(57)【要約】【課題】対物レンズに樹脂材料を用いた場合、温度変化に屈折率変化、形状変化によって発生する収差を補正する光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】光源が、温度により発振波長がほぼ単調に変化する特性を持つこと、及び、対物レンズに、光源の常温での発振波長をλとして、そのλのほぼ自然数倍の位相差を光束に与える機能を持たせるよう、光軸を中心とする輪状の段差部を一つ以上設けることで、収差を補正するよう構成する。【選択図】図１
2004310976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクを記録又は再生する際に、光源からの光を対物レンズを通過させて光ディスクの情報記録面に集光させて光ディスクの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている光ピックアップ装置において、
光源の周囲温度が上昇するときに光源からの光の波長が長くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により生ずる位相差が、光源の周囲温度の上昇にしたがって大きくなるようにすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光源の周囲温度が上昇するにしたがって対物レンズの屈折率が変化にすることにより位相差が大きくなるようにする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光源の周囲温度が基準温度のときの、光源からの光の波長をλ０とするとき、光源の周囲温度が基準温度のときの位相差をλ０・（０．９〜１．１）の自然数倍にする請求項１又は２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
光の波長を縦軸とし、周囲温度を横軸とする座標平面において、前記光源の周囲温度が直線的に上昇すると、前記光の波長も直線的又はほぼ直線的に長くなる請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記対物レンズの片面又は両面に輪帯状に、段差、凸部及び凹部から選ばれる少なくとも１つが設けられることにより、前記位相シフタが構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記周囲温度の変化に対する、前記光源からの光の波長変化（ｄλ）/（ｄＴ）が下記式（１）を満たす請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【数１】
2004310976.tif 000019
【請求項７】
２つの光ディスクのそれぞれを記録又は再生する際に、それぞれの光ディスクに対して異なる波長の光源からの光を対物レンズを通過させて、それぞれの光ディスクの情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている光ピックアップ装置において、
第１の光ディスクを記録又は再生する際には第１の波長が用いられ、第２の光ディスクを記録又は再生する際には第２の波長が用いられ、
光源の周囲温度が上昇するときに光源からの第１の光の波長が長くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により、光源の周囲温度の上昇にしたがって第１の光の位相差が大きくなるようにすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記光源の周囲温度の上昇にしたがって前記対物レンズの屈折率が変化にすることにより前記第１の光の位相差が大きくなるようにする請求項７記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
光の波長を縦軸とし、周囲温度を横軸とする座標平面において、前記光源の周囲温度が直線的に上昇すると、前記第１の光の波長も直線的又はほぼ直線的に長くなる請求項７〜８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
周囲温度の変化に対する、前記光源からの第１の光の波長変化（ｄλ）/（ｄＴ）が下記式（２）を満たす請求項７〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【数２】
2004310976.tif 000020
【請求項１１】
前記位相シフタにより第２の波長の光に対して第２の光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる請求項７〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
２つの光ディスクのそれぞれを記録又は再生する際に、それぞれの光ディスクに対して異なる波長の光源からの光を対物レンズを通過させて、それぞれの光ディスクの情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている光ピックアップ装置において、
第１の光ディスクを記録又は再生する際には第１の波長が用いられ、第２の光ディスクを記録又は再生する際には第２の波長が用いられ、
光源の周囲温度が上昇するときに光源からの第２の光の波長が長くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により、光源の周囲温度の上昇にしたがって第２の光の位相差が大きくなるようにすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記光源の周囲温度が上昇するにしたがって前記対物レンズの屈折率が変化にすることにより前記第２の光の位相差が大きくなるようにする請求項１２記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
光の波長を縦軸とし、周囲温度を横軸とする座標平面において、前記光源の周囲温度が直線的に上昇すると、前記第２の光の波長も直線的又はほぼ直線的に長くなる請求項１２〜１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
周囲温度の変化に対する、前記光源からの第２の光の波長変化（ｄλ）/（ｄＴ）が下記式（３）を満たす請求項１２〜１４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【数３】
2004310976.tif 000021
【請求項１６】
前記位相シフタにより第１の波長の光に対して第１の光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる請求項１２〜１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
２つの光ディスクのそれぞれを記録又は再生する際に、それぞれの光ディスクに対して異なる波長の光源からの光を対物レンズを通過させて、それぞれの光ディスクの情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている光ピックアップ装置において、
第１の光ディスクを記録又は再生する際には第１の波長が用いられ、第２の光ディスクを記録又は再生する際には第２の波長が用いられ、
光源の周囲温度が上昇するときに光源からの第１の光の波長が長くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により、光源の周囲温度の上昇にしたがって第１の光の位相差が大きくなり、
光源の周囲温度が上昇するときに光源からの第２の光の波長が長くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により、光源の周囲温度の上昇にしたがって第２の光の位相差が大きくなるようにすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記光源の周囲温度が上昇するにしたがって前記対物レンズの屈折率が変化にすることにより前記第１の光の位相差及び前記第２の光の位相差が大きくなるようにする請求項１７記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
光の波長を縦軸とし、周囲温度を横軸とする座標平面において、前記光源の周囲温度が直線的に上昇すると前記第１の光の波長及び前記第２の光の波長が直線的に又はほぼ直線的に長くなる請求項１７〜１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
周囲温度の変化に対する、前記光源からの第１の光の波長変化（ｄλ）/（ｄＴ）が下記式（４）を満たし、
前記光源からの第２の光の波長変化（ｄλ）/（ｄＴ）が下記式（４）を満た
す請求項１７〜１９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【数４】
2004310976.tif 000022
【請求項２１】
前記位相シフタが第１の波長の光に対して第１の光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる第１の位相シフタと、第２の波長の光に対して第２の光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる第２の位相シフタを含む請求項７〜２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記光源が第１の波長の光及び第２の波長の光を出射できる機能を有する請求項７〜２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２３】
第１の波長の光を出射する第１の光源と、第２の波長の光を出射する第２の光源とを備える請求項７〜２２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２４】
前記対物レンズの片面又は両面に光軸を中心とする輪状に、凸部及び凹部から選ばれる少なくとも１つが設けられることにより、位相シフタが構成されている請求項１〜２３のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項２５】
前記対物レンズの材料の、前記周囲温度の変化に対する屈折率の変化（ｄｎ）／（ｄＴ）の絶対値|（ｄｎ）／（ｄＴ）|が０．００００５（／ｄｅｇ）以上である請求項１〜２４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２６】
光ディスクを記録又は再生する際に、光源からの光を対物レンズを通過させて光ディスクの情報記録面に集光させて光ディスクの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている光ピックアップ装置において、
光源の周囲温度が下降するときに光源からの光の波長が短くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により、光源の周囲温度の下降にしたがって生ずる位相差が大きくなるようにすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２７】
前記基準周囲温度が常温である請求項２記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光をＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）及び青色レーザ光ディスク等の光ディスクの情報記録面上に集光することにより光情報を再生又は記録する光ピックアップ装置に関する。ＣＤとは記録可能なＣＤ−Ｒ（コンパクトディスク  レコーダブル）を含むものとする。また、本発明における対物レンズは、射出成形又は射出圧縮成形で成形される製造方法で作成されるのに適する樹脂製レンズである。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ装置に樹脂製の対物レンズを用いた場合、周囲温度変化による対物レンズの、樹脂の屈折率の変化、樹脂の膨張又は収縮が生じる。その結果、対物レンズに球面収差が発生し、集光性能を劣化させ、低温又は高温での使用ときに、その性能を十分に発揮できない問題があった。
【０００３】
この問題に対して、コリメータレンズと対物レンズとを樹脂製にして、周囲温度が変化しても、集光性能を劣化させにくい光学系が報告されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、周囲温度変化により樹脂製コリメータレンズの焦点距離が変化するのにしたがい、本来平行光になるはずの、樹脂製コリメータレンズの出射光束をやや発散光束又はやや収束光束にすることにより、樹脂製対物レンズに発生する球面収差を補正している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４０５６９号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
温度変化による集光性能の劣化を抑えるために、上記従来例では、コリメータレンズが必須の構成要件となる。近年、装置の小型化又はコストダウン化のためにコリメータレンズを用いないで、対物レンズのみで光源からの光束を情報記録面に集光させる有限系の光学系を採用する傾向がある。
【０００６】
しかし、このような有限系では、コリメータレンズがないため、コリメータレンズとの組み合わせによる温度特性の改善ができず、対物レンズのみでの対策の必要に迫られていた。
【０００７】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、温度変化に対して集光性能の劣化の少ない光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光ディスクを記録又は再生する際に、光源からの光を対物レンズを通過させて光ディスクの情報記録面に集光させて光ディスクの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている光ピックアップ装置において、
光源の周囲温度が上昇するときに光源からの光の波長が長くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により生ずる位相差が、光源の周囲温度の上昇にしたがって大きくなるようにすることを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。
【０００９】
また、２つの光ディスクのそれぞれを記録又は再生する際に、それぞれの光ディスクに対して異なる波長の光源からの光を対物レンズを通過させて、それぞれの光ディスクの情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている光ピックアップ装置において、
第１の光ディスクを記録又は再生する際には第１の波長が用いられ、第２の光ディスクを記録又は再生する際には第２の波長が用いられ、
光源の周囲温度が上昇するときに光源からの第２の光の波長が長くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により、光源の周囲温度の上昇にしたがって第２の光の位相差が大きくなるようにすることを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。
【００１０】
また、２つの光ディスクのそれぞれを記録又は再生する際に、それぞれの光ディスクに対して異なる波長の光源からの光を対物レンズを通過させて、それぞれの光ディスクの情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている光ピックアップ装置において、
第１の光ディスクを記録又は再生する際には第１の波長が用いられ、第２の光ディスクを記録又は再生する際には第２の波長が用いられ、
光源の周囲温度が上昇するときに光源からの第１の光の波長が長くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により、光源の周囲温度の上昇にしたがって第１の光の位相差が大きくなり、
光源の周囲温度が上昇するときに光源からの第２の光の波長が長くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により、光源の周囲温度の上昇にしたがって第２の光の位相差が大きくなるようにすることを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。
【００１１】
また、光ディスクを記録又は再生する際に、光源からの光を対物レンズを通過させて光ディスクの情報記録面に集光させて光ディスクの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている光ピックアップ装置において、
光源の周囲温度が下降するときに光源からの光の波長が短くなる場合に、位相シフタの一部又は全部により、光源の周囲温度の下降にしたがって生ずる位相差が大きくなるようにすることを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光ピックアップ装置によれば、対物レンズ以外に、周囲温度変化に応じて光学特性が変化するレンズ、例えば、コリメータレンズ又は補助レンズ等を用いることなく周囲温度変化に対して、集光性能の劣化の少ない光ピックアップ装置を提供することができ、構造が簡単でコンパクトな光ピックアップ装置をえることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の光ピックアップ装置の一実施例を示す構成図であり、図２は図１に示す対物レンズ３の断面図である。図１、２において、１は光源、２はハーフミラー、３は対物レンズ、４は光軸、６は光ディスク、６ａは光ディスクの透明基板、６ｂは光ディスクの情報記録面、９は絞り、１１は受光素子、Ｓは光源１と対物レンズ３の第１面との距離、１２は対物レンズ３の第１面の頂点を含む非球面、１３は対物レンズ３の第１面の２番目の輪帯非球面、１４は対物レンズ３の第１面の３番目（最外周）の輪帯非球面である。
【００１４】
ｔ１は光ディスクの厚さ、ｔは対物レンズ３の中心厚、ｄは作動距離（対物レンズ３の第２面の頂点と光ディスク６の光源側の面との距離）、φ１１は第１面（使用時光源に近いほうの面）の光軸４に最も近い輪状の（１番目の輪状）の直径、φ１２は第１面の光軸４から数えて２番目の輪状の直径、γ１，１２は第１面の１番目の輪状の段差の落差である。
【００１５】
なお、以下の説明において、特に記載のない場合、距離、間隔、厚み等の寸法の単位はｍｍ（ミリメートル）とする。図１では、方向は図面上での方向（Ａ４を縦方向で見る場合、左側を上方とし、下方が光源側とする）をいうものとする。
【００１６】
本発明の光ピックアップ装置は、例えば、２種以上の光ディスクのそれぞれの記録又は再生をする場合には、それぞれの光ディスクに対して異なる波長の光源からの光をそれぞれの光ディスクの情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面からの反射光を受光素子に受光させることが好ましい。集光精度を向上させるため、本発明における対物レンズは両面に非球面を有する。なお、本発明の光ピックアップ装置を１種の光ディスクの記録又は再生用の光ピックアップ装置としてもよい。
【００１７】
本発明における対物レンズには光ディスクの記録又は再生のときの収差を低減させる位相差を生じさせる機能を有する位相シフタが設けられている。本発明の光ピックアップ装置を１種の光ディスクの記録又は再生用の光ピックアップ装置として用いる場合には、光源の周囲温度が上昇するときに光源からの光の波長が長くなる場合に、対物レンズに設けられている位相シフタにより、光源の周囲温度の上昇にしたがって位相差が大きくなるようにする。
【００１８】
光源の周囲温度が上昇するにしたがって対物レンズの屈折率が変化にすることにより位相差が大きくなるようにすることが好ましい。また、前記光源の周囲温度が常温のときの、光源からの光の波長をλ０とするとき、光源の周囲温度が常温（２０℃）のときの位相差をλ０・（０．９〜１．１）の自然数（ｉ）倍にすることが好ましい。
【００１９】
波長λ０の光について生ずる位相差が０．９λ０〜１．１λ０のｉ倍になるようにするには、位相シフタの各輪状の段差部が有する落差γと、λ０における対物レンズ３の素材の屈折率ｎとが以下の式（５）を満たすことが好ましい。なお、落差については後述する。
【００２０】
波長λ０の光について生ずる位相差が自然数倍のときには、位相差がない場合と同じで何ら作用しないが、光源の波長が変化した場合には、位相が自然数倍からずれて端数を有するため、波面に段差が生じ、球面収差が発生することになる。なお、位相シフトは、通常、対物レンズの片面又は両面に設けられる。
【００２１】
【数１】
2004310976.tif 000003
【００２２】
本願発明において、対物レンズの材料の、前記周囲温度の変化に対する屈折率の変化（ｄｎ）／（ｄＴ）の絶対値|（ｄｎ）／（ｄＴ）|が０．００００５（／ｄｅｇ）以上であることが好ましい。
【００２３】
光源１は、温度変化に対してほぼ単調に発振波長が変化する光源であり、例えばレーザ光源が挙げられる。ＣＤ用としては、例えば常温での発振波長７８０ｎｍのレーザ光源、ＤＶＤ用としては、例えば常温での発振波長６５０ｎｍのレーザ光源が挙げられる。また２つの波長を同時に又は選択的に発振させるものでもよい。そのような例として特開平１１−３９６８４号に記載されている光モジュールが挙げられる。
【００２４】
周囲温度の変化に対する、前記光源からの光の波長変化（ｄλ）/（ｄＴ）が下記式（６）を満たすことが好ましい。
【００２５】
【数２】
2004310976.tif 000004
【００２６】
ハーフミラー２は、光源１からの発散光を透過させる機能を有する。また、ハーフミラー２は、該発散光が絞り９で絞られて通過し、対物レンズ３で集光され光ディスク６の情報記録面６ｂに照射されて反射され戻ってきた光を受光素子１１に導く機能を有する。
対物レンズ３は、例えば、射出成形法又は射出圧縮成形法により成形された樹脂製のレンズである。光ディスク６としては、例えば、青色レーザ光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ又はＣＤ−Ｒが挙げられる。絞り９は開口数（ＮＡ）を規定する機能を有する。
以下、このような光ピックアップ装置において、温度変化に対して、光ディスクの情報記録面への光束の集光性能の劣化を如何に抑えることができるか説明する。
【００２７】
本発明では、光の波長を縦軸とし、周囲温度を横軸とする座標平面において、前記光源の周囲温度が上昇すると前記光の波長がほぼ直線的に又は直線的に長くなっていることが好ましい。また、位相シフタは、例えば、対物レンズの片面又は両面に輪帯状に、段差、凸部及び凹部から選ばれる少なくとも１つが設けられることにより、構成されている。
図１に示す例では、有限系光学系を取上げたが、無限系光学系でもまったく同様の原理で温度特性の向上が図れる。無限系の場合、コリメータレンズに樹脂製レンズ又はガラス製レンズを用いることができる。
【実施例】
【００２８】
以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されず、本発明の要旨を損なわない限り、各種の改良や変更も本発明に含まれる。図１に示すような光ピックアップ装置を想定した。なお、以下の図３、４、６、７、８、９に示す収差特性は計算値である。
【００２９】
対物レンズ３の有する非球面の形状は、下記式（７）によって決定した。式（７）において、ｉは非球面次数を示し、２，４，６，８であり、ｊは面番号を示し、１，２であり、ｈは光軸からの高さであり、ｚｊは第ｊ面非球面の頂点の接平面からその非球面上の高さｈの点までの距離であり、ｒｊ、ｋｊ、ａｉ，ｊは第ｊ面の各係数である。
【００３０】
【数３】
2004310976.tif 000005
【００３１】
「例１（比較例）」
例１は、ＤＶＤ専用の光ピックアップ装置とした。対物レンズの形状は両面が非球面形状で表面に凹凸が設けられてなく、位相シフタが設けられていないものを想定した。対物レンズの材質は非晶質ポリオレフィン樹脂とし、後述する例２でも同様とした。
【００３２】
表１に非球面係数、焦点距離ｆ、開口数（ＮＡ）、レンズ中心厚ｄ、常温（２０℃）での使用波長λ、そのときのレンズ材料の屈折率ｎを示す。表１において、αはレンズ材料の線膨張係数、ＯＩは物像間距離である。Ｅ−１は１０−１を意味する。
【００３３】
図３に対物レンズの波面収差の波長依存特性を示し、図４に光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差の温度依存特性を示す。なお、図４の波長は、６５８ｎｍである。
【００３４】
また、図５に光の波長と光源の周囲温度との関係を示す。さらに、図５に示す光源を用いる場合の、図４に示す波面収差の温度依存特性を有する対物レンズの波面収差の温度依存特性を図６に示す。
【００３５】
図３、４、６において、実線はトータル（すべての種類の収差を含む）波面収差ＲＭＳ値、破線は３次球面収差ＲＭＳ値を示す。なお、各波長、各周囲温度での屈折率は表２記載の数値を用いた。
【００３６】
「例２（実施例）」
図１に示すような光ピックアップ装置を想定し、図２に示すような対物レンズを想定した。段差は光源の常温（２０℃）での発振波長λとして前記式（５）を満足するものとする。これによりλのほぼ自然数倍の位相差を光束に与える機能を持たせることができる。
【００３７】
焦点距離ｆ、開口数（ＮＡ）、対物レンズ中心厚ｄ、常温での使用波長λ、対物レンズのレンズ材料の屈折率ｎ、対物レンズの材料の線膨張係数α及び物像間距離ＯＩを表３に示す。
【００３８】
非球面１２の諸数値を表４上段に示す。輪帯非球面１３の諸数値を表４中段に示す。輪帯非球面１４の諸数値を表４下段に示す。第２面の非球面の諸数を表５に示す。また、γ、φ11及びφ12を表６に示す。
【００３９】
図７に対物レンズの波面収差の波長依存特性を示し、図８に光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差の温度依存特性を示す。また、図９に光の波長と光源の周囲温度との関係を示す。図７、８、９において、実線はトータル（すべての種類の収差を含む）波面収差ＲＭＳ値、破線は３次球面収差ＲＭＳ値を示す。なお、各波長、各周囲温度での屈折率は表２記載の数値を用いた。
【００４０】
例１では、波長に対して収差特性がほとんど変化せず、周囲温度変化により、対物レンズの屈折率が変化すること、及び、対物レンズの膨張又は収縮により対物レンズの樹脂の有する線膨張係数にしたがって対物レンズの形状が変化することから球面収差が発生する。
【００４１】
したがって、光源の波長特性を考慮しても、温度に対する収差特性は、光源の波長特性を考慮しない場合とほとんど変らない。これに対して、例２では、周囲温度変化により、対物レンズの屈折率が変化すること、及び、対物レンズの膨張又は収縮により対物レンズの樹脂の有する線膨張係数にしたがって対物レンズの形状が変化しても、対物レンズに設けられた段差が、光源の波長変化に対して、球面収差を発生することになり、この収差が周囲温度変化に対して発生する球面収差を相殺する。
【００４２】
【表１】
2004310976.tif 000006
【００４３】
【表２】
2004310976.tif 000007
【００４４】
【表３】
2004310976.tif 000008
【００４５】
【表４】
2004310976.tif 000009
【００４６】
【表５】
2004310976.tif 000010
【００４７】
【表６】
2004310976.tif 000011
【００４８】
「例３（比較例）」
例３は、図１０に示すＣＤ、ＤＶＤ互換の光ピックアップ装置とした。図１０において、
１は光源、２はハーフミラー、３は対物レンズ、４は光軸、６は光ディスク、６ａは光ディスクの透明基板、６ｂは光ディスクの情報記録面、７ａは６ａとは厚さの異なる光ディスクの透明基板、７ｂは６ｂとは厚さの異なる光ディスクの情報記録面、１０は開口制限素子、１１は受光素子、ｔ１、ｔ３はそれぞれの光ディスクの厚さ、ｔは対物レンズ３の中心厚、ｄは作動距離である。
【００４９】
対物レンズの形状は両面が非球面形状で表面に位相シフタを目的とした凹凸が設けられているものを想定した。対物レンズの材質は非晶質ポリオレフィン樹脂とし、後述する例４でも同様とした。
【００５０】
表７にＤＶＤ用、ＣＤ用それぞれの焦点距離ｆ、開口数（ＮＡ）、常温（２０℃）での使用波長λ、そのときのレンズ材料の屈折率ｎを示す。表７において、αはレンズ材料の線膨張係数、ＯＩは物像間距離である。
【００５１】
【表７】
2004310976.tif 000012
【００５２】
表８に非球面係数、レンズ中心厚ｄを示す。表８において、Ｅ−１は１０−１を意味する。
【００５３】
【表８】
2004310976.tif 000013
【００５４】
表９に各輪帯の直径を示す。
【００５５】
【表９】
2004310976.tif 000014
【００５６】
なお、φｉｊについては図１１に示すように、ｉを面番号、ｊを各面の輪帯の内側からの番号とした。
【００５７】
表１０に各輪帯の落差を示す。
【００５８】
【表１０】
2004310976.tif 000015
【００５９】
図１２、図１３に対物レンズの波面収差の波長依存特性を示す。図１２はＤＶＤの特性、図１３はＣＤの特性である。
【００６０】
図１４、１５に光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差の温度依存特性を示す。なお、波長は、ＤＶＤ用が６５８ｎｍ（図１４）、ＣＤ用が７８５ｎｍ（図１５）である。
【００６１】
ＤＶＤ用の光源として図５に示す温度特性を持つ光源を、ＣＤ用の光源として図１６に示す特性を持つ光源を用いた場合の、波面収差の温度依存特性を図１７、１８に示す。図１７がＤＶＤの特性、図１８がＣＤの特性である。
【００６２】
図１２、１３、１４、１５、１７、１８において、実線はトータル（すべての種類の収差を含む）波面収差ＲＭＳ値、破線は３次球面収差ＲＭＳ値を示す。なお、各波長、各周囲温度での屈折率は表２記載の数値を用いた。
【００６３】
「例４(実施例)」
図１０に示すような光ピックアップ装置を想定し、図１９に示すような対物レンズを想定した。
【００６４】
ＤＶＤ用、ＣＤ用それぞれの焦点距離ｆ、開口数（ＮＡ）、常温（２０℃）での使用波長λ、そのときのレンズ材料の屈折率ｎは例３と同様である。（表７）また、レンズ材料の線膨張係数、物像間距離も同様である。
【００６５】
表１１に非球面係数、レンズ中心厚ｄを示す。表１１において、Ｅ−１は１０−１を意味する。
【００６６】
【表１１】
2004310976.tif 000016
【００６７】
表１２に各輪帯の直径を示す。
【００６８】
【表１２】
2004310976.tif 000017
【００６９】
表１３に各輪帯の落差を示す。
【００７０】
【表１３】
2004310976.tif 000018
【００７１】
図２０、図２１に対物レンズの波面収差の波長依存特性を示す。図２０はＤＶＤの特性、図２１はＣＤの特性である。
【００７２】
図２２、２３に光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差の温度依存特性を示す。なお、波長は、ＤＶＤ用が６５８ｎｍ（図２２）、ＣＤ用が７８５ｎｍ（図２３）である。
【００７３】
ＤＶＤ用の光源として図５に示す温度特性を持つ光源を、ＣＤ用の光源として図１６に示す特性を持つ光源を用いた場合の、波面収差の温度依存特性を図２４、２５に示す。図２４がＤＶＤの特性、図２５がＣＤの特性である。
【００７４】
図２０、２１、２２、２３、２４、２５において、実線はトータル（すべての種類の収差を含む）波面収差ＲＭＳ値、破線は３次球面収差ＲＭＳ値を示す。なお、各波長、各周囲温度での屈折率は表２記載の数値を用いた。
【００７５】
例３のレンズは、図１２、１３に示すように、波長に対して収差特性がほとんど変化せず、一方、図１４、１５に示すように周囲温度変化により球面収差が発生する。したがって、光源の波長特性を考慮しても、温度に対する収差特性は、光源の波長特性を考慮しない場合とほとんど変らない。
【００７６】
これに対して、例４のレンズは、例３のレンズとは、第１面第２輪帯の落差を変更している。また、最外周の輪帯を分割して第６の輪帯を設け、その落差を異なるものとしている。このことにより、例４のレンズは、図２０、２１に示すように、波長依存性を例３のレンズに比べて大きくでき、光源の波長変化に対して、球面収差を発生することになり、周囲温度変化に対して発生する球面収差（図２２、２３）を打ち消すことができる。
【００７７】
ここで、上記落差の決め方について説明する。
まず、例３レンズの第１面第２輪帯の落差は表１０に示すように０．００１３であるが、これは、温度２０℃（常温）で波長６５８ｎｍに対して位相差がゼロになるように決めた数値である。すなわち式５において、ｉ＝１、λ0＝６５８ｎｍ、ｎ＝１．５０５０を代入すれば、落差γ＝０．００１３ｍｍとなり、この数値を用いて、波長６５８ｎｍの光（ＤＶＤ）では、位相差を生じさせず、波長７８５ｎｍの光（ＣＤ）では位相差を発生させて収差の補正に用いているのである。
一方、例４レンズでは、表１３に示すように、−０．００６５としている。これは、式５で、ｉ＝６、λ0＝６５８ｎｍ、ｎ＝１．５０５０とした数値と、ｉ＝５、λ0＝７８５ｎｍ、ｎ＝１．５０３１とした数値が０．００７８と同一となることから、落差を０．００７８変更しても、収差特性が変わらないことを利用して、例３レンズの落差から０．００７８を引いた量として決定している。 
同様に例４の第１面第６輪帯についても、例３のレンズで落差ゼロのところを０．００７８ずらして０．００７８とすることで、常温（２０℃）での収差変化を起こさせずに波長変化に対する感度を高めている。
【００７８】
すなわち、波長λ1の光について生ずる位相差がλ1のほぼ自然数倍であり、かつ、波長λ2の光について生ずる位相差がλ2のほぼ自然数倍になるような、段差の設定を行うことで波長感度を変えている。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の光ピックアップ装置によれば、対物レンズ以外に、周囲温度変化に応じて光学特性が変化するレンズ、例えば、コリメータレンズ又は補助レンズ等を用いることなく周囲温度変化に対して、集光性能の劣化の少ない、構造が簡単でコンパクトな光ピックアップ装置を提供でき、当該産業分野で大いに利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の一実施例を示す構成図。
【図２】図１に示す対物レンズの断面図。
【図３】例１に用いた対物レンズの波面収差の波長依存特性図。
【図４】例１に用いた光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差の温度依存特性図。
【図５】例１に用いた光の波長と光源の周囲温度との関係図。
【図６】図５に示す光源を用いる場合の、例１に用いた対物レンズの波面収差の温度依存特性図。
【図７】例２に用いた対物レンズの波面収差の波長依存特性図。
【図８】例２に用いた光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差の温度依存特性図。
【図９】図５に示す光源を用いる場合の、例２に用いた対物レンズの波面収差の温度依存特性図。
【図１０】本発明の光ピックアップ装置の他の実施例を示す構成図。
【図１１】例３に示す対物レンズの断面図。
【図１２】例３に用いた対物レンズの波面収差のＤＶＤに関する波長依存特性図。
【図１３】例３に用いた対物レンズの波面収差のＣＤに関する波長依存特性図。
【図１４】例３に用いた光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差のＤＶＤに関する温度依存特性図。
【図１５】例３に用いた光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差のＣＤに関する温度依存特性図。
【図１６】例３に用いたＣＤ用の光源の波長と周囲温度との関係図。
【図１７】図５に示す光源を用いる場合（ＤＶＤ）の、例３に用いた対物レンズの波面収差の温度依存特性図。
【図１８】図１６に示す光源を用いる場合（ＣＤ）の、例３に用いた対物レンズの波面収差の温度依存特性図。
【図１９】例４に示す対物レンズの断面図。
【図２０】例４に用いた対物レンズの波面収差のＤＶＤに関する波長依存特性図。
【図２１】例４に用いた対物レンズの波面収差のＣＤに関する波長依存特性図。
【図２２】例４に用いた光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差のＤＶＤに関する温度依存特性図。
【図２３】例４に用いた光源の周囲温度が変化しても波長が変化しない場合の対物レンズの波面収差のＣＤに関する温度依存特性図。
【図２４】図５に示す光源を用いる場合（ＤＶＤ）の、例４に用いた対物レンズの波面収差の温度依存特性図。
【図２５】図１６に示す光源を用いる場合（ＣＤ）の、例４に用いた対物レンズの波面収差の温度依存特性図。
【符号の説明】
【００８１】
１：光源
２：ハーフミラー
３：対物レンズ
４：光軸
６ａ：ＤＶＤ用光ディスクの透明基板
６ｂ：ＤＶＤ用光ディスクの情報記録面
７ａ：ＣＤ用光ディスクの透明基板
７ｂ：ＣＤ用光ディスクの情報記録面
９：絞り
１０：開口制限素子
１１：受光素子
Ｓ：光源１と対物レンズ３の第１面との距離
【図１】
2004310976.tif 000023
【図２】
2004310976.tif 000024
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004310976.tif 000029
【図８】
2004310976.tif 000030
【図９】
2004310976.tif 000031
【図１０】
2004310976.tif 000032
【図１１】
2004310976.tif 000033
【図１２】
2004310976.tif 000034
【図１３】
2004310976.tif 000035
【図１４】
2004310976.tif 000036
【図１５】
2004310976.tif 000037
【図１６】
2004310976.tif 000038
【図１７】
2004310976.tif 000039
【図１８】
2004310976.tif 000040
【図１９】
2004310976.tif 000041
【図２０】
2004310976.tif 000042
【図２１】
2004310976.tif 000043
【図２２】
2004310976.tif 000044
【図２３】
2004310976.tif 000045
【図２４】
2004310976.tif 000046
【図２５】
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