(57)【要約】【課題】  波長特性及び温度特性を改善できる光学素子及び光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  本発明の光学素子は、少なくとも、保護基板厚ｄ[ｍｍ]の光ディスクに対して、波長λ（３９０ｎｍ≦λ≦４２０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる。この光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成され、前記光ピックアップ装置の使用温度が３０℃上昇した際に生じる球面収差ＳＡ1[λＲＭＳ]が（１）式を満たす。｜（ＳＡ1／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦９．９  （１）【選択図】図１
2005317103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、保護基板厚ｄ[ｍｍ]の光ディスクに対して、波長λ（３９０ｎｍ≦λ≦４２０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる光学素子において、
前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成され、
前記光ピックアップ装置の使用温度が３０℃上昇した際に生じる球面収差ＳＡ1[λＲＭＳ]が（１）式を満たすことを特徴とする光学素子。
｜（ＳＡ1／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦９．９  （１）
但し、ＳＡ1は３次、５次、７次の二乗和、Δｎ3／Δｔは前記混合材料の温度変化による屈折率変化、ＮＡは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
【請求項２】
（２）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
｜（Δｎ1／Δｔ）｜≧２・｜（Δｎ3／Δｔ）｜   （２）
【請求項３】
少なくとも、保護基板厚ｄ[ｍｍ]の光ディスクに対して、波長λ（３９０ｎｍ≦λ≦４２０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる光学素子において、
前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の波長変化による屈折率変化（Δｎ1／Δλ）と逆符号の波長変化による屈折率変化（Δｎ2／Δλ）をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
前記混合材料のｄ線でのアッベ数νd3が（３）式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光学素子。
１．１・νd1≦νd3  （３）
但し、νd1は前記母材料のｄ線でのアッベ数であり、νｄ1及びνd3はともにνd＝（ｎd−１）／（ｎF−ｎc）から求められ、ｎdは前記母材料のｄ線での屈折率であり、ｎFは前記母材料のＦ線での屈折率であり、ｎcは前記母材料のＣ線での屈折率である。
【請求項５】
前記波長λが±５ｎｍ変動した際に生じる球面収差ＳＡ2[λＲＭＳ]が（４）式を満たすことを特徴とする請求項３又は４に記載の光学素子。
｜（ＳＡ2／λ2）・(Δｎ3／Δλ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦１８．５  （４）
但し、ＳＡ1は３次、５次、７次の二乗和、Δｎ3／Δλは前記混合材料の波長変化による屈折率変化、ＮＡは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
【請求項６】
前記波長λが±１ｎｍ変動した際に、前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δｆｂ[ｎｍ]が（５）式を満たすことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の光学素子。
｜Δｆｂ／λ｜≦０．４  （５）
【請求項７】
少なくとも、保護基板厚ｄ[ｍｍ]の光ディスクに対して、波長λ（３９０ｎｍ≦λ≦４２０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる光学素子において、
前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子Ａと、前記樹脂の波長変化による屈折率変化（Δｎ1／Δλ）と逆符号の波長変化による屈折率変化（Δｎ2／Δλ）をもつ微細粒子Ｂとを前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されることを特徴とする光学素子。
【請求項８】
前記微細粒子Ａと前記微細粒子Ｂとが異なる粒子であることを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記微細粒子Ａと前記微細粒子Ｂとが同一の粒子であることを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記光ピックアップ装置の使用温度が３０℃上昇した際に生じる球面収差ＳＡ1[λＲＭＳ]が（１）式を満たすことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の光学素子。
｜（ＳＡ1／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦９．９  （１）
但し、ＳＡ1は３次、５次、７次の二乗和、Δｎ3／Δｔは前記混合材料の温度変化による屈折率変化、ＮＡは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
【請求項１１】
（２）式を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
｜（Δｎ1／Δｔ）｜≧２・｜（Δｎ3／Δｔ）｜   （２）
【請求項１２】
前記混合材料のｄ線でのアッベ数νd3が（３）式を満たすことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の光学素子。
１．１・νd1≦νd3  （３）
但し、νd1は前記母材料のｄ線でのアッベ数であり、νｄ1及びνd3はともにνd＝（ｎd−１）／（ｎF−ｎc）から求められ、ｎdは前記母材料のｄ線での屈折率であり、ｎFは前記母材料のＦ線での屈折率であり、ｎcは前記母材料のＣ線での屈折率である。
【請求項１３】
前記波長λが±５ｎｍ変動した際に生じる球面収差ＳＡ2[λＲＭＳ]が（４）式を満たすことを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の光学素子。
｜（ＳＡ2／λ2）・(Δｎ3／Δλ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦１８．５  （４）
但し、ＳＡ1は３次、５次、７次の二乗和、Δｎ3／Δλは前記混合材料の波長変化による屈折率変化、ＮＡは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
【請求項１４】
前記波長λが±１ｎｍ変動した際に、前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δｆｂ[ｎｍ]が（５）式を満たすことを特徴とする請求項７〜１３のいずれか一項に記載の光学素子。
｜Δｆｂ／λ｜≦０．４  （５）
【請求項１５】
前記波長λの光束に対する前記母材料及び前記混合材料の屈折率をそれぞれＮ1及びＮ3、前記光学素子の光源側の光学面の最大有効径をｈmax、前記光学面の前記ｈmaxにおける接線と光軸とが成す角度をαと規定したとき、（６）式及び（７）式を満たすことを特徴とする請求項３〜１４のいずれか一項に記載の光学素子。
Ｎ1＜Ｎ3  （６）
２６．０°≦α  （７）
【請求項１６】
前記混合材料中の前記微細粒子の平均粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１７】
単玉のレンズで構成されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の光学素子を備えることを特徴とする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、光ピックアップ装置に用いられる光学素子及び光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色ＳＨＧレーザ等の波長４０５nmのレーザ光源が実用化されつつある。
これら青紫色レーザ光源を使用すると、デジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと略記する）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。
【０００３】
ところで、高密度光ディスクとして、現在２つの規格が提案されている。１つはＮＡ０．８５の対物レンズを使用し保護層厚みが０．１ｍｍであるブルーレイディスク（以下、ＢＤと略記する）であり、もう１つはＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズを使用し保護層厚みが０．６ｍｍであるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤと略記する）である。将来、市場にこれら２つの規格の高密度光ディスクが流通する可能性があることを鑑みると、何れの高密度光ディスクに対しても既存のＤＶＤも記録・再生を行なうことができる互換用光ピックアップ装置は重要であり、中でも対物レンズで互換を行なう１レンズ方式は最も理想的な形態である。
【０００４】
互換性を持つ光ピックアップ装置では、従来より、複数の光ディスクに使用される光束の波長や保護基板厚が異なることに起因して発生する球面収差の補正方法として、対物光学系への入射光束の発散度合いを変えたり、あるいは、光ピックアップ装置を構成する光学素子の光学面に回折構造を設ける技術が知られている。
また、ＢＤは情報記録面に集光するスポット面積が小さく、他の記録媒体と比べてＮＡが非常に高いことから、対物レンズの焦点深度が小さくなり、瞬時的な波長変動がおきたときに色収差が発生するという問題があるので、波長変動に対するレンズの特性（波長特性）を回折構造を用いて改善させる技術が知られている。
【０００５】
また、光ピックアップ装置は、例えば、対物レンズ、カップリングレンズ、ビームエキスパンダー等、種々の光学素子を組み合わせて構成されており、これら光学素子は軽量かつ安価なプラスチック製であることが多いが、プラスチックは温度変化により屈折率が変化するという特徴を有するため、例えばプラスチック製の対物レンズでは、温度上昇により球面収差がオーバー方向に発生するという問題が生じる。
そこで、このような温度変化に対するレンズの特性（温度特性）を改善するべく、対物レンズの光学面に回折構造を設け、回折構造により球面収差をアンダー方向に発生させることにより、温度上昇によりオーバー方向に発生した球面収差を相殺する技術が知られている。
【０００６】
このように、近年、回折構造は互換性達成や波長特性及び温度特性改善など様々な用途に用いられており、このような機能を、例えば、対物レンズに設けた回折構造のみに持たせるようなレンズ設計は困難であるという問題が生じている。そこで、対物レンズに回折構造を設けると共に、対物レンズとは別体に設けたコリメートレンズにも回折構造を設けて色収差の補正を行ないつつ、２種類の光ディスク間での互換を達成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−６０３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された技術を用いてもなお上記波長特性や温度特性の改善は十分であるとはいえず、レンズ設計の自由度を向上させることができる技術的手段が求められている。
【０００８】
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、波長特性及び温度特性を改善できる光学素子及び光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書においては、上述したＢＤやＨＤ以外にも、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０（ゼロ）の光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。
本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。
【００１０】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、少なくとも、保護基板厚ｄ[ｍｍ]の光ディスクに対して、波長λ（３９０ｎｍ≦λ≦４２０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる光学素子において、前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成され、前記光ピックアップ装置の使用温度が３０℃上昇した際に生じる球面収差ＳＡ1[λＲＭＳ]が（１）式を満たすことを特徴とする。
｜（ＳＡ1／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦９．９  （１）
但し、ＳＡ1は３次、５次、７次の二乗和、Δｎ3／Δｔは前記混合材料の温度変化による屈折率変化、ＮＡは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の光学素子において、（２）式を満たすことを特徴とする。
｜（Δｎ1／Δｔ）｜≧２・｜（Δｎ3／Δｔ）｜   （２）
【００１２】
請求項１に記載の発明のように、光学素子が、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成され、光ピックアップ装置の使用温度が３０℃上昇した際に生じる球面収差ＳＡ1が上記（１）式を満たすように設定することにより、温度変化に対する屈折率の変化量を抑制することで温度変化に対する球面収差補正が可能となり、高ＮＡの単レンズでありながら、環境温度が変化しても集光性能が劣化しない光学素子とすることが可能である。
なお、このように、樹脂（例えばプラスチック材料）中に微細粒子（例えば無機微粒子）を混合することで、プラスチック材料の成形性を保持したまま、温度変化に伴う屈折率を低減した新しい光学材料を本明細書では、「アサーマル樹脂」と呼ぶ。
分散させる微細粒子の温度変化による屈折率変化（Δｎ3／Δｔ）は必ずしも母材料のものと逆符号でなくてもよい。母材料の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）より小さな値であればよいが、そうすると目的の混合材料を得るために多く分散させなければならなくなり、成形性が悪くなる。したがって、Δｎ3／ΔλはΔｎ1／Δλの逆符号であることが望ましい。
また、高ＮＡの光学素子（出射側ＮＡ０．６〜０．９）であって、波長λの光ディスク用ピックアップ光学系に用いる光学素子は（１）式を満たすようなＳＡ１であれば、該当ＮＡの光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。
また、例えばＨＤ用のＮＡ０．６５の対物レンズを用いる際には｜（ＳＡ1／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦４．０を満たすことが好ましく、例えばＢＤ用のＮＡ０．８５の対物レンズを用いる際には｜（ＳＡ1／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦９．９を満たすことが好ましい。
【００１３】
このようなアサーマル樹脂を光学素子の材料として使用することで、ＮＡ０．８５のレンズでありながら別体補正素子を必要としない単レンズを射出成形により大量生産することが可能となるという利点がある。
【００１４】
ここで、本発明の光学素子における屈折率の温度変化について説明する。温度変化に対する屈折率の変化率は、Ｌｏｒｅｎｔｚ−Ｌｏｒｅｎｚの公式に基づいて、屈折率ｎを温度ｔで微分することにより、次の式（１）中のＡで表される。
【数１】
2005317103.tif 000003
但し、Ａ：温度変化に対する光学素子の屈折率の変化率、ｎ：光学素子の屈折率、α：光学素子の線膨張係数、[Ｒ]：光学素子の分子屈折力
【００１５】
一般的なプラスチック材料の場合は、式１の第１項に比べて第２項の寄与が小さいので第２項はほぼ無視出来る。たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の場合、線膨張係数αは７×１０-5である、上式に代入すると、Ａ＝−１２×１０-5となり、実測値と概ね一致する。
ここで、本発明の光学素子では、例えば直径が５０ｎｍ以下の微細粒子をプラスチック材料中に分散させることにより、実質的に上式の第２項の寄与を大きくし、第１項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。
【００１６】
具体的には、従来は−１２×１０-5程度であった温度変化に対する屈折率変化率を、絶対値で１０×１０-5未満に抑えることが好ましい。より好ましくは、８×１０-5未満、更に好ましくは、６×１０-5未満に抑えることが、温度変化に伴う球面収差変化を低減するうえで好ましい。
例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）に、酸化二オブ（Ｎｂ2Ｏ5）の微粒子を分散させることにより、このような温度変化に対する屈折率変化の依存性を解消することが出来る。
請求項２の発明のように混合材料の温度変化による屈折率変化Δｎ3／Δｔが母材料の温度変化による屈折率変化Δｎ1／Δｔの５０％以下であれば、環境温度が３０℃上昇した際に発生する球面収差をマレシャル限界０．０７[λｒｍｓ]以下に補正した光学素子とすることが可能である。
【００１７】
母材となるプラスチック材料は、体積比で８０、酸化二オブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる技術も知られており、必要な分散状態を生じさせることが出来る。
尚、この体積比率は、温度変化に対する屈折率の変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。
体積比率では、上記の例では８０：２０であるが、９０：１０〜６０：４０までの間で適宜調整可能である。９０：１０よりも体積比率が小さいと屈折率変化抑制の効果が小さくなり、逆に、６０：４０を超えるとアサーマル樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。
【００１８】
また、微細粒子は酸化物であることが好ましく、酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることがより好ましい。
また、微細粒子が無機物であることは、高分子有機化合物であるプラスチック材料との反応を低く抑えるために好ましく、また酸化物であることによって、青紫色レーザーの長時間の照射に伴う透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る。特に、高温下において青紫色レーザーが照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物であれば、酸化による透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る
【００１９】
尚、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径が大きいと、入射光束の散乱が生じやすくなり集光レンズの透過率が低下する。高密度光ディスクにおいて、情報の記録／再生に使用される青紫色半導体レーザーでは、長時間にわたり安定したレーザー発振を得られるレーザパワーは３０ｍＷ程度であるので、光学素子の青紫色レーザーに対する透過率が低いと、情報の記録の高速化、多層ディスク対応という観点で不利となる。従って、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径は、好ましくは２０ｎｍ以下、更に好ましくは１０〜１５ｎｍ以下であることが集光レンズの透過率低下を防ぐうえで好ましい。
【００２０】
請求項３記載の発明は、少なくとも、保護基板厚ｄ[ｍｍ]の光ディスクに対して、波長λ（３９０ｎｍ≦λ≦４２０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる光学素子において、前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の波長変化による屈折率変化（Δｎ1／Δλ）と逆符号の波長変化による屈折率変化（Δｎ2／Δλ）をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明のように、光学素子が、樹脂を母材料とし、樹脂の波長変化による屈折率変化（Δｎ1／Δλ）と逆符号の波長変化による屈折率変化（Δｎ2／Δλ）をもつ微細粒子を樹脂中に分散させた混合材料により構成することにより、波長変化に対する屈折率の変化量を抑制することが可能となり、光源の波長が基準波長からずれたとしても球面収差をよく補正した光学素子とすることができる。さらに、高ＮＡの単レンズでありながら、従来と比較してレンズ設計の自由度が増し、対物レンズの色収差を小さくできるなどの効果を得られる。
分散させる微細粒子の波長変化による屈折率変化（Δｎ3／Δλ）は必ずしも母材料のものと逆符号でなくてもよい。母材料の波長変化による屈折率変化（Δｎ1／Δλ）より小さな値であればよいが、そうすると目的の混合材料を得るために多く分散させなければならなくなり、成形性が悪くなる。したがって、Δｎ3／ΔλはΔｎ1／Δλの逆符号であることが望ましい。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の光学素子において、前記混合材料のｄ線でのアッベ数νd3が（３）式を満たすことを特徴とする。
１．１・νd1≦νd3  （３）
但し、νd1は前記母材料のｄ線でのアッベ数であり、νｄ1及びνd3はともにνd＝（ｎd−１）／（ｎF−ｎc）から求められ、ｎdは前記母材料のｄ線での屈折率であり、ｎFは前記母材料のＦ線での屈折率であり、ｎcは前記母材料のＣ線での屈折率である。
【００２３】
請求項４の発明のように混合材料ｄ線でのアッベ数νd3が母材料のｄ線でのアッベ数νｄ1と比較して１．１倍以上であれば、従来の樹脂に比べて分散が小さくなった分、基準波長とのずれがある際の球面収差をマレシャル限界０．０７7[λｒｍｓ]以下に補正することが可能である。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４に記載の光学素子において、前記波長λが±５ｎｍ変動した際に生じる球面収差ＳＡ2[λＲＭＳ]が（４）式を満たすことを特徴とする。
｜（ＳＡ2／λ2）・(Δｎ3／Δλ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦１８．５  （４）
但し、ＳＡ1は３次、５次、７次の二乗和、Δｎ3／Δλは前記混合材料の波長変化による屈折率変化、ＮＡは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
【００２５】
ところで球面収差はＮＡの４乗に比例して大きくなることがよく知られている。したがって高ＮＡの光学素子（出射側ＮＡ０．６〜０．９）であっても請求項５の発明のように（４）式を満たすようなＳＡ２であれば、該当ＮＡの光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。
また、例えばＨＤ用のＮＡ０．６５の対物レンズを用いる際には｜（ＳＡ2／λ2）・(Δｎ3／Δλ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦７．８を満たすことが好ましく、例えばＢＤ用のＮＡ０．８５の対物レンズを用いる際には｜（ＳＡ2／λ2）・(Δｎ3／Δλ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦１８．５を満たすことが好ましい。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の光学素子において、前記波長λが±１ｎｍ変動した際に、前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δｆｂ[ｎｍ]が（５）式を満たすことを特徴とする。
｜Δｆｂ／λ｜≦０．４  （５）
【００２７】
請求項６の発明のように、混合材料で製造した光学素子において波長λが±1ｎｍ変動した際に前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δｆｂ（nm）が（５）式を満たす値であれば、モードホップによる波長変動が発生しても該当λを用いる光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。さらにＮＡ０．８〜０．９の光学素子であると球面収差はＮＡの４乗に比例するので、温度変化に対応して球面収差を補正することに重点を置くと、ＮＡ０．６５前後のものと比較して波長変化時の収差劣化が顕著になる。温度特性と波長特性を同時に満足させるとΔｆｂを小さくすることは難しいが、（５）式を満たすΔｆｂならば液晶などの別体補子で補正することが可能であり、該当ＮＡの光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。
【００２８】
請求項７記載の発明は、少なくとも、保護基板厚ｄ[ｍｍ]の光ディスクに対して、波長λ（３９０ｎｍ≦λ≦４２０ｎｍ）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる光学素子において、前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子Ａと、前記樹脂の波長変化による屈折率変化（Δｎ1／Δλ）と逆符号の波長変化による屈折率変化（Δｎ2／Δλ）をもつ微細粒子Ｂとを前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されることを特徴とする。
【００２９】
請求項７に記載の発明のように、光学素子が、樹脂を母材料とし、樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子Ａと、前記樹脂の波長変化による屈折率変化（Δｎ1／Δλ）と逆符号の波長変化による屈折率変化（Δｎ2／Δλ）をもつ微細粒子Ｂとを樹脂中に分散させた混合材料により構成することにより、温度変化に対する屈折率の変化量と波長変化に対する屈折率の変化量を共に抑制することが可能となる。
【００３０】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載の光学素子において、前記微細粒子Ａと前記微細粒子Ｂとが異なる粒子であることを特徴とする。
【００３１】
母材料である樹脂に分散させる前記微細粒子Ａと前記微細粒子Ｂの合計体積と母材料の体積との比は４０：６０を超えると混合材料の成形性が悪くなってしまうが、請求項８に記載のように、微細粒子Ａと微細粒子Ｂとが異なる粒子とすれば、目的の混合材料を得るためにＡ、Ｂ２つの粒子の体積割合を自由にかえることができる。具体的には、得られる混合材料の温度変化を重視するのであれば微細粒子Ａを、得られる混合材料の波長変化における屈折率変化を重視するのであれば微細粒子Ｂを他方の微細粒子よりも多く分散することができる。なお、微細粒子Ａおよび微細粒子Ｂはそれぞれ１種類の微細粒子であるとは限らない。
【００３２】
請求項９記載の発明は、請求項７に記載の光学素子において、前記微細粒子Ａと前記微細粒子Ｂとが同一の粒子であることを特徴とする。
【００３３】
母材料である樹脂に分散させる微細粒子の体積と母材料の体積との比は４０：６０を超えると混合材料の成形性が悪くなってしまうが、請求項９に記載のように、微細粒子Ａと微細粒子Ｂが同一の粒子であることで、屈折率変化抑制効果を十分生じつつ成形性にも影響を問題ないアサーマル樹脂とすることができる。
【００３４】
請求項１０記載の発明は、請求項７〜９のいずれか一項に記載の光学素子において、前記光ピックアップ装置の使用温度が３０℃上昇した際に生じる球面収差ＳＡ1[λＲＭＳ]が（１）式を満たすことを特徴とする。
｜（ＳＡ1／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦９．９  （１）
但し、ＳＡ1は３次、５次、７次の二乗和、Δｎ3／Δｔは前記混合材料の温度変化による屈折率変化、ＮＡは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
【００３５】
請求項１０の発明のように、環境温度が30℃上昇した際に発生する球面収差ＳＡ１[λｒｍｓ]が（１）式を満たす数値であれば、ＳＡ１はマレシャル限界０．０７[λｒｍｓ]以下であり、保護基盤厚ｄ[mm]の光ディスクにおいて該当ＮＡで問題なく記録および再生ができる。
【００３６】
請求項１１記載の発明は、請求項１０に記載の光学素子において、（２）式を満たすことを特徴とする。
｜（Δｎ1／Δｔ）｜≧２・｜（Δｎ3／Δｔ）｜   （２）
【００３７】
請求項１１の発明のように、温度による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子Ａと波長変化による屈折率変化（Δｎ2／Δλ）をもつ微細粒子Ｂを母材料である樹脂に分散した混合材料の温度変化による屈折率変化（Δｎ3／Δｔ）が母材料の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）の50％以下であれば、環境温度が３０℃上昇した際に発生する球面収差をマレシャル限界０．０７[λｒｍｓ]以下に補正した光学素子とすることが可能である。
【００３８】
請求項１２記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の光学素子において、前記混合材料のｄ線でのアッベ数νd3が（３）式を満たすことを特徴とする。
１．１・νd1≦νd3  （３）
但し、νd1は前記母材料のｄ線でのアッベ数であり、νｄ1及びνd3はともにνd＝（ｎd−１）／（ｎF−ｎc）から求められ、ｎdは前記母材料のｄ線での屈折率であり、ｎFは前記母材料のＦ線での屈折率であり、ｎcは前記母材料のＣ線での屈折率である。
【００３９】
請求項１２の発明のように混合材料ｄ線でのアッベ数νd3が母材料のｄ線でのアッベ数νｄ1と比較して１．１倍以上であれば、従来の樹脂に比べて分散が小さくなった分、基準波長とのずれがある際の球面収差をマレシャル限界０．０７[λｒｍｓ]以下に補正することが可能である。
【００４０】
請求項１３記載の発明は、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の光学素子において、前記波長λが±５ｎｍ変動した際に生じる球面収差ＳＡ2[λＲＭＳ]が（４）式を満たすことを特徴とする。
｜（ＳＡ2／λ2）・(Δｎ3／Δλ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜≦１８．５  （４）
但し、ＳＡ1は３次、５次、７次の二乗和、Δｎ3／Δλは前記混合材料の波長変化による屈折率変化、ＮＡは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
【００４１】
波長λ（３９０ｎｍ〜４２０ｎｍ）が±５ｎｍ変化した波長λ'の際に発生する球面収差ＳＡ２はＮＡの４乗に比例して大きくなる。したがって請求項１３の発明のように（４）式を満たすようなＳＡ２であれば、該当ＮＡの光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。
【００４２】
請求項１４記載の発明は、請求項７〜１３のいずれか一項に記載の光学素子において、前記波長λが±１ｎｍ変動した際に、前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δｆｂ[ｎｍ]が（５）式を満たすことを特徴とする。
｜Δｆｂ／λ｜≦０．４  （５）
【００４３】
請求項１４の発明のように、混合材料で製造した光学素子において波長λが±1ｎｍ変動した際に前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δｆｂ（nm）が（５）式を満たす値であれば、モードホップによる波長変動が生じても該当λを用いる光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。
【００４４】
請求項１５記載の発明は、請求項３〜１４のいずれか一項に記載の光学素子において、前記波長λの光束に対する前記母材料及び前記混合材料の屈折率をそれぞれＮ1及びＮ3、前記光学素子の光源側の光学面の最大有効径をｈmax、前記光学面の前記ｈmaxにおける接線と光軸とが成す角度をαと規定したとき、（６）式及び（７）式を満たすことを特徴とする。
Ｎ1＜Ｎ3  （６）
２６．０°≦α  （７）
【００４５】
請求項１５に記載の発明のように、Ｎ1＜Ｎ3の条件下において、光学面の最大有効径ｈmaxにおける接線と光軸とがなす角度αが上記（７）式を満たすことにより、光源側の光学面の曲率を抑えることができる。緩やかな曲率となることでレンズの面が相対的にシフト、チルト（偏芯）した際、大きな曲率の光学素子よりもコマ収差劣化が小さい。よって（７）式を満たすことで製造上の偏芯許容度を大きくして生産性を向上することができる。
【００４６】
請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光学素子において、前記混合材料中の前記微細粒子の平均粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００４７】
微細粒子の平均粒径が５０ｎｍを超えると、得られる混合材料が濁るなどして透明性が低下し、光学素子の光透過率が７０％以下になる。好ましくは２０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０〜１５ｎｍ以下が好ましい。
本発明において用いる微細粒子としては、例えば、酸化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等、これら酸化物との組み合わせで形成されるリン酸塩、硫酸塩等、を挙げることができる。
【００４８】
また、本発明の無機微粒子としては、半導体結晶組成の微粒子も好ましく利用できる。該半導体結晶組成には特に制限はないが、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものが望ましい。具体的な組成例としては、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第１４族元素の単体、リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第１６族元素の単体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物、酸化錫（IV）（ＳｎＯ２）、硫化錫（II，IV）（Ｓｎ（II）Ｓｎ（IV）Ｓ３）、硫化錫（IV）（ＳｎＳ２）、硫化錫（II）（ＳｎＳ）、セレン化錫（II）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（II）（ＳｎＴｅ）、硫化鉛（II）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（II）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（II）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはIII−Ｖ族化合物半導体）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）、セレン化アルミニウム（Ａｌ２Ｓｅ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、セレン化ガリウム（Ｇａ２Ｓｅ３）、テルル化ガリウム（Ｇａ２Ｔｅ３）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、セレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）、テルル化インジウム（Ｉｎ２Ｔｅ３）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化タリウム（Ｉ）（ＴｌＣｌ）、臭化タリウム（Ｉ）（ＴｌＢｒ）、ヨウ化タリウム（Ｉ）（ＴｌＩ）等の周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはII−VI族化合物半導体）、硫化砒素（III）（Ａｓ２Ｓ３）、セレン化砒素（III）（Ａｓ２Ｓｅ３）、テルル化砒素（III）（Ａｓ２Ｔｅ３）、硫化アンチモン（III）（Ｓｂ２Ｓ３）、セレン化アンチモン（III）（Ｓｂ２Ｓｅ３）、テルル化アンチモン（III）（Ｓｂ２Ｔｅ３）、硫化ビスマス（III）（Ｂｉ２Ｓ３）、セレン化ビスマス（III）（Ｂｉ２Ｓｅ３）、テルル化ビスマス（III）（Ｂｉ２Ｔｅ３）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｓｅ）等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期��第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化ニッケル（II）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化コバルト（II）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（II）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物、四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、硫化鉄（II）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化マンガン（II）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化モリブデン（IV）（ＭｏＳ２）、酸化タングステン（IV）（ＷＯ２）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化バナジウム（II）（ＶＯ）、酸化バナジウム（IV）（ＶＯ２）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ２Ｏ５）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化チタン（ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ５、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ５Ｏ９等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ２Ｏ４）、セレン化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ２Ｓｅ４）、硫化銅（II）クロム（III）（ＣｕＣｒ２Ｓ４）、セレン化水銀（II）クロム（III）（ＨｇＣｒ２Ｓｅ４）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ３）等が挙げられる。なお、Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら；Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，４巻，４９４頁（１９９１）に報告されている（ＢＮ）７５（ＢＦ２）１５Ｆ１５や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９巻，１４５２頁（１９９０）に報告されているＣｕ１４６Ｓｅ７３（トリエチルホスフィン）２２のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
これらの微粒子は、１種類の無機微粒子を用いてもよく、また複数種類の無機微粒子を併用してもよい。
【００４９】
請求項１７記載の発明は、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光学素子において、単玉のレンズで構成されていることを特徴とする。
【００５０】
従来のプラスチック製の光学素子においては、環境温度が３０℃上昇した際の球面収差を補正するために構成を２枚とする技術があるが、レンズ２枚の組み立て調整や部品点数が増加するなどのコストアップは避けられない。また、パソコン用途のピックアップには軽量で薄型化が望まれている。したがって請求項１７のように、光学素子を１枚構成とすることで、２枚構成の課題を解決でき、レンズが軽量でコンパクトなピックアップとすることができる。
【００５１】
請求項１８記載の発明は、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の光学素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、波長特性及び温度特性を改善できる光学素子及び光ピックアップ装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図１は、ＢＤ２０（光ディスク）に対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置１０の構成を概略的に示す図である。ＢＤの光学的仕様は、波長λ＝４０５ｎｍ、保護層２２の厚さｄ＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ＝０．８５である。
但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。また、光ディスクとして、開口数ＮＡ＝０．６５程度、保護層ＰＬの厚さｄ＝０．６ｍｍ程度のＨＤを用いても良い。
【００５４】
光ピックアップ装置１０は、光源としての青紫色半導体レーザー１１、偏光ビームスプリッター１２、１／４波長板１６、コリメートレンズ１３、絞り１８、対物レンズ３０（本発明の光学素子）、フォーカシング／トラッキング用の２軸アクチュエータ１９、シリンドリカルレンズ１７、凹レンズ１４、及び光検出器１５とから構成される。
青紫色半導体レーザー１１から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッター１２を通過し、１／４波長板１６、及びコリメートレンズ１３を経て円偏光の平行光束となった後、絞り１８により光束径が規制され、対物レンズ３０によって高密度光ディスク２０の保護層２２を介して情報記録面２１上に形成されるスポットとなる。
【００５５】
情報記録面２１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３０、絞り１８、及びコリメートレンズ１３を経て収斂光束となった後、１／４波長板１６を透過することで直線偏光となり、偏光ビームスプリッター１２によって反射され、シリンドリカルレンズ１７、凹レンズ１４を経ることにより非点収差が与えられ、光検出器１５に収束する。そして、光検出器１５の出力信号を用いて高密度光ディスク２０の情報記録面２１に記録された情報を読み取ることが出来る。
尚、波長４００nm程度のレーザー光を射出する光源として、青紫色半導体レーザーの代わりに、第二高調波発生法を利用したＳＨＧ青紫色レーザーを使用しても良い。
【００５６】
次に、対物レンズ３０の構成について説明する。
対物レンズは、その光源側の光学面と光ディスク側の光学面が共に非球面で構成された一群一枚構成のアサーマル樹脂製の単レンズである。
【００５７】
アサーマル樹脂は、母材料としての樹脂に対して、この樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子を分散させた混合材料であり、光ピックアップ装置１０の使用温度が３０℃上昇した際に生じる球面収差ＳＡ1[λＲＭＳ]が（１）式を満たすように設定されている。
０．６≦｜（ＳＡ1／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ2・２ｄ・１０8｜≦１．３  （１）
但し、ＳＡ1は３次、５次、７次の二乗和、Δｎ3／Δｔは混合材料の温度変化による屈折率変化、ＮＡは光ピックアップ装置が有する対物レンズの開口数である。
【００５８】
対物レンズの光学面には位相構造が設けられている。位相構造としては、回折構造、光路差付与構造の何れであっても良く、回折構造としては、図２に模式的に示すように、複数の輪帯１００から構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるものや、図３に模式的に示すように、段差１０１の方向が有効径内で同一である複数の輪帯１０２から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものや、図４に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯１０３から構成されるものや、図５に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。また、光路差付与構造としては、図５に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。従って、図５に模式的に示した構造は、回折構造である場合もあるし、光路差付与構造である場合もある。尚、図２乃至図５は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。尚、本明細書では、図２、３、及び５に示したような複数の輪帯から構成される回折構造を記号「ＤＯＥ」で表し、図４に示したような内部に階段構造が形成された複数の輪帯から構成される回折構造を記号「ＨＯＥ」で表すものとする。
【００５９】
このような位相構造を設けることにより、例えば、温度変化に伴う半導体レーザーの波長が変化した場合における球面収差を抑制したり、製造誤差により発振波長が基準波長からずれた半導体レーザーを使用した場合での球面収差を抑制したり、或いは、レーザーのモードホッピングにより、入射光束の波長が瞬時的に変化した場合においても良好な記録／再生特性を維持できる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、光ピックアップ装置１０が１つのレーザ光源１１を備え、１種類の規格（或いは、記録密度）の光ディスク（本実施の形態においてはＢＤ）に対する情報の再生／記録を行なうものとしたが、これに限らず、２つ以上の光源を用いて、２種類以上の規格の光ディスク（例えば、高密度光ディスクとＤＶＤや、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤと間での互換性を有する光ピックアップ装置の構成としてもよい。例えば、高密度光ディスクとＤＶＤの間で互換性を有する光ピックアップ装置とする場合、対物レンズに設けた位相構造を利用して、高密度光ディスク用の第１波長λ１とＤＶＤ用の第２波長λ２の波長差に起因する色収差、及び／又は、高密度光ディスクの保護層とＤＶＤの保護層の厚みの差に起因する球面収差を補正することができる。なお、ここでいう色収差とは、波長差に起因する光軸方向の波面収差最小位置変動を指す。例えば、位相構造を、波長λ１及びλ２の光束のうち少なくとも１つの光束に対して正の回折作用を与える回折構造とすることで、回折作用を与えた光束の波長変動に起因して発生する色収差を抑制することができる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態に示した対物レンズ（光学素子）及び光ピックアップ装置によれば、対物レンズを、母材料としての樹脂に対して、この樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子を分散させた混合材料（アサーマル樹脂）からなる単玉のレンズで構成し、光ピックアップ装置１０の使用温度が３０℃上昇した際に生じる球面収差ＳＡ1[λＲＭＳ]が上記（１）式を満たすように設定している。
【００６２】
このように、従来より一般的に用いられている樹脂（プラスチック樹脂）とは逆符号のｄｎ/ｄｔを持つ微細粒子を、当該樹脂に混合させることで温度変化による屈折率変化（ｄｎ/ｄｔ）を減少させたアサーマル樹脂を対物レンズの材料とすることで、温度変化に対する屈折率の変化量を抑制することが可能となり、高ＮＡの単レンズでありながら、環境温度が変化しても集光性能が劣化しない光学素子とすることが可能である。
【００６３】
なお、上記実施の形態においては、対物レンズが、樹脂を母材料とし、樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されるものとしたが、これに限らず、対物レンズを、樹脂を母材料とし、この樹脂の波長変化による屈折率変化（Δｎ1／Δλ）と逆符号の波長変化による屈折率変化（Δｎ2／Δλ）をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成してもよく、あるいは、樹脂を母材料とし、この樹脂の温度変化による屈折率変化（Δｎ1／Δｔ）と逆符号の温度変化による屈折率変化（Δｎ2／Δｔ）をもつ微細粒子Ａと、この樹脂の波長変化による屈折率変化（Δｎ1／Δλ）と逆符号の波長変化による屈折率変化（Δｎ2／Δλ）をもつ微細粒子Ｂとを樹脂中に分散させた混合材料により構成してもよい。
【００６４】
これにより、波長変化に対する屈折率の変化量を抑制することが可能となり、高ＮＡの単レンズでありながら、従来と比較してレンズ設計の自由度が増し、結果として例えばレンズ製造上の偏芯許容度を大きくしたり、対物レンズの色収差を小さくできるなどの効果を得られる。
また、このようなアサーマル樹脂の機能と、当該対物レンズの光学面に設けた位相構造が有する機能とを併用することで、例えば、温度変化に伴う半導体レーザーの波長が変化した場合における球面収差を抑制したり、製造誤差により発振波長が基準波長からずれた半導体レーザーを使用した場合での球面収差を抑制したり、或いは、レーザーのモードホッピングにより、入射光束の波長が瞬時的に変化した場合における記録／再生特性をより向上させることができる。
【実施例】
【００６５】
次に、上記実施の形態で示した光学素子の実施例について説明する。
表１に実施例１のレンズデータを示す。
【表１】
2005317103.tif 000004
【００６６】
表１に示すように、本実施例においては、本発明の光学素子を対物レンズに適用している。この対物レンズはＢＤ専用として用いられるものであり、波長λ＝４０５ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝１．７８ｍｍ、倍率＝０に設定されている。
【００６７】
対物レンズの入射面（第２面）及び出射面（第３面）は、次式数２に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【数２】
2005317103.tif 000005
【００６８】
ここで、ｘは光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ2iは非球面係数である。
また、第３面には回折構造ＤＯＥが形成されている。この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、ｈ（ｍｍ）を光軸に垂直な方向の高さ、Ｂ2iを光路差関数係数、ｎを入射光束の回折光のうち最大の回折効率を有する回折光の回折次数、λ（ｎｍ）を回折構造に入射する光束の波長、λＢ（ｎｍ）を回折構造の製造波長とするとき、次の数３式に表１に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（mm）で表される。
【数３】
2005317103.tif 000006
なお、回折構造ＤＯＥのブレーズ化波長λＢは１．０ｍｍである。
また、本実施例の対物レンズにおいては、ＳＡ1＝０．０５９λｒｍｓ、Δｎ3／Δｔ＝−５．３１×１０-05、ＮＡ＝０．８５０、ｄ＝０．１００（ｍｍ）に設定されており、｜（ＳＡ1／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜＝８．０８となることから、上記（１）式を満たすことが分かる。
また、Δｎ1／Δｔ＝−９．８１×１０-05、Δｎ3／Δｔ＝−５．３１×１０-05に設定されており、（Δｎ1／Δｔ）／（Δｎ3／Δｔ）＝１．８５となることから、上記（２）式を満たすことが分かる。
【００６９】
表２に実施例２のレンズデータを示す。
【表２】
2005317103.tif 000007
【００７０】
表２に示すように、本実施例においては、本発明の光学素子を対物レンズに適用している。この対物レンズはＢＤ専用として用いられるものであり、波長λ＝４０５ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝１．７７ｍｍ、倍率＝０に設定されている。
【００７１】
対物レンズの入射面（第２面）及び出射面（第３面）は、上記数２式に表２に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
また、第３面には回折構造ＤＯＥが形成されている。この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数３式に表２に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（mm）で表される。
なお、回折構造ＤＯＥのブレーズ化波長λＢは１．０ｍｍである。
また、本実施例の対物レンズにおいては、νd1＝５７、νd3＝６３に設定されており、１．１×νd1＝６２．７となることから、上記（３）式を満たすことが分かる。
また、ＳＡ2＝０．０４８λｒｍｓ、Δｎ3／Δλ＝−１．４６８×１０-04、ＮＡ＝０．８５０、ｄ＝０．１００（ｍｍ）に設定されており、｜（ＳＡ2／λ2）・(Δｎ3／Δｔ)・ＮＡ4・２ｄ・１０9｜＝１８．１６となることから、上記（４）式を満たすことが分かる。
また、Δｆｂ＝１５２ｎｍであり、｜Δｆｂ／λ｜＝０．３７５となることから、上記（５）式を満たすことが分かる。
また、Ｎ1＝１．５６０３、Ｎ3＝１．５６１９、ｈmax＝３．０ｍｍ、α＝２６．２８°に設定されていることから、上記（６）式及び（７）式を満たすことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図２】位相構造を示す図面（ａ）及び（ｂ）である。
【図３】位相構造を示す図面（ａ）及び（ｂ）である。
【図４】位相構造を示す図面（ａ）及び（ｂ）である。
【図５】位相構造を示す図面（ａ）及び（ｂ）である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  光ピックアップ装置
１１  青紫色半導体レーザー
１２  偏光ビームスプリッター
１３  コリメートレンズ
２０  高密度光ディスク
３０  対物レンズ
【図１】
2005317103.tif 000008
【図２】
2005317103.tif 000009
【図３】
2005317103.tif 000010
【図４】
2005317103.tif 000011
【図５】
2005317103.tif 000012