(57)【要約】光記録単体（２）の情報層（４）をスキャンするための光スキャン装置（１）が、放射ビーム（１２、１５、２０）を発生させる放射源（１１）と、放射ビームを情報層上に集光させる対物レンズ系（１８）とを備えており、情報層は、厚さｔｄおよび屈折率ｎｄを有する透明層（３）によって覆われている。対物レンズ系は、単独材料で形成されたレンズを含んでいる。このレンズは、レンズの厚さをｔ、レンズ（１８）と担体（２）との間の自由作動距離をＦＷＤとし、ｔ、ｔｄ、およびＦＷＤをミリメートルで表すこととして、【数１】2005535067.tif 000030との条件を満たすものであり、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１である。
2005535067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録担体の、厚さｔｄおよび屈折率ｎｄを有する透明層により覆われた情報層をスキャンするための、放射ビームを発生させる放射源と、前記情報層上に前記放射ビームを集光させる対物レンズ系とを備えた光スキャン装置であって、
前記対物レンズ系が単独材料で形成されたレンズを含んでおり、該レンズが、該レンズの厚さをｔ、該レンズと前記担体との間の自由作動距離をＦＷＤとし、ｔ、ｔｄ、およびＦＷＤをミリメートルで表すこととして、
【数１】
2005535067.tif 000019
との条件を満たすものであり、かつ、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１であることを特徴とする光スキャン装置。
【請求項２】
前記レンズが、
【数２】
2005535067.tif 000020
との条件を満たすものであることを特徴とする請求項１記載の光スキャン装置。
【請求項３】
前記対物レンズの屈折率ｎが、該レンズの焦点距離をＦとして、
【数３】
2005535067.tif 000021
との条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の光スキャン装置。
【請求項４】
前記レンズの前記屈折率が、
【数４】
2005535067.tif 000022
との条件を満たすことを特徴とする請求項３記載の光スキャン装置。
【請求項５】
前記レンズの、前記光記録担体に面する側に配された表面の規格化パワーＰが、
【数５】
2005535067.tif 000023
との条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の光スキャン装置。
【請求項６】
前記規格化パワーＰが、
【数６】
2005535067.tif 000024
との条件を満たすことを特徴とする請求項５記載の光スキャン装置。
【請求項７】
前記レンズの屈折率をｎ、該レンズの焦点距離をＦ、該レンズの、ディスクに面する側に配された表面の規格化パワーをＰとして、
【数７】
2005535067.tif 000025
との条件および
【数８】
2005535067.tif 000026
との条件の、少なくとも一方を満たすことを特徴とする請求項１記載の光スキャン装置。
【請求項８】
前記レンズの前記材料のアッベ数が、４０より大きいことを特徴とする請求項１記載の光スキャン装置。
【請求項９】
前記情報層から来る放射を情報信号に変換する検出系と、該情報信号のエラー補正のための情報処理ユニットとをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の光スキャン装置。
【請求項１０】
光記録担体の、厚さｔｄおよび屈折率ｎｄを有する透明層により覆われた情報層上に放射ビームを集光させるための、少なくとも１つのレンズを含むレンズ系であって、
該レンズ系が単独材料で形成されたレンズを含んでおり、該レンズが、該レンズの厚さをｔ、該レンズと前記担体との間の自由作動距離をＦＷＤとし、ｔ、ｔｄ、およびＦＷＤをミリメートルで表すこととして、
【数９】
2005535067.tif 000027
との条件を満たすものであり、かつ、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１であることを特徴とするレンズ系。
【請求項１１】
前記単独材料がガラスであることを特徴とする請求項１０記載のレンズ系。
【請求項１２】
前記単独材料がプラスチックであることを特徴とする請求項１０記載のレンズ系。
【請求項１３】
光記録担体の、厚さｔｄおよび屈折率ｎｄを有する透明層により覆われた情報層上に放射ビームを集光させるための、少なくとも１つのレンズを含むレンズ系の製造方法であって、
単独材料のレンズを形成する工程を含み、
該レンズが、該レンズの厚さをｔ、該レンズと前記担体との間の自由作動距離をＦＷＤとし、ｔ、ｔｄ、およびＦＷＤをミリメートルで表すこととして、
【数１０】
2005535067.tif 000028
との条件を満たすものであり、かつ、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１であることを特徴とする製造方法。
【請求項１４】
前記レンズの形成に、ガラス成形処理が用いられることを特徴とする請求項１３記載の製造方法。
【請求項１５】
光記録担体の、厚さｔｄおよび屈折率ｎｄを有する透明層により覆われた情報層をスキャンするための光スキャン装置の製造方法であって、
放射ビームを発生させる放射源を提供する工程と、
前記情報層上に前記放射ビームを集光させるレンズ系を提供する工程とを含み、
該レンズ系が単独材料で形成されたレンズを含んでおり、該レンズが、該レンズの厚さをｔ、該レンズと前記担体との間の自由作動距離をＦＷＤとし、ｔ、ｔｄ、およびＦＷＤをミリメートルで表すこととして、
【数１１】
2005535067.tif 000029
との条件を満たすものであり、かつ、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１であることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録担体をスキャンするための光スキャン装置と、かかるスキャン装置内の対物レンズとしての使用に適した（ただしこれに限定はされない）レンズ系と、かかる装置およびかかるレンズ系の製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光記録においては、光記録担体と、その光記録担体のスキャン（たとえば、光記録担体への書込みおよび／または光記録担体からの読出し）に使用される装置との、双方の小型化への流れが、ますます強まっている。光記録担体の例には、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）が含まれる。
【０００３】
情報記憶容量を減らすことなく光記録担体を小型化するためには、担体上の情報密度を増大させなくてはならない。かかる情報密度の増大は、情報をスキャンするための放射スポットをより小さくすることと共に行われなくてはならない。かかるより小さなスポットは、スキャン装置内において放射ビームを記録担体上に合焦させるために用いられる、対物レンズ系の開口数（ＮＡ）を増大させることにより実現され得る。そのため、高い開口数（たとえばＮＡ＝０．８５）を有するレンズを用いることが望ましい。
【０００４】
従来の高ＮＡ対物レンズは、対物レンズを構成する要素同士のアラインメントを取る追加の組立工程を導入するという手間をかけてでも、製造許容誤差を緩和するために、２つの要素からなっている。
【０００５】
Ｍ．Ｉｔｏｎａｇａ、Ｆ．Ｉｔｏ、Ｋ．Ｍａｔｓｕｚａｋｉ、Ｓ．Ｃｈａｅｎ、Ｋ．Ｏｉｓｈｉ、Ｔ．ＵｅｎｏおよびＡ．Ｎｉｓｈｉｚａｗａによる日本の記事「Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  Ｌｅｎｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  ０．８５  ｆｏｒ  ａ  Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｋ  Ｓｙｓｔｅｍ（開口数０．８５を有する高密度光ディスクシステム用対物単レンズ）」、Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、第４１巻（２００２）、第１７９８−１８０３頁、パート１、第３Ｂ号、２００２年３月には、２つの非球面を有し、比較的高い０．８５のＮＡを有する、対物単レンズが記載されている。このレンズは、ガラスから作られている。レンズ径は４．５ｍｍであり、このレンズは、３．８８６ｍｍの開口径を有している。この対物単レンズは、２要素型の対物レンズが要するようなアラインメント取りの組立工程を必要としない。ＮＡの値が高いため、この対物レンズは、製造過程におけるばらつき、すなわち製造許容誤差の影響をより受けやすくなる。したがって、これらの高ＮＡ対物レンズに関しては、より低い開口数を有する対物レンズの場合に比して、製造許容誤差が、設計過程中において一層重要な役割を担う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スキャン装置のサイズを小さくするためには、スキャン装置内の構成要素（対物レンズ等）を、可能な限り小さくすることが望ましい。
【０００７】
しかしながら、レンズ設計は光記録媒体の特性に依存するので、大きなレンズ設計を単に縮小してより小さなレンズを作製することは不可能である。たとえば、レンズ設計は、典型的には光記録担体の情報層を覆い、スキャン用の放射ビームが必ず通過しなくてはならない、透明層の特性に依存する。縮小過程では、ディスクの被覆層の厚さはそのままとされる（同一の記録担体が、通常サイズの対物レンズと、小さなサイズの対物レンズとの両方に使用される可能性が高い）。したがって、その光記録媒体のスキャンに適した小さなサイズの対物レンズの設計は、通常サイズの対物レンズの設計とは実質的に異なることとなる。
【０００８】
また、レンズがより小さくされても、高ＮＡ対物レンズは、製造過程におけるばらつき、すなわち製造許容誤差の影響を受けやすいままである点も理解されよう。
【０００９】
図１Ａは、２つの非球面１８１、１８２を有する、厚さｔ（光軸１９に沿った厚さ）の対物レンズ１８の一例を示した図である。後に続く図１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄは、それぞれ、２つの非球面の厚さ、偏心、および傾斜（チルト）のばらつきによって、レンズ形状がどのように変化するかを示した図である（各例において、表面１８１のもとの位置が点線で示されている）。これらの図では、表面１８１のみが、製造過程におけるばらつきによる影響を受けているものと仮定されている。しかしながら、実際の事例では、２つの表面の任意の一方または双方が影響を受け得るものであり、かつ、いずれの表面も、これらのずれの２種類以上による影響を同時に受け得ることが理解されよう。
【００１０】
図１Ｂは、非球面間の間隔が所望の間隔よりも大きくなってしまったことに起因して、レンズの厚さが、所望の厚さｔよりも大きくなった状態を示している。しかしながら、実際には、２つの非球面が、所望の間隔よりも近い間隔となることもあり得る点が理解されよう。
【００１１】
図１Ｃは、偏心、すなわちこの例では、表面１８１が、所望の光軸１９に対する理想位置に対して垂直方向にずれて形成された様子を示している。
【００１２】
図１Ｄは、表面１８１が傾斜させられた、すなわち主軸に沿った所望の回転対称な位置に対して回転させられた様子を示している。
【００１３】
本発明の実施形態の１つの目的は、単独材料で形成された対物レンズであって、適度な製造許容誤差に耐え得る対物レンズを提供することである。
【００１４】
光スキャン装置では、スキャン装置内における対物レンズの不精確なアラインメントのため、スキャン装置に対する記録担体位置のふらつきのため、または、使用されている放射ビームが光軸に沿って伝播しないために、放射ビームが、対物レンズに斜めに入射するかもしれない。たとえば、記録担体上におけるスキャン用放射スポットの位置決めに関する情報を提供するために、典型的にはかかる軸外し（オフアクシス）ビームが使用される。
【００１５】
そのようなビームの斜め入射は、波面収差をもたらす。典型的には、回折限界の系とするためには、光スキャン装置全体に関するスキャンビームの波面収差について、光路差の自乗平均の平方根（ＯＰＤｒｍｓ）にして合計約０．０７λ（λは、関連放射ビームの波長）の許容誤差が許される。ＯＰＤｒｍｓをｍλで表すことが便利な場合もある（０．００１λ＝１ｍλ）。レンズ系のフィールドとは、斜めビームが１５ｍλ未満のＯＰＤｒｍｓを産する領域である。レンズ系の視野は、フィールドの２倍である。
【００１６】
本発明の実施形態の１つの目的は、単独材料で形成された小さなサイズの高ＮＡ対物レンズであって、レンズに対するビームの斜め入射を許容し、かつ製造誤差を許容する対物レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
第１の側面において、本発明は、光記録担体の、厚さｔｄおよび屈折率ｎｄを有する透明層により覆われた情報層をスキャンするための、放射ビームを発生させる放射源と、上記の情報層上に放射ビームを集光させる対物レンズ系とを備えた光スキャン装置であって、その対物レンズ系が単独材料で形成されたレンズを含んでおり、そのレンズが、レンズの厚さをｔ、レンズと担体との間の自由作動距離をＦＷＤとし、ｔ、ｔｄ、およびＦＷＤをミリメートルで表すこととして、
【数１２】
2005535067.tif 000003
との条件を満たすものであり、かつ、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１であることを特徴とする光スキャン装置を提供する。
【００１８】
このような制約条件を満たすようにレンズを設計することにより、結果として得られるレンズは、ビームの斜め入射および製造誤差を許容するものとなる。
【００１９】
別の側面において、本発明は、光記録担体の、厚さｔｄおよび屈折率ｎｄを有する透明層により覆われた情報層上に放射ビームを集光させるための、少なくとも１つのレンズを含むレンズ系であって、そのレンズ系が単独材料で形成されたレンズを含んでおり、そのレンズが、レンズの厚さをｔ、レンズと担体との間の自由作動距離をＦＷＤとし、ｔ、ｔｄ、およびＦＷＤをミリメートルで表すこととして、
【数１３】
2005535067.tif 000004
との条件を満たすものであり、かつ、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１であることを特徴とするレンズ系を提供する。
【００２０】
さらに別の側面において、本発明は、光記録担体の、厚さｔｄおよび屈折率ｎｄを有する透明層により覆われた情報層上に放射ビームを集光させるための、少なくとも１つのレンズを含むレンズ系の製造方法であって、単独材料のレンズを形成する工程を含み、そのレンズが、レンズの厚さをｔ、レンズと担体との間の自由作動距離をＦＷＤとし、ｔ、ｔｄ、およびＦＷＤをミリメートルで表すこととして、
【数１４】
2005535067.tif 000005
との条件を満たすものであり、かつ、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１であることを特徴とする製造方法を提供する。
【００２１】
別の側面において、本発明は、光記録担体の、厚さｔｄおよび屈折率ｎｄを有する透明層により覆われた情報層をスキャンするための光スキャン装置の製造方法であって、放射ビームを発生させる放射源を提供する工程と、上記の情報層上に放射ビームを集光させるレンズ系を提供する工程とを含み、そのレンズ系が単独材料で形成されたレンズを含んでおり、そのレンズが、レンズの厚さをｔ、レンズと担体との間の自由作動距離をＦＷＤとし、ｔ、ｔｄ、およびＦＷＤをミリメートルで表すこととして、
【数１５】
2005535067.tif 000006
との条件を満たすものであり、かつ、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１であることを特徴とする製造方法を提供する。
【００２２】
本発明の他の側面は、従属請求項から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明をよりよく理解させ、本発明の実施形態がどのように実施され得るかを示すために、以下、例として、図面を参照して説明を行う。
【００２４】
図２は、本発明の１つの実施形態に係る対物レンズ１８を含む、光記録担体２をスキャンするための装置１を示した図である。記録担体は、片側に情報層４が配された透明層３を含んでいる。情報層の、透明層と反対側に面した面は、保護層５によって、周辺環境の影響から保護されている。透明層の、装置側に面した面は、入射面６と呼ばれる。透明層３は、情報層に対する物理的な支持を与えることにより、記録担体の基板としての働きをする。
【００２５】
あるいは、透明層を、情報層を保護するという単独の機能のみを有するものとし、物理的な支持は、情報層の反対側にある層、たとえば、保護層５によって、または情報層４に結合させられたさらに別の情報層および透明層によって与えることとしてもよい。情報は、実質的に平行な同心円状または螺旋状のトラック内に配された、光検出可能なマーク（図示せず）の形態で、記録担体の情報層４に記憶され得る。マークは、光読出可能ないかなる形態のものであってもよく、たとえば、ピットの形態、周囲と異なる反射係数もしくは磁化方向を有する領域の形態、またはこれらの形態の組合せであってもよい。
【００２６】
スキャン装置１は、放射ビーム１２を発することのできる放射源１１を備えている。放射源は、半導体レーザーであってもよい。ビームスプリッタ１３は、発散する放射ビーム１２をコリメータレンズ１４に向けて反射し、コリメータレンズ１４は、発散ビーム１２をコリメートされたビーム１５に変換する。コリメートされたビーム１５は、対物レンズ系１８に入射する。
【００２７】
対物レンズ系は、１つまたは複数のレンズおよび／または格子を含んでいてもよい。対物レンズ系１８は、光軸１９を有している。対物レンズ系１８は、ビーム１５を、記録担体２の入射面６に入射する集束ビーム２０に変換する。この対物レンズ系は、放射ビームの透明層３の厚さ分の通過に適合化された、球面収差補正を有する。集束ビーム２０は、情報層４上にスポット２１を形成する。情報層４により反射された放射は、発散ビーム２２を形成し、その後、発散ビーム２２は、対物レンズ系１８によって実質的にコリメートされたビーム２３に変換され、コリメータレンズ１４によって実質的に集束ビーム２４に変換される。ビームスプリッタ１３は、集束ビーム２４の少なくとも一部を検出系２５に向かって透過させることにより、行き方向のビームと反射ビームとを分離する。検出系は、放射を捉えて、電気出力信号２６に変換する。信号処理器２７は、これらの出力信号を、他の様々な信号に変換する。
【００２８】
かかる信号の１つが情報信号２８であって、この情報信号２８の値は、情報層４から読み出された情報を表す。情報信号は、エラー補正のための情報処理ユニット２９によって処理される。信号処理器２７からの他の信号としては、焦点誤差信号および半径方向誤差信号３０がある。焦点誤差信号は、スポット２１と情報層４との間の、軸方向の高さの差を表す。半径方向誤差信号は、情報層４の平面内における、スポット２１と、そのスポットにより辿られるべき情報層のトラック中心との間の距離を表す。
【００２９】
焦点誤差信号および半径方向誤差信号は、サーボ回路３１に供給される。サーボ回路３１は、これらの信号を、それぞれ焦点アクチュエータおよび半径方向アクチュエータを制御するためのサーボ制御信号３２に変換する。これらのアクチュエータは、図中には示されていない。焦点アクチュエータは、対物レンズ系１８の焦点方向３３の位置を制御し、それにより、スポット２１の実際の位置を、情報層４の平面と実質的に一致するように制御する。半径方向アクチュエータは、対物レンズ系１８の半径方向３４の位置を制御し、それにより、スポット２１の半径方向の位置を、情報層４内で辿られるべきトラックの中心線と実質的に一致するように制御する。図中では、トラックは図の紙面に垂直な方向に走っている。
【００３０】
図２の装置はまた、上記の記録担体２よりも厚い透明層を有する、第２のタイプの記録担体をスキャンするように適合化されてもよい。かかる第２のタイプの記録担体のスキャンには、装置は、放射ビーム１２を用いてもよいし、異なる波長を有する放射ビームを用いてもよい。この放射ビームのＮＡは、記録担体のタイプに合わせて適合化されてもよい。それに応じて、対物レンズ系の球面収差の補償も適合化されなくてはならない。
【００３１】
適度な製造許容誤差で作製され得る小さな対物レンズを提供するために、本発明の発明者は、ガラス等の単独材料で形成された対物レンズを提案する。かかるレンズは、ガラス成形処理を用いて作ることが可能である。好ましくは、この単独材料は比較的高い屈折率を有するものとされ、レンズは少なくとも１つの非球面を有するように形成された単レンズとされる。
【００３２】
本発明の発明者は、０．６５より大きな開口数（ＮＡ）と、２つの非球面のフィールド、厚さの違い、偏心および傾斜を許容する２ｍｍ未満の入射瞳径とを有する、ガラス成形された対物レンズを提供できるようにするためには、対物レンズの厚さｔ（光軸に沿ったレンズの厚さ）が、
【数１６】
2005535067.tif 000007
との関係に従うことが望ましいことを見出した。ここで、ＦＷＤは自由作動距離であり、ｔｄは記録担体の情報層を覆う透明層３の厚さであり、ｎｄはこの透明層の屈折率である。関連する厚さおよび距離の寸法（すなわちｔ、ＦＷＤおよびｔｄ）は、ミリメートルで計測されているものとする。
【００３３】
自由作動距離は、光軸に沿って計測された、記録担体に接触するまでにレンズが移動可能な距離、すなわち、記録担体に面した側のレンズ表面から透明層３の表面までの距離に対応する。
【００３４】
より好ましくは、レンズの厚さは、
【数１７】
2005535067.tif 000008
との関係に従う。好ましくは、ＦＷＤ＋ｔｄ／ｎｄ＜０．５１である。
【００３５】
本発明の発明者はまた、対物レンズの焦点距離をＦとして、対物レンズの屈折率ｎが、
【数１８】
2005535067.tif 000009
との関係に従うことが好ましいことも見出した。
【００３６】
さらに好ましくは、対物レンズの屈折率ｎは、
【数１９】
2005535067.tif 000010
との関係に従う。
【００３７】
さらに、対物レンズの第２の表面（すなわち記録担体に面した側のレンズ表面）の規格化光学パワーＰ（そのレンズ表面の光学パワーを、レンズ系の合計の光学パワーで割った値）が、
【数２０】
2005535067.tif 000011
との関係に従うことが好ましく、
【数２１】
2005535067.tif 000012
との関係に従うことが一層好ましい。発明者の実験では、最適な光学パワーは、Ｐ＝−０．０２５であることが見出された。
【００３８】
Ｐに関する上記の関係は、レンズのパワーの大部分がレンズの第１の表面（すなわち、使用時において放射源に面する側の表面）に由来するものであり、第２の表面により生み出されるレンズのパワーは、もしあるとしても極めて小さいことを示すものであるので、これらの関係は、とりわけ直感に反するものであることが理解されよう。Ｐ＝−０．０２５の最適パワーは、かかるレンズ設計が、ほぼ平坦な第２の表面を有するものであることを示している。
【００３９】
スキャン装置内で使用される際には、上記のレンズは、異なる種々の放射波長と組み合わせて使用されるかもしれない（データの書込みと読出しとに、異なる波長が使用されてもよい）。あるいは、放射源（たとえばレーザー）の波長は、放射ビームのパワーの関数として変化してもよい（情報記録媒体からのデータの読出しと情報記録媒体へのデータの書込みとに、異なるパワーが使用されてもよい）。レンズがかかる波長のばらつきを許容するためには、レンズ材料（たとえばガラス）のアッベ数が、４０よりも大きいことが好ましい。
【００４０】
表１は、本発明の実施形態に係る、４種類の具体的なレンズ設計の詳細を示している。表１に示された４種類を含む様々な設計の平均性能が、上記の好ましい設計上の関係の導出に用いられた図３、４、および５に示されている。
【００４１】
【表１】
2005535067.tif 000013
【００４２】
各レンズの前面および後面は、いずれも式
【数２２】
2005535067.tif 000014
で与えられる回転対称な非球面形状を有している。ここで、ｚは光軸方向の表面位置（ミリメートル単位）であり、ｒは光軸までの距離（ミリメートル単位）であり、Ｂｋはｒのｋ乗に係る係数である。４種類の例示的なレンズ設計についてのＢｋの値が、表１に一覧表示されている。表１では、第１非球面が、放射源に面した側のレンズ表面であると想定されている。第２非球面の規格化光学パワーＰの計算には、以下の式が用いられる。
【数２３】
2005535067.tif 000015
ここで、Ｂ２は第２の表面の第１非球面係数であり、ｎは対物レンズの屈折率であり、φは対物レンズの入射瞳径であり、ＮＡは開口数である。
【００４３】
例１、２、３および４は、式（１）および（２）の条件を満たす。さらに、例２および３は、式（３）の条件を満たし、例３は、式（４）の条件も満たす。また、例２および３は、式（５）および（６）の条件を満たす。
【００４４】
図３は、表１に示された設計を含む様々な対物レンズ設計について、０．１°のフィールドのレンズへの放射ビームの斜め入射に起因する波面収差、および、１μｍの厚さの違い（実際のレンズの、所望の厚さｔからのずれ）、１０μｍの偏心非球面、ならびに０．０１°の傾斜非球面を有するレンズに伴う波面収差を、対物レンズの屈折率の関数として示した図である。フィールド、厚さ、偏心、および傾斜からの寄与のそれぞれから来る波面収差（ＷＦＡ）の、個々の自乗平均の平方根が示されており、さらに、ＲＭＳ（自乗平均の平方根）合計波面収差が示されている。
【００４５】
同様に、図４は、上記と同じ様々な対物レンズ設計について、０．１°のフィールド、１μｍの厚さの違い、１０μｍの偏心非球面、および０．０１°の傾斜非球面に起因する、自乗平均の平方根（ＲＭＳ）形式の波面収差を、対物レンズの第２の表面（記録媒体に面した側のレンズ面）の規格化パワーの関数として示した図である。
【００４６】
図３と図４のいずれにおいても、各レンズは、０．８５の開口数と、１．０ｍｍの入射瞳径とを有する。放射ビームはλ＝４０５ｎｍの波長を有しており、厚さが０．１ｍｍで屈折率が１．６２２３の被覆層（透明層３）を有する記録担体と共に、０．１５ｍｍの自由作動距離（ＦＷＤ）が用いられている。
【００４７】
図５は、様々なレンズ設計の平均について、対物レンズの最適な厚さと、最適な屈折率とを、自由作動距離（ＦＷＤ）の関数として示した図である。このデータは、レンズの各々が、０．８５の開口数と、１．０ｍｍの入射瞳径とを有することを前提としている。波長λ＝４０５ｎｍの放射ビームが、０．１ｍｍの被覆層厚さと、１．６２２３の屈折率とを有する記録媒体（たとえばディスク）と共に使用された。
【００４８】
図３は、屈折率ｎが増大するにつれて、フィールドおよび傾斜の許容誤差は増え、厚さの許容誤差は減ることを示している。偏心の許容誤差は、
【数２４】
2005535067.tif 000016
付近で最適値（すなわち最小値）を示す。図示された４つの許容誤差すべてを統合すると、式（３）に示された関係、またはより好ましくは式（４）に示された関係が成り立つときに、最適なレンズ設計が見出されることが分かる。
【００４９】
図４は、第２の表面の規格化パワーが増大すると、ディスクのフィールドおよび傾斜の許容誤差は減り（すなわちＷＦＡが増え）、厚さの許容誤差は増えることを示している。偏心の許容誤差は、−０．０２５の規格化パワー（Ｐ）付近で最適値を示す。これらすべての許容誤差を統合すると、式（５）、またはより好ましくは式（６）が成り立つときに、最適なレンズ設計が見出されることが分かる。
【００５０】
図５は、対物レンズの最適な厚さｔおよび最適な屈折率ｎは、いずれも、自由作動距離（ＦＷＤ）が増大するにつれて減少することを示している。図５に図示された点のフィッティングを行うと、最適な屈折率（ｎｏｐｔ）は、ＦＷＤをミリメートルで表すこととすると、
【数２５】
2005535067.tif 000017
により与えられ、ＦＷＤの関数としての最適な厚さｔは、ｔおよびＦＷＤをミリメートルで表すこととすると、
【数２６】
2005535067.tif 000018
により与えられることが分かる。
【００５１】
拡大縮小関係を考慮に入れたこれらの具体的な結果より、式（１）、（２）、（３）および（４）に示された最適なレンズ設計パラメータを推測することが可能となった。
【００５２】
様々なレンズ系について、本発明の種々の実施形態が適用可能であることが理解されよう。好ましくは、本発明の実施形態は、０．７よりも大きな開口数を有するレンズ系について使用される。好ましくは、本発明の実施形態に係るレンズ系は、２ｍｍ未満の入射瞳径を有し、さらに好ましくは１．５ｍｍ未満の入射瞳径を有する。好ましくは、本発明の実施形態は、約４０５ｎｍの波長を有するビームを含む、６００ｎｍ未満の波長を有する放射ビームと共に使用される。
【００５３】
上記の実施形態は、ガラスのみから形成された（かつ通常はガラス成形処理によって形成された）レンズと共に説明されてきたが、本発明のパラメータは、たとえばプラスチックレンズ（たとえばプラスチック成形処理によって形成されたレンズ）等、いかなる単独材料で形成されたレンズ設計にも適していることが理解されよう。適当なプラスチックとしては、ＣＯＣ（シクロオレフィン共重合体）やポリカーボネートが含まれる。
【００５４】
上記の例から、本発明の実施形態を用いて、適度な製造許容誤差に耐え得る、単独材料で形成された対物レンズを提供することができる旨が理解されよう。さらに、本発明の実施形態は、レンズに対するビームの斜め入射も許容する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】２つの非球面を有し、それら非球面のうちの１つが所望の位置にあるレンズを示した図
【図１Ｂ】２つの非球面を有し、それら非球面のうちの１つが、第２の非球面から離れ過ぎた位置にあるレンズを示した図
【図１Ｃ】２つの非球面を有し、それら非球面のうちの１つが、第２の非球面に対して偏心させられているレンズを示した図
【図１Ｄ】２つの非球面を有し、それら非球面のうちの１つが、第２の非球面に対して傾斜させられているレンズを示した図
【図２】光記録担体をスキャンするための、対物レンズ系を含む装置を示した図
【図３】種々の対物レンズ設計の平均として、それぞれフィールド、厚さ、偏心、および傾斜に起因する波面収差を、屈折率の関数として示し、さらに、これら４つの要因に起因する合計波面収差を、自乗平均の平方根（ＲＭＳ）で示した図
【図４】種々の対物レンズ設計の平均として、それぞれフィールド、厚さ、偏心、および傾斜に起因する波面収差を、記録担体に面した側の対物レンズ表面の規格化パワーの関数として示し、さらに、これら４つの要因に起因する合計波面収差を、自乗平均の平方根（ＲＭＳ）で示した図
【図５】対物レンズの平均最適厚さと、種々の対物レンズ設計に対する最適屈折率ｎとを、自由作動距離（Ｆｒｅｅ  Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ；ＦＷＤ）の関数として示した図
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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