(57)【要約】【課題】製造時のばらつきの影響を最小化し、収差をはじめとする所望の光学特性を容易に発揮し得るようにする。【解決手段】光ディスク装置１の光ピックアップ７に搭載される対物レンズ８については、設計時に、３次の偏心感度ＤＣｍ３、５次の偏心感度ＤＣｍ５及び５次の厚み感度ＴＳＡ５をそれぞれ３次の厚み感度ＴＳＡ３に換算した。また対物レンズ８については、厚みばらつき及び偏心ばらつきを規定し、３次の厚み感度ＴＳＡ３を（１３）式の範囲内とすることにより、（１０）式により算出される波面収差劣化量ＴＯＲがマレシャルの基準値を満たすよう設計した。これにより対物レンズ８は、製造時において、偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲが偏心ばらつき及び厚みばらつきの範囲内であれば、波面収差量を小さく抑えることができるので、所望の光学特性を発揮することができる。【選択図】図１２
2011065734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも波長λが４５０［ｎｍ］以下の光束を開口数０．８以上で光情報記録媒体上に収束させる光ピックアップ用の対物レンズであって、
所定厚みからの厚み誤差が＋１［μｍ］であるときに生じる３次及び５次の球面収差量である３次及び５次の厚み感度をそれぞれＴＳＡ３及びＴＳＡ５［λｒｍｓ／μｍ］とし、両レンズ面の偏心誤差が１［μｍ］のときに生じる３次及び５次のコマ収差量である３次及び５次の偏心感度をそれぞれＤＣｍ３及びＤＣｍ５［λｒｍｓ／μｍ］として、収差劣化の累積値である波面収差劣化量ＴＯＲが以下の（１）式を満たす
対物レンズ。
【数１】
2011065734.tif 000044
【請求項２】
上記対物レンズは、
上記厚み誤差が＋１［μｍ］であるときに生じるｋ次（ｋは３以上の奇数）の球面収差量であるｋ次の厚み感度をＴＳＡｋ［λｒｍｓ／μｍ］とし、上記偏心誤差が１［μｍ］のときに生じるｋ次（ｋは３以上の奇数）のコマ収差量であるｋ次の偏心感度をＤＣｍｋ［λｒｍｓ／μｍ］としたとき、上記波面収差劣化量ＴＯＲが以下の（２）式を満たす
請求項１に記載の対物レンズ。
【数２】
2011065734.tif 000045
【請求項３】
上記対物レンズは、
構成材料の屈折率ｎが１．５≦ｎ≦１．７を満たし、焦点距離ｆが０．９０≦ｆ≦２．２を満たすとき、上記３次の厚み感度ＴＳＡ３が以下の（３）式を満たす
請求項１に記載の対物レンズ。
【数３】
2011065734.tif 000046
【請求項４】
上記対物レンズは、
上記３次の厚み感度ＴＳＡ３が以下の（４）式を満たす
請求項３に記載の対物レンズ。
【数４】
2011065734.tif 000047
【請求項５】
上記対物レンズは、
プラスチックにより構成される
請求項３に記載の対物レンズ。
【請求項６】
上記対物レンズは、
上記屈折率ｎが１．５≦ｎ≦１．６を満たし、且つ構成材料のアッベ数νｄが５０≦νｄ≦６０を満たす
請求項３に記載の対物レンズ。
【請求項７】
上記対物レンズは、
構成材料の屈折率をｎ、焦点距離をｆ［ｍｍ］、上記光束の光源側レンズ面における近軸半径をｒ１［ｍｍ］とするとき、以下の（５）式に示すフラウンホーフェル条件式を満たす
請求項１に記載の対物レンズ。
【数５】
2011065734.tif 000048
【請求項８】
上記光束は、所定のコリメータレンズを介して上記対物レンズに入射されると共に、当該コリメータレンズの移動によって上記対物レンズへの入射倍率が変更されることにより３次の球面収差が補正され、
上記対物レンズは、
上記３次の厚み感度ＴＳＡ３が以下の（６）式を満たす
請求項１に記載の対物レンズ。
【数６】
2011065734.tif 000049
【請求項９】
少なくとも波長λが４５０［ｎｍ］以下の光束を出射する光源と、
上記光束を開口数０．８以上で光情報記録媒体上に収束させると共に、所定厚みからの厚み誤差が＋１［μｍ］であるときに生じる３次及び５次の球面収差量である３次及び５次の厚み感度をそれぞれＴＳＡ３及びＴＳＡ５［λｒｍｓ／μｍ］とし、両レンズ面の偏心誤差が１［μｍ］のときに生じる３次及び５次のコマ収差量である３次及び５次の偏心感度をそれぞれＤＣｍ３及びＤＣｍ５［λｒｍｓ／μｍ］として、収差劣化の累積値である波面収差劣化量ＴＯＲが以下の（７）式を満たす対物レンズと
を有する光ピックアップ。
【数７】
2011065734.tif 000050
【請求項１０】
少なくとも波長λが４５０［ｎｍ］以下の光束を出射する光源と、
上記光束を開口数０．８以上で光情報記録媒体上に収束させると共に、所定厚みからの厚み誤差が＋１［μｍ］であるときに生じる３次及び５次の球面収差量である３次及び５次の厚み感度をそれぞれＴＳＡ３及びＴＳＡ５［λｒｍｓ／μｍ］とし、両レンズ面の偏心誤差が１［μｍ］のときに生じる３次及び５次のコマ収差量である３次及び５次の偏心感度をそれぞれＤＣｍ３及びＤＣｍ５［λｒｍｓ／μｍ］として、収差劣化の累積値である波面収差劣化量ＴＯＲが以下の（８）式を満たす対物レンズと、
上記対物レンズの焦点を上記光記録媒体上の所望箇所に合わせるよう上記対物レンズを位置制御する位置制御部と
を有する光情報記録再生装置。
【数８】
2011065734.tif 000051
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は対物レンズ、光ピックアップ及び光情報記録再生装置に関し、例えば光情報記録媒体としての光ディスクに情報を記録し、また当該光ディスクから情報を再生する光ディスク装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスク装置においては、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクに対して情報を記録し、また当該光ディスクから当該情報を読み出すようになされたものが広く普及していた。近年、これに加えて光ディスクに対する情報記録の密度を大幅に高めたＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標、以下ＢＤと呼ぶ）が普及しつつある。
【０００３】
光ディスク装置は、光ディスクの記録層に螺旋状又は同心円状に形成されているトラックに対し、対物レンズにより光ビームを集光してその焦点を追従させるようになされている。
【０００４】
例えばＤＶＤ方式に対応する場合、対物レンズは波長約６６０［ｎｍ］の光ビームを開口数（ＮＡ）約０．６以上で光ディスクにおける約０．６［ｍｍ］厚のカバー層の下に設けられた記録層に収束させていた。これに対してＢＤ方式に対応する場合、光ディスクの情報記録面上の光スポット径を微小なものとするため、対物レンズは、波長約４０５［ｎｍ］の光ビームを開口数（ＮＡ）０．８以上で光ディスクにおける約０．１［ｍｍ］厚のカバー層の下に設けられた記録層に収束させる必要がある。
【０００５】
このようなＮＡ０．８以上の開口数を持つ対物光学系の機能を満足する単玉対物レンズにおいては、一般に従来のＣＤやＤＶＤに用いられる対物レンズと比較してそのＮＡが大きいことにより、製造ばらつきに対する感度が十倍程度高い。
【０００６】
このためかかる対物レンズにおいては、μｍオーダーの製造ばらつきであっても、必要な光学的特性を満たせずに不良品となってしまい、製造時の歩留まりを低下させる原因となっている。
【０００７】
ここで単玉の対物レンズは、例えば所定の製造装置により、両方のレンズ面を形成する１組の金型で所定のガラスや樹脂等の材料（いわゆる硝材）が充填されて製造されるようになされている。
【０００８】
このとき製造装置では、精度等の問題により、両方のレンズ面を形成する金型同士の位置ずれが生じ得る。この位置ずれの大きさは、対物レンズの製造ばらつきとして規定される値となる。主な製造ばらつきとしては、偏心誤差と厚み誤差とがある。
【０００９】
例えば生産性を高めるために硝材の射出成形において多数個取りの金型構造を採用した場合、個々の部品加工精度等が累積される。このため、対物レンズの歩留まりを確保しながら生産を行う際の限界値としては、偏心誤差の許容範囲を表す偏心ばらつきが±２．５［μｍ］程度、厚み誤差の許容範囲を表す厚みばらつきが±１．０［μｍ］程度となる。
【００１０】
また、高精度に組み上げられた金型により対物レンズを実際に作成し、当該対物レンズにおける収差のばらつきから逆算したところ、見積もられる偏心ばらつき及び厚みばらつきの値は、やはり偏心ばらつきが±２．５［μｍ］程度、厚みばらつきが±１．０［μｍ］程度であった。
【００１１】
これらの各種ばらつきは、硝材を射出成形する射出成型機に限らず、射出圧縮成形機、圧縮成形機及びガラス成形機等においても同程度のばらつきを見積もる必要がある。
【００１２】
この製造ばらつきを考慮すると、対物レンズは、偏心誤差及び厚み誤差がそれぞれ製造時に許容される範囲内でばらついたときであっても、所望の光学特性を発揮できるよう設計されていれば良いことになる。すなわち対物レンズは、このような設計ができれば、製造時における不良品の発生を抑えることができ、いわゆる歩留まりを高めることができる。
【００１３】
ここで対物レンズについて光源側レンズ面とディスク側レンズ面との偏心誤差が１［μｍ］の時に生じる波面収差量を偏心感度と呼び、厚み誤差が＋１［μｍ］の時、すなわち対物レンズの光軸上におけるレンズ厚みが所定厚みよりも＋１［μｍ］厚い時に生じる波面収差量を厚み感度と呼ぶ。また偏心誤差が１［μm］の時に生じるｋ次（ｋは３以上の奇数）のコマ収差量をｋ次の偏心感度ＤＣｍｋと呼び、厚み誤差が１［μm］の時に生じるｋ次（ｋは３以上の奇数）の球面収差量をｋ次の厚み感度ＴＳＡｋと呼ぶ。すると、偏心感度は各次における偏心感度の二乗和の平方根で表され、厚み感度は各次における厚み感度の二乗和の平方根で表される。ただし波面収差の符号は、収束球面波に対し進んでいる場合を正とする。
【００１４】
製造時の精度ばらつきに起因する収差の歩留まりに着目した技術としては、対物レンズにおける偏心による収差劣化に着目し、レンズ設計において各面形状の微分値と二階微分値に対する制限を設けることで面形状を緩やかにし、偏心感度を緩和させる手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第４１３０９３８号公報（第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、仮に偏心感度及び厚み感度が共にゼロとなるような対物レンズが実現できれば、製造時における精度ばらつきの影響を受けないため、製造歩留まりを高めることができる。しかしながら偏心感度及び厚み感度を共にゼロとする設計解が得られないことは、これまで経験的に知られていた。
【００１７】
例えば図１は従来の対物レンズ８１を示したもので、表１に諸元値を示すように、厚み感度の主要因である３次の厚み感度ＴＳＡ３をゼロとしている。従って偏心誤差がゼロの場合には、厚み誤差が１［μｍ］になったときにも５次以上の高次の球面収差のみが発生するため、波面収差量は０．０１［λｒｍｓ］以下の小さな値に収まっている。
【００１８】
【表１】
2011065734.tif 000003
【００１９】
しかしながらこの対物レンズ８１では、偏心感度の主要因である３次の偏心感度ＤＣｍ３が０．０３２［λｒｍｓ／μｍ］と大きいため、偏心が２．５［μｍ］の場合、厚み誤差が０から＋１［μｍ］までの全領域で波面収差量が全て０．０８［λｒｍｓ］以上となり、マレシャルの基準を満たしていない。
【００２０】
すなわち対物レンズ８１は、偏心ばらつきに対する許容範囲が狭く、製造歩留まりの悪化が避けられない。
【００２１】
また図２は従来の対物レンズ８２を示したもので、表２に諸元値を示すように、偏心感度の主要因である３次の偏心感度ＤＣｍ３をゼロとしている。しかし厚み誤差がゼロの場合でも、偏心誤差が２．５［μｍ］になったとき波面収差量は０．０８［λｒｍｓ］以上の大きな値になっている。これは、３次のコマ収差が０ゼロであっても、５次以上の高次のコマ収差が発生するためである。このようにＢＤ方式の場合、３次のみでなく少なくとも５次の収差の影響を考慮する必要がある。
【００２２】
【表２】
2011065734.tif 000004
【００２３】
またこの対物レンズ８２では、厚み感度の主要因である３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．０１９［λｒｍｓ／μｍ］と大きいため、厚み誤差の増加に伴って波面収差劣化量が明らかに増大している。このため偏心が２．０［μｍ］の場合においても、厚み誤差が＋１［μｍ］となると波面収差量が全て０．０７［λｒｍｓ］以上となり、やはりマレシャルの基準を満たしていない。
【００２４】
すなわち対物レンズ８２は、偏心ばらつき及び厚みばらつきに対する許容範囲が狭く、製造歩留まりの悪化が避けられない。
【００２５】
このように対物レンズについては、偏心感度と厚み感度を同時にゼロにして製造歩留まりを上げるような設計を実現することは極めて難しい。
【００２６】
すなわち偏心感度及び厚み感度は、それぞれが独立した関係ではなく、レンズ設計上両者にある種のトレードオフの関係、例えば厚み感度を小さくすると偏心感度は逆に大きくなってしまうような関係があり、互いに独立には設計できないことが分かる。
【００２７】
しかも、対物レンズにおける偏心感度と厚み感度との間の関係も知られていないため、どのような厚み感度及び偏心感度を選択できるのかも不明であった。ましてや、「実際の対物レンズ製造時における主要なばらつきの要素である厚み及び偏心に着目し、それぞれの実際のばらつきに応じて発生する収差の合計値を最小化するよう厚み感度と偏心感度を選択することにより、製造歩留まりを高める」といった考え方も無かった。
【００２８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、製造時のばらつきの影響を最小化し、収差をはじめとする所望の光学特性を容易に発揮し得る対物レンズ、光ピックアップ及び光情報記録再生装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
かかる課題を解決するため請求項１に係る対物レンズにおいては、少なくとも波長λが４５０［ｎｍ］以下の光束を開口数０．８以上で光情報記録媒体上に収束させる光ピックアップ用の対物レンズであって、所定厚みからの厚み誤差が＋１［μｍ］であるときに生じる３次及び５次の球面収差量である３次及び５次の厚み感度をそれぞれＴＳＡ３及びＴＳＡ５［λｒｍｓ／μｍ］とし、両レンズ面の偏心誤差が１［μｍ］のときに生じる３次及び５次のコマ収差量である３次及び５次の偏心感度をそれぞれＤＣｍ３及びＤＣｍ５［λｒｍｓ／μｍ］として、収差劣化の累積値である波面収差劣化量ＴＯＲが（１）式を満たすようにした。
【００３０】
【数１】
2011065734.tif 000005
【００３１】
この対物レンズでは、波長約４０５［ｎｍ］の光ビームを開口数（ＮＡ）０．８以上で光ディスクの記録層に収束させるＢＤ方式において支配的な球面収差とコマ収差について３次及び５次の成分のみに着目した。
【００３２】
また（１）式は、実際の製造時における厚み誤差のばらつき（厚みばらつき）が１．０［μｍ］前後、偏心誤差のばらつき（偏心ばらつき）が２．５［μｍ］前後であることを鑑み、厚み誤差及び偏心誤差が厚みばらつき及び偏心ばらつきの範囲でそれぞれ最大値となったときであっても、合計の波面収差劣化量がマレシャルの基準値を下回る範囲を定めたものである。
【００３３】
従ってこの対物レンズについては、（１）式を満足するような３次及び５次の厚み感度並びに３次及び５次の偏心感度を実現することにより、集光した光束の波面収差劣化量をマレシャルの基準値以下に抑えつつ、製造歩留まりを格段に高めることができる。
【００３４】
また請求項２に係る対物レンズにおいては、厚み誤差が＋１［μｍ］であるときに生じるｋ次（ｋは３以上の奇数）の球面収差量であるｋ次の厚み感度をＴＳＡｋ［λｒｍｓ／μｍ］とし、偏心誤差が１［μｍ］のときに生じるｋ次（ｋは３以上の奇数）のコマ収差量であるｋ次の偏心感度をＤＣｍｋ［λｒｍｓ／μｍ］としたとき、波面収差劣化量ＴＯＲが以下の（２）式を満たすようにした。
【００３５】
【数２】
2011065734.tif 000006
【００３６】
この対物レンズでは、上述したＢＤ方式において支配的な球面収差とコマ収差について３次以上の各成分に着目した。また（２）式は、（１）式と同様、厚み誤差及び偏心誤差が厚みばらつき及び偏心ばらつきの範囲でそれぞれ最大値となったときであっても、合計の波面収差劣化量がマレシャルの基準値を下回る範囲を定めたものである。
【００３７】
従ってこの対物レンズについては、（２）式を満足するような厚み感度及び偏心感度を実現できれば、製造歩留まりをさらに高め得ることを示している。
【００３８】
さらに請求項３に係る対物レンズにおいては、構成材料の屈折率ｎが１．５≦ｎ≦１．７を満たし、焦点距離ｆが０．９０≦ｆ≦２．２を満たすとき、上記３次の厚み感度ＴＳＡ３が以下の（３）式を満たすようにした。
【００３９】
【数３】
2011065734.tif 000007
【００４０】
光束の波長が４０５［ｎｍ］、光情報記録媒体の保護層厚みが０．０８７５［ｍｍ］というＢＤ方式の条件下で設計した場合、軸上球面収差及び軸外特性が良好な対物レンズでは、上述した屈折率ｎ及び焦点距離ｆの広い範囲において、３次の厚み感度ＴＳＡ３と３次の偏心感度ＤＣｍ３との間に次の（４）式により近似できる線形の関係が成り立つ。
【００４１】
【数４】
2011065734.tif 000008
【００４２】
上述した屈折率ｎ及び焦点距離ｆの範囲であれば、（４）式からのずれは実質無視できる。また３次の厚み感度ＴＳＡ３に対する５次の厚み感度ＴＳＡ５及び５次の偏心感度ＤＣｍ５の関係についても、上述した屈折率ｎ及び焦点距離ｆの範囲内であれば、それぞれ同様に略線形の関係が成り立ち、この関係からのずれについては実質的に無視できる範囲に収まる。
【００４３】
すなわち本発明では、（４）式により、これまで不明であった厚み感度と偏心感度との関係を明確にした。また３次の厚み感度ＴＳＡ３に対する３次の偏心感度ＤＣｍ３、５次の厚み感度ＴＳＡ５及び５次の偏心感度ＤＣｍ５それぞれの線形の関係式を（１）式に代入することにより、上述した（３）式が得られる。すなわち３次の厚み感度ＴＳＡ３を（３）式の範囲とすることにより、製造時のばらつきによる製造歩留まりの悪化を防止することができる。
【００４４】
また本発明の光ピックアップにおいては、少なくとも波長λが４５０［ｎｍ］以下の光束を出射する光源と、光束を開口数０．８以上で光情報記録媒体上に収束させると共に、所定厚みからの厚み誤差が＋１［μｍ］であるときに生じる３次及び５次の球面収差量である３次及び５次の厚み感度をそれぞれＴＳＡ３及びＴＳＡ５［λｒｍｓ／μｍ］とし、両レンズ面の偏心誤差が１［μｍ］のときに生じる３次及び５次のコマ収差量である３次及び５次の偏心感度をそれぞれＤＣｍ３及びＤＣｍ５［λｒｍｓ／μｍ］として、収差劣化の累積値である波面収差劣化量ＴＯＲが（１）式を満たす対物レンズとを設けるようにした。
【００４５】
本発明の光ピックアップに設ける対物レンズは、上述した請求項１に係る対物レンズと同様、（１）式を満足するような３次及び５次の厚み感度並びに３次及び５次の偏心感度を実現することにより、製造歩留まりを格段に高めることができる。これにより本発明の光ピックアップでは、光情報記録媒体に集光する光束の波面収差劣化量をマレシャルの基準値以下に容易に抑えることができる。
【００４６】
さらに本発明の光情報記録再生装置においては、少なくとも波長λが４５０［ｎｍ］以下の光束を出射する光源と、光束を開口数０．８以上で光情報記録媒体上に収束させると共に、所定厚みからの厚み誤差が＋１［μｍ］であるときに生じる３次及び５次の球面収差量である３次及び５次の厚み感度をそれぞれＴＳＡ３及びＴＳＡ５［λｒｍｓ／μｍ］とし、両レンズ面の偏心誤差が１［μｍ］のときに生じる３次及び５次のコマ収差量である３次及び５次の偏心感度をそれぞれＤＣｍ３及びＤＣｍ５［λｒｍｓ／μｍ］として、収差劣化の累積値である波面収差劣化量ＴＯＲが以下の（７）式を満たす対物レンズと、対物レンズの焦点を上記光記録媒体上の所望箇所に合わせるよう上記対物レンズを位置制御する位置制御部とを設けるようにした。
【００４７】
本発明の光情報記録再生装置に設ける対物レンズは、上述した請求項１に係る対物レンズと同様、（１）式を満足するような３次及び５次の厚み感度並びに３次及び５次の偏心感度を実現することにより、製造歩留まりを格段に高めることができる。これにより本発明の光情報記録再生装置では、光情報記録媒体に集光する光束の波面収差劣化量をマレシャルの基準値以下に容易に抑えることができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、（１）式を満足するような３次及び５次の厚み感度並びに３次及び５次の偏心感度を実現することにより、製造ばらつきによる波面収差劣化量をマレシャルの基準値以下に抑えて、対物レンズの製造歩留まりを格段に高めることができる。かくして本発明は、製造時のばらつきの影響を最小化し、収差をはじめとする所望の光学特性を容易に発揮し得る対物レンズ、光ピックアップ及び光情報記録再生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の対物レンズの構成及び特性（１）を示す略線図である。
【図２】従来の対物レンズの構成及び特性（２）を示す略線図である。
【図３】光ディスク装置の全体構成を示す略線図である。
【図４】光ピックアップの構成を示す略線図である。
【図５】対物レンズの構成及び縦収差図を示す略線図である。
【図６】厚み誤差と波面収差量との関係を示す略線図である。
【図７】偏心誤差と波面収差量との関係を示す略線図である。
【図８】３次の厚み感度を変化させた対物レンズの設計例及びその縦収差図を示す略線図である。
【図９】３次の厚み感度と３次の偏心感度との関係を示す略線図である。
【図１０】３次の厚み感度と５次の偏心感度との関係を示す略線図である。
【図１１】３次の厚み感度と５次の厚み感度との関係を示す略線図である。
【図１２】３次の厚み感度と波面収差劣化量との関係を示す略線図である。
【図１３】条件値を変化させたときの３次の厚み感度と３次の偏心感度との関係を示す略線図である。
【図１４】公差条件を相違させたときの３次の厚み感度と波面劣化収差量との関係を示す略線図である。
【図１５】第１数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図１６】第２数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図１７】第３数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図１８】第４数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図１９】第５数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図２０】第６数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図２１】第７数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図２２】第８数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図２３】第９数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図２４】第１０数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図２５】第１１数値実施例による対物レンズの構成及び特性を示す略線図である。
【図２６】コリメータレンズを移動させるときの３次の厚み感度と波面収差劣化量との関係を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．対物レンズの設計
３．数値実施例
４．動作及び効果
５．他の実施の形態
【００５１】
＜１．実施の形態＞
［１−１．光ディスク装置の構成］
図３に示すように、光ディスク装置１は、光情報記録媒体として、例えばＢＤ方式の光ディスク１００に情報を記録し、また当該光ディスク１００から情報を再生するようになされている。この光ディスク１００は、螺旋状のトラックが形成された記録層が設けられている。
【００５２】
光ディスク装置１は、制御部２により全体を統括制御するようになされている。制御部２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心に構成されており、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）から各種プログラムを読み出し、これらを図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）に展開する。これにより制御部２は、情報記録処理及び情報再生処理等の各種処理を実行するようになされている。
【００５３】
例えば制御部２は、光ディスク１００に情報を記録する場合、図示しない外部機器等から情報記録命令、記録情報及び記録アドレス情報を受け付け、記録アドレス情報及び駆動命令を駆動制御部３へ供給すると共に、記録情報を信号処理部４へ供給する。因みに記録アドレス情報は、記録情報を記録すべきアドレスを示す情報である。
【００５４】
駆動制御部３は、駆動命令に従い、スピンドルモータ５を駆動制御することにより、ターンテーブル５Ｔに装着された光ディスク１００を所定の回転速度で回転させる。また駆動制御部３は、スレッドモータ６を駆動制御することにより、光ピックアップ７を移動軸Ｇに沿って光ディスク１００の半径方向（すなわち内周方向又は外周方向）における記録アドレス情報に対応した位置へ移動させる。
【００５５】
信号処理部４は、供給された記録情報に対して所定の符号化処理や変調処理等の各種信号処理を施すことにより記録信号を生成し、これを光ピックアップ７へ供給する。
【００５６】
光ピックアップ７は、後述するフォーカス制御及びトラッキング制御を行うことにより、光ディスク１００の記録層に光ビームＬの焦点Ｆを合わせる。これと共に光ピックアップ７は、信号処理部４からの記録信号に応じて光ビームＬの光強度を調整することにより、光ディスク１００の記録層に情報を記録するようになされている。
【００５７】
また制御部２は、光ディスク１００から情報を再生する場合、例えば外部機器（図示せず）から情報再生命令等を受け付けると、駆動制御部３に対して駆動命令を供給すると共に、再生処理命令を信号処理部４へ供給する。
【００５８】
駆動制御部３は、情報を記録する場合と同様、光ディスク１００を所定の回転速度で回転させ、光ピックアップ７を情報再生命令に対応した位置へ移動させる。
【００５９】
光ピックアップ７は、後述するフォーカス制御及びトラッキング制御を行うことにより、光ディスク１００の記録層に当該光ビームＬの焦点Ｆを合わせると共に、光ビームＬの光強度を再生用に調整する。
【００６０】
光ビームＬは、記録層により反射され反射光ビームＬＲとなる。光ピックアップ７は、この反射光ビームＬＲを検出し、その光量に応じた受光信号を信号処理部４へ供給する。
【００６１】
信号処理部４は、供給された受光信号に対して所定の復調処理や復号化処理等の各種信号処理を施すことにより再生情報を生成し、この再生情報を制御部２へ供給する。制御部２は、この再生情報を外部機器（図示せず）へ送出するようになされている。
【００６２】
このように光ディスク装置１は、制御部２によって光ピックアップ７を制御することにより、光ディスク１００に情報を記録し、また当該光ディスク１００から情報を再生するようになされている。
【００６３】
［１−２．光ピックアップの構成］
次に、光ピックアップ７の構成について説明する。光ピックアップ７は、図４に示すように、複数の光学部品により構成されている。
【００６４】
レーザダイオード１１は、制御部２及び信号処理部４（図３）の制御に基づき波長約４０５［ｎｍ］でなる光ビームＬを出射し、偏光ビームスプリッタ１２に入射させる。因みにレーザダイオード１１は、光ビームＬがＳ偏光となるよう取付角度等が調整されている。
【００６５】
偏光ビームスプリッタ１２は、偏光面１２Ｓにより光ビームの偏光方向に応じた割合で当該光ビームを反射又は透過させるようになされている。実際上偏光ビームスプリッタ１２は、入射された光ビームＬのうちＳ偏光の成分、すなわちほぼ全てを反射させ、１／４波長板１３へ入射させる。
【００６６】
１／４波長板１３は、光ビームを直線偏光と円偏光との間で相互変換させるようになされており、Ｐ偏光でなる光ビームＬを例えば左円偏光に変換し、コリメータレンズ１４へ入射させる。コリメータレンズ１４は、光ビームＬを発散光から平行光に変換し、対物レンズ８へ入射させる。
【００６７】
対物レンズ８は、所定の硝材（樹脂材料やガラス材料等）が金型等によって成形されることにより製造されている。また対物レンズ８は、図５に示すように、レーザダイオード１１からの光ビームＬが入射される光源側レンズ面８Ａと、光ディスク１００に対向し当該光ビームＬを出射するディスク側レンズ面８Ｂとを有している。
【００６８】
因みに図５では、光ディスク１００におけるカバー層、すなわち光ディスク１００の表面から記録層までの部分に相当する光学部品として、当該カバー層と光学的に等価な等価カバー材ＣＶを用いて光路を表している。
【００６９】
さらに対物レンズ８（図４）は、駆動制御部３の制御に基づき、アクチュエータ１５によりフォーカス方向及びトラッキング方向へ移動されるように、すなわちフォーカス制御及びトラッキング制御されるようになされている。
【００７０】
因みにフォーカス方向とは、光ディスク１００に対し近接又は離隔する方向（すなわち図５の上下方向）を表し、トラッキング方向とは光ディスク１００の内周側又は外周側へ向かう方向（すなわち図５の左右方向）を表す。
【００７１】
対物レンズ８は、光ビームＬを集光し、焦点Ｆを光ディスク１００の記録層に合わせる。このとき光ディスク１００の記録層では、光ビームＬが反射され、反射光ビームＬＲとなる。因みに反射光ビームＬＲは、反射時に円偏光の旋回方向が反転されるため、右円偏光となる。
【００７２】
反射光ビームＬＲは、対物レンズ８により発散光から平行光に変換され、コリメータレンズ１４により収束光に変換されて、１／４波長板１３によりＰ偏光（直線偏光）に変換して、偏光ビームスプリッタ１２に入射させる。
【００７３】
偏光ビームスプリッタ１２は、Ｐ偏光でなる反射光ビームＬＲを偏光面１２Ｓにより透過してフォトディテクタ１６へ照射する。
【００７４】
フォトディテクタ１６は、照射された反射光ビームＬＲを複数の受光領域により受光し、それぞれの受光量に応じた受光信号を生成して信号処理部４へ供給する。
【００７５】
信号処理部４は、受光信号に基づいた所定の演算処理を行うことにより、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び再生ＲＦ信号をそれぞれ生成するようになされている。
【００７６】
このように光ピックアップ７は、光ディスク１００の記録層に光ビームＬを照射すると共に、反射光ビームＬＲを受光するようになされている。
【００７７】
＜２．対物レンズの設計＞
［２−１．対物レンズの製造］
ところで対物レンズ８は、通常、所定の対物レンズ製造装置により、金型を用いて製造されるようになされている。
【００７８】
対物レンズ８は、対物レンズ製造装置における金型の加工精度や位置決め精度等の問題により、光源側面８Ａ及びディスク側面８Ｂ（図５）の中心軸同士の誤差である偏心誤差ＤＥＲと、光源側面８Ａ及びディスク側面８Ｂの間隔の誤差である厚み誤差ＴＥＲが生じ得る。
【００７９】
対物レンズの製造において、例えば硝材として樹脂（プラスチック）を用い、いわゆる多数個取りの金型構造により射出成形する場合、個々の部品加工精度等が累積するため、成形した対物レンズのばらつきが比較的大きくなる。このため一般的な限界としては、偏心ばらつきが２．５［μm］程度、厚みばらつきが１．０［μm］程度となる。
【００８０】
すなわち対物レンズ８は、偏心誤差ＤＥＲが最大で約２．５［μｍ］となり、厚み誤差ＴＥＲが最大で約１．０［μｍ］となる製造ばらつきを生じる可能性がある。
【００８１】
因みにこの製造ばらつきは、対物レンズにおける硝材の種類や、射出成型又は圧縮成型といった製造方法によらず、偏心誤差として２．５［μｍ］程度、厚み誤差として１．０［μｍ］程度を見込んでおく必要がある。
【００８２】
［２−２．対物レンズの設計］
本発明では、対物レンズ８の波面収差に関し、球面収差及びコマ収差に着目した。因みにレンズの波面収差は、一般に３次以上の奇数次の合成としてそれぞれ表すことができる。
【００８３】
［２−２−１．厚み誤差及び偏心誤差と波面収差量との関係］
まず、厚み誤差ＴＥＲ及び偏心誤差ＤＥＲをそれぞれ変化させたときの波面収差量について説明する。
【００８４】
図６は、一例としてある対物レンズ８の厚み誤差ＴＥＲ［μｍ］を変化させたときの波面収差量［λｒｍｓ］を示したものであり、全次数の収差を合計した総収差特性ＱＴＯＲ、３次球面収差特性ＱＳＡ３及び５次球面収差特性ＱＳＡ５を表している。
【００８５】
この図６において、３次球面収差特性ＱＳＡ３は、厚み誤差ＴＥＲが値「０」の時に波面収差の値が「０」となっており（すなわち原点を通り）、また全体として正の傾きを有する直線状になっている。以下、このときの傾き、すなわち＋１［μｍ］の厚み誤差ＴＥＲあたりの波面収差量を３次の厚み感度ＴＳＡ３［λｒｍｓ／μｍ］と呼ぶ。
【００８６】
５次球面収差特性ＱＳＡ５は、３次球面収差特性ＱＳＡ３と同様、厚み誤差ＴＥＲが値「０」の時に波面収差の値が「０」となっており、全体として傾きが負の直線状となり、且つ傾きの大きさも比較的小さくなっている。以下、このときの傾き、すなわち＋１［μｍ］の厚み誤差ＴＥＲあたりの波面収差量を５次の厚み感度ＴＳＡ５［λｒｍｓ／μｍ］と呼ぶ。
【００８７】
一般に、総収差は厚み誤差によって生じる３次以上の球面収差の２乗和平方となる。このため総収差特性ＱＴＯＲは、全体として折れ線状になっており、図６に示した例では厚み誤差ＴＥＲが正の領域では３次の球面収差特性ＱＳＡ３よりも若干大きな値となっている。また総収差特性ＱＴＯＲは、厚み誤差ＴＥＲが負の領域では、当該厚み誤差ＴＥＲが正の領域における総収差特性ＱＴＯＲを、厚み誤差ＴＥＲをゼロとする軸に関して反転させたような特性となっている。すなわち総収差特性ＱＴＯＲでは、厚み誤差ＴＥＲが値「０」から遠ざかるにつれて、当該厚み誤差ＴＥＲの大きさと比例するように波面収差量が大きくなっている。
【００８８】
なお図６は３次の厚み感度ＴＳＡ３が正の値となる例について示したが、例えば３次の厚み感度ＴＳＡ３が負の値であれば、３次球面収差特性ＱＳＡ３が負の傾きを有する直線状となる。
【００８９】
このように３次球面収差特性ＱＳＡ３や５次球面収差特性ＱＳＡ５等は、厚み誤差ＴＥＲに対し線形の関係にある。このため図６に示した総収差特性ＱＴＯＲは、複雑な計算を経なくとも、それぞれの傾きである３次の厚み感度ＴＳＡ３や５次の厚み感度ＴＳＡ５等により表すことができる。
【００９０】
図７は、一例としてある対物レンズ８の偏心誤差ＤＥＲを変化させたときの波面収差［λｒｍｓ］を示したものであり、全次数の収差を合計した総収差特性ＱＴＯＲ、３次コマ収差特性ＱＣｍ３及び５次コマ収差特性ＱＣｍ５を表している。
【００９１】
この図７において、３次コマ収差特性ＱＣｍ３は、３次球面収差特性ＱＳＡ３（図６）と同様、偏心誤差ＤＥＲが値「０」の時に波面収差の値が「０」となっており、全体として正の傾きを有する直線状になっている。以下、このときの傾き、すなわち１［μｍ］の偏心誤差ＤＥＲあたりの波面収差量を３次の偏心感度ＤＣｍ３［λｒｍｓ／μｍ］と呼ぶ。
【００９２】
５次コマ収差特性ＱＣｍ５は、３次コマ収差特性ＱＣｍ３と同様、偏心誤差ＤＥＲが値「０」の時に波面収差の値が「０」となっており、全体としてほぼ直線状になっているものの、その傾きがほぼ「０」となっている。以下、このときの傾き、すなわち１［μｍ］の偏心誤差ＤＥＲあたりの波面収差量を５次の偏心感度ＤＣｍ５［λｒｍｓ／μｍ］と呼ぶ。
【００９３】
総収差特性ＱＴＯＲは、図６の場合と同様、全体として折れ線状になっており、図７に示した例では偏心誤差ＤＥＲが正の領域では３次のコマ収差特性ＱＣｍ３とほぼ同等の値となっている。また総収差特性ＱＴＯＲは、偏心誤差ＤＥＲが負の領域では、当該偏心誤差ＤＥＲが正の領域における総収差特性ＱＴＯＲを、偏心誤差ＤＥＲをゼロとする軸に関して反転させたような特性となっている。すなわち総収差特性ＱＴＯＲでは、偏心誤差ＤＥＲが値「０」から遠ざかるにつれて、当該偏心誤差ＤＥＲの大きさと比例するように波面収差が大きくなっている。
【００９４】
因みに図には示していないが、７次以上の球面収差特性及びコマ収差特性も、それぞれ原点を通る直線状となる。
【００９５】
すなわち３次コマ収差特性ＱＣｍ３や５次コマ収差特性ＱＣｍ５等は、偏心誤差ＤＥＲに対し線形の関係にある。このため図７に示した総収差特性ＱＴＯＲは、複雑な計算を経なくとも、それぞれの傾きである３次の偏心感度ＤＣｍ３や５次の偏心感度ＤＣｍ５等により表すことができる。
【００９６】
このように対物レンズ８については、厚み誤差ＴＥＲと各次数の球面収差との間にそれぞれ比例関係があり、また偏心誤差ＤＥＲと各次数のコマ収差との間にそれぞれ比例関係があることが判明した。
【００９７】
［２−２−２．３次の厚み感度と他の収差感度との関係］
次に、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、３次の厚み感度ＴＳＡ３を様々に変化させるような対物レンズ３１〜３４を設計した。
【００９８】
対物レンズ３１〜３４における各面の形状を、光軸からの距離Ｒとなる点の光軸上での接平面からの距離ＡＳＰ（Ｒ）として表すと、この距離ＡＳＰ（Ｒ）は次の（５）式のように表され、そのときの諸元値は表３のようになった。
【００９９】
【数５】
2011065734.tif 000009
【０１００】
【表３】
2011065734.tif 000010
【０１０１】
因みに設計条件としては、焦点距離ｆを１．４１［ｍｍ］、光ビームＬの波長λを４０５［ｎｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５２、対物レンズの厚さｄを１．８０［ｍｍ］とし、さらに光ディスク１００におけるカバー層の厚さを０．０８７５［ｍｍ］として、軸上特性及び軸外特性が共に良好に補正されるようにした。
【０１０２】
この対物レンズ３１〜３４について、３次の厚み感度ＴＳＡ３と３次の偏心感度ＤＣｍ３との関係をプロットしたところ、それぞれ図９の算出点Ｐ３１〜Ｐ３４のようになった。図中、各算出点を白丸で示している。これは、高ＮＡ領域においてレンズ全系でのアプラナートをほぼ保ったまま変形を加え、それぞれの面の外周部において光線に作用する屈折力の配分を変化させていることに相当する。
【０１０３】
さらに、同様の設計条件の下で３次の厚み感度ＴＳＡ３を更に様々に変化させるような対物レンズを複数設計し、それぞれの３次の厚み感度ＴＳＡ３と３次の偏心感度ＤＣｍ３との関係をプロットしたところ、それぞれ図９の各算出点のようになった。
【０１０４】
図９の各算出点から、３次の厚み感度ＴＳＡ３と３次の偏心感度ＤＣｍ３との関係は、当該３次の厚み感度ＴＳＡ３に応じてほぼ直線状に変化することがわかる。以下、この直線を特性曲線ＱＣ３と呼ぶ。すなわち、３次の厚み感度ＴＳＡ３と３次の偏心感度ＤＣｍ３との関係は、係数ＡＤＣｍ３及びＢＤＣｍ３を用いて次の（６）式のように表すことができる。
【０１０５】
【数６】
2011065734.tif 000011
【０１０６】
また、設計した各対物レンズについて、３次の厚み感度ＴＳＡ３と５次の偏心感度ＤＣｍ５との関係についても同様にプロットしたところ、それぞれ図１０の各算出点のようになった。
【０１０７】
図１０の各算出点から、３次の厚み感度ＴＳＡ３と５次の偏心感度ＤＣｍ５との関係は、３次の偏心感度ＤＣｍ３の場合（図９）と同様、３次の厚み感度ＴＳＡ３に応じてほぼ直線状に変化することがわかる。すなわち、３次の厚み感度ＴＳＡ３と５次の偏心感度ＤＣｍ５との関係は、係数ＡＤＣｍ５及びＢＤＣｍ５を用いて次の（７）式のように表すことができる。
【０１０８】
【数７】
2011065734.tif 000012
【０１０９】
さらに、設計した各対物レンズについて、３次の厚み感度ＴＳＡ３と５次の厚み感度ＴＳＡ５との関係についても同様にプロットしたところ、それぞれ図１１の各算出点のようになった。
【０１１０】
図１１の各算出点から、３次の厚み感度ＴＳＡ３と５次の厚み感度ＴＳＡ５との関係は、３次の偏心感度ＤＣｍ３の場合（図９）と同様、３次の厚み感度ＴＳＡ３に応じてほぼ直線状に変化することがわかる。すなわち、３次の厚み感度ＴＳＡ３と５次の厚み感度ＴＳＡ５との関係は、係数ＡＴＳＡ５及びＢＴＳＡ５を用いて次の（８）式のように表すことができる。
【０１１１】
【数８】
2011065734.tif 000013
【０１１２】
ここで（６）〜（８）式における３次の厚み感度ＴＳＡ３以外の変数を便宜的に変数ｚ（具体的には５次の厚み感度ＴＳＡ５、３次の偏心感度ＤＣｍ３又は５次の偏心感度ＤＣｍ５）とし、各係数Ａｚ及びＢｚをそれぞれ具体的に算出したところ、表４に示すような各値が得られた。
【０１１３】
【表４】
2011065734.tif 000014
【０１１４】
因みに表４には、３次の厚み感度ＴＳＡ３及び７次の厚み感度ＴＳＡ７の関係、並びに３次の厚み感度ＴＳＡ３及び９次の厚み感度ＴＳＡ９の関係を表す各係数Ａ及びＢについても表している。さらに表４には、３次の厚み感度ＴＳＡ３及び７次の偏心感度ＤＣｍ７の関係、並びに３次の厚み感度ＴＳＡ３及び９次の偏心感度ＤＣｍ９の関係を表す各係数Ａ及びＢについても表している。
【０１１５】
以下では、表記の都合上、ｋ次の厚み感度をＴＳＡｋと表し、ｋ次の偏心感度をＤＣｍｋとも表すものとする。因みに変数ｋは３以上の奇数である。
【０１１６】
このように対物レンズについては、３次の偏心感度ＤＣｍ３、５次の偏心感度ＤＣｍ５及び５次の厚み感度ＴＳＡ５と３次の厚み感度ＴＳＡ３との間に、それぞれ（６）〜（８）式のような１次関数として表される線形な関係があることが判明した。
【０１１７】
［２−２−３．波面劣化収差量の算出］
ところで、ｋ次の厚み感度ＴＳＡｋ及びｋ次の偏心感度ＤＣｍｋは、それぞれ製造ばらつきに対する収差の劣化感度である。このため、上述した偏心ばらつきである２．５［μｍ］及び厚みばらつきである１．０［μｍ］を用いると、各次数における収差劣化の累積（以下これを波面劣化収差量と呼ぶ）ＴＯＲは、次の（９）式のように表すことができる。
【０１１８】
【数９】
2011065734.tif 000015
【０１１９】
（９）式において、偏心感度ＤＣｍｋの項における係数となっている２．５２は、偏心ばらつきの値を２乗したものである。また厚み感度ＴＳＡｋの項には明示的な係数がなく、「１」が係数となっているが、これは厚みばらつきの値を２乗したものである。
【０１２０】
この（９）式では、７次以上の厚み感度ＴＳＡ及び偏心感度ＤＣｍによる影響が比較的小さいと考えられる。そこで、（９）式から７次以上の厚み感度ＴＳＡ及び偏心感度ＤＣｍを省略すると、次の（１０）式のように表すことができる。
【０１２１】
【数１０】
2011065734.tif 000016
【０１２２】
ここで、（１０）式に（６）〜（８）式を代入すると、波面劣化収差量ＴＯＲは、３次の厚み感度ＴＳＡ３のみを変数とする関数となる。そこで、３次の厚み感度ＴＳＡ３と波面劣化収差量ＴＯＲとの関係をグラフ化したところ、図１２のような特性曲線ＱＴＯＲが得られた。
【０１２３】
一方、収差量の上限値として一般にマレシャルの基準値、すなわち次に示す（１１）式が知られている。
【０１２４】
【数１１】
2011065734.tif 000017
【０１２５】
さらに（１０）式及び及び（１１）式を組み合わせることにより、次の（１２）式が得られる。
【０１２６】
【数１２】
2011065734.tif 000018
【０１２７】
すなわち、製造時における偏心ばらつきが２．５［μm］、厚みばらつきが１．０［μm］のときに、その範囲内で対物レンズ８が所望の光学的特性を満たすためには、この（１２）式が満たされていれば良い。
【０１２８】
また図１２の特性曲線ＱＴＯＲから、マレシャルの基準による（１１）式を満たす３次の厚み感度ＴＳＡ３は、次に示す（１３）式の範囲となる。
【０１２９】
【数１３】
2011065734.tif 000019
【０１３０】
すなわち対物レンズ８は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が（１３）式を満たすよう設計されれば、偏心ばらつき及び厚みばらつきの範囲内で偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲがそれぞれ変動しても、発生する波面収差量を小さく抑えることができる。
【０１３１】
これを換言すれば、このように設計された対物レンズ８は、製造される際、所望の光学特性を発揮し得ない不良品の発生確率を極めて低く抑えること、いわゆる製造歩留まりを高めることが可能となる。
【０１３２】
次に、マレシャルの基準における収差量の上限値を９５％程度に低減することを検討する。この場合３次の厚み感度ＴＳＡ３は、図１２の特性曲線ＱＴＯＲから、次に示す（１４）式の範囲となる。
【０１３３】
【数１４】
2011065734.tif 000020
【０１３４】
このとき対物レンズ８は、（１３）式の範囲を条件とした場合よりも、所望の光学特性を満たし得るような偏心ばらつき及び厚みばらつきの範囲を拡大することになる。すなわち対物レンズ８は、製造される際、偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲが偏心ばらつきである２．５［μｍ］及び厚みばらつきである１．０［μｍ］を多少超えたとしても所望の光学特性を発揮できる可能性が高まり、不良品の発生確率をさらに低く抑えることができる。
【０１３５】
今度は、マレシャルの基準における収差量の上限値をさらに低減することを検討する。図１２の特性曲線ＱＴＯＲから、例えば３次の厚み感度ＴＳＡ３を次に示す（１５）式の範囲に制限することが考えられる。
【０１３６】
【数１５】
2011065734.tif 000021
【０１３７】
このとき対物レンズ８は、（１３）式又は（１４）式の範囲を条件とした場合よりも、所望の光学特性を満たし得るような偏心ばらつき及び厚みばらつきの範囲をさらに拡大することになる。すなわち対物レンズ８は、製造される際、偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲが偏心ばらつきである２．５［μｍ］及び厚みばらつきである１．０［μｍ］を多少超えたとしても所望の光学特性を発揮できる可能性が高まり、不良品の発生確率を格段に低く抑えることができる。
【０１３８】
因みに対物レンズ８は、３次の厚み感度ＴＳＡ３の値が小さくなるに連れて、ディスク側レンズ面８Ｂと光ディスク１００との距離であるワーキングを長くすることができる。これと同様に対物レンズ８は、３次の厚み感度ＴＳＡ３の値が小さくなるに連れて、光源側レンズ面８Ａのサグ量及び最大傾斜角を小さくすることができるという副次的効果がある。
【０１３９】
このように対物レンズ８については、３次の厚み感度ＴＳＡ３の値が（１３）式を満たすよう設計することにより、偏心ばらつき及び厚みばらつきの範囲内であれば波面収差劣化量ＴＯＲがマレシャルの基準値以下となるため、製造時における不良品の発生率を確実に低減させることができる。
【０１４０】
さらに対物レンズ８については、３次の厚み感度ＴＳＡ３の値が（１４）式又は（１５）式を満たすよう設計することにより、偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲの許容範囲を拡大することができるので、製造時における不良品の発生率を格段に低減させることができる。
【０１４１】
［２−２−４．設計条件の変化］
次に、焦点距離ｆ、硝材の屈折率ｎ及びレンズの厚さｄを次の（１６）〜（１８）式に示す範囲で変化させながら、軸上特性及び軸外特性が良好な様々な対物レンズを設計した。ただし光ビームＬの波長λは４０５［ｎｍ］に固定し、光ディスク１００におけるカバー層の厚さは０．０８７５［ｍｍ］に固定した。
【０１４２】
【数１６】
2011065734.tif 000022
【数１７】
2011065734.tif 000023
【数１８】
2011065734.tif 000024
【０１４３】
これらの対物レンズについて３次の厚み感度ＴＳＡ３と３次の偏心感度ＤＣｍ３との関係をそれぞれプロットしたところ、各算出点が図１３のように分布した。因みに図１３は、図９と同様に３次の厚み感度ＴＳＡ３と３次の偏心感度ＤＣｍ３との関係を表すため、図９と対応させるべく、特性曲線ＱＣ３を重ねて表示している。
【０１４４】
ここで特性曲線ＱＣ３からのオフセット量（すなわち３次の偏心感度ＤＣｍ３軸方向の変動幅）をＹと定義すると、各算出点は、図中破線で示すように、オフセット量Ｙを−０．００４＜Ｙ＜０．００３とするような非常に狭い範囲に収まっていることがわかる。
【０１４５】
すなわち上述した（６）式は、焦点距離ｆ、硝材の屈折率ｎ及び対物レンズの厚さｄをそれぞれ一定の条件とし、３次の偏心感度ＤＣｍ３と３次の厚み感度ＴＳＡ３との関係として求めた。しかしながら（６）式は、焦点距離ｆを０．９〜２．２［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５０〜１．７０、対物レンズの厚さｄを１．００〜２．９０［ｍｍ］とする広い範囲においても同様に成立し、その線形の関係からのずれが実質無視できる範囲に収まっていることが分かった。
【０１４６】
また詳細については省略するが、５次の偏心感度ＤＣｍ５と３次の厚み感度ＴＳＡ３との関係として求めた（７）式についても、焦点距離ｆ、屈折率ｎ及び対物レンズの厚さｄがそれぞれ（１６）式〜（１８）式の範囲であっても十分な精度を持って成立していることが分かった。これと同様に、５次の厚み感度ＴＳＡ５と３次の厚み感度ＴＳＡ３との関係として求めた（８）式についても、焦点距離ｆ、屈折率ｎ及び対物レンズの厚さｄがそれぞれ（１６）式〜（１８）式の範囲であっても十分な精度を持って成立していることが分かった。さらに、７次以上の各収差及び各感度についても同様であった。
【０１４７】
このことは、対物レンズについて、（１６）〜（１８）の条件を満たし、且つ（１３）式、（１４）式又は（１５）式のいずれかの条件を満たしていれば、偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲが偏心ばらつき及び厚みばらつきの範囲内でそれぞれ変動したとしても、発生する波面収差量を比較的小さく抑え得ることを意味している。
【０１４８】
また屈折率ｎについては、（１７）式の条件をさらに制限し、次に示す（１９）式の範囲として、プラスチックの硝材を選択しても良い。この場合、オフセット量Ｙの範囲をさらに狭めることとなり、各算出点が特性曲線ＱＣ３に近づくため、偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲの変動に対する波面収差量を（１７）式の場合よりも抑えることが可能となる。
【０１４９】
【数１９】
2011065734.tif 000025
【０１５０】
さらに対物レンズ８については、アッベ数νｄが次の（２０）式の範囲に収まる材料で構成することにより、波長変化により発生する球面収差を小さく抑えることができる。これにより対物レンズ８は、特に光ディスク１００に情報を記録する場合などに、レーザダイオード１１（図４）の温度変化等により光ビームＬの波長が変動したとしても、安定した光学特性を発揮することができる。
【０１５１】
【数２０】
2011065734.tif 000026
【０１５２】
また、一般に屈折率ｎ、焦点距離ｆ［ｍｍ］、光源側レンズ面の近軸半径ｒ１［ｍｍ］を用いたフラウンホーフェル条件式として、次に示す（２１）式が知られている。
【０１５３】
【数２１】
2011065734.tif 000027
【０１５４】
対物レンズ８は、この（２１）式を満たすよう設計された場合、光束の軸外入射により発生するコマ収差を極めて小さく抑えることができる。このとき対物レンズ８は、光ピックアップ７の組立誤差等により、入射される光ビームＬの光軸に対し対物レンズ８の光軸が傾いた場合（いわゆる光束が倒れた場合）にも、波面収差量を小さく抑えることができる。
【０１５５】
さらに、偏心ばらつき及び厚みばらつきがそれぞれ異なる場合についても検討した。具体的には、次の表５に示すように、（偏心ばらつき［μｍ］、厚みばらつき［μｍ］）の組み合わせとして、公差条件ＣＴ１（１．０、１．０）、ＣＴ２（２．０、１．０）、ＣＴ３（３．０、１．０）、ＣＴ４（１．０、２．０）及びＣＴ５（１．０、３．０）とした。
【０１５６】
【表５】
2011065734.tif 000028
【０１５７】
この公差条件ＣＴ１〜ＣＴ５を用い、３次の厚み感度ＴＳＡ３の関数として波面劣化収差量ＴＯＲを算出したところ、図１４に示すような特性曲線ＱＣＴ１〜ＱＣＴ５が得られた。なお図１４には、比較用に、公差条件ＣＴ０として偏心ばらつきを２．５［μｍ］、厚みばらつきを１．０［μｍ］とした場合、すなわち図１２の場合と同等の特性曲線ＱＴＯＲも示している。
【０１５８】
この特性曲線ＱＣＴ１〜ＱＣＴ５について、閾値をマレシャルの基準値（０．０７［λｒｍｓ］）から適宜変化させながら、波面劣化収差量ＴＯＲが比較的小さくなるような３次の厚み感度ＴＳＡ３の範囲を探索した。その結果、表５に示したような３次の厚み感度ＴＳＡ３の上限値及び下限値がそれぞれ得られた。
【０１５９】
偏心ばらつき及び厚みばらつきが異なる場合、波面劣化収差量ＴＯＲの特性曲線も変化するため、マレシャルの基準値を満たすような３次の厚み感度ＴＳＡ３の範囲も適宜変化する。このとき、さらに波面劣化収差量ＴＯＲの許容範囲を変化させることにより、３次の厚み感度ＴＳＡ３の範囲もさらに変化することになる。
【０１６０】
これを換言すれば、対物レンズについては、対物レンズ製造装置における偏心ばらつき及び厚みばらつきに応じて、３次の厚み感度ＴＳＡ３が所定の上限値及び下限値の範囲内に収まるよう設計すれば、その波面劣化収差量ＴＯＲを所望の閾値以下に抑えることが可能となる。
【０１６１】
このように対物レンズ８については、偏心ばらつき及び厚みばらつきに応じて３次の厚み感度ＴＳＡ３の取り得る範囲を適宜定めることにより、波面収差劣化量ＴＯＲを所望の閾値以下に抑えることができ、製造時における不良品の発生率を格段に低減させることができる。
【０１６２】
＜３．数値実施例＞
以下では、上述した（１２）式を満たすよう焦点距離ｆ、硝材の屈折率ｎ及び対物レンズの厚さｄの条件を変化させて、対物レンズ４１〜５１をそれぞれ設計した。
【０１６３】
因みに対物レンズ４１〜５１については、波長４０５［ｎｍ］の光ビームＬが平行光として入射される、開口数（ＮＡ）が０．８５の単玉対物レンズとした。また光ディスク１００におけるカバー層の厚さについては０．０８７５［ｍｍ］とした。
【０１６４】
［３−１．第１数値実施例］
第１数値実施例における対物レンズ４１は、表６に諸元値を示すように、焦点距離ｆを１．４１［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５２、レンズの厚さｄを１．８０［ｍｍ］として設計した。
【０１６５】
【表６】
2011065734.tif 000029
【０１６６】
対物レンズ４１の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表６の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ４１は、図１５（Ａ）に示す形状となり、図１５（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０１６７】
この対物レンズ４１は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．０１４［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ４１は、図１５（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０１６８】
すなわち対物レンズ４１は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０１６９】
［３−２．第２数値実施例］
第２数値実施例における対物レンズ４２は、表７に諸元値を示すように、焦点距離ｆを１．４１［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５２、レンズの厚さｄを１．８０［ｍｍ］として設計した。
【０１７０】
【表７】
2011065734.tif 000030
【０１７１】
対物レンズ４２の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表７の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ４２は、図１６（Ａ）に示す形状となり、図１６（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０１７２】
この対物レンズ４２は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．０１０［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ４２は、図１６（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０１７３】
すなわち対物レンズ４２は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０１７４】
特に対物レンズ４２は、（１３）式に加えて（１４）式及び（１５）式も満たしている。すなわち対物レンズ４２は、図１６（Ｃ）からわかるように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常にマレシャルの基準値を大幅に下回っている。このため対物レンズ４２は、厚み誤差ＴＥＲ及び偏心誤差ＤＥＲが変化したときにも所望の光学特性を発揮しやすい設計、言い換えれば製造誤差に極めて強い設計となっている。
【０１７５】
［３−３．第３数値実施例］
第３数値実施例における対物レンズ４３は、表８に諸元値を示すように、焦点距離ｆを１．４１［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５２、レンズの厚さｄを１．８０［ｍｍ］として設計した。
【０１７６】
【表８】
2011065734.tif 000031
【０１７７】
対物レンズ４３の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表８の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ４３は、図１７（Ａ）に示す形状となり、図１７（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０１７８】
この対物レンズ４３は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．００５［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ４３は、図１７（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０１７９】
すなわち対物レンズ４３は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０１８０】
［３−４．第４数値実施例］
第４数値実施例における対物レンズ４４は、表９に諸元値を示すように、焦点距離ｆを１．４１［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．７０、レンズの厚さｄを１．８０［ｍｍ］として設計した。
【０１８１】
【表９】
2011065734.tif 000032
【０１８２】
対物レンズ４４の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表９の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ４４は、図１８（Ａ）に示す形状となり、図１８（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０１８３】
この対物レンズ４４は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．０１０［λｒｍｓ／μｍ］であり（１２）式を満たしている。このため対物レンズ４４は、図１８（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０１８４】
すなわち対物レンズ４４は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０１８５】
特に対物レンズ４４は、第２数値実施例の対物レンズ４２と同様、（１３）式に加えて（１４）式及び（１５）式も満たしている。すなわち対物レンズ４４は、図１８（Ｃ）からわかるように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０５［λｒｍｓ］をも下回っている。このため対物レンズ４４は、厚み誤差ＴＥＲ及び偏心誤差ＤＥＲが変化したときにも所望の光学特性を発揮しやすい設計、言い換えれば製造誤差に極めて強い設計となっている。
【０１８６】
［３−５．第５数値実施例］
第５数値実施例における対物レンズ４５は、表１０に諸元値を示すように、焦点距離ｆを１．４１［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５２、レンズの厚さｄを１．６０［ｍｍ］として設計した。
【０１８７】
【表１０】
2011065734.tif 000033
【０１８８】
対物レンズ４５の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表１０の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ４５は、図１９（Ａ）に示す形状となり、図１９（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０１８９】
この対物レンズ４５は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．０１０［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ４５は、図１９（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０１９０】
すなわち対物レンズ４５は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０１９１】
特に対物レンズ４５は、第４数値実施例の対物レンズ４４と同様、（１３）式に加えて（１４）式及び（１５）式も満たしている。すなわち対物レンズ４４は、図１９（Ｃ）からわかるように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０６［λｒｍｓ］をも下回っている。このため対物レンズ４５は、厚み誤差ＴＥＲ及び偏心誤差ＤＥＲが変化したときにも所望の光学特性を発揮しやすい設計、言い換えれば製造誤差に極めて強い設計となっている。
【０１９２】
［３−６．第６数値実施例］
第６数値実施例における対物レンズ４６は、表１１に諸元値を示すように、焦点距離ｆを１．００［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５２、レンズの厚さｄを１．２８［ｍｍ］として設計した。
【０１９３】
【表１１】
2011065734.tif 000034
【０１９４】
対物レンズ４６の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表１１の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ４６は、図２０（Ａ）に示す形状となり、図２０（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０１９５】
この対物レンズ４６は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．００９［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ４６は、図２０（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０１９６】
すなわち対物レンズ４６は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０１９７】
特に対物レンズ４６は、第５数値実施例の対物レンズ４５と同様、（１３）式に加えて（１４）式及び（１５）式も満たしている。すなわち対物レンズ４６は、図２０（Ｃ）からわかるように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０６［λｒｍｓ］をも下回っている。このため対物レンズ４６は、厚み誤差ＴＥＲ及び偏心誤差ＤＥＲが変化したときにも所望の光学特性を発揮しやすい設計、言い換えれば製造誤差に極めて強い設計となっている。
【０１９８】
［３−７．第７数値実施例］
第７数値実施例における対物レンズ４７は、表１２に諸元値を示すように、焦点距離ｆを１．４１［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５２、レンズの厚さｄを１．９３［ｍｍ］として設計した。
【０１９９】
【表１２】
2011065734.tif 000035
【０２００】
対物レンズ４７の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表１２の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ４７は、図２１（Ａ）に示す形状となり、図２１（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０２０１】
この対物レンズ４７は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．００９［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ４７は、図２１（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０２０２】
すなわち対物レンズ４７は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０２０３】
特に対物レンズ４７は、第６数値実施例の対物レンズ４６と同様、（１３）式に加えて（１４）式及び（１５）式も満たしている。すなわち対物レンズ４７は、図２１（Ｃ）からわかるように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０６［λｒｍｓ］をも下回っている。このため対物レンズ４７は、厚み誤差ＴＥＲ及び偏心誤差ＤＥＲが変化したときにも所望の光学特性を発揮しやすい設計、言い換えれば製造誤差に極めて強い設計となっている。
【０２０４】
［３−８．第８数値実施例］
第８数値実施例における対物レンズ４８は、表１３に諸元値を示すように、焦点距離ｆを０．９０［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５０、レンズの厚さｄを１．１１［ｍｍ］として設計した。
【０２０５】
【表１３】
2011065734.tif 000036
【０２０６】
対物レンズ４８の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表１３の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ４８は、図２２（Ａ）に示す形状となり、図２２（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０２０７】
この対物レンズ４８は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．０１０［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ４８は、図２２（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０２０８】
すなわち対物レンズ４８は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０２０９】
［３−９．第９数値実施例］
第９数値実施例における対物レンズ４９は、表１４に諸元値を示すように、焦点距離ｆを０．９０［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．７０、レンズの厚さｄを１．０９［ｍｍ］として設計した。
【０２１０】
【表１４】
2011065734.tif 000037
【０２１１】
対物レンズ４９の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表１４の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ４９は、図２３（Ａ）に示す形状となり、図２３（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０２１２】
この対物レンズ４９は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．００９［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ４９は、図２３（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０２１３】
すなわち対物レンズ４９は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０２１４】
［３−１０．第１０数値実施例］
第１０数値実施例における対物レンズ５０は、表１５に諸元値を示すように、焦点距離ｆを２．２０［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５０、レンズの厚さｄを２．８２［ｍｍ］として設計した。
【０２１５】
【表１５】
2011065734.tif 000038
【０２１６】
対物レンズ５０の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表１５の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ５０は、図２４（Ａ）に示す形状となり、図２４（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０２１７】
この対物レンズ５０は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．０１０［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ５０は、図２４（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０２１８】
すなわち対物レンズ５０は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０２１９】
［３−１１．第１１数値実施例］
第１１数値実施例における対物レンズ５１は、表１６に諸元値を示すように、焦点距離ｆを２．２０［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．７０、レンズの厚さｄを２．８２［ｍｍ］として設計した。
【０２２０】
【表１６】
2011065734.tif 000039
【０２２１】
対物レンズ５１の各面形状は、（５）式に示した距離ＡＳＰ（Ｒ）に表１６の各係数（非球面係数）を適用して表される非球面となった。また対物レンズ５１は、図２５（Ａ）に示す形状となり、図２５（Ｂ）の縦収差図が得られた。
【０２２２】
この対物レンズ５１は、３次の厚み感度ＴＳＡ３が−０．００９［λｒｍｓ／μｍ］であり（１３）式を満たしている。このため対物レンズ５１は、図２５（Ｃ）に示すように、厚み誤差ＴＥＲが０〜１［μｍ］の範囲であり且つ偏心誤差ＤＥＲが０〜２．５［μｍ］の範囲であれば、波面収差劣化量ＴＯＲが常に０．０７０［λｒｍｓ］以下となっている。
【０２２３】
すなわち対物レンズ５１は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、マレシャルの基準値を確実に満たすことができるので、所望の光学特性を確実に得ることができる。
【０２２４】
＜４．動作及び効果＞
以上の構成において、光ディスク装置１の光ピックアップ７に搭載される対物レンズ８については、３次の厚み感度ＴＳＡ３を（１３）式の範囲内とすることにより、（１２）式に示したように波面収差劣化量ＴＯＲがマレシャルの基準を満たすよう設計した。
【０２２５】
これにより対物レンズ８は、製造時の偏心ばらつきが２．５［μｍ］以下であり厚みばらつきが１．０［μｍ］以下であれば、波面収差量を比較的小さく抑えることができ、所望の光学特性を発揮することができる。
【０２２６】
これを換言すれば、対物レンズ８は、３次の厚み感度ＴＳＡ３の範囲を（１３）式の範囲に制限するよう設計するだけで、３次の偏心感度ＤＣｍ３、５次の偏心感度ＤＣｍ５及び５次の厚み感度ＴＳＡ５がそれぞれ（６）〜（８）式で決まる値となり、結果的に（１２）式を満足することになる。
【０２２７】
すなわち対物レンズ８は、偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲがそれぞれ偏心ばらつきの２．５［μｍ］及び厚みばらつきの１．０［μｍ］の範囲内に収まっていれば、波面収差劣化量をマレシャルの基準値以下に抑えることができる。
【０２２８】
このため対物レンズ８については、「偏心感度又は厚み感度の一方をゼロとした結果、他方の感度が大きくなり、結果的に偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲが製造ばらつきの範囲内であっても波面収差劣化量がマレシャルの基準値を超えてしまう」といった問題を生じることがない。
【０２２９】
この結果対物レンズ８については、偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲが偏心ばらつき及び厚みばらつきの範囲内にある限り、所望の光学特性を得ることができ、不良品の発生率を極めて低く抑えることが可能となる。
【０２３０】
すなわち本発明では、対物レンズ８を多数個取り金型により成形する場合、製造時の主要なばらつき要因である偏心及び厚みのばらつきについて、厚みのばらつきが約１［μm］となるのに対し、偏心のばらつきが約２．５［μm］となることに着目した。
【０２３１】
その上で本発明では、偏心のばらつき及び厚みのばらつきにより発生する収差の合計値を最小化することにより、対物レンズ８の製造時における歩留まりを高めることができる。
【０２３２】
特に対物レンズ８については、厚みばらつきによる球面収差劣化量と偏心ばらつきにより生じるコマ収差劣化量との関係について、（６）〜（８）式のように線形性の明確なトレードオフの関係があることを明らかにした上で利用した。
【０２３３】
具体的には、対物レンズ８の設計において、（６）〜（８）式の線形性により３次の偏心感度ＤＣｍ３、５次の偏心感度ＤＣｍ５及び５次の厚み感度ＴＳＡ５をそれぞれ３次の厚み感度ＴＳＡ３に換算できることを利用した。
【０２３４】
従って対物レンズ８の設計では、偏心ばらつきである２．５［μｍ］及び厚みばらつきである１．０［μｍ］を用いて（１０）式を算出し、３次の厚み感度ＴＳＡ３の範囲を（１３）式、（１４）式又は（１５）式のように制限するといった極めて簡素な設計条件により、波面収差量を所望の範囲内（マレシャルの基準値以下）に抑えることができる。
【０２３５】
すなわち（１３）式、（１４）式及び（１５）式に示したように、対物レンズ８については、３次の厚み感度ＴＳＡ３をゼロ近傍ではなく負の値、具体的には−０．００９［λｒｍｓ］近傍の値とすることにより、収差の合計値を最小化することができる。
【０２３６】
また対物レンズ８の設計については、焦点距離ｆ、硝材の屈折率ｎ及び厚さｄをそれぞれ（１６）〜（１８）式の範囲で変動させた場合であっても、例えば特性曲線ＱＣ３（図１３）からのずれは−０．００４＜Ｙ＜０．００３と極めて小さく、（６）式と同様の線形性が維持される。
【０２３７】
このため対物レンズ８の設計では、焦点距離ｆ、硝材の屈折率ｎ及び厚さｄをそれぞれ（１６）〜（１８）式の範囲で変動させた場合にも、同様に（１０）式により波面収差劣化量ＴＯＲを算出して３次の厚み感度ＴＳＡ３の範囲を制限するだけで、波面収差量を所望の範囲内に抑えることができる。
【０２３８】
以上の構成によれば、光ディスク装置１の光ピックアップ７に搭載される対物レンズ８については、設計時に、３次の偏心感度ＤＣｍ３、５次の偏心感度ＤＣｍ５及び５次の厚み感度ＴＳＡ５をそれぞれ３次の厚み感度ＴＳＡ３に換算した。また対物レンズ８については、厚みばらつき及び偏心ばらつきを規定し、３次の厚み感度ＴＳＡ３を（１３）式の範囲内とすることにより、（１０）式により算出される波面収差劣化量ＴＯＲがマレシャルの基準値を満たすよう設計した。これにより対物レンズ８は、製造時において、偏心誤差ＤＥＲ及び厚み誤差ＴＥＲが偏心ばらつき及び厚みばらつきの範囲内であれば、波面収差量を比較的小さく抑えることができ、所望の光学特性を発揮することができる。
【０２３９】
＜５．他の実施の形態＞
なお上述した実施の形態においては、（１０）式における３次の偏心感度ＤＣｍ３、５次の偏心感度ＤＣｍ５及び５次の厚み感度ＴＳＡ５を、（６）〜（８）式の関係に基づき３次の厚み感度ＴＳＡ３に変換して（１３）式のように３次の厚み感度ＴＳＡ３の範囲を定める場合について述べた。
【０２４０】
本発明はこれに限らず、（９）式における７次以上の厚み感度及び偏心感度についても、表４に示したような１次関数の係数を用いて３次の厚み感度ＴＳＡ３に変換した上で、（１２）式のように当該３次の厚み感度ＴＳＡ３の範囲を定めるようにしても良い。この場合、（１０）式を用いた場合よりも波面収差劣化量ＴＯＲの精度を高めることができ、３次の厚み感度ＴＳＡ３の範囲についても高精度に定めることができる。
【０２４１】
また（６）〜（８）式に示したように、各厚み感度及び各偏心感度については、互いに１次関数の形で置換できる。そこで、各厚み感度及び各偏心感度を３次の厚み感度ＴＳＡ３に置換する以外にも、例えば３次の偏心感度ＤＣｍ３等、いずれかの厚み感度又は偏心感度に置換するようにしても良い。要は、１つの感度により波面収差劣化量ＴＯＲを表すことにより、その感度のみのとるべき範囲を規定できれば良い。
【０２４２】
また上述した実施の形態においては、光ピックアップ７のコリメータレンズ１４を固定し、（１０）式により波面収差劣化量ＴＯＲを算出するようにした場合について述べた。
【０２４３】
本発明はこれに限らず、例えばコリメータレンズ１４を図示しないアクチュエータ等によって光ビームＬの光軸方向に沿って移動させることにより、対物レンズ８に入射される光ビームＬの入射倍率を調整するようにしても良い。
【０２４４】
この場合、コリメータレンズ１４の移動量を調整することにより、３次の球面収差を補正することができるため、（１０）式における３次の厚み感度ＴＳＡ３の項を省略した（２２）式により波面収差劣化量ＴＯＲを算出することができる。
【０２４５】
【数２２】
2011065734.tif 000040
【０２４６】
またこの（２２）式に（６）〜（８）式を代入すると、波面劣化収差量ＴＯＲは、（１０）式の場合と同様に３次の厚み感度ＴＳＡ３のみを変数とする関数となる。この関数を基に、３次の厚み感度ＴＳＡ３と波面劣化収差量ＴＯＲとの関係をグラフ化したところ、図２６に示すように、図１２との特性曲線ＱＴＯＲと対応する特性曲線ＱＴＯＲ２が得られた。
【０２４７】
この特性曲線ＱＴＯＲ２から、マレシャルの基準による（１１）式を満たす３次の厚み感度ＴＳＡ３の条件は、（１３）式と対応する次の（２３）式に示す範囲となる。
【０２４８】
【数２３】
2011065734.tif 000041
【０２４９】
また（１４）式及び（１５）式の場合と同様、マレシャルの基準における収差量の上限値をさらに低減することを検討すると、３次の厚み感度ＴＳＡ３の条件は、次の（２４）式のように狭めることが考えられ、さらには（２５）式のように一段と狭めることも考えられる。
【０２５０】
【数２４】
2011065734.tif 000042
【数２５】
2011065734.tif 000043
【０２５１】
対物レンズ８は、３次の厚み感度ＴＳＡ３を（２３）式の範囲から（２４）式の範囲、さらには（２５）式の範囲と狭めることにより、所望の光学特性を満たし得るような偏心ばらつき及び厚みばらつきの範囲をさらに拡大することができ、結果的に不良品の発生確率を格段に低く抑えることができる。
【０２５２】
さらに上述した実施の形態においては、対物レンズ８の焦点距離ｆを１．４１［ｍｍ］、硝材の屈折率ｎを１．５２、厚さｄを１．８０［ｍｍ］とし、開口数を０．８５として、光ビームＬの波長λを４０５［ｎｍ］とし、カバー層の厚さを０．０８７５［ｍｍ］とした場合について述べた。
【０２５３】
本発明はこれに限らず、対物レンズ８の焦点距離ｆ、硝材の屈折率ｎ及び厚さｄをそれぞれ（１４）〜（１６）式の範囲で変化させても良い。またカバー層の厚さを０．０７５〜０．１００［ｍｍ］とし、或いは開口数を約０．８以上の任意の値とし、光ビームＬの波長λを約４５０［ｎｍ］以下の他の波長としても良い。この場合、変化後の各値に基づいて各次数の球面収差及びコマ収差をそれぞれ算出し、（１０）式の波面収差劣化量ＴＯＲを算出すれば良い。
【０２５４】
さらに上述した実施の形態においては、３次の厚み感度ＴＳＡ３を（１３）式の範囲に制限するよう設計する際、対物レンズ８をガラスやプラスチック等の硝材により構成し、当該硝材の屈折率ｎを１．５０〜１．７０の範囲とする場合について述べた。
【０２５５】
本発明はこれに限らず、例えば硝材の屈折率ｎを１．５０〜１．６０の範囲とし、当該硝材をプラスチックとしても良い。この場合、多数個取りの金型を用いて射出成型により製造することができ、これにより生産性を向上させることができる。
【０２５６】
さらに上述した実施の形態においては、対物レンズ８の光源側レンズ面８Ａ及びディスク側レンズ面８Ｂ（図５）をいずれも非球面とする場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えばいずれか一方又は両方のレンズ面に回折構造を設けるようにしても良い。
【０２５７】
さらに上述した実施の形態においては、偏心ばらつきが２．５［μｍ］程度、厚みばらつきが１．０［μｍ］程度でなる対物レンズ製造装置により製造する対物レンズ８について（１２）式を適用する場合ついて述べた。
【０２５８】
本発明はこれに限らず、任意の偏心ばらつき及び厚みばらつきでなる対物レンズ製造装置により対物レンズ８を製造するようにしても良い。この場合、偏心ばらつきの値及び厚みばらつきの値をそれぞれ（１２）式に用いるようにすれば良い。
【０２５９】
さらに上述した実施の形態においては、光情報記録媒体としての光ディスク１００に対し対物レンズ８により光ビームＬを集光して情報の記録処理又は再生処理を行うようにした場合について述べた。
【０２６０】
本発明はこれに限らず、他の種々の形状でなる光情報記録媒体に対し、対物レンズ８により光ビームＬを集光して情報の記録処理又は再生処理を行うようにしても良い。
【０２６１】
さらに上述した実施の形態においては、光ディスク１００に情報を記録し、また当該光ディスク１００から情報を再生する光ディスク装置１に本発明を適用する場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば光ディスク１００から情報を再生する光ディスク再生装置に本発明を適用しても良い。
【０２６２】
さらに上述した実施の形態においては、光源としてのレーザダイオード１１と、対物レンズとしての対物レンズ８と、位置制御部としての駆動制御部３、スピンドルモータ５及びアクチュエータ１５とによって光ディスク装置としての光ディスク装置１を構成する場合について述べた。
【０２６３】
しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる光源と、対物レンズと、位置制御部とによって光ディスク装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０２６４】
本発明は、種々の光ディスクに映像や音声或いは種々のデータ等の情報を記録し、また当該光ディスクから当該情報を再生する光ディスク装置でも利用できる。
【符号の説明】
【０２６５】
１……光ディスク装置、７……光ピックアップ、８……対物レンズ、８Ａ……光源側レンズ面、８Ｂ……ディスク側レンズ面、１１……レーザダイオード、１４……コリメータレンズ、２０……対物レンズ製造装置、２３、２４……金型、１００……光ディスク、Ｌ……光ビーム、ＤＥＲ……偏心誤差、ＴＥＲ……厚み誤差、ＴＳＡ３……３次の厚み感度、ＴＳＡ５……５次の厚み感度、ＤＣｍ３……３次の偏心感度、ＤＣｍ５……５次の偏心感度、ＴＯＲ……波面収差劣化量。
【図１】
2011065734.tif 000052
【図２】
2011065734.tif 000053
【図３】
2011065734.tif 000054
【図４】
2011065734.tif 000055
【図５】
2011065734.tif 000056
【図６】
2011065734.tif 000057
【図７】
2011065734.tif 000058
【図８】
2011065734.tif 000059
【図９】
2011065734.tif 000060
【図１０】
2011065734.tif 000061
【図１１】
2011065734.tif 000062
【図１２】
2011065734.tif 000063
【図１３】
2011065734.tif 000064
【図１４】
2011065734.tif 000065
【図１５】
2011065734.tif 000066
【図１６】
2011065734.tif 000067
【図１７】
2011065734.tif 000068
【図１８】
2011065734.tif 000069
【図１９】
2011065734.tif 000070
【図２０】
2011065734.tif 000071
【図２１】
2011065734.tif 000072
【図２２】
2011065734.tif 000073
【図２３】
2011065734.tif 000074
【図２４】
2011065734.tif 000075
【図２５】
2011065734.tif 000076
【図２６】
2011065734.tif 000077