(57)【要約】  【課題】    焦点距離が短いにもかかわらず容易に製造可能である、高密度な情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置用の対物レンズおよび光ピックアップ装置並びに光情報記録再生装置を提供する。  【解決手段】  対物レンズの焦点距離ｆを（１）式の上限すなわち１．３ｍｍ未満とすれば、光ピックアップ装置の小型化が可能となり、下限すなわち０．４１ｍｍより大きくすれば、容易に成形が可能となる。又、値ｄ／ｆを（２）式の上限すなわち２．１未満とすれば、対物レンズが光情報記録媒体の情報記録面を保護する保護層と干渉しない十分な作動距離（ワーキングディスタンス）を確保出来、一方、下限すなわち１．０より大きくすれば、対物レンズの有効径より外周部における光軸方向の厚さが、薄く成り過ぎず、容易に成形が可能となる。【選択図】      図３
2005156719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
少なくとも１つの非球面を有し、焦点距離をｆ（ｍｍ）、光学面の光軸上の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、（１）式及び（２）式を満たし、１群構成であることを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０．４１  ＜  ｆ  ＜  １．３            （１）
１．０  ＜  ｄ／ｆ  ＜  ２．１          （２）
【請求項２】
更に、（３）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
１．２８＜  ｄ／ｆ  ＜１．６０          （３）
【請求項３】
前記対物レンズのｄ線における屈折率をｎｄとしたとき、（４）式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
１．５０＜  ｎｄ  ＜  １．７３          （４）
【請求項４】
前記対物レンズの光源側の光学面の近軸曲率半径をｒ１、光情報記録媒体側の光学面の近軸曲率半径をｒ２としたとき、（５）式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０．２  ＜  （ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）  ＜  ０．４      （５）
【請求項５】
前記対物レンズはガラス製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項６】
前記対物レンズが搭載される光ピックアップ装置の光源の波長をλ（ｎｍ）、前記対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、（６）式及び（７）式を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
λ  ≦  ４５０ｎｍ                      （６）
０．８０  ≦  ＮＡ  ≦  ０．９５        （７）
【請求項７】
前記対物レンズは、光学機能領域の周縁部に光軸に対して略垂直方向にのびたフランジ部を形成しており、フランジ部の光軸方向の厚さの最小値が０．２０mm以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項８】
光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、少なくとも１つの非球面を有し、焦点距離をｆ（ｍｍ）、光学面の光軸上の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、（１）式及び（２）式を満たし、１群構成であることを特徴とする光ピックアップ装置。
０．４１  ＜  ｆ  ＜  １．３            （１）
１．０  ＜  ｄ／ｆ  ＜  ２．１          （２）
【請求項９】
更に、前記対物レンズは、（３）式を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
１．２８＜  ｄ／ｆ  ＜１．６０          （３）
【請求項１０】
前記対物レンズのｄ線における屈折率をｎｄとしたとき、（４）式を満たすことを特徴とする請求項８又は９に記載の光ピックアップ装置。
１．５０＜  ｎｄ  ＜  １．７３          （４）
【請求項１１】
前記対物レンズの光源側の光学面の近軸曲率半径をｒ１、光情報記録媒体側の光学面の近軸曲率半径をｒ２としたとき、（５）式を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
０．２  ＜  （ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）  ＜  ０．４      （５）
【請求項１２】
前記対物レンズはガラス製であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記対物レンズが搭載される光ピックアップ装置の光源の波長をλ（ｎｍ）、前記対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、（６）式及び（７）式を満たすことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
λ  ≦  ４５０ｎｍ                      （６）
０．８０  ≦  ＮＡ  ≦  ０．９５        （７）
【請求項１４】
前記対物レンズは、光学機能領域の周縁部に光軸に対して略垂直方向にのびたフランジ部を形成しており、フランジ部の光軸方向の厚さの最小値が０．２０mm以上であることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
請求項８〜１４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置を搭載して、光情報記録媒体に対する情報の記録及び光情報記録媒体に記録された情報の再生の内少なくとも一方を実行可能であ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関し、特に小型化に対応可能な光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置並びに光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光ディスクの高密度化に伴い、それら高密度光ディスクへの記録／再生に使用される対物レンズは、集光スポットをより小さくするという要求からその開口数（ＮＡ）が高いものが用いられるようになっている。例えば、波長（λ）４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源を使用する、いわゆるＢＤ（ブル一レイデイスク）等では、ＣＤと同じ大きさで２０ＧＢ以上の高密度な情報記録を達成するためにＮＡ０．８５の対物レンズが必要とされている。
【０００３】
ところで、光ディスクとしてＢＤ等を使用可能なポータブル式情報記録再生装置が開発されている。そのような情報記録再生装置においては、持ち運ぶことを前提に、より薄形のボディであることが要求される。従って、情報記録再生装置に搭載される光ピックアップ装置も、より小型化されることが望ましい。かかる場合、光ピックアップ装置の対物レンズの焦点距離を短くできれば、光ディスクとの間隔を小さくできる。これに対し、特許文献１には、焦点距離の短い対物レンズが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−８５８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、対物レンズの焦点距離が小さくなると、光学面の曲率半径が小さくなり有効径外周部（ふち厚あるいはコバ厚ともいう）が薄くなる傾向がある。この傾向は対物レンズの開口数ＮＡが大きくなるほど、レーザー光源側の光学面の曲率半径が小さくなるため顕著となる。有効径外周部が薄くなると、光学機能領域の周縁部に設けられたフランジ部が薄くなるため、特にガラスレンズなどでは、製造が困難となる恐れがある。しかし、特許文献１には、有効径外周部が薄くなるデメリット及びその対策については何らの開示も示唆もない。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり、焦点距離が短く、開口数ＮＡが大きいにもかかわらず容易に製造可能なほど、有効径外周部の光軸方向の厚さが確保出来る、高密度な情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置並びに光情報記録再生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】
【０００６】
請求項１に記載の対物レンズは、光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
少なくとも１つの非球面を有し、焦点距離をｆ（ｍｍ）、光学面の光軸上の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、（１）式及び（２）式を満たし、１群構成であることを特徴とする。
０．４１  ＜  ｆ  ＜  １．３            （１）
１．０  ＜  ｄ／ｆ  ＜  ２．１          （２）
【０００７】
前記対物レンズの焦点距離ｆを（１）式の上限すなわち１．３ｍｍ未満とすれば、光ピックアップ装置の小型化が可能となり、下限すなわち０．４１ｍｍより大きくすれば、容易に成形が可能となる。又、値ｄ／ｆを（２）式の上限すなわち２．１未満とすれば、前記対物レンズが光情報記録媒体の情報記録面を保護する保護層と干渉しないよう十分な作動距離（ワーキングディスタンス）を確保出来、一方、下限すなわち１．０より大きくすれば、対物レンズの有効径より外周部における光軸方向の厚さが、薄く成り過ぎず、容易に成形が可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、更に、（３）式を満たすことを特徴とするので、十分な作動距離の確保と、対物レンズの有効径より外周部における光軸方向の厚さを薄くすることの両立をより高次元で行えるので好ましい。
１．２８＜  ｄ／ｆ  ＜１．６０          （３）
【０００９】
請求項３に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記対物レンズのｄ線における屈折率をｎｄとしたとき、（４）式を満たすことを特徴とする。
１．５０＜  ｎｄ  ＜  １．７３          （４）
【００１０】
一般的に焦点距離と開口数NAが等しい場合、屈折率が大きい方が光学面の近軸曲率半径が大きくなる。前記対物レンズの屈折率ｎｄが（４）式の下限より大きい場合は、近軸曲率半径を大きくできるため、等しい有効径外周部での光軸方向の距離を長く出来る。又、一般的に屈折率が大きいと分散も大きくなる傾向がある。波長が４５０ｎｍ以下の青紫色半導体レーザー光源を使用する高密度光情報記録／再生装置では、光学部品の屈折率の波長依存性が大きくなるが、前記屈折率ｎｄが（４）式の上限より小さいと、分散が大きくなりすぎないので色収差が大きくなりすぎないというメリットがある。
【００１１】
請求項４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項３に記載の発明において、前記対物レンズの光源側の光学面の近軸曲率半径をｒ１、光情報記録媒体側の光学面の近軸曲率半径をｒ２としたとき、（５）式を満たすことを特徴とする。
０．２  ＜  （ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）  ＜  ０．４      （５）
【００１２】
対物レンズの屈折率ｎｄによって、球面収差を最適に補正する光学面形状が決まる。（４）式を満たす範囲に屈折率ｎｄが存在する場合は、２つの光学面の近軸曲率半径が（５）式を満たすことで、球面収差を最適に補正出来る。
【００１３】
請求項５に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズはガラス製であることを特徴とする。一般に、ガラスの方がプラスチックに比ベ屈折率が高く、ガラス製の対物レンズは、プラスチック製の対物レンズに比べて光学面の曲率半径の絶対値が大きくなるので、有効径外周部での光軸方向の厚さが大きくなり、製造が容易となる。
【００１４】
請求項６に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズが搭載される光ピックアップ装置の光源の波長をλ（ｎｍ）、前記対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、（６）式及び（７）式を満たすことを特徴とするので、かかる対物レンズを用いることで、高密度な情報の記録及び／又は再生を行える光情報記録再生装置に搭載する光ピックアップ装置を実現できる。
λ  ≦  ４５０ｎｍ                      （６）
０．８０  ≦  ＮＡ  ≦  ０．９５        （７）
【００１５】
請求項７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、光学機能領域（情報の記録及び／又は再生に用いる高束が通過する領域）の周縁部に光軸に対して略垂直方向にのびたフランジ部を形成しており、フランジ部の光軸方向の厚さの最小値が０．２０mm以上であることを特徴とするので、より製造しやすい対物レンズを実現できる。
【００１６】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、少なくとも１つの非球面を有し、焦点距離をｆ（ｍｍ）、光学面の光軸上の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、（１）式及び（２）式を満たし、１群構成であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１に記載する発明と同様である。
０．４１  ＜  ｆ  ＜  １．３            （１）
１．０  ＜  ｄ／ｆ  ＜  ２．１          （２）
【００１７】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項８に記載の発明において、更に、前記対物レンズは、（３）式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項２に記載する発明と同様である。
１．２８＜  ｄ／ｆ  ＜１．６０          （３）
【００１８】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項８又は９に記載の発明において、前記対物レンズのｄ線における屈折率をｎｄとしたとき、（４）式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項３に記載する発明と同様である。
１．５０＜  ｎｄ  ＜  １．７３          （４）
【００１９】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０に記載の発明において、前記対物レンズの光源側の光学面の近軸曲率半径をｒ１、光情報記録媒体側の光学面の近軸曲率半径をｒ２としたとき、（５）式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項４に記載する発明と同様である。
０．２  ＜  （ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）  ＜  ０．４      （５）
【００２０】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項８〜１１のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズはガラス製であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項５に記載する発明と同様である。
【００２１】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項８〜１２のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズが搭載される光ピックアップ装置の光源の波長をλ（ｎｍ）、前記対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、（６）式及び（７）式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項６に記載する発明と同様である。
λ  ≦  ４５０ｎｍ                      （６）
０．８０  ≦  ＮＡ  ≦  ０．９５        （７）
【００２２】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項８〜１３のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズは、光学機能領域の周縁部に光軸に対して略垂直方向にのびたフランジ部を形成しており、フランジ部の光軸方向の厚さの最小値が０．２０mm以上であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項７に記載する発明と同様である。
【００２３】
請求項１５に記載の光情報記録再生装置は、請求項８〜１４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置を搭載して、光情報記録媒体に対する情報の記録及び光情報記録媒体に記録された情報の再生の内少なくとも一方を実行可能であることを特徴とする。
【００２４】
本明細書中において、対物レンズとは、光ピックアップ装置に光情報記録媒体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さすものとする。従って、本明細書中において対物レンズの光情報記録媒体側（像側）の開口数ＮＡとは、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置する面の開口数ＮＡをさすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、ＢＤ等の光ディスク（光情報記録媒体ともいう）に対して情報の記録／再生を行える、本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装置（光情報記録再生装置）１０の概略断面図である。なお、図１で光軸をＬとする。
【００２６】
図１において、光源としての半導体レーザ１１（波長λ＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、ビームスプリッタ１２を通過し、１／４波長板１６を通過して、コリメータ１３で平行光束とされた後、絞り１８を通過し、１枚のガラス製レンズである対物レンズ５０に入射する。対物レンズ５０を通過した光束は、光ディスク２０の保護層２２を通過して情報記録面２１に集光され、ここに集光スポットを形成する。
【００２７】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ５０、絞り１８、コリメータ１３、１／４波長板１６を透過して、ビームスプリッタ１２で反射され、シリンドリカルレンズ１７で非点収差が与えられ、センサレンズ１４を透過し、光検出器１５の受光面に入射するようになっている。従って、光検出器１５の出力信号を用いて、光ディスク２０に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００２８】
又、光検出器１５上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２軸アクチュエータ１９が半導体レーザ１１からの光束を光ディスク２０の情報記録面２１上に適切に結像するように、対物レンズ５０を移動させるようになっている。対物レンズ５０は、ボビンに取り付けるためのフランジ５３を、その有効径外の周縁部に有している。
【００２９】
対物レンズ５０は上述の（１）〜（４）式を満たすことにより、焦点距離が小さいＮＡ０．８５の対物レンズでありながら、コバ厚が十分に確保されているため、フランジ部５３の光軸方向の厚さは０．２mm以上となっており、容易に製造が可能である。
【実施例】
【００３０】
以下、上述した実施の形態に使用可能な対物レンズの実施例１及び実施例２について説明する。対物レンズの両面は［数１］で示される非球面である。ただし、Ｚは光軸方向の軸で、ｈは光軸と垂直方向の軸、ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａは非球面係数、Ｐは非球面のべき数である。
【００３１】
【数１】
2005156719.tif 000003
【００３２】
図３，４に実施例１及び実施例２の対物レンズの断面図を示す。何れの実施例もガラスレンズである。又、表１、表２に、実施例１及び実施例２のレンズデータをそれぞれ示す。ＮＡは開口数、ｍは倍率、ｆは焦点距離、λは設計波長、Ｎλは設計波長における屈折率を表す。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、２．５Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【００３３】
【表１】
2005156719.tif 000004
【００３４】
【表２】
2005156719.tif 000005
【００３５】
表３に実施例１，２の請求項の各式の値を示す。ここで、（１）、（２）及び（３）式を満たす実施例１の対物レンズは、焦点距離が小さいＮＡ０．８５の対物レンズでありながら、コバ厚が十分に確保されているため、フランジ部の厚さｄＦＬが０．５１ｍｍと十分厚く容易に製造が可能である。同様に、（１）、（２）及び（３）式を満たす実施例２の対物レンズは、焦点距離が小さいＮＡ０．８５の対物レンズでありながら、コバ厚が十分に確保されているため、フランジ部の厚さｄＦＬが０．２５ｍｍと十分厚く容易に製造が可能である。従って、本実施例の対物レンズは、フランジ厚も十分あり、高い開口数ＮＡを有する為、コンパクトかつ高密度な情報の記録及び／または再生が可能な光ピックアップ装置に好適である。
【００３６】
【表３】
2005156719.tif 000006
【００３７】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】実施例１の対物レンズの断面図である。
【図３】実施例２の対物レンズの断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  光ピックアップ装置
１１  光源
１２  ビームスプリッタ
１３  コリメータ
１４  センサレンズ
１５  光検出器
１６  １／４波長板
１７  シリンドリカルレンズ
１８  絞り
１９  アクチュエータ
２０  光ディスク
５０  対物レンズ
【図１】
2005156719.tif 000007
【図２】
2005156719.tif 000008
【図３】
2005156719.tif 000009