(57)【要約】【課題】  温度が変化した場合でも３次球面収差などの変化が小さい輪帯位相補正レンズ、およびそれを対物レンズとして用いた光ヘッド装置を提供すること。【解決手段】  対物レンズ３として用いた輪帯位相補正レンズにおいて、光軸方向のレンズ厚が薄くなる方向に向く段差に−、レンズ厚が厚くなる方向に向く段差に＋の符号を付し、第１面３１と第２面３２側の−符号の段差の高さ寸法の和の絶対値をＤとし、第１面３１と第２面３２の＋符号の段差の高さ寸法の和の絶対値をＥとしたとき、波長λ1、第１のレーザ光に対するレンズの屈折率Ｎ1は、  １０×λ1  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ３０×λ1  ２×Ｅ＜Ｄの条件を満たしている。【選択図】    図３
2006024344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面および第２面のうちの少なくとも一方に光軸方向の隣接段差を介して隣接する複数の輪帯状屈折曲面を備え、位相を当該輪帯状屈折曲面毎に補正するよう形成された輪帯位相補正レンズであって、
当該レンズに入射する第１のレーザ光の波長をλ1とし、当該第１のレーザ光よりも波長の長い第２のレーザ光の波長を波長λ2とし、
前記隣接段差のうち、内周側の輪帯状屈折曲面に対して外周側の輪帯状屈折曲面を光軸方向のレンズ厚が薄くなる方向に位置させる隣接段差の高さ寸法に−の符号を付し、内周側の輪帯状屈折曲面に対して外周側の輪帯状屈折曲面を光軸方向のレンズ厚が厚くなる方向に位置させる隣接段差の高さ寸法に＋の符号を付し、
前記第１面あるいは前記第２面、または両面に形成された−の符号を持つ各隣接段差の高さ寸法の和の絶対値をＤとし、
前記第１面あるいは前記第２面、または両面に形成された＋の符号を持つ各隣接段差の高さ寸法の和の絶対値をＥとしたとき、
波長λ1、和Ｄ、和Ｅ、第１のレーザ光に対するレンズの屈折率Ｎ1は、以下の２つの式
１０×λ1  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ３０×λ1
２×Ｅ  ＜  Ｄ
を満たすことを特徴とする輪帯位相補正レンズ。
【請求項２】
請求項１において、波長λ1、和Ｄ、屈折率Ｎ1は、以下の式
１２×λ1  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ２２×λ1
を満たすことを特徴とする輪帯位相補正レンズ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記輪帯状屈折曲面の数が６以上であることを特徴とする輪帯位相補正レンズ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに規定する輪帯位相補正レンズを対物レンズとして用い、前記対物レンズによって、第１の光記録媒体の記録面に対して前記第１のレーザ光を集光させ、かつ、前記第１の光記録媒体の透明保護層より透明保護層が厚い第２の光記録媒体の記録面に対して前記第１のレーザ光より波長の長い波長λ2の第２のレーザ光を集光させることを特徴とする光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板厚さの異なるＤＶＤやＣＤなどの光記録媒体の記録層に対して異なる波長のレーザ光を各々集光可能な輪帯位相補正レンズ、およびこの輪帯位相補正レンズを対物レンズとして用いた光ヘッド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光記録媒体としては、ＣＤやＤＶＤ等のように記録面を保護する透明保護層の厚さや記録密度の異なるものが知られており、ＤＶＤの再生用には、波長が約６５５ｎｍのレーザ光が用いられ、ＣＤ（ＣＤ−Ｒを含む）の再生記録用には波長が約７８５ｎｍのレーザ光が用いられている。また、複数種類の光記録媒体に対して情報の記録や再生を行なう光ヘッド装置として、その小型化や低価格化のために共通の対物レンズを用いて、ＤＶＤおよびＣＤの記録面にレーザ光を収束させる構成のものが提案されている。但し、ＣＤは、記録面を保護する透明保護層の厚さが１．２ｍｍであるの対して、ＤＶＤは、透明保護層の厚さがＣＤよりも薄い０．６ｍｍであり、通常のレンズでは、ＣＤおよびＤＶＤの各記録面にレーザ光を好適に集光させることができない。そこで、レンズ面に隣接段差を介して隣接する複数の輪帯状屈折曲面を備え、位相を輪帯状屈折曲面毎に補正するように形成された輪帯位相補正レンズを対物レンズとして用いることが提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
かかる輪帯位相補正レンズを設計するにあたっては、一般に、ＤＶＤで使用する波長λ1のレーザ光で波面収差をなくすようにしたレンズ面を基準レンズ面とするとともに、この基準レンズ面を複数の輪帯状屈折曲面に区分し、これらの屈折曲面を各々、基準レンズ面から光軸方向にシフトさせる。その際、図４に示すように、隣接する輪帯状屈折曲面の間に形成される隣接段差の高さ寸法ｄについては、輪帯状屈折曲面を光軸に向けて延長したときの頂点と最内周曲面の頂点との距離を頂点段差の高さ寸法δとしたとき、隣接段差の高さ寸法ｄは、頂点段差の高さ寸法δと、波長λ1のレーザ光でのレンズ屈折率Ｎ1におけるＮ１−１との積が波長λ１の整数倍で、かつＣＤの収差が最小となるように規定されている。従って、ＤＶＤで使用する波長λ1のレーザ光については波面収差を劣化させることなく、ＣＤで使用する波長λ2のレーザ光に対しては階段状の不連続な波面収差が生じるので、この収差を減ずるためにＤＶＤ側の収差に振り分けるように各輪帯屈折面の位相を補正することにより、波長λ2のレーザ光の収差形状を制御できることになる。
【０００４】
従来は、段差の高さ寸法δについては、一般的に以下の式
｜ｍ×λ1  −  δ×（Ｎ1−１）｜＜０．１５×λ1
｜ｎ×λ2  −  δ×（Ｎ2−１）｜＜０．１５×λ2
λ1＝ＤＶＤ用の第１のレーザ光の波長
λ2＝ＣＤ用の第２のレーザ光の波長
Ｎ1＝第１のレーザ光でのレンズ素材の屈折率
Ｎ2＝第２のレーザ光でのレンズ素材の屈折率
ｍ、ｎ＝０〜３の整数
δ＝頂点段差の高さ寸法
を満たす条件に設定されている。
【特許文献１】特開２００１−５１９２号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５４４７号公報
【特許文献３】特許第３５１８６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の構成を、頂点段差の高さ寸法δではなく、隣接する輪帯状屈折曲面の間に形成される隣接段差の高さ寸法ｄで表すと、隣接段差の高さ寸法ｄは、下式
｜ｄ×（Ｎ−１）｜＜  １．３×λ
λ＝レーザ光の波長
Ｎ＝波長λのレーザ光でのレンズ素材の屈折率
で表されるような低いものであるため、波長の変動に対して鈍感である。このため、温度変化によって、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が変化しても、３次球面収差および５次球面収差を効果的に打ち消せないという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、レンズ面に段差を介して隣接する複数の輪帯状屈折曲面からなり位相が輪帯毎に別々に補正されるよう形成された輪帯位相補正レンズにおいて、温度が変化した場合でも、３次球面収差および５次球面収差の変化を低減可能な構成を提供することにある。また、本発明の課題が、かかる輪帯位相補正レンズを対物レンズとして用いた光ヘッド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、第１面および第２面のうちの少なくとも一方に光軸方向の隣接段差を介して隣接する複数の輪帯状屈折曲面を備え、位相を輪帯状屈折曲面毎に補正するよう形成された輪帯位相補正レンズであって、
当該レンズに入射する第１のレーザ光の波長をλ1とし、当該第１のレーザ光よりも波長の長い第２のレーザ光の波長を波長λ2とし、
前記隣接段差のうち、内周側の輪帯状屈折曲面に対して外周側の輪帯状屈折曲面を光軸方向のレンズ厚が薄くなる方向に位置させる隣接段差の高さ寸法に−の符号を付し、内周側の輪帯状屈折曲面に対して外周側の輪帯状屈折曲面を光軸方向のレンズ厚が厚くなる方向に位置させる隣接段差の高さ寸法に＋の符号を付し、
前記第１面あるいは前記第２面、または両面に形成された−の符号を持つ各隣接段差の高さ寸法の和の絶対値をＤとし、前記第１面あるいは前記第２面、または両面に形成された＋の符号を持つ各隣接段差の高さ寸法の和の絶対値をＥとしたとき、
波長λ1、和Ｄ、和Ｅ、第１のレーザ光に対するレンズの屈折率Ｎ1は、以下の２つの式
１０×λ1  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ３０×λ1
２×Ｅ  ＜  Ｄ
を満たすことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、輪帯状屈折曲面が第１面および第２面の双方に形成された場合、および一方のみに形成された場合の双方において適用することができる。従って、輪帯状屈折曲面が例えば第２面のみ形成され、第１面に形成されていない場合、第２面側の−の符号をもって当該第２面側に形成された各隣接段差の高さ寸法の和の絶対値をＤとする。
【０００９】
本発明では、隣接段差の高さ寸法の和Ｄに（１０×λ1）／（Ｎ1−１）という下限を設定したので、従来の輪帯位相補正レンズと比較して隣接段差が大きいため、波長の変動に対して敏感である。このため、波長λ１で使用時に波長変動に起因する球面収差と温度変化に起因する球面収差で相殺できる。すなわち、温度が上昇すると、レーザ光の波長は長くなる傾向にあり、かかる変化によって、波長と隣接段差の高さ寸法のバランスが崩れて球面収差がシフトしてしまうが、レンズ温度の上昇は−方向の球面収差を発生させ、波長の変化は、＋の方向の球面収差を発生させるので、球面収差の変化を相殺低減できる。また、隣接段差の高さ寸法の和Ｄに（３０×λ1）／（Ｎ1−１）という上限を設定したので、温度変化に起因する波長変化があったとき、過剰な補正が発生しない。それ故、温度変化により波長が変化した場合でも、３次球面収差および５次球面収差の変化が小さい。さらに、隣接段差の高さ寸法の和Ｄと和Ｅとの間に、２×Ｅ＜Ｄという関係を設定したので、高次収差の発生を防止できる。
【００１０】
本発明において、波長λ1、和Ｄ、屈折率Ｎ1は、以下の式
１２×λ1  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ２２×λ1
を満たすことが好ましい。このように構成すると、波長変動に伴い波面収差の変化を波長変動に伴う球面収差の変化で確実に相殺できるので、３次球面収差および５次球面収差の変化が小さい。
【００１１】
本発明において、前記輪帯状屈折曲面の数は、例えば６以上である。
【００１２】
本発明に係るレンズは、光ヘッド装置の対物レンズなどとして用いられる。この場合、光ヘッド装置では、前記対物レンズによって、第１の光記録媒体の記録面に対して前記第１のレーザ光を集光させ、かつ、前記第１の光記録媒体の透明保護層より透明保護層が厚い第２の光記録媒体の記録面に対して前記第１のレーザ光より波長の長い波長λ2の第２のレーザ光を集光させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を適用した輪帯位相補正レンズでは、隣接段差の高さ寸法の和Ｄに（１０×λ1）／（Ｎ1−１）という下限を設定したので、従来の輪帯位相補正レンズと比較して隣接段差が大きいため、波長の変動に対して敏感である。すなわち、温度が上昇すると、レーザ光の波長は長くなる傾向にあり、かかる変化によって、波長と隣接段差の高さ寸法のバランスが崩れて球面収差がシフトしてしまうが、波長λ１で使用時に波長の変化は、＋の方向の球面収差を発生させるので、レンズの温度による球面収差の−方向の変化を相殺低減できる。また、隣接段差の高さ寸法の和Ｄに（３０×λ1）／（Ｎ1−１）という上限を設定したので、温度変化に起因する波長変化があったとき、過剰な補正が発生しない。それ故、温度変化により波長が変化した場合でも、３次球面収差および５次球面収差の変化が小さい。さらに、隣接段差の高さ寸法の和Ｄと和Ｅとの間に、２×Ｅ＜Ｄという関係を設定したので、高次収差の発生を防止できる。波長λ２で使用するときはＮＡが小さいので、温度と波長による収差の変化は小さい。それ故、動作温度範囲の広い光ヘッド装置などを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した対物レンズ、およびこの対物レンズを備えた光ヘッド装置を説明する。なお、以下の説明において、段差については、図４を参照して説明したように、隣接する輪帯状屈折曲面の間に形成される隣接段差の高さ寸法をｄとし、輪帯状屈折曲面を光軸に向けて延長したときの頂点と最内周曲面の頂点との距離を頂点段差の高さ寸法δとしてある。
【００１５】
［光ヘッド装置の構成］
図１は、本発明を適用した対物レンズを備えた光ヘッド装置の光学系の一例を示す概略構成図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した光ヘッド装置において、レーザ光が対物レンズを介してＤＶＤの記録面に集光する様子を示す説明図、およびレーザ光が対物レンズを介してＣＤの記録面に集光する様子を示す説明図である。なお、図２および後述する図３において、対物レンズには、第１面および第２面のいずれにも、光軸方向の隣接段差を介して隣接する複数の輪帯状屈折曲面を備え、位相を輪帯毎に別々に補正するよう形成された例を示してあるが、この位相補正用輪帯は、第１面および第２面のうちの少なくとも一方に形成すればよい。
【００１６】
図１において、本形態の光ヘッド装置１は、ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒなど、基板厚さや記録密度が異なる複数種類の光記録媒体４に対して情報の再生、記録を行うものであり、ＤＶＤの再生等に用いる波長が約６５５ｎｍの第１のレーザ光Ｌ１を出射する第１の半導体レーザ１１と、ＣＤなどの記録再生に用いる中心波長が約７８５ｎｍの第２のレーザ光Ｌ２を出射する第２の半導体レーザ１２とを備えている。各レーザ光は共通の集光光学系Ｌｏを介して光記録媒体４に導かれると共に、当該光記録媒体４で反射された各レーザ光束の戻り光は共通受光素子２５に導かれる。
【００１７】
集光光学系Ｌｏには、例えば、第１のレーザ光Ｌ１を反射するビームスプリッタ２１と、第２のレーザ光Ｌ２を反射し、第１のレーザ光Ｌ１を直進させるビームスプリッタ２２とが用いられ、これらのビームスプリッタ２１、２２によって、２つのレーザ光Ｌ１、Ｌ２を共にシステム光軸Ｌ（対物レンズの光軸）に一致させる。システム光軸Ｌに沿っては、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を平行光化するコリメートレンズ２３と、コリメートレンズ２３から出射されたレーザ光Ｌ１、Ｌ２のビームスポットを光記録媒体４の記録面に形成するための対物レンズ３とが含まれている。また、ビームスプリッタ２１、２２は、光記録媒体からの戻り光を直進させて共通受光素子２５に導く。なお、第２の半導体レーザ１２とビームスプリッタ２２との間には３ビーム生成用のグレーティング２６が配置されている。
【００１８】
図１および図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本形態の光ヘッド装置１では、第１の光記録媒体４としてのＤＶＤ４１の記録面４１ａに対して、対物レンズ３によって、第１のレーザ光Ｌ１のビームスポットが形成される。また、第２の光記録媒体４としてのＣＤ４２の記録面４２ａに対しても、対物レンズ３によって、第２のレーザ光Ｌ２のビームスポットが形成される。
【００１９】
このようにして光記録媒体４（ＤＶＤ４１、ＣＤ４２）に集光された第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ、光記録媒体４で反射された後、共通の集光光学系Ｌｏを戻り光として逆に辿り、ビームスプリッタ２２、２１をこの順に透過して共通受光素子２５に集光する。そして、共通受光素子２５で検出された信号により光記録媒体４（ＤＶＤ４１、ＣＤ４２）の情報再生等が行われる。
【００２０】
ここで、ＣＤ４２は、記録面を保護する透明保護層の厚さが１．２ｍｍであるの対して、ＤＶＤ４１は、透明保護層の厚さがＣＤ４２よりも薄い０．６ｍｍである。このため、対物レンズ３として通常のレンズを用いた場合には、ＤＶＤ４１およびＣＤ４２の各記録面４１ａ、４２ａにレーザ光を好適に集光させることができない。そこで、本形態では、対物レンズ３として、以下に説明する輪帯位相補正レンズを用いる。
【００２１】
［対物レンズの構成］
図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した対物レンズ（輪帯位相補正レンズ）の断面図、第１面側の平面図、および第２面側の平面図である。
【００２２】
図２（Ａ）、（Ｂ）、および図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、対物レンズ３は、第１の半導体レーザ１１および第２の半導体レーザ１２から出射されたレーザ光Ｌ１、Ｌ２が入射する正のパワーを備えた第１面３１（入射側屈折面）と、光記録媒体４に向けてレーザ光束を出射する第２面３２（出射側屈折面）とを備えた凸レンズである。
【００２３】
本形態において、対物レンズ３は輪帯位相補正レンズであり、第１面３１には、光軸方向の隣接段差Ａ１１、Ａ１２、・・を介して隣接する複数の輪帯状屈折曲面Ｂ１１、Ｂ１２、・・からなる位相補正面が形成され、第２面３２には、光軸方向の隣接段差Ａ２１、Ａ２２、・・を介して隣接する複数の輪帯状屈折曲面Ｂ２１、Ｂ２２、・・からなる位相補正面が形成されている。
【００２４】
このような対物レンズ３については、それを設計する際、ＤＶＤ４１で使用する波長λ1の第１のレーザ光Ｌ１で波面収差をなくすようにしたレンズ面を基準レンズ面とするとともに、この基準レンズ面を複数の輪帯状屈折曲面Ｂ１１、Ｂ１２、・・、Ｂ２１、Ｂ２２、・・に区分し、これらの屈折曲面Ｂ１１、Ｂ１２、・・、Ｂ２１、Ｂ２２、・・を各々、基準レンズ面から光軸方向Ｌにシフトさせる。その際、隣接する輪帯状屈折曲面Ｂ１１、Ｂ２、・・、Ｂ２１、Ｂ２２、・・の間に形成される隣接段差Ａ１１、Ａ１２、・・、Ａ２１、Ａ２２、・・の高さ寸法ｄについては、高さ寸法ｄと、波長λ1のレーザ光でのレンズ屈折率Ｎ1におけるＮ１−１との積が波長λ1の整数倍で、かつＣＤの収差が最小となるようする。従って、ＤＶＤ４１で使用する波長λ1の第１のレーザ光Ｌ１については波面収差を劣化させることなく、ＣＤ４２で使用する波長λ2の第２のレーザ光Ｌ２に対して階段状の不連続な波面収差を発生させることができるので、この収差を減ずるためにＤＶＤ側の収差に振り分けるように各輪帯状屈折曲面Ｂ１１、Ｂ１２、・・、Ｂ２１、Ｂ２２、・・の位相を補正することにより、波長λ2の第２のレーザ光Ｌ２の収差形状を制御できることになる。それ故、ＣＤ４２は、記録面４２ａを保護する透明保護層の厚さが１．２ｍｍであるの対して、ＤＶＤ４１は、透明保護層の厚さがＣＤよりも薄い０．６ｍｍであっても、ＤＶＤ４１およびＣＤ４２の各記録面４１ａ、４２ａにレーザ光Ｌ１、Ｌ２を好適に集光させることができる。
【００２５】
なお、図２および図３に示す例では、第１面３１および第２面３２のいずれにも輪帯状屈折曲面が形成されているが、後述する実施例のように、第１面３１および第２面３２のうち、一方のみに輪帯状屈折曲面が形成されることもある。また、図２および図３には、第１面３１に５つの隣接段差Ａ１１、Ａ１２、・・を介して隣接する６つの輪帯状屈折曲面Ｂ１１、Ｂ１２、・・が形成され、第２面３２に２つの隣接段差Ａ２１、Ａ２２、・・を介して隣接する３つの輪帯状屈折曲面Ｂ１１、Ｂ１２、・・が形成されている例を示してあるが、輪帯状屈折曲面の数については限定がなく、波面収差を効率よく除去するという観点からすれば、第１面３１および第２面３２を合わせて計６つ以上の輪帯状屈折曲面が形成されていることが好ましい。
【００２６】
このようにして対物レンズ３として用いる輪帯位相補正レンズを構成するにあたって、本形態では、段差Ａ１１、Ａ１２、・・、Ａ２１、Ａ２２、・・が以下の条件を満たすように設計を行う。
【００２７】
まず、段差Ａ１１、Ａ１２、・・、Ａ２１、Ａ２２、・・のうち、内周側の輪帯状屈折曲面に対して外周側の輪帯状屈折曲面を光軸Ｌ方向のレンズ厚が薄くなるように位置させる隣接段差の高さ寸法に−の符号を付し、内周側の輪帯状屈折曲面に対して外周側の輪帯状屈折曲面を光軸Ｌ方向のレンズ厚が薄くなるように位置させる隣接段差の高さ寸法に＋の符号を付す。従って、図３に示す各隣接段差の場合は、以下
第１面３１の側
隣接段差Ａ１１・・−ｄ11
隣接段差Ａ１２・・−ｄ12
隣接段差Ａ１３・・＋ｄ13
隣接段差Ａ１４・・＋ｄ14
隣接段差Ａ１５・・−ｄ15
第２面３２の側
隣接段差Ａ２１・・−ｄ21
隣接段差Ａ２２・・＋ｄ22
に示す高さ寸法を有するものとして表される。
【００２８】
次に、第１面３１あるいは第２面３２のうち、レンズ厚が薄くなる方向に形成された各隣接段差の高さ寸法の和の絶対値をＤとし、レンズ厚が厚くなる方向に形成された各隣接段差の高さ寸法の和の絶対値をＥとする。
【００２９】
例えば、第１面３１の隣接段差Ａ１１を最内周段差としたとき、総和をＤ、Ｅは、以下の式
Ｄ＝｜  ｄ11  ＋  ｄ12  ＋  ｄ15  ＋  ｄ21  ｜
Ｅ＝｜  ｄ13  ＋  ｄ14  ＋  ｄ22  ｜
で求められる。
【００３０】
そして、波長λ1、和Ｄ、和Ｅ、第１のレーザ光に対するレンズの屈折率Ｎ1は、以下の２つの式
１０×λ1  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ３０×λ1
２×Ｅ  ＜  Ｄ
を満たすように、各隣接段差の高さ寸法を設定する。ここで、波長λ1、和Ｄ、第１のレーザ光に対するレンズの屈折率Ｎ1は、以下の２つの式
１２×λ1  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ２２×λ1
を満たすことが好ましい。
【００３１】
また、レーザーの温度変化にたいする波長変動は、
０．０５  ＜  Δλ／Δt  ＜０．３  （  ｎｍ／℃  ）
の範囲で効果が確認できる。
【００３２】
このように本形態の対物レンズ３（輪帯位相補正レンズ）では、隣接段差の高さ寸法の和Ｄに（１０×λ1）／（Ｎ1−１）という下限を設定したので、従来の輪帯位相補正レンズと比較して隣接段差が大きいため、波長の変動に対して敏感である。このため、波長λ１で使用する時に温度変動に起因する球面収差を、波長変動に伴う球面収差で相殺低減できる。すなわち、温度が上昇すると、レーザ光Ｌ１、Ｌ２の波長は長くなる傾向にあり、かかる変化によって、波長と隣接段差の高さ寸法のバランスが崩れて球面収差がシフトしてしまうが、波長の変化は、＋の方向の球面収差を発生させるので、レンズの温度変動による球面収差の−方向への変化を波長変動による球面収差の変化で相殺できる。また、隣接段差の高さ寸法の和Ｄに（３０×λ1）／（Ｎ1−１）という上限を設定したので、温度変化に起因する波長変化があったとき、過剰な補正が発生しない。それ故、温度変化により波長が変化した場合でも、３次球面収差および５次球面収差の変化が小さい。よって、本発明を適用した対物レンズ３（輪帯位相補正レンズ）を用いた光ヘッド装置１は、広い温度範囲において安定した動作を発揮する。さらに、隣接段差の高さ寸法の和Ｄと和Ｅとの間に、２×Ｅ＜Ｄという関係を設定したので、高次収差の発生を防止できる。
【実施例】
【００３３】
本発明を適用した対物レンズ３（輪帯位相補正レンズ）を説明する。なお、以下の実施例および比較例では、以下の共通条件
ＤＶＤ
λ1＝６５５ｎｍ
ｆ＝３．０５
ＮＡ＝０．６
レンズ屈折率Ｎ1＝１．５４０７
ＣＶＤ
λ2＝７８５ｎｍ
ｆ＝３．０７
ＮＡ＝０．４７
レンズ屈折率Ｎ2＝１．５３７１
でレンズ設計を行い、ＤＶＤ使用時の常温と、常温から温度が３０°上昇して波長が５ｎｍ伸びたときの３次球面収差ΔＳＡ3を比較するとともに、３次球面収差ΔＳＡ3と５次球面収差ΔＳＡ5の平方和の平方根ΔＳＡ35＝√（ΔＳＡ32＋ΔＳＡ52）を比較した。
【００３４】
［実施例１］
Ｄ＝２５．５１λ1
Ｅ＝０．３２λ1
Ｄ×（Ｎ1−１）＝１３．８λ1
Ｅ×（Ｎ1−１）＝０．２λ1
常温
ΔＳＡ3＝＋０．００１６λｒｍｓ、ΔＳＡ35＝０．００１９λｒｍｓ
常温から温度３０°上昇
ΔＳＡ3＝−０．０１２４λｒｍｓ、ΔＳＡ35＝０．０１４９λｒｍｓ
【００３５】
［実施例２］
Ｄ＝３７．７３λ1
Ｅ＝１２．６１λ1
Ｄ×（Ｎ1−１）＝２０．４λ1
Ｅ×（Ｎ1−１）＝６．８λ1
常温
ΔＳＡ3＝−０．００１１λｒｍｓ、ΔＳＡ35＝０．００２４λｒｍｓ
常温から温度３０°上昇
ΔＳＡ3＝−０．００６４λｒｍｓ、ΔＳＡ35＝０．００８３λｒｍｓ
【００３６】
［比較例１］
Ｄ＝１１．７３λ1
Ｅ＝７．０４λ1
Ｄ×（Ｎ1−１）＝６．３λ1
Ｅ×（Ｎ1−１）＝３．８λ1
常温
ΔＳＡ3＝＋０．００１５λｒｍｓ、ΔＳＡ35＝０．００５０λｒｍｓ
常温から温度３０°上昇
ΔＳＡ3＝−０．０１７０λｒｍｓ、ΔＳＡ35＝０．０２３４λｒｍｓ
【００３７】
［比較例２］
Ｄ＝６３．８５λ1
Ｅ＝３５．３４λ1
Ｄ×（Ｎ1−１）＝３４．５λ1
Ｅ×（Ｎ1−１）＝１９．１λ1
常温
ΔＳＡ3＝−０．０００６λｒｍｓ、ΔＳＡ35＝０．００２３λｒｍｓ
常温から温度３０°上昇
ΔＳＡ3＝−０．０１１０λｒｍｓ、ΔＳＡ35＝０．００３７λｒｍｓ
この例では、３次球面収差の補正効果は残っているが、高次収差の発生が大きい。
【００３８】
［比較結果］
このように本発明の実施例１、２に係る対物レンズ３では、温度変化があっても、３次球面収差ΔＳＡ3の変化が小さく、かつ、３次球面収差ΔＳＡ3と５次球面収差ΔＳＡ5の平方和の平方根ΔＳＡ35＝√（ΔＳＡ32＋ΔＳＡ52）の変化も小さい。
【００３９】
［レンズ設計データ］
上記実施例１、２、および比較例１、２のレンズ設計データは以下の通りである。以下のデータにおいて、第１面側の段差については、第１面を光軸に向かって延長したときに光軸と交差する位置と、最内周屈折曲面が光軸と交差する位置との距離（頂点段差の高さ寸法δ）で示し、第２面側の段差については、第２面を光軸に向かって延長したときに光軸と交差する位置と、最内周屈折曲面が光軸と交差する位置との距離（頂点段差の高さ寸法δ）で示してある。また、レンズ面の非球面形状Ｚ（ｒ）は回転対称で、半径座標ｒに対して下式
Ｚ（ｒ）＝ｃｒ2／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ2ｒ2｝1/2］
＋Ａ2・ｒ2＋Ａ4・ｒ4＋Ａ6・ｒ6＋・・
で表される。ｃは曲率半径Ｒの逆数、ｋは円錐定数、Ａ2、Ａ4、Ａ6、・・は、それぞれ２次、４次、６次・・の非球面係数である。なお、非球面係数などの表示においてＥとそれに続く数字ｎは、１×１０nを意味する。なお、以下のデータにおいて、段差は頂点段差の高さ寸法δで表し、各輪帯データは最内周から外周へ向かう順番に記述してある。各輪帯の外径とは、その輪帯の外周側段差位置を光軸からの距離で示すものである。
【００４０】
（実施例１）
面間隔  １．７５０００
第１面
外径＝０．４００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０００００
Ｒ＝１．９４０９
ｋ＝０．００００００Ｅ＋００
Ａ4＝−０．１０３６２７Ｅ−０１
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．０００１３４
外径＝０．６００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．００１１３
Ｒ＝１．９２９２０
ｋ＝０．００００００Ｅ−０１
Ａ4＝−０．１２５４１７Ｅ−０１
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．０００８７８
外径＝０．８５０００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．００９５３
Ｒ＝１．９２３１６
ｋ＝０．００００００Ｅ＋００
Ａ4＝−０．１２２３１９Ｅ−０１
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００１３９
外径＝１．０００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０１１１２
Ｒ＝１．９３６４０
ｋ＝−０．５７０２７１Ｅ＋００
Ａ4＝０．１６２４９１Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝０．００００３
外径＝１．３００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０１０３０
Ｒ＝１．９４６５２
ｋ＝０．６８１３５８Ｅ−０２
Ａ4＝−０．３３２２１０Ｅ−０２
Ａ6＝−０．４８８３７７Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００５２０
外径＝１．４３９００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０５４２８
Ｒ＝２．４８３０７
ｋ＝−０．１６３９３６Ｅ−０２
Ａ4＝０．２９４８９０Ｅ−０１
Ａ6＝−０．５２２１６７Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝０．０００１８
外径＝１．８３０００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０１６８５
Ｒ＝１．９６１５３
ｋ＝−０．６５８５４２Ｅ＋００
Ａ4＝０．６７３８４３Ｅ−０２
Ａ6＝−０．７６６１４１Ｅ−０３
第２面
Ｒ＝−７．４６１８２
ｋ＝０．３３１２１Ｅ＋０１
Ａ4＝０．２１０５４３Ｅ−０１
Ａ6＝−０．６６１８０６Ｅ−０２
Ａ8＝０．１２４３０８Ｅ−０２
Ａ10＝−０．８９９０２９Ｅ−０４
【００４１】
（実施例２）
面間隔  １．７５０００
第１面
外径＝０．４００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０００００
Ｒ＝１．９４１０９
ｋ＝０．００００００Ｅ＋００
Ａ4＝−０．１１５３３４Ｅ−０１
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００１３６
外径＝０．６００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．００１０１
Ｒ＝１．９２１６８
ｋ＝０．００００００Ｅ＋００
Ａ4＝−０．１４９８３７Ｅ−０１
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００８８０
外径＝０．８５０００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．００９３９
Ｒ＝１．９１９５３
ｋ＝０．００００００Ｅ＋００
Ａ4＝−０．１２７７７８Ｅ−０１
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００１３６
外径＝１．０００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．００８９０
Ｒ＝１．８９９５８
ｋ＝−０．７８６１０８Ｅ＋００
Ａ4＝０．２６１５７０Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００００８
外径＝１．３００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０１６２９
Ｒ＝２．０４６８２
ｋ＝−０．３８６３９５Ｅ−０２
Ａ4＝０．７３４６１８Ｅ−０２
Ａ6＝−０．５６６５９０Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．０１３１１
外径＝１．４３９００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０５１４４
Ｒ＝２．３７３０８
ｋ＝０．２９７６５９Ｅ−０３
Ａ4＝０．２７５１０６Ｅ−０１
Ａ6＝−０．６０４６４３Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝０．００８２６
外径＝１．８３０００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０１６７２
Ｒ＝１．９６０６８
ｋ＝−０．６５７２７７Ｅ＋００
Ａ4＝０．６６７３５７Ｅ−０２
Ａ6＝−０．７６５７９８Ｅ−０３
第２面
Ｒ＝−７．４６１８２
ｋ＝０．３３１２１Ｅ＋０１
Ａ4＝０．２１０５４３Ｅ−０１
Ａ6＝−０．６６１８０６Ｅ−０２
Ａ8＝０．１２４３０８Ｅ−０２
Ａ10＝−０．８９９０２９Ｅ−０４
【００４２】
（比較例１）
面間隔  ２．２５０００
第１面
Ｒ＝１．４００２３
ｋ＝−０．１０５２４Ｅ＋０１
Ａ2＝−０．１２３６８６Ｅ＋００
Ａ4＝０．１０００４５Ｅ−０１
Ａ6＝０．７６５６５６Ｅ−０３
第２面
外径＝０．２９０００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０００００
Ｒ＝−３．８４７８１
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６０５８５９Ｅ−０１
Ａ4＝０．６３９７２８Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１５４５６Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００１２０
外径＝０．３８０００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００１２１
Ｒ＝−３．８５０７２
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６０６２２７Ｅ−０１
Ａ4＝０．６３８２６５Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１５１５９Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００１４４
外径＝０．４８３００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００２６７
Ｒ＝−３．８４９８７
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６０８０２８Ｅ−０１
Ａ4＝０．６３２６２１Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１４２８９Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００１１９
外径＝０．５７６００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００３８９
Ｒ＝−３．８５１２０
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６０８８９３Ｅ−０１
Ａ4＝０．６２９７０８Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１３７９８Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００１４２
外径＝０．７０６００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００５３５
Ｒ＝−３．８５０８６
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６１０５２８Ｅ−０１
Ａ4＝０．６２４５５８Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１２９９３Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００１１６
外径＝１．０７３００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００６５６
Ｒ＝−３．８４９９２
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６１２０６３Ｅ−０１
Ａ4＝０．６１９９２９Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１２３００Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝０．００１３３
外径＝１．１３３００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００５１０
Ｒ＝−３．８５０１２
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６１０４７３Ｅ−０１
Ａ4＝０．６２４９５６Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１３０９０Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝０．００１１０
外径＝１．２２３００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００３８９
Ｒ＝−３．８５１２０
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６０８８９３Ｅ−０１
Ａ4＝０．６２９７０８Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１３７９８Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝０．００１１０
外径＝１．２７３００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００２６７
Ｒ＝−３．８４９８７
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６０８０２８Ｅ−０１
Ａ4＝０．６３２６２１Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１４２８９Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝０．００１０８
外径＝１．４９２００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００１４６
Ｒ＝−３．８５２９８
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６０５７６１Ｅ−０１
Ａ4＝０．６３９４８２Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１５２９３Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００１２７
外径＝１．７４６００
頂点段差の高さ寸法δ＝−０．００２９２
Ｒ＝−３．８５３７７
ｋ＝−０．１０００００Ｅ＋０２
Ａ2＝０．６０７０１１Ｅ−０１
Ａ4＝０．６３５８０３Ｅ−０２
Ａ6＝−０．１１４７４２Ｅ−０２
【００４３】
（比較例２）
面間隔  １．７５０００
第１面
外径＝０．４００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０００００
Ｒ＝１．９４１０９
ｋ＝０．００００００Ｅ＋００
Ａ4＝−０．８９３８９８Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００８６７
外径＝０．６００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．００８４３
Ｒ＝１．９２７２８
ｋ＝０．００００００Ｅ＋００
Ａ4＝−０．１１９８６９Ｅ−０１
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．０１６２０
外径＝０．８００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０２４７０
Ｒ＝１．９３６３１
ｋ＝０．００００００Ｅ＋００
Ａ4＝−０．８９６０９６Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００８８７
外径＝０．９００００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０２８９７
Ｒ＝１．８４１２２
ｋ＝−０．１２４４５３Ｅ＋００
Ａ4＝−０．１８８９３６Ｅ−０１
隣接段差の高さ寸法ｄ＝０．０１３７０
外径＝１．３５０００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０２４１６
Ｒ＝２．０３０１９
ｋ＝０．４２６３９６Ｅ−０１
Ａ4＝０．５５３１８２Ｅ−０２
Ａ6＝−０．５６３３１２Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝０．００９４５
外径＝１．４３９００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０３７０９
Ｒ＝２．２８７９２
ｋ＝−０．２４８４６５Ｅ−０３
Ａ4＝０．１９８７２８Ｅ−０１
Ａ6＝−０．４４９４８６Ｅ−０２
隣接段差の高さ寸法ｄ＝−０．００８０８
外径＝１．８３０００
頂点段差の高さ寸法δ＝０．０２１９２
Ｒ＝１．９８５３３
ｋ＝−０．６５７６７８Ｅ＋００
Ａ4＝０．８１８９５１Ｅ−０２
Ａ6＝−０．５３５３１６Ｅ−０３
第２面
Ｒ＝−７．４６１８２
ｋ＝０．５０８１６Ｅ＋０１
Ａ4＝０．２１６８５６Ｅ−０１
Ａ6＝−０．４７６３３４Ｅ−０２
Ａ8＝０．４９２８５５Ｅ−０３
Ａ10＝０．７５９４８７Ｅ−０５
【００４４】
（その他の実施例）
なお、上記実施例以外にも、条件を変えてシュミレーションを行った結果、波長λ1、和Ｄ、和Ｅ、第１のレーザ光に対するレンズの屈折率Ｎ1は、以下の２つの式
１０×λ1  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ３０×λ1
２×｛Ｅ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝
を満たすように、各隣接段差の高さ寸法を設定すれば、温度変化に伴う収差の問題を解消できることが確認できた。また、波長λ1、和Ｄ、和Ｅ、第１のレーザ光に対するレンズの屈折率Ｎ1については、以下の式
１２×λ1  ＜  ｛Ｄ×（Ｎ1−１）｝  ＜  ２２×λ1
を満たした方が、温度変化に伴う収差の問題をより確実に解消できることが確認できた。
【００４５】
また、温度変化にたいするレーザの波長変動が
０．０５  ＜  Δλ／Δt  ＜０．３  （  ｎｍ／℃  ）
の範囲で効果が確認できた。
【００４６】
また、上記実施例では、波長が約６５５ｎｍのレーザ光を用いるＤＶＤ４１と、波長が約７８５ｎｍのレーザ光を用いるＣＤ４２について説明したが、波長が約４０５ｎｍのレーザ光を用い、表面保護層が０．１ｍｍとさらに薄いＢｌｕｅ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを用いる場合に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を適用した対物レンズを備えた光ヘッド装置の光学系の一例を示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した光ヘッド装置において、レーザ光が対物レンズを介してＤＶＤの記録面に集光する様子を示す説明図、およびレーザ光が対物レンズを介してＣＤの記録面に集光する様子を示す説明図である
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した対物レンズ（輪帯位相補正レンズ）の断面図、第１面側の平面図、および第２面側の平面図である。
【図４】輪帯位相補正レンズに形成される隣接段差および頂点段差の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  光ヘッド装置
３  対物レンズ（輪帯位相補正レンズ）
４  光記録媒体
１１  第１の半導体レーザ
１２  第２の半導体レーザ
２１  第１のビームスプリッタ
２２  第２のビームスプリッタ
２３  コリメートレンズ
２５  共通受光素子
２６  グレーティング
３１  第１面
３２  第２面
４１  ＤＶＤ（第１の光記録媒体）
４１ａ  記録面
４２  ＣＤ（第２の光記録媒体）
４２ａ  記録面
Ｌ  対物レンズの光軸（システム光軸）
Ｌｏ  集光光学系
Ｌ１  第１のレーザ光
Ｌ２  第２のレーザ光
【図１】
2006024344.tif 000003
【図２】
2006024344.tif 000004
【図３】
2006024344.tif 000005
【図４】
2006024344.tif 000006