WO2005006321A1 - 光ピックアップ用レンズ装置及びそれを用いた情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

光ピックアップ用レンズ装置は、光源側から順に、光源から放射された光束の光軸の方向に沿って移動可能に保持され、光束を平行光もしくは所定の収束又は発散光に変換するコリメート手段と、コリメート手段から放射された光束を透過する収差補正素子と、開口数が０．８以上であり、収差補正素子から出射した光束を前記情報記録媒体上に集光してスポットを形成する対物レンズ素子とを備える。収差補正素子と対物レンズ素子とは、情報記録媒体のトラッキングを行うために、前記光軸に直交する方向に一体的に保持されており、所定の条件を満足する。

Description

明細書 光 ピ V ク ァ ッ プ用 レ ンズ 及びそれを用 いた情報記録再 生装

置 技術分野

本発明 は 、 光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置に関 し 、 特定的 に は 、 3 9 0 n mか ら 4 2 0 n mの波長の光束を用 いた D

V D ( D] i-gi tal Vers at ile ！ Disk) ：装置ゃ コ ン ピ ュ 夕 用 の 光記録装置等の高密 記録が可能な光情報記録装置に適用 さ れる光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置に関する また 、 本発 明は 、 上記光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置を備える情報記録 再生装 に関する

置 背 技術

従来 、 光 ピ ッ ク ァ V プ用 レ ンズ装 は、 光源の波長が 6

5 0 n m以上で 、 対物 レ ンズ素子の開 口 数が N A = 0 - 6 程度で用 い ら れていたので 、 軸上色収差や倍率色収差によ る ス ポ ッ のずれ里は問題にな ら ない程度であ た

と ろ が 、 近年 、 情報記録媒体の大容量化に伴い 、 光情 報記録衣置にお ける光源の 波長化 と高 N A化 (開 Π 数 ) が進展 してい る こ のよ う な短波長領域では レ ンズ素子等 の光学材料の分散が非常に大き いため、 わずかな光束の波 長の 化によ Ό 、 光学材料の屈折率が大き く 変化する し たが て 、 近年の光 ピ ッ ク ァ ッ プ レ ンズ装置は 、 色収差の 補正 を老虜する必 があ た 特に、 D V D レ ―ダ等で現在普及 してい る D V D 士 R w等の光情報記録衣置は、 媒質の相変化を利用 して情報の 記録及び消去を行 う ので、 情報を さ込むあ る いは消去す る 際の光 フ と 、 き込まれた情報を み取る 際の光パ フ一 と を異な ら せてい る のため 、 相転移型の媒体を用 い る光情報記録装置は 、 L録又は消去 と 、 再生 と の切 Ό 替 え に際 し光源が放射する光束の波長が大さ < 変化する と が原理的に避け ら れない。

したが て 、 相転移型の媒体を用 い る光情報記録装置は

ヽ ―

、 光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ .ノス装置の色収差補正が重要な 題 となつ てい る 相転移型の媒体を用 い る光 ピ V ク ァ ッ プ装 置におい て 、 レ ンズ装置の色収差 を補正 し な い場 口 、 光源 が放射する 波長の変化によ 急激な焦ハ占、、位置亦動が生 じ 、 フ ォ ―力 ス制御が行われな < なる可能性がめ る か ら でめ る 従来 、 れ ら の色収差 を抑える ため に 、 特開 昭 6 4 ― 1

9 3 1 6 号公報 、 特開平 7 ― 2 9 4 7 0 7 号公報及び特開 平 1 1 一 3 3 7 8 1 8 号公報 に記載さ れた よ う に対物 レ ン ズ素子に色収差補正機能 を持たせる技術 、 光源 と対物 レ ン ズ素子 と の間 に配置 される U メ レ ンズに色収差補正 機能 を持たせる技 、 光路中 に別途色収差補正素子を揷入 し 、 色収差 を過剰補正 に して対物 レ ンズ素子の色収差をキ ャ ンセルさせる技術 が提案さ れてい る 発明 の開示

しか しなが ら 、 従来の色収差補正 を実現する 各 成は 、 ス ポ ッ ト径が非常に小さ く 、 ト ラ ッ ク 幅 も非常に狭い高密 度記録の情報記録媒体の光 ピ ッ ク ア ッ プ用 レ ンズ装置にお いては不充分な も のであ っ た。

本 明 の 目 的は 、 大きな色収差補正 能を持ち つ 、 安 定 した 卜 ラ ッ キ ングが可能な光学 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装 及びそれを用 いた情報記 再生装 を提供する とであ 置 上記 的の一つは 、 以下の光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ衣置 によ Ό 達成さ れる 光源か ら放射さ れた 3 9 0 n mか ら 4

2 0 n mの波長域の光束を情報記録媒体上 に集光 してス ポ を形成する し と によ り 、 情報の み出 し 、 込み 、 消 去の内の少な < と も一つ を行 ぅ 光 ピ ッ ク ァ V プ装置 に用 い ら れる光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置でめ て 、 光源側か ら 順に 、 光源か ら 放射さ れた光束の光軸の方向 に沿つ て移動 可能に保持さ れ 、 光束を平行光 も し < は所定の.収束又は発 散光に変換する リ メ 一 手段 と 、 リ メ 一 手段か ら 放 射さ れた光束を透過する収差補正素子 と 、 開 □数が 0 - 8 以上であ り 、 収差補正素子か ら 出射 した光束を情報記録媒 体上に集光 してスポ ッ 卜 を形成する対物 レ ンズ素子 と を備 え 、 収差補正素子 と対物 レ ンズ素子 と は 、 報記録媒体の 卜 ラ ッ キ ン グを行 う ため に 、 光軸 に直交する方向に一体的 に保持さ れてお 、 以下の条件を満足する

一 0 • 1 < C A t ≤ 0 . 1 - - ( 1 )

― 2 0 C A f 2 0 - - ( 2 )

― 2 0 < C A mく 0 - - ( 3 )

0 2 5 θ f <: 0 . 2 5 - - ( 4 ) ― 0 • 7 5 Θ mく 0 • 7 5 • * ( 5 )

但 し 、

C A t • 全光学系の軸上色収差 C m / n m ]

C A f - メ一 卜手段の軸上色収差 [ U- m / n m ]

C A m • 収差補正素子の軸上色収差 [ n m / n m ]

Θ f • U メ h手段の 出射光束の単位波長当た り の角 度 化虽 [ m i n / n m ]

Θ m - 収差補正素子の出射光束の単位波長当 た Ό の角度 変化虽 [ m i n / n m ]

であ る

好ま し < は 、 収差補正素子は 、 回折によ り 光束を偏向す るパ ヮ一を持つ 回折 レ ンズであ る □ ま た 、 好ま し ぐ は 、 収 差補正素子は 、 光軸を 中心 とする 同心円 に よ つ て規定さ れ る 世

輪 状の複数の領域 と 、 領域間の境界部 に形成さ れる位 相段差 と を含む位相段差面を持つ

上記 的の一つ は 、 以下の光 ピ V ク ァ ッ プ装置に り 成さ れる 情報記録媒体上に光束を集光 してス ポ ッ を形 成する こ と に Ό 、 情報の B7Eみ出 し 、 込み 、 消去の 内の 少な < と ち ―つ を行う 光 ピ ッ ク ァ ッ プ装置であ つ て 、 3 9

0 η mか ら 4 2 0 n mの波長域の光束を放射する光源 と 、 光源か ら 放射された光束の光軸の方向 に沿 て移動可能に 保持され 、 光束を平行光も し < は所定の収束又は発散光に 変換する Π リ メ一 卜 手段 と 、 U メ 手段か ら放射さ れ た光束を透過する 収差補正素子 と 、 開 □数が 0 • 8 以上で め り 、 収差補正素子か ら 出射 し た光束を情報記録媒体上に 集光 してス ポ ッ 卜 を形成する対物 レ ンズ素子 と を備え 、 収 差補正 子 と対物 レ 記録媒体の ト ラ ッ キ ン グを行 う ため に 、 光軸に する方向に 体的 に保持 されてお り 以下の条件を満足する

― 0 • 1 く C A t ≤ 0 . 1 ( 1 )

2 0 < C A f ≤ 2 0 ( 2 )

― 2 0 C A m < 0 ( 3 )

― 0 - 2 5 θ f < 0 . 2 5 ( 4 )

0 • 7 5 θ m <: 0 . 7 5 ( 5 )

但 し

C A t • 全光学系 の軸上色収差 C H m / n m ]

C A f - リ メ 卜手段の軸上色収差 [ U- m / n m ]

C A m • 収差補正素子の軸上色収差 [ m Z n m ]

Θ f • メ 卜 手段の 出射光束の単位波長当 た Ό の角 度亦化 [ m i n / n m ]

Θ m - 収差補正素子の 出射光束の単位波長当 た り の角度 変化虽 C m i n Z n m ]

であ る

本発明 に よれば 大きな色収差補正機能 を持ち つつ 、 安 定 した 卜 ラ ッ キ ングが可能な光学 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装 置及びそれを用 いた情報記録再生衣 を 供する とがで 置

き る 図面の簡単な 兑明

図 1 は 本発明の実施の形镩 1 にお ける光 ピ 、つ ク ァ ッ プ 装置の基本概略構成図であ る

図 2 は 本 明 の実施の形 1 にお ける 実施例 1 の メ 一 卜 レ ンズの収差を す図であ る 。

図 3 は 、 本発明の実施の形態 1 における実施例 1 の回折 レ ンズの収差を示す図であ る

図 4 は 、 本発明 の実施の形態 1 における 比較例の リ メ 一 卜 レ ンズの収差 を示す図であ る

図 5 はゝ 本発明 の実施の形態 1 における比較例の 回折 レ ンズの収差を示す図であ る

図 6 は 、 本発明 の実施の形態 1 にお ける光 ピ ッ ク ァ V プ

¾衣置 [&の概略構成図であ る

図 7 は 、 実施の形態 2 に係 る光 ピ ッ ク ァ ッ プ 置の概略 構成図であ る

図 8 は 、 実施の形態 2 に係 る光 ピ ッ ク ァ ッ プ壮置に用 い ら れる レ ンズ装置を示す概略構成図であ る

図 9 はゝ 実施の形態 2 に係 る光 ピ ッ ク ァ ッ プ衣置 に用 い ら れる レ ンズ衣置の収差補正素子の位相 差面の構造を表 す模式 であ る

図 1 0 は 、 数値実施例 2 の レ ンズ装置の波長 4 1 0 n m 土 1 0 n mにお け る球面収差 を示すダラ フであ る

発明 を実施する ため の最良の形態

(実施の形 1 )

図 1 は本発明 の実施の形 丄 に係る光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ 置の概略構成図であ る 実施の形能、 1 に係る光 ピ V ク ァ V プ用 レ ンズ装置は 、 光源 1 と 、 n U メ ― レ ンズ 3

( リ メ 卜 手段 ) と 、 回折 レ ンズ 4 (収差補正素子 ) と

、 対物 レ ンズ 5 と 、 ァ ク チ ュ ェ ―夕 7 と を備え る 光源 1 は 半導体 レ ザか ら な り 3 9 0 n mか ら 4 2 0 n の 囲 に あ る波長の光束 2 を放射する

図 1 において 半 体 レ ザか ら なる光源 1 か ら 出射さ れた光束 2 は メ 卜 レ ンズ 3 によ り 略平行光 と なる そ して 回折 レンズ 4 を透過 し 対物 レ ンズ 5 によ り 情報 記録媒体 6 上に集光される

で 回折 レ ンズ 4 は対物 レ ンズ 5 と と に その光 軸が略 致された状能でァ ク チュェ 夕 7 に取付け ら れ れによ り 光軸方向 に対 して直角方向 に矢印 A ― Aで示 す う に移 可能になつ てお Ό 波長が変わ Ό て光束が発 散 収束 して ち スポ ッ 卜 の ラ ッ ク 方向のずれ修正 すな わち ラ ッ キ ン グが行われる

また メ レ ンズ 3 は色消 し の接 レ ンズか ら な り 光学系で発生する球面収差 を補正する とがでさ る よ に光軸方向に矢印 B で示すよ Ό に移動可能で る れ によ り 対物 レ ンズ 5 に入射する 光束の角度を変化 させる とができ 情報記録媒体 6 の厚みの い ま たは光学系 を 構成する各光学素子が原因 で発生する球面収差をキ ャ ンセ ルする とがでさ る

実施の形能 1 に レ 1 る光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置は 以 下の条件を満足 してい る

― 0 1 < C A t < 0 . 1 ( 1 )

― 2 0 C A f <: 2 0 ( 2 )

一 2 0 < C A m 0 ( 3 )

0 • 2 5 < θ f 0 . 2 5 ( 4 )

一 0 7 5 < θ m < 0 . 7 5 ( 5 ) 但 し、

C A t ： 全光学系の軸上色収差 [ m / n m ]

C A f ： メ 一 手段の軸上色収差 [ m / n m ]

C A m ： 収差補正素子の軸上色収差 [ m / η m ]

Θ f ： コ 'J メ 一 卜 手段の出射光束の単位波長当 た Ό の角 度変化量 [ m i n / n m ]

Θ m ： 収差補正素子の出射光束の単位波長当 た V の角度 曰

変化里 [ m i n Z n m 3

であ る

全光学系 の軸上色収差であ る C A t が一 0 1 C m / n m ] よ り 小さ い塲 口 や 0 1 [ β m / n m ] よ り 大き い

-j α 波長変動に よ る光軸方向のス ポ ッ 卜移動量が大さ い ため安定 した記 • 再生を行 Ό とが難 し < 、 好ま し < な ί,ヽ また 、 3 リ メ 一 手段の軸上色収差 C A f が一 2 0 [ m / n m ] よ Ό 小 さ い α 、 収差補正素子の軸上色収差 c

A mが 0 の時 、 ス ポ 、リ、 ずれ里が 1 0 n mを え る ので 、 好ま し く ない 0 U メ ― 手段の軸上色収差 C A f が 2 0

[ m / n m ] よ D 大き い 、 収差補正素子で上記条件

( 1 ) ■ar満足する とが困難 にな Ό 好ま し ぐ な い 0

また 、 収差補正素子の軸上色収差 C A mが ― 2 0 [ m

/ η m ] よ り 小さ い σ 、 メ 卜 手段が色収差不足の 状能であ つ て も 、 上記 ( 1 ) 式 を 足できな い ので好ま し

< ない 。 収差補正素子の軸上色収差 C A mが 0 よ り 大さ い 場 a 、 対物 レ ンズ素子の色収差を補正できない ので好ま し く ない。 また リ メ 卜 手段の出射光束の単位波 当 た Ό の角 度変化 Θ f が 0 2 5 [ m i n / n m ] り 小さ い あ る い は 0 • 2 5 [ m i n / n m ] Ό 大さ い場 収差補正素子の色収差が 0 であ て ス ポ ッ 卜 ずれ里は

1 0 η mを超える ので好ま し < ない

また 収差補正素子の出射光束の単位波長当 た り の角度 変化里 Θ mが ― 0 7 5 [ m i n / n m ] よ り 小 さ い ム

、 あ る い は 0 7 5 [ m ί n / n m ] よ り 大き い場 口 光 学系の倍率 と 対物 レ ンズ素子の 開 □数 N A とが大ぎ < 化する ため 光 ピ ッ ク ァ V プ装置の構成上好ま し ぐ な い 図 6 は本発明 の実施の形 1 に係 る光 ピ V ク ァ ッ プ用 レ ンズ壮 β を適用 した光 ピ ッ ク ァ ソ プ衣置の概略構成図であ る 。 図 6 にお いて 図 1 と 同 の構成要素に いては 同 の 口

符 を付 してあ る 図 6 にお いて 半導体 レ ―ザか ら な る光源 1 か ら 出射 した光束は ビ ムス プ U ッ 夕 8 を透過 し、 メ 卜 レ ンズか ら な る メ 手段 3 に よ Ό 略 平行光 と な る そ して 回折 レ ンズか ら な る 収差補正素子

4 を透過 し 対物 レ ンズ 5 によ Ό 情報記録媒体 6 の情報記 録面 6 a 上に集光さ れる 情報記録面 6 a 上に集光さ れた 集光ス ポ ッ 卜 はその情報記録面 6 a に形成さ れた反射率の 異な る ピ ソ 卜 で反射され その反射 レ ザ光は対物 レ ンズ

5 収差補正素子 4 リ メ 卜 手段 3 を透過 して ビ ム ス プ リ ッ 夕 8 で反射 し 検出 レ ンズ 9 で屈折 して受光素子

1 0 上に集光さ れる 前記受光素子 1 0 か ら の電気信号 に よ り 情報記録面 6 a で変調 さ れた光里変化 を検出 し 情 報記録媒体 6 に記録されてい る丁 夕 を み取る で、 収差補正ま子 4 と対物 レ ンズ 5 は と も にァ ク チ ュ ェ一夕 7 に取付け ら れて矢印 A 、 ― A方向、 すなわち光 軸方向 に直交する方向 に移動可能であ Ό 、 また 、 リ メ ― 卜 レ ンズ 3 は 、 矢印 B で示すよ に光軸方向に移動可能に 構成さ れてい る

なお 、 実施の形能 1 にお いて 、 U メ 一 卜 レ ンズは張 り 合わせ レ ンズか ら な る ち の と したが 、 色補正機能 を有する 回折 レ ンズまたは色補正機能を持たない単 レ ンズであ つ て fc よ い また 、 収差捕正素子は回折 レ ンズカゝ ら なる の と したが 、 色収差補正機能を有する接 レ ンズであ つ て よ い。 しか しなが ら 、 回折 レ ンズは 、 樹脂で成形でさ る ため 里里的に軽 < 、 対物 レ ンズ と と も にァク チュェ一夕 に取付 けて移動させる の に有利であ る

ま た、 収差補正素子， す；な：わ ち 回折 レ ンズ と対物 レ ン ズは別体構成を と つ てい る が 、 対物 レ ンズの少な < と ― 面に回折構造を備え る一体型であ て fc よ い。

(数値実施例 1 )

次に 、 実施の形能、 1 に / る光 ピ ヅ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置 を具体化 した数値実施例 を比較例 と と も に説明する 実施 例 1 と 比較例 と は 、 V メ 一 レ ンズ 3 と 回折 レ ンズ 4 と の設計値のみ相 す る 実施例 1 と 比較例 と は 、 と も に全 光学系で の軸上色収差が ¹、 0 0 ' S 、 a m 1 n m と等 し い が

、 π メ ― 卜 レ ンズ 3 の軸上色収差 と 出射角度変化里が 、 回折 レ ンズ 4 と な る ため 、 ス ポ ッ 卜 ずれ量が大さ < な ス

実施例 1 の 3 リ メ 卜 レ ンズ 3 、 回折 レ ンズ 4 、 対物 レ ンズ 5 の具体的な数値構成を表 1 に示 し、 また同 に比較 例の数値構成を表 2 に示す。 それぞれにおいて 、 設計波長 は 4 1 0 n m を 中心 とする 。 また 、 実施例 1 及び比較例 に おいて、 回折 レ ンズ 4 へは平行 ビ一ムが入射する と と し

、 出射側 の平行 ビーム の直径は、 2 . 2 1 mmと し た。 面 番号 1 〜 4 がコ リ メ 一 ト レ ンズ 3 、 面番号 5 〜 8 が回折 レ ンズ 4 、 面番号 9 ， 1 0 が対物 レ ンズ 5 、 面番号 1 1 ， 1

2 が媒体であ る情報記録媒体 6 の保護層 を示 してい る 。 た だ し、 r は レ ンズ各面の曲率半径 (但 し、 情報記録媒体は 保護層面 ) 、 d は レ ンズ厚、 n 入 は各 レ ンズの波長 λ n m での屈折率 、 V は各 レ ンズの ア ツ ベ数であ る 。 また 、 回折 面に形成 さ れる位相格子は超高屈折率法によ り 表現 し た （ 超高屈率法 につ いて は、 William C . Sweatt ： Describing holographic optical elements as lenses ： Journal Optical Society of America, Vol. 6 7 , No. 6 , June 丄

7 7 ) 。

また、 非球面形状は、 以下の （数 1 ) で与え ら れる 。

伹 し、 各符号の意味は、 以下の通 り であ る 。

X ： 光軸か ら の高 さ が h の非球面上の点の非球面頂点の 接平面か ら の距離

： 光軸か ら の高 さ

C j ： 対物 レ ンズの第 j 面の非球面頂点の 曲率 （ C j = K j ： 対物 レ ンズの第 j 面の円錐定数

A j ， n ： 対物 レ ンズの第 j 面の n 次の非球面係数 但し、 j = 1 3 , 1 4

1

表 2

実施例 1 の メ 一 卜 レ ンズ 3 の収差 を 図 2 に 7 す 。 図

2 ( a ) は球面収差 S A を、 図 2 ( b ) は正弦条件 S C の

¾反量を示す また 、 実施例 1 の収差補正素子であ る 回折 レ ンズ 4 の収差を図 3 に示す 図 3 ( a ) は球面収差 S A 曰

を、 図 3 ( b ) は正弦条件 S C の違反里を示す

図 2 ( a ) に示すよ う に、 3 U メ ― 卜 レ ンズ 3 の球面収 差 S Aはほぼ良好に補正さ れてい る また 2 ( b ) に す う に 正弦条件 S C ほぼ補正されてい る

比較例の リ メ 一 h レ ンズ 3 の収差を図 4 に示す 図 4

( a ) に示すよ に メ ― h レ ンズ 3 の球面収差 S A はほぼ良好に補正さ れてい る じ ぐ 図 4 ( b ) に示すよ う に 正弦条件 S C も 良好に補正 さ れてい る 比較例の回 折 レ ンズ 4 の収差を 図 5 に示す 図 5 ( a ) に示すよ に 回折 レ ンズ 4 の球面収差 S A はほぼ良好に補正さ れてね り 同 じ < m 5 ( b ) に示すよ Ό に正弦条件 S C 良好に 補正されてい る

表 3 に 実施例 1 比較例のそれぞれに いて Π U メ 卜 レ ンズ 3 回折 レ ンズ 4 対物 レ ンズ 5 のそれぞれの 焦ノ占、ヽ距離 有効 軸上色収差 全光 系 にお ける軸上色 収 を示す 表 3

また 4 に 実施例 1 比 例のそれぞれにつ いて、 メ 一 卜 レ ンズ 3 回折 レ ンズ 4 それぞれの光源単位 波長当た り の 出射角度変化 を示す Θ 1 は実施例 1 の対 物 レ ンズ 5 と 回折 レ ンズ 4 が一体で情報 録媒体 6 の 卜 ラ ッ ク 方向に 1 5 0 mシフ してい る 時の光源波長変化 1 n m当た り の コ リ メ h レ ンズ 3 回折 レ ンズ 4 のそれぞ れの光束出射角変化量を示す。

出射角変化量であ る 。 表 4

さ ら に 5 は 実施例 1 比 例のそれぞれにつ いて

、 光源波長単位変化当 た り の隹 占 h ラ ッ ク 方向の ス ポ ッ 卜 ずれ量を示す D 1 は実施例 1 で対物 レ ンズ 5 と 回折レ ン ズ 4 が 体で丁ィ ス ク h ラ V ク 方向 に 1 5 0 m シ フ 卜 し た時の光源波長変化 1 n m当 た Ό の焦 占 にお ける情報記録 媒体 6 の ラ ッ ク 方向の ス ポ V h位置ずれ里を示す D 2 は、 比較例の じ < ス ポ ッ 卜 位置ずれ里を示す

表 5

実施例 1 においては n リ メ ― 卜 レ ンズ 3 は色収差補正 が十分さ れてお り 回折 レ ンズ 4 の色収差補正里が大ぎ < 色収差過補正の状 にな てい る それに対 して 比較例 は、 リ メ 卜 レ ンズ 3 が大き < 色収差過補正の状 であ

Ό 回折 レ ンズ 4 の色収差補正里は実施例 1 よ り 小 さ い そのため 表 4 で示す う に 色収差に比例 して メ 卜 レ ンズ 3 と 回折 レ ンズ 4 の 出射光束の発散 • 収束の /ス いが大き < な て い る と が分か る そ して 5 で示す つ に、 全光学系では同 じ色収差を持つ光 ピ ッ ク ァ ッ プ衣 置でも色収差補正量の配分の違い によ り ディ ス ク 卜 ラ ッ ク 方向のス ポ V 卜ずれ量が大き く 変わる 実施例 1 は波長

1 n m当 た り 0 . 0 n m と ほぼス ポ ッ ト ずれは起 こ さ な い したがつ て 安定 した記録再生 を行 う とがでさ る 比 較例では波長 1 n m当 た り 1 7 . 5 n m も ス ポ ッ が 峻 に移動 し、 ォフ ト ラ ッ ク の危険性が十分に あ る

上記 3 り メ ト レ ンズ 3 は十分に色補正 さ れてい る ( と が望ま し く 、 十分に色補正がな さ れていない と の rt メ ― 卜 レ ンズ 3 か ら 出射さ れる 略平行光が波長変化に対 し て発散 、 収束を起 こすカゝ ら であ る 。 こ の角度変化 は対物 レ ンズ 5 がシフ ト してい る場合はス ポ ッ 卜 ずれ里に影 し て < る

現状では、 対物 レ ンズ 5 の シ フ ト 量が 1 5 0 H mに対 し て 波長が 1 n m変化 した と き、 安定 して 卜 ラ V キ ン グで さ る ァイ ス ク ラ ッ ク方向のス ポ ッ トずれ里は 1 0 n m 未満 と考え ら れてい る 。

色過補正状 や、 色補正不足状態であ る と光源の単位波 長変化当 た り の出射光束角度の変化量が大さ < なる すな わち 光源の波長変化が起 こ っ た時、 出射光束の発散 と収 束の角度が大さ く な り 、 収差補正素子であ る 回折 レ ンズ 4 と対物 レ ンズ 5 を常に 同軸状態でシ フ ト させて その可 動部に軸外か ら光が入射する た め、 焦点にお ける ス ポ V 卜 の 卜 ラ ッ ク方向の移動量が大き く な る 。

実施例 1 によれば、 短波長域にお いて光源の急峻な波長 動に対 して大きな軸上色収差 を補正する こ とがでさ る また 対物 レ ンズが フ ッ キ ン グのため に光軸が情報記 媒体の ラ ッ ク方向に シ フ してい る状 で 記波長変 動が生 じた場 口 で も 焦 占 にお ける スポ V 卜 の情報記録媒 体の 卜 ラ ッ ク 方向の移動里を抑え る ( _ とが可能 となる す なわち 大さな軸上色収差補正 と大きな倍率色収差補正 を持 てい る れに対 して 比較例は同 じ軸上色収差 補正虽を持ち なが ら 倍率色収差補正里は小 さ い

以上口兑明 したよ う に 実施の形態 1 に係る光 ピ ッ ク ァ V プ用 レ ンズ装置に よれば U メ 卜手 と収差補正素子 のそれぞれの色収差補正里を適度に配分する と によ り 卜 ラ ッ キ ン グのた め対物 レ ンズが光軸か ら シ フ してい る 時に 光源の波長が俊敏に変動 した □ で ち 軸方向だけ でな < 丁ィ ス ク 卜 ラ ッ ク方向のス ポ 卜 ずれを 小限に 抑え る とが可能であ る したが て 実施の形 1 に係 る光 ピ ッ ク ァ V プ用 レ ンズ装置は ォフ ラ V ク の危険性 を抑え る とがでさ る すなわち 実施の形能 1 に係る光 ピ ッ ク ァ V プ用 レ ンズ装置は 波長域 ft 開 口'数 N A の ため に対物 レ ンズで発生する大きな軸上色収差を補正 し つ か 倍率色収差であ る ス ポ ッ 卜 ずれ量を抑え る と が でさ る

(実施の形能 2 )

以下 実施の形能 2 に係 る光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置 を説明する 光 ピ ッ ク ァ V プ装置の レ ンズ装置にお いて色 収差を補正する従来技術 と して 特開平 7 ― 2 9 4 7 0 7 号公報及び特開平 1 1 ― 3 3 7 8 1 8 号公報は 同心円状 に形成さ れた多数の輪帯を備え る 回折 レ ンズ Isを利用 し て色収差補正を行 つ 対物 レ ンズを してい る 特開平 7

― 2 9 4 7 0 7 号公報及び特開平 1 1 ― 3 3 7 8 1 8 号公 報は 対物 レ ンズに回折 レ ノズ構 を よ < 安価に形成 する ため 榭脂材料を用 いて射出成型法で製造する と を 案 してい る

特開平 7 一 2 9 4 7 0 7 可公報に記載さ れた対物 レ ンズ は 7 8 0 n mの波長の光束に対 して用 い る と を想定 し てい る また 特開平 1 1 ― 3 3 7 8 1 8 号公報に記載さ れた対物 レ ンズは 6 5 0 η mを基準波長 とする光束に対 して用 い る と を 定 してい る 特開平 7 ― 2 9 4 7 0 7 号公報及び特開平 1 1 一 3 3 7 8 1 8 号公報に記載さ れた 対物 レ ンズを 基 m波長が 4 2 0 n m以下 と い つ た 波長 領域の波長の光束に対 して用 い た場 十分な色収差の補 正効果を得る ため に必要 とする輪帯の数が多 < なる と と も に -tt

輪 W の間隔が小 さ ぐ な る _ れは 上記の よ に短波 長領域で レ ンズ材料の屈折率の波長依 性が大き < な る と に伴 て 補正すベさ色収 の里が大き < なる ためであ 差 特開平 7 一 2 9 4 7 0 7 号公報及び特開平 1 1 ― 3 3 7

8 1 8 号公報 に記載さ れた対物 レ ンズにお いて 輪 の数 が多 < な 0 輪帯の 間隔が小 さ < な る と 対物 レ ンズの製造 が非常に困難にな る まず 輪 Wの数が多 < な り 輪 の間 隔が小さ ぐ な る と その よ う な微細な形状に対応する射出 成形用 の金型の加ェが困難であ る ま た 金型の加ェが可 能でめ た と して 微細な金型の形状を樹脂の粘性等に よ 十分に転写する こ と が難 し い の ロ果 特開平 7 ― 2 9 4 7 0 7 号公報及び特開平 1 1 一 3 3 7 8 1 8 号公報 に記載された対物 レ ンズを基準波長が 4 2 0 n m以下 と い た短波長領域の波長の光束に対 して用 いた O 対物 レ ンズを ex計値通 Ό に製造する と は困難であ り 形状誤差 に基づ < 光里損失が大さ い対物 レ ンズを Ί る と しかでさ なか た

実施の形能 2 の 的は 上記課阜 に み 基準波長が 4

2 0 n m以下 と い た 波長領域の波長の光束に対 して用 いて 製造が容易で高性能な光 ピ ッ ク ァ V プ用 レ ンズ装 置及びその レ ンズ装置に用 い ら れる 収差補正素子を 供す る とであ る ま た 実施の形能 2 の他の 巨 的は 上述の レ ンズ装置を備え る光 ピ ッ ク ァ ッ プ装置を提供する と で あ る

上記 百 的の一つ は 以下の収差補正素子に よ り 達成さ れ る 入射さ れる光束を透過さ せる 収差補正素子で て 回折によ り 光束を偏向するパ ■7一 を持つ 回折面 と 回折面 と は異な る位置に配置さ れ 光束の光軸 を 中心 とする I I心 円 によ つ て規定さ れる輪帯状の複数の領域 と 領域間の境 界部 に形成さ れる位相段差 と を含む位相段差面 と を備え 位相段差は 互い に異な る領域を透過する光束の間 に基準 波 に対 して 2 π ラ ンァ ンの 倍 と な る位相 を 生す 差

ス

施の形能 2 に係 る収差補正素子は 以上の構成を備え てい る ので 基準波長の光束に対 しては球面収差を発生 さ せず 基準波長か ら ずれた波長の光束に対 して球面収差を 発生 させる 素子を 供する とがでさ る そ して の球 面収差を 回折面の球面収差を協 さ せる と によ り 回折 面の輪帯数を多数形成する と な < かつ輪帯の幅を小さ

< する と な < 所望の大さな球面収差を発生さ せる とがでさ る

好ま し < は 位相段差は 互い に異な る領域を透過する 光束の間 に 基準波長に対 して 2 π ラ ンァ ン と なる位相差 を発生す る 実施の形 2 に係る収差補正素子は 以上の 構成を備えてい る ので 高次収差を発生させる と な < 特に 3 次球面収差のみ補正する と がでさ る

好ま し < は 各領域の光軸に直交する方向の幅は 光軸 か ら 離れる に従つ て小さ < な る 実施の形 2 に係る収差 補正素子は 以上の構成を備えてい る ので 特に高 Ν A の 対物 レ ンズが発生さ せる 光軸か ら 離れる に従 て 激に 増加する球面収差 を補正する とがでぎ る

好ま し < は 位相段差面は 各領域の光学面は 相異な る非球面定義式によ り 規定される 非球面であ る 実施の形 能 2 に係る収差補正素子は それぞれの領域毎に最きな異 な る非球面で構成さ れた収差補正素子は 以上の構成を備 えてい る ので それぞれの領域毎に最適な異な る非球面で 構成する と がでさ 基 波長にお ける球面収差を収差補 正素子単体で補正する と がでさ る

好ま し < は 収差補正素子は 回折面を含む レ ンズ素子 と 位相段差面を含む レ ンズ素子 と を含む ―例 と して 収差補正素子は 方の面に回折面を形成 し 他方の面に 位相 差面を形成 してな る 単 の レ ンズ素子か ら な る 実 施の形 2 に係 る 収差補正素子は 以上の椁成を備えてい る ので 造する 際の成形及び組 e周敕を容易 に し 界 面で発生する 面間反射を発生させない

上記 巨 的の つ は 以下の レ ンズ装置によ Ό 達成さ れる 光源か ら 放射さ れた光束を光情報記録媒体上に集光 して ス ポ ッ を形成する と に Ό 情報の B冗み出 し • き込 み . 消去 の 内 の少な < と ち つ を行 う 光 ピ ッ ク ァ ッ プ装 置に用 い ら れる レ ンズ装置であ つ て 光源側か ら光情報記 録媒体側へ向 けて順に 光源か ら 放射 した光束を透過する 収差補正素子 と 収差補正素子か ら 出射 した光束を情報記 録媒体上に集光 してス ポ ッ を形成する対物 レ ンズ系 と を 備え 収差補正素子は 回折によ り 光束を偏向するパ を持つ回折面 と 回折面 と は異な る位置に配置さ れ 光束 の光軸を 中心 とする 同心円 に よ ゥ て規定さ れる輪 m状の複 数の領域 と 領域間の境界部に形成 さ れる位相段差 と を含 む位相段差面 と を含み 位相段差は 互い に異なる 領域を 透過する光束の間 に基準波長に対 して 2 π ラ ジァ ンの敕数 倍 となる位相差 を発生する

実施の形 2 に係る レ ンズ装置は 以上の構成を備えて い る ので 光源に用 い ら れる半導体 レ ザの個体ハ、 ラ ッキ が大きか つ た り 度 化によ り 発振波長が変化 し た し て、 発振波長が基準波長か らずれた であ つ て も 光束 を光 m報記録媒体上に集光 して良好にスポ ッ を形成す る こ とができ る

好ま し < は 基準波長が 4 2 0 n m以下であ る光束に対 して用 い ら れる また 好ま し < は 基準波長に対 して数 n mの範囲 の波長を持つ光束に対 して用 い ら れる 光 '(肓報記録媒体上 に光束を 光 してス ポ ッ を形成する

( _ と によ り 、 情報の み出 し • '曰 さ込み • 消去ゝ の内の少 な < と 一つ を行 光 ピ V ク ァ プ装置であ つ て 、 光束を 放射する光源 と 、 光源か ら 放射 した光束を集光 して 、 光情 報記録媒体上にスポ ッ を形成する集光部 と 、 光情報記録 媒体で反射さ れた光束を 、 光源か ら集光部までの光束の光 路か ら 分離する分離部 と 、 分離部 に よ り 分離さ れた光束を 受光する受光部 と を備え 、 集光部は 、 光源か ら 放射した光 束を透過する収差補正素子 と 、 収差補正素子か ら 出射 した 光束を情報記録媒体上に集光 してスポ ッ 卜 を形成する対物 レ ンズ系 と を有する レ ンズ装置を含み 、 収差補正素子は 、 回折に よ り 光束を偏向する パ ヮ を持つ 回折面 と 、 回折面 と は異な る位置に配置さ れ 、 光束の光軸を 中心 とする 同心 円 によ て規定さ れる輪帯状の複数の領域 と 、 領域間の境 界部に形成 さ れる位相段差 と を含む位相段差面 と を含み 、 位相段差は 、 互い に異なる領域を透過する光束の間 に基準 波 に対 して 2 π ラ ジァ ンの敕 倍 と な る位相 を 生す 差 施の形 2 に係る光 ピ ッ ク ァ プ装置は 、 以上の構成 を備えてい る ので 、 光源に用 い ら れる 半導体 レ一ザが個体 ハ、 ラ ッキが大さか た り 、 曰 度変化 によ Ό 発振波長が変化 した り して 、 発振波長が基準波長か らずれた n であ つ て も 、 卜 ラ ッ キ ング Xラ一 を生 じ る とな ぐ 良好に光情報記 録媒体上 に情報を記録 した り 、 光情報記録媒体か ら 情報を 消去 した り 、 光情報記録媒体か ら 情報を み出 した Ό する し とがでさ る 実施の形 2 によれば 2P波 が 4 2 0 n m以下 と い つ た 波長領域の波長の光束に対 して用 いて も 製造が容 易で高性能な光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置及びその レ ンズ 装置に用 い ら れる収差補正素子を 供する こ とがでさ る また 実施の形能 2 によれば 上述の レ ンズ装置を備え る 光 ピ ッ ク ァ ッ プ 置を 供する とがでさ る 以下 実施 の形 ■m 2 に いて 図面を参照 しつつ卩½明する

図 7 は 実施の形能 2 に係 る光 ピ ッ ク ァ ッ プ 置の概略 構成図でめ る 実施の形能 2 に係 る光 ピ V ク ァ V プ 置 3

0 は 光源部 L S と 集光部 C 〇 と 分離部 S P と 受光 部 R E と を備え る 光源部 L S は 半導体 レ ザ 2 6 か ら な る 半導体 レ ザ 2 6 は 基準波長が 4 1 0 n mであ る レ ザ光を放射する 集光部 C 〇 は 3 リ メ 卜 レ ンズ 2

4 と レ ンズ 置 2 1 とか ら な る U メ 卜 レ ンズ 2 4 は 枚の レ ンズ素子を貼 り わせて形成さ れた 貼 り o わせ レ ンズでめ る レ ンズ装置 2 1 は 収差補正素子 2 2 と対物 レ ンズ 2 3 と を含む レ ンズ装置 2 1 の構成につ い ては 後で詳述する 分離部 s P は ビ ムス プ V 夕 2

5 か ら なる ビ ―ムス プ リ ッ タ 2 5 は 直角二等辺 ―角 形 形状の底面を持つ二角柱形状の ―個 の プ U ズム を接 α し て 形成されてお り 接 面に 定の割 の光束を透過する一 方 残 り を反射する機能を持つ光学膜を有する

受光部 R E は 検出 レ ンズ 2 7 と 受光素子 2 8 と を含 む 光素子 2 8 は 入射 した光束を強 に応 じた電気信 号に変換する フ ォ ダィ オ ― であ る ま た、 対物 レ ンズ

2 3 の収差補正 子 2 2 と 捽 しない側に さ れた板状 部材は、 光ピ ッ ク ァ ッ プ装置 3 0 によ Ό 情報が記 • 再生

• 消去さ れる対象と なる情報記録媒体 2 9 の 部を表す なお 、 光記録媒体 9 は 、 光束が集光さ れる 情報記録面 2

9 a と情報記録面 2 9 a よ り 光源側にあ る光源か ら の光束 に対 して透明な保護部分 と を示 してお Ό ゝ 基板に相 当する 構成は図示を ヽ

略してい る

図 7 にお いて 、 半導体 レ ザ 2 6 か ら 出射 し た光束は 、 ビ一ムス プ V ッ 夕 2 5 を透過 し 、 接 口 レ ンズか ら な る Π U メ レ ンズ 2 4 によ て略平行光に さ れ射出 される 略 平行光 となつ た光束は 、 収差補正素子 2 2 を透過 し 、 対物 レ ンズ 2 3 によ り 情報記録媒体 2 9 の情報記録面 2 9 a 上 にス ポ ッ h と して集光さ れる

ス ポ V h と して集光さ れた光束はゝ 情報記録面 2 9 a 上 に形成さ れた反射率の異な る ピ ッ 卜 で反射さ れる 情報記 録面 2 9 a に形成さ れた ピ V 卜 で反射さ れた光束は 、 対物 レ ンズ 2 3 、 収差補正素子 2 2 、 U メ ― 卜 レ ンズ 2 4 の 順に透過 して 、 ビ一ムス プ U ッ 夕 ― 5 に至る 光束は 、 ビ ムス プ V 夕 2 5 で反射さ れ 、 検出 レ ンズ 2 7 を透過す る さ ら に 、 光束は 、 検出 レ ンズ 2 7 に り 整さ れた集 光位置に配置さ れる ス光素子 2 8 の受光面にス ポ ッ 卜 を形 成する 受光素子 2 8 は 、 情報記録面 2 9 a で変調 さ れた 光束の光里変化を電 的な信号に変換する 光 ピ ッ ク ァ ッ プ装置は 、 受光素子 2 8 か ら 出力 さ れる電 的な信号に よ り 光 報記録媒体上に格納さ れた丁 一夕 を mみ取る

図 8 は 、 実施の形 2 に係 る光 ピ ッ ク ァ ソ プ装置に用 い ら れる レ ンズ装置を示す概略 成図であ る 収差補正 子 2 2 は、 光源側か ら 順に、 回折面 S 1 と、 位相段差面 S 3 と を含み 、 樹脂を材料とする レ ンズであ る また 、 対物 レ ンズ 2 3 は 、 光源側の屈折面 S 4 と 、 光情報記録媒体側の 屈折面 S 5 とか ら な る

回折面 S 1 はゝ 面に入射する入射光か ら 回折光 を発生さ せ収束させる正パ 7 一の光学面 と して機能する 回折面 S

1 は 曰

、 + 1 次回折光の光里が最大になる よ に 回折効率が sr

(3又 されてい る ま た 、 位相段差面 S 3 は 、 回折光に対 し て負パ の光ナ面 と して機能 し 、 回折面 S 1 の正 と絶対値が等し い ヮ ―を持つ こ の結果 、 収差補正素子

2 2 は 基準波長の光束に対 して ノ ンパ フ一であ り 、 平行 光束が入射 した α 、 平行光束 と して出射させる

図 9 は 、 実施の形 、 2 に係 る光 ピ ッ ク ァ ッ プ壮置に用 い ら れる レ ンズ装置の収差補正素子の位相 差面の構造を表 す模式図であ る 位相段差面 S 3 は 、 光束の光軸を 中心 と する 心円 によ て規定さ れる輪帯状の複数の領域 と 、 領 域間の境界部に形成さ れる位相段差 と を含む 図 9 にお い て 、 光軸を含む中心を領域 1 と し 、 領域 1 の半径を H 1 と する 以下 、 光軸か ら 周辺へ向けて形成さ れた輪 W状の領 域を 、 光軸側か ら 順に 、 領域 2 、 域 3 • • • 領域 n とす る また 、 領域 2 の外径を H 2 と 、 領域 3 の外径を H 3 と

、 領域 n の外径を Η n とする ま た 、 領域 1 と領域 2 と の 間 の 差の光軸に沿 た方向の大さ さ を A 1 と 、 領域 2 と 領域 3 と の間の段差の光軸に沿 た方向の大さ さ を A 2 と

、 域 n ― 1 と領域 n と の間 の段差の光軸に沿 た方向の 大き さ を A n とする 実施の形態 2 に係 る レ ンズ装置に用 い ら れる 収差補正素 子 2 2 は 、 5 つ の輪帯状の領域を持つ。 各領域同士の境界 部分は 、 λ 0 / ( n ₀ — 1 ) の整数倍 （ こ こ で は とする

) だけ光軸に沿つ た方向の大き さ が大き く な る よ う に構成 さ れてい る で 、 λ 。 は こ の レ ンズ装置 に入射 さ れる 半導体 レ一ザ 2 6 の基準波長で あ り 、 η 。 は波長 ； 1 。 の光 に対する 収差捕正素子 2 2 の樹脂材料の屈折率であ る

の値は、 半導体 レーザ 2 6 の基準波長の 2 兀 ラ ジァ ン の位相 に等 し い こ の結果、 位相段差面 S 3 を透過する相 異なる 2 つ の光束の間の位相差は 2 兀 の整数倍にな り 、 位 相段差面 S 3 は透過する光束の球面収差 を変化 させない ま た 、 対物 レ ンズ 2 3 は、 基準波長に対 して収差補正がな さ れてお り 、 基準波長の光束が入射 した場合、 情報記録媒 体 2 9 の情報記録面 2 9 a 上 に良好なス ポ ッ ト を形成する 方 、 半導体 レ一ザ 2 6 の発振する波長が、 各素子間の 個体 ラ ッキや温度変化等に起因 して基準波長か ら数 n m 変化 した 八口 を考え る 。 こ こ で、 基準波長か ら ずれた半導 体 レ一ザ 2 6 の発振波長を ぇ ェ と 、 波長 に対す る 樹脂 材料の屈折率 を n 1 とする 。 こ の と き、 位相段差面 S 3 を 透過する 相異な る 2 つ の光束の 間の位相差は、 2 T q 入 0

( n 1 一 1 ) / ( ( n 。 一 1 ) A t ) で表わ さ れ る 。 こ の 値は 、 基準波長か ら 数 n m変化 した波長に対 して 2 π の整 数倍か らずれてい る ため、 位相段差面 S 3 を透過する光束 は、 球面収差を発生する 。

位相段差面 S 3 において発生する球面収差は、 位相段差 面 S 3 に形成さ れる 各 域の半径を光学系の有効 に対 し て どの様に e又 する か 及び各領域の面形状を どのよ に する かに り 調整する と が可能であ る したが て 半 導体 レ ザ 2 6 が発振する光束の波長が基準波長か ら数 n mずれた n 回折面 S 1 で発生する球面収差 と位相段差 面 S 3 で発生する球面収差 と の傾向 を同方向であ つ て 対 物 レ ンズ 2 3 が発生する球面収差 と は逆方向 になる よ に 又計する とがでさ る のよ に 計する と によ り 回折面 S 1 のみで球面収差 を発生させる α の う に回折 面 S 1 の周辺部にお ける輪帯数を多数形成する と な < かつ輪 の幅を小 さ < する こ と も な < 収差補正素子 2 2 単独で大さな収差 を発生さ せる とが可能にな る 収差補 正素子 2 2 と対物 レ ンズ 2 3 と の間で球面収差を相殺さ せ る と によ り 光軸上の実質的な像 占位置 を補正する と がでさ 果 と して軸上色収差を補正する と がでさ る と ろ で 収差補正素子 2 2 の両面を 回折面にする こ と に よ ■D て ち 回折面の輪 数を多数形成する と な < か つ輪 - ATの幅を小 さ < する と も な < 大きな球面収差 を発 生させる と が可能であ る しか しなが ら 両面を回折面 にする と 収差補正素子を透過する光束の内 光情報記録 面上のスポ V 卜 形成に用 い ら れる光里損失が大さ < な る た め 好ま し < ない したが て 実施の形 に係る レ ンズ 装置のよ に 収差補正 子 2 2 の 方を 回折面に し 他 方を位相段差面にする方が望ま し い

また 位相段差面 S 3 に形成さ れる各領域の間の段差の 光軸に沿つ た方向 の大さ さ は 相 なる 域を透過する基 2p波 の光束の間 に 2 ラ ジァ ンの敕 倍の位相差が生 じ る よ に PX定さ れてい る が の整数の値は求め られる特 性に応じて適宜 J

X定する とができ る 例え ば 2 ラ ン ァ ン に 致する位相差を与え る よ う にする と 基準波長か ら数 n mずれた場 に生 じ る位相差が 2 πか らずれる里は 少な < なる したが て 収差補正里を大さ < 取る ため に は 段差を深 < して位相差 を大さ < しな ければな ら ない 逆に 位相段差の深さ が深 < な る と 余計な高次の球面 収差が増 えて し ま い全体の収差が劣化 して し ま Ό ので 3 次球面収差のみ補正 した い場 □ は 位相段差の深さ は 必 要最小であ る位相差 2 兀 に相当する里に設定する方が望ま し い

また 実施の形 2 で 明 した収差補正 子 2 2 は 回 折面 S 1 と位相段差面 S 3 と を 体的 に形成 し た レ ンズ素 子であ つ たが れに限 ら れない 例え ば 回折面のみを 有する レ ンズ素子 と位相段差面のみを有する レ ンズ素子 と の組み □ わせで も よ い しか しなが ら 製造する の成形 及び組 調敕 と 境界面で発生する面間反射を考慮する と 収差補正素子 2 2 は 体で形成さ れた単 の レ ンズ素 子によ Ό 構成する とが望ま し い

ま た 収差補正素子 2 2 と対物 レ ンズ 2 3 と は 体的 に保持され ァ ク チュェ ―夕 によ Ό 体的 に移動可能に構 成さ れる こ と が望ま し い

ま た 収差補正素子 2 2 は 光軸か ら離れる に従 て光 軸に直交する方向の各領域の幅が小 さ < な る とが望ま し い 対物 レ ンズを単 レ ンズ 0子で 成 し N A 0 8 と い た商 Ν Aで使用する場 α 2 波 か ら η mずれた に発生する球面収差の里は光軸か ら 直交する方向 に離れる に したが て 激に増加する特性を持 の特性を補 正する ため には 収差補正素子 2 2 にお いて発生させる球 面収差の里も 周辺にい < に したが て増やす必要があ る したが て 位相段差も周辺 に い ぐ ほ ど数多 < 設ける必 要があ る ので周辺にい < ほ ど光軸 に直交する方向の各領域 の幅は狭 < 形成さ れる こ とが好ま し い

ま た 位相 差面は 各領域の光学面を位相段差で接 した と さ 単一の非球面定義式によ Ό 規定さ れる非球面に して 相異な る 非球面定義式によ Ό 規定さ れる 非球面に して いずれで ち よ い ただ し 相異な る 非球面定義式に よ り 規定さ れる非球面にする方がよ い好ま し い 各領域が それぞれの領域毎に取適な異な る 非球面で構成さ れた収 差補正素子は 各領域が一つ の非球面定義式によ り 規定さ れる 収差補正素子 と 比較 して 基準波長にお ける球面収差 を収 補正 子単体で補正する こ とが可能 になる か ら であ 差 すなわち 各領域が一つの非球面定義式に り 規定さ れ る収差補正素子は 各領域で光軸方向の厚 さ が異な る ので 基 波長において ち 球面収差あ る いはパヮ 成分 を発 生 して し ま れに対 して 各領域が それぞれの領域 毎に最適な異な る 非球面で構成さ れた収差補正素子は 各 領域毎に 球面収差およ びパヮ 成分が発生 しない に設計 する と が可能にな る ため レ ンズ装置の特性をよ Ό 向上 させる とが可能にな る また 収差補正素子 2 2 は 半導体 レ ザ 2 6 の基準波 長が 4 2 0 n m以下であ る 口 に最 効果を奏する o 般 に 波長が 4 2 0 n m以下の短波長領域では ガ ラ ス等の 光学材料の分散が非常に大さ い ので 光学系の軸上色収差 非常に大さ < な る傾向 に あ る したが て 半導体 レ ザの波長がわずかで 久化する と 大さな軸上色収差が発 生 して し ま う 大きな軸上色収差が発生する と ラ ッ キ ン グでさな < な る可能性があ Ό 安定 して記録 - 消去 • 再 生がでさな < なつ て し ま う o の よ う な波長域で用 い ら れ る レ ンズ装置に収差補正素子 2 2 を sruける と 半導体 レ ザ 2 6 の基 φ波長が変化 して ち 軸上色収差が補正 さ れて い る ので 女定 して ラ ッ キ ングを行 う とができ る o また 収差補正素子 2 2 は 回折面 S 1 あ る いは位相段 差面 S 3 を Μ宜 i

X計する と に よ Ό 収差補正素子にお い て発生する球面収差を調敕 し 対物 レ ンズ以外の光学系で 使用 し る レ ンズ素子 (例え ば リ メ 卜 レ ンズ 2 4 や 情報記録面 2 9 に H

RXけ ら れた保 層な ど ) に起因する軸上 色収差 を補正する ι _ とが可能であ る

ま た 収差補正素子 2 2 は 又計さ れる 回折の次数 と し て + 1 次 と したが ¾.に 土 m次 ( m 整数 ) の いずれを 用 いて よ い o また 実施の形 の レ ンズ装置にお いて 対物 レ ンズ 2 は 単 レ ンズか ら な る も ので 明 したが 複 数枚の組み レ ンズか ら な る のでめ て も よ い o

ま た 実施の形 2 の レ ンズ装置では 収差補正素子 2

2 に平行光束が.入射する よ に してい る が 非平行光束で め て も よ い o また 実施の形能 2 の レ ンズ装 βでは 収 差補正 子 2 2 対物 レ ンズ 2 3 の間を平行光束 と してい る が 非平行光束であ て い また 収差補正素子 2 2 は 光源側に回折面を配置 し 光情報記録媒体側に位相段 差面を配置 してい るが 逆に光源側に位相段差面 を配置 し 光 \n報記録媒体側に 回折面を配置 して よ い

以上卩½明 し たよ に 実施の形能 2 に係る 収差補正素子 は 基準波長の光束に対 しては球面収差 を発生さ せず 基 準波長か ら ずれた波長の光束に対 して球面収差を発生さ せ る とがでさ る そ して の球面収差 を回折面の球面収 差 を協働させる と に よ Ό 回折面の輪帯数を多数形成す る と な < か 輪 の幅を小さ < する と ち な < 所望 の大 な球面収差を発生 させる と がでさ る ま た 実施 の形能 に係 る 収 補正 子は 樹脂で 造する と がでさ 容 に 造可能であ る

また の収差補正素子を レ ンズ 置 に M用する と 光 源に用 い ら れる半導体 レ ザの個体バ ラ ッキが大さか た

Ό 日 J 変化によ り 発振波長が変化 した り して 発振波長 が基準波長か らずれた場 であ つ て 光束を光情報記録 媒体上に集光 して良好にス ポ ッ を形成する とがで る さ ら に の レ ンズ «を光 ピ V ク ァ V プ 置に 用す る と 光源に用 い ら れる 半導体 レ ザが個体パ、 ラ Vキが大 か た り 変化 に よ り 発振波長が変化 し た り して 発振波長が基準波長か ら ずれた でめ て ち 卜 ラ V キ ン グェ ラ を生 じ る こ と な < 良好に光情報記録媒体上 に情 報を記録 した Ό 光情報記録媒体か ら情報を消去 した 光情報記録媒体か ら 情報を読み出 した り する こ とができ る

(数値実施例 2 )

以下に、 実施の形態 2 に係る レ ンズ装置に関 して、 具体 的な数値実施例 を説明する 。 収差補正素子 2 2 は、 設計波 長は 4 1 0 n m を基準波長 と して設計 した。 また、 光束は 、 収差補正素子 2 2 に平行光束が入射する も の と し、 出射 側の平行光束の直径は対物 レ ンズ 2 3 の入射面で 2 . 2 1 m m と し た。 ま た、 回折面に形成さ れる位相格子は超高屈 折率法 に よ り 表現 し た （超高屈率法につ いて は、 William

C.Sweatt ： Descrioing holo raphic optical elements as lenses ： Journal of Optical Society of America, Vol .6 7 , No.6 , June 1 9 7 7 ) 。

また、 非球面形状は、 以下の （数 2 ) で与え ら れる 。

ただ し 、 各符号の思味は以下の通 り であ る 。

X • 光軸か ら の髙 さ が h の非球面上の点の非球

の接平面 ら の距離

h 光軸か ら の高 さ

C j ： レ ンズ第 j 面の非球面頂点の曲率

( C j = 1 / R j - R j は第 j 面の 曲率半径）

K j ： レ ンズ第 j 面の 円錐定数

A j ， n • レ ンズの第 j 面の n 次の非球面係数

( j = 3 4 , 5 ) 表 6 に、 数値実施例 2 の レ ンズ装置 と光情報記録媒体に 関する数値データ を示す。 ただし、 表 6 にお いて、 r j は 第 j 面の曲率半径、 d j は第 j 番 目 の軸上面間隔、 n 4 1 0 は波長 4 1 0 n mに対する媒質の屈折率、 リ はア ッ ベ数 をそれぞれ表す。 表 6

数値実施例 2 は 、 収差補正素チ 2 2 の光源側の面を 回折 面 S 1 と 、 出射側 、 すなわち対物 レ ンズ 2 3 側の面 を位相 段差面 S 3 と しゝ 対物 レ ンズ 2 3 の軸上色収差 を補正 して い る また 、 数値実施例 2 は 、 収差補正素子 2 2 の光源側 の 回折面 S 1 の 回折パヮ一の絶対値 と対物 レ ンズ側の位相 段差面 S 3 の屈折パヮ一 を負 と し 、 それぞれの絶対値 を じ にする と に り 、 収差補正素子 2 2 の 卜 一 夕ルのパ 7 を 0 と してい る また 、 数値実施例 2 は 、 1 次回折光が 最大の回折光量を有する よ う に設計さ れて い る

表 7 は 、 数値実施例 2 の第 3 面 S 3 、 第 4 面 S 4 、 第 5 面 S 5 (表 6 参照 ) の非球面係数を示す数値で め る なお

、 第 3 面 S 3 は 、 位相段差で接続 し た とき単一の非球面定 義式によ り 規定さ れる 面であ る 表 8 は 、 収差補正素子 2

2 に形成さ れた位相 差面 S 3 の数値を示す 表 7

表 8

8 に すよ に 、 位相 go.

差面 S 3 は 、 光軸 P か ら領域

1 〜領域 5 にお いて 、 領域 1 と領域 2 と の段差 ( 子みの差

) 、 領域 2 と領域 3 と の段差 、 領域 3 と領域 4 と の段差、 領域 4 と領域 5 と の段差の全てが波長 4 1 0 n mに対 して

2 κ の位相 を与える よ う に 、 同 じ光軸方向の大さ さ を持 差

ソ

図 1 0 は 、 数値実施例 2 の レ ンズ装置の波長 4 1 0 n m 土 1 0 η mに ける球面収差 を示すグ ラ フ であ る 図 中、 横軸は光軸方向の長さ を表 し 、 基準波長 4 1 0 n m の場合 の軸上像ハ占、、を原ハ占、、 に取 てい る ま た 、 図 中 、 縦軸は 、 収 差補正素子 2 2 に入射する平行光束の半 を表 し 、 有 で規格化 してい る 図 1 0 にお いて 、 軸上色収差は 、 各波 の曲線にお ける 軸上の間隔に相 当する 図 1 0 か ら確 き口 ' でさ る よ う に 数値実施例 2 の レ ンズ装置は 波長に関 わ ら ず光軸方向の焦ハ占、、位置のずれがほ と ん ど移 していな い

値実施例 2 にお ける レ ンズ装置 を 位相段差を持たな い 占 を除き 他の条件はすベて同 の レ ンズ装置 (比較例

) と 比較 した と ろ 数値実施例 2 にお ける レ ンズ装置の 対物 レ ンズの焦 占 で発生する ァ フ 才 力 ス里が 4 1 0 n m 付近で波長 1 n m変化当 た り 約 4 m λ 低減さ れてお り 波 長変化に よ る 、、ヽハ占、、 の光軸方向のずれ量が 1 η m変化当 た り

0 • 0 1 3 m低減さ れていた

数値実施例 2 において 丁 フ 才 力 ス 及び軸上色収差 の低減里を さ ら に大さ < する ため に は 位相段差構 の領 域数を増やすか 段差深さ を大さ ぐ して位相 一

差 を 2 π の

2 倍 3 倍 • • • にする ( _ とで可能 と な る すなわち 同 じ収差補正里を持フ 回折構造 を有する素子にお いて 位相 段差を設ける と に よ り 色収差補正里を増やす _ とがで さ る

(数値実施例 3 )

数値実施例 3 は 数値実施例 2 と 様の構成にお いて 位相段差のみ表 9 に示す う に 波長 4 1 0 n mに対 して

2 π の敕数倍の位相差を与え る よ う に段差深さ を B又定 した のであ る し たがつ て 数値 施例 3 では各段差の深さ は一様でない。 表 9

対物単 レ ンズ 3 は N Aが 0 8 以上であ り 、 基 波 か ら 数 n mずれた際に発生する球面収差の里が周辺 に い < に し たが て Ε 激に増加する し たがつ て 軸上色収差を 補正する ため に発生させる球面収差の里 も 周辺にい < に したが て増やす必要があ る

数値実施例 3 の収差補正素子 6 を用 いた レ ンズ装置を 位相段差 を持たない 占、 を除さ 他の条件はすベて同 の レ ンズ装置 (比較例 ) と 比較 し た と ろ 数値実施例 3 によ る装置の対物 レ ンズ 占で発生する ァ フ ォ 力 ス虽が 4

1 0 n m付近で波長 1 n m 化当 た り 約 2 7 m λ 低減さ れ てお り 波長変化によ る隹ハ、、 ハ占、、の光軸方向のずれ量が 1 η m 変化 、 た り 0 0 7 8 L m低減さ れていた

数値実施例 3 において 、 位相 差 をき又& ける と に よ つ て 軸上色収差 を良好に補正でき る と を示 し たが 、 位相段差 に よ て高次の球面収差 増え る ため 全収差は半分程度 に し か減 ら ない 全体の収差を減 ら すには vM.域の数を増 やせばよ い 特 に 3 次球面収差の 化 を減 ら すに は 収 差補正素子 2 2 で発生する位相差を大さ < 取ればよ い

(その他の実施の形 )

以上卩兑明 した実施の形台、 1 の収差補正ン f、子に 、 実施の形 態 2 で 明 した位相段差を形成 して も よ い。 実施の形 1 の収差補正素子に位相段差 を形成する こ と に Ό よ り 高 性能の光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置を提供する とができ る 。 産業上の利用 可能性

本発明は C D 一 R 〇 M • C D 一 R • C D 一 R W • D V

D - R o M • D V D 一 R • D V D + R • D V D 一 R W • D

V D + R W • H D D V D • B 1 u ■■— R a y D i s k 等 の情報記録媒体の 込み • 再生 • 消去を行 Ό 情報記録再生 装置等に適用 可能であ り 特に 次世代 D V D でめ る H D 一 D V D • B 1 u ― R a y D i S k 等の 4 2 0 n m以下 の波長の光束を用 いた高密度記録の情報記録媒体の 込み

. 再生 • 消去を行 う 情報記録再生壮置等に好 であ る

Claims

請求の範囲

1 光源か ら 放射さ れた 3 9 0 n mか ら 4 2 0 n m の波 域の光束を情報記録媒体上 に集光 してスポ ッ h を形成する と によ り 情報の 冗み出 し 込み 消去の内 の少な ぐ と も一つ を行 光 ピ ッ ク ァ ッ プ 置に用 い ら れる光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置であ つ て 刖記光源側か ら 順に

刖記光源か ら放射さ れた 記光束の光軸の方向 に沿つ て 移動可能に保持さ れ 、 刖記光束を平行光 し < は所定の収 束又は発散光に変換する U メ ― 卜 手段 と

刖記 U メ 一 卜 手段か ら 放射さ れた光束を透過する収差 補正素子 と

開 □数が 0 8 以上であ り 刖記収差補正素子か ら 出射 した光束を前記情報記録媒体上に集光 してス ポ ッ を形成 する対物 レ ンズ素子 と を備え

記収差補正素子 と 刖記対物 レ ンズ素子 と は 前記情報 記録媒体の 卜 ラ 、つ キ ン グを行 う ため に 前記光軸 に直交す る方向に一体的 に保持さ れてお り

以下の条件を満足する 光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置 - 一 0 1 < C A t 0 . 1 ( 1 )

― 2 0 C A f 2 0 ( 2 )

― 2 0 C A m < 0 ( 3 )

― 0 2 5 ≤ θ f 0 . 2 5 ( 4 )

一 0 7 5 θ m < 0 . 7 5 ( 5 )

但 し

C A t 全光学系の軸上色収差 [ m n m ] C A f • 3 メ一 卜 手段の軸上色収差 [ m / n m ]

C A m • 収差補正素子の軸上色収差 [ m / n m ]

Θ f U メ 卜 手段の 出射光束の単位波長当 た Ό の角 度 ^化里 C m i n n m ]

Θ m • 収差補正素子の 出射光束の単位波長当 た り の角度 変化量 [ m i n / n m ]

であ る 0

2 刖記収差補正素子は 、 刖 id対物 レ ンズ素子 と は別体に

RX.け ら れた回折に Ό 光束を偏向するパ 一を持つ 回折 レ ンズであ る 、 請求項 1 に記載の光 ピ V ク ァ ッ プ用 レ ンズ衣 β 0

、

3 刖記収差補正素子は 、 刖記対物 レ ンズ素子 と は別体に け ら れた素子であ て 、 刖 光軸を 中心 とする 心円 に よ つ て規定さ れる輪 W状の複数の領域 と 、 記領域間の境 界部に形成さ れる位相 差 と を含む位相段差面を持つ 、 請 求項 1 に記載の光 ピ ッ ク ァ ッ プ用 レ ンズ装置

4 • 情報記録媒体上に光束を集光 してス ポ ッ 卜 を形成する こ と によ Ό 、 情報の み出 し、 込みゝ 消去の内の少な < と も一つ を行 う 光 ピ ク ァ ッ プ装置であ つ て 、

3 9 0 n mか ら 4 2 0 n mの波長域の光束を放射する光 源 と 、

前記光源か ら 放射された刖 目 d光束の光軸の方向 に沿 て 移動可能 に保持さ れ 、 記光束を平行光 し < は所定の収 束又は発散光に変換する リ メ ― 手段 と 、

前記 3 U メ一 手段か ら放射さ れた光束を 過する収差 補正素子 と、 開 □数が 0 8 以上であ Ό 、 刖記収差補正 子か ら 出 し た光束を 記情報記録媒体上に集光 してスポ V 卜 を形 する対物 レ ンズ素子 と を備え 、

、

前記収差補正素子 と前記対物 レ ンズ 子 と は 、 刖記情 記録媒体の ラ V キ ン グを行 う ため に 記光軸に直交す る方向に一体的 に保持さ れてお り 、

以下の条件を満足する 、 光 ピ ク ァ ッ プ装置

― 0 • 1 ≤ C A t < 0 . 1 ( 1 )

一 2 0 ≤ C A f < 2 0 ( 2 )

― 2 0 ≤ C A m < 0 ( 3 )

― 0 • 2 5 θ f 0 . 2 5 ( 4 )

一 0 7 5 < θ m < 0 . 7 5 ( 5 )

但 し 、

C A t ： 全光学系の軸上色収差 [ m / n m ]

C A f ： メ ― 卜 手段の軸上色収差 [ PL m / n m ]

C A m ： 収差補正素子の軸上色収差 [ PL m / n m ]

Θ f ： 3 メ 一 卜 手段の出射光束の単位波長当た り の 度亦化量 [ m i n / n m ]

Θ m ： 収差補正素子の出射光束の単位波長当 た Ό の角 変化里 [ m i n n m ]

でめ る