(57)【要約】【課題】単色性が悪い光源或いは波長が急激に変動する光源が用いられた場合であっても、比較的簡単な構成で軸上色収差を補正することができしかも低コストで製造可能な光ピックアップ用光学系を提供する。【解決手段】光ピックアップ用光学系にカップリング光学系と対物レンズ光学系とを設け、カップリング光学系としての回折一体型コリメータ１３に回折面を形成する。回折一体型コリメータ１３の回折面は対物レンズ１５と大きさがほぼ同じで逆符号の軸上色収差を発生するので、半導体レーザ１１から出射された光束は、ほとんど軸上色収差なく光ディスク１６の情報記録面１６″上に集光される。【選択図】図１
2011076711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の発散角を変換するカップリング光学系と、前記カップリング光学系からの光束を集光する対物レンズ光学系とを備えている光ピックアップ用光学系において、
前記対物レンズ光学系に所定の波長の光とは所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させた際の軸上色収差に対して、前記カップリング光学系に前記所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させて前記対物レンズ光学系を介した際の軸上色収差を小さくする回折面を、前記カップリング光学系の少なくとも１つの面に設けたことを特徴とする光ピックアップ用光学系。
【請求項２】
前記対物レンズ光学系が光学面上に回折面を有していないことを特徴とする講求項１に記載の光ピックアップ用光学系。
【請求項３】
前記対物レンズ光学系が１枚の両面非球面レンズからなることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ用光学系。
【請求項４】
前記対物レンズ光学系が２枚のレンズからなり、前記２枚のレンズに少なくとも１面の非球面屈折面が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ用光学系。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ピックアップ用光学系に適用可能であることを特徴とするカップリング光学系。
【請求項６】
少なくとも１つの光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を変換するカップリング光学系と、前記カップリング光学系からの光束を光情報記録媒体の情報記録媒面に集光する対物レンズ光学系とを備えている光ピックアップ装置において、
前記対物レンズ光学系に所定の波長の光とは所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させた際の軸上色収差に対して、前記カップリング光学系に前記所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させて前記対物レンズ光学系を介した際の軸上色収差を小さくする回折面を、前記カップリング光学系の少なくとも１つの面に設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記対物レンズ光学系が光学面上に回折面を有していないことを特徴とする講求項６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記対物レンズ光学系が１枚の両面非球面レンズからなることを特徴とする請求項６または７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記対物レンズ光学系が２枚のレンズからなり、前記２枚のレンズに少なくとも１面の非球面屈折面が含まれていることを特徴とする請求項６または７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記対物レンズ光学系の光情報記録媒体側の開口数が０．５８以上であることを特数とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記対物レンズ光学系の光情報記録媒体側の開口数が０．６５以上であることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記光源の波長が７００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８または１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記光源の波長が６８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９または１１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記カップリング光学系が、入射された発散光束を光軸に対して実質的に平行な平行光束に変換するコリメート光学系であることを特徴とする請求項６〜１３のいずれか１項に配載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記カップリング光学系が、入射された発散光束を発散角がより小さな光束に変換することを特徴とする請求項６〜１３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記カップリング光学系が、入射された発散光束を収束光束に変換することを特徴とする請求項６〜１３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記回折面が略同心円状の回折パターンを有しており、前記回折パターンの最小ピッチΛminが、前記光源の波長をλとして、２λ＜Λmin＜１００λを満たす値であることを特徴とする請求項６〜１６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記光源の波長λが４５０ｎｍ以下であるとともに、前記回折面が略同心円状の回折パターンを有しており、前記回折パターンの最小ピッチΛminが、２λ＜Λmin＜３０λを満たす値であることを特徴とする請求項６〜１６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
請求項６〜１８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置に適用可能であることを特徴とする光ピックアップ用光学系。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光ピックアップ用光学系に適用可能であることを特徴とするカップリング光学系。
【請求項２１】
略同心円状の回折パターンをもつ回折面を少なくとも一方の面に有しており、前記回折パターンの最小ピッチΛminが４５０ｎｍ以下の波長λに対して２λ＜Λmin＜３０λを満たす値であることを特徴とするカップリング光学系用レンズ。
【請求項２２】
略同心円状の回折パターンをもつ回折面を少なくとも一方の面に有しており、前記回折パターンの最小ピッチΛminが０．４μｍ＜Λmin＜１３．５μｍを満たす値であることを特徴とするカップリング光学系用レンズ。
【請求項２３】
回折効率が最大となる波長が４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２２に記載のカップリング光学系用レンズ。
【請求項２４】
波長λが４００ｎｍの光を入射させた際に、焦点距離ｆが２ｍｍ＜ｆ＜２５ｍｍを満足する値であることを特徴とする請求項２２または２３に記載のカップリング光学系用レンズ。
【請求項２５】
プラスチックから形成されることを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか１項に記載のカップリング光学系用レンズ。
【請求項２６】
回折面がフォトポリマリゼーション法により形成されていることを特徴とする請求項２１〜２５のいずれか１項に記載のカップリング光学系用レンズ。
【請求項２７】
略同心円状の回折パターンをもつ回折面を少なくとも一方の面に有するレンズであって、前記レンズと同じ材料、同じ軸上厚、同じ焦点距離、および、同じバックフォーカスを有し且つ回折面をもたない屈折レンズと比較して軸上色収差の絶対値が大きく且つ符号が反対であることを特徴とするレンズ。
【請求項２８】
請求項２７に記載のレンズを有することを特徴とするカップリング光学系。
【請求項２９】
請求項６〜１９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を搭載しており、音声および画像の少なくともいずれか一方を記録または再生することが可能であることを特徴とする記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ用光学系、光ピックアップ装置、カップリング光学系、カップリング光学系用レンズ、および、記録再生装置に関し、特に単色性が悪い光源或いは波長が急激に変動する光源を使用した高密度光ディスク装置に用いると好適な光ピックアップ用光学系、光ピックアップ装置、カップリング光学系、カップリング光学系用レンズ、および、記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光情報記録媒体としてＣＤ（記憶容量：６４０ＭＢ）と同程度の大きさで記録密度を高めたＤＶＤ（記憶容量：４．７ＧＢ）が開発され、急速に普及が進んでいる。ＤＶＤを再生するためには、光源の波長が６３５ｎｍないし６６０ｎｍのレーザ光を使用する。レーザ光源からの発散光束は、コリメートレンズで平行光束にされてからＤＶＤ側の開口数（ＮＡ）が０．６の対物レンズに入射され、ＤＶＤの透明基板を介して情報記録面に集光される。
【０００３】
最近、さらなる高ＮＡの対物レンズやさらなる短波長光源を利用し、１０ないし３０ＧＢの記憶容量をもつＣＤやＤＶＤと同様の光情報記録媒体の開発が盛んである。短波長光源として有望視されているものとして、発振波長４００ｎｍ程度のＧａＮ青色半導体レーザがある。
【０００４】
しかしながら、ＧａＮ青色半導体レーザは、他の半導体レーザと同様に、発振波長の温度依存性があり、さらにモードホップやレーザ出力によって波長が変動し、レーザノイズを減らすために高周波重畳が必要であって発振波長の単色性が悪い等の特徴がある。そのため、ＧａＮ青色半導体レーザを使用した高密度光ディスクの集光光学系では、軸上色収差の補正が必要であると予想されている。
【０００５】
ＩＳＯＭ／ＯＤＳ’９９（Joint International Symposium on Optical Memory and Optical Data Storage 1999）Postdeadline Poster Papers のセッションＷＤ２６は、ＧａＮ青色半導体レーザを用いて、記憶容量１７ＧＢの高密度光ディスクをディスク側の開口数が０．６の通常の対物レンズにより再生した場合、高周波重畳によりマルチモード発振になってスペクトル幅が０．７ｎｍ（ＦＷＨＭ）となり、高周波重畳を行わない場合と比較してジッターが悪化した実験例を示すとともに、軸上色収差を改善した光源側の面とディスク側の面が非球面であり接合面が球面である接合ダブレット型対物レンズを提案している。
【０００６】
色収差を補正した接合ダブレット型光ディスク用対物レンズとしては、特開昭６１−３１１０号公報、特開昭６２−２８６００９号公報等に記載のものが知られている。また、特開平９−３１１２７１号公報には、両面が非球面であり両面ともが位相型回折エレメントである光情報記録媒体側の開口数が０．７以上の対物レンズが開示されている。
【０００７】
また、光情報記録媒体側の開口数が０．８５である２枚玉とした対物レンズを使用した光ディスク装置および高密度光ディスクが提案されている。例えば、ＩＳＯＭ／ＯＤＳ’９９のセッションＷＣ１（予稿集５０頁）では、波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザを使用した記憶容量９．２ＧＢの光ディスク装置についての発表があった。また、ＩＳＯＭ／ＯＤＳ’９９のセッションＷＤ１（予稿集２２８頁）では、波長４００ｎｍのＧａＮ半導体レーザを使用して記憶容量２０ＧＢを達成したとの発表があった。これらの半導体レーザについて、波長変動による影響についての発表はなかった。
【０００８】
特開平１１−１７４３１８号公報には、光情報記録媒体側の開口数が０．８５であって、色収差を補正するために光学面にホログラムを設けた２枚構成の対物レンズが記載されている。このように、対物レンズ光学系に回折素子を導入することにより色収差を補正することができるが、一般にガラス製の回折レンズの製造コストは非常に高い。
【０００９】
一方、回折素子により色収差を補正したプラスチック製の対物レンズとしては、光情報記録媒体側の開口数が０．５５程度のものが実用となっている。しかしながら、プラスチック製の対物レンズは、温度変化により屈折率が変わることで球面収差が変化し、光源の短波長化と対物レンズの高ＮＡ化を必要とする高密度光ディスクの集光光学系には不向きである。プラスチック製の対物レンズにおいても、２枚構成とすることで温度変化による球面収差変化は緩和されるが、プラスチックは素材の膨張係数がガラスと比べて大きいため、外径の温度変化が大きく、鏡枠に組み込んだ後の低温または高温への温度変化でレンズが歪みやすいという問題がある。従って、温度変化による球面収差変化も考慮すると、２枚のレンズのうち少なくとも１枚をガラスレンズとすることが望ましい。
【００１０】
また、対物レンズを駆動するためのアクチュエータからの発熱の影響によって対物レンズに温度分布が生じ、これがプラスティックレンズの場合には屈折率分布の原因となって対物レンズを通過した光束の波面収差が悪化し問題を生じやすい。従って、２枚構成の対物レンズにおいても、温度特性を考慮すると、２枚ともガラスレンズとすることがさらに望ましい。しかしながら、ガラスレンズには上述のように製造コストの問題があり、高密度ディスク用の対物レンズ単独による色収差補正は現実には困難である。
【００１１】
また、接合ダブレット型光ディスク用対物レンズに代表されるように、回折素子を使わずに、正の屈折力の低分散材料からなるレンズと、負の屈折力の高分散材料からなるレンズとを組み合わせたレンズは、軽量であることが必須の光ディスク用対物レンズには不向きである。なぜなら、材料の分散には限界があるので、レンズの高ＮＡ化を図ろうとすると個々のレンズの屈折力を大きくする必要があって、レンズ自体が重くなるからである。
【００１２】
対物レンズの色収差を補正不足とし且つコリメートレンズの色収差を補正過剰にすることで、光情報記録媒体の記録再生用集光光学系全体の軸上色収差を補正する方法が、特開昭６２−２６９９２２号公報に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のような事情に鑑みて、本発明の目的は、例えば高密度光ディスク装置などにおいて単色性が悪い光源或いは波長が急激に変動する光源が用いられた場合であっても、比較的簡単な構成で軸上色収差を補正することができしかも低コストで製造可能な光ピックアップ用光学系、これを備えた光ピックアップ装置、および、これを備えた記録再生装置を提供することである。
【００１４】
また、本発明のさらなる目的は、光情報記録媒体側の開口数が大きいために球面収差の補正、正弦条件の補正および小型化、薄型化、軽量化、低コスト化の目的で軸上色収差が残留した対物レンズとともに使用された場合に軸上色収差を補正することができるカップリング光学系およびカップリング光学系用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】
【００１５】
はじめに、高密度光ディスクにおいて軸上色収差の規格が厳しく、既存の光情報記録媒体の記録再生用集光光学系に用いられる対物レンズ光学系における光源波長近傍で軸上の残留色収差が問題となる理由について考察する。
【００１６】
以下の説明において、光源の波長をλ、対物レンズ光学系の光情報記録媒体側の開口数をＮＡとする。説明を簡単にするために、集光光学系は、光源、コリメータ、対物レンズ光学系、光情報記録媒体の透明基板より構成され、コリメータは理想レンズ（すべての収差が補正されている）とする。すなわち、たとえ光源の波長が変動したときであっても、対物レンズ光学系への入射光束は光軸に平行な平行光束である。
【００１７】
また、対物レンズ光学系は、基準波長λ０に対しては球面収差を完全に補正し、フォーカスがあった状態では波面収差の平均自乗根値Ｗrmsは０となる。波長変動Δλに対しては対物レンズ光学系によって球面収差は変化せず、バックフォーカスｆＢがΔｆＢだけ変動するとする。バックフォーカスの変動に対して対物レンズ光学系を光軸方向にｆＢ駆動してフォーカシングすればＷrmsは０であるが、フォーカシングが行われないとＷrmsは以下の式（１）の様になる。
【００１８】
Ｗrms＝０．１４５・｛（ＮＡ）２／λ｝／｜ΔｆＢ｜    (1)
よって、式（１）よりＤＶＤ（ＮＡ＝０．６、λ＝６５０ｎｍ）と、一例としてのＮＡ０．８５、λ＝４００ｎｍの次世代光ディスクとを比較すると、ΔｆＢが同じでも、後者のほうが、３．２６倍波面収差が劣化する。すなわち、波面収差の許容値が同じだとすると、｜ΔｆＢ｜の許容値が１／３．２６と小さくなり、より残留軸上色収差を少なくする必要がある。
【００１９】
ところで薄肉単レンズの場合、焦点距離をｆ、レンズ素材の屈折率を波長λの関数としてｎ（λ）としたとき以下の式（２）が成立する。
【００２０】
ｄｆ／ｄλ＝〔−ｆ／｛ｎ（λ）−１｝〕・ｄｎ／ｄλ    (2)
微分を差分に置き換えるために、ｎ（λ＋α１）、ｎ（λ−α２）を導入すると、式（２）は以下の式（３）のように書き換えることができる。ここで、α１、α２は基準波長からのずれ量を表すものとする。
【００２１】
Δｆ＝〔−ｆ／｛ｎ（λ）−１｝］・｛ｎ（λ＋α１）−ｎ（λ−α２）｝
＝ｆ／ν（λ、α１、α２）          (3)
但し、
ν（λ、α１，α２）＝｛ｎ（λ）−１｝／｛ｎ（λ−α２）−ｎ（λ＋α１）｝
ν（λ、α１、α２）は、波長λのときの分散を表す
自然光を扱う写真レンズでは、λ＝λＤ、λ−α２＝λＦ、λ＋α１＝λＣ（λＤ、λＦ、λＣはそれぞれｄ線（５８９．６ｎｍ）、ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｃ線（６５６．３ｎｍ）のスペクトル線に対する屈折率である）が使われる。光情報記録媒体の記録再生用集光光学系においては、光源波長のバラツキ、変動の範囲での軸上色収差が重要であるので、本明細書では、α１＝α２＝１０ｎｍとし、λの単位をｎｍで表し、あらためて以下の式（４）のようにν（λ）を定義する。
【００２２】
ν（λ）＝｛ｎ（λ）−１｝／｛ｎ（λ−１０）−ｎ（λ＋１０）｝  (4)
薄肉レンズでは、ｆＢ＝ｆなので、式（３）は、
ΔｆＢ＝ｆ／ν（λ）        (5)
となる。ΔｆＢは、波長近傍での２０ｎｍの波長変化に対するバックフォーカスの変化のおおよその値を示す。
【００２３】
［表１］に、主なレンズ材料の７８０ｎｍ±１０ｎｍ、６５０ｎｍ±１０ｎｍ、４００ｎｍ±１０ｎｍでの屈折率を示す。７８０ｎｍはＣＤで使用される波長であり、６５０ｎｍはＤＶＤで使用される波長であり、４００ｎｍは前述のとおり次世代の光ディスクで使用が予定されている波長である。
【００２４】
【表１】
2011076711.tif 000003
【００２５】
［表１］より、式（４）に基づいて、ν（７８０）、ν（６５０）、ν（４００）を計算した結果を［表２］に示す。
【００２６】
【表２】
2011076711.tif 000004
【００２７】
［表２］から明らかなように同じレンズ材料については、波長が短い程ν（λ）が小さくなり、式（５）から波長が短い程ΔｆＢは大きくなる。ここで、［表３］に示すように、ν（４００）はν（６５０）の１／４から１／５の大きさにまで小さくなる。
【００２８】
【表３】
2011076711.tif 000005
【００２９】
従って、軸上色収差がレンズ材料のν（λ）で決まってしまう屈折率レンズを対物レンズとしたとき、波長４００ｎｍ程度の青色半導体レーザを利用した次世代光ディスク用途では波長変動に対するバックフォーカスの変動が大き過ぎて軸上色収差を必要十分に小さくすることができない。
【００３０】
ところで、回折素子は、回折により光束をコントロールすることができるため、屈折レンズと同様なレンズ効果をもっている。回折素子の焦点距離ｆと光源の波長λとの関係は、設計波長λ０のときの焦点距離をｆ０とすると、以下の式（６）のように表すことができる。
【００３１】
ｆ＝（λ０／λ）ｆ０      (6)
式（６）を屈折レンズと同様に変形すると、
ｄｆ／ｄλ＝−（λ０／λ２）ｆ０＝−ｆ／λ      (7)
となる。
【００３２】
よつて、Δｆ＝−（ｆ／λ）Δλ
＝−ｆ｛（λ＋α１）−（λ−α２）｝／λ
＝ｆ｛（λ−α２）−（λ＋α１）｝／λ    (8)
となる。
【００３３】
屈折レンズと同様に、
Δｆ＝ｆ／ν（λ，α１，α２）        (9)
とすると、
ν（λ，α１，α２）＝λ／｛（λ−α２）−（λ＋α１）｝  (10)
となる。ここで、α１＝α２＝１０ｎｍとし、λの単位をｎｍで表し、あらためて式(11)のようにν（λ）を定義する。
【００３４】
ν（λ）＝λ／｛（λ−１０）−（λ＋１０）｝      (11)
したがって、式(11)に基づいて、回折素子に関して、ν（７８０）、ν（６５０）、ν（４００）を計算すると
ν（７８０）＝−３９．０
ν（６５０）＝−３２．５
ν（４００）＝−２０．０
となる。
【００３５】
このように、回折素子はν（λ）が負なので、ν（λ）が正の屈折素子と組み合わせて、個々の素子の屈折力を小さく押さえなから、軸上色収差を補正することができる。
【００３６】
ところが、回折素子についてν（４００）をν（６５０）と比較すると、絶対値は小さくなるもののその絶対値の変化は屈折レンズと比較して小さい。従って、青色半導体レーザ領域では、回折素子と屈折素子とを粗み合わせた場合においても色収差の補正は困難になると考えられる。
【００３７】
次に、軸上色収差がほぼν（λ）で決まってしまう無限共役型の屈折単レンズからなる対物レンズ光学系と、回折素子と屈折素子とを組合せたハイブリット素子からなるコリメート光学系或いはカップリング光学系とから構成される集光光学系について検討する。
【００３８】
無限共役型の対物レンズは、光軸に平行な平行光束に対して、光情報記録媒体の透明基板を通して球面収差がほぼ最小になるように補正されたレンズである。すなわち、対物レンズはその結像倍率ｍＯがゼロである。したがって、カップリング光学系は、光源からの光束を光軸に平行な球面収差の補正された平行光束とするコリメート光学系となる。
【００３９】
このような集光光学系について、対物レンズの軸上色収差をΔｆＢＯ、コリメート光字系の軸上色収差をΔｆＢＣとしたときに、集光光学系全体の軸上色収差ΔｆＢＴは、ｍＴを集光光学系全体の結像倍率として、
ΔｆＢＴ＝ΔｆＢＯ＋（ｍＴ）２・ΔｆＢＣ    (12)
と表される。
【００４０】
集光光学系全体の軸上色収差が補正されている場合においては、ΔｆＢＴ＝０となる。したがって、この場合には式(12)を変形して、
ΔｆＢＣ＝−（１／ｍＴ２）・ΔｆＢＯ        (13)
が成立する。
【００４１】
ここでは、対物レンズ、コリメート光学系とも薄肉レンズとして解析することにする。薄肉レンズにおいては、バックフォーカスと焦点距離は等しいので、
ΔｆＢＯ＝ΔｆＯ        (14)
ΔｆＢＣ＝ΔｆＣ        (15)
とおける。よって、式(13)は、
ΔｆＣ＝−（１／ｍＴ２）・ΔｆＯ          (16)
と置き換えることができる。
【００４２】
さらに、コリメート光学系についても回折素子と屈折素子とが近接して配置されている薄肉近似で計算を進める。屈折素子の焦点距離をｆＣＲ、回折素子の焦点距離をｆＣＤ、コリメート光学系全体の焦点距離をｆＣとすると
１／ｆＣ＝１／ｆＣＲ＋１／ｆＣＤ      (17)
であり、この両辺を全微分すると、
−ΔｆＣ／ｆＣ２＝−ΔｆＣＲ／ｆＣＲ２−ΔｆＣＤ／ｆＣＤ２    (18)
となる。よって、式（５）を考慮すると、
ΔｆＣ＝（ΔｆＣＲ／ｆＣＲ２＋ΔｆＣＤ／ｆＣＤ２）・ｆＣ２
＝｛１／（νＲ・ｆＣＲ）＋１／（νＤ・ｆＣＤ）｝・ｆＣ２  (19)
となる。但し、νＲは屈折素子の材料の分散、すなわちν（λ）であり、νＤは回折素子の分散を表す。
【００４３】
よって、軸上色収差が補正されているための条件式は、式(16)および(19)より、
｛１／（νＲ・ｆＣＲ）＋１／（νＤ・ｆＣＤ）｝・ｆＣ２＝−（１／ｍＴ２）・ΔｆＯ      (20)
となる。ここで、ｆＣ、ｍＴは、集光光学系の仕様に基づくものである。ΔｆＯは対物レンズの残留軸上色収差であり、対物レンズが屈折単レンズである場合、その焦点距離と、レンズ材料の分散ν（λ）とにより決められる。また、νＤは波長に応じて決まる定数であり、νＲはコリメート光学系を構成するレンズ素子の材料を選択すれば決まる量である。
【００４４】
したがって、未知数ｆＣＲとｆＣＤを求めるには、連立方程式を解けばよい。計算の過程は省略するが、ｆＣＲとｆＣＤは以下のように表せる。
【００４５】
ｆＣＲ＝（νＲ−νＤ）・ｆＣ／［νＲ｛１＋νＤ・ΔｆＯ／（ｍＴ２・ｆＣ）｝］        (21)
ｆＣＤ＝（νＤ−νＲ）・ｆＣ／［νＤ｛１＋νＲ・ΔｆＯ／（ｍＴ２．ｆＣ）｝］        (22)
さて、前記の式(21)、(22)を利用して、典型的な二つの例について考察する。はじめは、対物レンズ光学系の軸上色収差が補正されている場合についてである。このとき、ΔｆＯ＝０なので、式(21)、(22)は以下のようになる。
【００４６】
ｆＣＲ＝｛（νＲ−νＤ）／νＲ｝・ｆＣ      (23)
ｆＣＤ＝｛（νＤ−νＲ）／νＤ｝・ｆＣ      (24)
式(23)、(24)は、回折素子と屈折素子とを組み合わせたハイブリッド素子からなるコリメート光学系単独で軸上色収差が補正されているときのｆＣＲとｆＣＤを表している。
【００４７】
ここで、焦点距離の逆数であるパワー（屈折力）を導入する。コリメート光学系全体のパワーをφＣ、コリメート光学系を構成する屈折素子のパワーをφＣＲ、コリメート光学系を構成する回折素子のパワーをφＣＤとすると、
φＣ＝１／ｆＣ              (25)
φＣＲ＝１／ｆＣＲ          (26)
φＣＤ＝１／ｆＣＤ          (27)
φＣ＝φＣＲ＋φＣＤ        (28)
である。また、式(23)、(25)、(26)から
φＣＲ＝｛νＲ／（νＲ−νＤ）｝・φＣ        (29)
であり、式(24)、(25)、(27)から、
φＣＤ＝｛νＤ／（νＤ−νＲ）｝・φＣ        (30)
である。
【００４８】
さらに、式(29)、(30)をそれぞれ変形すると、
φＣＲ／φＣ＝νＲ／（νＲ−νＤ）      (31)
φＣＤ／φＣ＝νＤ／（νＤ−νＲ）      (32)
が成り立つ。また、光源の波長を４００ｎｍとすると、式(11)からνＤ＝−２０であり、オレフィン系樹脂をレンズ材料として使用する場合、［表２］からνＲ＝１６５である。従って、これらの数値を式(31)、(32)に代入すると、
φＣＲ／φＣ＝０．８９２        (33)
φＣＤ／φＣ＝０．１０８        (34)
となる。
【００４９】
次に、対物レンズの残留軸上色収差ΔｆＯが０でない場合を考える。対物レンズが屈折単レンズである場合、対物レンズを薄肉レンズとすると、式（３）と同様に、
ΔｆＯ＝ｆＯ／νＯ（λ）        (35)
となる。
【００５０】
また、分散νＯ（λ）の材料からなる屈折単レンズである対物レンズ光学系の軸上色収差が補正されていないとき、対物レンズを薄肉レンズとすると以下の式(36)が成り立つ。
【００５１】
ｆＣ＝−ｆＯ／ｍＴ              (36)
従って、
ΔｆＯ／（ｍＴ２・ｆＣ）＝−（１／ｍＴ）・（ΔｆＯ／ｆＯ）
＝−１／｛ｍＴ・ν０（λ）｝    (37)
である。
式(37)を式(21)、(22)に代入すると、
ｆＣＲ＝（νＲ−νＤ）・ｆＣ／［νＲ｛１−νＤ／（ｍＴ・νＯ（λ））｝］
(38)
ｆＣＤ＝（νＤ−νＲ）・ｆＣ／［νＤ｛１−νＲ／（ｍＴ・νＯ（λ））｝］
(39)
となる。
【００５２】
また、式(38)、(39)により、式(25)〜(27)を用いて計算すると、
φＣＲ／φＣ＝νＲ・｛１−νＤ／（ｍＴ・νＯ（λ））｝／（νＲ−νＤ）
(40)
φＣＤ／φＣ＝νＤ・｛１−νＲ／（ｍＴ・νＯ（λ））｝／（νＤ−νＲ）
(41)
が成り立つ。
【００５３】
式(40)、(41)を参照すると、回折素子と屈折素子とを組み合わせたハイブリッド素子からなるコリメート光学系を使用し、対物レンズ光学系と合わせた集光光学系全体で軸上色収差を補正する場合において、φＣＲ／φＣ、φＣＤ／φＣは、νＲ、νＤ、νＯ（λ）、ｍＴによって決まり対物レンズ光学系の焦点距離にはよらないことがわかる。
【００５４】
例えば光源の波長を同様に４００ｎｍとする場合、νＤ＝−２０であり、オレフィン系樹脂をコリメート光学系の材料として使用すると［表２］からνＲ＝１６５である。ここで、νＯ（４００）＝２５４、すなわち［表２］に記載の低屈折率低分散材料であるＦＣＤ１と  νＯ（４００）＝１０１、すなわち［表２］に記載の低屈折率低分散材料であるＭ−ＮｂＦＤ８２に関して、式(40)、(41)に基づいて、ｍＴと、φＣＲ／φＣおよびφＣＤ／φＣとの関係について計算した。
【００５５】
光情報記録媒体の記録再生用集光光学系においては、ｍＴは−１／２から−１／８というのが一般的に使われる（再生専用では、ｍＴは−１／５から−１／８の値をとるのが普通であり、再生だけでなく記録も行う場合には、光源からの発散光束をできるだけ高効率に取り込む必要かあるためｍＴは−１／２から−１／５の値をとる）。そこで、ｍＴが−１／２（−０．５００）、−１／３（−０．３３３）、−１／４（−０．２５０）、−１／５（−０．２００）、−１／６（−０．１６７）、−１／７（−０．１４３）、−１／８（−０．１２５）、および、−１／２０（−０．０５０）の場合についてのφＣＲ／φＣおよびφＣＤ／φＣを計算した。その結果を［表４］および［表５］に示す。
【００５６】
【表４】
2011076711.tif 000006
【００５７】
【表５】
2011076711.tif 000007
【００５８】
［表４］および［表５］から明らかなように、ｍＴが０に近づくにつれて、回折のパワーが強くなる。νＯ＝２５４の場合、ｍＴが−１／２０のときにはφＣＲ／φＣが負になる。一方、νＯ＝１０１の場合、ｍＴが−１／５よりも大きくなったところでφＣＲ／φＣが０を下回り、さらにｍＴが０に近づくにつれて負の値をとりつつその絶対値が大きくなっていく。また、ｍＴが−１／２０のときには、φＣＲ／φＣ、φＣＤ／φＣとも絶対値が１を超えるが、あとで述べるように、コリメート光学系の開口数が小さいために、このような場合においても、カップリング光学系に使用される回折光学素子を製作することが可能である。
【００５９】
コリメート光学系の光源側の開口数ＮＡＣと、対物レンズ光学系の光情報媒体側の開口数ＮＡＯとの関係は、以下の式(42)で表せる。
【００６０】
ＮＡＣ＝−ｍＴ・ＮＡ０        (42)
ここで、屈折レンズの開口数をＮＡＣＲ、回折レンズの開口数をＮＡＣＤとすると、
ＮＡＣＲ＝ＮＡＣ・φＣＲ／φＣ      (43)
ＮＡＣＤ＝ＮＡＣ・φＣＤ／φＣ      (44)
が成り立つ。今、ＮＡＯ＝０．８５としたときのＮＡＣＲおよびＮＡＣＤの値を、式(42)〜(44)に基づいて求めて［表４］および［表５］にまとめた。
【００６１】
回折光学素子による回折パターンの最小ピッチΛminは、波長をλとしたときに、下記の式(45)に示すように近似することができる。そこで、［表４］および［表５］には、λ／ＮＡＣＤの値を併せて示している。
【００６２】
Λmin＝λ／ＮＡＣＤ        (45)
［表４］および［表５］から明らかなように、ＮＡＣＲは０．３２以下、ＮＡＣＤは０．２０以下、Λminは２μｍ以上の値をとり、これらの値はすべて製作可能な値である。実際には、トラッキングのためにコリメート光学系の光軸に対して対物レンズ光学系が垂直に駆動されても光束が蹴られないために、ＮＡＣ、ＮＡＣＲ、ＮＡＣＤは［表４］および［表５］に示されている値よりも大きくなる。
【００６３】
屈折レンズと回折レンズとを別体にしてカップリング光学系を構成するのではなく、屈折レンズの一方もしくは双方の面を回折光学素子とした回折屈折一体型光学素子をカップリング光学系とすることも可能である。回折屈折一体型光学素子としては、光情報記録媒体の記録再生用集光光学系の軸上色収差が補正されたＮＡ０．５５程度のものが対物レンズとして提案されている。本発明では、屈折レンズの開口数が小さく光学面の曲率があまりきつくならないこと、および、カップリング光学系は対物レンズのように作動距離の確保や軽量化のため薄型化・小型化の要求が強くないことのため、モールドを使った射出成形等によって回折屈折一体型光学素子のレンズをカップリング光学系の一部として容易に低コストで生産することができる。
【００６４】
そこで、本発明の請求項１の光ピックアップ用光学系は、入射光の発散角を変換するカップリング光学系と、前記カップリング光学系からの光束を集光する対物レンズ光学系とを備えている光ピックアップ用光学系において、前記対物レンズ光学系に所定の波長の光とは所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させた際の軸上色収差に対して、前記カップリング光学系に前記所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させて前記対物レンズ光学系を介した際の軸上色収差を小さくする回折面を、前記カップリング光学系の少なくとも１つの面に設けたことを特徴とするものである。
【００６５】
このように、請求項１の光ピックアップ用光学系によると、カップリング光学系の少なくとも１つの面に回折面が設けられているので、回折面によって生じる軸上色収差を、対物レンズ光学系の屈折面によって生じる軸上色収差に対して、逆符号でかつ（１／ｍＴ）２倍の関係が成立するようにすれば、対物レンズ光学系によって発生する軸上色収差をカップリング光学系により補正することができる。カップリング光学系には、上述したような対物レンズ光学系についての種々の制限が存在しないので、カップリング光学系をプラスティックなどの樹脂材料によって射出成型などで製造することが可能となる。従って、光ピックアップ用光学系を低コストで容易に製造することができるようになる。
【００６６】
つまり、請求項１の光ピックアップ用光学系によると、波長４００ｎｍ程度のＧａＮ青色半導体レーザのような単色性が悪い光源或いは波長が急激に変動する光源が用いられた場合であっても軸上色収差を補正することができる光ピックアップ光学系を容易且つ低コストで製造可能となる。
【００６７】
請求項２の光ピックアップ用光学系は、前記対物レンズ光学系が光学面上に回折面を有していないことを特徴とするものである。
【００６８】
請求項３の光ピックアップ用光学系は、前記対物レンズ光学系が１枚の両面非球面レンズからなることを特徴とするものである。
【００６９】
請求項４の光ピックアップ用光学系は、前記対物レンズ光学系が２枚のレンズからなり、前記２枚のレンズに少なくとも１面の非球面屈折面が含まれていることを特徴とするものである。
【００７０】
請求項５は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ピックアップ用光学系に適用可能であることを特徴とするカップリング光学系である。
【００７１】
また、請求項６の光ピックアップ装置は、少なくとも１つの光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を変換するカップリング光学系と、前記カップリング光学系からの光束を光情報記録媒体の情報記録媒面に集光する対物レンズ光学系とを備えている光ピックアップ装置において、前記対物レンズ光学系に所定の波長の光とは所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させた際の軸上色収差に対して、前記カップリング光学系に前記所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させて前記対物レンズ光学系を介した際の軸上色収差を小さくする回折面を、前記カップリング光学系の少なくとも１つの面に設けたことを特徴とするものである。
【００７２】
請求項７の光ピックアップ装置は、前記対物レンズ光学系が光学面上に回折面を有していないことを特徴とするものである。
【００７３】
請求項８の光ピックアップ装置は、前記対物レンズ光学系が１枚の両面非球面レンズからなることを特徴とするものである。
【００７４】
請求項９の光ピックアップ装置は、前記対物レンズ光学系が２枚のレンズからなり、前記２枚のレンズに少なくとも１面の非球面屈折面が含まれていることを特徴とするものである。
【００７５】
請求項１０の光ピックアップ装置は、前記対物レンズ光学系の光情報記録媒体側の開口数が０．５８以上であることを特数とするものである。
【００７６】
請求項１１の光ピックアップ装置は、前記対物レンズ光学系の光情報記録媒体側の開口数が０．６５以上であることを特徴とするものである。
【００７７】
請求項１２の光ピックアップ装置は、前記光源の波長が７００ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００７８】
請求項１３の光ピックアップ装置は、前記光源の波長が６８０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００７９】
請求項１４の光ピックアップ装置は、前記カップリング光学系が、入射された発散光束を光軸に対して実質的に平行な平行光束に変換するコリメート光学系であることを特徴とするものである。
【００８０】
請求項１５の光ピックアップ装置は、前記カップリング光学系が、入射された発散光束を発散角がより小さな光束に変換することを特徴とするものである。
【００８１】
請求項１６の光ピックアップ装置は、前記カップリング光学系が、入射された発散光束を収束光束に変換することを特徴とするものである。
【００８２】
請求項１７の光ピックアップ装置は、前記回折面が略同心円状の回折パターンを有しており、前記回折パターンの最小ピッチΛminが、前記光源の波長をλとして、２λ＜Λmin＜１００λを満たす値であることを特徴とするものである。
【００８３】
請求項１８の光ピックアップ装置は、前記光源の波長λが４５０ｎｍ以下であるとともに、前記回折面が略同心円状の回折パターンを有しており、前記回折パターンの最小ピッチΛminが、２λ＜Λmin＜３０λを満たす値であることを特徴とするものである。
【００８４】
また、請求項１９は、請求項６〜１８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置に適用可能であることを特徴とする光ピックアップ用光学系である。
【００８５】
また、請求項２０は、請求項１９に記載の光ピックアップ用光学系に適用可能であることを特徴とするカップリング光学系である。
【００８６】
また、請求項２１は、略同心円状の回折パターンをもつ回折面を少なくとも一方の面に有しており、前記回折パターンの最小ピッチΛminが４５０ｎｍ以下の波長λに対して２λ＜Λmin＜３０λを満たす値であることを特徴とするカップリング光学系用レンズである。
【００８７】
請求項２２のカップリング光学系用レンズは、略同心円状の回折パターンをもつ回折面を少なくとも一方の面に有しており、前記回折パターンの最小ピッチΛminが０．４μｍ＜Λmin＜１３．５μｍを満たす値であることを特徴とするものである。
【００８８】
請求項２３のカップリング光学系用レンズは、回折効率が最大となる波長が４５０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００８９】
請求項２４のカップリング光学系用レンズは、波長λが４００ｎｍの光を入射させた際に、焦点距離ｆが２ｍｍ＜ｆ＜２５ｍｍを満足する値であることを特徴とするものである。
【００９０】
請求項２５のカップリング光学系用レンズは、プラスチックから形成されることを特徴とするものである。
【００９１】
請求項２６のカップリング光学系用レンズは、回折面がフォトポリマリゼーション法により形成されていることを特徴とするものである。
【００９２】
また、請求項２７は、略同心円状の回折パターンをもつ回折面を少なくとも一方の面に有するレンズであって、前記レンズと同じ材料、同じ軸上厚、同じ焦点距離、および、同じバックフォーカスを有し且つ回折面をもたない屈折レンズと比較して軸上色収差の絶対値が大きく且つ符号が反対であることを特徴とするレンズである。
【００９３】
請求項２８は、請求項２７に記載のレンズを有することを特徴とするカップリング光学系である。
【００９４】
請求項２９は、請求項６〜１９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を搭載しており、音声および画像の少なくともいずれか一方を記録または再生することが可能であることを特徴とする記録再生装置である。
【００９５】
本発明において、「対物レンズ光学系」とは、狭義には光情報記録媒体に最も近い位置においてこれと対向配置される集光作用を有するレンズ系を指し、広義には光情報記録媒体に対向する位置に配置され、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズ系を指すものとする。
【００９６】
また、「カップリング光学系」とは、対物レンズ光学系とは別体に構成され、光源からの発散光束が直接的または間接的に入射され、その光束の発散角を代える作用を有するレンズ系を指し、例えば、光源からの発散光束を光軸とほぼ平行な平行光束にするいわゆるコリメート光学系を含むものとする。対物レンズ光学系および／またはカップリング光学系は単レンズであってもよく、その場合には、光学系の構成枚数を減らすことができてこれらを安価且つ小型に構成することができる。
【００９７】
また、回折面とは、光学素子の表面、例えばレンズの表面に、レリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせる面のことをいい、同一光学面に回折を生じる領域と生じない領域がある場合は、回折を生じる領域をいう。レリーフの形状としては、例えば、光学素子の表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものである。
【００９８】
本発明において、光情報記録媒体としては、例えば、CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等の各種ＣＤ、DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW等の各種ＤＶＤ、或いはＭＤ等のディスク状の現在の光情報記録媒体のみならず、次世代の記録媒体なども含まれる。多くの光情報記録媒体の情報記録面上には透明基板が存在する。
【００９９】
本発明において、情報の記録および再生とは、上記のような情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録すること、情報記録面上に記録された情報を再生することをいう。本発明の光学系は、記録だけ或いは再生だけを行うために用いられるものであってもよいし、記録および再生の両方を行うために用いられるものであってもよい。また、或る情報記録媒体に対しては記録を行い、別の情報記録媒体に対しては再生を行うために用いられるものであってもよいし、或る情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別の情報記録媒体に対しては記録及び再生を行うために用いられるものであってもよい。なお、ここでいう再生とは、単に情報を読み取ることを含むものである。
【０１００】
また、回折効率は、全回折光に対するそれぞれの次数の回折光の光量の割合を回折面の形状（レリーフの形状）に基づき、また照射する光の波長を所定の波長に設定したシュミレーションによる計算で求める。
【０１０１】
本発明の光ピックアップ装置は、例えばＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＭＤ等の光情報記録媒体に対してコンパチブルなプレーヤまたはドライブ等、あるいはそれらを組み込んだＡＶ機器、パソコン、その他の情報端末等の音声および／または画像の記録および／または再生装置に搭載することができる。
【発明の効果】
【０１０２】
以上説明したように、本発明によると、単色性が悪い光源或いは波長が急激に変動する光源が用いられた場合であっても、比較的簡単な構成で軸上色収差を補正することができしかも低コストで製造可能な光ピックアップ用光学系、これを備えた光ピックアップ装置、および、これを備えた記録再生装置を得ることができる。また、光情報記録媒体側の開口数が大きいために球面収差の補正、正弦条件の補正および小型化、薄型化、軽量化、低コスト化の目的で軸上色収差が残留した対物レンズとともに使用された場合に軸上色収差を補正することができるカップリング光学系およびカップリング光学系用レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光ピックアップ用光学系を含む光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施例１の光ピックアップ光学系に用いられた対物レンズ光学系による軸上色収差を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系による軸上色収差および非点収差を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１の光ピックアップ光学系全体による軸上色収差を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例１の光ピックアップ光学系による光路図である。
【図６】本発明の実施例２の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系による軸上色収差および非点収差を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２の光ピックアップ光学系全体による軸上色収差を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例２の光ピックアップ光学系による光路図である。
【図９】本発明の実施例３の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系による軸上色収差および非点収差を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例３の光ピックアップ光学系全体による軸上色収差を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例３の光ピックアップ光学系による光路図である。
【図１２】本発明の実施例４の光ピックアップ光学系に用いられた対物レンズ光学系による軸上色収差を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例４の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系による軸上色収差および非点収差を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施例４の光ピックアップ光学系全体による軸上色収差を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例４の光ピックアップ光学系による光路図である。
【図１６】本発明の実施例５の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系による軸上色収差および非点収差を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施例５の光ピックアップ光学系全体による軸上色収差を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施例５の光ピックアップ光学系による光路図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０４】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【０１０５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る光ピックアップ用光学系を含む光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。光ピックアップ装置１は、光源としての半導体レーザ１１と、カップリング光学系としての回折一体型コリメータ１３と、対物レンズ光学系としての対物レンズ１５とを有している。
【０１０６】
半導体レーザ１１は波長４００ｎｍ程度の光束を出射する青色レーザである。ただし、半導体レーザ１１は、出射光束の波長が７００ｎｍ以下或いは６８０ｎｍ以下であってもよい。回折一体型コリメータ１３は、半導体レーザ１１からの発散光束を光軸に対して平行な平行光束に変換する。なお、回折一体型コリメータ１３の代わりに、半導体レーザ１１からの発散光束の発散角をより小さくする光学系や、半導体レーザ１１からの発散光束を収束光束に変換する光学系を設け、かかる光学系の少なくとも一面に回折パターンを設けても良い。
【０１０７】
また、回折一体型コリメータ１３の対物レンズ１５側の面には、略同心円状の回折パターンが設けられている。そして、この回折パターンの最小ピッチΛminは、半導体レーザ１１の波長λに対して、２λ＜Λmin＜１００λ、好ましくは４５０ｎｍ以下の波長λに対して２λ＜Λmin＜３０λを満足するように形成されている。具体的には、回折パターンの最小ピッチΛminは、０．４μｍ＜Λmin＜１３．５μｍを満たすことが好ましい。また、波長λが４００ｎｍの光を入射させた際に、回折一体型コリメータ１３の焦点距離ｆは、２ｍｍ＜ｆ＜２５ｍｍであることが好ましい。なお、略同心円状の回折パターンは、回折一体型コリメータ１３の対物レンズ１５とは反対側の面に設けられていてもよい。また、回折一体型コリメータ１３の回折パターンは光学軸に対して略同心円状としたが、これ以外の回折パターンが設けられていてもよい。
【０１０８】
対物レンズ１５は、回折一体型コリメータ１３からの光束を光ディスク１６の情報記録面１６″上に集光するレンズであって、その光学面上に回折面を有していない。対物レンズ１５は、２枚のレンズから構成されており、当該２枚のレンズに少なくとも１面の非球面屈折面が含まれている。対物レンズ１５の光ディスク１６側の開口数は０．５８以上であることが好ましく、０．６５以上であることがより好ましい。
【０１０９】
半導体レーザ１１から出射された発散光束は、偏光ビームスプリッタ１２で反射し、回折一体型コリメータ１３および１／４波長板１４を透過して円偏光の平行光束となり、対物レンズ１５によって高密度記録用光ディスク１６の透明基板１６′を介して情報記録面１６″上に形成されるスポットとなる。対物レンズ１５は、その周辺に配置されたアクチュエータ２によってフォーカス制御およびトラッキング制御される。本実施の形態において、対物レンズ１５は２枚またはそれ以上の組合せレンズを想定しているが、１枚の両面非球面レンズを用いてもよい。
【０１１０】
情報記録面１６″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１５、１／４波長板１４、回折一体型コリメータ１３により収束光束となり、偏光ビームスプリッタ１２を透過し、シリンドリカルレンズ１７および凹レンズ１８を経ることによって非点収差が与えられるとともに倍率変換がなされ、光検出器１９に収束する。そして、光検出器１９の出力信号を用いて光ディスク１６に記録された情報を読み取ることができる。
【０１１１】
本実施の形態において、回折一体型コリメータ１３は、上述したような略同心円状の回折パターンが光学面上に設けられていることにより、半導体レーザ１１の発振波長に対して、対物レンズ１５とは、逆符号でかつ（１／ｍＴ）２倍の関係を有する軸上色収差を発生する。そのため、半導体レーザ１１から出射された光束は、回折一体型コリメータ１３および対物レンズ１５を経ることによってほとんど軸上色収差なく光ディスク１６の情報記録面１６″上に集光される。
【０１１２】
上述した回折一体型コリメータ１３は、開口数が小さくて光学面の曲率が比較的小さく且つ対物レンズのように作動距離の確保や軽量化のため薄型化・小型化の要求が強くない。従って、モールドを使った射出成形等によってプラスチック製の回折一体型コリメータ１３を低コストで容易に生産することが可能である。
【０１１３】
図１に示したような光ピックアップ装置１は、例えばＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＭＤ等の光ディスクに対してコンパチブルなプレーヤまたはドライブ等、あるいはそれらを組み込んだＡＶ機器、パソコン、その他の情報端末等の音声および／または画像の記録および／または再生装置に搭載することができる。
【実施例】
【０１１４】
以下、光ピックアップ用光学系の具体的な実施例について説明する。
【０１１５】
実施例１〜５の光ピックアップ用光学系を構成する各レンズは、次の〔数１〕で表される非球面形状を光学面に有している。
【０１１６】
【数１】
2011076711.tif 000008
【０１１７】
ただし、Ｚは光軸方向の軸、ｈは光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ：光の進行方向を正とする）、Ｒ0は近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａは非球面係数、２ｉは非球面のべき数である。
【０１１８】
実施例１〜５の光ピックアップ用光学系を構成するカップリングレンズの一方の面には、光軸と略同心円状に鋸刃状の回折パターン（回折輪帯：輪帯状の回折面）が設けられている。一般に、回折輪帯のピッチは、位相差関数若しくは光路差関数を使って定義される。具体的には、位相差関数ΦBは単位をラジアンとして以下の〔数２〕で表され、光路差関数Φbは単位をｍｍとして〔数３〕で表わされる。尚、実施例１〜５における回折パターンの輪帯最小ピッチは、それぞれ５．１μｍ、５．４μｍ、５．９μｍ、３．０μｍ、３．０μｍである。
【０１１９】
【数２】
2011076711.tif 000009
【０１２０】
【数３】
2011076711.tif 000010
【０１２１】
これら２つの表現方法は、単位が異なるが、回折輪帯のピッチを表わす意味では同等である。即ち、主波長λ（単位ｍｍ）に対し、単位をラジアンとした位相差関数の係数Ｂに、λ／２πを掛ければ光路差関数の係数ｂに換算でき、また逆に単位をｍｍとした光路差関数の係数ｂに、２π／λを掛ければ位相差関数の係数Ｂに換算できる。
（実施例１）
〔表６〕に実施例１の光ピックアップ光学系に関するデータを示す。実施例１では、対物レンズ光学系としてＦＣＤ１からなる２つのレンズを用い、カップリング光学系としてオレフィン系樹脂からなる直径４ｍｍのＨＯＥコリメータを用いた。なお、〔表６〕中、ｉは面番号、ｒｉは曲率半径、ｄｉは面間隔を示す。
【０１２２】
図５に、実施例１の光ピックアップ光学系の光路図を示す。また、図２は、実施例１の光ピックアップ光学系に用いられた対物レンズ光学系単体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差を示すグラフであり、波長が短いと焦点がアンダー側になることを示している。図３は、実施例１の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系単体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差および非点収差を示すグラフであり、軸上色収差のグラフは波長が長いと焦点がアンダー側になることを示している。図４は、実施例１の光ピックアップ光学系全体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差を示すグラフであり、波長に関わらずバックフォーカスが移動しないことを示している。
【０１２３】
【表６】
2011076711.tif 000011
【０１２４】
（実施例２）
〔表７〕に実施例２の光ピックアップ光学系に関するデータを示す。実施例２では、実施例１と同様に対物レンズ光学系としてＦＣＤ１からなる２つのレンズを用い、カップリング光学系としてＢＫ７からなるコリメータを用いた。
【０１２５】
図８に、実施例２の光ピックアップ光学系の光路図を示す。また、図６はに、実施例２の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系単体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差および非点収差を示すグラフであり、軸上色収差のグラフは波長が長いと焦点がアンダー側になることを示している。図７は、実施例２の光ピックアップ光学系全体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差を示すグラフであり、波長に関わらずバックフォーカスが移動しないことを示している。なお、対物レンズ光学系については、図２と同様なので図示を省略した。
【０１２６】
【表７】
2011076711.tif 000012
【０１２７】
（実施例３）
〔表８〕に実施例３の光ピックアップ光学系に関するデータを示す。実施例３では、実施例１と同様に対物レンズ光学系としてＦＣＤ１からなる２つのレンズを用い、カップリング光学系として非球面レンズＢＫ７の表面にポレオレフィン系樹脂を貼付した、すなわち２Ｐ法（フォトポリマリゼーション法）で作成されたコリメータを用いた。
【０１２８】
図１１に、実施例３の光ピックアップ光学系の光路図を示す。また、図９は、実施例３の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系単体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差および非点収差を示すグラフであり、軸上色収差のグラフは波長が長いと焦点がアンダー側になることを示している。図１０は、実施例３の光ピックアップ光学系全体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差を示すグラフであり、波長に関わらずバックフォーカスが移動しないことを示している。なお、対物レンズ光学系については、図２と同様なので図示を省略した。
【０１２９】
【表８】
2011076711.tif 000013
【０１３０】
（実施例４）
〔表９〕に実施例４の光ピックアップ光学系に関するデータを示す。実施例４では、対物レンズ光学系としてＭＮＢＦＤ８２からなる１つの両面非球面レンズを用い、カップリング光学系としてオレフィン系樹脂からなる直径４ｍｍのコリメータを用いた。
【０１３１】
図１５に、実施例４の光ピックアップ光学系の光路図を示す。また、図１２は、実施例４の光ピックアップ光学系に用いられた対物レンズ光学系単体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差を示すグラフであり、波長が短いと焦点がアンダー側になることを示している。図１３は、実施例４の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差および非点収差を示すグラフであり、軸上色収差のグラフは波長が長いと焦点がアンダー側になることを示している。図１５は、実施例４の光ピックアップ光学系全体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差を示すグラフであり、波長に関わらずバックフォーカスが移動しないことを示している。
【０１３２】
【表９】
2011076711.tif 000014
【０１３３】
（実施例５）
〔表１０〕に実施例５の光ピックアップ光学系に関するデータを示す。実施例５では、実施例４と同様に対物レンズ光学系としてＭＮＢＦＤ８２からなる１つの両面非球面レンズを用い、カップリング光学系としてオレフィン系樹脂からなる直径４ｍｍのコリメータを用いた。
【０１３４】
図１８に、実施例５の光ピックアップ光学系の光路図を示す。また、図１６は、実施例５の光ピックアップ光学系に用いられたカップリング光学系単体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差および非点収差を示すグラフであり、軸上色収差のグラフは波長が長いと焦点がアンダー側になることを示している。図１７は、実施例５の光ピックアップ光学系全体による波長４００±１０ｎｍにおける軸上色収差を示すグラフであり、波長に関わらずバックフォーカスが移動しないことを示している。なお、対物レンズ光学系については、図１２と同様なので図示を省略した。
【０１３５】
【表１０】
2011076711.tif 000015
【符号の説明】
【０１３６】
１  光ピックアップ装置
２  アクチュエータ
１１  半導体レーザ１１
１２  偏光ビームスプリッタ
１３  回折一体型コリメータ
１４  １／４波長板
１５  対物レンズ
１６  光ディスク
１６′  透明基板
１６″  情報記録面
１７  シリンドリカルレンズ
１８  凹レンズ
１９  光検出器
【図１】
2011076711.tif 000016
【図２】
2011076711.tif 000017
【図３】
2011076711.tif 000018
【図４】
2011076711.tif 000019
【図５】
2011076711.tif 000020
【図６】
2011076711.tif 000021
【図７】
2011076711.tif 000022
【図８】
2011076711.tif 000023
【図９】
2011076711.tif 000024
【図１０】
2011076711.tif 000025
【図１１】
2011076711.tif 000026
【図１２】
2011076711.tif 000027
【図１３】
2011076711.tif 000028
【図１４】
2011076711.tif 000029
【図１５】
2011076711.tif 000030
【図１６】
2011076711.tif 000031
【図１７】
2011076711.tif 000032
【図１８】
2011076711.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月10日(2010.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を変換するカップリング光学系と、前記カップリング光学系からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズ光学系とを備えている光ピックアップ装置において、
前記対物レンズ光学系に所定の波長の光とは所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させた際の軸上色収差に対して、前記カップリング光学系に前記所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させて前記対物レンズ光学系を介した際の軸上色収差を小さくする回折面を、前記カップリング光学系の少なくとも１つの面に設け、
前記光源の波長λが４５０ｎｍ以下であるとともに、
前記回折面が略同心円状の回折パターンを有しており、
前記回折パターンの最小ピッチΛｍｉｎが、２λ＜Λｍｉｎ＜３０λを満たす値であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記回折面の前記回折パターンは、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯形状であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記回折パターンの最小ピッチΛｍｉｎが０．４μｍ＜Λｍｉｎ＜１３．５μｍを満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
対物レンズ光学系の光情報記録媒体側の開口数が、０．８５であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
波長変化に対して前記対物レンズ光学系によって球面収差は変化しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記カップリング光学系は、波長が長くなると焦点がアンダー側になることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記カップリング光学系は、オレフィン系樹脂からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
波長λが４００ｎｍの光を入射させた際に、前記カップリング光学系の焦点距離ｆが２ｍｍ＜ｆ＜２５ｍｍを満足する値であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
少なくとも１つの光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を変換するカップリングレンズと、前記カップリングレンズからの光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズ光学系とを備えている光ピックアップ装置において用いられるカップリングレンズであって、
前記対物レンズ光学系に所定の波長の光とは所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させた際の軸上色収差に対して、前記カップリングレンズに前記所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させて前記対物レンズ光学系を介した際の軸上色収差を小さくする回折面を、前記カップリングレンズの少なくとも１つの面に設け、
前記光源の波長λが４５０ｎｍ以下であるとともに、
前記回折面が略同心円状の回折パターンを有しており、
前記回折パターンの最小ピッチΛｍｉｎが、２λ＜Λｍｉｎ＜３０λを満たす値であることを特徴とするカップリングレンズ。
【請求項１０】
前記回折面の前記回折パターンは、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯形状であることを特徴とする請求項９に記載のカップリングレンズ。
【請求項１１】
前記回折パターンの最小ピッチΛｍｉｎが０．４μｍ＜Λｍｉｎ＜１３．５μｍを満たすことを特徴とする請求項９又は１０に記載のカップリングレンズ。
【請求項１２】
対物レンズ光学系の光情報記録媒体側の開口数が、０．８５であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のカップリングレンズ。
【請求項１３】
波長変化に対して前記対物レンズ光学系によって球面収差は変化しないことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のカップリングレンズ。
【請求項１４】
前記カップリングレンズは、波長が長くなると焦点がアンダー側になることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載のカップリングレンズ。
【請求項１５】
前記カップリングレンズは、オレフィン系樹脂からなることを特徴とする請求項９〜１４のいずれかに記載のカップリングレンズ。
【請求項１６】
波長λが４００ｎｍの光を入射させた際に、前記カップリングレンズの焦点距離ｆが２ｍｍ＜ｆ＜２５ｍｍを満足する値であることを特徴とする請求項９〜１５のいずれかに記載のカップリングレンズ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置、およびカップリングレンズに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上述のような事情に鑑みて、本発明の目的は、例えば高密度光ディスク装置などにおいて単色性が悪い光源或いは波長が急激に変動する光源が用いられた場合であっても、比較的簡単な構成で軸上色収差を補正することができしかも低コストで製造可能な光ピックアップ用光学系を備えた光ピックアップ装置を提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明のさらなる目的は、光情報記録媒体側の開口数が大きいために球面収差の補正、正弦条件の補正および小型化、薄型化、軽量化、低コスト化の目的で軸上色収差が残留した対物レンズとともに使用された場合に軸上色収差を補正することができるカップリング光学系を提供することである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
そこで、本発明の請求項１の光ピックアップ装置は、少なくとも１つの光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を変換するカップリング光学系と、前記カップリング光学系からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズ光学系とを備えている光ピックアップ装置において、
前記対物レンズ光学系に所定の波長の光とは所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させた際の軸上色収差に対して、前記カップリング光学系に前記所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させて前記対物レンズ光学系を介した際の軸上色収差を小さくする回折面を、前記カップリング光学系の少なくとも１つの面に設け、
前記光源の波長λが４５０ｎｍ以下であるとともに、
前記回折面が略同心円状の回折パターンを有しており、
前記回折パターンの最小ピッチΛｍｉｎが、２λ＜Λｍｉｎ＜３０λを満たす値であることを特徴とするものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
請求項２の光ピックアップ装置は、前記回折面の前記回折パターンは、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯形状であることを特徴とするものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
請求項３の光ピックアップ装置は、前記回折パターンの最小ピッチΛｍｉｎが０．４μｍ＜Λｍｉｎ＜１３．５μｍを満たすことを特徴とするものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
請求項４の光ピックアップ装置は、対物レンズ光学系の光情報記録媒体側の開口数が、０．８５であることを特徴とするものである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
請求項５の光ピックアップ装置は、波長変化に対して前記対物レンズ光学系によって球面収差は変化しないことを特徴とするものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
請求項６の光ピックアップ装置は、前記カップリング光学系は、波長が長くなると焦点がアンダー側になることを特徴とするものである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
請求項７の光ピックアップ装置は、前記カップリング光学系は、オレフィン系樹脂からなることを特徴とするものである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
請求項８の光ピックアップ装置は、波長λが４００ｎｍの光を入射させた際に、前記カップリング光学系の焦点距離ｆが２ｍｍ＜ｆ＜２５ｍｍを満足する値であることを特徴とするものである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
また、請求項９のカップリングレンズは、少なくとも１つの光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を変換するカップリングレンズと、前記カップリングレンズからの光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズ光学系とを備えている光ピックアップ装置において用いられるカップリングレンズであって、前記対物レンズ光学系に所定の波長の光とは所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させた際の軸上色収差に対して、前記カップリングレンズに前記所定の波長差だけ異なる波長の光を入射させて前記対物レンズ光学系を介した際の軸上色収差を小さくする回折面を、前記カップリングレンズの少なくとも１つの面に設け、前記光源の波長λが４５０ｎｍ以下であるとともに、前記回折面が略同心円状の回折パターンを有しており、前記回折パターンの最小ピッチΛｍｉｎが、２λ＜Λｍｉｎ＜３０λを満たす値であることを特徴とするものである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
請求項１０のカップリングレンズは、前記回折面の前記回折パターンは、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯形状であることを特徴とするものである。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
請求項１１のカップリングレンズは、前記回折パターンの最小ピッチΛｍｉｎが０．４μｍ＜Λｍｉｎ＜１３．５μｍを満たすことを特徴とするものである
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
請求項１２のカップリングレンズは、対物レンズ光学系の光情報記録媒体側の開口数が、０．８５であることを特徴とするものである。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
請求項１３のカップリングレンズは、波長変化に対して前記対物レンズ光学系によって球面収差は変化しないことを特徴とするものである。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
請求項１４のカップリングレンズは、前記カップリングレンズは、波長が長くなると焦点がアンダー側になることを特徴とするものである。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
請求項１５のカップリングレンズは、前記カップリングレンズは、オレフィン系樹脂からなることを特徴とするものである。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
請求項１６のカップリングレンズは、波長λが４００ｎｍの光を入射させた際に、前記カップリングレンズの焦点距離ｆが２ｍｍ＜ｆ＜２５ｍｍを満足する値であることを特徴とするものである。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
以上説明したように、本発明によると、単色性が悪い光源或いは波長が急激に変動する光源が用いられた場合であっても、比較的簡単な構成で軸上色収差を補正することができしかも低コストで製造可能な光ピックアップ用光学系を備えた光ピックアップ装置を得ることができる。また、光情報記録媒体側の開口数が大きいために球面収差の補正、正弦条件の補正および小型化、薄型化、軽量化、低コスト化の目的で軸上色収差が残留した対物レンズとともに使用された場合に軸上色収差を補正することができるカップリング光学系を得ることができる。