(57)【要約】【課題】高ＮＡ化の下で、樹脂製の対物レンズを用いた場合でも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えた光学系を得る。【解決手段】光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う記録再生用光学系において、光源と、前記光源からの発散光を収束光に変換するためのカップリング手段と、前記収束光をさらに収束させて前記光情報記録媒体の情報記録面上に結像するための対物レンズとを有し、前記対物レンズはマレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率Ｍが以下の範囲にあることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用光学系。      ０＜Ｍ＜１【選択図】図１８
2008204629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う記録再生用光学系において、光源と、前記光源からの発散光を収束光に変換するためのカップリング手段と、前記収束光をさらに収束させて前記光情報記録媒体の情報記録面上に結像するための対物レンズとを有し、前記対物レンズはマレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率Ｍが以下の範囲にあることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用光学系。
０＜Ｍ＜１
【請求項２】
請求項１に記載の記録再生用光学系において、前記対物レンズ単体の横倍率Ｍが以下の範囲にあることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用光学系。
０．０５≦Ｍ＜１
【請求項３】
上記対物レンズは、少なくとも光軸方向に可動であることを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項４】
上記カップリング手段の像側の面と上記対物レンズの光源側面の間隔をＤｃｏとすると、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１，２，３のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
０．１≦Ｄｃｏ／Ｆ≦５．０
ただしＦ：対物レンズの焦点距離
【請求項５】
上記カップリング手段の像側の面と上記対物レンズの光源側面の間隔をＤｃｏとすると、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１，２，３のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
１．０≦Ｄｃｏ／Ｆ≦５．０
【請求項６】
上記カップリング手段の像側の面と上記対物レンズの光源側面の間隔をＤｃｏとすると、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１，２，３のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
１．０≦Ｄｃｏ／Ｆ≦３．０
【請求項７】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１，３，４，５，６のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
０．０５≦Ｍ≦０．２３
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５
０．４８≦ＮＡ
ただしＮＡ：光学系の像側の開口数
【請求項８】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
０．０５≦Ｍ≦０．１２５
【請求項９】
上記対物レンズは樹脂製であり、以下の条件を満足することを特徴とする請求項８に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５
ただしＮＡ：光学系の像側の開口数
【請求項１０】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１または請求項７に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
０．６５≦ＮＡ≦０．８
０．１２５≦Ｍ≦０．２３
ただしＮＡ：光学系の像側の開口数
【請求項１１】
上記対物レンズは樹脂製であることを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項１２】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
（１−Ｍ）・Ｆ≦６．０ｍｍ
【請求項１３】
カップリング手段は屈折光学系であるカップリングレンズであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項１４】
上記カップリングレンズは１枚ないし複数枚の球面レンズからなることを特徴とする請求項１３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項１５】
上記カップリングレンズは少なくとも１面は非球面であることを特徴とする請求項１３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項１６】
上記対物レンズが樹脂製であり、かつカップリングレンズも少なくとも１枚は正の屈折力を持つ樹脂製レンズであることを特徴とする請求項１３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項１７】
上記カップリングレンズは少なくとも１面は非球面であることを特徴とする請求項１６に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項１８】
上記カップリングレンズは樹脂製単玉レンズであることを特徴とする請求項１７に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項１９】
上記カップリングレンズは以下の条件を満足することを特徴とする請求項１６または請求項１８に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
−０．１０≦Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ≦−０．０４
ただしＭｔ：光学系全体の横倍率
Ｆｃｐ：カップリングレンズにおける樹脂レンズの焦点距離
【請求項２０】
上記光学系は以下の条件を満足することを特徴とする請求項１３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
０．０６≦｜Ｍｔ｜・ＮＡ≦０．２１
【請求項２１】
上記光学系は以下の条件を満足することを特徴とする請求項１３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
０．０６≦｜Ｍｔ｜・ＮＡ≦０．１２
【請求項２２】
上記光学系は以下の条件を満足することを特徴とする請求項１３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
０．１２≦｜Ｍｔ｜・ＮＡ≦０．２１
【請求項２３】
請求項１３に記載の光情報媒体の記録再生用光学系において、さらに前記対物レンズによる前記収束光の収束状態を、前記光情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて可変する可変手段を備えたことを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項２４】
前記可変手段は、前記カップリングレンズまたは前記対物レンズの少なくとも１面に形成された、光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣り合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面であることを特徴とする請求項２３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項２５】
前記可変手段は、前記カップリングレンズ又は前記対物レンズの少なくとも１面に形成されたホログラムであることを特徴とする請求項２３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項２６】
前記可変手段は、前記光源と前記対物レンズとの間に設けられ、通過する光束を透過光と回折光に分光するホログラム素子であることを特徴とする請求項２３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項２７】
前記可変手段は、前記光源と前記対物レンズとの間に設けられ、光軸を中心として同心の帯状に形成され隣り合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面を有する光学素子であることを特徴とする請求項２３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項２８】
前記可変手段は、前記カップリングレンズを前記光情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて光軸上を移動させる手段であることを特徴とする請求項２３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項２９】
前記可変手段は、前記光源を前記光情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて光軸上を移動させる手段であることを特徴とする請求項２３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項３０】
前記可変手段は、前記カップリングレンズ及び前記光源を前記光情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて光軸上を移動させる手段であることを特徴とする請求項２３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項３１】
前記可変手段は、複数の光源を前記光情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて切り替える手段であることを特徴とする請求項２３に記載の光情報記録媒体の記録再生用光学系。
【請求項３２】
光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う記録再生用光学系に用いられ、入射した収束光を前記光記録媒体の情報記録面上に結像する対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率Ｍが以下の範囲を満足し、開口数ＮＡが以下の範囲を満足し、前記対物レンズの光源側の面が非球面の単レンズであることを特徴とする記録再生用対物レンズ。
０＜Ｍ＜１
０．３≦ＮＡ
【請求項３３】
請求項３２に記載の記録再生用対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率Ｍが以下の範囲にあることを特徴とする記録再生用対物レンズ。
０．０５≦Ｍ＜１
【請求項３４】
収束光束が入射したとき、波面収差が最小となり、かつマレシャルの限界内である横倍率Ｍおよび開口数ＮＡが以下の範囲にあり、少なくとも光源側の面が非球面である単レンズであることを特徴とする対物レンズ。
０．０５≦Ｍ
０．３≦ＮＡ
【請求項３５】
上記収束光束は、上記対物レンズがないとき、回折限界スポットで一点に集光することを特徴とする請求項３２，３３，３４のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項３６】
両面非球面単レンズであることを特徴とする請求項３２，３３，３４，３４，３５のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項３７】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項３２から３６のいずれか１項に記載の対物レンズ。
−０．２５≦Ｆ・（ｎ−１）／ｒ２≦０．７
ただしｎ：レンズを形成する素材の屈折率
Ｆ：対物レンズの焦点距離
ｒ２：レンズの像側の面の頂点曲率半径
【請求項３８】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項３２から３７のいずれか１項に記載の対物レンズ。
−０．０４５≦ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝≦０．１
ただしＮＡ：対物レンズの像側の開口数
ｘ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）と該面の頂点との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とする
【請求項３９】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項３２，３３，３４，３７又は３８に記載の対物レンズ。
−０．００５≦Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝≦０．０１８
ただしΔ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）における非球面と該面の頂点曲率半径ｒ２を有する基準球面との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とする
【請求項４０】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項３２から３９のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
（１−Ｍ）・Ｆ≦６．０ｍｍ
【請求項４１】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項３４から４０のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
０．０５≦Ｍ≦０．２３
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５
０．４８≦ＮＡ
【請求項４２】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項３２から４１のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
０．０５≦Ｍ≦０．１２５
【請求項４３】
樹脂製であり、以下の条件を満足することを特徴とする請求項４２に記載の光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５
０．４８≦ＮＡ
【請求項４４】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項４２に記載の光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
０．６５≦ＮＡ≦０．８
０．１２５≦Ｍ≦０．２３
【請求項４５】
樹脂製であることを特徴とする請求項４４に記載の光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
【請求項４６】
光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う記録再生用光学系に用いられるカップリングレンズであって、光源と対物レンズの間に配置され、前記光源よりの発散光を収束光に変換して前記対物レンズに前記収束光を導き、像側の前記光源側に対する横倍率Ｍｃが以下の範囲を満足し、前記光源側の開口数ＮＡｏが以下の範囲を満足することを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
−７．０≦Ｍｃ≦−０．５
０．０６≦ＮＡｏ≦０．２１
【請求項４７】
上記対物レンズは以下の条件を満足することを特徴とする請求項４６に記載の光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
０．０５≦Ｍ
０．３≦ＮＡ
【請求項４８】
１枚ないし複数枚の球面系からなることを特徴とする請求項４６に記載の光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
【請求項４９】
少なくとも１面は非球面を持つ１枚のレンズからなることを特徴とする請求項４６に記載の光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
【請求項５０】
ガラス製であることを特徴とする請求項４９に記載の光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
【請求項５１】
樹脂製であることを特徴とする請求項４９に記載の光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
【請求項５２】
両面が非球面であることを特徴とする請求項４９に記載の光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
【請求項５３】
両面が凸面であることを特徴とする請求項４９に記載の光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
【請求項５４】
光源側の面が凸面であるメニスカスレンズであることを特徴とする請求項４９または請求項５１に記載の光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
【請求項５５】
光源側の面が凹面であるメニスカスレンズであることを特徴とする請求項４９に記載の光情報記録媒体の記録再生用カップリングレンズ。
【請求項５６】
少なくとも光源と、該光源から出射される光束を透明基板を有する情報記録媒体の記録面に前記透明基板を介して集光する集光光学系と、前記情報記録媒体の記録面で反射した光束を受けその光量に応じた電気信号を出力する光検出器とを備えた光情報媒体の光ピックアップ装置であって、前記集光光学系は、請求項１から３１のいずれか１項に記載の光情報媒体の記録再生用光学系であることを特徴とする光情報記録媒体の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源から光ビームを光情報記録媒体上に集光し、光情報を記録または再生する光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＤ対応で要求される程度の精度の光情報記録媒体の記録再生用光学系（本発明で云う記録再生用とは、記録用、再生用、記録と再生との両用を含む。）としては、無限共役型の特開昭５７−７６５１２号公報、有限共役型の特開昭６１−５６３１４号公報等が見られる。また、樹脂製レンズを用いた場合の温度変化による収差の発生を防ぐため、カップリングレンズを用いるものが特開平６−２５８５７３号公報に開示されている。
【０００３】
しかし近年、光ディスク等の情報記録媒体への記録の高密度化がさらに進んできており、これに伴い光学系や対物レンズの高ＮＡ化が進められている。また、これに加えて、波面収差（球面収差）等の性能面に対する要求もさらに厳しくなってきている。
【０００４】
光源からの発散光を、球面収差、正弦条件が補正された両面非球面対物レンズで光情報媒体の記録面上に結像させる有限共役型の対物レンズが用いられる光学系は周知であるが、この場合、それぞれの面の屈折力が大きくなるため、開口数ＮＡが大となった場合、
１．  高ＮＡ化に限界がある。
【０００５】
２．  対物レンズを光軸方向に動かしてフォーカシングする場合の球面収差発生量が大きい。
【０００６】
３．  対物レンズの屈折率変化による球面収差の発生が大きい。
【０００７】
という問題がある。
【０００８】
このような高ＮＡ化、高精度化の要求に対応しようとしたとき、ディスクのぶれ等に伴う物像間距離の変化、また、対物レンズが樹脂製の場合は、温度変化等の環境変化による屈折率の変化、などの原因による波面収差変化が大きくなる。さらに、性能面での要求が厳しくなることもあり、対物レンズに対する許容誤差が従来に比して厳しくなり、場合によっては誤差が許されなくなる可能性も出てくる。
【０００９】
特に、対物レンズが樹脂製の場合、有限共役型の場合は、従来のＣＤ対応で要求される精度のレベルでは、特開平６−２５８５７３号に開示されたカップリングレンズを用いる方法によって対応することが出来たが、最近の記録の高密度化に対応するために要求される性能には対応出来なくなる。
【００１０】
また、無限共役型の場合は、物像間距離の変化による波面収差変化は無くなるが、ＮＡ０．６０程度まで高ＮＡ化すると、その温度変化による波面収差変化でも記録の高密度化に対応するために要求される性能では、許容誤差が厳しくなる。
【００１１】
例として、焦点距離Ｆ＝３．３６ｍｍ、ＮＡ０．６の樹脂製のレンズで、無限共役型レンズ（光源側から平行光が入射）の場合、３０℃の温度変化に対して０．０４３λ（λ＝６３５ｎｍ）程度、波面収差が変化する。実際、現在発表されているＤＶＤ対応等の要求精度では、この変化でもかなりの制約となる。
【００１２】
一方、現在発表されているＤＶＤに対応する記録再生用光学系を搭載した光ピックアップ装置は、従来から広く使用されているコンパクトディスク（ＣＤ）の再生も可能となるものが望まれている。このようなＤＶＤとＣＤの両方を再生可能な光情報媒体の光ピックアップ装置の一例を図６３に示す。図において、半導体レーザ等の光源１から出射した光束はビームスプリッタ２を通ってコリメータレンズ３に入射し、平行光束となって絞り５で所定の光束に制限されて対物レンズ６に入射する。この対物レンズ６は、平行光束が入射すると、所定の厚みの透明基板７を通してほぼ無収差の光スポットを情報記録面８上に結像する。
【００１３】
この情報記録面８で情報ピットによって変調されて反射した光束は、対物レンズ６、コリメータレンズ３を介してビームスプリッタ２に戻り、ここでレーザ光源１からの光路から分離され、光検出器９へ入射する。この光検出器９は多分割されたＰＩＮフォトダイオードであり、各素子から入射光束の強度に比例した電流を出力し、この電流を図には示さない検出回路に送り、ここで情報信号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号に基づき、磁気回路とコイル等で構成される２次元アクチュエータで対物レンズ６を制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせる。
【００１４】
このような光情報媒体の光ピックアップ装置では、対物レンズ６で集光される光スポットを小さくするため大ＮＡ（例えばＮＡ０．６）であるので、このような集光光束中に置かれる透明基板の厚みが所定の厚みからずれると大きな球面収差を発生させる。
【００１５】
例えば、ＮＡ０．６、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長６３５ｎｍ、透明基板の厚み０．６ｍｍ、基板屈折率１．５８の条件で最適化された対物レンズで、基板厚みを変えた場合、図６４にあるように０．０１ｍｍ基板の厚みがずれる毎に０．０１λｒｍｓ程収差が増大する。従って、透明基板の厚みが±０．０７ｍｍずれると０．０７λｒｍｓの収差となり、読取りが正常に行える目安となるマレシャル限界値（０．０７λｒｍｓ）に達してしまう。
【００１６】
このため、図６３に示した例においては、透明基板７の厚みが０．６ｍｍから１．２ｍｍに替わった場合には、０．６ｍｍ厚対応の対物レンズ６に替えて１．２ｍｍ厚対応の対物レンズ１１１と絞り１０を切り換えて再生するようにしている。
【００１７】
また、透明基板の厚みが０．６ｍｍから１．２ｍｍに替わった場合の他の対処の方法として、０．６ｍｍ厚の基板用と１．２ｍｍ厚の基板用の２個の光ピックアップ装置を装備することも考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の第１の目的は、これらの高ＮＡ化の下で、樹脂製の対物レンズを用いた場合でも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えた光学系を得ようとするものである。
【００１９】
その上、今後さらに記録を高密度化した規格も出て来る見通しであり、さらに波長４５０ｎｍまでの使用光の短波長化、ＮＡ０．７５程度までのレンズの高ＮＡ化が求められることが予想される。ＮＡ０．６５以上の対物レンズとなると、無限共役型のガラスレンズでも、レンズ軸上厚を大きくしなければ性能を維持することが難しくなるが、このような要求にも応えられる光学系を得ようとするものである。
【００２０】
本発明の第２の目的は、上記の欠点を解決し、一つの光ピックアップ装置で異なる基板厚を有する光ディスクの記録および／または再生を可能とし、相互に互換性を有し、しかも大ＮＡ化の下で、樹脂製の対物レンズを用いた場合でも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えた、構造が簡単でコンパクトな光情報媒体の記録再生用光学系、及び、光情報媒体の光ピックアップ装置、及び、それら光情報媒体の記録再生用光学系や光情報媒体の光ピックアップ装置に用いられる光情報記録再生用対物レンズ、及び、光情報記録再生光学系用収束レンズを得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の第１の目的を達成するための光情報記録媒体の記録再生用光学系の構成は、少なくとも光源、カップリング手段、対物レンズを備え、光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行うための光学系において、上記カップリング手段は光源から射出される発散光を収束光に変換し、該収束光をさらに収束させて光情報媒体上に結像する上記対物レンズは、収束光入射で波面収差が最小となりかつマレシャル限界内となることを特徴とし、波面収差が最小となりかつマレシャル限界内である横倍率Ｍは以下の範囲にある。
【００２２】
０＜Ｍ＜１                                        ・・・（１）
ただしＭ：対物レンズ単体の横倍率
また望ましくは
０．０５≦Ｍ＜１                                ・・・（１′）
上記対物レンズは、少なくとも光軸方向に可動であり、上記カップリング手段の像側の面と上記対物レンズの光源側面の間隔をＤｃｏとすると、Ｆを対物レンズの焦点距離としたとき、Ｄｃｏ／Ｆは
０．１≦Ｄｃｏ／Ｆ≦５．０                        ・・・（２）
の範囲にあればよいが、望ましくは
１．０≦Ｄｃｏ／Ｆ≦５．０                        ・・・（３）
より望ましくは
１．０≦Ｄｃｏ／Ｆ≦３．０                        ・・・（４）
を満足する。
【００２３】
上記対物レンズは、以下の条件を満足することを特徴とする。
【００２４】
０．０５≦Ｍ≦０．２３                            ・・・（５）
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５                        ・・・（６）
０．４８≦ＮＡ                                    ・・・（７）
ただしＮＡ：光学系の像側の開口数
しかし、一般には
０．０５≦Ｍ≦０．１２５                          ・・・（８）
出あることが望ましいが、
０．６５≦ＮＡ≦０．８                            ・・・（９）
である場合には
０．１２５≦Ｍ≦０．２３                        ・・・（１０）
であることが望ましい。
【００２５】
これらの対物レンズは、樹脂製であることが望ましいが、ガラス製であってもよい。
【００２６】
また、コンパクト性の点から、対物レンズは
（１−Ｍ）・Ｆ≦６．０ｍｍ                        ・・・（１１）
を満足することが望ましい。
【００２７】
カップリング手段は屈折光学系であるカップリングレンズであることが望ましい。具体的には１枚ないし複数枚の球面レンズで構成することができる。また、場合により、少なくとも１面を非球面とすることが望ましい。
【００２８】
また、上記対物レンズが樹脂製である場合は、カップリングレンズも少なくとも１枚は正の屈折力を持つ樹脂製レンズであることが望ましく、さらにその少なくとも１面は非球面であること、更に望ましくは上記カップリングレンズは少なくとも１面が非球面である樹脂製単玉レンズとされるのがよい。
【００２９】
上記カップリングレンズは以下の条件を満足することを特徴とする。
【００３０】
−０．１０≦Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ≦−０．０４      ・・・（１２）
ただしＭｔ：光学系全体の横倍率
Ｆｃｐ：カップリングレンズにおける樹脂レンズの焦点距離
上記条件中、カップリングレンズが樹脂製単玉レンズの場合には、カップリングレンズの焦点距離をＦｃとすれば、当然Ｆｃ＝Ｆｃｐとなる。
【００３１】
上記光学系は
０．０６≦｜Ｍｔ｜・ＮＡ≦０．２１                ・・・（１３）
の条件を満足するが、再生用光学系としては
０．０６≦｜Ｍｔ｜・ＮＡ≦０．１２                ・・・（１４）
記録用光学系としては
０．１２≦｜Ｍｔ｜・ＮＡ≦０．２１                ・・・（１５）
を満足することが望ましい。
【００３２】
本発明の第１の目的を達成するための光情報記録媒体の記録再生用対物レンズの構成は、収束光束が入射したとき、波面収差が最小となり、かつマレシャルの限界内である横倍率Ｍおよび開口数ＮＡが
０＜Ｍ＜１                                        ・・・（１）
望ましくは
０．０５≦Ｍ＜１                                ・・・（１′）
０．３≦ＮＡ                                    ・・・（１６）
の範囲にあり、少なくとも光源側の面が非球面、望ましくは両面非球面である単レンズであることを特徴とする。
【００３３】
上記収束光束は、上記対物レンズがないとき、回折限界スポットで一点に集光する。
【００３４】
そして、上記対物レンズは
−０．２５≦Ｆ・（ｎ−１）／ｒ２≦０．７            ・・・（１７）
ただしｎ：レンズを形成する素材の屈折率
ｒ２：レンズの像側の面の頂点曲率半径
−０．０４５≦ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝≦０．１
・・・（１８）
ただしＮＡ：対物レンズの像側の開口数
ｘ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）と該面の頂点との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とする
−０．００５≦Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝≦０．０１８
・・・（１９）
ただしΔ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）における非球面と該面の頂点曲率半径ｒ２を有する基準球面との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とするの条件を、すべてあるいは幾つかを満足することが望ましい。
【００３５】
またさらに、この発明の光情報記録媒体の記録再生用対物レンズは、
（１−Ｍ）・Ｆ≦６．０ｍｍ                      ・・・（１１）
０．０５≦Ｍ≦０．２３                          ・・・（５）
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５                        ・・・（６）
０．４８≦ＮＡ                                  ・・・（７）
の条件を満足するが、樹脂製の場合、
０．０５≦Ｍ≦０．１２５                          ・・・（８）
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５                        ・・・（６）
の条件を満足することが望ましく、
０．６５≦ＮＡ≦０．８                            ・・・（９）
の場合は
０．１２５≦Ｍ≦０．２３                        ・・・（１０）
の条件を満足することが望ましい。これらの対物レンズは樹脂製であることが望ましいが、ガラス製であってもよい。
【００３６】
本発明の記録再生用光学系のカップリングレンズは、収束光が入射したとき波面収差が最小となり、かつ、マレシャル限界内で光情報記録媒体に結像する対物レンズと光源の間に配置されるカップリングレンズであり、光源から発する発散光束を収束光束に変換し、さらに以下の条件を満足することを特徴とする。
【００３７】
−７．０≦Ｍｃ≦−０．５                        ・・・（２０）
０．０６≦ＮＡｏ≦０．２１                      ・・・（２１）
ここでＭｃ：カップリングレンズの像側の光源側に対する横倍率
ＮＡｏ：光源側の開口数
そして、このカップリングレンズに組み合わせられる対物レンズは
０＜Ｍ＜１                                        ・・・（１）
望ましくは
０．０５≦Ｍ＜１                                ・・・（１′）
０．３≦ＮＡ                                    ・・・（１６）
の条件を満足する。そして、このカップリングレンズは、１枚ないし複数枚の球面系からなるレンズ系であってもよく、その少なくとも１面、望ましくは両面が非球面である１枚のレンズからなるものであってもよい。
【００３８】
これらのカップリングレンズはガラス製であってもよく、樹脂製であってもよい。
【００３９】
このカップリングレンズが単玉レンズである場合、両面が凸面、光源側の面が凸面であるメニスカスレンズ、あるいは光源側の面が凹面であるメニスカスレンズであることができる。
【００４０】
次に、本発明の光学系の作用について説明する。光源と対物レンズとの間に、カップリング手段として光源からの発散光の発散度を変える手段を設けることにより、対物レンズが分担する屈折力を軽減することが出来る。特に、カップリング手段に光源からの発散光を収束光にする機能を持たせることにより、ＮＡが大きい場合に対物レンズが分担する屈折力を最適化することが出来る。
【００４１】
実際に横倍率Ｍ、開口数ＮＡの有限共役型対物レンズについての無限光入射に換算した開口数（以後換算ＮＡとよぶ。）ＮＡ∞は
ＮＡ∞＝（１−Ｍ）・ＮＡ                        ・・・（２２）
で表すことができる。この換算ＮＡが大きくなると、レンズ設計、性能維持の困難さ、温度特性等の環境変化の影響が大きくなる。このとき、対物レンズをその横倍率Ｍが条件式（１）の範囲、すなわち対物レンズに収束光入射にすることにより、換算ＮＡを小さくすることができる。また屈折率変化等の影響も小さくすることができる。
【００４２】
条件式（１）の上限を越えると、カップリング手段を従来の対物レンズ以上のパワーを有するものとしなければならず、カップリング手段の製造が困難となる。
【００４３】
また、対物レンズ自体をその横倍率Ｍが条件式（１′）の範囲の収束光入射で波面収差が最小となり、かつマレシャル限界内とすることで、カップリング手段の光軸と対物レンズの光軸が偏心した場合の収差の劣化が少なくなり、光情報記録再生用光学系として望ましい構成となる。
【００４４】
このようなカップリング手段としては、レンズ、ミラー、透過型回折素子、反射型回折素子等が考えられる。
【００４５】
対物レンズを少なくとも光軸方向に可動とすることで、可動部分の軽量化が可能となり、また、少ない移動量で光情報媒体の記録面にフォーカシングすることが出来る。
【００４６】
なお、ＮＡが大きくなると、ディスクのぶれ等による物像間距離変化、温度変化等による球面収差の発生は大きくなるが、これに対応するために、対物レンズだけではなく、光源やカップリング手段も対物レンズと同様に各独立にまたは対物レンズと一体として、移動させることによりフォーカシングさせることも可能である。
【００４７】
対物レンズの焦点距離でノーマライズしたカップリング手段と対物レンズの間隔についての条件式（２）において、上限を越えるとカップリング手段の光軸と垂直な方向の大きさが大きくなり、下限を越えると対物レンズとカップリング素子が一体で動く可動機構でも、機械的な干渉などで実現に問題が生じる。
【００４８】
また、条件式（３）の下限を越えると、対物レンズのみが可動機構に取り付けられている場合、カップリング素子は対物レンズまわりの可動機構と機械的干渉が生じる可能性が出てくる。さらに、条件式（４）式の上限内とすることにより、決められた倍率等の仕様の中で光源から光情報記録媒体までの距離を短くすることができる。
【００４９】
本発明の光学系は、ＮＡが大きい、使用光の波長が短い場合で、回折限界性能のスポットを光情報記録媒体の記録面上に結像させるときに有利に使用でき、ＮＡ０．４８以上の場合に最適な光学系である。
【００５０】
そのとき、対物レンズ単体の横倍率Ｍが条件式（５）を満足することが望ましく、上限を越えると、カップリング手段の光軸と垂直な方向の大きさが大きくなり、下限を越えると高ＮＡとした場合の誤差、特に対物レンズの屈折率誤差による球面収差が大きくなる。
【００５１】
条件式（６）の上限を越えると対物レンズの厚さが厚くなり、したがって必要な作動距離を確保するためには、光学系全体を大きくする必要が出て来る。
【００５２】
条件式（８）の上限を越えると、光情報媒体のぶれ等による物像間距離の変化等が生じたとき、対物レンズを光軸方向に動かしてフォーカシングする場合の球面収差の発生量が大きくなる。下限を越えると高ＮＡとした場合の誤差、特に対物レンズの屈折率誤差に基づく球面収差の発生量が大きくなる。
【００５３】
特に樹脂素材は温度変化による屈折率の変化が大きい。樹脂の場合、温度変化をΔＴ、温度変化による屈折率変化をΔｎとし、
Δｎ／ΔＴ＝α                                  ・・・（２３）
と表すと、αは０℃から６０℃近傍まで、同一素材であればほぼ一定で負の値である。
【００５４】
また、屈折率変化Δｎに対する波面収差（球面収差）変化ΔＷＴは換算ＮＡの４乗に比例し、また焦点距離Ｆ、Δｎに比例する。すなわち、
ΔＷＴ＝β・（ＮＡ∞）４・Ｆ・Δｎ               ・・・（２４）
となる。ここでβは比例係数である。
【００５５】
（２４）式に（２２）式、（２３）式を代入すると、
ΔＷＴ＝β・｛ＮＡ・（１−Ｍ）｝４・Ｆ・α・ΔＴ    ・・・（２５）
（２５）式から、Ｍを正にすることにより、温度変化の影響はＭの４乗に対応して小さくなることがわかる。
【００５６】
したがって、上記条件式（８）を満足すると共に条件式（６）を満足することによって、コンパクトな光情報記録媒体の記録再生用光学系を、軽量でかつ低コストな樹脂性の対物レンズによって実現できる。
【００５７】
条件式（９）のような、光情報記録媒体の記録再生用の対物レンズとして従来にない高ＮＡを実現する場合には、条件式（１０）を満たすことが望ましい。上限を越えると、カップリング手段の光軸と垂直な方向の大きさが大きくなり、下限を越えると、対物レンズの厚さが厚くなり、したがって必要な作動距離を確保するためには、光学系全体を大きくする必要が出て来る。また、この条件下で樹脂製のレンズを用いることにより、軽量化と低コスト化が実現できる。
【００５８】
条件式（１１）の上限を越えると、対物レンズが大きくなり、光学系全体が大きくなってしまう。
【００５９】
カップリング手段としては種々の手段が考えられるが、反射系は製造誤差に弱く、回折手段は、回折効率の問題があり、光源のパワーを大きくする必要がある。屈折光学系であるカップリングレンズを用いるのが、光情報記録媒体の記録再生用光学系としては望ましい。
【００６０】
カップリングレンズを１枚ないしそれ以上の球面レンズ系とすることで、カップリングレンズを従来のコリメータと同様の製作法で製作することができる。
【００６１】
しかし、カップリングレンズは、光源から射出される発散光を収束光にする機能を持つものであるので、従来のコリメータと比較して屈折力が大きくなり、また、光源の光量を多く取り込もうとすると、光源側のＮＡを大きく取ることとなる。したがって、球面系だけでは、使用するレンズ枚数が多くなってしまう。このため非球面を少なくとも１面導入して、球面収差を補正することが望ましい。
【００６２】
対物レンズが樹脂製の場合、屈折率の温度変化に対する屈折率変化による球面収差の変化は、本発明の光学系で軽減できるが、カップリングレンズを構成する正の屈折力を有する少なくとも１枚のレンズを樹脂製とすることにより、さらに温度変化に対する屈折率変化による光学系全体の球面収差変化を補正することができる。
【００６３】
これは、温度がΔＴ上昇したとき（０＜ΔＴ）カップリングレンズの屈折率変化Δｎｃは負となる（Δｎｃ＜０）。このためカップリングレンズの屈折力は小さくなり、カップリングレンズから出射される光束は温度上昇前に比べて収束度が小さくなる。このため対物レンズ自体の横倍率Ｍは減る方向に変化（ΔＭ＜０）する。
【００６４】
対物レンズの波面収差が最小となる倍率Ｍに対してΔＭが負の方向に変化すると球面収差はアンダー側に動く。また、対物レンズ自身の屈折率変化Δｎは、温度が上昇すると屈折率は低下するためΔｎ＜０となり、このとき球面収差はオーバー側に動く。
【００６５】
このため、カップリングレンズの屈折率変化に伴う対物レンズの横倍率変化による球面収差への影響と、対物レンズ自身の屈折率変化による影響が相殺されるので、カップリングレンズを正の屈折力を持つ樹脂製のレンズとすることにより、温度変化による影響をさらに小さくすることができる。
【００６６】
また、その補正効果は、従来のコリメータと樹脂製の単玉対物レンズの構成において、コリメータレンズの少なくとも１枚を正の屈折力を持つ樹脂製とする場合と比較して補正効果は大きい。これは、光源側のＮＡが上記コリメータと同じでも、カップリングレンズは負の倍率を持っているため、カップリングレンズの換算ＮＡが大きくなり、対物レンズ自身の倍率変化ΔＭの絶対値が大きくなるためである。
【００６７】
またこの場合、カップリングレンズは光源側のＮＡを大きくとっており、しかも負の倍率を持つので、非球面を用いることが望ましいことは上記のとおりである。
【００６８】
また、カップリングレンズを樹脂製の単玉非球面レンズとすることで、安価でかつ必要な性能を得ることができる。カップリングレンズの結像倍率から、少なくとも対物レンズ側の面が非球面であることが望ましい。
【００６９】
さらに、カップリングレンズの横倍率Ｍｃがさらに大きくなると、球面収差を良好に補正するには両面を非球面とする必要が生じる。これは公知の有限共役型対物レンズの設計・生産技術を応用することができる。
【００７０】
条件式（１２）の上限を越えると、温度変化に伴う樹脂カップリングレンズによる対物レンズ単体の倍率変化が小さくなり、対物レンズの屈折率変化への相殺効果が小さくなる。
【００７１】
また、下限を越えると温度変化に伴う樹脂カップリングレンズによる対物レンズ単体の倍率変化は小さくなるが、それ以上に樹脂カップリングレンズで生じる屈折率変化による波面収差変化が無視出来なくなり、相殺効果がなくなり、場合によってはカップリングレンズがガラスの場合に比べて光学系全体の温度特性による波面収差変化が大きくなる。
【００７２】
条件式（１３）中の｜Ｍｔ｜・ＮＡは、ほぼ光学系の光源側の開口数ＮＡｏに対応する。もし、条件式（１３）の下限を越えると十分な光量を得ることが出来ない。また、上限を越えるとレーザーの非点収差の影響が大きくなり、さらに光量むらの影響も大きくなる。
【００７３】
条件式（１４）の上限を越えると再生光学系に対して検出系に凹レンズなどが必要となりコストアップとなる。
【００７４】
また、記録用光学系を考えると、条件式（１５）の下限を越えると十分な光量が得られない。
【００７５】
次に本発明の対物レンズの作用について説明する。対物レンズに対して収束光を入射させ、条件式（１）を満足することで、レンズ厚を厚くしないでＮＡを大きくすることができ、また屈折率変化等の影響も小さくなる。これは上記（２２）式に示されるように、０＜Ｍ（収束光入射）とすることにより換算ＮＡが小さくなるためである。
【００７６】
ＮＡが０．３以上の場合、収束光入射側を非球面化することで、正弦条件を保ちながら球面収差を補正し、波面収差をマレシャル限界内とすることができる。
【００７７】
また、対物レンズ自体をその横倍率Ｍの条件式（１）の範囲の収束光入射で波面収差をマレシャル限界内とすることで、対物レンズが独立に性能を維持できるため、光源のから発散光を収束光とする手段との組合せが容易となり、また、偏心を含む配置の誤差感度も小さくできる。
【００７８】
上記対物レンズは、虚光源に対して収差補正し、その波面収差をマレシャル限界内とすることで、光源からの発散光を収束光とする手段との組合せが容易になり、応用範囲の広いレンズとなる。虚光源は仮想的なものであるが、実用的には、その入射光束が、回折限界スポットで一点に集光することと同等である。
【００７９】
対物レンズを単レンズで両面を非球面とすることで、球面収差、正弦条件を補正することができる。したがって、例えば光情報記録媒体の記録再生用光学系の対物レンズのように、対物レンズを光軸に垂直方向に動かしてトラッキングするような場合にも、収差の発生を少なくすることができる。
【００８０】
条件式（１７）の上限を越えて単レンズで構成された対物レンズの像側の面の屈折力が負で強くなると、収束光入射側の面での負の球面収差の発生が大きく、収束光入射側の非球面量が大きくなってしまい、製造しにくいレンズとなってしまう。下限を越えて単レンズで構成された対物レンズの像側の面の屈折力が正で強くなると、像側の面での負の球面収差が大きく、収束光入射側の非球面量が大きくなってしまい、製造しにくいレンズとなってしまう。
【００８１】
条件式（１８）の上限を越えた場合、球面収差と正弦条件を補正するためには、像側の面も非球面化し、さらに両面ともその非球面量が大きくなってしまうため、製造しにくいレンズとなってしまう。下限を越えた場合も同じく、球面収差と正弦条件を補正するためには、像側の面も非球面化し、さらに両面ともその非球面量が大きくなってしまうため、製造しにくいレンズとなってしまう。
【００８２】
条件式（１９）の上限を越えた場合、正弦条件が補正過剰となり、下限を越えた場合、正弦条件が補正不足となる。
【００８３】
このような収束光束に対して収差が補正されている対物レンズを光情報記録媒体の記録再生用光学系の対物レンズとして使う場合、光源からの発散光束を収束光束に変換するカップリング手段が必要となる。その場合、ＮＡが０．４８以上と大きく、また使用光の波長が短い光学系においては、対物レンズ単体の横倍率Ｍが、条件式（５）を満たすのが良い。上限を越えると、カップリング手段の光軸と垂直な方向の大きさが大きくなり、下限を越えると、高ＮＡとした場合の誤差、特に対物レンズの屈折率誤差による球面収差の発生が大きくなる。
【００８４】
また、条件式（６）の上限を越えると、対物レンズの厚さが厚くなり、したがって必要な作動距離を確保するためには、光学系全体を大きくする必要が出て来る。
【００８５】
さらに、条件式（１１）の上限を越えると、対物レンズが大きくなり、光学系全体が大きくなってしまう。
【００８６】
また、対物レンズを光軸方向に動かしてフォーカシングする場合、対物レンズ単体の横倍率Ｍが条件式（８）を満足することが望ましい。上限を越えると、対物レンズを光軸方向に動かしてフォーカシングする場合の球面収差の発生量が大きい。下限を越えると、高ＮＡとした場合の誤差、特に対物レンズの屈折力誤差による球面収差の発生が大きい。
【００８７】
樹脂素材は、屈折率の温度による変化が大きい。したがって、条件式（８）を満たし、かつ条件式（６）を満足することで、コンパクトな光情報記録媒体の記録再生用光学系に必要な、軽量でかつ安価な対物レンズとなる。条件式（６）の上限を越えると対物レンズの厚さが厚くなり、したがって必要な作動距離を確保するためには、光学系全体を大きくする必要が生じる。
【００８８】
条件式（１６）を満たすような光情報記録媒体の記録再生用対物レンズとして従来にない高ＮＡを実現する場合には、条件式（１０）を満足することが望ましい。上限を越えると、カップリング手段の光軸と垂直な方向の大きさが大きくなり、下限を越えると、対物レンズの厚さが厚くなり、したがって必要な作動距離を確保するためには、光学系全体を大きくする必要が出て来る。
【００８９】
また、この条件下で樹脂製のレンズを用いることにより、軽量化と低コスト化が実現できる。
【００９０】
収束光が入射したとき波面収差が最小となり、かつマレシャル限界内で光情報記録媒体に結像する対物レンズを用いることにより、対物レンズの屈折力を軽減できることは上に述べた。このような対物レンズを用いた光学系を実現するためには、光源から出た発散光を所定の収束光とする正の屈折力を持つカップリングレンズを用いればよい。
【００９１】
次に、本発明のカップリングレンズの作用について説明する。光学系の倍率Ｍｔと対物レンズの倍率Ｍからカップリングレンズの倍率Ｍｃは
Ｍｃ＝Ｍｔ／Ｍ
で決定されるが、このときの倍率Ｍｃでカップリングレンズ単体で波面収差が最小となり、かつマレシャル限界内であることが望ましい。これにより、対物レンズが光軸に対して偏芯した場合の収差の劣化を小さくすることができる。
【００９２】
カップリングレンズの倍率Ｍｃは、条件式（２０）の範囲内であることが望ましい。上限を越えるとカップリングレンズの屈折力の負担が大きくなり、誤差感度などの影響も大きくなり従来のコリメータレンズより取付けおよび製作精度の要求が厳しくなり、また、対物レンズに比べてカップリングレンズの光軸に垂直方向の大きさを大きくしなければならなくなる。
【００９３】
下限を越えると対物レンズの屈折力の負担分が大きくなり、コリメータを用いた無限共役型対物レンズと効果上大きな差異はなくなる。
【００９４】
また、光源側の開口数ＮＡｏについて、条件式（２１）を満足することが望ましい。下限を越えると十分な光量を得ることができない。また、上限を越えるとレーザの非点収差の影響が大きくなり、さらに光量むらの影響も大きくなる。
【００９５】
このとき、対物レンズが条件式（１）を満足することにより、レンズ厚を厚くしないで像側開口数ＮＡを大きくすることができる。また、ＮＡが条件式（１６）の下限を超えると、このようなカップリングレンズ、収束光が入射する対物レンズを用いずに、コリメータと平行光入射の対物レンズのような公知の方法でも十分性能を維持でき、また、樹脂レンズの場合でも温度変化による性能変化も十分小さくすることができる。
【００９６】
カップリングレンズを１枚ないしそれ以上の球面レンズ系とすることで、カップリングレンズを従来のコリメータと同様の製作法で製作することができる。
【００９７】
しかし、カップリングレンズは、光源から射出される発散光を収束光にする機能を持つものであるので、従来のコリメータと比較して屈折力が大きくなり、また、光源の光量を多く取り込もうとすると、光源側のＮＡを大きく取ることとなる。したがって、球面系だけでは、使用するレンズ枚数が多くなってしまう。このため非球面を少なくとも１面導入して、球面収差を補正することが望ましい。
【００９８】
対物レンズがガラス製の場合、カップリングレンズもガラス製とすることにより、温度変化による性能変化は小さくでき、特にＮＡ０．６５以上の高ＮＡレンズに用いるのに有用である。
【００９９】
カップリングレンズの両面を凸面とすることにより、成形性がよくなり、製造しやすい形状となる。また、正弦条件も満足する形状である。
【０１００】
カップリングレンズを光源側の面が凸面であるメニスカスレンズとすることにより、特にカップリングレンズが樹脂製の場合、カップリングレンズと対物レンズの間隔Ｄｃｏと対物レンズの倍率Ｍと光学系全体の倍率Ｍｔが同じ仕様では、他の形状に比べて温度変化による対物レンズ単体の倍率を変化させる効果を大きくすることができ、対物レンズ自身の屈折率変化による性能変化に対する相殺度が大きくなる。
【０１０１】
また、カップリングレンズを光源側の面が凹面であるメニスカスレンズとすることにより、カップリングレンズと対物レンズの間隔Ｄｃｏと対物レンズの倍率Ｍと光学系全体の倍率Ｍｔが同じ仕様では、主点位置の関係から、他の形状に比べて光学系全体の長さを短くすることができる。
【０１０２】
本発明の第２の目的を達成するための第１の構成は、光源からの光束を収束光に変換するカップリングレンズと、該カップリングレンズよりの収束光をさらに収束させて透明基板を有する情報記録媒体の記録面に前記透明基板を介して集光する対物レンズと、厚みの異なる透明基板を有する少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を可能とするように、前記対物レンズによる集光状態を前記少なくとも２種類の情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて可変とする可変手段とを有することを特徴とする光情報媒体の記録再生用光学系、という構成にしたものである。
【０１０３】
第２の構成は、前記第１の構成において、前記可変手段は、前記カップリングレンズおよび対物レンズを構成するレンズ面のうちの少なくとも一面に形成した、光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面で構成して、前記対物レンズから出射される光束は少なくとも２種類の集光状態で集光される、ように構成する。また望ましくは、前記第１の構成において、前記可変手段は、前記対物レンズの少なくとも一面に形成した、光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面で構成して、前記対物レンズは、入射される収束光を少なくとも２種類の集光状態で集光する、ように構成する。なお、前記第１の構成において、前記可変手段は、前記カップリングレンズの少なくとも一面に形成した、光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面で構成して、前記対物レンズは、前記カップリングレンズより出射される収束度合いの異なる少なくとも２種類の収束光を少なくとも２種類の集光状態で集光する、ように構成するようにしても良い。また第３の構成は、前記第１の構成において、前記可変手段は、前記カップリングレンズおよび対物レンズを構成するレンズ面のうちの少なくとも一つのレンズ面に形成したホログラムにより構成して、該ホログラムによる透過光と回折光に対応して、前記対物レンズから出射される光束は少なくとも２種類の集光状態で集光される、ように構成したものである。
【０１０４】
望ましくは、前記ホログラムは、前記対物レンズの少なくとも１つのレンズ面上に形成する。なお、第３の構成において、前記ホログラムは前記カップリングレンズの少なくとも１つのレンズ面上に形成するようにしても良い。
【０１０５】
また、第４の構成は、前記第１の構成において、前記可変手段は、前記光源と前記対物レンズの光路中に設けられたホログラム素子により構成して、該ホログラム素子を透過する透過光と回折光に対応して、前記対物レンズは、入射される収束光を少なくとも２種類の集光状態で集光する、ように構成する。また第５構成は、前記第１の構成において、前記可変手段は、前記光源と前記対物レンズの光路中に設けられた光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面を有する光学素子により構成する。
【０１０６】
また、第６の構成は、可変手段を、カップリングレンズ、または、光源、またはカップリングレンズおよび光源を透明基板の厚みに応じて光軸上を移動させる手段で構成したので、前記対物レンズによる集光状態を少なくとも２種類の情報記録媒体の異なる透明基板の厚みに応じた少なくとも２種類の集光状態として、厚みの異なる透明基板を有する少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うことを特徴とする光情報媒体の記録再生用光学系、という構成にしたものである。
【０１０７】
また、第７の構成は、可変手段を複数の光源を光情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて切り替える手段で構成したものである。
【０１０８】
また、以上の構成において、前記対物レンズは、波面収差がマレシャル限界を満たしかつ最小となる横倍率が正であるように構成する。また、対物レンズの１面を輪帯状レンズ面で構成した場合、または１面にホログラムを形成した構成において、前記対物レンズは、前記少なくとも２種類の集光状態それぞれについて波面収差がマレシャル限界を満たしかつ最小となる横倍率が正である、ように構成する。
【０１０９】
本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも光源と、該光源から出射される光束を透明基板を有する情報記録媒体の記録面に前記透明基板を介して集光する集光光学系と、前記情報記録媒体の記録面で反射した光束を受けその光量に応じた電気信号を出力する光検出器とを備えた光情報媒体の光ピックアップ装置であって、前記集光光学系は、上記何れかの光情報媒体の記録再生用光学系であることを特徴とする光情報媒体の光ピックアップ装置、という構成にしたものである。
【０１１０】
第１の構成に記載した本発明の光情報媒体の記録再生用光学系は、対物レンズによる集光状態を少なくとも２種類の情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて少なくとも２種類の集光状態する可変手段を設けるとともに、光源からの光束を収束光に変換するカップリングレンズを設けてその収束光を対物レンズに入射するようにして、一つの光情報媒体の記録再生用光学系で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生が可能となり、しかも、対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となる。
【０１１１】
また、第２の構成に記載した本発明の光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、カップリングレンズおよび対物レンズを構成するレンズ面のうちの少なくとも一面、あるいは、対物レンズの少なくとも１面、あるいは、カップリングレンズの少なくとも１面に形成した、光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面で構成したので、光学素子の数を増やすことなく、しかも厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際に、特別なレンズ移動機構等を設けることなく、従来より用いられている対物レンズのフォーカス調整機構の移動範囲内で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体の２種類の透明基板の厚みに対応した少なくとも２種類の集光状態を得ることができ、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うことができ、さらに、光束は複数の輪帯状レンズ面で少なくとも２種類の集光状態を得るための光束として分割される構成であるので、少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生には全く使用することができない無駄光束を少なくでき、光源からの光を有効に利用できる。
【０１１２】
また、第３の構成に記載した本発明の光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、カップリングレンズおよび対物レンズを構成するレンズ面のうちの少なくとも一つのレンズ面、あるいは、対物レンズの少なくとも１つのレンズ面、あるいは、カップリングレンズの少なくとも１つのレンズ面に形成した、ホログラムで構成したので、光学素子の数を増やすことなく、しかも厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際に、特別なレンズ移動機構等を設けることなく、従来より用いられている対物レンズのフォーカス調整機構の移動範囲内で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体の２種類の透明基板の厚みに対応した少なくとも２種類の集光状態を得ることができ、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うことができ、さらにサイドローブによる影響の少ないビームスポットを得ることができる。
【０１１３】
また、第４の構成に記載した本発明の光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、光源から対物レンズまでの光路中に設けたホログラム素子で構成したので、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際に、特別なレンズ移動機構等を設けることなく、従来より用いられている対物レンズのフォーカス調整機構の移動範囲内で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体の２種類の透明基板の厚みに対応した少なくとも２種類の集光状態を得ることができ、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うことができ、しかもサイドローブによる影響の少ないビームスポットを得ることができる。
【０１１４】
また、第５の構成に記載した本発明の光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、光源から対物レンズまでの光路中に設けた光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面で構成したので、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際に、特別なレンズ移動機構等を設けることなく、従来より用いられている対物レンズのフォーカス調整機構の移動範囲内で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体の透明基板の厚みに対応した少なくとも２種類の集光状態を得ることができ、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うことができ、しかも、光束は複数の輪帯状レンズ面で少なくとも２種類の集光状態を得るための光束として分割される構成であるので、少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生には全く使用することができない無駄光束を少なくでき、光源からの光を有効に利用できる。
【０１１５】
また、第６の構成に記載した本発明の光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、カップリングレンズ、または、光源またはカップリングレンズおよび光源を透明基板の厚みに応じて光軸上を移動させる手段で構成し、また第９の構成においては、可変手段を複数の光源を光情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて切り替える手段で構成したので、該カップリングレンズより出射する光束の収束度合いを収束光を含む少なくとも２種類選択可能として、前記対物レンズによる集光状態を少なくとも２種類の情報記録媒体の異なる透明基板の厚みに応じた少なくとも２種類の集光状態とすることにより、厚みの異なる透明基板を有する少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うようにしたので、一つの光情報媒体の記録再生用光学系で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生が可能となり、しかも、対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となり、さらに光量ロスが少なく、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際の光量も最適な光量とすることができ、サイドローブによる影響の少ないビームスポットを得ることができる。
【０１１６】
なお、選択する２種類の収束度合いとして、収束光と平行光、または、収束光と発散光を選択する場合は、対物レンズの出射側面のＮＡが大となる方に収束光を使用する。
【０１１７】
また、以上に記載した本発明の光情報媒体の記録再生用光学系は、対物レンズを、波面収差がマレシャル限界を満たしかつ最小となる横倍率が正であるものとしたので、使用時における対物レンズの像側（光情報記録媒体側）のＮＡを大ＮＡとしても対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となる。
【０１１８】
また、対物レンズの１面に輪帯状レンズ面またはホログラムを形成した本発明の光情報媒体への記録再生用光学系は、対物レンズを、少なくとも２種類の集光状態それぞれについて波面収差がマレシャル限界を満たしかつ最小となる横倍率が正であるものとしたで、使用時における対物レンズの像側（光情報記録媒体側）のＮＡを大ＮＡとしても、対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となる。
【０１１９】
本発明の光情報媒体の光ピックアップ装置は、一つの光情報媒体の記録再生用光学系で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生が可能となり、しかも、対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となり、コンパクトで信頼性の高い光ピックアップ装置を得ることができる。
【発明の効果】
【０１２０】
本発明により、各実施例でも見られるように、高ＮＡ化の下で、樹脂製の対物レンズを用いた場合でも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えた光学系が得られた。
【０１２１】
その上、今後さらに記録を高密度化される予想に対しても、波長４５０ｎｍまでの使用光の短波長化、ＮＡ０．７５程度までのレンズの高ＮＡ化が可能であることが明らかとなった。
【０１２２】
さらに、本発明によれば、一つの光ピックアップ装置で異なる基板厚を有する光ディスクの記録再生を可能とし、相互に互換性を有し、しかも大ＮＡ化の下で、樹脂製の対物レンズを用いた場合でも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えた、構造が簡単でコンパクトな光情報媒体の記録再生用光学系、及び、光情報記録再生用対物レンズが得られた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２３】
以下第１の目的を達成するための実施例１から実施例１９を説明する。各実施例については、透明基板を有する高密度光情報記録媒体の記録再生用光学系を想定して、開口数ＮＡが０．６以上のものを実施例とした。また、透明基板１７の厚みを全て０．６ｍｍとしている。
【０１２４】
実施例１から実施例５および実施例８さらに実施例１９は対物レンズ１６のみを示し、実施例６，７は実施例１の対物レンズ１６とさらにカップリングレンズ１３を用いた光学系の実施例を示す。また、実施例９から実施例１８は単玉カップリングレンズ１３と、該カップリングレンズ１３と対物レンズ１６を組み合わせた光学系とを示す。このとき実施例９から実施例１６までは実施例１の対物レンズを、実施例１７は実施例２の対物レンズを、実施例１８は実施例３の対物レンズを用いている。
【０１２５】
表中の記号は、対物レンズ１６の焦点距離をＦ（ｍｍ）、光源側１１から順に第ｉ番目の面の曲率半径をｒｉ、第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との光軸上の厚み、間隔をｄｉ、第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の媒質の光源波長での屈折率をｎｉ、対物レンズ１６の横倍率をＭ、像側開口数をＮＡ、使用波長をλで表す。
【０１２６】
実施例６，７においてＦｔは光学系全体の焦点距離、Ｍｔは光学系全体の横倍率、Ｔは第１面から見たときの光源１１までの距離で、光の進方向を正としている。Ｕは物像間距離を表し、実施例１から５および実施例８は、対物レンズ１６のみの実施例で入射光が収束光束であるので、負の値となる。
【０１２７】
実施例６，７および実施例９から実施例１８において、Ｆｔは光学系全体の焦点距離、Ｍｔは光学系全体の横倍率、Ｕは光学系の物像間距離、Ｔはカップリングレンズ１３の第１面から見たときの光源までの距離を表す。
【０１２８】
また、実施例９から実施例１８のカップリングレンズ１３単体において、Ｆｃは単玉カップリングレンズ単体の焦点距離、Ｍｃはカップリングレンズ単体の横倍率、Ｕｃはそのときの配置におけるカップリングレンズ単体の物像間距離、ＮＡｏは光源側の開口数を表す。
【０１２９】
また、温度特性に関しては、対物レンズあるいはカップリングレンズが樹脂製の場合は、１℃温度が上昇すると−１２×１０−５変化することを想定している。また、対物レンズあるいはカップリングレンズがガラス製の場合、１℃温度が上昇すると３９×１０−７変化することを想定している。
【０１３０】
温度特性は波面収差ｒｍｓ値で評価している。この波面収差は公知の方法で光線追跡によりｒｍｓ値を算出している。またマレシャル限界は波面収差ｒｍｓ値が０．０７λであることをいう。また、波面収差に関しては数値解析のできる干渉計等を用いて測定することができる。
【０１３１】
なお、温度変化による素材の線膨張の波面収差への影響は、屈折率変化による影響に比べてかなり小さいので、ここでは計算に入れていない。
【０１３２】
レンズ面の非球面形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ軸とした直交座標系において、κを円錐係数、Ａｉを非球面係数、Ｐｉ（４≦Ｐｉ）を非球面のべき数とするとき、
【０１３３】
【数１】
2008204629.tif 000003
【０１３４】
で表される。
【実施例】
【０１３５】
実施例１
【０１３６】
【表１】
2008204629.tif 000004
【０１３７】
この実施例は、対物レンズ１６が樹脂製の場合の例である。この対物レンズ１６の光路図を図１に、その球面収差および正弦条件の収差図を図２に、温度特性を図３に示す。
【０１３８】
温度特性は３０℃変化で波面収差は０．０２８λの変化を生じているに過ぎず、無限共役型の対物レンズに比してかなり温度変化の影響が小さくなっている。この実施例において
ｘ２＝−０．０８６０６          Δ２＝  ０．０４５６９
であり
ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝＝−０．０３１６０
Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝＝  ０．０１１５６
である。
【０１３９】
実施例２
【０１４０】
【表２】
2008204629.tif 000005
【０１４１】
この実施例は、実施例１と同様、対物レンズ１６が樹脂製の場合である。この対物レンズ１６の光路図を図４に、その球面収差および正弦条件の収差図を図５に、温度特性を図６に示す。実施例２は実施例１に比べてＭがさらに大きくなるため、効果が大きい。
【０１４２】
この実施例においては、
ｘ２＝  ０．０１３３７          Δ２＝  ０．０１８９４
であり
ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝＝  ０．００４０３
Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝＝  ０．００３９４
である。
【０１４３】
実施例３
【０１４４】
【表３】
2008204629.tif 000006
【０１４５】
この実施例の対物レンズ１６も樹脂製であり、その光路図を図７に、その球面収差および正弦条件の収差図を図８（ａ），８（ｂ）に、温度特性を図９に示す。
【０１４６】
この実施例においては、
ｘ２＝−０．０８０７６          Δ２＝  ０．０５７３４
であり
ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝＝−０．０３０２３
Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝＝  ０．０１４７９
である。
【０１４７】
実施例４
【０１４８】
【表４】
2008204629.tif 000007
【０１４９】
この実施例の対物レンズ１６も樹脂製であり、ＮＡ０．７、使用光の波長４５０ｎｍの例である。その光路図を図１０に、その球面収差および正弦条件の収差図を図１１（ａ），１１（ｂ）に、温度特性を図１２に示す。Ｍが０．２倍であると、ＮＡ０．７の樹脂製レンズであっても、温度３０℃の変化に対して波面収差の変化は０．０２８λ程度ですんでおり、また、設計においても初期収差が良好に補正されている。
【０１５０】
この実施例においては、
ｘ２＝  ０．０５２４８          Δ２＝  ０．０３９６２
であり
ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝＝  ０．０１１８２
Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝＝  ０．００４７１
である。
【０１５１】
実施例５
【０１５２】
【表５】
2008204629.tif 000008
【０１５３】
この実施例の対物レンズ１６はガラス製で、ＮＡ０．７５、波長４５０ｎｍの例であり、ＮＡ０．７５でも初期収差が良好に補正されている。その光路図を図１３に、その球面収差および正弦条件の収差図を図１４（ａ），１４（ｂ）に、温度特性を図１５に示す。
【０１５４】
この実施例においては、
ｘ２＝  ０．２５１８８          Δ２＝  ０．００６６０
であり
ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝＝  ０．０６８９２
Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝＝  ０．００１６２
である。
【０１５５】
実施例６
【０１５６】
【表６】
2008204629.tif 000009
【０１５７】
この実施例の光学系は、対物レンズ１６は実施例１のものを使用し、カップリングレンズ１３はガラス製の１群２枚レンズと組合せた例である。その光路図を図１６に、温度特性を図１７に示す。
【０１５８】
温度変化による波面収差変化量は実施例１とほぼ同等で、対物レンズによるものである。
【０１５９】
また、カップリングレンズによる収差を補正するため、対物レンズの波面収差ベストの倍率が実施例１の倍率と若干異なっている。
【０１６０】
この実施例においてはＤｃｏ＝９．９０である。
【０１６１】
実施例７
【０１６２】
【表７】
2008204629.tif 000010
【０１６３】
この実施例の光学系は、対物レンズ１６は樹脂製で、実施例１のものを使用し、カップリングレンズ１３に樹脂製の両面非球面の単レンズを用いた光学系の例である。その光路図を図１８に、その温度特性を図１９に示す。
【０１６４】
温度変化による波面収差変化は実施例１に比べて半分以下とさらに小さくなっている。これは、温度が上昇することにより、各レンズの屈折率が下がり、カップリングレンズによる収束光の角度が小さくなり、対物レンズの横倍率が小さくなる影響（この影響だけの場合、対物レンズの球面収差はアンダー側に動く。）と対物レンズ自身の屈折率が下がることによる影響（この場合、球面収差はオーバー側に動く。）がキャンセルし合っているためである。
【０１６５】
この実施例においてはＤｃｏ＝１０．０である。
【０１６６】
実施例８
【０１６７】
【表８】
2008204629.tif 000011
【０１６８】
この実施例は対物レンズ１６のみの例で、対物レンズ１６は樹脂製で光源側の面は非球面、像側の面は球面の例である。その光路図を図２０に、その球面収差および正弦条件の収差図を図２１（ａ），２１（ｂ）に、温度特性を図２２に示す。
【０１６９】
この実施例においては、
ｘ２＝−０．０２９６２２          Δ２＝  ０．００（球面であるため）
であり
ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝＝−０．００９０７
Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝＝  ０．００
である。
【０１７０】
実施例９
カップリングレンズ
【０１７１】
【表９】
2008204629.tif 000012
【０１７２】
全光学系
【０１７３】
【表１０】
2008204629.tif 000013
【０１７４】
実施例９はカップリングレンズ１３が樹脂製で両面非球面の両凸レンズの例であり、その収差図を図２４（ａ），２４（ｂ）に示す。球面収差、正弦条件も十分に満足している。これと組み合わせた対物レンズは実施例１の樹脂製対物レンズであり、全光学系の光路図を図２３に、その温度特性を図２５に示す。
【０１７５】
この実施例において
Ｄｃｏ＝３
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０５５６９
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０１７６】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．０１３λと実施例１の対物レンズ単体のそれより約半分と小さくなっている。これは温度が上昇することにより各レンズの屈折率が下がり、カップリングレンズによる収束光の角度が小さくなり、対物レンズ単体の横倍率が小さくなる影響（この影響だけの場合、対物レンズの球面収差はアンダー側に動く。）と対物レンズ自身の屈折率が下がることによる影響（この場合、球面収差はオーバー側に動く。）が相殺しあっているためである。
【０１７７】
実施例１０
カップリングレンズ
【０１７８】
【表１１】
2008204629.tif 000014
【０１７９】
全光学系
【０１８０】
【表１２】
2008204629.tif 000015
【０１８１】
実施例１０はカップリングレンズ１３が樹脂製で両面非球面の両凸レンズの例であり、実施例９と同じ倍率Ｍｃ＝−２．０であるが、焦点距離Ｆｃが若干長いときの実施例で、その収差図を図２７（ａ），２７（ｂ）に示す。球面収差、正弦条件も十分満足している。
【０１８２】
また、全光学系は、このカップリングレンズと実施例１の樹脂製対物レンズを組み合わせたものであり、倍率Ｍ、Ｍｔは実施例７，９と同じ仕様であり、対物レンズとカップリングレンズの間隔Ｄｃｏも実施例７と同じである。その光路図を図２６に、温度特性を図２８に示す。
【０１８３】
この実施例において
Ｄｃｏ＝１０
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０６４２９
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０１８４】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．０１１λと実施例７とほぼ同等、実施例９より若干小さくなっている。これはカップリングレンズの焦点距離Ｆｃが実施例９より長くなり、温度が上昇することによるカップリングレンズによる収束光の角度が小さくなる度合いが実施例９よりも大きくなるためである。
【０１８５】
実施例１１
カップリングレンズ
【０１８６】
【表１３】
2008204629.tif 000016
【０１８７】
全光学系
【０１８８】
【表１４】
2008204629.tif 000017
【０１８９】
実施例１１はカップリングレンズが樹脂製で両面非球面、光源側の面が凹面のメニスカスレンズである例であり、実施例９と同じ倍率Ｍｃ＝−２．０であり、その収差図を図３０（ａ），３０（ｂ）に示す。正弦条件は補正過剰となっている。
【０１９０】
また、全光学系は、このカップリングレンズと実施例１の樹脂製対物レンズを組み合わせたものであり、倍率Ｍ、Ｍｔは実施例９と同じ仕様であり、対物レンズとカップリングレンズの間隔Ｄｃｏも実施例９と同じである。その光路図を図２９に、温度特性を図３１に示す。
【０１９１】
この実施例において
Ｄｃｏ＝３
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０５４７６
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０１９２】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．０１６λとほぼ同一仕様の実施例９より若干大きいが、物像間距離は短くなっている。これはカップリングレンズの光源側面が凹面のメニスカスレンズのため、該レンズの主点位置が、両凸カップリングレンズである実施例９に比べて対物レンズよりとなるためである。
【０１９３】
実施例１２
カップリングレンズ
【０１９４】
【表１５】
2008204629.tif 000018
【０１９５】
全光学系
【０１９６】
【表１６】
2008204629.tif 000019
【０１９７】
実施例１２はカップリングレンズが樹脂製で両面非球面、光源側の面が凸面のメニスカスレンズである例であり、実施例９と同じ倍率Ｍｃ＝−２．０であり、その収差図を図３３（ａ），３３（ｂ）に示す。正弦条件は補正不足となっている。
【０１９８】
また、全光学系は、このカップリングレンズと実施例１の樹脂製対物レンズを組み合わせたものであり、倍率Ｍ、Ｍｔは実施例９と同じ仕様であり、対物レンズとカップリングレンズの間隔Ｄｃｏも実施例９と同じである。その光路図を図３２に、温度特性を図３４に示す。
【０１９９】
この実施例において
Ｄｃｏ＝３
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０５７０３
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０２００】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．０１０λとほぼ同一仕様の実施例９より小さい。これはカップリングレンズの光源側面が凸面のメニスカスレンズのため、該レンズの主点位置が、両凸カップリングレンズである実施例９に比べて光源よりとなるためで、このためカップリングレンズの焦点距離Ｆｃが長くなるためである。
【０２０１】
実施例１３
カップリングレンズ
【０２０２】
【表１７】
2008204629.tif 000020
【０２０３】
全光学系
【０２０４】
【表１８】
2008204629.tif 000021
【０２０５】
実施例１３はカップリングレンズが樹脂製で光源側の面は球面、像側の面は非球面である両凸レンズの例であり、実施例９と同じ倍率Ｍｃ＝−２．０であり、その収差図を図３６（ａ），３６（ｂ）に示す。正弦条件は補正過剰となっている。
【０２０６】
また、全光学系は、このカップリングレンズと実施例１の樹脂製対物レンズを組み合わせたものであり、倍率Ｍ、Ｍｔは実施例９と同じ仕様であり、対物レンズとカップリングレンズの間隔Ｄｃｏも実施例９と同じである。その光路図を図３５に、温度特性を図３７に示す。
【０２０７】
この実施例において
Ｄｃｏ＝３
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０５５１２
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０２０８】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．０１５λとなる。
【０２０９】
実施例１４
カップリングレンズ
【０２１０】
【表１９】
2008204629.tif 000022
【０２１１】
全光学系
【０２１２】
【表２０】
2008204629.tif 000023
【０２１３】
実施例１４はカップリングレンズが樹脂製で両面非球面の両凸レンズの例であり、その収差図を図３９（ａ），３９（ｂ）に示す。
【０２１４】
また、全光学系は、このカップリングレンズと実施例１の樹脂製対物レンズを組み合わせたものであり、その光路図を図３８に、温度特性を図４０に示す。
【０２１５】
この実施例において
Ｄｃｏ＝３
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０６６６６
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０２１６】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．００８λと、実施例９よりも小さい。また物像間距離もかなり短くなっている。
【０２１７】
実施例１５
カップリングレンズ
【０２１８】
【表２１】
2008204629.tif 000024
【０２１９】
全光学系
【０２２０】
【表２２】
2008204629.tif 000025
【０２２１】
実施例１５はカップリングレンズが樹脂製で両面非球面の両凸レンズの例である。実施例１４と同じ倍率Ｍｃで焦点距離が長い。その収差図を図４２（ａ），４２（ｂ）に示す。
【０２２２】
また、全光学系は、このカップリングレンズと実施例１の樹脂製対物レンズを組み合わせたものであり、倍率Ｍ、Ｍｔは実施例１４と同じ仕様である。その光路図を図４１に、温度特性を図４３に示す。
【０２２３】
この実施例において
Ｄｃｏ＝１０
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０７６９７
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０２２４】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．００６λと、かなり小さくなっている。
【０２２５】
実施例１６
カップリングレンズ
【０２２６】
【表２３】
2008204629.tif 000026
【０２２７】
全光学系
【０２２８】
【表２４】
2008204629.tif 000027
【０２２９】
実施例１６はカップリングレンズが樹脂製で両面非球面の両凸レンズの例であり、その収差図を図４５（ａ），４５（ｂ）に示す。
【０２３０】
また、全光学系は、このカップリングレンズと実施例１の樹脂製対物レンズを組み合わせたものであり、その光路図を図４４に、温度特性を図４６に示す。
【０２３１】
この実施例において
Ｄｃｏ＝３
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０４７８３
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０２３２】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．０１６λである。
【０２３３】
実施例１７
カップリングレンズ
【０２３４】
【表２５】
2008204629.tif 000028
【０２３５】
全光学系
【０２３６】
【表２６】
2008204629.tif 000029
【０２３７】
実施例１７はカップリングレンズが樹脂製で両面非球面の両凸レンズの例であり、その収差図を図４８（ａ），４８（ｂ）に示す。
【０２３８】
また、全光学系は、このカップリングレンズと実施例２の樹脂製対物レンズを組み合わせたものであり、その光路図を図４７に、温度特性を図４９に示す。
【０２３９】
この実施例において
Ｄｃｏ＝３
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０８７６７
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０２４０】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．０１４λで、対物レンズ単体のそれより若干大きい。これはカップリングレンズのパワーが大きくなり、温度変化によるカップリングレンズ自身の波面収差変化が無視できないくらいの大きさとなるためである。
【０２４１】
実施例１８
カップリングレンズ
【０２４２】
【表２７】
2008204629.tif 000030
【０２４３】
全光学系
【０２４４】
【表２８】
2008204629.tif 000031
【０２４５】
実施例１８はカップリングレンズが樹脂製で両面非球面の両凸レンズの例であり、その収差図を図５１（ａ），５１（ｂ）に示す。
【０２４６】
また、全光学系は、このカップリングレンズと実施例３の樹脂製対物レンズを組み合わせたものであり、その光路図を図５０に、温度特性を図５２に示す。
【０２４７】
この実施例において
Ｄｃｏ＝３
Ｍｔ・Ｍ・Ｆｃｐ／Ｆ＝−０．０４７７６
となる。ここで樹脂カップリングレンズは単玉レンズであるのでＦｃ＝Ｆｃｐとなる。
【０２４８】
温度変化による波面収差変化は、基準設計温度より３０℃上昇したとき０．０１７λである。
【０２４９】
以上の実施例９から実施例１８までのカップリングレンズ１３の実施例はすべて樹脂製としたが、光学系の温度特性を除けば、ガラスの場合でも同様の結果が得られる。
【０２５０】
実施例１９
【０２５１】
【表２９】
2008204629.tif 000032
【０２５２】
この実施例は対物レンズのみの例で、対物レンズは樹脂性で対物レンズを構成する面は両面ともに非球面で対物レンズ単体の倍率が＋１／３０倍の例である。この対物レンズの光路図を図５３に、その球面収差および正弦条件の収差図を図５４（ａ），５４（ｂ）に、温度特性を図５５に示す。
【０２５３】
この実施例においては
ｘ２＝−０．１０７３１          Δ２＝  ０．０７０６４
であり
ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝＝−０．０４２１
Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝＝  ０．０１９１０
となる。
【０２５４】
温度変化による波面収差変化は他の実施例に比べて大きいが、同一焦点距離の無限対物レンズよりは小さい。
【０２５５】
この実施例はある程度、無限光学系よりも温度特性をおさえ、光学系全体において光軸方向に垂直な方向の大きさをある程度小さくしたいときに有効である。
【０２５６】
本発明における第２の目的を達成するための光情報媒体の記録再生用光学系の実施例２０から実施例２４について、図５６（ａ），５６（ｂ），図５７，図５８，図５９，図６０，図６１及び図６２に基づいて説明する。
【０２５７】
実施例の説明に入る前に、図５６（ａ），５６（ｂ）を用い、光情報媒体の記録再生用光学系の基本的な構成を説明する図である。
【０２５８】
図５６（ａ）において、１３は正の単レンズよりなるカップリングレンズ、１６は対物レンズ、１７は光情報記録媒体の透明基板、１８は光情報記録媒体の情報記録面である。光源１１より出射した発散光束は対物レンズ１６に近接して配置したカップリングレンズ１３で収束光に変換された後、対物レンズ１６に入射し、透明基板１７を介して情報記録面１８上に集光される。
【０２５９】
図５６（ｂ）は、図５６（ａ）のカップリングレンズ１３を対物レンズ１６から離して配置し、カップリングレンズ１３と対物レンズ１６との間にミラー等の光学素子の配置を可能とした例である。
【０２６０】
図５７は、対物レンズ１６から出射する光束が透明基板を介して記録面に集光した状態を説明する図で、２７は厚み０．６ｍｍの透明基板、２７８は厚み０．６ｍｍの透明基板を有する光情報記録媒体の記録面、２８は厚み１．２ｍｍの透明基板、２８８は厚み１．２ｍｍの透明基板を有する光情報記録媒体の記録面を示し、対物レンズ１６から出射される実線で示した光束は、厚み０．６ｍｍの透明基板２７を有する光情報記録媒体の記録面２７８に集光した状態を、破線で示した光束は、厚み１．２ｍｍの透明基板２８を有する光情報記録媒体の記録面２８８に集光した状態を示している。
【０２６１】
実施例２０
図５８は、本発明に云う可変手段の１例である光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面を、図５６（ａ）や５６（ｂ）に示した対物レンズ１６の光源側の面に形成した場合の対物レンズ１６の形状、および対物レンズ１６に入射した光束が輪帯状レンズ面により分割されて、厚み０．６ｍｍの透明基板２７を有する光情報記録媒体の記録面２７８に集光した状態（実線で記載）と、厚み１．２ｍｍの透明基板２８を有する光情報記録媒体の記録面２８８に集光した状態（破線で記載）を示している。
【０２６２】
このように２つの集光状態での集光位置を光軸方向に離しているので、１つの透明基板厚みに対応した対物レンズの集光状態で再生を行っている場合に、他の透明基板厚みに対応した集光状態の光は記録面上ではデフォーカス状態となり、再生信号への影響を小さくすることができる。
【０２６３】
この例の場合、複数の輪帯状レンズ面は、最も外側に位置する第１の輪帯状レンズ面３１（このレンズ面は光源からみてドーナツ状である。）と、第１の輪帯状レンズ面３１の内側に隣接した第２の輪帯状レンズ面３２（このレンズ面は光源からみてドーナツ状である。）と、第２の輪帯状レンズ面３２の内側に隣接した第３の輪帯状レンズ面３３（このレンズ面は光源からみてドーナツ状である。）と、第３の輪帯状レンズ面３３の内側に隣接した第４の輪帯状レンズ面３４（このレンズ面は光源からみてドーナツ状である。）と、第４の輪帯状レンズ面３４の内側に隣接した対物レンズの中央に位置する第５の輪帯状レンズ面３５（この輪帯状レンズ面は光軸を含むレンズ面であり、光源からみたレンズ面の形状は円である。）と、の５つの輪帯状レンズ面により構成されている。
【０２６４】
そして、最外周に位置する第１の輪帯状レンズ面３１、第３の輪帯状レンズ面３３および第５の輪帯状レンズ面３５を通過した光束が、厚み０．６ｍｍの透明基板２７を有する光情報記録媒体の記録面２７８に集光し、第２の輪帯状レンズ面３２および第４の輪帯状レンズ面３４を通過した光束が厚み１．２ｍｍの透明基板２８を有する光情報記録媒体の記録面２８８に集光するように構成している。
【０２６５】
これは、厚み０．６ｍｍの透明基板を介して集光する場合は、高密度に対応させるためのスポットを得る必要があるので、最外周の輪帯状レンズ面（この例の場合は第１の輪帯状レンズ面３１）を使用して大ＮＡの対物レンズとしての微小スポットを得、厚み１．２ｍｍの透明基板を介して集光する場合は、最外周に輪帯状レンズ面の内側に隣接する輪帯状レンズ面（この例の場合は第２の輪帯状レンズ面３２）を使用して基板厚みに応じた小さなＮＡの対物レンズとしての微小スポットを得ている。
【０２６６】
また、この例の場合は、高密度に対応させるためのスポットを得るために使用される輪帯状レンズ面として第１の輪帯状レンズ面３１、第３の輪帯状レンズ面３３および第５の輪帯状レンズ面３５の３つの輪帯状レンズ面を使用しているが、これは、最外周に位置する輪帯状レンズ面１つで高密度に対応させるためのスポットを得た場合には、サイドローブの強度が大きくなってノイズの増大を招いてしまい、良好な情報記録や再生に支障をきたす場合があるからである。このようなサイドローブの影響を少なくするため、最外周に位置する輪帯状レンズ面の内側に隣接する、厚み１．２ｍｍの透明基板に対応する輪帯状レンズ面の内側に隣接してさらに厚み０．６ｍｍの透明基板に対応する屈折力を有する第３の輪帯状レンズ面を、その内側に厚み１．２ｍｍの透明基板に対応する第４の輪帯状レンズ面をさらにその内側に厚み０．６ｍｍの透明基板に対応する屈折力を有する第５の輪帯状レンズ面を形成する事により、基板厚み０．６ｍｍ対応時に不要光を出射する第２の輪帯状レンズ面の面積を減少させ、サイドローブを減少させることが出来る。さらにこれを繰り返し、すなわちレンズ面に設ける屈折力の異なる輪帯状レンズ面を外周から一つおきに複数構成することにより、基板厚みの異なる光情報記録媒体の記録再生を行うに適した二つの光スポットを得ることが可能となる。
【０２６７】
しかし、輪帯状レンズ面の数を過度に増やすと、最外周に位置する輪帯状レンズ面よりも内側に位置する各輪帯状レンズ面の幅が小さくなり過ぎ、加工性が悪くなるので、サイドローブを実用上問題ないレベルにまで低減し、なおかつ加工性を良好に保つためには、輪帯状レンズ面の数は最外周に位置する輪帯状レンズ面を含めて３以上１０以下、さらに望ましくは上限を６以下とするすることが好ましい。
【０２６８】
また、同一の透明基板に対応する輪帯状レンズ面を複数設ける場合は、それら複数の各輪帯状レンズ面をそれぞれの輪帯状レンズ面を表す式（例えば、各輪帯状レンズ面を同一形式の非球面の式として表す）に従って光軸まで延長した際に、光軸上におけるレンズ厚みを等しくすることが望ましい。
【０２６９】
これは、レンズ厚みが等しくない場合に、同一の透明基板に対応する各輪帯状レンズ面を通過する光束に光路長差が生じてしまい、光路長差を有する波面が重なりあって干渉が発生し、各輪帯状レンズ面を通過する光束により得られる光の強度が干渉により小さくなってしまうおそれがあるからである。
【０２７０】
このような場合は、隣接する輪帯状レンズ面間に段差３７が生じるが、少なくとも１か所の隣接する輪帯状レンズ面は段差なく（３６）形成することも可能であるので、１か所は隣接する輪帯状レンズ面は段差なく形成することが加工上望ましい。
【０２７１】
なお、同一の透明基板に対応する各輪帯状レンズ面を光軸まで延長した際に、光軸上におけるレンズ厚みが等しくないものとして構成する場合には、光路差長Δと波長λの間にΔ＝ｍλ（ｍは整数）の関係がみたすように構成し、かつｍを−１０から１０までの整数とすることで、多少光源の波長λが変動しても本来の強度の５０％以上の強度を維持することができる。
【０２７２】
なお、図５８の例においては、対物レンズ１６の光源側の面に光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面を設けているが、この例に限らず、本発明に云う可変手段の１例であるこの複数の輪帯状レンズ面は、対物レンズ１６の像側の面や、カップリングレンズ１３の何れか１面に形成することもできる。また、複数の輪帯状レンズ面を対物レンズ１６およびカップリングレンズ１３を構成するレンズ面の何れか２箇所以上に設けることも可能である。
【０２７３】
実施例２１
図５９は、本発明に云う可変手段の１例であるホログラムを、図５６（ａ），５６（ｂ）に示した対物レンズ１６の光源側の面に形成した場合の対物レンズ１６の形状、および対物レンズ１６に入射した光束がホログラム４１を透過する透過光４３と回折光４４に分けられて、厚み０．６ｍｍの透明基板２７を有する光情報記録媒体の記録面２７８に集光した状態（実線で記載）と、厚み１．２ｍｍの透明基板２８を有する光情報記録媒体の記録面２８８に集光した状態（破線で記載）を示している。
【０２７４】
このように２つの集光状態での集光位置を光軸方向に離しているので、１つの透明基板厚みに対応した対物レンズの集光状態で再生を行っている場合に、他の透明基板厚みに対応した集光状態の光は記録面上ではデフォーカス状態となり、再生信号への影響を小さくすることができる。
【０２７５】
この例の場合は、ホログラムをレンズ面の端部付近には形成せず、厚み１．２ｍｍの透明基板２８を有する光情報記録媒体の記録面２８８に集光するのに必要なＮＡが得られるレンズ面部分にのみホログラムを形成し、ホログラムによる回折光を厚み１．２ｍｍの透明基板２８を有する光情報記録媒体の記録面２８８に集光するように構成し、ホログラム４１を透過した光束およびホログラムが形成されていないレンズ面４２を透過した光束を厚み０．６ｍｍの透明基板２７を有する光情報記録媒体の記録面２７８に集光するようにしている。
【０２７６】
このように構成することで、高密度に対応させるためのビームスポットを得る必要がある厚み０．６ｍｍの透明基板２７を有する光情報記録媒体の記録面２７８への記録および／または再生に必要なＮＡを得ることができ、しかも十分な光量を有するビームスポットを得ることができる。
【０２７７】
なお、図５９の例においては、対物レンズ１６の光源側の面にホログラムを設けているが、この例に限らず、本発明に云う可変手段の１例であるこのホログラムは、対物レンズ１６の像側の面や、カップリングレンズ１３の何れか１面に形成することもできる。また、ホログラムを対物レンズ１６およびカップリングレンズ１３を構成するレンズ面の何れか２箇所以上に設けることも可能である。
【０２７８】
実施例２２
図６０は、本発明に云う可変手段の１例である光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面を有する光学素子を、図５６（ａ），５６（ｂ）に示した対物レンズ１６とカップリングレンズ１３の間に配置した例で、光学素子５０の周囲部分に形成した第１の輪帯状レンズ面である平行平面板部分５１を透過して対物レンズ１６に入射した光束が、厚み０．６ｍｍの透明基板２７を有する光情報記録媒体の記録面２７８に集光した状態（実線で記載）と、光学素子５０の中央部分に形成した第２の輪帯状レンズ面である凹レンズ部分５２を透過した光束が、厚み１．２ｍｍの透明基板２８を有する光情報記録媒体の記録面２８８に集光した状態（破線で記載）を示している。
【０２７９】
このように２つの集光状態での集光位置を光軸方向に離しているので、１つの透明基板厚みに対応した対物レンズの集光状態で再生を行っている場合に、他の透明基板厚みに対応した集光状態の光は記録面上ではデフォーカス状態となり、再生信号への影響を小さくすることができる。
【０２８０】
この例においても図５８の例に示したと同様、サイドローブの影響を少なくするため、最外周に位置する輪帯状レンズ面（この場合平行平面板）の内側に隣接する、厚み１．２ｍｍの透明基板に対応する輪帯状レンズ面の内側に隣接してさらに厚み０．６ｍｍの透明基板に対応する第３の輪帯状レンズ面（この場合平行平面板）を、その内側に厚み１．２ｍｍの透明基板に対応する第４の輪帯状レンズ面をさらにその内側に厚み０．６ｍｍの透明基板に対応する屈折力を有する第５の輪帯状レンズ面（この場合平行平面板）を形成する事により、基板厚み０．６ｍｍ対応時に不要光を出射する第２の輪帯状レンズ面の面積を減少させ、サイドローブを減少させることが出来る。さらにこれを繰り返し、すなわちレンズ面に設ける屈折力の異なる輪帯状レンズ面を外周から一つおきに複数構成することにより、基板厚みの異なる光情報記録媒体の記録再生を行うに適した二つの光スポットを得ることが可能となる。
【０２８１】
この輪帯状レンズ面の数は最外周に位置する輪帯状レンズ面を含めて２以上１０以下、さらに望ましくは３以上６以下とするすることが好ましい。
【０２８２】
また、同一の透明基板に対応する輪帯状レンズ面を複数設ける場合は、それら複数の各輪帯状レンズ面をそれぞれの輪帯状レンズ面を表す式（例えば、各輪帯状レンズ面を同一形式の非球面の式として表す）に従って光軸まで延長した際に、光軸上におけるレンズ厚みを等しくすることが望ましい。
【０２８３】
実施例２３
また、本発明に云う可変手段の１例であるホログラム素子は、図６０の光学素子５０を平行平面板で構成し、凹レンズ部分５２に替えて、光源側または像側の凹レンズ部分５２に対応する部分にホログラムを形成することで構成することができ、その場合は、ホログラムによる回折光を厚み１．２ｍｍの透明基板２８を有する光情報記録媒体の記録面２８８に集光するように構成し、ホログラム４１を透過した光束およびホログラムが形成されていないレンズ面４２を透過した光束を厚み０．６ｍｍの透明基板２７を有する光情報記録媒体の記録面２７８に集光するようにする。
【０２８４】
この場合も２つの集光状態での集光位置を光軸方向に離しているので、１つの透明基板厚みに対応した対物レンズの集光状態で再生を行っている場合に、他の透明基板厚みに対応した集光状態の光は記録面上ではデフォーカス状態となり、再生信号への影響を小さくすることができる。
【０２８５】
実施例２４
図６１，６２は、図５６（ａ），５６（ｂ）におけるカップリングレンズ１３を光軸方向に移動させることで、厚み０．６ｍｍの透明基板２７を有する光情報記録媒体の記録面２７８に集光した状態（図６１）と、厚み１．２ｍｍの透明基板２８を有する光情報記録媒体の記録面２８８に集光した状態（図６２）に切り換える光情報の光ピックアップ装置の構成を示している。
【０２８６】
図６１において、１１は半導体レーザ等の光源、１２はビームスプリッタ、１３はカップリングレンズ、１４は第２の絞り、１５は第１の絞り、１６は対物レンズ、１７は厚み０．６ｍｍの透明基板、１８は厚み０．６ｍｍの透明基板を有する光情報記録媒体の情報記録面、１９は光検出器、２０はカップリングレンズ１３を保持する枠、２１は枠２０を光軸方向に移動させるためのレンズ移動手段、２２は第２の絞り１４を光路中に挿入するために絞り手段である。
【０２８７】
半導体レーザ等の光源１１から出射した光束はビームスプリッタ１２を通ってカップリングレンズ１３に入射し、収束光束となって絞り１５で所定の光束に制限されて対物レンズ１６に入射する。この対物レンズ１６は、収束光束が入射すると、所定の厚みの透明基板１７を通してほぼ無収差の光スポットを情報記録面１８上に結像する。
【０２８８】
この情報記録面１８で情報ピットによって変調されて反射した光束は、対物レンズ１６、カップリングレンズ１３を介してビームスプリッタ１２に戻り、ここでレーザ光源１１の光路から分離され、光検出器１９へ入射する。この光検出器１９は多分割されたＰＩＮフォトダイオードであり、各素子から入射光束の温度に比例した電流を出力し、この電流を図には示さない検出回路に送り、ここで情報信号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号に基づき、磁気回路とコイル等で構成される２次元アクチュエータで対物レンズ１６を制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせる。
【０２８９】
図６２は、カップリングレンズ１３をレンズ移動手段２１より対物レンズ１６から離れた、厚み１．２ｍｍの透明基板の記録または／再生を行う位置に移動し、第２の絞り１４を絞り手段により光路中に挿入した図である。
【０２９０】
この例のように、カップリングレンズを光軸方向に移動するように構成するように構成すれば、厚み０．６ｍｍから１．２ｍｍの透明基板を有する全ての光情報記録媒体について記録および／または再生を行うことが可能となる。また、この例においては、カップリングレンズを光軸方向に移動するようにしているが、カップリングレンズは固定位置として光源を光軸方向に移動する、あるいは、カップリングレンズと光源の両者を光軸方向に移動するようにしても良い。また、カップリングレンズは固定として、カップリングレンズとの光学的距離が異なる２つの光源を用い、この２つの光源を選択的に切りかえて用いるようにしても良い。
【０２９１】
また、図６２の例においては、カップリングレンズ１３から出射する光束は、収束光としているが、厚み１．２ｍｍの透明基板を有する光情報媒体の場合は、発散光または平行光を対物レンズ１６に入射することで、情報の再生が可能な場合は、厚み１．２ｍｍの透明基板を有する光情報記録媒体の場合はにおいては、対物レンズ１６に発散光または平行光を入射するようにしても良い。しかし収束光のほうが望ましことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０２９２】
【図１】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における対物レンズの実施例１の光路図である。
【図２】上記実施例１の対物レンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図３】上記実施例１の対物レンズの温度特性図である。
【図４】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における対物レンズの実施例２の光路図である。
【図５】上記実施例２の対物レンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図６】上記実施例２の対物レンズの温度特性図である。
【図７】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における対物レンズの実施例３の光路図である。
【図８】上記実施例３の対物レンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図９】上記実施例３の対物レンズの温度特性図である。
【図１０】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における対物レンズの実施例４の光路図である。
【図１１】上記実施例４の対物レンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図１２】上記実施例４の対物レンズの温度特性図である。
【図１３】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における対物レンズの実施例５の光路図である。
【図１４】上記実施例５の対物レンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図１５】上記実施例５の対物レンズの温度特性図である。
【図１６】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系の実施例６の光路図である。
【図１７】上記実施例６の光学系の温度特性図である。
【図１８】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系の実施例７の光路図である。
【図１９】上記実施例７の光学系の温度特性図である。
【図２０】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における対物レンズの実施例８の光路図である。
【図２１】上記実施例８の対物レンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図２２】上記実施例８の対物レンズの温度特性図である。
【図２３】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における実施例９の光路図である。
【図２４】上記実施例９のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図２５】上記実施例９の光学系の温度特性図である。
【図２６】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における実施例１０の光路図である。
【図２７】上記実施例１０のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図２８】上記実施例１０の光学系の温度特性図である。
【図２９】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における実施例１１の光路図である。
【図３０】上記実施例１１のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図３１】上記実施例１１の光学系の温度特性図である。
【図３２】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における実施例１２の光路図である。
【図３３】上記実施例１２のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図３４】上記実施例１２の光学系の温度特性図である。
【図３５】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における実施例１３の光路図である。
【図３６】上記実施例１３のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図３７】上記実施例１３の光学系の温度特性図である。
【図３８】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系の実施例１４の光路図である。
【図３９】上記実施例１４のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図４０】上記実施例１４の光学系の温度特性図である。
【図４１】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系の実施例１５の光路図である。
【図４２】上記実施例１５のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図４３】上記実施例１５の光学系の温度特性図である。
【図４４】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における実施例１６の光路図である。
【図４５】上記実施例１６のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図４６】上記実施例１６の光学系の温度特性図である。
【図４７】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系の実施例１７の光路図である。
【図４８】上記実施例１７のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図４９】上記実施例１７の光学系の温度特性図である。
【図５０】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系における実施例１８の光路図である。
【図５１】上記実施例１８のカップリングレンズの球面収差および正弦条件の収差図である。
【図５２】上記実施例１８の光学系の温度特性図である。
【図５３】本発明の光情報記録媒体の記録再生用光学系の実施例１９の光路図である。
【図５４】上記実施例１９の対物レンズの球面収差および正弦条件の収差図を示す。
【図５５】上記実施例１９の対物レンズの温度特性を示す。
【図５６】本発明の光情報媒体の記録再生用光学系の基本的な構成図である。
【図５７】対物レンズから出射する光束の集光状態を示す図である。
【図５８】本発明の対物レンズの１例を示す図である。
【図５９】本発明の対物レンズの１例を示す図である。
【図６０】本発明の光学素子を使用した例を示す図である。
【図６１】本発明の光情報の光ピックアップ装置の説明図である。
【図６２】本発明の光情報の光ピックアップ装置の説明図である。
【図６３】従来例の説明図である。
【図６４】対物レンズの波面収差の変化を示す図である。
【符号の説明】
【０２９３】
１１  レーザ光源（光源）
１２  ビームスプリッタ
１３  カップリングレンズ
１５  絞り（第１絞り）
１６  対物レンズ
１７  透明基板
１８  情報記録面
１９  光検出器
【図１】
2008204629.tif 000033
【図２】
2008204629.tif 000034
【図３】
2008204629.tif 000035
【図４】
2008204629.tif 000036
【図５】
2008204629.tif 000037
【図６】
2008204629.tif 000038
【図７】
2008204629.tif 000039
【図８】
2008204629.tif 000040
【図９】
2008204629.tif 000041
【図１０】
2008204629.tif 000042
【図１１】
2008204629.tif 000043
【図１２】
2008204629.tif 000044
【図１３】
2008204629.tif 000045
【図１４】
2008204629.tif 000046
【図１５】
2008204629.tif 000047
【図１６】
2008204629.tif 000048
【図１７】
2008204629.tif 000049
【図１８】
2008204629.tif 000050
【図１９】
2008204629.tif 000051
【図２０】
2008204629.tif 000052
【図２１】
2008204629.tif 000053
【図２２】
2008204629.tif 000054
【図２３】
2008204629.tif 000055
【図２４】
2008204629.tif 000056
【図２５】
2008204629.tif 000057
【図２６】
2008204629.tif 000058
【図２７】
2008204629.tif 000059
【図２８】
2008204629.tif 000060
【図２９】
2008204629.tif 000061
【図３０】
2008204629.tif 000062
【図３１】
2008204629.tif 000063
【図３２】
2008204629.tif 000064
【図３３】
2008204629.tif 000065
【図３４】
2008204629.tif 000066
【図３５】
2008204629.tif 000067
【図３６】
2008204629.tif 000068
【図３７】
2008204629.tif 000069
【図３８】
2008204629.tif 000070
【図３９】
2008204629.tif 000071
【図４０】
2008204629.tif 000072
【図４１】
2008204629.tif 000073
【図４２】
2008204629.tif 000074
【図４３】
2008204629.tif 000075
【図４４】
2008204629.tif 000076
【図４５】
2008204629.tif 000077
【図４６】
2008204629.tif 000078
【図４７】
2008204629.tif 000079
【図４８】
2008204629.tif 000080
【図４９】
2008204629.tif 000081
【図５０】
2008204629.tif 000082
【図５１】
2008204629.tif 000083
【図５２】
2008204629.tif 000084
【図５３】
2008204629.tif 000085
【図５４】
2008204629.tif 000086
【図５５】
2008204629.tif 000087
【図５６】
2008204629.tif 000088
【図５７】
2008204629.tif 000089
【図５８】
2008204629.tif 000090
【図５９】
2008204629.tif 000091
【図６０】
2008204629.tif 000092
【図６１】
2008204629.tif 000093
【図６２】
2008204629.tif 000094
【図６３】
2008204629.tif 000095
【図６４】
2008204629.tif 000096
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月30日(2008.6.30)
【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】
光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、入射した収束光を前記光記録媒体の情報記録面上に結像する対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率をＭ、前記対物レンズの像側の開口数をＮＡ、前記対物レンズを形成する素材の屈折率をｎ、前記対物レンズの焦点距離をＦ、前記対物レンズの像側の面の頂点曲率半径をｒ２としたとき、以下の条件を満足し、前記対物レンズの光源側の面が非球面の単レンズであることを特徴とする光ピックアップ装置用対物レンズ。
０＜Ｍ＜１
０．４８≦ＮＡ
−０．２５≦Ｆ・（ｎ−１）／ｒ２≦０．７
【請求項２】
光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、入射した収束光を前記光記録媒体の情報記録面上に結像する対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率をＭ、前記対物レンズの像側の開口数をＮＡ、前記対物レンズを形成する素材の屈折率をｎ、前記対物レンズの焦点距離をＦとしたとき、以下の条件を満足し、前記対物レンズの光源側の面が非球面の単レンズであることを特徴とする光ピックアップ装置用対物レンズ。
０＜Ｍ＜１
０．４８≦ＮＡ
−０．０４５≦ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝≦０．１
ただし、ｘ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）と該面の頂点との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とする
【請求項３】
光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、入射した収束光を前記光記録媒体の情報記録面上に結像する対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率をＭ、前記対物レンズの像側の開口数をＮＡ、前記対物レンズを形成する素材の屈折率をｎ、前記対物レンズの焦点距離をＦとしたとき、以下の条件を満足し、前記対物レンズの光源側の面が非球面の単レンズであることを特徴とする光ピックアップ装置用対物レンズ。
０＜Ｍ＜１
０．４８≦ＮＡ
−０．００５≦Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝≦０．０１８
ただし、Δ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）における非球面と該面の頂点曲率半径ｒ２を有する基準球面との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とする
【請求項４】
光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、入射した収束光を前記光記録媒体の情報記録面上に結像する対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率をＭ、前記対物レンズの像側の開口数をＮＡ、前記対物レンズの焦点距離をＦとしたとき、以下の条件を満足し、前記対物レンズの光源側の面が非球面の単レンズであることを特徴とする光ピックアップ装置用対物レンズ。
０＜Ｍ＜１
０．４８≦ＮＡ
（１−Ｍ）・Ｆ≦６．０ｍｍ
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率Ｍが以下の範囲にあることを特徴とする光ピックアップ装置用対物レンズ。
０．０５≦Ｍ＜１
【請求項６】
上記収束光束は、上記対物レンズがないとき、回折限界スポットで一点に集光することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物レンズ。
【請求項７】
両面非球面単レンズであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物レンズ。
【請求項８】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物レンズ。
０．０５≦Ｍ≦０．２３
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５
【請求項９】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物レンズ。
０．０５≦Ｍ≦０．１２５
【請求項１０】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物レンズ。
０．６５≦ＮＡ≦０．８
０．１２５≦Ｍ≦０．２３
【請求項１１】
樹脂製であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項にに記載の光ピックアップ装置用対物レンズ。
【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】
この発明は、光源から光ビームを光情報記録媒体上に集光し、光情報を記録または再生する光ピックアップ装置用対物レンズに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の第１の目的は、これらの高ＮＡ化の下で、樹脂製の対物レンズを用
いた場合でも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えた光学系を得ることができる光ピックアップ装置用対物レンズを得ようとするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
その上、今後さらに記録を高密度化した規格も出て来る見通しであり、さらに波長４５０ｎｍまでの使用光の短波長化、ＮＡ０．７５程度までのレンズの
高ＮＡ化が求められることが予想される。ＮＡ０．６５以上の対物レンズとなると、無限共役型のガラスレンズでも、レンズ軸上厚を大きくしなければ性能を維持することが難しくなるが、このような要求にも応えられる光学系を得ることができる光ピックアップ装置用対物レンズを得ようとするものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の第２の目的は、上記の欠点を解決し、一つの光ピックアップ装置で異なる基板厚を有する光ディスクの記録および／または再生を可能とし、相互
に互換性を有し、しかも大ＮＡ化の下で、樹脂製の対物レンズを用いた場合でも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えた、構造が簡単でコンパクトな光学系を得ることができる光ピックアップ装置用対物レンズを得ようとするものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の目的を達成するための光ピックアップ装置用対物レンズの構成は、光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、入射した収束光を前記光記録媒体の情報記録面上に結像する対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率をＭ、前記対物レンズの像側の開口数をＮＡ、前記対物レンズを形成する素材の屈折率をｎ、前記対物レンズの焦点距離をＦ、前記対物レンズの像側の面の頂点曲率半径をｒ２としたとき、以下の条件を満足し、前記対物レンズの光源側の面が非球面の単レンズであることを特徴とする。
０＜Ｍ＜１                                      ・・・（１）
０．４８≦ＮＡ                                  ・・・（７）
−０．２５≦Ｆ・（ｎ−１）／ｒ２≦０．７        ・・・（１７）
また、本発明の目的を達成するための別の光ピックアップ装置用対物レンズの構成は、光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、入射した収束光を前記光記録媒体の情報記録面上に結像する対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率をＭ、前記対物レンズの像側の開口数をＮＡ、前記対物レンズを形成する素材の屈折率をｎ、前記対物レンズの焦点距離をＦとしたとき、以下の条件を満足し、前記対物レンズの光源側の面が非球面の単レンズであることを特徴とする。
０＜Ｍ＜１                                      ・・・（１）
０．４８≦ＮＡ                                  ・・・（７）
−０．０４５≦ｘ２・（ｎ−１）／｛Ｆ・（ＮＡ）２｝≦０．１      ・・・（１８）
ただし、ｘ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）と該面の頂点との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とする
また、本発明の目的を達成するための別の光ピックアップ装置用対物レンズの構成は、光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、入射した収束光を前記光記録媒体の情報記録面上に結像する対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率をＭ、前記対物レンズの像側の開口数をＮＡ、前記対物レンズを形成する素材の屈折率をｎ、前記対物レンズの焦点距離をＦとしたとき、以下の条件を満足し、前記対物レンズの光源側の面が非球面の単レンズであることを特徴とする。
０＜Ｍ＜１                                      ・・・（１）
０．４８≦ＮＡ                                  ・・・（７）
−０．００５≦Δ２・（ｎ−１）３／｛Ｆ・（ＮＡ）４｝≦０．０１８      ・・・（１９）
ただし、Δ２：レンズの像側の面の軸上光線の有効径最周辺（上記ＮＡの周辺光線が入射する像側の面上の位置）における非球面と該面の頂点曲率半径ｒ２を有する基準球面との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど像側に変位している方向を正とする
また、本発明の目的を達成するためのさらに別の光ピックアップ装置用対物レンズの構成は、光情報記録媒体への情報の記録および／または情報の再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、入射した収束光を前記光記録媒体の情報記録面上に結像する対物レンズであって、マレシャル限界内での波面収差が最小となる場合における前記対物レンズ単体の横倍率をＭ、前記対物レンズの像側の開口数をＮＡ、前記対物レンズの焦点距離をＦとしたとき、以下の条件を満足し、前記対物レンズの光源側の面が非球面の単レンズであることを特徴とする。
０＜Ｍ＜１                                      ・・・（１）
０．４８≦ＮＡ                                  ・・・（７）
（１−Ｍ）・Ｆ≦６．０ｍｍ                    ・・・（１１）
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記（１）式は、望ましくは
０．０５≦Ｍ＜１                                ・・・（１´）
また、上記対物レンズは、少なくとも光軸方向に可動であり、少なくとも光源、カップリング手段、対物レンズを備えた光学系では、カップリング手段の像側の面と上記対物レンズの光源側面の間隔をＤｃｏとすると、Ｆを対物レンズの焦点距離としたとき、Ｄｃｏ／Ｆは
０．１≦Ｄｃｏ／Ｆ≦５．０                        ・・・（２）
の範囲にあることが好ましく、望ましくは
１．０≦Ｄｃｏ／Ｆ≦５．０                        ・・・（３）
より望ましくは
１．０≦Ｄｃｏ／Ｆ≦３．０                        ・・・（４）
を満足する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
上記対物レンズは、望ましくは以下の条件を満足する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
０．０５≦Ｍ≦０．２３                            ・・・（５）
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５                         ・・・（６）
しかし、一般には
０．０５≦Ｍ≦０．１２５                          ・・・（８）
であることが望ましいが、
０．６５≦ＮＡ≦０．８                            ・・・（９）
である場合には
０．１２５≦Ｍ≦０．２３                        ・・・（１０）
であることが望ましい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
上記収束光は、上記対物レンズがないとき、回折限界スポットで一点に集光する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
またさらに、この発明の光ピックアップ装置用対物レンズは、
０．０５≦Ｍ≦０．２３                           ・・・（５）
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５                        ・・・（６）
の条件を満足することが好ましいが、樹脂製の場合、
０．０５≦Ｍ≦０．１２５                         ・・・（８）
ＮＡ・（１−Ｍ）≦０．６５                        ・・・（６）
の条件を満足することが望ましく、
０．６５≦ＮＡ≦０．８                            ・・・（９）
の場合は
０．１２５≦Ｍ≦０．２３                        ・・・（１０）
の条件を満足することが望ましい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本発明の対物レンズを用いる記録再生用光学系のカップリングレンズは、収束光が入射したとき波面収差が最小となり、かつ、マレシャル限界内で光情報記録媒体に結像する対物レンズと光源の間に配置されるカップリングレンズであり、光源から発する発散光束を収束光束に変換し、さらに以下の条件を満足することが望ましい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
−７．０≦Ｍｃ≦−０．５                        ・・・（２０）
０．０６≦ＮＡｏ≦０．２１                      ・・・（２１）
ここで、
Ｍｃ：カップリングレンズの像側の光源側に対する横倍率
ＮＡｏ：光源側の開口数
そして、このカップリングレンズは、１枚ないし複数枚の球面系からなるレンズ系であってもよく、その少なくとも１面、望ましくは両面が非球面である１枚のレンズからなるものであってもよい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
次に、光学系の作用について説明する。光源と対物レンズとの間に、カップリング手段として光源からの発散光の発散度を変える手段を設けることにより、対物レンズが分担する屈折力を軽減することが出来る。特に、カップリング手段に光源からの発散光を収束光にする機能を持たせることにより、ＮＡが大きい場合に対物レンズが分担する屈折力を最適化することが出来る。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
光学系は、ＮＡが大きい、使用光の波長が短い場合で、回折限界性能のスポットを光情報記録媒体の記録面上に結像させるときに有利に使用でき、ＮＡ０．４８以上の場合に最適である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
対物レンズが樹脂製の場合、カップリングレンズを構成する正の屈折力を有する少なくとも１枚のレンズを樹脂製とすることにより、温度変化に対する屈折率変化による光学系全体の球面収差変化を補正することができる。
【手続補正２０】
【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２１】
【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２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
次に、カップリングレンズの作用について説明する。光学系の倍率Ｍｔと対物レンズの倍率Ｍからカップリングレンズの倍率Ｍｃは
Ｍｃ＝Ｍｔ／Ｍ
で決定されるが、このときの倍率Ｍｃでカップリングレンズ単体で波面収差が最小となり、かつマレシャル限界内であることが望ましい。これにより、対物レンズが光軸に対して偏芯した場合の収差の劣化を小さくすることができる。
【手続補正２３】
【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】
本発明の対物レンズを用いた光学系としての第１の構成は、光源からの光束を収束光に変換するカップリングレンズと、該カップリングレンズよりの収束光をさらに収束させて透明基板を有する情報記録媒体の記録面に前記透明基板を介して集光する対物レンズと、厚みの異なる透明基板を有する少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を可能とするように、前記対物レンズによる集光状態を前記少なくとも２種類の情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて可変とする可変手段とを有することを特徴とする光情報媒体の記録再生用光学系、という構成にしたものである。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
光ピックアップ装置は、少なくとも光源と、該光源から出射される光束を透明基板を有する情報記録媒体の記録面に前記透明基板を介して集光する集光光学系と、前記情報記録媒体の記録面で反射した光束を受けその光量に応じた電気信号を出力する光検出器とを備えた光情報媒体の光ピックアップ装置であって、前記集光光学系は、上記何れかの光情報媒体の記録再生用光学系であることを特徴とする光情報媒体の光ピックアップ装置、という構成にしたものである。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
第１の構成に記載した光情報媒体の記録再生用光学系は、対物レンズによる集光状態を少なくとも２種類の情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて少なくとも２種類の集光状態する可変手段を設けるとともに、光源からの光束を収束光に変換するカップリングレンズを設けてその収束光を対物レンズに入射するようにして、一つの光情報媒体の記録再生用光学系で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生が可能となり、しかも、対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
また、第２の構成に記載した光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、カップリングレンズおよび対物レンズを構成するレンズ面のうちの少なくとも一面、あるいは、対物レンズの少なくとも１面、あるいは、カップリングレンズの少なくとも１面に形成した、光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面で構成したので、光学素子の数を増やすことなく、しかも厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際に、特別なレンズ移動機構等を設けることなく、従来より用いられている対物レンズのフォーカス調整機構の移動範囲内で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体の２種類の透明基板の厚みに対応した少なくとも２種類の集光状態を得ることができ、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うことができ、さらに、光束は複数の輪帯状レンズ面で少なくとも２種類の集光状態を得るための光束として分割される構成であるので、少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生には全く使用することができない無駄光束を少なくでき、光源からの光を有効に利用できる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
また、第３の構成に記載した光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、カップリングレンズおよび対物レンズを構成するレンズ面のうちの少なくとも一つのレンズ面、あるいは、対物レンズの少なくとも１つのレンズ面、あるいは、カップリングレンズの少なくとも１つのレンズ面に形成した、ホログラムで構成したので、光学素子の数を増やすことなく、しかも厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際に、特別なレンズ移動機構等を設けることなく、従来より用いられている対物レンズのフォーカス調整機構の移動範囲内で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体の２種類の透明基板の厚みに対応した少なくとも２種類の集光状態を得ることができ、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うことができ、さらにサイドローブによる影響の少ないビームスポットを得ることができる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
また、第４の構成に記載した光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、光源から対物レンズまでの光路中に設けたホログラム素子で構成したので、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際に、特別なレンズ移動機構等を設けることなく、従来より用いられている対物レンズのフォーカス調整機構の移動範囲内で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体の２種類の透明基板の厚みに対応した少なくとも２種類の集光状態を得ることができ、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うことができ、しかもサイドローブによる影響の少ないビームスポットを得ることができる。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
また、第５の構成に記載した光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、光源から対物レンズまでの光路中に設けた光軸を中心とした同心の帯状に形成され隣合うレンズ面の屈折力が異なる複数の輪帯状レンズ面で構成したので、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際に、特別なレンズ移動機構等を設けることなく、従来より用いられている対物レンズのフォーカス調整機構の移動範囲内で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体の透明基板の厚みに対応した少なくとも２種類の集光状態を得ることができ、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うことができ、しかも、光束は複数の輪帯状レンズ面で少なくとも２種類の集光状態を得るための光束として分割される構成であるので、少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生には全く使用することができない無駄光束を少なくでき、光源からの光を有効に利用できる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
また、第６の構成に記載した光情報媒体の記録再生用光学系は、可変手段を、カップリングレンズ、または、光源またはカップリングレンズおよび光源を透明基板の厚みに応じて光軸上を移動させる手段で構成し、また第９の構成においては、可変手段を複数の光源を光情報記録媒体の透明基板の厚みに応じて切り替える手段で構成したので、該カップリングレンズより出射する光束の収束度合いを収束光を含む少なくとも２種類選択可能として、前記対物レンズによる集光状態を少なくとも２種類の情報記録媒体の異なる透明基板の厚みに応じた少なくとも２種類の集光状態とすることにより、厚みの異なる透明基板を有する少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行うようにしたので、一つの光情報媒体の記録再生用光学系で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生が可能となり、しかも、対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となり、さらに光量ロスが少なく、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生を行う際の光量も最適な光量とすることができ、サイドローブによる影響の少ないビームスポットを得ることができる。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
また、以上に記載した光情報媒体の記録再生用光学系は、対物レンズを、波面収差がマレシャル限界を満たしかつ最小となる横倍率が正であるものとしたので、使用時における対物レンズの像側（光情報記録媒体側）のＮＡを大ＮＡとしても対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となる。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
また、対物レンズの１面に輪帯状レンズ面またはホログラムを形成した記録再生用光学系は、対物レンズを、少なくとも２種類の集光状態それぞれについて波面収差がマレシャル限界を満たしかつ最小となる横倍率が正であるものとしたで、使用時における対物レンズの像側（光情報記録媒体側）のＮＡを大ＮＡとしても、対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となる。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
上記光情報媒体の光ピックアップ装置は、一つの光情報媒体の記録再生用光学系で、厚みの異なる少なくとも２種類の情報記録媒体への情報の記録および／または再生が可能となり、しかも、対物レンズが分担する屈折力を低減することができ、対物レンズとして樹脂製の対物レンズを用いた場合にも、温度変化による波面収差の変化をレンズの許容誤差を確保できる程度に抑えることが可能となり、コンパクトで信頼性の高い光ピックアップ装置を得ることができる。