JP2006031902A

JP2006031902A - 集光光学系、これを用いた光学ピックアップ装置及び光記録再生装置

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Publication number: JP2006031902A
Application number: JP2004213595A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamamoto; 健二山本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2006-02-02
Also published as: EP1619680A3; CN1734602A; US7561499B2; TW200614194A; SG119292A1; EP1619680A2; RU2379769C2; CN100367384C; KR20060053935A; RU2005123148A; US20060018210A1; TWI266301B

Abstract

【課題】回折格子を併用した対物レンズを有する集光光学系において、１つの対物レンズによりＢＤ又はＨＤＤＶＤと、ＤＶＤ及びＣＤの互換を実現する。
【解決手段】回折素子２及びレンズ３を用いて種類の異なる複数の光記録媒体を記録及び／又は再生する光をこの光記録媒体に集光する集光光学系１であって、回折素子２は、少なくとも第１及び第２の回折面１１及び１２を有し、第１の回折面１１は、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の光を回折して、カバー部１００Ａの厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされ、第２の回折面１２は、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは略０．６ｍｍの光記録媒体１０Ａに対して収差補正がなされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、回折素子及びレンズを用いて種類の異なる複数の光記録媒体を記録及び／又は再生する光をこの光記録媒体に集光するいわゆる互換性を有する集光光学系に関し、特に種類の異なる複数の光記録媒体に対する収差補正を良好に行うことが可能な集光光学系、これを用いた光学ピックアップ装置及び光記録再生装置に関する。

近年、光記録媒体において、記録密度が異なる種々のタイプの光記録媒体が開発されており、例えばディスク状の光記録媒体では、例えばレーザ光の使用波長が７８０ｎｍ付近であるＣＤ（Compact Disc）、使用波長が６６０ｎｍ付近であるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、使用波長が４０５ｎｍ付近であるＢＤ（Blu-ray Disc）、同様に使用波長が４０５ｎｍ付近であるＨＤＤＶＤ（High Definition DVD）、ＡＯＤ（Advanced Optical Disk）等が挙げられる。

これらの光記録媒体においてはその構造がそれぞれ異なり、特に光を照射する側のカバー部、すなわち基板やカバー層の厚さが異なる。
このような複数の種類の光記録媒体を１つの光記録再生装置で記録及び／又は再生を行う互換性を有する構成とするには、その光学系において、このようなカバー部の厚さの違いや照射する光の波長の違いを考慮して光学的な収差を補正する必要がある。

そのためには、各光記録媒体に適した対物レンズを複数用意することが簡単である（例えば特許文献１参照。）。
上記特許文献１に開示の方法では、ＤＶＤ及びＣＤの互換性を有する光学系として、ＤＶＤ、ＣＤそれぞれに適した２枚の対物レンズを２軸アクチュエータの１つのボビンに搭載したものが実用化されていた。
しかしながら、対物レンズを複数搭載すると２軸アクチュエータが大きくなり、高速化や光学系の小型化の面で不利となる。
そこで、１つの対物レンズを用いて複数の異なる種類の光記録媒体を記録、再生する方法が提案されている。
ＤＶＤ及びＣＤの互換性を有する光記録再生装置においては、回折レンズを用いてカバー部の厚さや波長の相違による収差の補正を行っている（例えば特許文献２参照。）。

特開２００１−１１００８６号公報特開２００１−１６０２３５号公報

近年、ＢＤやＨＤＤＶＤが実用化されたことに伴って、ＤＶＤ及びＣＤに加えてＢＤ、ＨＤＤＶＤまでも互換する対物レンズの実現が望まれている。しかしながら、ＢＤはカバー部の厚さがＤＶＤの略１／６であり、また波長がほぼ４０５ｎｍと短い。更に、一般的に対物レンズと光記録媒体表面との間で移動するレンズの差動距離ＷＤ（Working Distance）が短い。このような理由から、ＢＤにおいては、ＤＶＤやＣＤとの球面収差量の相違が格段に大きくなる。
そのため、回折格子を併用した対物レンズを用いる方法も検討されているが、回折格子のピッチが５μｍ程度に非常に細かいことや、ＣＤ側において有限化を用いなければならないことなどの理由により、実用化が難しい。
また、ＢＤにおいては差動距離ＷＤを大きくするために、レンズを大きくする必要があり、その結果、焦点距離が大きいため色収差が増大するなどの不具合がある。

本発明は、上述した問題に鑑みて、回折格子を併用した対物レンズを有する集光光学系において、１つの対物レンズと回折格子を有する構成によりＢＤ又はＨＤＤＶＤと、ＤＶＤ及びＣＤの互換を実現することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、回折素子及びレンズを用いて種類の異なる複数の光記録媒体を記録及び／又は再生する光を該光記録媒体に集光する集光光学系であって、上記回折素子は、少なくとも第１及び第２の回折面を有し、上記第１の回折面は、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされ、上記第２の回折面は、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされることを特徴とする。

また、本発明は、上述の集光光学系において、上記第２の回折面が、正の面パワーを有することを特徴とする。
更に、本発明は、上述の集光光学系において、上記第２の回折面が、接合ホログラムより成ることを特徴とする。
また、本発明は、上述の集光光学系において、上記回折素子を含む集光光学系に、少なくとも１面の負の屈折力を有する非球面が設けられて成ることを特徴とする。
更に、本発明は、上述の集光光学系において、上記負の屈折力を有する非球面が、上記第１及び第２の回折面の光源側に設けられて成ることを特徴とする。

また、本発明は、回折素子及びレンズを用いて種類の異なる複数の光記録媒体を記録及び／又は再生する光を該光記録媒体に集光する集光光学系が設けられる光学ピックアップ装置であって、上記集光光学系の上記回折素子は、少なくとも第１及び第２の回折面を有し、上記第１の回折面は、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされ、上記第２の回折面は、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされることを特徴とする。

更に、本発明は、回折素子及びレンズを用いて種類の異なる複数の光記録媒体を記録及び／又は再生する光を該光記録媒体に集光する集光光学系を少なくとも有する光記録再生装置であって、上記集光光学系の上記回折素子は、少なくとも第１及び第２の回折面を有し、上記第１の回折面は、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされ、上記第２の回折面は、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされることを特徴とする。

上述したように、本発明においては、集光光学系に用いる回折素子として第１及び第２の回折面を設け、第１の回折面により波長６３０〜６７０ｎｍの光を回折して、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正を行って、すなわちＤＶＤと対応する光記録媒体の収差補正を行い、第２の回折面により、波長４００〜４１５ｎｍの光を回折し、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正を行って、すなわちＢＤ又はＨＤＤＶＤ（ＡＯＤを含む）に対応する光記録媒体の収差補正を行うことから、ＤＶＤ用とＢＤ、ＨＤＤＶＤ用の収差補正を１つの対物レンズを有する集光光学系により良好に行い、互換性を有する光学ピックアップ装置、光記録再生装置を実現できる。

以上説明したように、本発明の集光光学系によれば、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長の光を用いて記録及び／又は再生を行い、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して良好に収差補正を行うと共に、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を用いて記録及び／又は再生を行い、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは０．６ｍｍの光記録媒体に対しても、良好に収差補正を行うことができるという効果がある。
また、本発明の集光光学系において、回折素子の第２の回折面を、正の面パワーを有する構成とすることによって、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を用いて記録及び／又は再生を行い、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは０．６ｍｍの光記録媒体における色収差を良好に補正することができる。
更に、本発明による集光光学系において、回折素子の第２の回折面を、接合ホログラムより構成することによって、小型化、薄型化を図ることができる。

また、本発明による集光光学系において、回折素子を含む集光光学系に、少なくとも１面の負の屈折力を有する非球面を設けることによって、波長６７０ｎｍよりも長波長の光を用いて記録及び／又は再生する光記録媒体に対して、良好に焦点位置を調整することができ、より多くの種類の光記録媒体に対する互換性を有する構成とすることができる。
更に、本発明による集光光学系において、上述の負の屈折力を有する非球面を、第１及び第２の回折面の光源側に設ける構成とすることによって、第１及び第２の回折面とこの負の屈折力を有する非球面とで屈折力を分散し、より設計自由度を高め、また収差補正精度の低下を抑えることができる。

また、本発明による光学ピックアップ装置及び光記録再生装置によれば、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長の光を用いて記録及び／又は再生を行い、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体と、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を用いて記録及び／又は再生を行い、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは０．６ｍｍの光記録媒体とに対して、共に良好に収差補正を行うことができる光学ピックアップ装置、光記録再生装置を提供することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
先ず、本発明に適用して好適な光記録再生装置及び光学ピックアップ装置の一例について図１及び図２の概略構成図を参照して説明する。
図１に示すように、この光記録再生装置１００は、外筐１０２内に所要の各部材及び各機構が配置されて成り、この外筐１０２には、図示しないが例えばディスク状の光記録媒体１０の挿入口が設けられて成る。
そして外筐１０２内には配置されたシャーシ（図示せず）に光記録媒体１０を移動させる例えばスピンドルモータが取り付けられ、このモータ軸に例えばディスクテーブル１０３が固定される。
シャーシには、平行なガイド軸１０４、１０４が取り付けられると共に図示しない送りモータによって回転されるリードスクリュー１０５が支持されている。

この光記録再生装置１００の光学ピックアップ装置４０は、移動ベース１０７とこの移動ベース１０７に設けられた所要の光学部品と移動ベース１０７上に配置された対物レンズ駆動装置１０８とを有し、移動ベース１０７の両端部に設けられた軸受け部１０７ａ、１０７ｂがそれぞれガイド軸１０４、１０４に摺動自在に支持されている。対物レンズ駆動装置１０８は、可動部１０８ａと固定部１０８ｂとを有し、可動部１０８ａが固定部１０８ｂに図示しないサスペンションを介して移動自在に支持されている。移動ベース１０７に設けられた図示しないナット部材がリードスクリュー１０５に螺合され、送りモータによってリードスクリュー１０５が回転されると、ナット部材がリードスクリュー１０５の回転方向へ応じた方向へ送られ、光学ピックアップ装置４０がディスクテーブル１０３に装着される光記録媒体１０の半径方向に移動可能とされる。

このような構成の光記録再生装置１００において、スピンドルモータの回転に伴ってディスクテーブル１０３が回転されると、このディスクテーブル１０３に装着された光記録媒体１０、すなわちＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ又はＨＤＤＶＤ等が回転され、同時に上述の機構により光学ピックアップ装置４０は、光記録媒体１０の半径方向へ移動されて、光記録媒体１０の記録面全面に対向するように移動可能とされ、所定トラック位置において記録動作又は再生動作が行われる。このとき、対物レンズ駆動装置１０８の可動部１０８ａが固定部１０８ｂに対して移動され、可動部１０８ａに設けられた後述する対物レンズのフォーカシング調整及びトラッキング調整が行われる。

このような本発明による光記録再生装置１００及び光学ピックアップ装置４０に用いる光記録媒体１０としては、図２に示すように、例えばＢＤ１０Ａ、ＤＶＤ１０Ｂ、ＣＤ１０Ｃ、ＨＤＤＶＤ１０Ｄ等があげられる。これらの光記録媒体１０のレーザ光の使用波長は、ＤＶＤ１０Ｂが６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下、ＣＤ１０Ｃが７６０ｎｍ以上８００ｎｍ以下、ＢＤ１０Ａ又はＨＤＤＶＤ１０Ｄは４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下とされる。
また、各光記録媒体１０のカバー部、すなわち対物レンズにより光を照射する側の光透過性基板もしくはカバー層の厚さは、ＢＤ１０Ａでは略０．１ｍｍ、ＨＤＤＶＤ１０Ｄでは略０．６ｍｍ、ＤＶＤ１０Ｂでは略０．６ｍｍ、ＣＤ１０Ｃでは例えば略１．２ｍｍであり、対物用のレンズ３の開口数ＮＡとしては、各光記録媒体の使用波長やカバー部厚さ等を考慮して、ＤＶＤ１０Ｂ、ＣＤ１０Ｃ、ＨＤＤＶＤ１０Ｄは０．６５程度、ＢＤ１０Ａは０．８５程度とすることが望ましい。

光学ピックアップ装置４０は、図２に示すように、例えば第１の光源４１及び第２の光源４２、カップリングレンズ４３、光路合成素子４４、ビームスプリッタ４５、コリメータレンズ４６、立ち上げミラー４７、１／４波長板４８、回折素子２、対物用のレンズ３、コンバージョンレンズ４９、光軸合成素子５０及び受光素子５１を備え、対物用のレンズ３以外は上述の図１において説明した移動ベース１０７に配置され、レンズ３は対物レンズ駆動装置１０８の可動部１０８ａに設けられている。

第１の光源４１は、その内部に、第１の発光素子４１ａ及び第２の発光素子４１ｂを有して成り、第１の発光素子４１ａからは例えばＤＶＤ１００Ｂに対応する約６６０ｎｍのレーザ光が出射され、第２の発光素子４１ｂからは例えばＣＤ１００Ｃに対応する約７８０ｎｍのレーザ光が出射される。
また、第２の光源４２はその内部に第３の発光素子４２ａを有して成り、ＢＤ１０Ａ又はＨＤＤＶＤ１０Ｄに対応する約４０５ｎｍのレーザ光が出射される。

カップリングレンズ４３は、第１の光源４１から出射されたレーザ光の往路における光学倍率の変換を行う機能を有する。
光路合成素子４４は、例えば波長選択性のあるミラー面４４ａを有するビームスプリッタより成る。第１の光源４１の第１の発光素子４１ａ又は第２の発光素子４１ｂから出射された約６６０ｎｍ又は約７８０ｎｍの波長のレーザ光は、カップリングレンズ４３を介して光路合成素子４４に入射され、この光路合成素子４４のミラー面４４ａにより反射される。第２の光源４２の第３の発光素子４２ａから出射された約４０５ｎｍの波長のレーザ光は、ミラー面４４ａを透過される。

ビームスプリッタ４５は、偏光方向の違いにより入射されたレーザ光を透過又は反射させる機能を有し、往路におけるレーザ光がスプリット面４５ａを透過されてコリメータレンズ４６に入射され、復路におけるレーザ光がスプリット面４５ａで反射されて受光素子５１へ向かう。
コリメータレンズ４６により平行光とされたレーザ光は、立ち上げミラー４７により光路を略９０°変換されて反射され、１／４波長板４８により偏光方向を変換されて、本発明構成の集光光学系１の回折素子２に入射され、後述するように、各光記録媒体１０の使用波長、カバー部の厚さに対応して光の収差補正がなされる。
そして、回折素子２によって収差補正がなされたレーザ光は、対物用のレンズ３によって光記録媒体１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ又は１０Ｄ）の記録面の所定トラック位置に集光される。
そして、光記録媒体１０から反射されたレーザ光は、対物レンズ３、回折素子２を介して１／４波長板４８に入射されて再び偏光方向を変換され、立ち上げミラー４７に反射されてコリメータレンズ４７を透過した後、上述したように、偏光ビームスプリッタ４５のスプリット面４５ａにより反射されて、光軸合成素子５０を介して受光素子５１の所定位置に入射され、図示しないが所定の検出機構により信号が検出される。

ここで、本発明の集光光学系１における回折素子２には、第１及び第２の回折面２１及び２２を設けて、第１の回折面２１においては、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長の光を回折し、第２の回折面２２においては、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の波長の光を回折する構成とする。
本発明構成の集光光学系１において、異なる種類の光記録媒体を用いた場合の一例の概略構成を以下の図３〜図５に示す。図３〜図５においては、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。

例えば、図３に示すように、光記録媒体としてＢＤ、ＨＤＤＶＤ又はＡＯＤの例えばＢＤより成る光記録媒体１０Ａ、すなわち波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光Ｌ１を用いて記録及び／又は再生を行い、カバー部１１の厚さが略０．１ｍｍ或いは０．６ｍｍとされる光記録媒体１０Ａに対して、回折素子２の第２の回折面２２によって、収差補正を行う構成とする。図３において、一点鎖線Ｃは光軸を示す。
一方、図４にこの集光光学系１において、他の光記録媒体、例えばＤＶＤ１０Ｂを用いた場合の概略構成を示すように、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長の光Ｌ２を用いて記録及び／又は再生を行い、カバー部１１、この場合の光透過性基板の厚さが略０．６ｍｍのＤＶＤ１０Ｂに対して、回折素子２の第１の回折面２１により収差補正を行う構成とする。

なお、上述の回折素子２において、その第２の回折面が、正の面パワーを有する構成とすることによって、例えば発光素子のパワーを再生パワーから記録パワーに切り替えた場合などによって波長が変動した場合においても、この第２の回折面で長波長側に変動した光を光軸側により多く回折する作用によって、良好に色収差を補正することが可能となる（例えばオプトロニクス社、（社）応用物理学会他監修、「回折光学素子入門」第８７頁「光ディスク用色収差補正レンズ」の項参照。）。

また、この第２の回折面を、接合ホログラムより構成することによって、異なる波長帯域の光の回折を抑えて、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光のみを選択的に所望の回折効率をもって構成することができる。
例えば、この第２の回折面を境界面として異なる材料により構成し、各材料を、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下、またＣＤとの互換性をもたせる場合においては、６３０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下程度の波長帯域においては屈折率に大差がなく、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の波長帯域においては、所要の屈折率差を有する材料に選定することによって、回折効率において良好な波長選択性を有する回折面を構成することができる。

更に、この回折素子２を含む集光光学系１に、少なくとも１面の負の屈折力を有する非球面２３を設けることによって、図５に光記録媒体として約７８０ｎｍの波長の光Ｌ３を用いて再生を行い、カバー部１１の厚さが略１．２ｍｍとされるＣＤ１０Ｃを用いた場合の概略構成を示すように、このＣＤ１０Ｃに対する集光位置を伸ばして、対物用のレンズ３と光記録媒体１０Ｃ表面との間隔である差動距離ＷＤを大きくすることが可能である。

なお、これら図３〜図５において説明した例においては、負の屈折力を有する非球面２３を、第１及び第２の回折面２１及び２２よりも光源側、すなわち回折素子２において対物用のレンズ３とは反対側に設けた例を示す。この非球面は、第１又は第２の回折面２１又は２２と同一の面に設けてもよいが、このように第１及び第２の回折面２１及び２２とは別に設けることによって、設計自由度を高め、また回折面の設計自由度も確保できて、回折効率、収差補正精度を損なうことがないという利点を有する。

以上説明したように、本発明の集光光学系においては、回折素子２として第１及び第２の回折面２１及び２２を設け、第１の回折面２１により波長６３０〜６７０ｎｍの光を回折して、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正を行って、すなわちＤＶＤと対応する光記録媒体の収差補正を行い、第２の回折面２２により、波長４００〜４１５ｎｍの光を回折し、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正を行って、すなわちＢＤに対応する光記録媒体の収差補正を行うことから、ＤＶＤ用とＢＤ用の収差補正を１つの対物用のレンズ３を有する集光光学系１によって良好に行い、互換性を有する光学ピックアップ装置、光記録再生装置を実現できる。
更に、負の屈折力を有する非球面を設けることによって、単一の対物用のレンズを用いた集光光学系で、ＣＤとの互換性をも有する光学ピックアップ装置、光記録再生装置を提供することができる。

次に、このような本発明構成の集光光学系の一例の光学的な設計例について説明する。図６は、上述の図３〜図５において説明した例と同様に、ＢＤ又はＨＤＤＶＤ又はＡＯＤと、ＤＶＤ及び／又はＣＤとの互換性を有する集光光学系１の一例の概略構成図である。
図６においては、集光光学系１を構成する回折素子２及び対物用のレンズ３において、記録及び／又は再生用のレーザ光の光路中の境界面を、光源側から順に２Ｓ１、２Ｓ２、２Ｓ３、２Ｓ４、３Ｓ５及び３Ｓ６として示す。また、光記録媒体１０においては、光記録媒体の対物側の表面１０Ｓ７のうち、ＢＤ型光記録媒体のカバー部の表面を１０Ｓ７Ａ、ＤＶＤ型光記録媒体のカバー部の表面を１０Ｓ７Ｂ、ＣＤ型光記録媒体のカバー部の表面を１０Ｓ７Ｃとし、また、カバー部と記録面との境界面１０Ｓ８をそれぞれ、ＢＤ型の光記録媒体では１０Ｓ８Ａ、ＤＶＤ型の光記録媒体で１０Ｓ８Ｂ、ＣＤ型の光記録媒体で１０Ｓ８Ｃとして示す。また、破線Ｌ１〜Ｌ３はそれぞれＢＤ型、ＤＶＤ型、ＣＤ型構成の光記録媒体の記録及び／又は再生用の光を示す。

なお、この例においては、回折素子２のレンズ３側の境界面２Ｓ４を第１の回折面、すなわち波長６３０〜６７０ｎｍの光を回折して、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正を行う回折面とし、回折素子２の内側の境界面２Ｓ３を、第２の回折面、すなわち波長４００〜４１５ｎｍの光を回折し、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正を行う回折面とした。また、回折素子２の光源側の境界面２Ｓ１を、負の屈折力を有する非球面として構成した。

次に、この集光光学系の設計データ例を示す。
先ず、各境界面の曲率半径Ｒ、次の境界面までの（各波長に対する）軸上厚み、次の境界面までの媒質、非球面係数、回折面位相差係数を以下の表１に示す。表１においては、次の境界面までの媒質がガラスである場合はその記号を示し、各記号に示すガラス材料の各波長における屈折率を以下の表２に示す。

なお、上記表１において、非球面係数としては、以下の数１に示す非球面式を用いた。

また、回折面位相差係数は、以下の数２に示す位相多項式を用いた。

このような設計による集光光学系を用いて、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対する横収差を計算した。この結果を図７〜図９に示す。
図７においてはＣＤを用いた場合、図８はＤＶＤを用いた場合、図９はＢＤを用いた場合であり、それぞれＡ及びＢは、光軸と直交するＹ方向に画角０．５°で光線が入射したときのＹ方向及びこれと垂直なＸ方向の横収差図、Ｃ及びＤは、軸上におけるＹ方向及びＸ方向の横収差図をそれぞれ示す。
図７〜図９の結果から明らかなように、この集光光学系においては、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのどの光記録媒体に対しても横収差を抑制できていることがわかる。

また、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対する球面収差も計算した。この結果をそれぞれ図１０〜図１２に示す。図１０に示すＣＤに対する球面収差、図１１に示すＤＶＤに対する球面収差、図１１に示すＢＤに対する球面収差が全て、低く抑えられていることがわかる。

この集光光学系において、用途をＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各光記録媒体とした場合の焦点距離、開口数、波長、倍率、物像間距離、差動距離、カバー部の厚さ、波長変動＋１ｎｍの場合の色収差、軸上収差特性、軸外収差特性（０．５°とした場合）を以下の表３に示す。

この表３の結果から、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの各光記録媒体に対し、色収差が実用的な数値に抑えられていることがわかり、また、軸上収差特性及び軸外収差特性も共に、十分低いレベルに抑制されていることがわかる。
なお、同様の設計による集光光学系において、境界面２Ｓ３に回折面を設けない場合は、ＢＤに対する色収差が０．５４１であった。すなわち、この境界面２Ｓ３に、ＢＤに対応する回折面を設けることによって、良好に色収差を抑制することができたことがわかる。

以上説明したように、本発明集光光学系によれば、１つの対物用のレンズを用いた光学系によって、ＢＤ型、ＤＶＤ型及びＣＤ型の各種の光記録媒体に対して良好に収差補正を行うことができ、この集光光学系を光学ピックアップ装置、光記録再生装置に適用することによって、３種の異なる種類の光記録媒体に対し互換性を実現し、かつ装置の小型化薄型化、軽量化が可能となる。

なお、本発明は上述の実施の形態の例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、上述の設計例による集光光学系において、ＢＤではなくＨＤＤＶＤやＡＯＤに対応させて、ＣＤ及びＤＶＤと互換性を有する集光光学系を構成することも可能である。

本発明による光記録再生装置の一例の概略構成図である。本発明による光学ピックアップ装置の一例の概略構成図である。本発明による集光光学系の一例の概略構成図である。本発明による集光光学系の一例の概略構成図である。本発明による集光光学系の一例の概略構成図である。本発明による集光光学系の一例の概略構成図である。Ａは本発明による集光光学系の一例においてＣＤに対し光軸と直交するＹ方向に画角０．５°で光線を入射したときのＹ方向の横収差を示す図である。Ｂは本発明による集光光学系の一例においてＣＤに対しＹ方向に画角０．５°で光線が入射したときのＹ方向と垂直なＸ方向の横収差を示す図である。Ｃは本発明による集光光学系の一例におけるＣＤに対する軸上のＹ方向の横収差を示す図である。Ｄは本発明による集光光学系の一例におけるＣＤに対する軸上のＸ方向の横収差を示す図である。Ａは本発明による集光光学系の一例においてＤＶＤに対し光軸と直交するＹ方向に画角０．５°で光線を入射したときのＹ方向の横収差を示す図である。Ｂは本発明による集光光学系の一例においてＤＶＤに対しＹ方向に画角０．５°で光線が入射したときのＹ方向と垂直なＸ方向の横収差を示す図である。Ｃは本発明による集光光学系の一例におけるＤＶＤに対する軸上のＹ方向の横収差を示す図である。Ｄは本発明による集光光学系の一例におけるＤＶＤに対する軸上のＸ方向の横収差を示す図である。Ａは本発明による集光光学系の一例においてＢＤに対し光軸と直交するＹ方向に画角０．５°で光線を入射したときのＹ方向の横収差を示す図である。Ｂは本発明による集光光学系の一例においてＢＤに対しＹ方向に画角０．５°で光線が入射したときのＹ方向と垂直なＸ方向の横収差を示す図である。Ｃは本発明による集光光学系の一例におけるＢＤに対する軸上のＹ方向の横収差を示す図である。Ｄは本発明による集光光学系の一例におけるＢＤに対する軸上のＸ方向の横収差を示す図である。本発明による集光光学系の一例のＣＤに対する球面収差を示す図である。本発明による集光光学系の一例のＤＶＤに対する球面収差を示す図である。本発明による集光光学系の一例のＢＤに対する球面収差を示す図である。

符号の説明

１．集光光学系、２．回折素子、３．レンズ、１０．光記録媒体、１１．カバー部、２１．第１の回折面、２２．第２の回折面、２３．非球面、４０．光学ピックアップ装置、４１．第１の光源、４１ａ．第１の発光素子、４１ｂ．第２の発光素子、４２．第２の光源、４２ａ．第３の発光素子、４３．カップリングレンズ、４４．光路合成素子、４５．偏光ビームスプリッタ、４６．コリメータレンズ、４７．立ち上げミラー、４８．１／４波長板、１００．光記録再生装置、１０２．外筐、１０３．ディスクテーブル、１０４．ガイド軸、１０５．リードスクリュー、１０７．移動ベース、１０７ａ．軸受部、１０７ｂ．軸受部、１０８．対物レンズ駆動装置、１０８ａ．可動部、１０８ｂ．固定部、１１８．対物レンズ

Claims

回折素子及びレンズを用いて種類の異なる複数の光記録媒体を記録及び／又は再生する光を該光記録媒体に集光する集光光学系であって、
上記回折素子は、少なくとも第１及び第２の回折面を有し、
上記第１の回折面は、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされ、
上記第２の回折面は、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされる
ことを特徴とする集光光学系。
上記第２の回折面が、正の面パワーを有する
ことを特徴とする請求項１記載の集光光学系。
上記第２の回折面が、接合ホログラムより成る
ことを特徴とする請求項１記載の集光光学系。
上記第２の回折面が、接合ホログラムより成る
ことを特徴とする請求項２記載の集光光学系。
上記回折素子を含む集光光学系に、少なくとも１面の負の屈折力を有する非球面が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の集光光学系。
上記回折素子を含む集光光学系に、少なくとも１面の負の屈折力を有する非球面が設けられて成る
ことを特徴とする請求項２記載の集光光学系。
上記回折素子を含む集光光学系に、少なくとも１面の負の屈折力を有する非球面が設けられて成る
ことを特徴とする請求項３記載の集光光学系。
上記回折素子を含む集光光学系に、少なくとも１面の負の屈折力を有する非球面が設けられて成る
ことを特徴とする請求項４記載の集光光学系。
上記負の屈折力を有する非球面が、上記第１及び第２の回折面の光源側に設けられて成る
ことを特徴とする請求項５記載の集光光学系。
上記負の屈折力を有する非球面が、上記第１及び第２の回折面の光源側に設けられて成る
ことを特徴とする請求項６記載の集光光学系。
上記負の屈折力を有する非球面が、上記第１及び第２の回折面の光源側に設けられて成る
ことを特徴とする請求項７記載の集光光学系。
上記負の屈折力を有する非球面が、上記第１及び第２の回折面の光源側に設けられて成る
ことを特徴とする請求項８記載の集光光学系。
回折素子及びレンズを用いて種類の異なる複数の光記録媒体を記録及び／又は再生する光を該光記録媒体に集光する集光光学系が設けられる光学ピックアップ装置であって、
上記集光光学系の上記回折素子は、少なくとも第１及び第２の回折面を有し、
上記第１の回折面は、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされ、
上記第２の回折面は、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされる
ことを特徴とする光学ピックアップ装置。
回折素子及びレンズを用いて種類の異なる複数の光記録媒体を記録及び／又は再生する光を該光記録媒体に集光する集光光学系を少なくとも有する光記録再生装置であって、
上記集光光学系の上記回折素子は、少なくとも第１及び第２の回折面を有し、
上記第１の回折面は、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされ、
上記第２の回折面は、波長４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を回折して、カバー部の厚さが略０．１ｍｍ或いは略０．６ｍｍの光記録媒体に対して収差補正がなされる
ことを特徴とする光記録再生装置。