JPH10143905A - 光ピックアップ装置、対物レンズおよび対物レンズの設計方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの集光光学系で複数の光ディスクを再生
でき、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、
高ＮＡの光ディスクにも対応できることを目的とする。 【解決手段】 光ピックアップ装置１０の対物レンズ１
６により集光する光束を複数の光束に分け、第２光束の
波面の位相を、第１光束および第３光束の波面の位相と
ずらし、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスク再生の
際には第１光束および第３光束を利用し、透明基板の厚
さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光ディスクの再生の際に
は第１光束および第２光束を利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの波面の
位相がそろっている光束を集光光学系により光情報記録
媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情報記録
面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する
光ピックアップ装置、これに用いられる対物レンズ、お
よび対物レンズの設計方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に
伴い、従来の光情報記録媒体（光ディスクともいう）で
あるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大
容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤ（デ
ジタルビデオディスク）の開発が進んできている。この
ＤＶＤでは、６３５ｎｍもしくは６５０ｎｍの短波長半
導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側
の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、ト
ラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍで
あり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長
０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。
また、上述したＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光デ
ィスク、例えばＬＤ（レーザディスク）、ＭＤ（ミニデ
ィスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化されて
普及している。表１に種々の光ディスクの透明基板の厚
さと、必要開口数を示す。

【０００３】

【表１】

【０００４】このように、市場にはサイズ、基板厚、記
録密度、使用波長などが種々異なる様々な光ディスクが
存在する時代となっており、様々な光ディスクに対応で
きる光ピックアップ装置が提案されている。

【０００５】その１つとして、異なる光ディスクそれぞ
れに対応した集光光学系を備え、再生する光ディスクに
より集光光学系を切り替える光ピックアップ装置が提案
されている。しかしながら、この光ピックアップ装置で
は、集光光学系が複数必要となりコスト高を招くばかり
でなく、集光光学系を切り替えるための駆動機構が必要
となり装置が複雑化し、その切り替え精度も要求され、
好ましくない。

【０００６】そこで、１つの集光光学系を用いて、複数
の光ディスクを再生する光ピックアップ装置が種々提案
されている。

【０００７】その１つとして、特開平７−３０２４３７
号公報には、対物レンズの屈折面をリング状の複数領域
に分割し、各々の分割面が厚さの異なる光ディスクのう
ち１つにビームを結像させることにより再生する光ピッ
クアップ装置が記載されている。

【０００８】他に、特開平７−５７２７１号公報には、
透明基板の厚さｔ１の第１光ディスクのときには、集光
されるビームの有する波面収差が０．０７λ以下となる
ように設計した対物レンズを用い、透明基板の厚さｔ２
の第２光ディスクのときには少しデフォーカスした状態
で集光スポットを形成する光ピックアップ装置が記載さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−３０２４３７号公報に記載された光ピックアップ装
置においては、１つの対物レンズで同時に２つの焦点に
入射光量を分割するため、レーザ出力を大きくする必要
があり、コスト高を招く。また、特開平７−５７２７１
号公報に記載されたピックアップ装置では、第２光ディ
スク再生時にはサイドローブによるジッターの増加が起
こる。特に、第１の光ディスクで波面収差が０．０７λ
以下とした対物レンズで、第２の光ディスクを無理矢理
再生しているために、第２の光ディスクの再生可能な開
口数には限界がある。

【００１０】そこで、本発明は、１つの集光光学系で複
数の光情報記録媒体を再生でき、低コストかつ複雑化し
ないで実現でき、さらに、高ＮＡの光情報記録媒体にも
対応できることを目的とする。

【００１１】また、本出願人が特願平８−１５６８３１
号や特願平８−１８０５８６号において球面収差を調整
した光ピックアップ装置を提案しているが、本発明は、
本出願人が鋭意検討した結果、光ピックアップ装置の集
光光学系としては球面収差にとらわれることなく、集光
されるスポット形状、波面収差を改善すればよいとの知
見に基づいたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の構成
により解決できる。

【００１３】（１）光源からの波面の位相がそろってい
る光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を
介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録
または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装
置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記
録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を
有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の
情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を
再生が可能なように、前記集光光学系の出射側の開口数
ＮＡＬからＮＡＨのリング状の範囲の領域を通過する光
束の波面の位相を他の部分の位相とずらすための位相差
調整面を、前記集光光学系を構成する光学素子の少なく
とも１面に設け、前記集光光学系を、開口数ＮＡＬから
ＮＡＨのリング状の範囲の領域を除いて所定の倍率で厚
さｔ１の透明基板を介したとき、波面収差のｒｍｓ値が
最小となるように構成するとともに、第２光情報記録媒
体の情報記録面上への情報の記録または情報記録面上の
情報の再生時に、透明基板の厚さｔ１とｔ２との差によ
り発生する波面収差を開口数ＮＡＬからＮＡＨの範囲に
おいて減じたことを特徴とする光ピックアップ装置。

【００１４】（２）光源からの波面の位相がそろってい
る光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を
介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録
または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装
置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記
録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を
有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の
情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を
再生が可能なように、前記集光光学系は、光軸近傍の第
１光束を、第１光情報記録媒体および第２光情報記録媒
体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情
報の再生に利用し、前記第１光束より外側の第３光束を
主に第１光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録
または情報録面上の情報の再生に利用し、前記第１光束
と前記第３光束との間の第２光束の位相を、前記第１光
束および前記第３光束の位相とずらし、主に第２光情報
記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面
上の情報の再生に利用するような機能を有することを特
徴とする光ピックアップ装置。

【００１５】（３）前記集光光学系は、厚さｔ１の透明
基板を介した際に、第１光束と第３光束による最良波面
収差が０．０５λｒｍｓ以下（但し、λは光源の波長）
であることを特徴とする（２）に記載の光ピックアップ
装置。

【００１６】（４）光源からの光束を集光光学系により
光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光
し、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情
報を再生する光ピックアップ装置において、厚さｔ１の
透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但
し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒
体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記
録または情報記録面上の情報を再生が可能なように、前
記集光光学系は、所定の倍率で所定の厚さの透明基板を
介した際には、幾何光学的にほぼ球面収差が無収差であ
るとともに、光軸と直交する方向の一部において光軸近
傍の位相に対して位相差が設けられていることを特徴と
する光ピックアップ装置。

【００１７】（５）前記位相をずらす機能を前記集光光
学系の対物レンズに設けたことを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。

【００１８】（６）光源からの波面の位相がそろってい
る光束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を
介して情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録
または情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装
置において、厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記
録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を
有する第２光情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の
情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を
再生が可能なように、前記集光光学系は、前記対物レン
ズ単体で見たとき、厚さｔ１の透明基板を介したときの
最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下である前記対物レ
ンズと、光スポットとして集光する光束のうち一部の光
束の位相を、光軸近傍の光束の位相に対してずらす位相
調整素子と、を有することを特徴とする光ピックアップ
装置。

【００１９】（７）前記集光光学系は、第１光情報記録
媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情
報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録
媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情
報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生
するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の
必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）とする
と、開口数がＮＡ２の近傍の光束の位相をずらすことを
特徴とする（１）〜（６）のいずれか１つに記載の光ピ
ックアップ装置。

【００２０】（８）位相をずらす光束のうち光軸に近い
光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開
口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光
光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、
ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ
（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．
４１のとき、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×
（ＮＡ２）であることを特徴とする（７）に記載の光ピ
ックアップ装置。

【００２１】（９）位相をずらす光束のうち光軸に近い
光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開
口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光
光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、
ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ
（光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜（ＮＡ２）＜
０．４１のとき、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１で
あることを特徴とする（７）または（８）に記載の光ピ
ックアップ装置。

【００２２】（１０）ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位
相と光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれで
ある位相差をΔとすると、λ／８＋ｑ×λ＜Δ＜５×λ
／８＋ｑ×λ （但しｑは、整数）であることを特徴と
する（８）または（９）に記載の光ピックアップ装置。

【００２３】（１１）｜ｑ｜≦３０であることを特徴と
する（１０）に記載の光ピックアップ装置。

【００２４】（１２）前記光源は、第１光情報記録媒体
の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報
を再生を行う第１光源（波長λ１）と、第２光情報記録
媒体の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の
情報を再生を行う第２光源（波長λ２、λ２＞λ１）を
有することを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１つ
に記載の光ピックアップ装置。

【００２５】（１３）第１光情報記録媒体の情報記録面
への情報の記録または情報記録面の情報を再生するため
に必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口
数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報
の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な
前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ
２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）、位相をずらす光束のうち
光軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録
媒体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過す
る前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨ
とすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１
０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０
ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、０．８５×
（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）であることを
特徴とする（１２）に記載の光ピックアップ装置。

【００２６】（１４）第１光情報記録媒体の情報記録面
への情報の記録または情報記録面の情報を再生するため
に必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口
数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報
の記録または情報記録面の情報を再生するために必要な
前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ
２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）位相をずらす光束のうち光
軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒
体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する
前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨと
すると、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０
ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎ
ｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、０．０１＜Ｎ
ＡＬ−ＮＡＨ＜０．１であることを特徴とする（１２）
または（１３）に記載の光ピックアップ装置。

【００２７】（１５）ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位
相と光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれで
ある位相差をΔとすると、３×（λ２）／１６＋ｑ×
（λ２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）但
し、ｑは整数、であることを特徴とする（１３）または
（１４）に記載の光ピックアップ装置。

【００２８】（１６）｜ｑ｜≦４０であることを特徴と
する（１５）に記載の光ピックアップ装置。

【００２９】（１７）少なくとも一方の面に光軸と同心
状に複数に分割された光軸を含む第１分割面、前記第１
分割面より外側の第３分割面、および、前記第１分割面
と前記第３分割面とに挟まれた第２分割面の複数の分割
面を有するとともに、前記第２分割面は、光軸を含む第
１分割面と前記第３分割面とを内挿した面を、光軸方向
にシフトさせた面であることを特徴とする対物レンズ。

【００３０】（１８）前記第１分割面と前記第３分割面
と前記内挿した面とを通過する光束は、所定の倍率で所
定の厚さの透明基板を介したときの最良波面収差が０．
０５λｒｍｓ以下となることを特徴とする（１７）に記
載の対物レンズ。

【００３１】（１９）少なくとも一方の面を、光軸を含
む第１分割面と、前記第１分割面より外側の第２分割面
と、第２分割面より外側の第３分割面とで構成し、前記
第２分割面を光軸方向にシフトさせると、第１分割面、
第２分割面、および第３分割面がなめらかな面となるこ
とを特徴とする対物レンズ。

【００３２】（２０）前記第２分割面をシフトさせたと
きに、所定の倍率で所定の厚さの透明基板を介した最良
波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となることを特徴とす
る（１９）に記載の対物レンズ。

【００３３】（２１）前記第１分割面および第３分割面
を通過する光束は、所定の倍率で所定の厚さの透明基板
を介したときに、最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下
となることを特徴とする（１７）〜（２０）のいずれか
１つに記載の対物レンズ。

【００３４】（２２）波長λの光源から出射した光束を
光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に、集光
させる対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくと
も一方の屈折面に、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓ
θ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏ
ｓθ′−１）以下の段差を第２分割面として光軸と同心
状に設けたことを特徴とする対物レンズ。但し、λは使
用される光源の波長、ｑは整数、ｎは対物レンズの屈折
率、θ′は第２分割面で屈折後の光線が光軸と交わる角
度。

【００３５】（２３）前記対物レンズは、厚さｔ１の透
明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但
し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒
体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記
録または情報記録面上の情報を再生を行うことが可能で
あり、第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録
または情報記録面の情報を再生すために必要な前記集光
光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２
光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報
記録面の情報を再生するために必要な前記集光光学系の
光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２
＜ＮＡ１）とすると、前記第２分割面は前記開口数がＮ
Ａ２の近傍に設けることを特徴とする（１７）〜（２
２）のいずれか１つに記載の対物レンズ。

【００３６】（２４）前記第２分割面を通過する光束の
うち光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口
数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録
媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、
ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６
７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．８
５（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２）であることを
特徴とする（２３）に記載の対物レンズ。

【００３７】（２５）前記第２分割面を通過する光束の
うち光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口
数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録
媒体側の開口数をＮＡＨとすると、ｔ１＝０．６ｍｍ、
ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）＜６
７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１のとき、０．０
１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１であることを特徴とする
（２３）または（２４）に記載の対物レンズ。

【００３８】（２６）第２分割面を通過する光束の位相
と第１分割面および第３分割面を通過する光束の位相と
の位相のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑλ
＜Δ＜５λ／８＋ｑλ（但しｑは、整数）であることを
特徴とする（２４）または（２５）に記載の対物レン
ズ。

【００３９】（２７）波長λの光源から出射した光束を
光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に、集光
させる対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくと
も一方の屈折面に、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓ
θ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏ
ｓθ′−１）以下の段差を第２分割面として光軸と同心
状に設けたことを特徴とする対物レンズ。但し、λは使
用される光源の波長、ｑは整数、ｎは対物レンズの屈折
率、θ′は第２分割面で屈折後の光線が光軸と交わる角
度。

【００４０】（２８）｜ｑ｜≦３０であることを特徴と
する（２６）または（２７）に記載の対物レンズ。

【００４１】（２９）光情報記録媒体に、波長λの光源
から出射した光束を集光させる対物レンズの設計方法に
おいて、所定の倍率で所定の厚さの透明基盤の光情報記
録媒体に集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒ
ｍｓ以下となるように非球面を設計し、前記非球面を光
軸方向にシフトさせた面を設計し、前記非球面とシフト
させた面とを合成することにより、前記対物レンズの少
なくとも１つの屈折面を設計することを特徴とする対物
レンズの設計方法。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。なお、同一の構成要素を用いる場合には同じ番
号を付している。

【００４３】（第１の実施の形態）まず、第１の実施の
形態を説明するに先立ち、光ピックアップ装置について
説明する。図１は光ピックアップ装置の概略構成図であ
る。

【００４４】光ピックアップ装置１０は、光源である半
導体レーザ１１（波長λ＝６１０〜６７０ｎｍ）、偏光
ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４
波長板１４、絞り１７、対物レンズ１６１、位相調整素
子１６２、非点収差を発生する非点収差素子であるシリ
ンドリカルレンズ１８、光検出器３０、フォーカス制御
およびトラッキング制御のための２次元アクチュエータ
１５などからなる。

【００４５】光源である半導体レーザ１１は、波面の位
相がそろった光束を出射する。半導体レーザ１１から出
射した光束は、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータ
レンズ１３、１／４波長板１４を透過して円偏光の平行
光束となる。この光束は、絞り１７によって絞られ、位
相調整素子１６２により位相差を生じさせ、対物レンズ
１６１により光ディスク２０の透明基板２１を介して情
報記録面２２上に集光される。この集光については後段
において詳述する。そして、情報記録面２２で情報ピッ
トにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１
６１、位相調整素子１６２、１／４波長板１４、コリメ
ータレンズ１３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に
入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ１８によ
り非点収差が与えられ光検出器３０上へ入射し、光検出
器３０から出力される信号を用いて光ディスク２０に記
録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出
器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を
検出して、合焦検出やトラック検出を行う。すなわち、
光検出器３０からの出力を用いて、ここでは図示しない
演算処理回路によってフォーカスエラー信号およびトラ
ッキングエラー信号が生成される。このフォーカスエラ
ー信号に基づいて２次元アクチュエータ（フォーカス制
御用）１５が半導体レーザ１１からの光を光ディスク２
０の情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６
１を移動させ、トラッキングエラー信号に基づいて２次
元アクチュエータ（トラッキング制御用）１５が半導体
レーザ１１からの光を所定のトラックに結像するように
対物レンズ１６１を移動させる。

【００４６】このような光ピックアップ装置１０におい
て、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディスク、例えばＤ
ＶＤ（ｔ１＝０．６ｍｍ）に記録された情報を再生する
際には、ビームスポットが最小錯乱円を形成するよう
（ベストフォーカス）に対物レンズ１６１を、２次元ア
クチュエータ１５を駆動する。この対物レンズ１６１を
用いて、透明基板の厚さがｔ１と異なるｔ２（好ましく
はｔ２＞ｔ１）の第２光ディスク、例えばＣＤ（ｔ２＝
１．２ｍｍ）を再生する際には、透明基板の厚さが異な
り、大きくなることで球面収差が発生し、ビームスポッ
トが最小錯乱円となる位置（近軸焦点位置より後方の位
置）では、スポットサイズが大きく第２光ディスクのピ
ット（情報）を読むことはできない。しかしながら、こ
の最小錯乱円となる位置より対物レンズ１６１に近い前
側位置（前ピン）では、スポット全体の大きさは最小錯
乱円よりも大きいが、中央部に光量が集中した核と核の
周囲に不要光であるフレアとが形成される。この核を第
２光ディスクのピット（情報）を再生する（読む）ため
に利用し、第２光ディスク再生時には、対物レンズ１６
をデフォーカス（前ピン）状態になるように２次元アク
チュエータ１５を駆動する。

【００４７】透明基板の厚さが異なる第１光ディスクと
第２光ディスクを１つの集光光学系で再生するために、
上述した光ピックアップ装置１０の集光光学系に位相調
整素子１６２を設けた第１の実施の形態について説明す
る。図２は対物レンズ１６１単体でみたときの球面収差
図および波面収差図であり、図２（ａ）は対物レンズ１
６１単体で第１光ディスクの透明基板を介したときの球
面収差図であり、図２（ｂ）はそのときの波面収差図で
あり、図２（ｃ）は対物レンズ１６１単体で第２光ディ
スクの透明基板を介したときの球面収差図であり、図２
（ｄ）はそのときの波面収差図である。なお、本実施の
形態では、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１は、第
２光ディスクの透明基板の厚さｔ２より薄く、第１光デ
ィスクの方が第２光ディスクよりも高密度の光情報が記
録されている。なお、第１光ディスクの情報記録面への
情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必
要な集光光学系の光ディスク側（本実施の形態において
は対物レンズ１６１の光ディスク側）の必要開口数をＮ
Ａ１、第２光ディスクの情報記録面への情報の記録また
は情報記録面の情報を再生するために必要な集光光学系
の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜
ＮＡ１）である。

【００４８】まず、対物レンズ１６１は、対物レンズ１
６１単体でみると、所定の倍率（本実施の形態では倍率
ｍ＝０）で所定の厚さｔ１の透明基板を介したとき、ほ
ぼ球面収差が無収差であり（図２（ａ）参照）、最良波
面収差が０．０５λｒｍｓ（但し、λは光源の波長）以
下（図２（ｂ）参照）のレンズである。この対物レンズ
１６１単体で、すなわち、位相調整素子１６２を設けず
に厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の透明基板を介して集光させ
ると、その球面収差は大きく発生し（図２（ｃ）参
照）、また、波面収差においても大きく発生する（図２
（ｄ）。このため、透明基板の厚さがｔ２の第２光ディ
スクには集光されきれず、第２光ディスクの情報の再生
を行うことが難しくなる。

【００４９】このため、本出願人は、特願平８−１５６
８３１号や特願平８−１８０５８６号において球面収差
を調整した光ピックアップ装置を提案した。しかしなが
ら、本出願人が鋭意検討した結果、光ピックアップ装置
の集光光学系としては球面収差にとらわれることなく、
集光されるスポット形状、波面収差を改善すればよいこ
とがわかった。この球面収差にとらわれずにスポット形
状、波面収差を改善するには、光束の波面の位相をずら
すことによって達成する。すなわち、本実施の形態で
は、光源から出射された光束を３つの光束に分け、光軸
近傍の第１光束を、第１光ディスクおよび第２光ディス
クの情報記録面上への情報の記録または情報録面上の情
報の再生に利用し、第１光束より外側の第３光束を主に
第１光ディスクの情報記録面上への情報の記録または情
報録面上の情報の再生に利用し、第１光束と前記第３光
束との間の第２光束の位相を、第１光束および第３光束
の位相とずらし、主に第２光ディスクの情報記録面上へ
の情報の記録または情報録面上の情報の再生に利用す
る。

【００５０】ここで、「主に」という文言の意味は、第
２分割面Ｓｄ２を通過する光束の場合、第３分割面Ｓｄ
３を通過する光束を遮光しない状態においてビームスポ
ットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギ
ーに対して、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光し
た状態においてビームスポットの中心強度が最大となる
位置での核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネル
ギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１
００％の範囲に入ることを指している。また、第３分割
面Ｓｄ３を通過する光束の場合も同様に、第２分割面Ｓ
ｄ２を遮光しない状態に対する遮光した状態の核部分の
エネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光し
ない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入
ることを指している。なお、このエネルギー比率を簡易
的に測定するには、各々の場合において、ビームスポッ
トの中心強度が最大となる位置でのピーク強度Ｉｐと、
ビーム径Ｄｐ（中心強度に対して強度がｅ-2となる位置
で定める）を測定し、核部分のビームの形状はほぼ一定
であることから、Ｉｐ×Ｄｐを求め、これを比較すれば
よい。

【００５１】この具体的な説明を図３および図４に基づ
いて行う。図３は、対物レンズ１６１および位相調整素
子１６２を模式的に示した断面図（ａ）および位相調整
素子１６２を光源側から見た正面図（ｂ）である。な
お、一点鎖線は光軸を示している。図４は、対物レンズ
１６１と位相調整素子１６２で光ディスクの透明基板を
介したときの波面収差図である。

【００５２】本実施の形態では、第２光束の位相を、第
１光束および第３光束の位相とずらすために、位相調整
素子１６２を光路中に挿入する。すなわち、位相調整素
子１６２を対物レンズ１６１の光源１１側に配置してい
る。位相調整素子１６２は、アクリルなど透光性の平板
形状をしている。位相調整素子１６２の光源側の面であ
る位相差調整面には、第２光束に相当する位置（好まし
くは、ＮＡ２近傍）に凹部を有している。この凹部は、
光軸と同心状であり、リング状に設けられている。この
凹部を有することにより、位相調整素子１６２は、第２
光束の位相を第１光束および第３光束の位相とずらすこ
とが可能となる。本実施の形態では、凹部をもうけてい
るので、位相調整素子１６２に入射した波面の位相がそ
ろった半導体レーザ１１からの光束は、第２光束の波面
の位相が、第１光束および第３光束より進む。そして対
物レンズ１６１によって、光ディスクに集光される。

【００５３】このときの波面収差を図４に示す。図４
（ａ）は対物レンズ１６１と位相調整素子１６２で第１
光ディスクの透明基板を介したときの波面収差図であ
り、図４（ｂ）は第２光ディスクの透明基板を介したと
きの波面収差図である。なお、位相をずらす光束のうち
光軸に近い光線が通過する集光光学系の光情報記録媒体
側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する集
光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとする。

【００５４】このように、第２光束の位相をずらすこと
により、第１光ディスクの再生時には、位相調整素子１
６２を設けない場合（図２（ｂ））より、若干、波面収
差が発生する（図４（ａ））が、第１光ディスクの再生
には大きな影響はない。また、第２光ディスクの再生時
には、位相調整素子１６２を設けない場合（図２
（ｄ））に比べ、本実施の形態ではＮＡ２近傍であるＮ
ＡＬからＮＡＨの範囲で波面収差を減じることができ、
十分に第２光ディスクを再生することができる。すなわ
ち、第２光ディスク再生時には、ＮＡ２近傍（ＮＡＬ〜
ＮＡＨ）の光束に適度な位相差を付与することで、球面
収差があっても（幾何光学的にみれば、位相をずらした
としても位相調整素子１６２が平行平板であるので、球
面収差は変化せず、図２（ｃ）のようになる）波面収差
の発生を減じることができる。また、第２光ディスク再
生時である図４（ｂ）からわかるように、開口数ＮＡＨ
より大きいところでは急激に波面収差が増加するため、
これが絞り効果を有することとなり、絞り１７の開口数
を変えなくても第２光ディスクを再生することが可能と
なる。すなわち、本実施の形態においては、絞り１７の
開口数を変更する特別な手段を必要とせずに複数の光デ
ィスクを１つの集光光学系で再生することができる。

【００５５】さらに、本実施の形態を、ｔ１＝０．６ｍ
ｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）
＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１としたと
き、第１光ディスクと第２光ディスクとを１つの集光光
学系で再生するには、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜
１．１×（ＮＡ２）の条件を満たすことが好ましい。

【００５６】この下限を越すとサイドローブが大きくな
り情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λとＮ
Ａ２において想定される回折限界スポット径以上に絞ら
れすぎる。

【００５７】また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１
の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２
光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドロ
ーブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光デ
ィスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き
起こす。

【００５８】さらに、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２光束
の位相と光軸からＮＡＬまでの第１光束の位相との位相
のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑ×λ＜Δ
＜５×λ／８＋ｑ×λ （但しｑは、整数）の位相差の
条件を満たすことが好ましい。上限および下限を越す
と、第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりす
ぎ、しかも、サイドローブ比（サイドローブ強度／ビー
ムスポットの中心強度）が大きくなる。

【００５９】また、屈折率ｎの平行平板である位相調整
素子１６２に、光軸方向の長さをＥの段差部（本実施の
形態では凹部）を設けたときの位相差Δは、 Δ＝（ｎ−１）Ｅ で表される。但し、長さＥは、位相調整素子１６２の厚
さが薄くなる場合を負、厚くなる場合を正とし、また、
位相差Δは、位相がすすむことを負、位相が遅れること
を正とする。

【００６０】従って、位相調整素子１６２の段差（光軸
方向の厚さ）として、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏ
ｓθ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃ
ｏｓθ′−１）以下の段差の条件を満足することが好ま
しい。この範囲をはずれると、第２光ディスク再生時の
スポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比
が大きくなる。

【００６１】上述した位相差の条件および段差の条件に
おいて、上限および下限で「＋ｑ×λ」が加えられてい
るのは、位相を「＋ｑ×λ」分ずらしたとしても、波面
収差図でみると「＋ｑ×λ」に相当する波面収差が発生
するが、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と
等価として考えることができるために、スポット形状
（点像振幅分布）が変化しない。

【００６２】さらに、上述した位相差の条件および段差
の条件において｜ｑ｜≦３０を満足することが好まし
い。この｜ｑ｜の上限を越えると、半導体レーザの波長
のバラツキ・波長変動（±５ｎｍ程）により、スポット
形状を安定させることが難しい。

【００６３】以上の説明においては、光ディスクの再生
について説明したが、これに限られず、光ディスクの情
報記録面への情報の記録にも本実施の形態を適用でき
る。

【００６４】また、位相調整素子１６２として光源側の
面に凹部を設けたが、凸部を設けてもよく、光ディスク
側の面に設けてもよいことは言うまでもない。さらに、
本実施の形態では、位相差を与えるために、位相調整素
子１６２として平行平板に凹部を設けたが、これに限ら
れず、ＮＡＬ〜ＮＡＨに相当する位置の屈折率が異なる
平行平板を用いてもよく、また、平行平板に基材（平行
平板）の屈折率（ｎ）とは異なる屈折率（ｎ′）の材料
をコーティング等によりつけてもよい（この場合の位相
差は、Δ＝（ｎ′−１）Ｅとなる）。この場合、上述し
た位相差の条件および段差の条件のｎはｎ′に置き換え
る。

【００６５】また、本実施の形態では、コリメータレン
ズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６１を
用いたが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散
光が直接または発散光の発散度合を減じるレンズを介し
た発散光が、入射するような対物レンズや、光源からの
光束を収れん光に変更するカップリングレンズを用い、
その収れん光が入射するような対物レンズに適用しても
よい。

【００６６】また、本実施の形態では、位相調整素子１
６２の凹部の境界に段差を設けたが、例えば所定の曲率
半径の面で接続させてもよい。また、本実施の形態で
は、位相調整素子１６２にリング状の凹部を１つ設ける
ことにより、光束を第１光束〜第３光束に分けたが、こ
れに限られず、少なくとも３つ以上の分割面で構成すれ
ばよい。

【００６７】また、本実施の形態では、１つの光源を用
いて複数の光ディスクの再生を行うようにしたが、再生
する光ディスク毎に複数の光源を用いてもよい。この場
合、位相差の条件は、３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ
２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）となり
段差の条件は、（３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））
／（ｎ−１）以上、（１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ
２））／（ｎ−１）となり（但しλ２は、第２光ディス
クを再生する光源の波長）、また、｜ｑ｜≦４０を満足
することが好ましい。

【００６８】また、本実施の形態では、光源側から位相
調整素子１６２を見たときに、凹部を光軸と同心円状の
リング状で設けたが、これに限られず、途切れたリング
状で設けてもよい。また、本実施の形態は回転対称の位
相調整素子１６２として効果を説明したが、光ピックア
ップ装置に用いられる集光光学系に用いられる光源は必
ずしも回転対称でなく、半導体レーザは回転非対称の発
光特性をもち、また、光情報記録媒体がＤＶＤやＣＤな
どの光ディスクの場合、情報はピットとして記録されて
おり、ピットに平行な方向と直交する方向とでは非対称
である。特にピットに平行な方向に関してサイドローブ
が大きくなるとジッターが悪化する。従って、ジッター
方向に本実施の形態のような位相の制御を行うことで目
的は適成可能となる。また、光源として非点収差のある
半導体レーザを用いる場合、それを打ち消すために、光
学面を回転非対称にする公知の技術と組み合わせてもよ
い。

【００６９】また、本実施の形態では位相調整素子１６
２の凹部はパワーを有していないが、パワーをもたせる
ようにしてもよい。

【００７０】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態について説明する。第１の実施の形態においては位
相調整素子１６２を設けることにより第２光束の位相を
ずらしたが、第２の実施の形態では対物レンズ１６にそ
の機能を持たせたものである。なお、特に断らない限り
第２の実施の形態は第１の実施の形態と同じ符号を用い
ている。

【００７１】図５は、第２の実施の形態の光ピックアッ
プ装置の概略構成図である。なお、第２の実施の形態
は、第１の実施の形態の光ピックアップ装置の位相調整
素子１６２の機能を対物レンズ１６に持たせたものであ
るので、光ピックアップ装置の説明は省略する。

【００７２】図６は、対物レンズ１６を模式的に示した
断面図（ａ）および対物レンズ１６を光源側から見た正
面図（ｂ）である。なお、一点鎖線は光軸を示してい
る。

【００７３】対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１お
よび光ディスク２０側の屈折面Ｓ２はともに非球面形状
を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。本実施の
形態においては、第２光束の位相を、第１光束および第
３光束の位相とずらすために、対物レンズ１６の光源側
の屈折面Ｓ１には、光軸と同心状に複数（本実施の形態
では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から
構成し、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設けて、
それぞれの分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を形成している。この
分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３のうち第２分割面Ｓｄ２を第１の
実施形態における位相調整素子１６２の機能をもたせ
る。この対物レンズ１６において、上述した第１の実施
の形態と同様に、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１を通過す
る光束（第１光束）は第１光ディスクに記録された情報
の再生および第２光ディスクに記録された情報の再生に
利用し、第１分割面Ｓｄ１より外側の第３分割面Ｓｄ３
を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクに記
録された情報の再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１と第３
分割面Ｓｄ３に挟まれた第２分割面Ｓｄ２を通過する光
束（第２光束）の位相を、第１光束および第３光束の位
相とずらし、主に第２光ディスクに記録された情報の再
生に利用するような形状となっている。これにより、光
源からの光を光量損失をおさえつつ、１つの集光光学系
で複数（本実施の形態では２つ）の光ディスクの再生が
可能となる。しかも、この場合第２光ディスクの再生時
には第３光束の大部分は不要光であるが、この不要光が
第２光ディスクの再生には利用されないので、絞り１７
を第１光ディスクの再生に必要な開口数にしておくだけ
で、絞り１７の開口数を変える手段を何ら必要とせずに
再生することができる。

【００７４】次に、本実施形態を、対物レンズ１６で光
ディスクの透明基板を介したときの波面収差図である図
７に基づいて詳述する。図７（ａ）は、第１光ディスク
の透明基板（厚さｔ１）を介したときの波面収差図であ
り、図７（ｂ）は、第２の光ディスクの透明基板（厚さ
ｔ２）を介したときの波面収差図であり、図７（ｃ）
は、第２の光ディスクの透明基板を介したときの波面収
差と等価な波面収差図である。

【００７５】上述したように、本実施の形態の対物レン
ズ１６は、所定の倍率（本実施の形態では倍率ｍ＝０）
で厚さｔ１の透明基板を介したときの波面収差は図７
（ａ）に示すように、光軸（横軸において左端）からＮ
ＡＬまでの第１分割面Ｓｄ１を通過した第１光束と、Ｎ
ＡＨからＮＡ１までの第３分割面Ｓｄ３を通過した第３
光束による波面収差は、０．０５λｒｍｓ以下となって
いる。また、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２分割面Ｓｄ２
を通過した第２光束は、本実施の形態においては第２分
割面Ｓｄ２を凸に設けたため、第１光束および第３光束
に比べ位相が遅れるために、波面収差が発生している
が、第１光ディスクの再生には大きな影響はない。

【００７６】また、この対物レンズ１６を厚さｔ２の透
明基板を介したときの波面収差は図７（ｂ）に示すよう
になる。この波面収差図をみると、波面収差が大きく発
生し、第２の光ディスクを再生することができないよう
に思われる。しかしながら、第１の実施の形態の説明中
および後段において述べるように、発生した「＋ｑ×
λ」に相当する波面収差は、「＋ｑ×λ」に相当する波
面収差がない場合と等価として考えることができるた
め、スポット形状（点像振幅分布）の観点から見た波面
収差図は図７（ｃ）のようになる。この収差図からも明
らかなように、第２光束の位相をずらすことにより、ス
ポット形状（等価な波面収差図）としては第２光ディス
クの再生に何ら問題がない。また、図７（ｃ）からわか
るように、開口数ＮＡＨより大きいところでは急激に波
面収差が増加するため、これが絞り効果を有することと
なり、絞り１７の開口数を変えなくても第２光ディスク
を再生することが可能となる。

【００７７】このような集光光学系（本実施の形態おい
ては対物レンズ１６）を用いると、透明基板の厚さが異
なる複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生するこ
とが可能となり、また、任意に面を設定できることによ
り、第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２を大き
くすることができる。また、光軸近傍の光束（第１光
束）を複数の光ディスクの再生に利用することで、光源
からの光束の光量損失が少なくなる。しかも、第２光デ
ィスク再生時には、ビームスポットのサイドローブを減
少させ、ビーム強度の強い核を形成し、正確な情報が得
られる。さらに、絞り１７の開口数を変更する特別な手
段を必要とせずに複数の光ディスクを１つの集光光学系
で再生することができる。

【００７８】ところで、このような対物レンズ１６の設
計方法について説明する。対物レンズ１６を設計するに
際しては、先ず、透明基板の厚さがｔ１の第１光ディス
クに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ
以下となるように第１屈折面Ｓ１の非球面と第２屈折面
Ｓ２を設計する。この第１屈折面Ｓ１の非球面の一部で
ある第２光ディスクの必要開口数ＮＡ２近傍であるＮＡ
Ｌ〜ＮＡＨに相当する位置を、光軸方向にシフトさせた
面を設計し、これら非球面とシフトさせた面とを合成す
る。

【００７９】この対物レンズ１６の設計方法によると、
光軸を含む第１分割面Ｓｄ１と第２分割面Ｓｄ２と第３
分割面Ｓｄ３とは同じ非球面形状となり、複数の光ディ
スクを再生できる１つの対物レンズ１６を設計するに際
して、設計を容易とすることができる。

【００８０】本実施の形態において非球面の式は、

【００８１】

【数１】

【００８２】に基づくものとする。但し、Ｘは光軸方向
の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正と
し、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係
数、Ｐｊは非球面のべき数（但し、Ｐｊ≧３）である。
なお、本発明には、上式以外の他の非球面の式を用いて
もよい。なお、非球面形状から非球面の式を求める際に
は、上式を用い、Ｐｊを３≦Ｐｊ≦１０の自然数とし、
Κ＝０として求める。

【００８３】さらに、本実施の形態を、ｔ１＝０．６ｍ
ｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ（光源の波長）
＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．４１としたと
き、第１光ディスクと第２光ディスクとを１つの集光光
学系（対物レンズ１６）で再生するには、０．８５×
（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２）の条件を満た
すことが好ましい。

【００８４】この下限を越すとサイドローブが大きくな
り情報の正確な再生ができず、上限を越すと波長λとＮ
Ａ２において想定される回折限界スポット径以上に絞ら
れすぎる。

【００８５】また、０．０１＜ＮＡＨ−ＮＡＬ＜０．１
の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２
光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドロ
ーブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光デ
ィスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き
起こす。

【００８６】さらに、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２光束
の位相と光軸からＮＡＬまでの第１光束の位相との位相
のずれである位相差をΔとすると、λ／８＋ｑ×λ＜Δ
＜５×λ／８＋ｑ×λ（但しｑは、整数）の位相差の条
件を満たすことが好ましい。上限および下限を越すと、
第２光ディスク再生時のスポット径が小さくなりすぎ、
しかも、サイドローブ比が大きくなる。

【００８７】また、屈折率ｎの対物レンズ１６に、光軸
方向の長さをＥの段差部（本実施の形態では第２分割面
の凸）を設けたときの位相差Δは、 Δ＝（ｎ×ｃｏｓθ′−１）Ｅ で近似される。但し、長さＥは、対物レンズ１６の厚さ
が薄くなく場合を負、厚くなる場合を正とし、また、位
相差Δは、位相がすすむことを負、位相が遅れることを
正とし、θ′は、第２分割面Ｓｄ２で屈折後の光線直進
したとして光軸と交わる角度とする。

【００８８】従って、第２分割面Ｓｄ２の段差（光軸方
向にシフトする量）として、（λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ
×ｃｏｓθ′−１）以上、（５×λ／８＋ｑ×λ）／
（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下の段差の条件を満足するこ
とが好ましい。この範囲をはずれると、第２光ディスク
再生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイド
ローブ比が大きくなる。

【００８９】上述した位相差の条件および段差の条件に
おいて、上限および下限で「＋ｑ×λ」が加えられてい
るのは、位相を「＋ｑ×λ」分ずらしたとしても、波面
収差図でみると「＋ｑ×λ」に相当する波面収差が発生
するが、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がない場合と
等価として考えることができるために、スポット形状
（点像振幅分布）が変化しない。

【００９０】さらに、上述した位相差の条件および段差
の条件において｜ｑ｜≦３０を満足することが好まし
い。この｜ｑ｜の上限を越えると、半導体レーザの波長
のバラツキ・波長変動（±５ｎｍ程）により、スポット
形状を安定させることが難しい。

【００９１】以上の説明においては、光ディスクの再生
について説明したが、これに限られず、光ディスクの情
報記録面への情報の記録にも本実施の形態を適用でき
る。

【００９２】また、位相をずらすために第２分割面Ｓｄ
２を凸形状としたが、凹形状でもよく、光ディスク側の
面に設けてもよいことは言うまでもない。また、他の集
光光学系の素子、例えばコリメータレンズ１３に設けて
もよい。さらに、本実施の形態では、位相差を与えるた
めに、第２分割面Ｓｄ２を光軸方向にシフトさせたが、
これに限られず、ＮＡＬ〜ＮＡＨに相当する位置に対物
レンズ１６の屈折率（ｎ）とは異なる屈折率（ｎ′）の
材料をコーティング等によりつけてもよい（この場合の
位相差は、Δ＝（ｎ′×ｃｏｓθ′−１）Ｅとなる）。
この場合、上述した位相差の条件および段差の条件のｎ
はｎ′に置き換える。

【００９３】また、本実施の形態では、コリメータレン
ズ１３を用いた、いわゆる無限系の対物レンズ１６１を
用いたが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散
光が直接または発散光の発散度合を減じるレンズを介し
た発散光が、入射するような対物レンズや、光源からの
光束を収れん光に変更するカップリングレンズを用い、
その収れん光が入射するような対物レンズに適用しても
よい。

【００９４】また、本実施の形態では、分割面Ｓｄ１〜
Ｓｄ３の境界に段差を設けたが、例えば所定の曲率半径
の面で接続させてもよい。また、本実施の形態では、第
１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の３つの分割面で構
成したが、これに限られず、少なくとも３つ以上の分割
面で構成すればよい。また、本実施の形態では、光源側
から見たときに、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心円状の
リング形状で設けたが、これに限られず、途切れたリン
グ形状で設けてもよい。また、本実施の形態は回転対称
の位相調整素子１６２として効果を説明したが、光ピッ
クアップ装置に用いられる集光光学系に用いられる光源
は必ずしも回転対称でなく、半導体レーザは回転非対称
の発光特性をもち、また、光情報記録媒体がＤＶＤやＣ
Ｄなどの光ディスクの場合、情報はピットとして記録さ
れており、ピットに平行な方向と直交する方向とでは非
対称である。特にピットに平行な方向に関してサイドロ
ーブが大きくなるとジッターが悪化する。従って、ジッ
ター方向に本実施の形態のような位相の制御を行うこと
で目的は適成可能となる。また、光源として非点収差の
ある半導体レーザを用いる場合、それを打ち消すため
に、光学面を回転非対称にする公知の技術と組み合わせ
てもよい。

【００９５】また、本実施の形態では第２分割面Ｓｄ２
は、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３とおなじ
非球面であるが、これを異ならせてもよい。

【００９６】（第３の実施の形態）次に、第３の実施の
形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である
図８に基づいて説明する。上述した第２の実施の形態で
は光ピックアップ装置１０として１つの光源１１を用い
た実施の形態であったが、本実施の形態は再生する光デ
ィスク毎に複数の光源を用いた光ピックアップ装置１０
である。なお、特に断らない限り上述した第２の実施の
形態と同じなので説明を省略する。

【００９７】本実施の形態においては、第１光ディスク
の再生時には第１光源である第１半導体レーザ１１１
（波長λ１＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と、第２光ディ
スクの再生時には第２光源である第２半導体レーザ１１
２（波長λ２＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ）とを有してい
る。また、合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１か
ら出射された光束と第２半導体レーザ１１２から出射さ
れた光束とを合成することが可能な手段であって、両光
束を１つの集光光学系を介して光ディスク２０に集光さ
せるために、同一光路となす手段である。

【００９８】このような光ピックアップ装置１０の集光
光学系の１つである対物レンズ１６に、第２の実施の形
態に記載したような対物レンズ１６を用いる。すなわ
ち、対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１および光デ
ィスク２０側の屈折面Ｓ２はともに非球面形状を呈した
正の屈折力を有した凸レンズであり、光源側の屈折面Ｓ
１は、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の
第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成し、分割
面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設ける。そして、第１
分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３は、第１光源１１
１から出射して第１光ディスクに集光させた光束の最良
波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような非球面で
形成する。また、第２分割面Ｓｄ２は、第１分割面Ｓｄ
１および第３分割面Ｓｄ３と同じ非球面を、第１光束お
よび第３光束と位相がずれるように、光軸方向にシフト
させる。

【００９９】本実施の形態では２つの光源１１１，１１
２を用いているので、以下の好ましい範囲が上述した第
２の実施の形態と異なる。

【０１００】すなわち、ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．
２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ１＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜
λ２＜８７０ｎｍ、０．４０＜ＮＡ２＜０．５１とした
とき、０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ
２）の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと
サイドローブが大きくなり情報の正確な再生ができず、
上限を越すと波長λとＮＡ２において想定される回折限
界スポット径以上に絞られすぎる。

【０１０１】また、０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１
の条件を満たすことが好ましい。この下限を越すと第２
光ディスクの再生時のスポット形状が悪化し、サイドロ
ーブ・スポット径が大きくなり、上限を越すと第１光デ
ィスクの再生時のスポット形状が乱れ、光量低下を引き
起こす。

【０１０２】さらに、ＮＡＬからＮＡＨまでの第２光束
の位相と光軸からＮＡＬまでの第１光束の位相との位相
のずれである位相差をΔとすると、３×（λ２）／１６
＋ｑ×（λ２）＜Δ＜１１×（λ２）／１６＋ｑ×（λ
２）（但し、ｑは整数）の位相差の条件を満たすことが
好ましい。上限および下限を越すと、第２光ディスク再
生時のスポット径が小さくなりすぎ、しかも、サイドロ
ーブ比が大きくなる。

【０１０３】また、屈折率ｎの対物レンズ１６に、光軸
方向の長さをＥの段差部（本実施の形態では第２分割面
の凸）を設けたときの位相差Δは、 Δ＝（ｎ×ｃｏｓθ′−１）Ｅ で近似される。但し、長さＥは、対物レンズ１６の厚さ
が薄くなく場合を負、厚くなる場合を正とし、また、位
相差Δは、位相がすすむことを負、位相が遅れることを
正とし、θ′は、第２分割面Ｓｄ２で屈折後の光線直進
したとして光軸と交わる角度とする。

【０１０４】従って、第２分割面Ｓｄ２の段差（光軸方
向にシフトする量）として、（３×（λ２）／１６＋ｑ
×（λ２））／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、（１１×
（λ２）／１６＋ｑ×（λ２））／（ｎ×ｃｏｓθ′−
１）以下である段差の条件を満足することが好ましい。
この範囲をはずれると、第２光ディスク再生時のスポッ
ト径が小さくなりすぎ、しかも、サイドローブ比が大き
くなる。

【０１０５】なお、上述した位相差の条件および段差の
条件において、上限および下限で「＋ｑ×λ」が加えら
れているのは、位相を「＋ｑ×λ」分ずらしたとして
も、波面収差図でみると「＋ｑ×λ」に相当する波面収
差が発生するが、「＋ｑ×λ」に相当する波面収差がな
い場合と等価として考えることができるために、スポッ
ト形状（点像振幅分布）が変化しない。

【０１０６】さらに、上述した位相差の条件および段差
の条件において｜ｑ｜≦４０を満足することが好まし
い。この｜ｑ｜の上限を越えると、半導体レーザの波長
のバラツキ・波長変動（±５ｎｍ程）により、スポット
形状を安定させることが難しい。

【０１０７】なお、上述した第２の実施の形態と同様
に、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を対物レンズ１６の屈折面Ｓ
１に設けること、無限系の対物レンズを用いること。分
割面に段差を設けること、分割面の数、第２分割面の面
形状など、本実施の形態に記載した内容に限られるもの
ではない。

【０１０８】また、本実施の形態では、第１光源１１１
と第２光源１１２とｗ合成手段１９により合成するよう
にしたが、これに限られず、図１に示した光ピックアッ
プ装置において光源１１を第１光源１１１と第２光源１
１２とに切り替わるようにしてもよい。

【０１０９】

【実施例】以下の実施例においては、第１光ディスクと
してＤＶＤ（透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、必要な
開口数ＮＡ１＝０．６０（λ＝６３５ｎｍ）を用い、第
２光ディスクとしてＣＤ（透明基板の厚さｔ２＝１．２
ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．３７６（λ＝６３５ｎ
ｍ）あるいはＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ））を
用いることにする。なお、以下の対物レンズ１６の例に
おいては、コリメータレンズ１３は、設計を最適にする
ことにより対物レンズ１６へは略無収差の平行光束を入
射させることができるため、以下の例においては略無収
差の平行光束を出射できるコリメータレンズ１３を使用
することを前提として、対物レンズ１６へ光束が入射し
て以降の構成を示す。また、対物レンズ１６の光源側の
配置される絞りを第１面として、ここから順に第ｉ番目
のレンズ面の曲率半径をｒｉ、ＤＶＤ再生時の第ｉ番目
の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離をｄｉ（ＣＤ再生
時は、ｄｉ′に記載がある場合はその数値に変わり、記
載がない場合はｄｉと同じである）、その間隔のレーザ
ー光源の光束の波長での屈折率をｎｉで表している。ま
た、光学面に非球面を用いた場合は、上述した非球面の
式に基づくものとする。

【０１１０】（実施例１）実施例１は、上述した第２の
実施の形態の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載す
る対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割
面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．２５０〜１．４００の
範囲）を凸状に０．３μｍ光源側にシフトさせた対物レ
ンズ１６に本発明を適用した例である。

【０１１１】表２および表３に対物レンズの光学データ
を示す。

【０１１２】

【表２】

【０１１３】

【表３】

【０１１４】この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板
を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得
られたときの集光スポットの相対強度分布図を図９
（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生
時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポット
の相対強度分布図を図９（ｂ）に示す。

【０１１５】（実施例２）実施例２は、上述した第２の
実施の形態の１光源の光ピックアップ装置１０に搭載す
る対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割
面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．２５０〜１．４００の
範囲）を凸状に１．６μｍ光源側にシフトさせた対物レ
ンズ１６に本発明を適用した例である。

【０１１６】表４および表５に対物レンズの光学データ
を示す。

【０１１７】

【表４】

【０１１８】

【表５】

【０１１９】この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板
を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得
られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１０
（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生
時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポット
の相対強度分布図を図１０（ｂ）に示す。

【０１２０】（実施例３）実施例３は、上述した第３の
実施の形態の２光源の光ピックアップ装置１０に搭載す
る対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割
面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．４００〜１．５５０の
範囲）を凸状に０．５μｍ光源側にシフトさせた対物レ
ンズ１６に本発明を適用した例である。

【０１２１】表６および表７に対物レンズの光学データ
を示す。

【０１２２】

【表６】

【０１２３】

【表７】

【０１２４】この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板
を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得
られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１１
（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生
時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポット
の相対強度分布図を図１１（ｂ）に示す。

【０１２５】（実施例４）実施例４は、上述した第３の
実施の形態の２光源の光ピックアップ装置１０に搭載す
る対物レンズ１６であって、第１屈折面Ｓ１の第２分割
面Ｓｄ２（光軸からの高さが１．４００〜１．５５０の
範囲）を凹状に１．１μｍ光ディスク側にシフトさせた
対物レンズ１６に本発明を適用した例である。

【０１２６】表８および表９に対物レンズの光学データ
を示す。

【０１２７】

【表８】

【０１２８】

【表９】

【０１２９】この対物レンズを用い厚さｔ１の透明基板
を介したとき（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得
られたときの集光スポットの相対強度分布図を図１２
（ａ）に、厚さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生
時）の最良スポット形状が得られたときの集光スポット
の相対強度分布図を図１２（ｂ）に示す。

【０１３０】（実施例５）実施例５は、上述した第１の
実施の形態の位相調整素子１６２を設けた実施例であ
る。位相調整素子１６２は、屈折率ｎ＝１．５１４５５
の厚さ１．５ｍｍの平板に、光源側の面であって光軸か
らの高さが１．２５０〜１．４００の範囲にリング状の
凸部を設けたものである。この凸部は、ＴｉＯ₂（屈折
率ｎ′＝２．２）を厚さ０．１３μｍコートしたもので
ある。

【０１３１】表１０および表１１に光学データを示す。

【０１３２】

【表１０】

【０１３３】

【表１１】

【０１３４】これを用い厚さｔ１の透明基板を介したと
き（ＤＶＤ再生時）の最良スポット形状が得られたとき
の集光スポットの相対強度分布図を図１３（ａ）に、厚
さｔ２の透明基板を介したとき（ＣＤ再生時）の最良ス
ポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分
布図を図１３（ｂ）に示す。

【０１３５】以上、実施例１〜実施例５によると、ＤＶ
ＤとＣＤの２つの光ディスクに記録された光情報が良好
に再生できた。また、実施例３，４においては、ＣＤ−
Ｒも良好に再生できた。

【０１３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明において
は、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を再生で
き、低コストかつ複雑化しないで実現でき、さらに、高
ＮＡの光情報記録媒体にも対応できる。さらに、本発明
では、球面収差にとらわれることなく、位相をずらすこ
とにより、複数の光情報記録媒体の再生を１つの集光光
学系で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ピックアップ装置の概略構成図である。

【図２】対物レンズ単体でみたときの球面収差図および
波面収差図である。

【図３】対物レンズおよび位相調整素子を模式的に示し
た断面図（ａ）および位相調整素子を光源側から見た正
面図（ｂ）である。

【図４】対物レンズと位相調整素子で光ディスクの透明
基板を介したときの波面収差図である。

【図５】第２の実施の形態の光ピックアップ装置の概略
構成図である。

【図６】第２の実施の形態の対物レンズを模式的に示し
た断面図（ａ）および対物レンズを光源側から見た正面
図（ｂ）である。

【図７】第２の実施の形態の対物レンズで光ディスクの
透明基板を介したときの波面収差図である。

【図８】第３の実施の形態の光ピックアップ装置の概略
構成図である。

【図９】実施例１の対物レンズを用いて最良のスポット
形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図で
ある。

【図１０】実施例２の対物レンズを用いて最良のスポッ
ト形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図
である。

【図１１】実施例３の対物レンズを用いて最良のスポッ
ト形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図
である。

【図１２】実施例４の対物レンズを用いて最良のスポッ
ト形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図
である。

【図１３】実施例５を用いて最良のスポット形状が得ら
れたときの集光スポットの相対強度分布図である。

【符号の説明】

１０ 光ピックアップ装置 １１ 半導体レーザ（光源） １３ コリメータレンズ １６，１６１ 対物レンズ １７ 絞り ２０ 光情報記録媒体（光ディスク） ２１ 透明基板 ２２ 情報記録面 Ｓ１，Ｓ２ 屈折面 Ｓｄ１〜Ｓｄ３ 分割面 １１１ 第１光源（第１半導体レーザ） １１２ 第２光源（第２半導体レーザ） １６２ 位相調整素子

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの波面の位相がそろっている光
   束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介し
   て情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録また
   は情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置に
   おいて、 厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚
   さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光
   情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上
   に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能な
   ように、 前記集光光学系の出射側の開口数ＮＡＬからＮＡＨのリ
   ング状の範囲の領域を通過する光束の波面の位相を他の
   部分の位相とずらすための位相差調整面を、前記集光光
   学系を構成する光学素子の少なくとも１面に設け、 前記集光光学系を、開口数ＮＡＬからＮＡＨのリング状
   の範囲の領域を除いて所定の倍率で厚さｔ１の透明基板
   を介したとき、波面収差のｒｍｓ値が最小となるように
   構成するとともに、 第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録また
   は情報記録面上の情報の再生時に、透明基板の厚さｔ１
   とｔ２との差により発生する波面収差を開口数ＮＡＬか
   らＮＡＨの範囲において減じたことを特徴とする光ピッ
   クアップ装置。
2. 【請求項２】 光源からの波面の位相がそろっている光
   束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介し
   て情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録また
   は情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置に
   おいて、 厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚
   さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光
   情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上
   に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能な
   ように、 前記集光光学系は、 光軸近傍の第１光束を、第１光情報記録媒体および第２
   光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録または情
   報録面上の情報の再生に利用し、 前記第１光束より外側の第３光束を主に第１光情報記録
   媒体の情報記録面上への情報の記録または情報録面上の
   情報の再生に利用し、 前記第１光束と前記第３光束との間の第２光束の位相
   を、前記第１光束および前記第３光束の位相とずらし、
   主に第２光情報記録媒体の情報記録面上への情報の記録
   または情報録面上の情報の再生に利用するような機能を
   有することを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 前記集光光学系は、厚さｔ１の透明基板
   を介した際に、第１光束と第３光束による最良波面収差
   が０．０５λｒｍｓ以下（但し、λは光源の波長）であ
   ることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装
   置。
4. 【請求項４】 光源からの光束を集光光学系により光情
   報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光し、情
   報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再
   生する光ピックアップ装置において、 厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚
   さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光
   情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上
   に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能な
   ように、 前記集光光学系は、所定の倍率で所定の厚さの透明基板
   を介した際には、幾何光学的にほぼ球面収差が無収差で
   あるとともに、光軸と直交する方向の一部において光軸
   近傍の位相に対して位相差が設けられていることを特徴
   とする光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 前記位相をずらす機能を前記集光光学系
   の対物レンズに設けたことを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
6. 【請求項６】 光源からの波面の位相がそろっている光
   束を集光光学系により光情報記録媒体の透明基板を介し
   て情報記録面に集光し、情報記録面上に情報を記録また
   は情報記録面上の情報を再生する光ピックアップ装置に
   おいて、 厚さｔ１の透明基板を有する第１光情報記録媒体と、厚
   さｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光
   情報記録媒体の２種類の光情報記録媒体の情報記録面上
   に情報を記録または情報記録面上の情報を再生が可能な
   ように、 前記集光光学系は、 前記対物レンズ単体で見たとき、厚さｔ１の透明基板を
   介したときの最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であ
   る前記対物レンズと、 光スポットとして集光する光束のうち一部の光束の位相
   を、光軸近傍の光束の位相に対してずらす位相調整素子
   と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 【請求項７】 前記集光光学系は、第１光情報記録媒体
   の情報記録面への情報の記録または情報記録面の情報を
   再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体
   側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記
   録面への情報の記録または情報記録面の情報を再生する
   ために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要
   開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）とすると、 開口数がＮＡ２の近傍の光束の位相をずらすことを特徴
   とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光ピックア
   ップ装置。
8. 【請求項８】 位相をずらす光束のうち光軸に近い光線
   が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数
   をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学
   系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、 ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ
   （光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．
   ４１のとき、 ０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２） であることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアッ
   プ装置。
9. 【請求項９】 位相をずらす光束のうち光軸に近い光線
   が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数
   をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前記集光光学
   系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとすると、 ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ
   （光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜（ＮＡ２）＜
   ０．４１のとき、 ０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１ であることを特徴とする請求項７または８に記載の光ピ
   ックアップ装置。
10. 【請求項１０】 ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位相と
    光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれである
    位相差をΔとすると、 λ／８＋ｑ×λ＜Δ＜５×λ／８＋ｑ×λ （但しｑ
    は、整数） であることを特徴とする請求項８または９に記載の光ピ
    ックアップ装置。
11. 【請求項１１】 ｜ｑ｜≦３０であることを特徴とする
    請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
12. 【請求項１２】 前記光源は、第１光情報記録媒体の情
    報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再
    生を行う第１光源（波長λ１）と、第２光情報記録媒体
    の情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報
    を再生を行う第２光源（波長λ２、λ２＞λ１）を有す
    ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載
    の光ピックアップ装置。
13. 【請求項１３】 第１光情報記録媒体の情報記録面への
    情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必
    要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数を
    ＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記
    録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記
    集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２
    （但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）、位相をずらす光束のうち光
    軸に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒
    体側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する
    前記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨと
    すると、 ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ
    １＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．
    ４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、 ０．８５×（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１×（ＮＡ２） であることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックア
    ップ装置。
14. 【請求項１４】 第１光情報記録媒体の情報記録面への
    情報の記録または情報記録面の情報を再生するために必
    要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数を
    ＮＡ１、第２光情報記録媒体の情報記録面への情報の記
    録または情報記録面の情報を再生するために必要な前記
    集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ２
    （但し、ＮＡ２＜ＮＡ１）位相をずらす光束のうち光軸
    に近い光線が通過する前記集光光学系の光情報記録媒体
    側の開口数をＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する前
    記集光光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡＨとす
    ると、 ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ
    １＜６７０ｎｍ、７４０ｎｍ＜λ２＜８７０ｎｍ、０．
    ４０＜ＮＡ２＜０．５１のとき、 ０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１ であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の
    光ピックアップ装置。
15. 【請求項１５】 ＮＡＬからＮＡＨまでの光束の位相と
    光軸からＮＡＬまでの光束の位相との位相のずれである
    位相差をΔとすると、 ３×（λ２）／１６＋ｑ×（λ２）＜Δ＜１１×（λ
    ２）／１６＋ｑ×（λ２） 但し、ｑは整数であることを特徴とする請求項１３また
    は１４に記載の光ピックアップ装置。
16. 【請求項１６】 ｜ｑ｜≦４０であることを特徴とする
    請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
17. 【請求項１７】 少なくとも一方の面に光軸と同心状に
    複数に分割された光軸を含む第１分割面、前記第１分割
    面より外側の第３分割面、および、前記第１分割面と前
    記第３分割面とに挟まれた第２分割面の複数の分割面を
    有するとともに、前記第２分割面は、光軸を含む第１分
    割面と前記第３分割面とを内挿した面を、光軸方向にシ
    フトさせた面であることを特徴とする対物レンズ。
18. 【請求項１８】 前記第１分割面と前記第３分割面と前
    記内挿した面とを通過する光束は、所定の倍率で所定の
    厚さの透明基板を介したときの最良波面収差が０．０５
    λｒｍｓ以下となることを特徴とする請求項１７に記載
    の対物レンズ。
19. 【請求項１９】 少なくとも一方の面を、光軸を含む第
    １分割面と、前記第１分割面より外側の第２分割面と、
    第２分割面より外側の第３分割面とで構成し、 前記第２分割面を光軸方向にシフトさせると、第１分割
    面、第２分割面、および第３分割面がなめらかな面とな
    ることを特徴とする対物レンズ。
20. 【請求項２０】 前記第２分割面をシフトさせたとき
    に、所定の倍率で所定の厚さの透明基板を介した最良波
    面収差が０．０５λｒｍｓ以下となることを特徴とする
    請求項１９に記載の対物レンズ。
21. 【請求項２１】 前記第１分割面および第３分割面を通
    過する光束は、所定の倍率で所定の厚さの透明基板を介
    したときに、最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下とな
    ることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１つに
    記載の対物レンズ。
22. 【請求項２２】 波長λの光源から出射した光束を光情
    報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に、集光させ
    る対物レンズにおいて、 前記対物レンズの少なくとも一方の屈折面に、 （λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、
    （５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下
    の段差を第２分割面として光軸と同心状に設けたことを
    特徴とする対物レンズ。但し、λは使用される光源の波
    長、ｑは整数、ｎは対物レンズの屈折率、θ′は第２分
    割面で屈折後の光線が光軸と交わる角度。
23. 【請求項２３】 前記対物レンズは、厚さｔ１の透明基
    板を有する第１光情報記録媒体と、厚さｔ２（但し、ｔ
    ２≠ｔ１）の透明基板を有する第２光情報記録媒体の２
    種類の光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録また
    は情報記録面上の情報を再生を行うことが可能であり、 第１光情報記録媒体の情報記録面への情報の記録または
    情報記録面の情報を再生すために必要な前記集光光学系
    の光情報記録媒体側の必要開口数をＮＡ１、第２光情報
    記録媒体の情報記録面への情報の記録または情報記録面
    の情報を再生するために必要な前記集光光学系の光情報
    記録媒体側の必要開口数をＮＡ２（但し、ＮＡ２＜ＮＡ
    １）とすると、 前記第２分割面は前記開口数がＮＡ２の近傍に設けるこ
    とを特徴とする請求項１７〜２２のいずれか１つに記載
    の対物レンズ。
24. 【請求項２４】 前記第２分割面を通過する光束のうち
    光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口数を
    ＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録媒体
    側の開口数をＮＡＨとすると、 ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ
    （光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．
    ４１のとき、 ０．８５（ＮＡ２）＜ＮＡＬ＜１．１（ＮＡ２） であることを特徴とする請求項２３に記載の対物レン
    ズ。
25. 【請求項２５】 前記第２分割面を通過する光束のうち
    光軸に近い光束が通過する光情報記録媒体側の開口数を
    ＮＡＬ、光軸から離れた光線が通過する光情報記録媒体
    側の開口数をＮＡＨとすると、 ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝１．２ｍｍ、６１０ｎｍ＜λ
    （光源の波長）＜６７０ｎｍ、０．３２＜ＮＡ２＜０．
    ４１のとき、 ０．０１＜ＮＡＬ−ＮＡＨ＜０．１ であることを特徴とする請求項２３または２４に記載の
    対物レンズ。
26. 【請求項２６】 第２分割面を通過する光束の位相と第
    １分割面および第３分割面を通過する光束の位相との位
    相のずれである位相差をΔとすると、 λ／８＋ｑλ＜Δ＜５λ／８＋ｑλ （但しｑは、整
    数） であることを特徴とする請求項２４または２５に記載の
    対物レンズ。
27. 【請求項２７】 波長λの光源から出射した光束を光情
    報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に、集光させ
    る対物レンズにおいて、 前記対物レンズの少なくとも一方の屈折面に、 （λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以上、
    （５×λ／８＋ｑ×λ）／（ｎ×ｃｏｓθ′−１）以下
    の段差を第２分割面として光軸と同心状に設けたことを
    特徴とする対物レンズ。但し、λは使用される光源の波
    長、ｑは整数、ｎは対物レンズの屈折率、θ′は第２分
    割面で屈折後の光線が光軸と交わる角度。
28. 【請求項２８】 ｜ｑ｜≦３０であることを特徴とする
    請求項２６または２７に記載の対物レンズ。
29. 【請求項２９】 光情報記録媒体に、波長λの光源から
    出射した光束を集光させる対物レンズの設計方法におい
    て、 所定の倍率で所定の厚さの透明基盤の光情報記録媒体に
    集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下
    となるように非球面を設計し、 前記非球面を光軸方向にシフトさせた面を設計し、 前記非球面とシフトさせた面とを合成することにより、
    前記対物レンズの少なくとも１つの屈折面を設計するこ
    とを特徴とする対物レンズの設計方法。