(57)【要約】【課題】開口数の大きい対物レンズを使用し、光源と対物レンズとの間の光路中に配置されたエキスパンダーレンズ或いはカップリングレンズによって集光スポットの球面収差を補正する光ピックアップ装置用光学系に用いる、可動レンズが偏芯誤差を持った場合でも、集光性能の劣化の小さい光ピックアップ装置用光学系を提供する。【解決手段】光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１においては、対物レンズＯＢＪ単体の軸外特性のコマ収差Ｗ１ＣＭ（λｒｍｓ）に対して、この対物レンズＯＢＪとエキスパンダーレンズＥＸＰとを組み合わせた場合の軸外特性のコマ収差Ｗ２ＣＭ（λｒｍｓ）が小さくなるようなエキスパンダーレンズＥＸＰを備えている。このように光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１を構成すると、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより発生する集光スポットのコマ収差の増大を抑制できる。【選択図】      図２
2004151412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのレンズ群から構成された、光束径を変換するエキスパンダーレンズと、前記エキスパンダーレンズからの光束を集光する対物レンズとを備えた光ピックアップ装置用光学系において、
前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用光学系。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                                                                                （１）
【請求項２】
少なくとも２つのレンズ群から構成された、光束径を変換するエキスパンダーレンズと、前記エキスパンダーレンズからの光束を集光する対物レンズとを備えた光ピックアップ装置用光学系において、
波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用光学系。
Ｈ２＞Ｈ１                                                                                                        （２）
【請求項３】
前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群のうち、任意のレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置するとともに、前記任意のレンズ群以外のレンズ群を、前記光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）とし、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置用光学系。
│（Ｗ３ＣＭ−Ｗ４ＣＭ）／Ｗ３ＣＭ｜＜０．５                        （３）
【請求項４】
前記エキスパンダーレンズは少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用光学系。
【請求項５】
前記対物レンズの開口数は０．８以上であるとともに、前記エキスパンダーレンズは、それを構成する前記レンズ群の間隔を変更することによって、前記対物レンズに入射する光束のマージナル光線の入射角度を変化させることができることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用光学系。
【請求項６】
前記対物レンズは、少なくとも２つのレンズ群から構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用光学系。
【請求項７】
前記エキスパンダーレンズの光軸上で測った全長が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用光学系。
【請求項８】
前記エキスパンダーレンズに入射する光束の径をＤ１（ｍｍ）、前記エキスパンダーレンズから射出される光束の径をＤ２（ｍｍ）としたとき、前記エキスパンダーレンズの倍率γが次式を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用光学系。
γ＝Ｄ２／Ｄ１＞１．２                                      （３ａ）
【請求項９】
波長λ（ｎｍ）の光束を射出する光源と、
前記光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置用光学系は、前記光情報記録媒体に対向して配置され、開口数が０．８以上とされた対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、少なくとも２つのレンズ群から構成されたエキスパンダーレンズとを備え、
前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群は、光軸方向に移動可能に構成されており、前記光軸方向に移動可能なレンズ群が、光軸方向に移動することによって、前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群の間隔を変更することで、前記情報記録面上に集光された集光スポットの球面収差補正を行うように機能し、
前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                                                                                （４）
【請求項１０】
波長λ（ｎｍ）の光束を射出する光源と、
前記光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置用光学系は、前記光情報記録媒体に対向して配置され、開口数が０．８以上とされた対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、少なくとも２つのレンズ群から構成されたエキスパンダーレンズとを備え、
前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群は、光軸方向に移動可能に構成されており、前記光軸方向に移動可能なレンズ群が、光軸方向に移動することによって、前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群の間隔を変更することで、前記情報記録面上に集光された集光スポットの球面収差補正を行うように機能し、
前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
Ｈ２＞Ｈ１                                                  （５）
【請求項１１】
前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群のうち、前記光軸方向に移動可能なレンズ群以外のレンズ群と、前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置するとともに、前記光軸方向に移動可能なレンズ群を前記光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）とし、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と、前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする請求項９または１０に記載の光ピックアップ装置。
｜（Ｗ３ＣＭ−Ｗ４ＣＭ）／Ｗ３ＣＭ｜＜０．５                                                （６）
【請求項１２】
前記エキスパンダーレンズは少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記対物レンズは、少なくとも２つのレンズ群から構成されたことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記エキスパンダーレンズの光軸上で測った全長が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記エキスパンダーレンズに入射する光束の径をＤ１（ｍｍ）、前記エキスパンダーレンズから射出される光束の径をＤ２（ｍｍ）としたとき、前記エキスパンダーレンズの倍率γが次式を満たすことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
γ＝Ｄ２／Ｄ１＞１．２                                      （６ａ）
【請求項１６】
請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置と、
前記光情報記録媒体を、前記光ピックアップ装置により情報信号の記録及び／又は再生が可能な位置に支持する光情報記録媒体支持手段と、を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１７】
入射光束の発散角を変更するカップリングレンズと、前記カップリングレンズからの光束を集光する対物レンズとを備えた光ピックアップ装置用光学系において、
前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用光学系。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                                                                                （７）
【請求項１８】
入射光束の発散角を変更するカップリングレンズと、前記カップリングレンズからの光束を集光する対物レンズとを備えた光ピックアップ装置用光学系において、
波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用光学系。
Ｈ２＞Ｈ１                                                                                                        （８）
【請求項１９】
前記カップリングレンズを、前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）とし、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする請求項１７または１８に記載の光ピックアップ装置用光学系。
｜（Ｗ３ＣＭ−Ｗ４ＣＭ）／Ｗ３ＣＭ｜＜０．５                                                （９）
【請求項２０】
前記カップリングレンズは少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用光学系。
【請求項２１】
前記対物レンズの開口数は０．８以上であるとともに、前記カップリングレンズは、前記対物レンズとの間隔を変更することによって、前記対物レンズに入射する光束のマージナル光線の入射角度を変化させることができることを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用光学系。
【請求項２２】
前記対物レンズは、少なくとも２つのレンズ群から構成されたことを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用光学系。
【請求項２３】
前記対物レンズの開口数に対する前記カップリングレンズの開口数の比の絶対値が０．１より大きいことを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用光学系。
【請求項２４】
波長λ（ｎｍ）の光束を射出する光源と、
前記光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置用光学系は、前記光情報記録媒体に対向して配置され、開口数が０．８以上とされた対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光源から射出された発散光束の発散角を変更するカップリングレンズとを備え、前記カップリングレンズは光軸方向に移動可能に構成されており、カップリングレンズが光軸方向に移動することによって前記対物レンズとの間隔を変更することで、前記情報記録面上に集光された集光スポットの球面収差補正を行うように機能し、
前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                                                                            （１０）
【請求項２５】
波長λ（ｎｍ）の光束を射出する光源と、
前記光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置用光学系は、前記光情報記録媒体に対向して配置され、開口数が０．８以上とされた対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光源から射出された発散光束の発散角を変更するカップリングレンズとを備え、前記カップリングレンズは光軸方向に移動可能に構成されており、カップリングレンズが光軸方向に移動することによって前記対物レンズとの間隔を変更することで、前記情報記録面上に集光された集光スポットの球面収差補正を行うように機能し、
前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
Ｈ２＞Ｈ１                                                                                                    （１１）
【請求項２６】
前記カップリングレンズを前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）とし、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする請求項２４または２６に記載の光ピックアップ装置。
｜（Ｗ３ＣＭ−Ｗ４ＣＭ）／Ｗ３ＣＭ｜＜０．５                                            （１２）
【請求項２７】
前記カップリングレンズは少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする請求項２４乃至２６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２８】
前記対物レンズは、少なくとも２つのレンズ群から構成されたことを特徴とする請求項２４乃至２７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２９】
前記対物レンズの開口数に対する前記カップリングレンズの開口数の比の絶対値が０．１より大きいことを特徴とする請求項２４乃至２８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３０】
請求項２４乃至２９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置と、
前記光情報記録媒体を、前記光ピックアップ装置により情報信号の記録及び／又は再生が可能な位置に支持する光情報記録媒体支持手段と、を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置用光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関し、特に、高密度な光情報記録又は再生を達成できる光ピックアップ装置用光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＤ（コンパクトディスク）またはＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）に代表される光ディスクは、音楽情報や画像・映像情報の蓄積またはプログラムデータのごときデジタルデータの保存に広く使われている。更に、近年における高度情報化社会の到来とともに、取り扱われる情報の量も膨大なものとなりつつあり、これらの光ディスクの大容量化が強く求められている。
【０００３】
ここで、光ディスクにおける単位面積あたりの記録容量（記録密度）の向上は、光ピックアップ装置用光学系から得られる集光スポットのスポット径を小さくすることで実現できる。このスポット径は、良く知られているように、λ／ＮＡ（ただし、λは光源の波長、ＮＡは対物レンズの開口数）に比例するので、スポット径を小さくためには、光ピックアップ装置で使用される光源の短波長化、及び光ピックアップ装置用光学系において光ディスクに対向して配置される対物レンズの高開口数化が有効である。
【０００４】
このうち、光源の短波長化に関しては、波長４００ｎｍ程度の光を発生する青紫色半導体レーザやＳＨＧ青紫色レーザの研究・開発が急速に進展を見せていることから、これらの実用化も近いといえる。このような短波長光源を使用すると、記憶容量が４．７ＧＢ程度の従来のＤＶＤと同じ開口数ＮＡ０．６５の対物レンズを使用し、且つＤＶＤと同じ直径１２ｃｍの光ディスクを使用した場合でも、かかる光ディスクに対して、１５ＧＢ程度もの情報の記録が可能となる。
【０００５】
また、対物レンズの高開口数化に関しては、１枚又は２枚のレンズ群から構成された開口数が０．８５の対物レンズの研究が進んでいる。上述の短波長光源と開口数が０．８５の対物レンズを組み合わせて使用することで、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２０乃至３０ＧＢ程度の情報の記録が可能となり、より一層の高密度化が達成できる。
【０００６】
しかしながら、光源の波長を短くし、対物レンズの開口数を大きくすると、様々な誤差要因によって球面収差が容易に増大して光学性能が劣化するという問題がある。例えば、光ディスクの保護層厚さの製造誤差、対物レンズの厚さの製造誤差、温度変化による対物レンズの屈折率変化等の誤差要因や、２層ディスクの層間ジャンプなどによっても球面収差が直ちに増大する。そのため、かかる球面収差を補正するための構成として、２つのレンズ群で構成されたエキスパンダーレンズを、光源と対物レンズとの間の光路中に配置して、エキスパンダーレンズを構成するレンズ群の間隔を可変調整するようにした光ピックアップ装置や、光源から射出される発散光束の発散角を変更して対物レンズに導くカップリングレンズの位置を、光軸方向に可変調整するようにした光ピックアップ装置が次の特許文献に記載されている。
【特許文献１】
特開２０００−１３１６０３号公報
【特許文献２】
特開２００１−３２４６７３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの光ピックアップ装置では、アクチュエータによりその位置が可変調整されるレンズ（以降では、アクチュエータによりその位置が光軸方向に可変調整されるエキスパンダーレンズの構成レンズ群やカップリングレンズを「可動レンズ」と呼ぶ）と、それ以外のレンズとの相対的な位置ずれのために、集光スポットのコマ収差が増大するという問題がある。かかる問題は、エキスパンダーレンズのレンズ群間隔を小さくしたり、エキスパンダーレンズの倍率を大きくしたり、カップリングレンズの開口数を大きくすることで光ピックアップ光学系を小型化した場合に、特に顕在化する傾向がある。
【０００８】
更に、パーソナルコンピュータ用途や車載用途の光情報記録再生装置に搭載するために、波長の短い青紫色光源と開口数の大きい対物レンズとを使用する光ピックアップ装置においても、近い将来小型化が要求されることが予想されるが、上述したように、光ピックアップ装置用光学系を小型化すると、可動レンズの偏芯誤差に対して集光性能が大幅に劣化するため、偏心誤差の許容範囲が狭まり、それにより光ピックアップ装置用光学系の製造コストが増大するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、波長の短い光源と、開口数の大きい対物レンズを使用し、光源と対物レンズとの間の光路中に配置されたエキスパンダーレンズ或いはカップリングレンズによって集光スポットの球面収差を補正する光ピックアップ装置用光学系であって、且つ可動レンズが偏芯誤差を持った場合でも、集光性能の劣化の小さい光ピックアップ装置用光学系を提供することを目的とする。特に、小型化のために、エキスパンダーレンズのレンズ群間隔を小さくしたり、エキスパンダーレンズの倍率を大きくしたり、カップリングレンズの開口数を大きくした場合でも、可動レンズの偏芯誤差に対して集光性能の劣化の小さい光ピックアップ装置用光学系を提供することを目的とする。そして、この光ピックアップ装置用光学系を備えた光ピックアップ装置、あるいは光情報記録再生装置を提供することも本発明の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ピックアップ装置用光学系は、少なくとも２つのレンズ群から構成された、光束径を変換する（入射光束径に対し出射光束径を変更する）エキスパンダーレンズと、前記エキスパンダーレンズからの光束を集光する対物レンズとを備えた光ピックアップ装置用光学系において、
前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                                                                                （１）
【００１１】
図１〜４は、本発明の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。図１〜４を参照して、本発明の原理を例を挙げて説明する。本発明に係わる第１の光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１は、図１に示すように、図示しない光源から射出され、図示しないコリメートレンズにより平行光束とされた入射光束の径を変換するエキスパンダーレンズＥＸＰと、このエキスパンダーレンズＥＸＰを介した光束を、光ディスクＯＤの保護層ＤＰを介して情報記録面ＤＲ上に集光する対物レンズＯＢＪとから構成されている。対物レンズＯＢＪは、光源側に配置された第１レンズ群Ｅ１と光ディスクＯＤ側に配置された第２レンズ群Ｅ２とから構成されており、開口数が０．８０以上とされている。
【００１２】
この対物レンズＯＢＪの各レンズ群は、単レンズであってもよく、また、複数枚のレンズから構成されるものでもよい。さらに、この第１の光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１においては、対物レンズＯＢＪは２つのレンズ群Ｅ１，Ｅ２から構成されているが、この対物レンズＯＢＪは、１つのレンズ群から構成されるものであってもよく、或いは、３つ以上のレンズ群から構成されるものであってもよい。また、エキスパンダーレンズＥＸＰは、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２とから構成されている。第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は、それぞれ単レンズであってもよく、また、複数枚のレンズから構成されるものでもよい。また、エキスパンダーレンズＥＸＰは、３つ以上のレンズ群から構成されるものであっても良い。
【００１３】
この第１の光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１においては、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１は凹レンズ群であり、第２レンズ群Ｌ２は凸レンズ群である。さらに、エキスパンダーレンズＥＸＰは、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔を変更することで、対物レンズＯＢＪに入射する光束のマージナル光線の入射角度を変化させることができるように構成されている。すなわち、エキスパンダーレンズＥＸＰは、対物レンズＯＢＪの倍率を変化させることで、情報記録面ＤＲ上の集光スポットの球面収差をキャンセルする方向に作用することが可能に構成されている。
【００１４】
ところで、青紫色光源の波長を設計波長とした開口数の大きい対物レンズでは、高開口数化に対応した球面収差補正、光ディスクＯＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の作動距離の確保、製造誤差に対する十分な許容公差の確保、小型化等の理由から軸外特性におけるコマ収差の補正を十分に行うことが出来ずにコマ収差が残留する場合がある。
【００１５】
例えば、開口数が０．８５の対物レンズとして、１つのレンズ群から構成されるものや、２つ以上の複数のレンズ群から構成されるものが各社から提案されている。かかる高開口数の対物レンズを１つのレンズ群から構成した場合は、光源側の非球面の法線と光軸がなす角度が大きくなりがちであるので、ダイヤモンドバイトによる光学素子成形用金型の加工が困難になるという問題がある。さらに、該角度が大きくなると、光学面同士の光軸ずれにより容易にコマ収差が増大し集光性能が劣化する。そのため、１つのレンズ群から構成される高開口数の対物レンズの設計においては、該角度が大きくなりすぎないようにしたり、光学面同士の光軸ずれに対する製造公差を十分に確保したりする必要があるので、軸外性能におけるコマ収差が軸外特性におけるコマ収差の補正を十分に行うことが出来ずにコマ収差が残留する場合がある。
【００１６】
一方、かかる高開口数の対物レンズを２つ以上の複数のレンズ群から構成した場合は、光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の作動距離の確保、構成レンズ群を組み立てる際の偏芯誤差に対する許容公差の確保、小型化等の理由から、軸外性能におけるコマ収差が軸外特性におけるコマ収差の補正を十分に行うことが出来ずにコマ収差が残留することが多い。
【００１７】
ここで、光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１において、図２に示すように、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合、エキスパンダーレンズＥＸＰを経て対物レンズＯＢＪに入射する光束は画角を持った斜め光束となる。対物レンズＯＢＪとして上述のように軸外特性におけるコマ収差が残留した対物レンズを使用する場合、この斜め光束の入射により集光スポットのコマ収差が増大してその集光性能が劣化する。
【００１８】
そこで、この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１においては、図３に示すように、対物レンズＯＢＪの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような、波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）とし、図４に示すように、エキスパンダーレンズＥＸＰを構成するすべてのレンズ群と対物レンズＯＢＪとをその光軸が一致するように配置した場合に、この光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、エキスパンダーレンズＥＸＰを介して対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式（１）を満足するように構成されている。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                          （１）
【００１９】
すなわち、この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１においては、対物レンズＯＢＪ単体の軸外特性のコマ収差Ｗ１ＣＭ（λｒｍｓ）に対して、この対物レンズＯＢＪとエキスパンダーレンズＥＸＰとを組み合わせた場合の軸外特性のコマ収差Ｗ２ＣＭ（λｒｍｓ）が小さくなるようなエキスパンダーレンズＥＸＰを備えている。このように光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１を構成すると、図２に示すように、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより発生する集光スポットのコマ収差の増大を抑制できる。かかるコマ収差の増大を効果的に抑制するためには、次式（１’）式を満足するように光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１を構成するのが好ましい。
（２／３）・Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                            （１’）
【００２０】
請求項２に記載の光ピックアップ装置用光学系は、少なくとも２つのレンズ群から構成された、光束径を変換するエキスパンダーレンズと、前記エキスパンダーレンズからの光束を集光する対物レンズとを備えた光ピックアップ装置用光学系において、
波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
Ｈ２＞Ｈ１                                                                                                        （２）
【００２１】
請求項１に記載された技術的思想について、別の見方をすると請求項２に記載のようになる。すなわち、図１の光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１は、波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、エキスパンダーレンズＥＸＰを構成する第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２と対物レンズＯＢＪとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、エキスパンダーレンズＥＸＰを介して対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、次式（２）を満たすように構成されているので、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより発生する集光スポットのコマ収差の増大を抑制できる。
Ｈ２＞Ｈ１                                            （２）
【００２２】
特に、図２に示すように、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより発生する集光スポットのコマ収差の増大をより効果的に抑制するためには、光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１を、請求項３に記載されたように構成するのが好ましい。
【００２３】
請求項３に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群のうち、任意のレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置するとともに、前記任意のレンズ群以外のレンズ群を、前記光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）とし、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
│（Ｗ３ＣＭ−Ｗ４ＣＭ）／Ｗ３ＣＭ｜＜０．５                        （３）
【００２４】
すなわち、エキスパンダーレンズＥＸＰを構成するレンズ群のうち、任意のレンズ群（図２においては、第２レンズ群Ｌ２に対応する）と対物レンズＯＢＪとをその光軸が一致するように配置するとともに、前記任意のレンズ群以外のレンズ群（図２においては、第１レンズ群Ｌ１に対応する）を前記光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、エキスパンダーレンズＥＸＰを介して対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）とし、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、図４に示すように、エキスパンダーレンズＥＸＰを構成するすべてのレンズ群と対物レンズＯＢＪとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、エキスパンダーレンズＥＸＰを介して対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、上述の式（３）を満足させることで、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより発生する集光スポットのコマ収差の増大をより効果的に抑制することができる。
【００２５】
以上説明したように、本発明に係わる光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１は、上述の（１）乃至（３）式を満足するように構成されているので、図２に示すように、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより対物レンズＯＢＪで発生するコマ収差と、エキスパンダーレンズＥＸＰ自身で発生するコマ収差偏芯誤差とが効果的にキャンセルされるので、第１レンズ群Ｌ１の偏芯誤差に対する許容公差を大きく確保することが可能となる。
【００２６】
以上の説明では、第１レンズ群Ｌ１が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合について説明したが、光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１を、上述の（１）乃至（３）式を満足するように構成することで、第２レンズ群Ｌ２が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合でも、集光スポットのコマ収差の増大を効果的に抑制することができる。
【００２７】
以上、説明したように、この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１は、上述の（１）乃至（３）式を満足するように構成されているので、可動レンズ群の位置がアクチュエーターにより変更された際に、対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合でも集光スポットのコマ収差の増大を効果的に抑制することができる。その結果、可動レンズ群の位置を変更するためのアクチュエーターへの要求精度が緩やかになるので、光ピックアップ装置用光学系ＯＳを搭載する光ピックアップ装置の製造コストを削減できる。
【００２８】
請求項４に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記エキスパンダーレンズは少なくとも１つの非球面を有することで、本発明の効果をより有効に発揮できる。
【００２９】
この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１では、エキスパンダーレンズＥＸＰを構成するレンズ群が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、エキスパンダーレンズＥＸＰ自身でコマ収差を故意に発生させる必要がある。そのためには、エキスパンダーレンズＥＸＰは、それを構成するレンズ群に少なくとも１つの非球面を有するようにすると好ましい。そして、非球面を低コストに作製するためには、その光学面が非球面とされるエキスパンダーレンズＥＸＰの構成レンズ群はプラスチックレンズであることが好ましい。
【００３０】
請求項５に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記対物レンズの開口数は０．８以上であるとともに、前記エキスパンダーレンズは、それを構成する前記レンズ群の間隔を変更することによって、前記対物レンズに入射する光束のマージナル光線の入射角度を変化させることができることを特徴とする。
【００３１】
上述したように、対物レンズＯＢＪの開口数が０．８以上に高められると、様々な誤差要因によって球面収差が容易に増大して光学性能が劣化する。この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１においては、エキスパンダーレンズＥＸの構成レンズ群の間隔を変更することで、対物レンズＯＢＪに入射する光束のマージナル光線の入射角度を変化させることが可能であるように構成されているので、かかる球面収差を補正することができる。
【００３２】
請求項６に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記対物レンズは、少なくとも２つのレンズ群から構成されたことを特徴とする。
【００３３】
請求項７に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記エキスパンダーレンズの光軸上で測った全長が３ｍｍ以下であると、コンパクトな構成を提供できる。尚、ここでいう全長とは、平行光束を入射させた場合に平行光束が射出されるように、前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群の間隔を調整した状態における前記エキスパンダーレンズの長さをいうものとする。
【００３４】
請求項８に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記エキスパンダーレンズに入射する光束の径をＤ１（ｍｍ）、前記エキスパンダーレンズから射出される光束の径をＤ２（ｍｍ）としたとき、前記エキスパンダーレンズの倍率γが次式を満たすことを特徴とする。
γ＝Ｄ２／Ｄ１＞１．２                                      （３ａ）
このようにエキスパンダーレンズの倍率を設定すると、光源とエキスパンダーレンズの間の光学系（コリメートレンズや偏光ビームスプリッタ等）を小型化できるので、全体としてコンパクトな光ピックアップ装置用光学系を提供できる。
【００３５】
このように、小型化のために、エキスパンダーレンズＥＸＰの光軸上で測った全長を短くしたり、エキスパンダーレンズＥＸＰの倍率を大きくしたりする場合、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１が対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに入射する斜め光束の入射角が大きくなるが、かかる場合においても、光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１を、上述の（１）乃至（３）式を満足するように構成することで、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１の偏芯誤差に対する許容公差を大きく確保することが可能となる。
【００３６】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ（ｎｍ）の光束を射出する光源と、
前記光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置用光学系は、前記光情報記録媒体に対向して配置され、開口数が０．８以上とされた対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、少なくとも２つのレンズ群から構成されたエキスパンダーレンズとを備え、
前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群は、光軸方向に移動可能に構成されており、前記光軸方向に移動可能なレンズ群が、光軸方向に移動することによって、前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群の間隔を変更することで、前記情報記録面上に集光された集光スポットの球面収差補正を行うように機能し、
前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                                                                                （４）
本発明は、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するものである。
【００３７】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ（ｎｍ）の光束を射出する光源と、
前記光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置用光学系は、前記光情報記録媒体に対向して配置され、開口数が０．８以上とされた対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、少なくとも２つのレンズ群から構成されたエキスパンダーレンズとを備え、
前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群は、光軸方向に移動可能に構成されており、前記光軸方向に移動可能なレンズ群が、光軸方向に移動することによって、前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群の間隔を変更することで、前記情報記録面上に集光された集光スポットの球面収差補正を行うように機能し、
前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
Ｈ２＞Ｈ１                                                  （５）
本発明は、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏するものである。
【００３８】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、前記エキスパンダーレンズを構成するレンズ群のうち、前記光軸方向に移動可能なレンズ群以外のレンズ群と、前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置するとともに、前記光軸方向に移動可能なレンズ群を前記光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）とし、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、
前記エキスパンダーレンズを構成するすべてのレンズ群と、前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記エキスパンダーレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
｜（Ｗ３ＣＭ−Ｗ４ＣＭ）／Ｗ３ＣＭ｜＜０．５                                                （６）
本発明は、請求項３に記載の発明と同様な作用効果を奏するものである。
【００３９】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、前記エキスパンダーレンズは少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする。本発明は、請求項４に記載の発明と同様な作用効果を奏するものである。
【００４０】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズは、少なくとも２つのレンズ群から構成されたことを特徴とする。本発明は、請求項６に記載の発明と同様な作用効果を奏するものである。
【００４１】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、前記エキスパンダーレンズの光軸上で測った全長が３ｍｍ以下であることを特徴とする。本発明は、請求項７に記載の発明と同様な作用効果を奏するものである。
【００４２】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、前記エキスパンダーレンズに入射する光束の径をＤ１（ｍｍ）、前記エキスパンダーレンズから射出される光束の径をＤ２（ｍｍ）としたとき、前記エキスパンダーレンズの倍率γが次式を満たすことを特徴とする。
γ＝Ｄ２／Ｄ１＞１．２                                      （６ａ）
本発明は、請求項８に記載の発明と同様な作用効果を奏するものである。
【００４３】
請求項１６に記載の光情報記録再生装置は、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置と、前記光情報記録媒体を、前記光ピックアップ装置により情報信号の記録及び／又は再生が可能な位置に支持する光情報記録媒体支持手段と、を有することを特徴とする。「光情報記録再生装置」とは、光を用いて、音声や画像、映像等にかかる情報信号を記録し、及び／又は再生する装置をいうものとする。
【００４４】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置用光学系は、入射光束の発散角を変更するカップリングレンズと、前記カップリングレンズからの光束を集光する対物レンズとを備えた光ピックアップ装置用光学系において、
前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                                                                                （７）
【００４５】
図６〜９は、本発明の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。図６〜９を参照して、本発明の原理を例を挙げて説明する。本発明に係わる第２の光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２は、図６に示すように、図示しない光源から射出された発散光束の発散角を変更して対物レンズＯＢＪに導くカップリングレンズＣＵＬと、このカップリングレンズＣＵＬを介した光束を、光ディスクＯＤの保護層ＤＰを介して情報記録面ＤＲ上に集光する対物レンズＯＢＪとから構成されている。カップリングレンズＣＵＬは、光源からの発散光束を平行光束にコリメートして対物レンズＯＢＪに導くコリメートレンズであってもよく、光源からの発散光束の発散角を小さくして、緩い発散光束として対物レンズＯＢＪに導くレンズであってもよく、或いは、光源からの発散光束を収斂光束に変換して対物レンズＯＢＪに導くレンズであってもよい。また、カップリングレンズＣＵＬは、１つのレンズ群から構成されるものであってもよく、また、複数のレンズ群から構成されるものでもよい。ここで用いた例及び後述する実施例２では、カップリングレンズＣＵＬは、１つのレンズ群から構成されるコリメートレンズである。そして、カップリングレンズＣＵＬは、対物レンズＯＢＪとの間隔を変更することで、対物レンズＯＢＪに入射する光束のマージナル光線の入射角度を変化させることができるように構成されている。すなわち、カップリングレンズＣＵＬ、対物レンズＯＢＪの倍率を変化させることで、情報記録面ＤＲ上の集光スポットの球面収差をキャンセルする方向に作用することが可能に構成されている。
【００４６】
この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２の対物レンズＯＢＪは、上述した光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１の対物レンズＯＢＪと同様であるので、詳細な説明は割愛する。
【００４７】
光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２において、図７に示すように、カップリングレンズＣＵＬが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合、カップリングレンズＣＵＬを経て対物レンズＯＢＪに入射する光束は画角を持った斜め光束となる。対物レンズＯＢＪとして上述のように軸外特性におけるコマ収差が残留した対物レンズを使用する場合、この斜め光束の入射により集光スポットのコマ収差が増大してその集光性能が劣化する。
【００４８】
そこで、この光ピックアップ装置用光学系ＯＳにおいては、図８に示すように、対物レンズＯＢＪの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような、波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）とし、図９に示すように、カップリングレンズＣＵＬと対物レンズＯＢＪとをその光軸が一致するように配置した場合に、この光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、カップリングレンズＣＵＬを介して対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式（７）を満足するように構成されている。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                        （７）
【００４９】
すなわち、この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２においては、対物レンズＯＢＪ単体の軸外特性のコマ収差Ｗ１ＣＭ（λｒｍｓ）に対して、この対物レンズＯＢＪとカップリングレンズＣＵＬとを組み合わせた場合の軸外特性のコマ収差Ｗ２ＣＭ（λｒｍｓ）が小さくなるようなカップリングレンズＣＵＬを備えている。このように光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２を構成すると、図７に示すように、カップリングレンズＣＵＬが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより発生する集光スポットのコマ収差の増大を抑制できる。かかるコマ収差の増大を効果的に抑制するためには、次式（７’）式を満足するように光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２を構成するのが好ましい。
（２／３）・Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                            （７’）
【００５０】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置用光学系は、
入射光束の発散角を変更するカップリングレンズと、前記カップリングレンズからの光束を集光する対物レンズとを備えた光ピックアップ装置用光学系において、
波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
Ｈ２＞Ｈ１                                                                                                        （８）
【００５１】
請求項１７に記載された技術的思想について、別の見方をすると請求項１８に記載のようになる。すなわち、この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２は、波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、カップリングレンズＣＵＬと対物レンズＯＢＪとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、カップリングレンズＣＵＬを介して対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、上式（８）を満たすように構成されているので、カップリングレンズＣＵＬが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより発生する集光スポットのコマ収差の増大を抑制できる。
【００５２】
さらに、図７に示すように、カップリングレンズＣＵＬが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより発生する集光スポットのコマ収差の増大をより効果的に抑制するためには、光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２を、請求項１９に記載するように構成するのが好ましい。
【００５３】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記カップリングレンズを、前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）とし、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
｜（Ｗ３ＣＭ−Ｗ４ＣＭ）／Ｗ３ＣＭ｜＜０．５                                                （９）
【００５４】
図７に示すように、カップリングレンズＣＵＬを前記光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、カップリングレンズＣＵＬを介して対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、図９に示すように、カップリングレンズＣＵＬと対物レンズＯＢＪとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、カップリングレンズＣＵＬを介して対物レンズＯＢＪに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、上式（９）を満足することで、カップリングレンズＣＵＬが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより発生する集光スポットのコマ収差の増大をより効果的に抑制することができる。
【００５５】
以上説明したように、本発明に係わる光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２は、上述の（７）乃至（９）式を満足するように構成されているので、図７に示すように、カップリングレンズＣＵＬが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより対物レンズＯＢＪで発生するコマ収差と、カップリングレンズＣＵＬ自身で発生するコマ収差偏芯誤差とが効果的にキャンセルされるので、カップリングレンズＣＵＬの偏芯誤差に対する許容公差を大きく確保することが可能となる。
【００５６】
特に、小型化のために、カップリングレンズＣＵＬの開口数を大きくする場合、カップリングレンズＣＵＬが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに入射する斜め光束の入射角が大きくなるが、かかる場合においても、光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２を、上述の（７）乃至（９）式を満足するように構成することで、カップリングレンズＣＵＬの偏芯誤差に対する許容公差を大きく確保することが可能となる。
【００５７】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記カップリングレンズは少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする。
【００５８】
この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２では、カップリングレンズＣＵＬが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、カップリングレンズＣＵＬ自身でコマ収差を故意に発生させる必要がある。このため、カップリングレンズＣＵＬは構成レンズ群に少なくとも１つの非球面を有するようにすると好ましい。そして、非球面を低コストに作製するためには、その光学面が非球面とされるカップリングレンズＣＵＬはプラスチックレンズであることが好ましい。
【００５９】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記対物レンズの開口数は０．８以上であるとともに、前記カップリングレンズは、前記対物レンズとの間隔を変更することによって、前記対物レンズに入射する光束のマージナル光線の入射角度を変化させることができることを特徴とする。
【００６０】
上述したように、対物レンズＯＢＪの開口数が０．８以上に高められると、様々な誤差要因によって球面収差が容易に増大して光学性能が劣化する。この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２においては、カップリングレンズＣＵＬと対物レンズＯＢＪとの間隔を変更することで、対物レンズＯＢＪに入射する光束のマージナル光線の入射角度を変化させることができるように構成されているので、かかる球面収差を補正することができる。そして、この光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２は、上述の（７）乃至（９）式を満足するように構成されているので、対物レンズＯＢＪの位置がアクチュエーターにより変更された際に、対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合でも集光スポットのコマ収差の増大を効果的に抑制することができる。その結果、対物レンズＯＢＪの位置を変更するためのアクチュエーターへの要求精度が厳しくなりすぎないので、光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２を搭載する光ピックアップ装置の製造コストを削減できる。
【００６１】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記対物レンズは、少なくとも２つのレンズ群から構成されたことを特徴とする。
【００６２】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置用光学系は、前記対物レンズの開口数に対する前記カップリングレンズの開口数の比の絶対値が０．１より大きいことを特徴とする。
【００６３】
請求項２４に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ（ｎｍ）の光束を射出する光源と、
前記光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置用光学系は、前記光情報記録媒体に対向して配置され、開口数が０．８以上とされた対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光源から射出された発散光束の発散角を変更するカップリングレンズとを備え、前記カップリングレンズは光軸方向に移動可能に構成されており、カップリングレンズが光軸方向に移動することによって前記対物レンズとの間隔を変更することで、前記情報記録面上に集光された集光スポットの球面収差補正を行うように機能し、
前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．０５ｍｍ以内の任意距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ１ＣＭ（λｒｍｓ）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ１（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ２ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
Ｗ１ＣＭ＞Ｗ２ＣＭ                                                                                            （１０）
本発明は、請求項１７に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００６４】
請求項２５に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ（ｎｍ）の光束を射出する光源と、
前記光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置用光学系は、前記光情報記録媒体に対向して配置され、開口数が０．８以上とされた対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光源から射出された発散光束の発散角を変更するカップリングレンズとを備え、前記カップリングレンズは光軸方向に移動可能に構成されており、カップリングレンズが光軸方向に移動することによって前記対物レンズとの間隔を変更することで、前記情報記録面上に集光された集光スポットの球面収差補正を行うように機能し、
前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ１（ｍｍ）（ただし、Ｈ１＞０）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとを、その光軸が一致するように配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差が０．０７λｒｍｓ以内となるような像高範囲を±Ｈ２（ｍｍ）（ただし、Ｈ２＞０）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
Ｈ２＞Ｈ１                                                                                                    （１１）
本発明は、請求項１８に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００６５】
請求項２６に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズを前記対物レンズの光軸から垂直方向に０．１ｍｍ以内の任意量Δ（ｍｍ）偏芯させて配置した場合に、前記波長λ（ｎｍ）の軸上光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ３ＣＭ（λｒｍｓ）とし、前記集光スポットの前記光軸から垂直方向に測った距離をＹ２（ｍｍ）とし、
前記カップリングレンズと前記対物レンズとをその光軸が一致するように配置した場合に、前記光軸から垂直方向に前記距離Ｙ２（ｍｍ）離れた位置に集光するような前記波長λ（ｎｍ）の軸外光束を、前記カップリングレンズを介して前記対物レンズに入射させた際の集光スポットのコマ収差をＷ４ＣＭ（λｒｍｓ）としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
｜（Ｗ３ＣＭ−Ｗ４ＣＭ）／Ｗ３ＣＭ｜＜０．５                                            （１２）
本発明は、請求項１９に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００６６】
請求項２７に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズは少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする。本発明は、請求項２０に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００６７】
請求項２８に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズは、少なくとも２つのレンズ群から構成されたことを特徴とする。本発明は、請求項２２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００６８】
請求項２９に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズの開口数に対する前記カップリングレンズの開口数の比の絶対値が０．１より大きいことを特徴とする。本発明は、請求項２３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００６９】
請求項３０に記載の光情報記録再生装置は、請求項２４乃至２９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置と、前記光情報記録媒体を、前記光ピックアップ装置により情報信号の記録及び／又は再生が可能な位置に支持する光情報記録媒体支持手段と、を有することを特徴とする。
【００７０】
なお、本明細書において、対物レンズとは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体（光ディスク）を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズを指し、広義にはそのレンズとともに、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に駆動可能なレンズを指すものとする。従って、本明細書において、対物レンズの開口数とは、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置する光学面の開口数であって、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいは、それぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録及び／又は再生をするために必要なスポット径を得ることができる、回折限界性能を有する開口数（像側開口数ともいう）を指すものとする。
【００７１】
また、本明細書において、情報の記録とは、上記のような光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録することをいう。また、本明細書において、情報の再生とは、上記のような光情報記録媒体の情報記録面上に記録された情報を再生することをいう。本発明による対物レンズは、記録だけあるいは再生だけを行うために用いられるものであってもよいし、記録および再生の両方を行うために用いられるものであってもよい。また、ある光情報記録媒体に対しては記録を行い、別の光情報記録媒体に対しては再生を行うために用いられるものであってもよいし、ある光情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別の光情報記録媒体に対しては記録および再生を行うために用いられるものであってもよい。なお、ここでいう再生とは、単に情報を読み取ることを含むものである。
【００７２】
また、本明細書において、軸上光束とは、対物レンズの光軸上に配置された光源から射出される光束を指し、軸外光束とは、対物レンズの光軸から垂直方向に離れた位置に配置された光源から射出される光束を指すものとする。
【００７３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図５は、第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。本実施の形態に係わる第１の光ピックアップ光学系ＯＳ１を搭載した光ピックアップ装置ＰＵ１は、図５に示すように光源となる半導体レーザＬＤを備えている。半導体レーザＬＤは、波長４００ｎｍ程度の光束を射出するＧａＮ系青紫色半導体レーザ或いは、ＳＨＧ青紫色レーザである。この半導体レーザＬＤから射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢｓを透過し、１／４波長板ＷＰを経て円偏光の光束となった後、コリメートレンズＣＯＬで平行光束となる。この平行光束はエキスパンダーレンズＥＸＰに入射される。エキスパンダーレンズＥＸＰを経た光束は、光束径を拡大され、絞りＳＴを経た後、対物レンズＯＢＪによって光ディスクＯＤの保護層ＤＰを介して光ディスク（光情報記録媒体ともいう）ＯＤの情報記録面ＤＲ上に形成される集光スポットとなる。
【００７４】
対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動される。対物レンズＯＢＪは光ディスクＯＤ側の開口数が０．８０以上とされており、それぞれのレンズ群の光学面と一体成形されたフランジ部ＦＬ１及びＦＬ２を互いに嵌合することにより一体に組み立てられている。そして、第１レンズ群Ｅ１のフランジ部ＦＬ１により、光ピックアップ装置ＰＵ１に精度よく取り付けることができる。
【００７５】
情報記録面ＤＲで情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴ、エキスパンダーレンズＥＸを透過した後、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束となる。この収斂光束は、１／４波長板ＷＰにより直線偏光とされた後、偏光ビームスプリッタＢＳによって反射され、シリンドリカルレンズＣＹ、凹レンズＮＬを経ることによって非点収差が与えられ、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号に基づいて生成されたフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を用いて、光ディスクＯＤに対して情報の記録及び／又は再生を行うようになっている。
【００７６】
尚、光情報記録再生装置は、上述した光ピックアップ装置ＰＵ１と、光ディスクＯＤを、この光ピックアップ装置により情報の記録及び／又は再生が可能に支持する図示しない光情報記録媒体支持手段とを有して構成されるものである。光情報記録媒体支持手段は、光ディスクＯＤの中心部分を保持して回転操作する回転駆動装置によって構成される。
【００７７】
上述のように構成された光ピックアップ装置ＰＵ１及び光情報記録再生装置における光ピックアップ装置ＰＵ１において、様々な誤差要因によって情報記録面上の集光スポットの球面収差が増大した場合には、球面収差の増大量に対応して、エキスパンダーレンズＥＸの第１レンズ群Ｌ１の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により変更することで、かかる球面収差を補正する。集光スポットの球面収差が過剰補正方向（オーバー方向）に増大した場合には、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が小さくなるように、第１レンズ群Ｌ１を動かし、集光スポットの球面収差が過剰不足方向（アンダー方向）に増大した場合には、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が大きくなるように、第１レンズ群Ｌ１を動かす。この際、移動により、第１レンズ群Ｌ１の対物レンズＯＢＪに対する偏芯誤差が発生するが、光ピックアップ装置用光学系ＯＳ１は、上述の（１）乃至（３）式を満足するように構成されているので、集光スポットのコマ収差の増大を効果的に抑制することができる。
【００７８】
図１０は、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。本実施の形態に係わる第２の光ピックアップ光学系ＯＳ２を搭載した光ピックアップ装置ＰＵ２は、図１０に示すように光源となる半導体レーザＬＤを備えている。半導体レーザＬＤは、波長４００ｎｍ程度の光束を射出するＧａＮ系青紫色半導体レーザ或いは、ＳＨＧ青紫色レーザである。この半導体レーザＬＤから射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、１／４波長板ＷＰを経て円偏光の光束となった後、カップリングレンズＣＵＬで平行光束となる。カップリングレンズＣＵＬを経た光束は、絞りをＳＴ経た後、対物レンズＯＢＪによって光ディスクＯＤの保護層ＤＰを介して情報記録面ＤＲ上に形成される集光スポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動される。対物レンズＯＢＪは光ディスクＯＤ側の開口数が０．８０以上とされており、光学面と一体成形されたフランジ部ＦＬにより、光ピックアップ装置ＰＵ２に精度よく取り付けることができる。
【００７９】
情報記録面ＤＲで情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束となる。この収斂光束は、１／４波長板ＷＰにより直線偏光とされた後、偏光ビームスプリッタＢＳによって反射され、シリンドリカルレンズＣＹ、凹レンズＮＬを経ることによって非点収差が与えられ、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号に基づいて生成されたフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を用いて光ディスクＯＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う。
【００８０】
尚、光情報記録再生装置は、上述した光ピックアップ装置ＰＵ２と、光ディスクＯＤをこの光ピックアップ装置により情報の記録及び／又は再生が可能に支持する図示しない光情報記録媒体支持手段とを有して構成されるものである。光情報記録媒体支持手段は、光ディスクＯＤの中心部分を保持して回転操作する回転駆動装置によって構成される。
【００８１】
上述のように構成された光ピックアップ装置ＰＵ２及び上述の光情報記録再生装置における光ピックアップ装置ＰＵ２において、様々な誤差要因によって情報記録面上の集光スポットの球面収差が増大した場合には、球面収差の増大量に対応して、カップリングレンズＣＵＬの位置を１軸アクチュエータＡＣ２により変更することで、かかる球面収差を補正する。集光スポットの球面収差が過剰補正方向（オーバー方向）に増大した場合には、カップリングレンズＣＵＬと対物レンズＯＢＪとの間隔が大きくなるように、カップリングレンズｃＵＬを動かし、集光スポットの球面収差が過剰不足方向（アンダー方向）に増大した場合には、カップリングレンズＣＵＬと対物レンズＯＢＪとの間隔が小さくなるように、カップリングレンズＣＵＬを動かす。この際、移動により、カップリングレンズＣＵＬの対物レンズＯＢＪに対する偏芯誤差が発生するが、光ピックアップ装置用光学系ＯＳ２は、上述の（１）乃至（３）式を満足するように構成されているので、集光スポットのコマ収差の増大を効果的に抑制することができる。
【００８２】
（実施例）
次に、上述した光ピックアップ光学系ＯＳ１及びＯＳ２として好適な実施例を２例提示する。各実施例の光ピックアップ光学系における非球面は、その面の頂点に接する平面からの変形量をＸ（ｍｍ）、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、曲率半径をｒ（ｍｍ）とするとき、次の数１で表される。ただし、κを円錐係数、Ａ、ｉを非球面係数とする。
【数１】
2004151412.tif 000003
【００８３】
また、各実施例のレンズデータ表において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）は面間隔、Ｎｄはｄにｄ線における屈折率、Ｎλは波長４０５ｎｍにおける屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数を表している。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば  ２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば  ２．５×Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【００８４】
（実施例１）
表１に、実施例１の光ピックアップ装置用光学系のレンズデータを示し、図１１にその断面図を示す。実施例１の光ピックアップ装置用光学系は、上述した光ピックアップ光学系ＯＳ１として好適なものであって、負レンズＬ１と正レンズＬ２の２つのプラスチックレンズから構成された、光束径を変換するエキスパンダーレンズＥＸＰと、このエキスパンダーレンズＥＸＰを介した波長４０５ｎｍの光束を、０．１ｍｍの厚さの保護層ＤＰを介して、光ディスクＯＤの情報記録面ＤＲ上に集光するための２つのプラスチックレンズから構成された焦点距離１．７６ｍｍ、開口数０．８５の対物レンズＯＢＪとを有する。
【表１】
2004151412.tif 000004
【００８５】
対物レンズＯＢＪは、各レンズの光学面同士の光軸ずれや、各レンズを組み立てる際の偏芯誤差に対する許容公差を十分に確保し、さらに、光ディスクＯＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の作動距離を十分に確保したために、図１２に示すような軸外特性におけるコマ収差Ｗ１ＣＭが残存している。そして、エキスパンダーレンズＥＸＰは、光ピックアップ装置用光学系の小型化のために、倍率を１．２５倍とし、負レンズＬ１と正レンズＬ２との間隔を０．６ｍｍに設定している。
【００８６】
この光ピックアップ装置用光学系では、図１２に示すように、エキスパンダーレンズＥＸＰと対物レンズＯＢＪとを組み合わせた系の軸外特性Ｗ２ＣＭが上述の（１）及び（２）式を満足し、かつ、以下の表２に具体的な数値を示すように、上述の（３）式を満足するように、エキスパンダーレンズＥＸの非球面形状を決定している。このようにエキスパンダーレンズＥＸＰの非球面形状を決定することにより、この光ピックアップ装置用光学系は、エキスパンダーレンズＥＸＰの各レンズが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより対物レンズＯＢＪで発生するコマ収差と、エキスパンダーレンズＥＸＰ自身で発生するコマ収差とが効果的にキャンセルしあう。その結果、図１３に示すように、小型化された光ピックアップ装置用光学系でありながら、エキスパンダーレンズＥＸＰの各レンズの偏芯誤差に対する許容公差を大きく確保している。
【表２】
2004151412.tif 000005
【００８７】
（実施例２）
表３に、実施例１の光ピックアップ装置用光学系のレンズデータを示し、図１４にその断面図を示す、実施例２の光ピックアップ装置用光学系は、上述した光ピックアップ光学系ＯＳ２として好適なものであって、光源から射出された波長４０５ｎｍの発散光束を平行光束に変換して対物レンズＯＢＪに導くカップリングレンズＣＵＬと、このカップリングレンズＣＵＬを介した光束を、０．１ｍｍの厚さの保護層ＤＰを介して、光ディスクＯＤの情報記録面ＤＲ上に集光するための２つのプラスチックレンズから構成された焦点距離１．７６ｍｍ、開口数０．８５の対物レンズＯＢＪとを有する。対物レンズＯＢＪは実施例１の光ピックアップ装置用光学系における対物レンズＯＢＪと同じものであり、図１５に示すような軸外特性におけるコマ収差Ｗ１ＣＭが残存している。そして、カップリングレンズＣＵＬは、光ピックアップ装置用光学系の小型化のために、開口数を０．１５とし、焦点距離を１０ｍｍに設定している。
【表３】
2004151412.tif 000006
【００８８】
この光ピックアップ装置用光学系では、図１５に示すように、カップリングレンズＣＵＬと対物レンズＯＢＪとを組み合わせた系の軸外特性Ｗ２ＣＭが上述の（７）及び（８）式を満足し、かつ、以下の表４に具体的な数値を示すように、上述の（９）式を満足するように、カップリングレンズＣＵＬの非球面形状を決定している。このようにカップリングレンズＣＵＬの非球面形状を決定することにより、この光ピックアップ装置用光学系は、カップリングレンズＣＵＬが対物レンズＯＢＪに対して偏芯誤差を持った場合に、対物レンズＯＢＪに対して斜め光束が入射することにより対物レンズＯＢＪで発生するコマ収差と、カップリングレンズＣＵＬ自身で発生するコマ収差とが効果的にキャンセルしあう。その結果、図１６に示すように、小型化された光ピックアップ装置用光学系でありながら、カップリングレンズＣＵＬの偏芯誤差に対する許容公差を大きく確保している。
【表４】
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【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、波長の短い光源と、開口数の大きい対物レンズを使用し、光源と対物レンズとの間の光路中に配置されたエキスパンダーレンズ或いはカップリングレンズによって集光スポットの球面収差を補正する光ピックアップ装置用光学系に用いる、可動レンズが偏芯誤差を持った場合でも、集光性能の劣化の小さい光ピックアップ装置用光学系を提供することができる。特に、小型化のために、エキスパンダーレンズのレンズ群間隔を小さくしたり、エキスパンダーレンズの倍率を大きくしたり、カップリングレンズの開口数を大きくした場合でも、可動レンズの偏芯誤差に対して集光性能の劣化の小さい光ピックアップ装置用光学系を提供することができる。そして、この光ピックアップ装置用光学系を備えた光ピックアップ装置、あるいは光情報記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第１の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。
【図２】本発明にかかる第１の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。
【図３】本発明にかかる第１の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。
【図４】本発明にかかる第１の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図６】本発明にかかる第２の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。
【図７】本発明にかかる第２の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。
【図８】本発明にかかる第２の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。
【図９】本発明にかかる第２の光ピックアップ装置用光学系の概略断面図である。
【図１０】第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】実施例１にかかる光ピックアップ装置用光学系の断面図である。
【図１２】実施例１にかかる光ピックアップ装置用光学系の像高と波面収差との関係を示す図である。
【図１３】波面収差と偏芯量との関係を示す図である。
【図１４】実施例２にかかる光ピックアップ装置用光学系の断面図である。
【図１５】実施例２にかかる光ピックアップ装置用光学系の像高と波面収差との関係を示す図である。
【図１６】波面収差と偏芯量との関係を示す図である。
【符号の説明】
ＯＳ１，ＯＳ２  光ピックアップ装置
ＯＢＪ  対物レンズ
ＥＸＰ  エキスパンダーレンズ
ＣＵＬ  カップリングレンズ
ＬＤ  半導体レーザ
ＡＣ１，ＡＣ２  アクチュエータ
ＳＴ  絞り
ＰＤ  光検出器
ＯＤ  光ディスク
【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】
2004151412.tif 000012
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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