(57)【要約】【課題】  プラスチック製で且つ環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときの３次コマ収差の補償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。【解決手段】    光ピックアップ１に用いられ光源３から出射された光ビームを光ディスクの一又は複数のレイヤーのそれぞれに集光するプラスチック製の対物レンズ４であり、開口数が０．８以上であり、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲における、当該対物レンズのレンズチルトで発生する３次コマ収差の符号がチルト角度方向に対して同じとされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口数が０．８以上であり、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲における、当該対物レンズのレンズチルトで発生する３次コマ収差の符号が同じであるプラスチック製の対物レンズ。
【請求項２】
温度変化量をΔＴとし、光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化量をΔＬとし、当該対物レンズの屈折率温度係数をｄｎ／ｄＴとし、当該対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、
上記入射倍率が−（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））〜＋（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））の範囲において、当該対物レンズのレンズチルトで発生する３次コマ収差の符号が同じである請求項１記載の対物レンズ。
【請求項３】
温度変化量をΔＴとし、光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化量をΔＬとし、当該対物レンズの屈折率温度係数をｄｎ／ｄＴとし、当該対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、
上記入射倍率が−（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））〜＋（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））の範囲において、当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が０．０１５１λｒｍｓ以上である請求項２記載の対物レンズ。
【請求項４】
温度変化量をΔＴとし、光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化量をΔＬとし、当該対物レンズの屈折率温度係数をｄｎ／ｄＴとし、当該対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、
上記入射倍率が−（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））〜＋（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））の範囲において、当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が０．０２４２λｒｍｓ以上である請求項２記載の対物レンズ。
【請求項５】
温度変化量をΔＴとし、光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化量をΔＬとし、当該対物レンズの屈折率温度係数をｄｎ／ｄＴとし、当該対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、
上記入射倍率が−（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））〜＋（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））の範囲において、当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が０．０４７９λｒｍｓ以上である請求項２記載の対物レンズ。
【請求項６】
上記温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲における、当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が０．０１５１λｒｍｓ以上である請求項１記載の対物レンズ。
【請求項７】
上記温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲における、当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が０．０２４２λｒｍｓ以上である請求項１記載の対物レンズ。
【請求項８】
上記温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲における、当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が０．０４７９λｒｍｓ以上である請求項１記載の対物レンズ。
【請求項９】
開口数が０．８以上であり、
温度変化量をΔＴとし、光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化量をΔＬとし、当該対物レンズの屈折率温度係数をｄｎ／ｄＴとし、当該対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、
設計中心状態における当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が、１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）［ｍλｒｍｓ］以上であるプラスチック製の対物レンズ。
【請求項１０】
上記設計中心状態における当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が、１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＋１５．１［ｍλｒｍｓ］以上である請求項９記載のプラスチック製の対物レンズ。
【請求項１１】
上記設計中心状態における当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が、１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＋２４．２［ｍλｒｍｓ］以上である請求項９記載のプラスチック製の対物レンズ。
【請求項１２】
上記設計中心状態における当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が、１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＋４７．９［ｍλｒｍｓ］以上である請求項９記載のプラスチック製の対物レンズ。
【請求項１３】
光源から出射された光ビームを光ディスクの一又は複数のレイヤーのそれぞれに集光する対物レンズを備え、
上記対物レンズには、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率で光ビームが入射され、
上記対物レンズは、開口数が０．８以上であり、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲における、当該対物レンズのレンズチルトで発生する３次コマ収差の符号が同じであるプラスチック製の対物レンズである光ピックアップ。
【請求項１４】
光源から出射された光ビームを光ディスクの一又は複数のレイヤーのそれぞれに集光する対物レンズを備え、
上記対物レンズには、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率で光ビームが入射され、
上記対物レンズは、開口数が０．８以上であり、温度変化量をΔＴとし、光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化量をΔＬとし、当該対物レンズの屈折率温度係数をｄｎ／ｄＴとし、当該対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、設計中心状態における当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が、１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）［ｍλｒｍｓ］以上であるプラスチック製の対物レンズである光ピックアップ。
【請求項１５】
光源から出射された光ビームを光ディスクの一又は複数のレイヤーのそれぞれに集光する対物レンズを有する光ピックアップを備え、
上記対物レンズには、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率で光ビームが入射され、
上記対物レンズは、開口数が０．８以上であり、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲における、当該対物レンズのレンズチルトで発生する３次コマ収差の符号が同じであるプラスチック製の対物レンズである光ディスク装置。
【請求項１６】
光源から出射された光ビームを光ディスクの一又は複数のレイヤーのそれぞれに集光する対物レンズを有する光ピックアップを備え、
上記対物レンズには、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率で光ビームが入射され、
上記対物レンズは、開口数が０．８以上であり、温度変化量をΔＴとし、光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化量をΔＬとし、当該対物レンズの屈折率温度係数をｄｎ／ｄＴとし、当該対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、設計中心状態における当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が、１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）［ｍλｒｍｓ］以上であるプラスチック製の対物レンズである光ディスク装置。
【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レイヤー（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用の対物レンズとしては、量産性向上や軽量化等のために、その材料を、従来広く用いられていたガラスからプラスチック（合成樹脂）へ置き換えることが望まれる。
【０００４】
しかしながら、ガラス製の対物レンズに比べて、プラスチック製の対物レンズを用いる場合には、そのプラスチックとしての特性を考慮して光学特性の劣化を避ける必要がある。プラスチック製のレンズを用いる際に最も懸念すべき事項は、プラスチックがガラスに比べて温度変化により屈折率が大きく変化するという特性を有することである。
【０００５】
例えば、図１５に示すように、一般のガラス材料としてのＬ−ＢＡＬ４２は、Ｌｇに示すように温度によらず略一定の屈折率を有している。これに対して例えばＺｅｏｎｅｘ３４０Ｒ等のプラスチック材料は、Ｌｐに示すように温度変化に応じて大きくその屈折率が変化する特性を有しており、すなわち、屈折率の温度依存性が大きい材料である。尚、Ｌ−ＢＡＬ４２の屈折率の温度に対する変化率を示すｄｎ／ｄＴは、ｄｎ／ｄＴ＝−３．３０×１０−６［／℃］であり、Ｚｅｏｎｅｘ３４０Ｒの屈折率の温度に対する変化率を示すｄｎ／ｄＴは、ｄｎ／ｄＴ＝−１．２９×１０−４［／℃］である。そして、かかるプラスチック材料を光ピックアップ用の対物レンズに用いた場合には、温度変化に対して各種の光学特性が劣化することが懸念される。
【０００６】
その劣化する光学特性の一つとして、対物レンズを傾斜（以下、「レンズチルト」ともいう。）させたときに発生する３次コマ収差の変化の感度の劣化が問題となる。以下では、レンズチルト１ｄｅｇｒｅｅ当たりで発生する３次コマ収差量を「レンズチルト感度」という。
【０００７】
ここで、プラスチック製の対物レンズにおいてレンズチルト感度の劣化が問題となることについて説明する。光ピックアップは、様々な環境で用いられており、例えば、０℃〜７５℃の範囲で正常に動作することが要求される。この温度変化によって、プラスチック製の対物レンズを用いた場合には、レンズチルト感度が変動してしまうこととなる。また、レンズチルト感度は、カバーレイヤー厚さが変化した際にも変動することとなる。
【０００８】
また、ＢＤ等の高密度記録光ディスクに対する光ピックアップにおいては、対物レンズの高開口数化、使用光ビームの短波長化等の要因から収差に対する管理が厳しいといった前提条件がある。この場合、カバーレイヤーの誤差等により発生する３次球面収差を低減させるため対物レンズへの入射倍率を変動させるという手法が採用されつつある。さらに、記録層を２つ又は３つ以上有する所謂２層光ディスクや多層光ディスクに対する光ピックアップにおいても対物レンズへの入射倍率を変動させるという手法が用いられている。上述のレンズチルト感度は、対物レンズへの入射倍率が変動する場合にも劣化するという問題がある。また、上述のような温度変化があった場合には対物レンズの屈折率変化等により３次球面収差が発生することとなり、この場合にも、かかる３次球面収差を低減させるため対物レンズへの入射倍率を変動させる必要がある。この温度変化により対物レンズへの入射倍率を変動させる場合にも、レンズチルト感度が劣化するという問題がある。
【０００９】
そして、一般的なレンズチルト感度を有するガラス製の対物レンズと同様の指針でプラスチック製の対物レンズを形成した場合には、この温度変化やカバーレイヤー厚さ変化等の要因からレンズチルト感度の劣化が致命的となるような場合がある。具体的に、設計中心状態として温度３５℃、カバーレイヤー厚さ８７．５μｍとして従来の指針で対物レンズを形成した場合に以下のような問題がある。すなわち、かかる対物レンズでは、温度７５℃、カバーレイヤー厚さ１００μｍという設定条件において、例えば図１６（ａ）に示すようにレンズチルト感度がほぼ０となってしまうという問題があった。尚、図１６（ａ）は、温度７５℃、カバーレイヤー厚さ１００μｍの状態におけるレンズチルト角度の変化に対して発生する３次コマ収差の発生量、すなわち、レンズチルト特性を示すための図である。そして、図１６（ａ）中ＬＪＬＴは、従来の指針で対物レンズを形成した場合の上述の７５℃、１００μｍの設定条件におけるレンズチルト感度を示すものである。
【００１０】
さらに、このレンズチルト感度の劣化による問題をディスクチルト特性を示す図１６（ｂ）等を用いて説明する。上述のような各種光ディスクに対する光ピックアップでは、光ディスクの反りや傾きで生じるコマ収差を、対物レンズを傾斜させることでキャンセルするという補償手法が一般的に用いられている。
【００１１】
すなわち、光ディスクが傾斜した場合、そのディスクチルト角度に応じて、例えば図１６（ｂ）に示すような３次コマ収差が発生することとなる。図１６（ｂ）中ＬＤＴは、ディスクチルト特性、すなわち、ディスクチルト角度に対する発生する３次コマ収差の量を示し、横軸は、ディスクチルト角度［ｄｅｇｒｅｅ］、縦軸は、３次コマ収差［ｍλｒｍｓ］を示す。図１６（ｂ）に示すような例においては、ディスクチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差量を示すディスクチルト感度が、９８．７程度存在している。従来の補償手法では、このディスクチルト角度に応じて発生する３次コマ収差を打ち消す３次コマ収差を対物レンズを傾斜させることにより発生させることでキャンセルするものである。
【００１２】
そして、上述のようなレンズチルト感度が劣化した場合、特に０付近となった場合には、対物レンズを傾斜させても、光ディスクの傾斜により発生する３次コマ収差を打ち消すことができず、かかるコマ収差の残留による各種信号劣化が問題となる。換言すると、光ディスクの傾斜により発生するコマ収差を低減できず、記録再生特性の劣化を招来するといった問題があった。
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−１１２５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、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、光ピックアップに用いられた場合に環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにも、３次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】
【００１５】
この目的を達成するため、本発明に係る対物レンズは、開口数が０．８以上であり、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲における、当該対物レンズのレンズチルトで発生する３次コマ収差の符号が同じであるプラスチック製の対物レンズである。
【００１６】
また、本発明に係る対物レンズは、開口数が０．８以上であり、温度変化量をΔＴとし、光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化量をΔＬとし、当該対物レンズの屈折率温度係数をｄｎ／ｄＴとし、当該対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、設計中心状態における当該対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が、１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）［ｍλｒｍｓ］以上であるプラスチック製の対物レンズである。
【００１７】
また、本発明に係る光ピックアップは、光源から出射された光ビームを光ディスクの一又は複数のレイヤーのそれぞれに集光する対物レンズを備え、上記対物レンズには、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率で光ビームが入射され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たものである。
【００１８】
さらに、本発明に係る光ディスク装置は、光源から出射された光ビームを光ディスクの一又は複数のレイヤーのそれぞれに集光する対物レンズを有する光ピックアップを備え、上記対物レンズには、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率で光ビームが入射され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たものである。
【発明の効果】
【００１９】
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、レンズチルト感度の変動を考慮した構成とすることにより、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにも３次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させるとともに、設定条件において良好なレンズチルト感度を保持することにより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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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．光ピックアップ及び光ディスク装置の全体構成
２．光ピックアップによる３次球面収差の補正について
３．対物レンズによる３次コマ収差の補償について
４．対物レンズの構成例及び比較例について
【００２１】
〔１．光ピックアップ及び光ディスク装置の全体構成〕
以下、本発明が適用された光ピックアップ１及びこれを用いた光ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００２２】
本発明が適用された光ピックアップ１は、光記録媒体としての光ディスク２に対して情報の記録再生を行うものである。そして、光ピックアップ１は、この光ディスク２を回転する駆動部となるスピンドルモータ、この光ピックアップ１を光ディスクの径方向に移動させる送りモータ等とともに光ディスク装置を構成する。そして、光ピックアップ１は、スピンドルモータによって回転操作された光ディスク２に対して情報の記録再生を行う。
【００２３】
ここで用いられる光ディスク２は、例えば、発光波長が４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な高密度記録光ディスク等である。尚、本発明は、上述の光ディスクのみならず光学的に記録及び／又は再生が可能な光記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う光ピックアップ及び光ディスク装置にも適用される。また、本発明は、光ビームの入射方向に一又は複数の記録層（「レイヤー」ともいう。）が積層化された光ディスク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にも適用される。
【００２４】
本発明を適用した光ピックアップ１は、図１に示すように、波長が略４０５ｎｍの光ビームを出射する光源部３と、光源部３から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面に集光する対物レンズ４とを備える。また、光ピックアップ１は、光源部３及び対物レンズ４の間に設けられるコリメータレンズ５を備える。
【００２５】
また、光ピックアップ１は、光ディスク２で反射された戻りの光ビームを検出する光検出器６と、光ディスク２で反射された戻りの光ビームを光検出器６に導くビームスプリッタ７とを備える。
【００２６】
光源部３は、例えば、半導体レーザ等からなり、設計波長が４０５ｎｍ程度とする所定波長の光ビームを出射する発光部を有する。尚、光源部３から出射される光ビームの波長は、これに限られるものではない。
【００２７】
ビームスプリッタ７は、光源部３とコリメータレンズ５との間の光路上に配置され、光源部３からの光ビームを透過してコリメータレンズ５に導くと共に、光ディスク２で反射された戻りの光ビームを反射して光検出器６に導く。すなわち、ビームスプリッタ７は、戻りの光ビームの光路を、往路の光ビームの光路から分岐する光学素子である。
【００２８】
コリメータレンズ５は、ビームスプリッタ７と対物レンズ４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手段であり、光源部３から出射されビームスプリッタ７に反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。
【００２９】
また、このコリメータレンズ５は、例えば、光ディスク２のカバーレイヤー厚さの誤差や温度変化等の要因により発生する３次球面収差を補正するために、移動されることにより、その位置に応じて、対物レンズ４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５は、光軸方向に移動可能とされており、光ピックアップ１には、このコリメータレンズ５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１１が設けられている。コリメータレンズ駆動部１１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移動させる構成としてもよいし、その他の構成であってもよい。すなわち、コリメータレンズ駆動部は、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の作用により、コリメータレンズ５を移動させる構成としても良い。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５は、移動されることにより、例えば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４に入射させることで、発生する球面収差を低減することができる。
【００３０】
また、コリメータレンズ５は、光ピックアップ１が、記録層が複数設けられている多層型タイプの光ディスク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であった場合には、各記録層毎に適切な位置に移動される。その際、コリメータレンズ５は、各記録層（各記録レイヤー）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（「カバーレイヤー厚さ」ともいう。）の違いに起因する球面収差を低減できる。すなわち、コリメータレンズ５及びコリメータレンズ駆動部１１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５等は、温度変化やカバーレイヤー厚さ変化により発生する３次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。
【００３１】
以上のように、コリメータレンズ５及びコリメータレンズ駆動部１１は、対物レンズ４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１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。
【００３２】
対物レンズ４は、コリメータレンズ５により発散角を変換された光ビームを光ディスク８の記録面に集光させる。対物レンズ４の入射側には、開口絞り８が設けられ、この開口絞り８は、対物レンズ４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。
【００３３】
対物レンズ４は、光ピックアップ１に設けられる対物レンズ駆動部１２により移動自在に保持されている。そして、この対物レンズ４は、光検出器６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１２により変位される。これにより、対物レンズ４は、図２に示す光ディスク２に近接離間する方向（フォーカス方向Ｆ）及び光ディスク２の径方向（トラッキング方向Ｔ）の２軸方向へ変位される。対物レンズ４は、光源部３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ともに、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４は、上述の２軸方向のみならず、対物レンズ４のチルト方向に傾斜可能とされ、光検出器６で検出された信号等に基づいて当該チルト方向に対物レンズ駆動部１２により移動操作される。このように、対物レンズ駆動部１２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４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４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。
【００３４】
ここで、チルト方向としては、図２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４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４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、温度やカバーレイヤー厚さの設定状態によらず常に低減することを実現する。
【００３５】
対物レンズ駆動部１２は、固定部と、対物レンズ４を保持するとともに固定部に対して可動とされた可動部とから構成されるとともに、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。対物レンズ駆動部１２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や、チルト方向に駆動力を発生させるチルトコイルや、各コイルに対応したマグネットを有している。ここで、単独してチルト駆動用として、単独してコイルを設けることなく、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異を設けるようにしてもよい。かかる場合には、この駆動力の差異により、チルト方向に駆動力を発生させることができる。
【００３６】
この対物レンズ４は、開口数（ＮＡ）が０．８以上とされたプラスチック製の単玉対物レンズであり、その入射側の第１面４ａ及び出射側の第２面４ｂの両面が非球面形状とされている。
【００３７】
具体的に、対物レンズ４の第１面４ａ及び第２面４ｂの非球面形状は、以下の式（１）によって与えられるものとする。尚、式（１）中においては、ｒは、光軸からの距離（ｍｍ）を示し、ｆ（ｒ）は、光軸からの距離がｒの位置における非球面の面頂点の接平面からの距離（ｍｍ）を示す。また、Ｋは、円錐定数を示し、Ａ〜Ｊは、それぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次の非球面係数を示すものである。
【００３８】
【数１】
2010123214.tif 000003
【００３９】
対物レンズ４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を向上させる。
【００４０】
また、この対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにも、当該対物レンズ４への入射倍率を変化させることにより、常に３次球面収差を補正する、すなわち低減することを実現する。かかる対物レンズ４による「３次球面収差を補正する手法」については後述する。
【００４１】
また、対物レンズ４は、温度及び光ディスクのカバーレイヤーの厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率における、当該対物レンズ４のレンズチルトで発生する３次コマ収差の符号がチルト角度に対して同じとなるように構成されている。
【００４２】
かかる構成とされた対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにも常に３次コマ収差の補償を実現する。この「３次コマ収差の補償」については、後述する。
【００４３】
光検出器６は、光ディスク１の信号記録面で反射された光ビームのそれぞれを受光するためのフォトディテクタを有し、ＲＦ信号ととも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する。
【００４４】
以上のように構成された光ピックアップ１は、この光検出器６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４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。対物レンズ４が駆動されることにより、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て、光ビームが光ディスク２の記録面上に合焦されて、光ディスク２に対して情報の記録又は再生を行う。また、光ピックアップ１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４を対物レンズ駆動部１２によりチルト方向に傾斜させることにより相殺するコマ収差を発生させることで低減することができる。これにより、光ピックアップ１及びこれを用いた光ディスク装置は、良好な記録再生特性を有する。
【００４５】
本発明を適用した光ピックアップ１及び光ディスク装置は、上述のコリメータレンズ５及びコリメータレンズ駆動部１１等の入射倍率可変部を有することにより、温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があった場合にも、球面収差を低減することができる。また、かかる光ピックアップ１及び光ディスク装置は、上述の対物レンズ４を備えることにより、温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があった場合にも、光ディスクの反り等により発生するコマ収差を低減することができる。この点について以下に詳細に説明する。
【００４６】
〔２．光ピックアップによる３次球面収差の補正について〕
次に、本発明を適用した光ピックアップの対物レンズ４等による「３次球面収差を補正する手法」について詳細に説明する。すなわち、以下では、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときに発生する球面収差を補正する手法について説明する。尚、ＢＤ用対物レンズのようにレンズの開口数が高く設定されている場合、カバーレイヤー（記録カバー層）の厚さ変化によって発生する球面収差の量は大きい。またさらに、材料をガラスからプラスチックとすることにより、上述した図１５の例に示すように、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。
【００４７】
本発明を適用した対物レンズ４及びこれを用いた光ピックアップ１等では、かかるカバーレイヤー厚さや環境温度の変化により発生する球面収差を補正するため、対物レンズ４への光ビームの入射倍率を変化させている。すなわち、当該対物レンズ４及び光ピックアップ１は、上述したように、コリメータレンズ５を光軸方向に駆動させ、対物レンズ４への光ビームの入射倍率を変化させることで球面収差を補正する。
【００４８】
これは、対物レンズ４の入射倍率変化により発生する球面収差が、カバーレイヤー厚さ変化により発生する球面収差や、温度変化により発生する球面収差と逆の極性となるようコリメータレンズ５の駆動量を調整することで、収差をキャンセルさせる手法である。ここで、温度変化により発生する球面収差とは、温度変化によるレンズ形状の膨張収縮変化、温度変化によるレンズ材料屈折率変化、及び温度変化による入射光の波長変化により発生する球面収差をいう。尚、かかるコリメータレンズ５の駆動量、すなわち移動される位置は、例えば、ディテクタにより検出される信号に応じて決定されるようにしてもよい。また、環境温度を検出し、カバーレイヤー厚さを検出することにより、当該環境温度やカバーレイヤー厚さに応じて決定されるようにしてもよい。
【００４９】
以下に球面収差補正状態における光学系の配置について説明するが、その説明に先立ち対物レンズ４への入射倍率について図３を用いて説明する。図３に示すように、対物レンズ４への光ビームの入射倍率βは、β＝Ｓ’／Ｓで定義される。ここで、Ｓは、物点Ｏ１を含む物面ＳＯ１から対物レンズ４の物側主面ＳＭ１までの光軸方向の距離を示し、Ｓ’は、対物レンズ４の像側主面ＳＭ２から像点Ｉ２を含む像面ＳＩ２までの光軸方向の距離を示す。また、Ｓ，Ｓ’は、光ビームの進行方向に向けた値を正の値とする。尚、図３に示す状態は、対物レンズ４へ発散光が入射した場合の図であり、この状態の入射倍率を正の入射倍率とする。すなわち、対物レンズ４へ収束光が入射した場合には、物面ＳＯ１が物側主面ＳＭ１より光ビーム進行方向側に位置することとなり、Ｓが負の値となるため、入射倍率を示すβが負の値となる。換言すると、対物レンズ４へ収束光が入射した場合の入射倍率は、負の入射倍率となる。
【００５０】
そして、具体的に、図４及び図５に球面収差補正状態における光学系配置の概念図を、それぞれ温度が変化した場合、カバーレイヤー厚さが変化した場合について示す。図４（ａ）及び図５（ａ）は、温度及びカバーレイヤー厚さが設計中心状態である場合のコリメータレンズ５及び対物レンズ４の配置関係を概念的に示す模式図である。尚、以下では、設計中心状態の温度をＴｃといい、設計中心状態のカバーレイヤー厚さをＬｃという。一般的に、設計中心状態では、コリメータレンズにより平行光とされた光ビームが対物レンズに入射させることが多い。そのため、当該光ピックアップ１においても、温度Ｔｃ、カバーレイヤー厚さＬｃのときには、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、平行光の状態で対物レンズ４に入射されるように構成されているものとして説明する。すなわち、かかる図４（ａ）及び図５（ａ）に示す場合、対物レンズ４に入射する光ビームの倍率は０の状態とされている。但し、本発明はこれに限られるものではない。
【００５１】
図４（ｂ）は、カバーレイヤー厚さがＬｃの場合に、最大温度Ｔｍａｘのときのコリメータレンズ５及び対物レンズ４の配置関係を示す模式図である。図４（ｂ）の場合には、図４（ａ）の場合の位置Ｐ（Ｔｃ，Ｌｃ）と比べてコリメータレンズ５が光源側の位置Ｐ（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）に位置し、平行光の状態よりやや発散光の状態で対物レンズ４に入射することとなる。すなわち、かかる図４（ｂ）に示す場合、対物レンズ４に入射する光ビームの倍率は、正の状態とされている。
【００５２】
図５（ｂ）は、温度がＴｃの場合に、最大カバーレイヤー厚さＬｍａｘのときのコリメータレンズ５及び対物レンズ４の配置関係を示す模式図である。図５（ｂ）の場合には、図５（ａ）の場合の位置Ｐ（Ｔｃ，Ｌｃ）と比べてコリメータレンズ５が光源側の位置（Ｔｃ，Ｌｍａｘ）に位置し、平行光の状態よりやや発散光の状態で対物レンズ４に入射することとなる。すなわち、かかる図５（ｂ）に示す場合、対物レンズ４に入射する光ビームの倍率は、正の状態とされている。尚、図４，図５中、カバーレイヤー２ａは、設計中心状態におけるカバーレイヤーＬｃであることを、カバーレイヤー２ｂは、最大カバーレイヤー厚さＬｍａｘであることを示している。
【００５３】
次に、対物レンズ４の入射倍率と３次球面収差との関係について図６及び図７に示す。ここで、後述の本発明の対物レンズ４の構成例（設計例）についての関係を図６（ａ）及び図７（ａ）に示し、この本発明の構成例と比較するための比較例についての関係を図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示す。図６及び図７の横軸は、入射倍率を示し、縦軸は、３次球面収差［ｍλｒｍｓ］を示す。
【００５４】
また、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、カバーレイヤー厚さを８７．５μｍに固定し、温度が０℃、３５℃、７５℃の場合における入射倍率と３次球面収差との関係について示す図である。図６（ａ）中Ｌ１ＰＴＬは、０℃の場合の関係を示し、Ｌ１ＰＴＣは、３５℃の場合の関係を示し、Ｌ１ＰＴＨは、７５℃の場合の関係を示す。図６（ｂ）中Ｌ１ＣＴＬは、０℃の場合の関係を示し、Ｌ１ＣＴＣは、３５℃の場合の関係を示し、Ｌ１ＣＴＨは、７５℃の場合の関係を示す。
【００５５】
また、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、温度を３５℃に固定し、カバーレイヤー厚さが７５μｍ、８７．５μｍ、１００μｍの場合における入射倍率と３次球面収差との関係について示す図である。図７（ａ）中Ｌ２ＰＬＬは、７５μｍの場合の関係を示し、Ｌ２ＰＬＣは、８７．５μｍの場合の関係を示し、Ｌ２ＰＬＨは、１００μｍの場合の関係を示す。図７（ｂ）中Ｌ２ＣＬＬは、７５μｍの場合の関係を示し、Ｌ２ＣＬＣは、８７．５μｍの場合の関係を示し、Ｌ２ＣＬＨは、１００μｍの場合の関係を示す。
【００５６】
例えば、図６（ａ）に示したカバーレイヤー厚さ８７．５μｍで温度７５℃の場合においては、入射倍率０の状態では２００ｍλｒｍｓ程度の３次球面収差が発生することとなる。したがって、上述したように、入射倍率を０．００７２に変更し３次球面収差が最小値となるように補正された状態で使用することとなる。
【００５７】
また、図７（ａ）に示した温度３５℃でカバーレイヤー厚さ１００μｍの場合においては、入射倍率０の状態では１０３．７ｍλｒｍｓの３次球面収差が発生することとなる。したがって、上述したように、入射倍率を０．００４０に変更し３次球面収差が最小値となるように補正された状態で使用することとなる。
【００５８】
以上のような、各設定状態における３次球面収差が最小となる対物レンズ４への入射倍率の一覧を表１及び表２に示す。表１は、本発明の対物レンズ４の構成例についての一覧であり、表２は、比較例についての一覧である。かかる表１及び表２は、図６、図７、及び後述の図８〜図１１等に対応するものである。
【００５９】
【表１】
2010123214.tif 000004
【００６０】
【表２】
2010123214.tif 000005
【００６１】
〔３．対物レンズによる３次コマ収差の補償について〕
次に、対物レンズ４のレンズチルト感度について説明するが、かかるレンズチルト感度を、入射倍率との関係を考慮して図８及び図９を用いて説明する。尚、レンズチルト感度とは、レンズチルト１ｄｅｇｒｅｅ当たりで発生する３次コマ収差量を意味するものとする。
【００６２】
すなわち、対物レンズ４のレンズチルト感度と入射倍率の関係を図８及び図９に示す。ここで、本発明の対物レンズ４の構成例についての関係を図８（ａ）及び図９（ａ）に示し、この本発明の構成例と比較するための比較例についての関係を図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示す。図８及び図９の横軸は、入射倍率を示し、縦軸は、レンズチルト感度［ｍλｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ］を示す。
【００６３】
また、図８（ａ）及び図８（ｂ）は、カバーレイヤー厚さを８７．５μｍに固定し、温度が０℃、３５℃、７５℃の場合における入射倍率と３次球面収差との関係について示す図である。図８（ａ）中Ｌ３ＰＴＬは、０℃の場合の関係を示し、Ｌ３ＰＴＣは、３５℃の場合の関係を示し、Ｌ３ＰＴＨは、７５℃の場合の関係を示す。図８（ｂ）中Ｌ３ＣＴＬは、０℃の場合の関係を示し、Ｌ３ＣＴＣは、３５℃の場合の関係を示し、Ｌ３ＣＴＨは、７５℃の場合の関係を示す。
【００６４】
また、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、温度を３５℃に固定し、カバーレイヤー厚さが７５μｍ、８７．５μｍ、１００μｍの場合における入射倍率と３次球面収差との関係について示す図である。図９（ａ）中Ｌ４ＰＬＬは、７５μｍの場合の関係を示し、Ｌ４ＰＬＣは、８７．５μｍの場合の関係を示し、Ｌ４ＰＬＨは、１００μｍの場合の関係を示す。図９（ｂ）中Ｌ４ＣＬＬは、７５μｍの場合の関係を示し、Ｌ４ＣＬＣは、８７．５μｍの場合の関係を示し、Ｌ４ＣＬＨは、１００μｍの場合の関係を示す。
【００６５】
図８及び図９に示すように、レンズチルト感度の値が最も小さくなるのは、倍率が正方向に最も大きくなる必要がある設定状態のときであり、つまり「温度７５℃・カバーレイヤー厚さ１００μｍ」の場合であることが示されている。
【００６６】
図８及び図９で説明した事項を整理するため、図１０に、実際の使用状態として想定される代表的な６状態についての入射倍率と３次球面収差との関係のグラフを、使用倍率範囲とともに示す。ここで、本発明の対物レンズ４の構成例について図１０（ａ）に示し、比較例について図１０（ｂ）に示す。ここで、代表的な６状態とは、所謂２層光ディスクで使用される各記録レイヤーＬ１，Ｌ０までのカバーレイヤー厚さ７５μｍ、１００μｍのそれぞれにおける最高温度７５℃、設計温度３５℃、最低温度０℃の状態を意味する。
【００６７】
図１０の横軸は、入射倍率を示し、縦軸は、レンズチルト感度［ｍλｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ］を示す。図１０（ａ）及び後述の図１１（ａ）中Ｌ５ＰＬ１ＴＬは、所謂Ｌ１記録層までのカバーレイヤー厚さ７５μｍで温度０℃の状態を示す。また、Ｌ５ＰＬ０ＴＬは、所謂Ｌ０記録層までのカバーレイヤー厚さ１００μｍで温度０℃の状態を示す。また、Ｌ５ＰＬ１ＴＣは、カバーレイヤー厚さ７５μｍで温度３５℃の状態を示す。また、Ｌ５ＰＬ０ＴＣは、カバーレイヤー厚さ１００μｍで温度３５℃の状態を示す。また、Ｌ５ＰＬ１ＴＨは、カバーレイヤー厚さ７５μｍで温度７５℃の状態を示す。また、Ｌ５ＰＬ０ＴＨは、カバーレイヤー厚さ１００μｍで温度７５℃の状態を示す。
【００６８】
図１０（ｂ）及び後述の図１１（ｂ）中Ｌ５ＣＬ１ＴＬは、カバーレイヤー厚さ７５μｍで温度０℃の状態を示す。また、Ｌ５ＣＬ０ＴＬは、カバーレイヤー厚さ１００μｍで温度０℃の状態を示す。また、Ｌ５ＣＬ１ＴＣは、カバーレイヤー厚さ７５μｍで温度３５℃の状態を示す。また、Ｌ５ＣＬ０ＴＣは、カバーレイヤー厚さ１００μｍで温度３５℃の状態を示す。また、Ｌ５ＣＬ１ＴＨは、カバーレイヤー厚さ７５μｍで温度７５℃の状態を示す。また、Ｌ５ＣＬ０ＴＨは、カバーレイヤー厚さ１００μｍで温度７５℃の状態を示す。
【００６９】
また、図１０（ａ）中ＲＰＴＬは、温度０℃の場合の入射倍率の使用範囲を示し、ＲＰＴＣは、温度３５℃の場合の入射倍率の使用範囲を示し、ＲＰＴＨは、温度７５℃の場合の入射倍率の使用範囲を示す。また、図１０（ｂ）中ＲＣＴＬは、温度０℃の場合の入射倍率の使用範囲を示し、ＲＣＴＣは、温度３５℃の場合の入射倍率の使用範囲を示し、ＲＣＴＨは、温度７５℃の場合の入射倍率の使用範囲を示す。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）によれば、上述したように、「温度７５℃・カバーレイヤー厚さ１００μｍ」の場合にレンズチルト感度の値が最も小さくなることが示されている。
【００７０】
図１０（ｂ）に示すように、従来例の対物レンズにおいては、使用範囲内において、レンズチルト感度の最小値がほぼ０となる値を含むこととなっている。これに対し、図１０（ａ）に示すように、本発明の対物レンズ４の構成例においては、レンズチルト感度全体が持ち上がっているとともに、最小値も４８．３となっている。このように、使用範囲内において大きいレンズチルト感度を確保することができる。このように、本発明の対物レンズ４の構成例は、全使用設定範囲においてレンズチルト感度を持ち、上述した問題を解決したレンズである。換言すると、本発明を適用した対物レンズ４は、全使用設定範囲において、適切なレンズチルト感度を確保して、３次コマ収差を良好に補正すること、すなわち３次コマ収差の補償を実現する。
【００７１】
また、図１０では、温度０℃、３５℃、７５℃の場合の入射倍率の使用範囲を示したが、同様に、図１１にカバーレイヤー厚さ毎の入射倍率の使用範囲を示す。図１１（ａ）中ＲＰＬ１は、カバーレイヤー厚さ７５μｍの場合の入射倍率の使用範囲を示し、ＲＰＬ０は、カバーレイヤー厚さ１００μｍの場合の入射倍率の使用範囲を示す。図１１（ａ）中ＲＣＬ１は、カバーレイヤー厚さ７５μｍの場合の入射倍率の使用範囲を示し、ＲＣＬ０は、カバーレイヤー厚さ１００μｍの場合の入射倍率の使用範囲を示す。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）によれば、上述したように、「温度７５℃・カバーレイヤー厚さ１００μｍ」の場合にレンズチルト感度の値が最も小さくなることがより明確に示されている。
【００７２】
図１１（ｂ）に示すように、従来例の対物レンズにおいては、使用範囲内において、レンズチルト感度の最小値がほぼ０となる値を含むこととなっている。これに対し、図１１（ａ）に示すように、本発明の対物レンズ４の構成例においては、レンズチルト感度全体が持ち上がっており、使用範囲内においてレンズチルト感度を持ち、上述した問題を解決したレンズである。換言すると、本発明を適用した対物レンズ４は、全使用設定範囲において、適切なレンズチルト感度を確保して、３次コマ収差を良好に補正すること、すなわち３次コマ収差の補償を実現する。
【００７３】
次に、上述した対物レンズ４におけるレンズチルト感度の最小値として適切な値を説明する。上述の図１６（ａ）及び後述の図１４は、レンズチルト感度が最小値をとる「温度７５℃・カバーレイヤー厚さ１００μｍ」の状態におけるレンズチルト感度と発生する３次コマ収差の関係を示すものである。また、上述の図１６（ｂ）は、ディスクチルト感度と発生する３次コマ収差の関係（ディスクチルト特性）を示したものである。この図１６（ｂ）に示す特性は、対物レンズ４の開口数と、光ディスクの特性とにのみ依存する値であり、レンズ設計には依存しない。
【００７４】
ここで、光ディスクの特性は、ディスク構成材料の屈折率及びカバーレイヤー厚さを意味する。光ディスクの反りの最大値は、ＢＤ−ＲＯＭ規格により規定されており、最大０．４ｄｅｇｒｅｅである。したがって、図１６（ｂ）に示したディスクチルト特性から、光ディスクの反りにより最大３９．５ｍλｒｍｓの３次コマ収差が発生することとなる。
【００７５】
上述したように、光ピックアップシステムにおいては一般に、このようなディスクチルトにより発生した３次コマ収差を、対物レンズ自体をチルトさせることにより補正する。したがって、原理的には０より大きなレンズチルト感度をもつ対物レンズであれば、この補正が可能である。
【００７６】
すなわち、上述の対物レンズ４は、温度やカバーレイヤー厚さ等の設定状態の変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲において、レンズチルトで発生する３次コマ収差が０を含まない構成により、３次コマ収差補償を実現する。
【００７７】
換言すると、対物レンズ４は、温度及び光ディスクのカバーレイヤー厚さ変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率の範囲における、対物レンズ４のレンズチルトで発生する３次コマ収差の符号がチルト角度方向に対して同じ構成とされればよい。ここで、対物レンズ４のレンズチルトで発生する３次コマ収差の符号がチルト角度方向に対して同じとは、チルト角度方向におけるレンズチルト感度の符号が同じことを意味する。さらに換言すると、レンズチルト角度に対して発生する３次コマ収差を示す線分（例えば後述の図１３のＬ７βＴＣＬＣ等）の傾きの符号が各入射倍率の範囲において同じことを意味する。ここで、レンズチルト角度とは、対物レンズ４が光ディスクに正対した状態（平行とされた状態）を基準状態として、かかる基準状態に対して対物レンズ４がチルト方向に傾斜した角度を意味する。また、チルト方向とは、ここでは、所謂ラジアルチルト方向を意味する。かかる本発明を適用した対物レンズ４は、かかる構成により、３次コマ収差補償を実現し、これによりプラスチックにより形成された場合にも、プラスチックの屈折率特性にかかわらず良好な収差補正を実現する。
【００７８】
また、対物レンズ４を駆動する対物レンズ駆動部１２としてのアクチュエータの構成や、ＢＤ等のワーキングディスタンスを考慮すると、対物レンズのレンズチルトの最大角度は以下のように決定される。すなわち、レンズチルト最大角度θｍａｘは、対物レンズの回転中心からレンズホルダの突端部までの水平方向の距離Ｌと、レンズホルダの突端部と光ディスクの間の垂直方向の距離であるワーキングディスタンスＷＤを用いて表すことができる。すなわち、θｍａｘは、関係式（θｍａｘ＝ｔａｎ−１（ＷＤ／Ｌ））で決定される。ここで、Ｌは、一般的に５．９０ｍｍ程度とされる。また、ＷＤは、光ディスクとレンズホルダの突端部の厚み設計値により決定される値であるが、さらにそれぞれの部品の製造公差を勘案して、計算される。
【００７９】
ここで、考慮すべき公差の値としては、まず、光ディスクのカバーレイヤー厚さの公差等の光ディスク側の要因による公差（±３４μｍ）がある。さらに、考慮すべき公差の値としては、対物レンズ自体の動作距離の公差（±４０μｍ）、レンズプロテクタの厚み公差（±２０μｍ）等の対物レンズ側の要因による公差がある。これらの光ディスク側の要因による公差と、対物レンズ側の要因による公差との積み上げによりＷＤ、θｍａｘ等を決定すべきである。これらの複数の公差を考慮する際には、公差内でそれぞれの要因値がどのような分布を持つかによって、単純に和をとる、若しくは２乗和の平方根の和をとる、等公差積み上げのロジックの種類が存在しており、それぞれ以下のような値が決定される。
【００８０】
すなわち、設計中心値による場合は、ＷＤ＝０．２７０［ｍｍ］である。また、設計中心値から、光ディスク側単純和公差と対物レンズ側２乗和平方根公差との和を引いた場合は、ＷＤ＝０．１６８［ｍｍ］（＝設計中心値−（ディスク側単純和公差＋レンズ側２乗和平方根公差））である。さらに、設計中心値から、光ディスク側２乗和平方根公差と対物レンズ側２乗和平方根公差との和を引いた場合は、ＷＤ＝０．０８５［ｍｍ］（＝設計中心値−（ディスク側２乗和平方根公差＋レンズ側２乗和平方根公差））である。
【００８１】
よって、これらの３種類のＷＤのそれぞれの場合に、θｍａｘは、以下のように決定される。すなわち、ＷＤ＝０．２７０の場合に、θｍａｘは、θｍａｘ＝ｔａｎ−１（０．２７０／５．９０）＝２．６２ｄｅｇｒｅｅである。また、ＷＤ＝０．１６８の場合に、θｍａｘは、θｍａｘ＝ｔａｎ−１（０．１６８／５．９０）＝１．６３ｄｅｇｒｅｅである。また、ＷＤ＝０．０８５の場合に、θｍａｘは、θｍａｘ＝ｔａｎ−１（０．０８５／５．９０）＝０．８３ｄｅｇｒｅｅである。
【００８２】
したがって、これらの値のそれぞれの場合に、必要なレンズチルト感度は、補正すべきディスクチルトにより発生する３次コマ収差をθｍａｘで除算することにより、以下のように決定される。すなわち、θｍａｘ＝２．６２の場合に、レンズチルト感度は、３９．５［ｍλｒｍｓ］／２．６２［ｄｅｇｒｅｅ］＝１５．１［ｍλｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ］である。また、θｍａｘ＝１．６３の場合に、レンズチルト感度は、３９．５［ｍλｒｍｓ］／１．６３［ｄｅｇｒｅｅ］＝２４．２［ｍλｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ］である。また、θｍａｘ＝０．８３の場合に、レンズチルト感度は、３９．５［ｍλｒｍｓ］／０．８３［ｄｅｇｒｅｅ］＝４７．９［ｍλｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ］である。
【００８３】
よって、使用波長が４０５ｎｍ程度の光ディスクに対するものであって、開口数が０．８５程度の対物レンズ４は、１５．１ｍλｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ以上のレンズチルト感度を有していれば、３次コマ収差の最大値である３９．５ｍλｒｍｓ程度の収差を補償可能である。また、２４．２ｍλｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ以上のレンズチルト感度を有していれば、より確実に、且つより少ないチルト角で３次コマ収差を補償可能である。さらに、４７．９ｍλｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ以上のレンズチルト感度を有していれば、さらに確実に、且つさらに少ないチルト角で３次コマ収差を補償可能である。かかる対物レンズ４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、使用条件のいずれの範囲においても良好な収差補正を実現してＢＤ等の高密度記録光ディスクに対して良好な記録再生特性を実現する。
【００８４】
以上では、使用波長が４０５ｎｍ程度で開口数０．８５程度のＢＤ等の高密度記録光ディスクの一般的な使用条件について説明した。具体的には、温度０℃〜７５℃で、記録層が光ビーム入射表面から７５μｍ及び１００μｍの位置に設けられた２層光ディスクの場合についての適切なレンズチルト感度の範囲について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、使用温度を変更しても良く、さらに、３つ以上の記録層を有する光ディスクに対する対物レンズに用いても良い。以下に各種設計条件における適したレンズチルト感度の範囲について説明する。
【００８５】
以下では、各種条件の自由度を高めた場合の対物レンズの構成条件の場合の、開口数を固定した前提でレンズチルト感度の変動を考慮可能な条件について図１２及び図１３を用いて説明する。
【００８６】
図１２は、３次球面収差と入射倍率の関係を示すものであり、図１３は、３次コマ収差とレンズチルト角度の関係を示すものである。図１２中横軸は、対物レンズ４への入射倍率を示し、縦軸は、３次球面収差［ａ．ｕ．］を示す。図１３中横軸は、対物レンズ４のレンズチルト角度［ｄｅｇｒｅｅ］を示し、縦軸は、３次コマ収差［ａ．ｕ．］を示す。
【００８７】
図１２中Ｌ６ＴＣＬＣは、設計中心温度Ｔｃで且つ設計中心カバーレイヤー厚さＬｃの状態における関係を示す。また、Ｌ６ＴｍａｘＬｃｃは、設計最大温度Ｔｍａｘで且つ設計中心カバーレイヤー厚さＬｃの状態における関係を示す。また、Ｌ６ＴｍａｘＬｍａｘは、設計最大温度Ｔｍａｘで且つ設計最大カバーレイヤー厚さＬｍａｘの状態における関係を示す。
【００８８】
また、図１２においては、各状態において３次球面収差を最小とする入射倍率は、記号βに温度とカバーレイヤー厚さを括弧内に表示して表すものとする。また、同様に、３次球面収差は、記号ＳＡに温度、カバーレイヤー厚さ、上述で定義した倍率βを括弧内に表示して表すものとする。
【００８９】
例えば、温度Ｔｍａｘ且つカバーレイヤー厚さＬｃにおいて３次球面収差を最小とする入射倍率はβ（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）とする。また、その入射倍率においてカバーレイヤー厚さをＬｍａｘへ変動した際に発生する３次球面収差は、ＳＡ（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ，β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ））とする。またさらに、これら３つの設定状態におけるグラフの傾きを、それぞれの設定状態を表す記号を用いて、ｇ（Ｔｃ，Ｌｃ）、ｇ（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）、ｇ（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）と表すこととする。
【００９０】
なお、ここで一般化のために上述のような記号を用いて説明することとするが、本構成例においては、Ｔｃ＝３５℃、Ｔｍａｘ＝７５℃、Ｌｃ＝８７．５μｍ、Ｌｍａｘ＝１００μｍをそれぞれ表している。
【００９１】
また、図１３は、各設定状態において図６〜図１０等で決定される３次球面収差を最小とする倍率β（Ｔｃ，Ｌｃ）、β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）、β（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）に設定した上でのレンズチルト特性を示している。すなわち、図１３中Ｌ７βＴｃＬｃは、設計中心における温度及びカバーレイヤー厚さにおける３次球面収差を最小とする倍率β（Ｔｃ，Ｌｃ）の場合のレンズチルト特性を示す。Ｌ７βＴｍａｘＬｃは、温度Ｔｍａｘ及び設計中心のカバーレイヤー厚さにおける３次球面収差を最小とする倍率β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）の場合のレンズチルト特性を示す。Ｌ７βＴｍａｘＬｍａｘは、温度Ｔｍａｘ及びカバーレイヤー厚さＬｍａｘにおける３次球面収差を最小とする倍率β（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）の場合のレンズチルト特性を示す。そして、ＬＴＡは、設計中心における温度及びカバーレイヤー厚さにおけるレンズチルト感度を示し、ＬＴＢは、温度変化によるレンズチルト感度の減少量を示し、ＬＴＣは、カバーレイヤー厚さ変化によるレンズチルト感度の減少量を示す。換言すると、レンズチルト感度ＬＴＡ，ＬＴＢ，ＬＴＣは、この図１３に示す各線Ｌ７βＴｃＬｃ，Ｌ７βＴｍａｘＬｃ，Ｌ７βＴｍａｘＬｍａｘのレンズチルト角度１．０ｄｅｇｒｅｅでの３次コマ収差量を表していることになる。
【００９２】
ここで、図１３に示したＬＴＡ，ＬＴＢ，ＬＴＣの記号を用いれば、レンズチルト感度の最小値は、ＬＴＡ−ＬＴＢ−ＬＴＣと表すことができる。このレンズチルト感度の最小値を大きく保つためには、ＬＴＡを大きく、ＬＴＢ，ＬＴＣを小さく設定することが必要である。
【００９３】
ここで、まずＬＴＢ，ＬＴＣを小さくするための手法について説明する。上述したように、これらレンズチルト感度の減少量ＬＴＢ，ＬＴＣは、各状態で３次球面収差を最小に抑えて使用するため、対物への入射倍率βを変化させることに依存する部分が大きいことを見出した。したがって、これらＬＴＢ，ＬＴＣを小さくするためには、倍率変化量を小さくするような設計とする必要がある。
【００９４】
つまり、ＬＴＢを小さくするためには、β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）−β（Ｔｃ，Ｌｃ）を小さくする必要があり、ＬＴＣを小さくするためには、β（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）−β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）を小さくする必要がある。
【００９５】
まず、ＬＴＢに関するβ（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）−β（Ｔｃ，Ｌｃ）であるが、これは、図１２のβＬＴＢで示す部分である。かかるβＬＴＢを小さくするためには、ＳＡ（Ｔｍａｘ，Ｌｃ，β（Ｔｃ，Ｌｃ））を小さくするか、若しくは、傾きｇ（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）を大きくする必要があることを意味する。ここで、ＳＡ（Ｔｍａｘ，Ｌｃ，β（Ｔｃ，Ｌｃ））は、温度変化量ΔＴ（＝Ｔｍａｘ−Ｔｃ）と、材料の屈折率温度依存性の絶対値（｜ｄｎ／ｄＴ｜）と、対物レンズ４の焦点距離ｆに比例する。また、ｇ（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）は、ほぼ焦点距離ｆに比例する。このことから、ＬＴＢ及びβＬＴＢは、ΔＴと、｜ｄｎ／ｄＴ｜とに比例する値であり、ｆに対する依存性がない。
【００９６】
上述の構成例においては、ΔＴ＝４０、｜ｄｎ／ｄＴ｜＝−１．２９×１０−４において、ＬＴＢ＝７０．４ｍλｒｍｓ、βＬＴＢ＝β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）−β（Ｔｃ，Ｌｃ）＝０．００７２であった。この関係からＬＴＢの値は、ΔＴとｄｎ／ｄＴの関数として、ＬＴＢ＝１．４×１０−４×ΔＴ×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）の関係を導き出すことができる。また、βＬＴＢの値は、βＬＴＢ＝β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）−β（Ｔｃ，Ｌｃ）＝１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）の関係を導き出すことができる。尚、上述のΔＴは、設計中心状態における温度に対する温度変化量を示している。また、ｄｎ／ｄＴは、所謂対物レンズ４の屈折率温度係数であり、すなわち対物レンズ４を構成する材質の温度変化に対する屈折率の変化を示す割合である。
【００９７】
次に、β（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）−β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）について検討するに、これは、図１２のβＬＴＣで示す部分である。かかるβＬＴＣを小さくするためには、ＳＡ（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ，β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ））を小さくするか、若しくは、傾きｇ（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）を大きくする必要があることを意味する。ここで、ＳＡ（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ，β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ））は、対物レンズ４の開口数と光ディスクの特性である屈折率とカバーレイヤー厚さにのみ依存する値である。すなわち、ＳＡ（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ，β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ））は、カバーレイヤー厚さの変化量ΔＬ＝（Ｌｍａｘ−Ｌｃ）に比例する値であり、焦点距離ｆに対する依存性はない。また、ｇ（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）は、上述のｇ（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）と同様に、ほぼ焦点距離ｆに比例する。このことから、ＬＴＣ及びβＬＴＣは、ΔＬに比例し、ｆに反比例する値である。上述のΔＬは、設計中心状態におけるカバーレイヤー厚さに対する変化量を示している。
【００９８】
上述の構成例においては、ΔＬ＝１２．５、ｆ＝１．４１においてＬＴＣ＝１７．３ｍλｒｍｓ、βＬＴＣ＝β（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）−β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）＝０．００３９であった。この関係からＬＴＣの値は、ΔＬとｆの関数として、ＬＴＣ＝２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）の関係を導き出すことができる。また、βＬＴＣの値は、βＬＴＣ＝β（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）−β（Ｔｍａｘ，Ｌｃ）＝８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ）の関係を導き出すことができる。
【００９９】
次に、ＬＴＡを大きくする手法について考察する。ＬＴＡは、焦点距離fにも依存せず、レンズ面形状の設計によっていかようにも設定することが可能な値であり、ＬＴＡ，ＬＴＢ，ＬＴＣの中でもっとも設計自由度が高い。
【０１００】
以上のことから、ＬＴＡ−ＬＴＢ−ＬＴＣ＝ＬＴＡ−１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）−２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）となる。
【０１０１】
したがって、（ＬＴＡ−ＬＴＢ−ＬＴＣ）の最小値を０より大きくするためには、ＬＴＡ−１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）−２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＞０を満足する必要がある。換言すると、設計中心状態（温度Ｔｃ、カバーレイヤー厚さＬｃ）におけるレンズチルト感度ＬＴＡが、ＬＴＡ＞１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）［ｍλｒｍｓ］の関係を満たす必要がある。
【０１０２】
そして、（ＬＴＡ−ＬＴＢ−ＬＴＣ）の最小値を上述の１５．１［ｍλｒｍｓ］以上とするためには、ＬＴＡ−１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）−２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＞１５．１を満足する必要がある。換言すると、設計中心状態（温度Ｔｃ、カバーレイヤー厚さＬｃ）におけるレンズチルト感度ＬＴＡが、ＬＴＡ＞１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＋１５．１［ｍλｒｍｓ］の関係を満たす必要がある。
【０１０３】
同様に、（ＬＴＡ−ＬＴＢ−ＬＴＣ）の最小値を上述の２４．２［ｍλｒｍｓ］以上とするためには、ＬＴＡが、ＬＴＡ＞１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＋２４．２［ｍλｒｍｓ］の関係を満たす必要がある。
【０１０４】
また、（ＬＴＡ−ＬＴＢ−ＬＴＣ）の最小値を上述の４７．９［ｍλｒｍｓ］以上とするためには、ＬＴＡが、ＬＴＡ＞１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＋４７．９［ｍλｒｍｓ］の関係を満たす必要がある。
【０１０５】
以上のように、対物レンズ４は、設計中心状態におけるレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差を示すＬＴＡが、ＬＴＡ＞１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）の関係を満たすことにより、以下の利点を有する。かかる対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにも３次コマ収差の補償を実現する。これにより、かかる対物レンズ４やこれを用いた光ピックアップ１は、設定条件において良好なレンズチルト感度を保持することを可能とし、すなわち、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。
【０１０６】
また、対物レンズ４は、設計中心状態におけるレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差を示すＬＴＡが、ＬＴＡ＞１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＋１５．１の関係を満たすことにより、以下の利点を有する。かかる対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにもより高いレンズチルト感度を保持して３次コマ収差の補償を実現する。また、かかる対物レンズ４は、アクチュエータの製造公差等を考慮したものであるので、アクチュエータ等の構成を簡素化し製造公差等を緩和して製造を容易にできる。これにより、かかる対物レンズ４やこれを用いた光ピックアップ１は、設定条件において良好なレンズチルト感度を保持することを可能とし、すなわち、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。
【０１０７】
また、対物レンズ４は、設計中心状態におけるレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差を示すＬＴＡが、ＬＴＡ＞１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＋２４．２の関係を満たすことにより、以下の利点を有する。かかる対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにもより高いレンズチルト感度を保持して３次コマ収差の補償を実現する。また、かかる対物レンズ４は、アクチュエータの製造公差等をより考慮したものであるので、アクチュエータ等の構成を簡素化し製造公差等を緩和して製造を容易にできる。これにより、かかる対物レンズ４やこれを用いた光ピックアップ１は、設定条件において良好なレンズチルト感度を保持することを可能とし、すなわち、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。
【０１０８】
また、対物レンズ４は、設計中心状態におけるレンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差を示すＬＴＡが、ＬＴＡ＞１．４×１０−４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋２．０×（ΔＬ）×（１／ｆ）＋４７．９の関係を満たすことにより、以下の利点を有する。かかる対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにもより高いレンズチルト感度を保持して３次コマ収差の補償を実現する。また、かかる対物レンズ４は、アクチュエータの製造公差等をより考慮したものであるので、アクチュエータ等の構成を簡素化し製造公差等を緩和して製造を容易にできる。これにより、かかる対物レンズ４やこれを用いた光ピックアップ１は、設定条件において良好なレンズチルト感度を保持することを可能とし、すなわち、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。
【０１０９】
また、以上のような説明の課程で得られた図１２に示すβＬＴＢ及びβＬＴＣは、これを用いることにより、上述した「温度やカバーレイヤー厚さ等の設定状態の変化により発生する３次球面収差を補正する入射倍率」を一般式として規定することを可能とする。換言すると、（βＬＴＢ＋βＬＴＣ）は、設計中心状態（Ｔｃ，Ｌｃ）の入射倍率に対する、設定状態（Ｔｍａｘ，Ｌｍａｘ）の入射倍率の倍率差を示す。そして、上述の記載と同様に、設計中心状態（Ｔｃ，Ｌｃ）に対する、設定状態（Ｔｍｉｎ，Ｌｍｉｎ）の入射倍率の倍率差は、−（βＬＴＢ＋βＬＴＣ）である。一般的に、設定中心状態では、入射倍率を０、すなわち、対物レンズ４への入射光ビームを平行光と設定される。このことに鑑みれば、設定中心状態の入射倍率が略０であれば、−（βＬＴＢ＋βＬＴＣ）〜＋（βＬＴＢ＋βＬＴＣ）の範囲において、上述のような「レンズチルトで発生する３次コマ収差が０を含まない」ように対物レンズ４を構成すればよい。かかる構成により、各種条件の自由度を高めた場合にも、上述のような効果を得ることができるものである。
【０１１０】
よって、対物レンズ４は、入射倍率が±（βＬＴＢ＋βＬＴＣ）の範囲において、レンズチルトで発生する３次コマ収差がチルト角度方向に対して同じであることにより、以下の利点を有する。ここで、入射倍率が±（βＬＴＢ＋βＬＴＣ）の範囲とは、−（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））〜＋（１．４×（ΔＴ）×（｜ｄｎ／ｄＴ｜）＋８．１×１０−４×（ΔＬ）×（１／ｆ））の範囲である。
【０１１１】
かかる対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにも３次コマ収差の補償を実現する。これにより、かかる対物レンズ４やこれを用いた光ピックアップ１は、設定条件において良好なレンズチルト感度を保持することを可能とし、すなわち、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。
【０１１２】
同様に、対物レンズ４は、入射倍率が±（βＬＴＢ＋βＬＴＣ）の範囲において、０．０１５１λｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ以上のレンズチルト感度を有することにより、以下の効果を有する。尚、上述の範囲において、０．０１５１λｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ以上のレンズチルト感度を有することは、レンズチルト１ｄｅｇｒｅｅあたりで発生する３次コマ収差が０．０１５１λｒｍｓ以上であることと同じ意味である。
【０１１３】
かかる対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにもより高いレンズチルト感度により３次コマ収差の補償を実現する。また、かかる対物レンズ４は、アクチュエータの製造公差等を考慮したものであるので、アクチュエータ等の構成を簡素化し製造公差等を緩和して製造を容易にできる。これにより、かかる対物レンズ４やこれを用いた光ピックアップ１は、設定条件において良好なレンズチルト感度を保持することを可能とし、すなわち、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。
【０１１４】
また、対物レンズ４は、入射倍率が±（βＬＴＢ＋βＬＴＣ）の範囲において、０．０２４２λｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ以上のレンズチルト感度を有することにより、以下の効果を有する。かかる対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにもより高いレンズチルト感度により３次コマ収差の補償を実現する。また、かかる対物レンズ４は、アクチュエータの製造公差等を考慮したものであるので、アクチュエータ等の構成を簡素化し製造公差等を緩和して製造を容易にできる。これにより、かかる対物レンズ４やこれを用いた光ピックアップ１は、設定条件において良好なレンズチルト感度を保持することを可能とし、すなわち、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。
【０１１５】
また、対物レンズ４は、入射倍率が±（βＬＴＢ＋βＬＴＣ）の範囲において、０．０４７９λｒｍｓ／ｄｅｇｒｅｅ以上のレンズチルト感度を有することにより、以下の効果を有する。かかる対物レンズ４は、環境温度変化やカバーレイヤー厚さ変化があったときにもより高いレンズチルト感度により３次コマ収差の補償を実現する。また、かかる対物レンズ４は、アクチュエータの製造公差等を考慮したものであるので、アクチュエータ等の構成を簡素化し製造公差等を緩和して製造を容易にできる。これにより、かかる対物レンズ４やこれを用いた光ピックアップ１は、設定条件において良好なレンズチルト感度を保持することを可能とし、すなわち、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。
【０１１６】
〔４．対物レンズの構成例及び比較例について〕
以下に、本発明に係る対物レンズ４の構成例（設計例）としての設計データとともに、これと比較するための比較例の対物レンズの設計データを示す。尚、いずれの例においても、焦点距離ｆ＝１．４１［ｍｍ］、開口数ＮＡ＝０．８５、レンズ中心厚さ＝１．８０［ｍｍ］、構成材料の屈折率＝１．５２４６で共通である。
【０１１７】
「比較例」
以下に、比較例の光源側レンズ面Ｓ１の形状を示す上述の式（１）におけるＲ，Ｋ，Ａ〜Ｊは、以下の通りである。
【０１１８】
＜光源側レンズ面Ｓ１＞
R =  0.92557
K =  -0.60684
A =  0.02141
B =  -0.00050
C =  0.00808
D =  0.00647
E =  -0.00382
F =  -0.00705
G =  0.00371
H =  0.00852
J =  -0.00580
【０１１９】
また、以下に、比較例の光ディスク側レンズ面Ｓ２の形状を示す上述の式（１）におけるＲ，Ｋ，Ａ〜Ｊは、以下の通りである。
【０１２０】
＜光ディスク側レンズ面Ｓ２＞
R =  -1.21100
K =  -27.13926
A =  0.23133
B =  -0.18987
C =  -0.26925
D =  0.37981
E =  -0.00964
F =  -0.10854
G =  -0.00587
H =  -0.03997
J =  0.04787
【０１２１】
「構成例」
以下に、本発明に係る対物レンズ４の構成例の光源側レンズ面Ｓ１、すなわち、第１面４ａの形状を示す上述の式（１）におけるＲ，Ｋ，Ａ〜Ｊは、以下の通りである。Ｓ１は、図１における第１面４ａを示す。
【０１２２】
＜光源側レンズ面Ｓ１＞
R =  0.92889
K =  -0.60519
A =  0.01771
B =  0.00694
C =  0.12831
D =  -0.67249
E =  1.61889
F =  -2.12102
G =  1.56419
H =  -0.60521
J =  0.09398
【０１２３】
また、以下に、本発明に係る対物レンズ４の構成例の光ディスク側レンズ面Ｓ２、すなわち、第２面４ｂの形状を示す上述の式（１）におけるＲ，Ｋ，Ａ〜Ｊは、以下の通りである。Ｓ２は、図１における第２面４ｂを示す。
【０１２４】
＜光ディスク側レンズ面Ｓ２＞
R =  -1.23347
K =  -30.3168
A =  0.22086
B =  -0.21581
C =  -0.23610
D =  0.37238
E =  0.00720
F =  -0.17558
G =  0.04437
H =  0.00434
J =  0.00000
【０１２５】
以上のような構成例の対物レンズによれば、上述した図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）のような比較例の対物レンズに比べて、上述のような効果を奏するものである。すなわち、本発明の構成例の対物レンズによれば、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）に示すように、レンズチルト感度の変動を考慮した構成とすることができる。換言すると、かかる構成例の対物レンズは、温度変化やカバーレイヤー厚さ変化によらず３次コマ収差の補償を実現するものである。
【０１２６】
具体的に、上述した図１６（ａ）と同様に、上述の構成例及び比較例の対物レンズのレンズチルト特性を図１４に示す。図１４中横軸は、レンズチルト角度［ｄｅｇｒｅｅ］を示し、縦軸は、３次コマ収差［ｍλｒｍｓ］を示す。そして、Ｌ８Ｐは、上述の構成例の対物レンズの最も小さいレンズチルト特性である温度７５℃且つカバーレイヤー厚さ１００μｍの場合のレンズチルト角度に対する３次コマ収差の変化量を示す。Ｌ８Ｃは、上述の比較例の対物レンズの最も小さいレンズチルト特性である温度７５℃カバーレイヤー厚さ１００μｍの場合のレンズチルト角度に対する３次コマ収差の変化量を示す。
【０１２７】
以上のように、本発明を適用した対物レンズ４は、使用設定状態の最も厳しい条件においてもレンズチルト感度を確保できる。よって、本発明を適用した対物レンズ４並びにこれを用いた光ピックアップ１及び光ディスク装置は、光ディスクシステムの使用設定状態の範囲内において、レンズチルト感度が常に存在し、光ディスクの反りにより発生するコマ収差を、対物レンズ４のレンズチルトにより補正することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明が適用された光ピックアップの光学系を示す光路図である。
【図２】本発明が適用された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３】対物レンズへの入射倍率について説明するための図である。
【図４】温度変化があった場合に発生する球面収差を対物レンズへの入射倍率を変更することで補正することを説明するための図である。（ａ）は、温度及びカバーレイヤー厚さが設計中心状態であるときのコリメータレンズ及び対物レンズの配置関係を説明するための図である。（ｂ）は、（ａ）の状態に対して温度が最高温度に変わった場合のコリメータレンズ及び対物レンズの配置関係を説明するための図である。
【図５】カバーレイヤー厚さに変化があった場合に発生する球面収差を対物レンズへの入射倍率を変更することで補正することを説明するための図である。（ａ）は、温度及びカバーレイヤー厚さが設計中心状態であるときのコリメータレンズ及び対物レンズの配置関係を説明するための図である。（ｂ）は、（ａ）の状態に対してカバーレイヤー厚さが最も厚い状態に変わった場合のコリメータレンズ及び対物レンズの配置関係を説明するための図である。
【図６】対物レンズへの入射倍率と３次球面収差との変化の関係を温度毎に異なることを説明するための図である。（ａ）は、本発明の対物レンズの構成例における温度が７５℃、３５℃、及び０℃のそれぞれの場合の入射倍率と３次球面収差との関係を示す図である。（ｂ）は、上述の構成例と比較するための対物レンズの比較例における温度が７５℃、３５℃、及び０℃のそれぞれの場合の入射倍率と３次球面収差との関係を示す図である。
【図７】対物レンズへの入射倍率と３次球面収差との変化の関係をカバーレイヤー厚さ毎に異なることを説明するための図である。（ａ）は、本発明の対物レンズの構成例におけるカバーレイヤー厚さが１００μｍ、８７．５μｍ、７５μｍのそれぞれの場合の入射倍率と３次球面収差との関係を示す図である。（ｂ）は、対物レンズの比較例におけるカバーレイヤー厚さが１００μｍ、８７．５μｍ、７５μｍのそれぞれの場合の入射倍率と３次球面収差との関係を示す図である。
【図８】対物レンズへの入射倍率とレンズチルト感度との変化の関係を温度毎に異なることを説明するための図である。（ａ）は、本発明の対物レンズの構成例における温度が７５℃、３５℃、及び０℃のそれぞれの場合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。（ｂ）は、対物レンズの比較例における温度が７５℃、３５℃、及び０℃のそれぞれの場合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】対物レンズへの入射倍率とレンズチルト感度との変化の関係を温度毎に異なることを説明するための図である。（ａ）は、本発明の対物レンズの構成例におけるカバーレイヤー厚さが１００μｍ、８７．５μｍ、７５μｍのそれぞれの場合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。（ｂ）は、対物レンズの比較例におけるカバーレイヤー厚さが１００μｍ、８７．５μｍ、７５μｍのそれぞれの場合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１０】対物レンズの入射倍率とレンズチルト感度との関係を、温度及びカバーレイヤー厚さを変えた６状態のそれぞれの場合について示すとともに、各温度における入射倍率の使用範囲を示す図である。（ａ）は、本発明の対物レンズの構成例におけるそれぞれの場合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。（ｂ）は、対物レンズの比較例におけるそれぞれの場合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１１】対物レンズの入射倍率とレンズチルト感度との関係を、温度及びカバーレイヤー厚さを変えた６状態のそれぞれの場合について示すとともに、各カバーレイヤー厚さにおける入射倍率の使用範囲を示す図である。（ａ）は、本発明の対物レンズの構成例におけるそれぞれの場合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。（ｂ）は、対物レンズの比較例におけるそれぞれの場合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１２】温度とカバーレイヤー厚さを変化させた３つの状態の場合における３次球面収差と入射倍率の関係を示す図である。
【図１３】温度とカバーレイヤー厚さを変化させた３つの状態の場合におけるレンズチルト角度と３次コマ収差との関係を示す図である。
【図１４】本発明の対物レンズの構成例と、対物レンズの比較例とにおけるレンズチルト特性を示す図である。
【図１５】プラスチック材料がガラス材料に比べて屈折率の温度に対する依存性が大きいことを示すための図であり、プラスチック材料としてのＺｅｏｎｅｘ３４０Ｒと、ガラス材料としてのＬ−ＢＡＬ４２との温度に対する屈折率の変化を示す図である。
【図１６】レンズチルト特性とディスクチルト特性とを説明するための図であり、（ａ）は、従来の手法でレンズを形成した場合に設定条件においてレンズチルト特性が下がったときにレンズチルト特性を示す図である。（ｂ）は、一般的な光ディスクのディスクチルトにより発生する３次コマ収差量の変化を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  光ピックアップ、  ２  光ディスク、  ３  光源部、  ４  対物レンズ、  ５  コリメータレンズ、  ６  光検出器、  ７  ビームスプリッタ、  ８  開口絞り、  １１  コリメータレンズ駆動部、  １２  対物レンズ駆動部
【図１】
2010123214.tif 000006
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
2010123214.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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