JP2002040324A - 色収差補正用光学素子及び光学ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズの色収差を補正する。 【解決手段】 レーザー光の波長域を５００ｎｍ以下に
設定し、且つ、ＮＡ（開口数）が０．６以上の対物レン
ズ７と組み合せて用いられる色収差補正用光学素子であ
って、平凸レンズ１と平凹レンズ２とを貼り合せた第１
の色収差補正用光学素子３と、平凹レンズ４と平凸レン
ズ５とを貼り合せた第２の色収差補正用光学素子６とを
用いて光学系を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光の波長
域を５００ｎｍ以下に設定し、且つ、ＮＡ（開口数）が
０．６以上の対物レンズと組み合せて用いられる色収差
補正用光学素子及び光学ピックアップ装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、光記録媒体である光ディスク又は
光カードなどは、動画、音声、コンピューター用データ
などの情報信号（データ）を保存し、且つ、情報信号を
高速にアクセスすることができるので多用されている。
また、この種の光記録媒体として以下に光ディスクを例
にして説明すると、この光ディスクは良好な量産性と低
コスト性のため、広く普及している。また、光ディスク
に対しては、記録される情報信号の高密度化、大容量化
の要望が強く、近年においてもこの要望はますます強く
なっている。

【０００３】光ディスクにおいて記録される情報信号の
記録密度を上げるには、この情報信号の読み出しに用い
るレーザー光源から出射されたレーザー光の短波長化
と、このレーザー光を光ディスク上に集光させるための
対物レンズの高ＮＡ（開口数）化とが有効である。

【０００４】このため、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓ
ｃ）からＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅ
Ｄｉｓｃ）への発展の過程では、レーザー光の波長が７
８０ｎｍから６５０ｎｍに短縮され、且つ、対物レンズ
のＮＡ（開口数）が０．４５から０．６０に高められた
ので、記録密度は６５０ＭＢから４．７ＧＢ（片面）へ
約７倍の向上が達成されている。

【０００５】また、記録型の光ディスクシステムは、光
磁気方式、相変化方式共に各種あるが、レーザ光の波長
と対物レンズのＮＡは、ほぼ前記の値に近いものが使わ
れている。

【０００６】これらの光ディスクシステムにおいては、
現在は、ガラスあるいは樹脂を成形した、単玉型の対物
レンズが使われている。これは、対物レンズの両面を非
球面形状として収差の補正を行ったレンズであり、成形
で作れることから、コストと量産性に優れているため、
もっとも普及している。

【０００７】ここで、光ディスクの記録密度を更に高め
て光ディスクを超解像度で記録再生するには、更にレー
ザ光の波長の短い、いわゆる青色レーザーと、よりＮＡ
の高い対物レンズとを組み合わせた光学系が期待されて
いる。

【０００８】ところで、現行の光ディスクにおける記録
用の光ピックアップの光学的な課題の一つに、対物レン
ズの色収差にまつわる問題点がある。

【０００９】上記した対物レンズの色収差は、レーザ光
源から出射されたレーザー光の出力変化による波長変化
により生じる。光ディスクでは、通常記録する場合は、
レーザー光の出力を再生パワーから、記録パワーへ増大
させている。これにより、光磁気方式では、キュリー点
を超える温度まで光ディスクの記録層を加熱し、相変化
方式では、所定の相変化により反射率または吸収率が変
化するまで光ディスクの記録層を加熱して記録するが、
レーザー光の出力変化に伴いレーザー光の波長が変化す
る。

【００１０】一方、単玉型の対物レンズの焦点距離には
波長依存性がある。これは、単玉型の対物レンズの材質
（ガラスまたは樹脂）の屈折率がレーザ光の波長により
変化する性質（分散という）があるため生じている。

【００１１】このため、レーザー光の波長変化により、
単玉型の対物レンズの焦点位置が移動する。ここで光デ
ィスクに対して単玉型の対物レンズが、常にレーザー光
の波長に応じた焦点の位置に来るように動けば、焦点誤
差（デフォーカス）は発生しない。

【００１２】しかしながら、レーザー光の出力を再生パ
ワーから記録パワーに変化させる時間はｎｓｅｃオーダ
ーと非常に短時間であるため、本来、光ディスクの反り
等に対応するためのフォーカスサーボの動作（数ｍｓｅ
ｃかかる）が追いつかず、フォーカスサーボが応答し
て、対物レンズがレーザー光の波長に応じた焦点位置へ
至るまでの間、デフォーカスが生じて書き込み不良、再
生不良等の不具合が生じる。これが、色収差にまつわる
問題点である。

【００１３】次に、５００ｎｍ以下のレーザー光源を用
いた場合の、対物レンズの色収差を補正すべきレーザー
光の波長の範囲と収差の許容量を明らかにする。

【００１４】図９はＮＡ＝０．７の対物レンズ用いてレ
ーザー光を光ディスクに照射した状態を示した図、図１
０はＮＡ＝０．７の対物レンズを用いた時に、４０５ｎ
ｍ波長のレーザー光が±５ｎｍ変化したとき対物レンズ
の色収差と縦収差を示した図、図１１はＮＡ＝０．７の
対物レンズを用いた時に、波長が４１０ｎｍに変化した
レーザー光で仮に焦点位置だけを調整したとき対物レン
ズの縦収差を示した図、図１２はＮＡ＝０．７の対物レ
ンズを用いた時に、４０５ｎｍ波長のレーザー光が±２
ｎｍ変化したとき対物レンズの波面収差を示した図であ
る。

【００１５】図９に示したごとく、ＮＡ（開口数）が
０．７の対物レンズ１０１を用いて、４０５ｎｍの波長
で発振するレーザー光源からのレーザー光を光ディスク
Ｄに照射して情報記録面Ｄｋに情報信号を記録する場合
に、記録時のレーザー光の波長が±５ｎｍ変化した時の
対物レンズ１０１の縦収差は図１０に示したごとくであ
り、対物レンズ１０１の色収差により焦点位置が後ろ側
にずれてしまう。

【００１６】そこで、図１１に示したごとく、波長が４
１０ｎｍに変化したレーザー光で仮に焦点位置だけを調
整してもオーバーの球面収差は残ってしまう。これが屈
折率変化による球面収差である。

【００１７】また、記録時のレーザー光の波長が±２ｎ
ｍ変化した時の対物レンズ１０１の波面収差は図１２に
示したごとくである。これらは、実際の使用状態に合わ
せ、光ディスクＤ上での像面を４０５ｎｍでの最良像面
（収差が最小になる面）に固定して、その面で他の波長
の収差を計算したものである。

【００１８】ここで、図１２から明らかなように、レー
ザー光の波長が僅か２ｎｍ変化しただけで、約０．２４
λ（ｒｍｓ）と巨大な波面収差が発生する。この量は、
一般的に収差の限界とされるマレシャルの基準値０．０
７λ（但し、λはレーザ光の波長）に大して約の３倍以
上の値で、全く記録再生が出来ないどころか、トラッキ
ングエラーさえ検出できなくなるほどの大きな影響を受
けてしまう。

【００１９】なお、前記した記録時の波長変化は使用す
るレーザー光源にもよるが、例えば４０５ｎｍの波長で
発振するレーザー光源の出力変化を実測したところ、２
ｎｍ程度以下の波長変化であった。

【００２０】さらに、再生時には、レーザー光のノイズ
を低減するために、高周波重畳等の手法を用いてレーザ
ー光源をマルチモード化して駆動することが、一般に行
われる。４０５ｎｍのレーザー光源での典型的な高周波
重畳によるレーザー光の波長の拡がりは、発明者の測定
によれば、スペクトルの半値全幅で、０．８ｎｍ程度で
あった。

【００２１】これに対して、６５０ｎｍないし７８０ｎ
ｍのレーザ光では、典型的には、この拡がりは１ｎｍな
いし１．５ｎｍ程度であるが、この波長帯域における色
収差の小ささにより、これに関して、対物レンズは通常
の非球面単レンズで全く問題のない収差レベルである。

【００２２】しかしながら、５００ｎｍ以下のレーザ光
の波長領域で対物レンズを使う場合は、大きな色収差の
ため、無視することが出来ない。従って、記録用の光ピ
ックアップのみならず、再生専用の光ピックアップで
も、対物レンズに対して色収差の補正が必要である。

【００２３】ここで、対物レンズに対する色収差の目標
値は、上記した量の波長変化による収差の変化を、一般
に無収差と見なせる収差の限界値である、マレシャルの
基準値０．０７λ以下に押さえることが必要である。す
なわち、任意に設定したレーザ光の中心波長の前後２ｎ
ｍでマレシャルの基準値０．０７λ以下に収差変化が押
さえられていれば良い。

【００２４】このような対物レンズに対して色収差を補
正する従来技術として、例えば、従来例１として分散の
異なる正レンズと負レンズを貼り合わせた例が特開平０
６−２５００８１号公報に開示され、従来例２として正
レンズと負レンズを貼り合わせた例が特開平０３−１５
５５１５号公報に開示され、また、従来例３として回折
素子を使った色収差補正素子が特開平０６−８２７２５
号公報に開示されており、これら従来例１〜従来例３
は、いずれも６３５ｎｍ〜８３０ｎｍ程度のレーザー光
の波長で、ＮＡが０．５５程度の対物レンズに適用でき
るものである。

【００２５】また、別の方策を用いた従来例４として、
Ｍｉｃｒｏｏｐｔｉｃｓ ＮｅｗｓＶｏｌ．６ Ｎｏ３
「光ディスク用プレスガラスレンズ」（田中康弘）にあ
るように、完全補正でなく、ガラスの材料に低分散なも
のを用いて、影響を軽減する試みもある。これもまた、
ＮＡが０．５５程度の対物レンズに適用できるものであ
る。

【００２６】更に、従来例５として、対物レンズに屈折
レンズと回折型レンズを直接施したハイブリッドレンズ
が特開平９−３１１２７１号公報に開示されている。こ
れはより高いＮＡ（０．７以上）の対物レンズに対応し
ている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、いわゆる青
色レーザーで代表される、５００ｎｍ以下の波長領域で
は、対物レンズのレンズ材料の屈折率の変化は、従来の
６５０ｎｍないし７８０ｎｍに比べて飛躍的に大きくな
る。このため、わずかな波長の変化でも発生する色収差
は、格段に大きなものとなり、このため、より大きな色
収差の補正が必要になる。

【００２８】ここで、もう少し色収差にまつわる問題を
詳細に解析すると、問題は、次の２点に分解できる。そ
れは、焦点位置の変化（軸上色収差）と、球面収差
｛（波長変化によって生じる球面収差）＋（軸上色収差
を補正したことによって生じる倍率誤差による球面収
差）｝である。の焦点位置の変化は、多くの場合言わ
れる色収差で、波長変化による屈折率の変化によって生
じるいわゆる軸上色収差である。

【００２９】の球面収差はさらに二つに分かれる。一
つは、波長変化によるレンズ硝材の屈折率の変化によっ
て生じるもの。もう一つは、焦点位置の変化を補正する
ために生じる、倍率誤差による球面収差である。すなわ
ち、焦点位置の変化を補正するために、色収差補正素子
が対物レンズへの入射光束の平行度を変化させたことに
よって、対物レンズにしてみれば結像倍率が変化したこ
ととほぼ等価な作用になり、倍率誤差となって新たな球
面収差を生んでいるのである。

【００３０】従来の６５０ｎｍから７８０ｎｍ付近のレ
ーザー光の波長では、対物レンズの色収差の発生は比較
的緩やかであり、軸上色収差補正のみで十分であった。
しかし、レーザー光の波長が５００ｎｍ以下になり、対
物レンズのＮＡ（開口数）が０．６以上になると、球面
収差の寄与が大きくなり（球面収差はＮＡの４乗に比例
して大きくなる）、軸上色収差のみの補正では不十分で
あり、両者を合わせた収差が目標値以下になるように補
正を行わなければならない。

【００３１】そこで、対物レンズに対して色収差を補正
する従来技術として上記したように従来例１〜従来例５
に示したような各種の方法が適用されているが、それぞ
れに問題を抱えている。

【００３２】図１３は従来例１（特開平０６−２５００
８１号公報）に開示された色収差補正素子と対物レンズ
とを備えた光学系を説明するための図、図１４は従来例
１を適用した場合の色収差と縦収差を示した図である。

【００３３】まず、図１３に示したごとく、従来例１
（特開平０６−２５００８１号公報）に開示された色収
差補正素子では、分散の異なる正レンズ１１１と負レン
ズ１１２とを貼り合わせて色収差補正素子１１３を構成
し、この色収差補正素子１１３と対物レンズ１１４とを
組み合わせて、レーザー光源からのレーザー光を色収差
補正素子１１３，対物レンズ１１４を順に介して光ディ
スクＤ上に照射して光ディスクＤ上の情報記録面Ｄｋで
焦点を結ばせている。

【００３４】ここで、従来例１よりレーザー光の波長を
短波長に仮に設定して、例えば４０５ｎｍの波長で発振
するレーザー光源を用いて上記のように構成した色収差
補正素子１１３と対物レンズ１１４とによる光学系をシ
ュミレーションしたところ、軸上色収差の補正はできる
が、それによって発生する球面収差の補正は不十分であ
り、レーザー光の波長が±５ｎｍ変化した時の縦収差は
図１４に示したごとくになり球面収差が補正しきれてな
く、青色領域での応用には不足である。

【００３５】また、従来例２〜従来例５の図示を省略す
るものの、従来例２（特開平０３−１５５５１５号公
報）のタイプのものも、上記した従来例１と略同様であ
る。

【００３６】また、回折格子を使った従来例３（特開平
０６−８２７２５号公報）のタイプのものも、基本的に
収差補正能力は大きいが次のような問題がある。大きな
色収差を補正するためには回折格子の本数が増大し、レ
ンズの周辺部分でその格子ピッチが狭くなりすぎてしま
い、設計は可能であっても、実際に補正素子を作成する
ことは難しい。発明者の設計によれば、レーザー光の設
計中心波長＝４０５ｎｍで、ＮＡ＝０．７の対物レンズ
の場合、格子の本数が約１７０本で、外周部で、約５μ
ｍピッチの回折格子を非球面の上に形成すれば、補正が
可能との結果が出ている。この格子を形成することは難
しい。

【００３７】また、低分散ガラスを利用した従来例４
（Ｍｉｃｒｏｏｐｔｉｃｓ ＮｅｗｓＶｏｌ．６ Ｎｏ
３）のタイプでは、本質的に完全補正は不可能である。
また、青色領域では、屈折率の変化が大きくなるので、
十分な補正をすることは出来ない。

【００３８】更に、従来例５（特開平９−３１１２７１
号公報）のタイプのように両面に回折格子を形成した対
物レンズでは、格子ピッチは加工可能なように広げられ
ている。しかしながら、加工精度上の問題が残ってい
る。これをまず通常のレンズで説明する。レンズの加工
時には、この収差はレンズの形状測定では精度不足で測
定できず、光学的な干渉計による収差測定ではじめて測
定できる。したがって、各面の形状誤差を独立に測定す
ることが出来ない。したがって、レンズの形状誤差の修
正は、どの面が誤差を持っているかの追求はせず、どち
らかの面の形状を修正して行われる。また、両面回折型
のレンズは、第１面の特定の位置を出た光が、第２面の
特定の位置を通ったときに収差が補正されるが、この各
々の位置に対して、適切な位相が回折格子により与えら
れているので、前述の方法で、非球面形状を修正した
ら、光線が希望の場所を通らず、その結果回折格子によ
り与えられる位相が不適切になり、十分な特性が得られ
なくなってしまう。すなわち、両面回折型のレンズは製
造公差の著しく厳しいレンズと言え、実用上の困難が大
きい。さらに、この例も、基本的には、軸上色収差の補
正を行う構成になっており、倍率誤差の色収差の補正が
出来ないため、青色領域での応用には適さない。

【００３９】そこで、高密度の光ディスクを収差なく良
好に再生するために、レーザー光の波長域を５００ｎｍ
以下にして、ＮＡ（開口数）が０．６以上の対物レンズ
と、複数の色収差補正用光学素子とを組み合わせた光学
系及びこの光学系を適用した光ピックアップ装置が望ま
れている。

【００４０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、第１の発明は、レーザー光の波
長域を５００ｎｍ以下に設定し、且つ、ＮＡ（開口数）
が０．６以上の対物レンズと組み合せて用いられる色収
差補正用光学素子であって、平凸レンズと平凹レンズと
を貼り合せた色収差補正用光学素子を２組以上用いたこ
とを特徴とする色収差補正用光学素子である。

【００４１】また、第２の発明は、上記した第１の発明
に記載した２組以上の色収差補正用光学素子を備え、光
記憶媒体に対して読出しまたは書込みを行うことを特徴
とする光学ピックアップ装置である。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る色収差補正用
光学素子及び光学ピックアップ装置の一実施例を図１乃
至図８を参照して＜第１実施例＞〜＜第５実施例＞の順
に詳細に説明する。

【００４３】＜第１実施例＞図１は本発明に係る第１実
施例の色収差補正用光学素子と対物レンズと備えた光学
系を説明するための図、図２は図１に示した第１実施例
の光学系の色収差と縦収差を示した図である。

【００４４】図１に示したごとく、第１実施例の色収差
補正用光学素子と対物レンズと備えた光学系では、レー
ザー光源側から光ディスクＤ側に向かって順に、 SFLD6
0 の硝材を用いて形成した平凸レンズ１と LASFN8 の硝
材を用いて形成した平凹レンズ２とを貼り合せた第１の
色収差補正用光学素子３と、 SFLD60 の硝材を用いて形
成した平凹レンズ４と LASFN8 の硝材を用いて形成した
平凸レンズ５とを貼り合せた第２の色収差補正用光学素
子６と、ＮＡ（開口数）を０．７に設定した対物レンズ
７とが配置されている。そして、第１，第２の色収差補
正用光学素子３，６を順に経て対物レンズ７から出射さ
れたレーザー光は光ディスクＤ上の情報記録面Ｄｋで焦
点を結んでいる。

【００４５】ここで、第１の色収差補正用光学素子３
は、面番号Ｓ１の平面がレーザ光源側から出射されたレ
ーザー光の入射面となり、面番号Ｓ２で平凸レンズ１と
平凹レンズ２とが入射光側の貼り合わせ面を凸状に形成
して貼り合わされ、面番号Ｓ３の平面がレーザー光の出
射面となっている。

【００４６】また、第１の色収差補正用光学素子３と第
２の色収差補正用光学素子６とはＡＩＲ空間により間隔
を離して設けられている。

【００４７】また、第２の色収差補正用光学素子６は、
面番号Ｓ４の平面が第１の色収差補正用光学素子３から
出射されたレーザー光の入射面となり、面番号Ｓ５で平
凹レンズ４と平凸レンズ５とが入射光側の貼り合わせ面
を凹状に形成して貼り合わされ、面番号Ｓ６の平面がレ
ーザー光の出射面となっている。

【００４８】また、第２の色収差補正用光学素子６と対
物レンズ７とはＡＩＲ空間により間隔を離して設けられ
ている。

【００４９】そして、上記した面番号Ｓ１〜Ｓ６の具体
的な数値は以下のごとくである。この際、第１，第２の
色収差補正用光学素子３，６は、設計基準となるレーザ
ー光の波長４０５ｎｍではほとんどパワー持たず、且
つ、焦点距離は無限大である。

【００５０】 面番号 曲率半径 面間隔 硝材 屈折率(at405nm) Ｓ１面 ∞ 1.42 SFLD60 SFLD60=1.86837 Ｓ２面 -7.38958 0.58 LASFN8 LASFN8=1.86893 Ｓ３面 ∞ 0.50 AIR Ｓ４面 ∞ 0.50 SFLD60 SFLD60=1.86837 Ｓ５面 2.99376 1.99 LASFN8 LASFN8=1.86893 Ｓ６面 ∞ 0.50 また、対物レンズ７は、焦点距離が２．８５７ｍｍであ
り、ＮＡ（開口数）は０．７であり、レーザー光の設計
中心波長は４０５ｎｍである。上記した対物レンズ７
は、面番号Ｓ７の非球面が第２の色収差補正用光学素子
６から出射されたレーザー光の入射面となり、面番号Ｓ
８の非球面が光ディスクＤへのレーザー光の出射面とな
っている。また、光ディスクＤの厚さ（情報記録面Ｄｋ
までの厚さ）は０．２ｍｍである。

【００５１】そして、上記した対物レンズ７及び光ディ
スクＤの具体的な設計データは以下のごとくである。な
お、非球面に関しては次の定義を用いる。

【００５２】ｘ ： 図１上での光軸からの高さがｈの
非球面上の点Ｐの非球面頂点からの距離 ｃ ： 非球面頂点の曲率 （＝１／Ｒ） ｋ ： 円錐常数 Ａ ： 第４次の非球面係数 Ｂ ： 第６次の非球面係数 Ｃ ： 第８次の非球面係数 Ｄ ： 第１０次の非球面係数 Ｅ ： 第１２次の非球面係数 としたとき、 ｘ＝［ｃｈ² ／｛１＋（１−（１＋ｋ）ｃ² ｈ² ）
^1/2 ｝］＋Ａｈ⁴＋Ｂｈ⁶ ＋Ｃｈ⁸ ＋Ｄｈ¹⁰＋Ｅｈ¹² で表される。

【００５３】 面番号 曲率半径 面間隔 硝材 屈折率(at405nm) Ｓ７面 1.92211 2.79855 SK5 SK5=1.60524549 Ｓ８面 -7.77427 0.5 光ディスク ∞ 0.2 BK7 BK7=1.530191593 像面 ∞ 絞り直径 ４ ｍｍ Ｓ７面の非球面係数 Ｓ８面の非球面係数 k : −0.92462 k : −113.2665 A : 0.0082495 A : 0.021081 B : 0.00063735 B : −0.0075552 C : 5.2069e-05 C : 0.0016274 D : 6.2693e-06 D : −0.00018602 E : 2.2979e-07 E : 6.69775e-06

【００５４】以上のように構成した第１実施例では、レ
ーザー光の波長が基準波長より長波長側にずれた時、対
物レンズ７側に配置した第２の色収差補正用光学素子６
の貼り合せ面が凸レンズの働きをして収束光を対物レン
ズ７側へ射出し、対物レンズ７の軸上色収差を補正す
る。一方、レーザー光の波長が基準波長より短波長側に
ずれた時、対物レンズ７側に配置した第２の色収差補正
用光学素子６の貼り合せ面が凹レンズの働きをして発散
光を対物レンズ７側へ射出し、対物レンズ７の軸上色収
差を補正する。この作用は従来例と同じである。前述し
たとおり、この作用により同時に倍率誤差によって、対
物レンズ７はオーバーの球面収差を発生する。ここで本
発明では、レーザー光源側に設置し且つ第２の色収差補
正用光学素子６に対して逆向きの曲率半径を持つ第１の
色収差補正用光学素子３の貼り合せ面が、前記オーバー
の球面収差を打ち消し、焦点位置球面収差共に補正され
る。

【００５５】即ち、間隔を離して設置した第１，第２の
色収差補正用光学素子３，６同士の各貼り合せ面が、互
いに対向して略対称の凹凸関係になるように組み合せて
いるので、対物レンズ７の色収差を確実に相殺すること
ができる。

【００５６】従って、４０５ｎｍの波長で発振するレー
ザー光源を用いてシュミレーションしたところ、レーザ
ー光の波長が±５ｎｍ変化した時に、光学系の色収差と
縦収差は図２に示したごとくの良好な性能が得られ、レ
ーザー光の波長変化による焦点位置移動と球面収差が補
正されて、良好なスポットが光ディスクＤ上の情報記録
面Ｄｋに結像される。

【００５７】＜第２実施例＞図３は本発明に係る第２実
施例の色収差補正用光学素子と対物レンズと備えた光学
系を説明するための図、図４は図３に示した第２実施例
の光学系の色収差と縦収差を示した図である。

【００５８】本発明の第２実施例は、先に説明した第１
実施例の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここで
は説明の便宜上、先に示した同一構成部材に対しては同
一の符号を付し、且つ、第１実施例に対して異なる構成
部材に新たな符号を付して説明する。

【００５９】本発明に係る第２実施例では、先に図１を
用いて説明した第１実施例における第１，第２の色収差
補正用光学素子３，６に対して硝材の前後を入れ替えた
ものであり、硝材を入れ替えると共に、実施例１と略同
様の特性を得るように設計すると、各色収差補正用光学
素子の貼リ合せ面のＲの向き（凹凸の向き）が逆になる
が、上記した設計条件から性能は第１実施例と同じであ
る。

【００６０】即ち、図３に示したごとく、レーザー光源
側に配置した第１の色収差補正用光学素子１３は、 LAS
FN8 の硝材を用いて形成した平凹レンズ１１と、 SFLD6
0 の硝材を用いて形成した平凸レンズ１２とが入射光側
の貼り合わせ面を凹状に形成して貼リ合せられており、
一方、対物レンズ７側に配置した第２の色収差補正用光
学素子１６は、 LASFN8 の硝材を用いて形成した平凸レ
ンズ１４と、 SFLD60の硝材を用いて形成した平凹レン
ズ１５とが入射光側の貼り合わせ面を凸状に形成して貼
リ合せられている。

【００６１】従って、この第２実施例でも、先の第１実
施例と同様に、収差補正能力は図４に示したごとく良好
な性能が得られる。

【００６２】＜第３実施例＞図５は第３実施例の光学系
の色収差と縦収差を示した図である。

【００６３】本発明の第３実施例の光学系は、先に図１
を用いて説明した第１実施例におけるレーザー光源側に
設置した第１の色収差補正用光学素子３の平凸レンズ１
及び平凹レンズ２に対してのみ、硝材の種類を下記のよ
うに変えたものである。

【００６４】即ち、 S-TIH23の硝材を用いて形成した平
凸レンズ１と S-LAH53の硝材を用いて形成した平凹レン
ズ２とが入射光側の貼り合わせ面を凸状に形成して貼り
合わされ、且つ、貼り合わせ面の面番号Ｓ２の曲率半径
も下記のように変えている。また、対物レンズ７側に設
置した第２の色収差補正用光学素子６は第１実施例と同
じ硝材の組み合わせで、貼り合わせ面のＲを下記のよう
に少し変えている。

【００６５】 面番号 曲率半径 面間隔 硝材 屈折率(at405nm) Ｓ１面 ∞ 1.41 S-TIH23 S-TIH23=1.84059 Ｓ２面 -5.66778 0.58 S-LAH53 S-LAH53=1.84066 Ｓ３面 ∞ 0.50 AIR Ｓ４面 ∞ 0.50 SFLD60 SFLD60=1.86837 Ｓ５面 2.97410 1.99 LASFN8 LASFN8=1.86893 Ｓ６面 ∞ 0.5 第３実施例の収差補正能力は図５に示したように第１実
施例とほぼ同じであるが、第１実施例より少し短波長側
で有利になっている。

【００６６】＜第４実施例＞図６は第４実施例の光学系
の色収差と縦収差を示した図である。

【００６７】本発明の第４実施例の光学系は、先に図１
を用いて説明した第１実施例と同じ形状に第１，第２の
色収差補正用光学素子３，６が形成されているものの、
第１，第２の色収差補正用光学素子３，６をそれぞれ構
成する平凸レンズ１，５及び平凹レンズ２，４の硝材が
下記に示したように第１実施例とは全く別の種類の硝材
を組み合わせのものである。

【００６８】 面番号 曲率半径 面間隔 硝材 屈折率(at405nm) Ｓ１面 ∞ 1.35 S-TIH23 S-TIH23=1.84059 Ｓ２面 -9.76870 0.70 S-LAH53 S-LAH53=1.84066 Ｓ３面 ∞ 0.50 AIR Ｓ４面 ∞ 0.50 S-TIH14 S-TIH14=1.81563 Ｓ５面 2.92659 2.00 LASFN4 LASFN4=1.81622 Ｓ６面 ∞ 0.5 従って、第４実施例の収差補正能力は図６に示したよう
に第１実施例より少し劣っているが、従来例１よりはか
なり高性能である。

【００６９】以上詳述した第１〜第４実施例のうちで、
ＮＡ＝０．７の対物レンズ，第１実施例，第３実施例，
従来例１の波面収差を図７を用いて説明すると、図７に
示した状態はレーザー光の中心波長４０５ｎｍに対し
て、波長が±７．５ｎｍ変化した場合の収差の変化であ
る。この図は実際の使用状態を考慮して、レーザー光源
の波長のばらつきが±５ｎｍくらい有っても、さらに２
ｎｍの波長変化の影響をシミュレーションしたものであ
る。像面は波長４０５ｎｍでの最良像面（収差が最小に
なる面）に固定して、その面で他の波長の収差を計算し
ている。レーザー光の波長が±７．５ｎｍ変化しても、
第１，第３実施例では波面収差が０．０１９λ（ｒｍ
ｓ）以下となっており、光学系の他の部分での収差悪化
を顧慮しても、マレシャルの基準値０．０７λより十分
小さな量に収まるものである。一方、従来例１の特性は
第１，第３実施例よりかなり性能が劣っていることは明
らかである。

【００７０】以上詳述した第１〜第４実施例では、第１
の色収差補正用光学素子３（又は１３）と、第２の色収
差補正用光学素子６（又は１６）との２組を組み合わせ
た場合について説明したが、これに限ることなく、色収
差補正用光学素子の数は２組以上でも良い。また、２組
以上の色収差補正用光学素３，６，…（又は、１３，１
６，…）は、対物レンズ７に接近して設置する必要はな
く、レーザー光源から対物レンズまでの間の平行光線中
に設置すればよい。

【００７１】＜第５実施例＞図８は本発明に係る光学ピ
ックアップ装置を示した構成図である。

【００７２】図８において、光学ピックアップ装置２０
は、先に第１〜第４実施例で説明した第１の色収差補正
用光学素子３（又は１３）と、第２の色収差補正用光学
素子６（又は１６）と、ＮＡ（開口数）を０．７に設定
した対物レンズ７と、１／４波長板２１と、偏光ビーム
スプリッタ２２と、フォーカシングレンズ２３と、マル
チレンズ２４と、光検出器２５とを備えている。尚、色
収差補正用光学素子の数は２組以上でも良く、且つ、２
組以上の色収差補正用光学素子の設置場所も上記に限定
されるものではない。また、符号Ｄは、光学ピックアッ
プ装置２０が読み書きする対象の光記憶媒体（光ディス
ク）であって、その情報記録面は符号Ｄｋで示されてい
る。

【００７３】光学ピックアップ装置２０を構成する図外
のレーザー光源、たとえば半導体レーザからは、波長が
５００ｎｍ以下、例えば波長４０５ｎｍの直線偏光ビー
ムが出射され、たとえば図外の回折格子により回折され
０次光および土１次光に分割され、これらは図外のコリ
メータレンズにより平行光に変換される。

【００７４】平行光に変換された直線偏光ビームは、偏
光ビームスプリッタ２２を透過し、１／４波長板２１に
おいて直線偏光ビームが円偏光ビームに変換され、第
１，第２の色収差補正用光学素子３，６（又は、１３，
１６）を順に透過する。このとき、半導体レーザから出
射された波長４０５ｎｍの直線偏光ビームに波長変動が
生じていた場合、第１，第２の第色収差補正用光学素子
３，６において、対物レンズ４の正の屈折力で生じる色
収差とは逆の極性を有する色収差が生じ、情報記録面５
ａに照射される収束スポットの色収差をキャンセルする
こととなる。第１，第２の色収差補正用光学素子３，６
を透過した円偏光ビームは、対物レンズ７を介して光記
録媒体Ｄの情報記録面Ｄｋに収束される。

【００７５】この後、光記録媒体Ｄの情報記録面Ｄｋで
反射された戻りの円偏光ビームは対物レンズ７、第１，
第２の第色収差補正用光学素子３，６を順に透過し、１
／４波長板２１において、往きの直線偏光ビームとは偏
光方向が９０度回転した直線偏光ビームに変換される。
この往きの直線偏光ビームと偏光方向が９０度回転した
直線偏光ビームは、偏光ビームスプリッタ２２で反射さ
れ、フォーカシングレンズ２３，マルチレンズ２４を透
過して光検出器２５に集光される。

【００７６】この光検出器２５は、複数に分割された受
光素子を有しており、複数に分割された受光素子に照射
される０次光および土１次光の光量に基づく演算処理が
行われ、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラ
ー信号およびＲＦ信号等が検出される。対物レンズ７
は、たとえば対物レンズ７をフォーカシング方向とトラ
ッキング方向とに制御駆動する二軸アクチュエータに具
備されており、上記したフォーカシングエラー信号およ
びトラッキングエラー信号に基づく制御信号により、フ
ォーカシングサーボおよびトラッキングサーボのフィー
ドバックサーボが行われる。

【００７７】上記した第１，第２の色収差補正用光学素
子３，６（又は、１３，１６）を具備した光学ピックア
ップ装置２０は、波長が５００ｎｍ以下である短波長の
レーザー光源を用いて高周波重畳を行っても対物レンズ
７の色収差を十分補正し、またモードホッピングが生じ
ても色収差を十分補正するので、光記録媒体Ｄのさらな
る高記録密度大容量化に対応することができる。また、
光学ピックアップ装置２０の対物レンズ駆動アクチュエ
ーターの動作に負担をかけるこもなく、且つ、２組以上
の色収差補正用光学素子の設置場所の自由度が大きいの
で、光学ピックアップ装置２０の小型化に有利である。

【００７８】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係る色収差補正用
光学素子及び光学ピックアップ装置において、請求項１
記載の色収差補正用光学素子によると、ＮＡ（開口数）
が０．６以上の対物レンズと、平凸レンズと平凹レンズ
とを貼り合せた色収差補正用光学素子を２組以上用いて
光学系を構成したので、波長が５００ｎｍ以下である短
波長のレーザー光源を用いて光記録媒体を超解像度で記
録再生する場合に、レーザー光の波長の拡がり、あるい
は、急激な波長変化が生じても２組以上の色収差補正用
光学素子により対物レンズの色収差を良好に補正してい
るので、光記録媒体上での焦点誤差の発生が少なく安定
な記録再生ができる。

【００７９】また、請求項２記載の光学ピックアップ装
置によると、２組以上の色収差補正用光学素子を備え、
これら２組以上の色収差補正用光学素子で対物レンズの
色収差を良好に補正しているので、光学ピックアップ装
置の組み立て精度が厳しくなくなり、量産性に優れた光
学ピックアップ装置を提供することができる。また、光
学ピックアップ装置の対物レンズ駆動アクチュエーター
の動作に負担をかけるこもなく、且つ、２組以上の色収
差補正用光学素子の設置場所の自由度が大きいので、光
学ピックアップ装置の小型化に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の色収差補正用光学素
子と対物レンズと備えた光学系を説明するための図であ
る。

【図２】図１に示した第１実施例の光学系の色収差と縦
収差を示した図である。

【図３】本発明に係る第２実施例の色収差補正用光学素
子と対物レンズと備えた光学系を説明するための図であ
る。

【図４】図３に示した第２実施例の光学系の色収差と縦
収差を示した図である。

【図５】第３実施例の光学系の色収差と縦収差を示した
図である。

【図６】第４実施例の光学系の色収差と縦収差を示した
図である。

【図７】ＮＡ＝０．７の対物レンズ，第１実施例，第３
実施例，従来例１の波面収差を示した図である。

【図８】本発明に係る光学ピックアップ装置を示した構
成図である。

【図９】ＮＡ＝０．７の対物レンズ用いて、レーザー光
を光ディスクに照射した状態を示した図である。

【図１０】ＮＡ＝０．７の対物レンズを用いた時に、４
０５ｎｍ波長のレーザー光が±５ｎｍ変化したとき対物
レンズの色収差と縦収差を示した図である。

【図１１】ＮＡ＝０．７の対物レンズを用いた時に、波
長が４１０ｎｍに変化したレーザー光で仮に焦点位置だ
けを調整したとき対物レンズの縦収差を示した図であ
る。

【図１２】ＮＡ＝０．７の対物レンズを用いた時に、４
０５ｎｍ波長のレーザー光が±２ｎｍ変化したとき対物
レンズの波面収差を示した図である。

【図１３】従来例１（特開平０６−２５００８１号公
報）に開示された色収差補正素子と対物レンズとを備え
た光学系を説明するための図である。

【図１４】従来例１を適用した場合の色収差と縦収差を
示した図である。

【符号の説明】

１…平凸レンズ、２…平凹レンズ、３…第１の色収差補
正用光学素子、４…平凹レンズ、５…平凸レンズ、６…
第２の色収差補正用光学素子、７…対物レンズ、１１…
平凹レンズ、１２…平凸レンズ、１３…第１の色収差補
正用光学素子、１４…平凸レンズ、１５…平凹レンズ、
１６…第２の色収差補正用光学素子、２０…光学ピック
アップ装置、Ｄ…光記憶媒体（光ディスク）。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA01 LA21 NA14 PA01 PA02 PA03 PA17 PA19 PB01 PB04 PB05 QA01 QA05 QA07 QA13 QA14 QA18 QA21 QA22 QA25 QA26 QA33 QA34 QA38 QA41 QA42 QA45 QA46 RA05 RA12 RA13 5D119 AA12 AA21 BA01 EC03 FA05 JA09 JA44

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー光の波長域を５００ｎｍ以下に設
   定し、且つ、ＮＡ（開口数）が０．６以上の対物レンズ
   と組み合せて用いられる色収差補正用光学素子であっ
   て、 平凸レンズと平凹レンズとを貼り合せた色収差補正用光
   学素子を２組以上用いたことを特徴とする色収差補正用
   光学素子。
2. 【請求項２】請求項１に記載した２組以上の色収差補正
   用光学素子を備え、光記憶媒体に対して読出しまたは書
   込みを行うことを特徴とする光学ピックアップ装置。