(57)【要約】【課題】光軸ずれによるレンズシフト時においても、良好な波面収差特性が得られる対物レンズ、光ピックアップ光学系を提供する。【解決手段】波長λ１の光束を基板厚ｔ１のＨＤに集光し、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）のＤＶＤに集光し、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）のＣＤに集光する光ピックアップ光学系において用いられる対物レンズ８であって、対物レンズ８の入射面８Ａは、波長λ１の光束をＨＤに集光し、波長λ２の光束をＤＶＤに集光し、波長λ３の光束をＣＤに集光する３波長共通領域８１と、３波長共通領域８１の外側に位置し、波長λ１の光束をＨＤに集光し、波長λ２の光束をＤＶＤに集光する２波長共通領域８２と、に分割され、３波長共通領域８１は、単一非球面形状を有するように構成した。【選択図】図３
2009205779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の光束を基板厚ｔ１の第１の光記録媒体に集光し、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２の光記録媒体に集光し、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３の光記録媒体に集光する光学系において用いられる対物レンズであって、
前記対物レンズの入射面と出射面の少なくとも一方は、波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体に集光し、波長λ２の光束を前記第２の光記録媒体に集光し、波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体に集光する第１の共通領域と、前記第１の共通領域の外側に位置し、波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体に集光し、波長λ２の光束を前記第２の光記録媒体に集光する第２の共通領域と、に分割され、
前記第１の共通領域は、単一非球面形状を有する対物レンズ。
【請求項２】
波長λ１の光束を基板厚ｔ１の第１の光記録媒体に集光し、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２の光記録媒体に集光し、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３の光記録媒体に集光する光ピックアップ光学系であって、
波長λ１、λ２、λ３の光束をそれぞれ前記第１の光記録媒体、前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記対物レンズの光源側に設けられ、前記対物レンズに入射する光束の発散角度を変換する発散角変換レンズと、
を備え、
前記第１の光記録媒体及び前記第２の光記録媒体に対して光束を集光する際に、前記対物レンズに入射する光束が収束する発散角を有するように、前記光源と前記発散角変換レンズとの距離が規定され、前記第３の光記録媒体に対して光束を集光する際に、前記対物レンズに入射する光束が発散する発散角を有するように、前記光源と前記発散角変換レンズとの距離が規定される光ピックアップ光学系。
【請求項３】
前記対物レンズの入射面と出射面の少なくとも一方は、波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体に集光し、波長λ２の光束を前記第２の光記録媒体に集光し、波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体に集光する第１の共通領域と、前記第１の共通領域の外側に位置し、波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体に集光し、波長λ２の光束を前記第２の光記録媒体に集光する第２の共通領域と、に分割され、
前記第１の共通領域は、単一非球面形状を有する請求項２に記載の光ピックアップ光学系。
【請求項４】
波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、を備え、
前記第１の光源及び前記第２の光源と前記発散角変換レンズとの距離の空気換算長をＬ１、前記第３の光源と前記発散角変換レンズとの距離の空気換算長をＬ２とした場合、１．５≦Ｌ１／Ｌ２≦１．８である請求項２又は３に記載の光ピックアップ光学系。
【請求項５】
前記発散角変換レンズの入射面と出射面の少なくとも一方は、複数の輪帯段差を有し、
前記輪帯段差は、前記光源の波長の違いによる色収差を低減するように透過光束に位相差を発生させる段差量を有する請求項２乃至４の何れか一項に記載の光ピックアップ光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の異なる波長の単色光を複数種類の異なる厚みを有する光記録媒体に集光して情報を記録または再生する対物レンズ及び光ピックアップ光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＤ（Compact  Disc：ＣＤ−ＲなどのＣＤを含む）やＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）などの種類が異なる光ディスクをともに記録・再生することができるようにした互換型光ディスク装置が提案されている。
ＣＤとＤＶＤとでは、光ディスクの基板厚が異なる。また、ＣＤとＤＶＤとでは、記録・再生に用いられる光束の波長も異なる。そのため、ＣＤやＤＶＤなどの種類が異なる光ディスクを記録・再生する互換型光ディスク装置では、光ディスクの基板厚差、光束の波長の違いに基づく球面収差、色収差を取り除く必要がある。
【０００３】
そこで、特許文献１、２では、対物レンズの少なくとも一方の面に輪帯状の位相差付与構造を設けることにより、基板厚差に基づく球面収差を補正している。
また、特許文献３では、光ピックアップ光学系に、輪帯状の位相差付与構造を有する温度補正素子を設けて、温度変化に伴う球面収差を補正している。
また、特許文献４では、光ピックアップ光学系に、輪帯状の位相段差を有する光学素子を設けて、設計波長のずれに基づく球面収差を補正している。
また、特許文献５では、対物レンズの少なくとも一方の面に輪帯状の位相差付与構造を設けて、光束の波長の違いに基づく色収差を補正している。
【０００４】
そして、光ディスクの基板厚差に基づく球面収差と、光束の波長の違いに基づく色収差の両方を補正する場合、例えば、対物レンズの一方の面に輪帯状の位相差付与構造を設けて球面収差を補正し、コリメータレンズの一方の面に輪帯状の位相差付与構造を設けて色収差を補正する。
【特許文献１】特開２００５−２０９２５０号公報
【特許文献２】特開２００５−０３２４１０号公報
【特許文献３】特開２００６−１３４３６６号公報
【特許文献４】特開２００６−２５２７５１号公報
【特許文献５】特開２００６−１２７７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、対物レンズとコリメータレンズとの間で光軸ずれに伴うレンズシフトが発生した場合、対物レンズの位相差付与構造による収差補正とコリメータレンズの位相差付与構造による収差補正との間の調和がとれなくなる。そのため、良好な波面収差特性が得られなくなってしまう。
上記特許文献１−５では、光軸ずれについて考慮しておらず、上記問題を解決することができない。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、光軸ずれによるレンズシフト時においても、良好な波面収差特性が得られる対物レンズ、光ピックアップ光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる対物レンズは、波長λ１の光束を基板厚ｔ１の第１の光記録媒体に集光し、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２の光記録媒体に集光し、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３の光記録媒体に集光する光学系において用いられる対物レンズであって、前記対物レンズの入射面と出射面の少なくとも一方は、波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体に集光し、波長λ２の光束を前記第２の光記録媒体に集光し、波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体に集光する第１の共通領域と、前記第１の共通領域の外側に位置し、波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体に集光し、波長λ２の光束を前記第２の光記録媒体に集光する第２の共通領域と、に分割され、前記第１の共通領域は、単一非球面形状を有するものである。
【０００８】
本発明においては、対物レンズの第１の共通領域が単一非球面形状を有するため、対物レンズの面上に形成される輪帯をより少なくすることができる。これにより、コリメータレンズとの光軸ずれが発生しても、コリメータレンズによる収差補正と対物レンズによる収差補正との調和をより容易に図ることができる。よって、光軸ずれによるレンズシフト時においても、良好な波面収差特性が得られる。
【０００９】
本発明にかかる光ピックアップ光学系は、波長λ１の光束を基板厚ｔ１の第１の光記録媒体に集光し、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２の光記録媒体に集光し、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３の光記録媒体に集光する光ピックアップ光学系であって、波長λ１、λ２、λ３の光束をそれぞれ前記第１の光記録媒体、前記第２の光記録媒体、前記第３の光記録媒体に集光する対物レンズと、前記対物レンズの光源側に設けられ、前記対物レンズに入射する光束の発散角度を変換する発散角変換レンズと、を備え、前記第１の光記録媒体及び前記第２の光記録媒体に対して光束を集光する際に、前記対物レンズに入射する光束が収束する発散角を有するように、前記光源と前記発散角変換レンズとの距離が規定され、前記第３の光記録媒体に対して光束を集光する際に、前記対物レンズに入射する光束が発散する発散角を有するように、前記光源と前記発散角変換レンズとの距離が規定されるものである。
【００１０】
本発明においては、比較的基板厚が薄い第１の光記録媒体及び第２の光記録媒体に対して光束を集光する際に、対物レンズに入射する光束が収束する発散角を有するように、光源と発散角変換レンズとの距離が規定され、比較的基板厚が厚い第３の光記録媒体に対して光束を集光する際に、対物レンズに入射する光束が発散する発散角を有するように、光源と発散角変換レンズとの距離が規定される。そして、対物レンズに入射する発散角の変換により、光記録媒体の基板厚差に基づく球面収差を補正することができる。そのため、対物レンズの面上に光記録媒体に基板厚差に基づく球面収差を補正するための輪帯を設ける必要がなくなり、輪帯の数を低減することができる。これにより、対物レンズの第１の共通領域を単一非球面形状とすることができる。
【００１１】
また、前記対物レンズの入射面と出射面の少なくとも一方は、波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体に集光し、波長λ２の光束を前記第２の光記録媒体に集光し、波長λ３の光束を前記第３の光記録媒体に集光する第１の共通領域と、前記第１の共通領域の外側に位置し、波長λ１の光束を前記第１の光記録媒体に集光し、波長λ２の光束を前記第２の光記録媒体に集光する第２の共通領域と、に分割され、前記第１の共通領域は、単一非球面形状を有することが好ましい。
【００１２】
対物レンズの第１の共通領域が単一非球面形状を有するため、対物レンズの面上に形成される輪帯をより少なくすることができる。これにより、発散角変換レンズ（コリメータレンズ）との光軸ずれが発生しても、コリメータレンズによる収差補正と対物レンズによる収差補正との調和をより容易に図ることができる。よって、光軸ずれによるレンズシフト時においても、良好な波面収差特性が得られる。
【００１３】
さらに、波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、を備え、前記第１の光源及び前記第２の光源と前記発散角変換レンズとの距離の空気換算長をＬ１、前記第３の光源と前記発散角変換レンズとの距離の空気換算長をＬ２とした場合、１．５≦Ｌ１／Ｌ２≦１．８であることが好ましい。
Ｌ１／Ｌ２＜１．５の場合、対物レンズを透過する波長λ１及び波長λ２の光束の波面収差量が増大する。また、Ｌ１／Ｌ２＞１．８の場合、対物レンズを透過する波長λ３の光束の波面収差量が増大する。そのため、Ｌ１／Ｌ２＜１．５又はＬ１／Ｌ２＞１．８の場合、対物レンズの共通領域に当該収差を補正するための輪帯を形成する必要が生じる。そして、輪帯を多数形成した対物レンズと発散角変換レンズとの光軸ずれが生じた場合、収差が増大してしまう。本発明では、１．５≦Ｌ１／Ｌ２≦１．８とすることにより、対物レンズの共通領域に形成すべき輪帯の数を低減することができる。
【００１４】
また、前記発散角変換レンズの入射面と出射面の少なくとも一方は、複数の輪帯段差を有し、前記輪帯段差は、前記光源の波長の違いによる色収差を低減するように透過光束に位相差を発生させる段差量を有することが好ましい。
これにより、光源の波長の違いによる色収差を低減して、良好な波面収差特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、光軸ずれによるレンズシフト時においても、良好な波面収差特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ光学系１００の一例を示したものである。光ピックアップ光学系１００は、種類の異なる光ディスク（光記録媒体）を記録・再生する。具体的には、光ピックアップ光学系１００は、波長λ１の光束を基板厚ｔ１の第１の光ディスクに集光し、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２の光ディスクに集光し、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３の光ディスクに集光する。
【００１７】
本実施形態では、光ディスクとして、第１の光ディスクとしてＨＤ−ＤＶＤ１１（以下、ＨＤと称する。）を例示し、第２の光ディスクとしてＤＶＤ１２を例示し、第３の光ディスクとしてＣＤ１３を例示して説明する。
ここで、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２の基板厚は０．６ｍｍ（ｔ１＝ｔ２＝０．６ｍｍ）とする。また、ＣＤ１３の基板厚は１．２ｍｍ（ｔ３＝１．２ｍｍ）とする。
【００１８】
光ピックアップ光学系１００は、図１に示すように、ＨＤ用レーザ光源１（第１の光源）、ＤＶＤ用レーザ光源２（第２の光源）、ＣＤ用レーザ光源３（第３の光源）、第１のビームスプリッタ４、第２のビームスプリッタ５、コリメータレンズ６（発散角変換レンズ）、絞り７、対物レンズ８、第１の検出器９、第２の検出器１０等を備えている。
【００１９】
ＨＤ用レーザ光源１は、波長（λ１）３８０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の光束を発生する。また、ＤＶＤ用レーザ光源２は、波長（λ２）６３０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下の光束を発生する。また、ＣＤ用レーザ光源３は、波長（λ３）７６０ｎｍ以上８１０ｎｍ以下の光束を発生する。なお、本発明のλ１、λ２、λ３は、この波長範囲に限定されるものではない。
【００２０】
第１のビームスプリッタ４は、ＨＤ用レーザ光源１とＤＶＤ用レーザ光源２から出射された光束の光路上に設けられている。そして、第１のビームスプリッタ４は、ＨＤ用レーザ光源１とＤＶＤ用レーザ光源２から出射された光束を共通の光路に導く。
【００２１】
第２のビームスプリッタ５は、第１のビームスプリッタ４とＣＤ用レーザ光源３から出射された光束の光路上に設けられている。そして、第２のビームスプリッタ５は、第１のビームスプリッタ４から出射された光束とＣＤ用レーザ光源３から出射された光束を共通の光路に導く。
【００２２】
コリメータレンズ６は、第２のビームスプリッタ５から出射された光束の光路上に設けられている。また、コリメータレンズ６は、対物レンズ８の光源側に設けられている。
コリメータレンズ６の出射面（対物レンズ８側の面）は、非球面形状を有している。この非球面形状は、光束の波長の違いに基づく色収差を低減する非球面形状となっている。
具体的には、コリメータレンズ６の出射面は、段差により、複数の輪帯領域に分割されている。換言すれば、コリメータレンズ６の出射面は、複数の輪帯段差を有している。そして、コリメータレンズ６の輪帯段差は、各レーザ光源１、２、３の波長の違いによる色収差を低減するように透過光束に位相差を発生させる段差量を有する。
【００２３】
また、コリメータレンズ６は、対物レンズ８に入射する光束の発散角度を変換する。具体的には、基板厚ｔ１の第１の光ディスク（ＨＤ１１）及び基板厚ｔ２の第２の光ディスク（ＤＶＤ１２）を記録・再生する場合に、対物レンズ８に光束を収束させて入射させる。また、基板厚ｔ３の第３の光ディスク（ＣＤ１３）を記録・再生する場合に、対物レンズ８に光束を発散させて入射させる。
【００２４】
コリメータレンズ６による対物レンズ８へ入射する光束の発散角度の変換は、各レーザ光源１、２、３とコリメータレンズ６との距離によって決まる。従って、本実施形態にかかる光ピックアップ光学系１００では、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２に対して光束を集光する際に、対物レンズ８に入射する光束が収束する発散角を有するように、ＨＤ用レーザ光源１及びＤＶＤ用レーザ光源２とコリメータレンズ６との距離が規定されている。また、ＣＤ１３に対して光束を集光する際に、対物レンズ８に入射する光束が発散する発散角を有するように、ＣＤ用レーザ光源３とコリメータレンズ６との距離が規定されている。
具体的には、ＨＤ用レーザ光源１及びＤＶＤ用レーザ光源２とコリメータレンズ６との距離の空気換算長をＬ１とし、ＣＤ用レーザ光源３とコリメータレンズ６との距離の空気換算長をＬ２とした場合に、１．５≦Ｌ１／Ｌ２≦１．８となっている。
【００２５】
図２（ａ）に、ＨＤ用レーザ光源１から出射された光束の光路を示し、図２（ｂ）に、ＤＶＤ用レーザ光源２から出射された光束の光路を示し、図２（ｃ）に、ＣＤ用レーザ光源３から出射された光束の光路を示す。
図２（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、コリメータレンズ６は、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２を記録・再生する場合に、対物レンズ８に光束を収束させて入射させる。また、図２（ｃ）に示すように、コリメータレンズ６は、ＣＤ１３を記録・再生する場合に、対物レンズ８に光束を発散させて入射させる。
【００２６】
絞り７は、対物レンズ８に入射する光束のＮＡ（開口数）を制限する。具体的には、絞り７は、ダイクロフィルターにより構成されている。そして、絞り７は、入射する光束の波長によってＮＡの範囲を制限する。より具体的には、絞り７は、波長λ１の光束が対物レンズ８に入射する範囲をＨＤ１１のＮＡ（０．６５）の範囲に制限する。また、絞り７は、波長λ２の光束が対物レンズ８に入射する範囲をＤＶＤ１２のＮＡ（０．６５〜０．６７）の範囲に制限する。また、絞り７は、波長λ３の光束が対物レンズ８に入射する範囲をＣＤ１３のＮＡ（０．５）の範囲に制限する。
【００２７】
対物レンズ８は、入射された光を各光ディスク１１、１２、１３の情報記録面に回折限界近くまで集光させる機能を有する。対物レンズ８は、さらに、各光ディスク１１、１２の情報記録面で反射された光束を第１の検出器９に導く機能も有する。また、対物レンズ８は、光ディスク１３の情報記録面で反射された光束を第２の検出器１０に導く機能も有する。また、対物レンズ８は、ガラス素材、プラスティック素材の何れによっても形成されてよい。
【００２８】
対物レンズ８の側面図を図３に示す。図３に示すように、対物レンズ８の入射面８Ａは、３波長共通領域８１（第１の共通領域）、２波長共通領域８２（第２の共通領域）、ＤＶＤ専用領域８３に分割されている。
３波長共通領域８１は、波長λ１の光束をＨＤ１１に集光し、波長λ２の光束をＤＶＤ１２に集光し、波長λ３の光束をＣＤ１３に集光する。また、２波長共通領域８２は、波長λ１の光束をＨＤ１１に集光し、波長λ２の光束をＤＶＤ１２に集光する。また、ＤＶＤ専用領域８３は、波長λ３の光束をＣＤ１３に集光する。
【００２９】
３波長共通領域８１は、対物レンズ８の光軸を中心とする円形状を有している。また、２波長共通領域８２及びＤＶＤ専用領域８３は、３波長共通領域８１と同心の輪帯形状を有している。また、２波長共通領域８２は、３波長共通領域８１の外側に設けられ、ＤＶＤ専用領域８３は、２波長共通領域８２の外側に設けられている。そして、対物レンズ８の入射面８Ａは、段差によって各領域８１、８２、８３に分割されている。
【００３０】
また、各領域８１、８２、８３は、当該領域を透過する光束のＮＡにより範囲が定められてもよい。例えば、３波長共通領域８１をＣＤ１３のＮＡ（０．５）の範囲とし、２波長共通領域８２をＣＤ１３のＮＡ（０．５）からＨＤ１１のＮＡ（０．６５）の範囲とし、ＤＶＤ専用領域８３をＨＤ１１のＮＡ（０．６５）からＤＶＤ１２のＮＡ（０．６７）の範囲としてもよい。
【００３１】
また、３波長共通領域８１は、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２及びＣＤ１３に光束を良好に集光する単一非球面形状を有している。また、２波長共通領域８２は、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２に光束を良好に集光する単一非球面形状を有している。ＤＶＤ専用領域８３も、ＤＶＤ１２に光束を良好に集光する単一非球面形状を有している。
【００３２】
通常、基板厚の異なる光ディスクに光束を集光する場合、対物レンズの入射面及び出射面の少なくとも一方の面形状は、基板厚差に基づく球面収差を低減する輪帯状の段差を有する非球面形状に形成される。しかし、本実施形態にかかる光ピックアップ光学系１００では、コリメータレンズ６により、対物レンズ８に入射する光束の発散角度が光ディスク１１、１２、１３の種類によって変えられている。これにより、光ディスク１１、１２、１３の基板厚差に基づく球面収差の発生を防止している。
【００３３】
具体的には、コリメータレンズ６は、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２に集光する光束を収束させて対物レンズ８に入射させる。また、コリメータレンズ６は、ＣＤ１３に集光する光束を発散させて対物レンズ８に入射させる。ＨＤ１１の基板厚ｔ１は０．６ｍｍであり、ＤＶＤ１２の基板厚ｔ２は０．６ｍｍであり、ＣＤ１３の基板厚ｔ３は１．２ｍｍである。ＨＤ１１とＤＶＤ１２との間では、基板厚差が０であり、球面収差は発生しない。一方、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２とＣＤ１３との間では、基板厚差が０．６ｍｍであり、球面収差が発生する。しかし、コリメータレンズ６によって対物レンズ８へ入射する光束の発散角が変換されるため、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２とＣＤ１３との間の基板厚差に基づく球面収差の発生が抑えられる。そのため、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２とＣＤ１３とに集光する光束が入射する３波長共通領域８１の面形状が単一非球面形状に形成されていても、良好な波面収差特性を得ることができる。
【００３４】
次に、各レーザ光源１、２、３から出射された光束がＨＤ１１、ＤＶＤ１２、ＣＤ１３の情報記録面で反射され各光検出器９、１０に検出されるまでの挙動について説明する。各レーザ光源１、２から出射された光束は各ビームスプリッタ４、５を透過してコリメータレンズ６に入射する。また、ＣＤ用レーザ光源３から出射された光束は第２のビームスプリッタ５を透過してコリメータレンズ６に入射する。
【００３５】
コリメータレンズ６は、第２のビームスプリッタ５から出射された光束の発散角度を変換する。
【００３６】
コリメータレンズ６を透過した光束は絞り７を透過して、対物レンズ８に入射される。そして、対物レンズ８は、入射された光束をＨＤ１１、ＤＶＤ１２、ＣＤ１３の情報記録面に集光させる。
【００３７】
ＨＤ１１、ＤＶＤ１２の情報記録面で反射された光束は、対物レンズ８、絞り７、コリメータレンズ６、第２のビームスプリッタ５、第１のビームスプリッタ４を介して第１の光検出器９に入射し、検出される。また、ＣＤ１３の情報記録面で反射された光束は、対物レンズ８、絞り７、コリメータレンズ６、第２のビームスプリッタ５を介して第２の光検出器１０に入射し、検出される。各光検出器９、１０は、当該光束を検出し、光電変換することによって、フォーカスサーボ信号、トラックサーボ信号、再生信号などを生成する。
【００３８】
以上に説明した本実施の形態にかかる光ピックアップ光学系１００によれば、比較的基板厚が薄いＨＤ１１及びＤＶＤ１２に対して光束を集光する際に、対物レンズ８に入射する光束が収束する発散角を有するように、各レーザ光源１、２とコリメータレンズ６との距離が規定され、比較的基板厚が厚いＣＤ１３に対して光束を集光する際に、対物レンズ８に入射する光束が発散する発散角を有するように、ＣＤ用レーザ光源３とコリメータレンズ６との距離が規定される。そして、対物レンズ８に入射する発散角の変換により、光ディスク１１、１２、１３の基板厚差に基づく球面収差を補正することができる。そのため、対物レンズ８の面上に光ディスク１１、１２、１３に基板厚差に基づく球面収差を補正するための輪帯を設ける必要がなくなり、輪帯の数を低減することができる。これにより、対物レンズ８の３波長共通領域８１を単一非球面形状とすることができる。
【００３９】
また、対物レンズ８の３波長共通領域８１が単一非球面形状を有するため、対物レンズ８の面上に形成される輪帯をより少なくすることができる。これにより、コリメータレンズ６との光軸ずれが発生しても、コリメータレンズ６による収差補正と対物レンズ８による収差補正との調和をより容易に図ることができる。よって、光軸ずれによるレンズシフト時においても、良好な波面収差特性が得られる。
【００４０】
また、コリメータレンズ６の出射面は、複数の輪帯段差を有し、輪帯段差は、各光源１、２、３の波長の違いによる色収差を低減するように透過光束に位相差を発生させる段差量を有する。
これにより、各光源１、２、３の波長の違いによる色収差を低減して、良好な波面収差特性を得ることができる。
【実施例１】
【００４１】
次に、本発明の実施例１について説明する。図４の表に、実施例１にかかる光ピックアップ光学系１００の設計結果を示す。また、図５の表に、実施例１にかかるコリメータレンズ６の面形状データを示す。また、図６の表に、実施例１にかかる対物レンズ８の面形状データを示す。
【００４２】
図４に示すように、実施例１にかかる光ピックアップ光学系１００では、ＨＤ用レーザ光源１として波長λ１＝４０７ｎｍのレーザ光源、ＤＶＤ用レーザ光源２として波長λ２＝６５８ｎｍのレーザ光源、ＣＤ用レーザ光源３として波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光源を用いた。また、ＨＤ用レーザ光源１及びＤＶＤ用レーザ光源２から出射された光束のＮＡは０．６５であり、ＣＤ用レーザ光源３から出射された光束のＮＡは０．５である。また、ＨＤ用レーザ光源１から出射された光束の対物レンズ８における入射光束径（対物レンズ入射光束径）は、２．３９ｍｍである。ＤＶＤ用レーザ光源２から出射された光束の対物レンズ８における入射光束径は、２．５２ｍｍである。また、ＣＤ用レーザ光源３から出射された光束の対物レンズ８おける入射光束径は、２．０４ｍｍである。
【００４３】
また、図４の表において、面番号１、２、３、４、５、６、７、８は、それぞれ、各レーザ光源１、２、３の出射面（ＬＤ）、コリメータレンズ６の入射面、コリメータレンズ６の出射面、絞り７、対物レンズ８の入射面、対物レンズ８の出射面、光ディスク１１、１２、１３の基板面、情報記録面である。そして、図６では、各面における曲率半径、面間距離、屈折率を示している。
【００４４】
また、実施例１にかかる光ピックアップ光学系１００では、ＨＤ用レーザ光源１とコリメータレンズ６との面間距離は１８ｍｍであり、ＤＶＤ用レーザ光源２とコリメータレンズ６との面間距離は１８ｍｍであり、ＣＤ用レーザ光源３とコリメータレンズ６との面間距離は１０．５ｍｍである。
（ＨＤ用レーザ光源１及びＤＶＤ用レーザ光源２とコリメータレンズ６との距離）／（ＣＤ用レーザ光源３とコリメータレンズ６との距離）の値が、約１．８となっている。
【００４５】
また、実施例１では、光ディスクとして、基板厚ｔ１＝０．６ｍｍのＨＤ１１、基板厚ｔ２＝０．６ｍｍのＤＶＤ１２、基板厚ｔ３＝１．２ｍｍのＣＤ１３を用いた。
【００４６】
図５は、コリメータレンズ６の面形状を規定する非球面係数を示す。コリメータレンズ６は、以下の数式（１）と図５に示す非球面係数により規定される非球面形状を有する。
【数１】
2009205779.tif 000003
・・・・・・・・・・（１）
数式（１）において、Ｚｊは、光軸からの高さがｈである非球面上の座標点と、当該非球面の光軸上での接平面との距離（サグ量）、Ｃは、当該非球面の光軸上における曲率（１／（Ｒ（Ｒは、曲率半径）））、Ｋは、コーニック係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６は、４次から１６次までの非球面係数、Ｂは、輪帯段差の高さである。
【００４７】
図５の表に示すように、コリメータレンズ６の入射面（ＬＤ側）は、単一の非球面形状となっている。また、コリメータレンズ６の出射面（対物側）は、複数の輪帯領域に分割されている。コリメータレンズ６の出射面は、段差によって、複数の輪帯領域に分割されている。換言すれば、コリメータレンズ６の出射面は、複数の輪帯段差を有している。なお、実施例１にかかるコリメータレンズ６に形成される輪帯領域の数（輪帯数）は、１８である。
そして、コリメータレンズ６の出射面は、複数の輪帯領域に分割された面形状を有することにより、光源波長の違いによる色収差を補正する。具体的には、コリメータレンズ６の出射面の輪帯段差は、光源波長の違いによる色収差を低減するように透過光束に位相差を発生させる段差量を有する。これにより、コリメータレンズ６は、光源波長の違いによって発生する色収差を補正する。より具体的には、コリメータレンズ６の出射面に形成された輪帯段差は、ＨＤ用レーザ光源１、ＤＶＤ用レーザ光源２、ＣＤ用レーザ光源３が出射する光束の波長の違いによって発生する色収差を低減する位相差を透過光束に発生させる。
【００４８】
図６は、対物レンズ８の面形状を規定する非球面係数を示す。対物レンズ８は、数式（１）と図６に示す非球面係数により規定される非球面形状を有する。
図６の表に示すように、対物レンズ８の入射面８Ａ（ＬＤ側）は、複数の輪帯領域に分割されている。また、対物レンズ８の出射面８Ｂ（Ｄｉｓｃ側）は、単一の非球面形状となっている。また、対物レンズ８の入射面８Ａは、段差により、複数の輪帯領域に分割されている。換言すれば、対物レンズ８の入射面８Ａは、複数の輪帯段差を有している。なお、実施例１にかかる対物レンズ８に形成される輪帯領域の数（輪帯数）は、３である。
【００４９】
具体的には、対物レンズ８の入射面８Ａにおいて、輪帯１の領域は３波長共通領域８１であり、輪帯２の領域は２波長共通領域８２であり、輪帯３の領域はＤＶＤ専用領域８３である。
そして、３波長共通領域８１は、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２及びＣＤ１３に光束を良好に集光する単一非球面形状を有している。また、２波長共通領域８２は、ＨＤ１１及びＤＶＤ１２に光束を良好に集光する単一非球面形状を有している。ＤＶＤ専用領域８３も、ＤＶＤ１２に光束を良好に集光する単一非球面形状を有している。
【００５０】
図７、図８、図９のグラフに、実施例１にかかるコリメータレンズ６及び対物レンズ８を透過した波長λ１＝４０７ｎｍの光束の波面収差、波長λ２＝６５８ｎｍの光束の波面収差、波長λ３＝７８５ｎｍの光束の波面収差を示す。図７、図８、図９のグラフにおいて、縦軸は波面収差の大きさを示し、横軸は瞳半径を示す。図７、図８、図９のグラフでは、瞳半径０〜１の範囲の波面収差を示している。
また、図１０、図１１、図１２のグラフに、実施例１にかかるコリメータレンズ６と対物レンズ８とがレンズシフトした場合に、コリメータレンズ６及び対物レンズ８を透過した波長λ１＝４０７ｎｍの光束の波面収差、波長λ２＝６５８ｎｍの光束の波面収差、波長λ３＝７８５ｎｍの光束の波面収差を示す。図１０、図１１、図１２のグラフにおいて、縦軸は波面収差の大きさを示し、横軸は瞳半径を示す。図１０、図１１、図１２のグラフでは、瞳半径−１〜１の範囲の波面収差を示している。
【００５１】
図７のグラフと図１０のグラフを比較することにより、コリメータレンズ６と対物レンズ８とがレンズシフトすると、コリメータレンズ６及び対物レンズ８を透過した波長λ１＝４０７ｎｍの光束の波面収差は増大する。しかし、レンズシフト時に、コリメータレンズ６及び対物レンズ８を透過した波長λ１＝４０７ｎｍの光束の波面収差は、−０．１λ以上０．１λ以下となっている。
【００５２】
また、図８のグラフと図１１のグラフを比較することにより、コリメータレンズ６と対物レンズ８とがレンズシフトすると、コリメータレンズ６及び対物レンズ８を透過した波長λ２＝６５８ｎｍの光束の波面収差は増大する。しかし、レンズシフト時に、コリメータレンズ６及び対物レンズ８を透過した波長λ２＝６５８ｎｍの光束の波面収差は、−０．０６λ以上０．１６λ以下となっている。
【００５３】
また、図９のグラフと図１２のグラフを比較することにより、コリメータレンズ６と対物レンズ８とがレンズシフトすると、コリメータレンズ６及び対物レンズ８を透過した波長λ３＝７８５ｎｍの光束の波面収差は増大する。しかし、レンズシフト時に、コリメータレンズ６及び対物レンズ８を透過した波長λ３＝７８５ｎｍの光束の波面収差は、−０．４λ以上０．４λ以下となっている。
【００５４】
従って、実施例１にかかる光ピックアップ光学系１００では、対物レンズ８の３波長共通領域８１が単一非球面形状を有するため、対物レンズ８の入射面８Ａが３つの輪帯しか有さないので、コリメータレンズ６と対物レンズ８とがレンズシフトしても、良好な波面収差特性を得ることができる。
【００５５】
なお、対物レンズ８の入射面８Ａを単一非球面形状とし、出射面８Ｂが３つの輪帯領域に分割されてもよい。また、ＤＶＤ専用領域８３がなく、対物レンズ８の入射面８Ａと出射面８Ｂの少なくとも一方に形成される輪帯領域の輪帯数は２であってもよい。
また、コリメータレンズ６の入射面に色収差を補正する輪帯領域が形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ光学系の一例を示す図である。
【図２】本発明にかかるＨＤ用レーザ光源から出射された光束の光路を示す図（図２（ａ））、ＤＶＤ用レーザ光源から出射された光束の光路を示す図（図２（ｂ））、ＣＤ用レーザ光源から出射された光束の光路を示す図（図２（ｃ））である。
【図３】本発明にかかる対物レンズの一例を示す側面図である。
【図４】実施例１にかかる光ピックアップ光学系の設計結果を示す表である。
【図５】実施例１にかかるコリメータレンズの面形状データを示す表である。
【図６】実施例１にかかる対物レンズの面形状データを示す表である。
【図７】実施例１にかかるコリメータレンズ及び対物レンズを透過した波長４０７ｎｍの光束の波面収差を示すグラフである。
【図８】実施例１にかかるコリメータレンズ及び対物レンズを透過した波長６５８ｎｍの光束の波面収差を示すグラフである。
【図９】実施例１にかかるコリメータレンズ及び対物レンズを透過した波長７８５ｎｍの光束の波面収差を示すグラフである。
【図１０】実施例１にかかるコリメータレンズと対物レンズとがレンズシフトした場合に、コリメータレンズ及び対物レンズを透過した波長４０７ｎｍの光束の波面収差を示すグラフである。
【図１１】実施例１にかかるコリメータレンズと対物レンズとがレンズシフトした場合に、コリメータレンズ及び対物レンズを透過した波長６５８ｎｍの光束の波面収差を示すグラフである。
【図１２】実施例１にかかるコリメータレンズと対物レンズとがレンズシフトした場合に、コリメータレンズ及び対物レンズを透過した波長７８５ｎｍの光束の波面収差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１  ＨＤ用レーザ光源（第１の光源）
２  ＤＶＤ用レーザ光源（第２の光源）
３  ＣＤ用レーザ光源（第３の光源）
６  コリメータレンズ（発散角変換レンズ）
８  対物レンズ
８１  ３波長共通領域（第１の共通領域）
８２  ２波長共通領域（第２の共通領域）
１１  ＨＤ（第１の光記録媒体）
１２  ＤＶＤ（第２の光記録媒体）
１３  ＣＤ（第３の光記録媒体）
１００  光ピックアップ光学系
【図１】
2009205779.tif 000004
【図２】
2009205779.tif 000005
【図３】
2009205779.tif 000006
【図４】
2009205779.tif 000007
【図５】
2009205779.tif 000008
【図６】
2009205779.tif 000009
【図７】
2009205779.tif 000010
【図８】
2009205779.tif 000011
【図９】
2009205779.tif 000012
【図１０】
2009205779.tif 000013
【図１１】
2009205779.tif 000014
【図１２】
2009205779.tif 000015