機械的または、 光学的に変えるなどの方式がとられている。
例えば、 特開平 9一 2 1 90 3 5に示されているように、 D VD用に最 適化された集束レンズの一部を輪帯状に CD基材厚に最適化する事によ り、 DVD、 CD互換を実現する方法が提案されている。 以下、 上述し た光へッ ドの内、 上記方式について図面を参照しながら説明する。
図 8は特開平 9— 2 1 903 5に示されている光へッドの光学系の構成 を示すものである。 一般的な光学装置ではこのようにディスク 7と光検 出器 4との間の光経路上に対物レンズ 2 3が備えられ、 ビームスプリ ッ タ 5から分岐された光経路上には光源 1が位置している。 上記発明の光 学装置においては、 前記対物レンズ 2 3は図 9 (a) 、 (b) に示され たように特徴的な形を有する。 対物レンズ 2 3の少なく とも入射面、 あるいは出射面のいずれかに特殊 部 （通常のレンズと異なる部位であり、 後述する周辺領域と、 中央領域 を分ける中間領域の部分） が設けられている。 この特殊部は、 光通路領 域に対する全体有効直径より小さな外径を有する ドーナッツ状または輪 状の中間領域 A 2であり、 中間領域 A 2内側に中央領域 A 1が、 そして 外側に周辺領域 A 3が備えられる。 前記中央領域 A 1 と周辺領域 A 3は 薄い D V D (digital video disk) 7 aに対して曲率が最適化されて おり、 中間領域 A 2の曲率は厚い C D 7 b (compact disk) に対して最 適化されている。
そして、 前記光検出器 4は厚いディスクから情報を再生する際に遠軸領 域に対応する 周辺領域の光が到達されないように、 即ち対物レンズの 中央領域 A 1 と中間領域 A 2にのみ光が到達されうるように設計される ことが望ましい。 従って、 図 9 ( b ) に点線で示されたように厚い C D 7 bを記録再生する場合は、 中央領域 A 1 と中間領域 A 2の領域の光が C D 7 bに集束される。 この際、 近軸領域に対応する中央領域 A 1 の曲 率がたとい薄い D V D 7 aに対して最適化されているとしてもレンズの 中心軸付近の近軸光が通過するので球面収差の発生が少ない。
そして、 D V D 7 aを記録再生する際には光が薄いディスクに最適化さ れた曲率を有する中央領域 A 1 と周辺領域 A 3を通過して薄いディスク 7 aの情報面に焦点を形成する。
前記のような対物レンズ 2 3の中央領域と中間領域とに該当する領域 の開口数を 0 . 4より小さくすれば厚いディスクにも小さなスポッ トを 形成でき、 よって C Dディスクに最適化された大きさのスポッ トを形成 しうる。
しかしながら上記のような従来の構成では、 C Dの光ディスクを記録 再生する場合に中間領域の位相位置によっては情報信号のジッター （時 間軸変動の値） が非常に大きくなるという課題があった。 つまり、 レン ズの製造の誤差、 制約条件、 あるいはジッタ以外の性能 （たとえば、 フ オーカス誤差信号の 0レベルとジッタ最小フォーカス位置の一致度） の 向上のため、 上記中間領域の位相位置が変化した場合の適正なジッタ値 の確保が難しいという課題があった。
また、 従来の特殊部の輪帯部を有する対物レンズにおいては、 輪帯部の 端部に大きな段差が発生し、 温度安定性の良いガラスプレスレンズでの 成形は困難であるので、 もっぱらプラスチックレンズで成形が行われ、 そのため温度変化による収差の変化を考慮して、 レンズの作成および光 へッ ドの設計を行わなければならなかった。
以下図面を参照しながらこれらの課題について説明する。
図 1 0 ( a ) は、 対物レンズ 2 3の N Aが 0 . 6、 中間領域 A 2の内側 の N Aが 0 . 3 9の場合における C D再生時の波面収差を示すグラフで あり、 同図 （b ) は、 中間領域 A 2の中央領域 A 1に対する位相差と C D再生ジッタとの関係をシミュレーションにより算出したグラフである。 中間領域 A 2の位相は、 対物レンズ 2 3の中心部分の位相を基準とした ものであり、 中心部分の位相から中間領域 A 2の位相が遅れる方向を正 としている。
図 1 0からわかるとおり、 中間領域 A 2の対応基材厚を C D基材厚に相 当する 1 . 2 m mとした場合、 つまり中間領域 A 2を、 1 . 2 m mの C Dに対して球面収差が最適となるようにした場合、 その位相によっては 大きくジッタが劣化する。 すなわち、 製作誤差その他で位相が理想状態 からずれた場合に、 C D再生ジッタの確保が困難になるという課題を有 することを示している。
また、 従来の中央輪帯部を有する対物レンズでは、 輪帯部の内周側、 外 周側の双方あるいは、 少なく とも片方に大きな段差が発生し、 温度安定 性の高いガラスレンズで成形しようとした場合、 量産的に成形が困難、 あるいは成形できる形状にしても、 遷移領域 （成形型の製作上段差部が 理想形状から異なった形状にならざるをえない領域であり、 再生信号等 の劣化をまねく要因となり うる。 ） が大きく発生してしまい、 十分な特 性が得られないという課題が発生する。 発明の開示
本発明は、 従来の光ヘッ ドのこの様な課題を考慮し、 中間領域の位相 状態によるジッタ値の変化の低減、 位相量の選択の幅を拡げることを目 的とする。
また、 段差の発生量をおさえ、 温度安定性のよいガラスプレスレンズ での成形を可能とすることを目的とするものである。
さらにまた、 上記のような従来の構成では、 D V Dの光ディスクを記録 再生する場合に中間領域を通過する光束が記録あるいは再生に寄与しな い構成となるため半導体レーザから出射されるレーザ光の利用効率が低 いと言う課題があった。
また、 C D再生時においては内周部の球面収差が補正されないため、 検 出信号の劣化が発生するという課題あった。
以下図面を参照しながらこれらの課題について説明する。
図 9 ( a ) は、 対物レンズ 2 3において D V D 7 aを記録再生する場合 を示す図である。 前述のように D V D 7 aを記録再生する場合は中央領 域 A 1 と周辺領域 A 3の領域を通過した光束が D V D 7 a上の集光スポ ッ トとなるが、 中間領域 A 2の領域を通過した光束は D V D 7 a上には 集光されない。 つまり中間領域 A 2を通過する光束は記録再生に利用さ れないためレンズに投入される光量を基準とした場合の効率が通常の D
V D専用レンズに比べ効率が低下する。 一方、 図 9 ( b ) は、 対物レンズ 2 3において C D 7 bを再生する場合 を示す図である。 前述のように C D 7 bを記録再生する場合は中央領域 A 1 と中間領域 A 2の領域を通過した光束が C D 7 b上の集光スポッ ト となるが、 中央領域 A 1は D V D 7 aを再生するように最適化されてい るため C D 7 bを記録再生する場合 N Aが低いとはいえ若干の球面収差 が発生する。 図 1 9 ( b ) に対物レンズ 2 3にて C D 7 bを再生する場 合のフォーカスエラー信号を示す。 若干の球面収差ではあるがこの球面 収差が原因でフォーカス信号に疑似信号が発生している。 この疑似信号 は、 フォーカスの引き込み時に誤動作の原因となる。
本発明は、 従来の光ヘッ ドのこの様な課題を考慮し、 中間領域を D V D 、 C Dの双方に利用できる領域として光の利用効率を向上させることを 目的とする。 また、 光の利用効率や D V D特性を犠牲にすることなく中 間領域の面積を拡げ C D再生時の球面収差を低減し、 フォーカスエラー 信号等の品質を向上させることを目的とするものである。
また、 第 1の本発明は、 光源からの光束を、 所定の厚みを有する第 1 光情報記録媒体と、 その第 1光情報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報 記録媒体とに、 収束させるための凸状のレンズであって、
前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 央領域と前記周辺領域を通過した光束であり、
前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、
前記中間領域は、 そこを通過する光束の位相が、 前記中央領域を通過す る光束の位相に対してずれているレンズである。
また、 第 2の本発明は、 前記中間領域の最内周部を通過する光束の位 相が、 前記中央領域の最外周部を通過する光束の位相に対してずれてい る第 1の発明に記載のレンズである。
また、 第 3の本発明は、 前記位相のずれは、 下記 （数 1) を満たす△ 量遅れるように設定されている第 2の発明に記載のレンズである。
数 1
240° +m X 360° <Δ< 360° + η X 360° m ：整数， n ： m以上の整数
また、 第 4の本発明は、 前記△量は、 下記 （数 2) を満たす量である ことを特徴とする第 3の発明に記載のレンズ。
数 2
270° +mX 360° <Δ< 330° + η X 360° m ：整数， n ： m以上の整数
また、 第 5の本発明は、 光源からの光束を、 所定の厚みを有する第 1 光情報記録媒体と、 その第 1光情報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報 記録媒体とに、 収束させるための凸状のレンズであって、
前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 央領域と前記周辺領域を通過した光束であり、
前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、
前記中間領域は、 前記第 2光情報記録媒体より厚みが厚い光情報記録媒 体に対して球面収差が最適となる性質を有するレンズである。
また、 第 6の本発明は、 光源からの光束を、 所定の厚みを有する第 1 光情報記録媒体と、 その第 1光情報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報 記録媒体とに、 収束させるための凸状のレンズであって、 前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 央領域と前記周辺領域を通過した光束であり、
前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、
前記中央領域と前記周辺領域とを分ける中間領域の部分が、 前記光情報 記録媒体に面する側のレンズ表面に形成されているレンズである。
また、 第 7の本発明は、 光源からの光束を、 所定の厚みを有する第 1 光情報記録媒体と、 その第 1光情報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報 記録媒体とに、 収束させるための凸状のレンズであって、
前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 央領域と前記周辺領域を通過した光束であり、
前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、
前記中央領域は、 その領域を通過した光束の位相が、 前記周辺領域を通 過した光束の位相に対して実質上ずれるように設計されているレンズで ある。
また、 第 8の本発明は、 前記位相のずれは、 実質上 1波長分である第 7の発明に記載のレンズである。
また、 第 9の本発明は、 前記レンズの通過全光束の開口数 （以下、 N Aと表示する） を a とした場合に、 前記中央領域と前記中間領域の境界 部の前記 N Aが 0 . 6 a〜 0 . 8 aであり、 前記中間領域と前記周辺領 域の境界部の前記 N Aが 0 . 7 a〜0 . 9 aであることを特徴とする第 1から 8の発明のいずれかに記載のレンズである。
また、 第 1 0の本発明は、 前記第 1光情報記録媒体の厚みは実質上 0 . 6 m mであり、 前記第 2光情報記録媒体の厚みは実質上 1 . 2 m mであ つて、
前記中間領域は、 次の範囲の基材厚の光情報記録媒体に対して球面収 差が最適となる性質を有する第 5の発明に記載のレンズである。
1 . 2 m m < 基材厚 ≤ 1 . 8 m m
また、 第 1 1の本発明は、 第 1から 1 0の発明のいずれかに記載のレ ンズと、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録媒体からの 反射光を受光し、 電気信号に変換する受光素子とを備えたことを特徴と する光へッドである。
また、 第 1 2の本発明は、 第 1 1の発明に記載の光ヘッ ドと、 前記第 1光情報記録媒体と前記第 2光情報記録媒体とを区別し、 選択的に前記 電気信号から情報を読みとる回路とを備え、
光源からの光束を、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録 媒体に集光させ、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録媒 体からの反射光を受光して電気信号に変換し、 前記電気信号から情報を 読みとり、
前記レンズの前記中央領域及び前記周辺領域を通過した光束を、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、
前記レンズの前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束を、 前記 第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光情報記録媒体記録再 生装置である。
また、 第 1 3の本発明は、 第 1 1の本発明に記載の光ヘッドと、 前記 第 1光情報記録媒体と前記第 2光情報記録媒体とを区別し、 選択的に前 記電気信号から情報を読みとる回路とを利用して、 光源からの光束を、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録 媒体に集光させ、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録媒 体からの反射光を受光して電気信号に変換し、 前記電気信号から情報を 読みとる光情報記録媒体再生方法であって、
前記レンズの前記中央領域及び前記周辺領域を通過した光束を、 前記 第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、
前記レンズの前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束を、 前記 第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光情報記録媒体記録再 生方法である。
また、 第 1 4の本発明は、 第 1の光源からの光束を、 所定の厚みを有 する第 1光情報記録媒体に、 第 1の光源とは波長が異なる第 2の光源か らの光束を第 1光情報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報記録媒体とに 、 収束させるための凸状のレンズであって、
前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1の光源からの前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束 させる光束は、 前記中央領域と前記中間領域と前記周辺領域を通過した 光束であり、
前記第 2の光源からの前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束さ せる光束は、 前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、 前記中間領域には回折格子が設けられていることを特徴とするレンズで あ -3 0
また、 第 1 5の本発明は、 中間領域の回折格子は同一次数の回折光に よって、 第 1の光源からの光束を第 1光情報記録媒体に対して良好な波 面を形成し、 かつ第 2の光源からの光束を第 2光情報記録媒体にたいし て良好な波面を形成することを特徴とする第 1 4の発明に記載のレンズ である。
また、 第 1 6の本発明は、 前記第 2の光源からの前記第 2光情報記録 媒体の情報記録面上に収束させる光束うち前記中間領域を通過する光束 の位相が、 前記中央領域を通過する光束の位相に対してずれていること を特徴とする第 1 5の発明に記載のレンズである。
また、 第 1 7の本発明は、 前記位相のずれは、 下記 （数 1) を満たす △量遅れるように設定されている第 1 6の発明に記載のレンズである。
数 1
240° +mX 360° く Δ< 360° + η X 360 ° m ：整数， n ： m以上の整数
また、 第 1 8の本発明は、 前記△量は、 下記 （数 2) を満たす量であ ることを特徴とする第 1 7の発明に記載のレンズである。
数 2
270° +mX 360° <Δ< 330° + η X 360° m ：整数， n ： m以上の整数
また、 第 1 9の本発明は、 前記中心軸から遠い周辺領域に回折格子が 設けられているとを特徴とする第 14〜18の発明のいずれかに記載の また、 第 20の本発明は、 第 14から 1 9の発明のいずれかに記載の レンズと、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録媒体から の反射光を受光し、 電気信号に変換する受光素子とを備えたことを特徴 とする光へッ ドである。
また、 第 2 1の本発明は、 第 20の発明に記載の光ヘッ ドと、 前記第 1光情報記録媒体と前記第 2光情報記録媒体とを区別し、 選択的に前記 電気信号から情報を読みとる回路とを備え、
光源からの光束を、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記 録媒体に集光させ、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録 媒体からの反射光を受光して電気信号に変換し、 前記電気信号から情報 を読みとり、
前記レンズの前記中央領域及ぴ前記周辺領域を通過した光束を、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、
前記レンズの前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束を、 前記 第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光情報記録媒体記録再 生装置である。
また、 第 2 2の本発明は、 第 2 1の発明に記載の光ヘッ ドと、 前記第 1光情報記録媒体と前記第 2光情報記録媒体とを区別し、 選択的に前記 電気信号から情報を読みとる回路とを利用して、
光源からの光束を、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記 録媒体に集光させ、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録 媒体からの反射光を受光して電気信号に変換し、 前記電気信号から情報 を読みとる光情報記録媒体再生方法であって、
前記レンズの前記中央領域及び前記周辺領域を通過した光束を、 前記 第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、
前記レンズの前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束を、 前記 第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光情報記録媒体記録再 生方法である。 図面の簡単な説明
図 1は、 （a ) 〜 （b ) ：本発明の実施の形態 1の対物レンズを示す 図
図 2は、 同実施の形態の D V D、 C D再生時のディスク上の波面を示 す図 図 3は、 （a) 〜 （b) ： 同実施の形態の中間領域の対応基材厚と 中間領域と中央領域の位相関係と C D再生信号のジッタとの関係を示す 図
図 4は、 （a) 〜 （b) ：本発明の実施の形態 2の対物レンズを示す 図
図 5は、 同実施の形態の DVD、 CD再生時のディスク上の波面を示 す図
図 6は、 （a) 〜 （b) ：本発明の実施の形態 3の対物レンズを示す 図 7は、 同実施の形態 3の DVD、 CD再生時のディスク上の波面を 示す図
図 8は、 従来の光ヘッ ドの光学系の構成を示す図
図 9は、 従来の光ヘッ ドの対物レンズを説明するための図
図 7は、 実施の形態 3の DVD、 CD再生時のディスク上の波面を示 す図
図 8は、 従来の光ヘッ ドの光学系の構成を示す図
図 9は、 従来の光ヘッ ドの対物レンズを説明するための図
図 1 0は、 従来の中間領域の対応基材厚と中間領域と中央領域の位相 関係を示す図
図 1 1は、 本発明の実施の形態 1の光へッ ドの光学系の構成を示す図 図 1 2は、 本発明の実施の形態 2の光ヘッ ドの光学系の構成を示す図 図 1 3は、 本発明の実施の形態 3の光ヘッ ドの光学系の構成を示す図 図 14は、 本発明の実施の形態 4の光学構成を示す図
図 1 5は、 （a) 〜 （b) ： 同実施の形態の対物レンズを示す図 図 1 6は、 同実施の形態の DVD、 CD再生時のディスク上の波面を 示す図
図 1 7は、 本発明の実施の形態 5の光学構成を示す図 図 1 8は、 （a) 〜 （b) ： 同実施の形態の対物レンズを示す図。 図 1 9は、 （a) 〜 （b) ： 従来例および同実施の形態のフォー力 スエラー信号を示す図。
図 20は、 本発明の実施の形態 6の光学構成を示す図
図 21は、 （a) 〜 （b) ： 同実施の形態の対物レンズを示す図。 図 22は、 同実施の形態の DVD、 CD再生時のディスク上の波面を 示す図 符号の説明
1 半導体レーザ
2 光ビーム
3 コリメーターレンズ
4 光検出器
5 ビームスプリ ッタ
7 a 光ディスク （D VD)
7 b 光ディスク （CD)
20 本発明の実施の形態 1の対物
2 1 本発明の実施の形態 2の対物
22 本発明の実施の形態 3の対物
23 従来の光ヘッ ドの対物レンズ
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態 1)
図 1 1は、 本発明の実施の形態 1の光へッ ドの光学系の構成を示す図 である。 同図に示す構成は、 従来例の図 8で示した光ヘッ ドの構成と対 物レンズ 20を除いては同じであり、 図 8と同一のものについては同一 番号を付して説明を省略する。 なお、 本発明の光ヘッドの受光素子とし て図 1 1の光検出器 4が該当し、 本発明の光情報記録再生装置の回路と して図 1 1の再生信号回路 1 0が該当する。 光検出器 4は、 光ディスク 7からの反射光を受光し電気信号に変換する手段であって、 再生信号回 路 1 0は、 光ディスク 7の種類を区別し選択的に前記電気信号から情報 を読みとる回路である。
ここで、 図 1で示す本実施の形態 1の対物レンズ 20が、 従来例で示し た対物レンズ 2 3と異なる点は、 中間領域 A 2の対応基材厚である。 従 来例では、 中間領域 A 2の対応基材厚は、 厚いディスク、 即ちこの場合 では基材厚 1. 2 mmの CDに最適化されていたのに対して、 本発明で は、 CDよりさらに厚い基材厚 1. 6 mmに最適化されている。 つまり 、 基材厚 1. 6mmの CDに対して球面収差が最適となるようになって いる。
図 2に対物レンズ 20で、 基材厚 0. 6 mmの DVD 7 aおよび基材厚 1. 2mmの CD 7 bを再生する場合の波面収差を示した。 中間領域 A 2の間は、 上述のように基材厚 1. 6 mmに最適化されているため基材 厚 1. 2mmの CD 7 bを再生する場合でも収差をもっている。
一方、 図 3 (a) に、 CD再生時の波面収差をしめす。 また、 図 3 (b ) には中間領域 A 2の対応基材厚を 1. 2mmから 1. 8mmにそれぞ れ変化させた場合に、 中間領域の中央領域 A 1に接する部位の、 レンズ の中心部に対する位相ずれと、 CD再生ジッタとの変化を表した。
これによれば （ 1 ) 中間領域 A 2の対応基材厚を 1. 2mmから 1. 6 mmにすることにより中間領域 A 2の位相ずれによるジッタ変化を低減 できることがわかり、 また、 このシミュレーション結果によれば （2) 中間領域 A 2の対応基材厚が 1. 6 mmの場合、 位相量は 300度遅ら せる、 つまり 60度すすめた状態が CD再生ジッタをもっとも低減する ことができることがわかる。
よって、 中間領域 A 2部は対応基材厚を 1. 6 mmとした上で、 対物レ ンズ 20のレンズ中央部に対して 300度 （一 6 0度） 光束の位相が進 むように設定することが好ましい。
これにより、 従来例のように中間領域 A 2の対応基材厚を 1. 2 mmと するよりも、 本実施の形態のように中間領域 A 2の対応基材厚を 1. 6 mmとし、 位相差をずらすことにより、 製造誤差等による位相ずれによ るジッタの劣化を少なくすることができた。
要するに、 前記位相のずれは、 下記 （数 1) を満たす△量遅れるように 設定されていることが望ましい多。
数 1
240° +mX 3 60° <Δ< 3 60° + η X 36 0 ° m ：整数， n ： m以上の整数
さらには、 前記△量は、 下記 （数 2) を満たす量であることがさらに望 ましい。
数 2
2 70° +mX 3 60° く A< 330° + n X 3 6 0° m ：整数， n ： m以上の整数
また、 前記中間領域は、 次の範囲の基材厚の光情報記録媒体に対して球 面収差が最適となる性質を有することが望ましい。
1. 2 mm < 基材厚 ≤ 1. 8 mm
(実施の形態 2)
図 1 2は、 本発明の実施の形態 2の光ヘッドの光学系の構成を示す図 である。 同図に示す構成は、 本発明の実施の形態 1で示した光ヘッ ドの 構成と対物レンズ 2 1を除いては同じであり、 図 1 1 と同一のものにつ いては同一番号を付して説明を省略する。 図 4は本実施の形態 2の対物 レンズ 2 1を示す図である。
ここで、 本実施の形態 2の対物レンズ 2 1が、 実施の形態 1で示した対 物レンズ 2 0と異なる点は、 図 4に示すように、 中間領域 A 2の設定さ れている面が、 基板に対面する側の面である第 2面である点と、 中間領 域 A 2の対応基材厚である。
実施の形態 1では、 中間領域 A 2が第 1面側に設定されていたが、 本実 施の形態では曲率の小さい第 2面側に設定することにより、 ガラスプレ ス成形をする際に必要となる遷移領域 （成形型の製作上段差部が理想形 状から異なった形状にならざるをえない領域であり、 再生信号等の劣化 をまねく要因となり うる。 ） を少なくすることができる。
また、 中間領域 A 2の対応基材厚は、 厚いディスク、 即ち実施の形態 1 においては基材厚 1 . 6 m mに最適化されていたのに対して、 本実施の 形態 2では、 さらに厚い基材厚 1 . 8 m mに最適化され、 中間領域 A 2 と周辺領域 A 3との境界に段差がない形状となっている。
図 5は、 本実施の形態 2による対物レンズ 2 1で、 基材厚 0 . 6 m mの D V D 7 aおよび基材厚 1 . 2 m mの C D 7 bを再生する場合の波面収 差を示す図である。
対物レンズを成形するためには、 プラスチック材料を射出成形するかあ るいは、 プラスチック材料またはガラス材料を熱プレス加工するのが、 一般的である。 いずれの場合も、 金型を用いて加工するため金型の加工 の容易さ、 あるいは金型の寿命がレンズそのもののコス トを左右する重 要な要因となる。
金型加工上、 レンズの段差は鋭利な刃物での加工を必要とするため、 望 ましくない。 そのため中間領域 A 2の内周側、 あるいは外側いずれか境 界線が、 中央領域 A 1あるいは周辺領域 A 3と段差なくつながっている ことが望ましい。
さらに、 加工刃物の形状を考慮すると中央領域 A 1 と中央領域 A 2を連 続にした場合でも、 金型面の折れ角度は 1 8 0以下になってしまい鋭角 な刃物でなければ加工できないため、 連続面は、 中央領域 A 2の外側、 つまり周辺領域 A 3との境界が連続なのがさらに望ましい。
発明者の設計では、 中央領域 A 2の対応基材厚を 1 . 8 m mとし、 中央 領域 A 2の外側の N Aを 0 . 4 5、 内側の N Aを 0 . 3 9とする事によ り、 中央領域 A 2と周辺領域 A 3との段差をなく し、 かつレンズ中心部 の位相を C D再生時のジッタ低減から理想的な 3 0 0度付近にできるこ とがわかった。
そのような設計では、 さらに中央領域 A 2のと中央領域 A 1の境界部に 遷移領域を設ける必要があるが、 再生信号品質に対して影響を与えない レベルであり、 ガラス材料を成形することができる金型が製作可能とな つた。
本実施の形態 2を用いることにより、 ガラス材料をプレス加工するェ 法を適用することが可能となり、 特に D V Dシステムで求められる高精 度、 高信頼性のシステムを構築することが可能となる。
(実施の形態 3 )
図 1 3は、 本発明の実施の形態 3の光ヘッドの光学系の構成を示す図 である。 同図に示す構成は、 本発明の実施の形態 1で示した光ヘッ ドの 構成と対物レンズ 2 2を除いては同じであり、 図 1 1 と同一のものにつ いては同一番号を付して説明を省略する。 図 6は、 本実施の形態 3の対 物レンズ 2 2を示す図である。
ここで、 本実施の形態 3の対物レンズ 2 2が、 実施の形態 2で示した対 物レンズ 2 1 と異なる点は、 中央領域 A 1の位相が D V Dの波長に対し て 1波長 （DVD波長） 、 周辺領域 A3に対してずれていること、 また 、 中間領域 A 2の対応基材厚が 1. 2 mmに設定されていること、 およ び中間領域 A 2の外側 N Aが 0. 46に設定されていることである。 ここでずれているとは、 図 4と図 6とを比較すればわかるように、 波線 部 Sが基板側へせり出し、 持ち上がつていることを意味する。
実施の形態 2では、 中間領域 A 2の対応基材厚は、 厚いディスク、 即ち この場合では基材厚 1. 8 mmに最適化されていたのに対して、 本実施 の形態では、 CDの基材厚そのものの基材厚 1. 2 mmに最適化されて いる。
図 7に、 本実施の形態 3の対物レンズ 22によって、 基材厚 0. 6 mm の DVD 7 aおよび基材厚 1. 2 mmの CD 7 bを再生する場合の波面 収差を示した。
中間領域 A 2は、 基材厚 1. 2 mmに最適化されているため基材厚 1. 2mmの CD 7 bを再生する場合、 収差が発生しない。 さらに、 本実施 の形態 3では、 中間領域 A 2と周辺領域 A 3との境界に段差がほとんど ない上に、 中央領域 A 1と中間領域 A 2との段差が、 上記実施の形態 2 より小さくすることができている。
対物レンズを成形するためには、 プラスチック材料を射出成形するかあ るいは、 プラスチック材料またはガラス材料を熱プレス加工するのが、 一般的である。 いずれの場合も、 金型を用いて加工するため金型の加工 の容易さ、 あるいは金型の寿命がレンズそのもののコス トを左右する重 要な要因となる。
金型加工上、 レンズの段差は鋭利な刃物での加工を必要とするため、 望 ましくない。 そのため中間領域 A2の内周側、 あるいは外側いずれか境 界線が、 中央領域 A 1あるいは周辺領域 A3と段差なくつながっている ことが望ましい。 発明者のシミュレーションでは、 中間領域 A 2の対応基材厚を 1 . 2 m mの場合 2 4 0度から 3 0 0度 （一 1 2 0度から一 6 0度） とすること により、 C Dジッタが低減できることがわかったため、 中央領域 A 1の 波面を D V Dの波長 （6 5 0 n m) で 1位相ずらすことにより中間領域 A 2と周辺領域 A 3との段差をなく した上に、 かつ中間領域 A 2の外側 N Aを0 . 4 6にすることにより、 中間領域 A 2と中央領域 A 1 との境 界の位相差を C D再生時のジッタ低減から理想的な 3 0 0度 （一 6 0度 ) 付近に設定しかつ、 レンズ成形上の段差を少なくすることができるこ とがわかった。
これにより、 中央領域 A 1 と中間領域 A 2の境界の遷移領域をさらに小 さくすることができる。
本実施の形態 3を用いることによりガラス材料をプレス加工する工法を 適用することが可能となり、 特に D V Dシステムで求められる高精度、 高信頼性のシステムを構築することが可能となる。
(実施の形態 4 )
図 1 4は、 本発明の実施の形態 4の光へッドの光学系の構成を示す図で ある。 同図に示す構成のうち従来例の図 8で示した光へッ ドの構成機能 が同一のものについては同一番号を付して説明を省略する。 なお、 本発 明の光へッドの受光素子として図 1 1の光検出器 4が該当し、 本発明の 光情報記録再生装置の回路として図 1 1の再生信号回路 1 0が該当する c 光検出器 4は、 光ディスク 7からの反射光を受光し電気信号に変換する 手段であって、 再生信号回路 1 0は、 光ディスク 7の種類を区別し選択 的に前記電気信号から情報を読みとる回路である。
なお、 本発明の形態の光学構成は D V D 7 aを再生する場合と、 C D 7 bを再生する場合で読みとりに用いる半導体レーザが異なると言う点で 従来例と大きく異なる。 すなわち、 D V D 7 aを再生する場合には、 従 来例同様、 6 50 nmの波長を有する半導体レーザ 1からの光ビーム 2 が対物レンズ 24で DVD 7 aに集光され、 反射光がビームスプリ ッタ 5で反射し光検出器 4で受光される。 それに対して、 CD 7 bを再生す る場合には、 780 nmの波長を有する半導体レーザ 1 0 1からの光ビ ーム 1 0 2がビームスプリッタ 1 0 5で反射し、 DVD 7 aを再生する 光ビーム 2と同様、 CD 7 bに集光され、 反射光がビームスプリ ッタ 5 で反射し光検出器 4で受光される。
ここで、 図 1 5で示す本実施の形態 4の対物レンズ 24が、 従来例で示 した対物レンズ 2 3と異なる点は、 中間領域 A2である。 従来例では、 中間領域 A 2は、 厚いディスク、 即ちこの場合では基材厚 1. 2 mmの CDに最適化されていたのに対して、 本発明では、 回折格子が設けられ た非球面形状になっており、 回折格子を通過した波面は、 DVD 7 aを 再生する場合、 すなわち半導体レーザ 1からの光ビーム 2が通過した場 合には、 DVD 7 aの基材厚 0. 6 mmに対して最適化されるように設 定され、 CD 7 bを再生する場合、 すなわち半導体レーザ 1 0 1からの 光ビーム 1 02が通過した場合には、 回折格子の波長依存性により CD 7 bの基材厚 1. 2 mmに最適化されるように設定されている。
なお、 中間領域の N Aは、 本発明の実施の形態 1〜3と同様 N AO. 3 9〜NA0. 4 5に設定されている。
図 1 6に対物レンズ 24で、 基材厚 0. 6 mmの DVD 7 aおよび基材 厚 1. 2mmのを再生する場合の波面収差を示した。 DVD 7 a再生時 には中央領域 A 1および周辺領域 A3は DVD 7 aの基材厚に最適化され 、 中間領域 A 2の領域は、 上述のように回折格子を介して DVD 7 a用 レーザ波長 6 5 0 n mにおいて D VD 7 aの基材厚 0. 6 mmに最適化 されているため、 DVD 7 a再生時には、 全領域にわたって収差のない 波面が得られる。 また、 全領域にわたってすべての光束が DVD 7 aに 対して収束されるため、 従来例のレンズ 23に対して DVD再生時の光 利用効率を大きくすることが可能である。
一方、 CD 7 b再生時には中央領域 A 1は、 若干の球面収差が発生する 力 中間領域 A2の領域は DVD 7 a再生時同様に回折格子を介して C D 7 b用レーザ 780 nmにおいて CD 7 bの基材厚 1. 2 mmに最適 化されているため、 CD 7 bを再生に用いる領域全体の収差は少なく抑 えることが可能となる。 また、 中央領域 A 1と中間領域 A 2の境界部の 段差は 4ミクロン程度にすることにより D VD再生用の波長 650 n m では 4波長分の位相段差が発生するが、 DVD 7 a再生時には波面が位 相差なく連続するようにし設定している。
この境界部段差設定により CD再生時には波長の違いにより中央領域 A 1と中間領域 A 2の境界部の位相段差が一 1 00度 （260度） 程度尾 発生する。 この位相段差設定については本発明第 3の実施形態 tと同様 、 CD 7 b再生時の再生信号ジッタを低減させる効果がある。 なお、 C D 7 b再生時の周辺領域 A3を通過した光束はは大きな球面収差が発生し 再生信号には寄与しない。
(実施の形態 5)
図 1 7は、 本発明の実施の形態 5の光ヘッドの光学系の構成を示す図で ある。 同図に示す構成は、 本発明の実施の形態 4で示した光ヘッ ドの構 成と対物レンズ 25を除いては同じであり、 図 14と同一のものについ ては同一番号を付して説明を省略する。 図 1 8は、 本実施の形態 5の対 物レンズ 25を示す図である。
ここで、 本実施の形態 5の対物レンズ 25が、 実施の形態 4で示した対 物レンズ 24と異なる点は、 中間領域 A2の内周側の NAである。 対物 レンズ 25においては中間領域 A 2の內周側の NAは 0. 2に設定され ている。 従来例においては、 中間領域 A 2の領域の光束が DVD再生に 寄与しない構成のため DVD 7 aの再生信号品質の観点から中間領域 A 2の N Aの設定の自由度が少ないのに対して本発明では中間領域 A 2を 通過した光束も DVD再生に寄与する構成のため自由に中間領域 A 2の N Aを設定することができる。
中間領域の内周側の NAを小さく設定することにより、 CD7 b再生時 の中央領域 A 1の球面収差を低減することが可能となる。 この中央領域 A 1の球面収差の低減は、 CD 7 b再生時 jのフォーカスエラー信号の 改善効果がある。 図 1 9 (a) に本発明の実施の形態のフォーカスエラ 一信号を示した。 比較のために従来例の場合のフォーカスエラー信号も 図 1 9 (b) に示しが、 中央領域 A 1の球面収差が低減されるためフォ 一カスエラー信号の折り返しが低減されている。 これは、 フォーカス引 き込み時の誤動作を防ぐことができる。
(実施の形態 6)
図 20は、 本発明の実施の形態 6の光へッ ドの光学系の構成を示す図で ある。 同図に示す構成は、 本発明の実施の形態 4で示した光ヘッ ドの構 成と対物レンズ 26を除いては同じであり、 図 14と同一のものについ ては同一番号を付して説明を省略する。 図 21は、 本実施の形態 6の対 物レンズ 26を示す図である。
ここで、 本実施の形態 6の対物レンズ 26が、 実施の形態 4で示した対 物レンズ 24と異なる点は、 周辺中間領域 A3にも回折格子が設けられ ていることである。 ただし、 DVD 7 a再生時、 対物レンズ 26の周辺 領域 A 3の回折格子は、 D VD再生時のレーザ波長 650 nmの光ビ一 ム 2が透過した場合 DVD 7 aにたいして最適な波面を形成するように 設定されているが、 CD再生時のレーザ波長 780 nmの光ビーム 1 0 2が透過した場合には、 CD 7 bにたいして大きな球面収差が発生する ように設定されている。 図 22に対物レンズ 26で、 基材厚 0. 6 mmの DVD 7 aおよび基材 厚 1. 2mmのを再生する場合の波面収差を示した。 DVD7 a再生時 には中央領域 A 1は DVD 7 aの基材厚に最適化され、 中間領域 A 2お よび周辺領域 A3はの領域は、 上述のように回折格子を介して DVD 7 a 用レーザ波長 650 nmにおいて D VD 7 aの基材厚 0. 6 mmに最適 化されているため、 DVD 7 a再生時には、 全領域にわたって収差のな い波面が得られる。
また、 全領域にわたってすべての光束が DVD 7 aに対して収束される ため、 従来例のレンズ 23に対して DVD再生時の光利用効率を大きく することが可能である。 一方、 CD 7 b再生時には中央領域 A 1は、 若 干の球面収差が発生するが、 中間領域 A 2の領域は DVD 7 a再生時同 様に回折格子を介して CD 7 b用レーザ 780 nmにおいて CD 7 bの 基材厚 1. 2mmに最適化されているため、 CD 7 bを再生に用いる領 域全体の収差は少なく抑えることが可能となる。 なお、 CD 7 b再生時 の周辺領域 A3を通過した光束は回折格子により本発明の実施の形態 4， あるいは 5の場合のレンズよりさらに大きな球面収差が発生し再生信号 への寄与度はさらに低減されている。
本発明によれば、 中間領域の対応基材厚を厚いディスク即ち CDの基 材厚 1. 2 mmより厚い 1. 6 mmにして位相量を適切な量にすること により、 中央領域と中間領域をあわせた状態で CDに最適化することに より、 中間領域の位相ずれによる CD再生ジッタの劣化を低減する顕著 な効果が得られる。
また、 本発明によれば、 中間領域の対応基材厚を厚いディスク即ち C Dの基材厚 1. 2 mmより厚い 1. 8 mmにすることにより、 中間領域 と周辺領域の段差をなく した上で、 中央領域と中間領域をあわせた状態 での CD最適化が可能となり、 中央領域の位相ずれによる CD再生ジッ タの劣化を低減する顕著な効果とともにレンズ加工金型の作製が容易と なる顕著な効果が得られる。 特に、 本発明によれば、 ガラス材料による 作製が可能となり D V Dシステム等に求められる高精度、 高信頼性が可 能となる。
本発明によれば、 中央領域の波面を周辺領域と 1波長 （D V D波長） ずらすことにより中央領域と中間領域の位相差量を適切な量にしつつ、 各領域の段差を非常に小さくすることが可能となりガラスプレス可能な D V D、 C D互換レンズがさらに容易となる。 産業上の利用可能性
以上述べたところから明らかなように本発明は、 中間領域の対物レン ズ中央部に対する位相ずれ量の製作誤差等のずれによる、 厚い基材厚の 光ディスクでの再生ジッタの劣化を低減できる。
また、 本発明によると、 対物レンズ加工用金型の加工が容易になり、 ま た金型の寿命が延びることにより レンズのコス トを低減、 あるいはレン ズ材料にガラスを選ぶことが可能となり、 システムの高精度化、 高信頼 性かが可能になるという長所を有する。
また、 本発明は、 中間領域を透過する光束を D V D再生時、 C D再生時 双方に用いることができるため D V D再生時の透過効率を向上させるこ とができる。 また、 中間領域の N Aを広げることができるため C D再生 時の球面収差を低減する事ができ、 フォーカスエラー信号の改善が可能 となる。
また、 周辺領域にも回折格子を設けることにより C D再生時の外周光の 迷光をさらに低減できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 光源からの光束を、 所定の厚みを有する第 1光情報記録媒体と 、 その第 1光情報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報記録媒体とに、 収 束させるための凸状のレンズであつて、
前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 央領域と前記周辺領域を通過した光束であり、
前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、
前記中間領域は、 そこを通過する光束の位相が、 前記中央領域を通過す る光束の位相に対してずれているレンズ。
2. 前記中間領域の最內周部を通過する光束の位相が、 前記中央領 域の最外周部を通過する光束の位相に対してずれている請求項 1記載の
3. 前記位相のずれは、 下記 （数 1) を満たす△量遅れるように設 定されている請求項 2記載のレンズ。
数 1
240° +mX 360° <Δ< 360° + η X 360 ° m ：整数， n ： m以上の整数
4. 前記△量は、 下記 （数 2) を満たす量であることを特徴とする 請求項 3記載のレンズ。
数 2
270° +m X 360° <Δ< 330° + η Χ 360° m ：整数， n ： m以上の整数
5. 光源からの光束を、 所定の厚みを有する第 1光情報記録媒体と 、 その第 1光情報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報記録媒体とに、 収 束させるための凸状のレンズであって、
前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 央領域と前記周辺領域を通過した光束であり、
前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、
前記中間領域は、 前記第 2光情報記録媒体より厚みが厚い光情報記録媒 体に対して球面収差が最適となる性質を有するレンズ。
6 . 光源からの光束を、 所定の厚みを有する第 1光情報記録媒体と 、 その第 1光情報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報記録媒体とに、 収 束させるための凸状のレンズであって、
前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 央領域と前記周辺領域を通過した光束であり、
前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、
前記中央領域と前記周辺領域とを分ける中間領域の部分が、 前記光情報 記録媒体に面する側のレンズ表面に形成されているレンズ。
7 . 光源からの光束を、 所定の厚みを有する第 1光情報記録媒体と 、 その第 1光情報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報記録媒体とに、 収 束させるための凸状のレンズであつて、
前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 央領域と前記周辺領域を通過した光束であり、
前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光束は、 前記中 間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、
前記中央領域は、 その領域を通過した光束の位相が、 前記周辺領域を通 過した光束の位相に対して実質上ずれるように設計されているレンズ。
8. 前記位相のずれは、 実質上 1波長分である請求項 7記載のレン ズ。
9. 前記レンズの通過全光束の開口数 （以下、 NAと表示する） を a とした場合に、 前記中央領域と前記中間領域の境界部の前記 N Aが 0. 6 a〜0. 8 aであり、 前記中間領域と前記周辺領域の境界部の前記 N Aが 0. 7 a〜0. 9 aであることを特徴とする請求項 1から 8のいず れかに記載のレンズ。
1 0. 前記第 1光情報記録媒体の厚みは実質上 0. 6mmであり、 前 記第 2光情報記録媒体の厚みは実質上 1. 2 mmであって、
前記中間領域は、 次の範囲の基材厚の光情報記録媒体に対して球面収 差が最適となる性質を有する請求項 5記載のレンズ。
1. 2 mm < 基材厚 ≤ 1. 8 mm
1 1. 請求項 1から 1 0のいずれかに記載のレンズと、 前記第 1光情 報記録媒体または前記第 2光情報記録媒体からの反射光を受光し、 電気 信号に変換する受光素子とを備えたことを特徴とする光へッ ド。
1 2. 請求項 1 1記載の光ヘッ ドと、 前記第 1光情報記録媒体と前記 第 2光情報記録媒体とを区別し、 選択的に前記電気信号から情報を読み とる回路とを備え、
光源からの光束を、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録 媒体に集光させ、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録媒 体からの反射光を受光して電気信号に変換し、 前記電気信号から情報を 読みとり、
前記レンズの前記中央領域及び前記周辺領域を通過した光束を、 前記第
1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、
前記レンズの前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束を、 前記 第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光情報記録媒体記録再 生装置。
1 3 . 請求項 1 1記載の光ヘッ ドと、 前記第 1光情報記録媒体と前記 第 2光情報記録媒体とを区別し、 選択的に前記電気信号から情報を読み とる回路とを利用して、
光源からの光束を、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録 媒体に集光させ、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録媒 体からの反射光を受光して電気信号に変換し、 前記電気信号から情報を 読みとる光情報記録媒体再生方法であって、
前記レンズの前記中央領域及び前記周辺領域を通過した光束を、 前記 第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、
前記レンズの前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束を、 前記 第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光情報記録媒体記録再 生方法。
1 4 . 第 1の光源からの光束を、 所定の厚みを有する第 1光情報記録 媒体に、 第 1の光源とは波長が異なる第 2の光源からの光束を第 1光情 報記録媒体より厚みが厚い第 2光情報記録媒体とに、 収束させるための 凸状のレンズであって、
前記光束の中心軸に近い中央領域と、 前記中心軸から遠い周辺領域と 、 前記中央領域と前記周辺領域の中間に位置する中間領域とを備え、 前記第 1の光源からの前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束 させる光束は、 前記中央領域と前記中間領域と前記周辺領域を通過した 光束であり、
前記第 2の光源からの前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束さ せる光束は、 前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束であり、 前記中間領域には回折格子が設けられていることを特徴とするレンズ。
1 5. 中間領域の回折格子は同一次数の回折光によって、 第 1の光源 からの光束を第 1光情報記録媒体に対して良好な波面を形成し、 かつ第 2の光源からの光束を第 2光情報記録媒体にたいして良好な波面を形成 することを特徴とする請求項 1 4記載のレンズ。
1 6. 前記第 2の光源からの前記第 2光情報記録媒体の情報記録面上 に収束させる光束うち前記中間領域を通過する光束の位相が、 前記中央 領域を通過する光束の位相に対してずれていることを特徴とする請求項 1 5記載のレンズ。
1 7. 前記位相のずれは、 下記 （数 1 ) を満たす△量遅れるように設 定されている請求項 1 6記載のレンズ。
数 1
24 0° +mX 3 60° <Δ< 3 6 0° + η X 3 6 0 ° m：整数， n ： m以上の整数
1 8. 前記△量は、 下記 （数 2) を満たす量であることを特徴とする 請求項 1 7記載のレンズ。
数 2
2 7 0° +mX 3 60° <Δ< 3 3 0° + η X 3 60 ° m ：整数， n ： m以上の整数
1 9. 前記中心軸から遠い周辺領域に回折格子が設けられているとを 特徴とする請求項 1 4〜 1 8のいずれかに記載のレンズ。
20. 請求項 1 4から 1 9のいずれかに記載のレンズと、 前記第 1光 情報記録媒体または前記第 2光情報記録媒体からの反射光を受光し、 電 気信号に変換する受光素子とを備えたことを特徴とする光へッ ド。
2 1 . 請求項 2 0記載の光ヘッ ドと、 前記第 1光情報記録媒体と前記 第 2光情報記録媒体とを区別し、 選択的に前記電気信号から情報を読み とる回路とを備え、
光源からの光束を、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記 録媒体に集光させ、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録 媒体からの反射光を受光して電気信号に変換し、 前記電気信号から情報 を読みとり、
前記レンズの前記中央領域及び前記周辺領域を通過した光束を、 前記第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、
前記レンズの前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束を、 前記 第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光情報記録媒体記録再 生装置。
2 2 . 請求項 2 1記載の光ヘッ ドと、 前記第 1光情報記録媒体と前記 第 2光情報記録媒体とを区別し、 選択的に前記電気信号から情報を読み とる回路とを利用して、
光源からの光束を、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記 録媒体に集光させ、 前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記録 媒体からの反射光を受光して電気信号に変換し、 前記電気信号から情報 を読みとる光情報記録媒体再生方法であって、
前記レンズの前記中央領域及び前記周辺領域を通過した光束を、 前記 第 1光情報記録媒体の情報記録面上に収束させ、
前記レンズの前記中間領域及び前記中央領域を通過した光束を、 前記 第 2光情報記録媒体の情報記録面上に収束させる光情報記録媒体記録再 生方法。
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