(57)【要約】【課題】温度特性及び波長特性を共に向上することができ、より容易に製造できる光ピックアップ光学系を提供する。【解決手段】開口数０．８５以上のプラスティック製の対物レンズ１７と、カップリングレンズ１４と、対物レンズ１７とカップリングレンズ１４との間に配設される位相補正素子１５と、を有し、対物レンズ１７と位相補正素子１５には、一方の面に、同心の大きさの異なる複数の輪帯からなる輪帯構造が形成されており、輪帯構造の隣り合う輪帯間には段差が形成されており、対物レンズ１７の段差は、対物レンズ１７を透過する光束に、周囲の温度の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させる段差量を有し、位相補正素子１５の段差は、位相補正素子１５を透過する光束に、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させる段差量を有するように構成した。【選択図】図５
2010040073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源からの光束を光情報記録媒体に集光する光ピックアップ光学系であって、
開口数０．８５以上のプラスティック製の対物レンズと、
前記レーザ光源からの光束の発散角を調整するカップリングレンズと、
前記対物レンズと前記カップリングレンズとの間に配設される位相補正素子と、
を有し、
前記対物レンズと前記位相補正素子とは、少なくとも一方の面に、同心の大きさの異なる複数の輪帯からなる輪帯構造が形成されており、
前記輪帯構造の隣り合う前記輪帯間には段差が形成されており、
前記対物レンズに形成された前記段差は、前記対物レンズを透過する光束に、周囲の温度の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させる段差量を有し、
前記位相補正素子に形成された前記段差は、前記位相補正素子を透過する光束に、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させる段差量を有する光ピックアップ光学系。
【請求項２】
前記カップリングレンズはプラスティック製であり、前記位相補正素子はガラス製である請求項１に記載の光ピックアップ光学系。
【請求項３】
前記対物レンズに形成された前記輪帯構造は、前記対物レンズの径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、前記対物レンズのレンズ厚みが薄くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、前記対物レンズのレンズ厚みが厚くなるように形成されている請求項１又は２に記載の光ピックアップ光学系。
【請求項４】
前記位相補正素子に形成された前記輪帯構造は、前記位相補正素子の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、前記位相補正素子の厚みが厚くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、前記位相補性素子の厚みが薄くなるように形成されている請求項１乃至３の何れか一項に記載の光ピックアップ光学系。
【請求項５】
前記位相補正素子に形成された前記輪帯構造は、前記位相補正素子の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、前記位相補正素子の厚みが厚くなるように形成されている請求項１乃至３の何れか一項に記載の光ピックアップ光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ光学系に関し、特に、温度変化及び波長変化に伴う性能劣化を抑制する光ピックアップ光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）に用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）は０．８５であり、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などの従来の光ディスク（光情報記録媒体）に用いられる対物レンズの開口数より大きい。そのため、温度変化や波長変化に伴って収差が増大しやすく、光スポットが劣化しやすい。
【０００３】
一般に、ガラス材料の温度変化に伴う屈折率の変化量は、１×１０−６（１／℃）のオーダーである。これに対し、プラスティック材料の温度変化に伴う屈折率の変化量は、１×１０−４（１／℃）のオーダーである。したがって、プラスティック材料の温度変化に伴う屈折率の変化量は、ガラス材料に比べて、１０倍から１００倍大きい。そのため、一般に、ＢＤ専用の対物レンズは、温度変化時に屈折率変化及び形状変化の小さいガラス材料が用いられる。
【０００４】
しかし、一般に、プラスティック材料の方がガラス材料より、生産性、コスト、軽量化の点で優れている。そのため、プラスティック材料により形成したレンズの温度特性の向上が強く望まれている。
【０００５】
また、光ピックアップ光学系では、レーザ光源の個体差による波長ばらつきやモードホップ現象による波長変化によって、フォーカス位置ズレや収差が発生してしまう。
【０００６】
そこで、特許文献１には、カップリングレンズの表面に輪帯構造を設けて、波長変化によって発生する収差の低減を図っている。特許文献１に記載の輪帯構造は回折現象を生じさせるものではなく、位相差を発生させるものである。
【特許文献１】特開２００４−１８５７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本願発明者は、鋭意検討の結果、特許文献１に記載の技術のように、カップリングレンズの表面に波長ズレに基づく収差を低減させる輪帯構造を形成し、対物レンズの表面に温度変化に基づく収差を低減させる輪帯構造を形成しても、光ピックアップ光学系の波長特性及び温度特性を向上することができないことを見出した。
【０００８】
図１５に、プラスティック製の対物レンズの表面に、温度変化によって生じる波面収差を補正する輪帯構造を形成した場合における温度特性と波長特性を示す。図１５において、縦軸が波面収差を示し、横軸が規格化光線高さを示す。規格化光線高さとは、対物レンズの有効径によって規格化した、光軸からの光線の高さである。図１５（ａ）は、当該対物レンズの温度が設計温度から３０℃上昇した場合に発生する波面収差を示す。図１５（ｂ）は、波長が設計波長から１ｎｍ長くなった場合に発生する波面収差を示す。図１５（ａ）に示すように、当該対物レンズは、温度変化によって生じる収差を補正することができる。一方、図１５（ｂ）に示すように、当該対物レンズは、波長変化によって生じる収差を大きくしてしまう。
【０００９】
また、図１６に、図１５の対物レンズに、波長変化によって生じる波面収差を補正する輪帯構造を形成したプラスティック製のカップリングレンズを組み合わせた場合における温度特性と波長特性を示す。図１６において、縦軸が波面収差を示し、横軸が規格化光線高さを示す。図１６（ａ）は、当該対物レンズ及び当該カップリングレンズの温度が設計温度から３０℃上昇した場合に発生する波面収差を示す。図１６（ｂ）は、波長が設計波長から１ｎｍ長くなった場合に発生する波面収差を示す。図１６（ｂ）に示すように、当該対物レンズに当該カップリングレンズを組み合わせることにより、波長変化によって生じる収差を補正することができる。しかし、一方で、図１６（ａ）に示すように、温度変化によって生じる波面収差を補正する輪帯段差を有する対物レンズと、波長変化によって生じる波面収差を補正する輪帯段差を有するカップリングレンズとを組み合わせると、温度特性が劣化してしまう。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、温度特性及び波長特性を共に向上することができ、より容易に製造できる光ピックアップ光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかるピックアップ光学系は、レーザ光源からの光束を光情報記録媒体に集光する光ピックアップ光学系である。また、本発明にかかるピックアップ光学系は、開口数０．８５以上のプラスティック製の対物レンズと、前記レーザ光源からの光束の発散角を調整するカップリングレンズと、前記対物レンズと前記カップリングレンズとの間に配設される位相補正素子と、を有する。また、前記対物レンズと前記位相補正素子とは、少なくとも一方の面に、同心の大きさの異なる複数の輪帯からなる輪帯構造が形成されており、前記輪帯構造の隣り合う前記輪帯間には段差が形成されている。また、前記対物レンズ形成された前記段差は、前記対物レンズを透過する光束に、周囲の温度の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させる段差量を有している。また、前記位相補正素子に形成された前記段差は、前記位相補正素子を透過する光束に、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させる段差量を有するものである。
【００１２】
本発明においては、対物レンズの少なくとも一方の面に形成された輪帯構造により、対物レンズを透過する光束に、周囲の温度の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させることができる。さらに、位相補正素子の少なくとも一方の面に輪帯構造により、位相補正素子を透過する光束に、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させることができる。したがって、対物レンズに形成した輪帯構造により温度特性の向上を図ることができ、位相補正素子に形成した輪帯構造により波長特性の向上を図ることができる。また、対物レンズに温度特性を向上させる輪帯構造を形成し、カップリングレンズに波長特性を向上させる輪帯構造を形成した場合、温度特性が劣化してしまうが、本発明では、温度特性を犠牲にすることなく、温度特性及び波長特性共に向上させることができる。
また、対物レンズがプラスティック製であるため、より容易に製造できる。
【００１３】
また、前記カップリングレンズはプラスティック製であり、前記位相補正素子はガラス製であることが好ましい。
カップリングレンズがプラスティック製であると、周囲温度が変化した場合に、周囲温度の変化によってカップリングレンズにおいて発生する収差が、周囲温度の変化によって対物レンズにおいて発生する収差を低減することができる。
また、位相補正素子がガラス製であると、周囲温度の変化によって位相補正素子において発生する収差が小さいため、光ピックアップ光学系の温度特性を劣化することがない。
【００１４】
また、前記対物レンズに形成された前記輪帯構造は、前記対物レンズの径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、前記対物レンズのレンズ厚みが薄くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、前記対物レンズのレンズ厚みが厚くなるように形成されていることが好ましい。
これにより、温度変化に起因する収差を対物レンズに形成した輪帯構造によって補正する性能を保ちつつ、対物レンズに形成する輪帯数を最小限に抑えることができる。
【００１５】
さらに、また、前記位相補正素子に形成された前記輪帯構造は、前記位相補正素子の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、前記位相補正素子の厚みが厚くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、前記位相補性素子の厚みが薄くなるように形成されていることが好ましい。
一般に、温度変化に起因する収差を対物レンズの輪帯構造によって補正する場合に、当該対物レンズの輪帯構造による補正量を大きくすると、対物レンズに形成する輪帯構造全体の段差量が増加する。これにより、対物レンズに形成した輪帯構造によって、波長変化によって生じる波面収差が増大してしまう。ここで、位相補正素子に、位相補正素子の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子の厚みが厚くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、位相補性素子の厚みが薄くなるように、輪帯構造を形成すると、温度変化に起因する収差を対物レンズの輪帯構造によって補正する場合に、当該対物レンズの輪帯構造による補正量を大きくすることによって悪化した波長特性を補償することができる。
【００１６】
また、位相補正素子に形成された前記輪帯構造は、前記位相補正素子の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、前記位相補正素子の厚みが厚くなるように形成されていることが好ましい。
温度変化に起因する収差を対物レンズの輪帯構造によって補正する補正量が大きくない場合には、位相補正素子に、位相補正素子の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子の厚みが厚くなるように、輪帯構造を形成することにより、波長変化に起因する収差を位相補正素子に形成した輪帯構造によって補正する性能を保ちつつ、位相補正素子に形成する輪帯数を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、温度特性及び波長特性を共に向上することができ、より容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
まず、本発明における輪帯構造による波面収差、球面収差の補正原理について説明する。
図１に、本実施形態にかかる対物レンズ１７の一例を示す。図１に示すように、本実施形態にかかる対物レンズ１７の少なくとも一方の表面には、同心の大きさの異なる複数の輪帯からなる輪帯構造が形成されている。また、本実施形態にかかる位相補正素子１５の少なくとも一方の表面には、同様の輪帯構造が形成されている。
そして、各輪帯構造の隣り合う輪帯間には段差が形成されている。この段差により、隣り合う輪帯のそれぞれの輪帯を透過する光束間に位相差が生じる。
【００１９】
図２（ａ）に、隣り合う輪帯間の段差部分を拡大した断面図を示す。図２（ａ）では、紙面向かって左側の輪帯より右側の輪帯の方が低くなっており、当該輪帯間に段差量ｄを有する段差が形成されている。また、紙面下側のハッチングが付された部分の屈折率をＮ１、紙面上側の部分の屈折率をＮ０とする。また、左側の輪帯を透過する光束を光束Ａとし、右側の輪帯を透過する光束を光束Ｂとする。また、光束Ａ及び光束Ｂの波長をλとする。このとき、当該段差により光束Ａと光束Ｂとの間に発生する波面収差をＯＰＤ（Ａ−Ｂ）は、以下の数式（１）で表される。
【数１】
2010040073.tif 000003
【００２０】
また、図２（ｂ）に、波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分と段差量ｄとの関係を表すグラフを示す。図２（ｂ）において、縦軸が波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分を示し、横軸が段差量ｄを示す。なお、波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分の波長λの整数倍分のズレは、当該ズレがない場合と同等である。そのため、図２（ｂ）において、波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分を、−０．５λから０．５λまでの範囲で示している。また、図２において、実線（状態１）は、設計状態における波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分を示し、破線（状態２）は、周囲温度や光束の波長などの周辺環境が変化した場合における波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分を示す。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、設計状態において発生する波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分と、周辺環境が変化した場合に発生する波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）とは異なっている。また、図２（ｂ）に示すように、ｄ＝ｄ１のとき、設計状態における波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分は０であるのに対し、周辺環境が変化した場合におけるＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分は、δＷとなっている。換言すれば、設計状態では波面収差を発生させず、周辺環境が変化した場合にのみ波面収差を発生させる段差量ｄがｄ１であることを示している。本発明では、設計状態では波面収差を発生させず、周辺環境が変化した場合にのみ、周辺環境の変化によって発生する波面収差を相殺する波面収差を発生させる段差量ｄを選ぶことにより、周辺環境の変化による収差の劣化の防止を図る。
【００２２】
図３に、温度変化又は波長変化によって生じる波面収差と、輪帯構造によって補正された波面収差とを示す。図３において、縦軸が波面収差を示し、横軸が光軸を中心とする光束径方向の半径位置を示している。また、図３において、破線が、温度変化又は波長変化によって生じる波面収差を示し、太い実線が、輪帯構造によって補正された波面収差を示し、細い実線が、輪帯構造によって発生させる波面収差を示している。
図３に示すように、輪帯構造によって階段状の波面収差を発生することにより、温度変化又は波長変化によって生じる球面収差を低減することができる。具体的には、例えば、半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のぞれぞれの位置において、温度変化又は波長変化によって生じる球面収差を低減するために必要なδＷを発生させる段差量ｄを有する段差を光学素子の表面に形成する。換言すれば、温度変化又は波長変化によって生じる球面収差を低減する波面収差δＷを発生させ、且つ、設計状態において波面収差を発生させない段差量ｄを有する輪帯構造を光学素子の表面に形成することにより、光ピックアップ光学系１の温度特性又は波長特性を向上することができる。
【００２３】
図４に、波長変化によって生じるフォーカス位置ズレによって発生する波面収差と、輪帯構造によって補正された波面収差とを示す。図４において、縦軸が波面収差を示し、横軸が光軸を中心とする光束径方向の半径位置を示している。また、図４において、破線が、波長変化に伴うフォーカス位置ズレによって発生する波面収差を示し、太い実線が、輪帯構造によって補正された波面収差を示し、細い実線が、輪帯構造によって発生させる波面収差を示している。
図４に示すように、輪帯構造によって階段状の波面収差を発生することにより、波長変化に伴うフォーカス位置ズレによって発生する波面収差を低減することができる。具体的には、例えば、半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のぞれぞれの位置において、波長変化に伴うフォーカス位置ズレによって発生する波面収差を低減するために必要なδＷを発生させる段差量ｄを有する段差を光学素子の表面に形成する。換言すれば、波長変化に伴うフォーカス位置ズレによって発生する波面収差を低減する波面収差δＷを発生させ、且つ、設計状態において波面収差を発生させない段差量ｄを有する輪帯構造を光学素子の表面に形成することにより、光ピックアップ光学系１の波長特性を向上することができる。
【００２４】
本発明にかかる実施形態では、対物レンズ１７の一方の表面に、図３に示すように、温度変化によって生じる球面収差を低減する波面収差を発生させる輪帯構造を形成する。また、位相補正素子１５の一方の表面に、図３に示すように、波長変化によって生じる球面収差を低減する波面収差を発生させるとともに、図４に示すように、波長変化に伴うフォーカス位置ズレによって発生する波面収差を低減する輪帯構造を形成する。これにより、光ピックアップ光学系１の温度特性及び波長特性を共に向上することができる。
上述のように、対物レンズの一方の表面に温度補正用の輪帯構造を形成し、カップリングレンズの一方の表面に波長補正用の輪帯構造を形成すると、光ピックアップ光学系の温度特性が劣化してしまう。しかし、本実施形態にかかる光ピックアップ光学系１では、対物レンズの一方の表面に温度補正用の輪帯構造を形成し、位相補正素子の一方の表面に波長補正用の輪帯構造を形成するため、光ピックアップ光学系１の温度特性及び波長特性を共に向上させることができる。
【００２５】
また、本実施形態にかかる位相補正素子１５は、ガラス製である。これにより、温度変化によって、位相補正素子１５の表面に形成した輪帯構造によって生じる波面収差を小さくすることができる。したがって、位相補正素子１５に輪帯構造を形成しても、温度変化によって生じる球面収差の劣化を助長しない。そのため、光ピックアップ光学系１の温度特性を劣化させない。
【００２６】
また、本実施形態にかかるカップリングレンズ１４は、プラスティック製である。これにより、温度変化によって対物レンズにおいて発生する球面収差を低減することができる。具体的には、温度が上昇した場合、プラスティックの屈折率は小さくなる。そのため、対物レンズ１７の屈折力は小さくなる。したがって、温度が上昇した場合、プラスティック製である対物レンズ１７において、球面収差がプラス方向に発生する。一方、カップリングレンズ１４から出射される光束は温度上昇前に比べてより発散した光束となる。そして、発散した光束が対物レンズ１７に入射すると、対物レンズ１７において、球面収差がマイナス方向に発生する。したがって、カップリングレンズ１４を温度変化による屈折率変化の大きいプラスティックにより形成することにより、対物レンズ１７において温度変化によって発生する球面収差を相殺することができる。
カップリングレンズがガラス製である場合、温度変化による屈折率変化量は小さい。また、カップリングレンズがガラス製である場合、温度が上昇すると、屈折率が増加する場合もある。したがって、カップリングレンズがガラス製である場合、カップリングレンズの出射光束の発散度合いが温度変化によって変化する量は小さい。そのため、当該光束が対物レンズに入射した場合に、対物レンズで発生する球面収差も小さくなる。そのため、カップリングレンズがガラス製である場合、プラスティック製の対物レンズにおいて温度変化によって発生する球面収差の相殺効果は小さくなってしまう。
【００２７】
次に、本実施の形態にかかる光ピックアップ光学系１について説明する。図５は、本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ光学系１の一例を示したものである。光ピックアップ光学系１は、レーザ光源１１（レーザ光源）、ビームスプリッタ１２、１／４波長板１３、カップリングレンズ１４、位相補正素子１５、絞り１６、対物レンズ１７、光検出器１８等を備えている。なお、本実施形態では、光ディスク１９（光情報記録媒体）としてＢＤ（ブルーレイ）を用いた。
【００２８】
レーザ光源１１は、４００ｎｍ程度の光束を出射する青紫色半導体レーザ等を備えている。
【００２９】
レーザ光源１１から出射されたレーザ光（光束）の光路上にビームスプリッタ１２が設けられている。また、ビームスプリッタ１２より出射したレーザ光の光路上に、１／４波長板１３が設けられている。そして、レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ１２及び１／４波長板１３を透過することにより、円偏光に変換される。
【００３０】
１／４波長板１３から出射されたレーザ光の光路上にカップリングレンズ１４が設けられている。カップリングレンズ１４は、１／４波長板１３から出射されたレーザ光を発散光から略平行光に変換する。また、カップリングレンズ１４は、プラスティック素材から形成されている。
【００３１】
カップリングレンズ１４から出射されたレーザ光の光路上に位相補正素子１５が設けられている。位相補正素子１５の側面図を図６（ａ）に示す。図６（ａ）に示すように、位相補正素子１５の少なくとも一方の面には、位相補正素子１５の光軸を同心とする大きさの異なる複数の輪帯からなる輪帯構造が形成されている。
また、輪帯構造の隣り合う輪帯間には段差が形成されている。換言すれば、位相補正素子１５の少なくとも一方の面は、複数の段差により、位相補正素子１５の光軸を同心とする複数の輪帯領域に分割されている。また、位相補正素子１５は、ガラス素材から形成されている。
【００３２】
そして、位相補正素子１５に形成された段差の段差量は、通常時（レーザ光の波長が変化していない場合）に透過したレーザ光の位相が隣接する輪帯領域相互に波長単位で異なるように設定されている。即ち、位相補正素子１５に形成された段差の段差量は、通常時のレーザ光の波長の略整数倍となっている。また、位相補正素子１５に形成された段差は、当該位相補正素子１５を透過する光束に、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長の変化によって発生する球面収差、及びレーザ光の波長の変化に伴うフォーカス位置ズレによって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させる段差量を有している。したがって、位相補正素子１５は、カップリングレンズ１４から出射されたレーザ光に、レーザ光の波長の変化によって発生する球面収差、及びレーザ光の波長の変化に伴うフォーカス位置ズレによって発生する波面収差を低減するような位相差を与えて、出射する。
【００３３】
位相補正素子１５から出射されたレーザ光の光路上に絞り１６が設けられている。また絞り１６を透過したレーザ光の光路上に対物レンズ１７が設けられている。
対物レンズ１７は、入射された光を光ディスク（ＢＤ）１９の情報記録面に回折限界近くまで集光させる機能を有する。対物レンズ１７は、さらに、光ディスク１９の情報記録面で反射されたレーザ光を光検出器１８に導く機能も有する。
対物レンズ１７の側面図を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）に示すように、対物レンズ１７の少なくとも一方の面には、対物レンズ１７の光軸を同心とする大きさの異なる複数の輪帯からなる輪帯構造が形成されている。
また、輪帯構造の隣り合う輪帯間には段差が形成されている。換言すれば、対物レンズ１７の少なくとも一方の面は、複数の段差により、対物レンズ１７の光軸を同心とする複数の輪帯領域に分割されている。また、対物レンズ１７は、プラスティック素材から形成されている。
【００３４】
そして、対物レンズ１７に形成された複数の段差の段差量は、通常時（周囲温度が変化していない場合）に透過したレーザ光の位相が隣接する輪帯領域相互に波長単位で異なるように設定されている。即ち、対物レンズ１７に形成された段差の段差量は、通常時のレーザ光の波長の略整数倍となっている。また、対物レンズ１７に形成された複数の段差は、対物レンズ１７を透過する光束に、周囲の温度の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させる段差量を有する。したがって、対物レンズ１７は、絞り１６を通過したレーザ光に、周囲の温度の変化によって発生する球面収差を低減するような位相差を与えて、出射する。
【００３５】
フォーカスサーボ時、及びトラッキングサーボ時には、対物レンズ１７が図示されないアクチュエータにより動作する。
【００３６】
次に、レーザ光源１１から出射されたレーザ光が光ディスク１９の情報記録面で反射され光検出器１８に検出されるまでの挙動について説明する。レーザ光源１１から出射されたレーザ光はビームスプリッタ１２及び１／４波長板１３を透過してカップリングレンズ１４に入射する。
【００３７】
カップリングレンズ１４は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を発散光から略平行光に変換する。
【００３８】
カップリングレンズ１４を透過したレーザ光は、位相補正素子１５に入射される。ここで、本実施の形態においては、レーザ光の波長が変化した場合、この位相補正素子１５に設けられた複数の段差は、レーザ光の波長の変化によって発生する収差を低減するようにレーザ光の位相を補正する。
【００３９】
次いで、位相補正素子１５を透過したレーザ光は、絞り１６を通過した後、対物レンズ１７に入射される。ここで、本実施の形態においては、周囲の温度が変化した場合、この対物レンズ１７に設けられた複数の段差は、周囲の温度の変化によって発生する収差を低減するようにレーザ光の位相を補正する。そして、対物レンズ１７は、補正後のレーザ光を光ディスク１９の情報記録面に回折限界近くまで集光させる。光ディスク１９の情報記録面で反射されたレーザ光は、対物レンズ１７を介して光検出器１８に入射し、検出される。光検出器１８は、当該レーザ光を検出し、光電変換して出力信号を出力する。そして、光検出器１８の出力信号に基づいて、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、再生信号などを生成する。また、当該フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、再生信号などを用いて光ディスク１９の記録及び／又は再生を行う。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態にかかる位相補正素子１５について詳細に説明する。本実施形態では、位相補正素子１５の光ディスク１９側の面に、上述した複数の段差を設ける。そして、複数の段差の段差量は、通常時（レーザ光の波長が変化していない場合）において透過したレーザ光の位相が隣接する輪帯領域相互に波長単位で異なるように設定されている。また、位相補正素子１５の段差は、レーザ光の波長が変化した場合に、レーザ光の波長の変化によって生じる収差を低減するようにレーザ光に位相差を発生させる段差量を有する。
【００４１】
すなわち、通常時にレーザ光が位相補正素子１５に入射する場合、各輪帯領域を透過したレーザ光の位相は相互に波長の整数倍だけ異なる。従って、通常時には、異なる輪帯領域を透過したレーザ光には位相差が発生しない。そのため、位相補正素子１５に入射したレーザ光は、同一位相のまま、出射する。従って、通常時において、位相補正素子１５から出射されるレーザ光の収差は、段差が形成されていない位相補正素子から出射されるレーザ光の収差と略同じとなる。
【００４２】
他方、レーザ光の波長が変化し、波長が変化したレーザ光が位相補正素子１５に入射する場合、各輪帯領域を透過したレーザ光の位相の違いは波長の整数倍とならない。従って、波長が変化した場合には、異なる輪帯領域を透過したレーザ光に位相差が発生する。そして、本発明においては、当該位相差は、レーザ光の波長の変化によって発生する収差を低減するような大きさとなっている。そのため、レーザ光の波長が変化した場合、従来では対物レンズにより集光されるレーザ光の収差が増大してしまうが、本発明においては、位相補正素子１５の各輪帯領域を透過したレーザ光の位相差により、レーザ光の波長の変化に伴う収差の増大が抑制される。そして、対物レンズ１７より出射したレーザ光は、光ディスク１９の情報記録面に良好に集光する。
【００４３】
次に、本発明の実施の形態にかかる対物レンズ１７について詳細に説明する。本実施形態では、対物レンズ１７のレーザ光源１１側の面に、上述した複数の段差を設ける。そして、複数の段差の段差量は、通常時（周囲温度が変化していない場合）において透過したレーザ光の位相が隣接する輪帯領域相互に波長単位で異なるように設定されている。また、対物レンズ１７の段差は、周囲温度が変化した場合に周囲温度の変化によって生じる収差を低減するようにレーザ光に位相差を発生させる段差量を有する。
【００４４】
すなわち、通常時にレーザ光が対物レンズ１７に入射する場合、各輪帯領域を透過したレーザ光の位相は相互に波長の整数倍だけ異なる。従って、通常時には、異なる輪帯領域を透過したレーザ光には位相差が発生しない。そのため、対物レンズ１７に入射したレーザ光は、同一位相のまま、出射する。従って、通常時において、対物レンズ１７から出射されるレーザ光の収差は、段差が形成されていない対物レンズから出射されるレーザ光の収差と略同じとなる。
【００４５】
他方、周囲温度が変化し、波長が変化したレーザ光が対物レンズ１７に入射する場合、各輪帯領域を透過したレーザ光の位相の違いは波長の整数倍とならない。従って、波長が変化した場合には、異なる輪帯領域を透過したレーザ光に位相差が発生する。そして、本発明においては、当該位相差は、周囲温度の変化によって発生する収差を低減するような大きさとなっている。そのため、周囲温度が変化した場合、従来では対物レンズにより集光されるレーザ光の収差が増大してしまうが、本発明においては、対物レンズ１７の各輪帯領域を透過したレーザ光の位相差により、周囲温度の変化に伴う収差の増大が抑制される。そして、対物レンズ１７より出射したレーザ光は、光ディスク１９の情報記録面に良好に集光する。
【００４６】
また、図６（ｂ）に示すように、対物レンズ１７に形成された輪帯構造は、対物レンズ１７の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、対物レンズのレンズ厚みが薄くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、対物レンズのレンズ厚みが厚くなるように形成されている。換言すれば、対物レンズ１７の入射面の形状が、対物レンズ１７の中央部分において凸形状となり、当該中央部分の外側の外縁部分において凹形状となるように、対物レンズ１７の輪帯構造は形成されている。これにより、温度変化に起因する収差を対物レンズ１７に形成した輪帯構造によって補正する性能を保ちつつ、対物レンズ１７に形成する輪帯数を最小限に抑えることができる。
【００４７】
また、図６（ａ）に示すように、位相補正素子１５に形成された輪帯構造は、位相補正素子１５の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子１５の厚みが厚くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、位相補正素子１５の厚みが薄くなるように形成されている。換言すれば、位相補正素子１５の出射面の形状が、位相補正素子１５の中央部分において凹形状となり、当該中央部分の外側の外縁部分において凸形状となるように、位相補正素子１５の輪帯構造は形成されている。
一般に、温度変化に起因する収差を対物レンズ１７の輪帯構造によって補正する場合に、当該対物レンズ１７の輪帯構造による補正量を大きくすると、対物レンズ１７に形成する輪帯構造全体の段差量が増加する。これにより、対物レンズ１７に形成した輪帯構造によって、波長変化によって生じる波面収差が増大してしまう。ここで、位相補正素子１５に、位相補正素子１５の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子１５の厚みが厚くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、位相補性素子１５の厚みが薄くなるように、輪帯構造を形成すると、温度変化に起因する収差を対物レンズ１７の輪帯構造によって補正する場合に、当該対物レンズ１７の輪帯構造による補正量を大きくすることによって悪化した波長特性を補償することができる。
【００４８】
なお、図６（ｃ）に示すように、位相補正素子１５に形成された輪帯構造は、位相補正素子１５の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子１５の厚みが厚くなるように形成されてもよい。換言すれば、位相補正素子１５の出射面の形状が凹形状となるように、位相補正素子１５の輪帯構造は形成されてもよい。
温度変化に起因する収差を対物レンズ１７の輪帯構造によって補正する補正量が大きくない場合には、位相補正素子１５に、位相補正素子１５の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子１５の厚みが厚くなるように、輪帯構造を形成することにより、波長変化に起因する収差を位相補正素子１５に形成した輪帯構造によって補正する性能を保ちつつ、位相補正素子１５に形成する輪帯数を最小限に抑えることができる。
【００４９】
このように構成された本実施の形態にかかる光ピックアップ光学系１によれば、対物レンズ１７の少なくとも一方の面に形成された輪帯構造により、対物レンズ１７を透過する光束に、周囲の温度の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させることができる。さらに、位相補正素子１５の少なくとも一方の面に輪帯構造により、位相補正素子１５を透過する光束に、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長の変化によって発生する波面収差を低減するような位相差を発生させることができる。したがって、対物レンズ１７に形成した輪帯構造により温度特性の向上を図ることができ、位相補正素子１５に形成した輪帯構造により波長特性の向上を図ることができる。また、対物レンズ１７に温度特性を向上させる輪帯構造を形成し、カップリングレンズ１４に波長特性を向上させる輪帯構造を形成した場合、温度特性が劣化してしまうが、本発明では、温度特性を犠牲にすることなく、温度特性及び波長特性共に向上させることができる。
また、対物レンズ１７がプラスティック製であるため、より容易に製造できる。
【００５０】
また、カップリングレンズ１４はプラスティック製であり、位相補正素子１５はガラス製である。
カップリングレンズ１４がプラスティック製であると、周囲温度が変化した場合に、周囲温度の変化によってカップリングレンズ１４において発生する収差が、周囲温度の変化によって対物レンズ１７において発生する収差を低減することができる。
また、位相補正素子１５がガラス製であると、周囲温度の変化によって位相補正素子１５において発生する収差が小さいため、光ピックアップ光学系１の温度特性を劣化することがない。
【００５１】
また、対物レンズ１７に形成された輪帯構造は、対物レンズ１７の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、対物レンズ１７のレンズ厚みが薄くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、対物レンズ１７のレンズ厚みが厚くなるように形成されている。
これにより、温度変化に起因する収差を対物レンズ１７に形成した輪帯構造によって補正する性能を保ちつつ、対物レンズ１７に形成する輪帯数を最小限に抑えることができる。
【００５２】
さらに、また、位相補正素子１５に形成された輪帯構造は、位相補正素子１５の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子１５の厚みが厚くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、位相補性素子１５の厚みが薄くなるように形成されていることが好ましい。
一般に、温度変化に起因する収差を対物レンズ１７の輪帯構造によって補正する場合に、当該対物レンズ１７の輪帯構造による補正量を大きくすると、対物レンズ１７に形成する輪帯構造全体の段差量が増加する。これにより、対物レンズ１７に形成した輪帯構造によって、波長変化によって生じる波面収差が増大してしまう。ここで、位相補正素子１５に、位相補正素子１５の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子１５の厚みが厚くなり、且つ、さらに外縁側に向かうにつれて、位相補性素子１５の厚みが薄くなるように、輪帯構造を形成すると、温度変化に起因する収差を対物レンズ１７の輪帯構造によって補正する場合に、当該対物レンズ１７の輪帯構造による補正量を大きくすることによって悪化した波長特性を補償することができる。
【００５３】
また、位相補正素子１５に形成された輪帯構造は、位相補正素子１５の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子１５の厚みが厚くなるように形成されていてもよい。
温度変化に起因する収差を対物レンズ１７の輪帯構造によって補正する補正量が大きくない場合には、位相補正素子１５に、位相補正素子１５の径方向において光軸から外縁に向かうにつれて、位相補正素子１５の厚みが厚くなるように、輪帯構造を形成することにより、波長変化に起因する収差を位相補正素子１５に形成した輪帯構造によって補正する性能を保ちつつ、位相補正素子１５に形成する輪帯数を最小限に抑えることができる。
【００５４】
［実施例１］
次に、本発明にかかる実施例１について説明する。図７に示す表に、実施例１にかかるピックアップ光学系１の設計データを示す。図７に示す表において、面番号０、１、２、３、４、５、６、７、８、９は、それぞれ、レーザ光源１１の出射面、カップリング１４の入射面、カップリングレンズ１４の出射面、位相補正素子１５の入射面、位相補正素子１５の出射面、絞り１６の絞り面、対物レンズ１７の入射面、対物レンズ１７の出射面、光ディスク１９の保護層の面、光ディスク１９の情報記録面である。そして、図７では、各面における曲率半径Ｒ、次の面までの面間距離、材質、屈折率（設計条件）、備考を示している。
【００５５】
実施例１にかかる光ピックアップ光学系１の設計波長は４０５ｎｍ、設計温度は２５℃である。また、対物レンズ１７の焦点距離は１．４１ｍｍ、対物レンズ１７の開口数は０．８５、対物レンズ１７の入射光束径は２．４ｍｍである。また、カップリングレンズ１４の焦点距離は１５．５１ｍｍである。
【００５６】
実施例１にかかる光ピックアップ光学系１では、図７に示すように、カップリングレンズ１４をプラスティックにより形成した。また、カップリングレンズ１４の入射面は、曲率半径Ｒが８．０７４５ｍｍである単一非球面形状を有する。また、カップリングレンズ１４の出射面の曲率半径Ｒは無限大であり、略平面となっている。
【００５７】
また、実施例１にかかる光ピックアップ光学系１では、図７に示すように、位相補正素子１５をガラスにより形成した。また、位相補正素子１５の入射面は、略平面となっている。また、位相補正素子１５の出射面には、輪帯構造が形成されている。
【００５８】
また、実施例１にかかる光ピックアップ光学系１では、図７に示すように、対物レンズ１７をプラスティックにより形成した。また、対物レンズ１７の入射面は、輪帯構造が形成された非球面形状を有している。また、位相補正素子１５の出射面は、曲率半径Ｒが−１．４５１５ｍｍである単一非球面形状を有している。
【００５９】
図８に示す表に、カップリングレンズ１４の非球面係数、曲率などを示す。図８に示す係数は後述する数式（２）で用いられる。従って、実施例１にかかるカップリングレンズ１４の入射面の面形状は、図８に示す係数と数式（２）により規定される。
【数２】
2010040073.tif 000004
数式（２）において、ｈは、光軸からの光線の高さ、Ｚｊは、高さｈにおける非球面を光軸まで仮想的に延長したときの光軸との交点と接平面からの距離（サグ量）、Ｃは、非球面の光軸上での曲率、Ｋは、コーニック係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６は、それぞれ、４次から１６次までの非球面係数である。なお、Ｃ＝１／Ｒ、（Ｒは曲率半径）である。
そして、数式（２）と図８に示す係数の値とにより、実施例１にかかるカップリングレンズ１４の入射面の面形状が規定される。
【００６０】
図９に示す表に、対物レンズ１７の入射面に形成された輪帯構造の輪帯位置、段差量を示す。内側輪帯位置とは、各輪帯領域の内側の縁部の半径方向における位置である。また、外側輪帯位置とは、各輪帯領域の外側の縁部の半径方向における位置である。また、各輪帯位置は、半径方向における光軸からの位置である。
また、図１０に示す表に、対物レンズ１７の非球面係数、曲率などを示す。
図９、図１０に示すように、対物レンズ１７の入射面には、複数の輪帯が形成されており、各輪帯はそれぞれ異なる非球面形状を有している。そして、各輪帯の非球面形状は、図１０に示す各輪帯の非球面係数、曲率、コーニック係数と数式（２）により規定される。
また、対物レンズ１７の出射面は、単一の非球面形状を有している。対物レンズ１７の出射面の非球面形状は、図１０に示す出射面の非球面係数、曲率、コーニック係数と数式（２）により規定される。
【００６１】
また、対物レンズ１７の入射面に形成された輪帯構造では、第１輪帯（輪帯Ｎｏ．１）から第７輪帯（輪帯Ｎｏ．７）まで段差量が大きくなり、第７輪帯で段差量が最大となった後、第７輪帯から第１６輪帯（輪帯Ｎｏ．１６）まで減少している。なお、本実施形態において、プラスの段差量を有する段差はレーザ光源１１から光ディスク１９に向かう方向に作られ、マイナスの段差量を有する段差は光ディスク１９からレーザ光源１１に向かう方向に作られる。したがって、対物レンズ１７の入射面の形状が、対物レンズ１７の中央部分において凸形状となり、当該中央部分の外側の外縁部分において凹形状となるように、対物レンズ１７の入射面に輪帯構造が形成されている。これにより、温度変化に起因する収差を対物レンズ１７に形成した輪帯構造によって補正する性能を保ちつつ、対物レンズ１７に形成する輪帯数を最小限に抑えることができる。
【００６２】
図１１に示す表に、位相補正素子１５の出射面に形成された輪帯構造の輪帯位置と段差量とを示す。
図１１に示すように、位相補正素子１５の出射面に形成された輪帯構造では、第１輪帯（輪帯Ｎｏ．１）から第１３輪帯（輪帯Ｎｏ．１３）まで段差量が大きくなり、第１３輪帯で段差量が最大となった後、第１３輪帯から第１７輪帯（輪帯Ｎｏ．１７）まで段差量が減少している。換言すれば、位相補正素子１５の出射面の形状が、位相補正素子１５の中央部分において凹形状となり、当該中央部分の外側の外縁部分において凸形状となるように、位相補正素子１５の出射面に輪帯構造が形成されている。
【００６３】
対物レンズ１７に温度補正用の輪帯構造を形成した場合に、レーザ光の波長が変化すると、波長変化に伴うフォーカス位置ズレによって発生する波面収差の他に、対物レンズ１７に形成した輪帯構造によっても波面収差が生じる。そのため、対物レンズ１７に温度補正用の輪帯構造を形成すると、波面収差が増大してしまう。そして、位相補正素子１５の出射面の形状が、位相補正素子１５の中央部分において凹形状となり、当該中央部分の外側の外縁部分において凸形状となるように、位相補正素子１５の出射面に形成された輪帯構造により、対物レンズ１７に温度補正用の輪帯構造を形成することによって増大した波面収差を補正することができる。
【００６４】
対物レンズ１７に温度補正用の輪帯構造を形成しない場合、レーザ光の波長変化によって生じる波面収差は、フォーカス位置ズレによって発生する波面収差のみとなる。また、対物レンズ１７に形成した輪帯構造による温度補正範囲が比較的狭い場合に、レーザ光の波長が変化しても、当該輪帯構造によって発生する波面収差は比較的小さい。そのため、当該輪帯構造によって発生する波面収差よりもフォーカス位置ズレによって発生する波面収差の方が支配的となる。この場合には、第１輪帯から最外周の輪帯まで、段差量が単純に増加又は減少するように、輪帯構造が形成されてもよい。
【００６５】
また、実施例１にかかる位相補正素子１５に形成される各輪帯の面形状は平面となっているが、本発明の範囲はこれに限られない。例えば、本発明にかかる位相補正素子１５に形成される各輪帯の面形状は、球面や非球面であってもよい。位相補正素子１５に形成される各輪帯の面形状を球面や非球面とすることにより、各輪帯を透過した光束の波面収差をさらに精度良く制御することができる。
【００６６】
図１２に、設計状態において光ピックアップ光学系１で発生する波面収差を示す。図１２において、縦軸が波面収差を示し、横軸が規格化光線高さを示す。規格化光線高さとは、対物レンズ１７の有効径によって規格化した、光軸からの光線の高さである。図１２に示すように、設計状態において発生するＴＯＴＡＬ波面収差値は０．００９３λｒｍｓである。したがって、光ピックアップ光学系の波面収差量の評価指標であるマレシャル基準値０．０７λｒｍｓに比べて小さい。すなわち、設計状態において実施例１にかかる光ピックアップ光学系１で発生する波面収差値は、良好な値となっている。
【００６７】
図１３に、モードホップ現象によりレーザ光源１１の波長が設計波長４０５ｎｍから＋１ｎｍ変化した場合に発生する波面収差を示す。図１３において、縦軸が波面収差を示し、横軸が規格化光線高さを示す。また、図１３（ａ）は、実施例１にかかる位相補正素子１５を用いた場合の波面収差を示す。図１３（ｂ）は、実施例１にかかる位相補正素子１５の代わりに、輪帯構造を有さない位相補正素子を用いた場合の波面収差を示す。図１３に示す波面収差は、設計波長のフォーカス位置における波面収差であり、フォーカス位置ズレに伴う波面収差を含む。
【００６８】
図１３（ａ）に示す波面収差のＴＯＴＡＬ波面収差値は、０．０１２２λｒｍｓであり、図１３（ｂ）に示す波面収差のＴＯＴＡＬ波面収差値は、０．１０５５λｒｍｓである。なお、図１３（ａ）に示す波面収差のＴＯＴＡＬ波面収差値のうち、対物レンズ１７に温度補正用の輪帯構造を形成することによって発生する球面収差量が−０．００２１λｒｍｓであり、図１３（ｂ）に示す波面収差のＴＯＴＡＬ波面収差値のうち、対物レンズ１７に温度補正用の輪帯構造を形成することによって発生する球面収差量が０．０４９２λｒｍｓである。したがって、輪帯構造が形成された位相補正素子１５を用いることにより、対物レンズ１７に温度補正用の輪帯構造を形成することによって、レーザ光の波長が変化した場合に発生する球面収差と、レーザ光の波長変化に伴うフォーカス位置ズレによって発生する波面収差の双方が良好に補正されている。
【００６９】
また、実施例１にかかる位相補正素子１５を用いた場合、レーザ光の波長が設計波長４０５ｎｍから＋１ｎｍ変化することによって生じるフォーカス位置ズレ量は０．０１５μｍ／ｎｍである。一方、実施例１にかかる位相補正素子１５の代わりに、輪帯構造を有さない位相補正素子を用いた場合、レーザ光の波長が設計波長４０５ｎｍから＋１ｎｍ変化することによって生じるフォーカス位置ズレ量は０．２８３μｍ／ｎｍである。したがって、実施例１にかかる位相補正素子１５を用いることにより、波長変化によって生じるフォーカス位置ズレも改善されている。なお、ここでのフォーカス位置とは、波面収差量が最小となるフォーカス位置であり、近軸のフォーカス位置とは異なる。
【００７０】
また、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）における近軸色収差を計算すると、共に、約０．２２３μｍ／ｎｍであり、ほぼ同じである。したがって、位相補正素子１５に形成した輪帯構造は、近軸色収差の補正効果を有していない。即ち、位相補正素子１５に形成した輪帯構造は、回折構造ではない。
なお、レーザ光の波長が設計波長４０５ｎｍから＋１ｎｍ変化した場合における、カップリングレンズ１４及び対物レンズ１７に用いたプラスティックの屈折率変化量Δｎ／Δλは−１．５４×１０−４であり、位相補正素子１５に用いたガラスの屈折率変化量Δｎ／Δλは−３．４０×１０−６であり、光ディスク１９の保護層に用いたプラスティックの屈折率変化量Δｎ／Δλは−４．１４×１０−４である。
【００７１】
図１４に、光ピックアップ光学系１の使用温度が設計温度より＋３０℃変化した場合に、光ピックアップ光学系１において発生する波面収差を示す。図１４において、縦軸が波面収差を示し、横軸が規格化光線高さを示す。また、図１４（ａ）は、実施例１にかかる位相補正素子１５を用いた場合の波面収差を示す。図１４（ｂ）は、実施例１にかかる位相補正素子１５の代わりに、プラスティック製の位相補正素子を用いた場合の波面収差を示す。
図１４（ａ）に示す波面収差のＴＯＴＡＬ波面収差値は、０．０１４３λｒｍｓであり、図１４（ｂ）に示す波面収差のＴＯＴＡＬ波面収差値は、０．０８８７λｒｍｓである。したがって、ガラス製の位相補正素子１５を用いることにより、温度変化によって位相補正素子１５において発生する波面収差を低減することができる。なお、温度が＋１℃変化した場合における、カップリングレンズ１４及び対物レンズ１７及び図１４（ｂ）の位相補正素子に用いたプラスティックの屈折率変化量Δｎ／ΔＴは−１．００×１０−４であり、位相補正素子１５に用いたガラスの屈折率変化量Δｎ／ΔＴは−３．５０×１０−６であり、光ディスク１９の保護層に用いたプラスティックの屈折率変化量Δｎ／ΔＴは−１．００×１０−４である。
【００７２】
また、実施例１にかかる光ピックアップ光学系１において、プラスティック製のカップリングレンズ１４の代わりに、ガラス製のカップリングレンズを用いた場合、温度が設計温度から＋３０℃変化することによって生じる波面収差のＴＯＴＡＬ波面収差値は、０．０２３９λｒｍｓである。一方、図１４（ｂ）に示すように、プラスティック製のカップリングレンズ１４を用いる場合、温度が設計温度から＋３０℃変化することによって生じる波面収差のＴＯＴＡＬ波面収差値は、０．０１４３λｒｍｓである。したがって、プラスティック製のカップリングレンズ１４の代わりに、ガラス製のカップリングレンズを用いると、温度特性が悪化してしまう。すなわち、プラスティック製のカップリングレンズ１４を用いた方が温度変化によって発生する収差を補正するのに好ましい。なお、温度が＋１℃変化した場合における、カップリングレンズに用いたガラスの屈折率変化量Δｎ／ΔＴは−１．００×１０−６である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施形態にかかる対物レンズの一例を示す斜視図である。
【図２】隣り合う輪帯間の段差部分を拡大した断面図（図２（ａ））、波面収差ＯＰＤ（Ａ−Ｂ）の位相成分と段差量ｄとの関係を表すグラフ（図２（ｂ））である。
【図３】温度変化又は波長変化によって生じる波面収差と、輪帯構造によって補正された波面収差とを示すグラフである。
【図４】波長変化によって生じるフォーカス位置ズレによって発生する波面収差と、輪帯構造によって補正された波面収差とを示すグラフである。
【図５】本実施形態にかかる光ピックアップ光学系１の一例を示す図である。
【図６】本実施形態にかかる位相補正素子の一例を示す側面図（図６（ａ））、本実施形態にかかる対物レンズを示す側面図（図６（ｃ））、本実施形態にかかる位相補正素子の一例を示す側面図（図６（ｃ））である。
【図７】実施例１にかかるピックアップ光学系の設計データを示す表である。
【図８】実施例１にかかるカップリングレンズの非球面係数、曲率などを示す表である。
【図９】実施例１にかかる対物レンズの入射面の輪帯位置、段差量を示す表である。
【図１０】実施例１にかかる対物レンズの非球面係数、曲率などを示す表である。
【図１１】実施例１にかかる位相補正素子の出射面に形成された輪帯構造の輪帯位置と段差量とを示す表である。
【図１２】設計状態において光ピックアップ光学系で発生する波面収差を示すグラフである。
【図１３】実施例１にかかる位相補正素子を用いた場合に、波長が設計波長から＋１ｎｍ変化することによって発生する波面収差を示すグラフ（図１３（ａ））、輪帯構造を有さない位相補正素子を用いた場合に、波長が設計波長から＋１ｎｍ変化することによって発生する波面収差を示すグラフ（図１３（ｂ））である。
【図１４】実施例１にかかる位相補正素子を用いた場合に、温度が設計温度から＋３０℃変化することによって発生する波面収差を示すグラフ（図１４（ａ））、プラスティック製の位相補正素子を用いた場合に、温度が設計温度から＋３０℃変化することによって発生する波面収差を示すグラフ（図１４（ｂ））である。
【図１５】温度変化によって生じる波面収差を補正する輪帯構造を形成したプラスティック製の対物レンズの温度特性を示すグラフ（図１５（ａ））、温度変化によって生じる波面収差を補正する輪帯構造を形成したプラスティック製の対物レンズの波長特性を示すグラフ（図１５（ｂ））である。
【図１６】温度変化によって生じる波面収差を補正する輪帯構造を形成したプラスティック製の対物レンズに、波長変化によって生じる波面収差を補正する輪帯構造を形成したプラスティック製のカップリングレンズを組み合わせた場合における温度特性を示すグラフ（図１６（ａ））、温度変化によって生じる波面収差を補正する輪帯構造を形成したプラスティック製の対物レンズに、波長変化によって生じる波面収差を補正する輪帯構造を形成したプラスティック製のカップリングレンズを組み合わせた場合における波長特性を示すグラフ（図１６（ｂ））である。
【符号の説明】
【００７４】
１  光ピックアップ光学系
１１  レーザ光源
１４  カップリングレンズ
１５  位相補正素子
１７  対物レンズ
１９  光ディスク（光情報記録媒体）
【図１】
2010040073.tif 000005
【図２】
2010040073.tif 000006
【図３】
2010040073.tif 000007
【図４】
2010040073.tif 000008
【図５】
2010040073.tif 000009
【図６】
2010040073.tif 000010
【図７】
2010040073.tif 000011
【図８】
2010040073.tif 000012
【図９】
2010040073.tif 000013
【図１０】
2010040073.tif 000014
【図１１】
2010040073.tif 000015
【図１２】
2010040073.tif 000016
【図１３】
2010040073.tif 000017
【図１４】
2010040073.tif 000018
【図１５】
2010040073.tif 000019
【図１６】
2010040073.tif 000020