(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長λ１で第１の光束を射出する第１の光源と、第２の波長λ２（＞λ１）で第２の光束を射出する第２の光源と、前記第１の光源から出射された前記第１の光束を、第１の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光させると共に、前記第２の光源から出射された前記第２の光束を、第２の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光させる、回折部を備えた対物レンズを含む集光光学系と、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体からの反射光及び／又は透過光を受光する光検出器とを有し、少なくとも２種類の光情報記録媒体から情報を再生し、または光情報記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置であって、
前記第１の光束は、厚さｔ１の第１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体から情報を再生するために、または情報を記録するために照射され、
前記第２の光束は、厚さｔ２（＞ｔ１）の第２の透明基板を有する第２の光情報記録媒体から情報を再生するために、または情報を記録するために照射され、
前記集光光学系は、前記第１の光束を、前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に、前記第１の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数ＮＡ１内では、波面収差０．０７λ１ｒｍｓ以下の状態で集光でき、
かつ前記第２の光束を、前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に、前記第２の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数ＮＡ２（＜ＮＡ１）内では、波面収差０．０７λ２ｒｍｓ以下の状態で集光でき、所定開口数ＮＡ２の外側では、フレア化して照射でき、
前記光検出器は、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体からの反射光及び／又は透過光を受光する中央受光部と、周辺受光部とを有し、
前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、少なくとも前記周辺受光部の全面を含むように照射されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、輪帯状に照射され、前記輪帯の内周は、前記周辺受光部の最内側縁より内側に位置すると共に、前記輪帯の外周は、前記周辺受光部の最外側縁より外側に位置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。
【請求項３】
前記輪帯の前記情報記録面上における内径は０〜２０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記輪帯の前記情報記録面上における内径は１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、輪帯状に照射され、前記輪帯の内周は、前記中央受光部の最外側縁より外側に位置することを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記輪帯の前記情報記録面上における外径をＤ１、前記輪帯の前記情報記録面上における内径をＤ２とすると、（Ｄ１−Ｄ２）／２＞１５μｍであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記対物レンズを通過した前記第１の光束により前記第１の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光、及び前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の内側を通過した、前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、前記中央受光部に含まれるようにスポット状に照射されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
第１の波長λ１で第１の光束を射出する第１の光源と、第２の波長λ２（＞λ１）で第２の光束を射出する第２の光源と、前記第１の光源から出射された前記第１の光束を、第１の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光させると共に、前記第２の光源から出射された前記第２の光束を、第２の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光させる、回折部を備えた対物レンズを含む集光光学系と、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体からの反射光及び／又は透過光を受光する光検出器とを有し、少なくとも２種類の光情報記録媒体から情報を再生し、または光情報記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
前記第１の光束は、厚さｔ１の第１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体から情報を再生するために、または情報を記録するために照射され、
前記第２の光束は、厚さｔ２（＞ｔ１）の第２の透明基板を有する第２の光情報記録媒体から情報を再生するために、または情報を記録するために照射され、
前記集光光学系は、前記第１の光束を、前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に、前記第１の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数ＮＡ１内では、波面収差０．０７λ１ｒｍｓ以下の状態で集光でき、
かつ前記第２の光束を、前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に、前記第２の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数ＮＡ２（＜ＮＡ１）内では、波面収差０．０７λ２ｒｍｓ以下の状態で集光でき、所定開口数ＮＡ２の外側では、フレア化して照射でき、
前記光検出器は、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体からの反射光及び／又は透過光を受光する中央受光部と、周辺受光部とを有し、
前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、少なくとも前記周辺受光部の全面を含むように照射されることを特徴とする対物レンズ。
【請求項９】
前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、輪帯状に照射され、前記輪帯の内周は、前記周辺受光部の最内側縁より内側に位置すると共に、前記輪帯の外周は、前記周辺受光部の最外側縁より外側に位置することを特徴とする請求項８に記載の対物レンズ。
【請求項１０】
前記輪帯の前記情報記録面上における内径は０〜２０μｍであることを特徴とする請求項９に記載の対物レンズ。
【請求項１１】
前記輪帯の前記情報記録面上における内径は１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の対物レンズ。
【請求項１２】
前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、輪帯状に照射され、前記輪帯の内周は、前記中央受光部の最外側縁より外側に位置することを特徴とする請求項８，９，１１のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項１３】
前記輪帯の前記情報記録面上における外径をＤ１、前記輪帯の前記情報記録面上における内径をＤ２とすると、（Ｄ１−Ｄ２）／２＞１５μｍであることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項１４】
前記対物レンズを通過した前記第１の光束により前記第１の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光、及び前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の内側を通過した、前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、前記中央受光部に含まれるようにスポット状に照射されることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載の対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置及び対物レンズに関し、例えば透明基板の厚さが異なる２つの光情報記録媒体に情報記録及び／又は情報再生の可能な光ピックアップ装置及びそれに用いる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に伴い、従来の光ディスクすなわち光情報記録媒体である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光ディスクであるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）の開発が進んでいる。このような光ディスクなどを媒体とした光情報記録再生装置の光学系において、記録信号の高密度化を図るため、対物レンズが記録媒体上に集光するスポットを小さくすることが要求されている。このため、光源であるレーザの短波長化と対物レンズの高ＮＡ化とが図られているという実情がある。
【０００３】
例えば、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置においては、６５５ｎｍの短波長半導体レーザを光源として使用したとき、かかるレーザ光を集光させる対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを約０．６としている。なお、ＣＤ、ＤＶＤの中にも、種々の規格の光ディスク、例えばＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）等があり、ＣＤ、ＤＶＤの他にもＭＤ（ミニディスク）なども商品化されて普及している。
【０００４】
一方、ＣＤ−Ｒに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置においては、波長λ＝７８５ｎｍである光源が必要になるが、他の光ディスクにおいては、特定の光源波長以外の波長の光源を使用することができ、かかる場合、使用する光源波長λに応じて必要開口数ＮＡが変わるようになっている。例えば、ＣＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．７３、ＤＶＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．０６で近似される。本明細書でいう開口数は、光ディスク側から見た集光光学系の開口数のことであり、必要開口数とは光ディスクの記録面上で要求されるスポットサイズｄと使用波長λとから算出される開口数であり、一般的にはＮＡ＝０．８３×λ÷ｄである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように市場には透明基板厚さ、記録密度、使用波長などが異なる様々な光ディスクが存在するが、個々の光ディスクに対して、情報の記録及び／又は再生を行うことができる専用の情報記録再生装置を購入することはユーザーにとって大きな負担となる。そこで、様々な光ディスクに対応できる互換性のある光ピックアップ装置を備えた情報記録再生装置が提案されている。
【０００６】
このような光ピックアップ装置においては、波長の異なる光束を、厚さの異なる基板に入射させたとき、球面収差を所定量以下に補正する必要があると共に、情報の書き込み読み取りを適切なものとすべく、各光束のスポット径も所定の範囲内に収める必要がある。
【０００７】
これに対し、異なる光ディスクそれぞれに対応した別個の集光光学系を備え、再生する光ディスクにより集光光学系を切り換えるようにした光ピックアップ装置が提案されている。かかる光ピックアップ装置によれば、波長の異なる光束を、厚さの異なる基板に入射させたとき、球面収差を所定量以下に補正でき、各光束のスポット径も所定の範囲内に収めることができる。しかしながら、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となるため構成が複雑となり、高コスト化を招くため好ましくない。
【０００８】
このような問題に対し、所定開口数未満の光束についてはスポット光に収斂させると共に、所定開口数以上の光束についてはフレア光とすることができる特性を有する対物レンズが開発されている。かかる対物レンズによれば、例えばＣＤ−ＲやＤＶＤといった異なる光情報記録媒体に対して、情報の記録又は再生に必要な径のスポット光を得ることが出来る。
【０００９】
ところで、通常光ピックアップ装置には、光情報記録媒体から反射した光を受けることによって、トラッキングエラーなどを検出する光検出器が設けられている。従来の光ピックアップ装置であれば、光情報記録媒体から反射されるのはスポット光のみであるため、光情報記録媒体上の正しい記録位置にスポット光が照射される限り、光検出器において誤検出する恐れは低い。ところが、上述した対物レンズを介すると、所定開口数以上の光束についてはフレア光として光情報記録媒体上に照射されるので、その反射光が検出器に検出されると、誤検出の恐れが生じる。
【００１０】
本発明は、少ない数の光学素子又は対物レンズを使用しているにも関わらず、厚さの異なる光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生（以下、単に記録再生ともいう）を可能とし、しかも誤検出を抑制できる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物レンズを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、
第１の波長λ１で第１の光束を射出する第１の光源と、第２の波長λ２（＞λ１）で第２の光束を射出する第２の光源と、前記第１の光源から出射された前記第１の光束を、第１の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光させると共に、前記第２の光源から出射された前記第２の光束を、第２の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光させる、回折部を備えた対物レンズを含む集光光学系と、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体からの反射光及び／又は透過光を受光する光検出器とを有し、少なくとも２種類の光情報記録媒体から情報を再生し、または光情報記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置であって、
前記第１の光束は、厚さｔ１の第１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体から情報を再生するために、または情報を記録するために照射され、
前記第２の光束は、厚さｔ２（＞ｔ１）の第２の透明基板を有する第２の光情報記録媒体から情報を再生するために、または情報を記録するために照射され、
前記集光光学系は、前記第１の光束を、前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に、前記第１の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数ＮＡ１内では、波面収差０．０７λ１ｒｍｓ以下の状態で集光でき、
かつ前記第２の光束を、前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に、前記第２の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数ＮＡ２（＜ＮＡ１）内では、波面収差０．０７λ２ｒｍｓ以下の状態で集光でき、所定開口数ＮＡ２の外側では、フレア化して照射でき、
前記光検出器は、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体からの反射光及び／又は透過光を受光する中央受光部と、周辺受光部とを有し、
前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、少なくとも前記周辺受光部の全面を含むように照射されるので、前記光検出器の誤検出を抑制できる。
【００１２】
図１は、本発明の光検出器を示す概略図である。図１において、光検出器であるフォトディテクター１０は、中央受光部１０ａと、中央受光部１０ａから等距離に配置された一対の周辺受光部１０ｂとを有している。不図示の対物レンズを通過した第１の光束により、第１の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光の一部であるスポット光ＳＬ１は、中央受光部１０ａにより受光されて合焦状態などの検出に用いられ、その残りのスポット光ＳＬ２は、周辺受光部１０ｂにより受光されてトラッキングエラーの有無の検出に用いられる。
【００１３】
一方、不図示の対物レンズを通過した第２の光束により、第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、対物レンズの所定開口数ＮＡ２の内外のいずれを通過するかで大きく変化する。すなわち、不図示の対物レンズの所定開口数ＮＡ２の内側を通過した第２の光束により、第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光の一部であるスポット光ＳＬ１は、中央受光部１０ａにより受光されて合焦状態などの検出に用いられ、その残りのスポット光ＳＬ２は、周辺受光部１０ｂにより受光されてトラッキングエラーの有無の検出に用いられる。
【００１４】
これに対し、不図示の対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した第２の光束により、第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光ＦＬは、フレア光となり図１のように輪帯状（内径がゼロの場合を含む）となってフォトディテクター１０に照射される。スポット光ＳＬ２以外の光が、周辺受光部１０ｂに照射されることは、誤検出を招く恐れがあるため、本来的には回避すべきであるが、本発明のごとく、フレア光ＦＬが、周辺受光部１０ｂの全面を含むように一様に照射されれば、フレア光ＦＬの光強度はスポット光ＳＬ２の光強度より極端に低いものであるため、周辺受光部１０ｂは、フレア光ＦＬを検出せず、あるいはごく低い検出信号しか発生しないため、フレア光ＦＬの存在により誤検出が生じる恐れはきわめて低い。また、このようにすることで、対物レンズの設計をより容易にすることができ、装置のコスト低減を図ることができる。尚、フレア光ＦＬが周辺受光部１０ｂの全面を含むとは、その受光面の全面を実質的に含めば足りる。
【００１５】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、輪帯状に照射され、前記輪帯の内周は、前記周辺受光部の最内側縁より内側に位置すると共に、前記輪帯の外周は、前記周辺受光部の最外側縁より外側に位置することを特徴とする。
【００１６】
図１において、輪帯状であるフレア光ＦＬの内径ＦＬｉは、周辺受光部１０ｂの最内側縁１０ｄより内側に位置し、フレア光ＦＬの外径ＦＬｏは、周辺受光部１０ｂの最外側縁１０ｃより外側に位置しているので、かかるフレア光ＦＬにより周辺受光部１０ｂの全面を含むことができるようになっている。
【００１７】
請求項３の光ピックアップ装置は、前記輪帯の前記情報記録面上における内径（図１のＤ２）は０〜２０μｍであることを特徴とする。一般的に、光検出器用の光学系は、横倍率ｍが６〜７であり、光検出器上では、かかる内径は、２・ｍ・ＮＡ２／（ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎＮＡ２））を乗算した値となる。
【００１８】
請求項４の光ピックアップ装置は、前記輪帯の前記情報記録面上における内径（図１のＤ２）は１０〜２０μｍであることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の光ピックアップ装置は、前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、輪帯状に照射され、前記輪帯の内周（図１のＦＬｉ）は、前記中央受光部（図１の１０ａ）の最外側縁（図１の１０ｅ）より外側に位置するので、フレア光ＦＬが、中央受光部１０ａにおけるスポット光ＳＬ１の検出に悪影響を与えないようにすることができる。
【００２０】
請求項６の光ピックアップ装置は、前記輪帯の前記情報記録面上における外径をＤ１、前記輪帯の前記情報記録面上における内径をＤ２とすると、（Ｄ１−Ｄ２）／２＞１５μｍであるので、周辺受光部１０ｂの全面を含むように、フレア光ＦＬを照射することができる。
【００２１】
請求項７の光ピックアップ装置は、前記対物レンズを通過した前記第１の光束により前記第１の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光、及び前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の内側を通過した、前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、前記中央受光部に含まれるようにスポット状に照射されることを特徴とする。
【００２２】
請求項８の対物レンズは、第１の波長λ１で第１の光束を射出する第１の光源と、第２の波長λ２（＞λ１）で第２の光束を射出する第２の光源と、前記第１の光源から出射された前記第１の光束を、第１の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光させると共に、前記第２の光源から出射された前記第２の光束を、第２の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光させる、回折部を備えた対物レンズを含む集光光学系と、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体からの反射光及び／又は透過光を受光する光検出器とを有し、少なくとも２種類の光情報記録媒体から情報を再生し、または光情報記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
前記第１の光束は、厚さｔ１の第１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体から情報を再生するために、または情報を記録するために照射され、
前記第２の光束は、厚さｔ２（＞ｔ１）の第２の透明基板を有する第２の光情報記録媒体から情報を再生するために、または情報を記録するために照射され、
前記集光光学系は、前記第１の光束を、前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に、前記第１の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数ＮＡ１内では、波面収差０．０７λ１ｒｍｓ以下の状態で集光でき、
かつ前記第２の光束を、前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に、前記第２の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数ＮＡ２（＜ＮＡ１）内では、波面収差０．０７λ２ｒｍｓ以下の状態で集光でき、所定開口数ＮＡ２の外側では、フレア化して照射でき、
前記光検出器は、前記第１及び前記第２の光情報記録媒体からの反射光及び／又は透過光を受光する中央受光部と、周辺受光部とを有し、
前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、少なくとも前記周辺受光部の全面を含むように照射されることを特徴とする。
【００２３】
本発明の対物レンズを用いることで、光ピックアップ装置において、集光光学系の構成を簡素にしながらも複数の光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生が可能となり、しかも光検出器における誤検出の恐れを抑制できる。
【００２４】
請求項９の対物レンズを用いた光ピックアップ装置によれば、前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、輪帯状に照射され、前記輪帯の内周は、前記周辺受光部の最内側縁より内側に位置すると共に、前記輪帯の外周は、前記周辺受光部の最外側縁より外側に位置することを特徴とする。
【００２５】
請求項１０の対物レンズを用いた光ピックアップ装置によれば、前記輪帯の前記情報記録面上における内径は０〜２０μｍであることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１の対物レンズを用いた光ピックアップ装置によれば、前記輪帯の前記情報記録面上における内径は１０〜２０μｍであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１２の対物レンズを用いた光ピックアップ装置によれば、前記第２の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の外側を通過した前記第２の光束により前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、輪帯状に照射され、前記輪帯の内周は、前記中央受光部の最外側縁より外側に位置することを特徴とする。
【００２８】
請求項１３の対物レンズを用いた光ピックアップ装置によれば、前記輪帯の前記情報記録面上における外径をＤ１、前記輪帯の前記情報記録面上における内径をＤ２とすると、（Ｄ１−Ｄ２）／２＞１５μｍであることを特徴とする。
【００２９】
請求項１４の対物レンズを用いた光ピックアップ装置によれば、前記対物レンズを通過した前記第１の光束により前記第１の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光、及び前記対物レンズの所定開口数ＮＡ２の内側を通過した、前記第２の光情報記録媒体から反射される反射光及び／又は透過する透過光は、前記中央受光部に含まれるようにスポット状に照射されることを特徴とする。
【００３０】
本明細書中で用いる回折パターン（又は回折部）とは、光学素子の表面、例えばレンズの表面に、レリーフを設けて、回折によって光線の角度を変える作用を持たせた形態（又は面）のことをいい、一つの光学面に回折を生じる領域と生じない領域がある場合は、回折を生じる領域をいう。レリーフの形状としては、例えば、光学素子の表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものである。
【００３１】
本明細書中において、対物レンズとは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズを指し、広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズ群を指すものとする。ここで、かかるレンズ群とは、少なくとも１枚以上のレンズを指すものである。従って、本明細書中において、対物レンズの光情報記録媒体側の開口数ＮＡとは、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置するレンズ面から光情報記録媒体側に出射した光束の開口数ＮＡを指すものである。また、本明細書中では開口数ＮＡは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物レンズの開口数を示す。尚、対物レンズは単玉であることが好ましい。
【００３２】
本明細書中において、光情報記録媒体（光ディスク）としては、例えば、CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等の各種ＣＤ、DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW,DVD+RW,DVD-Video等の各種ＤＶＤ、或いはＭＤ等のディスク状の現在の光情報記録媒体および次世代の記録媒体なども含まれる。多くの光情報記録媒体の情報記録面上には透明基板が存在する。しかしながら、透明基板の厚さが殆どゼロに近いもの、あるいは透明基板が全くないものも存在もしくは提案されている。説明の都合上、本明細書中「透明基板を介して」と記載することがあるが、かかる透明基板は厚さがゼロである、すなわち透明基板が全くない場合も含むものである。
【００３３】
本明細書中において、情報の記録および再生とは、上記のような光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録すること、情報記録面上に記録された情報を再生することをいう。本発明の光ピックアップ装置は、記録だけ或いは再生だけを行うために用いられるものであってもよいし、記録および再生の両方を行うために用いられるものであってもよい。また、或る情報記録媒体に対しては記録を行い、別の情報記録媒体に対しては再生を行うために用いられるものであってもよいし、或る情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別の情報記録媒体に対しては記録及び再生を行うために用いられるものであってもよい。なお、ここでいう再生とは、単に情報を読み取ることを含むものである。
【００３４】
本発明の光ピックアップ装置は、各種のプレーヤまたはドライブ等、あるいはそれらを組み込んだＡＶ機器、パソコン、その他の情報端末等の音声および／または画像の記録および／または再生装置に搭載することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施の形態の対物レンズは、回折部として回折輪帯を有している。一般に、回折輪帯（各輪帯の位置）のピッチは、後述の実施例で詳述する位相差関数若しくは光路差関数を使って定義される。具体的には、位相差関数Φｂは単位をラジアンとして以下の〔数１〕で表され、光路差関数ΦＢは単位をｍｍとして〔数２〕で表わされる。
【数１】
0004465838.tif 000002
【数２】
0004465838.tif 000003
【００３６】
これら２つの表現方法は、単位が異なるが、回折輪帯のピッチを表わす意味では同等である。即ち、ブレーズ化波長λ（単位ｍｍ）に対し、位相差関数の係数ｂに、λ／２πを掛ければ光路差関数の係数Ｂに換算でき、また逆に光路差関数の係数Ｂに、２π／λを掛ければ位相差関数の係数ｂに換算できる。
【００３７】
今、説明を簡単にする為、１次回折光を用いる回折レンズについて述べることにすると、光路差関数なら、関数値がブレーズ化波長λの整数倍を超える毎に輪帯が刻まれ、位相差関数なら、関数値が２πの整数倍を超える毎に輪帯が刻まれることになる。
【００３８】
例えば、屈折パワーのない円筒状の両平面の物体側面に回折輪帯を刻んだレンズを想定し、ブレーズ化波長を０．５μ＝０．０００５ｍｍ、光路差関数の２次係数（２乗項）を−０．０５（位相差関数の２次係数に換算すると−６２８．３）、他の次数の係数を全て零とすると、第１輪帯の半径はｈ＝０．１ｍｍであり、第２輪帯の半径はｈ＝０．１４１ｍｍということになる。また、この回折レンズの焦点距離ｆについては、光路差関数の２次係数Ｂ２＝−０．０５に対して、ｆ＝−１／（２・Ｂ２）＝１０ｍｍとなることが知られている。
【００３９】
今、上記の定義を基にした場合、位相差関数若しくは光路差関数の２次係数を零でない値とすることにより、レンズにパワーを持たせることができる。また、位相差関数若しくは光路差関数の２次以外の係数、例えば、４次係数、６次係数、８次係数、１０次係数等を零でない値とすることにより、球面収差を制御することができる。尚、ここで、制御するということは、屈折パワーを有する部分が持つ球面収差を、逆の球面収差を発生させて補正したり、全体の球面収差を所望な値にすることを意味する。
【００４０】
【実施例】
以下、対物レンズの具体的な実施例について説明する。
【００４１】
実施例１〜２の光ピックアップ用対物レンズは、次の〔数３〕で表される非球面形状を光学面の両面に有している。
【００４２】
【数３】
0004465838.tif 000004
【００４３】
ただし、Ｚは光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、ｈは光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ）、ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａは非球面係数である。
【００４４】
尚、後述する本実施例の対物レンズは、光軸からの高さｈｂを境にして異なる光路差関数によって表される回折輪帯を有している。本実施例では、光軸からの高さｈｂの境界に隣接する回折輪帯は、輪帯幅が短く不完全な形状となるが、本発明には光軸からの高さｈ≧ｈｂの領域のレンズ厚さに相当するＡ0の値を最適な値にして、輪帯幅が完全な形状としたものも含む。
【００４５】
図２は、第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。図２に示す光ピックアップ装置１００においては、第１の光源である第１半導体レーザ１１１と第２の光源である第２半導体レーザ１１２とが並列に設置されている。波長λ１（＝６５５ｎｍ）の第１半導体レーザ１１１からの光束は、ビームスプリッタ１１３を介して、コリメータ１１４に入射し、更に絞り１１５（所定開口数ＮＡ１）で絞られて、対物レンズ３により第１の光情報記録媒体すなわち光ディスク２００（例えばＤＶＤ：透明基板厚ｔ１）の情報記録面２０１に集光される。
【００４６】
情報記録面２０１からの反射光は、対物レンズ３，絞り１１５，コリメータ１１４，ビームスプリッタ１１３，１１６、シリンドリカルレンズ１１７及び凹レンズ１１８を介してフォトディテクター１０の受光面に集光されるようになっている。受光した光に基づき、フォトディテクター１０は検出信号を発生する。
【００４７】
これに対し、波長λ２（＝７８５ｎｍ）の第２半導体レーザ１１２からの光束は、回折格子１１９，カップリングレンズ１２０，ビームスプリッタ１１６及びビームスプリッタ１１３を介して、コリメータ１１４に入射し、更に絞り１１５（所定開口数ＮＡ２＜ＮＡ１）で絞られて、対物レンズ３により第２の光情報記録媒体すなわち光ディスク２００’（例えばＣＤ−Ｒ：透明基板厚ｔ２＞ｔ１）の情報記録面２０１に集光される。
【００４８】
情報記録面２０１からの反射光は、上記と同様に、対物レンズ３，絞り１１５，コリメータ１１４，ビームスプリッタ１１３，１１６、シリンドリカルレンズ１１７及び凹レンズ１１８を介してフォトデテクター１０の受光面に集光されるようになっている。受光した光に基づき、フォトディテクター１０は検出信号を発生する。尚、対物レンズ３としては、後述する実施例１，２を用いることができる。
【００４９】
図３は、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。図３に示す第２の実施の形態においては、図２の実施の形態に対して、カップリングレンズ１２０、シリンドリカルレンズ１１７及び凹レンズ１１８を省略し、かつビームスプリッタを平板状のもの（２０６）に置換している点のみが異なるため、それ以外の構成については説明を省略する。尚、対物レンズ３としては、同様に後述する実施例１，２を用いることができる。又、第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、情報記録面２０１を透明にすることにより、その透過光をフォトディテクター１０により検出させる構成も可能である。
【００５０】
次に対物レンズ３の実施例について説明する。
（実施例１）
［表１］に、実施例１における対物レンズ３に関するデータを示す。尚、これより示すレンズデータ内において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表している。
【表１】
0004465838.tif 000005
【００５１】
図４は、実施例１の対物レンズの断面図であり、図５は、実施例１の対物レンズの球面収差図である。図５（ａ）によれば、光ディスクとしてＤＶＤに情報の記録又は再生を行う場合、全ての開口数において球面収差を良好に抑え、適切なスポット光を形成することができる。
【００５２】
一方、図５（ｂ）によれば、光ディスクとしてＣＤ−Ｒに情報の記録又は再生を行う場合、所定の開口数（ＮＡ２）の内側では球面収差を良好に抑え、適切なスポット光を形成することができ、所定の開口数（ＮＡ２）の外側ではフレア光を形成することができる。
【００５３】
（実施例２）
［表２］に、実施例２における対物レンズ３に関するデータを示す。
【表２】
0004465838.tif 000006
【００５４】
図６は、実施例２の対物レンズの断面図であり、図７は、実施例２の対物レンズの球面収差図である。図７（ａ）によれば、光ディスクとしてＤＶＤに情報の記録又は再生を行う場合、全ての開口数において球面収差を良好に抑え、適切なスポット光を形成することができる。
【００５５】
一方、図７（ｂ）によれば、光ディスクとしてＣＤ−Ｒに情報の記録又は再生を行う場合、所定の開口数（ＮＡ２）の内側では球面収差を良好に抑え、適切なスポット光を形成することができ、所定の開口数（ＮＡ２）の外側ではフレア光を形成することができる。
【００５６】
[表３]は、実施例１，２の対物レンズにおける屈折率データであり、［表４］は、実施例１，２の対物レンズを用いた場合、情報記録面２０１（図２，３）上に形成されるフレア光の内径Ｄ２及び外径Ｄ１を示している。
【表３】
0004465838.tif 000007
【表４】
0004465838.tif 000008
【００５７】
【発明の効果】
本発明によると、少ない数の光学素子又は対物レンズを使用しているにも関わらず、厚さの異なる光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生（以下、単に記録再生ともいう）を可能とし、しかも誤検出を抑制できる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光検出器を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図４】実施例１の対物レンズの断面図である。
【図５】実施例１の対物レンズの球面収差図である。
【図６】実施例２の対物レンズの断面図である。
【図７】実施例２の対物レンズの球面収差図である。
【符号の説明】
３  対物レンズ
１０  フォトディテクター
１１１，１１２  半導体レーザ
１１３，１１６、２０６  ビームスプリッタ
１１４  コリメータ
１１５  絞り
１１７  シリンドリカルレンズ
１１８  凹レンズ
１１９  回折格子
１２０  カップリングレンズ
【図１】
0004465838.tif 000009
【図２】
0004465838.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004465838.tif 000013
【図６】
0004465838.tif 000014
【図７】
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