(57)【要約】【課題】波長４５０ｎｍ以下のレーザ光源を使用する光学式記録再生装置において、使用環境による性能変化が少なく、長時間使用でも透過率減少が抑えられる、光ピックアップ用対物レンズを低コストで提供すること。【解決手段】光ピックアップ用の対物レンズであって、ガラス材料で形成された平凸レンズの凸面上に、エネルギー硬化型樹脂を用いて直接形成された第１樹脂層を有し、平凸レンズの平面上に、エネルギー硬化型樹脂を用いて直接形成された第２樹脂層を有することを特徴とする。【選択図】図１
2011028830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス材料で形成された平凸レンズの凸面上に、エネルギー硬化型樹脂を用いて直接形成された第１樹脂層を有し、前記平凸レンズの平面上に、エネルギー硬化型樹脂を用いて直接形成された第２樹脂層を有する、光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項２】
ガラス材料で形成された平凸レンズの凸面上に、エネルギー硬化型樹脂で形成された第１樹脂層が光学的に透明な接着剤を介して接合され、前記平凸レンズの平面上に、エネルギー硬化型樹脂で形成された第２樹脂層が光学的に透明な接着剤を介して接合された、光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項３】
前記第１樹脂層のレーザ光源側面と前記第２樹脂層の光ディスク面側の曲面が非球面であり、かつ前記平凸レンズの凸曲面が球面であ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対物レンズ
【請求項４】
前記平凸レンズは、レーザ光源側に凸面を向けて配され、
前記第1樹脂層はレーザ光源側に凸面を向けた凸メニスカス形状を有し、
以下の条件式（1）から（5）を満足することを特徴とする、請求項3に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
0.6 ≦  r1 / r3  ＜ 1.1  ・・・  (1)
0.003 ≦ D1 ≦ 0.25  ・・・ (2)
0.003 ≦ D2 ≦ 0.25  ・・・ (3)
N2−N1  ＜ 0.2  ・・・  (4)
N2−N3  ＜ 0.2  ・・・  (5)
ただし、
r1 : 前記第1樹脂層のレーザ光源側面の曲率半径
r3 : 前記平凸レンズのレーザ光源側面の曲率半径
D1 : 前記第1樹脂層の使用波長での光線通過距離
D2 : 前記第2樹脂層の使用波長での光線通過距離
N1 : 前記第1樹脂層の使用波長での屈折率
N2 : 前記平凸レンズの使用波長での屈折率
N3 : 前記第2樹脂層の使用波長での屈折率
【請求項５】
以下の条件式（6）を満足することを特徴とする、請求項4に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
0.6＜  f / d4  ＜ 1.2  ・・・  (6)
ただし、
d4 : 前記平凸レンズの光軸上の厚さ
f : 使用波長での対物レンズの焦点距離
【請求項６】
使用波長λが450nm以下であり、かつ開口数NAがNA>0.8であることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項７】
前記平凸レンズの少なくともいずれか一方の面に、ガラスと樹脂との密着力を増加させる処理が施されることを特徴とする、請求項６に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項８】
前記平凸レンズの少なくともいずれか一方の面に、ガラスと樹脂との屈折率差を減少させ、界面反射を抑制するためのコーティング処理が施されることを特徴とする、請求項６に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＶＤ等よりも大きな記録密度を持つ、ブルーレイディスク等の光ディスクに使用される４５０ｎｍ以下の光源を使用した、ＮＡ０．８を超える光ピックアップ用の高NA対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
４５０ｎｍ以下の光源を使用した記録再生装置に使用されるＮＡ０．８を超える高ＮＡ光ピックアップ用対物レンズにおいて、1枚構成でありながら収差を充分抑えた例として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この文献によれば、使用する材料を高屈折率のガラス材料とし、さらにレンズ面を非球面とすることで、高ＮＡでありながら充分収差を抑えた対物レンズが実現できる。
【０００３】
また、１枚構成で屈折率の低い樹脂材料でも高ＮＡでありながら収差を充分抑えた例として、特許文献２に記載されたものがある。この文献によれば、レンズ両面の非球面を制御することで、高ＮＡでありながら充分収差を抑えた対物レンズが実現できる。
【０００４】
さらに、耐熱樹脂材料と光学ガラスのハイブリッド構造でレンズを形成することで、プラスチックレンズでは対応できない、リフロー工程における２６０℃程度の短期高温使用に耐え、かつ非球面ガラスモールドで課題となる高コストという問題を解決したレンズが、特許文献３に開示されている。
【０００５】
また、樹脂とガラスレンズのハイブリッド構造を取ることで、ガラスモールドでは形成困難な非球面を樹脂で形成し、収差を充分押さえ、非球面ガラスモールドレンズよりも安価である有限系の対物レンズが、特許文献４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２４１０６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２９３６４１号公報
【特許文献３】特開２００８−２８７００５号公報
【特許文献４】特開平４−１２５６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、波長４５０ｎｍ以下で使用される高ＮＡの対物レンズは、使用に耐え得る程度に収差を押さえるために、高屈折率の材料を使用する場合が多い。このような高屈折率の材料は一般的にはガラス材料となる。ガラス材料を用いて、両面非球面のレンズを作成する場合は、非球面ガラスモールド法が使用される。この非球面ガラスモールド法は、高コストな手法であり、従って提供される対物レンズも高価なものになる。
【０００８】
また、樹脂材料を用いて、射出成形法により低コストの対物レンズを提供することも可能だが、樹脂材料のみで形成されたレンズは、温度や湿度による性能変化が大きいという点と、短波長のレーザが長時間照射されると、劣化黄変し透過率が低下するという問題がある。従って、長期間の連続使用が必要とされる場合は、樹脂材料のみで形成された対物レンズを使用するのは困難である。樹脂要因のこれらの問題を解決するためには、ガラス材料を使用することになるが、前述の通り、ガラス材料を用いた非球面ガラスレンズは高価である。さらに、射出成形用の樹脂材料は低屈折であるため、収差補正のための光学設計に多くの制約が発生し、ガラス材料を使用した場合よりも設計性能の向上が困難である。
【０００９】
一方で、樹脂とガラスのハイブリッド構造は、非球面ガラスモールド法よりは安価なレンズの提供が可能となる。撮像レンズや投影レンズでは、非球面ガラスレンズの代替として、それぞれの用途に適した最適なハイブリッドレンズの提供や、ハイブリッド構造の提案がされてきた。しかし、撮像レンズや投影レンズでは多くの場合、コスト的に樹脂レンズが優位であり、ハイブリッド構造を取る場合は、特殊な用途に限定される。また、これらの用途で使用されるハイブリッド構造の多くは、ガラスでは達成困難な非球面を形成する場合に限られ、コスト的な優位性まで検討はされていない。さらに、この様な加工が困難な非球面については、通常、熱可塑性樹脂を用いた射出成形法で対応することが多く、所定の光学性能を満たすために、ハイブリッド構造が必須とは言えない。
【００１０】
一方で、ハイブリッド構造が必須な撮像レンズとして、ハンダリフロー対応の高耐熱撮像レンズがある。従来の熱可塑性樹脂では、ハンダリフロー温度には対応できないが、ガラスと耐熱樹脂のハイブリッド構造を取ることで、ハンダリフロー対応を可能にしている。このハイブリッド型撮像レンズは、従来のガラスモールドレンズと同等の性能を備え、かつ安価に提供できるという合理的な構造を取っている。しかし、撮像レンズは波長４００〜６５０ｎｍ程度の可視光域で使用され、所定の視野角にある物体を縮小あるいは拡大し、定型のセンサーやフィルムに物体像を得るシステムである。対してブルーレイディスク用の対物レンズは、平行に入射した波長４５０ｎｍ以下の単波長レーザを光ディスク上の１点に集光させ、情報の記録もしくは再生を行う。従って、撮像用途と記録再生用途では、レンズの使用方法も設計思想も異なる。例えば、光学レンズの明るさを定義する値の１つにＦナンバーという数値がある。開口数ＮＡが０．８の対物レンズのＦナンバーを計算すると、０．６２５となる。一般的に、撮像レンズのＦナンバーは１以上である。一方で光ピックアップ用の対物レンズは記録再生用途であり、従って集光する光スポットを極限まで小さくする必要があるため、開口数が大きくなり、その結果Ｆナンバーが非常に小さくなり、撮像レンズでは考えられない非常に明るいレンズとなる。また、４５０ｎｍ以下の波長で、長時間レーザ照射された場合、樹脂の黄変による透過率減少を解決する構造についても、ブルーレイディスク用の光学系のみに発生する、解決しなければならない課題である。以上より、撮像レンズに求められる最適な構造と、光ピックアップ用に求められる最適な構造は異なり、解決しなければならない問題も異なる。
【００１１】
また、ＣＤやＤＶＤディスクに使われる光ピックアップ用対物レンズでのハイブリッド構造を提供する例もあるが、ブルーレイディスク用の高ＮＡに対応するための構造や短波長での透過率減少を解決する構造を提案している例はない。また、ＣＤやＤＶＤディスク用の光ピックアップ用対物レンズは、安価な射出成形法を用いた樹脂製レンズで提供されることがほとんどであるが、これはブルーレイディスクに比べてＮＡが小さいことや、ＣＤ用の場合は使用波長が７５０ｎｍ程度、ＤＶＤ用でも６５０ｎｍ程度と、樹脂を劣化させる様な波長で使用していないためである。この様な点からも、ブレーレイディスクに使用される対物レンズでは、ＣＤやＤＶＤディスク用対物レンズでは発生していない新たな問題を解決する必要がある。一般的に、安定性の高いガラス材料であれば、この課題を解決することはできるが、前述した通り、レンズ形成において非球面ガラスモールドという高コストな手法が取られるため、提供される対物レンズが高価になるという問題が生じる。
【００１２】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、波長４５０ｎｍ以下のレーザ光源を使用する光学式記録再生装置において、使用環境による性能変化が少なく、長時間使用でも透過率減少が抑えられる、光ピックアップ用対物レンズを低コストで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の問題を解決するため、本発明の光ピックアップ用対物レンズは、ガラス材料で形成された平凸レンズの凸面上にエネルギー硬化型樹脂で形成された第１樹脂層を有し、平凸レンズの平面上にエネルギー硬化型樹脂で形成された第２樹脂層を有し、構成される。
【００１４】
この様な構造をとることで、樹脂対ガラスの材料体積比において、ガラス材料比を圧倒的に大きくすることが出来る。従って、樹脂のみで形成されたレンズに比べて、温度による膨張収縮および屈折率変化が抑えられ、従って、光学性能の温度による劣化を充分抑えることが可能になる。さらに、樹脂層の体積が少ないので、短波長のレーザが長時間照射されても、樹脂のみで形成されたレンズよりも材料劣化による透過率減少を抑えることが出来る。
【００１５】
ここで使用するエネルギー硬化型樹脂は、外部からエネルギーを受けることにより、架橋反応あるいは重合反応が進む材料のことを指す。外部エネルギーとしては、例えば、熱や紫外線、電子線などが挙げられる。この様なエネルギー硬化型樹脂としては、エネルギーのタイプによって、熱硬化型、紫外線硬化型、電子線硬化型などが挙げられ、材料系のタイプとしては、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系が一般的に知られている。この様に、エネルギー硬化型樹脂の種類は多岐に渡るが、光学的に充分透明であれば、本発明の第１樹脂層と第２樹脂層の材料として、使用可能である。ここでの透明との限定は、使用波長範囲で使用に耐えうる程度に、材料の光吸収及び散乱が少ないことを意味する。
【００１６】
また、前記第１樹脂層と第２樹脂層は、ガラス面上に直接形成することが好適である。
【００１７】
また、前記の第１樹脂層と第２樹脂層は、光学的に透明な接着剤を介してガラス面と接合しても良い。ここでの光学的に充分透明とは、使用波長に対して光吸収や光散乱が少ないことを指す。
【００１８】
また、前記の第１樹脂層のレーザ光源側面と第２樹脂層の光ディスク側面の曲面は非球面とし、平凸レンズの凸面を球面とし、平凸レンズの凸面をレーザ光源側に向けて配置することが好適である。
【００１９】
この様に平凸レンズを配置することで、収差補正に優位なレンズ形状を実現できる。光ピックアップ用対物レンズは、軸上の球面収差と軸外のコマ収差補正の点からレーザ光源側に強い凸面を向けた形状が選択されることが多い。この様な形状を満足しつつ、ガラス材料の体積を極力増やす場合、このレーザ光源側に強い凸面を向けたレンズ形状と近い形状を持つガラスレンズであれば、樹脂体積を可能な限り少なくすることができる。平凸レンズは、上述のような形状を満たし、かつ安価なガラスレンズである。
【００２０】
さらに、ガラスレンズを平凸レンズ形状とした場合、平面側に形成もしくは接合する樹脂層は、レーザ光源側に対して凸形状でも凹形状でも、自由に選択が可能な上、どちらの形状を選んでも極端に樹脂量が増えることはない。収差補正の観点から言えば、ガラスレンズ両面を球面とする方が望ましいが、球面が１つ増えると、製品の偏芯感度が上がるだけでなく、ガラスレンズのコストも増加するため、本願の低コストという設計思想と異なる発明になる。従って、本発明で使用するガラスレンズの形状は平凸レンズが好ましい。
【００２１】
また、レンズをエネルギー硬化型材料のみで形成する方法も考えられるが、射出成形の材料に比べてこれらの樹脂は一般的に収縮率が大きい。これは、レンズに使用される射出成形の材料は、非晶性材料が多く、熱での液相と固相の相転移変化のみで、物質としての変化はなく、成形時のパッキング状態のみで収縮率が決まるのに対して、エネルギー硬化型の材料はエネルギーを受けて、重合もしくは架橋が進行するので、反応基の消失や分子骨格の末端基同士の結合により、物質として変化し、その結果大きな収縮が発生してしまうからである。この欠点から、これらの材料単体でレンズを形成することが困難であり、屈折率等が１．６を超える好適な材料があっても、使用されないかもしくは、長時間かけて硬化させるなどの、高コストプロセスで使用される場合が多い。しかし、本願では第１樹脂層と第２樹脂層を非常に薄くできるため、大きな収縮を伴う樹脂材料でも非球面を精度良く形成可能である。従って、従来では使用が困難であった、収縮率の大きい樹脂材料でも使用が可能となり、使用できる樹脂材料の幅が広くなるため、低コストな光ピックアップ用対物レンズの提供が可能となる。
【００２２】
また、上述の光ピックアップ用対物レンズにおいて、以下の（1）〜（5）の条件式を満たすことが好適である。
0.6 ≦  r1 / r3 ＜ 1.1  ・・・ (1)
0.003 ≦ D1 ≦ 0.25  ・・・ (2)
0.003 ≦ D2 ≦ 0.25  ・・・ (3)
N2 - N1 ＜ 0.2  ・・・ (4)
N2 - N3 ＜ 0.2  ・・・ (5)
ただし、
r1 : 前記第１樹脂層のレーザ光源側面の曲率半径
r3 : 前記平凸レンズのレーザ光源側面の曲率半径
D1 : 前記第１樹脂層の使用波長での光線通過距離
D2 : 前記第２樹脂層の使用波長での光線通過距離
N1 : 前記第１樹脂層の使用波長での屈折率
N2 : 前記平凸レンズの使用波長での屈折率
N3 : 前記第２樹脂層の使用波長での屈折率
【００２３】
上述の使用波長での光線通過距離とは、第１樹脂層の場合、樹脂層に入射したレーザ光線が屈折し、平凸レンズの球面に入射するまでの間に、レーザ光線が樹脂層を進んだ距離のことを指す。また、第２樹脂層の場合、樹脂層に入射したレーザ光線が屈折し、空気層に到達するまでの間に、レーザ光線が樹脂層を進んだ距離のことを指す。
【００２４】
レーザ光源側の樹脂層厚みにおいて、上述の(1)式と(2)式の下限を超えると入射レーザビーム径の幅を満たし、収差を補正するために充分な非球面を形成する厚みを確保することが困難になる。また、上限を超えた場合は樹脂層が厚くなり過ぎ、材料収縮率の問題から精度良く非球面を形成することが困難となる。さらに、樹脂層が厚くなり過ぎると、温度変化の影響や吸湿、短波長レーザの長時間照射による透過率減少等の樹脂側のデメリットが大きくなる。従って、この条件を守ることにより、温度依存が少なく、劣化による透過率低減が抑えられた非球面精度の良い光ピックアップ用対物レンズが得られる。
【００２５】
また、光ディスク面側の樹脂層厚みは上述の(3)式を満たすことが望ましい。この式の下限を超えると、高ＮＡに対応する有効な非球面を形成するための樹脂厚が不足し、上限を超えると樹脂厚が厚くなり過ぎ、材料収縮の問題から精度良く非球面が形成できない。また、樹脂厚が大きくなり過ぎると、温度特性や吸湿等の樹脂デメリットが大きくなる。これらの条件を守ることにより、温度依存が少なく、材料劣化による透過率低減が抑えられた光ピックアップ用対物レンズが得られる。
【００２６】
本発明の光ピックアップ用対物レンズの構成上の指導原理は、ガラス非球面レンズの非球面部を樹脂材料で置き換え、レンズの低コスト化とガラスモールド法では困難な多様な形状への対応、さらに樹脂材料の弱点である、温度変化や吸水、短波長での材料劣化による透過率減少を抑え、非球面ガラスレンズ並みの光学特性と安定性を持たせることにある。すなわち、この発明の光ピックアップ用対物レンズにおいて、樹脂材料とガラス材料の使用波長による屈折率差は大きくならないことが好ましい。言い換えれば、樹脂材料とガラス材料の屈折率は互いに等しいことが理想である。しかし、そのような樹脂材料とガラス材料の組み合わせを見出すことは極めて困難であり、特殊な調整を強いられた場合は、樹脂やガラス材料がさらに高コストになり、本願の低コストにて対物レンズを提供するという趣旨に反する。
【００２７】
そこで、屈折率差について光学特性を満たす許容範囲をシミュレーションと試作によって確認したところ、上記(4)式と(5)式を満たす範囲内であれば、実仕様を満足する程度に界面反射を抑えることができ、光記録再生装置に搭載可能な程度の収差補正も可能であることが確認できた。よって、この範囲を満たす材料を選択すれば、充分使用可能な光ピックアップ用対物レンズを得ることができ、さらに材料選択の幅が広がることから、材料のコストアップも避けられる。
【００２８】
また、材料の屈折率が高い方が軸外収差補正は有利となる。従って、(4)式と(5)式のように、ガラス材料の屈折率は樹脂材料の屈折率よりも大きい方が望ましい。
【００２９】
さらに、以下の(6)式を満たすことが好適である。
0.6＜  f / d4  ＜ 1.2  ・・・  (6)
ただし、
d4 : 前記平凸レンズの光軸上の厚さ
f : 使用波長での対物レンズの焦点距離
【００３０】
上述の(6)式の下限を下回ると、軸上の球面収差と軸外のコマ収差補正が困難となり、光ピックアップ用対物レンズの設計性能向上が困難となる。上限を超えると、平凸レンズの平面側に形成する第２樹脂層の領域が狭くなり、収差補正に必要な非球面を形成することが困難になる。また、上限を超えた場合は平凸レンズの体積が大きくなり過ぎて、光ピックアップ用対物レンズの重量が重くなり、フォーカス調整等において不利となる。
【００３１】
上記(1)から(6)式の条件下で、平凸レンズを最適に配置して光ピックアップ用対物レンズを構成することで、ブルーレイディスクの様な４５０ｎｍ以下の短波長領域での使用や、０．８を超える高ＮＡでの使用に耐えうる収差補正も可能となる。
【００３２】
また、ガラスで形成された平凸レンズの少なくともどちらかの面に、樹脂層とガラスの密着力を向上させるための処理を施しても良い。この様な密着力を向上させる手段としては、例えばシランカップリング処理が良く知られている。ここで言うシランカップリング処理とは、ガラス材料に樹脂材料を接着する時に、その仲立ちとなる層をガラス面に形成する手法である。
【００３３】
また、樹脂とガラスの屈折率差をさらに減少させ、界面反射を抑制するために、ガラスで形成された平凸レンズの少なくともどちらか一方に反射防止コーティング処理を施しても良い。例えば、樹脂層とガラスの中間程度の屈折率を持つコーティング膜であれば、界面反射を下げることが可能になる。
【発明の効果】
【００３４】
以上の様に、本発明によれば４５０ｎｍ以下の光源を使用した、ＮＡ０．８を超える光ピックアップ用の高ＮＡ対物レンズについて、非球面ガラスレンズに近い性能安定性を持ち、かつ非球面ガラスレンズよりも安価な光ピックアップ用対物レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この光ピックアップ用対物レンズの構成断面図である。
【図２】この対物レンズを通過する光線の断面図である。
【図３】実施例１の対物レンズの光路図である。
【図４】実施例１の対物レンズの非点収差を示す図である。
【図５】実施例１の対物レンズの球面収差を示す図である。
【図６】実施例２の対物レンズの光路図である。
【図７】実施例２の対物レンズの非点収差を示す図である。
【図８】実施例２の対物レンズの球面収差を示す図である。
【図９】実施例３の対物レンズの光路図である。
【図１０】実施例３の対物レンズの非点収差を示す図である。
【図１１】実施例３の対物レンズの球面収差を示す図である。
【図１２】実施例４の対物レンズの光路図である。
【図１３】実施例４の対物レンズの非点収差を示す図である。
【図１４】実施例４の対物レンズの球面収差を示す図である。
【図１５】実施例１から４の第１樹脂層レーザ光通過距離を示す図である。
【図１６】実施例１から４の第２樹脂層レーザ光通過距離を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態例について説明する。なお、各図は、本発明に係る一構成例を図示するものであり、本発明が理解できる程度に各構成要素の断面形状や配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、本発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の条件等を用いることがあるが、これら材料および条件は好適例の一つに過ぎず、従って、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
【００３７】
図１は、本発明の光ピックアップ用対物レンズの構成図である。図１において定義されている面番号と面間隔の記号は、図３、６、９、１２においても、同様の意味で使用している。
【００３８】
また、構成図において第１樹脂層と平凸レンズ球面、第２樹脂層と平凸レンズ平面は接合されているが、便宜上独立した面として扱う。つまり、対物レンズのレーザ光源側から順に面番号と各面名称との対比は以下のようになる。
面番号１：絞り面
面番号２：第１樹脂層（レーザ光源側）
面番号３：第１樹脂層（光ディスク側）
面番号４：平凸レンズ球面
面番号５：平凸レンズ平面
面番号６：第２樹脂層（レーザ光源側）
面番号７：第２樹脂層（光ディスク側）
面番号８：光ディスク保護層（レーザ光源側）
面番号９：光ディスク保護層（光ディスク側）
【００３９】
これらの図に示すri (i=1, 2, 3, …, 7)及びdi(i=1, 2, 3, …, 7)等のパラメータは、以下に示す表１から表４に具体的な数値として与えてある。添え字iは、レーザ光源側から光ディスク側に向かって順に、レンズの各面番号、あるいはレンズの厚み、レンズ面間隔等に対応させて付したものである。
【００４０】
図２は、レーザ光通過距離を説明するための構成図である。入射レーザ径は設計により異なるため、どのような設計でも共通比較できるように、入射レーザの径を入射瞳として、最大値が１となるように規格化している。この時の座標の取り方は、光軸をZ軸として、レーザ光源側から光ディスク側に向かってプラスとし、光軸と直交し紙面に平行な軸をY軸、光軸と直交し紙面と垂直な軸をX軸としている。例えば、φ３ｍｍのレーザ光線が入射する場合、φ３ｍｍの位置は規格化された入射瞳では1となり、φ２．４ｍｍの位置は規格化された入射瞳では０．８となる。
【００４１】
さらに、使用波長でのレーザ光線の通過距離は、それぞれ正規化した瞳座標０〜１までの間に平行光線を入射させることで計算する。第１樹脂層のレーザ光通過距離計算は、光線と第１樹脂層非球面の交点座標、光線とガラス球面の交点座標から、距離を算出する。第２樹脂層は、光線とガラス平面の交点座標、光線と第２樹脂層非球面の交点座標から、距離を算出する。非球面と光線の交点やガラス球面、平面と光線の交点については、光学設計評価ソフトの光線追跡計算で求めている。
【００４２】
作動距離ＷＤはレンズを構成するレンズの最終面から光ディスクの保護層までの距離である。
【００４３】
非球面データは、表１から４までのそれぞれの欄に面番号と共に示した。また、光軸上曲率半径の値ri(i=1, 2, 3, …, 7)はレーザ光源側に凸である場合を正、光ディスク側に凸の場合を負の値として示してある。また、平面については曲率半径を∞として示してある。
【００４４】
この発明で使用される非球面は、次の式で与えられる。
【００４５】
【数１】
2011028830.tif 000003
ただし、
Z : 面頂点に対する接平面からの深さ
C : 面の光軸上の曲率
h : 光軸からの高さ
k : 円錐定数
A0 : 4次の非球面係数
B0 : 6次の非球面係数
C0 : 8次の非球面係数
D0 : 10次の非球面係数
E0 : 12次の非球面係数
F0 : 14次の非球面係数
G0 : 16次の非球面係数
【００４６】
本明細書中の表１から表４において、非球面係数を示す数値は指数表示であり、例えば、「e-1」は、「10の-1乗」を意味する。焦点距離ｆとして示した値は、対物レンズの合成焦点距離である。また実施例ごとに、対物レンズの開口数をＮＡ、作動距離をＷＤ、入射ビームの径を有効径として示してある。
【００４７】
光ディスクの記録面の上には、記録層の保護のため一定厚さのカバー層が設けられている。このカバー層のd線屈折率は１．６２、アッベ数は３０、厚みは０．１ｍｍとした。
【００４８】
【表１】
2011028830.tif 000004
【００４９】
【表２】
2011028830.tif 000005
【００５０】
【表３】
2011028830.tif 000006
【００５１】
【表４】
2011028830.tif 000007
【００５２】
以下、図１から図１６を参照して、実施例１から４の光ピックアップ用対物レンズを説明する。
【実施例１】
【００５３】
実施例１のレンズ系は、第１樹脂層の使用波長での屈折率が１．６６７の紫外線硬化アクリル樹脂、第２樹脂層の使用波長での屈折率が１．６６７の紫外線硬化アクリル樹脂、平凸レンズは使用波長での屈折率１．６９７の光学ガラス材料を用い、開口数ＮＡが０．８５、入射ビーム径がφ３．０ｍｍ、使用波長が４０５ｎｍである。
【００５４】
このレンズ系では第１樹脂層と平凸レンズの使用波長での屈折率差N2−N1=0.055、第２樹脂層と平凸レンズの使用波長での屈折率差N2−N3=0.055となっており、下記の条件式（4）と（5）を満たしている。
【００５５】
また、r1/r3 = 0.9633となり、下記条件式（1）を満たし、かつD1の最大値が0.1335、D1の最小値が0.0356となり、下記条件式（2）を満たし、従って第１樹脂層の有効径まで、収差補正に必要な程度の非球面領域および樹脂厚を確保することが可能になっている。さらに、D2の最大値が0.10、D2の最小値が0.0699となり、下記条件式（3）を満たしており、第２樹脂層の非球面領域と樹脂厚が収差補正に充分な程度に確保できている。
【００５６】
さらに、f / d4 = 0.6895となり、条件式（6）を満たしており、収差補正に必要な第２樹脂層の領域も確保できている。従って、良好な軸外特性が得られている。
【００５７】
条件式(1)から(5)とは、それぞれ以下の式（1）から（5）で与えられる条件式を意味する。
0.6 ≦  r1 / r3 ＜ 1.1  ・・・ (1)
0.003 ≦ D1 ≦ 0.25  ・・・ (2)
0.003 ≦ D2 ≦ 0.25  ・・・ (3)
N2 - N1 ＜ 0.2  ・・・ (4)
N2 - N3 ＜ 0.2  ・・・ (5)
ただし、
r1 : 前記第1樹脂層のレーザ光源側面の曲率半径
r3 : 前記平凸レンズのレーザ光源側面の曲率半径
D1 : 前記第1樹脂層の使用波長での光線通過距離
D2 : 前記第2樹脂層の使用波長での光線通過距離
N1 : 前記第1樹脂層の使用波長での屈折率
N2 : 前記平凸レンズの使用波長での屈折率
N3 : 前記第2樹脂層の使用波長での屈折率
条件（1）から（5）とは、それぞれの式（1）から（5）で与えられる条件を意味することは、以後の実施例２から４の説明においても同様である。
【００５８】
条件式(6)とは、以下の式（6）で与えられる条件式を意味する。
0.6＜  f / d4 ＜ 1.2  ・・・  (6)
ただし、
d4 : 前記平凸レンズの光軸上の厚さ
f : 使用波長での対物レンズの焦点距離
条件（6）とは、式（6）で与えられる条件を意味することは、以後の実施例２から4の説明においても同様である。
【００５９】
図４に示す非点収差図を見ると、軸外の収差が充分補正されており、また図５に示す球面収差図でも、有効径全域において充分収差が押さえられていることがわかる。また、図１５と図１６に示す樹脂中を通過するレーザ光距離についても、最適な値の範囲内であり、樹脂劣化による透過率減少も抑えられる。従って実施例１のレンズによれば、短波長光源を用いる記録再生装置に使用される、高ＮＡ光ピックアップ用対物レンズとして充分な光スポットを形成することが可能である。
【実施例２】
【００６０】
実施例２のレンズ系は、第１樹脂層の使用波長での屈折率が１．６６７の紫外線硬化アクリル樹脂、第２樹脂層の使用波長での屈折率が１．６６７の紫外線硬化アクリル樹脂、平凸レンズは使用波長での屈折率１．８０６１の光学ガラス材料を用い、開口数ＮＡが０．８５、入射ビーム径がφ３．０ｍｍ、使用波長が４０５ｎｍである。
【００６１】
このレンズ系では第１樹脂層と平凸レンズの使用波長での屈折率差N2−N1=0.174、第２樹脂層と平凸レンズの使用波長での屈折率差N2−N3=0.174となっており、条件式（4）と（5）を満たしている。
【００６２】
また、r1/r3 = 0.877となり、条件式（1）を満たし、かつD1の最大値が0.10、D1の最小値が0.0501となり、条件式（2）を満たし、従って第１樹脂層の有効径まで、収差補正に必要な程度の非球面領域および樹脂厚を確保することが可能になっている。さらに、D2の最大値が0.117、D2の最小値が0.1となり、条件式（3）を満たしており、第２樹脂層の非球面領域と樹脂厚が収差補正に充分な程度に確保できている。
【００６３】
さらに、f / d4 = 0.7363となり、条件式（6）を満たしており、収差補正に必要な第２樹脂層の領域も確保できている。従って、良好な軸外特性が得られている。
【００６４】
図７に示す非点収差図を見ると、軸外の収差が充分補正されており、また図８に示す球面収差図でも、有効径全域において充分収差が押さえられていることがわかる。また、図１５と図１６に示す樹脂中を通過するレーザ光距離についても、最適な値の範囲内であり、樹脂劣化による透過率減少も抑えられる。従って実施例２のレンズによれば、短波長光源を用いる、記録再生装置に使用される高ＮＡ光ピックアップ用対物レンズとして充分な光スポットを形成することが可能である。
【実施例３】
【００６５】
実施例３のレンズ系は、第１樹脂層の使用波長での屈折率が１．６７３の紫外線硬化アクリル樹脂、第２樹脂層の使用波長での屈折率が１．６７３の紫外線硬化アクリル樹脂、平凸レンズは使用波長での屈折率１．６５２２の光学ガラス材料を用い、開口数ＮＡが０．８５、入射ビーム径がφ２．７５ｍｍ、使用波長が４０５ｎｍである。
【００６６】
このレンズ系では第１樹脂層と平凸レンズの使用波長での屈折率差N2−N1=0.055、第２樹脂層と平凸レンズの使用波長での屈折率差N2−N3=0.055となっており、条件式（4）と（5）を満たしている。
【００６７】
また、r1/r3 = 0.909となり、条件式（1）を満たし、かつD1の最大値が0.2213、D1の最小値が0.0845となり、条件式（2）を満たし、従って第１樹脂層の有効径まで、収差補正に必要な程度の非球面領域および樹脂厚を確保することが可能になっている。さらに、D2の最大値が0.10、D2の最小値が0.0789となり、条件式（3）を満たしており、第２樹脂層の非球面領域と樹脂厚が収差補正に充分な程度に確保できている。
【００６８】
さらに、f / d4 =1.011となり、条件式（6）を満たしており、収差補正に必要な第２樹脂層の領域も確保できている。従って、良好な軸外特性が得られている。
【００６９】
図１０に示す非点収差図を見ると、軸外の収差が充分補正されており、また図１１に示す球面収差図でも、有効径全域において充分収差が押さえられていることがわかる。また、図１５と図１６に示す樹脂中を通過するレーザ光距離についても、最適な値の範囲内であり、樹脂劣化による透過率減少も抑えられる。従って実施例３のレンズによれば、短波長光源を用いる、記録再生装置に使用される高ＮＡ光ピックアップ用対物レンズとして充分な光スポットを形成することが可能である。
【実施例４】
【００７０】
実施例４のレンズ系は、第１樹脂層の使用波長での屈折率が１．６６７の紫外線硬化アクリル樹脂、第２樹脂層の使用波長での屈折率が１．６６７の紫外線硬化アクリル樹脂、平凸レンズは使用波長での屈折率１．８０６１の光学ガラス材料を用い、開口数ＮＡが０．８５、入射ビーム径がφ２．７５ｍｍ、使用波長が４０５ｎｍである。
【００７１】
このレンズ系では第１樹脂層と平凸レンズの使用波長での屈折率差N2−N1=0.174、第２樹脂層と平凸レンズの使用波長での屈折率差N2−N3=0.174となっており、条件式（4）と（5）を満たしている。
【００７２】
また、r1/r3 = 0.943となり、条件式（1）を満たし、かつD1の最大値が0.1718、D1の最小値が0.0832となり、条件式（2）を満たしている。従って第１樹脂層において、収差補正に必要な程度の非球面領域および樹脂厚を確保することが可能になっている。さらに、D2の最大値が0.0878、D2の最小値が0.050となり、条件式（3）を満たしており、第２樹脂層の非球面領域と樹脂厚が収差補正に充分な程度に確保できている。
【００７３】
さらに、f / d4 = 0.8068となり、条件式（6）を満たしており、収差補正に必要な第２樹脂層の領域も確保できている。従って、良好な軸外特性が得られている。
【００７４】
図１３に示す非点収差図を見ると、軸外の収差が充分補正されており、また図１４に示す球面収差図でも、有効径全域において充分収差が押さえられていることがわかる。また、図１５と図１６に示す樹脂中を通過するレーザ光距離についても、最適な値の範囲内であり、樹脂劣化による透過率減少も抑えられる。従って実施例４のレンズによれば、短波長光源を用いる、記録再生装置に使用される高ＮＡ光ピックアップ用対物レンズとして充分な光スポットを形成することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
S1  入射ビームを制限する絞り
r1  第１樹脂層のレーザ光源側曲率半径
r2  第１樹脂層の光ディスク側曲率半径
r3  平凸レンズのレーザ光源側曲率半径
r4  平凸レンズの光ディスク側曲率半径
r5  第２樹脂層のレーザ光源側曲率半径
r6  第２樹脂層の光ディスク側曲率半径
r7  光ディスク保護層のレーザ光源側曲率半径
r8  光ディスク保護層の光ディスク側曲率半径
d1  第１樹脂層の光軸上厚み
d2  第１樹脂層の光ディスク側面と平凸レンズのレーザ光源側面の光軸上間隔
d3  平凸レンズの光軸上厚み
d4  第２樹脂層の光軸上厚み
d5  第２樹脂層のレーザ光源側面と平凸レンズの光ディスク側面の光軸上間隔
d6  対物レンズと光ディスク保護層の空気間隔
d7  光ディスク保護層の光軸上厚み
L1  エネルギー硬化型樹脂で形成された第１樹脂層
L2  ガラスで形成された平凸レンズ
L3  エネルギー硬化型樹脂で形成された第２樹脂層
【図１】
2011028830.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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