(57)【要約】【課題】  少なくとも２つ光学素子から構成された対物レンズ内に光軸に対し非回転対称な温度分布が発生した場合の非点収差の変化量が小さく、高密度光ディスクに対して安定した情報の記録／再生を高速に行うことが出来る光ピックアップ装置用の対物レンズ、この対物レンズを用いた光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を用いた光情報記録再生装置を提供する。【解決手段】  光源側に配置された第1光学素子と、光情報記録媒体側に配置された集光性能を持つ第2光学素子の少なくとも２つ以上の光学素子で構成される光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記第1光学素子の前記光源側の光学面と前記光情報記録媒体側の光学面との光軸上の間隔をτ[mm]、前記第1光学素子の外径をD[mm]としたとき、次式(1)を満たすことを特徴とする。D×τ＜６．０            (1)【選択図】図１
2006079671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源側に配置された第1光学素子と、光情報記録媒体側に配置された集光性能を持つ第2光学素子の少なくとも２つ以上の光学素子で構成される光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
前記第1光学素子の前記光源側の光学面と前記光情報記録媒体側の光学面との光軸上の間隔をτ[mm]、前記第1光学素子の外径をD[mm]としたとき、次式(1)を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
D×τ＜６．０        (1)
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
２５℃から１℃上昇時における前記第１光学素子の屈折率変化量をＡ、前記第1光学素子の前記光源側の光学面におけるマージナル光線の光軸からの高さをh1、前記光情報記録媒体側の光学面におけるマージナル光線の光軸からの高さをh2としたとき、次式(2)を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
τ×|A|×(h2／h1)2＜2.1×10-4             (2)
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
前記第1光学素子の光源側の光学面の有効径をEとしたときに次式(３)を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
0.52＜Ｅ／Ｄ＜０．９７             (3)
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
前記光ピックアップ装置が前記光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生のうち少なくとも一方をx倍速で行うものであり、
２５℃から１℃上昇時における前記第１光学素子の屈折率変化量をAとしたとき、次式(４)を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
D×τ×x×|A|＜2.1×10-3  (4)
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
前記第２光学素子がガラス製であることを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
前記第１光学素子がプラスチック製であり、少なくとも１つの光学面に位相構造を持つことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光ピックアップ装置を搭載して光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生のうち、少なくとも一方を実行可能であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光ディスク（光情報記録媒体）の高密度化に伴い、光ディスクへの記録/再生に使用される光ピックアップ装置の対物レンズは、集光スポットをより小さくするという要求からその開口数（NA）が高いものが用いられるようになっている。
例えば、波長λが405nmの青紫色半導体レーザー光源を使用する高密度光ディスク用の光ピックアップ装置では、高密度化を達成するために開口数NAが0.85の対物レンズを用いることが提案されている。
開口数が0.85の対物レンズとして、入射光束に対する屈折力を二つのレンズに分担させ、個々のレンズの製造公差を緩和することでNA0.85を達成し、アクチュエータからの放熱や、光ピックアップ装置の外部温度の変化により発生する球面収差の変化が小さく押さえられた２群プラスチックレンズが以下の特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２４８９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光ピックアップ装置では、一般に、アクチュエータにより対物レンズを光軸方向、ディスクの径方向に移動させることでフォーカシングやトラッキングを行う。この際アクチュエータを構成するフォーカシングコイルやトラッキングコイルに通電することでコイルに生じる磁場とマグネットとの間に生じる磁力を利用し、対物レンズを駆動させるようになっている。
【０００４】
ところが、高NAレンズに樹脂を使用し、上記のように駆動させる場合、以前までの構成にはない問題が生じる。フォーカシングコイルやトラッキングコイルを対物レンズの光軸に関して、回転対称と成る様に設計・配置することはアクチュエータの設計上困難であるので、アクチュエータの作動中には、対物レンズ内に光軸に対して非回転対称な温度分布が生じ、その結果、対物レンズの非点収差が変化する。特に、対物レンズを複数群構成とする場合には、NA0.85の光線に対する屈折面が増える為、各々のレンズ内での光線通過高さの変化が小さく、温度分布に伴う屈折率変化の影響を受けやすい。更に、情報の記録／再生を行う速度を速くすると、フォーカシングコイルやトラッキングコイルにより大きな電流を流す必要が在り、コイルの発熱量が大きくなる。そのため、上述した非点収差変化が大きくなり、光ディスクに対する記録／再生特性に悪影響を及ぼす。又、通常対物レンズの外径が大きく質量が大きい場合も、フォーカシングコイルやトラッキングコイルにより大きな電流を流す必要が在り、非点収差変化が大きくなる。
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された技術は、対物レンズに生じる温度変化が均一に分布している場合に変化する球面収差を補正する技術であり、上述した様に、フォーカシングコイルやトラッキングコイルに通電した際に生じる熱による、対物レンズ内の不均一な温度分布に起因した非点収差劣化の問題についての記載は無く、勿論何ら対策も講じられていない。
【０００６】
本発明の課題は、上述の問題を解決したものであり、少なくとも２つ光学素子から構成された対物レンズ内に光軸に対し非回転対称な温度分布が発生した場合の非点収差の変化量が小さく、高密度光ディスクに対して安定した情報の記録／再生を高速に行うことが出来る光ピックアップ装置用の対物レンズ、この対物レンズを用いた光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を用いた光情報記録再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書においては、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」といい、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ブルーレイディスクＢＤ）の他に、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ  ＤＶＤ）も含むものとする。また、このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。
また、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。
【０００８】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、光源側に配置された第1光学素子と、光情報記録媒体側に配置された集光性能を持つ第2光学素子の少なくとも２つ以上の光学素子で構成される光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記第1光学素子の前記光源側の光学面と前記光情報記録媒体側の光学面との光軸上の間隔をτ[mm]、前記第1光学素子の外径をD[mm]としたとき、次式(1)を満たすことを特徴とする。
D×τ＜６．０        (1)
【０００９】
先ず、ここで本明細書における対物レンズの温度分布について定義する（第5図参照）。アクチュエータ（図示せず）の駆動時（コイルへの通電時）、第１面（第１光学素子Ｌ１の光源側の光学面）の面頂点Ｐ１の温度をＴ１（℃）、第４面（第２光学素子Ｌ２の光記録媒体側光学面）の面頂点Ｐ２の温度をＴ２（℃）、第１光学素子Ｌ１のレンズ厚さ（光軸上の光学面の間隔）の中点を通り光軸に垂直な任意の線ＣＬと、光軸を中心として線ＣＬを９０度回転させた線ＣＬ'とが、接合部材SEの外周と交わる点Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６の温度をそれぞれＴ３（℃）、Ｔ４（℃）、Ｔ５（℃）、Ｔ６（℃）とし、Ｔ３〜Ｔ６の内もっとも高い温度をＴＨ、最も低い温度をＴＬとし、Ｔ１とＴ２の平均温度をＴＣとしたとき、周方向の温度分布ＴＰと径方向の温度分布ＴＲとが、以下の２条件式（６）及び（７）を満たしている場合に「対物レンズ内に不均一な温度分布が生じている」と定義する。
ＴＰ＝｜ＴＨ−ＴＬ｜＞０．５                        （6）
ＴＲ＝｜ＴＨ−ＴＣ｜＞０．５                        （7）
また「対物レンズ内の温度分布が均一である」とは、式（6）、（7）を同時に満たさない場合を指す。
【００１０】
また、これら全ての温度は対物レンズ内の温度分布変化が定常状態となった後に測定した値とする。本明細書において「対物レンズ内の温度分布変化が定常状態になる」とは、温度変化率の絶対値が、Ｐ１〜Ｐ６（図５参照）の全ての測定点で０．１℃／分 以下である状態を指す。
【００１１】
また、本明細書において、「対物レンズ」とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有する集光素子や、あるいは、複数の光ディスク間での互換性を有する光ピックアップ装置においては、光源から射出された波長が互いに異なる光束を、記録密度が互いに異なる光ディスクのそれぞれの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子と、該集光素子と一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシング駆動される光学素子とから構成されるレンズ群を指すものとする。
また、本明細書において開口数ＮＡとは、光ディスクの規格で規定されている開口数、或いは、光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うために必要なスポット径を得ることができる、回折限界性能を有する対物光学系の像側開口数を指すものとする。
【００１２】
複数群構成の高NAレンズであって、光源側に配置される光学素子（第１光学素子）も集光性能を持つ場合には、光情報記録媒体側に配置される光学素子（第２光学素子）に比べ、第１光学素子におけるマージナル光線の通過高さが高い。そのため、NA0.85の光線は温度分布に伴う対物レンズの屈折率分布の影響を第1光学素子において受けやすい。
【００１３】
一般的に、第1光学素子の外径Dを大きくすると、対物レンズの質量が大きくなり、フォーカシングやトラッキングを行う際にコイルに通電する電流を大きくする必要が在り、発熱量が増す。
請求項1に記載の発明によれば、第1光学素子の外径Dと、光軸上の間隔τの関係を(1)式の上限未満にすることで、不均一な温度分布が生じている領域を通過する光路を小さく出来るので、少なくとも2群以上の構成から成る対物レンズをフォーカシングやトラッキングする際、フォーカシングコイルやトラッキングコイルに通電されたことに起因して発生する非点収差を小さく抑える事が可能である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、２５℃から１℃上昇時における前記第１光学素子の屈折率変化量をＡ、前記第1光学素子の前記光源側の光学面におけるマージナル光線の光軸からの高さをh1、前記光情報記録媒体側の光学面におけるマージナル光線の光軸からの高さをh2としたとき、次式(2)を満たすことを特徴とする。
τ×|A|×(h2／h1)2＜2.1×10-4             (2)
【００１５】
通常、温度１℃上昇時における第１光学素子の屈折率変化量Aは可能な限り小さい値と成る事が望ましい。又、上記τが大きいと、不均一な温度分布が生じている光路が長くなる。つまり、τとＡとの間には反比例の関係が成立している。
また、(h2／h1)2が小さくなることは、前記第1光学素子の光源側光学面において屈折／回折された光が光軸からの不均一な温度差が大きい領域から小さい領域に移行することに対応する。なお、ｈ１及びｈ２については図２を参照。
【００１６】
以上の事実に基づいて、本発明者らは、実験結果により、τ、｜A｜、(h2／h1)2の関係を(２)式の上限未満にすることで、対物レンズ内に不均一な温度分布が生じた場合でも、対物レンズの温度分布の不均一性に起因して発生する非点収差を小さく抑えることが出来ることが分かった。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、前記第1光学素子の光源側の光学面の有効径をEとしたときに次式(３)を満たすことを特徴とする。
0.52＜Ｅ／Ｄ＜０．９７             (3)
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、E,D（図２を参照）を(３)式の上限未満にすることはレンズの外径に対する有効径の割合を小さくすることであり、熱源であるフォーカシングコイルやトラッキングコイルからの距離が大きくなることに対応しており、光学機能部内における温度分布の不均一性が低減される。又、E,Dを（3）式の下限より大きくすることで対物レンズの外径が大きくなりすぎることを防ぐ。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、前記光ピックアップ装置が前記光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生のうち少なくとも一方をx倍速で行うものであり、２５℃から１℃上昇時における前記第１光学素子の屈折率変化量をAとしたとき、次式(４)を満たすことを特徴とする。
D×τ×x×|A|＜2.1×10-3  (4)
【００２０】
通常の光ピックアップ装置では、高倍速で情報の記録／再生を行う為には、フォーカシングコイルや、トラッキングコイルに低倍速時よりも大きい電流を流す必要が在り、コイルからの発熱量が大きくなる。ここで、1倍速とは、光源から射出された光束が対物レンズにより集光されたスポットが、情報記録面を走査する速度(Reference scanning velocity)が4.5m/s〜6.6m/sであることを言う。又、x倍速とはスポットが、情報記録面を走査する速度(Reference scanning velocity)が上記１倍速のx倍であることをいう。
【００２１】
請求項4に記載の発明によれば、D、x、τ、A、の関係を（4）式の上限未満にすることで、ｘ倍速で情報の記録／再生を行った場合でも、対物レンズ内に不均一な温度分布が生じた場合に、かかる対物レンズの温度分布の不均一性に起因して発生する非点収差を小さく抑えることができ、高密度光ディスクに対して高速で安定した情報の記録／再生を行うことが出来る。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、前記第2光学素子がガラス製であることを特徴とする。
【００２３】
請求項5に記載の発明によれば、前記第2光学素子をガラス製にすることで、対物レンズの不均一な温度分布により変化する屈折率の変化を第2光学素子が樹脂製の場合よりも小さくする事が出来る。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、前記第1光学素子がプラスチック製であり、少なくとも１つの光学面に位相構造を持つことを特徴とする。
【００２５】
請求項６のように、成形性の観点から、プラスチック製の光学素子に位相構造を設けることが好ましい。
位相構造は、光ピックアップ装置が複数の光ディスク間で互換性を有する場合には、複数の光ディスク間における保護層厚の差に起因する球面収差を補正するために用いることができるが、更に、使用波長の波長差に起因する色収差も補正するものとしてもよい。なお、ここでいう色収差とは、波長差に起因する近軸像点位置の差（軸上色収差）、及び／又は、波長差に起因する球面収差を指す。
【００２６】
上述の位相構造は、回折構造、光路差付与構造の何れであっても良い。回折構造としては、図６に模式的に示すように、複数の輪帯１００から構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるもの（回折構造ＤＯＥ）や、図７に模式的に示すように、段差１０１の方向が有効径内で同一である複数の輪帯１０２から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるもの（回折構造ＤＯＥ）や、図８に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるもの（回折構造ＤＯＥ）や、図９に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯１０３から構成されるもの（重畳型回折構造ＨＯＥ）がある。また、光路差付与構造としては、図８に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるもの（ＮＰＳ）がある。尚、図７乃至図９は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。また、回折構造或いは光路差付与構造の何れであっても、図８に模式的に示したような構造となる場合がある。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【００２８】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載の光ピックアップ装置を搭載して光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生のうち、少なくとも一方を実行可能であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、少なくとも２つ光学素子から構成された対物レンズ内に光軸に対し非回転対称な温度分布が発生した場合の非点収差の変化量が小さく、高密度光ディスクに対して安定した情報の記録／再生を高速に行うことが出来る光ピックアップ装置用の対物レンズ、この対物レンズを用いた光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を用いた光情報記録再生装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００３１】
図1は、本実施の形態の光ピックアップ装置の概略図であり、光ピックアップ装置ＰＵは、光源としての青紫色半導体レーザーＬＤ、偏光ビームスプリッターＢＳ、１／４波長板ＷＰ、コリメーターＣＬ、絞りＳＴ、対物レンズＯＢＪ、フォーカシング／トラッキング用の２軸アクチュエータＡＣ、シリンドリカルレンズＣＹ、凹レンズＮＬ、及び光検出器ＰＤとから成る。尚、以下の説明において、便宜上、光軸方向に沿って光源に向かう方向を「前方」と表記し、光情報記録媒体に向かう方向を「後方」と表記する。
青紫色半導体レーザーＬＤから射出された発散光束は、偏光ビームスプリッターＢＳを通過し、コリメートレンズＣＬ及び１／４波長板を経て円偏向の平行光束となった後、絞りＳＴにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによって高密度光ディスクＯＤの保護層ＰＬを介して情報記録面ＲＬ上に形成されるスポットとなる。
【００３２】
情報記録面ＲＬで情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴ、及びコリメートレンズＣＬを経て収束光になり、１／4波長板ＷＰを透過することにより直線偏光となった後、偏光ビームスプリッタ−ＢＳによって反射され、光検出器ＰＤに収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて高密度光ディスクＯＤに記録された情報を読み取る事が出来る。
尚、波長400nm程度のレーザー光を射出する光源として、青紫色半導体レーザーの代わりに、第二高調波発生法を利用したＳＨＧ青紫色レーザーを使用しても良い。
【００３３】
図２に示すように、対物レンズＯＢＪは青紫色半導体レーザーＬＤからのレーザー光束を高密度光ディスクＯＤの保護層ＰＬを介して情報記録面ＲＬ上に集光させる機能を有する。
対物レンズＯＢＪは、青紫色半導体レーザーＬＤ側に配置されたプラスチック樹脂に、直径が30nm以下の無機粒子を分散させた樹脂製の光学素子L1と、高密度光ディスクＯＤ側に配置された正のパワーを有する第2光学素子L2とから構成される２群構成であり、これら２つの光学素子を組み合わせて得られる像側開口数ＮＡは０．８５である。
尚、本発明で用いられる対物レンズＯＢＪとしては、少なくとも２群以上の構成であれば良く、図２に示すような２群のみの構成には限定されない。
【００３４】
更に、第１光学素子L1、第２光学素子L２、接合部材SEを用い接合されていることで、第1光学素子L1と、第2光学素子L2は一体となってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００３５】
図３(a),(b)は、対物レンズＯＢＪ付近の詳細図である。対物レンズOBJは、接合部材SEの当接により、２軸アクチュエータＡＣで駆動されるボビンＢに保持されている。尚、２軸アクチュエータＡＣの動作は周知であるため説明を省略する。又、符号ＭＧはマグネットを示す。
通常、対物レンズＯＢＪの作動距離（ワーキングディスタンス）を確保する観点から、フォーカシングコイルＦＣ及びトラキングコイルＴＣは、対物レンズＯＢＪの後端（本実施の形態においては第２光学素子Ｌ２の出射面）よりも前方に配置されることが多く、また、フォーカシングコイルＦＣ及びトラッキングコイルＴＣの重心ＧＣ及びＧＣ'は、各コイルの前後方向の長さの中心近傍に位置することになる。
【００３６】
従って、フォーカシングコイルＦＣとトラッキングコイルＴＣは、その重心位置ＧＣとＧＣ'が第２光学素子Ｌ２の重心位置ＧＬ２よりも青紫色半導体レーザーＬＤ側に位置することになる。即ち、第１光学素子Ｌ１は、第２光学素子Ｌ２よりもフォーカシングコイルＦＣ及びトラッキングコイルＴＣに近い位置に配置することになる。
従って、光ピックアップ装置ＰＵの動作中には、フォーカシングコイルＦＣ及びトラッキングコイルＴＣから生じる熱の影響を受けて対物レンズＯＢＪの温度が上昇するが、図３に示すように、フォーカシングコイルＦＣ及びトラッキングコイルＴＣは、第２光学素子Ｌ２よりも第１光学素子Ｌ１に近い位置に配置され、且つ、対物レンズＯＢＪの光軸に関して非回転対称に取り付けられているため、対物レンズＯＢＪ内（特に、第１光学素子内）には光軸に対して非回転対称な温度分布が生じる。
【００３７】
しかし、本発明に係る光ピックアップ装置用対物レンズＯＢＪでは上記式（１）を満たすように設計されているので、対物レンズＯＢＪ内に不均一な温度分布が生じた場合でも、非点収差変化を小さく抑えることが出来、高密度光ディスクＯＤに対して高速で安定した情報の記録／再生を行うことが可能となっている。
なお、第１光学素子Ｌ１の光源側光学面の有効径をＥ、外径をＤとした時に、式（３）を満たすように第１光学素子Ｌ１及び第２光学素子Ｌ２を設計することが好ましい。
【００３８】
また、図示は省略するが、上述した光ピックアップ装置ＰＵ、光情報記録媒体ＯＤを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載し、光情報記録媒体ＯＤに対する光情報の記録及び光情報記録媒体ＯＤに記録された情報の再生のうち少なくとも一方の実行が可能な光情報記録再生装置を得ることが出来る。
【実施例】
【００３９】
次に、上述した対物レンズとして好適な対物レンズについて説明する。
上述のように、高密度光ディスクとしてはＢＤ（ブルーレイディスク）や、ＨＤ  ＤＶＤがあるが、本実施例ではＮＡが０．６５で保護層厚が０．１ｍｍのＢＤを用いるものとし、ＢＤと、ＮＡが０．６５で保護層厚が０．６ｍｍのＤＶＤとの間で互換性を有する対物レンズについて説明する。
先ず、式（1）を満たさないように設計された対物レンズを表１に示し、式（１）を満たすように設計されたレンズを表２，３に示す。何れの対物レンズも、第1光学素子の光源側の光学面に図９に示すような重畳型回折構造が形成されており、BDの波長に対しては0次回折光強度が最大になり、DVDの波長に対しては+１次回折光強度が最大になることで、BDとDVDの保護層の厚さが異なることにより発生する球面収差変化を小さくし、BD,DVDの異なる規格に対し、設計状態においては良好に情報の記録／再生が出来る様設計されている。又全ての対物レンズにおいて第1光学素子の外径は4.0mmである。
【００４０】
[比較例]
[光学的仕様]
BD     : NA1=0.85、λ1＝407.7nm、 f1=1.765、m1=0、
DVD    : NA2=0.65、λ2=660.0nm、 f2= 1.825、m2=0
【表１】
2006079671.tif 000003
【００４１】
[実施例１]
BD     : NA1=0.85、λ1＝407.7nm、 f1=1.765、m1=0、
DVD    : NA2=0.65、λ2=660.0nm、 f2= 1.825、m2=0
【表２】
2006079671.tif 000004
【００４２】
[実施例２]
BD     : NA1=0.85、λ1＝407.7nm、 f1=1.765、m1=0、
DVD    : NA2=0.65、λ2=660.0nm、 f2= 1.825、m2=0
【表３】
2006079671.tif 000005
【００４３】
表１〜表３においてNAは開口数、λ(nm)は設計波長、f(mm)は焦点距離、mは対物レンズの倍率、r(mm)は曲率半径、nλは波長λ、25℃における屈折率、A[1／℃]は第１光学素子の温度が２５℃から１℃上昇した場合の屈折率変化量を表し、非球面はその面の頂点に接する平面からの変形量をＸ（ｈ）(mm)、光軸に垂直な方向の高さをｈ(mm)、曲率半径をr(mm)とするとき、次式数１で表される。但し、κを円錐係数、A2iを非球面係数とする。
【数１】
2006079671.tif 000006
【００４４】
又、各実施例における重畳型回折構造及び回折構造は、これらの構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差関数は、λ（nm）を入射光束の波長、λB(nm)を製造波長、光軸に垂直な方向の高さをh(mm)、B2jを光路差係数、n´を回折次数とするとき次式数２で定義される光路差関数Φ（ｈ）(mm)で表される。
【数２】
2006079671.tif 000007
【００４５】
【表４】
2006079671.tif 000008
【００４６】
次に、温度分布について説明する。対物レンズの温度変化は対物レンズの屈折率変化として考えることができる。本実施例は、対物レンズ内に発生する温度分布を屈折率分布として扱った。分布の仕方は、光軸を含む基準の平面を考える。その平面に平行で、更にその平面との間隔がｈの平面を2面考える。２つの平面は基準の平面が光軸を含むために必ず光軸に平行になる。この二枚の平面が第１光学素子及び第２光学素子と交わる各位置での温度（屈折率）が等しいとし、更にこの温度がｈの２乗でhが大きくなるほど温度が高くなるとしてシミュレーションを行った。また、光軸方向の温度分布は光軸が回転対称のため、非点収差の発生に寄与しないので、本シミュレーションでは光軸方向の温度分布は考慮していない。図４は第1光学素子の外径が4.0mmで、中心温度の平均値ＴＣ（＝Ｔ１＝Ｔ２）と、ＴＨの差ＴＲとＴＨとＴＬの温度差ＴＰが等しい場合についてＴＲ（＝ＴＰ）が0℃〜1.18℃まで変化した場合の３次非点収差の変化量を求めた結果である。又、温度測定の結果から、TCとTRの温度差が1.18℃生じたときのトラッキングコイル、又はフォーカシングコイルに通電した電流量は2.5倍速に対応しているので、表４の式(3)の値のｘは2.5として計算した。
尚、この計算には対物レンズの温度分布変化に伴う屈折率分布変化のみを考慮し、環境温度変化によるレーザー光源の発振波長変化は含まない。
【００４７】
即ち、本シミュレーションにおいて、第１光学素子内、第２光学素子内に与えた屈折率分布ＮL1(h)及びＮL2(h)は、光軸からの高さhの関数として、
ＮL1(h)＝Ｎ0L1＋Ｎh2L1・ｈ2
ＮL2(h)＝Ｎ0L2＋Ｎh2L2・ｈ2
で表される。
ここで、Ｎ0L1及びＮ0L2は、上記光軸を含む基準の平面(h=0)内での第１光学素子及び第２光学素子内におけるhに対する屈折率変化率である。上記式に関して、実施例１についての具体的な数値は以下のようになる。
【００４８】
実施例1においてレンズの中心（h=0）と外周（h=2.0）の最高値の温度差が1.18℃の場合、第１光学素子の温度が２５℃から１℃上昇した場合の屈折率変化量は−1.4E−4であるので、外周(h=2.0)における屈折率ＮL1(h=2.0)は、1.621214−1.4E−4×1.18＝1.621048となる。
従って、hに対する屈折率変化率Ｎh2L1は、1.621048=1.621214+Ｎh2L1・2.02より、Nh2L1＝−4.14E−5となる。同様に第２光学素子についても計算すると、Nh2L2=7.69E−7となる。この屈折率変化率から対物レンズに温度分布が生じた場合の3次非点収差変化量を図４に示す。
【００４９】
図４において、式（１）を満たさない比較例は、上記温度分布の過程において対物レンズの中心と、最外周辺で最も温度の高い部分との温度差が1.18℃、即ち2.5倍速で情報の記録／再生を行うことに対応する状態で3次非点収差変化量が0.093[λrms]と回折限界を失うのに対し、式（１）を満たす実施例１及び2は3次非点収差の発生量が抑えられていることが分る。
このことから、実施例１及び２の対物レンズは、式（１）を満たすことにより、アクチュエータの発熱に起因して対物レンズ内に不均一な温度分布が生じた場合にも非点収差変化量が小さく抑えられており、高密度光ディスク用の光ピックアップ装置用の対物レンズとして十分な性能を有していることが言える。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図２】対物レンズの構造を示す要部側面図である。
【図３】アクチュエータの構造を示す要部平面図（ａ）及び要部縦断面図（ｂ）である。
【図４】実施例１、２及び比較例の対物レンズにおけるＴＲと３次非点収差との関係を示すグラフである。
【図５】「不均一な温度分布」について説明するための対物レンズの正面図（ａ）、側面図（ｂ）及び背面図（ｃ）である。
【図６】位相構造の一例を示す側面図（ａ）、（ｂ）である。
【図７】位相構造の一例を示す側面図（ａ）、（ｂ）である。
【図８】位相構造の一例を示す側面図（ａ）、（ｂ）である。
【図９】位相構造の一例を示す側面図（ａ）、（ｂ）である。
【符号の説明】
【００５１】
ＰＵ   光ピックアップ装置
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＤ   光検出器
ＬＤ   青紫色半導体レーザー
Ｌ１   第１光学素子
Ｌ２   第２光学素子
ＳＥ   接合部材
【図１】
2006079671.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006079671.tif 000012
【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】
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