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JP2003296961A - 光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用対物レンズ - Google Patents

光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用対物レンズ

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JP2003296961A
JP2003296961A JP2002101049A JP2002101049A JP2003296961A JP 2003296961 A JP2003296961 A JP 2003296961A JP 2002101049 A JP2002101049 A JP 2002101049A JP 2002101049 A JP2002101049 A JP 2002101049A JP 2003296961 A JP2003296961 A JP 2003296961A
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δsa
optical
spherical aberration
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λrms
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Katsuya Sakamoto
勝也 坂本
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Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】複数の光記録・再生を行う光ピックアップ装置
において波長の短い光束で記録又は再生を行うときの温
度変動に起因する球面収差を補正するようにしたピック
アップ装置及びピックアップ装置用対物レンズを提供す
る。 【解決手段】対物レンズ１８の光学機能面は光軸を中心
とした２つの同心円状の光学機能領域に分割され、光軸
を含んだ第１領域を通過する光束が第１及び第２光情報
記録媒体３１，３２の両方に対して情報の再生・記録に
用いられ、第１領域の外側に位置する第２領域を通過す
る光束が主に第２光情報記録媒体３２に対して情報の再
生・記録に用いられ、第２領域には、光学系の使用温度
の変化によって光学素子の屈折率及び第１光源の発振波
長が変化した際に、情報記録面上の集光スポットの球面
収差が第１光情報記録媒体３１の再生・記録可能な範囲
内に収まるように補正するための回折構造が設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、保護基板厚の異な
る複数種類の光情報記録媒体に対して情報の再生及び記
録の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置及び光ピ
ックアップ装置用対物レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、短波長赤色半導体レーザの実用化
に伴い、光情報記録媒体として、従来のＣＤ（コンパク
トディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度
のＤＶＤ（デジタルヴァーサタイルディスク）が商品化
されている。このＤＶＤに情報を記録又は再生する際に
は、波長６５０ｎｍの短波長半導体レーザと、開口数
（ＮＡ）が約０．６の対物レンズを必要とする。ＣＤの
場合には７８０ｎｍの半導体レーザがＤＶＤ用の短波長
半導体レーザとは別途用意され、情報の記録又は再生に
はＮＡが約０．４５の対物レンズを用いている。
【０００３】また、ＣＤとＤＶＤの双方に対して情報を
記録及び／又は再生を１台で行うことのできるように情
報記録媒体の互換性を有する光ピックアップ装置が要求
されている。これらの光情報記録媒体の情報記録面は、
透明基板（「保護基板」ともいう。）によって保護され
ていて、透明基板の厚さは光情報記録媒体の種類によっ
て異なり、ＤＶＤでは０．６ｍｍ、ＣＤでは１．２ｍｍ
である。透明基板厚さの異なるＤＶＤとＣＤとの互換を
実現するために基板厚さに起因する球面収差の補正が必
要であり、このために回折光を利用した対物レンズが提
案されている（例えば、特開２０００−８１５６６公報
参照）。
【０００４】また、光ピックアップ装置の光学系におけ
る温度変動に起因して球面収差が変動する。即ち、光学
系に一般的に使用されているプラスチックレンズは温度
変化により屈折率が大きく変化し、屈折率変化による球
面収差の変動が生じてしまう。また、レーザ光源の発振
波長も温度変化に伴い変動し、球面収差変動の一因とな
る。かかる球面収差の変動による記録・再生への影響
は、短波長のレーザ光及び高開口数の対物レンズを用い
るＤＶＤにおいて特に大きくなる。このような温度変化
に伴うレンズの屈折率変化による球面収差の変化を補正
するような球面収差の波長依存性を有する対物レンズが
提案されている（特開２００１−２４９２７３公報参
照）。
【０００５】ところが、同公報は対物レンズについての
対策を提案するだけであり、光学系全体を考慮したもの
ではなく、ＣＤとＤＶＤのような種類の異なる光情報記
録媒体について互換性のある光ピックアップ装置におい
て短波長のレーザ光及び高開口数の対物レンズを用いる
場合の光学系全体における温度変動に起因する球面収差
変動に関する対策が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題に鑑み、種類の異なる複数の光情報記録媒体に
ついて記録及び再生の少なくとも一方を行う光ピックア
ップ装置において波長の短い光束で記録又は再生を行う
ときの光学系における温度変動に起因する球面収差を補
正するようにしたピックアップ装置及びピックアップ装
置用対物レンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による光ピックアップ装置は、保護基板厚ｔ
１の第１光情報記録媒体に対して波長λ１の第１光源を
用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ
２（ｔ１＜ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して波長λ
２（λ１＜λ２）の第２光源を用いて情報の再生及び／
又は記録を行うように保護基板厚の異なる複数種類の光
情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う
光ピックアップ装置において、前記第１光源または前記
第２光源からの光束を対物レンズを含む光学素子を介し
て前記情報記録面に結像させる光学系を備え、前記対物
レンズの光学機能面は光軸を中心とした少なくとも２つ
の同心円状の光学機能領域に分割され、光軸を含んだ第
１領域を通過する光束が前記第１光情報記録媒体と前記
第２光情報記録媒体の両方に対して情報の再生及び／又
は記録に用いられ、前記第１領域の外側に位置する第２
領域を通過する光束が主に前記第２光情報記録媒体に対
して情報の再生及び／又は記録に用いられ、前記第２領
域には、前記光学系の使用温度の変化によって前記光学
素子の屈折率及び前記第１光源の発振波長が変化した際
に、前記情報記録面上の集光スポットの球面収差が前記
第１光情報記録媒体の再生及び／又は記録可能な範囲内
に収まるように補正するための回折構造が設けられてい
ることを特徴とする。
【０００８】この光ピックアップ装置によれば、保護基
板厚の薄い第１光情報記録媒体についての記録・再生時
に光学系の使用温度の変化により光学素子の屈折率及び
第１光源の発振波長が変化することで発生する球面収差
を対物レンズの第２領域に設けた回折構造で補正し、そ
の球面収差が記録・再生可能な範囲内に収まるので、光
学系全体における温度変動に起因する球面収差を補正す
ることができる。
【０００９】上記光ピックアップ装置において、前記光
学系の温度変化ΔＴに対する前記情報記録面上の集光ス
ポットの球面収差変化量が次式（１）を満足することが
好ましい。 -0.003[λrms/℃]＜ΔＳＡ３[λrms]/ΔＴ[℃]＜+0.003[λrms/℃]・・・（１） 但し、ΔＳＡ３：３次の球面収差成分の変化量
【００１０】式（１）の温度変化ΔＴに対する球面収差
変化量の絶対値が式（１）の条件を満たすとジッター値
が大きくなり過ぎない。
【００１１】また、前記光学系の温度変化ΔＴに対する
前記情報記録面上の集光スポットの球面収差変化量が次
式（２）を満足することが好ましい。 -0.003[λrms/℃]＜ΔＳＡ５[λrms]/ΔＴ[℃]＜+0.003[λrms/℃]・・・（２） 但し、ΔＳＡ５：５次の球面収差成分の変化量
【００１２】温度変化ΔＴに対する球面収差変化量ΔＳ
Ａ５の絶対値が大きくなると情報記録面上の集光スポッ
トの高次のサイドローブが大きくなる結果、情報記録面
からの信号光に隣接トラックからのもれ込みを含みジッ
ター値が大きくなる。このジッター値が式（２）の条件
を満たすと大きくなり過ぎない。
【００１３】また、前記第２領域の回折構造による光路
長の付加量を、光軸からの高さｈ（ｍｍ）、２ｉ次（偶
数次）の光路差関数ｂ２ｉ、光束の波長λ（ｍｍ）を用
いて、次の数１により定義される光路差関数φ（ｈ）に
より表したとき、前記第１領域と接する前記第２領域の
回折構造の面を通過する光線の高さをｈＬ（ｍｍ）と
し、有効光束の最外部の光線が前記回折構造の存在する
面を通過する高さをｈＨ（ｍｍ）として、次の数２に示
す条件を満たすことが好ましく、次の数３の条件を満た
すことが更に好ましい。
【００１４】
【数１】
【００１５】
【数２】
【００１６】
【数３】
【００１７】数２の条件を満たすことにより温度変化に
よる球面収差の劣化を回折構造の有する波長依存性によ
り良好に補正することができる。数３の条件を満たすこ
とで更に良好に補正できる。
【００１８】また、前記光学系の温度変化ΔＴ[℃]に対
する前記情報記録面上の集光スポットの球面収差変化量
の３次の球面収差成分の自乗と５次の球面収差成分の自
乗との和の平方根をΔＳＡ３，５[λrms]とし、前記温
度変化ΔＴに対する前記球面収差変化量の５次以上の高
次球面収差成分をΔＳＡｈ[λrms]としたとき、次の条
件（３）を満たすことが好ましく、次の条件（４）を満
たすことが更に好ましい。
【００１９】 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＳＡｈ｜＜３・・・・・（３） ｜ΔＳＡ３，５/ΔＳＡｈ｜＜１．１・・・（４） 但し、ΔＳＡ３，５＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳ
Ａ５）２｝ ΔＳＡ３：前記温度変化ΔＴに対する３次の球面収差成
分の変化量(λrms/℃) ΔＳＡ５：前記温度変化ΔＴに対する５次の球面収差成
分の変化量(λrms/℃)
【００２０】高次の球面収差成分はジッター値への影響
が小さいので、条件（３）を満たすことにより温度変化
によるジッター値が大きくなり難く、条件（４）を満た
すことでこの効果が更に向上する。
【００２１】また、前記光学系の温度変化ΔＴ[℃]に対
する前記情報記録面上の集光スポットの球面収差変化量
をΔＷＦＥ[λrms]としたとき、次の条件（５）を満た
すことが好ましく、次の条件（６）を満たすことが更に
好ましい。
【００２２】 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＷＦＥ｜＜０．９・・・・（５） ｜ΔＳＡ３，５/ΔＷＦＥ｜＜０．７５・・・（６） 但し、ΔＳＡ３，５＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳＡ５
）２｝ ΔＷＦＥ＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳＡ５ ）２＋
（ΔＳＡｈ ）２｝ ΔＳＡ３：前記温度変化ΔＴに対する３次の球面収差成
分の変化量(λrms/℃) ΔＳＡ５：前記温度変化ΔＴに対する５次の球面収差成
分の変化量(λrms/℃)
【００２３】高次の球面収差成分はジッター値への影響
が小さいので、条件（５）を満たすことにより温度変化
によるジッター値が大きくなりなり難く、条件（６）を
満たすことでこの効果が更に向上する。
【００２４】また、本発明による対物レンズは、保護基
板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して波長λ１の第１
光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基
板厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して
波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源を用いて情報の再生
及び／又は記録を行うように保護基板厚の異なる複数種
類の光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録
を行う光ピックアップ装置用対物レンズであって、前記
光ピックアップ装置が前記第１光源または前記第２光源
からの光束を前記対物レンズを含む光学素子を介して前
記情報記録面に結像させる光学系を備え、前記対物レン
ズの光学機能面は光軸を中心とした少なくとも２つの同
心円状の光学機能領域に分割され、光軸を含んだ第１領
域を通過する光束が前記第１光情報記録媒体と前記第２
光情報記録媒体の両方に対して情報の再生及び／又は記
録に用いられ、前記第１領域の外側に位置する第２領域
を通過する光束が主に前記第２光情報記録媒体に対して
情報の再生及び／又は記録に用いられ、前記第２領域に
は、前記光学系の使用温度の変化によって前記光学素子
の屈折率及び前記第１光源の発振波長が変化した際に、
前記情報記録面上の集光スポットの球面収差が前記第１
光情報記録媒体の再生及び／又は記録可能な範囲内に収
まるように補正するための回折構造が設けられているこ
とを特徴とする。
【００２５】この対物レンズによれば、保護基板厚の薄
い第１光情報記録媒体についての記録・再生時に光学系
の使用温度の変化により光学素子の屈折率及び第１光源
の発振波長が変化することで発生する球面収差を第２領
域に設けた回折構造で補正し、その球面収差が記録・再
生可能な範囲内に収まるので、光ピックアップ装置の光
学系全体における温度変動に起因する球面収差を補正す
ることができる。
【００２６】また、上記対物レンズにおいて前記対物レ
ンズと前記第１光源の発振波長の温度変化ΔＴに対する
前記情報記録面上の集光スポットの球面収差変化量が次
式（７）を満足することが好ましい。 0.000[λrms/℃]＜ΔＳＡ３[λrms]/ΔＴ[℃]＜+0.004[λrms/℃]・・・（７） 但し、ΔＳＡ３：３次の球面収差成分の変化量
【００２７】また、前記対物レンズと前記第１光源の発
振波長の温度変化ΔＴに対する前記情報記録面上の集光
スポットの球面収差変化量が次式（８）を満足すること
が好ましい。 -0.003[λrms/℃]＜ΔＳＡ５[λrms]/ΔＴ[℃]＜+0.003[λrms/℃]・・・（８） 但し、ΔＳＡ５：５次の球面収差成分の変化量
【００２８】また、前記第２領域の回折構造による光路
長の付加量を、光軸からの高さｈ（ｍｍ）、２ｉ次（偶
数次）の光路差関数ｂ２ｉ、光束の波長λ（ｍｍ）を用
いて、上述の数１により定義される光路差関数φ（ｈ）
により表したとき、前記第１領域と接する前記第２領域
の回折構造の面を通過する光線の高さをｈＬ（ｍｍ）と
し、有効光束の最外部の光線が前記回折構造の存在する
面を通過する高さをｈ Ｈ（ｍｍ）として、上述の数２に
示す条件を満たすことが好ましく、上述の数３の条件を
満たすことが更に好ましい。
【００２９】また、前記対物レンズと前記第１光源の発
振波長の温度変化ΔＴ[℃]に対する前記情報記録面上の
集光スポットの球面収差変化量の３次の球面収差成分の
自乗と５次の球面収差成分の自乗との和の平方根をΔＳ
Ａ３，５[λrms]とし、前記温度変化ΔＴに対する前記
球面収差変化量の５次以上の高次球面収差成分をΔＳＡ
ｈ[λrms]としたとき、次の条件（９）を満たすことが
好ましい。
【００３０】 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＳＡｈ｜＜３・・・（９） 但し、ΔＳＡ３，５＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳ
Ａ５）２｝ ΔＳＡ３：前記温度変化ΔＴに対する３次の球面収差成
分の変化量(λrms/℃) ΔＳＡ５：前記温度変化ΔＴに対する５次の球面収差成
分の変化量(λrms/℃)
【００３１】また、前記対物レンズと前記第１光源の発
振波長の温度変化ΔＴ[℃]に対する前記情報記録面上の
集光スポットの球面収差変化量をΔＷＦＥ[λrms]とし
たとき、次の条件（１０）を満たすことが好ましい。
【００３２】 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＷＦＥ｜＜０．９・・・（１０） 但し、ΔＳＡ３，５＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳＡ５
）２｝ ΔＷＦＥ＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳＡ５ ）２＋
（ΔＳＡｈ ）２｝ ΔＳＡ３：前記温度変化ΔＴに対する３次の球面収差成
分の変化量(λrms/℃) ΔＳＡ５：前記温度変化ΔＴに対する５次の球面収差成
分の変化量(λrms/℃)
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形
態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図であ
る。
【００３４】図１の光ピックアップ装置は、保護基板３
２ｂの厚さが１．２ｍｍのＣＤ（第２光ディスク３２）
及び保護基板３１ｂの厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ（第１
光ディスク３１）の両方について、第１及び第２光源か
らの各波長が、それぞれ６５５ｎｍと７８５ｎｍの光束
により、第１光ディスク３１と第２光ディスク３２の各
情報記録面３１ａ，３２ａにおいてそれぞれ情報を記録
及び／または再生できるように構成されている。
【００３５】図１のように、光ピックアップ装置は、Ｄ
ＶＤ用として波長６５５ｎｍの光束を出射する第１の半
導体（第１光源）レーザ１１及びＣＤ用として波長７８
５ｎｍの光を出射する第２半導体レーザ（第２光源）１
２からの両光束を屈折作用によりほぼ平行にし無限光と
するカップリングレンズ１６と、カップリングレンズ１
６からの無限光を各光ディスク３１，３２の情報記録面
３１ａ，３２ａに結像させる対物レンズ１８とを含む光
学系を備える。
【００３６】また、各光源１１，１２とカップリングレ
ンズ１６との間に、第１光源１１からの光束が透過する
とともに第２光源１２からの光束が反射するビームスプ
リッタ１３、両光源１１，１２からの各光束が透過する
ビームスプリッタ１４及び１／４波長板１５が配置され
ている。また、各光ディスク３１，３２の情報記録面３
１ａ，３２ａから反射した光束がビームスプリッタ１４
で光路を変え光検出器２１に向かうようになっている。
【００３７】対物レンズ１８は、その外周にフランジ部
１８ａを有し、このフランジ部１８ａにより対物レンズ
１８を光ピックアップ装置に容易に取り付けることがで
きる。フランジ部１８ａは対物レンズ１８の光軸に対し
略垂直方向に延びた面を有するから、更に精度の高い取
付が容易にできる。対物レンズ１８は２軸アクチュエー
タ２２によりフォーカシング方向及びトラッキング方向
に駆動される。
【００３８】また、対物レンズ１８の光学面には、各光
ディスク３１，３２の保護基板３１ｂ、３２ｂの厚さの
差により生じる球面収差の補正を行なう球面収差補正の
ための輪帯状の回折構造が第１光ディスク３１と第２光
ディスク３２の両方に対して情報の再生および／または
記録を行なうために用いる中央領域に形成されている。
【００３９】また、光ピックアップ装置の使用温度の変
化によってカップリングレンズ１６や対物レンズ１８の
屈折率及び第１光源１１の発振波長が変化した際に、情
報記録面３１ａ上の集光スポットの球面収差が第１光デ
ィスク３１の再生及び／又は記録可能な範囲内に収まる
ように補正するための輪帯状の回折構造が主に第１光デ
ィスク３１に対して情報の再生および／または記録を行
なうために用いる周辺領域に形成されている。対物レン
ズの中央領域は対物レンズ１８の光軸を含みＤＶＤ／Ｃ
Ｄの共用領域であり、周辺領域は中央領域の周囲に位置
しＤＶＤの専用領域である。
【００４０】第１光ディスク（ＤＶＤ）３１を再生する
場合、第１半導体レーザ１１から出射した光束は、ビー
ムスプリッタ１３、１４、１／４波長板１５を透過し、
カップリングレンズ１６を透過して平行光束となる。こ
の平行光束は絞り１７を経て対物レンズ１８により第１
光ディスク３１の保護基板３１ｂを介して情報記録面３
１ａに集光される。そして、情報記録面３１ａで情報ピ
ットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ
１８、絞り１７、カップリングレンズ１６、１／４波長
板１５を介して、ビームスプリッタ１４で反射され、シ
リンドリカルレンズ１９により非点収差が与えられ、凹
レンズ２０を経て、光検出器２１上ヘ入射し、光検出器
２１から出力される信号を用いて、第１光ディスク３１
に記録された情報の読み取り信号が得られる。また、光
検出器２１上でのスポットの形状変化、位置変化による
光量変化を検出して合焦検出やトラック検出を行い、こ
の検出に基づいて２軸アクチュエータ２２が第１半導体
レーザ１１からの光束を第１光ディスク３１の情報記録
面３１ａ上に結像するように対物レンズ１８をフォーカ
シング方向に移動させるとともに、第１の半導体レーザ
１１からの光束を所定のトラックに結像するように対物
レンズ１８をトラッキング方向に移動させる。なお、第
１光ディスク３１に同様にして情報の記録を行うことが
できる。
【００４１】次に、第２光ディスク（ＣＤ）３２を再生
する場合、第２半導体レーザ１２から出射した光束は、
ビームスプリッタ１３、１４、１／４波長板１５を透過
し、カップリングレンズ１６を透過して平行光束とな
る。この平行光束は対物レンズ１８により第２光ディス
ク３２の保護基板３２ｂを介して情報記録面３２ａに集
光される。そして、情報記録面３２ａで情報ピットによ
り変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１８及び
カップリングレンズ１６等を介して、ビームスプリッタ
１４で反射され、シリンドリカルレンズ１９により非点
収差が与えられ、凹レンズ２０を経て、光検出器２１上
ヘ入射し、光検出器２１から出力される信号を用いて、
第２光ディスク３２に記録された情報の読み取り信号が
得られる。また、光検出器２１上でのスポットの形状変
化、位置変化による光量変化を検出して合焦検出やトラ
ック検出を行い、この検出に基づいて２軸アクチュエー
タ２２が第２半導体レーザ１２からの光束を第２光ディ
スク３２の情報記録面３２ａ上に結像するように対物レ
ンズ１８をフォーカシング方向に移動させるとともに、
第２半導体レーザ１２からの光束を所定のトラックに結
像するように対物レンズ１８をトラッキング方向に移動
させる。なお、第２光ディスク３２に同様にして情報の
記録を行うことができる。
【００４２】上述の第１光ディスク３１での再生・記録
の際に、光ピックアップ装置の温度変動に起因してカッ
プリングレンズ１６や対物レンズ１８の屈折率及び第１
光源１１の発振波長が変化すると、情報記録面３１ａ上
における結像点位置が変化し球面収差がＤＶＤの場合に
はＣＤよりも大きく発生するが、対物レンズ１８の周辺
領域に設けた回折構造によりその球面収差が第１光ディ
スク３１の再生及び／又は記録可能な範囲内に収まるよ
うに補正される。このため、ＤＶＤのように比較的短波
長のレーザ光及び高開口数の対物レンズを用いる場合
に、温度変動に起因する球面収差変動の記録・再生への
影響を抑えることができ、信頼性の高い光ピックアップ
装置を実現できる。
【００４３】
【実施例】次に、対物レンズとカップリングレンズとを
組み合わせた光学系の実施例１及び２により本発明を更
に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定さ
れるものではない。本実施例において第１の光情報記録
媒体はＤＶＤであり（基準波長が６５５ｎｍ）、第２の
光情報記録媒体はＣＤである（基準波長が７８５ｎ
ｍ）。実施例１、２の光学系は図１の光ピックアップ装
置に適用可能である。
【００４４】なお、本実施例の対物レンズ及びカップリ
ングレンズの光学面が非球面に構成される場合には、各
々の非球面は次の数４で表される非球面形状を有してい
る。ただし、Ｚは光軸方向の軸で、ｈは光軸と垂直方向
の軸、ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａは非球面係
数である。
【００４５】
【数４】
【００４６】また、対物レンズに形成される回折構造
は、一般に光路差関数ΦＢを用い単位をラジアンとして
次の数５で表される。
【００４７】
【数５】
【００４８】〈実施例１〉
【００４９】実施例１は、ＤＶＤ、ＣＤの両方について
カップリングレンズから対物レンズに無限光入射する光
学系であり、図２（ａ）にＤＶＤの場合の光路図を示
し、図２（ｂ）にＣＤの場合の光路図を示す。表１に実
施例１のレンズデータを示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】〈実施例２〉
【００５２】実施例２は、ＤＶＤ、ＣＤの両方について
カップリングレンズから対物レンズに無限光入射する光
学系であり、そのＤＶＤの場合の光路図は図２（ａ）と
同じであり、ＣＤの場合の光路図は図２（ｂ）と同じで
ある。表２に実施例２のレンズデータを示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】実施例１，２では、対物レンズのＤＶＤ・
ＣＤ共用領域に形成した輪帯回折構造で保護基板厚の差
による球面収差補正を行い、ＤＶＤ専用領域に形成した
輪帯回折構造で温度変動による球面収差補正を行ってい
る。
【００５５】また、実施例１の対物レンズの温度特性及
び光学系全体の温度特性を次の表３に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】また、実施例２の対物レンズの温度特性及
び光学系全体の温度特性を次の表４に示す。
【００５８】
【表４】
【００５９】表３，表４に示すように、実施例１，２の
各対物レンズに関し、温度変化ΔＴに対する情報記録面
上の集光スポットの球面収差変化量の内の、３次の球面
収差変化量ΔＳＡ３[λrms]/ΔＴ[℃]及び５次の球面収
差変化量ΔＳＡ５[λrms]/ΔＴ[℃]は、それぞれ上述の
条件（７），（８）を満足している。また、上述の条件
（９）、（１０）をそれぞれ満足している。
【００６０】また、実施例１，２の各光学系に関し、温
度変化ΔＴに対する情報記録面上の集光スポットの球面
収差変化量の内の、３次の球面収差変化量ΔＳＡ３[λr
ms]/ΔＴ[℃]及び５次の球面収差変化量ΔＳＡ５[λrm
s]/ΔＴ[℃]は、それぞれ上述の条件（１），（２）を
満足している。また、上述の条件（４）、（６）をそれ
ぞれ満足している。
【００６１】また、対物レンズの共用領域と接するＤＶ
Ｄ専用領域の回折構造の面を通過する光線の高さをｈＬ
（ｍｍ）とし、有効光束の最外部の光線がＤＶＤ専用領
域の回折構造の存在する面を通過する高さをｈＨ（ｍ
ｍ）、波長λ（ｍｍ）として、上述の数１の光路差関数
φ（ｈ）を用いた次の数６に示す式の値（単位：１／ｍ
ｍ２）が対物レンズ及び光学系においてそれぞれ上述の
数２、数３の条件を満たす。数２の条件を満たすことに
より温度変化による球面収差の劣化を回折構造の有する
波長依存性により良好に補正することができる。
【００６２】
【数６】
【００６３】また、上述の表１、表２では、ｆ１は対物
レンズのＤＶＤの情報記録面に対する焦点距離（ｍｍ）
を表し、ｆ２はＣＤの情報記録面に対する焦点距離（ｍ
ｍ）を表し、また、ＮＡ１は対物レンズのＤＶＤの場合
の像側開口数を表し、ＮＡ２はＣＤの場合の像側開口数
を表す。
【００６４】また、上述の表または図では、１０のべき
乗の表現にＥ（またはｅ）を用いて、例えば、Ｅ−０２
またはＥ−２（＝１０−２）のように表す場合がある。
【００６５】
【発明の効果】本発明によれば、種類の異なる複数の光
情報記録媒体について記録及び再生の少なくとも一方を
行う光ピックアップ装置において波長の短い光束で記録
又は再生を行うときの光学系における温度変動に起因す
る球面収差を補正するようにしたピックアップ装置及び
ピックアップ装置用対物レンズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態による光ピックアップ装置の概略
的構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は実施例１，２におけるＤＶＤの場
合の光路図であり、図２（ｂ）はＣＤの場合の光路図で
ある。
【符号の説明】
１１ 第１半導体レーザ、第１光源 １２ 第２半導体レーザ、第２光源 １６ カップリングレンズ １８ 対物レンズ ３１ 第１光ディスク、第１光情報記録媒体 ３１ａ 情報記録面 ３１ｂ 保護基板 ３２ 第２光ディスク、第２光情報記録媒体 ３２ａ 情報記録面 ３２ｂ 保護基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA01 LA25 PA01 PA02 PA17 PB01 PB02 QA02 QA07 QA14 QA21 QA34 QA41 RA05 RA12 RA13 RA44 RA45 RA47 5D119 AA05 AA32 AA40 AA41 BA01 BB01 DA05 EC01 EC03 EC45 EC47 FA05 FA08 JA09 JA44 JA64 JB01 JB02 5D789 AA05 AA32 AA40 AA41 BA01 BB01 DA05 EC01 EC03 EC45 EC47 FA05 FA08 JA09 JA44 JA64 JB01 JB02

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に
    対して波長λ１の第１光源を用いて情報の再生及び／又
    は記録を行い、保護基板厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の第２光
    情報記録媒体に対して波長λ２（λ１＜λ２）の第２光
    源を用いて情報の再生及び／又は記録を行うように保護
    基板厚の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報
    の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置におい
    て、 前記第１光源または前記第２光源からの光束を対物レン
    ズを含む光学素子を介して前記情報記録面に結像させる
    光学系を備え、 前記対物レンズの光学機能面は光軸を中心とした少なく
    とも２つの同心円状の光学機能領域に分割され、光軸を
    含んだ第１領域を通過する光束が前記第１光情報記録媒
    体と前記第２光情報記録媒体の両方に対して情報の再生
    及び／又は記録に用いられ、前記第１領域の外側に位置
    する第２領域を通過する光束が主に前記第２光情報記録
    媒体に対して情報の再生及び／又は記録に用いられ、 前記第２領域には、前記光学系の使用温度の変化によっ
    て前記光学素子の屈折率及び前記第１光源の発振波長が
    変化した際に、前記情報記録面上の集光スポットの球面
    収差が前記第１光情報記録媒体の再生及び／又は記録可
    能な範囲内に収まるように補正するための回折構造が設
    けられていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 【請求項２】 前記光学系の温度変化ΔＴに対する前記
    情報記録面上の集光スポットの球面収差変化量が次式を
    満足することを特徴とする請求項１に記載の光ピックア
    ップ装置。 −０．００３[λrms/℃]＜ΔＳＡ３[λrms]/ΔＴ[℃]＜
    ＋０．００３[λrms/℃]但し、ΔＳＡ３：３次の球面収
    差成分の変化量
  3. 【請求項３】 前記光学系の温度変化ΔＴに対する前記
    情報記録面上の集光スポットの球面収差変化量が次式を
    満足することを特徴とする請求項１に記載の光ピックア
    ップ装置。 −０．００３[λrms/℃]＜ΔＳＡ５[λrms]/ΔＴ[℃]＜
    ＋０．００３[λrms/℃]但し、ΔＳＡ５：５次の球面収
    差成分の変化量
  4. 【請求項４】 前記第２領域の回折構造による光路長の
    付加量を、光軸からの高さｈ（ｍｍ）、２ｉ次（偶数
    次）の光路差関数ｂ２ｉ、光束の波長λ（ｍｍ）を用い
    て、 【数１】 により定義される光路差関数φ（ｈ）により表したと
    き、前記第１領域と接する前記第２領域の回折構造の面
    を通過する光線の高さをｈＬ（ｍｍ）とし、有効光束の
    最外部の光線が前記回折構造の存在する面を通過する高
    さをｈＨ（ｍｍ）として、次の条件を満たすことを特徴
    とする請求項１，２または３に記載の光ピックアップ装
    置。 【数２】
  5. 【請求項５】 次の条件を満たすことを特徴とする請求
    項４に記載の光ピックアップ装置。 【数３】
  6. 【請求項６】 前記光学系の温度変化ΔＴ[℃]に対する
    前記情報記録面上の集光スポットの球面収差変化量の３
    次の球面収差成分の自乗と５次の球面収差成分の自乗と
    の和の平方根をΔＳＡ３，５[λrms]とし、前記温度変
    化ΔＴに対する前記球面収差変化量の５次以上の高次球
    面収差成分をΔＳＡｈ[λrms]としたとき、次の条件を
    満たすことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項
    に記載の光ピックアップ装置。 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＳＡｈ｜＜３ 但し、ΔＳＡ３，５＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳ
    Ａ５）２｝ ΔＳＡ３：前記温度変化ΔＴに対する３次の球面収差成
    分の変化量(λrms/℃) ΔＳＡ５：前記温度変化ΔＴに対する５次の球面収差成
    分の変化量(λrms/℃)
  7. 【請求項７】 次の条件を満たすことを特徴とする請求
    項６に記載の光ピックアップ装置。 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＳＡｈ｜＜１．１
  8. 【請求項８】 前記光学系の温度変化ΔＴ[℃]に対する
    前記情報記録面上の集光スポットの球面収差変化量をΔ
    ＷＦＥ[λrms]としたとき、次の条件を満たすことを特
    徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の光ピッ
    クアップ装置。 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＷＦＥ｜＜０．９ 但し、ΔＳＡ３，５＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳＡ５
    ）２｝ ΔＷＦＥ＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳＡ５ ）２＋
    （ΔＳＡｈ ）２｝ ΔＳＡ３：前記温度変化ΔＴに対する３次の球面収差成
    分の変化量(λrms/℃) ΔＳＡ５：前記温度変化ΔＴに対する５次の球面収差成
    分の変化量(λrms/℃)
  9. 【請求項９】 次の条件を満たすことを特徴とする請求
    項８に記載の光ピックアップ装置。 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＷＦＥ｜＜０．７５
  10. 【請求項１０】 保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体
    に対して波長λ１の第１光源を用いて情報の再生及び／
    又は記録を行い、保護基板厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の第２
    光情報記録媒体に対して波長λ２（λ１＜λ２）の第２
    光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行うように保
    護基板厚の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情
    報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置用対
    物レンズであって、 前記光ピックアップ装置が前記第１光源または前記第２
    光源からの光束を前記対物レンズを含む光学素子を介し
    て前記情報記録面に結像させる光学系を備え、 前記対物レンズの光学機能面は光軸を中心とした少なく
    とも２つの同心円状の光学機能領域に分割され、光軸を
    含んだ第１領域を通過する光束が前記第１光情報記録媒
    体と前記第２光情報記録媒体の両方に対して情報の再生
    及び／又は記録に用いられ、前記第１領域の外側に位置
    する第２領域を通過する光束が主に前記第２光情報記録
    媒体に対して情報の再生及び／又は記録に用いられ、 前記第２領域には、前記光学系の使用温度の変化によっ
    て前記光学素子の屈折率及び前記第１光源の発振波長が
    変化した際に、前記情報記録面上の集光スポットの球面
    収差が前記第１光情報記録媒体の再生及び／又は記録可
    能な範囲内に収まるように補正するための回折構造が設
    けられていることを特徴とする対物レンズ。
  11. 【請求項１１】 前記対物レンズと前記第１光源の発振
    波長の温度変化ΔＴに対する前記情報記録面上の集光ス
    ポットの球面収差変化量が次式を満足することを特徴と
    する請求項１０に記載の対物レンズ。 ０．０００[λrms/℃]＜ΔＳＡ３[λrms]/ΔＴ[℃]＜＋
    ０．００４[λrms/℃]但し、ΔＳＡ３：３次の球面収差
    成分の変化量
  12. 【請求項１２】 前記対物レンズと前記第１光源の発振
    波長の温度変化ΔＴに対する前記情報記録面上の集光ス
    ポットの球面収差変化量が次式を満足することを特徴と
    する請求項１０に記載の対物レンズ。 −０．００３[λrms/℃]＜ΔＳＡ５[λrms]/ΔＴ[℃]＜
    ＋０．００３[λrms/℃]但し、ΔＳＡ５：５次の球面収
    差成分の変化量
  13. 【請求項１３】 前記第２領域の回折構造による光路長
    の付加量を、光軸からの高さｈ（ｍｍ）、２ｉ次（偶数
    次）の光路差関数ｂ２ｉ、光束の波長λ（ｍｍ）を用い
    て、 【数１】 により定義される光路差関数φ（ｈ）により表したと
    き、前記第１領域と接する前記第２領域の回折構造の面
    を通過する光線の高さをｈＬ（ｍｍ）とし、有効光束の
    最外部の光線が前記回折構造の存在する面を通過する高
    さをｈＨ（ｍｍ）として、次の条件を満たすことを特徴
    とする請求項１０，１１または１２に記載の対物レン
    ズ。 【数２】
  14. 【請求項１４】 次の条件を満たすことを特徴とする請
    求項１３に記載の対物レンズ。 【数３】
  15. 【請求項１５】 前記対物レンズと前記第１光源の発振
    波長の温度変化ΔＴ[℃]に対する前記情報記録面上の集
    光スポットの球面収差変化量の３次の球面収差成分の自
    乗と５次の球面収差成分の自乗との和の平方根をΔＳＡ
    ３，５[λrms]とし、前記温度変化ΔＴに対する前記球
    面収差変化量の５次以上の高次球面収差成分をΔＳＡｈ
    [λrms]としたとき、次の条件を満たすことを特徴とす
    る請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の対物レン
    ズ。 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＳＡｈ｜＜３ 但し、ΔＳＡ３，５＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳ
    Ａ５）２｝ ΔＳＡ３：前記温度変化ΔＴに対する３次の球面収差成
    分の変化量(λrms/℃) ΔＳＡ５：前記温度変化ΔＴに対する５次の球面収差成
    分の変化量(λrms/℃)
  16. 【請求項１６】 前記対物レンズと前記第１光源の発振
    波長の温度変化ΔＴ[℃]に対する前記情報記録面上の集
    光スポットの球面収差変化量をΔＷＦＥ[λrms]とした
    とき、次の条件を満たすことを特徴とする請求項１１乃
    至１５のいずれか１項に記載の対物レンズ。 ｜ΔＳＡ３，５/ΔＷＦＥ｜＜０．９ 但し、ΔＳＡ３，５＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳＡ５
    ）２｝ ΔＷＦＥ＝√｛（ΔＳＡ３）２＋（ΔＳＡ５ ）２＋
    （ΔＳＡｈ ）２｝ ΔＳＡ３：前記温度変化ΔＴに対する３次の球面収差成
    分の変化量(λrms/℃) ΔＳＡ５：前記温度変化ΔＴに対する５次の球面収差成
    分の変化量(λrms/℃)
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