(57)【要約】      （修正有）【課題】量産性や軽量化を向上させるために対物レンズをプラスチック製とするとともに、環境温度変化があったときにも、コマ収差の補償を実現可能とする。【解決手段】光ディスク記録再生用光ピックアップ３に用いられるプラスチック製の対物レンズ３４において、当該対物レンズを傾斜させたときに発生する３次コマ収差量を、カバー層厚さが最大とされる第０層から第ｎ層までの厚さ方向の距離をパラメータとする所定の関係式を満足させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームの入射方向に一又は複数の記録層を有する光ディスクに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、少なくとも波長λの光ビームを光ディスクの記録層上に集光するプラスチック製の対物レンズにおいて、
当該対物レンズを１ｄｅｇｒｅｅ傾斜させたときに発生する３次コマ収差量［λｒｍｓ］をレンズチルト感度とし、像高感度０のときのレンズチルト感度を正とし、温度範囲が０℃〜７０℃、光ビームの波長λの範囲が４００〜４１０ｎｍの環境における、第ｎ層での最大のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎとし、最小のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎとし、ｆを当該対物レンズの波長λに対する焦点距離［ｍｍ］とし、ΔｔＬ０−Ｌｎをカバー層厚さが最大とされる第０層から第ｎ層までの厚さ方向の距離［ｍｍ］としたとき、波長λでの開口数ＮＡが、ＮＡ＞０．８の関係を満足するとともに、全ての記録層において次式（１）及び次式（２）の関係を満足する対物レンズ。
０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（１）
−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆ  ・・・（２）
【請求項２】
当該対物レンズは、少なくとも、一又は複数の記録層を有する第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び又は再生を行う光ピックアップに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームと、上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長よりも長い第２の波長の光ビームと、上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームとを対応する光ディスクの記録層上に集光する３波長互換を有する対物レンズである請求項１記載の対物レンズ。
【請求項３】
温度が３５℃、光ビームの波長が４０５ｎｍの環境における、第ｎ層でのレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｌｎ＿ＴＹＰとしたとき、全ての記録層において次式（３）の関係を満足する請求項１又は請求項２記載の対物レンズ。
−０．０１＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ≦ΔＷＬＴ＿Ｌｎ＿ＴＹＰ≦０．０４＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（３）
【請求項４】
さらに、次式（４）及び次式（５）を満足する請求項１記載の対物レンズ。
０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．１５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（４）
−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．１５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆ  ・・・（５）
【請求項５】
当該対物レンズは、少なくとも、一又は複数の記録層を有する第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び又は再生を行う光ピックアップに、上記第２及び第３の光ディスクに対応する光ビームを集光する他の対物レンズとともに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した光ビームを上記第１の光ディスクの記録層上に集光する１波長専用の対物レンズである請求項４記載の対物レンズ。
【請求項６】
温度が３５℃、光ビームの波長が４０５ｎｍの環境における、第ｎ層でのレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｌｎ＿ＴＹＰとしたとき、全ての記録層において次式（６）の関係を満足する請求項４又は請求項５記載の対物レンズ。
−０．０１＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ≦ΔＷＬＴ＿Ｌｎ＿ＴＹＰ≦０．０４＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（６）
【請求項７】
光ビームの入射方向に一又は複数の記録層を有する光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行うために光源から出射された光ビームを光ディスクの記録層上に集光するプラスチック製の対物レンズを備え、
上記対物レンズは、当該対物レンズを１ｄｅｇｒｅｅ傾斜させたときに発生する３次コマ収差量［λｒｍｓ］をレンズチルト感度とし、像高感度０のときのレンズチルト感度を正とし、温度範囲が０℃〜７０℃、光ビームの波長λの範囲が４００〜４１０ｎｍの環境における、第ｎ層での最大のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎとし、最小のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎとし、ｆを当該対物レンズの波長λに対する焦点距離［ｍｍ］とし、ΔｔＬ０−Ｌｎをカバー層厚さが最大とされる第０層から第ｎ層までの厚さ方向の距離［ｍｍ］としたとき、波長λでの開口数ＮＡが、ＮＡ＞０．８の関係を満足するとともに、全ての記録層において次式（７）及び次式（８）の関係を満足する光ピックアップ。
０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（７）
−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆ  ・・・（８）
【請求項８】
光ビームの入射方向に一又は複数の記録層を有する光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行うために光源から出射された光ビームを光ディスクの記録層上に集光するプラスチック製の対物レンズを有する光ピックアップを備え、
上記対物レンズは、当該対物レンズを１ｄｅｇｒｅｅ傾斜させたときに発生する３次コマ収差量［λｒｍｓ］をレンズチルト感度とし、像高感度０のときのレンズチルト感度を正とし、温度範囲が０℃〜７０℃、光ビームの波長λの範囲が４００〜４１０ｎｍの環境における、第ｎ層での最大のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎとし、最小のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎとし、ｆを当該対物レンズの波長λに対する焦点距離［ｍｍ］とし、ΔｔＬ０−Ｌｎをカバー層厚さが最大とされる第０層から第ｎ層までの厚さ方向の距離［ｍｍ］としたとき、波長λでの開口数ＮＡが、ＮＡ＞０．８の関係を満足するとともに、全ての記録層において次式（９）及び次式（１０）の関係を満足する光ディスク装置。
０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（９）
−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆ  ・・・（１０）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の光記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ、光ディスク装置等に用いられる対物レンズ、並びに、これを用いた光ピックアップ及び光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、情報信号の記録媒体として、波長７８５ｎｍ程度の光ビームを用いるＣＤ（Compact Disc）や、ＣＤより高密度記録を実現した波長６６０ｎｍ程度の波長の光ビームを用いるＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等の光ディスクがある。さらに、光ディスクには、ＤＶＤより高密度記録が実現された青紫色半導体レーザによる波長４０５ｎｍ程度の光ビームを用いて信号の記録再生を行う高密度記録が可能な光ディスク（以下、「高密度記録光ディスク」という。）がある。この高密度記録光ディスクとして、例えばＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））のような、信号を記録する記録層を保護するカバー層（保護層）の厚さを薄くした構造のものが提案されている。
【０００３】
上述のＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスクに情報信号の記録を行い、あるいは光ディスクに記録された情報信号の再生を行うために光ピックアップが用いられている。かかる光ピックアップでは、全体を軽量化し、製造コストを抑制するために対物レンズをプラスチック製とすることが望まれる。プラスチック製の対物レンズは、プラスチックのガラスに比べて温度変化による屈折率変動が大きいという性質上、温度変化によって発生する球面収差が大きいという問題がある。特にＢＤ等の高密度記録光ディスクのような高ＮＡの場合、数度の温度変化で結像性能に大きく影響を及ぼす球面収差が発生してしまうこととなる。
【０００４】
従来、この温度変化によって発生する球面収差を補正する手法として、対物レンズ表面に回折構造を設け、温度変化により発生する球面収差とは逆極性の球面収差を発生させキャンセルアウトする方法が一般的に知られている。しかし、完全に温度変化により発生する球面収差を補正する為には、回折面に巨大な回折パワーを与える必要がある。これにより、回折構造を微細とする必要があり、レンズ表面に回折構造を形成することが困難であるという問題や、微細な構造を加工することによる金型の削り残りにより、良好な光利用効率を得ることが困難であるという問題があった。また、金型の複雑さから金型の利用サイクルが短くなったり、複雑な回折構造によって歩留まりが悪化したりするなど、コスト面での問題も指摘されていた。
【０００５】
その一方で、回折構造を３波長の互換に用いる対物レンズも検討されており、かかる対物レンズは、従来の対物レンズを２つ有する構成に比べて大幅なコストダウンが見込めるが、上述のようなプラスチック製とした場合の温度変化の問題が生じることとなる。すなわち、かかる対物レンズは、回折機能を３波長の互換性を確立するためにしか用いることができず、温度変化によって発生する球面収差をキャンセルできないという問題が生じることとなる。
【０００６】
このように、回折構造を有さないプラスチック製の対物レンズや、所謂３波長互換対物レンズを用いる場合には、通常上述のような温度変化により発生する球面収差を補正する手法が別途必要となる。この球面収差を補正する手法として、温度変化があった場合に、コリメータレンズを光軸方向に駆動させることによる倍率球面収差で、温度変化により発生する球面収差をキャンセルする手法がある。具体的に例えば、環境温度をモニターし、温度変化に応じてコリメータレンズを駆動し、対物レンズへの入射倍率を変動させる。これにより、対物レンズがもつ球面倍率感度に依存する球面収差を発生させ、温度変化による球面収差とキャンセルするシステムが採用されている（特許文献１参照）。
【０００７】
しかしその一方で、上述のように温度変化による球面収差補正のために、対物レンズへの入射倍率を変化させると、対物レンズをチルト（傾斜）させた場合に発生するコマ収差量が大きく変動するという問題がある。以下では、このチルトに対して発生するコマ収差の感度を表すため、対物レンズを１ｄｅｇｒｅｅ傾斜させた場合に発生する３次コマ収差量を「レンズチルト感度」という。
【０００８】
ところで、近年の光ピックアップにおいては、光ディスクの反り等に応じて発生するコマ収差をキャンセルするために、対物レンズを光ディスクの半径方向（ラジアル方向）に傾斜可能なように構成されているものもある。
【０００９】
しかし、上述のような温度変化による対物レンズの入射倍率の変化に応じて、レンズチルト感度が高すぎる状態の場合には、僅かな対物レンズの傾きで信号劣化が引き起こされやすくなる。このため、外乱に対するレンズチルト許容量が低下し、摂動に対する耐久性が低下して望ましくない。すなわち、対物レンズのチルト方向の摂動や、光ディスクの反りによるトラッキング方向の位置における光ディスクと対物レンズとの相対的な傾斜状態が変動する際にコマ収差が大きく変動するといった問題があった。
【００１０】
以上のように、プラスチック製の対物レンズを用いる場合に、レンズチルト感度の変動により、コマ収差の残留や変動により各種信号が劣化してしまうことが問題となる。これに応じて、記録再生特性の劣化を招来するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−４１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、光ピックアップを構成する対物レンズをプラスチック製とすることによる量産性や軽量化を向上させるとともに、環境温度変化があったときにも、コマ収差の補償を実現可能として良好な記録再生特性を実現する対物レンズ、並びにこれを用いた光ピックアップ及び光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するため、本発明に係る対物レンズは、光ビームの入射方向に一又は複数の記録層を有する光ディスクに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、少なくとも波長λの光ビームを光ディスクの記録層上に集光するプラスチック製の対物レンズにおいて、当該対物レンズを１ｄｅｇｒｅｅ傾斜させたときに発生する３次コマ収差量［λｒｍｓ］をレンズチルト感度とし、像高感度０のときのレンズチルト感度を正とし、温度範囲が０℃〜７０℃、光ビームの波長λの範囲が４００〜４１０ｎｍの環境における、第ｎ層での最大のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎとし、最小のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎとし、ｆを当該対物レンズの波長λに対する焦点距離［ｍｍ］とし、ΔｔＬ０−Ｌｎをカバー層厚さが最大とされる第０層から第ｎ層までの厚さ方向の距離［ｍｍ］としたとき、波長λでの開口数ＮＡが、ＮＡ＞０．８の関係を満足するとともに、全ての記録層において０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎの関係、及び−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆの関係を満足する。
【００１４】
また、本発明に光ピックアップは、光ビームの入射方向に一又は複数の記録層を有する光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行うために光源から出射された光ビームを光ディスクの記録層上に集光するプラスチック製の対物レンズを備える光ピックアップであり、この光ピックアップに用いる対物レンズとして上述したようなものを用いるものである。
【００１５】
さらに、本発明に係る光ディスク装置は、光ビームの入射方向に一又は複数の記録層を有する光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行うために光源から出射された光ビームを光ディスクの記録層上に集光するプラスチック製の対物レンズを有する光ピックアップを備える光ディスク装置であり、この光ディスク装置に用いる対物レンズとして上述したようなものを用いるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、対物レンズをプラスチック製とすることにより、量産性や軽量化を向上させるとともに、環境温度変化があったときにもコマ収差の補償を実現する。すなわち、本発明は、量産性や軽量化を実現するとともに、良好な収差補正を実現して良好な記録再生特性を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した光ディスク装置を示すブロック回路図である。
【図２】本発明を適用した光ピックアップ（第１の実施の形態）の光学系を示す光路図である。
【図３】光ピックアップを構成する対物レンズの駆動操作される３軸方向について説明するための図であり、対物レンズと光ディスクとの関係を示す模式図である。
【図４】入射倍率に対するレンズチルト感度の変動の振る舞いを説明するとともに本発明において規定されるレンズチルト感度の範囲について説明するための概念図であり、Ｌ０層における入射倍率に対するレンズチルト感度の変動を示す図である。
【図５】入射倍率に対するレンズチルト感度の変動の振る舞いを説明するとともに本発明において規定されるレンズチルト感度の範囲について説明するための概念図であり、Ｌ０層及びＬ１層における入射倍率に対するレンズチルト感度の変動を示す図である。
【図６】ガラス製の対物レンズとプラスチック製の対物レンズとの温度変化と球面収差発生量との関係を示す図である。
【図７】ガラス製の対物レンズとプラスチック製の対物レンズとの倍率特性として、入射倍率に対する発生する３次球面収差との関係を示す図である。
【図８】２層光ディスクにおける、各記録層毎の入射倍率とレンズチルト感度との関係を示す図である。
【図９】光ディスクのラジアル方向の反りと、ディスク内外周におけるレンズチルト補正を示す模式図である。
【図１０】本発明を適用した対物レンズにおけるレンズチルト感度の下限が規定される条件について説明するための図であり、入射倍率に対するレンズチルト感度の変動と、最小レンズチルト感度の最小値を示す図である。
【図１１】本発明を適用した対物レンズにおけるレンズチルト感度の下限が規定される条件について説明するための図であり、入射倍率に対するレンズチルト感度の変動と、最大レンズチルト感度の最小値と適正範囲を示す図である。
【図１２】本発明を適用した対物レンズにおける最小レンズチルト感度の上限が規定される条件について説明するための図であり、入射倍率に対するレンズチルト感度の変動と、最小レンズチルト感度の最大値と適正範囲を示す図である。
【図１３】光ピックアップに１つの対物レンズを設ける場合と、２つの対物レンズを設ける場合のコマ収差キャンセル効果の違いについて説明するための図である。（ａ）は、１つの対物レンズを設ける場合に、対物レンズに発生するコマ収差と、光ピックアップ等の傾斜調整によりこれを相殺させるために発生するコマ収差とを示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示す傾斜調整によりコマ収差が相殺された状態を示す図である。（ｃ）は、２つの対物レンズを設ける場合に、各対物レンズに発生するコマ収差と、光ピックアップ等の調整傾斜によりこのいずれかを相殺させるために発生するコマ収差とを示す図である。（ｄ）は、（ｂ）に示す傾斜調整により第２の光ディスク（ＤＶＤ）側のコマ収差が相殺された状態であるとともに第１の光ディスク（ＢＤ）側のコマ収差が増大された状態であることを示す図である。
【図１４】本発明を適用した光ピックアップの他の例として所謂２対物構成とされた例（第２の実施の形態）の光学系を示す光路図である。
【図１５】像高特性と、レンズチルト特性及びディスクチルト特性との関係を説明するための図である。（ａ）は、一般的なレンズにおける（ｂ）に示すレンズチルト特性と（ｃ）に示すディスクチルト特性とにより得られる像高特性を示す図である。（ｄ）は、（ａ）に対してレンズチルト特性を変化することにより像高特性が変化することを示す図であり、レンズチルト特性を変化させた（ｅ）に示すレンズチルト特性と、（ｆ）に示すディスクチルト特性とにより得られた像高特性を示す図である。
【図１６】レンズチルト感度を変動させることによりトータルコマ収差量が変化することを示す図であり、Ｌ０層におけるレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｌ０に対するトータルコマ収差量ＷＣｏｍａ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｌ０の変化を示す図である。
【図１７】レンズチルト感度を変動させることによりトータルコマ収差量が変化することを示す図であり、Ｌ１層におけるレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｌ１に対するトータルコマ収差量ＷＣｏｍａ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｌ１の変化を示す図である。
【図１８】誤差ＴＹＰ条件（ΔθＩＨ＝０．１、ΔθＬＴ＝０．１５）の場合のＬＣｅｎ層におけるレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎに対するＬ０層及びＬ１層のトータルコマ収差量の二乗平均値ＷＲＭＳ＿Ｌ０Ｌ１＿Ｃｏｍａ＿Ｔｏｔａｌの変化を示す図である。
【図１９】誤差ＭＡＸ条件（ΔθＩＨ＝０．１５、ΔθＬＴ＝０．１）の場合のＬＣｅｎ層におけるレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎに対するＬ０層及びＬ１層のトータルコマ収差量の二乗平均値ＷＲＭＳ＿Ｌ０Ｌ１＿Ｃｏｍａ＿Ｔｏｔａｌの変化を示す図である。
【図２０】誤差ＭＩＮ条件（ΔθＩＨ＝０．１、ΔθＬＴ＝０．２５）の場合のＬＣｅｎ層におけるレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎに対するＬ０層及びＬ１層のトータルコマ収差量の二乗平均値ＷＲＭＳ＿Ｌ０Ｌ１＿Ｃｏｍａ＿Ｔｏｔａｌの変化を示す図である。
【図２１】図２に示す光ピックアップを構成する対物レンズの一例として回折構造を有する対物レンズを説明するための図であり、（ａ）は、対物レンズの平面図であり、（ｂ）は、対物レンズの断面図である。
【図２２】図２に示す光ピックアップを構成する集光光学デバイスの例について説明するための図である。（ａ）は、その入射側の面に回折部が一体に形成された図２１に示す対物レンズにより構成された例の集光光学デバイスを示す側面図である。（ｂ）は、図２１に示す対物レンズに換えて入射側の面に回折部を有する回折光学素子と、対物レンズとにより構成された例の集光光学デバイスを示す側面図である。
【図２３】図２１、図２２に示す回折部の機能を、回折部が対物レンズとは別体の光学素子に設けられていた場合を例に挙げて説明する図である。（ａ）は、例えば、第１の光ディスクに対して第１の波長の光ビームの＋１次回折光を発生させた場合の光ビームを示すための図である。（ｂ）は、例えば、第２の光ディスクに対して第２の波長の光ビームの−１次回折光を発生させた場合の光ビームを示すための図である。（ｃ）は、例えば、第３の光ディスクに対して第３の波長の光ビームの−２次回折光を発生させた場合の光ビームを示すための図である。
【図２４】対物レンズの回折部における内輪帯、中輪帯及び外輪帯の基準となる非球面形状における軸上面間距離について説明するための図である。
【図２５】実施例１としての３波長互換用の対物レンズにおける入射倍率と各Ｌ０層、Ｌ１層、ＬＣｅｎ層のレンズチルト感度の変化を各適正範囲とともに示す図である。
【図２６】実施例２としての所謂２対物構成の光ピックアップに用いられる第１の光ディスク（ＢＤ等）専用の対物レンズにおける入射倍率と各Ｌ０層、Ｌ１層、ＬＣｅｎ層のレンズチルト感度の変化を各適正範囲とともに示す図である。
【図２７】実施例３としての所謂２対物構成の光ピックアップに用いられる第１の光ディスク（ＢＤ等）専用の対物レンズの変形例１における入射倍率と各Ｌ０層、Ｌ１層、ＬＣｅｎ層のレンズチルト感度の変化を各適正範囲とともに示す図である。
【図２８】実施例４としての所謂２対物構成の光ピックアップに用いられる第１の光ディスク（ＢＤ等）専用の対物レンズの変形例２における入射倍率と各Ｌ０層、Ｌ１層、ＬＣｅｎ層のレンズチルト感度の変化を各適正範囲とともに示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための最良の形態を以下の順で説明する。
１．光ディスク装置の全体構成
２．光ピックアップの第１の実施の形態の全体構成
３．本発明の前提と本発明の中心的部分の概要説明
４．温特ＳＡ補正とチルト感度について
５．対物レンズのレンズチルト感度の上限について
６．対物レンズのレンズチルト感度の下限について
７．光ピックアップにおける３波長互換対物レンズの場合のレンズチルト感度の範囲について
８．光ピックアップの第２の実施の形態の全体構成
９．２対物構成とされた光ピックアップにおける高密度記録光ディスク専用の対物レンズの場合のレンズチルト感度の範囲について
１０．さらに最適なレンズチルト感度を得るための条件について
１１．３波長互換対物レンズにおける回折構造について
１２．実施例１（３波長互換対物の例）について
１３．実施例２（２対物構成の例）について
１４．実施例３（２対物構成の変形例１）について
１５．実施例４（２対物構成の変形例２）について
１６．本発明を適用した対物レンズ、光ピックアップ、光ディスク装置について
【００１９】
〔１．光ディスク装置の全体構成〕
以下、本発明が適用された光ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に示すように、本発明が適用された光ディスク装置１は、光ディスク２から情報記録再生を行う光ピックアップ３と、光ディスク２を回転する回転駆動部となるスピンドルモータ４とを備える。また、光ディスク装置１は、光ピックアップ３を光ディスク２の径方向に移動させる送りモータ５を備えている。この光ディスク装置１は、フォーマットの異なる３種類の光ディスク及び記録層が積層化された光ディスクに対して情報信号の記録や再生を行うことができる３規格間互換性を実現した光ディスク装置である。
【００２１】
ここで用いられる光ディスク２は、例えば、発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを光源に用いた高密度記録が可能なＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））等の高密度記録型の第１の光ディスク１１である。この第１の光ディスク１１は、１００μｍｍ程度のカバー層を有し波長４０５ｎｍ程度の光ビームがカバー層側から照射される。なお、この第１の光ディスクには、記録層が単層である光ディスク（カバー層厚さ：１００μｍ）や、記録層が２層である所謂２層光ディスクがあるが、更に、多くの記録層を有していても良い。２層光ディスクの場合は、記録層Ｌ０のカバー層厚さが１００μｍ程度とされ、記録層Ｌ１のカバー層厚さが７５μｍ程度とされている。
【００２２】
また、ここで用いられる光ディスク２は、例えば、発光波長を６５５ｎｍ程度の半導体レーザを光源に用いたＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の第２の光ディスク１２である。第２の光ディスク１２は、０．６ｍｍ程度のカバー層を有し、波長６５５ｎｍ程度の光ビームがカバー層側から照射される。なお、この第２の光ディスク１２においても、複数の記録層を設けても良い。
【００２３】
更に、ここで用いられる光ディスク２は、例えば、発光波長が７８５ｎｍ程度の半導体レーザを光源に用いたＣＤ(Compact Disc）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＣＤ−ＲＷ（ReWritable）等の第３の光ディスク１３である。第３の光ディスク１３は、１．２ｍｍ程度のカバー層を有し波長７８５ｎｍ程度の光ビームがカバー層側から照射される。
【００２４】
なお、以下、特に第１乃至第３の光ディスク１１，１２，１３を区別しないときは、単に光ディスク２ともいう。
【００２５】
光ディスク装置１において、スピンドルモータ４及び送りモータ５は、サーボ制御部９によりディスク種類に応じて駆動制御されている。これにより、スピンドルモータ４は、例えば、第１の光ディスク１１、第２の光ディスク１２、第３の光ディスク１３を所定の回転数で駆動する。
【００２６】
光ピックアップ３は、３波長互換光学系を有する光ピックアップであり、規格の異なる光ディスクの記録層に対して異なる波長の光ビームを記録層に照射すると共に、この光ビームの記録層における反射光を検出する。
【００２７】
光ディスク装置１は、光ピックアップ３から出力された信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成するプリアンプ１４を備える。また、光ディスク装置１は、プリアンプ１４からの信号を復調し又は外部コンピュータ１７等からの信号を変調するための信号変復調器及びエラー訂正符号ブロック（以下、信号変復調器＆ＥＣＣブロックと記す。）１５を備える。また、光ディスク装置１は、インターフェース１６と、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８と、オーディオ・ビジュアル処理部１９と、オーディオ・ビジュアル信号入出力部２０とを備える。
【００２８】
このプリアンプ１４は、光ピックアップ３の光検出器からの出力に基づいて、非点収差法等によってフォーカスエラー信号を生成し、また、３ビーム法、ＤＰＤ法、ＤＰＰ法等によってトラッキングエラー信号を生成する。また、プリアンプ１４は、更にＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号を、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５に出力する。また、プリアンプ１４は、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とをサーボ制御部９に出力する。
【００２９】
信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第１の光ディスク１１に対して、データの記録を行うとき、インターフェース１６又はＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８から入力されたディジタル信号に対して、以下の処理を行う。すなわち、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第１の光ディスク１１に対してデータを記録するとき、入力されたディジタル信号に対して、ＬＤＣ−ＥＣＣ及びＢＩＳ等のエラー訂正方式によってエラー訂正処理を行う。信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、次いで、１−７ＰＰ方式等の変調処理を行う。また、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第２の光ディスク１２に対してデータを記録するとき、ＰＣ（Product Code）等のエラー訂正方式に従ってエラー訂正処理を行い、次いで、８−１６変調等の変調処理を行う。更に、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第３の光ディスク１３に対してデータを記録するとき、ＣＩＲＣ等のエラー訂正方式によってエラー訂正処理を行い、次いで、８−１４変調処理等の変調処理を行う。そして、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、変調されたデータをレーザ制御部２１に出力する。更に、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、各光ディスクの再生を行うとき、プリアンプ１４から入力されたＲＦ信号に基づいて、変調方式に応じた復調処理を行う。更に、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、エラー訂正処理を行って、インターフェース１６又はデータをＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８に出力する。
【００３０】
なお、データ圧縮してデータ記録するときには、圧縮伸長部を信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５とインターフェース１６又はＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８との間に設けても良い。この場合、データは、ＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４といった方式でデータが圧縮される。
【００３１】
サーボ制御部９は、プリアンプ１４からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が入力される。サーボ制御部９は、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が０となるようなフォーカスサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらのサーボ信号に基づいて、対物レンズを駆動する３軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動部を駆動制御する。サーボ制御部９は、プリアンプ１４からの出力より、同期信号等を検出して、ＣＬＶ（Constant Linear Velocity）やＣＡＶ（Constant Angular Velocity）、更にはこれらの組み合わせの方式等でスピンドルモータを制御する。
【００３２】
レーザ制御部２１は、光ピックアップ３のレーザ光源を制御する。特に、この具体例では、レーザ制御部２１は、記録モード時と再生モード時とで発光部のレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。また、光ディスク２の種類に応じてもレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。レーザ制御部２１は、ディスク種類判別部２２によって検出された光ディスク２の種類に応じて光ピックアップ３のレーザ光源を切り換えている。
【００３３】
ディスク種類判別部２２は、第１〜第３の光ディスク１１，１２，１３の間の表面反射率や形状的及び外形的な違い等から反射光量の変化を検出し光ディスク２の異なるフォーマットを検出する。
【００３４】
光ディスク装置１を構成する各ブロックは、ディスク種類判別部２２における検出結果に応じて、装着される光ディスク２の仕様に基づく信号処理ができるように構成されている。
【００３５】
システムコントローラ７は、ディスク種類判別部２２で判別された光ディスクの種類に応じて装置全体を制御する。また、システムコントローラ７は、ユーザからの操作入力に応じて、光ディスク最内周にあるプリマスタードピットやグルーブ等に記録されたアドレス情報や目録情報（Table Of Contents；ＴＯＣ）に基づいて、各部を制御する。すなわち、システムコントローラ７は、上述の情報に基づいて、記録再生を行う光ディスクの記録位置や再生位置を特定し、特定した位置に基づいて、各部を制御する。
【００３６】
以上のように構成された光ディスク装置１は、スピンドルモータ４によって、光ディスク２を回転操作する。そして、光ディスク装置１は、サーボ制御部９からの制御信号に応じて送りモータ５を駆動制御し、光ピックアップ３を光ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光ディスク２に対して情報信号の記録や再生を行う。
【００３７】
具体的には、光ディスク装置１により記録再生するときには、サーボ制御部９は、ＣＡＶやＣＬＶやこれらの組み合わせで光ディスク２を回転する。光ピックアップ３は、光源から光ビームを照射して光検出器により光ディスク２からの戻りの光ビームを検出し、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成する。また、光ピックアップ３は、これらフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズ駆動部により対物レンズを駆動してフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行う。
【００３８】
また、光ディスク装置１により記録する際には、外部コンピュータ１７からの信号がインターフェース１６を介して信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５に入力される。信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、インターフェース１６又はＡ／Ｄ変換器１８から入力されたディジタルデータに対して上述したような所定のエラー訂正符号を付加し、更に所定の変調処理を行った後に記録信号を生成する。レーザ制御部２１は、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５で生成された記録信号に基づいて、光ピックアップ３のレーザ光源を制御して、所定の光ディスクに記録する。
【００３９】
また、光ディスク２に記録された情報を光ディスク装置１により再生する際には、光検出器で検出された信号に対して、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５が復調処理を行う。信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェース１６を介して外部コンピュータ１７に出力される。これにより、外部コンピュータ１７は、光ディスク２に記録された信号に基づいて動作することができる。また、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５により復調された記録信号がオーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ変換器１８でデジタルアナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１９に供給される。そして、オーディオ・ビジュアル処理部１９でオーディオ・ビジュアル処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部２０を介して、図示しない外部のスピーカやモニターに出力される。
【００４０】
〔２．光ピックアップの全体構成〕
次に、上述した光ディスク装置１に用いられる本発明に係る光ピックアップの第１の実施の形態として、本発明を適用した光ピックアップ３について、図２を用いて説明する。この光ピックアップ３は、対物レンズを１つ有する所謂１対物構成とされた光ピックアップである。以下では、３波長互換用の対物レンズを備え、使用波長の異なる第１乃至第３の光ディスクに記録再生を行う３波長互換光ピックアップであるものとして説明を行う。
【００４１】
本発明を適用した光ピックアップ３は、図２に示すように、第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部を有する第１の光源部３１を備える。また、光ピックアップ３は、第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部とを有する第２の光源部３２を備える。また、光ピックアップ３は、この第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面上に集光する集光光学デバイスとしての対物レンズ３４を備える。また、光ピックアップ３は、第１乃至第３の出射部と、対物レンズ３４との間の光路上に配置され且つ光軸方向に移動可能とされるコリメータレンズ３５を備える。かかるコリメータレンズ３５は、第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を変換して略平行光の状態又は所定の発散角を有する状態となるように調整して出射させる発散角変換素子として機能する。
【００４２】
また、光ピックアップ３は、光路分離部として機能する第１及び第２のビームスプリッタ３６，３７を備える。かかる第１及び第２のビームスプリッタ３６，３７は、復路の光ビームの光路と、第１乃至第３の出射部から出射された往路の各光ビームの光路とを分離する光路分離部である。ここで、復路の光ビームとは、対物レンズ３４により光ディスク２の信号記録面に集光されてこの信号記録面で反射された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームを意味するものとする。また、光ピックアップ３は、この第１及び第２のビームスプリッタ３６，３７により分離された復路（戻り）の第１乃至第３の波長の光ビームを受光する共通の受光部３８を有する光検出器３９を備える。また、光ピックアップ３は、第１のビームスプリッタ３６と受光部３８との間に設けられるマルチレンズ４０を備える。かかるマルチレンズ４０は、第１のビームスプリッタ３６からの復路の第１乃至第３の波長の光ビームを受光部３８の受光面に集光されるカップリングレンズとして機能する。
【００４３】
また、光ピックアップ３は、第１の光源部３１の第１の出射部と第１のビームスプリッタ３６との間に設けられる第１のグレーティング４１を備える。かかる第１のグレーティング４１は、第１の出射部から出射された第１の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに回折する機能を有する。また、光ピックアップ３は、第２の光源部３２の第２及び第３の出射部と第２のビームスプリッタ３７との間に設けられる第２のグレーティング４２を備える。かかる第２のグレーティング４２は、第２及び第３の出射部から出射された第２及び第３の波長の光ビームをそれぞれトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに回折する機能を有する。
【００４４】
さらに、光ピックアップ３は、コリメータレンズ３５と対物レンズ３４との間に設けられ、入射した第１乃至第３の波長の光ビームに１／４波長の位相差を与える１／４波長板４３を備える。また、光ピックアップ３は、対物レンズ３４と１／４波長板４３との間に設けられる立ち上げミラー４４を備える。この立ち上げミラー４４は、対物レンズ３４の光軸に直交する平面内で上述した光学部品を経由された光ビームを反射して立ち上げることにより対物レンズ３４の光軸方向に光ビームを出射させる。
【００４５】
第１の光源部３１は、例えば半導体レーザ等からなり、第１の光ディスク１１に対応すべく設計波長が４０５ｎｍ程度とする第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部としての発光部を有する。第２の光源部３２は、第２の光ディスク１２に対応すべく設計波長が６５５ｎｍ程度とする第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部を有する。また、第２の光源部３２は、第３の光ディスク１３に対応すべく設計波長が７８５ｎｍ程度とする第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部を有する。この第２の光源部３２において、第２及び第３の出射部は、この第２及び第３の出射部から出射される第２及び第３の波長の光ビームの光軸に直交する同一平面内に各発光点が位置するように配置されている。尚、ここでは、第１の出射部を第１の光源部３１に配置し、第２及び第３の出射部を第２の光源部３２に配置するように構成したが、これに限られるものではなく、第１乃至第３の出射部をそれぞれ別々の光源部に配置するように構成してもよい。また、第１乃至第３の出射部を略同一位置に有する光源部となるように構成してもよい。
【００４６】
第１のグレーティング４１は、第１の光源部３１と第１のビームスプリッタ３６との間に設けられている。第１のグレーティング４１は、第１の光源部３１の第１の出射部から出射された第１の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに回折して第１のビームスプリッタ３６側に出射させる。
【００４７】
第２のグレーティング４２は、第２の光源部３２と第２のビームスプリッタ３７との間に設けられている。第２のグレーティング４２は、第２の光源部３２の第２及び第３の出射部から出射された第２及び第３の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のためにそれぞれ３ビームに回折して第２のビームスプリッタ３７側に出射させる。この第２のグレーティング４２は、波長依存性を有する所謂２波長グレーティングであり、第２及び第３の波長の光ビームに対して所定の３ビームに回折する機能を有している。
【００４８】
第１のビームスプリッタ３６は、以下のような機能を有する分離面３６ａを有している。分離面３６ａは、第１のグレーティング４１で回折され入射された第１の波長の光ビームを反射させて第２のビームスプリッタ３７側に出射させるとともに、復路の第１乃至第３の波長の光ビームを透過させてマルチレンズ４０側に出射させる機能を有している。この分離面３６ａは、波長依存性、偏光依存性等を有して形成されることにより上述のような機能を発揮する。そして、第１のビームスプリッタ３６は、この分離面３６ａにより、復路の第１の波長の光ビームの光路と、第１の出射部から出射された往路の第１の波長の光ビームの光路とを分離する光路分離部として機能する。
【００４９】
第２のビームスプリッタ３７は、以下のような機能を有する合成分離面３７ａを有している。合成分離面３７ａは、第１のビームスプリッタ３６からの往路の第１の波長の光ビームを透過させてコリメータレンズ３５側に出射させる。また、合成分離面３７ａは、第２のグレーティング４２からの往路の第２及び第３の波長の光ビームを反射させてコリメータレンズ３５側に出射させて導く。これとともに、合成分離面３７ａは、復路の第１乃至第３の波長の光ビームを透過させて第１のビームスプリッタ３６側に出射させる機能を有している。この合成分離面３７ａは、波長依存性、偏光依存性等を有して形成されることにより上述のような機能を発揮する。そして、第２のビームスプリッタ３７は、この合成分離面３７ａにより、往路の第１の波長の光ビームの光路と、往路の第２及び第３の波長の光ビームの光路とを合成してコリメータレンズ３５側に導く光路合成部として機能する。また、第２のビームスプリッタ３７は、この合成分離面３７ａにより、復路の第２及び第３の波長の光ビームの光路と、第２及び第３の出射部から出射された往路の第２及び第３の波長の光ビームの光路とを分離する光路分離部として機能する。
【００５０】
尚、この光ピックアップ３では、第１及び第２のビームスプリッタ３６，３７に光路分離部としての機能を持たせるとともに、第２のビームスプリッタ３７に光路合成部としての機能を持たせるように構成したが、これに限られるものではない。すなわち、往路における第１乃至第３の波長の光ビームの光路を合成する光路合成部と、以下のような光路分離部とを設けるように構成してもよい。かかる光路分離部は、復路における第１乃至第３の波長の光ビームの光路を、この各第１乃至第３の波長の光ビームの往路の光路から分離して受光部３８側に導くものであればよい。
【００５１】
コリメータレンズ３５は、第２のビームスプリッタ３７と、１／４波長板４３との間に配置され、通過する光ビームの発散角を変換する発散角変換部である。コリメータレンズ３５は、光源部３１，３２から出射され入射された光ビームの発散角を変換して略平行光等の所望の角度にする。
【００５２】
また、このコリメータレンズ３５は、例えば、カバー層厚の誤差や温度変化等の要因により発生する球面収差を補正するために移動され、位置に応じて、対物レンズ３４に入射する光ビームの発散角を変換する。すなわち、コリメータレンズ３５は、光軸方向に移動可能とされ、光ピックアップ３には、このコリメータレンズ３５を光軸方向に駆動して移動させるコリメータレンズ駆動部４５が設けられている。コリメータレンズ駆動部４５は、例えば送りモータによってリードスクリューを回転させてコリメータレンズ３５を移動させてもよい。また、コリメータレンズ駆動部４５は、後述の対物レンズ駆動部のように、マグネットとコイルに流れる電流との作用により、コリメータレンズ３５を移動させてもよい。さらに、リニアモータ等を用いてもよい。そして、コリメータレンズ３５は、移動されることにより、平行光より僅かに収束された状態である収束光の状態で、又は僅かに発散された状態である発散光の状態で対物レンズ３４に入射させることで、発生する球面収差を低減する。尚、光ピックアップ３には、コリメータレンズ駆動部４５により移動されたコリメータレンズ３５の位置を検出する位置センサー等のコリメータ位置検出部４６を設けるように構成してもよい。
【００５３】
また、コリメータレンズ３５は、光ピックアップが記録層が複数設けられている光ディスクに対して情報信号の記録再生を行う場合、フォーカスサーチによって表面反射率の変化が検出され又識別信号が読み出されることにより、記録層毎に適切な位置に移動される。この際、コリメータレンズ３５は、各記録層に応じた位置に移動されることで、各記録層から光ディスクの光入射側の表面までの厚さ（「カバー層厚さ」ともいう。）の違いに起因する球面収差を低減する。すなわち、コリメータレンズ３５及びコリメータレンズ駆動部４５は、複数の記録層のそれぞれに対して適切に光ビームのビームスポットを形成することができる。このように、コリメータレンズ３５等は、光軸方向に駆動されることで対物レンズ３４への光ビームの入射倍率を変化させることで、温度変化やカバー層厚さ変化により発生する球面収差を低減でき、適切なビームスポットを形成することを可能とする。ここで、対物レンズ３４への光ビームの入射倍率は、Ｓ’／Ｓで定義される倍率である。すなわち、Ｓは、物点から対物レンズ３４の物側主面までの光軸方向の距離であり、Ｓ’は、対物レンズ３４の像側主面から像点までの光軸方向の距離である。
【００５４】
以上のように、コリメータレンズ３５及びコリメータレンズ駆動部４５は、対物レンズ３４への光ビームの入射倍率を変換する入射倍率可変部として機能する。ここで、本発明を適用した光ピックアップ３を構成する入射倍率可変部は、これに限られるものではなく、所謂ビームエキスパンダや液晶素子等であってもよい。
【００５５】
１／４波長板４３は、コリメータレンズ３５により発散角を変換された往路の第１乃至第３の波長の光ビームに、１／４波長の位相を付与することにより、直線偏光状態から円偏光状態として立ち上げミラー４４に出射させる。また、１／４波長板４３は、立ち上げミラー４４から導かれた復路の第１乃至第３の波長の光ビームに、１／４波長の位相を付与することにより、円偏光状態から直線偏光状態としてコリメータレンズ３５側に出射させる。
【００５６】
立ち上げミラー４４は、１／４波長板４３により１／４波長の位相差を付与された光ビームを反射して、対物レンズ３４側に出射させる。
【００５７】
対物レンズ３４は、コリメータレンズ３５により発散角を変換され１／４波長板４３及び立ち上げミラー４４を経由して入射した第１乃至第３の波長の光ビームを光ディスク２の記録面に集光させる。換言すると、この対物レンズ３４は、第１乃至第３の光ディスクに対して記録及び再生を行う光ピックアップに用いられ、これらの光ディスクに対応する第１乃至第３の波長の光ビームを各光ディスクの記録層上に集光する３波長互換を有する対物レンズである。対物レンズ３４の入射側には、開口絞りが設けられ、この開口絞りは、対物レンズ３４に入射する光ビームの開口数を所望の開口数となるように開口制限を行う。具体的に、第１の波長に対して例えば０．８５程度のＮＡとなるように、第２の波長に対して例えば０．６０程度のＮＡとなるように、第３の波長に対して例えば０．４５程度のＮＡとなるように開口制限を行う。また、対物レンズ３４の入射側又は出射側の面に、共通の対物レンズによる３波長互換を実現するための回折部等を設けるように構成してもよい。
【００５８】
この対物レンズ３４は、レンズホルダ４７に保持されており、このレンズホルダ４７は、固定部に、サスペンションを介して、トラッキング方向やフォーカス方向に変位可能に支持されている。このレンズホルダ４７には、対物レンズ３４の近傍に、温度検出素子４８が設けられている。温度検出素子４８は、ＣＭＯＳ温度センサＩＣ、サーミスタ等であって、温度変化に対して出力電圧（温度信号）がリニアに変化する。これにより、温度検出素子４８は、対物レンズ３４又は対物レンズ３４の周辺の温度を検出する。なお、この温度検出素子４８は、対物レンズ３４の温度変化に伴う球面収差等の変化を検出するために用いるものであるから、対物レンズ３４の温度又は対物レンズ３４の近傍の温度を検出できれば、取付位置は、レンズホルダ４７に限定されるものではない。
【００５９】
対物レンズ３４は、光ピックアップ３に設けられる対物レンズ駆動部４９により移動自在に保持されている。この対物レンズ３４は、光検出器３９で検出された光ディスク２からの戻り光により生成されたトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号に基づいて、対物レンズ駆動部４９により変位される。これにより、対物レンズ３４は、光ディスク２に近接離間する方向（フォーカス方向）及び光ディスク２の径方向（トラッキング方向）の２軸方向へ変位される。対物レンズ３４は、第１乃至第３の発光部からの光ビームが光ディスク２の記録面上で常に焦点が合うように、この光ビームを集束すると共に、この集束された光ビームを光ディスク２の記録面上に形成された記録トラックに追従させる。また、対物レンズ３４は、上述の２軸方向のみならず、対物レンズ３４のチルト方向に傾斜可能とされ、光検出器３９で検出されたＲＦ信号等に基づいて当該チルト方向に対物レンズ駆動部４９により傾けられる。このように、対物レンズ駆動部４９は、フォーカス方向、トラッキング方向及びチルト方向に対物レンズ３４を駆動するものであり、所謂３軸アクチュエータである。かかる対物レンズ３４は、チルト方向に傾斜されることにより、コマ収差を低減することが可能である。
【００６０】
ここで、チルト方向としては、図３に示すように、上述のフォーカス方向Ｆ及びトラッキング方向Ｔに直交するタンジェンシャル方向Ｔｚを軸とした軸回り方向である所謂ラジアルチルト方向Ｔｉｒを意味するが、これに限られるものではない。すなわち、当該対物レンズ３４は、トラッキング方向を軸とした軸回り方向である所謂タンジェンシャルチルト方向に駆動可能なように構成しても良い。また、ラジアルチルト方向及びタンジェンシャルチルト方向に駆動可能とした４軸方向に駆動可能なように構成しても良い。このように、タンジェンシャルチルト方向にも駆動可能な構成とした場合には、後述の対物レンズ３４の効果により、タンジェンシャルチルト方向のコマ収差についても、温度変化によらず良好に低減することを実現する。
【００６１】
対物レンズ駆動部４９は、固定部と、対物レンズ３４を保持すると共に固定部に対して可動とされた可動部となるレンズホルダ４７とから構成されると共に、各駆動方向に駆動力を発生させるコイルやマグネットを有して構成される。なお、対物レンズ駆動部４９は、上述のようなサスペンション支持型であってもよいし、固定部の支軸に回動可能に取り付けられた軸摺動型であってもよい。対物レンズ駆動部４９は、例えば、フォーカス方向に駆動力を発生させるフォーカスコイルとマグネットや、トラッキング方向に駆動力を発生させるトラッキングコイルとマグネットや、チルト方向に駆動力を発生させるチルトコイルとマグネットを有している。ここで、チルト用として、単独してチルトコイルやマグネットを設けることなく、フォーカスコイルの内、トラッキング方向やタンジェンシャル方向に並んで配置されるフォーカスコイルに発生する駆動力に差を設けて、チルト方向に駆動力を発生させても良い。
【００６２】
この対物レンズ３４は、開口数（ＮＡ）が０．８５程度とされたプラスチック製の単玉対物レンズである。対物レンズ３４は、プラスチック製であることにより、従来のガラス製に比べて量産性や軽量化が図られる。
【００６３】
この対物レンズ３４は、記録層の切換や製造誤差により光ディスク２のカバー層厚さ変化があったときや、環境温度変化があったとき、コリメータレンズ３５を光軸方向に移動させ対物レンズ３４への入射倍率を変化させて、常に球面収差を補正、すなわち低減する。
【００６４】
また、対物レンズ３４は、環境温度変化やカバー層厚さ変化や、環境温度変化に伴い入射する光ビームの入射倍率に変化があったとき、後述の制御部３０に制御され対物レンズ駆動部４９によって、チルト方向に傾けられることにより、コマ収差を打ち消す。
【００６５】
また、この対物レンズ３４は、光ピックアップ３の使用環境温度範囲における、各記録層毎の最大のレンズチルト感度及び最小のレンズチルト感度が以下の所定の範囲内となるように構成されている。使用環境としては、温度範囲が０℃〜７０℃であり、光ビームの波長範囲がλ＝４００〜４１０ｎｍである。ここで、レンズチルト感度とは、レンズの傾斜角度に対するコマ収差の割合を意味するものとし、すなわち、この対物レンズを１ｄｅｇｒｅｅだけ傾斜（チルト）させたときに発生する３次コマ収差量［λｒｍｓ］である。また、レンズチルトコマ感度の極性は、像高感度０であるレンズにおけるレンズチルト感度を正と定義する。換言すると、レンズチルト感度の符号は、後述のディスクチルト感度との関係で相対的に定められ、光ディスクと対物レンズとを同一方向に傾斜させたときに発生するそれぞれのコマ収差量が異なる符号となるように定義する。この対物レンズ３４は、具体的に、この使用環境における第ｎ層での最大のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎとしたとき、０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎの関係式を各層で満たす。また、この使用環境における第ｎ層での最小のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎとしたとき、−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆの関係式を各層で満たす。ここで、ｎは、一の記録層を有する単層光ディスクの場合はｎ＝０であり、二の記録層を有する二層光ディスクの場合はｎ＝０，１であり、Ｎの記録層を有する多層光ディスクの場合はｎ＝０，１，・・，Ｎ−１である。そして、以下では、二層を含む多層光ディスクにおいては、カバー層厚さが最大とされる記録層を第０層とし、この第０層から順に表面側にむけて第１層、第２層と順に付されるものとして説明する。そして、関係式中ｆは、当該対物レンズの波長λに対する焦点距離［ｍｍ］であり、ΔｔＬ０−Ｌｎは、カバー層厚さが最大とされる第０層から第ｎ層までの厚さ方向の距離［ｍｍ］であるものとする。
【００６６】
かかる関係式を満たす本発明を適用した対物レンズ３４は、温度変化等に応じて入射倍率が変動した場合にもコマ収差の補償を実現し、良好な記録再生特性を実現する。この関係式やその作用については後述の〔５．〕〜〔７．〕等で詳細に説明するものとする。
【００６７】
さらに、この対物レンズ３４は、環境中心状態における、各記録層毎のレンズチルト感度が以下の所定の範囲内となるように構成されている。環境中心状態としては、温度が３５℃であり、光ビームの波長がλ＝４０５ｎｍである。この対物レンズ３４は、具体的に、この環境中心状態における第ｎ層のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｌｎ＿ＴＹＰとしたとき、−０．０１＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ≦ΔＷＬＴ＿Ｌｎ＿ＴＹＰ≦０．０４＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎの関係式を各層で満たす。
【００６８】
かかる関係式を満たす本発明を適用した対物レンズ３４は、像高特性を考慮した上で適正なレンズチルト感度とされていることにより次の効果を奏する。すなわち、対物レンズ３４は、温度変化等に応じて入射倍率が変動した場合にもコマ収差の補償を実現するとともに、使用環境範囲におけるコマ収差量をより低減することを可能とする。これにより、対物レンズ３４は、より良好な記録再生特性を実現する。この関係式がその作用については後述の〔１０．〕等で詳細に説明するものとする。
【００６９】
さらにまた、この対物レンズ３４は、更に以下の範囲を満たすように構成しても良く、その場合には、対物レンズを２つ有する２対物構成の光ピックアップに用いられることをも可能とする。そのための条件としては、上述の使用環境における第ｎ層での最大のレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎが、０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．１５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎの関係式を各層で満たすことが必要である。また、この使用環境における第ｎ層での最小のレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎが、−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．１５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆの関係式を各層で満たすことが必要である。かかる関係式を満たす本発明を適用した対物レンズは、温度変化等に応じて入射倍率が変動した場合にもコマ収差の補償を実現し、良好な記録再生特性を実現するとともに、対物レンズを２つ有する光ピックアップに用いられることをも可能とする。２対物構成の光ピックアップの構成や、この関係式及びその作用については後述の〔８．〕〔９．〕等で詳細に説明するものとする。
【００７０】
尚、ここで説明する対物レンズ３４は、第１乃至第３の光ディスク１１，１２，１３に対応すべく第１乃至第３の波長の光ビームを異なるカバー層厚さを有する各光ディスクの記録層に良好に集光するものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、例えば、第１の光ディスク専用として、第１の波長の光ビームを第１の光ディスク１１に良好に集光するように構成されるようにしてもよい。これは、上述したように３波長互換を実現する光ピックアップに設けられる２つの対物レンズのうちの第１の光ディスク専用の対物レンズであってもよいことを意味すると共に、第１の光ディスク専用の光ピックアップに設けられてもよいことを意味するものである。
【００７１】
ところで、マルチレンズ４０は、第１のビームスプリッタ３６と受光部３８との間の光路上に配置され、例えば屈折面を有することにより、以下の作用を有する。すなわち、マルチレンズ４０は、入射された光ビームに対して、所定の倍率及び屈折力を付与して光検出器３９のフォトディテクタ等の受光部３８の受光面に適切に集光する。マルチレンズ４０は、入射した復路の各波長の光ビームを共通の受光部３８上に集光させるために発散角を変換する素子として機能することで発散角変換機能を発揮する。
【００７２】
光検出器３９は、フォトディテクタ等の受光素子からなる受光部３８を有し、マルチレンズ４０で集光された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームをこの共通の受光部３８で受光する。光検出器３９は、これにより、情報信号（ＲＦ信号）をプリアンプ１４に出力すると共に、トラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号等の各種信号を検出し、サーボ制御部９に出力する。
【００７３】
以上のように構成された光ピックアップ３は、この光検出器３９により検出された戻り光により生成されたフォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号に基づいて、対物レンズ３４を駆動変位して、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行う。光ピックアップ３は、対物レンズ３４が駆動変位されることにより、光ディスク２の信号記録面に対して合焦する合焦位置に移動され、光ビームが光ディスク２の記録トラック上に合焦されて、光ディスク２に対して情報信号の記録又は再生を行う。また、光ピックアップ３は、光ディスクの反り等により発生するコマ収差を対物レンズ３４を対物レンズ駆動部４９によりチルト方向に傾斜させることにより低減することができる。これにより、光ピックアップ３及びこれを用いた光ディスク装置１は、良好な記録再生特性を有する。
【００７４】
ところで、対物レンズ３４のようにＢＤ用でレンズの開口数が高く設定されている場合には、記録層の切換、カバー層の厚み誤差等を原因とするカバー層の厚さ変化によって発生する球面収差の量は大きい。また、対物レンズ３４は、材料をガラスからプラスチックとすることにより、屈折率の温度依存性が高いことに起因して、温度変化によって発生する球面収差の量も大きい。この球面収差を補正するために対物レンズ３４に入射する光ビームの入射倍率を変更する必要があり、この入射倍率の変動に伴い、レンズチルト感度も変化し、対物レンズ３４のチルト補正値が最適値からずれることになる。
【００７５】
そこで、本発明の光ピックアップ３では、温度変化に伴いコリメータレンズ３５の位置や対物レンズ３４の傾きを調整するための演算を行う制御部３０を備えている。この制御部３０には、光検出器３９よりＲＦ信号が入力されると共に、温度検出素子４８より温度の温度信号が入力される。制御部３０は、入力された温度信号やＲＦ信号のジッタ量を監視し、コリメータレンズ駆動部４５を駆動し、コリメータレンズ３５を光軸方向に移動し球面収差補正を行う。また、制御部３０は、対物レンズ駆動部４９を駆動し、対物レンズ３４を光検出器３９で検出される信号が良好となるようにチルト方向に傾けコマ収差補正を行う。
【００７６】
また、かかる光ピックアップ３において、制御部３０は、対物レンズ３４のレンズチルト感度を検知するレンズチルト感度検知部として機能する。レンズチルト感度検知部としての制御部３０は、温度検出素子４８により検出された信号に基づいて、当該温度におけるレンズチルト感度を検知する。ここで、レンズチルト感度は、対物レンズ３４の形状や構成材料の屈折率等により温度毎に一義的に決まる値であり、温度に対するレンズチルト感度の関係と、温度検出素子４８で検出された信号に基づく温度に基づいて決定される。
【００７７】
尚、ここでは、温度検出素子４８により検出される温度に基づいて制御部３０によりレンズチルト感度を検知するように構成したがこれに限られるものではない。すなわち、制御部３０は、コリメータ位置検出部４６で検出されたコリメータレンズ３５の位置に基づいて、レンズチルト感度を検知するように構成してもよい。かかる場合には、対物レンズ３４に入射する光ビームの入射倍率に対するレンズチルト感度の関係と、コリメータ位置検出部４６で検出された信号に基づくコリメータレンズ３５の位置とに基づいて決定される。これは、コリメータレンズ３５の位置と、入射倍率との関係は一義的に決まるものであるとともに、球面収差を補正するための入射倍率は、温度変化に応じて一義的に決まる値であることに基づいている。コリメータ位置検出部４６の検出結果を用いる場合には、上述の温度検出素子４８を設けなくともよい。尚、コリメータ位置検出部４６での検出結果をレンズチルト感度検知に用いる場合で、且つ多層光ディスクであった場合には、各記録層毎の入射倍率に対するレンズチルト感度の関係に基づいて、レンズチルト感度を検知するように構成しても良い。これは、多層光ディスクの各記録層は、それぞれカバー層厚さが異なるため、それぞれの球面収差を適正なものとするためのコリメータレンズ３５の位置が異なるからである。よって、各記録層毎の関係を用いることで、より良好なコマ収差低減が可能となる。
【００７８】
次に、本発明を適用した光ピックアップ３等を構成する対物レンズ３４及び後述の光ピックアップ１０３等を構成する対物レンズ１３４Ａのレンズチルト感度の範囲について説明するが、それに先立ち「本発明の中心的部分の概要」等について詳細に説明する。
【００７９】
〔３．本発明の前提と本発明の中心的部分の概要説明〕
まず、ここでは、以下の〔４．〕〜〔１０．〕の説明に先立つ簡易な概要について説明を行う。まず、一般的なプラスチックレンズを用いる場合の手法を検討する。プラスチックレンズでは、上述のように温度が変化すると、大きな球面収差が発生する。この球面収差を取り除くには、上述したようなコリメータレンズ駆動部４５によって、温度に応じてコリメータレンズ３５を動かす手法が有効である。
【００８０】
このようにして球面収差をキャンセルした場合には、対物レンズに対して入射する光ビームの発散状態が変わり、すなわち入射倍率が変動している。そして、上述のように入射倍率が変動すると、対物レンズを傾けた際に生じるコマ収差が変動し、すなわちレンズチルト感度が変動することとなる。そして、設計時のレンズチルト感度には問題がない場合にも、この変動時のレンズチルト感度では、信号読み取り時に信号品質を悪化させるおそれがある。すなわち、プラスチック製の対物レンズを使いこなすためには、使用環境におけるレンズチルト感度をある一定の範囲内に収める必要がある。以下では、この範囲を規定する手法について説明する。
【００８１】
ところで、入射倍率により変動するレンズチルト感度の変動の振る舞いは、入射倍率−レンズチルト感度のグラフによって把握することができる。図４に、この入射倍率に対するレンズチルト感度の変動を直線Ｌ０Ｌ０として示す。図４では、一般的にＬ０層と呼ばれる、カバー層厚さ０．１ｍｍの記録層におけるレンズチルト感度の変動の例を示している。ここで、レンズチルト感度の範囲を規定する第１の手法として、最大入射倍率時のレンズチルト感度範囲と最小入射倍率時のレンズチルト感度範囲を規定するものとして説明する。すなわち、図４及び後述の図５に、このＬ０層の最大入射倍率時のレンズチルト感度の最大値をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌ０とし、最小値をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍｉｎ＿Ｌ０として示す。また、最小入射倍率時のレンズチルト感度の最大値をΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍａｘ＿Ｌ０とし、最小値をΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍｉｎ＿Ｌ０として示す。図４中左下側にプロットされる最小入射倍率時のレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌ０は、高温・長波長の条件におけるものであり、右上側にプロットされる最大入射倍率時のレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０は、低温・短波長の条件におけるものである。第１の手法では、これらの最大及び最小入射倍率時のレンズチルト感度の範囲を後述のように規定することにより所定の効果を得るものである。また、後述するレンズチルト感度の範囲を規定する第２の手法では、環境中心状態のレンズチルト感度の範囲を規定することでさらなる効果を得るものである。
【００８２】
また、各記録層のカバー層厚さの違いによって図４で説明したようなレンズチルト感度の変動を示す直線の振る舞いは変動する。図５に、所謂２層光ディスクの場合の両記録層のそれぞれにおける入射倍率に対するレンズチルト感度の変動を示す。すなわち、図５では、上述のＬ０層を示すＬ０Ｌ０に加えて、一般的にＬ１層と呼ばれる、カバー層厚さ０．０７５ｍｍの記録層におけるレンズチルト感度の変動の例をＬ０Ｌ１として示している。そして、図５に、このＬ１層の最大入射倍率時のレンズチルト感度の最大値をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌ１とし、最小値をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍｉｎ＿Ｌ１として示す。また、最小入射倍率時のレンズチルト感度の最大値をΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍａｘ＿Ｌ１とし、最小値をΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍｉｎ＿Ｌ１として示す。上述の第１の手法及び第２の手法では、かかるＬ０層及びＬ１層における上述で規定した所定の条件のときのレンズチルト感度を後述のように規定することで、２層光ディスクに対して所定の効果を得てコマ収差補償を実現する。同様に、多層光ディスクにおける各記録層における各状態のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ，ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ，ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ，ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎとして、この範囲を規定することでさらに多層の光ディスクにまで適用可能とするものである。
【００８３】
そして、かかる対物レンズ及びこれを用いた光ピックアップ等では、ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌｎは、光ディスクの面ブレ量等から範囲が規定されるものであるが、この範囲は光ピックアップに設けられる対物レンズが１個か２個かで異なることとなる。詳細に後述するが、各波長に共通の３波長互換対物レンズを用いた場合、すなわち光ピックアップに設けられる対物レンズが１個の場合には有利な範囲をもつ。
【００８４】
また、詳細に後述するが、ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍａｘ＿Ｌｎは、ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌｎから、一般的な環境下で標準的にどの程度レンズチルト感度が変動するかという観点から導き出された範囲とすることで所定の効果を得るものである。また、ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ、ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎは、光ピックアップにおいて、像高感度とレンズチルト感度の両者を不利にしないための条件から導き出された範囲とすることで所定の効果を得るものである。ここで、像高感度は、レンズに対して入射する平行光束がθ［ｄｅｇ］傾いた際に生じる３次コマ収差をＷＩＨとしたときに、ΔＷＩＨ＝ＷＩＨ／θの関係を有するΔＷＩＨで表される。一般的に、フォーマットが決定すると、像高感度とレンズチルト感度間には、ΔＷＩＨ＝ΔＷＬＴ＋Ｃｏｎｓｔ．の関係（式（２８Ｂ））があるため、レンズチルト感度と像高感度とはトレードオフの関係にある。
【００８５】
〔４．温特ＳＡ補正とチルト感度について〕
ここでは、プラスチック製対物レンズを用いた場合の、温度特性により発生する球面収差（「ＳＡ」ともいう。）の挙動と、発生した球面収差を補正するメカニズムについて説明する。また、この温特ＳＡ補正の際に、レンズチルト感度が変動してしまうことを説明する。
【００８６】
図６に３５℃を設計センターとした焦点距離が同一の、ＢＤ用ガラス製対物レンズとＢＤ用プラスチック製対物レンズの温度変化に対する球面収差発生量の関係を示す。図６中横軸は、温度［℃］を示し、縦軸は、３次球面収差［λｒｍｓ］を示す。また、Ｌ１ｇは、ガラス製対物レンズの関係を示し、Ｌ１ｐは、プラスチック製対物レンズの関係を示す。図６に示すように、プラスチック製対物レンズは、温度変化による屈折率変化が大きいため、温度変化に依存する球面収差の変化量がガラス製対物レンズと比較して大きい。このため、プラスチック製対物レンズにおいては、温度変化時に球面収差が発生することとなり、これを補正する手法や手段を必要とする。
【００８７】
ここで、一般的な補正手法は、倍率球面収差を用いたものである。次に、図７に上述のガラス製及びプラスチック製の対物レンズの倍率特性を示す。図７中横軸は、対物レンズへの入射倍率を示し、縦軸は、３次球面収差［λｒｍｓ］を示す。また、Ｌ２ｇは、ガラス製対物レンズの関係を示し、Ｌ２ｐは、プラスチック製対物レンズの関係を示す。図７に示すように、倍率特性は、焦点距離と開口数ＮＡとにより決まるため、２つのレンズの特性に差異はない。すなわち、図７は、ガラス製及びプラスチック製の対物レンズで同量の球面収差を発生させるために必要な倍率変化は同じであることを示す。
【００８８】
そして、これらの図６及び図７に示すように、ガラス製対物レンズは、環境温度変化により球面収差がほぼ変化しないため、倍率補正をする必要がない。これに対し、プラスチック製対物レンズは、球面収差が温度に依存し大きく変化するため、温度変化分で発生した球面収差をキャンセルするだけの倍率補正が必要となる。
【００８９】
次に、図８に、プラスチック製とされた対物レンズ３４へ入射する光ビームの入射倍率とレンズチルト感度との関係を示す。レンズチルト感度は、カバー層厚さ毎に異なる値であり、図８には、記録層Ｌ０，Ｌ１毎の関係を示す。図８中横軸は、入射倍率を示し、縦軸は、レンズチルト感度を示す。また、Ｌ３Ｌ０は、カバー層厚さが０．１００μｍであるＬ０層に集光する場合のレンズチルト感度を示し、Ｌ３Ｌ１は、カバー層厚さが０．０７５μｍであるＬ１層に集光する場合のレンズチルト感度を示す。図８によれば、記録層毎に所定の関係で入射倍率が変化した場合にレンズチルト感度が変化することが示されている。また、図８によれば、入射倍率が変化した場合にレンズチルト感度が変化することが示されている。このため、上述したように入射倍率を変化させることによって温特ＳＡを補正する場合に、入射倍率の変動に応じてレンズチルト感度が変動する。
【００９０】
ここで、対物レンズ３４への入射倍率を変化させる球面収差について説明する。入射倍率を変化させる球面収差発生要因としては、温度変化、波長変化、カバー層厚さ変化、初期球面収差量とが考えられる。以下の説明では、温度変化に対する発生感度ΔＳＡＴ／ΔＴを、αとし、波長変化に対する発生感度ΔＳＡλ／Δλを、βとし、カバー層厚さ変化に対する発生感度ΔＳＡｄ／Δｄを、γとし、初期球面収差量を、ＳＡｏｒｇとする。このα、β、γ、及びＳＡｏｒｇを用いると、見積もられる最大球面収差発生量ΔＳＡは、次式（１）のように表すことができる。
ΔＳＡ＝α・ΔＴ＋β・Δλ＋γ・Δｄ＋ＳＡｏｒｇ  ・・・（１）
【００９１】
光ピックアップ３が使用される環境、条件を考慮すると最大で発生する球面収差は、±０．４００λｒｍｓ程度となる。この球面収差を補正するために、コリメータレンズ３５の駆動による倍率補正を行った場合、図６及び図７の関係から、使用倍率ｍの範囲が定まる。発生する倍率球面収差量ΔＳＡは、ほぼｆ[mm]、ＮＡ、ｍによってのみ決定するものであり、具体的にその値は、次式（２）で示す程度である。これにより、ｆ＝２．２ｍｍとして入射倍率ｍの範囲を算出すると関係式（３）のようになる。この入射倍率による補正は、実際にはコリメータレンズ３５を駆動することによって、対物レンズ３４に入射する光ビームの光線角度を制御することによって行われる。このとき、図８で示した対物レンズ３４のレンズチルト感度としては、次式（４）のようになる。つまり、同一のレンズチルト角度で発生するコマ収差が入射倍率により大きく変化することを示す。
ΔＳＡ≒３８・ｍ・ＮＡ４・ｆ  ・・・（２）
−１／１１０≦ｍ≦１／１１０  ・・・（３）
０≦｜ΔＷ／Δθ｜≦０．２３２  ・・・（４）
【００９２】
そして、温度変動時の光ピックアップ３の動作については上述したとおりである。すなわち、光ピックアップ３内の対物レンズ３４近傍において温度変動があると、上述の式（１）で示した球面収差量ΔＳＡが発生する。このΔＳＡは、コリメータレンズ３５を駆動することによって倍率球面収差を発生させることでキャンセルする。光ピックアップ３内には対物レンズ３４周辺の温度を検知する温度検知ユニットとしての温度検出素子４８が設けられ、随時対物レンズ３４の温度を検知している。信号演算ユニットとしての制御部３０では、検知された温度から図６及び図７の関係に基づいてコリメータ駆動量を算出し、コリメータレンズ駆動部４５に駆動分の動作信号を送り、コリメータレンズ３５を動作させる。これによってΔＳＡに関してはキャンセルすることができるものの、温度変化に伴って生じたレンズチルト感度の変化は、その範囲が適正でない場合には再生信号の劣化を引き起こすおそれがある。この光ピックアップ３では、この信号劣化の問題を防止するため以下の観点から所定の範囲を満たす対物レンズ３４を用いているが、この範囲について〔５．〕〜〔１０．〕等で説明する。このように、本発明は、従来ではレンズチルト感度がどの程度以下であれば適切かの指針はまったく示されておらず、対物レンズによっては使いこなすことが非常に難しいということに鑑みたものである。すなわち、本発明は、かかる範囲を明確に規定することで、プラスチック製の対物レンズのコマ収差補償を実現するものである。換言すると、本発明では、プラスチックレンズを用いた場合に生じるレンズチルト感度量を一定以下に抑えることによって、光ピックアップでレンズチルトを行った際のマージン量を一定量確保する効果を得ようとするものである。
【００９３】
〔５．対物レンズのレンズチルト感度の上限について〕
ここでは、レンズチルト感度の上限について説明する。レンズチルト感度は光ピックアップを構成するに際して種々の影響を及ぼす。仮にレンズチルト感度が低すぎた場合には、例えば光ディスクの反りに対しての十分な信号補正ができなくなる。一般的な光ピックアップと同様に、図９に示すように光ディスクが反ることによって発生するコマ収差を、対物レンズ３４を傾けることによってコマ収差を発生させキャンセルする制御を行うという手法が考えられる。例えば温度が高く、レンズチルト感度が低くなる場合には、同一の光ディスクの反りに対応する場合でも、大きなレンズチルト量が必要となることを意味する。レンズチルト感度が低くなりすぎた場合には、アクチュエータの稼動可能範囲を逸脱してしまうという問題やアクチュエータを駆動してもコマ収差量が変化せず補正が行えないおそれがある。これに対しては、一定以下のレンズチルト感度を持つ場合にはレンズチルト補正を行わないような手法を取り入れることにより解消可能である。
【００９４】
その一方で、レンズチルト感度が高すぎると、光ピックアップ製造時等のレンズチルト調整取れ残りによって、大きなコマ収差が発生することとなり、信号品質を著しく悪化させるという問題がある。ここで、光ピックアップ３等のシステムにおけるコマ収差の許容最大量をＷＭａｘ［λｒｍｓ］とし、レンズチルト調整取れ残りをθＬＴ＿Ｍａｘ［ｄｅｇ］とすると、レンズチルト感度の上限ΔＷＬＴ＿Ｍａｘは、以下の式（５）で表される。
ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＝ＷＭａｘ／θＬＴ＿Ｍａｘ  ・・・（５）
【００９５】
光ピックアップシステムのコマ収差許容値ＷＭａｘは、一般的にはマレシャルの条件０．０７０λｒｍｓにより決定されると考えられる。ここで、光ディスクの反り等はタンジェンシャル方向で考えると面ブレとして影響を及ぼすこととなり、回転時におけるこのタンジェンシャル方向の面ブレが生ずることが問題となる。すなわち、この回転方向の面ブレに対応して対物レンズを傾斜追随させることができず、この面ブレによる収差ＷＳｕｒ＿Ｖｉｂ［λｒｍｓ］は、通常チルトにより対応して抑えることができない。このため、ＷＭａｘは、次式（６）のような関係となる。また、この式（６）を算出するための面ブレによる収差ＷＳｕｒ＿Ｖｉｂは、次式（７）のように最大面ブレ角度θＤＴ＿Ｍａｘ等から算出できる。ここで、ＢＤの面ブレが最大となる最大面ブレ角度θＤＴ＿Ｍａｘは、θＤＴ＿Ｍａｘ＝±０．３ｄｅｇ以下である。また、式（７）中ΔＷＤＴ［λｒｍｓ／ｄｅｇ］は、光ディスクのチルト感度（以下、「ディスクチルト感度」という。）であり、光ディスクのカバー層厚さによって変動する値となる。ここで、レンズチルト感度は、像高感度が０となるレンズにおいて、レンズチルト感度の極性を正としている。
ＷＭａｘ＝０．０７−ＷＳｕｒ＿Ｖｉｂ・・・（６）
ＷＳｕｒ＿Ｖｉｂ＝｜θＤＴ＿Ｍａｘ・ΔＷＤＴ｜・・・（７）
【００９６】
例えばＢＤ２層光ディスクではカバー層厚さが厚い方の記録層は、Ｌ０層と呼ばれ、カバー層厚さが０．１００ｍｍとなっており、カバー層厚さが薄い方の記録層は、Ｌ１層と呼ばれ、カバー層厚さが０．０７５ｍｍとなっている。ディスクチルト感度は、Ｌ０層のものがΔＷＤＴ＿Ｌ０＝−０．１１０λｒｍｓ／ｄｅｇであり、Ｌ１層のものがΔＷＤＴ＿Ｌ１＝−０．０８０λｒｍｓ／ｄｅｇとなっており、Ｌ０層の方が高いディスクチルト感度を持つ。尚、このディスクチルト感度は、カバー層厚さと光線の角度とで決まる値であり、光線の角度は、開口数ＮＡで決まる値である。
【００９７】
よって、各層でのコマ収差許容量ＷＭａｘの値は、式（６）及び式（７）と、各層のディスクチルト感度ΔＷＤＴ＿Ｌ０、ΔＷＤＴ＿Ｌ１とを用いて、次式（８Ａ）及び次式（８Ｂ）のように算出できる。すなわち、Ｌ０層のコマ収差許容量ＷＭａｘ＿Ｌ０は、式（８Ａ）で算出でき、Ｌ１層のコマ収差許容量ＷＭａｘ＿Ｌ１は、式（８Ｂ）で算出できる。
ＷＭａｘ＿Ｌ０＝０．０３７  ・・・（８Ａ）
ＷＭａｘ＿Ｌ１＝０．０４６  ・・・（８Ｂ）
【００９８】
また、一般的なレンズ取付調整時のレンズチルト取れ残り量は、組み付けずれも含めると最大θＬＴ＿Ｍａｘ＝０．１５程度である。このθＬＴ＿Ｍａｘと式（５）、式（８Ａ）及び式（８Ｂ）とから各層の最大レンズチルト感度量ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０、ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ１は、次式（９Ａ）及び次式（９Ｂ）のように算出される。
ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０＝０．２５  ・・・（９Ａ）
ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ１＝０．３１  ・・・（９Ｂ）
【００９９】
なお、ディスクラジアル方向を考慮した場合には、これよりも大きなレンズチルト感度を許容できるが、対物レンズの最低規格値は上述したとおりであり、タンジェンシャル方向によってのみ規定される。
【０１００】
また、レンズチルト感度ΔＷＬＴは、光ディスクのカバー層厚さに対して線形性を有している。すなわち、次式（１０）の関係が成立している。ここで、式（１０）中ΔＷＬＴ＿Ｃｅｎは、レンズチルト感度の設計中心を示すものであり、一般的にはＬ０層とＬ１層のレンズチルト感度の中心で０．１〜０．０８［λｒｍｓ／ｄｅｇ］程度で設計され規定されている。これはアプラナート条件を満たすためには、その程度の値とすることが要求されるためである。またΔｔ［ｍｍ］は、設計中心でのカバー層厚さｔＣｅｎに対するカバー層厚さの差を示し、第ｎ層でのカバー層厚さをｔｎとすれば、Δｔ＝ｔｎ−ｔＣｅｎの関係を満たすものである。この点について詳細に説明するに、カバー層厚さの違いによるレンズチルト感度の変動は、以下の２つの要因によって決定されている。一つの要因としては、カバー層厚さの違いによる入射倍率の変動である。これは、上述したように、カバー層厚さが異なると球面収差が線形性を有して変動するため、その分の入射倍率を調整する必要があるからである。また、この入射倍率は上述のようにレンズチルト感度と線形を有した関係性がある。よって、カバー層厚さの違いによる入射倍率の変動と、レンズチルト感度の間には線形の関係にある。もう一つの要因としては、傾斜したレンズから生じたコマ収差が、光ディスク面において増幅されるというものである。この要因についても光ディスクのカバー層厚さと線形性を有することが知られている。これら２つの要因によって生じる変動量は、両者ともカバー層厚さであるｔと線形性を有するため、カバー層厚さ中心のレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｃｅｎを基準とすれば式（１０）の関係を有することとなる。ｋＬＴ−ｔは、実測上は１．６〜２．０［λｒｍｓ／ｄｅｇ／ｍｍ］程度である。
ΔＷＬＴ＝ｋＬＴ−ｔ・Δｔ＋ΔＷＬＴ＿Ｃｅｎ・・・（１０）
【０１０１】
このレンズチルト感度とカバー層厚さとの線形関係に基づいて、式（９Ａ）及び式（９Ｂ）で規定した各層の最大レンズチルト感度は、式（１０）の関係による制限を受けることとなる。すなわち、式（９Ｂ）及び式（１０）の関係から得られるΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０は、式（９Ａ）を制限しないが、式（９Ａ）及び式（１０）の関係から得られるΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ１は、式（９Ｂ）よりさらに制限された関係を規定することとなる。具体的には、最大のｋＬＴ−ｔ＝２．０と、Ｌ０層及びＬ１層間の距離ΔｔＬ０−Ｌ１＝０．０２５とを用いて、式（１０）の関係に基づいて、式（９Ａ）のΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０より、ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ１は、式（１１）のような関係で規定されることとなる。
ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ１≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌ１＝ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０＋ｋＬＴ−ｔ・ΔｔＬ０−Ｌ１＝０．３０  ・・・（１１）
【０１０２】
以上のことから、一般的な多層化を考えるとＬ０層より薄い方向に多層化が進行するため、Ｌ０層を基準として、レンズチルト感度の最大値は、式（１２）のような関係で規定する必要がある。
ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌ０＝ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０＋ｋＬＴ−ｔ・ΔｔＬ０−Ｌｎ＝０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（１２）
【０１０３】
〔６．対物レンズのレンズチルト感度の下限について〕
以下では、その他の制限によりレンズチルト感度の下限が規定されることについて説明する。
【０１０４】
上述した式（１２）は、あくまでΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎの最大値を規定するものであるが、実際には最小値も規定される。入射倍率Ｍに対するレンズチルト感度変動量ΔＷＬＴ＿ΔＭは、概略ｆに比例し、おおよそ次式（１３）のように示すことができる。ここで、ΔＭは、入射倍率変動量を示し、図８における横軸変動量を表す。また、ΔＷＬＴ＿ΔＭは、図８における縦軸変動量に相当する。
ΔＷＬＴ＿ΔＭ＝７．５・ｆ・ΔＭ  ・・・（１３）
【０１０５】
そして、このΔＭについて、回折のないプラスチックレンズあるいは３波長互換対物レンズにおいて、設計温度３５℃、設計中心波長４０５ｎｍの場合について検討する。このΔＭは、使用環境温度範囲０℃〜７０℃、使用光波長範囲４００〜４１０ｎｍの環境変化を考慮すれば、例えば正の側の片側について最大０．００７程度の値をとり、すなわち最大の倍率変動量ΔＭ＿Ｍａｘは、次式（１４）のように示される。
ΔＭ＿Ｍａｘ＝０．００７  ・・・（１４）
【０１０６】
また、この倍率変動範囲はレンズ構成材料と焦点距離にある程度依存するため、倍率変動量には幅があり、最小の倍率変動量ΔＭ＿Ｍｉｎは、次式（１５）で示される。
ΔＭ＿Ｍｉｎ＝０．００４５  ・・・（１５）
【０１０７】
上述した式（１３）に基づいてこの式（１４）及び式（１５）の関係を用いると、レンズチルト感度の環境下での最大振幅となるΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍａｘと、最小振幅となるΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍｉｎは、それぞれ式（１６）及び式（１７）のような関係となる。
ΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍａｘ＝７．５・ｆ・ΔＭ＿Ｍａｘ＝０．０５３・ｆ  ・・・（１６）
ΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍｉｎ＝７．５・ｆ・ΔＭ＿Ｍｉｎ＝０．０３４・ｆ  ・・・（１７）
【０１０８】
対物レンズにおけるレンズチルト感度ΔＷＬＴは、種々の環境変動において値が変動するが、後述のように正の値である方が有利である。詳細は後述するが、レンズチルト感度が負の値となる場合ではレンズチルト感度の絶対値上昇に伴い像高感度の絶対値上昇が起き、不利な方向にしか働かないためである。よって、上述した図８の直線群における使用環境におけるレンズチルト感度の値が全体として正側に偏って存在しているのが望ましい。この観点を数式化すると、カバー層厚さによらず、設計中心状態のレンズチルト感度が０以上であるとして、最大のレンズチルト感度の最小値ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎは、次式（１８）の関係を有することが望ましい。また、同様に、最小のレンズチルト感度の最小値ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎは、次式（１９）の関係を有することが望ましい。
ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ＝ΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍｉｎ＝０．０３４・ｆ  ・・・（１８）
ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ＝−ΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍａｘ＝−０．０５３・ｆ  ・・・（１９）
【０１０９】
この式（１８）及び式（１９）の関係については概念図として図１０及び図１１を用いてさらに説明する。図１０及び図１１には、Ｌ０層の使用環境範囲内における入射倍率に対するレンズチルト感度分布を示す実線Ｌ４と、環境中心状態におけるレンズチルト感度を示すＰ４ＴＹＰとを表している。尚、破線部は、カバー層厚さと焦点距離ｆとにより略決まる入射倍率に対するレンズチルト感度を示すものであり、これに対し環境中心状態のレンズチルト感度と倍率変動量ΔＭとを調整することにより上述のレンズチルト感度分布を調整することができる。
【０１１０】
ここで、直線分布は上述のように、正に偏っているほうが有利であるため、図１０における環境中心状態におけるレンズチルト感度Ｐ４ＴＹＰが０である場合が分布の下限となる。よって、図１０に示すように、最低レンズチルト感度の最小値ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎは、上述した環境変動による変動レンズチルト感度の最大振幅を示すΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍａｘによって規定されることとなる。この図１０には、上述した式（１９）の関係が適正な範囲を示すものであることが示されている。
【０１１１】
その一方で、最大レンズチルト感度の最小値ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎについては、図１１に示すように、次のように決定される。まず、直線分布が正に偏っているほうが有利である点、及び環境中心状態におけるレンズチルト感度Ｐ４ＴＹＰが０である場合が分布の下限となる点については、図１０の場合と同様である。そして、直線分布が正に偏っているということは、最大レンズチルト感度の最小値ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎが少なくとも正の値であることを意味する。よって、図１１に示すように、最大レンズチルト感度の最大値ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎは、上述した環境変動による変動レンズチルト感度の最大振幅を示すΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍｉｎによって規定されることとなる。この図１１には、上述した式（１８）の関係が適正な範囲を示すものであることが示されている。尚、図１１には、上述の事項とともに、最大レンズチルト感度の適正範囲をＲ４ΔＷＬＴ＿Ｍａｘで示した。また、この範囲を示すためのΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘは、上述の式（１２）により決定されたものである。
【０１１２】
次に、最大レンズチルト感度の最小値ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍａｘ＿Ｌｎに関しては、式（１２）で規定した最大レンズチルト感度の最大値ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌｎに対して、次式（２０）により規定されることとなる。
ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ＝ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ−２・ΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍｉｎ  ・・・（２０）
【０１１３】
この式（２０）の関係については概念図として図１２を用いてさらに説明する。図１２には、Ｌ０層の使用環境範囲内における入射倍率に対するレンズチルト感度分布を示す実線Ｌ５と、設計中心状態におけるレンズチルト感度を示すＰ５ＴＹＰとを表している。式（１２）によりΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌｎが定まると、これは環境最大レンズチルト感度の最大値を意味するものとなっている。これに対して、環境変動による変動レンズチルト感度の最小振幅分の２倍である２×ΔＷＬＴ＿ΔＭ＿Ｍｉｎ分、下方に設定した位置に環境最小レンズチルト感度の最大値ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍａｘ＿Ｌｎが定められることとなる。尚、図１２には、上述の事項とともに、最小レンズチルト感度の適正範囲をＲ５ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎで示した。また、この範囲を示すためのΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍｉｎは、上述の式（１９）及び図１０により決定されたものである。
【０１１４】
具体的に、式（１５）で示すようにΔＭ＿Ｍｉｎ＝０．００４５であるから、式（１６）の場合とほぼ同様に、式（２１）により最小レンズチルト感度の最大値ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍａｘ＿Ｌｎが規定されることとなる。
ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ＝０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆ  ・・・（２１）
【０１１５】
〔７．光ピックアップにおける３波長互換対物レンズの場合のレンズチルト感度の範囲について〕
上述したようなレンズチルト感度の制限値の範囲は、対物レンズの種類によって、ある程度制限される。例えば、上述した光ピックアップ３で用いられたような３波長互換を有する対物レンズ３４では、光ピックアップ３のレンズホルダにレンズが一つしかないため、レンズチルト感度の制限が比較的緩くすることを可能とする。ここでは、対物レンズ３４等の３波長互換対物レンズのレンズチルト感度の範囲について説明する。
【０１１６】
すなわち、上述の制限以外を考慮する必要がないため、３波長互換の対物レンズ３４の場合は、上述の式（１２）、式（１８）〜式（２０）等で規定した範囲をそのまま最大レンズチルト感度及び最小レンズチルト感度の最大値及び最小値とすることができる。具体的には、式（１２）及び式（１８）に基づいて、最大レンズチルト感度について式（２２Ａ）の範囲を導き出すことができる。また、式（１９）及び式（２１）に基づいて、最小レンズチルト感度について式（２２Ｂ）の範囲を導き出すことができる。
０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（２２Ａ）
−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．２５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆ  ・・・（２２Ｂ）
【０１１７】
３波長互換対物レンズにおいて、上述の式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）を満足する構成とすることにより、以下のような効果を奏する。すなわち、かかる構成は、光ピックアップの製造時等のレンズチルト調整取れ残りや、タンジェンシャル方向の面ブレにより大きなコマ収差が発生し許容量を超えることによる各種信号劣化を防止できる。すなわち、かかる対物レンズは、温度変化等に応じて入射倍率が変動した場合にもコマ収差の補償を実現し、光ピックアップによる良好な記録再生特性を実現する。
【０１１８】
これは、３波長互換の対物レンズを用いる場合には、ＢＤ等の第１の光ディスクとＤＶＤ、ＣＤ等の第２及び第３の光ディスクのコマ収差方向を概略同一とすることができるからである。すなわち、例えば、光ディスクのスピンドルや、光ピックアップ３のガイド軸等のチルト調整を行い、光ディスクと光ピックアップ３との傾斜状態を相対的に調整することにより、コマ収差量を一律にキャンセルすることができるためである。この概念について図１３を用いて詳細に説明する。図１３（ａ）に示すような１つの対物レンズのみ有する場合において、第１乃至第３の光ディスク（例えばＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤ）に対して生じるコマ収差の方向は、Ｃ１０で示すように概略ほぼ同方向となる。実際には対物レンズにおける第１乃至第３の光ディスク間のコマ収差の方向には多少の違いが生じるが、あまりその違いは大きくならない。また、光ピックアップ３固定部におけるコマ収差の方向は、第１乃至第３の光ディスクに対して共通となる。そして、これらのことから、生じるコマ収差は第１乃至第３の光ディスクのメディアによらず方向は同一のＣ１０方向であり、上述したような光ディスクの傾斜（チルト）あるいは光ピックアップ３の傾斜（チルト）によって相殺して取り除かれる。尚、図１３（ａ）中Ｃ１Ｈは、光ディスク又は光ピックアップ３の傾斜によりこれらの相対的な角度調整を行うことにより相殺するために発生させるコマ収差の方向を示す。そして、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示したＣ１０方向のコマ収差に対して、Ｃ１Ｈで示した方向のコマ収差を発生させることによりコマ収差が相殺された状態を示す図である。図１３（ｂ）では、上述したようにコマ収差を相殺させたことにより、これらのトータルのコマ収差が略０の状態となっていることを示す。このような調整を行うことにより、式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）のレンズチルト感度上限値等は他のメディアの存在によって制約されることがない。また、第２及び第３の光ディスク（例えばＤＶＤ、ＣＤ）に対してもレンズチルト感度について余裕があるため、現実的な束縛値とはならない。
【０１１９】
式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）の規定は、上述の〔５．〕〜〔６．〕のように導かれたものである。よって、開口数がＮＡ＞０．８、カバー層厚さがｔ＝０．１ｍｍ〜０．０７５ｍｍ、光ビームの波長λがλ＝４００〜４１０ｎｍ、使用温度範囲が０℃〜７５℃の範囲内で成立するものである。換言すると、これらは、ディスクチルト感度が起因となっており、ディスクチルト感度はＮＡ３・ｔ／λに比例することから、開口数が小さい場合はレンズチルト感度の変動量はそれほど大きな影響がなく、上述のような問題を考慮する必要がない。
【０１２０】
本発明を適用した対物レンズ３４及びこれを用いた光ピックアップ３は、対物レンズをプラスチック製とすることにより、量産性や軽量化を向上させるとともに、環境温度変化があったときにもコマ収差の補償を実現する。そして、対物レンズ３４及び光ピックアップ３は、量産性や軽量化を実現するとともに、良好な収差補正を実現して良好な記録再生特性を実現する。
【０１２１】
〔８．光ピックアップの第２の実施の形態の全体構成〕
次に、上述した光ディスク装置１に用いられる本発明に係る光ピックアップの第２の実施の形態として、本発明を適用した光ピックアップ１０３について、図１４を用いて説明する。この光ピックアップ１０３は、高密度光ディスクである第１の光ディスク専用の対物レンズ１３４Ａと、第２及び第３の光ディスク用の対物レンズ１３４Ｂとからなる２種類の対物レンズを有する所謂２対物構成とされた光ピックアップである。この光ピックアップ１０３は、上述の所謂１対物構成とされた光ピックアップ３と同様に、第１乃至第３の光ディスクに対して記録再生を行うことを実現する、所謂３波長互換光ピックアップである。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ３と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は、省略する。
【０１２２】
本発明を適用した光ピックアップ１０３は、第１の光源部３１と、第２の光源部３２とを備える。また、光ピックアップ１０３は、第１の光源部３１から出射された第１の波長の光ビームを第１の光ディスク（ＢＤ等）の信号記録面上に集光する対物レンズ１３４Ａを備える。また、光ピックアップ１０３は、第２の光源部３２から出射された第２及び第３の波長の光ビームをそれぞれ第２及び第３の光ディスク（ＤＶＤ，ＣＤ等）の信号記録面上に集光する対物レンズ１３４Ｂを備える。かかる対物レンズ１３４Ａ及び対物レンズ１３４Ｂは、上述した対物レンズ３４と同様に、対物レンズ駆動部４９により移動自在に保持されており、共通のレンズホルダ４７に取り付けられている。そして、対物レンズ１３４Ａ，１３４Ｂは、対物レンズ駆動部によりフォーカス方向、トラッキング方向、チルト方向に駆動される。
【０１２３】
また、この光ピックアップ１０３は、対応する各波長の光ビームの発散角を変換して対応する対物レンズに導くコリメータレンズ１３５Ａ，１３５Ｂを備える。かかるコリメータレンズ１３５Ａ，１３５Ｂにおいても、上述したコリメータレンズ３５と同様に、必要に応じてコリメータレンズ駆動部やコリメータ位置検出部が設けられる。
【０１２４】
また、光ピックアップ１０３は、上述の光ピックアップ３と同様に、各光ビームを対応する光学部品に導くための第１及び第２のビームスプリッタ１３６，１３７や、立ち上げミラー１４４Ａ，１４４Ｂを備える。また、光ピックアップ１０３は、共通の受光部３８を有する光検出器３９、マルチレンズ４０、第１及び第２のグレーティング４１，４２、制御部３０を備える。
【０１２５】
光ピックアップ１０３を構成する対物レンズ１３４Ａは、上述したように１波長専用の対物レンズであり、開口数（ＮＡ）が０．８５程度とされたプラスチック製の単玉対物レンズである。対物レンズ１３４Ａは、プラスチック製であることにより、従来のガラス製に比べて量産性や軽量化が図られる。この対物レンズ１３４Ａは、記録層の切換や製造誤差により光ディスク２のカバー層厚さ変化があったときや、環境温度変化があったとき、コリメータレンズ１３５Ａを光軸方向に移動させる。これにより、対物レンズ１３４Ａへの入射倍率を変化させて、常に球面収差を補正、すなわち低減する。また、対物レンズ１３４Ａは、環境温度変化やカバー層厚さ変化や、環境温度変化に伴い入射する光ビームの入射倍率に変化があったとき、後述の制御部３０に制御され対物レンズ駆動部４９によって、チルト方向に傾けられることにより、コマ収差を打ち消す。尚、光ピックアップ１０３を構成する対物レンズ１３４Ｂは、上述したように第２及び第３の光ディスク用の対物レンズであり、一般的に用いられる例えばＤＶＤ，ＣＤ等の光ディスクに対応した２波長互換対物レンズである。このように、対物レンズ１３４Ａは、第１乃至第３の光ディスクに対して記録及び再生を行う光ピックアップに、第２及び第３の光ディスクに対応する光ビームを集光する対物レンズ１３４Ｂとともに用いられる。そして、対物レンズ１３４Ａは、第１の光ディスクに対応した４００〜４１０ｎｍ程度の第１の波長の光ビームを第１の光ディスクの記録層上に集光する１波長専用の対物レンズである。
【０１２６】
また、この対物レンズ１３４Ａは、上述の対物レンズ３４で説明した使用環境における第ｎ層での最大のレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎが、０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．１５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎの関係式を各層で満たす。また、この使用環境における第ｎ層での最小のレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎが、−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．１５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆの関係式を各層で満たす。
【０１２７】
かかる関係式を満たす本発明を適用した対物レンズ１３４Ａは、温度変化等に応じて入射倍率が変動した場合にもコマ収差の補償を実現し、良好な記録再生特性を実現する。この関係式やその作用については後述の〔９．〕等で詳細に説明するものとする。
【０１２８】
さらに、この対物レンズ１３４Ａは、環境中心状態における、各記録層毎のレンズチルト感度が以下の所定の範囲内となるように構成されている。環境中心状態としては、温度が３５℃であり、光ビームの波長がλ＝４０５ｎｍである。この対物レンズ１３４Ａは、具体的に、この環境中心状態における第ｎ層のレンズチルト感度をΔＷＬＴ＿Ｌｎ＿ＴＹＰとしたとき、−０．０１＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ≦ΔＷＬＴ＿Ｌｎ＿ＴＹＰ≦０．０４＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎの関係式を各層で満たす。
【０１２９】
かかる関係式を満たす本発明を適用した対物レンズ１３４Ａは、像高特性を考慮した上で適正なレンズチルト感度とされていることにより次の効果を奏する。すなわち、対物レンズ１３４Ａは、温度変化等に応じて入射倍率が変動した場合にもコマ収差の補償を実現するとともに、使用環境範囲におけるコマ収差量をより低減することを可能とする。これにより、対物レンズ３４は、より良好な記録再生特性を実現する。
【０１３０】
以上のように構成された光ピックアップ１０３は、この光検出器３９により検出された戻り光により生成されたフォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号に基づいて、対物レンズ１３４Ａ、１３４Ｂを駆動変位する。そして、光ピックアップ１０３は、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行う。光ピックアップ１０３は、対物レンズ１３４Ａ，１３４Ｂが駆動変位されることにより、光ディスク２の信号記録面に対して合焦する合焦位置に移動され、光ビームが光ディスク２の記録トラック上に合焦されて、光ディスク２に対して情報信号の記録又は再生を行う。また、光ピックアップ１０３は、光ディスクの反り等により発生するコマ収差を対物レンズ１３４Ａ等を対物レンズ駆動部４９によりチルト方向に傾斜させることにより低減することができる。これにより、光ピックアップ１０３及びこれを用いた光ディスク装置１は、良好な記録再生特性を有する。
【０１３１】
〔９．２対物構成とされた光ピックアップにおける高密度記録光ディスク専用の対物レンズの場合について〕
次に、上述した対物レンズ１３４ＡのようなＢＤ等の第１の光ディスク（高密度記録光ディスク）専用の対物レンズを用いた場合の例について説明する。すなわち３波長互換光ピックアップにおける第１の光ディスクに対応する１波長専用の対物レンズ１３４Ａと、他の２波長用の対物レンズ１３４Ｂとを設けた所謂２つの対物レンズを用いる場合のレンズチルト感度の範囲について説明する。尚、１波長専用の対物レンズであった場合にも、光ピックアップ自体が１波長専用であった場合には、ここで説明する制限を受けず、上述した〔７．〕と同様の範囲で用いれば良好な効果が得られる。
【０１３２】
第１の光ディスク専用の対物レンズ１３４Ａを用いた場合には、ＤＶＤ、ＣＤ等の第２及び第３の光ディスク用の対物レンズ１３４Ｂ側のコマ量との兼ねあわせで、調整方法によっては式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）の範囲でも十分な効果を発揮できなくなる。かかる２つの対物レンズを有する構成の場合には、式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）の規定に加えて、次のような制限が加わることとなる。すなわち、かかる構成では、光ピックアップ１０３の固定部と可動部である２つの対物レンズ１３４Ａ，１３４Ｂにおいて第１の光ディスク（ＢＤ）と第２及び第３の光ディスク（ＤＶＤ／ＣＤ）とにコマ収差の方向の違いが生じる。具体的には、図１３（ｃ）に示すように、第１の光ディスクに対するコマ収差の方向は、例えばＣ２Ｂに示すような方向となり、第２及び第３の光ディスクに対するコマ収差の方向は、例えばＣ２ＤＣに示すような方向となる。そして、図１３（ｃ）に示した状態から、光ディスク２又は光ピックアップ１０３の傾斜により、これらの相対的な角度調整を行うことにより一方のコマ収差をキャンセルすることができる。例えば、図１３（ｃ）中Ｃ２Ｈは、相対的な角度調整を行うことにより相殺するために発生させるコマ収差の方向を示す。そして、図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）に示したＣ２Ｂ，Ｃ２ＤＣ方向のコマ収差に対してＣ２Ｈで示した方向のコマ収差を発生させることによりコマ収差が相殺された状態を示す図である。また、この図は、第２及び第３の光ディスクにおけるトータルのコマ収差が略０の状態となっていることを示す。そして、図１３（ｄ）中Ｃ２ＴＢは、第１の光ディスクにおけるトータルのコマ収差の方向を示している。さらに、このＣ２ＴＢは、光ピックアップ３の固定部と対物レンズにおけるＣ２Ｂ方向のコマ収差に対して、相対的な角度調整によるＣ２Ｈ方向のコマ収差がキャンセル効果を持たず、コマ収差が残存していることを示す。上述の図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）に示すように、第１の光ディスク（ＢＤ）と第２及び第３の光ディスク（ＤＶＤ／ＣＤ）とで生じたコマ方向の違いは、第２の光ディスクで調整をかけると第１の光ディスク側ではキャンセル効果を持たずに蓄積する。
【０１３３】
ここで、図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）に示したように、第２の光ディスク（ＤＶＤ）に対して光ディスクと光ピックアップ３との相対的な角度調整によるコマ収差の調整を行った場合について、各層でのコマ収差許容量ＷＭａｘ’を検討する。この場合、上述したように、調整分のコマ収差量が第１の光ディスク（ＢＤ）側に対して付加されることになる。すなわち、調整分のコマ収差量をＷＢＤ−ＤＶＤとすると、Ｌ０層のコマ収差許容量ＷＭａｘ＿Ｌ０’は、式（２３Ａ）で算出でき、Ｌ１層のコマ収差許容量ＷＭａｘ＿Ｌ１’は、式（２３Ｂ）で算出できる。
ＷＭａｘ＿Ｌ０’＝ＷＭａｘ＿Ｌ０−ＷＢＤ−ＤＶＤ  ・・・（２３Ａ）
ＷＭａｘ＿Ｌ１’＝ＷＭａｘ＿Ｌ１−ＷＢＤ−ＤＶＤ  ・・・（２３Ｂ）
【０１３４】
そして、ＷＢＤ−ＤＶＤ＝ＷＢＤ−ＣＤ＝０．０１５λrms程度であるため、この式（２３Ａ）及び式（２３Ｂ）と、上述の式（８Ａ）及び（８Ｂ）とから次式（２４Ａ）及び次式（２４Ｂ）の関係が算出される。
ＷＭａｘ＿Ｌ０’＝０．０２２  ・・・（２４Ａ）
ＷＭａｘ＿Ｌ１’＝０．０３１  ・・・（２４Ｂ）
【０１３５】
また、上述の式（９Ａ）及び式（９Ｂ）と同様の考え方を用いて式（２４Ａ）及び式（２４Ｂ）から各層の最大レンズチルト感度量ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０’、ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ１’は、次式（２５Ａ）及び次式（２５Ｂ）のように算出される。
ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０’＝０．１５  ・・・（２５Ａ）
ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ１’＝０．２１  ・・・（２５Ｂ）
【０１３６】
このように、３波長互換光ピックアップにおける第１の光ディスク専用の対物レンズであって、第２の光ディスク（ＤＶＤ）側の対物レンズでの調整を行う場合において、上述の式（２５Ａ）及び式（２５Ｂ）で規定される上限値を満足する必要がある。また、この場合でも上述の式（１１）〜式（１２）で規定したのと同様に、式（１０）による制約を受けることとなる。
【０１３７】
すなわち、式（２５Ａ）及び式（２５Ｂ）で規定した各層の最大レンズチルト感度は、レンズチルト感度とカバー層厚さとの線形関係に基づいて、式（１０）の関係による制限を受ける。これを上述の式（１２）と同様に、一般的な多層化された光ディスクで検討すると、Ｌ０層を基準として、レンズチルト感度の最大値は、式（２５Ｃ）のような関係で規定する必要がある。
ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ’≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｍａｘ＿Ｌ０’＝ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌ０’＋ｋＬＴ−ｔ・ΔｔＬ０−Ｌｎ＝０．１５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（２５Ｃ）
【０１３８】
また、最大及び最小レンズチルト感度の下限等を決定する他の制約は、上述した〔６．対物レンズのレンズチルト感度の下限について〕で説明した内容と同一であり、式（１３）〜式（２１）を用いて説明したのと同様の関係が導き出される。
【０１３９】
そして、３波長互換光ピックアップにおける第１の光ディスク専用の対物レンズの場合は、式（２５Ｃ）と、上述の式（１８）〜式（２０）等で規定したのと同様の関係とから最大レンズチルト感度及び最小レンズチルト感度の最大値及び最小値を規定することができる。具体的には、式（２５Ｃ）と上述の式（１８）と同様の関係とに基づいて、最大レンズチルト感度について式（２６Ａ）の範囲を導き出すことができる。また、式（２５Ｃ）と、上述の式（１９）及び式（２１）と同様の関係とに基づいて、最小レンズチルト感度について式（２６Ｂ）の範囲を導き出すことができる。
０．０３４・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍａｘ＿Ｌｎ≦０．１５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（２６Ａ）
−０．０５３・ｆ≦ΔＷＬＴ＿Ｍｉｎ＿Ｌｎ≦０．１５＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ−０．０６８・ｆ  ・・・（２６Ｂ）
【０１４０】
所謂２対物構成の光ピックアップに設けられる高密度記録光ディスク専用の対物レンズにおいて、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）を満足する構成とすることにより、以下のような効果を奏する。すなわち、かかる構成は、２対物のうちいずれの対物レンズについて製造時の初期調整を行った場合にも、条件の厳しい高密度記録光ディスク専用の対物レンズ側のコマ収差を低減できる。すなわち、かかる構成は、条件の厳しい高密度記録光ディスク専用の対物レンズ側のタンジェンシャル方向の面ブレにより大きなコマ収差が発生し許容量を超えることによる各種信号劣化を防止できる。これにより、他の対物レンズについては、光ピックアップ製造時の初期調整により収差を十分に低減した状態で組み付けることを可能とし、従来型の対物レンズで第２及び第３の光ディスクに対して良好な記録再生を実現する。すなわち、かかる構成とされた高密度記録光ディスク専用の対物レンズは、温度変化等に応じて入射倍率が変動した場合にもコマ収差の補償を実現し、光ピックアップによる良好な記録再生特性を実現する。
【０１４１】
本発明を適用した対物レンズ１３４Ａ及びこれを用いた光ピックアップ１０３は、対物レンズをプラスチック製とすることにより、量産性や軽量化を向上させるとともに、環境温度変化があったときにもコマ収差の補償を実現する。そして、対物レンズ１３４Ａ及び光ピックアップ１０３は、量産性や軽量化を実現するとともに、良好な収差補正を実現して良好な記録再生特性を実現する。
【０１４２】
尚、３波長互換光ピックアップにおける第１の光ディスク専用の対物レンズの場合においても、図１３（ｃ）のＣ２Ｈで示した相対的な角度調整を第１の光ディスクにおけるコマ収差をキャンセルするように行うことも可能である。かかる第１の光ディスク専用の対物レンズを調整する場合には、第１の光ディスクにおけるコマ収差の制約が１対物構成の場合と同様となり、コマ収差の補償が実現できる。すなわち、いずれの対物レンズの調整を行う場合にも、第１の光ディスク専用の対物レンズが、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）の規定を満たすように構成すれば、コマ収差の補償が実現できる。そして、この光ピックアップにおいて、上述したように、第１の光ディスク専用の対物レンズがかかる構成を満たすとともに、第２及び第３の光ディスク用の対物レンズを調整すれば、第２及び第３の光ディスクにコマ調整の影響を与えることを防止できる。
【０１４３】
〔１０．さらに最適なレンズチルト感度を得るための条件について〕
次に、さらに最適なレンズチルト感度を得るための条件として、レンズチルト感度の低減手法について説明する。この手法は、上述の３波長互換用の対物レンズ３４についても、１波長専用の対物レンズ１３４Ａについても適用可能であり、それぞれ後述の優れた効果を得ることが可能である。レンズチルト感度の上限等については上述で規定したが、以下では、さらに光学系全体のコマ収差を考慮することによって、光ピックアップを構成する対物レンズとしてさらに最適なレンズチルト感度について規定する。
【０１４４】
一般的に、レンズチルト感度を変更すると、像高特性がこれに伴い変動することとなる。よって、上述のようにレンズチルト感度を低減させた場合には、像高特性がトレードオフとなって悪化するおそれがある。以下では、レンズチルト感度の範囲を、レンズチルト感度の低減と像高特性の変動の兼ね合いを考慮して決定するという手法を採用している。
【０１４５】
像高感度ΔＷＩＨは、レンズチルト感度ΔＷＬＴとディスクチルト感度ΔＷＤＴの和で表され、すなわち次式（２７）で示すような関係を有する。
ΔＷＩＨ＝ΔＷＬＴ＋ΔＷＤＴ  ・・・（２７）
【０１４６】
ディスクチルト感度は上述したように、カバー層厚さと開口数ＮＡとによって規定されるため、フォーマットが決定されると対物レンズの仕様や設計によらず一定の値となる。これは次式（２８Ａ）に示すとおりであり、この式（２８Ａ）と式（２７）から式（２８Ｂ）の関係が導かれる。
ΔＷＤＴ＝Ｃｏｎｓｔ．  ・・・（２８Ａ）
ΔＷＩＨ＝ΔＷＬＴ＋Ｃｏｎｓｔ．  ・・・（２８Ｂ）
【０１４７】
よって、レンズチルト感度を減少させるためには、像高を減少させねばならない。この点について図１５を用いて説明する。図１５（ａ）〜図１５（ｃ）に示すように、一般的なアプラナートな設計においては、レンズチルト感度とディスクチルト感度とが互いに相殺するようなレンズチルト感度が選択されている。すなわち、アプラナートな設計とは、像高感度は設計中心で０に設計されていることを示し、一般的なレンズでは、このような条件で形成されている。これにより、像高感度は、式（２７）及び図１５（ａ）に示すように、像高感度が０の状態とされている。ここで、図１５（ｂ）及び後述の図１５（ｅ）は、レンズチルト感度を示し、図１５（ｃ）及び図１５（ｆ）は、ディスクチルト感度を示す。そして、図１５（ａ）は、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）を加算したものであり、図１５（ｄ）は、図１５（ｅ）及び図１５（ｆ）を加算したものであり、式（２７）で説明したように像高感度を示す。図１５（ａ）〜図１５（ｆ）中、横軸は、角度［ｄｅｇ］を示し、縦軸は、角度に対して発生する３次コマ収差（「ＣＯＭＡ３」ともいう）を示す。この図１５（ａ）〜図１５（ｃ）に対して、レンズチルト感度を図１５（ｅ）を変更した際には、像高特性が変動することとなる。これは、ディスクチルト感度が、フォーマットにより略決定され常に一定な値であるからである。そして、レンズチルト感度を減少させるため、像高の減少設計を行うと軸外入射する光線によってコマ収差が生じることを意味する。以上の図１５に示すように、レンズチルト感度を変動させた場合は、像高特性が悪化するおそれがある。
【０１４８】
ところで、像高は、発光点が光軸からずれた際のコマ収差量を示す。一般的には、コリメータレンズの取り付け誤差から像高ΔθＩＨが生じる。これはおおよそΔθＩＨ＝０．１ｄｅｇ程度である。チルト許容量として対物レンズ側はΔθＬＴ＝０．１５ｄｅｇ傾くため、像高側へ感度を多く割り振るほうが有利であることがわかる。換言すると図１５（ｂ）にに示すように、正のレンズチルト感度を有する場合には、ディスクチルト感度と相殺しあうことにより像高感度を０に近いところに設定できる。これに対し、負のレンズチルト感度に設定した場合には、ディスクチルト感度と足し合わせることにより絶対値として大きな像高感度を有することになってしまうからである。
【０１４９】
次に、像高とレンズチルトによって消耗される光学系のコマ収差量ＷＣｏｍａ＿Ｔｏｔａｌは、式（２９）の関係となる。
【０１５０】
【数１】
2010170634.tif 000003
【０１５１】
ここで、式（２９）において二乗平均の関係式を採用したのは、量産を考慮した場合に各々のバラツキの問題を考慮したためであり、総量はさほど問題とはならないためである。（２９）式で示されるＷＣｏｍａ＿Ｔｏｔａｌの最小値は、ΔＷＬＴが次式（３０）となるときに与えられる。この最小のＷＣｏｍａ＿Ｔｏｔａｌ付近のレンズチルト感度を採用することにより、レンズチルト感度による上述の利点と、使用上適正な範囲の像高特性とを得ることができる。
【０１５２】
【数２】
2010170634.tif 000004
【０１５３】
この式（３０）において、実際の値であるΔθＩＨ＝０．１、ΔθＬＴ＝０．１５を用いると式（３１）が得られる。さらに、この式（３１）に各層Ｌ０，Ｌ１毎のΔＷＤＴを用いると、ΔＷＬＴ＿Ｌ０は式（３２Ａ）により得られ、ΔＷＬＴ＿Ｌ１は式（３２Ｂ）により得られる。
ΔＷＬＴ＝−０．３１・ΔＷＤＴ  ・・・（３１）
ΔＷＬＴ＿Ｌ０＝０．０３３  ・・・（３２Ａ）
ΔＷＬＴ＿Ｌ１＝０．０２５  ・・・（３２Ｂ）
【０１５４】
この式（３２Ａ）及び式（３２Ｂ）で得られた値付近を設計中心にすれば、全体としてコマ収差量を低減することができる。図１６、図１７にこのときのΔＷＬＴとトータルコマ収差量の関係を示した。図１６及び図１７中横軸は、それぞれＬ０層、Ｌ１層のレンズチルト感度（ΔＷＬＴ）を示し、縦軸は、そのときの式（２９）で算出されるＷＣｏｍａ＿Ｔｏｔａｌで示されるトータルコマ（ＴｏｔａｌＣｏｍａ［λｒｍｓ］）を示す。その一方で、式（１０）の関係が同様に成立するため、式（３３Ａ）及び式（３３Ｂ）の関係も成立する必要がある。
ΔＷＬＴ＿Ｌ０＝ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎ−０．０２５  ・・・（３３Ａ）
ΔＷＬＴ＿Ｌ１＝ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎ＋０．０２５  ・・・（３３Ｂ）
【０１５５】
そして、Ｌ０層、Ｌ１層で生じるトータルコマ収差の二乗平均（ＲＭＳ）を示すＷＲＭＳ＿Ｌ０Ｌ１＿Ｃｏｍａ＿Ｔｏｔａｌは、式（３４）に示すとおりである。この式（３４）と、上述の式（２９）、式（３３Ａ）及び式（３３Ｂ）との関係から、ＷＲＭＳ＿Ｌ０Ｌ１＿Ｃｏｍａ＿Ｔｏｔａｌと、ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎとの関係をプロットした線分を図１８に示す。
【０１５６】
【数３】
2010170634.tif 000005
【０１５７】
図１８に示した結果によれば、ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎ＝０．０３としたときに、ＷＲＭＳ＿Ｌ０Ｌ１＿Ｃｏｍａ＿Ｔｏｔａｌの値が最小となり、すなわち、最もトータルの収差量が最小で適当となる。実際には、ΔθＩＨとΔθＬＴとのバラツキ量は、光ピックアップ製造時のアライメント手法によって前後するため、製造公差のバラツキとして最大及び最小のものと考慮する必要がある。ここで、製造時のアライメントとしては、ΔθＩＨが０．１〜０．１５程度で、ΔθＬＴが０．１〜０．２５程度を考慮すればよい。よって、最大となる条件としてＭＡＸ条件（ΔθＩＨ＝０．１５， ΔθＬＴ＝０．１）を仮定すると図１９に示すような関係となり、最小となる条件としてＭＩＮ条件（ΔθＩＨ＝０．１， ΔθＬＴ＝０．２５）を仮定すると図２０に示すような関係となる。尚、図１８〜図２０中横軸は、カバー層厚さ中心であるＬｃｅｎにおけるレンズチルト感度（ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎ）を示し、縦軸は、そのときの式（２９）等で算出されるＬ０層、Ｌ１層で生じるトータルコマ収差の二乗平均を示す。条件としては、図１８がΔθＩＨ＝０．１、ΔθＬＴ＝０．１５とした所謂誤差ＴＹＰ条件の場合を示する。図１９が、ΔθＩＨ＝０．１５、ΔθＬＴ＝０．１とした誤差ＭＡＸ条件の場合を示し、図２０が、ΔθＩＨ＝０．１、ΔθＬＴ＝０．２５とした誤差ＭＩＮ条件の場合を示す。これらの図１９，図２０等から、カバー層厚さＬＣｅｎ、中心環境ＴＹＰ条件のときのレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎ＿ＴＹＰは、式（３５）に示す関係となる。
０．０１５≦ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎ＿ＴＹＰ≦０．０６５  ・・・（３５）
【０１５８】
ここで、上述と同様にこの（３５）式が成立するのは、ＮＡ＞０．８、環境温度３５℃、波長λ＝４０５ｎｍ、カバー層厚さ０．０８７５ｍｍのときである。ここで、符号が正側に偏っているのは、レンズチルトの負側ではレンズチルト感度の絶対値上昇に伴い像高感度の絶対値上昇を招くこととなり、不利な方向にしか働かないためである。式（３５）を式（１０）の制約によって変形すると、次式（３６）が得られる。具体的に、式（１０）と最大のｋＬＴ−ｔ＝２．０の関係を用いて、式（３５）のカバー層厚さをＬＣｅｎからＬ０へと変更する。この際に、ΔｔＬＣｅｎ−Ｌ０＝−０．０１２５である。変形すると、０．０１５＋ｋＬＴ−ｔ・ΔｔＬＣｅｎ−Ｌ０≦ΔＷＬＴ＿Ｌ０＿ＴＹＰ≦０．０６５＋ｋＬＴ−ｔ・ΔｔＬＣｅｎ−Ｌ０である。これを変形すると、０．０１５−０．０２５≦ΔＷＬＴ＿Ｌ０＿ＴＹＰ≦０．０６５−０．０２５の関係が得られる。さらに変形して、−０．０１≦ΔＷＬＴ＿Ｌ０＿ＴＹＰ≦０．０４となる。さらにＬ０を基準に各層を定義すれば、やはり式（１０）を本式に追加することとなり、次式（３６）が得られることとなる。
−０．０１＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ≦ΔＷＬＴ＿Ｌｎ＿ＴＹＰ≦０．０４＋２．０・ΔｔＬ０−Ｌｎ  ・・・（３６）
【０１５９】
対物レンズにおいて、式（３６）を満足することにより、ディスクチルト感度や像高感度を考慮した上で、光学系のコマ収差をより低減することを実現する。尚、かかる式（３６）の関係は、上述のように所謂１対物構成の光ピックアップ３の対物レンズ３４及び所謂２対物構成の光ピックアップ１０３の高密度記録光ディスク用対物レンズ１３４Ａのいずれにも適用可能であり、ともに良好な上述の効果が得られる。
【０１６０】
本発明を適用した対物レンズ３４，１３４Ａ及びこれを用いた光ピックアップ３，１０３は、上述の式（３６）を満たす構成とすることにより、環境温度変化があったときにもコマ収差の補償を実現するのみならず、光ピックアップの光学系全体のコマ収差をより低減することを実現する。よって、さらに式（３６）を満足する対物レンズ３４、１３４Ａ及びこれを備える光ピックアップ３、１０３は、量産性や軽量化を実現するとともに、収差をより低減することを実現して良好な記録再生特性を実現する。
【０１６１】
〔１１．３波長互換対物レンズにおける回折構造について〕
ここでは、３波長互換を実現する回折構造について説明するため、上述した光ピックアップ３を構成する対物レンズ３４の一例として、図２１に示す３波長互換を実現する回折部５０が設けられた対物レンズ３４Ａについて詳細に説明する。尚、この回折部５０は、対物レンズとは別体に設けられてもよく、すなわち、この対物レンズ３４Ａに換えて、図２２に示すように、屈折機能のみを有する対物レンズ３４Ｂと、回折部５０を有する回折光学素子３４Ｃとを設けるようにしてもよい。
【０１６２】
図２１に示す対物レンズ３４Ａは、その一方の面として例えば、入射側の面に複数の回折領域からなる回折部５０が設けられている。対物レンズ３４Ａは、この回折部５０により、複数の回折領域毎に通過する第１乃至第３の波長の光ビームのそれぞれを所定の回折次数となるように回折する。このように、回折部５０は、所定の発散角を有する拡散状態又は収束状態の光ビームとして対物レンズ３４Ａに入射させるのと同様の状態とする。そして、回折部５０は、この単一の対物レンズ３４Ａを用いて第１乃至第３の波長の光ビームをそれぞれに対応する３種類の光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光することを可能とする。すなわち、回折部５０を有する対物レンズ３４Ａは、基準となる屈折力を発生させるレンズ面形状を基準として回折力を発生させる回折構造が形成されている。これにより、対物レンズ３４Ａは、３つの異なる波長の光ビームをそれぞれに対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光する集光光学デバイスとして機能する。また、このように対物レンズ３４Ａは、屈折素子の機能と回折素子の機能を兼ね備えており、すなわち、レンズ曲面による屈折機能と、一方の面に設けられた回折部５０による回折機能とを兼ね備えるものである。
【０１６３】
ここで、回折部５０の回折機能について概念的に説明するために、後述のように、回折部５０が屈折力を有する対物レンズ３４Ｂと別体の回折光学素子３４Ｃに設けられていた場合（図２２参照）を例に挙げて説明する。後述のように屈折機能のみを有する対物レンズ３４Ｂとともに用いられ、回折部５０を有する回折光学素子３４Ｃは、例えば、各波長の光ビームに以下のような回折作用を与える。回折部５０は、図２３（ａ）に示すように、回折部５０を通過した第１の波長の光ビームＢＢ０を＋１次回折光ＢＢ１となるように回折して対物レンズ３４Ｂに入射させ、すなわち、所定の発散角を有する拡散状態の光ビームとして対物レンズ３４Ｂに入射させる。これにより、回折部５０は、この光ビームを第１の光ディスク１１の信号記録面に適切に集光させることができる。回折部５０は、図２３（ｂ）に示すように、回折部５０を通過した第２の波長の光ビームＢＤ０を−１次回折光ＢＤ１となるように回折して対物レンズ３４Ｂに入射させ、すなわち、所定の発散角を有する収束状態の光ビームとして対物レンズ３４Ｂに入射させる。これにより、回折部５０は、この光ビームを第２の光ディスク１２の信号記録面に適切に集光させることができる。回折部５０は、図２３（ｃ）に示すように、回折部５０を通過した第３の波長の光ビームＢＣ０を−２次回折光ＢＣ１となるように回折して対物レンズ３４Ｂに入射させ、すなわち、所定の発散角を有する収束状態の光ビームとして対物レンズ３４Ｂに入射させる。これにより、回折部５０は、この光ビームを第３の光ディスク１３の信号記録面に適切に集光させることができる。回折部５０及び回折光学素子３４Ｃは、単一の対物レンズ３４Ｂを用いて３種類の光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光することを可能とする。尚、ここでは、回折部５０の複数の回折領域において、同じ波長の光ビームを同じ回折次数の回折光とする例について図２３を用いて説明したが、これに限られるものではない。すなわち、本発明を適用した光ピックアップ３を構成する回折部５０は、後述のように、各領域毎に各波長に対する回折次数を設定し、適切な開口制限を行うとともに球面収差を低減するように構成することを可能とする。以上では、説明のため回折部５０を対物レンズと別体の光学素子に設けた場合を例に挙げて説明したが、ここで説明する対物レンズ３４Ａの一方の面に一体に設けた回折部５０もその回折構造に応じた回折力を付与することで同様の機能を有する。すなわち、図２１に示す対物レンズは、回折部５０の回折力と、対物レンズ３４Ａの基準となるレンズ曲面による屈折力とにより、各波長の光ビームを対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光することを可能とする。
【０１６４】
上述及び以下の回折次数の記載において、入射した光ビームに対して、進行方向に進むにつれて光軸側に近接する方向に回折する回折次数を正の回折次数とし、進行方向に進むにつれて光軸から離間する方向に回折する回折次数を負の回折次数とする。換言すると、入射した光ビームに対して光軸方向に向かって回折する回折次数を正の回折次数とする。
【０１６５】
具体的に、図２１（ａ）及び図２１（ｂ）に示すように、対物レンズ３４Ａの入射側の面に設けられた回折部５０は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域（以下、「内輪帯」ともいう。）５１を有する。また、回折部５０は、第１の回折領域５１の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域（以下、「中輪帯」ともいう。）５２を有する。また、回折部５０は、第２の回折領域５２の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域（以下、「外輪帯」ともいう。）５３を有する。
【０１６６】
内輪帯である第１の回折領域５１は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成される。かかる第１の回折領域５１は、通過する第１の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するように集光する回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させる。すなわち、第１の回折領域５１は、当該回折次数が他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０１６７】
また、第１の回折領域５１は、第１の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するように集光する回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させる。すなわち、第１の回折領域５１は、当該回折次数が他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０１６８】
また、第１の回折領域５１は、第１の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させる。すなわち、第１の回折領域５１は、当該回折次数が他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０１６９】
このように、第１の回折領域５１は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の回折次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されている。これにより第１の回折領域５１は、第１の回折領域５１を通過して所定の回折次数の回折光とされた各波長の光ビームが対物レンズ３４Ａによりそれぞれの光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。尚、この第１の回折領域５１及び後述で詳細に説明する第２及び第３の回折領域５２，５３において、各波長の光ビームに対して支配的となるように選択される所定の回折次数の回折光には、透過光、すなわち、０次光が含まれるものとして、上述及び後述する。
【０１７０】
また、第１の回折構造並びに後述の第２及び第３の回折領域５２，５３に形成される回折構造は、輪帯状で、基準面に対して複数の段部等からなる凹凸形状とされた単位周期構造が輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造である。ここで、各回折構造は、単位周期構造のピッチが一定又は連続的に変化して設けられ、基準面に対する各段部の光軸方向の高さ及び１周期の幅に対する各段部の幅の割合が周期的とされて形成されている。また、上述の凹凸形状には、ブレーズ形状が含まれるものとして説明する。
【０１７１】
例えば、各回折構造は、光軸を中心とした輪帯状で基準面に対してこの輪帯の断面形状が、所定の溝深さｄで所定のステップ数の階段形状を１周期として、半径方向に連続して、所定の周期数で形成されている。また、各回折構造は、ブレーズからなる所定の形状の単位周期構造が、半径方向に連続して所定の周期数で形成されている。ここで、上述の回折構造における輪帯の断面形状とは、輪帯の半径方向を含む面、すなわち、輪帯の接線方向に直交する面における断面形状を意味する。また、この基準面は、対物レンズ３４Ａの屈折素子の機能として要求される入射側の面の面形状を意味するものとする。そして、各回折領域５１，５２，５３には、実際には対物レンズ３４Ａの屈折素子の機能として要求される入射側の面の面形状を基準面として、この基準面に対して、回折機能を有する回折構造となる輪帯状で階段形状の面形状を合わせたような面形状が形成される。さらに、各回折構造において、溝深さ及びステップ数は、支配的となる回折次数、及び回折効率を考慮して決定されている。
【０１７２】
中輪帯である第２の回折領域５２は、輪帯状で且つ所定の深さを有し第１の回折構造とは異なる構造とされた第２の回折構造が形成される。かかる第２の回折領域５２は、通過する第１の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させる。すなわち、第２の回折領域５２は、当該回折次数が他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０１７３】
また、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させる。すなわち、第２の回折領域５２は、当該回折次数が他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０１７４】
また、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数以外の回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させる。すなわち、第２の回折領域５２は、当該回折次数が他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。この点について換言すると、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、フレア化の作用等を考慮した上で、所定の回折次数の回折光が支配的となるようにされている。すなわち第２の回折領域５２は、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成しないような回折次数の回折光が支配的となるようにされている。ここでフレア化とは、この第３の波長の光ビームを例に説明すると、この波長におけるこの回折次数の光ビームを第３の光ディスクの信号記録面に焦点を結像させた状態からずらして、実質的に信号記録面に集光される光ビームの光量を低減させることをいう。このように、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
【０１７５】
このように、第２の回折領域５２は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の回折次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されている。これにより、第２の回折領域５２は、第２の回折領域５２を通過して所定の回折次数の回折光とされた第１及び第２の波長の光ビームが対物レンズ３４Ａによりそれぞれの光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
【０１７６】
また、第２の回折領域５２は、第１及び第２の波長の光ビームに対しては上述のように機能するとともに、第３の波長の光ビームについては、所定の機能を有する。すなわち、第２の回折領域５２は、フレア化の影響等を考慮して、この第２の回折領域５２を通過して対物レンズ３４Ａを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光しない回折次数の回折光が支配的となるように構成されている。これにより、第２の回折領域５２は、この第２の回折領域５２を通過した第３の波長の光ビームが対物レンズ３４Ａに入射しても第３の光ディスクの信号記録面にはほとんど影響を与えることがない。換言すると、第２の回折領域５２は、この第２の回折領域５２を通過して対物レンズ３４Ａにより信号記録面に集光される第３の波長の光ビームの光量を大幅に低減して略ゼロとして、第３の波長の光ビームに対して開口制限を行うよう機能することができる。
【０１７７】
ところで、上述した第１の回折領域５１は、その領域を通過した第３の波長の光ビームが、ＮＡ＝０．４５程度で開口制限される光ビームと同様の状態で対物レンズ３４Ａに入射するような大きさに形成されている。また、この第１の回折領域５１の外側に形成される第２の回折領域５２は、この領域を通過した第３の波長の光ビームを、対物レンズ３４Ａを介して第３の光ディスク上に集光させない。このため、かかる構成とされた第１及び第２の回折領域５１，５２を備える回折部５０は、第３の波長の光ビームに対して、ＮＡ＝０．４５程度に開口制限を行うように機能することとなる。ここでは、回折部５０において、第３の波長の光ビームに対して開口数ＮＡを０．４５程度に開口制限を行うように構成したが、上述の構成により制限される開口数はこれに限られるものではない。
【０１７８】
外輪帯である第３の回折領域５３は、輪帯状で且つ所定の深さを有し第１及び第２の回折構造とは異なる構造とされた第３の回折構造が形成される。かかる第３の回折領域５３は、通過する第１の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させる。すなわち、第３の回折領域５３は、当該回折次数が他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０１７９】
また、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数以外の回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させる。すなわち、第３の回折領域５３は、当該回折次数が他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。この点について換言すると、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、フレア化の作用等を考慮した上で、所定の回折次数の回折光が支配的となるようにされている。すなわち第３の回折領域５３は、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成しないような回折次数の回折光が支配的となるようにされている。尚、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
【０１８０】
また、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数以外の回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させる。すなわち、第３の回折領域５３は、当該回折次数が他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。この点について換言すると、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、後述のフレア化の作用等を考慮した上で、所定の回折次数の回折光が支配的となるようにされている。すなわち第３の回折領域５３は、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成しないような回折次数の回折光が支配的となるようにされている。尚、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４Ａを介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
【０１８１】
このように、第３の回折領域５３は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の回折次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されている。これにより、第３の回折領域５３は、第３の回折領域５３を通過して所定の回折次数の回折光とされた第１の波長の光ビームが対物レンズ３４Ａにより光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
【０１８２】
また、第３の回折領域５３は、第１の波長の光ビームに対しては上述のように機能するとともに、第２及び第３の波長の光ビームについては、所定の機能を有する。すなわち、第３の回折領域５３は、フレア化の影響等を考慮して、この第３の回折領域５３を通過して対物レンズ３４Ａを介して第２及び第３の光ディスクの信号記録面に集光しない回折次数の回折光が支配的となるように構成されている。これにより、第３の回折領域５３は、この第３の回折領域５３を通過した第２及び第３の波長の光ビームが対物レンズ３４Ａに入射しても第２及び第３の光ディスクの信号記録面にはほとんど影響を与えることがない。換言すると、第３の回折領域５３は、この第３の回折領域５３を通過して対物レンズ３４Ａにより信号記録面に集光される第２及び第３の波長の光ビームの光量を大幅に低減して略ゼロとして、第２の波長の光ビームに対して開口制限を行うよう機能することができる。尚、第３の回折領域５３は、第３の波長の光ビームに対しては、上述の第２の回折領域５２とともに、開口制限を行うよう機能することができる。
【０１８３】
ところで、上述した第２の回折領域５２は、その領域を通過した第２の波長の光ビームが、ＮＡ＝０．６程度で開口制限される光ビームと同様の状態で対物レンズ３４Ａに入射するような大きさに形成されている。また、この第２の回折領域５２の外側に形成される第３の回折領域５３は、この領域を通過した第２の波長の光ビームを、対物レンズ３４Ａを介して光ディスク上に集光させない。このため、かかる構成とされた第２及び第３の回折領域５２，５３を備える回折部５０は、第２の波長の光ビームに対して、ＮＡ＝０．６程度に開口制限を行うように機能することとなる。ここでは、回折部５０において、第２の波長の光ビームに対して開口数ＮＡを０．６程度に開口制限を行うように構成したが、上述の構成により制限される開口数はこれに限られるものではない。
【０１８４】
また、第３の回折領域５３は、その領域を通過した第１の波長の光ビームが、ＮＡ＝０．８５程度で開口制限される光ビームと同様の状態で対物レンズ３４Ａに入射するような大きさに形成される。また、この第３の回折領域５３の外側には回折構造が形成されていないため、この領域を透過した第１の波長の光ビームを、対物レンズ３４Ａを介して第１の光ディスク上に集光させない。このため、かかる構成とされた第３の回折領域５３を備える回折部５０は、第１の波長の光ビームに対して、ＮＡ＝０．８５程度の開口制限を行うように機能することとなる。尚、第３の回折領域５３を通過する第１の波長の光ビームは、例えば１次、４次の回折次数のものが支配的となるようにされている。そのため、第３の回折領域５３の外側の領域を透過した０次光は、対物レンズ３４Ａを介して第１の光ディスク上に集光しない場合がほとんどである。ここで、この０次光が、対物レンズ３４Ａを介して第１の光ディスク上に集光することになる場合には、第３の回折領域５３の外側の領域に、通過する光ビームを遮蔽する遮蔽部を設けることにより、開口制限を行うように構成してもよい。また、遮蔽部ではなく、通過する光ビームを対物レンズ３４Ａを介して第１の光ディスク上に集光する回折次数以外の回折次数の光ビームが支配的となる回折構造を有する回折領域を設けることにより、開口制限を行うように構成してもよい。ここでは、回折部５０において、第１の波長の光ビームに対して開口数ＮＡを０．８５程度に開口制限を行うように構成したが、上述の構成により制限される開口数はこれに限られるものではない。
【０１８５】
また、以上で説明した第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３の変形例としては、第３の回折領域に換えて所謂非球面連続面とされた第３の領域を有するように構成してもよい。
【０１８６】
また、回折部５０を構成する第１及び第２の回折領域５１，５２において選択され支配的とされる回折次数の優れた組み合わせとしては、例えば以下の組み合わせがある。内輪帯である第１の回折領域５１において、第１の波長の光ビームの支配的となる回折次数をｋ１ｉとし、第２の波長の光ビームの支配的となる回折次数をｋ２ｉとし、第３の波長の光ビームの支配的となる回折次数をｋ３ｉとする。支配的となる回折次数とは、回折効率が最大となる場合をいうものとする。この場合、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）が、（＋１，−１，−２）、（−１，＋１，＋２）、（＋１，−２，−３）、（−１、＋２、＋３）、（＋２，−１，−２）、（−２，＋１，＋２）、（＋２，−２，−３）、（−２、＋２，＋３）、（＋１，＋１，＋１）、（０，−１，−２）、（０，−２，−３）の組み合わせが挙げられる。中輪帯である第２の回折領域５２において、第１の波長の光ビームの支配的となる回折次数をｋ１ｍとし、第２の波長の光ビームの支配的となる回折次数をｋ２ｍとする。この場合、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）が、（＋１，−１）、（−１，＋１）、（＋１，−２）、（−１、＋２）、（＋２，−１）、（−２，＋１）、（＋１，＋１）、（＋３，＋２）、（−１，−１）、（０，＋２）、（０，−２）、（０，＋１）、（０，−１）、（＋１，０）、（−１，０）、（−３，−２）、（＋２，＋１）、（−２，−１）、（＋１，＋１）、（−１，−１）の組み合わせが挙げられる。
【０１８７】
以上のような構成とされた第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有する回折部５０は、以下のような作用を奏する。回折部５０は、第１の回折領域５１を通過する第１乃至第３の波長の光ビームを、共通の対物レンズ３４Ａの屈折力により対応する種類の光ディスクの信号記録面に球面収差が発生しない発散角の状態となるような回折力で回折させる。それとともに、回折部５０は、対物レンズ３４Ａの屈折力により対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができる。また、回折部５０は、第２の回折領域５２を通過する第１及び第２の波長の光ビームを、共通の対物レンズ３４Ａの屈折力により対応する種類の光ディスクの信号記録面に球面収差が発生しない発散角の状態となるような回折力で回折させる。それとともに、回折部５０は、対物レンズ３４Ａの屈折力により対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができる。さらに、回折部５０は、第３の回折領域５３を通過する第１の波長の光ビームを対物レンズ３４Ａの屈折力により対応する種類の光ディスクの信号記録面に球面収差が発生しない発散角の状態となるような回折力で回折させる。それとともに、回折部５０は、対物レンズ３４Ａの屈折力により対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができる。ここで、「球面収差が発生しない発散角の状態」には、発散状態、収束状態及び平行光の状態も含み、球面収差がレンズ曲面の屈折力により補正される状態を意味するものとする。
【０１８８】
また、回折部５０は、第２及び第３の回折領域５２，５３を第３の波長の光ビームが通過することにより最大の回折効率及び所定の回折効率を有して発生する回折次数の回折光をフレア化して結像位置を信号記録面からずらす。これにより、回折部５０は、その回折次数の回折光の回折効率を低減する構成により、第３の波長の光ビームについて、第１の回折領域５１を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ３４Ａにより光ディスクの信号記録面に集光させる。それとともに、回折部５０は、所定のＮＡとなるような大きさに形成されていることにより、第３の波長の光ビームについて例えば０．４５程度のＮＡとなるように開口制限を行うことを可能とする。
【０１８９】
また、回折部５０は、第３の回折領域５３を第２の波長の光ビームが通過することにより最大の回折効率及び所定の回折効率を有して発生する回折次数の回折光をフレア化することによりその回折次数の回折光の回折効率を低減する。これにより、回折部５０は、第２の波長の光ビームについて、第１及び第２の回折領域５１，５２を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ３４Ａにより光ディスクの信号記録面に集光させる。それとともに、回折部５０は、所定のＮＡとなるような大きさに形成されていることにより、第２の波長の光ビームについて例えば０．６０程度のＮＡとなるように開口制限を行うことを可能とする。
【０１９０】
また、回折部５０は、第３の回折領域５３の外側の領域を通過する第１の波長の光ビームを対物レンズ３４Ａにより対応する種類の光ディスクの信号記録面に適切に集光しないような状態又は遮蔽する。これにより、回折部５０は、第１の波長の光ビームについて、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ３４Ａにより光ディスクの信号記録面に集光させる。それとともに、回折部５０は、所定のＮＡとなるような大きさに形成されていることにより、第１の波長の光ビームについて例えば０．８５程度のＮＡとなるように開口制限を行うことを可能とする。
【０１９１】
このように、上述のような光路上に配置される対物レンズ３４Ａの一面に設けられた回折部５０は、３波長互換を実現するのみならず、それぞれに適応した開口数で開口制限した状態で共通の対物レンズ３４Ａに各波長の光ビームを入射させることを可能とする。すなわち、回折部５０は、３波長に対応した収差補正の機能を有するのみならず、開口制限手段としての機能も有する。
【０１９２】
また、上述では、図２２（ａ）に示すように、対物レンズ３４Ａの入射側の面に、３つの回折領域５１，５２，５３からなる回折部５０を設けるように構成したが、これに限られるものではなく、対物レンズ３４Ａの出射側の面に設けてもよい。さらに、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有する回折部５０は、対物レンズとは別体に設けた光学素子の入射側又は出射側の面に一体に設けるように構成してもよい。例えば、図２２（ｂ）に示すように、上述した対物レンズ３４Ａから回折部５０を除いたようなレンズ曲面のみを有する対物レンズ３４Ｂと、回折部５０の一方の面に設けられ、３波長に共通の光路上に配置される回折光学素子３４Ｃとを設けるようにしてもよい。すなわち、かかる対物レンズ３４Ｂと回折光学素子３４Ｃとが、集光光学デバイスを構成するようにしてもよい。上述の図２２（ａ）に示す対物レンズ３４Ａにおいては、対物レンズの屈折力の機能として要求される入射側の面の面形状を基準として、これに回折力の機能として要求される回折構造の面形状を合わせたような面形状が形成されていた。これに対し、図２２（ｂ）に示すような別体の回折光学素子３４Ｃを設ける場合には、対物レンズ３４Ｂ自体が、屈折力の機能として要求される面形状とされる。それとともに、回折光学素子３４Ｃの一方の面に回折力の機能として要求される回折構造の面形状が形成されることとなる。図２２（ｂ）に示すような対物レンズ３４Ｂ及び回折光学素子３４Ｃは、集光光学デバイスとして上述した対物レンズ３４Ａと同様に機能して、光ピックアップに用いられることにより収差等を低減して光ピックアップの３波長互換を実現する。それとともに、かかる集光光学デバイスは、部品点数を削減して、構成の簡素化及び小型化を可能とし、高生産性、低コスト化を実現するという効果を発揮する。このように、かかる集光光学デバイスは、対物レンズ３４Ａに一体に設ける場合に比べて回折構造を複雑にすることが可能である。その一方で、上述で述べた図２２（ａ）に示す構成は、１つの素子（対物レンズ３４Ａ）のみで、３つの異なる波長の光ビームをそれぞれに対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光する集光光学デバイスとして機能する。かかる集光光学デバイスは、回折部５０を対物レンズ３４Ａに一体に設けることにより、さらなる光学部品の削減、及び構成の小型化を可能とする。尚、上述した回折部５０は、３波長互換のための収差補正用の回折構造を一面に設けるだけで十分であるので、上述のような屈折素子としての対物レンズ３４Ａに一体に形成することを可能とする。これにより、回折部５０は、プラスチックレンズに回折面を直接形成する構成を可能とし、回折部５０を一体化した対物レンズ３４Ａをプラスチック材料により構成することでより高生産性、低コスト化を実現する。
【０１９３】
〔１２．実施例１（３波長互換対物の例）について〕
まず、実施例１としては、１対物構成とされた光ピックアップに用いられる３波長互換用の対物レンズの例を挙げるものとする。この実施例１の３波長互換用の対物レンズにおける設計条件は、焦点距離ｆを１．９２ｍｍとし、内輪帯（第１の回折領域５１）における回折次数の組み合わせを（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（０，−２，−３）とした。また、中輪帯（第２の回折領域５２）における回折次数の組み合わせを（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）＝（０，−１）とした。かかる条件を用いることによって、設計中心カバー層厚さＬＣｅｎ＝０．０８７５ｍｍ、波長λ＝４０５．７ｎｍ、設計温度３５℃においてアプラナート設計を満たしつつ、レンズチルト感度を０．２５以下に抑えることができる（図２５参照）。この設計パラメータの詳細を表１に示す。
【０１９４】
【表１】
2010170634.tif 000006
【０１９５】
ここで、表１中の対物レンズの非球面係数、光路差関数係数等について説明する。対物レンズの非球面形状は、次式（３７）で示すような形状とされている。この式（３７）中で、ｈは、光軸からの高さ、すなわち半径方向の位置を示し、ｚは、ｈの位置における光軸に平行するサグ量を示し、すなわち、ｈの位置における面頂点の接平面からの距離を示す。このｚで示すサグ量は、回折構造がない場合においては、レンズの面形状を示すものであり、回折構造が設けられる場合においては、回折構造が形成される基準面を示すものである。また、ｃは、曲率、すなわち曲率半径の逆数を示し、κは円錐係数（非球面係数）を、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・は、非球面係数を示す。
【０１９６】
【数４】
2010170634.tif 000007
【０１９７】
また、式（３７）中Δｚは、内輪帯の基準面を示す２−１面を基準に取った場合の２−１面からの軸上面間距離を示す。すなわち、内輪帯基準面を２−１面とし、中輪帯基準面を２−２面とし、外輪帯基準面を２−３面とする。そうしたときに、内輪帯基準面２−１面の頂点位置を原点とし、中輪帯基準面２−２面と、外輪帯基準面２−３面とがこの原点からΔｚだけオフセットして面が形成されていることを示す。例えば、２−２面についての軸上面間距離Δｚは、図２４のように示されることとなる。尚、図２４中、Ｓｕ２−１は、内輪帯５１の基準面である２−１面を示し、Ｓｕ２−２は、中輪帯５２の基準面である２−２面を示す。また、横軸は、光軸方向のサグ量ｚを示し、ｈは、半径方向の位置を示し、ｚ（ｈ）は、式（３７）中のｚである半径方向の位置毎のサグ量を示す。また、図２４において、実線部は、Ｓｕ２−１及びＳｕ２−２により形成される基準面を示し、破線部は、Ｓｕ２−１，Ｓｕ２−２を延長した部分を示す。かかる図２４において、Δｚは、２−１面の頂点と、２−２面の頂点との軸上の距離を示すものである。尚、ここでは、２−１面と２−２面との交点が内輪帯及び中輪帯の領域境界となっているが、これに限られるものではなく、収差や回折効率を考慮して各光ディスクの信号記録面に適切に集光できるような状態になるように形成される。換言すると、内輪帯と中輪帯との２境界の閾値は、半径方向の位置を示すｈにより決定されるものである。そして、上述のように２−１面と２−２面とが、ｈで決定される境界部分で交差しないような場合は、微少の段差を有して内輪帯及び中輪帯の基準面が形成されることとなる。また、上述は内輪帯と中輪帯との関係について説明したが、外輪帯と内輪帯及び中輪帯との関係も上述の場合と同様であり、また、外輪帯におけるΔｚも、内輪帯の面頂点との関係で上述と同様に決定されている。
【０１９８】
さらに、図２１で説明した内輪帯である第１の回折領域５１や、中輪帯である第２の回折領域５２や、外輪帯である第３の回折領域５３において、非球面基準面に対して付与された回折構造による位相差Φは、次式（３８）によって表される。式（３８）は、位相差関数係数Ｃｉを用いたものであり、式（３８）中ｋは、各波長λ１，λ２，λ３において選択される回折次数を示すものであり、具体的には、ｋ１，ｋ２，ｋ３を示し、ｈは、半径方向の位置を示し、λ０は、製造波長を示すものである。尚、ここで説明したΦは、非球面レンズ形状上に極めて薄い非常に高屈折率の膜があると仮定し、その際の位相差量を定義したものである。実際のレンズ回折面の形成においては、レンズ面に回折構造となる凹凸形状を形成すると光軸に対して斜めに進む光路では光路差が変動するため、微少な補正が行われて形成されることとなる。
【０１９９】
【数５】
2010170634.tif 000008
【０２００】
また、表１においては、メディア種類として、ＢＤ等の第１の光ディスク、ＤＶＤ等の第２の光ディスク、ＣＤ等の第３の光ディスクを示した。また、各波長、各カバー層厚さ、焦点距離ｆ、ＮＡ及び入射倍率を表中に示す。また、面番号は、各面の番号を示すものであり、すなわち、０面は、光源の位置を示すものであり、無限（∞）である場合は、平行光入射であることを示すとともに、無限でない場合は、僅かに斜め方向から入射することを示す。また、１面は、絞り面を示す、この絞り径は、最大開口である第１の光ディスク（ＢＤ等）のものであり、φ３．２６ｍｍ程度である。ここで、第２及び第３の光ディスクに対しては、上述のような中輪帯や外輪帯による開口制限機能による所謂セルフアパーチャとして機能するため、表中の数値程度まで、開口制限機能により制限されることを示している。また、２−１面、２−２面、２−３面は、それぞれ内輪帯、中輪帯、外輪帯を示すものであり、実際のレンズにおいては１面であるが、上述した図２４で説明したように構成されている。３面は、対物レンズの出射面を示す。４面は、対物レンズから光ディスク表面までの距離を示し、所謂作動距離（ＷＤ，ワーキングディスタンス）を示すものである。また、５面は、光ディスクを示しており、それぞれ波長に応じた屈折率を有するとともに、メディア毎に異なるカバー層厚さを有することを示している。各面における屈折率ｎλ１、ｎλ２、ｎλ３は、その面より後方の屈折率を示し、各面における面間隔ｄλ１、ｄλ２、ｄλ３は、その面から次の面までの距離を示している。また、ｒｉ（ｉ＝２−１，２−２，２−３，３）は、それぞれの面の曲率半径を示している。また、ＢＤ等の第１の光ディスクの面間隔ｄλ１、第１の波長に対する屈折率ｎλ１、ＤＶＤ等の第２の光ディスクの面間隔ｄλ２、第２の波長に対する屈折率ｎλ２、ＣＤ等の第３の光ディスクの面間隔ｄλ３、第３の波長に対する屈折率ｎλ３を示す。さらに、表中には、上述したｈを領域（ｍｍ）として示すとともに、非球面係数ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・、回折次数、製造波長（ｎｍ）、位相差関数係数Ｃｎ、「２−１面との軸上面間距離」を示す。また、回折次数については、例えば、２−１面における「０／−２／−３」は、内輪帯において第１の波長について０次、第２の波長について−２次、第３の波長について−３次が上述のように支配的となるように選択していることを示している。また、２−２面における「０／−１」は、中輪帯において第１の波長について０次、第２の波長について−１次が上述のように支配的となるように選択していることを示している。また、２−３面における「１」は、外輪帯において第１の波長について１次が上述のように支配的となるように選択していることを示している。２−１面との軸上面間距離は、上述の（３７）式におけるΔｚを示すものであり、２−１面では、０とするとともに、３面では、レンズの光軸上での厚みを示すものとなっている。
【０２０１】
以上のような設計条件とされた対物レンズの入射倍率に対するレンズチルト感度の変化を図２５に示す。上述のように、温度変化や波長変化によって入射倍率が変動することとなる。ここで、図２５及び後述の図２６〜図２８中において、横軸が入射倍率を示し、縦軸がその入射倍率のときのレンズチルト感度を示すものとする。図２５等のＬ６Ｌ０、Ｌ７Ｌ０、Ｌ８Ｌ０、Ｌ９Ｌ０は、カバー層厚さが０．１００μｍであるＬ０層に対するレンズチルト感度を示し、Ｌ６Ｌ１、Ｌ７Ｌ１、Ｌ８Ｌ１、Ｌ９Ｌ１は、カバー層厚さが０．０７５μｍであるＬ１層に対するレンズチルト感度を示す。また、Ｌ６ＬＣｅｎ、Ｌ７ＬＣｅｎ、Ｌ８ＬＣｅｎ、Ｌ９ＬＣｅｎは、カバー層厚さが０．０８７５μｍであるカバー層の設計中心であるＬＣｅｎ層に対するレンズチルト感度を示す。図２５等において左下側の領域が高温・長波長・カバー層厚さ大の条件時におけるプロットを示し、右上側の領域が低温・短波長・カバー層厚さ小の条件時におけるプロットを示している。また、図２５等のＲ６Ｌ０、Ｒ７Ｌ０、Ｒ８Ｌ０、Ｒ９Ｌ０は、Ｌ０層に対するレンズチルト感度の許容範囲を示すものであり、Ｒ６Ｌ１、Ｒ７Ｌ１、Ｒ８Ｌ１、Ｒ９Ｌ１は、Ｌ１層に対するレンズチルト感度の許容範囲を示すものである。この図２５に示すレンズチルト感度の許容範囲Ｒ６Ｌ０、Ｒ６Ｌ１は、上述の式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）に基づいてされている。また、後述の図２６〜図２８に示すＲ７Ｌ０、Ｒ８Ｌ０、Ｒ９Ｌ０、Ｒ７Ｌ１、Ｒ８Ｌ１、Ｒ９Ｌ１は、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）に基づいて示されている。図２５における、温度範囲は０℃〜７０℃で、波長範囲は４００ｎｍ〜４１０ｎｍである。また、図２５等にプロットされたＰ６Ｌ０、Ｐ７Ｌ０、Ｐ８Ｌ０、Ｐ９Ｌ０は、Ｌ０層での環境中心状態（３５℃、４０５ｎｍ）における入射倍率及びレンズチルト感度を示すものである。Ｐ６Ｌ１、Ｐ７Ｌ１、Ｐ８Ｌ１、Ｐ９Ｌ１は、Ｌ１層での環境中心状態における入射倍率及びレンズチルト感度を示すものである。Ｐ６ＬＣｅｎ、Ｐ７ＬＣｅｎ、Ｐ８ＬＣｅｎ、Ｐ９ＬＣｅｎは、ＬＣｅｎ層での環境中心状態における入射倍率及びレンズチルト感度を示すものである。また、図２５等のＬ６Ｌ０、Ｌ７Ｌ０、Ｌ８Ｌ０、Ｌ９Ｌ０、Ｌ６Ｌ１、Ｌ７Ｌ１、Ｌ８Ｌ１、Ｌ９Ｌ１、Ｌ６ＬＣｅｎ、Ｌ７ＬＣｅｎ、Ｌ８ＬＣｅｎ、Ｌ９ＬＣｅｎにおけるその他のプロットは、各層でのレンズチルト感度の最小値及び最大値を示す。
【０２０２】
図２５によれば、Ｌ０層、Ｌ１層におけるレンズチルト感度の最大及び最小を示すプロットが、上述の式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）によって定まる各層における許容範囲Ｒ６Ｌ０、Ｒ６Ｌ１内に含まれていることが示されている。
【０２０３】
この図２５において、全体の設計中心であるＬＣｅｎの設計中心では入射倍率０、レンズチルト感度ΔＷＬＴ＿ＬＣｅｎ＝０．１［ｒｍｓ／ｄｅｇ］であり、ＬＣｅｎのディスクチルト感度ΔＷＤＴ＿ＬＣｅｎが−０．０９５［ｒｍｓ／ｄｅｇ］であることを勘案すれば、上述の式（２７）より、次式（３９）の関係が得られる。尚、このディスクチルト感度ΔＷＤＴ＿ＬＣｅｎ（＝−０．０９５［ｒｍｓ／ｄｅｇ］）は、開口数ＮＡ０．８５、波長λ４０５ｎｍ、カバー層厚さ０．０８７５μｍの条件におけるものである。
ΔＷＩＨ＝０．０５≒０  ・・・（３９）
【０２０４】
式（３９）によれば、この対物レンズは、ほぼアプラナートな設計となっている。上述の〔１０．〕で説明したように、さらに、式（３６）を満たす範囲でアプラナートな設計から外しレンズチルト感度を低下させるという手法を採用することで、さらに良い結果を得ることも可能である。
【０２０５】
本実施例１の対物レンズは、上述したように、３波長互換を実現させるとともに、式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）を満たすものである。よって、本実施例１の対物レンズは、上述したようにこのレンズチルト範囲により、良好なコマ収差補償を実現する。尚、３波長互換対物レンズにおいては、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）で示す範囲より余裕のある式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）の範囲でレンズチルト感度を設定すればよいため、焦点距離をｆ＝２．２ｍｍ程度まで大きくできる。これにより、３波長互換対物レンズにおいて式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）を満足させることで、ワーキングディスタンスを大きくすることも可能とする。さらにまた、かかる構成により回折構造とレンズの成形性を向上させることができる。
【０２０６】
〔１３．実施例２（２対物構成の例）について〕
次に、実施例２として、２対物構成とされた光ピックアップに用いられる第１の光ディスク（ＢＤ等）専用の対物レンズのコマ収差を適正なものとする例を挙げるものとする。実施例２のような対物レンズにおいては、上述したように、種々の製造誤差による製品バラツキを考える上で、光学系全体としての収差を低くする必要がある。この条件を満たすためには、設計中心におけるレンズチルト感度が上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）で示したような範囲とする必要がある。
【０２０７】
この実施例２の第１の光ディスク専用の対物レンズにおける設計条件は、焦点距離ｆを、１．４１ｍｍとし、プラスチック製で回折構造を設けない構成とした。この実施例２の設計パラメータの詳細を表２に示す。尚、表２及び後述の表３〜表４中の各パラメータについての説明は、回折構造を有さないことと１波長専用であることを除き対応する表１の各パラメータの説明と同様であるので、省略する。
【０２０８】
【表２】
2010170634.tif 000009
【０２０９】
以上のような設計条件とされた対物レンズの入射倍率に対するレンズチルト感度の変化を図２６に示す。図２６では、プロットＰ７ＬＣｅｎで示した環境中心状態（３５℃、４０５ｎｍ）では、入射倍率が０であり、そのときのレンズチルト感度が概略ΔＷＬＴ＿Ｃｅｎ＝０．１［λｒｍｓ／ｄｅｇ］であって、ほぼアプラナートな設計となっている。
【０２１０】
図２６によれば、Ｌ０層、Ｌ１層におけるレンズチルト感度の最大及び最小を示すプロットが、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）によって定まる各層における許容範囲Ｒ７Ｌ０、Ｒ７Ｌ１内に含まれていることが示されている。
【０２１１】
本実施例２の対物レンズは、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）を満たす対物レンズであり、すなわち、Ｌ０層，Ｌ１層の最大・最小値が各々の要求範囲に納まっている。よって、本実施例２の対物レンズは、所謂２対物構成とされた光ピックアップに対して、十分なレンズチルトトレランスを持ったレンズとなることが確認できる。そして、本実施例２の対物レンズは、上述したようにこのレンズチルト範囲により、良好なコマ収差補償を実現する。
【０２１２】
〔１４．実施例３（２対物構成の変形例１）について〕
次に、実施例３として、実施例２の変形例として１波長専用の対物レンズのコマ収差をより適正なものとする例を挙げるものとする。実施例３においては、実施例２と同様に式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）を満足させるとともに、式（３６）を満たすように構成した。
【０２１３】
この実施例３における設計条件は、焦点距離ｆを、１．４１ｍｍとし、プラスチック製で回折構造を設けない構成とし、さらに、表３に示すような設計パラメータとした。以上のような設計条件とされた対物レンズの入射倍率に対するレンズチルト感度の変化を図２７に示す。
【０２１４】
【表３】
2010170634.tif 000010
【０２１５】
ここで、表３及び図２７について、上述の表２及び図２６で説明した実施例２との違いについて説明する。尚、図２６、図２７及び後述の図２８において、Ｒ７Ｌ０ＴＹＰ、Ｒ８Ｌ０ＴＹＰ、Ｒ９Ｌ０ＴＹＰは、Ｌ０層における環境中心状態のレンズチルト感度の式（３６）に基づいて定められる所定範囲を示す。また、Ｒ７Ｌ１ＴＹＰ、Ｒ８Ｌ１ＴＹＰ、Ｒ９Ｌ１ＴＹＰは、Ｌ１層における環境中心状態のレンズチルト感度の式（３６）に基づいて定められる所定範囲を示す。実施例３では、表３の設計中心の欄に記載のように、表２に示す実施例２に対して、設計中心における設計温度を５℃に変更している。そして、設計波長（λ＝４０５．７μｍ）、設計カバー層厚さ（ＬＣｅｎ＝０．０８７５ｍｍ）については同様のものを用いている。
【０２１６】
これにより、図２７に示すように、設計直線自体は図２６の場合とほとんど変わらず、取り得るレンズチルト感度の範囲だけを変更できることが示されている。表３の場合には、設計中心に選んだ温度（５℃）においてアプラナートな設計が行われた構成とされるため、この設計中心におけるレンズチルト感度がΔＷＬＴ＿Ｃｅｎ＝０．１となる。この設計中心（５℃、０．０８７５μｍ）における入射倍率及びレンズチルト感度を図２７に、プロットＰ８ＤＣとして示す。尚、上述の実施例２の図２６においては、設計中心のプロットがＬＣｅｎ層の環境中心を示すプロットＰ７Ｌｃｅｎと略等しい位置となっている。この実施例３の図２７においては、設計中心のプロットＰ８ＤＣが、ＬＣｅｎ層の環境中心を示すプロットＰ８ＬＣｅｎと異なる位置となっている。
【０２１７】
換言すると、本実施例３においては、実施例２に比較してさらにピックアップの性能を良好とするために、式（３６）の範囲とすることを目標としたものである。具体的に、図２６の例から図２７の例に構成を変形するもっとも容易な構成上の思想としては、低温側を設計中心へ位置するようにさせることである。
【０２１８】
実施例３では、設計温度は環境中心温度から乖離しているため、図２７に示すように、入射倍率０を中心とするとレンズチルト感度上端と下端は非対称的になる。また、光学系全体での収差が低減される。
【０２１９】
図２７によれば、Ｌ０層及びＬ１層の環境中心状態（３５℃、４０５ｎｍ）のときのレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｌ０＿ＴＹＰ、ΔＷＬＴ＿Ｌ１＿ＴＹＰを示す、Ｐ８Ｌ０、Ｐ８Ｌ１が、上述の式（３６）によって定まる所定範囲内であることが示されている。すなわち、本実施例３では、Ｐ８Ｌ０、Ｐ８Ｌ１が、Ｒ８Ｌ０ＴＹＰ、Ｒ８Ｌ１ＴＹＰ内に含まれていることが示されており、これにより良好なコマ収差補償を実現することが示されている。この点において、図２６に示す実施例２との違いが示されている。
【０２２０】
また、図２７によれば、図２６と同様に、Ｌ０層、Ｌ１層におけるレンズチルト感度の最大及び最小を示すプロットが、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）によって定まる各層における許容範囲Ｒ８Ｌ０、Ｒ８Ｌ１内に含まれていることが示されている。
【０２２１】
本実施例３の対物レンズは、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）を満たす対物レンズであり、すなわち、Ｌ０層，Ｌ１層の最大・最小値が各々の要求範囲に納まっている。よって、本実施例３の対物レンズは、所謂２対物構成とされた光ピックアップに対して、十分なレンズチルトトレランスを持ったレンズとなることが確認できる。さらに、本実施例３の対物レンズは、上述の式（３６）を満たす対物レンズであり、すなわち、Ｌ０層及びＬ１層の環境中心状態のレンズチルト感度が各々要求範囲に収まっている。よって、本実施例３の対物レンズは、実施例２の対物レンズ比べてよりコマ収差低減を実現するレンズであることが確認できる。そして、本実施例２の対物レンズは、上述したようにこのレンズチルト範囲を満たす構成を備えるので、より良好なコマ収差補償を実現する。
【０２２２】
〔１５．実施例４（２対物構成の変形例２）について〕
次に、実施例４として、実施例２，３の変形例として１波長専用の対物レンズのコマ収差を実施例２より適正なものとするとともにより実使用上の利点を実施例３より高める例を挙げるものとする。実施例４においては、実施例３と同様に式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）を満足させるとともに、式（３６）を満たすように構成した。
【０２２３】
この実施例４における設計条件は、焦点距離ｆを、１．４１ｍｍとし、プラスチック製で回折構造を設けない構成とし、さらに、表４に示すような設計パラメータとした。以上のような設計条件とされた対物レンズの入射倍率に対するレンズチルト感度の変化を図２８に示す。
【０２２４】
【表４】
2010170634.tif 000011
【０２２５】
ここで、表４及び図２８について、上述の表２及び図２６で説明した実施例２と、上述の表３及び図２７で説明した実施例３との違いについて説明する。実施例４では、表４の設計中心の欄に記載のように、表３に示す実施例３に対して、設計中心における入射倍率を０．００３に変更している。そして、設計温度（５℃）、設計波長（λ＝４０５．７μｍ）、設計カバー層厚さ（ＬＣｅｎ＝０．０８７５ｍｍ）については同様のものを用いている。
【０２２６】
これにより、図２８に示すように、レンズチルト感度の範囲としては図２７の場合とほとんど変わらず、使用する入射倍率の範囲だけを変更できることが示されている。表４の場合には、入射倍率０．００３、設計温度５℃、設計カバー層厚さ０．０８７５（＝ＬＣｅｎ）において、対物レンズの最適化設計を行いアプラナートとされた構成とされるため、この設計中心におけるレンズチルト感度がΔＷＬＴ＿Ｃｅｎ＝０．１となる。この設計中心（５℃、０．０８７５μｍ）における入射倍率０．００３及びレンズチルト感度を図２８に、プロットＰ９ＤＣとして示す。
【０２２７】
換言すると、本実施例４においては、図２７に示される実施例３では入射倍率が０に対してアンバランスであることと比較して、図２８に示すように入射倍率を０に対してバランス良く設定することを可能とする。すなわち、本実施例４及び図２８の対物レンズでは、入射倍率を温度変動に対してバランスさせた構成を可能とし、入射倍率がアンバランスなことに起因して視野振り時のコマ収差特性を悪化させる可能性を排除することを実現する。具体的に、図２７の例から図２８の例に構成を変形する構成上の思想としては、入射倍率に対するレンズチルト感度を示す各直線群Ｌ８Ｌ０，Ｌ８ＬＣｅｎ，Ｌ８Ｌ１を右方向にオフセットさせるようにすることであり、図２８はこれを達成している。より具体的には、図２７では設計中心倍率を０としたが、このときの温度中心３５℃の入射倍率が−０．００３程度であったので、これを目標の０とするためには、設計中心倍率をＭ＝０．００３程度としたものである。そして、かかる場合の設計温度を図２７の場合と同様に５℃とすれば、上述の実施例３の場合と同様にアプラナート設計ができる。表４及び図２８によれば、多少、設計中心ターでのレンズチルト感度がシフトしているものの、略要求範囲の構成を実現し、すなわちレンズチルト感度の減少を実現できる。
【０２２８】
実施例４では、設計温度は環境中心温度から乖離しているため、図２８に示すようにレンズチルト感度上端と下端は非対称的になる。また、光学系全体での収差が低減されるとともに、この温度における入射倍率０が達成できている。よって、使用温度範囲における入射倍率が正負にバランスがとれている。
【０２２９】
図２８によれば、Ｌ０層及びＬ１層の環境中心状態（３５℃、４０５ｎｍ）のときのレンズチルト感度ΔＷＬＴ＿Ｌ０＿ＴＹＰ、ΔＷＬＴ＿Ｌ１＿ＴＹＰを示す、Ｐ９Ｌ０、Ｐ９Ｌ１が、上述の式（３６）によって定まる所定範囲Ｒ９Ｌ０ＴＹＰ、Ｒ９Ｌ１ＴＹＰ内に含まれていることが示されている。
【０２３０】
また、図２８によれば、図２６、図２７と同様に、Ｌ０層、Ｌ１層におけるレンズチルト感度の最大及び最小を示すプロットが、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）によって定まる各層における許容範囲Ｒ９Ｌ０、Ｒ９Ｌ１内に含まれていることが示されている。
【０２３１】
本実施例４の対物レンズは、上述の式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）を満たす対物レンズであり、すなわち、Ｌ０層，Ｌ１層の最大・最小値が各々の要求範囲に納まっている。よって、本実施例４の対物レンズは、所謂２対物構成とされた光ピックアップに対して、十分なレンズチルトトレランスを持ったレンズとなることが確認できる。さらに、本実施例４の対物レンズは、上述の式（３６）を満たす対物レンズであり、すなわち、Ｌ０層及びＬ１層の環境中心状態のレンズチルト感度が各々要求範囲に収まっている。よって、本実施例４の対物レンズは、実施例２の対物レンズ比べてよりコマ収差低減を実現するレンズであることが確認できる。そして、本実施例４の対物レンズは、上述したようにこのレンズチルト範囲により、より良好なコマ収差補償を実現する。さらに、本実施例４の対物レンズは、実施例３の対物レンズに比べて、使用する入射倍率が正負にバランス良く設定されているため、視野振り時のコマ収差特性も良好である。
【０２３２】
尚、実施例３及び実施例４において説明した、式（３６）を満足させる構成、及び使用入射倍率を使用温度を考慮した上で正負にバランス良く設定する構成は、対物レンズ１３４Ａのような２対物構成のみでなく、１対物構成の場合にも有効である。すなわち、環境中心温度と異なる設計温度においてアプラナートな状態として構成された対物レンズは、レンズチルト感度を所望の範囲まで低減することを実現する。そして、式（３６）を満たすように構成される対物レンズは、レンズチルト感度と像高特性とを考慮した上で、光ピックアップ全体の収差を低減することを実現する。かかる対物レンズは、光ピックアップにおける収差をより低減し、記録再生特性を良好にできる。また、かかる構成とされた対物レンズにおいて、設計温度及び所定の入射倍率においてアプラナートな状態として構成された対物レンズは、レンズチルト感度を低減した状態で、使用入射倍率を正負にバランス良く設定することを可能とする。これにより、かかる対物レンズは、使用温度における入射倍率がアンバランスなものになることを防止し、収差を低減し、記録再生特性を実現する。
【０２３３】
〔１６．本発明を適用した対物レンズ、光ピックアップ、光ディスク装置について〕
上述したように、本発明を適用した対物レンズによれば、プラスチック製対物レンズがチルトした際のコマ感度量を適正な範囲とすることで、従来は不可能だったディスク面ブレに対する信号品質の悪化を抑えることができる。すなわち、本発明を適用した対物レンズ３４は、式（２２Ａ）及び式（２２Ｂ）を満足することにより、光ピックアップの製造時等のレンズチルト調整取れ残りや、タンジェンシャル方向の面ブレにより大きなコマ収差が発生し許容量を超えることによる各種信号劣化を防止できる。これにより、対物レンズ３４は、プラスチック製とすることにより、量産性や軽量化を向上させるとともに、環境温度変化があったときにもコマ収差の補償を実現する。すなわち、本発明は、量産性や軽量化を実現するとともに、良好な収差補正を実現して良好な記録再生特性を実現する。
【０２３４】
また、本発明を適用した対物レンズ３４において、式（３６）を満たすようにすることで、光ピックアップ全体の製造に起因するコマ収差量を低減することを実現する。これにより、量産性の高く記録再生特性の高い光ピックアップを構成することを実現する。
【０２３５】
さらに、本発明を適用した対物レンズ１３４Ａは、式（２６Ａ）及び式（２６Ｂ）を満足することにより、２対物構成とされた光ピックアップにおいて良好なコマ収差補償を実現する。対物レンズ１３４Ａは、かかる構成において、光ピックアップの製造時等のレンズチルト調整取れ残りや、タンジェンシャル方向の面ブレにより大きなコマ収差が発生し許容量を超えることによる各種信号劣化を防止できる。これにより、対物レンズ１３４Ａは、プラスチック製とすることにより、量産性や軽量化を向上させるとともに、環境温度変化があったときにもコマ収差の補償を実現する。すなわち、本発明は、量産性や軽量化を実現するとともに、良好な収差補正を実現して良好な記録再生特性を実現する。
【０２３６】
また、本発明を適用した光ピックアップ３，１０３によれば、安価で生産性の高いプラスチック製の対物レンズ３４、１３４Ａを用いることにより量産性や軽量化を実現するとともに、良好な記録再生特性を実現する。すなわち、光ピックアップ３、１０３によれば、従来の高価なガラス製レンズに置き換えてプラスチック製の対物レンズを用いることができ、光ピックアップ自体を安価に製造することが可能となる。また、本発明を適用した光ピックアップ３では、３波長互換対物レンズ３４も用いているため、光ピックアップを構成する光学部品および光路を共通とすることによって更に部材コストを下げ、さらに安価なピックアップとすることができる。さらに３波長互換レンズを用いない場合でも、本発明を適用した光ピックアップ１０３のように、ＢＤ等の第１の光ディスク専用の対物レンズ１３４のレンズチルト感度を制約することによって、次の効果が得られる。すなわち、本発明を適用した光ピックアップ１０３によれば、従来不可能であった第１の光ディスク側の対物レンズ１３４Ａ単体での調整が可能となり、換言すると、第２及び第３の光ディスク側の対物レンズ１３４Ｂを調整した際の、第１の光ディスク側の対物レンズ１３４におけるコマ収差補償を実現する。これにより良好な記録再生特性を実現する。
【０２３７】
さらに、本発明を適用した光ディスク装置１は、回転駆動される光ディスク２に対して光ビームを照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップを備えるものであり、この光ピックアップとして上述の光ピックアップ３、１０３を用いている。よって、光ディスク装置１は、量産性や軽量化を実現させるとともに、良好な収差補正を実現して良好な記録再生特性を実現する。
【符号の説明】
【０２３８】
１  光ディスク装置、２  光ディスク、３  光ピックアップ、４  スピンドルモータ、５  送りモータ、７  システムコントローラ、９  サーボ制御部、１１  第１の光ディスク、１２  第２の光ディスク、１３  第３の光ディスク、１４  プリアンプ、１５  信号変復調器＆ＥＣＣブロック、１６  インターフェース、１７  外部コンピュータ、１８  Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器、１９  オーディオ・ビジュアル処理部、２０  オーディオ・ビジュアル信号入出力部、２１  レーザ制御部、２２  ディスク種類判別部、３０  制御部、３１  第１の光源部、３２  第２の光源部、３４  対物レンズ、３５  コリメータレンズ、３６  第１のビームスプリッタ、３７  第２のビームスプリッタ、３８  受光部、３９  光検出器、４０  マルチレンズ、４１  第１のグレーティング、４２  第２のグレーティング、４３  １／４波長板、４４  立ち上げミラー、４５  コリメータレンズ駆動部、４６  コリメータ位置検出部、４７  レンズホルダ、４８  温度検出素子、４９  対物レンズ駆動部
【図１】
2010170634.tif 000012
【図２】
2010170634.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010170634.tif 000018
【図８】
2010170634.tif 000019
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010170634.tif 000022
【図１２】
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【図１３】
2010170634.tif 000024
【図１４】
2010170634.tif 000025
【図１５】
2010170634.tif 000026
【図１６】
2010170634.tif 000027
【図１７】
2010170634.tif 000028
【図１８】
2010170634.tif 000029
【図１９】
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【図２０】
2010170634.tif 000031
【図２１】
2010170634.tif 000032
【図２２】
2010170634.tif 000033
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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