JP4562327B2

JP4562327B2 - 光ヘッドの光学系および光ヘッド用対物レンズ

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Publication number: JP4562327B2
Application number: JP2001259255A
Authority: JP
Inventors: 修一竹内; 晃一丸山
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2010-10-13
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、記録密度が異なる２種類の光ディスクに対して利用可能な光ヘッドの光学系、およびこのような光ヘッドに用いられる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクには、記録面をカバーする保護層の厚さや記録密度が異なる複数の規格がある。例えば、ＣＤ(コンパクトディスク)やＣＤ−Ｒ(ＣＤレコーダブル)は、厚さ1.20mmの保護層を有し、記録密度が低い。これに対して、ＤＶＤ(デジタルバーサタイルディスク)は、厚さ0.60mmの保護層を有し、記録密度が高い。
【０００３】
光ディスクの記録・再生に用いられる光ヘッドの光学系は、半導体レーザーと、この半導体レーザーから発したレーザー光を光ディスクの記録面上に収束させる対物レンズと、光ディスクからの反射光を受光するセンサとを備えている。装置の小型化のためには、単一の対物レンズを異なる規格の光ディスクに対して兼用することが望ましく、さらには、装置の薄型化のため、対物レンズの焦点距離は短い方が望ましい。
【０００４】
ただし、対物レンズに入射するレーザー光が平行光である場合には、焦点距離を短くすると、保護層の厚さが厚いＣＤ，ＣＤ−Ｒに対して必要な作動距離を確保することが難しくなる。
【０００５】
一方、光ディスクの記録／再生に必要な開口数(ＮＡ)は、光ディスクの記録密度に応じて異なる。記録密度が高いＤＶＤについては小さいスポットを形成するために０．６０程度のＮＡが必要となるのに対し、記録密度の低いＣＤについては０．４５程度のＮＡが要求される。トラック幅に対してスポット径が小さすぎると、特にＣＤ(コンパクトディスク)のように光の回折を利用して信号を再生する方式では、十分な回折効果が得られずに信号を読み落とす可能性があるため、ＣＤ使用時には開口数を小さくするためにＤＶＤ使用時より対物レンズに入射する光束径を絞る必要がある。
【０００６】
そこで、従来の光ヘッドは、ＮＡを変化させるために機械的に開口径を変化させる可変絞りを対物レンズの入射側に設け、あるいは、ＣＤ使用時とＤＶＤ使用時とで光源部の発光波長が異なることを利用して、波長選択性の絞りを設けている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光ヘッドのように、対物レンズの入射側に絞りを設ける場合には、絞りを配置するスペースが必要となるために光学系の小型化を妨げるという問題がある。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、保護層の厚い光ディスクに対しても作動距離を確保しつつ対物レンズの焦点距離を短くすることができ、かつ、対物レンズの手前に独立の絞りを設けることなく開口数を適切に設定することが可能な光ヘッドの光学系を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる光ヘッドの光学系は、上記の目的を達成させるため、対物レンズの高NA専用領域に、短波長の第１のレーザー光を保護層が薄く記録密度が高い第１の光ディスクに集光させる際の収差を補正すると共に、長波長の第２のレーザー光を保護層が厚く記録密度が低い第２の光ディスクに集光させる際には収差を発生させる回折レンズ構造を形成したことを特徴とする。
【００１０】
すなわち、この発明にかかる光ヘッドの光学系は、第１のレーザー光と該第１のレーザー光より波長が長い第２のレーザー光とを選択的に発する光源部と、第１のレーザー光を第１の光ディスクの保護層を介して記録面上に集光させると共に、第２のレーザー光を第１の光ディスクより保護層が厚く記録密度が低い第２の光ディスクの記録面上に集光させる上記の対物レンズとを備える。光源部は、第２のレーザー光を発散光として対物レンズに対して入射させ、第１のレーザー光を第２のレーザー光より発散度の弱い光束として対物レンズに入射させる。第１のレーザー光は、平行光、弱い収束光、あるいは、第２のレーザー光より弱い発散光とすることができる。対物レンズのレンズ面は、第２の光ディスクに必要充分な低NAの光束が透過する共用領域と、第１の光ディスクに対してのみ必要な高NAの光束が透過する高NA専用領域とに区分され、この高NA専用領域には、微細な段差を有する複数の同心の輪帯から成る回折レンズ構造が形成されている。また、対物レンズの共用領域は、段差のない連続面として形成され、回折レンズ構造は、上記のように第１のレーザー光を第１の光ディスクの記録面に集光させる際には収差を補正すると共に、第２のレーザー光を第２の光ディスクの記録面に集光させる際には収差を発生させることにより、共用領域を透過した光束により形成されるスポットに対し、高NA専用領域を透過した光束を拡散させる。
【００１１】
記録密度の高い第１の光ディスクの記録・再生時には、波長の短い第１のレーザー光が用いられる。回折レンズ構造は、第１のレーザー光を第１の光ディスクに集光させる際の収差を補正するため、第１のレーザー光に対しては対物レンズのＮＡが比較的大きくなり、スポット径を小さく絞ることができる。記録密度の低い第２の光ディスクの記録・再生時には、波長の長い第２のレーザー光が用いられる。回折レンズ構造は、第２のレーザー光を第２の光ディスクに集光させる際には収差を発生させるため、高NA専用領域に入射した第２のレーザー光は拡散し、スポットの形成には寄与しない。したがって、第２のレーザー光に対しては対物レンズのＮＡが実質的に比較的小さくなり、そのスポット径を第１のレーザー光によるスポット径より大きくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる光ヘッドの光学系の実施形態を説明する。最初に光学系の全体構成について説明し、続いて対物レンズの実施例を説明する。実施形態の光ヘッドは、記録密度の異なる２種類の光ディスク、この例では記録密度の高いＤＶＤ(デジタルバーサタイルディスク)と記録密度の低いＣＤ(コンパクトディスク)、ＣＤ−Ｒ(ＣＤレコーダブル)に対して記録あるいは再生が可能である。
【００１４】
図１は実施形態にかかる光ヘッドの光学系の説明図である。この光学系は、第１レーザーモジュール２１、第２レーザーモジュール２２、ビームコンバイナ２３、コリメートレンズ２４、対物レンズ１０で構成されている。各モジュール２１，２２は、半導体レーザーとセンサーとを一体化した素子である。対物レンズ１０は、図示しない公知のフォーカシング機構によりその光軸方向に移動可能であり、かつ、トラッキング機構により光ディスクの半径方向にも移動可能である。
【００１５】
ＤＶＤ等の0.6mmの保護層を有する高記録密度の第１の光ディスクＤ1を使用するためには、小さいビームスポットを作るために波長635〜665nmの赤色光が必要とされ、ＣＤ，ＣＤ−Ｒ等の1.2mmの保護層を有する低記録密度の第２の光ディスクＤ2のうち、少なくともＣＤ−Ｒを使用するためには、その分光反射率の関係で近赤外光が必要となる。そこで、第１のレーザーモジュール２１は、発振波長650nmの半導体レーザーを備え、第２のレーザーモジュール２２は、発振波長780nmの半導体レーザーを備える。
【００１６】
なお、第１レーザーモジュール２１は、コリメートレンズ２４から発した第１のレーザー光が平行光として対物レンズ１０に入射するように、すなわち、対物レンズの物体距離が無限遠となるように、コリメートレンズ２４の前側焦点に一致して配置されている。これに対して、第２のレーザーモジュール２２は、コリメートレンズ２４から発した第２のレーザー光が発散光として対物レンズ１０に入射するように、すなわち、対物レンズの物体距離が有限となるように、コリメートレンズ２４の前側焦点よりコリメートレンズ２４側に接近して配置されている。図１では、第１レーザーモジュール２１から発した第１のレーザー光が平行光として対物レンズ１０に入射する例について説明しているが、第１のレーザー光は第２のレーザー光より発散度の弱い光束であれば足り、平行光の他、弱い収束光としてもよいし、第２のレーザー光より弱い発散光としてもよい。
【００１７】
第１の光ディスクＤ1(図中実線で示す)の使用時には、第１のレーザーモジュール２１を作動させる。対物レンズ１０は図２中に実線で示した位置に配置され、第１のレーザーモジュール２１の半導体レーザーから発した波長650nmの第１のレーザー光は、図中実線で示したように平行光として対物レンズ１０に入射し、対物レンズ１０により集光されて第１の光ディスクＤ1の記録面にビームスポットを形成する。他方、第２の光ディスクＤ2(図中破線で示す)の使用時には、第２のレーザーモジュール２２を作動させる。対物レンズ１０は図中破線で示したように、光ディスクに近づいた位置に配置される。第２のレーザーモジュール２２の半導体レーザーから発した波長780nmの第２のレーザー光は、図中破線で示したように発散光として対物レンズ１０に入射し、対物レンズ１０により集光されて第２の光ディスクＤ2の記録面にビームスポットを形成する。
【００１８】
各光ディスクからの反射光は、各モジュールに設けられた受光素子により受光され、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号、そして再生時には記録された情報の再生信号が検出される。
【００１９】
このように第２の光ディスクの使用時に発散光を入射させることにより、平行光を入射させるよりビームスポットの位置を対物レンズ１０から離すことができ、対物レンズの焦点距離を短くして第１の光ディスク使用時の作動距離を短くした場合にも、第２の光ディスクＤ2に対する作動距離を十分に確保することが可能となる。したがって、装置全体を薄型化することができる。
【００２０】
次に、図２に基づいて対物レンズ１０の構造について詳細に説明する。図２は、実施形態にかかる対物レンズ１０を示す説明図であり、(Ａ)は正面図、(Ｂ)は縦断面図、(Ｃ)は縦断面の一部拡大図である。
【００２１】
対物レンズ１０は、非球面である２つのレンズ面１１，１２を有する両凸の樹脂製単レンズである。対物レンズ１０の第１面１１は、図２(A)に示すように、記録密度の低い第２の光ディスクＤ2に必要充分な低NAの光束が透過する共用領域RCと、この共用領域RCの周囲に位置し、記録密度の高い第１の光ディスクＤ1に対してのみ必要な高NAの光束が透過する高NA専用領域REとに区分される。共用領域RCは、NA0.45〜0.50程度の光束が透過する位置より内側の領域であり、高NA専用領域REは、それより外側でおおよそNA0.60の光束が透過する位置より内側の領域である。
【００２２】
第１面１１の高NA専用領域REには、図２(Ａ)に示したように光軸を中心とする同心輪帯状の回折レンズ構造が形成されている。回折レンズ構造は、図２(Ｃ)に示す通り、フレネルレンズのように各輪帯の境界に光軸方向の段差を持つ。第１面１１の共用領域RCと、第２面１２の全域とは、回折レンズ構造を持たない連続面である。
【００２３】
高NA専用領域REに形成される回折レンズ構造は、波長により球面収差を変化させる特性を有し、第１のレーザー光を第１の光ディスクに集光させる際には球面収差を良好に補正し、第２のレーザー光を第２の光ディスクに集光させる際には球面収差を発生させる。したがって、第１の光ディスクＤ1の使用時には、共用領域RC、高NA専用領域REに入射した第１のレーザー光が共に同一の位置に集光し、ＮＡが比較的大きくなるためにスポット径を小さく絞ることができる。他方、第２の光ディスクＤ2の使用時には、高NA専用領域REに入射した第２のレーザー光は拡散し、共用領域RCに入射したレーザー光のみがビームスポットを形成するため、ＮＡが実質的に小さくなり、スポット径が第１のレーザー光によるスポット径より大きくなる。
【００２４】
なお、図２の例では、対物レンズ１０の第１面１１の高NA専用領域REにのみ回折レンズ構造を形成しているが、共用領域RCにも例えば色収差を補正するための回折レンズ構造を形成してもよい。また、回折レンズ構造を形成するのは第１面１１に限られず、第２面１２に形成してもよい。
次に、上述した実施形態に基づく対物レンズ１０の具体的な実施例を５例提示する。
【００２５】
【実施例１】
図３は、実施例１にかかる対物レンズ１０と第１の光ディスクＤ1、第２の光ディスクＤ2とを示すレンズ図である。実施例１の対物レンズ１０の具体的な数値構成は、表１に示されている。実施例１の対物レンズ１０の第１面１１は、光軸からの高さhが0≦h＜1.50を満たす共用領域RCと1.50≦hとなる高NA専用領域REとに区分され、共用領域RCは段差のない連続面、高NA専用領域REには波長により球面収差を変化させる回折レンズ構造が形成されている。共用領域ECと高NA専用領域REのベースカーブ(回折レンズ構造を除く屈折レンズとしての形状)とは別個の係数で定義される独立した非球面である。また、第２面１２は回折レンズ構造を有さない回転対称非球面である。
【００２６】
第１面１１の共用領域RCの非球面、高NA専用領域のベースカーブ、および第２面１２の非球面の形状は、光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をＸ(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数をA₄,A₆,A₈,A₁₀,A₁₂として、以下の式で表される。
Ｘ(h)=Ch²/(1+√(1-(1+K)C²h²))+A₄h⁴+A₆h⁶+A₈h⁸+A₁₀h¹⁰+A₁₂h¹²
【００２７】
また、回折レンズ構造による光路長の付加量は、光軸からの高さｈ、ｎ次(偶数次)の光路差関数係数Ｐn、回折次数ｍ、波長λを用いて、
φ(ｈ)＝(Ｐ2ｈ²＋Ｐ4ｈ⁴＋Ｐ6ｈ⁶＋…）×ｍ×λ
により定義される光路差関数φ(ｈ)により表すことができる。光路差関数φ(ｈ)は、回折面上での光軸からの高さｈの点において、回折レンズ構造により回折されなかった場合の仮想的な光線と、回折レンズ構造により回折された光線との光路差を示す。付加量は、軸上の光路に対して光路が長くなる方向を正として表す。
【００２８】
実際の回折レンズ構造の微細形状は、上記の光路差関数で表わされる光路長から波長の整数倍の成分を消去することにより決定される。すなわち、輪帯幅は、例えば１次回折光を用いる場合には、輪帯の内周と外周とで光路差関数が一波長分の差を持つように決定され、輪帯間の段差は、入射光に１波長の光路長差を与えるように決定される。
【００２９】
表１では、第１面１１の共用領域RCの非球面形状を定義する各係数、第１面１１の高NA専用領域REのベースカーブと回折レンズ構造とを定義する各係数、面間隔、ｄ線の屈折率、アッベ数νd、そして、第２面の非球面形状を定義する各係数が示されている。表中、NA₁、f₁、λ₁、WD₁、OD₁は、それぞれ第１の光ディスクＤ₁使用時の開口数、対物レンズの焦点距離(単位:mm)、波長(単位:nm)、作動距離(単位:mm)、物体距離(単位:mm)であり、NA₂、f₂、λ₂、WD₂、OD₂は、それぞれ第２の光ディスクＤ₂使用時の開口数、対物レンズの焦点距離(単位:mm)、波長(単位:nm) 、作動距離(単位:mm)、物体距離(単位:mm)である。
【００３０】
【表１】

【００３１】
図４(A)は、実施例１の対物レンズ１０の第１の光ディスクＤ1に対する波長650nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図４(B)は、波長650nm,645nm,655nmにおける球面収差により表される色収差を示す。各グラフ(A),(B)の横軸は収差の発生量を示し(単位：ｍｍ)、縦軸は開口数ＮＡを示す。第１の光ディスクＤ1を使用する際には、第１のレーザー光(波長650nm)を平行光(物体距離∞)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは収差補正機能を発揮するため、共用領域RCを透過したレーザー光と、高NA専用領域を透過したレーザー光とが共に一点に集光し、第１の光ディスクの記録・再生に十分なサイズの小径のビームスポットを形成する。
【００３２】
また、図５(A)は、実施例１の対物レンズ１０の第２の光ディスクＤ2に対する波長780nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図５(B)は、波長780nm,775nm,785nmにおける球面収差により表される色収差を示す。第２の光ディスクＤ2を使用する際には、第２のレーザー光(波長780nm)を発散光(物体距離−52.0mm)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは図５(A)に示すように球面収差を発生させるため、図６(A)のスポットダイアグラムおよび図６(B)の強度分布グラフに示されるように、共用領域RCを透過したレーザー光のみが中心部に第２の光ディスクＤ2の利用に適したサイズのビームスポットを形成し、高NA専用領域REを透過したレーザー光はビームスポットから離れた位置でリング状に拡散する。なお、図３では、第２のレーザー光は共用領域RCのみに入射する光束径で表されているが、これは第２の光ディスクＤ2上で有効にスポットを形成する部分のみを示している。実際には、第２のレーザー光も第１のレーザー光と同様に高NA専用領域REにも入射するが、上記のように高NA専用領域REに形成された回折レンズ構造の作用により拡散され、スポット形成には寄与しないため、この部分の図示を省略している(以下の実施例でも同様)。
【００３３】
【実施例２】
表２は、実施例２の対物レンズの具体的な数値構成を示す。実施例２の対物レンズは、基本形状が実施例１の対物レンズと同一であり、第１面の高NA専用領域REに形成された回折レンズ構造の構成が異なるのみであるため、この領域の数値のみ表示する。また、外形は図３と同一であるため、レンズ図は省略する。
【００３４】
【表２】

【００３５】
図７(A)は、実施例２の対物レンズの第１の光ディスクＤ1に対する波長650nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図７(B)は、波長650nm,645nm,655nmにおける球面収差により表される色収差を示す。第１の光ディスクＤ1を使用する際には、第１のレーザー光(波長650nm)を平行光(物体距離∞)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは収差補正機能を発揮するため、共用領域RCを透過したレーザー光と、高NA専用領域REを透過したレーザー光とが共に一点に集光し、第１の光ディスクの記録・再生に十分なサイズの小径のビームスポットを形成する。
【００３６】
また、図８(A)は、実施例２の対物レンズの光ディスクＤ2に対する波長780nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図８(B)は、波長780nm,775nm,785nmにおける球面収差により表される色収差を示す。第２の光ディスクＤ2を使用する際には、第２のレーザー光(波長780nm)を発散光(物体距離−52.0mm)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは図８(A)に示すように球面収差を発生させるため、図９(A)のスポットダイアグラムおよび図９(B)の強度分布グラフに示されるように、共用領域RCを透過したレーザー光のみが中心部に第２の光ディスクＤ2の利用に適したサイズのビームスポットを形成し、高NA専用領域REを透過したレーザー光はビームスポットから離れた位置で外側に向けて発散する。
【００３７】
【実施例３】
図１０は、実施例３にかかる対物レンズ１０と第１，第２の光ディスクＤ1，Ｄ2とを示すレンズ図である。実施例３の対物レンズ１０の具体的な数値構成は、表３に示されている。実施例３の対物レンズ１０の第１面１２は、光軸からの高さhが0≦h＜1.50を満たす共用領域RCと1.50≦hとなる高NA専用領域REとに区分され、共用領域RCには色収差補正用の回折レンズ構造が形成され、高NA専用領域REには波長により球面収差を変化させる回折レンズ構造が形成されている。また、第２面１２は回折レンズ構造を有さない回転対称非球面である。
【００３８】
【表３】

【００３９】
図１１(A)は、実施例３の対物レンズ１０の第１の光ディスクＤ1に対する波長650nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図１１(B)は、波長650nm,645nm,655nmにおける球面収差により表される色収差を示す。第１の光ディスクＤ1を使用する際には、第１のレーザー光(波長650nm)を平行光(物体距離∞)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは収差補正機能を発揮するため、共用領域RCを透過したレーザー光と、高NA専用領域REを透過したレーザー光とが共に一点に集光し、第１の光ディスクの記録・再生に十分なサイズの小径のビームスポットを形成する。
【００４０】
また、図１２(A)は、実施例３の対物レンズ１０の第２の光ディスクＤ2に対する波長780nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図１２(B)は、波長780nm,775nm,785nmにおける球面収差により表される色収差を示す。第２の光ディスクＤ2を使用する際には、第２のレーザー光(波長780nm)を発散光(物体距離−52.0mm)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは図１２(A)に示すように球面収差を発生させるため、図１３(A)のスポットダイアグラムおよび図１３(B)の強度分布グラフに示されるように、共用領域RCを透過したレーザー光のみが中心部に第２の光ディスクＤ2の利用に適したサイズのビームスポットを形成し、高NA専用領域REを透過したレーザー光はビームスポットから離れた位置で外側に向けて発散する。
【００４１】
【実施例４】
図１４は、実施例４にかかる対物レンズ１０と第１，第２の光ディスクＤ1，Ｄ2とを示すレンズ図である。実施例４の対物レンズ１０の具体的な数値構成は、表４に示されている。実施例４の対物レンズ１０の第１面１１は回折レンズ構造を有さない回転対称非球面である。また、第２面１２は、光軸からの高さhが0≦h＜1.20を満たす共用領域と1.20≦hとなる高NA専用領域REとに区分され、共用領域RCは段差のない連続面とされ、高NA専用領域REには波長により球面収差を変化させる回折レンズ構造が形成されている。
【００４２】
【表４】

【００４３】
図１５(A)は、実施例４の対物レンズ１０の第１の光ディスクＤ1に対する波長650nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図１５(B)は、波長650nm,645nm,655nmにおける球面収差により表される色収差を示す。第１の光ディスクＤ1を使用する際には、第１のレーザー光(波長650nm)を平行光(物体距離∞)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは収差補正機能を発揮するため、共用領域RCを透過したレーザー光と、高NA専用領域REを透過したレーザー光とが共に一点に集光し、第１の光ディスクの記録・再生に十分なサイズの小径のビームスポットを形成する。
【００４４】
また、図１６(A)は、実施例４の対物レンズ１０の第２の光ディスクＤ2に対する波長780nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図１６(B)は、波長780nm,775nm,785nmにおける球面収差により表される色収差を示す。第２の光ディスクＤ2を使用する際には、第２のレーザー光(波長780nm)を発散光(物体距離−52.0mm)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは図１６(A)に示すように球面収差を発生させるため、図１７(A)のスポットダイアグラムおよび図１７(B)の強度分布グラフに示されるように、共用領域RCを透過したレーザー光のみが中心部に第２の光ディスクＤ2の利用に適したサイズのビームスポットを形成し、高NA専用領域REを透過したレーザー光はビームスポットから離れた位置で広い範囲に拡散する。
【００４５】
【実施例５】
図１８は、実施例５にかかる対物レンズ１０と第１，第２の光ディスクＤ1，Ｄ2とを示すレンズ図である。実施例５では、第１のレーザー光は弱い収束光として対物レンズ１０に入射している。実施例５の対物レンズ１０の具体的な数値構成は、表５に示されている。実施例５の対物レンズ１０の第１面１１は、光軸からの高さhが0≦h＜1.18を満たす共用領域RCと1.18≦hとなる高NA専用領域REとに区分され、共用領域RCは段差のない連続面とされ、高NA専用領域REには波長により球面収差を変化させる回折レンズ構造が形成されている。また、第２面１２は回折レンズ構造を有さない回転対称非球面である。
【００４６】
【表５】

【００４７】
図１９(A)は、実施例５の対物レンズ１０の第１の光ディスクＤ1に対する波長650nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図１９(B)は、波長650nm,645nm,655nmにおける球面収差により表される色収差を示す。第１の光ディスクＤ1を使用する際には、第１のレーザー光(波長650nm)を弱い収束光(物体距離260.0mm)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは収差補正機能を発揮するため、共用領域RCを透過したレーザー光と、高NA専用領域REを透過したレーザー光とが共に一点に集光し、第１の光ディスクの記録・再生に十分なサイズの小径のビームスポットを形成する。
【００４８】
また、図２０(A)は、実施例５の対物レンズ１０の第２の光ディスクＤ2に対する波長780nmにおける球面収差ＳＡおよび正弦条件ＳＣを示し、図２０(B)は、波長780nm,775nm,785nmにおける球面収差により表される色収差を示す。第２の光ディスクＤ2を使用する際には、第２のレーザー光(波長780nm)を発散光(物体距離−40.3mm)として入射させる。このとき、高NA専用領域REは図２０(A)に示すように球面収差を発生させるため、図２１(A)のスポットダイアグラムおよび図２１(B)の強度分布グラフに示されるように、共用領域RCを透過したレーザー光のみが中心部に第２の光ディスクＤ2の利用に適したサイズのビームスポットを形成し、高NA専用領域REを透過したレーザー光はビームスポットから離れた位置で広い範囲に発散する。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、光ディスクの保護層の厚さに応じて対物レンズに入射するレーザー光の発散度合いを変化させることにより、保護層の厚い光ディスクに対しても十分な作動距離を確保することができるため、対物レンズの焦点距離を短くして装置の薄型化を図ることができる。
【００５０】
また、対物レンズの高NA専用領域に、波長に応じて収差が変化する回折レンズ構造を設けることにより、大きな開口数が必要な光ディスクに対しては共用領域と高NA専用領域とを透過したレーザー光を共に一点に集光させ、小さな開口数で十分な光ディスクに対しては、高NA専用領域を透過したレーザー光を拡散させることができる。したがって、絞り等の別部品を設けることなく、記録密度の異なるそれぞれの光ディスクに応じて波長を切り替えることにより、各光ディスクに適した開口数を得ることができ、適正なサイズのスポットを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる光ヘッドの光学系を示す説明図。
【図２】実施形態にかかる光ヘッド用対物レンズの(A)正面図、(B)縦断面図、(C)縦断面の一部拡大図。
【図３】実施例１の光ヘッド用対物レンズと光ディスクとを示すレンズ図。
【図４】実施例１の対物レンズの第１の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図５】実施例１の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図６】実施例１の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)スポットダイアグラム、(B)強度分布グラフ。
【図７】実施例２の対物レンズの第１の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図８】実施例２の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図９】実施例２の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)スポットダイアグラム、(B)強度分布グラフ。
【図１０】実施例３の光ヘッド用対物レンズと光ディスクとを示すレンズ図。
【図１１】実施例３の対物レンズの第１の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図１２】実施例３の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図１３】実施例３の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)スポットダイアグラム、(B)強度分布グラフ。
【図１４】実施例４の光ヘッド用対物レンズと光ディスクとを示すレンズ図。
【図１５】実施例４の対物レンズの第１の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図１６】実施例４の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図１７】実施例４の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)スポットダイアグラム、(B)強度分布グラフ。
【図１８】実施例５の光ヘッド用対物レンズと光ディスクとを示すレンズ図。
【図１９】実施例５の対物レンズの第１の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図２０】実施例５の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)球面収差、(B)色収差をそれぞれ示すグラフ。
【図２１】実施例５の対物レンズの第２の光ディスク使用時の(A)スポットダイアグラム、(B)強度分布グラフ。
【符号の説明】
１０対物レンズ
１１第１面
１２第２面
Ｄ1 第１の光ディスク
Ｄ2 第２の光ディスク
２１ＤＶＤ用モジュール
２２ＣＤ用モジュール
２３ビームコンバイナ
２４コリメートレンズ

Claims

第１のレーザー光と該第１のレーザー光より波長が長い第２のレーザー光とを選択的に発する光源部と、前記第１のレーザー光を第１の光ディスクの保護層を介して記録面上に集光させると共に、前記第２のレーザー光を前記第１の光ディスクより保護層が厚く記録密度が低い第２の光ディスクの記録面上に集光させる対物レンズとを備える光ヘッドの光学系において、
前記光源部は、前記第２のレーザー光を発散光として前記対物レンズに対して入射させ、前記第１のレーザー光を前記第２のレーザー光より発散度の弱い光束として前記対物レンズに入射させ、
前記対物レンズのレンズ面は、前記第２の光ディスクに必要充分な低NAの光束が透過する共用領域と、前記第１の光ディスクに対してのみ必要な高NAの光束が透過する高NA専用領域とに区分され、該高NA専用領域には、微細な段差を有する複数の同心の輪帯から成る回折レンズ構造が形成され、該回折レンズ構造は、前記第１のレーザー光を前記第１の光ディスクの記録面に集光させる際には収差を補正すると共に、前記第２のレーザー光を前記第２の光ディスクの記録面に集光させる際には収差を発生させることにより、前記共用領域を透過した光束により形成されるスポットに対し、前記高NA専用領域を透過した光束を拡散させ、
前記対物レンズの共用領域は、段差のない連続面として形成されている
ことを特徴とする光ヘッドの光学系。
前記対物レンズの高NA専用領域に形成された回折レンズ構造は、波長により球面収差を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッドの光学系。