(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長５００ｎｍ以下の光束を出射する光源と、
前記光源から出射された光束の発散角を変えるカップリングレンズと、
前記カップリングレンズを介した光束を保護層の厚みが０．２ｍｍ以下の光情報記録媒体の情報記録面に前記保護層を介して集光する対物レンズと、
前記光情報記録媒体の情報記録面からの反射光を受光する光検出器と、
前記光情報記録媒体の情報記録面からの反射光を前記光検出器に向けて分離するビームスプリッタとを有し、
前記光情報記録媒体からの光を検出することにより、前記光情報記録媒体に対する情報の記録および／または再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、プラスチック材料からなる単玉のレンズであり、
前記カップリングレンズは、前記ビームスプリッタと前記対物レンズの間の光路中に配置され、
前記カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、温度変化に起因して生じる球面収差の変動を補正し、
前記対物レンズが少なくとも１面に非球面を有し、次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
０．７≦ＮＡ
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．７０
但し、ＮＡ：像側開口数
ｒ１：光源側の面の近軸曲率半径
ｎ：使用波長での屈折率
ｆ：焦点距離
【請求項２】
前記カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、前記対物レンズに入射する光束の発散角を変え、前記対物レンズに入射する光束の発散角を変えることによって、温度変化に起因して生じる球面収差の変動を補正する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。
【請求項３】
前記カップリングレンズは、前記光源から出射された発散光の発散角を変えるものであり、前記カップリングレンズに発散光が入射する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。
【請求項４】
前記カップリングレンズは、非球面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記カップリングレンズは、単玉のレンズであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記カップリングレンズは、複数枚のレンズからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記温度変化に起因して発生する球面収差がオーバー側であるときは、前記カップリングレンズは前記対物レンズとの間隔を増加させるように光軸方向に沿って変移し、前記温度変化に起因して発生する球面収差がアンダー側であるときは、前記カップリングレンズは前記対物レンズとの間隔を減少させるように光軸方向に沿って変移することで、前記温度変化に起因して生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、前記光情報記録媒体の保護層の厚みの微小な変動に起因して生じる球面収差の変動も補正することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、前記光源の発振波長の微小な変動に起因して生じる球面収差の変動も補正することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
ボイスコイル型アクチュエーターによって、前記カップリングレンズを変移させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
ピエゾアクチュエーターによって、前記カップリングレンズを変移させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記対物レンズは次式を満たすことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
１．４０≦ｎ＜１．８５
但し、ｎ：使用波長での屈折率
【請求項１３】
前記カップリングレンズは前記対物レンズの色収差を補正する機能を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記カップリングレンズは回折面を有することを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
次式を満たすことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．６５
【請求項１６】
次式を満たすことを特徴とする請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．６０
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を備えた光情報記録媒体の記録及び／又は再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクなどの光情報記録媒体に、記録又は再生を行う光学式記録再生装置のピックアップ用対物レンズを使用する光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を備えた光情報記録媒体の記録／再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクなどを媒体とした光学式記録再生装置の光学系において、非球面単玉対物レンズが広く用いられているが、記録情報信号の高密度化を図るため、対物レンズが記録媒体上に集光するスポットを小さくすることが要求されており、対物レンズの高ＮＡ化とともに短波長光源の利用が検討されつつある。
【０００３】
レーザの短波長化や対物レンズの高ＮＡ化が図られてくると、ＣＤやＤＶＤのごとき従来の光ディスクに対して情報の記録又は再生を行うような比較的長波長のレーザと低ＮＡの対物レンズとの組み合わせからなる光ピックアップ装置ではほとんど無視できる問題でもより顕在化されることが予想される。その一つが、半導体レーザの微少な発振波長のずれにより対物レンズで生じる軸上色収差の問題である。一般のレンズ材料の微少な波長変動による屈折率変化は、短波長を取り扱うほど大きくなる。その結果、焦点のデフォーカス量が大きくなる。ところが、対物レンズの焦点深度は、ｋλ／ＮＡ２（ｋは比例定数，λは波長，ＮＡは対物レンズの開口数）で表されることからわかるように、使用波長が短いほど焦点深度が小さくなり、僅かなデフォー力ス量も許されない。従って、ＧａＮ系半導体レーザのような短波長の光源及び高ＮＡの対物レンズを用いた光学系では、モードホップ現象及びレーザ出力変化による波長変動や高周波重畳による波面収差の劣化を防ぐために、軸上色収差の補正が重要となる。
【０００４】
更に、レーザの短波長化と対物レンズの高ＮＡ化の組み合わせにおいて顕在化する別な
問題は、温度・湿度変化による光学系の球面収差の変動である。すなわち、光ピックアッ
プ装置において一般的に使用されているプラスチックレンズは温度や湿度変化を受けて変
形しやすく、また、屈折率が大きく変化する。従来の光ピックアップ装置では問題になら
なかった屈折率変化による球面収差の変動も、レーザの短波長化と対物レンズの高ＮＡ化
の組み合わせにおいては、無視できない量となる。
【０００５】
更に、レーザの短波長化と対物レンズの高ＮＡ化の組み合わせにおいて顕在化する別な問題は、光ディスクの保護層の厚み誤差に起因する光学系の球面収差の変動である。保護層の厚み誤差により生じる球面収差は、対物レンズのＮＡの４乗に比例して発生することが知られている。従って、対物レンズのＮＡが大きくなるにつれて保護層の厚み誤差の影響が大きくなり、安定した情報の記録／再生が出来なくなる恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ディスク用の非球面単玉対物レンズでは、非球面によって球面収差とコマ収差を補正するが、開口数が大きくなると、像高特性が劣化してしまう。光ディスクの高密度化が進むにつれ、像高特性の劣化は、たとえ小きな値であっても、非常に大きな問題となってしまう。特に、開ロ数が０．６５以上になると、問題が顕著となる。また、開口数が大きくなると、偏心感度の劣化も大きな問題となる。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものである。光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、開口数が大きく、像高特性の良い非球面単玉対物レンズを提供する。特に、開口数が０．７０以上、更に好ましくは０．７５以上と大きく、また光源の波長が４００ｎｍ程度と短い波長のレーザを使用する高密度記録再生装置に用いるのに好適な、対物レンズを提供する。また、偏心感度を良好にする対物レンズを提供する。また、球面収差やコマ収差を良好にする対物レンズを提供する。
【０００８】
また、光情報記録媒体の保護層（透明基板）の厚さが０．２ｍｍ程度やそれ以下と薄い場合、または保護層がない場合に、ワーキングディスタンスが小さくても良いが、そのようなワーキングディスタンスの小さい記録再生装置に用いられるのに好適な対物レンズを提供する。
【０００９】
また、これらの対物レンズを使用する光ピックアップ装置や光情報記録媒体の記録／再生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、高密度な光学式記録再生装置において、簡単な構成で軸上色収差が補正された光学系を有する光ピックアップ装置を提供することを目的とする。また、特に、光情報記録媒体側の開口数が０．６５以上、好ましくは０．７０以上、更に好ましくは０．７５以上と大きく、使用する光源の最短波長が５００ｎｍ以下と小さい光ピックアップ装置を提供することを目的とする。また、高密度な光学式記録再生装置において、簡易な構成で光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正可能な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】
【００１１】
本発明に係る光ピックアップ装置によって得られる対物レンズは、次式を満たすことが好ましい。なお、光ピックアップ装置の対物レンズは、片面のみを非球面としてもよいが、両面とも非球面であることが好ましい。また、複数枚ではなく、１枚のレンズで単玉の対物レンズを構成する。
【００１２】
１．１≦ｄ１／ｆ≦３          （１）
但し、ｄ１：軸上レンズ厚
ｆ：焦点距離
上記条件式（１）は、良好な像高特性を得るための条件であって、特に０．６５以上、好ましくは０．７５以上の大きな開口数を得ようとするとき、下限以上であると、レンズの中心厚が小さくなり過ぎず、像高特性が劣化せず、更に、面のシフト感度が大きくならない。また、上限以下であると、中心厚が大きくなり過ぎず、像高特性が劣化しない。また、偏心感度も良好になる。さらに、球面収差や、コマ収差も良好に補正できる。
【００１３】
また、光情報記録媒体の情報の再生もしくは記録を行う光ピックアップ装置は、光源から出射された光束を集光する集光光学系をさらに有する。そして、集光光学系は、光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光する対物レンズを有するものである。なお、集光光学系は、対物レンズの他に、他にカップリングレンズなどを有していてもよい。
【００１４】
また、本発明の光情報記録媒体記録／再生装置は、上述した本発明の光ピックアップ装置を有する。他に、光情報記録媒体を回転させるスピンドルモーターや、トラッキング手段などを有していてもよい。
【００１５】
なお、光ピックアップ装置における開口数は、光源の波長や、絞り径や、対物レンズ径によって求められることが好ましい。なお、その光ピックアップ装置において、所定の波長の光束によって、所定の光情報記録媒体の情報の読取／記録を可能とする開口数をその光ピックアップ装置の開口数と捉えてもよいし、その光ピックアップ装置で読取／記録を行う対象の光情報記録媒体の規格で定められた開口数をその光ピックアップ装置の開口数と捉えてもよい。
【００１６】
上記条件式（１）は下記式を満足することがより望ましい。
【００１７】
１．２≦ｄ１／ｆ≦２．３
更に、上記条件式（１）は下記式を満足することが最も望ましい。
【００１８】
１．５≦ｄ１／ｆ≦１．８
また、上述の対物レンズは次の条件式（２）を満たすことが好ましい。
【００１９】
ｆ／νｄ≦０．０６０        （２）
但し、νｄ：アッベ数
上記条件式（２）は、軸上色収差を小さくするための条件である。これにより、フォーカスサーボが追随出来ないような瞬時的なレーザ光源の波長変動や、多モード発振による光源波長の広がりに対応可能となる。上記条件式（２）は下記式を満足することがより望ましい。
【００２０】
ｆ／νｄ≦０．０５０
更に、上記条件式（２）は下記式を満足することが最も望ましい。
【００２１】
ｆ／νｄ≦０．０３５
また、レンズ材料は、アッベ数がνｄ≧３５、より望ましくはνｄ≧５０を満たす材料を用いることが好ましい。
【００２３】
また、プラスチックレンズである場合、光源波長が３５０ｎｍ〜５００ｎｍの領域で、光透過率が８５％以上である材料から形成されていることが好ましく、また、飽和吸水率が０．０１％以下である材料から形成させていることが好ましい。なお、プラスチック材料としては、ポリオレフィン系樹脂が望ましく、ポリオレフィン系のノルボルネン系樹脂がより望ましい。
【００２４】
また、対物レンズは、レンズ径がφ２．０〜４．０ｍｍであることが好ましく、軸上レンズ厚が２．００〜４．００ｍｍであることが好ましい。
【００２５】
また、本明細書では、レンズの開口数は、レンズから射出される最周縁の光線の正弦（ｓｉｎ）で定められるが、単玉対物レンズ単体の場合、レンズ枠に取り付けていない状態では最周縁の光線が定まらず、したがって開口数が定まらない。この場合、ある波長の光束が、ある開口径を境にその内側で無収差に収差補正されているなら（例えは披面収差が０．０７λｍｓ以下に補正されているなら）、この開口半径と焦点距離の比として開口数を実質的に定義することができる。
【００２６】
また、上述の対物レンズは次の条件式（３）を満たすことが好ましい。
【００２７】
１．４０≦ｎ              （３）
但し、ｎ：使用波長での屈折率（光源の波長での対物レンズの材料の屈折率）
上記条件式（３）は、屈折率の条件であり、この条件を満足すると、第１面のサグが大きくならず、面のシフト感度やティルト感度が大きくならず、像高特性が良好となる。
【００２８】
また、上述の対物レンズは次の条件式（４）を満たすことが好ましい。
【００２９】
１．４０≦ｎ＜１．８５    （４）
上記条件式（４）は、屈折率の条件であり、軸上の光学性能に加え、軸外の光学性能も重視する必要のある光ピックアップの場合には、発生する非点収差の補正のために軸上厚が大きくなりがちである。上限以下であると、屈折率が大きくなり過ぎず、レンズの中心厚を大きくする必要がなく、軽量化の達成及びワーキングディスタンスの確保が容易となる。下限以上であると、屈折率が小さくなり過ぎず、第１のサグが大きくならず、像高特性が劣化しない。
【００３０】
上記条件式（４）は下記式を満足することがより望ましい。
【００３１】
１．５０≦ｎ≦１．８５
更に好ましくは、下記式を満たすことである。
【００３２】
１．７０≦ｎ＜１．８５
本発明の光ピックアップ装置は、波長５００ｎｍ以下の光束を出射する光源と、光源から出射された光束の発散角を変えるカップリングレンズと、カップリングレンズを介した光束を保護層の厚みが０．２ｍｍ以下の光情報記録媒体の情報記録面に保護層を介して集光する対物レンズと、光情報記録媒体の情報記録面からの反射光を受光する光検出器と、光情報記録媒体の情報記録面からの反射光を光検出器に向けて分離するビームスプリッタとを有し、光情報記録媒体からの光を検出することにより、光情報記録媒体に対する情報の記録および／または再生を行う光ピックアップ装置において、対物レンズは、プラスチック材料からなる単玉のレンズであり、カップリングレンズは、ビームスプリッタと対物レンズの間の光路中に配置され、カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、温度変化に起因して生じる球面収差の変動を補正し、対物レンズが少なくとも１面に非球面を有し、次の条件式（２１）及び（５）を満たすことを特徴とする。
【００３３】
０．７≦ＮＡ                                      （２１）
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．７０              （５）
但し、ＮＡ：像側開口数
ｒ１：前記対物レンズの、１つの面の近軸曲率半径（好ましくは、光源側の近軸曲率半径）
ｆ：焦点距離
上記条件式（５）は、主にコマ収差の補正に関し、下限以上であると、ｒ１が小さくなり過ぎず、内向性のコマ収差と外向性のコマ収差によるフレアが発生し難くなり、上限以下であると、ｒ１が大きくなり過ぎず、外向性のコマ収差が生じ難くなるとともに、球面収差のアンダーフレアが生じ難い。
【００３４】
また、上記条件式（５）は下記式を満足することがより望ましい。
【００３５】
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．６５
ここで、対物レンズが記録媒体上に集光する光のスポット径は、光源の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡ、ｋを比例定数とすると、一般に、ｋλ／ＮＡによって決まる。従って、５００ｎｍ以下の小さい波長のレーザ光源を使用し、対物レンズの開口数を０．７以上と大きくした場合、集光する光のスポット径を小さくすることが出来る。よって、上記レンズを用いて光ピックアップ装置を構成することで、記録情報信号の高密度化が可能となる。更に、記録媒体の保護層を０．２ｍｍ以下と薄くすることで、ワーキングディスタンスの小さい対物レンズが提供でき、光ピックアップ装置の軽量化及びコンパクト化を達成できる。つまり、本発明の光ピックアップ装置、光情報記録媒体記録／再生装置は、使用波長（光源が出射する光束の波長）５００ｎｍ以下である場合や、対物レンズの光情報記録媒体側の開口数が０．７以上（より好ましくは０．７５以上）の場合や、厚さが０．２ｍｍ以下の保護層を有する光情報記録媒体に対して用いられる場合に、特に好適である。
【００３６】
また、上述の対物レンズは、プラスチック材料を用いることにより、光ピックアップの軽量化が達成でき、安価に大量生産することが可能である。
【００３７】
本発明に係る光ピックアップ装置によって得られる対物レンズは、光情報記録媒体の記録再生用対物レンズであって、使用波長が５００ｎｍ以下で、保護層の厚みが０．２ｍｍ以下の光情報記録媒体を使用し、少なくとも１面が非球面であり、開口数が０．７以上、好ましくは０．７５以上である。なお、対物レンズは、片面のみを非球面としてもよいが、両面とも非球面であることが好ましい。また、複数枚ではなく、１枚のレンズで単玉の対物レンズを構成する。
【００３８】
上述の対物レンズは次の条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）は、良好な像高特性を得るための条件である。その作用に関しては、条件式（１）と同様である。
【００３９】
１．１≦ｄ１／ｆ≦３                  （６）
但し、ｄ１：軸上レンズ厚
ｆ：焦点距離
また、上述の対物レンズは次の条件式（７）を満足することが好ましい。条件式（７）は、軸上色収差を小さくするための条件である。その作用に関しては、条件式（２）と同様である。
【００４０】
ｆ／νｄ≦０．０６０                    （７）
但し、νｄ：アッベ数
また、上述の対物レンズは次の条件式（８）を満足することが好ましい。条件式（８）は、屈折率の条件である。その作用に関しては、条件式（３）と同様である。
【００４１】
１．４０≦ｎ                            （８）
但し、ｎ：使用波長での屈折率
また、上述の対物レンズは次の条件式（９）を満足することが好ましい。条件式（９）は、屈折率の条件である。その作用に関しては、条件式（４）と同様である。
【００４２】
１．４０≦ｎ＜１．８５                  （９）
また、上述の対物レンズは次の条件式（１０）を満足することが好ましい。条件式（１０）は、主にコマ収差の補正に関する。その作用に関しては、条件式（５）と同様である。
【００４３】
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．７０    （１０）
但し、ｒ１：光源側の近軸曲率半径
本発明に係る光ピックアップ装置によって得られる対物レンズは、光情報記録媒体の記録再生用対物レンズであって、少なくとも１面が非球面であり、開口数が０．７５以上であり、プラスチック材料からなる。なお、対物レンズは、片面のみを非球面としてもよいが、両面とも非球面であることが好ましい。また、複数枚ではなく、１枚のレンズで単玉の対物レンズを構成する。
【００４４】
上述の対物レンズは次の条件式（１１）を満足することが好ましい。条件式（１１）は、良好な像高特性を得るための条件である。その作用に関しては、条件式（１）と同様である。
【００４５】
１．１≦ｄ１／ｆ≦３                  （１１）
但し、ｄ１：軸上レンズ厚
ｆ：焦点距離
また、上述の対物レンズは次の条件式（１２）を満足することが好ましい。条件式（１２）は、軸上色収差を小さくするための条件である。その作用に関しては、条件式（２）と同様である。
【００４６】
ｆ／νｄ≦０．０６０                    （１２）
但し、νｄ：アッベ数
また、上述の対物レンズは次の条件式（１３）を満足することが好ましい。条件式（１３）は、屈折率の条件である。その作用に関しては、条件式（３）と同様である。
【００４７】
１．４０≦ｎ                            （１３）
但し、ｎ：使用波長での屈折率
また、上述の対物レンズは次の条件式（１４）を満足することが好ましい。条件式（１４）は、屈折率の条件である。その作用に関しては、条件式（４）と同様である。
【００４８】
１．４０≦ｎ＜１．８５                  （１４）
また、上述の対物レンズは次の条件式（１５）を満足することが好ましい。条件式（１５）は、主にコマ収差の補正に関する。その作用に関しては、条件式（５）と同様である。
【００４９】
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．７０    （１５）
但し、ｒ１：光源側の近軸曲率半径
本発明に係る光ピックアップ装置によって得られる対物レンズは、光情報記録媒体の記録再生用対物レンズであって、少なくとも１面が非球面であり、開口数が０．７以上、好ましくは０．７５以上であり、次式（１６）を満足することが好ましい。なお、対物レンズは、片面のみを非球面としてもよいが、両面とも非球面であることが好ましい。また、複数枚ではなく、１枚のレンズで単玉の対物レンズを構成する。
【００５０】
ｎ≧１．８５                            （１６）
但し、ｎ：使用波長での屈折率
上記条件式（１６）は、屈折率の条件である。高屈折率の材料を用いることにより、第１面の曲率を大きくすることが出来、その結果、見込み角を小さくすることが出来るので、成形によりレンズを作製する場合の金型加工が容易になるというメリットがある。更に、軸上の光学性能を重視すればよい光ピックアップの場合には、高屈折率の材料を用いることで、高次の球面収差の補正が容易になる。
【００５１】
上述の対物レンズは次の条件式（１７）を満足することが好ましい。条件式（１７）は、良好な像高特性を得るための条件である。その作用に関しては、条件式（１）と同様である。
【００５２】
１．１≦ｄ１／ｆ≦３                  （１７）
但し、ｄ１：軸上レンズ厚
ｆ：焦点距離
また、上述の対物レンズは次の条件式（１８）を満足することが好ましい。条件式（１８）は、主にコマ収差の補正に関する。その作用に関しては、条件式（５）と同様である。
【００５３】
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．７０    （１８）
但し、ｒ１：光源側の近軸曲率半径
本発明に係る光ピックアップ装置によって得られる両面非球面単玉対物レンズは、光情報記録媒体の記録再生用対物レンズであって、少なくとも１面が非球面であり、開口数が０．７以上、好ましくは０．７５以上であり、次式（１９）を満足することが好ましい。なお、対物レンズは、片面のみを非球面としてもよいが、両面とも非球面であることが好ましい。また、複数枚ではなく、１枚のレンズで単玉の対物レンズを構成する。
【００５４】
１．４０≦ｎ＜１．８５                  （１９）
但し、ｎ：使用波長での屈折率
上記条件式（１９）は、屈折率の条件である。その作用に関しては、条件式（４）と同様である。
【００５５】
また、本発明の光ピックアップ装置には、集光光学系に回折部を設けることが好ましい。集光光学系の対物レンズに回折部を設けることが好ましいが、回折部のみを有する光学素子を新たに集光光学系に組み込んでもよいし、カップリングレンズなどの、集光光学系を構成する他の光学素子に回折部を設けてもよい。
【００５６】
一般に屈折系の単玉対物レンズを球面または非球面だけで基準波長に対して球面収差を補正した場合、基準波長より短波長ではアンダー、長波長ではオーバーな軸上色収差を生じる。ところが、回折面を有する対物レンズでは、基準波長に対して球面収差を補正した場合、屈折系の対物レンズとは逆の極性、即ち、短波長でオーバー、長波長でアンダーな軸上色収差を発生させることができる。従って、上述の対物レンズによれば、非球面レンズとしての非球面係数と、回折レンズとしての位相関数の係数を適当に選んで、屈折パワーと回折パワーと組み合わせることにより、球面収差に対して色収差の補正を行い、例えば、モードホップのような瞬間的な波長変動に対しても性能良好な対物レンズとすることができる。
【００５７】
また、上述の対物レンズは、開口数が０．７以上、好ましくは０．７５以上であり、また、使用波長が５００ｎｍ以下で、保護層の厚みが０．２ｍｍ以下の光情報記録媒体を使用することにより、５００ｎｍ以下の小さい波長のレーザ光源を使用し、対物レンズの開口数を０．７以上と大きくし、集光する光のスポット径を小さくすることが出来るから、本発明によるレンズを用いて光ピックアップ装置を構成することで、記録情報信号の高密度化が可能となる。更に、記録媒体の保護層を０．２ｍｍ以下と薄くすることで、ワーキングディスタンスの小さい対物レンズが提供でき、光ピックアップ装置の軽量化及びコンパクト化を達成できる。
【００５８】
また、上述の各対物レンズにおいて、外周にフランジ部を有することが好ましく、また、外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部を有することが更に好ましい。外周部にフランジ部を有することにより、対物レンズを光ピックアップ装置に容易に取り付けることができ、このフランジ部に光軸に対しほぼ垂直な方向に延びた面を設けることで更に精度の高い取付が可能となる。
【００５９】
また、本発明による各光ピックアップ装置は、光源と、この光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズとを有し、その光情報記録媒体からの光を検出することにより、前記光情報記録媒体に対する情報の記録および／または再生を行う光ピックアップ装置であって、上記対物レンズとして上述の両面非球面単玉対物レンズをそれぞれ備える。この場合、光情報記録媒体からの反射光を検出するが、透過光であってもよい。
【００６０】
更に、本発明による各光ピックアップ装置は、光源と、この光源から出射された発散光の発散角を変えるカップリングレンズと、このカップリングレンズを介した光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズとを有し、その光情報記録媒体からの光を検出することにより、前記光情報記録媒体に対する情報の記録および／または再生を行う光ピックアップ装置であって、前記カップリングレンズは前記対物レンズの色収差を補正する機能を有し、上記対物レンズとして上述の両面非球面単玉対物レンズをそれぞれ備える。この場合、光情報記録媒体からの反射光を検出するが、透過光であってもよい。
【００６１】
対物レンズを非球面単玉対物レンズとすると、高密度記録再生装置に適した対物レンズを得ることができる一方、屈折系の単玉対物レンズであるため、短波長側でアンダーな軸上色収差を生じるのであるが、上述の光ピックアップ装置によれば、カップリングレンズによってこれを補正することができる。即ち、カップリングレンズ軸上色収差を短波長側でオーバーとすれば、対物レンズの軸上色収差を軽減することができる。これによって上記対物レンズと併せて、簡易な構成で軸上色収差が補正された光学系を有する光ピックアップ装置を得ることができる。
【００６２】
この場合、前記カップリングレンズは前記光源からの光束をほぼ平行光束にコリメートするコリメートレンズであってもよい。この構成によれば、ピックアップ光学系の組み立て調整が簡易となる。
【００６３】
また、前記対物レンズと前記カップリングレンズとの合成系の色収差が次式（２０）を満たすようにできる。
【００６４】
δｆｂ・ＮＡ２≦０．２５μｍ  （δｆｂ＞０）                  （２０）
但し、δｆｂ：波長が基準波長から＋１ｎｍ変化した時の、合成系の焦点位置の変化（μｍ）
ＮＡ：対物レンズのデイスク側の開口数
また、次式（２０）’を満たすことが更に好ましい。
【００６５】
０．０２μｍ≦δｆｂ・ＮＡ２≦０．１５μｍ  （δｆｂ＞０）    （２０）’
上記各構成はカップリングレンズによる色収差の補正に関するものである。発振波長４００ｎｍ程度の短波長レーザ半導体を扱う場合、微小な波長のずれにより対物レンズで生じる軸上色収差は許容できない重要な問題となるが、その原因として以下のことが挙げられる。一般のレンズ材料は短波長を取り扱う場合、微小な波長変動に対して屈折率変化が大きい。その結果、焦点のデフォーカス量が大きくなる。ところが、対物レンズの焦点深度は、ｋλ／ＮＡ２（ｋは比例定数）で表されることから分かるように、使用波長（λ）が短いほど焦点深度が小さくなり、わずかなデフォーカス量も許されない。ＩＳＯＭ／ＯＤＳ’９９  Ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ  Ｐｏｓｔｅｒ  ＰａｐｅｒｓのセッションＷＤ２６では、ＧａＮ青色半導体レーザについて、スペクトル幅が０．７ｎｍ（ＦＷＭＨ）の高周波重畳が示されている。ピックアップ光学系の波面収差は、この高周波重畳に対して０．０２λｒｍｓ程度に抑えることが望ましい。このために必要な軸上色収差の補正の程度を色の球面収差が補正されていると仮定して概略的に求めてみた。すると、基準波長４００ｎｍの場合、ディスク側の開口数をＮＡとすると、スペクトル幅が、０．７ｎｍ（ＦＷＭＨ）の高周波重畳に対して、波面収差を０．０２λｒｍｓに抑えるには、合成系の軸上色収差を波長変動１ｎｍに対し、約０．１５μｍ／ＮＡ２以内に抑えることが必要であった。一方、合成系の軸上色収差は完全に補正する必要はなく、波面収差が許容できる範囲で残存していてもよい。本願のように対物レンズが屈折系の単玉レンズの場合、対物レンズでは長波長に対し軸上色収差はプラスなので、合成系でも長波長に対しプラスの値で残存させることにより、カップリングレンズを簡易に構成することができる。例えば、カップリングレンズを１群２枚の接合レンズで構成する場合、合成系を完全に色補正する場合よりもカップリングレンズの各レンズ要素のパワーが弱くなって、作り易く収差の良いカップリングレンズができる。またカップリングレンズを回折レンズとして色補正する場合でも、回折面のパワーが弱くてすむため、回折輪帯の間隔が大きくなって、回折効率の高い回折レンズを製造しやすくなる。このために上記条件式の下限を設けた。
【００６６】
また、合成系の倍率ｍに関し次式を満たすことが好ましい。
【００６７】
０．１≦｜ｍ｜≦０．５  （ｍ＜０）
但し、ｍ：対物レンズとカップリングレンズとの合成系の倍率
上記条件式の下限以上であると、合成系がコンパクトとなり、上限以下であると、カップリングレンズの収差が良くなる。
【００６８】
また、前記カップリングレンズは１枚であっても、複数枚から構成されていてもよいが、１群２枚構成であることが好ましい。カップリングレンズが１群２枚構成であることにより、カップリングレンズが製造しやすく簡易な構成となる。また、１群２枚構成のカップリングレンズを用いる場合、軸上性能を保持したまま短波長側でオーバー、長波長側でアンダーな軸上色収差を大きく発生させることができる。その結果、合成系で軸上性能を保持しつつ、対物レンズで発生する短波長側でアンダー、長波長側でオーバーな軸上色収差をより良好に補正することが可能となり、モードホップのような瞬間的な波長変動に対して有利である。また、このように軸上色収差を短波長側でオーバー、長波長側でアンダーとすると、カップリングレンズの発散作用を持つ接合面の曲率が大きくなりがちである。そのため、基準波長の球面収差を抑えると、短波長側でオーバー、長波長側でアンダーな球面収差が大きく発生する。その結果、対物レンズで発生する短波長・長波長側の球面収差をキャンセルするため、波長変動した際の合成系の球面収差を小さく抑えることが可能となる。
【００６９】
なお、カップリングレンズは、非球面を有することが好ましい。片面のみを非球面としてもよいし、両面非球面としてもよい。また、前記カップリングレンズは非球面を有する１群２枚構成であることにより、非球面の収差補正作用によりカップリングレンズの開口数を大きくでき、全長が短いコンパクトな合成系を得ることができる。
【００７０】
また、前記カップリングレンズは回折面を有することにより、特にプラスチック非球面レンズに回折面を付加することで、単玉という簡易な構成で性能の良いカップリングレンズが得られる。この場合、前記カップリングレンズは、単玉レンズであって、一方の面のみに回折面を有することが好ましい。単玉カップリングレンズの両面に回折面を設けると、カップリングレンズの面偏芯時の波面収差が劣化しやすいが、片面のみに回折レンズを設けることで、この劣化を防ぐことができる。
【００７１】
また、前記カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することが好ましい。光ピックアップ装置の集光光学系で生じた球面収差の補正に関し、光学系の球面収差がオーバー或いはアンダー側に変動した場合、カップリングレンズを光軸方向に適切な量だけ変移させることで、対物レンズに入射する光束の発散角を変える。これにより、光学系で生じた球面収差の変動をキャンセルすることが出来る。
【００７２】
また、前記カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、前記光源の発振波長の微少な変動に起因して光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することが好ましい。光源の半導体レーザの発振波長が変動した場合に光ピックアップ装置の集光光学系で生じた球面収差の補正に関し、発振波長が基準波長からシフトした場合、光学系ではオーバー或いはアンダーな球面収差が発生する。カップリングレンズを光軸方向に適切な量だけ変移させることで、対物レンズに入射する光束の発散角を変える。これにより、光学系で生じた球面収差の変動をキャンセルすることが出来る。
【００７３】
また、前記カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、温湿度変化に起因して光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正する。温度或いは湿度が変化した場合に光ピックアップ装置の集光光学系で生じた球面収差の補正に関し、温湿度変化に起因して光学系でオーバー或いはアンダーな球面収差が発生した場合、カップリングレンズを光軸方向に適切な量だけ変移させることで、対物レンズに入射する光束の発散角を変える。これにより、光学系で生じた球面収差の変動をキャンセルすることが出来る。
【００７４】
また、前記カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、前記光情報記録媒体の保護層の厚みの微少な変動に起因して光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することが好ましい。光情報記録媒体の保護層の厚み誤差に起因して光学系で発生する球面収差の補正に関し、保護層が厚くなる方向に誤差を持つ場合、光学系ではオーバーな球面収差が薄くなる方向に誤差を持つ場合、アンダーな球面収差が発生する。このとき、カップリングレンズを光軸方向に適切な量だけ変移させることで、対物レンズに入射する光束の発散角を変える。これにより、光学系で生じた球面収差の変動をキャンセルすることが出来る。
【００７５】
また、前記カップリングレンズは、光軸方向に沿って変移することで、前記光源の発振波長の微少な変動、或いは温湿度変化、或いは前記光情報記録媒体の保護層の厚みの微少な変動のうち少なくとも２つ以上の組み合わせに起因して光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することが好ましい。レーザの発振波長の微少な変動、或いは温湿度変化、或いは光情報記録媒体の保護層の厚みの微少な変動のうち少なくとも２つ以上の組み合わせに起因して，光学系で発生した球面収差の補正に関し、この場合もカップリングレンズを光軸方向に適切な量だけ変移させることで、対物レンズに入射する光束の発散角を変える。これにより、光学系で生じた球面収差の変動をキャンセルすることが出来る。
【００７６】
また、前記光学系の球面収差がオーバー側に変動するときは、前記カップリングレンズは前記対物レンズとの間隔を増加させるように光軸方向に沿って変移し、前記光学系の球面収差がアンダー側に変動するときは、前記カップリングレンズは前記対物レンズとの間隔を減少させるように光軸方向に沿って変移することで光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することが好ましい。対物レンズとの間隔を増加させるようにカップリングレンズを光軸方向に沿って変移させれば、対物レンズには変移させる前に比べて発散光が入射するので、対物レンズではアンダーな球面収差を発生させることが出来る。従って、上で述べた原因に起因して光学系でオーバーな球面収差が発生した場合、適切な量だけカップリングレンズを変移させ対物レンズとの間隔を増加させれば、発生したオーバーな球面収差をちょうどキャンセルすることが出来る。逆に、対物レンズとの間隔を減少させるようにカップリングレンズを光軸方向に沿って変移させれば、対物レンズには変移させる前に比べて収束光が入射するので、対物レンズではオーバーな球面収差を発生させることが出来る。従って、上で述べた原因に起因して光学系でアンダーな球面収差が発生した場合、適切な量だけカップリングレンズを変移させ対物レンズとの間隔を減少させれば、発生したアンダーな球面収差をちょうどキャンセルすることが出来る。
【００７７】
また、前記カップリングレンズを光軸方向に沿って変移させる変移装置を含むことが好ましい。実際の光ピックアップ装置では、再生信号のＲＦ振幅などをモニターしながら、光学系で発生した球面収差が最適に補正されるようにカップリングレンズを変移させる。このカップリングレンズの変移装置としては、ボイスコイル型アクチュエーターやピエゾアクチュエーターなどを用いることが出来る。
【００７８】
なお、対物レンズ及びカップリングレンズをプラスチック材料から形成する場合、飽和吸水率が０．０１％以下であり、光源波長が３５０〜５００ｎｍの領域で光透過率が８５％以上である材料を用いるのが好ましい。
【００７９】
また、上述の各光ピックアップ装置は、対物レンズを介してレーザ光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光し、その光情報記録媒体からの光を検出器で検出することにより、光情報記録媒体に対する情報の記録および／または再生を行うことができる。
【００８０】
上記光情報記録媒体には、例えば、ＣＤ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ，ＣＤ−ＲＯＭ等の各種ＣＤ、ＤＶＤ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ等の各種ＤＶＤ、或いはＭＤ等のディスク状の光情報記録媒体が挙げられるが、更に記録密度を高めた新規の高密度光情報記録媒体をも含む。
【発明の効果】
【００８１】
本発明によれば、光ピックアップ装置によって得られる対物レンズにおいて、開口数が大きく、像高特性の良い非球面単玉対物レンズを提供できる。特に、開口数が０．７５以上と大きく、また光源の波長が４００ｎｍ程度と短い波長のレーザを使用する高密度記録再生装置に用いるのに好適な対物レンズを提供できる。また、偏心感度も良好にでき、球面収差、コマ収差も良好に補正可能である。
【００８２】
また、光情報記録媒体の保護層の厚さが０．１ｍｍ程度と薄く、ワーキングディスタンスが小さくても良いような記録再生装置に対して好適な対物レンズを提供できる。
【００８３】
また、上述の対物レンズを使用する光ピックアップ装置を提供できる。
【００８４】
また、高密度な光学式記録再生装置において、簡単な構成で軸上色収差が補正された光
学系を有する光ピックアップ装置を提供できる。特に、光情報記録媒体側の開口数が０．７以上と大きく、使用する光源の最短波長が５００ｎｍ以下と小さい光ピックアップ装
置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施例１の対物レンズの断面図と収差図である。
【図２】実施例２の対物レンズの断面図と収差図である。
【図３】実施例３の対物レンズの断面図と収差図である。
【図４】実施例４の対物レンズの断面図と収差図である。
【図５】実施例５の対物レンズの断面図と収差図である。
【図６】実施例６の対物レンズの断面図と収差図である。
【図７】実施例７の対物レンズの断面図と収差図である。
【図８】本発明の対物レンズを使用する光ピックアップ装置の実施の形態を示す図である。
【図９】実施例８の対物レンズの断面図である。
【図１０】実施例８の対物レンズの収差図である。
【図１１】実施例９の対物レンズの断面図である。
【図１２】実施例９の対物レンズの収差図である。
【図１３】実施例１０の対物レンズの断面図である。
【図１４】実施例１０の対物レンズの収差図である。
【図１５】実施例１１の対物レンズの断面図である。
【図１６】実施例１１の対物レンズの収差図である。
【図１７】実施例１２の対物レンズの断面図である。
【図１８】実施例１２の対物レンズの収差図である。
【図１９】実施例１３の対物レンズの断面図である。
【図２０】実施例１３の対物レンズの収差図である。
【図２１】実施例１４の対物レンズの断面図である。
【図２２】実施例１４の対物レンズの収差図である。
【図２３】実施例１５の対物レンズの断面図である。
【図２４】実施例１５の対物レンズの収差図である。
【図２５】実施例１６のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図２６】実施例１６のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図２７】実施例１７のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図２８】実施例１７のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図２９】実施例１８のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図３０】実施例１８のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図３１】実施例１９のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図３２】実施例１９のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図３３】実施例２０のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図３４】実施例２０のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図３５】実施例２１のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図３６】実施例２１のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図３７】実施例２２のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図３８】実施例２２のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図３９】実施例２３のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図４０】実施例２３のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図４１】実施例２４のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図４２】実施例２４のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図４３】実施例２５のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図４４】実施例２５のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図４５】実施例２６のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図４６】実施例２６のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図４７】実施例２７のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図４８】実施例２７のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図４９】実施例２８の対物レンズの断面図である。
【図５０】実施例２８の対物レンズの球面収差図である。
【図５１】実施例２９のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図５２】実施例２９のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図５３】実施例３０のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図５４】実施例３０のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図５５】実施例３１のカップリングレンズと対物レンズの断面図である。
【図５６】実施例３１のカップリングレンズと対物レンズの球面収差図である。
【図５７】本発明の対物レンズを使用する光ピックアップ装置の別の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
以下、本発明による実施の形態について図面を用いて説明する。図８は本発明の実施の形態を示す光ピックアップ装置の概略的な構成図である。
【００８７】
図８の光ピックアップ装置は、対物レンズとして上述の両面非球面単玉対物レンズを使用したものであり、光源である半導体レーザ３と、光源３から射出される発散光の発散角を変換するカップリングレンズ２と、カップリングレンズ２からの光束を光情報記録媒体の情報記録面５に集光する対物レンズ１と、光情報記録媒体の情報記録面５からの反射光を受光する光検出器４とを備えている。
【００８８】
図８の光ピックアップ装置は、更に、情報記録面５からの反射光を光検出器４に向けて分離するビームスプリッタ６と、力ップリングレンズ２と対物レンズ１との間に配置された１／４波長板７と、対物レンズ８に前置された絞り８と、シリンドリカルレンズ９と、フォーカス・トラッキング用の２軸アクチュエータ１０とを備える。つまり、本実施形態において、集光光学系は、ビームスプリッタと、カップリングレンズと、１／４波長坂と、対物レンズと、絞りとを有するものである。なお、本実施形態においては、ビームスプリッタは、集光光学系に含まれないものと見なしてもよい。
【００８９】
また、対物レンズ１は、その外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部１ａを有する。このフランジ部１ａにより、対物レンズ１を光ピックアップ装置に精度よく取付ることができる。
【００９０】
そして、カップリングレンズ２は、入射された発散光束を光軸に対して、ほぼ平行光束にするコリメートレンズであっても良い。この場合は、コリメートレンズ２からの出射光束がほぼ平行光となるように、光源３もしくはコリメートレンズ２を、コリメートレンズの光軸方向に移動調整可能にすることが望ましい。
【００９１】
以上のように、本発明の光ピックアップ装置は、光源からの発散光束をほぼ平行光に変換するためのコリメートレンズと、該平行光を情報記録面に集光するための対物レンズとで構成しても良く、また、光源からの発散光束の角度を変えて発散光束又は収束光束に変換するための変換レンズであるカップリングレンズと、該カップリングレンズからの光束を情報記録面に集光するための対物レンズとで構成しても良い。また、光源からの発散光束を情報記録面に集光するための対物レンズ（有限共役型対物レンズ）のみで構成しても良い。
【００９２】
そして、このような光ピックアップ装置に上述の非球面単玉対物レンズを使用することにより、光ディスク用の高密度記録再生が可能な光ピックアップ装置を得ることが出来る。
【００９３】
図５７は、図８の光ピックアップ装置に、カップリングレンズ２を光軸方向に沿って変移させるための１軸アクチュエータ１１を備えさせた光ピックアップ装置を示す図である。この変移装置としての１軸アクチュエータ１１によって、カップリングレンズを光軸方向に適切な量だけ変移させて対物レンズ１に入射する光束の発散角を変えることにより、光学系で生じた球面収差の変動をキャンセルすることが出来る。また、光源の半導体レーザ３の発振波長が変動した場合、温度或いは湿度が変化した場合、光情報記録媒体の保護層の厚み誤差に起因して光学系で球面収差が発生する場合等に、１軸アクチュエータ１１でカップリングレンズ２を光軸方向に適切な量だけ変移させて対物レンズ１に入射する光束の発散角を変えることにより、光学系で生じた球面収差の変動をキャンセルすることが出来る。
【実施例】
【００９４】
次に、対物レンズ及び光ピックアップ装置の実施例１〜１５、２８及びカップリングレンズとカップリングレンズ及び光ピックアップ装置の実施例１６〜２７、２９〜３２について説明する。なお、光ピックアップ装置の概略的な構成の例は、実施の形態で説明した図８、図５７に示す通りであり、以下の各実施例に記述した構成や条件を満たすように、半導体レーザの基準波長の選択（光源の設定）、カップリングレンズの使用や削除あるいはカップリングレンズとしてコリメートレンズの使用といった設定、絞り８の開口の設定、また各部品の配置位置の設定等を行い、それに各実施例の対物レンズやカップリングレンズを搭載することにより光ピックアップ装置を得たものである。
【００９５】
まず、対物レンズの実施例を説明する。以下の表１に実施例１〜１５、２８のデータの一覧を示す。実施例１〜１５、２８のうち実施例６、９、及び１５は、本発明に特に適合する実施例である。
【００９６】
【表１】
0005126407.tif 000002
【００９７】
実施例１〜４及び６，７の対物レンズは、基準波長４００ｎｍ用としての無限対物レンズであり、実施例８〜１５の対物レンズは、基準波長４０５ｎｍ用としての無限対物レンズである。実施例６，９ではそれぞれ、対物レンズと光情報記録媒体の像面との間に、０．１ｍｍ厚の光情報記録媒体の保護層を想定するとともに、０．１ｍｍ以上のワーキングディスタンスとを設け、対物レンズにはプラスチック材料を使用している。実施例５の対物レンズは、基準波長６６０ｎｍ用としての有限対物レンズである。また、実施例１５は、回折部を有する実施例である。なお、表１の、「波面収差」の「軸外」と記載されている部分の項が、像高特性を示している。表１から、実施例１〜１５において、像高特性が良好であることがわかる。なお、レンズの材料は、実施例６，９，１５がプラスチックであり、それら以外の実施例がガラスである。また、実施例５は透明基板なしで、それ以外の実施例の透明基板は０．１ｍｍである。
【００９８】
また、本実施例における非球面については、光軸方向をｘ軸、光軸に垂直な方向の高さをｈ、面の曲率半径をｒとするとき次式（数１）で表す。但し、Ｋを円錐係数、Ａ２ｉを非球面係数とする。
【００９９】
【数１】
0005126407.tif 000003
【０１００】
〈実施例１〉
レンズデータを表２、非球面係数を表３に示す。実施例１のレンズを図１に示すが、図１（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）は収差図である。
【０１０１】
λ（波長）＝４００ｎｍ
ｆ  ＝１．７６５ｍｍ
ＮＡ＝０．８５
倍率＝０
【０１０２】
【表２】
0005126407.tif 000004
【０１０３】
【表３】
0005126407.tif 000005
【０１０４】
〈実施例２〉
レンズデータを表４、非球面係数を表５に示す。実施例２のレンズを図２に示すが、図２（ａ）は断面図であり、図２（ｂ）は収差図である。
【０１０５】
λ（波長）＝４００ｎｍ
ｆ  ＝１．７６５ｍｍ
ＮＡ＝０．７５
倍率＝０
【０１０６】
【表４】
0005126407.tif 000006
【０１０７】
【表５】
0005126407.tif 000007
【０１０８】
〈実施例３〉
レンズデータを表６、非球面係数を表７に示す。実施例３のレンズを図３に示すが、図３（ａ）は断面図であり、図３（ｂ）は収差図である。
【０１０９】
λ（波長）＝４００ｎｍ
ｆ  ＝１．７６５ｍｍ
ＮＡ＝０．８５
倍率＝０
【０１１０】
【表６】
0005126407.tif 000008
【０１１１】
【表７】
0005126407.tif 000009
【０１１２】
〈実施例４〉
レンズデータを表８、非球面係数を表９に示す。実施例４のレンズを図４に示すが、図４（ａ）は断面図であり、図４（ｂ）は収差図である。
【０１１３】
λ（波長）＝４００ｎｍ
ｆ  ＝１．７６５ｍｍ
ＮＡ＝０．７５
倍率＝０
【０１１４】
【表８】
0005126407.tif 000010
【０１１５】
【表９】
0005126407.tif 000011
【０１１６】
〈実施例５〉
レンズデータを表１０、非球面係数を表１１に示す。実施例５のレンズを図５に示すが、図５（ａ）は断面図であり、図５（ｂ）は収差図である。
【０１１７】
λ（波長）＝６６０ｎｍ
ｆ  ＝０．１３１ｍｍ
ＮＡ＝０．８３
倍率＝−０．１４５６
【０１１８】
【表１０】
0005126407.tif 000012
【０１１９】
【表１１】
0005126407.tif 000013
【０１２０】
〈実施例６〉
レンズデータを表１２、非球面係数を表１３に示す。実施例６のレンズを図６に示すが、図６（ａ）は断面図であり、図６（ｂ）は収差図である。
【０１２１】
λ（波長）＝４００ｎｍ
ｆ  ＝２．６４７ｍｍ
ＮＡ＝０．８５
倍率＝０
【０１２２】
【表１２】
0005126407.tif 000014
【０１２３】
【表１３】
0005126407.tif 000015
【０１２４】
〈実施例７〉
レンズデータを表１４、非球面係数を表１５に示す。実施例７のレンズを図７に示すが、図７（ａ）は断面図であり、図７（ｂ）は収差図である。
【０１２５】
λ（波長）＝４００ｎｍ
ｆ  ＝１．７６５ｍｍ
ＮＡ＝０．８５
倍率＝０
【０１２６】
【表１４】
0005126407.tif 000016
【０１２７】
【表１５】
0005126407.tif 000017
【０１２８】
〈実施例８〉
レンズデータ及び非球面係数を表１６に示す。実施例８の対物レンズの断面図を図９に示し、収差図を図１０に示す。また、第１面で１μｍ偏芯時の波面収差は０．０２１λであり、像高特性は０．０１１λ（内、コマ収差成分０．００７λ）であった。
【０１２９】
【表１６】
0005126407.tif 000018
【０１３０】
〈実施例９〉
レンズデータ及び非球面係数を表１７に示す。実施例９の対物レンズの断面図を図１１に示し、収差図を図１２に示す。
【０１３１】
【表１７】
0005126407.tif 000019
【０１３２】
〈実施例１０〉
レンズデータ及び非球面係数を表１８に示す。実施例１０の対物レンズの断面図を図１３に示し、収差図を図１４に示す。
【０１３３】
【表１８】
0005126407.tif 000020
【０１３４】
〈実施例１１〉
レンズデータ及び非球面係数を表１９に示す。実施例１１の対物レンズの断面図を図１５に示し、収差図を図１６に示す。
【０１３５】
【表１９】
0005126407.tif 000021
【０１３６】
〈実施例１２〉
レンズデータ及び非球面係数を表２０に示す。実施例１２の対物レンズの断面図を図１７に示し、収差図を図１８に示す。
【０１３７】
【表２０】
0005126407.tif 000022
【０１３８】
〈実施例１３〉
レンズデータ及び非球面係数を表２１に示す。実施例１３の対物レンズの断面図を図１９に示し、収差図を図２０に示す。
【０１３９】
【表２１】
0005126407.tif 000023
【０１４０】
〈実施例１４〉
レンズデータ及び非球面係数を表２２に示す。実施例１４の対物レンズの断面図を図２１に示し、収差図を図２２に示す。
【０１４１】
【表２２】
0005126407.tif 000024
【０１４２】
〈実施例１５〉
レンズデータ及び非球面係数を表２３に示す。実施例１５の対物レンズの断面図を図２３に示し、収差図を図２４に示す。
【０１４３】
【表２３】
0005126407.tif 000025
【０１４４】
なお、回折面は、光路差関数Φｂとして次式（数２）により表すことができる（後述する実施例２６においても同様である）。ここで、ｈは光軸に垂直な方向の高さであり、ｂは光路差関数の係数である。
【０１４５】
【数２】
0005126407.tif 000026
【０１４６】
以上のように、実施例１〜１５及び後述の実施例２８によれば、光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて開口数が大きく、像高特性の良い非球面単玉対物レンズを得ることが出来た。例えば、実施例１に見るように、波長４００ｎｍで開口数０．８５であって、画角１°の像高に対し波面収差のｒｍｓが０．０７λ（λは波長）以下の単玉対物レンズを得ることが出来た。即ち、開口数が０．６５以上と大きく、像高特性の良い、高密度記録再生装置に用いるのに好適な、光ピックアップ装置用の両面非球面単玉対物レンズを得ることが出来た。また、実施例１〜１５、２８において、偏心感度も良好にでき、球面収差、コマ収差も良好に補正可能である。また、実施例８及び２８のように、像高特性及び第１面１μｍ偏芯時の波面収差は０．０３５λ以下であり、対物レンズは像高特性及び偏芯感度が良好に補正されている。
【０１４７】
次に、カップリングレンズの実施例を説明する。以下の表２４に実施例１６〜２７のデータの一覧を示す。実施例１６〜２７のうち実施例１８、１９、２３〜２６、及び２９〜３２は、本発明に特に適合する実施例である。
【０１４８】
【表２４】
0005126407.tif 000027
【０１４９】
〈実施例１６〉
レンズデータ及び非球面係数を表２５に示す。実施例１６の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図２５に示し、球面収差図を図２６に示す。
【０１５０】
【表２５】
0005126407.tif 000028
【０１５１】
〈実施例１７〉
レンズデータ及び非球面係数を表２６に示す。実施例１７の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図２７に示し、球面収差図を図２８に示す。
【０１５２】
【表２６】
0005126407.tif 000029
【０１５３】
〈実施例１８〉
レンズデータ及び非球面係数を表２７に示す。実施例１８の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図２９に示し、球面収差図を図３０に示す。
【０１５４】
【表２７】
0005126407.tif 000030
【０１５５】
〈実施例１９〉
レンズデータ及び非球面係数を表２８に示す。実施例１９の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図３１に示し、球面収差図を図３２に示す。
【０１５６】
【表２８】
0005126407.tif 000031
【０１５７】
〈実施例２０〉
レンズデータ及び非球面係数を表２９に示す。実施例２０の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図３３に示し、球面収差図を図３４に示す。
【０１５８】
【表２９】
0005126407.tif 000032
【０１５９】
〈実施例２１〉
レンズデータ及び非球面係数を表３０に示す。実施例１６の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図３５に示し、球面収差図を図３６に示す。
【０１６０】
【表３０】
0005126407.tif 000033
【０１６１】
〈実施例２２〉
レンズデータ及び非球面係数を表３１に示す。実施例２２の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図３７に示し、球面収差図を図３８に示す。
【０１６２】
【表３１】
0005126407.tif 000034
【０１６３】
〈実施例２３〉
レンズデータ及び非球面係数を表３２に示す。実施例２３の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図３９に示し、球面収差図を図４０に示す。
【０１６４】
【表３２】
0005126407.tif 000035
【０１６５】
〈実施例２４〉
レンズデータ及び非球面係数を表３３に示す。実施例２４の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図４１に示し、球面収差図を図４２に示す。
【０１６６】
【表３３】
0005126407.tif 000036
【０１６７】
〈実施例２５〉
レンズデータ及び非球面係数を表３４に示す。実施例２５の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図４３に示し、球面収差図を図４４に示す。
【０１６８】
【表３４】
0005126407.tif 000037
【０１６９】
〈実施例２６〉
レンズデータ及び非球面係数を表３５に示す。実施例２６の１枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図４５に示し、球面収差図を図４６に示す。
【０１７０】
【表３５】
0005126407.tif 000038
【０１７１】
〈実施例２７〉
レンズデータ及び非球面係数を表３６に示す。実施例２７の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図４７に示し、球面収差図を図４８に示す。
【０１７２】
【表３６】
0005126407.tif 000039
【０１７３】
以上のように、上記対物レンズは屈折系の単玉対物レンズであるため、短波長側でアンダーな軸上色収差を生じるのであるが、実施例１６〜２７によれば、対物レンズとカップリングレンズとの合成系において、カップリングレンズによってこれを補正することができた。カップリングレンズの軸上色収差を短波長側でオーバーとして対物レンズの軸上色収差を軽減することができた。また、実施例１６〜２７において、像高特性も良好である。また、偏心感度も良好にでき、球面収差、コマ収差も良好に補正可能である。
【０１７４】
〈実施例２８〉
レンズデータ及び非球面係数を表３７に示す。実施例２８の対物レンズの断面図を図４９に示し、収差図を図５０に示す。また、第１面で１μｍ偏芯時の波面収差は０．０２６λであり、像高特性は０．００８λ（内、コマ収差成分０．００３λ）であった。
【０１７５】
【表３７】
0005126407.tif 000040
【０１７６】
〈実施例２９〉
レンズデータ及び非球面係数を表３８に示す。実施例２９の１枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図５１に示し、球面収差図を図５２に示す。
【０１７７】
【表３８】
0005126407.tif 000041
【０１７８】
本実施例２９では、対物レンズ及びカップリングレンズにプラスチック材料を用いることで、光学系の軽量化・フォーカシング機構或いはカップリングレンズ変移装置への負担の軽減を図っている。また、安価に大量生産することが出来る。更に、カップリングレンズを単玉の回折レンズとすることで、簡易な構成で良好に軸上色収差の補正された光学系
を実現している。表３９に様々な原因に起因して発生した球面収差を、カップリングレンズを変移させることで補正した結果を示す。この表３９からわかるように、本実施例の光学系では、レーザの波長変動、温度変化、透明基板厚誤差に起因して発生した球面収差を良好に補正することが可能である。
【０１７９】
【表３９】
0005126407.tif 000042
【０１８０】
〈実施例３０〉
レンズデータ及び非球面係数を表４０に示す。実施例３０の１枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図５３に示し、球面収差図を図５４に示す。
【０１８１】
【表４０】
0005126407.tif 000043
【０１８２】
本実施例３０では、対物レンズ及びカップリングレンズにプラスチック材料を用いることで、光学系の軽量化・フォーカシング機構或いはカップリングレンズ変移装置への負担の軽減を図っている。また、安価に大量生産することが出来る。光情報記録媒体に情報を記録する際、モードホップによる波面収差の劣化は許容できない問題となる。この光学系では、カップリングレンズを単玉の両面回折レンズとし、軸上色収差を補正過剰にすることで、基準波長の球面収差力ーブと短・長波長側の球面収差カーブを交差させている。その結果、波長シフトによる最適記録位置の変化が小さく抑えられ、モードホップ時の波面収差の劣化を防いでいる。表４１に様々な原因に起因して発生した球面収差を、カップリングレンズを変移させることで補正した結果を示す。この表４１からわかるように、本実施例の光学系では、レーザの波長変動、温度変化、透明基板厚誤差に起因して発生した球面収差を良好に補正することが可能である。
【０１８３】
【表４１】
0005126407.tif 000044
【０１８４】
〈実施例３１〉
レンズデータ及び非球面係数を表４２に示す。実施例３１の１群２枚構成のカップリングレンズと対物レンズの断面図を図５５に示し、球面収差図を図５６に示す。
【０１８５】
【表４２】
0005126407.tif 000045
【０１８６】
本実施例３１では、対物レンズにプラスチック材料を用いることで、光学系の軽量化・フォーカシング機構への負担の軽減を図っている。更に、カップリングレンズを１群２枚構成のダブレットレンズとすることで、良好に軸上色収差を補正している。また、光情報記録媒体側の面を非球面とすることで、非球面の収差補正効果によりカップリングレンズの開口数を大きく出来、全長が短いコンパクトな光学系を実現している。表４３に様々な原因に起因して発生した球面収差を、カップリングレンズを変移させることで補正した結果を示す。この表４３からわかるように、本実施例の光学系では、レーザの波長変動、温度変化、透明基板厚誤差に起因して発生した球面収差を良好に補正することが可能である。
【０１８７】
【表４３】
0005126407.tif 000046
【０１８８】
〈実施例３２〉
単玉のカップリングレンズの片面にのみ、回折面を設けた実施例である。レンズデータ及び非球面係数を表４４に示す。本実施例３２の種々のパラメータを表２４に示す。
【０１８９】
【表４４】
0005126407.tif 000047
【０１９０】
本実施例３２では、対物レンズ及びカップリングレンズにプラスチックを用いている。波長シフトによる最適記録位置の変化が小さく抑えられ、モードポップ時の波面収差の劣化を防止している。また、カップリングレンズの一方の面にのみ回折面を設けることで、カップリングレンズの面偏芯時の波面収差の劣化を防いでいる。さらに、カップリングレンズの光源側の面に回折面を設け、対物レンズの側の面に、光軸から離れるにしたがって屈折力の弱くなるような非球面を設けることで、カップリングレンズの偏芯及びトラッキングエラー時の波面収差の劣化を防いでいる。表４５に様々な原因に起因して発生した球面収差をカップリングレンズを変移させることで補正した結果を示す。表４５から、レーザ光の波長変動、温度変化、透明基板厚誤差に起因して発生した球面収差で良好に補正でき、また軸上色収差も良好に補正できることが分かる。
【０１９１】
【表４５】
0005126407.tif 000048
【０１９２】
本実施例３２では，対物レンズ及びカップリングレンズにプラスチック材料を用いることで、光学系の軽量化、フォーカシング機構或いはカップリングレンズ変移装置への負担の軽減を図っている。また、安価に大量生産することが出来る。光情報記録媒体に情報を記録する際、モードホップによる波面収差の劣化は許容できない問題となる。この光学系では、カップリングレンズを単玉の回折レンズとし、軸上色収差を補正過剰にすることで基準波長の球面収差カーブと短・長波長側の球面収差カーブを交差させている。その結果、波長シフトによる最適記録位置の変化が小さく抑えられ、モードホップ時の波面収差の劣化を防いでいる。また、カップリングレンズの一方の面のみに回折面を設けることでカップリングレンズの面偏芯時の波面収差の劣化を防いでいる。更に，カップリングレンズの光源側の面に回折レンズを設け、対物レンズ側の面に光軸から離れるに従って屈折力の弱くなるような非球面を設けることで、カップリングレンズの偏芯及びトラッキングエラー時の波面収差の劣化を防いでいる。
【符号の説明】
【０１９３】
１  対物レンズ（両面非球面単玉対物レンズ）
１ａ  フランジ部
２  カップリングレンズ
３  半導体レーザ（光源）
４  光検出器
５  情報記録面
１１  １軸アクチュエータ（変移装置）
【図１】
0005126407.tif 000049
【図２】
0005126407.tif 000050
【図３】
0005126407.tif 000051
【図４】
0005126407.tif 000052
【図５】
0005126407.tif 000053
【図６】
0005126407.tif 000054
【図７】
0005126407.tif 000055
【図８】
0005126407.tif 000056
【図９】
0005126407.tif 000057
【図１０】
0005126407.tif 000058
【図１１】
0005126407.tif 000059
【図１２】
0005126407.tif 000060
【図１３】
0005126407.tif 000061
【図１４】
0005126407.tif 000062
【図１５】
0005126407.tif 000063
【図１６】
0005126407.tif 000064
【図１７】
0005126407.tif 000065
【図１８】
0005126407.tif 000066
【図１９】
0005126407.tif 000067
【図２０】
0005126407.tif 000068
【図２１】
0005126407.tif 000069
【図２２】
0005126407.tif 000070
【図２３】
0005126407.tif 000071
【図２４】
0005126407.tif 000072
【図２５】
0005126407.tif 000073
【図２６】
0005126407.tif 000074
【図２７】
0005126407.tif 000075
【図２８】
0005126407.tif 000076
【図２９】
0005126407.tif 000077
【図３０】
0005126407.tif 000078
【図３１】
0005126407.tif 000079
【図３２】
0005126407.tif 000080
【図３３】
0005126407.tif 000081
【図３４】
0005126407.tif 000082
【図３５】
0005126407.tif 000083
【図３６】
0005126407.tif 000084
【図３７】
0005126407.tif 000085
【図３８】
0005126407.tif 000086
【図３９】
0005126407.tif 000087
【図４０】
0005126407.tif 000088
【図４１】
0005126407.tif 000089
【図４２】
0005126407.tif 000090
【図４３】
0005126407.tif 000091
【図４４】
0005126407.tif 000092
【図４５】
0005126407.tif 000093
【図４６】
0005126407.tif 000094
【図４７】
0005126407.tif 000095
【図４８】
0005126407.tif 000096
【図４９】
0005126407.tif 000097
【図５０】
0005126407.tif 000098
【図５１】
0005126407.tif 000099
【図５２】
0005126407.tif 000100
【図５３】
0005126407.tif 000101
【図５４】
0005126407.tif 000102
【図５５】
0005126407.tif 000103
【図５６】
0005126407.tif 000104
【図５７】
0005126407.tif 000105