JP2005044461A - レンズ及びそれを用いた光学系、光ヘッド並びに光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明基板の厚さが異なる複数種の光記録媒体夫々に対し高い光利用効率で光ビー
ムを情報記録面に集光させることができる。
【解決手段】本発明にかかるレンズは、波長λiの複数種の単色光を集光させる多波長用
のレンズにおける一方のレンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異な
る複数の非球面部に分割されている。各非球面部の各々隣接する非球面部同士の隣接部に
おけるレンズ光軸に平行な方向の段差量をレンズ光軸に近い順にＤｊとしたときに、隣接
部における段差のうちの半分以上の段差で、各波長λiに対するＡijの値のうち最小のも
のをMIN(Ａij)、最大のものをMAX(Ａij)としたときに下記式を満足する。
MAX(Ａij)／MIN(Ａij)＜３
ここで、Aij=絶対値(Bij−mij)、Bij＝(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−Ｃ、ｎｉ：波長λｉ
におけるレンズの屈折率、mij：Bijに最も値が近い整数、Ｃ：補正項である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数種類の単色光を用いる多波長用光学系であって、例えばＣＤ（Compact
Disc：ＣＤ−ＲなどのＣＤも含む）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）や、ブルーレー
ザー対応ディスク（ＡＯＤ）など種類が異なる光記録媒体に対応できる互換型の記録再生
装置に用いられうる汎用の多波長用レンズ、多波長用光学系、光ヘッド、及び光ディスク
装置に関する。

従来より、ＣＤやＤＶＤなどの種類が異なる光ディスクをともに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やＤＶＤなど（以下、これらを
まとめて光ディスクという）は、いずれも透明な基板が用いられ、この透明基板の一方の
面に情報記録面が設けられている。そして、光ディスクは、透明基板を２枚、それらの情
報記録面を向かい合わせにして貼り合わせた構成をなすか、あるいは、かかる透明基板を
透明な保護基板と、透明基板の情報記録面が保護基板と向かい合うようにして貼り合わせ
た構成をなしている。かかる構成の光ディスクに記憶された情報信号を再生する場合には
、光ディスク装置により光源からのレーザビームを光ディスクの情報記録面に透明基板を
介して集光させる必要がある。レーザビームの波長は、後に述べるようにＣＤにおいて用
いられる場合とＤＶＤにおいて用いられる場合とでは異なる。レーザビームを集光させる
ために、光ディスク装置では、対物レンズが使用されている。ここで、ＣＤにおいて用い
られる透明基板の厚さは1.2ｍｍであるのに対して、ＤＶＤにおいて用いられる透明基板
の厚さは0.6ｍｍであり、光ディスクの種類（レーザビームの波長の違い）に応じて情報
記録面が設けられている透明基板の厚さが異なる。種類が異なる光ディスクを再生する光
ディスク装置では、光ディスクの種類に応じて透明基板の厚さが異なっても、レーザビー
ムを情報記録面に集光させる必要がある。また、近年提案されている新しい光ディスク装
置は、情報の再生のために波長４００ｎｍ程度の青色レーザを用いることが提案されてい
る。従って、光ディスク装置では、下位互換のためＣＤ及び現行のＤＶＤに加えて、その
ような新しい光ディスクも同時に利用できることが期待されている。

このような互換型光ディスク装置としては、ピックアップに光ディスクの種類毎に対物
レンズを設け、使用する光ディスクの種類に応じて対物レンズを交換したり、光ディスク
の種類毎にピックアップを設け、使用する光ディスクの種類に応じてピックアップを交換
したりすることが考えられる。しかしながら、コストの面や装置の小型化を実現するため
には、対物レンズとして、光ディスクのいずれの種類にも同じレンズを用いることができ
るようにすることが望ましい。

かかる対物レンズの一代表例として、特許文献１に記載のものがある。この文献に記載
された対物レンズは、半径方向に３以上の輪帯状レンズ面に区分され、１つおきの輪帯状
レンズ面と他の１つおきの輪帯状レンズ面とは屈折力を異にしている。そして、同じ波長
のレーザビームに対し、１つおきの輪帯状レンズ面が、例えば、薄い透明基板（0.6ｍｍ
）の光ディスク（ＤＶＤ）の情報記録面にレーザビームを集光させ、他の１つおきの輪帯
状レンズ面が、例えば、厚い透明基板（1.2ｍｍ）の光ディスク（ＣＤ）の情報記録面に
レーザビームを集光させる。

また、他の代表例として、特許文献２に記載のものがある。この文献には、薄い透明基
板のＤＶＤに対しては、短波長（635ｎｍまたは650ｎｍ）のレーザビームを使用し、厚い
透明基板のＣＤに対しては、長波長（780ｎｍ）のレーザビームを使用する光ディスク装
置が開示されている。この光ディスク装置は、これらレーザビームに共通に使用される対
物レンズを有している。そして、この対物レンズは、正のパワーを有する屈折レンズの一
方の面に輪帯状の微細な段差が密に設けられてなる回折レンズ構造が形成されたものであ
る。かかる回折レンズ構造は、薄い透明基板のＤＶＤに対して短波長のレーザビームの回
折光を、厚い透明基板のＣＤに対して長波長のレーザビームの回折光を情報記録面に集光
するように設計されている。そして、いずれの回折光も同一次数の回折光を情報記録面に
集光するように設計されている。なお、ＤＶＤに対して短波長のレーザビームを用いるの
は、ＣＤに比べてＤＶＤの記録密度は高く、このために、ビームスポットを小さく絞る必
要があるためである。よく知られているように、光スポットの大きさは、波長に比例し、
開口数ＮＡに反比例する。

レンズ面に輪帯状位相シフタを設けた輪帯位相補正レンズ方式の対物レンズも提案され
ている（例えば、特許文献３）。この対物レンズでは、まず、ＤＶＤに使用する、波長λ
₁が640ｎｍのレーザビームによる波面収差をなくすようにしたレンズ面を基準とする。さ
らに、この対物レンズでは、半径方向に複数の輪帯状の屈折面に区分し、これら屈折面を
夫々この基準レンズ面から所定の段差(レンズ中心からｉ番目の段差をｄ_iとする）をもっ
て形成する。かかる段差ｄ_iにより、夫々の屈折面によってＤＶＤのレーザビームが基準
レンズ面に対してこの波長λ₁の整数ｍ_i倍だけ位相シフトすることにより、ＣＤ系の波面
収差を低減するものである。

特開平９−１４５９９５号公報 特開２０００−８１５６６号公報 特開２００１−５１１９２号公報

上記いずれの従来例でも、ＤＶＤ，ＣＤともに共通の対物レンズを用いることができる
から、対物レンズを含めてＤＶＤ，ＣＤ毎に使用部材を交換するための手段などが不要と
なり、コストの面や構成の簡略化の点で有利となる。しかしながら、上記特許文献１では
、ＤＶＤ、ＣＤ毎に対物レンズでの利用する輪帯状レンズ面が異なるため、入射レーザビ
ームに対して無効となる部分が多く、光利用効率が著しく低いという問題がある。

また、上記特許文献２では、回折レンズ構造による回折光を利用しているため、異なる
波長の夫々に対する回折効率を同時に100％にすることはできないという問題がある。な
お、この回折レンズでは、ＤＶＤに用いる短波長（635ｎｍまたは650ｎｍ）のレーザビー
ムとＣＤに用いる長波長（780ｎｍ）のレーザビームに対し、それらのほぼ中間の波長で
回折効率が100％となるようにして、使用したレーザビームに対して回折効率がバランス
するようにしている。また、レンズ面に回折レンズ構造を設けるため、微小な段差が必要
になるが、製造上の誤差の影響を受け易く、回折構造が設計からずれた場合、回折効率の
劣化を招くことになる。このように、回折効率の劣化やそもそも回折効率が100％に達し
ないということは、入射光の全てを光ディスクの透明基板に設けられた情報記録面に集光
することはできないことを意味しており、これが光量損失となる。

さらに、上記特許文献３に開示された輪帯位相補正レンズ方式では、ＤＶＤのレーザビ
ームに対して波面収差をなくすように設計したレンズ面を基準面とし、これより、ＣＤの
レーザビームに対する波面収差を低減するように、この基準面からＤＶＤのレーザビーム
の波長λ₁の整数ｍ_i倍の段差ｄ_iだけ窪ませて屈折面としている。また、その際に前記段
差の形成により各輪帯域での集光点位置が前記段差形成でシフトするため、集光点位置が
シフトしないように各輪帯域の曲面形状を設計するというものである。しかし前記特許文
献３の従来例ではＤＶＤの波面収差は充分に低減できているが、ＣＤのレーザビームに対
して、波面収差を充分に低減することができていない。波面収差の値としては、ＲＭＳ波
面収差値としてマレシャル評価基準の０．０７λＲＭＳ以下とすれば良いことが多数の先
行文献（オプトロニクス社発行の光学入門の１９８ページ、平成２年１１月２６日発行、
など）に記載されており、前記特許文献３でも０．０７λＲＭＳ以下とするような実施形
態が記述されている。しかし、０．０７λＲＭＳ以下というのは光ディスク装置の場合、
光ディスク装置全体としての目標値となるべき値であり、対物レンズ単体での目標値とし
てはまだ不十分な値である。光ディスク装置全体としては、レーザーの非点隔差やコリメ
ータレンズの収差、反射ミラーや透過ミラーの収差や、光ピックアップと光ディスクとの
チルトズレなど、ＲＭＳ波面収差を劣化させる要因は多々あるので、対物レンズ単体とし
ては０．０７λＲＭＳ以下ということではなく、できるだけ小さいＲＭＳ波面収差値とす
ることが求められている。具体的には対物レンズ単体では０．０３５λＲＭＳ以下のＲＭ
Ｓ波面収差値とすることが望ましいが、更に望ましくは０．０３０λＲＭＳ以下、更に望
ましくは０．０２５λＲＭＳ以下のＲＭＳ波面収差値とすることが望ましいが、前記特許
文献３では、実施形態１でＤＶＤが０．００１λＲＭＳ、ＣＤが０．０４７λＲＭＳであ
り、実施形態２ではＤＶＤが０．０１９λＲＭＳ、ＣＤが０．０３７λＲＭＳであって、
ＤＶＤの波面収差は良好な値であるが、ＣＤにおいて０．０３７λＲＭＳ以上の値にしか
なっておらず、ＤＶＤ、ＣＤ共に良好な波面収差値を得るに至ってはいない。

本発明の目的は、かかる問題を解消し、複数種の光記録媒体夫々に対し、可及的に波面
収差が低減された状態で、しかも、高い光利用効率で光ビームを情報記録面に集光させる
ことができるようにしたレンズとそのレンズを用いた光学系、光ヘッド、光ディスク装置
を提供することにある。

本発明にかかる多波長用レンズは、波長λi(i＝１、２、３、４、・・・)の複数種類の
単色光をそれぞれ屈折作用により集光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方の
レンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割
されており、分割されている各非球面部のそれぞれ隣接する非球面部同士の隣接部におけ
るレンズ光軸に平行な方向の段差量をレンズ光軸に近い順にＤｊ（ｊ＝１、２、３、４、
・・・）としたときに、前記隣接部における段差のうちの少なくとも半分以上の段差にお
いて、各波長λiに対する下記Ａijの値のうち最小のものをMIN(Ａij)、最大のものをMAX(
Ａij)としたときに下記数式を満足するものである。
MAX(Ａij)／MIN(Ａij)＜３
ここで、
Aij=絶対値(Bij−mij)
Bij＝(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−Ｃ
ｎｉ：波長λｉにおけるレンズの屈折率
mij：Bijに最も値が近い整数
Ｃ：補正項
好適な実施の形態における補正項Ｃは、前記隣接部の波長λｉ時のＮＡに基づいて算出
されるものである。

さらに、好適には、本発明にかかる多波長用レンズは、波長λi(i＝１、２、３、４、
・・・)の複数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集光させる多波長用のレンズにお
ける少なくとも一方のレンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異なる
複数の非球面部に分割されており、分割されている各非球面部のそれぞれ隣接する非球面
部同士の隣接部におけるレンズ光軸に平行な方向の段差量をＤｊ（ｊ＝１、２、３、４、
・・・：レンズ光軸に近い順とする）、波長λiの光が入射したときのｊ番目の隣接部間
のＮＡをＮＡiｊとしたときに、前記隣接部における段差のうちの少なくとも半分以上の
段差において、各波長λiに対する下記Ａijの値のうち最小のものをMIN(Ａij)、最大のも
のをMAX(Ａij)としたときに次式を満足するものである。さらに、全ての隣接段差におい
てこの式を満足することが好ましい。
MAX(Ａij)／MIN(Ａij)＜３
ここで、Aij=絶対値(Bij−mij)
Bij＝(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−(NAij²)*K/λi
ｎｉ：波長λｉにおけるレンズの屈折率
mij：Bijに最も値が近い整数
K＝0.0004ミリメートル （ＮＡｉｊ＜０．５５のとき）
K＝0.0005ミリメートル （ＮＡｉｊ＞＝０．５５のとき）
さらに、次式を満足することが望ましい。また、全ての隣接段差においてこの式を満足
することが好ましい。
MAX(Ａij)／MIN(Ａij)＜２

本発明にかかる他の多波長用レンズは、波長λi(i＝１、２、３、４、…)の複数種類の
単色光をそれぞれ屈折作用により集光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方の
レンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割
されており、前記分割されている各非球面部は非球面部同士の隣接部において微小な範囲
が前記非球面とは異なる形状を有しており、前記分割されている各非球面部を前記隣接部
まで延長した場合におけるレンズ光軸に平行な方向の前記隣接部での前記延長した非球面
同士の段差量をレンズ光軸に近い順にＤｊ（ｊ＝１、２、３、４、・・・：レンズ光軸に
近い順とする）、波長λiの光が入射したときのｊ番目の隣接部間のＮＡをＮＡiｊとした
ときに、、前記隣接部における段差のうちの少なくとも半分以上の段差において、各波長
λiに対する下記Ａijの値のうち最小のものをMIN(Ａij)、最大のものをMAX(Ａij)とした
ときに次式を満足するものである。
MAX(Ａij)／MIN(Ａij)＜３
ここで、Aij=絶対値(Bij−mij)
Bij＝(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−(NAij²)*K/λi
ｎｉ：波長λｉにおけるレンズの屈折率
mij：Bijに最も値が近い整数
K＝0.0004ミリメートル （ＮＡｉｊ＜０．５５のとき）
K＝0.0005ミリメートル （ＮＡｉｊ＞＝０．５５のとき）

上述のいずれかの多波長用レンズにおいて、微小な範囲において前記非球面とは異なる
形状は、金型抜き方向の抜き勾配を有していることが望ましい。また、上述のいずれかの
多波長用レンズにおいて、前記微小な範囲において前記非球面とは異なる形状は、微小な
Ｒ形状であることがさらに望ましい。
上述のレンズは、光学系、光学ヘッド、光ディスク装置に用いられる。

また、本発明にかかる他の正のパワーを有し、光源からの光を集光してあるピント面上
に光スポットを形成するレンズにおいて、前記レンズの片側もしくは両側のレンズ面に使
用領域とその外側に位置する不使用領域を設け、当該不使用領域にも前記光源からの光が
入射した場合において、前記使用領域のみに前記光源からの光を入射させたときに得られ
る光スポット径よりも前記使用領域及び不使用領域の双方に前記光源からの光を入射させ
たときの光スポット径の方が小さいことを特徴とするものである。

このレンズにおいて、前記レンズは複数の波長の単色光を集光する多波長用レンズであ
って、第１の波長に対する不使用領域は前記第１の波長とは別の第２の波長においては使
用領域となっていることが好ましい。さらにこの多波長用レンズにおいて、前記第１の波
長に対する不使用領域であって、前記第２の波長に対して使用領域となっている領域にお
いて、レンズ面の片側もしくは両側の面が分割されており、前記分割されている面のそれ
ぞれを前記第２の波長を有する光が通過することによって生じる波面収差に基づく位相差
がほぼ整数倍であることが望ましい。

本発明によれば、透明基板の厚さが異なる２種類以上の光ディスクに対して、回折レン
ズ構造を用いずに、屈折作用によって記録または再生に必要な開口（ＮＡ）で全ての光束
を所望とする位置に可及的に少ない収差で集光させることができ、光利用効率をより高め
ることができる。また、本発明は複数の単色光を用いる多波長用光学系において、分割さ
れたいずれの非球面も各単色光の固有の波長に対応した単一の焦点を有するとともに、前
記各単色光の固有の波長に対応した焦点はそれぞれ異なる位置に配置することができ、光
通信等における光学系においてもその利用が可能である。

いま、厚さｔ1の透明基板を用いた第１の光ディスクに対し、これを用いる光ディスク
装置での対物レンズが良好に収差補正され、この基板に設けられた情報記録面にレーザビ
ームが良好に集光するものとする。かかる光ディスク装置にこの透明基板とは異なる厚さ
ｔ2の透明基板を用いた第２の光ディスクを使用した場合、この透明基板の厚さｔ2が厚さ
ｔ1と異なるために、この対物レンズと厚さｔ2の透明基板とによって球面収差が生じ、こ
の厚さｔ2の透明基板に設けられている情報記録面にレーザビームが良好に集光しない。

一方、かかる対物レンズと透明基板からなる光学系に異なる波長のレーザビームを用い
ると、色収差が生ずる。ここで、色収差とは、波長の異なるレーザビームを対物レンズに
照射した場合に各々のレーザビームに対応して生ずる球面収差の差をいう。例えば、波長
６５５ｎｍのレーザビームと、波長７９０ｎｍのレーザビームを対物レンズに照射する場
合における色収差は、波長６５５ｎｍのレーザビームを対物レンズに照射した場合に生じ
る球面収差と、波長７９０ｎｍのレーザビームを対物レンズに照射した場合に生じる球面
収差の差である。

つまり、厚みがｔ１の場合の球面収差をＳＡ（ｔ１）、厚みがｔ２の場合の球面収差を
ＳＡ（ｔ２）とし、また、波長λ１のレーザビームに対して生じる球面収差をＳＡ（λ１
）、波長λ２のレーザビームに対して生じる球面収差をＳＡ（λ２）とすると、波長が異
なることによる色収差は、前記球面収差の差（ＳＡ（λ２）−ＳＡ（λ１））で表される
。このとき、次の数式が出来るだけ、成り立つようにレンズ面を設計することが好ましい
。
Ｓ_Ａ（ｔ_２）−Ｓ_Ａ（ｔ_１）＝−（Ｓ_Ａ（λ_２）−Ｓ_Ａ（λ_１））

このことは、基板の厚さが異なる光ディスクのいずれに対しても、その基板の厚さに対
応する波長のレーザビームを用いた場合、このレーザビームの対物レンズと基板を通った
全ての光線がこの基板の情報記録面上で良好に集光するような光路長を経るようにするも
のである。なお、この時本発明の一実施形態のレンズは後の実施形態で具体的に説明する
ように、そのレンズ面が複数の非球面に分割されてなり、分割されたいずれの非球面も各
単色光の固有の波長に対応した単一の焦点を有するとともに、前記各単色光の固有の波長
に対応した焦点はそれぞれ異なる位置に配置されるよう設計されている。

いま、図３において、対物レンズ１を用いて基板２の情報記録面２ａにレーザビームを
集光させる場合について説明する。ここで、対物レンズ１の面Ａは光入射側面、面Ｂは光
出射側面であり、基板２の情報記録面２ａは対物レンズ１側とは反対側にある。

図３は、対物レンズ１に入射するレーザビームは平行光とし（従って、図３に示す光学
系は、いわゆる無限光学系である）、対物レンズ１の光軸ＯＡからこれに垂直な方向の距
離（光線高さ）ｈの位置Ｐ1を通る光線が光軸ＯＡを横切る点（集光点）Ｐ5に達するまで
の光路を摸式的に示すものである。ここで、かかる光路での対物レンズ１への入射点をＰ
2、対物レンズ１からの出射点をＰ3、透明基板２への入射点をＰ4とし、
点Ｐ1〜入射点Ｐ2：空間距離＝Ｓ1h 屈折率＝ｎ1
入射点Ｐ2〜出射点Ｐ3：空間距離＝Ｓ2h 屈折率＝ｎ2
出射点Ｐ3〜入射点Ｐ4：空間距離＝Ｓ3h 屈折率＝ｎ3
入射点Ｐ4〜集光点Ｐ5：空間距離＝Ｓ4h 屈折率＝ｎ4
とすると、点Ｐ1から集光点Ｐ5までの光路長Ｌhは、
Ｌ_ｈ＝ｎ_１×Ｓ_１ｈ＋ｎ_２×Ｓ_２ｈ＋ｎ_３×Ｓ_３ｈ＋ｎ_４×Ｓ_４ｈ
で表わされる。なお、光軸ＯＡ上での光路長Ｌhは、この式において、ｈ＝０の場合であ
る。

この式は任意の光線高さｈについて該当するものであり、収差補正されている場合には
、夫々の光線高さｈに対する集光点Ｐ5が夫々の許容範囲内で情報記録面２ａ上にある。
すなわち、例えば厚さが異なる複数の基板夫々毎に異なる波長のレーザビームを用いるこ
とにより、色収差と球面収差とが相殺し合って夫々の光線高さｈに対する集光点Ｐ5が夫
々の許容範囲内で情報記録面２ａ上にあるようにすることが好ましい。

例えば、ＣＤにおける７９０ｎｍの単色光（λ１）とＤＶＤにおける６５５ｎｍの単色
光（λ２）が用いられる場合で、これらの両波長が共通して使用される領域を複数の非球
面部に分割したレンズ面とする手法では、任意の前記非球面部の光路長が他の非球面部の
光路長と該各単色光の波長λｉのほぼ整数倍異ならせ、なおかつ前記各非球面部における
前記各単色光の波面収差の最大値と最小値の差をΔＶｄ（λ１）とΔＶｄ（λ２）（ｄは
１，２・・・・の整数で各非球面部を意味する）とした時に、いずれの非球面部において
も各単色光の前記差の比を０．４以上２．５以下、好ましくは０．５以上２．０以下とす
ることにより両波長においてレンズ全体として許容範囲のＲＭＳ波面収差を確保すること
ができる。なお、ここでいう波面収差は光線高さ（ｈ）をｈ＝０の場合の光路長をＬ０と
し、各光線高さにおける光路長をＬｈとすると、波面収差Ｖｈは、次の式で表される。
Ｖｈ＝（Ｌｈ−Ｌ_０）／λｉ

図１０は、ＣＤとＤＶＤの波長におけるレンズの波面収差を対比して模式図的に示した
ものであり、横軸は光線高さ、縦軸は波面収差で、上側がＣＤの各非球面部の波面収差を
、下側がＤＶＤの各非球面部の上記式で求められる波面収差を表している。例えば非球面
部の第１領域におけるその非球面部内の波面収差の最大値と最小値の差は、ΔＶ1（λ１
）、ΔＶ1（λ２）で定義される。本発明の実施の形態では、後の実施形態で明らかにさ
れているように、いずれの非球面部においても各波長の波面収差の最大値と最小値の差の
比は０．４以上２．５以下である。すなわち、本発明の実施の形態はいずれの波長におい
ても各非球面部で波面収差に一定の分布を有する点でも、従来の一方の波長を基準にレン
ズ面を構成し、他方の波長においてのみ位相ずれを利用して波面収差を補正する方式と異
なる。なお、前記整数倍としては分割する非球面の数にもよるが０倍〜±１０倍とするこ
とが好ましく、０倍〜±５倍とすることが好ましい。

また、本発明の実施の形態にかかる多波長用レンズはいずれの非球面部の各領域におい
ても各波長の前記波面収差の最大値と最小値の差が０．１４λｉ以下（例えば波長が７９
０ｎｍである場合には±１１０．６ｎｍ以下、波長が６５５ｎｍである場合には±９１．
７ｎｍ以下）、好ましくは、０．１２λｉ以下、さらに好ましくは０．１０λｉ以下とす
ることにより各波長においてさらに良好な光学特性を確保することができる。

さらに、本発明の実施の形態では、二波長用光学系の場合、各波長の波面収差をそれら
がほぼ対称形となる多波長用レンズを用いることにより、二波長のバランスが取れ、さら
にＲＭＳ波面収差を低減することができる。

なお、ＲＭＳ波面収差を低減することを考えると、ＣＤの場合には図１０の光線高さ１
．５８ｍｍまでのＤＶＤとＣＤの共通使用領域のみの波面収差からＲＭＳ波面収差が決ま
ってしまうが、ＤＶＤの場合には、前記共通使用領域の外側にＤＶＤ専用領域（図１０で
は光線高さ１．５８〜２．０２ｍｍの範囲）があり、前記共通使用領域と前記専用領域の
両方の波面収差からＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差値が求まる。よってＤＶＤの場
合には、前記共通使用領域の波面収差が多少悪くても、ＤＶＤ専用領域の波面収差につい
ては、ＣＤを全く無視してＤＶＤのみを良くするようにすれば、ＤＶＤのＲＭＳ波面収差
を許容値内に十分低減することができる。例えば、図１０の模式図では、ＤＶＤとＣＤの
共通使用領域においてＤＶＤの波面収差は０〜−０．１０６λであり、ＣＤの波面収差は
０〜＋０．０８８であって、ＣＤの波面収差の方がＤＶＤの波面収差よりも小さい。また
ＤＶＤ専用領域の波面収差は−０．０５２λである。この結果、ＲＭＳ波面収差としては
、ＤＶＤは０．０２１２λＲＭＳ、ＣＤは０．０２２２λＲＭＳと、ＲＭＳ波面収差はＤ
ＶＤもＣＤもほぼ等しい値となっている。このように、ＲＭＳ波面収差として、ＤＶＤも
ＣＤも同一の値としたい場合には、ＤＶＤとＣＤの共通使用領域においてはＣＤの波面収
差をＤＶＤの波面収差よりも良くしておき、ＤＶＤのＲＭＳ波面収差については共通使用
領域で劣化している分をＤＶＤ専用領域で補ってやるようにすることが有効である。ＤＶ
ＤとＣＤのＲＭＳ波面収差の比率を変えたい場合にも同様に、ＤＶＤについては、共通使
用領域の波面収差が多少悪くても専用領域で補えることを考慮すると良い。

また、基板の厚さが異なっていない光ディスク、例えばＡＯＤ（波長４０５ｎｍ、基板
厚０．６ｍｍ）とＤＶＤ（波長６５５ｎｍ、基板厚０．６ｍｍ）のような場合にも本発明
は有効である。

本発明の実施形態により、例えば基板の厚さが異なるいずれの光ディスクに対しても、
情報記録面に良好な光スポットを形成することが可能となる。なおこのことは、ディスク
基板の厚みが異なっていなくても、つまり、厚みが同じで波長が異なるような場合でも前
記集光点Ｐ5を夫々の許容範囲内にすることにより適用可能である。また、光記録媒体に
限らず、光通信などで異なる波長のレーザビームを同一のレンズもしくは光学系を通過さ
せるような場合にも適用可能である。

以下、本発明の実施形態を、透明基板の厚さが異なる２種類の光ディスク、即ち、ＤＶ
ＤとＣＤとを例に、図面を用いて説明する。なお、本発明の第１実施形態のレンズは製造
上の容易さから非晶質ポリオレフィンからなる樹脂を射出成形により作成したものである
。第２実施形態のレンズはガラスの屈折率のものであるが、レンズ材質をプラスチック樹
脂としたい場合にはプラスチック樹脂の屈折率で設計すれば良い。

図１は本発明による対物レンズの第１の実施形態の作用を示す図であって、同図（ａ）
はＤＶＤに対するもの、同図（ｂ）はＣＤに対するものである。図において、１はこの実
施形態の対物レンズ、２はＤＶＤの透明基板（以下、ＤＶＤ基板という）、３はＣＤの透
明基板（以下、ＣＤ基板という）、４，５はレーザビームである。

まず、図１（ａ）において、対物レンズ１が図示しない光ディスク装置の光ヘッドに設
けられている。そして、ＤＶＤがこの光ディスク装置に装着されて、対物レンズ１によっ
て平行光として入射されるレーザビーム４が集光されることにより、記録再生が行なわれ
る。ここで、ＤＶＤ基板２の厚さｔ1は0．6ｍｍであり、このときのレーザビーム４とし
ては、波長λ1＝655ｎｍのレーザビームが開口数ＮＡ＝0.63の光束として用いられる。か
かる条件のもとに、かかるレーザビームは、ＤＶＤ基板２の対物レンズ１側とは反対側の
面の情報記録面２ａに集光される。

図１（ｂ）は上記と同じ光ディスク装置にＣＤが装着され、同じ対物レンズ１を用いて
記録再生が行なわれる場合を示す。ここで、ＣＤ基板３の厚さｔ2は1.2ｍｍであり、この
ときのレーザビーム５としては、波長λ2＝790ｎｍのレーザビームがほぼ開口数ＮＡ＝0.
63の光束として用いられるが、実質的には、開口数ＮＡ＝0.47の光束がＣＤ基板３の情報
記録面３ａに集光し、ハッチングして示すほぼＮＡ＝0.47〜0.63の対物レンズ１の光軸Ｏ
Ａから離れた部分を通る光束はこの情報記録面３ａで集光しない。このように、この開口
数ＮＡがほぼ0.47までの上記のレンズ領域は、ＤＶＤ，ＣＤの共通使用領域となる。

このように、この第１の実施形態は、ＤＶＤ，ＣＤともに収差が良好に低減されて、情
報記録面２ａ，３ａで良好な光スポットが得られるようにするものであるが、このために
、ＤＶＤ，ＣＤの両方共に、任意の光線高さｈに対して上記光路長Ｌhが収差を低減して
許容値内とするような値とするように、対物レンズ１のレンズ面形状を設定するものであ
る。以下、かかるレンズ面形状の一具体例を図２により説明する。

図２において、対物レンズ１の光出射側面Ｂについて、光線高さｈの点をｃ、この点ｃ
から光軸ＯＡに平行な方向での光出射側面Ｂ上の点をｄとすると、この光出射側面Ｂの面
形状は、任意の光線高さｈに対する点ｃ，ｄ間の距離Ｚ_Bにより、

但し、C=-0.12301、K=3.312138、A4=0.01628151、A6=-0.004311717、A8=0.000682316、
A10=-0.00004157469で表わされるようにする。

なお、数１において、上記係数Ｃ，Ｋ，Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10の値を代入して任意の光
線高さｈ（≠０）に対する距離Ｚ_Bを求めると、その値は負の値となるが、これは光出射
側面Ｂ上の点ｄが点ｃ、従って、この光出射側面Ｂの光軸ＯＡが通る面頂点ｅよりも出射
面側（図２での左側）に位置することを示している。距離Ｚ_Bが正の値である場合には、
逆の右側に位置することを示している。

次に、対物レンズ１の光入射側面Ａについて、光線高さｈの点をａ、この点ａから光軸
ＯＡに平行な方向での光入射側面Ａ面上の点をｂとすると、光入射側面Ａの面形状は、光
線高さｈ（ｍｍ）とこの光線高さｈに対する点ａ，ｂ間の距離Ｚ_A（ｍｍ）とが次の表１
に示す関係となるレンズ面形状に設定される。

対物レンズ１の上記数１で表わされる光出射側面Ｂも、また、上記表１の点列データで
表わされる光入射側面Ａも、連続した非球面をなすものである。また、対物レンズ１の光
軸上の面頂点ｆ，ｅ間の距離、即ち、中心厚ｔ0は２.２ｍｍであって、波長λ1＝655ｎｍ
(ＤＶＤ）での屈折率ｎは1.54014であり、波長λ2＝790ｎｍ（ＣＤ）での屈折率ｎは1.53
65である。

（ｉ）ここで、収差を評価するための上記の収差の許容値としては、対物レンズ１への
入射レーザビームが入射角０゜である場合（即ち、光軸ＯＡに平行な平行光）について、
ＤＶＤ（波長λ1＝655ｎｍ），ＣＤ（波長λ2＝790ｎｍ）ともに、ＲＭＳ波面収差で0.03
5λ、好ましくは、0.033λ、さらに好ましくは、0.030λとする。この第１の実施形態で
は、ＤＶＤ，ＣＤの波面収差がかかる許容値以下となるように、光出射面Ｂと光入射面Ａ
を上記の面形状に設定しているものである。

この第１の実施形態では、２種類の異なる波長λ1，λ2を用いた場合を示しているが、
一般に、ｎ種類（但し、ｎは２以上の整数）の異なる波長λi（但し、ｉ＝１，２，.....
.，ｎ）を用いる場合も、同様である。

(ii)また、このようにｎ種類の波長λiを用いた場合について、これら波長λiの入射レ
ーザビームが入射角０゜である場合の夫々のＲＭＳ波面収差をＷi・λiとすると、これら
収差は、

（但し、ｉ番目の該光ビームの波長をλi（ｉ＝１，２，......）、全ての波長にわたる
個々のＲＭＳ波面収差の二乗の総和をΣＷi2、波長λiの光ビームのＲＭＳ波面収差をＷi
・λiとする）を満足するようにする。このときの許容値Ｗ0としては、0.028、好ましく
は0.026，さらに好ましくは0.025、さらに好ましくは0.023とする。上記第１の実施形態
では、ＤＶＤのＲＭＳ波面収差をＷ1、ＣＤのＲＭＳ波面収差をＷ2とし、かつｉ＝１，２
であるから、上記数２は、

となる。

(iii)あるいはまた、異なるｎ種類の波長λiのレーザビームを用いる場合、夫々の波長
λiのうちで最大のＲＭＳ波面収差をＷmax、最小のＲＭＳ波面収差をＷminとすると、
１＜Ｗmax／Ｗmin＜Ｗth
とする。この場合の許容値Ｗthとしては、1.8、好ましくは1.6、さらに好ましくは1.4と
する。上記第１の実施形態の場合には、ＤＶＤのＲＭＳ波面収差Ｗ1とＣＤのＲＭＳ波面
収差Ｗ2とのいずれか一方が最大のＲＭＳ波面収差Ｗmaxとなり、他方が最小のＲＭＳ波面
収差Ｗminとする。

図４はこの第１の実施形態でのＲＭＳ波面収差の計算結果を示すものであって、横軸に
像高（ｍｍ）を取り、縦軸にＲＭＳ波面収差を取っている。

図４（ａ）はＤＶＤ（波長λ1＝655ｎｍ）に対するＲＭＳ波面収差を示しており、像高
＝０ｍｍのときには、ＲＭＳ波面収差＝0.02130λ1である。また、図４（ｂ）はＣＤ（波
長λ2＝790ｎｍ）に対するＲＭＳ波面収差を示しており、像高＝０ｍｍのときには、ＲＭ
Ｓ波面収差＝0.02410λ2である。

かかる数値を評価するために、上記の各条件式に挿入すると、
（ｉ）まず、ＤＶＤ，ＣＤについて、ＲＭＳ波面収差が0.02130λ，0.02410λと上記の
許容値0.035λ、好ましくは、0.033λ、さらに好ましくは、0.030λよりも小さい。

（ii）ＤＶＤ，ＣＤについて、上記数３により、

であるから、上記の許容値0.028、好ましくは0.026、さらに好ましくは0.025、さらに好
ましくは0.023以下となっている。

(iii)ＤＶＤ，ＣＤについて、Ｗmax／Ｗminをみると、
Ｗmax／Ｗmin＝0.02410／0.02130＝1.1315
となるから、上記の許容値1.8、好ましくは1.6、さらに好ましくは1.4以下となっている
。

図５は上記数１で示す面形状の光出射側面Ｂと上記表１で示す面形状の入射側面Ａとを
有する対物レンズ１を用いたことによるＤＶＤ，ＣＤの情報記録面上での光スポットの計
算結果を示す図であって、横軸は情報記録面での光軸を基準点とした光軸に垂直方向の位
置を距離（ｍｍ）で表わしたものであり、縦軸はこの基準点（＝0ｍｍ）での光強度を１
としたときの各位置の相対的光強度を表わしている。

図５（ａ）はＤＶＤに対する光スポットを示すものであって、相対的光強度が1／e²（
＝13.5％）となる光スポット直径ΦDは0.85μｍである。また、図５（ｂ）はＣＤに対す
る光スポットを示すものであって、相対的光強度が1／e2となる光スポット直径ΦCは1.37
μｍである。このように、ＤＶＤ，ＣＤともに、情報記録面に良好な光スポットが得られ
る。

次に、本発明による対物レンズの第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、その基本的構成は上記の第１の実施形態と同様であるが、光入
射面Ａを光軸から半径方向に複数の区間に区分し、夫々の区間の面形状を、ＤＶＤ，ＣＤ
ともに収差が許容値内に良好に低減されるように、設定するものである。

この第２の実施形態の光入射面Ａの面形状を図２を用いて説明する。いま、この光入射
面Ａの光線高さｈ方向（半径方向）の光軸ＯＡ側からｊ番目の区間での点ａ，ｂ間の距離
を次の関数ＺAjで、即ち、

で表わされる。なお、数５での光源高さｈは、ｊ番目の区間でのものである。

そして、ＤＶＤ，ＣＤともに収差を許容値内に良好に低減するための数５での区間毎に
、その範囲(ｈの範囲）とその各定数B，C，K，A4，A6，A8，A10，A12，A14，A16を示すと
、次の表２に示すようになる。

また、この第２の実施形態での光出射面Ｂの面形状Ｚ_Bは、次の数６で表わされる。

但し、 C=-0.0747792、K=15.7398、A4=0.012308、A6=-0.0037652、A8=0.00068571、A1
0=-0.000048284

また、対物レンズ１の光軸上の面頂点ｆ，ｅ間の距離、即ち、中心厚さｔ0は2.2ｍｍで
あって、波長λ1＝655ｎｍ（ＤＶＤ）での屈折率ｎは1.604194であり、波長λ2＝790ｎｍ
（ＣＤ）での屈折率ｎは1.599906である。

また、透明基板の厚さと屈折率は、波長λ1＝６５５ｎｍ（ＤＶＤ）では、厚み０．６
ｍｍで屈折率１．５７９９５であり、波長λ1＝７９０ｎｍ（ＣＤ）では厚み１．２ｍｍ
で屈折率は１．５７３０７１である。また、ＤＶＤ時のＮＡは０．６０で、ＣＤ時のＮＡ
は０．４７である。またＤＶＤ時の焦点距離は３．３６０ｍｍで、ＣＤ時の焦点距離は３
．３８３ｍｍである。入射平行光束の絞りについては、ＤＶＤ用の絞りのみ（図示しない
）であってその絞り直径＝２×ＮＡ×焦点距離であって、その値はφ４．０３２である。

ＣＤ時でも絞り径はφ４．０３２のままである。よって、ＣＤでの光入射面での使用領
域はＤＶＤ／ＣＤ共通使用領域である第１〜第６区間までであるのでφ３．１７８７３２
であるにもかかわらず、φ４．０３２の光が入射することになる。よって、φ３．１７８
７３２〜φ４．０３２の領域はＤＶＤ専用領域であるにもかかわらず、ＣＤの時にも光線
が入射されるため、この部分の光がＣＤの時に有害な光として作用しないようにする必要
があり、それが有害に作用していないことは、図７（ｂ）に示す光スポット図より明らか
である。

またその曲率（＝曲率半径の逆数）、すなわち表２のＣについて着目してみると、ＤＶ
ＤとＣＤの共通使用領域である第１〜６区間において、大、小の関係について見てみると
、第１区間

ここで、収差を評価するための上記収差の許容値としては、上記第１の実施形態と同様
である。

図６はこの第２の実施形態でのＲＭＳ波面収差の計算結果を示すものであって、横軸、
縦軸は図４と同様である。

図６（ａ）はＤＶＤ（波長λ1＝655ｎｍ）に対するＲＭＳ波面収差を示しており、像高
＝０ｍｍのときには、ＲＭＳ波面収差＝0.01945λ1である。また、図６（ｂ）はＣＤ（波
長λ2＝790ｎｍ）に対するＲＭＳ波面収差を示しており、像高＝０ｍｍのときには、ＲＭ
Ｓ波面収差＝0.02525λ2である。

図１１に上記のレンズの共通使用領域の波面収差を計算した結果を、各非球面部におけ
る波面収差の差及びその比を表３に示す。

表３に示すように、７９０ｎｍと６５５ｎｍの共通使用領域において各波面収差の差の
比ΔＶｄ(λ790)／ΔＶｄ(λ655)は、１．００〜１．０４の間に入っている。また、比Δ
Ｖｄ(λ655)／ΔＶｄ(λ790)は、０．９６〜１．００の間に入っている。そして、その各
領域の波面収差自体も両波長において０．１４λ以下となっている。また、このレンズで
は波面収差が７９０ｎｍの波長において＋側に、６５５ｎｍの波長において−側に現れる
ようにしていて、両波面収差がほぼ対称形となる。

なお、光軸を中心に分割された隣接する各非球面部で光路長の差が生じているが、その
差は各波長に対応してほぼ整数倍になるように設計されていて、またこの実施形態では偶
数の分割された非球面部からなっている。

かかる数値を評価するために、第１の実施形態と同様、上記の各条件式に挿入すると、
（ｉ）まず、ＤＶＤ，ＣＤについて、ＲＭＳ波面収差が0.01945λ1，0.02525λ2と上記
の許容値0.035λ、好ましくは、0.033λ、さらに好ましくは、0.030λよりも小さい。

（ii）ＤＶＤ，ＣＤについて、上記数６により、

であるから、上記の許容値0.028、好ましくは0.026，さらに好ましくは0.025、さらに好
ましくは0.023以下となっている。

(iii)ＤＶＤ，ＣＤについて、Ｗmax／Ｗminをみると、
Ｗmax／Ｗmin＝0.02525／0.01945＝1.298
となるから、上記の許容値1.8、好ましくは1.6、さらに好ましくは1.4以下となっている
。

図７は上記数６で示す面形状の光出射側面Ｂと上記数５及び表２で示す面形状の入射側
面Ａとを有する対物レンズ１を用いたことによるＤＶＤ，ＣＤの情報記録面上での光スポ
ットの計算結果に示す図であって、横軸，縦軸は図５と同様である。

図７（ａ）はＤＶＤに対する光スポットを示すものであって、相対的光強度が1／e²（
＝13.5％）となる光スポット直径ΦDは0.89μｍである。また、図７（ｂ）はＣＤに対す
る光スポットを示すものであって、相対的光強度が1／e²となる光スポット直径ΦCは1.30
μｍである。このとき、ＣＤ及びＤＶＤの双方とも同じ絞りの光が入射され、その絞りは
、レンズのＤＶＤ／ＣＤ共通使用領域及びＤＶＤ専用領域の双方に対して入射するような
範囲に設定される。このように、ＤＶＤ，ＣＤともに、情報記録面に良好な光スポットが
得られる。なおこの光スポットについて、波面収差が０．００００λｒｍｓのほぼ理想レ
ンズに近い、ＣＤ用レンズで同一ＮＡのＮＡ０．４７の場合と比較してみる。前記ＣＤ用
レンズでの光スポット図を図２２に示す。図２２での相対的光強度が1／e²（＝13.5％）
となる光スポット直径は１．３８０４μｍである。つまり本第２実施形態でのＣＤの光ス
ポットは理想レンズに近い通常のＣＤ用レンズに比べて、ＮＡが同じであるにもかかわら
ず小さい。すなわち本第２実施形態についてＣＤに着目して考えてみると、本来のＣＤ領
域、第１〜第６区間だけでなく、波面収差の位相差を持った第７、第８区間のＤＶＤ専用
領域が加わっていることにより、より小さいＣＤ光スポットを実現できていると考えられ
る。前述の波面収差の位相差とは、ＤＶＤ専用領域の第７区間と第８区間とでＤＶＤ６５
５ｎｍの波長で２λ1の波面収差を有しているということである。このことを証明するた
めに、本第２実施形態について第７、８区間を遮蔽して、つまり絞り径をΦ３．１７８に
設定して第１〜６区間のみのＣＤ光スポットを計算してみた。その結果を図２３に示す。

この図２３での1/e²の相対光強度の光スポット直径は１．３９２４μｍで、図２２に示
すＣＤ用レンズよりも０．０１μｍほど大きく、図７（ｂ）に示す第２実施形態のＣＤよ
りも０．０９μｍほど大きい。以上のことはすなわち、波長λ2用レンズの外側に光を通
す他の波長λ1用の使用領域を設けて、なお好ましくは前記外側領域内に前記他の波長λ1
での波面収差の位相差を持たせることにより、波長λ2の光スポット径を、前記外側領域
を設けない場合に比べて小さくしているということになる。

なお、本実施形態２では、前記の表３において前記比が０．９６〜１．０４であって、
ＲＭＳ波面収差としてはＤＶＤが0.01945λ1でＣＤが0.02525λ2であるが、図１０の説明
で述べたように、共通使用領域におけるＤＶＤの波面収差をもう少し劣化させて、ＣＤの
波面収差を良くすれば、ＤＶＤ、ＣＤ共にＲＭＳ波面収差として０．０２２〜０．０２３
λ程度の同等のＲＭＳ波面収差とすることも可能である。

なお、一例として、先の特開２００１−５１１９２号公報に記載のＤＶＤとＣＤとのＲ
ＭＳ波面収差をみると、
例１） ＤＶＤ：0.001λ1 ＣＤ：0.047λ2
例２） ＤＶＤ：0.019λ1 ＣＤ：0.037λ2
但し、λ1＝640ｎｍ λ2＝780ｎｍ
の２つの例が挙げられているが、いずれにおいても、ＣＤについては、上記の許容値0.03
5λを越えるものである。

また、この例２）のレンズの各波長における波面収差を公報記載のレンズデータを用い
て計算による求めると下記表４及び図１２に示すように、その比が０．０３〜３３．４４
と本発明の範囲外であり、そのため両者のバランスがずれている。さらにＤＶＤ側の波面
収差は０．１４λ以下となるが、ＣＤ側の波面収差が大きくなり、レンズ全体のＲＭＳ波
面収差も大きくなってしまう。

は、上記の例１、例２の夫々について0.0332，0.0294となり、いずれも上記の許容値0.02
8、0.026、0.025、0.023の全ての値を越えており、さらに、これらのＷmax／Ｗminも例１
、例２の夫々について47，1.847となり、いずれも上記の許容値1.8、1.6、1.4の全ての値
を越えている。

このように、上記第１，第２の実施形態とも、収差を上記の許容値内に抑えることがで
きるものであるが、これは、収差がかかる許容値内に収まるように、基板厚の差による球
面収差と色収差とがキャンセルし合うレンズ面形状としていることによるものである。こ
れに対し、先の特開２００１−５１１９２号公報では、単に入射レーザビームをＤＶＤレ
ーザビームの波長の整数倍分位相シフトすることにより、ＣＤの収差低減を図るようにし
たものであるから、いずれか１つの波長に対しては、収差を充分小さく抑えることができ
るとしても、全ての波長に対して、上記のような小さい値の許容値内に収差を同時に納め
ることができないのである。

以上の実施形態では、ＤＶＤとＣＤとで基板厚さが夫々0.6ｍｍと1.2ｍｍと異なること
による球面収差が655ｎｍと790ｎｍとの波長の差による色収差により打ち消して総合的な
収差が低減されていることが、図５及び図７に示す光スポット及び図４，図６に示す波面
収差のグラフから明らかである。また、以上の実施形態では、対物レンズ１の光入射側面
Ａの面形状は上記表１に示す点列データ、数５及び表２で与えられ、光出射側面Ｂの面形
状は上記数１、数６に示す非球面の式により与えられるので、先の従来例のような回折レ
ンズ構造を用いておらず、また、記録または再生に必要な開口（ＮＡ）に対してほぼ全て
の光束を集光することができるので、高い光利用効率が得られることになる。

なお、以上の実施形態では、図１に示すように、ほぼ開口数ＮＡ＝0.47から開口数ＮＡ
＝0.63またはＮＡ＝０．６０までの対物レンズ１の外側領域はＤＶＤのみに使用され、Ｃ
Ｄでは使用しないので、かかる外側領域での光入射側面Ａ，光出射側面Ｂのいずれか一方
または双方にＤＶＤのときの波長655ｎｍの光を透過し、ＣＤのときの波長790ｎｍの光を
透過しない薄膜処理を施したり、あるいは、かかる外側領域での光入射側面Ａ，光出射側
面Ｂのいずれか一方または双方二波長655ｎｍの光には作用しないが、波長790ｎｍの光に
作用するような回折格子を形成して、波長655ｎｍの光利用効率を落とさず二波長790ｎｍ
の光利用効率を落とすようにしてもよい。

即ち、以上の実施形態のごとく、異なる開口数の系に共用する際に、開口数に応じた絞
りを設定できない場合には、開口数の小さな光学系においては、余分の光束をも受容する
ことになるので、開口数の大きな光学系に合致して設計されたレンズの外側領域部分を通
過する光が、開口数が小さな光学系に悪影響を及ぼさないような配慮をすることが望まし
い。例えば、レンズの外側領域を通過した光がディスク面には集光しないように、横収差
量が0.015ｍｍ以上となるようにするのが望ましい。

また、以上の実施形態では、ＤＶＤとＣＤとの２種類の光ディスクを例としたが、本発
明は、これに限らず、これら以外の種類が異なる光ディスクであってもよいし、また、基
板の厚みが異なる３種類以上の光ディスクに対しても、適用可能であり、夫々毎に使用す
るレーザビームの波長を異ならせ、これらに応じて、色収差が波面収差を打ち消すように
、レンズ面形状を設定すればよい。またさらに、基板厚みが同じでも使用する波長が異な
るために従来の通常のレンズでは大きな収差が発生してしまうような場合にも本発明を適
用することにより収差低減をすることができる。

図８は本発明による対物レンズを用いた光ヘッドの一実施形態を示す構成図であって、
１１はＤＶＤレーザ、１２はＣＤレーザ、１３，１４はハーフプリズム、１５はコリメー
タレンズ、１６は検出レンズ、１７は光検出器、１８は回析格子、１９はアクチュエータ
であり、図１に対応する部分には同一符号をつけている。

同図において、ＤＶＤディスク２を記録または再生する場合には、ＤＶＤレーザ１１を
駆動する。ＤＶＤレーザ１１から発生される波長655ｎｍのレーザビームが、ハーフプリ
ズム１３で反射し、ハーフプリズム１４を透過してコリメータレンズ１５に入射する。コ
リメータレンズ１５を通過して平行光となってレーザビームは、対物レンズ１に入射して
集光され、ＤＶＤディスク２の情報記録面に光スポットを形成する。そして、ＤＶＤディ
スク２で反射した反射光が対物レンズ１により平行光となり、コリメータレンズ１５に入
射する。コリメータレンズ１５はこの平行光を収束光にし、この収束光はハーフプリズム
１４，１３を透過し、検出レンズ１６を通って光検出器１７に到達する。光検出器１７の
検出出力信号は信号処理回路（図示せず）に供給され、情報記録再生信号やフォーカス誤
差信号，トラッキング誤差信号が得られる。図示しないシステム制御回路は、得られたフ
ォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号をもとに、適正なフォーカス位置とトラッキン
グ位置に対物レンズ１が位置するように、アクチュエータ駆動回路（図示せず）を制御し
てアクチュエータ１９を駆動する。

ＣＤディスク３を記録または再生する場合には、ＣＤレーザ１２を駆動する。ＣＤレー
ザ１２から発生される波長790ｎｍのレーザビームが回折格子１８を通り、ハーフプリズ
ム１４で反射されてコリメータレンズ１５に入射する。コリメータレンズ１５を通過して
平行光となったレーザビームは、対物レンズ１に入射して集光され、ＣＤディスク３の情
報記録面に光スポットを形成する。そして、ＣＤディスク３で反射した反射光が対物レン
ズ１により平行光となり、コリメータレンズ１５に入射する。コリメータレンズ１５はこ
の平行光を収束光にし、この収束光はハーフプリズム１４，１３を透過し、検出レンズ１
６を通って光検出器１７に到達する。光検出器１７の検出出力信号は図示しない信号処理
回路に供給され、情報記録再生信号やフォーカス誤差信号，トラッキング誤差信号が得ら
れる。

なお、ＣＤディスク３の場合のトラッキング誤差信号は、ＣＤレーザ１２からのレーザ
ビームを、回折格子１８により、０次光と±１次光の３ビームに分岐し、これら±１次光
によりトラッキング誤差信号を得るようにしている。

このようにして得られたトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号とにより、ＤＶＤ
ディスク２と同様にして、適正なフォーカス位置とトラッキング位置に対物レンズ１が位
置するように、アクチュエータ１９を駆動する。

なお、本発明において、対物レンズ１の代わりに、コリメータレンズ１５あるいはハー
フプリズム１４など両ディスクに共通する光学系において、本発明における対物レンズと
同様の機能を持つように光学設計することもできる。また、図示しないが、本発明の対物
レンズと同等の機能を有する他の光学要素をハーフプリズム１４からディスク２またはデ
ィスク３に至る光路に配置することによってもよい。

なお、コリメータレンズ１５は必ずしも必要ではなく、いわゆる有限系の光学系でも、
本発明は適用可能である。

図９は本発明による対物レンズを用いた光ディスク装置の一実施形態を示す構成図であ
って、２０はアクチュエータ駆動回路、２１は信号処理回路、２２はレーザ駆動回路、２
３はシステム制御回路、２４はディスク判別手段であり、図８に対応する部分には同一符
号をつけている。

同図において、光ピックアップ装置部分については、図８に示す構成と同様である。

まず、装着されたディスクの種類をディスク判別手段２４により判別する。そのディス
ク判別方法としては、ディスクの基板の厚さを光学的もしくは機械的な方法で検出する方
法、ディスクまたはディスクのカートリッジに予め記録された識別マークを検出する方法
などが考えられる。もしくは、ディスクの厚さ，種類を仮定してディスクの信号を再生し
、正常な信号が得られなければ、別の厚さ，種類のディスクであると判断する方法でもよ
い。ディスク判別結果は、ディスク判別手段２４からシステム制御回路２３に伝達される
。

ＤＶＤディスクであると判別された場合には、システム制御回路２３よりレーザ駆動回
路２２に対してＤＶＤレーザを点灯させるような信号が伝達され、レーザ駆動回路２２に
よりＤＶＤレーザ１１が点灯される。これにより、光ヘッドでは、図８に示した実施形態
と同様二波長655ｎｍのレーザビームが光検出器１７に到達する。この光検出器１７から
の検出信号が信号処理回路２１に送られて情報記録再生信号とフォーカス誤差信号とトラ
ッキング誤差信号とが生成され、システム制御回路２３に送られる。システム制御回路２
３では、これらフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とに基づいて、アクチュエー
タ駆動回路２０を制御し、この制御に基づいてアクチュエータ駆動回路２０がアクチュエ
ータ１９を駆動して対物レンズ１をフォーカス方向及びトラッキング方向に移動させる、
いわゆるサーボ回路の動作により、フォーカス制御及びトラッキング制御が正規に行なわ
れて、対物レンズ１がＤＶＤディスク２に対して正しい位置に位置するように、上記の各
回路及びアクチュエータ１９が動作するものとし、その結果、情報記録再生信号が良好に
得られる。

装着されたディスクがＣＤディスク３であると判別された場合には、システム制御回路
２３より、レーザ駆動回路２２に対してＣＤレーザ１２を点灯させるような信号が伝達さ
れる。これにより、ＣＤレーザ１２から波長790ｎｍのレーザビームが発生する。これ以
降の動作は図８に光ヘッドの場合と同様であり、このレーザビームが光検出器１７に到達
し、上記のＤＶＤディスク２の場合と同様に、各回路やアクチュエータ１９が作動してサ
ーボ動作が行なわれ、情報記録再生信号が良好に得られる。

第２の実施の形態について、さらに次のような点を見出すことができた。即ち、前述し
た波面収差を得るためのレンズ面形状としては、波長λi(i＝１、２、３、４、...)の複
数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集光させる多波長用のレンズにおける少なくと
も一方のレンズ面のうちの全ての単色光での共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面
部に分割されており、分割されている各非球面部のそれぞれ隣接する非球面部同士の隣接
部におけるレンズ光軸に平行な方向の段差量をレンズ光軸に近い順にＤｊ（ｊ＝１、２、
３、４、・・・：レンズ光軸に近い順とする）、波長λiの光が入射したときのｊ番目の
隣接部間の開口数ＮＡをＮＡiｊとしたときに、隣接部における段差のうちの少なくとも
半分以上の段差において、各波長λiに対する下記Ａijの値のうち最小のものをMIN(Ａij)
、最大のものをMAX(Ａij)としたときに次の式（１）を満足するとよい。
MAX(Ａij)／MIN(Ａij)＜３ ・・・（１）
ここで、
Aij=絶対値(Bij−mij)
Bij＝(絶対値(Dj))*(ni-1)/λi−(NAij²)*K/λi
ｎｉ：波長λｉにおけるレンズの屈折率
mij：Bijに最も値が近い整数
K＝0.0004ミリメートル （ＮＡｉｊ＜０．５５のとき）
K＝0.0005ミリメートル （ＮＡｉｊ＞＝０．５５のとき）
または上記式（１）におけるＡｉｊが０．１５以下であることが望ましい。また、MAX(
Ａij)／MIN(Ａij)＜２．５であることが望ましく、さらには、MAX(Ａij)／MIN(Ａij)＜２
（以下、式（２）とする）であることが好ましい。

上記式（１）における、絶対値(Ｄｊ)＊（ｎｉ-1）は、隣接段差量Ｄｊによる光路長の
ズレ量を示している。Ｋ＊（ＮＡｉｊ²）は光路長の補正項であり、球面収差を低減する
ためには、ＮＡが０．５５未満の領域では０．０００４×ＮＡ²(mm)、ＮＡが０．５５以
上の領域では０．０００５×ＮＡ² (mm)だけ光路長を隣接段差部で補正しておく必要があ
る。そしてＢijの値が最も近い整数からどの位ズレているかがＡijで表されている。各Ａ
ijの値が小さい程波面収差値が少なくなる傾向にあり、各波長λｉに対してバランス良く
Ａijの値を小さくするのが良い。また前記段差量Ｄｊのうちの少なくとも半分以上の段差
において絶対値はレンズ光軸から離れるに従って増えるようにすると良い。

前記第２実施形態における具体的な数値を表５に示す。

前記第２実施形態における各非球面部の隣接部が段差量Ｄ１〜Ｄ７を有する場合の構造
を図１４に示す。なお、本第２実施形態では表２の区間１〜６までがＤＶＤ／ＣＤ共通使
用領域であり、区間７〜８はＤＶＤ専用使用領域である。よって、式（１）、（２）での
計算対象としては、ＤＶＤ／ＣＤ共通使用領域内の段差についてのみなので、Ｄ１〜Ｄ５
までが計算対象であり、Ｄ６とＤ７は式（１）、（２）の計算対象外である。また段差量
Ｄ１〜Ｄ７については、段差部においてレンズ光軸に近い側の非球面が図の左側にある場
合を正符号とし、右側にある場合を負符号とする。つまり本第２実施形態、図１４、表５
の場合にはＤ１、Ｄ２、Ｄ３がプラス符号の段差量で、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７がマイナ
ス符号の段差量である。また段差量ＤｊのうちのＤＶＤ／ＣＤ共通使用領域全ての段差Ｄ
１からＤ５において、その絶対値がレンズ光軸から離れるに従って大きくなっている。第
２実施形態の段差部の形状として図１４に示したが、レンズを実際に作製する場合、レン
ズがプラスチック製の場合には射出成形、ガラス製の場合にはガラス成形レンズとするこ
とが考えられる。いずれの場合でも金型を作製してその形状を転写して製品を得ることに
なるが、その金型作製や成形を考慮した形状を図１５、図１６に示す。

図１５は図１４の段差量Ｄ１の部分の拡大図で、図１４に示す形状から、抜きテーパー
θ度と、左側の角をＲをつけた形状としている（実線で示す）。前記のＲは金型製作時の
バイトＲを考慮したもので、抜きテーパーθ度は射出成形またはガラス成形の際に成形し
やすくしたものである。この場合にこの隣接部における、第１区間の非球面と第２区間の
非球面との段差量Ｄ１をどう定義するかを図の点線で示す。所定の半径まで第１区間の非
球面と第２区間の非球面を延長し、前記所定の半径におけるレンズ光軸に平行な方向の第
１区間非球面と第２区間非球面との距離が段差量Ｄ１である。また所定の半径が不明の場
合には図に示すΦＥ１からΦＥ２の任意の径の部分を所定の半径として良い。

なお、図１５において寸法Ｅ３の部分は光学的な結像に寄与しない無効領域となってし
まうが、図１５に示すものでも０．０００５〜０．００１ｍｍ程度でＤＶＤの有効領域Φ
４．０３２ｍｍ、ＣＤの有効領域Φ３．１７９ｍｍに比べると微小な量であって問題にな
るレベルではない。前記の無効領域を更に小さくするために抜きテーパーの角度を小さく
したり、バイトＲを小さくするかゼロにしてしまうことも有効である。また逆に前記無効
領域を図１５に示すものよりも更に大きくして、抜きテーパーをもっと増やしたり、バイ
トＲをもっと大きくすることも有効である。

図１６は図１４の段差量Ｄ４の部分の拡大図で、図１４に示す形状から、抜きテーパー
θ度と、左側の角をＲつけた形状としている（実線で示す）。以下、段差量Ｄ４の定義や
抜きテーパーやバイトＲについては図１５で説明した内容と同じである。

なお前記第２実施形態で図１１に示す波面収差を得ることが出来ると説明したが、ある
部分の波面収差を低減した方が良い場合が考えられる。たとえば、第１区間におけるＣＤ
の波面収差を図１１に示すものよりも更に低減したい、という場合には、たとえば下記の
表６に示す第３実施形態とするのが良い。

本第３実施形態は表２に示す第２実施形態から第１区間のＡ４の値を変えたものである
。本第３実施形態の波面収差図を図１７に、式（１）、（２）についての計算結果を表７
に示す。

ＤＶＤ／ＣＤ共通使用領域内の段差Ｄ１~Ｄ５についてはＤ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５の段
差においてレンズ光軸から離れるに従ってその絶対値が大きくなっている。Ｄ１の段差に
ついては、Ｄ２よりも光軸に近いにもかかわたずその絶対値が大きい。そのために第１区
間でのＤＶＤ波面収差の増大を招いているが全体としてのＲＭＳ波面収差としては０．０
３５λＲＭＳ以下の値はキープできている。

図１７より、第１区間でのＣＤ波面収差が低減されていることがわかる。ＲＭＳ波面収
差では、第２実施形態では、第１区間においてＣＤの波面収差が図１１の第２実施形態で
は０〜０．０９５λまでの値を取っていたのに対して、図１７に示す第３実施形態では、
０〜０．０３λまでの値となっていて改善されていることがわかる。しかし、第１区間で
のＤＶＤの波面収差については図１１の第２実施形態では０〜−０．１λの値であったが
、図１７の第３実施形態では０〜−０．２λと劣化した値となっている。ＲＭＳ波面収差
値としては、
ＤＶＤ ＣＤ
第２実施形態 ０．０１９４５λrms ０．０２５２５λrms
第３実施形態 ０．０２４９５λrms ０．０２５７４λrms
となっており、ＤＶＤで第３実施形態の方が劣化しているが、まだ０．０２５λＲＭＳ以
下の値をキープできている。表７に示す式（１）、（２）の値については、段差量Ｄ１に
相当する部分でＭＡＸ（Ａｉｊ）／ＭＩＮ（Ａｉｊ）の値が第３実施形態では１８．１３
２４と３よりも大きく、また２よりも大きい。Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５に相当する部分で
は２未満の値となっており、ＭＡＸ（Ａｉｊ）／ＭＩＮ（Ａｉｊ）については５つのうち
４つは２未満を満足し、１つは不満足である。５つのうち４つを満足していればＤＶＤ、
ＣＤ共にＲＭＳ波面収差で０．０２５λＲＭＳ以下を満足できているが、５つとも満足し
ている場合に比べるとＤＶＤでの波面収差の劣化が認められる例である。なお第３実施形
態で第１区間におけるＣＤ波面収差を低減する例について記述したが、同様にして第１区
間でＤＶＤ波面収差を低減させることも可能であり、その場合にはＲＭＳ波面収差におい
てＣＤ側が劣化してくる。

また更に、第２区間におけるＣＤの波面収差を低減したい場合には表８に示す第４実施
形態とするのが良い。

本第４実施形態は表６に示す第３実施形態から第２区間のＡ１６の値を変えたものであ
る。本第４実施形態の波面収差図を図１８に、式（１）、（２）についての計算結果を表
９に示す。

ＤＶＤ／ＣＤ共通使用領域内の段差Ｄ１~Ｄ５についてはＤ３、Ｄ４、Ｄ５の段差にお
いてレンズ光軸から離れるに従ってその絶対値が大きくなっている。Ｄ１、Ｄ２の段差に
ついては、Ｄ３よりも光軸に近いにもかかわたずその絶対値が大きい。そのために第１、
第２区間でのＤＶＤ波面収差の増大を招いているが全体としてのＲＭＳ波面収差としては
０．０３５λＲＭＳ以下の値はキープできている。

図１８より、第３実施形態に比べて更に第２区間でのＣＤ波面収差が低減されているこ
とがわかる。ＲＭＳ波面収差では、第２、第３実施形態に比べて第４実施形態は、第２区
間においてＣＤの波面収差が図１１の第２実施形態、図１７の第３実施形態では０〜０．
０９８λまでの値を取っていたのに対して、図１８の第４実施形態では０〜０．０５λま
での値となっていて改善されていることがわかる。しかし、第２区間でのＤＶＤの波面収
差については図１１の第２実施形態、図１７の第３実施形態では０〜−０．１λの値であ
ったが、図１８の第４実施形態では０〜−０．２λと劣化した値となっている。ＲＭＳ波
面収差値としては、
ＤＶＤ ＣＤ
第２実施形態 ０．０１９４５λrms ０．０２５２５λrms
第３実施形態 ０．０２４９５λrms ０．０２５７４λrms
第４実施形態 ０．０２９２６λrms ０．０２４８９λrms

となっており、第４実施形態ではＤＶＤのＲＭＳの波面収差が第３実施形態に比べて更に
劣化しているが、まだ０．０３λＲＭＳ以下の値をキープできている。表９に示す式（１
）、（２）の値について、段差量Ｄ１、Ｄ２に相当する部分でＭＡＸ（Ａｉｊ）／ＭＩＮ
（Ａｉｊ）の値が第４実施形態では１７．８２４２、３１．８６５５と３よりも大きく、
また２よりも大きい。Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５に相当する部分では２未満の値となっており、Ｍ
ＡＸ（Ａｉｊ）／ＭＩＮ（Ａｉｊ）については５つのうち３つは２未満を満足し、２つは
不満足である。５つのうち３つを満足していればＤＶＤ、ＣＤ共にＲＭＳ波面収差で０．
０３０λＲＭＳ以下を満足できているが、５つとも満足している場合及び５つのうち４つ
で満足している場合に比べるとＤＶＤでの波面収差の劣化が認められる例である。なお第
４実施形態で第１、第２区間におけるＣＤ波面収差を低減する例について記述したが、同
様にして第１、第２区間でＤＶＤ波面収差を低減させることも可能であり、その場合には
ＲＭＳ波面収差においてＣＤ側が劣化してくる。

また更に、第３区間におけるＣＤの波面収差を低減したい場合には表１０に示す比較例
とするのが良い。

本比較例は表８に示す第４実施形態から第３区間のＡ１６の値を変えたものである。本
比較例の波面収差図を図１９に、式（１）、（２）についての計算結果を表１１に示す。

ＤＶＤ／ＣＤ共通使用領域内の段差Ｄ１~Ｄ５についてはＤ４、Ｄ５の段差においてレ
ンズ光軸から離れるに従ってその絶対値が大きくなっている。Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の段差に
ついては、Ｄ４よりも光軸に近いにもかかわたずその絶対値が大きい。そのために第１、
第２、第３区間でのＤＶＤ波面収差の増大を招いており全体としてのＲＭＳ波面収差も０
．０３５λＲＭＳ以上の値となってしまっている。

図１９より、第４実施形態に比べて更に第３区間でのＣＤ波面収差が低減されているこ
とがわかる。ＲＭＳ波面収差では、第２、第３、第４実施形態に比べて比較例は、第３区
間においてＣＤの波面収差が図１１の第２実施形態、図１７の第３実施形態、図１８の第
４実施形態では０〜０．０９８λまでの値を取っていたのに対して、図１９の比較例では
−０．０１〜０．０４λまでの値となっていて改善されていることがわかる。しかし、第
３区間でのＤＶＤの波面収差については図１１の第２実施形態、図１７の第３実施形態で
は０〜−０．１λの値であったが、図１８の第４実施形態では０〜−０．２λと劣化した
値となっている。ＲＭＳ波面収差値としては、
ＤＶＤ ＣＤ
第２実施形態 ０．０１９４５λrms ０．０２５２５λrms
第３実施形態 ０．０２４９５λrms ０．０２５７４λrms
第４実施形態 ０．０２９２６λrms ０．０２４８９λrms
比較例 ０．０３５０３λrms ０．０２４７７λrms
となっており、比較例ではＤＶＤのＲＭＳの波面収差が第４実施形態に比べて更に劣化し
て０．０３５λrms以上となってしまっている。表１１に示す式（１）、（２）の値につ
いて、段差量Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に相当する部分でＭＡＸ（Ａｉｊ）／ＭＩＮ（Ａｉｊ）の
値が比較例では１７．８２４２、２４．６７７２、６．６１９９と３よりも大きく、また
２よりも大きい。Ｄ４、Ｄ５に相当する部分では２未満の値となっており、ＭＡＸ（Ａｉ
ｊ）／ＭＩＮ（Ａｉｊ）については５つのうち２つは２未満を満足し、３つは不満足であ
る。５つのうち２つしか満足できていないためにＤＶＤ、ＣＤ共にＲＭＳ波面収差で０．
０３５λＲＭＳ以下を満足できていないというのが本比較例である。

また、今までＤＶＤとＣＤの場合について述べてきたが、例えば基板厚が同じで波長が
ことなる場合でも本発明は有効である。例として、いわゆるブルーレーザー、波長４０５
ｎｍで基板厚０．６ｍｍ、とＤＶＤ、波長６５５ｎｍで基板厚０．６ｍｍの場合などであ
る。この場合につき以下第５実施形態として記述する。

第５実施形態では、基本的なレンズ構成は図２に示す第２実施形態と同じで、Ａ面側よ
り平行光を入射させてＢ面側にあるディスク基板（図示しない）の記録面上に良好な光ス
ポットを形成するものである。光源側のＡ面は数４によりＺ_Aとhの関係が表される。その
具体的な数値を表１２の上側欄の区間１〜９に示す。また光源と反対側、ディスク側のＢ
面は数６でＺ_Bとhの関係が表される。その具体的な数値は、表１２の下側欄に示す。

また、対物レンズの光軸上の面頂点ｆ，ｅ間の距離、即ち、中心厚さｔ0は１．９４ｍ
ｍであって、波長λ1＝４０５ｎｍ（ブルー）での屈折率ｎは１．５４９７２であり、波
長λ2＝６５５ｎｍ（ＤＶＤ）での屈折率ｎは１．５３である。透明基板の厚さと屈折率
は、波長λ1＝４０５ｎｍ（ブルー）では、厚み０．６ｍｍで屈折率１．６２３５であり
、波長λ２＝６５５ｎｍ（ＤＶＤ）では厚み０．６ｍｍで屈折率は１．５８である。

また、波長４０５ｎｍのブルーの時のＮＡは０．６５、焦点距離は３．１０１５ｍｍで
、波長６５５ｎｍのＤＶＤの時のＮＡは０．６２７７で、焦点距離は３．２１１６ｍｍで
ある。入射平行光束有効直径はブルーでもＤＶＤでもφ４．０３２である。また本第５実
施例では、第１〜第４実施例のときのＤＶＤ専用領域に相当するものはなく、φ４．０３
２のＡ面側レンズ全面が、ブルー／ＤＶＤ共通使用領域である。その曲率（＝曲率半径の
逆数）、すなわち表１２のＣについて着目してみると、ブルーとＤＶＤの共通使用領域で
ある第１〜９区間において、大、小の関係について見てみると、第２、３、４区間におい
て小、大、小の関係、第３、４、５区間において大、小、大の関係、第４、５、６区間に
おいて小、大、小の関係、第５、６、７区間において大、小、大の関係となっていて、小
、大、小 と 大、小、大 の区間が存在しており、このように曲率を設計して、本
文に示しているような波面収差の値が実現できている。

図２０に本第５実施形態の波面収差図を示す。ブルーのＲＭＳ波面収差が０．０３１５
２λrmsであり、ＤＶＤのＲＭＳ波面収差が０．０３２３７λrmsで、ブルーもDVDも０．
０３５λｒms以下となっている。式（１）、（２）の値について表１３に表す。

式（１）、（２）の値についてはＤ１〜Ｄ８の全ての隣接段差部において１．２３以下
となっており、式（１）、（２）を全ての隣接段差部で満足している。

また本第５実施形態の光スポット図を図２１に示す。1/e²（＝0.135）の相対光強度と
なる光スポット直径は、４０５ｎｍのブルーのときで０．５１４９μｍで、６５５ｎｍの
ＤＶＤで０．８６０６μｍとなっている。

また本第５実施形態での前記Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎは、
Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎ＝０．０３２３７／０．０３１５２＝１．０２６９６７ となるから
、前記許容値１．８、好ましくは１．６、さらに好ましくは１．４以下となっている。ま
た、本第５実施形態の前記表３に相当する値としては、第１〜第４、第６〜９領域ではΔ
Ｖｄ（λ405）＝０．１１〜０．１２λ、でΔＶｄ（λ655）＝０．１１〜０．１２λとな
っており、各波面収差の差の比ΔＶｄ（λ405）/ΔＶｄ（λ655）、及びΔＶｄ（λ655）
／ΔＶｄ（λ405）、共に０．９〜１．１の間に入っている。また第５領域については、
ΔＶｄ（λ405）＝０．０７５λ、でΔＶｄ（λ655）＝０．０７８λとなっている。なお
図２０での波面収差図では、相対瞳座標０〜１の範囲内で相対瞳０．０１刻みの計算結果
となっているが、もっと細かく計算すれば、各波面収差は上記の値となる。

本発明による対物レンズの第１の実施形態を示す図である。 図１に示す第１の実施形態のレンズ面形状の一具体例を示す図である。 対物レンズと光ディスクの透明基板とからなる光学系での光路長を説明するための図である。 図１に示す第１の実施形態の第１の実施形態の波面収差の測定結果の一具体例を示すグラフ図である。 図１に示す第１の実施形態を用いた光ディスク装置での種類が異なる光ディスクに対する光スポットの計算結果を示す図である。 本発明による対物レンズの第２の実施形態の波面収差の測定結果の一具体例を示すグラフ図である。 本発明による対物レンズの第２の実施形態を用いた光ディスク装置での種類が異なる光ディスクに対する光スポットの計算結果を示す図である。 本発明による光ヘッドの一実施形態を示す図である。 本発明による光ディスク装置の一実施形態を示す図である。 光線高さに対する各波長の波面収差を示す模式図である。 第２実施形態における光線高さに対する各波長の波面収差を示す図である。 特開２００１−５１１９２号に記載のレンズを用いた場合の光線高さに対する各波長の波面収差を示す図である。 第２実施形態における数式を説明するための図である。 第２実施形態における各非球面部の隣接部が段差量Ｄ１〜Ｄ７を有する場合の構造を示す図である。 金型作成や成形を考慮した形状を有するレンズを示す図である。 金型作成や成形を考慮した形状を有するレンズを示す図である。 第３実施形態にかかるレンズの波面収差図である。 第４実施形態にかかるレンズの波面収差図である。 比較例にかかるレンズの波面収差図である。 第５実施形態にかかるレンズの波面収差図である。 第５実施形態にかかるレンズの光スポット図である。 ＣＤ用レンズの光スポット図である。 第２実施形態にかかるレンズの絞り径を設定した場合の光スポット図である。

符号の説明

１ 実施形態の対物レンズ
２ ＤＶＤの透明基板
２ａ 情報記録面
３ ＣＤの透明基板
３ａ 情報記録面
４，５ レーザビーム
１１ ＤＶＤレーザ
１２ ＣＤレーザ
１３，１４ ハーフプリズム
１５ コリメータレンズ
１６ 検出レンズ
１７ 光検出器
１８ 回析格子
１９ アクチュエータ
２０ アクチュエータ駆動回路
２１ 信号処理回路
２２ レーザ駆動回路
２３ システム制御回路
２４ ディスク判別手段

Claims (3)

1. 波長λi(i＝１、２、３、４、・・・)の複数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集
   光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方のレンズ面のうちの全ての単色光での
   共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割されており、分割されている各非球
   面部の曲率（＝曲率半径の逆数）は、レンズ光軸に近い順に、大、小、大、である非球面
   部を含むことを特徴とする多波長用レンズ。
2. 波長λi(i＝１、２、３、４、・・・)の複数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集
   光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方のレンズ面のうちの全ての単色光での
   共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割されており、分割されている各非球
   面部の曲率（＝曲率半径の逆数）は、レンズ光軸に近い順に、小、大、小、である非球面
   部を含むことを特徴とする多波長用レンズ。
3. 波長λi(i＝１、２、３、４、・・・)の複数種類の単色光をそれぞれ屈折作用により集
   光させる多波長用のレンズにおける少なくとも一方のレンズ面のうちの全ての単色光での
   共通使用領域が屈折力の異なる複数の非球面部に分割されており、分割されている各非球
   面部のそれぞれ隣接する非球面部同士の隣接部におけるレンズ光軸に平行な方向の段差量
   が、前記隣接部における段差のうちの少なくとも半分以上の段差において、レンズ光軸か
   ら離れるに従って増大していることを特徴とする多波長用レンズ。

Images