JP2008165971A - 対物レンズ系及びそれを備えた光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】相異なる複数の高密度光ディスクの規格の再生や記録を良好に行うことができ、十分な作動距離を確保できる対物レンズ系を提供する。
【解決手段】波長λのレーザビームを、第１の厚みを持つディスク保護層を介して第１の情報記録面上にスポットを形成するとともに、第１の厚みよりも厚い第２の厚みを持つディスク保護層を介して第２の情報記録面上にスポットを形成する対物レンズ系であって、入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、前記回折構造は、入射光を、前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と、前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、前記ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、対物レンズ系及びそれを備えた光ピックアップ装置に関する。

従来、新たな情報記録媒体として、高記録密度で大容量な光ディスクが提案されている。光ディスクには複数の規格が現存し、光ディスクの規格ごとに保護層の厚み（基板厚ともいう）や、使用するレーザ光束の波長、レーザ光束を集光するために使用する対物レンズ系の開口数（ＮＡ）等が異なっている。

４００ｎｍ程度のレーザ光を用いた高密度光ディスクの規格にも複数の規格が存在している。すなわち、対物レンズ系の像側開口数（ＮＡ）を０．８５程度、光ディスクの情報記録面上に形成された保護基板厚を約０．１ｍｍとする規格（Ｂｌｕ−Ｒａｙ（Ｒ）、以下単にＢＤという）と、対物レンズ系の像側開口数（ＮＡ）を０．６５程度、光ディスクの情報記録面上に形成された保護基板厚を約０．６ｍｍとする規格（ＨＤ ＤＶＤ（Ｒ）、以下、単に、ＨＤ ＤＶＤという）である。

しかしながら、例えばある種の光ディスクを再生するために専用設計された光ピックアップ装置（光ディスク装置）では、通常、その他の種類の光ディスクを好適に再生することができない。そこで、複数規格の光ディスクの再生や記録（書き込み）を可能にせしめる所謂互換技術の開発が進められている。このような互換技術の一つとして、保護層の厚さが異なる２つの規格のディスクに記録された情報を同一の光ピックアップで読み出すため、片面にホログラムを形成して光ビームを２つの焦点に集光させる２焦点レンズを対物レンズ系として用いる技術がある。

例えば、特許文献１においては、波長６８０ｎｍ近傍の赤色レーザ光を用いて光ディスクの情報記録面上に形成された保護基板厚を約０．６ｍｍとした所謂ＤＶＤと、保護基板厚を約１．２ｍｍの所謂ＣＤとを、ともに使用可能にする対物レンズ系が開示されている。また、特許文献１に開示された２焦点レンズは、波長変動に対する焦点位置のシフトを小さく抑えるために、回折次数の高い方の焦点距離を短くしている。
特開平９−１７９０２０号公報

しかしながら、次世代高密度記録規格である上述のＢＤと、ＨＤ ＤＶＤとの間の互換を考える場合、ＮＡがより高いＢＤの有効径内全域に回折構造を構成すると、周辺では、レンズ傾斜角が急な箇所に回折構造を設ける事となり、製造上困難であるという問題があった。

また、特許文献１に記載された技術をそのまま適用して回折次数の高いＨＤ ＤＶＤの焦点距離を短くすると、ＨＤ ＤＶＤ使用時の作動距離が短くなるという問題があった。作動距離が短くなると、対物レンズ系とディスクが衝突する危険性が増大し、好ましくない。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、相異なる複数の高密度光ディスクの規格の再生や記録を良好に行うことができ、十分な作動距離を確保できる対物レンズ系および、その対物レンズ系を用いた光ピックアップ装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明にかかる対物レンズ系は以下の構成を備える。波長λのレーザビームを、第１の厚みを持つディスク保護層を介して第１の情報記録面上にスポットを形成するとともに、第１の厚みよりも厚い第２の厚みを持つディスク保護層を介して第２の情報記録面上にスポットを形成する対物レンズ系であって、入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、前記回折構造は、入射光を、前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と、前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、前記ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ。

本発明によれば、相異なる複数の高密度光ディスクの規格の再生や記録を良好に行うことができ、十分な作動距離を確保できる対物レンズ系および、その対物レンズ系を用いた光ピックアップ装置を提供することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態の装置を説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態の光ピックアップ装置の概略図である。図１において、光ピックアップ装置は、概略、光源１０と、ビーム成形レンズ素子１１と、偏光ビームスプリッタ１２と、コリメータレンズ素子１３と、対物レンズ素子２０と、検出レンズ素子４１と、ディテクタ４０とを備える。なお、図中、第１の光記録媒体の保護層３１は、ＨＤ ＤＶＤに相当する保護層であり、第２の光記録媒体の保護層３２は、ＢＤに相当する保護層である。

光源１０は、半導体レーザ素子であり、波長４０８ｎｍのレーザビームを放射する。ビーム成形レンズ素子１１は、紙面内と紙面垂直方向とで焦点距離の異なるアナモフィックレンズであり、光源１０から放射されたレーザビームの光軸に垂直な断面が円形になるように成形する。偏光ビームスプリッタ１２は、内部に偏光分離面を持つキューブビームスプリッタであって、特定の偏光方向を持つレーザビームを反射し、その偏光方向に直交する方向のレーザビームを透過する。

コリメータレンズ素子１３は、入射した発散ビームをほぼ平行ビームにして出射する。対物レンズ素子２０は、回折構造を有する単レンズ素子である。対物レンズ素子２０は、この１枚の単レンズ素子で対物レンズ系を構成している。対物レンズ素子２０は、さらに後述する。検出レンズ素子４１は、偏光ビームスプリッタを反射せずに透過したレーザビームをディテクタ４０の受光面に集光する。ディテクタ４０は、検出レンズ素子４１によって集光されたレーザビームから電気信号を生成する。

図２は、本発明の第１の実施形態の対物レンズ系の概略図である。図２において、対物レンズ素子２０は、入射面２１および出射面２２ともに非球面形状である屈折面を持ち、光軸を含む中心部に回折構造２１ａが重畳された単レンズ素子である。回折構造の周辺にある周辺輪帯領域２１ｂは、回折構造を持たない非球面となっている。なお、回折構造２１ａは、光軸中心〜ＮＡ０．６５に相当し、周辺輪帯領域２１ｂは、ＮＡ０．６５〜ＮＡ０．８６に相当する。このように、回折構造２１ａは、ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤの共用領域であり、０次回折光がＢＤの信号検出に、１次回折光がＨＤ ＤＶＤの信号検出に使用される。一方、周辺輪帯領域２１ｂは、ＢＤ専用領域であり、内周側の０次回折光の波面と位相がつながるように波長の整数倍の段差を持って、回折構造２１ａと接続されている。

以下、図１および図２を参照して、第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置の作用を説明する。ＢＤを使用する場合、光源１０から出射され、平行光とされた波長４０８ｎｍのレーザビームＬＢ２は、対物レンズ素子２０に入射する。ＬＢ２のうち、対物レンズ素子２０の入射面側の回折構造２１ａに入射するレーザビームは、回折構造２１ａにより０次回折光と１次回折光に分割される。ＢＤを使用する場合、上記のうち０次回折光を信号光として使用する。

ＬＢ２のうち、対物レンズ素子２０の入射面の周辺輪帯領域２１ｂに入射するレーザビームは、非球面により屈折され、前記内周側の０次回折光の波面の位相とつながる。そして、保護層３２を介して集光され、ＢＤの情報記録面上に良好なスポットを形成する。その後、レーザビームは、情報記録面で反射され、逆の光路をたどって偏光ビームスプリッタ１２に至る。このとき、図示しない波長板を往路と復路の偏光状態を直交するように配置すると、偏光ビームスプリッタ１２によって往路ビームと復路ビームとを分離することが可能になる。偏光ビームスプリッタ１２を透過したレーザビームは、検出レンズ素子４１を透過してディテクタ４０に至る。

一方、ＨＤ ＤＶＤを使用する場合、光源１０から出射され、平行光とされた波長４０８ｎｍのレーザビームＬＢ１は、対物レンズ素子２０に入射する。ＬＢ１のうち、対物レンズ素子２０の入射面側の回折構造２１ａに入射するレーザビームは、回折構造２１ａにより０次回折光と１次回折光に分割される。ＨＤ ＤＶＤを使用する場合、上記のうち１次回折光を信号光として使用する。

その後、ＬＢ１は、非球面により屈折され、保護層３１を介して集光され、ＨＤ ＤＶＤの情報記録面上に良好なスポットを形成する。その後、レーザビームは、情報記録面で反射され、逆の光路をたどって偏光ビームスプリッタ１２に至る。このとき、図示しない波長板を往路と復路の偏光状態を直交するように配置すると、偏光ビームスプリッタ１２によって往路ビームと復路ビームとを分離することが可能になる。偏光ビームスプリッタ１２を透過したレーザビームは、検出レンズ素子４１を透過してディテクタ４０に至る。

なお、ＬＢ１のうち、対物レンズ素子２０の入射面の周辺輪帯領域２１ｂに入射するレーザビームは、情報記録面とは全く異なる位置に向けて放射されるため、信号検出には全く寄与しない。

また、コリメートレンズ１３は、光軸方向に移動させることにより、対物レンズ素子２０に入射するレーザビームの平行度合いを変化させ（発散、収束）、ディスク保護層厚み変化によって発生する球面収差を補正する。

第１の実施の形態に係る対物レンズ素子において、周辺輪帯領域２１ｂは、レーザビームを発散させる負のパワーを有している。このように、周辺輪帯領域２１ｂのパワーを負にすることにより、ＢＤの焦点距離よりＨＤ ＤＶＤの焦点距離を長くする事できる。したがって、保護層の厚みの厚いＨＤ ＤＶＤの作動距離を確保することが容易になる。同時に、ＢＤの作動距離を比較的小さくする事ができ、光学特性の優位性や製造公差の緩和を達成している。

回折次数の組み合わせとして、ＢＤを０次、ＨＤ ＤＶＤを１次にした方が、回折構造を設ける領域が狭い範囲でよいので製造上容易である。しかしながら、ＢＤを１次回折光、ＨＤ ＤＶＤを０次回折光を使用してもよく、一般にＢＤをｍ１次回折光（ｍ１は整数）、ＨＤ ＤＶＤをｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）としてよい。

ＢＤを記録／再生用、ＨＤ ＤＶＤを再生専用とする用途の場合であれば、上記構成とする事で、回折構造のブレーズ深さは、浅くすることが可能で、製造上容易である。また、第１の実施の形態の光ピックアップ装置は、ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤ共に無限系（対物レンズ素子へ平行光入射）である。これにより、光ピックアップ装置においてトラッキングのために対物レンズ系が光軸に対してディスク径方向にシフトした場合の収差発生によるスポット形状の劣化を抑えることができ望ましい。しかしながら、どちらか一方が有限系（対物レンズ素子へ発散もしくは収束光入射）、もしくは、両方が有限系でもよい。

なお、第１の実施の形態は、ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤ光学系のみ記載しているが、他のディスク規格である、ＤＶＤ、ＣＤ互換のため、同一レンズアクチュエータ上に他の対物レンズ素子を搭載するいわゆる２レンズ方式であってもよい。また、別途ビームエキスパンダをコリメートレンズと対物レンズ系の間に挿入し、同機能を持たせても良い。

また、色収差補正用のレンズ素子を、光源１０から情報記録面までの往路光学系中に配置してもよい。その他、光路上に透過波面収差に影響を与えないような機能素子を、配置してあっても良い。

以下、実施の形態１の対物レンズ系が満足すべき条件を以下に示す。対物レンズ系において、入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、回折構造は、入射光を、前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ場合、以下の条件を満足することが望ましい。

−０．８＜ΦＤ／ΦＬ＜−０．２・・・（１）
ただし、
ΦＤ：前記ｍ２次回折光に対する回折構造のパワー
ΦＬ：前記屈折面の合成パワー
である。

条件（１）は、レンズ全体の屈折のパワーと回折構造のパワーとの比を規定する条件である。条件（１）の下限を超えると、負の回折パワーが強くなりすぎ、球面収差や軸外のコマ収差の補正が困難となり好ましくない。逆に、条件（２）の上限を超えると、負の回折パワーが弱くなりすぎ、第２の基板の情報記録面に集光する際の作動距離を確保することが困難になり好ましくない。

対物レンズ系において、入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、回折構造は、入射光を、前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ場合、以下の条件を満足することが望ましい。

０．２＜｜ΔＣＡ１−ΔＣＡ２｜＜０．５・・・（２）
ただし、
ΔＣＡ１：ｍ１次回折光の軸上色収差
ΔＣＡ２：ｍ２次回折光の軸上色収差
である。

条件（２）は、ｍ１次回折光に対する軸上色収差とｍ２次回折光に対する軸上色収差との差を規定する条件である。条件（２）の下限及び上限のいずれかを超えると、基板の厚みの相違に対して軸上色収差を補正することが困難になり、好ましくない。

対物レンズ系において、入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、回折構造は、入射光を、前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ場合、以下の条件を満足することが望ましい。

１．０３＜ｆ１／ｆ２＜１．２・・・（３）
ただし、
ｆ１：ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
ｆ２：ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
であって、
ｍ１＞ｍ２
である。

条件（３）は、ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離と、ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離との比を規定する条件である。条件（３）の下限を超えると、ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離が小さくなりすぎ、作動距離を充分に確保することが困難となる。逆に、条件（３）の上限を超えると、ｍ１次回折光に対する焦点距離が大きくなりすぎ、光ピックアップ装置を薄型に構成化することが困難になり好ましくない。

対物レンズ系において、入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、回折構造は、入射光を、前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ場合、以下の条件を満足することが望ましい。

０．９＜ｆ２／ｆ１＜１．１・・・（４）
ただし、
ｆ１：ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
ｆ２：ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
である。

条件（４）は、ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離と、ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離との比を規定する条件である。条件（３）の下限を超えると、ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離が小さくなりすぎ、作動距離を充分に確保することが困難となる。逆に、条件（３）の上限を超えると、ｍ１次回折光に対する焦点距離が大きくなりすぎ、光ピックアップ装置を薄型に構成化することが困難になり好ましくない。

対物レンズ系において、入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、回折構造は、入射光を、前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ場合、以下の条件を満足することが望ましい。

Ｒ１／ｆ１≧０．６６ 又は Ｒ１／ｆ２≧０．６６・・・（５）
ただし、
Ｒ１：入射側面の曲率半径
ｆ１：ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
ｆ２：ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
である。

条件（５）は、入射側面の曲率半径を規定する条件である。いずれかの条件範囲を超えると、入射側面の曲率半径が小さくなりすぎ、製造が困難になるとともに、軸外のコマ収差が大きくなりすぎて実用に供さない。

対物レンズ系において、入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、回折構造は、入射光を、前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ場合、以下の条件を満足することが望ましい。

Ｐ２×２／１００００＋０．９＜ｆ２／ｆ１＜Ｐ２×２／１００００＋１．１
・・・（６）
ここで、Ｐ２は
ｆＤ＝−１／（２×Ｐ２×λ）
を満たすＰ２であって、
Ｐ２：位相関数の２次の項の係数
ｆ１：ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
ｆ２：ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
ｆＤ：回折構造が有する焦点距離
である。

条件（６）は、位相関数のパワー成分を規定する条件である。条件（６）の上下限を超えると、回折構造によるパワーが適正でなくなり、好ましくない。

対物レンズ系において、入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、回折構造は、入射光を、前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ場合、以下の条件を満足することが望ましい。

Ｐ２×４／１００００＋０．３５＜ＷＤ２／ＷＤ１＜Ｐ２×４／１００００＋０．６５・・・（７）
ここで、Ｐ２は
ｆＤ＝−１／（２×Ｐ２×λ）
を満たすＰ２であって、
Ｐ２：位相関数の２次の項の係数
ＷＤ１：ｍ１次回折光を使用した場合の作動距離
ＷＤ２：ｍ２次回折光を使用した場合の作動距離
ｆＤ：回折構造が有する焦点距離
である。

条件（７）は、位相関数のパワー成分を規定する条件である。条件（７）の上下限を超えると、回折構造によるパワーが適正でなくなり、好ましくない。

以下、上述の実施の形態において説明した対物レンズ系の設計例を具体的数値とともに示す。なお、各実施例１，２は、上述の実施の形態１に対応している。図３は、実施例１の光路図であり、図３（ａ）がＢＤに対する光路図、図３（ｂ）がＨＤ ＤＶＤに対する光路図に対応する。また、図５は、実施例２の光路図であり、図５（ａ）がＢＤに対する光路図、図５（ｂ）がＨＤ ＤＶＤに対する光路図に対応する。

各実施例において、非球面形状は、以下の（数１）で与えられる。

ただし、
Ｘ：光軸からの高さがｈの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの距離、
ｈ：光軸からの高さ、
ＲＤ：非球面頂点における曲率半径
ＣＣ：円錐定数
Ａｎ：ｎ次の非球面係数
である。

各実施例において、回折構造は、以下の（数２）で与えられる位相関数により定義される。

ただし、
Ｐ：位相差関数、
ｈ：光軸からの高さ、
Ｐｍ：ｍ次の位相関数係数、
Ｍ：回折次数、
である
なお、各実施例は、ディスク表面（対物レンズ系側）から記録面までの保護層厚みは、ＢＤの場合８７．５μｍ、ＨＤ−ＤＶＤの場合は６００μｍに対して最適設計されている。ＢＤの保護層厚みを８７．５μｍとしているのは、２層対応を考慮した場合に、レンズ設計仕様上、最適な設計基材厚であるということで、実際のディスクにおける保護層厚みの値ではない。

（実施例１）
本実施例１の設計例の具体的数値は、表１及び表２に記載する。実施例１において、波長４０８ｎｍ、ディスク基材厚（中心基材厚）ＢＤ０．０８７５ｍｍ、ＨＤ ＤＶＤ０．６ｍｍとし、焦点距離ＢＤ１．９ｍｍ、ＨＤ ＤＶＤ２．０ｍｍ、有効径ＢＤΦ３．２ｍｍ、ＨＤ ＤＶＤΦ２．５ｍｍ、ＮＡＢＤ０．８６、ＨＤ ＤＶＤ０．６、レンズ厚み２．４５ｍｍであり、そのときの球面収差、正弦条件の収差図をそれぞれ図４に示す。軸上収差は、ＢＤではＴｏｔａｌ収差４．１ｍλ、ＨＤ ＤＶＤでは、Ｔｏｔａｌ収差６．９ｍλと良好な性能を得ている。軸上色収差は、ＢＤ０．３７μｍ／ｎｍ、ＨＤ ＤＶＤ ０．５６μｍ／ｎｍである。

実施例１の設計例では、第一面第１領域であるＨＤ ＤＶＤの有効径Φ２．５ｍｍ内に、５６輪帯の回折構造を有しており、０次回折光が約７０％、１次回折光が約１６％に分割されるような回折構造が形成されている。回折構造を以下の表に示す。

図４は、実施例１の収差図であり、図４（ａ）がＢＤに対する球面収差図、図４（ｂ）がＢＤに対する正弦条件不満足量に対応する。また、図４（ｃ）がＨＤ ＤＶＤに対する球面収差図、図４（ｄ）がＨＤ ＤＶＤに対する正弦条件不満足量に対応する。各図から明らかなように、諸収差は良好に補正されている。

（実施例２）
本実施例２の設計例の具体的数値は、表３及び表４に記載する。実施例２において、波長４０５ｎｍ、ディスク基材厚（中心基材厚）ＢＤ０．１ｍｍ、ＨＤ ＤＶＤ０．６ｍｍとし、焦点距離ＢＤ１．７ｍｍ、ＨＤ ＤＶＤ１．８ｍｍ、有効径ＢＤΦ２．９ｍｍ、ＨＤ ＤＶＤΦ２．３ｍｍ、ＮＡＢＤ０．８６、ＨＤ ＤＶＤ０．６５、レンズ厚み２．１５ｍｍであり、そのときの球面収差、正弦条件の収差図をそれぞれ図７に示す。軸上収差は、ＢＤでは、Ｔｏｔａｌ収差１．０ｍλ、ＨＤ ＤＶＤでは、Ｔｏｔａｌ収差３．２ｍλ、ＢＤと良好な性能を得ている。軸上色収差は、ＢＤ０．３３μｍ／ｎｍ、ＨＤ ＤＶＤ０．６２μｍ／ｎｍである。

実施例２の設計例では、第一面第１領域であるＨＤ ＤＶＤの有効径Φ２．３ｍｍ内に、８５輪帯の回折構造を有しており、０次回折光が約７０％、１次回折光が約１６％に分割されるような回折構造が形成されている。回折構造を以下の表に示す。

図６は、実施例２の収差図であり、図６（ａ）がＢＤに対する球面収差図、図６（ｂ）がＢＤに対する正弦条件不満足量に対応する。また、図６（ｃ）がＨＤ ＤＶＤに対する球面収差図、図６（ｄ）がＨＤ ＤＶＤに対する正弦条件不満足量に対応する。各図から明らかなように、諸収差は良好に補正されている。

本発明の光ピックアップ装置は、例えばパーソナルコンピュータなどの情報機器、次世代ＤＶＤレコーダーなどの映像機器や音響機器等、光ディスクを用いて情報を格納したり入出力させたりするあらゆる機器に好適であり、それら装置の機能向上に寄与することができる。

実施の形態１の光ピックアップ装置の概略図である。 実施の形態２の対物レンズ系の概略図である。 実施例１の光路図である。 実施例１の収差図である。 実施例２の光路図である。 実施例２の収差図である。

符号の説明

１０ 光源
１１ ビーム成形レンズ素子
１２ 偏光ビームスプリッタ
１３ コリメータレンズ素子
２０ 対物レンズ素子
２１ 入射面
２１ａ 回折構造
２１ｂ 周辺輪帯領域
２２ 射出面
３１ ディスク保護層（ＨＤ ＤＶＤ）
３２ ディスク保護層（ＢＤ）
４０ ディテクタ
４１ 検出レンズ素子

Claims (10)

1. 波長λのレーザビームを、第１の厚みを持つディスク保護層を介して第１の情報記録面上にスポットを形成するとともに、第１の厚みよりも厚い第２の厚みを持つディスク保護層を介して第２の情報記録面上にスポットを形成する対物レンズ系であって、
   入射光を回折により偏向する少なくとも１面の回折構造と、入射光を屈折により偏向する少なくとも２面の屈折面とを有する対物レンズ素子を備え、
   前記回折構造は、入射光を前記第１の情報記録面に対応するｍ１次回折光（ｍ１は、整数）と、前記第２の情報記録面に対応するｍ２次回折光（ｍ２は、ｍ１とは異なる整数）とに分割するものであって、前記ｍ２次回折光を発散させる負のパワーを持つ対物レンズ系。
2. 前記回折構造は、前記屈折面の入射側に重畳されており、
   対物レンズ系は、単一の対物レンズ素子から構成される、請求項１に記載の対物レンズ系。
3. 以下の条件を満足する、請求項１に記載の対物レンズ系：
   −０．８＜ΦＤ／ΦＬ＜−０．２
   ただし、
   ΦＤ：前記ｍ２次回折光に対する回折構造のパワー
   ΦＬ：前記屈折面の合成パワー
   である。
4. 以下の条件を満足する、請求項１に記載の対物レンズ系：
   ０．２＜｜ΔＣＡ１−ΔＣＡ２｜＜０．５
   ただし、
   ΔＣＡ１：ｍ１次回折光の軸上色収差
   ΔＣＡ２：ｍ２次回折光の軸上色収差
   である。
5. 以下の条件を満足する、請求項１に記載の対物レンズ系：
   １．０３＜ｆ１／ｆ２＜１．２
   ただし、
   ｆ１：ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
   ｆ２：ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
   であって、
   ｍ１＞ｍ２
   である。
6. 以下の条件を満足する、請求項１に記載の対物レンズ系：
   ０．９＜ｆ２／ｆ１＜１．１
   ただし、
   ｆ１：ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
   ｆ２：ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
   である。
7. 以下の条件を満足する、請求項１に記載の対物レンズ系：
   Ｒ１／ｆ１≧０．６６ 又は Ｒ１／ｆ２≧０．６６
   ただし、
   Ｒ１：入射側面の曲率半径
   ｆ１：ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
   ｆ２：ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
   である。
8. 以下の条件を満足する、請求項１に記載の対物レンズ系：
   Ｐ２×２／１００００＋０．９＜ｆ２／ｆ１＜Ｐ２×２／１００００＋１．１
   ここで、Ｐ２は、
   ｆＤ＝−１／（２×Ｐ２×λ）
   を満たすＰ２であって、
   Ｐ２：位相関数の２次の項の係数
   ｆ１：ｍ１次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
   ｆ２：ｍ２次回折光に対するレンズ全体の焦点距離
   ｆＤ：回折構造が有する焦点距離
   である。
9. 以下の条件を満足する、請求項１に記載の対物レンズ系：
   Ｐ２×４／１００００＋０．３５＜ＷＤ２／ＷＤ１＜Ｐ２×４／１００００＋０．６５
   ここで、Ｐ２は
   ｆＤ＝−１／（２×Ｐ２×λ）
   を満たすＰ２であって、
   Ｐ２：位相関数の２次の項の係数
   ＷＤ１：ｍ１次回折光を使用した場合の作動距離
   ＷＤ２：ｍ２次回折光を使用した場合の作動距離
   ｆＤ：回折構造が有する焦点距離
   である。
10. レーザビームを放射する光源と、
    前記光源からのレーザビームを平行ビームにするコリメータレンズ素子と、
    請求項１乃至９のいずれかに記載の対物レンズ系とを備える光ピックアップ装置。

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