(57)【要約】【課題】軸上特性及び軸外特性を良好に補正しながら、十分なレンズバックを確保し、軽量化された高ＮＡの光ピックアップ用対物レンズを提供する。【解決手段】ＮＡが０．８〜０．９で、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光を射出する光源を用い、該光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光させる光ピックアップ用対物レンズ（１０）であって、光源側から順に第１面（１１）、第２面（１２）がともに連続した非球面形状の単レンズであり、且つ、次式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする。ＯＳＣｐｖ＜０．０２０                        式（１）０．９００≦ｔ／ｆ＜１．１００                式（２）１．５２０≦ｎ≦１．７２０                    式（３）【選択図】図１
2011175691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＡ（開口数：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）が０．８〜０．９で、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光を射出する光源を用い、該光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光させる光ピックアップ用対物レンズであって、
光源側から順に第１面、第２面がともに連続した非球面形状の単レンズであり、且つ、次式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
ＯＳＣｐｖ＜０．０２０                        式（１）
０．９００≦ｔ／ｆ＜１．１００                式（２）
１．５２０≦ｎ≦１．７２０                    式（３）
但し、
ＯＳＣｐｖ：正弦条件違反量の最大値と最小値の差（ｍｍ）
ｆ：対物レンズの近軸焦点距離（ｍｍ）
ｔ：対物レンズの中心厚（ｍｍ）
ｎ：使用波長における対物レンズに使用する材質の屈折率
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報記録媒体に対する記録または再生を行う光学系に使用される大口径の光ピックアップ用対物レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光情報記録媒体の記録容量は増大し続けており、それに伴い単位面積あたりの記録密度も増大し続けている。
【０００３】
現在実用化されている高密度光情報記録媒体ＢＤ（ブルーレイ・ディスク：Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）では、従来のＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）と比較し、単位面積当たり５倍もの記録密度を実現している。
【０００４】
一般的に、光情報記録媒体の記録密度はレーザ光源の収束できる最小スポット径に依存しており、そのスポット径の大きさは、レーザ光源の波長に比例し、ＮＡ（開口数：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に反比例している。従って、光ピックアップ用レーザ光源の短波長化及び有効面を拡大することによって高密度化を実現しており、ＢＤの場合、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光源が使用され、ＮＡは０．８５以上となる場合が多い。
【０００５】
このように、光ピックアップ用対物レンズで集光して所望のスポット径を実現するには、高ＮＡ化を達成する必要がある。同時に、収差の影響によるスポット径の増大を鑑みると、対物レンズへの垂直入射における収差である軸上特性は、極力収差を排除する必要がある。
【０００６】
しかし、収差が急激に増大するため、容易には高ＮＡ化はできない。例えば、軸上特性の代表的な収差である３次球面収差はＮＡの４乗に比例して増加するためである。
【０００７】
このため、軸上特性の補正負荷量が大きくなることで設計の余裕度が無くなり、軸外においては、コマ収差、非点収差などが必ずしも満足した性能が得られていない。
【０００８】
しかしながら、光ピックアップ装置では対物レンズは３ビーム方式にも対応させることでトラッキング動作の安定度を増し、取り付け時の調整不良に対する耐性を高くする必要があり、前記軸外特性も無視できない。
【０００９】
ところで、光記録媒体の記録面に集光するスポットサイズは、光記録媒体の記録密度を最大限にするために、その光ディスクに使用されるレーザ光の波長オーダーとなっている。
【００１０】
よって、かかる光ピックアップに用いられる対物レンズの結像性能としては、いわゆるマレシャル限界と呼ばれる許容値を満足するようにＷＦＡ（波面収差：Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）がＷＦＡ＜０．０７１λｒｍｓとなるような性能が要求される。
【００１１】
一方、１つの光ピックアップ装置において、ＢＤの記録または再生の他、ＣＤ（コンパクト・ディスク：Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）とＤＶＤの記録または再生も要求され、１つの光ピックアップ装置内に、ＢＤの記録または再生をするための光学系と、ＣＤとＤＶＤの双方の記録または再生をするための光学系が並列されていることが多く、光ピックアップ装置内での各光学系のコンパクト化が要求される。光ピックアップ装置内での光学系のコンパクト化を図る場合、対物レンズの有効面を小さくすることが効果的であるといえる。
【００１２】
ところが、一般的に有効面を小さく抑えると、焦点距離が短くなり、動作時に光ディスクとの接触回避のために必要なレンズバックが短くなるという問題がある。
【００１３】
また、一般にフォーカス制御やトラッキング制御は、アクチュエータによって、対物レンズを光軸に対して平行方向や垂直方向に移動させて行われる。このとき、対物レンズの重量が大きいと、対物レンズを高速に駆動することが困難となり、情報の記録または再生の速度の遅延を招くという不都合がある。
【００１４】
なお、この種の光ピックアップ用対物レンズとしては、例えば、特許４２５４９８６号公報および特許３７１２６２８号公報に記載されたものが知られている。
【００１５】
特許４２５４９８６号公報には、開口数が０．７５以上と大きく、また光源の波長が４００ｎｍ程度と短い波長のレーザを使用する高密度記録再生装置に好適な対物レンズを提供する。また、情報記録媒体の保護層の厚さが０．１ｍｍ程度と薄いために、ワーキングディスタンスが小さくても良い記録再生装置に好適な対物レンズおよび、これらの対物レンズを用いた光ピックアップ装置に関する技術が開示されている。
【００１６】
また、特許３７１２６２８号公報には、小型化を図ることができ、また、光の利用効率の低下を伴うことなしに、収差が少なく、かつ、その収差を簡単に補正することができる対物レンズおよびその製造誤差の補正方法並びに該対物レンズを用いた光ピックアップ装置に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許４２５４９８６号公報
【特許文献２】特許３７１２６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許４２５４９８６号公報に示される対物レンズは、軸上特性及び軸外特性は良好に補正されているが、対物レンズの焦点距離に対してのレンズバックが小さく、対物レンズと光ディスクとの接触する虞が有るという問題がある。
【００１９】
また、特許３７１２６２８号公報に示される対物レンズは、屈折率とアッベ数が高いガラス製のものであり、このようなガラスは比較的比重が大きく、対物レンズが重くなって高速駆動を妨げるという問題がある。
【００２０】
本発明は、上記問題を解決すべく案出されたものであり、その目的は軸上特性及び軸外特性を良好に補正しながら、十分なレンズバックを確保し、軽量化された高ＮＡの光ピックアップ用対物レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係る光ピックアップ用対物レンズは、ＮＡ（開口数：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）が０．８〜０．９で、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光を射出する光源を用い、該光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光させる光ピックアップ用対物レンズであって、光源側から順に第１面、第２面がともに連続した非球面形状の単レンズであり、且つ、次式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする。
ＯＳＣｐｖ＜０．０２０                        式（１）
０．９００≦ｔ／ｆ＜１．１００                式（２）
１．５２０≦ｎ≦１．７２０                    式（３）
但し、
ＯＳＣｐｖ：正弦条件違反量の最大値と最小値の差（ｍｍ）
ｆ：対物レンズの近軸焦点距離（ｍｍ）
ｔ：対物レンズの中心厚（ｍｍ）
ｎ：使用波長における対物レンズに使用する材質の屈折率
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００２３】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、製造可能な範囲で良好な軸外特性および十分なレンズバックを得ることができ、対物レンズを軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図２】実施例１に係る光ピックアップ用対物レンズの縦収差を示すグラフである。
【図３】実施例１に係る光ピックアップ用対物レンズの正弦条件違反量を示すグラフである。
【図４】実施例１に係る光ピックアップ用対物レンズの画角０°〜１°までの波面収差を示すグラフである。
【図５】実施例２に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図６】実施例２に係る光ピックアップ用対物レンズの縦収差を示すグラフである。
【図７】実施例２に係る光ピックアップ用対物レンズの正弦条件違反量を示すグラフである。
【図８】実施例２に係る光ピックアップ用対物レンズの画角０°〜１°までの波面収差を示すグラフである。
【図９】実施例３に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図１０】実施例３に係る光ピックアップ用対物レンズの縦収差を示すグラフである。
【図１１】実施例３に係る光ピックアップ用対物レンズの正弦条件違反量を示すグラフである。
【図１２】実施例３に係る光ピックアップ用対物レンズの画角０°〜１°までの波面収差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態としてのものであり、本発明がその実施の形態に限定されるものではない。
【００２６】
図１は本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ用対物レンズ（以下、対物レンズという。）を示している。
【００２７】
実施形態の対物レンズは、ＮＡが０．８〜０．９且つ、いずれも光源の波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光をＢＤ等の記録媒体の記録面上に集光させるためのものである。
【００２８】
実施形態の対物レンズ１０は光源側となる第１面１１および第２面１２がどちらも連続した非球面形状を有する対物レンズである。
【００２９】
さらに、対物レンズ１０の像側に光情報記録媒体の基板（厚さｄ＝０．１ｍｍ）を有しており、以下の式（１）〜（３）を満足するように設計がなされている。
【００３０】
ＯＳＣｐｖ＜０．０２０                        式（１）
【００３１】
０．９００≦ｔ／ｆ＜１．１００                式（２）
【００３２】
１．５２０≦ｎ≦１．７２０                    式（３）
但し、
【００３３】
ＯＳＣｐｖ：正弦条件違反量の最大値と最小値の差
【００３４】
ｆ：対物レンズの近軸焦点距離
【００３５】
ｔ：対物レンズの中心厚
【００３６】
ｎ：使用波長における対物レンズに使用する材質の屈折率
【００３７】
式（１）は軸外特性を良好に補正するための数値範囲を示している。
【００３８】
この条件の上限を上回る場合、軸外特性におけるコマ収差の発生が大きくなり、結果軸外特性が悪化する。
【００３９】
従って、式（１）を満足することで、良好な軸外特性を得られることが期待できる。
【００４０】
式（２）では焦点距離ｆで正規化したレンズ中心厚ｔの範囲を定めている。
【００４１】
式（２）の下限を下回る場合には、レンズの最薄部が小さくなりすぎて、製造が困難となる。
【００４２】
一方で式（２）の上限を上回る場合には、レンズ中心厚が大きくなることに伴い、十分なレンズバックの確保が困難になる。
【００４３】
従って、式（２）を満足することで、製造可能な範囲で十分なレンズバックの確保することが期待できる。さらに、例えば、従来と比較して１０〜１５％程度の範囲でレンズを薄くすることができる。従って、その分だけレンズの軽量化も図ることができ、高速駆動にも貢献することができる。さらに、材料のコストも低減することができる。
【００４４】
式（３）では使用波長における屈折率の範囲を示している。
【００４５】
式（３）の下限を下回る場合には、軸上特性を良好に補正できたとしても、軸上特性の補正の負荷量が大きくなり過ぎて、軸外の特性の補正が困難となる。また軸上特性の補正の負荷量が大きくなり過ぎることで、レンズの面の曲率がきつくなるため製造の困難性が上がってしまう。
【００４６】
一方で、この種の対物レンズは樹脂およびガラス製の成形レンズが用いられるが、式（３）の上限を上回る場合、レンズ材質として比較的比重の大きいガラスを選択することとなり、対物レンズの軽量化が図れなくなる。
【００４７】
従って、式（３）を満たすことで製造可能な範囲で軸外特性を良好に補正しながら、対物レンズの軽量化が期待できる。
（実施例）
【００４８】
以下に、上述した実施形態に基づく３形態の実施例について説明する。
【００４９】
本実施例に提示する対物レンズ１０の第１面１１及び第２面１２は、何れも連続した回転対称非球面形状であり、以下の式を用いて表している。
【数１】
2011175691.tif 000003
【００５０】
ここで、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向をＺ軸として、光軸からの高さをｈ、近軸曲率半径をｒ、円錐係数をＫ、非球面係数をＡｉとした場合に、上記数１で表される。
【００５１】
図１は、後述する実施例１の光ピックアップ用対物レンズ１０と光情報記録媒体２０とを示す断面図である。
【００５２】
対物レンズに入射した光線束３０は、対物レンズ１０の第１面１１と第２面１２で屈折し、情報記録媒体の透過層を透過して記録面にスポットが形成される。
（実施例１）
【００５３】
表１に、実施例１に提示する対物レンズの具体的な仕様とレンズデータを示す。
【００５４】
表１中の記号ｆは焦点距離（単位：ｍｍ）、ＮＡは開口数、ｍは倍率、λは使用波長（単位：ｎｍ）である。
【表１】
2011175691.tif 000004
【００５５】
ここで、面間隔の情報記録媒体２０の透過層の厚みが０．０８７５ｍｍとなっているのは、０．０７５ｍｍと０．１００ｍｍの２層の記録層の中間の厚さ０．０８７５ｍｍに厚さを設定しており、２層のそれぞれの記録層に対しても対応するためである。本実施例は記録層が２層の場合について各記録層の厚さの中間の厚さで設定した場合の例であるが、設定する厚みは０．０８７５ｍｍに限ったものではない。
【００５６】
次に、表２に実施例１に提示する対物レンズの非球面係数を示す。
【表２】
2011175691.tif 000005
【００５７】
ここで、本実施例では表２に、数１における非球面係数Ａｉのうち、Ａｉの値が０でないもののみを記載したが、本実施例に記載されているＡｉのみを使用することに限定しているわけではない。
【００５８】
続いて、図２から図４に実施例１の対物レンズの特性を示す。
【００５９】
図２は縦収差、図３は正弦条件違反量、図４は画角０°〜１°までの波面収差を示す。
（実施例２）
【００６０】
図５は、実施例２の光ピックアップ用対物レンズ１０と光情報記録媒体２０とを示す断面図である。
【００６１】
実施例２の対物レンズ１０の具体的な仕様とレンズデータは表３、非球面係数は表４に示されている。
【００６２】
また、図６から図８に実施例の２の対物レンズの特性を示す。
【００６３】
図６は縦収差、図７は正弦条件違反量、図８は画角０°〜１°までの波面収差を示す。
【表３】
2011175691.tif 000006
【表４】
2011175691.tif 000007
（実施例３）
【００６４】
図９は、実施例３の光ピックアップ用対物レンズ１０と光情報記録媒体２０とを示す断面図である。
【００６５】
実施例３の対物レンズ１０の具体的な仕様とレンズデータは表５、非球面係数は表６に示されている。
【００６６】
また、図１０から図１２に実施例３の対物レンズの特性を示す。
【００６７】
図１０は縦収差、図１１は正弦条件違反量、図１２は画角０°〜１°までの波面収差を示す。
【表５】
2011175691.tif 000008
【表６】
2011175691.tif 000009
【００６８】
次に、上記実施例１〜３の対物レンズと前述の条件（１）、条件（２）、条件（３）との関係を以下の表７に示す。
【００６９】
実施例１〜３の何れも各条件を満足している。
【表７】
2011175691.tif 000010
【００７０】
続いて、上記実施例１〜３に係る対物レンズ１０に対して、画角０°〜１°までの波面収差の最大値を表８に示す。
【００７１】
何れの場合もマレシャルの限界内に収まっており実用可能なレベルとなっている。
【表８】
2011175691.tif 000011
【００７２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明に係る技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明による光ピックアップ用対物レンズは、ＢＤなどの少なくとも１層以上の複数からなる再生層または記録層を有する光情報記録媒体において、光情報記録媒体の再生または記録のうち少なくとも何れか一方を行う駆動装置等に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  光ピックアップ用対物レンズ
１１  第１面
１２  第２面
２０  光情報記録媒体
３０  光線束
【図１】
2011175691.tif 000012
【図２】
2011175691.tif 000013
【図３】
2011175691.tif 000014
【図４】
2011175691.tif 000015
【図５】
2011175691.tif 000016
【図６】
2011175691.tif 000017
【図７】
2011175691.tif 000018
【図８】
2011175691.tif 000019
【図９】
2011175691.tif 000020
【図１０】
2011175691.tif 000021
【図１１】
2011175691.tif 000022
【図１２】
2011175691.tif 000023