(57)【要約】【課題】波長変動や温度変化に基づく収差劣化を防ぐために輪帯構造を設ける際、より精度よく成形できる光ピックアップレンズを提供する。【解決手段】レーザ光源から出射された光束をブルーレイディスクなどの光ディスクに集光するプラスチック製の光ピックアップ対物レンズが、レーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）１０１及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）１０２の両面に複数の輪帯領域を有し、前記レンズ面が段差により同心円状の複数の輪帯領域１０３に分割され各輪帯領域の間に設けられる接合領域１０４を備えてなる輪帯構造を備え、複数の前記段差は、周囲温度が変化した場合に前記光ピックアップ対物レンズにおいて発生する収差を低減するような位相差を入射光束に発生させる段差量を有し、前記光ピックアップ対物レンズの開口数をＮＡ、焦点距離をｆ（ｍｍ）、とした場合に、ＮＡ≧０．８、１．０≦ｆ≦１．８となるように構成した。【選択図】図３
2011238304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射された光束をＢＤ（ブルーレイディスク）などの光ディスクに集光するプラスチック製の光ピックアップ対物レンズであって、前記光ピックアップ対物レンズは、レーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）の両面に複数の輪帯領域を有し、前記レンズ面が段差により同心円状の複数の輪帯領域に分割され各輪帯領域の間に設けられる接合領域を備えてなる輪帯構造を備え、複数の前記段差は、周囲温度が変化した場合に前記光ピックアップ対物レンズにおいて発生する収差を低減するような位相差を入射光束に発生させる段差量を有し、前記光ピックアップ対物レンズの開口数をＮＡ、焦点距離をｆ（ｍｍ）、とした場合に、数式（１）、（２）を満たす光ピックアップ対物レンズ。
ＮＡ≧０．８    ・・・・・・（１）
１．０≦ｆ≦１．８    ・・・・（２）
【請求項２】
前記光ピックアップ対物レンズの開口数をＮＡとした場合に、数式（１）´を満たす請求項１記載の光ピックアップ対物レンズ。
ＮＡ≧０．８４  ・・・・・・（１）´
【請求項３】
前記レーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）の輪帯数をＲＮ（Ｒ１）、光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）の輪帯数をＲＮ（Ｒ２）、Ｒ１面軸上段差量の絶対値の平均値をｄ０ｍ（Ｒ１）（ｍｍ）、Ｒ２面軸上段差量の絶対値の平均値をｄ０ｍ（Ｒ２）とした場合に、数式（３）を満たす請求項１記載の光ピックアップ対物レンズ。
ＲＮ（Ｒ１）×ｄ０ｍ（Ｒ１）≧ＲＮ（Ｒ２）×ｄ０ｍ（Ｒ２）  ・・・（３）
【請求項４】
前記輪帯数の多い方の面の輪帯構造は、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、前記各輪帯領域を、第１輪帯、第２輪帯、・・・、第Ｎ輪帯（Ｎは正の整数）とし、第ｎ輪帯（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）の非球面を前記レンズ中心に向かって仮想的に延長した場合に、前記非球面と前記レンズ中心を通る光軸との交点をＣｎ（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）とし、交点Ｃ１と交点Ｃｎとの距離を軸上段差量Ｄｎとし、前記光軸に平行で光ディスク側に向かう方向を正の方向とした場合、以下の（４）式且つ（５）式を満たす少なくとも１つの第ｍ輪帯（ｍは、１＜ｍ＜Ｎを満たす整数）を備え、
｜Ｄｍ−１｜＜｜Ｄｍ｜    ・・・・・（４）
｜Ｄｍ｜＞｜Ｄｍ＋１｜    ・・・・・（５）
前記第ｍ輪帯の前記レンズにおいて、中心側の境界の半径をＲｂ、外縁側の境界の半径をＲｅ、輪帯幅をＲｗ（＝Ｒｅ−Ｒｓ）、開口数ＮＡが０．８５であるときの前記光ピックアップレンズの有効半径をＲｓとした場合、以下の（６）式を満たす事を特徴とする請求項１記載の光ピックアップレンズ。
Ｒｗ／Ｒｓ×１００≧２５（％）    ・・・・・（６）
【請求項５】
前記輪帯数の多い方の面の輪帯構造は、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、前記各輪帯領域を、第１輪帯、第２輪帯、・・・、第Ｎ輪帯（Ｎは正の整数）とし、第ｎ輪帯（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）を通る光線と光軸上を通る光線の光路差をＥｎ（λ）としたとき、以下の（７）式且つ（８）式を満たす少なくとも１つの第ｍ輪帯（ｍは、１＜ｍ＜Ｎを満たす整数）を備え、
｜Ｅｍ−１｜＜｜Ｅｍ｜    ・・・・・（７）
｜Ｅｍ｜＞｜Ｅｍ＋１｜    ・・・・・（８）
前記第ｍ輪帯の前記レンズにおいて、中心側の境界の半径をＲｂ、外縁側の境界の半径をＲｅ、輪帯幅をＲｗ（＝Ｒｅ−Ｒｓ）、開口数ＮＡが０．８５であるときの前記光ピックアップレンズの有効半径をＲｓとした場合、以下の（６）式を満たす事を特徴とする請求項１記載の光ピックアップレンズ。
Ｒｗ／Ｒｓ×１００≧２５（％）    ・・・・・（６）
【請求項６】
前記輪帯数の多い方の面の輪帯構造は、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、前記各輪帯領域を、第１輪帯、第２輪帯、・・・、第Ｎ輪帯（Ｎは正の整数）とし、第ｎ輪帯（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）の非球面を前記レンズ中心に向かって仮想的に延長した場合に、前記非球面と前記レンズ中心を通る光軸との交点をＣｎ（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）とし、交点Ｃ１と交点Ｃｎとの距離を軸上段差量Ｄｎとし、前記光軸に平行で光ディスク側に向かう方向を正の方向とした場合、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす少なくとも１つの第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられる接合領域を備え、
前記接合領域の面形状は、前記接合領域の面上の実質的に全ての点の前記光軸方向における位置が前記第ｎ−１輪帯の前記レンズ外縁側の境界の前記光軸方向における位置よりも前記光ディスク側となる形状となる請求項１に記載の光ピックアップ対物レンズ。
【請求項７】
前記輪帯数の多い方の面の輪帯構造は、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、前記各輪帯領域を、第１輪帯、第２輪帯、・・・、第Ｎ輪帯（Ｎは正の整数）とし、第ｎ輪帯（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）の非球面を前記レンズ中心に向かって仮想的に延長した場合に、前記非球面と前記レンズ中心を通る光軸との交点をＣｎ（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）とし、交点Ｃ１と交点Ｃｎとの距離を軸上段差量Ｄｎとし、前記光軸に平行で光ディスク側に向かう方向を正の方向とした場合、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす全ての第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられる接合領域を備え、
前記接合領域の面形状は、前記接合領域の面上の実質的に全ての点の前記光軸方向における位置が前記第ｎ−１輪帯の前記レンズ外縁側の境界の前記光軸方向における位置よりも前記光ディスク側となる形状となる請求項１に記載の光ピックアップ対物レンズ。
【請求項８】
前記輪帯数の多い方の面の輪帯構造は、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、前記各輪帯領域を、第１輪帯、第２輪帯、・・・、第Ｎ輪帯（Ｎは正の整数）とし、第ｎ輪帯（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）の非球面を前記レンズ中心に向かって仮想的に延長した場合に、前記非球面と前記レンズ中心を通る光軸との交点をＣｎ（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）とし、交点Ｃ１と交点Ｃｎとの距離を軸上段差量Ｄｎとし、前記光軸に平行で光ディスク側に向かう方向を正の方向とした場合、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ輪帯の前記レンズ中心側の境界のレンズ径方向における位置が、当該光ピックアップレンズの前記レンズ面の接線角が４０°以上となる範囲内であるとき、第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられる接合領域を備え、
前記接合領域の面形状は、前記接合領域の面上の実質的に全ての点の前記光軸方向における位置が前記第ｎ−１輪帯の前記レンズ外縁側の境界の前記光軸方向における位置よりも前記光ディスク側となる形状となる請求項１に記載の光ピックアップ対物レンズ。
【請求項９】
前記接合領域の面形状は、前記光軸に垂直な面から、レーザ光源側から光ディスク側に向かう方向に、角度θ（°）傾く平面形状である請求項６乃至８の何れか一項に記載の光ピックアップレンズ。
【請求項１０】
以下の（９）式を満たす請求項９に記載の光ピックアップレンズ。
０≦θ≦１５    ・・・・・（９）
【請求項１１】
前記光ピックアップ対物レンズは、波長３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の範囲にあるレーザ光を、前記光ディスクに集光することを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光ピックアップ対物レンズ。
【請求項１２】
レーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）の複数の前記段差は、設計波長及び設計温度時における入射光の位相が輪帯領域相互に波長の略整数倍で異なる段差量であって、周囲温度が変化した場合に前記光ピックアップ対物レンズにおいて発生する収差を低減するような位相差を光束に発生させる段差量を有する請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光ピックアップ対物レンズ。
【請求項１３】
前記第ｎ輪帯（２≦ｎ≦ｍ）と前記第ｎ−１輪帯の隣接段差量の絶対値を｜ｄｎ｜（ｍｍ）、設計波長をλ（ｍｍ）、設計波長及び設計温度時における前記光ピックアップ対物レンズの屈折率をＮとした場合に、数式（１０）を満たす請求項１乃至１２の何れか一項に記載の光ピックアップ対物レンズ。
３≦（Ｎ−１）×｜ｄｎ｜／λ≦１５    ・・・・・・（１０）
【請求項１４】
前記第ｎ輪帯（２≦ｎ≦Ｎ）の軸上段差量Ｄｎと前記第ｎ−１輪帯の軸上段差量Ｄｎ−１との差分の絶対値を｜ｄｎ０｜（ｍｍ）、設計波長をλ（ｍｍ）、設計波長及び設計温度時における前記光ピックアップ対物レンズの屈折率をＮとした場合に、数式（１１）を満たす請求項１乃至１２の何れか一項に記載の光ピックアップ対物レンズ。
３≦（Ｎ−１）×｜ｄｎ０｜／λ≦１２    ・・・・・・（１１）
【請求項１５】
前記第ｎ輪帯（２≦ｎ≦ｍ）と前記第ｎ−１輪帯の隣接段差量の絶対値の累積値Σ｜ｄ｜の最大値をΣ｜ｄ｜ｍａｘ、と累積値Σ｜ｄ｜の最小値をΣ｜ｄ｜ｍｉｎとした場合に、数式（１２）を満たす請求項１乃至１４の何れか一項に記載の光ピックアップ対物レンズ。
１０≦（Ｎ−１）×（Σ｜ｄ｜ｍａｘ−Σ｜ｄ｜ｍｉｎ）／λ≦４０    ・・（１２）
【請求項１６】
前記第ｎ輪帯（１≦ｎ≦Ｎ）の軸上段差量Ｄｎの最大値をＤｍａｘと最小値をＤｍｉｎとした場合に、数式（１３）を満たす請求項１乃至１４の何れか一項に記載の光ピックアップ対物レンズ。
１８≦（Ｎ−１）×（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／λ≦４０    ・・・・（１３）
【請求項１７】
前記Ｄｎ−１＜Ｄｎを満たす全ての第ｎ−１輪帯及び第ｎ輪帯について、第ｎ輪帯の軸上段差量Ｄｎと前記第ｎ−１輪帯の軸上段差量Ｄｎ−１との差分の絶対値｜ｄｎ０｜を加算して得られる値をαとし、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす全ての第ｎ−１輪帯及び第ｎ輪帯について、前記第ｎ輪帯の軸上段差量Ｄｎと前記第ｎ−１輪帯の軸上段差量Ｄｎ−１との差分の絶対値｜ｄｎ０｜を加算して得られる値をβとした場合に、以下の（１４）式を満たす請求項１乃至１６の何れか一項に記載の光ピックアップレンズ。
α−β≧  ０    ・・・・・（１４）
【請求項１８】
前記Ｄｎ−１＜Ｄｎを満たす全ての第ｎ−１輪帯及び第ｎ輪帯について、第ｎ輪帯の軸上段差量Ｄｎと前記第ｎ−１輪帯の軸上段差量Ｄｎ−１との差分の絶対値｜ｄｎ０｜を加算して得られる値をαとし、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす全ての第ｎ−１輪帯及び第ｎ輪帯について、前記第ｎ輪帯の軸上段差量Ｄｎと前記第ｎ−１輪帯の軸上段差量Ｄｎ−１との差分の絶対値｜ｄｎ０｜を加算して得られる値をβとした場合に、以下の（１５）式を満たす請求項１乃至１６の何れか一項に記載の光ピックアップレンズ。
０．８≦α／β≦１．２    ・・・・・（１５）
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れか一項に記載の対物レンズを用いた事を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１８の何れか一項に記載の対物レンズを用いた事を特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに対する記録または再生を行う光学系において用いられる光ピックアップレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの記録容量は増大し続けており、記録密度も増大し続けている。光ディスクに記録された情報の読出しは、光ディスク装置によって行われる。光ディスク装置のレーザ光源より出射されたレーザ光は、光路に配置された波長板やコリメータ等の透明部材を透過し、最終的に光ピックアップレンズに入射する。そして、光ピックアップレンズは、入射したレーザ光を光ディスク上に集光し、光ディスク上に光スポットを形成する。
【０００３】
これにより、光ディスクに記録された情報が読み取られる。通常、レーザ光源から出射されたレーザ光をコリメータレンズ等によって略平行光に変換し、当該略平行光が光ピックアップレンズに入射する。このような大容量の光ディスクに使用される光ピックアップレンズの開口数ＮＡは、０．８以上または０．８４以上となる場合が多い。また、当該大容量の光ディスクに使用されるレーザ光の波長は４０５ｎｍである場合が多い。
【０００４】
開口数ＮＡが０．８５以上のＢｌｕｅ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）用の光ピックアップレンズの硝材としては、諸般の問題に対応するため、ガラスが使用される場合が多い。例えば、ガラスは、プラスチック等の樹脂材料よりも耐光性に優れる。
【０００５】
プラスチックが光を吸収し、この吸収エネルギーを放出するよりも先に、さらに光に曝され続けると、プラスチックが分解され、材料劣化につながる。また、一旦、材料劣化が生じると、壊れた樹脂が回りの樹脂を壊すため、材料劣化のスピードは加速度的に速くなってしまう。そして、通常、ＢＤ用の光ピックアップレンズには、エネルギーの強い短波長のレーザ光が入射する。そのため、ＢＤ用の光ピックアップレンズの硝材としては、プラスチックよりも耐光性に優れるガラスが用いられることが多い。
【０００６】
しかし、ＢＤ用のレーザ光の集光位置におけるパワーは、０．４０ｍＷ弱である。そして、このレベルのレーザ光に対する耐光性を有する樹脂材料も存在する。現段階においても、記録用レーザのようなハイパワーのレーザ光に耐光性を有する樹脂も開発されつつあり、実現が想定される段階となっている。また、ガラス材料に比べて、プラスチックなどの樹脂材料の方が、成形性や生産性に優れる。
【０００７】
そこで、プラスチックなどの樹脂材料を用いて、ＮＡが０．８５以上のＢＤ用の光ピックアップレンズの設計を試みると、以下の問題点が確認できた。
【０００８】
まず、ガラスの屈折率の変化量は少ないため、硝材としてガラスを用いた場合、波長変動や温度変化に基づく収差劣化の少ないレンズを製造することができる。例えば、ガラスを使用して、レーザ光源側とディスク面側のレンズ面をそれぞれ単一の非球面となるようにレンズを形成しても、ＢＤ用レーザ光源の製造ばらつきや使用環境で想定される波長の変動、使用環境で想定される温度変化に基づく収差劣化が少なくて済む。
【０００９】
これに対して、プラスチック等の樹脂材料の屈折率の変化量はガラスに比べて大きいため、硝材として樹脂材料を用いた場合、波長変動や温度変化に基づく収差劣化が大きくなってしまう。すなわち、硝材として樹脂材料を用いて形成したレンズは、レーザ光源の製造ばらつきや使用環境で想定される波長変動、使用環境で想定される温度変化に十分に対応できるものとは言いがたい。したがって、波長変動や温度変化に十分対応できる樹脂材料からなる光ピックアップレンズを設計する必要があった。
【００１０】
そして、波長変動や温度変化に基づく収差劣化の問題を解決するため、光ピックアップレンズのレンズ面（光学機能面）に、特許文献１の図２に示すようなブレーズ型の回折構造が設計されることがある。一方、特許文献１の図１に示すような回折構造とは異なる輪帯構造が光ピックアップレンズのレンズ面に設計されることもある。レンズ面に回折構造とは異なる輪帯構造が形成された光ピックアップレンズ（以下、非回折輪帯レンズと称する。）を図７に示す。
【００１１】
図７に示すように、当該非回折輪帯レンズにおいても、隣り合う輪帯間の段差量は大きく、また、レンズ外縁部においては突起部が形成される。そして、非回折輪帯レンズにおいても、当該輪帯間の段差量や突起部による成形上の問題が生じる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許４１９３９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、非回折輪帯レンズにおいて、当該輪帯間の段差量や突起部による成形上の問題を解決することは、回折レンズに比べて非常に難しい。
【００１４】
ここで、非回折輪帯レンズのレンズ中心からレンズ外縁部に向かって、各輪帯領域を、第１輪帯、第２輪帯、・・・、第Ｎ輪帯（Ｎは正の整数）とする。図７に示すように、当該非回折輪帯レンズにおいて、各輪帯の非球面は、当該輪帯構造が形成されるレンズ面が凸となるような形状となっている。
【００１５】
また、当該非回折輪帯レンズでは、レンズ中心から所定位置までの範囲では、隣り合う輪帯間に、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、レンズ中心厚が薄くなる方向に段差が形成され、当該所定位置からレンズ外縁部までの範囲では、隣り合う輪帯間に、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、レンズ中心厚が厚くなる方向に段差が形成される。
【００１６】
ここで、ｎ輪帯（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）の非球面をレンズ中心に向かって仮想的に延長した場合、当該非球面とレンズ中心を通る光軸との交点をＣｎ（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）とする。交点Ｃ１と交点Ｃｎとの距離を軸上段差量Ｄｎ（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）とし、光軸に平行で光ディスク側に向かう方向を正の方向とすると、図７に示す非回折輪帯レンズでは、次の（４）式且つ（５）式を満たす第ｍ輪帯を備えている。ただし、ｍは、１＜ｍ＜Ｎを満たす整数である。
｜Ｄｍ−１｜＜｜Ｄｍ｜    ・・・・・（４）
｜Ｄｍ｜＞｜Ｄｍ＋１｜    ・・・・・（５）
【００１７】
換言すれば、図７に示す非回折輪帯レンズでは、第１輪帯から第ｍ輪帯までの範囲では、隣り合う輪帯間に、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが増加する方向に段差が形成され、第ｍ輪帯から第Ｎ輪帯までの範囲では、隣り合う輪帯間に、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが減少する方向に段差が形成されている。
【００１８】
すなわち、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、第１輪帯から第ｍ輪帯までの範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が薄くなる方向に段差が形成され、第ｍ輪帯から第Ｎ輪帯までの範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が厚くなる方向に段差が形成される。つまり、第ｍ輪帯におけるレンズ中厚は最も薄くなるように輪帯構造が形成されている。そこで、以下、当該第ｍ輪帯を谷輪帯と称する。
【００１９】
樹脂材料から金型を用いて当該非回折輪帯レンズを形成する場合、金型の当該輪帯間の段差の転写不良が問題となる。ある隣り合う輪帯間において転写不良が生じた場合、当該転写不良に基づいて波面収差が劣化する。また、金型の当該谷輪帯に対応する部分への樹脂材料の充填が不十分になりやすい。さらには、金型の当該谷輪帯よりもレンズ中心側に対応する部分と、当該谷輪帯よりもレンズ外縁側に対応する部分とでは、樹脂の金型への食いつき度合いや、転写不良の向きが異なる。特に、この異なる転写性のつなぎ目となる谷輪帯で転写不良が問題となる。
【００２０】
もし、谷輪帯の輪帯領域全体において転写不良が生じた場合、当該転写不良に基づいて球面収差が発生する。また、当該球面収差の次数は、転写不良が生じた谷輪帯の位置によって異なる。また、谷輪帯の輪帯領域の一部において転写不良が生じた場合、当該転写不良に基づいてコマ収差や非点収差が発生する。また、当該コマ収差や非点収差の次数は、転写不良が生じた谷輪帯の位置によって異なる。したがって、谷輪帯を有する非回折輪帯レンズの成形においては、当該輪帯間の段差及び谷輪帯における転写精度を向上することが重要である。
【００２１】
樹脂材料から金型を用いてレンズを形成する場合、融解された樹脂が金型に充填されて固められる。そして、樹脂は、金型に充填された時点から金型が冷えるとともに収縮する。この樹脂が収縮する程度は、金型の収縮の程度よりも大きい。そのため、樹脂が収縮した場合、谷輪帯よりレンズ中心側の部分における隣り合う輪帯間の段差部分の樹脂は、金型から外れやすい方向に収縮するが、谷輪帯よりレンズ外縁側の部分における隣り合う輪帯間の段差部分の樹脂は、金型に食いつく方向に収縮する。
【００２２】
そのため、成形後の樹脂が金型から外れにくくなる。そして、谷輪帯よりレンズ中心側の部分と、谷輪帯レンズ外縁側の部分とで、樹脂の金型からの外れにくさに差があることにより、谷輪帯の形状が歪んでしまったり、壊れてしまったりする。つまり、谷輪帯よりレンズ中心側の部分と、谷輪帯レンズ外縁側の部分とで、樹脂の金型からの外れにくさに差があることにより、収差を悪化させてしまう。
【００２３】
また、谷輪帯よりレンズ中心側の部分における隣り合う輪帯間の段差部分の樹脂は、金型から外れやすい方向に収縮するため、成形過程の早い段階で金型から外れてしまう場合があり、谷輪帯よりレンズ中心側の部分における転写性が悪くなってしまう場合がある。
【００２４】
そこで、金型から樹脂を外す時間を遅らせたり、樹脂に圧力をかけたりする手法がとられる。しかし、一方で、谷輪帯よりもレンズ外縁側の部分における隣り合う輪帯間の段差部分の樹脂は、金型に食いつく方向に収縮するため、金型から樹脂を外す時間を遅らせたり、樹脂に圧力をかけたりすると、谷輪帯よりもレンズ外縁側の部分の樹脂がさらに金型に食いつくこととなる。これにより、谷輪帯における転写性も悪くなってしまう。
【００２５】
つまり、図７に示す非回折輪帯レンズでは、谷輪帯よりレンズ中心側の部分、谷輪帯、及び谷輪帯よりもレンズ外縁側の部分における転写性が悪くなってしまう。
【００２６】
さらに、谷輪帯の輪帯幅が狭い場合、谷輪帯における転写性が一層悪化し、収差が悪化してしまう。そして、転写が良好ではないレンズをレーザ光が透過した場合、当該レーザ光は設計どおりの光路を通らず、不要光又は迷光として散乱してしまう。
【００２７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、波長変動や温度変化に基づく収差劣化を防ぐために輪帯構造を設ける際、より精度よく成形できる光ピックアップレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の光ピックアップレンズは、レーザ光を光ディスクに集光する開口数ＮＡが０．８以上の光ピックアップレンズである。また、前記光ピックアップレンズは、レーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）の両面に、前記レンズ面が段差により同心円状の複数の輪帯領域に分割されてなる輪帯構造を備える。
【００２９】
また、輪帯数の多い方の面の前記輪帯構造は、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、前記各輪帯領域を、第１輪帯、第２輪帯、・・・、第Ｎ輪帯（Ｎは正の整数）とし、第ｎ輪帯（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）の非球面を前記レンズ中心に向かって仮想的に延長した場合に、前記非球面と前記レンズ中心を通る光軸との交点をＣｎ（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）とし、交点Ｃ１と交点Ｃｎとの距離を軸上段差量Ｄｎとし、前記光軸に平行で光ディスク側に向かう方向を正の方向とした場合、以下の（４）式且つ（５）式を満たす少なくとも１つの第ｍ輪帯（ｍは、１＜ｍ＜Ｎを満たす整数）を備える。
｜Ｄｍ−１｜＜｜Ｄｍ｜    ・・・・・（４）
｜Ｄｍ｜＞｜Ｄｍ＋１｜    ・・・・・（５）
【００３０】
また、前記第ｍ輪帯の前記レンズ中心側の境界の半径をＲｂとし、前記第ｍ輪帯の前記レンズ外縁側の境界の半径をＲｅとし、輪帯幅をＲｗ（＝Ｒｅ−Ｒｓ）とし、前記開口数ＮＡが０．８５であるときの前記光ピックアップレンズの有効半径をＲｓとした場合、以下の（６）式を満たすことが好ましい。
Ｒｗ／Ｒｓ×１００≧２５（％）    ・・・・・（６）
【００３１】
第ｍ輪帯の輪帯幅が狭すぎると、当該第ｍ輪帯に対応する金型部分へ樹脂を十分に充填できなくなり、レンズの収差性能の悪化をもたらす。一方、第ｍ輪帯の輪帯幅（Ｒｅ−Ｒｂ）が、当該光ピックアップレンズの有効半径Ｒｓの２５％以上である場合、当該第ｍ輪帯に対応する金型部分へ樹脂を十分に充填することができるだけでなく、金型部分に樹脂を充填する際における樹脂の乱れを防止する。これにより、レンズの収差性能の悪化をより確実に防止する。
【００３２】
さらに好ましくは、（１６）式を満たすことである。
２５≦Ｒｗ／Ｒｓ×１００≦３５（％）    ・・・・・（１６）
逆に、第ｍ輪帯の輪帯幅が広すぎると、当該第ｍ輪帯に対応する金型部分へ樹脂を十分に充填することは容易になるが、前記第ｍ輪帯の波長変動や温度変化に基づく収差劣化を防ぐための輪帯構造を設ける際、隣接段差量を大きくとらなければいけなくなり、成形しづらくなる。ここで、隣接段差量とは、各輪帯領域間の段差の段差量の事である。
【００３３】
さらに好ましくは、（１７）式を満たすことである。
２７≦Ｒｗ／Ｒｓ×１００≦３３（％）    ・・・・・（１７）
これにより、さらにレンズの収差性能の悪化をより確実に防止する。
【００３４】
本発明の光ピックアップレンズにおいては、Ｄｎ＞０の場合、Ｄｍ−１＜Ｄｍ且つＤｍ＞Ｄｍ＋１を満たし、又は、Ｄｎ＜０の場合、Ｄｍ−１＞Ｄｍ且つＤｍ＜Ｄｍ＋１を満たす第ｍ輪帯を少なくとも１つ備えている。換言すれば、Ｄｎ＞０の場合、第ｍ輪帯よりレンズ中心側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが増加する方向に段差が形成され、第ｍ輪帯よりレンズ外縁側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが減少する方向に段差が形成されている。また、Ｄｎ＜０の場合、第ｍ輪帯よりレンズ中心側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが減少する方向に段差が形成され、第ｍ輪帯よりレンズ外縁側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが増加する方向に段差が形成されている。
【００３５】
すなわち、Ｄｎ＞０の場合、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、第ｍ輪帯よりレンズ中心側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が薄くなる方向に段差が形成され、第ｍ輪帯よりレンズ外縁側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が厚くなる方向に段差が形成されている。また、Ｄｎ＜０の場合、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、第ｍ輪帯よりレンズ中心側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が厚くなる方向に段差が形成され、第ｍ輪帯よりレンズ外縁側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が薄くなる方向に段差が形成されている。
【００３６】
つまり、Ｄｎ＞０の場合、第ｍ輪帯におけるレンズ中心厚は最も薄くなるように輪帯構造が形成されており、Ｄｎ＜０の場合、第ｍ輪帯におけるレンズ中心厚は最も厚くなるように輪帯構造が形成されている。
【００３７】
またさらに、レーザ光源側と反対側のディスク側面にも輪帯構造を備えることにより、各輪帯間を通る光線で所望の位相差を得ようとする事に関して、特に、波長変動や温度変化に基づく収差劣化を防ぐために輪帯構造を設ける際、成形が容易になるような輪帯構造を考慮しても、レーザ側面の輪帯間の隣接段差量は３〜１１μｍ程度としなければならず、レーザ側面の輪帯間の隣接段差量、言い換えればレーザ側面の輪帯間の位相差の負担量を小さくする必然性が高まる。そこで、レーザ側面のみの輪帯だけで前記所望の位相差を得るのではなく、レーザ側面の輪帯とディスク側面の輪帯から前記所望の位相差を得るようにすることで、レーザ側面の輪帯間の位相差の負担量を小さくすることができるのでレーザ側面の輪帯の形成方法が容易になる。
【００３８】
具体的には前記軸上段差や隣接段差の深さを浅くすることが可能になったり、後述する接合領域範囲を小さくすることが可能になったりして、成形がより容易な光ピックアップレンズを提供できる。また、レーザ側面の前記輪帯段差の深さを浅くすることが可能になることから、レーザ側面のサグ量を小さくすることが可能になり、レーザ側面の小型化につながり、例えば光ピックアップのフォーカス動作の際に対物レンズが光ピックアップの立ち上げミラーなどの他部品と衝突してしまう可能性を低くすることが可能になる。
【００３９】
本発明の第１の態様において、前記輪帯数の多い方の面の輪帯構造は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす少なくとも１つの第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられる接合領域と、を備える。
【００４０】
そして、前記接合領域の面形状は、前記接合領域の面上の実質的に全ての点の前記光軸方向における位置が前記第ｎ−１輪帯の前記レンズ外縁側の境界の前記光軸方向における位置よりも前記光ディスク側となる形状である。
【００４１】
従来、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間では、レーザ光源側に凸となる突起部が形成され、当該突起部のため、レンズの成形性が悪くなる。
【００４２】
本発明の第１の態様において、当該輪帯構造は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす少なくとも１つの第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に接合領域を備えている。そして、当該接合領域の面形状は、当該接合領域の面上の実質的に全ての点の光軸方向における位置が、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界の光軸方向における位置よりも光ディスク側となる形状となっている。換言すれば、接合領域の面形状は、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界よりもレーザ光源側に突出しない形状となっている。そのため、隣り合う輪帯間に突起部が形成されることによる光ピックアップレンズの形成上の問題が生じにくくなっている。したがって、成型がより容易な光ピックアップレンズを提供できる。
【００４３】
本発明の第２の態様において、前記輪帯数の多い方の面の輪帯構造は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす全ての第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられる接合領域を備える。
【００４４】
そして、前記接合領域の面形状は、前記接合領域の面上の実質的に全ての点の前記光軸方向における位置が前記第ｎ−１輪帯の前記レンズ外縁側の境界の前記光軸方向における位置よりも前記光ディスク側となる形状である。
【００４５】
また、従来、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間では、レーザ光源側に凸となる突起部が形成され、当該突起部のため、レンズの成形性が悪くなる。
【００４６】
本発明の第２の態様において、当該輪帯構造は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす全ての第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に接合領域を備えている。そして、当該接合領域の面形状は、当該接合領域の面上の実質的に全ての点の光軸方向における位置が、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界の光軸方向における位置よりも光ディスク側となる形状となっている。
【００４７】
換言すれば、接合領域の面形状は、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界よりもレーザ光源側に突出しない形状となっている。そのため、隣り合う輪帯間に突起部が形成されることによる光ピックアップレンズの形成上の問題が生じないようになっている。したがって、成型がさらに容易な光ピックアップレンズを提供できる。
【００４８】
本発明の第３の態様にかかる光ピックアップレンズは、レーザ光を光ディスクに集光する開口数ＮＡが０．８以上の光ピックアップレンズである。
【００４９】
また、前記輪帯数の多い方の面の輪帯構造は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ輪帯の前記レンズ中心側の境界のレンズ径方向における位置が、当該光ピックアップレンズの前記レンズ面の接線角が４０°以上となる範囲内であるとき、前記第ｎ輪帯と隣り合う第ｎ−１輪帯と前記第ｎ輪帯との間に設けられる接合領域を備える。
【００５０】
そして、前記接合領域の面形状は、前記接合領域の面上の実質的に全ての点の前記光軸方向における位置が前記第ｎ−１輪帯の前記レンズ外縁側の境界の前記光軸方向における位置よりも前記光ディスク側となる形状である。
【００５１】
また、従来、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間では、レーザ光源側に凸となる突起部が形成され、当該突起部のため、レンズの成形性が悪くなる。しかし、当該突起部による成形性の悪化の程度は、レンズの中心部分よりも外縁部分の方が大きい。そして、特に、光ピックアップレンズのレンズ面の接線角度が４０°以上となる範囲において、当該突起部による成形性の悪化が生じることが分かった。
【００５２】
本発明の第３の態様において、当該輪帯構造は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ輪帯のレンズ中心側の境界のレンズ径方向における位置が当該光ピックアップレンズのレンズ面の接線角度が４０°以上となる範囲内であるとき、当該第ｎ輪帯と隣り合う第ｎ−１輪帯と当該第ｎ輪帯との間に接合領域を備えている。そして、当該接合領域の面形状は、当該接合領域の面上の実質的に全ての点の光軸方向における位置が、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界の光軸方向における位置よりも光ディスク側となる形状となっている。
【００５３】
換言すれば、接合領域の面形状は、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界よりもレーザ光源側に突出しない形状となっている。そのため、隣り合う輪帯間に突起部が形成されることによる光ピックアップレンズの形成上の問題が生じないようになっている。したがって、成型がさらに容易な光ピックアップレンズを提供できる。
【００５４】
以上のように軸上段差量Ｄｎについての記述をしたが、本発明と同じ、またはほとんど同じレンズ形状は、輪帯構造のレンズにおいては軸上段差量Ｄｎを全く別な値にしても本発明と同じ効果を得ることができる。それは光軸から離れた位置の半径の値でのサグ量として同じサグ量を得るのに違う軸上段差量であっても得ることができてしまうからである。それは後述する面形状を規定する非球面式からも明らかである。
【００５５】
本発明の光ピックアップレンズは、レーザ光を光ディスクに集光する開口数ＮＡが０．８以上の光ピックアップレンズである。また、前記光ピックアップレンズは、レーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）の両面に、前記レンズ面が段差により同心円状の複数の輪帯領域に分割されてなる輪帯構造を備える。
【００５６】
また、輪帯数の多い方の面の輪帯構造は、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、前記各輪帯領域を、第１輪帯、第２輪帯、・・・、第Ｎ輪帯（Ｎは正の整数）とし、第ｎ輪帯（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）を通る光線と光軸上を通る光線の光路差をＥｎ（λ）とした場合、以下の（７）式且つ（８）式を満たす少なくとも１つの第ｍ輪帯（ｍは、１＜ｍ＜Ｎを満たす整数）を備える。
｜Ｅｍ−１｜＜｜Ｅｍ｜    ・・・・・（７）
｜Ｅｍ｜＞｜Ｅｍ＋１｜    ・・・・・（８）
【００５７】
また、前記接合領域の面形状は、前記光軸に垂直な面から、レーザ光源側から光ディスク側に向かう方向に、角度θ（°）傾く平面形状であることが好ましい。
さらに、以下の（９）式を満たすことが好ましい。
０≦θ≦１５    ・・・・・（９）
【００５８】
これにより、第ｎ−１輪帯の傾斜角度と接合領域の傾斜角度とを近い角度とすることができる。そして、成形時における第ｎ−１輪帯における収縮方向と接合領域における収縮方向とをできるだけ一致させることができる。そのため、光ピックアップレンズの寸法を精度良く出すための成形条件をより容易に見つけることができるようになる。
【００５９】
なお、１つの光ピックアップレンズに設けられる複数の接合領域の傾斜角度は、それぞれ、当該接合領域が設けられるレンズ径方向における位置に応じて異なっていてもよい。
【００６０】
また、Ｄｎ−１＜Ｄｎを満たす全ての第ｎ−１輪帯及び第ｎ輪帯について、前記第ｎ輪帯の軸上段差量Ｄｎと前記第ｎ−１輪帯の軸上段差量Ｄｎ−１との差分の絶対値｜ｄｎ０｜を加算して得られる値をαとし、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす全ての第ｎ−１輪帯及び第ｎ輪帯について、前記第ｎ輪帯の軸上段差量Ｄｎと前記第ｎ−１輪帯の軸上段差量Ｄｎ−１との差分の絶対値｜ｄｎ０｜を加算して得られる値をβとした場合に、以下の（１４）式を満たすことが好ましい。
α−β≧０    ・・・・・（１４）
【００６１】
接合領域は、光学機能面ではない。そのため、隣り合う輪帯間に上述した接合領域を設けると、その分、光スポットの光量が低下してしまう。ここで、レンズに入射するレーザ光はレンズにおいて吸収されず、レンズ表面における反射はないものとし、光ピックアップレンズのレーザ光源側のレンズ面に輪帯構造が形成され、光ディスク側のレンズ面は連続的な形状を有するとした場合、光スポットの光量比（％）を、以下の（１８）式で表すことができる。
光量比（％）＝（１−（（有効半径内のレンズ面の面積）−（光学機能面以外の面積））／（有効変形内のレンズ面の面積））×１００    ・・・・・（１８）
【００６２】
ここで、（１８）式における（光学機能面以外の面積）は、全ての接合領域の面積の和に略等しい。したがって、光ピックアップレンズに設けられる接合領域の数をできるだけ少なくすることにより、光スポットの光量を向上することができる。
【００６３】
そして、接合領域が設けられる部分は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との輪帯間である。そのため、接合領域を設けない輪帯間の段差量の累積値を、接合領域を設ける輪帯間の段差量の累積値よりも大きくすることにより、光スポットの光量の向上を図ることができると考えられる。そこで、本発明では、（１４）式を満たすことにより、接合領域を設けない輪帯間の段差量の累積値であるαを、接合領域を設ける輪帯間の段差量の累積値であるβ以上とすることができ、光スポットの光量を向上させることができる。
【００６４】
一方、レーザーダイオードの波長変化により前記光ピックアップレンズの屈折率が変化し、前記光ピックアップレンズで収束された光スポットの位置が急激に変化する。この変化を軸上色収差（以下、色収差と記述）と言う。光スポットの光量を向上させるために（１４）式を満たす構成をとると、色収差が劣化してしまい、前記光ピックアップレンズを使用した際に、光ディスクでの記録再生が出来なくなったり、フォーカス制御が外れてしまう事が生じてしまう。
【００６５】
換言すれば、色収差の劣化を防ぐためには、以下の（１９）式を満たすことが好ましい。
α−β≦０    ・・・・・（１９）
【００６６】
よって、光スポットの光量と色収差のバランスをとるためには、以下の（１５）式を満たすことが好ましい。
０．８≦α／β≦１．２    ・・・・・（１５）
【００６７】
また、前記光ピックアップレンズは、波長３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の範囲の波長のレーザ光を前記光ディスクに集光することが好ましい。
これにより、ＢＤに対して良好に光スポットを形成する光ピックアップレンズを提供できる。ＢＤの使用波長は４０５ｎｍであるが、レーザ光源の製造バラツキを考慮して、本発明の光ピックアップレンズの使用波長の範囲を波長３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下とした。
【００６８】
さらに、前記光ピックアップレンズのレーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）の複数の前記段差は、設計波長及び設計温度時における入射光の位相が輪帯領域相互に波長の略整数倍で異なる段差量であることが好ましい。これにより、周囲温度が変化した場合に前記光ピックアップ対物レンズにおいて発生する収差を低減するような位相差を光束に発生させる段差量を有することができる。
【００６９】
また、第ｎ輪帯（２≦ｎ≦ｍ）と前記第ｎ−１輪帯の隣接段差量の絶対値を｜ｄｎ｜（ｍｍ）、波長をλ（ｍｍ）、前記光ピックアップ対物レンズの屈折率をＮとした場合に、以下の（１０）式を満たすことが好ましい。
３≦（Ｎ−１）×｜ｄｎ｜／λ≦１５    ・・・・・・（１０）
【００７０】
換言すれば、隣接段差量×（屈折率−１）が、設計波長の３倍以上１５倍以下であることが好ましい。隣接段差量×（屈折率−１）が設計波長の３倍未満である場合、収差を十分補正するためには、光ピックアップ対物レンズに形成する輪帯領域の数を増やす必要がある。そのため、光利用効率が低下してしまう。一方、隣接段差量×（屈折率−１）が設計波長の１５倍より大きい場合、段差量が大きくなるため、光ピックアップ対物レンズの製造が困難となる。従って、（１０）式を満たすように段差を形成することにより、光利用効率の低下を防止するとともに、光ピックアップ対物レンズの製造を容易にすることができる。
【００７１】
また、前記第ｎ輪帯（２≦ｎ≦Ｎ）の軸上段差量Ｄｎと前記第ｎ−１輪帯の軸上段差量Ｄｎ−１との差分の絶対値を｜ｄｎ０｜（ｍｍ）、波長をλ（ｍｍ）、前記光ピックアップ対物レンズの屈折率をＮとした場合に、以下の（１１）式を満たすことが好ましい。
３≦（Ｎ−１）×｜ｄｎ０｜／λ≦１２    ・・・・・・（１１）
【００７２】
換言すれば、前記第ｎ輪帯軸上段差量Ｄｎと前記第ｎ−１輪帯の軸上段差量Ｄｎ−１との差分の絶対値｜ｄｎ０｜×（屈折率−１）が、設計波長の３倍以上１２倍以下であることが好ましい。｜ｄｎ０｜×（屈折率−１）が設計波長の３倍未満である場合、収差を十分補正するためには、光ピックアップ対物レンズに形成する輪帯領域の数を増やす必要がある。そのため、光利用効率が低下してしまう。一方、｜ｄｎ０｜×（屈折率−１）が設計波長の１２倍より大きい場合、段差量が大きくなるため、光ピックアップ対物レンズの製造が困難となる。従って、（１１）式を満たすように段差を形成することにより、光利用効率の低下を防止するとともに、光ピックアップ対物レンズの製造を容易にすることができる。
【００７３】
また、第ｎ輪帯（２≦ｎ≦ｍ）の隣接段差量の絶対値の累積値Σ｜ｄ｜の最大値をΣ｜ｄ｜ｍａｘ、と累積値Σ｜ｄ｜の最小値をΣ｜ｄ｜ｍｉｎとした場合に、前記隣接段差量の累積値Σ｜ｄ｜の最大値Σ｜ｄ｜ｍａｘと最小値Σ｜ｄ｜ｍｉｎとの差が１０λ以上、４０λ以下であることが好ましい。
【００７４】
隣接段差量の累積値Σ｜ｄ｜の最大値Σ｜ｄ｜ｍａｘと最小値Σ｜ｄ｜ｍｉｎとの差が１０λ未満の場合、周囲温度の変化によって生じる波面収差を十分に低減することが難しくなる。
【００７５】
一方、隣接段差量の累積値Σ｜ｄ｜の最大値Σ｜ｄ｜ｍａｘと最小値Σ｜ｄ｜ｍｉｎとの差が４０λより大きい場合、周囲温度の変化によって生じる波面収差を過剰に補正してしまうため、かえって、波面収差が劣化してしまう。また、段差量が大きくなってしまい、光ピックアップ対物レンズの製造が困難となる。
【００７６】
また、前記輪帯数の多い方の面の段差の軸上段差量をｄ０（ｍｍ）とした場合、前記軸上段差量Ｄｎの最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎとの差が１０λ以上、４０λ以下であることが好ましい。
【００７７】
軸上段差量Ｄｎの最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎとの差が１０λ未満の場合、周囲温度の変化によって生じる波面収差を十分に低減することが難しくなる。一方、軸上段差量Ｄｎの最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎとの差が４０λより大きい場合、周囲温度の変化によって生じる波面収差を過剰に補正してしまうため、かえって、波面収差が劣化してしまう。また、段差量が大きくなってしまい、光ピックアップ対物レンズの製造が困難となる。
【００７８】
また、前記開口数ＮＡが０．８５であるときの有効半径Ｒｓは、前記光ピックアップレンズが搭載されるアクチュエータの開口半径と実質的に等しいことが好ましい。
【００７９】
実際には、光ピックアップレンズが取り付けられるアクチュエータはプラスチック製であるため、アクチュエータの開口半径は製品毎で異なる。本発明では、光ピックアップレンズの開口数ＮＡが０．８５であるときの有効半径Ｒｓは、当該アクチュエータの開口半径と実質的に等しいため、アクチュエータの開口半径を反映して、第ｍ輪帯の輪帯幅を規定することができる。
【００８０】
さらに、前記光ピックアップレンズは、樹脂材料、又は、樹脂材料に無機材料若しくは主に無機材料からなる材料を分散させた材料から成形されることが好ましい。また、前記光ピックアップレンズは、ガラス材料から成形されることが好ましい。
これにより、一般的なレンズ材料から第１の態様乃至第３の態様の何れかと同様の効果を奏する光ピックアップレンズを製造することができる。
【００８１】
また、前記光ピックアップレンズは、ＢＤ用のピックアップに搭載されることが好ましい。
【発明の効果】
【００８２】
本発明によれば、波長変動や温度変化に基づく収差劣化を防ぐために輪帯構造を設ける際、より精度よく成形できる光ピックアップレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ光学系の一例を示したものである。
【図２】図２は設計波長及び設計温度時において本実施形態にかかるピックアップレンズを透過するレーザ光の波面（位相）を示す図（図２（ａ））であり、周囲温度が設計温度より低くなり、レーザ光の波長が設計波長より短くなった場合において本実施形態にかかるピックアップレンズを透過するレーザ光の波面（位相）を示す図（図２（ｂ））、周囲温度が設計温度より高くなり、レーザ光の波長が設計波長より長くなった場合において本実施形態にかかるピックアップレンズを透過するレーザ光の波面（位相）を示す図（図２（ｃ））である。
【図３】図３は本発明の実施の形態にかかる光ピックアップレンズの一例を示す側面図（ａ）と、その本発明の実施の形態と類似した光ピックアップレンズの一例を示す側面図（ｂ）である。
【図４】図４は本発明の実施の形態にかかる光ピックアップレンズの一例を示す側面図（ａ）と、側面図（ａ）の一部を拡大して示す拡大図（ｂ）である。
【図５】図５は光ピックアップレンズのレンズ面形状を模式的に表す側面図である。
【図６】図６は光ピックアップレンズのレンズ面形状を模式的に表す側面図である。
【図７】図７は従来の非回折輪帯レンズを示す側面図である。
【図８】図８は本発明の実施例１〜４の波面収差図である。
【図９】図９は本発明の実施例５〜８の波面収差図である。
【図１０】図１０は本発明の実施例９〜１２の波面収差図である。
【図１１】図１１は本発明の実施例１３〜１６の波面収差図である。
【図１２】図１２は本発明の実施例１７〜２０の波面収差図である。
【図１３】図１３は本発明の実施例２１〜２４の波面収差図である。
【図１４】図１４は本発明の実施例２５〜２８の波面収差図である。
【図１５】図１５は本発明の実施例２９〜３０の波面収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００８４】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ光学系１の一例を示したものである。本実施形態にかかる光ピックアップ光学系１は、本発明にかかる光ピックアップ装置又は光ディスク装置に用いられる。
【００８５】
光ピックアップ光学系１は、光源１１（レーザ光源）、ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、ピックアップレンズ１４（光ピックアップ対物レンズ）、検出系１６等を備えている。なお、本実施形態では、光ディスク１５としてＢＤ（ブルーレイディスク）を用いた。
【００８６】
光源１１は、ＢＤ用に用いられる青色レーザーダイオード等を備えている。光源１１から出射されたレーザ光（光束）の光路上にビームスプリッタ１２が設けられている。
【００８７】
ビームスプリッタ１２より出射したレーザ光の光路上にコリメータレンズ１３が設けられている。コリメータレンズ１３は、ビームスプリッタ１２から出射されたレーザ光の発散度合いを調整して、当該レーザ光を出射する。
【００８８】
コリメータレンズ１３を透過したレーザ光の光路上にピックアップレンズ１４が設けられている。
【００８９】
ピックアップレンズ１４は、入射された光を光ディスク（ＢＤ）１５の情報記録面に集光させる機能を有する。ＢＤには、記録層を１層のみ有する単層ＢＤと、記録層を複数層有する多層ＢＤとが知られている。単層ＢＤの透明基板厚は０．１００ｍｍである。また、記録層を２層有する２層ＢＤの各記録層の透明基板厚は、０．０７５ｍｍと、０．１００ｍｍである。
【００９０】
ピックアップレンズ１４が２層ＢＤの記録層にレーザ光を集光する場合、各記録層間の基板厚差０．０２５ｍｍによって、約０．２５λｒｍｓの大きな球面収差が発生してしまう。そこで、通常、コリメータレンズ１３を光軸に沿って移動させることにより、ピックアップレンズ１４に入射する光束の発散度合いを調整することにより、当該球面収差を補正する。
【００９１】
ここで、コリメータレンズ１３を光軸に沿って移動させることによって補正するという事は、ピックアップレンズ１４に入射するレーザ光の発散度合いを調整する事である。これは、ピックアップレンズ１４に入射する光の仮想的な発行点位置（物点の位置）を調整し、仮想的な発行点位置からコリメータレンズ１３を介さずにピックアップレンズ１４入射させる事と等価である。換言すれば、ピックアップレンズ１４の物体距離を調整することにより、当該球面収差を補正する。
【００９２】
そこで、本発明の実施の形態にかかるピックアップレンズ１４は、２層ＢＤにおける各記録層の透明基板厚（０．０７５ｍｍ、０．１００ｍｍ）の中間の透明基板厚である０．０８７５ｍｍに良好に集光するように設計されている。これにより、前述の方法を用いる事により、各記録層間の透明基板厚（０．０７５ｍｍ、０．１００ｍｍ）においても、基板厚差によって生じる球面収差を低減することができる。
【００９３】
よって、発明の実施の形態にかかるピックアップレンズ１４が使用可能な透明基板厚は、本実施例で設計されている０．０８７５ｍｍに限られるものではない。
なお、本実施の形態では、光ディスク１５の透明基板はポリカーボネイト（ＰＣ）とした。
【００９４】
ピックアップレンズ１４は、さらに、光ディスク１５の情報記録面で反射されたレーザ光を検出系１６に導く機能も有する。
【００９５】
また、ピックアップレンズ１４のレーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）の両面には、ピックアップレンズ１４の光軸を同心とする複数の輪帯領域が形成されている。また、隣り合う輪帯領域間には段差が形成されている。
【００９６】
換言すれば、ピックアップレンズ１４の少なくとも一方の面は、複数の段差により、ピックアップレンズ１４の光軸を同心とする複数の輪帯領域に分割されている。また、ピックアップレンズ１４は、プラスチック素材から形成されている。
【００９７】
ピックアップレンズ１４のレーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）両面に形成された複数の段差の段差量は、設計波長及び設計温度時（レーザ光の波長が設計波長であり、周囲温度が設計温度であるとき）に入射したレーザ光の位相が隣接する輪帯領域相互に波長の略整数倍で異なるように設定されている。
【００９８】
また、ピックアップレンズ１４に形成された複数の段差は、周囲温度が変化することによって発生する収差を低減するようにレーザ光に位相差を発生させる段差量を有する。
ここで、波長の略整数倍とは、波長の（整数）×０．９９９倍〜波長の（整数）×１．００１倍であることが好ましい。
【００９９】
たとえば、本実施の形態において、波長の略１０倍とは、１０×０．９９９＝９．９９、１０×１．００１＝１０．０１より、波長の９．９９倍〜１０．０１倍を意味する。なお、波長の略整数倍とは、波長の（整数）×０．９９５倍〜波長の（整数）×１．００５倍であってもよい。この場合においても、ピックアップレンズ１４に形成された段差により、周囲温度が変化した場合に発生する波面収差を十分に低減することができる。
【０１００】
フォーカスサーボ時、及びトラッキングサーボ時には、ピックアップレンズ１４が図示されないアクチュエータにより動作する。
【０１０１】
次に、光源１１から出射されたレーザ光が光ディスク１５の情報記録面で反射され検出系１６に検出されるまでの挙動について説明する。光源１１から出射されたレーザ光はビームスプリッタ１２を透過してコリメータレンズ１３に入射する。
【０１０２】
コリメータレンズ１３は、ビームスプリッタ１２から出射されたレーザ光の発散度合いを調整して、当該レーザ光を出射する。
【０１０３】
コリメータレンズ１３を透過したレーザ光はピックアップレンズ１４に入射される。ここで、本実施の形態においては、周囲温度が変化した場合、このピックアップレンズ１４に設けられた複数の段差は、周囲温度の変化によって発生する収差を低減するようにレーザ光の位相を補正する。
【０１０４】
そして、ピックアップレンズ１４は、補正後のレーザ光を光ディスク１５の情報記録面に集光させる。光ディスク１５の情報記録面で反射されたレーザ光は、ピックアップレンズ１４を介して検出系１６に入射し、検出される。検出系１６は、当該レーザ光を検出し、光電変換することによって、フォーカスサーボ信号、トラックサーボ信号、再生信号などを生成する。
【０１０５】
本実施の形態にかかる光ピックアップレンズは、ＢＤ（ブルーレイディスク）の情報記録面に対して、波長３９５ｎｍ〜４１５ｎｍの範囲内の波長のレーザ光を集光させる。また、本実施の形態にかかる光ピックアップレンズの開口数ＮＡは０．８以上である。
【０１０６】
また、本発明にかかる光ピックアップレンズは、レーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）両面に、当該レンズ面が段差により同心円状の複数の輪帯領域に分割されてなる輪帯構造を備えている。換言すれば、本発明にかかる光ピックアップレンズのレーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）両面は、同心円状に、複数の輪帯領域に分割されており、隣り合う輪帯領域の間には段差が形成されている。
【０１０７】
次に、本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ光学系１において用いられる光ピックアップレンズ１４について詳細に説明する。
【０１０８】
図２は、本実施の形態にかかる光ピックアップ光学系１における光ピックアップレンズ１４を示す図である。図２の（ａ）は、設計波長及び設計温度時におけるレーザ光の波面（位相）を示し、図２の（ｂ）は、周囲温度が設計温度より低くなりレーザ光の波長が設計波長より短くなった場合におけるレーザ光の波面（位相）を示し、図２の（ｃ）は、周囲温度が設計温度より高くなりレーザ光の波長が設計波長より長くなった場合におけるレーザ光の波面（位相）を示している。本実施形態では、光ピックアップレンズ１４の光源１１側の面に、上述した複数の段差を設ける。
【０１０９】
そして、複数の段差の段差量は、透過したレーザ光の位相が隣接する輪帯領域相互に波長の略整数倍で異なるように設定されている。また、光ピックアップレンズ１４の段差は、周囲温度が変化した場合に周囲温度の変化によって生じる収差を低減するようにレーザ光に位相差を発生させる段差量を有する。
【０１１０】
すなわち、設計波長及び設計温度時にレーザ光が光ピックアップレンズ１４に入射する場合、各輪帯領域を透過したレーザ光の位相は相互に波長の整数倍だけ異なる。従って、図２（ａ）に示されるように、設計波長及び設計温度時には、異なる輪帯領域を透過したレーザ光には位相差が発生しない。そのため、光ピックアップレンズ１４に入射したレーザ光は、同一位相のまま、出射する。従って、設計波長及び設計温度時において、光ピックアップレンズ１４により集光されるレーザ光の収差は段差が形成されていない場合と同じとなる。
【０１１１】
他方、図２の（ｂ）、（ｃ）に示されるように、周囲温度が変化し、波長が変化したレーザ光が光ピックアップレンズ１４に入射する場合、各輪帯領域を透過したレーザ光の位相の違いは波長の整数倍とならない。従って、図２の（ｂ）、（ｃ）に示されるように、波長が変化した場合には、異なる輪帯領域を透過したレーザ光に位相差が発生する。
【０１１２】
そして、本発明においては、当該位相差は、周囲温度の変化によって発生する収差を低減するような大きさとなっている。そのため、周囲温度が変化した場合、従来では光ピックアップレンズにより集光される収差が増大してしまうが、本発明においては、光ピックアップレンズ１４の各輪帯領域を透過したレーザ光の位相差により、周囲温度の変化に伴う収差の増大が抑制される。そして、光ピックアップレンズ１４より出射したレーザ光は、光ディスク１５の情報記録面に良好に集光する。
【０１１３】
また、当該輪帯構造は、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、各輪帯領域を、第１輪帯、第２輪帯、・・・、第Ｎ輪帯（Ｎは正の整数）とし、第ｎ輪帯（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）の非球面をレンズ中心に向かって仮想的に延長した場合に、非球面とレンズ中心を通る光軸との交点をＣｎ（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす整数）とし、交点Ｃ１と交点Ｃｎとの距離を軸上段差量Ｄｎとし、光軸に平行で光ディスク側に向かう方向（レーザ光源から光ディスクに向かう方向）を正の方向とした場合、以下の（４）式且つ（５）式を満たす少なくとも１つの第ｍ輪帯（ｍは、１＜ｍ＜Ｎを満たす整数）を備えている。
｜Ｄｍ−１｜＜｜Ｄｍ｜    ・・・・・（４）
｜Ｄｍ｜＞｜Ｄｍ＋１｜    ・・・・・（５）
【０１１４】
つまり、輪帯構造は、Ｄｎ＞０の場合、Ｄｍ−１＜Ｄｍ且つＤｍ＞Ｄｍ＋１を満たし、又は、Ｄｎ＜０の場合、Ｄｍ−１＞Ｄｍ且つＤｍ＜Ｄｍ＋１を満たす第ｍ輪帯を少なくとも１つ備えている。換言すれば、Ｄｎ＞０の場合、第ｍ輪帯よりレンズ中心側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが増加する方向に段差が形成され、第ｍ輪帯よりレンズ外縁側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが減少する方向に段差が形成されている。
【０１１５】
また、Ｄｎ＜０の場合、第ｍ輪帯よりレンズ中心側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが減少する方向に段差が形成され、第ｍ輪帯よりレンズ外縁側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが増加する方向に段差が形成されている。
【０１１６】
すなわち、Ｄｎ＞０の場合、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、第ｍ輪帯よりレンズ中心側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が薄くなる方向に段差が形成され、第ｍ輪帯よりレンズ外縁側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が厚くなる方向に段差が形成されている。
【０１１７】
また、Ｄｎ＜０の場合、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、第ｍ輪帯よりレンズ中心側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が厚くなる方向に段差が形成され、第ｍ輪帯よりレンズ外縁側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が薄くなる方向に段差が形成されている。つまり、Ｄｎ＞０の場合、第ｍ輪帯におけるレンズ中心厚は最も薄くなるように輪帯構造が形成されており、Ｄｎ＜０の場合、第ｍ輪帯におけるレンズ中心厚は最も厚くなるように輪帯構造が形成されている。
【０１１８】
また、輪帯構造は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす少なくとも１つの第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられる接合領域を備えている。
【０１１９】
そして、当該接合領域の面形状は、接合領域の面上の実質的に全ての点の光軸方向における位置が当該第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界の光軸方向における位置よりも光ディスク側となる形状となっている。
【０１２０】
従来、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間では、レーザ光源側に凸となる突起部が形成され、当該突起部のため、レンズの成形性が悪くなる。本実施の形態にかかる光ピックアップレンズにおいては、当該輪帯構造において、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす少なくとも１つの第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に接合領域を備えている。そして、当該接合領域の面形状は、当該接合領域の面上の実質的に全ての点の光軸方向における位置が、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界の光軸方向における位置よりも光ディスク側となる形状となっている。
【０１２１】
換言すれば、接合領域の面形状は、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界よりもレーザ光源側に突出しない形状となっている。そのため、隣り合う輪帯間に突起部が形成されることによる光ピックアップレンズの形成上の問題が生じにくくなっている。したがって、成型がより容易な光ピックアップレンズを提供できる。
【０１２２】
本発明の実施の形態にかかる光ピックアップレンズの一例を図３の（ａ）に示す。図３の（ａ）に示す光ピックアップレンズ１４−１において、レーザ光源側のレンズ面１０１に、輪帯構造が形成されている。また、光ピックアップレンズ１４の光ディスク側のレンズ面１０２にも、輪帯構造が形成されている。
【０１２３】
そして、光ピックアップレンズ１４−１において、Ｄｎ＞０となっている。また、輪帯構造は、Ｄｍ−１＜Ｄｍ且つＤｍ＞Ｄｍ＋１を満たす第ｍ輪帯１０３を１つ備えている。換言すれば、第ｍ輪帯１０３よりレンズ中心側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが増加する方向に段差が形成され、第ｍ輪帯１０３よりレンズ外縁側の範囲では、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、軸上段差量Ｄｎが減少する方向に段差が形成されている。
【０１２４】
すなわち、レンズ中心からレンズ外縁部に向かって、第ｍ輪帯１０３よりレンズ中心側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が薄くなる方向に段差が形成され、第ｍ輪帯１０３よりレンズ外縁側の範囲では、隣り合う輪帯間にレンズ中心厚が厚くなる方向に段差が形成されている。つまり、第ｍ輪帯１０３におけるレンズ中心厚は最も薄くなるように輪帯構造が形成されている。
【０１２５】
また、図３の（ａ）に示す光ピックアップレンズ１４−１は、レーザ光源側面と反対側のディスク側面にも輪帯構造を備えることにより、各輪帯間を通る光線で所望の位相差を得ようとするに際して、レーザ側面のみの輪帯だけで前記所望の位相差を得るのではなく、レーザ側面の輪帯とディスク側面の輪帯から前記所望の位相差を得るようにすることで、レーザ側面の輪帯間の位相差の負担量を小さくすることができるのでレーザ側面の輪帯の形成方法が容易になる。
【０１２６】
比較するために、レーザ光源側のみに輪帯構造を備えた光ピックアップレンズ１４−１を図３の（ｂ）に示す。図３の（ｂ）に示す光ピックアップレンズ１４−１において、レーザ光源側のレンズ面１０１に、輪帯構造が形成されている。また、光ピックアップレンズ１４の光ディスク側のレンズ面１０２には、輪帯構造は形成されておらず、光ディスク側のレンズ面１０２の面形状は、単一の非球面形状となっている。
【０１２７】
図３の（ａ）と図３の（ｂ）はレーザ光源側と反対側のディスク側面の形状は異なるが、光学特性は同等となっている。図３の（ａ）と図３の（ｂ）を比較すると、レーザ光源側に形成された第１輪帯と第２輪帯における輪帯段差の深さが浅くなっている事がわかる。
【０１２８】
以上のように軸上段差量Ｄｎについての記述をしたが、本発明と同じ、またはほとんど同じレンズ形状は、輪帯構造のレンズにおいては軸上段差量Ｄｎを全く別な値にしても本発明と同じ効果を得ることができる。それは光軸から離れた位置の半径の値でのサグ量として同じサグ量を得るのに違う軸上段差量であっても得ることができてしまうからである。それは後述する面形状を規定する非球面式からも明らかである。
【０１２９】
また、光ピックアップレンズ１４−１において、輪帯構造は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられる接合領域１０４を備えている。なお、接合領域１０４は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす少なくとも１つの第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられればよい。
そして、当該接合領域１０４の面形状は、接合領域１０４の面上の実質的に全ての点の光軸方向における位置が当該第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界の光軸方向における位置よりも光ディスク側となる形状となっている。すなわち、接合領域１０４の面形状は、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界よりもレーザ光源側に突出しない形状となっている。より具体的には、光ピックアップレンズ１４−１において、接合領域１０４の面形状は、光軸に垂直な平面形状となっている。
【０１３０】
本発明の実施の形態にかかる光ピックアップレンズの他の例を図４の（ａ）に示す。図４の（ａ）に示す光ピックアップレンズ１４−２は、図３の（ａ）の光ピックアップレンズ１とほぼ同様の構造を有している。具体的には、レーザ光源側のレンズ面２０１に、輪帯構造が形成され、光ディスク側のレンズ面２０２の面形状にも、輪帯構造が形成されている。
【０１３１】
また、光ピックアップレンズ１４−２においては、Ｄｎ＞０となっている。また、輪帯構造は、Ｄｍ−１＜Ｄｍ且つＤｍ＞Ｄｍ＋１を満たす第ｍ輪帯２０３を１つ備えている。つまり、第ｍ輪帯２０３におけるレンズ中心厚は最も薄くなるように輪帯構造が形成されている。
【０１３２】
また、光ピックアップレンズ１４−２において、輪帯構造は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられる接合領域２０４を備えている。なお、接合領域２０４は、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす少なくとも１つの第ｎ−１輪帯と第ｎ輪帯との間に設けられればよい。
【０１３３】
そして、当該接合領域２０４の面形状は、第ｎ−１輪帯のレンズ外縁側の境界よりもレーザ光源側に突出しない形状となっている。
【０１３４】
ここで、光ピックアップレンズ１４−２において、Ｄｎ−１＞Ｄｎを満たす部分（図４の（ａ）において一点鎖線で囲む部分）の拡大図を図４の（ｂ）に示す。
【０１３５】
図４の（ａ）に示すように、光ピックアップレンズ２においては、接合領域２０４の面形状は、光軸に垂直な面から、レーザ光源側から光ディスク側に向かう方向に、角度θ（°）傾く平面形状となっている。
【０１３６】
さらに、接合領域２０４の面形状は、以下の（９）式を満たすようになっている。
０≦θ≦１５    ・・・・・（９）
【０１３７】
これにより、第ｎ−１輪帯の傾斜角度と接合領域２０４の傾斜角度とを近い角度とすることができる。そして、成形時における第ｎ−１輪帯における収縮方向と接合領域２０４における収縮方向とをできるだけ一致させることができる。そのため、光ピックアップレンズ２の寸法を精度良く出すための成形条件をより容易に見つけることができるようになる。
【０１３８】
なお、図４の（ｂ）に示すように、１つの光ピックアップレンズ２に設けられる複数の接合領域２０４の傾斜角度は、それぞれ、当該接合領域２０４が設けられるレンズ径方向における位置に応じて異なっていてもよい（例えば、図４の（ｂ）に示すθ１、θ２、θ３）。
【０１３９】
光ピックアップレンズ１４の硝材としては、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂に代表される透明樹脂材料やガラス等を用いることができる。ただし、ＢＤの記録再生には、通常、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いるため、波長３９５ｎｍから４１５ｎｍの範囲の波長のレーザ光の透過率が高い透明樹脂材料用いることが好ましい。このような透明樹脂材料としては、シクロオレフィンポリマーや、環状オレフィンポリマーなどがある。
【０１４０】
また、これらの透明樹脂材料に、耐光性を向上させる添加剤を加えてもよい。光ピックアップレンズ１４は、これら透明樹脂材料を射出成形して製造することができる。また、光ピックアップレンズ１４は、２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）法により成形されてもよい。また、光ピックアップレンズ１４は、ある特定の波長で硬化する樹脂、例えば、紫外線硬化樹脂を金型に流しこんだ後に紫外線を照射して硬化させてもよい。また、エポキシなどの樹脂材料を金型に流しみ混合させて硬化させ、光ピックアップレンズ１４を成形してもよい。また、特定の温度で硬化する樹脂を金型に流しみ混合させて硬化させ、光ピックアップレンズ１４を成形してもよい。光ピックアップレンズ１４の材料として、光学ガラスを用いてもよく研磨、または成形などを用いてもよい。
【０１４１】
次に、図５を用いて、光ピックアップレンズ１４のレンズ面形状を説明する。図５は、ピックアップレンズの一例である対物レンズを示す側面図である。光ピックアップレンズ１４のレーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）及び光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）の面形状の定義について説明する。なお、本実施形態において、光ピックアップレンズ１４を定義する場合、光軸に対して平行な方向であって、レーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）から光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）に向かう方向を正の方向とする。
【０１４２】
次に、本実施例おける光ピックアップレンズ１４のディスク側面（Ｒ２面）の面形状について説明する。図５において、対物レンズの光入射面Ｒ２の頂点をｅ、頂点ｅと接する接面上における光線高さｈの点をｃ、この点ｃから光軸ＯＡに平行な方向での光入射面Ｒ１上の点をｄとすると、任意の光線高さｈ（ｍｍ）に対する点ｃ，ｄ間の距離ＺＢ（ｍｍ）が
【数１】
2011238304.tif 000003
で表されるように、ディスク側面（Ｒ２面）の面形状が形成される。
【０１４３】
なお、本実施例にかかるピックアップレンズ１４のディスク側面（Ｒ２面）の第１輪帯領域、第２輪帯領域の面形状を規定する場合、（２０）式の光線高さｈには、それぞれ、表５に示す第１輪帯領域の輪帯領域位置の値を代入する。また、（２０）式の係数Ｂは、それぞれ、表５に示す第１輪帯領域、第２輪帯領域の軸上段差量（ｍｍ）の値を代入する。そして、（２０）式と表５に示す係数の値とにより、ピックアップレンズ１４のディスク側面（Ｒ２面）の第１輪帯領域、第２輪帯領域の面形状が規定される。
【０１４４】
なお、（２０）式に、上記係数Ｃ，Ｋ，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６の値を代入して任意の光線高さｈ（ｍｍ）（≠０）に対する距離ＺＢ（ｍｍ）を求め、その値が負の値となった場合は、点ｄが、光ディスク側面（Ｒ２面）の光軸ＯＡが通る面頂点ｅよりもレーザ側（図５での左側）に位置することを示している。距離ＺＢ（ｍｍ）が正の値である場合には、点ｄが頂点ｅよりもディスク側（図５での右側）に位置することを示している。
【０１４５】
次に、光ピックアップレンズ１４のレーザ側面（Ｒ１面）の面形状について説明する。図５において、対物レンズの光入射面Ｒ１の頂点をｆ、頂点ｆと接する接面上における光線高さｈの点をａ、この点ａから光軸ＯＡに平行な方向での光入射面Ｒ１上の点をｂとすると、任意の光線高さｈ（ｍｍ）に対する点ａ，ｂ間の距離ＺＡ（ｍｍ）が
【数２】
2011238304.tif 000004
で表されるように、レーザ側面（Ｒ１面）の面形状が形成される。
【０１４６】
なお、本実施例にかかるピックアップレンズ１４の第１輪帯領域、第２輪帯領域、・・・、第Ｎ輪帯領域（Ｎは正の整数）の面形状を規定する場合、（２１）式の光線高さｈには、それぞれ、表５に示す第１輪帯領域、第２輪帯領域、・・・、第Ｎ輪帯領域の輪帯領域位置の値を代入する。また、実施例１にかかるピックアップレンズ１４の第１輪帯領域、第２輪帯領域、・・・、第Ｎ輪帯領域の面形状を規定する場合、（２１）式と表５に示す係数の値とにより、実施例１にかかるピックアップレンズ１４の第１輪帯領域〜第Ｎ輪帯領域の面形状が規定される。
【０１４７】
ここで、（２１）式において、軸上段差量Ｄｎに対応する係数Ｂの値に関して、例えば第ｎ輪帯領域（２≦ｎ≦Ｎ）の係数Ｂを変更しても、残りの係数Ｃ，Ｋ，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６も変更することにより、ＺＡ（ｍｍ）をほとんど同様の値をとることも可能となることがわかる。
【０１４８】
また、第ｍ輪帯（ｍは１＜ｍ＜Ｎを満たす整数）以降に形成されている接合領域についても、（２１）式を用いることにより表現できる。本実施例における接合領域である第ｎ−（ｎ＋１）輪帯間（ｎは、ｍ≦ｎ≦Ｎを満たす整数）における（２１）式と表５に示す係数の値とにより、実施例１にかかるピックアップレンズ１４の接合領域の面形状も規定される。
【０１４９】
次に、ピックアップレンズ１４の隣接段差量について定義する。図６に、ピックアップレンズ１４を模式的に表す側面図を示す。隣接段差量とは、図６に示すように、各輪帯領域間における段差量のことである。尚、隣接段差量ｄの符号については、いわゆる幾何光学と同様の符号をとるものとし、レンズ中心側における輪帯の最外側地点から、次の輪帯の最内側地点がディスク側（図６での右側）となるときに＋（プラス）、レーザ側（図６での左側）になるときに−（マイナス）の符号をとるものとする。
【０１５０】
なお、光ピックアップレンズ１４のレーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）又は光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）は上述の面形状に限られるものではない。例えば、レーザ光源側の（Ｒ１面）又は光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）に構造体が形成されていてもよい。また、光ピックアップレンズ１４のレーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）の面形状も上述の面形状に限られない。例えば、レーザ光源側のレンズ（Ｒ１面）又は光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）に、ある一定の幅と深さをもった輪帯が同心円状にまたはスパイラル状に形成されていてもよい。
【０１５１】
また、光ピックアップレンズ１４のレーザ光源側のレンズ面（Ｒ１面）又は光ディスク側のレンズ面（Ｒ２面）に、反射防止膜や反射膜のような入射光の透過率を制御する膜が成膜されていてもよい。これらの膜の膜厚や材料は、所望する光ピックアップレンズ１４の透過率性能を達成できるように選定される。また、これらの膜は、１層の薄膜からなる単層の構成でもよいし、複数の薄膜が積層された複数層の構成であってもよい。これらの膜を複数層の薄膜から構成する場合は、異なる材料の薄膜を交互に積層させてもよい。
【０１５２】
薄膜の材料としては、ＡｌＦ３、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＦ２、ＢｅＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＢｉＦ３、ＣａＦ２、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ３、ＣｅＯ２、ＣｓＩ、Ｃｒ２Ｏ３、ＤｙＦ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＧａＡｓ、ＧｄＦ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｇｅ、ＨｆＯ２、ＨｏＦ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＬａＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＭｇＯ、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｄＦ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＰｂＣｌ２、ＰｂＦ２、ＰｂＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｓｂ２Ｓ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３Ｓｉ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ、Ｓｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、ＳｒＯ２、ＳｒＦ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｅ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＮｘＷｖ、ＴｉＯ２、ＴｌＣｌ、ＴｈＦ４、ＴｈＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３、ＹｂＦ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｒＯ２等が挙げられる。
【０１５３】
以下に、本発明にかかる実施例１乃至３０を説明する。なお、本発明の範囲は、実施例により限定されるものではない。
【０１５４】
図８〜１５は、本発明の実施例１〜３０の波面収差図である。ここで、各図には、左右２つの図があるが、光軸に垂直な２つの方向を示すものであり、横軸は各実施例の有効半径を１としたときの相対瞳座標、縦軸は波面収差（λ）である。また、表示範囲は、横軸は±１、縦軸は±５０λである。
【０１５５】
表１から３に、実施例１乃至３０に用いた光ピックアップレンズ１４及びディスク１５の屈折率一覧を示す。尚、波面収差特性における各記号の意味は、以下の通りである。
ＴＯＴＡＬ：ＴＯＴＡＬ波面収差
ＳＡ３：３次球面収差
ＣＯＭＡ３：３次コマ収差
ＡＳ３：３次非点収差
【表１】
2011238304.tif 000005
【表２】
2011238304.tif 000006
【表３】
2011238304.tif 000007
【０１５６】
表４に、実施例１乃至３０における構成を示す。
【表４】
2011238304.tif 000008
【０１５７】
（表５）に、実施例１乃至３０における光ピックアップレンズ１４のレンズデータを示す。
【表５−１】
2011238304.tif 000009
【表５−２】
2011238304.tif 000010
【表５−３】
2011238304.tif 000011
【表５−４】
2011238304.tif 000012
【表５−５】
2011238304.tif 000013
【表５−６】
2011238304.tif 000014
【表５−７】
2011238304.tif 000015
【表５−８】
2011238304.tif 000016
【表５−９】
2011238304.tif 000017
【表５−１０】
2011238304.tif 000018
【表５−１１】
2011238304.tif 000019
【表５−１２】
2011238304.tif 000020
【表５−１３】
2011238304.tif 000021
【表５−１４】
2011238304.tif 000022
【表５−１５】
2011238304.tif 000023
【表５−１６】
2011238304.tif 000024
【表５−１７】
2011238304.tif 000025
【０１５８】
（表６）に、実施例１乃至３０における隣接段差量（但し、谷輪帯より内側の輪帯間のみ）を示す。
【表６−１】
2011238304.tif 000026
【表６−２】
2011238304.tif 000027
【表６−３】
2011238304.tif 000028
【表６−４】
2011238304.tif 000029
【表６−５】
2011238304.tif 000030
【０１５９】
（表７）に、実施例１乃至３０における各請求項と対応する比較表を示す。
【表７】
2011238304.tif 000031
【０１６０】
（表８）に、実施例１乃至３０における光学特性の比較表を示す。
【表８】
2011238304.tif 000032
【０１６１】
（表９）に、実施例２の第６輪帯のサグ（ＺＡ）と実施例３０の第６輪帯のサグの比較表を示す。
【表９】
2011238304.tif 000033
【０１６２】
ここで、実施例３０についてのみ詳細に説明する。実施例３０は、実施例２からＲ１面の第６輪帯の軸上段差量Ｂ（＝Ｄ６）及び非球面係数のみ変更し、両実施例は、ほぼ同一の形状としたものである。
【０１６３】
具体的には、（表５）に示す実施例２のＢ（＝Ｄ６）を０．００５４１０３０５ｍｍから０．００８ｍｍに変更して設計した。実施例２の第６輪帯のサグ（ＺＡ）と実施例３０の第６輪帯のサグを比較したものが（表１０）である。
【０１６４】
（表９）から明らかなように、軸上段差量Ｄ６は２．６μｍも異なるのに、サグ量については、最大でもｈ＝１．１６９４１５ｍｍにおいて５ｐｍしか変わっていない。また、光学特性についても表８において比較すると明らかなように、実施例２と３０は同等となっている。よって、輪帯構造のレンズにおいて、ある輪帯における軸上段差量Ｂ（＝Ｄｎ）を全く別な値にしても、本発明と同じ効果を得ることは可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
１１  光源（レーザ光源）
１２  ビームスプリッタ
１３  コリメータレンズ
１４  ピックアップレンズ（光ピックアップ対物レンズ）
１４−１  ピックアップレンズ
１４−２  ピックアップレンズ
１５  光ディスク
１６  検出系
１０１  レンズ面
１０２  レンズ面
１０３  第ｍ輪帯
１０４  接合領域
２０１  レンズ面
２０２  レンズ面
２０３  第ｍ輪帯
２０４  接合領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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