(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準層と、記録層とを有し、前記記録層の異なる深さ位置に情報を記録可能な光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置において、
光束を出射する光源と、リレーレンズ系と、対物レンズと、光検出器とを有し、前記対物レンズが、前記基準層に対して一定の光軸方向位置に配置され、前記光源から出射され前記リレーレンズ系を介して入射した収束光束を、前記光記録層のいずれかの深さ位置に集光させ、前記光検出器は前記光ディスクから出射した光束を受光するようになっており、
前記リレーレンズ系は、光軸方向に変位することにより、前記対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させ、これにより情報を記録及び／又は再生すべき前記記録層の深さ位置を選択でき、
前記光ディスクの記録層において、前記光ディスクの表面から記録位置までの厚みにより発生する収差を補正可能範囲である光ディスク厚み方向の領域の中で、前記領域の中間位置よりも前記対物レンズから遠い側（反光源側）に集光したときの波面収差が最も小さくなるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記対物レンズは、以下の式を満足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。
０．０３＜ｍ・ＮＡ＜０．５５ （１）
但し、
ｍ：前記光記録層のいずれかに対して球面収差を最適に補正した状態で集光させるよう前記リレーレンズ系を変位させたときの前記対物レンズの結像倍率
ＮＡ：前記光記録層のいずれかに対して球面収差を最適に補正した状態で集光させるよう前記リレーレンズ系を変位させたときの前記対物レンズの像側開口数
【請求項３】
前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
０．０３＜ｍ・ＮＡ＜０．４７ （１’）
【請求項４】
前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする請求項２又は３に記載の光ピックアップ装置。
０．０５＜ｍ・ＮＡ＜０．４０ （１’）
【請求項５】
前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
０．５＜ｄ／ｆ＜３．５ （２）
但し、
ｄ：前記対物レンズの軸上厚
ｆ：前記対物レンズの焦点距離
【請求項６】
前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
０．８＜ｄ／ｆ＜１．７ （２’）
【請求項７】
前記光ディスクは基準層を有し、前記対物レンズは、前記基準層に対して所定の光軸方向位置に配置されてい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。
【請求項８】
前記基準層の層数をＮs、前記記録層の層数をＮiとすると、Ｎｓ＜Ｎｉを満たすことを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記基準層の層数は１〜3である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。
【請求項１０】
前記対物レンズの光源側の面に入射する光束の入射角の大きさが３０°以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いることを特徴とする対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用の対物レンズに関する。 
【背景技術】
【０００２】
波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を、「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスク装置の開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ（開口数）０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報の記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ  ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５ＧＢ程度の情報の記録が可能である。また、別の例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報の記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２５ＧＢ程度の情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。
【０００３】
ところで、更に記憶容量を増大させるために、複数の記録層を設けた光ディスクが開発されている。このような光ディスクにおいては、複数の記録層に、予め何層かを示す情報が記録されている。従って、これに対応する光ピックアップ装置においては、かかる情報を光ディスクから読み取ることで、情報を記録及び／又は再生した記録層を選択し、それに応じて対物レンズを移動させることで、かかる記録層に対して光源からの光束を集光させるようにしている。従って記録層の深さによって基板厚が変わるため基準の基板厚との差に応じた球面収差が発生する。このような基板厚さにより発生する球面収差の補正の仕方としては、特許文献１、特許文献２のような方法が知られている。特許文献１には、ビームエキスパンダを光軸方向に変位させて基板厚の差で発生した球面収差を補正する例が記載され、特許文献２には、コリメータレンズを光軸方向に変位させて基板厚の差で発生した球面収差を補正する例が記載されている。
【特許文献１】特開平５−２６６５１１号公報
【特許文献２】特開平１１−２５９８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
表面からの深さが異なる記録位置に情報を記録する場合、表面から記録位置までの基板厚さが異なるために球面収差が発生する。基板厚の差が極めて小さい場合はビームエキスパンダやコリメータレンズなどの光軸方向位置を微調整して、対物レンズに入射する光束の入射角を変化させて基板厚の違いによる球面収差を補正できるが、基板厚の差が大きくなると、発生した球面収差を十分補正できないという問題がある。特に、多層ディスクのような記録面の層間隔が厚い場合など、基板厚差による球面収差が膨大となり十分な補正ができない。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光ディスクの光軸方向に異なる複数種類の記録位置に対して収差を適切に補正した状態で精度良く情報の記録及び/又は再生できる光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用の対物レンズ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】
本発明の光ピックアップ装置は、基準層と、記録層とを有し、前記記録層の異なる深さ位置に情報を記録可能な光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置において、
光束を出射する光源と、リレーレンズ系と、対物レンズと、光検出器とを有し、前記対物レンズが、前記基準層に対して所定の光軸方向位置に配置され、前記光源から出射され前記リレーレンズ系を介して入射した収束光束を、前記光記録層のいずれかの深さ位置に集光させ、前記光検出器は前記光ディスクから出射した光束を受光するようになっており、
前記リレーレンズ系は、光軸方向に変位することにより、前記対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させ、これにより情報を記録及び／又は再生すべき前記記録層の深さ位置を選択でき、
前記光ディスクの記録層において、前記光ディスクの表面から記録位置までの厚みにより発生する収差を補正可能範囲である光ディスク厚み方向の領域の中で、前記領域の中間位置よりも前記対物レンズから遠い側（反光源側）に集光したときの波面収差が最も小さくなるように設定されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、前記対物レンズを前記基準層に対して所定の光軸方向位置に配置し、即ち対物レンズと基準層の距離は前記記録位置の深さ位置に関わらず一定とし、情報を記録及び／又は再生すべき前記記録層の深さ位置を選択する場合には、前記リレーレンズ系を、光軸方向に変位させる。これにより、前記対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させることができるので、記録層の深さ位置が変化して保護基板厚さが変わっても、それにより生じる球面収差をキャンセルすることが出来、深さ位置に関わらず適正な情報の記録及び／又は再生を行えるのである。基準層は、光ディスクの表面であっても良いし、最も深い位置の面であっても、或いは中間層でも良いが、トラッキング情報やサーボ情報を含んでいると好ましい。
【０００８】
本発明の具体的な態様によれば、前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする。
０．０３＜ｍ・ＮＡ＜０．５５       （１）
但し、
ｍ：前記光記録層のいずれかに対して球面収差を最適に補正した状態で集光させるよう前記リレーレンズ系を変位させたときの前記対物レンズの結像倍率
ＮＡ：前記光記録層のいずれかに対して球面収差を最適に補正した状態で集光させるよう前記リレーレンズ系を変位させたときの前記対物レンズの像側開口数
【０００９】
（１）式の上限よりｍ・NAが小さいと、対物レンズに入射する像側開口数NAが大きくなりすぎず、リレーレンズ系で高開口数のレンズ系を構成する必要がない。このため、リレーレンズ系の構成が簡単になり又は十分な性能を満足することができ好ましい。一方、（１）式の下限値よりｍ・NAが大きいと、対物レンズに入射する収束光束の入射角度を変化させるために必要な対物レンズの結像倍率ｍを十分に確保することができ、光ディスク厚の厚さの違いにより発生する球面収差を十分に補正することができるため好ましい。以下の（１’）、（１”）式を満たすと、より好ましい。
【００１０】
本発明の具体的な態様によれば、前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする。
０．０３＜ｍ・ＮＡ＜０．４７    （１’）
より好ましくは、以下の式を満足することを特徴とする。
０．０５＜ｍ・ＮＡ＜０．４０    （１”）
【００１１】
本発明の具体的な態様によれば、前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする。
０．５＜ｄ／ｆ＜３．５          （２）
但し、
ｄ：前記対物レンズの軸上厚
ｆ：前記対物レンズの焦点距離
【００１２】
（２）式の下限値よりｄ/ｆが大きいと、光ディスク厚の変化により発生する球面収差を十分に補正でき好ましい。例えば、ｄに対してｆが大きくなると、対物レンズによる屈折パワーが小さくなる。これにより、対物レンズの像側開口数が光ディスク所定の開口数を満足するために、対物レンズへの入射開口数つまり入射角を大きくする必要がある。これは、対物レンズの倍率を大きくすることに一致する。つまり、リレーレンズ系の像側開口数を大きくすることになる。下限値よりｄ/ｆが大きいと、この問題を避けることができるが、リレーレンズ系の構成が簡単になり、または十分な光学性能を満足できるので好ましい。
【００１３】
これに対し、対物レンズの倍率mが大きくならないようにした場合、リレーレンズ系の構成は緩和されるが、光ディスク厚の厚みの違いにより発生する球面収差を、対物レンズへの入射角度を変化させることでは十分に補正しきれなくなる。また、ｄ/ｆが小さくなると、光ディスクの所定開口数を満足するためには、対物レンズに入射するマージナル光線付近の光線が、対物レンズの光束入射面（光ディスクと反対側の面）でより大きく屈折する必要がある。これにより対物レンズへの入射角度を変化した時に発生する球面収差量が変わるが、（２）式の下限値よりｄ/ｆを大きくすることにより、この球面収差量が大きく変化せず、光ディスク厚の変化に伴う球面収差を適切に補正できる。
【００１４】
一方、（2）式の上限値よりｄ/ｆが小さいと、対物レンズに入射するマージナル光線付近の光線の屈折パワーが弱くなりすぎない。これにより対物レンズへの入射角度を変化した時に発生する球面収差量補正量が大きく変化せず、光ディスク厚の変化に伴う球面収差を適切に補正でき。以下の（2’）式を満たすと、より好ましい。
【００１５】
本発明の具体的な態様によれば、前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする。
０．８＜ｄ／ｆ＜１．７          （２’）
【００１６】
本発明の具体的な態様によれば、前記基準層の層数をＮs、前記記録層を構成する層の数をＮiとすると、Ｎｓ＜Ｎｉを満たす。
【００１７】
本発明の具体的な態様によれば、前記基準層の層数は１〜3である。
【００１８】
本発明の具体的な態様によれば、前記対物レンズの光源側の面に入射する光束の入射角の大きさ（法線に対する角度）が３０°以下であると好ましい。ここで、対物レンズに入射する光束の入射角とは、対物レンズが記録層にフォーカスを合わせているときの倍率で入射した光束のものに限る。よって、記録層を読んでいない全く別の光束の入射角を含まないものとする。
【００１９】
本発明の具体的な態様によれば、前記光ディスクの記録層において、前記光ディスクの表面から記録位置までの厚みにより発生する収差を補正可能範囲である光ディスク厚み方向の領域の中で、前記領域の中間位置よりも前記対物レンズから遠い側（反光源側）に集光したときの波面収差が最も小さくなるように設定されている（図１参照）。
【００２０】
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ディスクを装填した状態において、最も光ディスク側の位置で、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すものとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、表面からの距離が異なる記録位置に情報を記録可能な光ディスクにおいて、光軸方向に異なる複数種類の記憶位置に対して精度良く情報を記録及び／又は再生できるな光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。尚、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、例えば表面からの距離が異なる記録層中の記録位置に情報を記録可能な光ディスクとして多層式のＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行うことが出来、光ディスク装置に組み込むことが可能である。図２は、光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成を示す図である。なお、以下の図で光ディスクはＯＤとして総称する。又、本明細書及び図面中、「ディスク記録位置」を「ディスク記録面位置」という場合がある。
【００２３】
本実施の形態においては、対物レンズＯＢＪを保持するボビンＢＢに、光学式の距離計ＤＭが配置されており、多層式ＤＶＤの表面（これを基準層とする）までの距離を測定できるようになっている。ボビンＢＢは、対物レンズＯＢＪと共に第１のアクチュエータＡＣＴ１により、トラッキング方向及びフォーカス方向に駆動されるが、距離計ＤＭの信号に基づいて、対物レンズＯＢＪと多層式ＤＶＤの表面との距離は、記録位置の深さに関わらず常に一定に保持される。
【００２４】
リレーレンズ系ＲＯＳは、半導体レーザＬＤ１側から順に、コリメートレンズＧＣと、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを有している。ここでは第２レンズ群Ｇ２を、第２のアクチュエータＡＣＴ２により光軸方向に変位するように駆動するものとする。
【００２５】
ＤＶＤにおいて表面から第１の距離にある第１記録位置に対して情報の記録／再生を行う場合には、第２のアクチュエータＡＣＴ２により、リレーレンズ系ＲＯＳの第２レンズ群Ｇ２を所定の光軸位置に変位させ、半導体レーザＬＤ１を発光させる。半導体レーザＬＤ１から発散光束は、コリメートレンズＧＣに入射して平行光束に変換され、第１レンズ群Ｇ１を通過して収束光束となり、第２レンズ群Ｇ２を通過して収束角θ１の収束光束に変換され、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、収束した状態で対物レンズＯＢＪに入射した後、ＤＶＤの表面から所定の距離の第１記録位置に形成されるスポットとなる。
【００２６】
ＤＶＤからの反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサレンズＳＮを介して、光検出器ＰＤに入射する。光検出器ＰＤの出力信号により、ＤＶＤの第１記録位置に記録された情報を読み取ることができる。
【００２７】
次に、ＤＶＤにおいて表面から第１の距離より浅い（深い）第２の距離にある第２記録位置に対して情報の記録／再生を行う場合には、第２のアクチュエータＡＣＴ２により、リレーレンズ系ＲＯＳの第２レンズ群Ｇ２を所定の光軸位置より対物レンズＯＢＪに近づく（離れる）側に変位させ、半導体レーザＬＤ１を発光させる。半導体レーザＬＤ１から発散光束は、コリメートレンズＧＣに入射して平行光束に変換され、第１レンズ群Ｇ１を通過して収束光束となり、第２レンズ群Ｇ２を通過して収束角θ２（≠θ１）の収束光束に変換され、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、対物レンズＯＢＪに入射した後、ＤＶＤの表面から第２の距離の第２記録位置に形成されるスポットとなる。
【００２８】
ＤＶＤからの反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサレンズＳＮを介して、光検出器ＰＤに入射する。光検出器ＰＤの出力信号により、ＤＶＤの第２記録位置に記録された情報を読み取ることができる。
【００２９】
尚、本実施の形態において、第２アクチュエータＡＣＴ２で第１レンズ群Ｇ１を駆動するときは、ＤＶＤにおいて表面から所定の距離より浅い（深い）第２記録位置に対して情報の記録／再生を行う場合には、第１レンズ群Ｇ１を所定の光軸位置より対物レンズＯＢＪに離れる（近づく）側に変位させればよい。
【００３０】
本実施の形態によれば、対物レンズＯＢＪを基準層（表面）に対して所定の光軸方向位置に配置する。一方、情報を記録及び／又は再生すべき記録層の深さ位置を選択する場合には、リレーレンズ系ＲＯＳを、光軸方向に変位させる。これにより、対物レンズＯＢＪに入射する光束の発散角又は収束角を変化させることができるので、記録層の深さ位置が変化して保護基板厚さが変わっても、それにより生じる球面収差をキャンセルすることが出来、深さ位置に関わらず適正な情報の記録及び／又は再生を行えるのである。
【００３１】
（実施例）
次に、本実施の形態に用いることができる対物レンズの実施例を、比較例と比較しながら説明する。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、２．５Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【００３２】
比較例及び実施例にかかる光学系の光学面は、それぞれ「数１」に、表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
【００３３】
【数１】
0005131640.tif 000002
但し、
Ｚ（ｈ）：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離、光の進行方向を正とする）
ｈ：光軸垂直方向の高さ
ｒ：曲率半径
ｋ：コーニック係数
A4, A6,・・・・・A20：非球面係数
【００３４】
（比較例１）
表１に、比較例１のレンズデータを示す。比較例１においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．６ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには平行光（無限光）が入射するものとする。比較例１の光ピックアップ装置において、対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させる（倍率補正）ことにより光ディスク厚誤差を補正したときの収差補正状況を、図３，４に示す。図３に、比較例１に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図４に、比較例１に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。ここで、倍率補正時の対物レンズのワーキングディスタンスは一定とした。図４に示すように、光ディスク記録位置＝0mmで対物レンズへの入射光束はｍ＝0より無限光、光ディスク記録位置＜0ｍｍで倍率ｍ＞0、つまり対物レンズに収束光入射となり、光ディスク記録位置＞0ｍｍで倍率ｍ＜0、つまり対物レンズに発散光入射となる。図３に示すように、無限光が入射する対物レンズを使用すると、倍率補正しても最適に波面収差が補正されていないことがわかる。
【００３５】
【表１】
0005131640.tif 000003
【００３６】
尚、図３１は、比較例１において、光ディスクの記録位置を０．０ｍｍ、つまりディスク面厚さを０．６ｍｍに固定し、倍率変化（対物レンズへの入射光の収束角変化）を与えた場合の３次球面収差（３ＳＡ）と５次球面収差（５ＳＡ）とデフォーカス量の変化を示す図であり、図３２は、比較例１において、対物レンズに無限光を入射させた状態（倍率ｍ＝０）で、光ディスクの記録位置を変化させた場合の３次球面収差（３ＳＡ）と５次球面収差（５ＳＡ）とデフォーカス量の変化を示す図である。ここで、光ディスクの記録位置が奥（図で言うとプラス側）のとき倍率は負の方向にシフトして補正する。つまり、対物レンズに入射する光束が発散光となる。そこで、図３１と図３２のグラフの横軸が対比しやすいように、図３２のグラフの横軸の正負を反転させている。図から明らかであるが、デフォーカスをキャンセルしてもＳＡの出方が図３１と図３２で対称ではないので、この比較例の設計ではディスク厚変化を倍率補正で収差を十分に取れない。
【００３７】
（比較例２）
表２に、比較例２のレンズデータを示す。比較例２においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．６ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには発散光が入射するものとする。比較例２の光ピックアップ装置において、対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させる（倍率補正）ことにより光ディスク厚誤差を補正したときの収差補正状況を、図５，６に示す。図５に、比較例２に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図６に、比較例２に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図５より、発散光入射を使用すると、倍率補正しても最適に補正されていないことがわかる。
【００３８】
【表２】
0005131640.tif 000004
【００３９】
（実施例１）
表３に、実施例１のレンズデータを示す。実施例１においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．６ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図８に、実施例１に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図９に、実施例１に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図８から明らかなように、記録位置を深さ方向に変化させても、３次球面収差も５次球面収差も増加せず、従って倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、式（１）、（２）の値について、ｍ・ＮＡ：０．１８、ｄ／ｆ：０．８９である。又、対物レンズへの最大入射角は７°である。
【００４０】
【表３】
0005131640.tif 000005
【００４１】
実施例１において、例えばディスク厚が0.6mmの時、対物レンズの物点と対物レンズ間隔が-9.320mmとなっている。ここで、対物レンズの物点とは、光源から出射された光束がリレーレンズにより集光される像点のことを示している。今、光ディスクの保護基板厚を0.6mm増やし、1.2mmにしたとき、発生した収差を倍率を変えることで補正したとき、対物レンズの物点と対物レンズ間隔は-12.175mmとすればよい。このときの収差成分のうち、defocusは0mλrms、ＳＡは1mλrmsとなる。同様に、光ディスクの保護基板厚を0.6mm減らし、0.0mmにしたとき、対物レンズの物点と対物レンズ間隔は-7.367mmとなり、このときdefocusは0mλrms、ＳＡは1mλrmsとなる。このように、倍率補正することにより光ディスクの保護基板厚により発生する収差が補正されていることが分かる。特にこの場合、対物レンズと光ディスクとの間隔（ワーキングディスタンス）を動かさずとも補正が可能である。
【００４２】
尚、図３３は、実施例１において、光ディスクの記録位置を０．０ｍｍ、つまりディスク面厚さを０．６ｍｍに固定し、倍率変化（対物レンズへの入射光の収束角変化）を与えた場合の３次球面収差（３ＳＡ）と５次球面収差（５ＳＡ）とデフォーカス量の変化を示す図であり、図３４は、実施例１において、対物レンズに無限光を入射させた状態（倍率ｍ＝０）で、光ディスクの記録位置を変化させた場合の３次球面収差（３ＳＡ）と５次球面収差（５ＳＡ）とデフォーカス量の変化を示す図である。図から明らかであるが、ＳＡのグラフが図３３と図３４とでおよそ対称になるので、倍率変化により発生する収差とディスク記録位置変化によって発生する収差をキャンセルすることができる。すなわち、デフォーカスをキャンセルするとＳＡもキャンセルされることがわかる。又、図３５に、実施例１において、ディスク記録位置と最大入射角との関係を示す。ここで最大入射角とは、ディスク記録位置の情報を再生できるように対物レンズへ入射する光束の入射角を変化させたとき、その入射光束の対物レンズへの入射角度のうち最大の角度の事を言う。記録位置が浅くなるにつれて、最大入射角がほぼ線形的に大きくなっていることが分かる。この時対物レンズ最大入射角は３０°より小さい。
【００４３】
（実施例２）
表４に、実施例２のレンズデータを示す。実施例２においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．６ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図１０に、実施例２に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図１１に、実施例２に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図１０に示すように、記録位置を深さ方向に変化させても、３次球面収差も５次球面収差も増加せず、従って倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、式（１）、（２）の値について、ｍ・ＮＡ：０．４１、ｄ／ｆ：０．６９である。特にこの場合、対物レンズと光ディスクとの間隔（ワーキングディスタンス）を動かさずとも補正が可能である。又、対物レンズへの最大入射角は１０°である。
【００４４】
【表４】
0005131640.tif 000006
【００４５】
ここで、実施例２では実施例１と比較するとｄ/ｆが小さい。これは、ｆが大きくなっていることから、対物レンズの屈折パワーが弱くなっていることを示している。しかし、光ディスクに入射する開口数は所定の値に決められているため、式（１）、（２）を満足するために対物レンズの入射側開口数つまり倍率が大きくなっている様子が分かる。実施例２ではｍ・ＮＡは（２）式の範囲内であり、上限に近い設計である。（1）式の上限を下回るとリレーレンズ系の構成が複雑にならず好ましい。
【００４６】
（実施例３）
表５に、実施例３のレンズデータを示す。実施例３においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．６ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図１２に、実施例３に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図１３に、実施例３に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図１２に示すように、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、式（１）、（２）の値について、ｍ・ＮＡ：０．０８、ｄ／ｆ：１．２３である。又、対物レンズへの最大入射角は７°である。実施例3ではｍ・ＮＡは（２）式の範囲内であり、下限に近い実施例である。（1）式の下限を上回ると光ディスク厚の変化による球面収差を十分に補正できる。
【００４７】
【表５】
0005131640.tif 000007
【００４８】
図７は、一例として、光ディスク厚誤差０．０ｍｍでのｍ・ＮＡとディスク厚誤差−０．２ｍｍでの３次球面収差をプロットした図である。このように、ｍ・ＮＡが（1）式の下限を上回ると、光ディスク厚誤差が−０．２ｍｍであっても光ディスク厚の違いより発生する球面収差を十分補正できることが分かる。
【００４９】
（実施例４）
表６に、実施例４のレンズデータを示す。実施例４においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．６ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図１４に、実施例４に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図１５に、実施例４に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図１４から明らかなように、倍率補正することによりディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、式（１）、（２）の値について、ｍ・ＮＡ：０．１６、ｄ／ｆ：１．０２である。
【００５０】
【表６】
0005131640.tif 000008
【００５１】
（実施例５）
表７に、実施例５のレンズデータを示す。実施例５においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．６ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図１６に、実施例５に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図１７に、実施例５に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図１６に示すように、光ディスク記録位置が-0.2mmから+0.4mmまでは、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、式（１）、（２）の値について、ｍ・ＮＡ：０．１６、ｄ／ｆ：０．６３である。又、対物レンズへの最大入射角は９°である。
【００５２】
【表７】
0005131640.tif 000009
【００５３】
実施例5では、ｄ/ｆが（2）式の範囲に入っており、下限に近い実施例である。明細書中で説明したように、ｄ/ｆが（2）式の下限を上回るとディスク厚の違いより発生する球面収差を十分に補正でき、好ましい。実施例４と比較すると、ｄ/ｆが小さくなっており、図16で示すようにディスク厚の違いにより発生した球面収差の補正度合いが変化している様子が分かる。また、ｄ/ｆを小さくしたためレンズの光束入射面のパワーが大きくなっている。実施例５のレンズの形状図を図２４に示す。また実施例４のレンズの形状図を図２５に示す。図のように実施例４に比べて実施例５の光束入射面のパワーが大きくなっている。これにより倍率変化つまり対物レンズへの入射角を変化により発生する球面収差量が変化する。
【００５４】
（実施例６）
表８に、実施例６のレンズデータを示す。実施例６においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．６ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図１８に、実施例６に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図１９に、実施例６に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図１８に示すように、光ディスク記録位置が-0.2mmから+0.4mmまでは、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、式（１）、（２）の値について、ｍ・ＮＡ：０．１６、ｄ／ｆ：１．６１である。又、対物レンズへの最大入射角は２１°である。
【００５５】
【表８】
0005131640.tif 000010
【００５６】
（実施例７）
表９に、実施例７のレンズデータを示す。実施例７においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．６ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図２０に、実施例７に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図２１に、実施例７に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図２０に示すように、光ディスク記録位置が-0.６mmから+0.６mmまでは、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、式（１）、（２）の値について、ｍ・ＮＡ：０．２９、ｄ／ｆ：３．３３である。又、対物レンズへの最大入射角は１°である。
【００５７】
【表９】
0005131640.tif 000011
【００５８】
実施例７では、ｄ/ｆが（2）式の範囲に入っており、上限に近い実施例である。明細書中で説明したように、ｄ/ｆが（2）式の上限を下回るとディスク厚の違いより発生する球面収差を十分に補正でき、好ましい。
【００５９】
（実施例８）
表１０に、実施例８のレンズデータを示す。実施例８においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．２ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図２２に、実施例８に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図２３に、実施例８に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図２２に示すように、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、式（１）、（２）の値について、ｍ・ＮＡ：０．３９、ｄ／ｆ：１．５４である。又、対物レンズへの最大入射角は８°である。
【００６０】
【表１０】
0005131640.tif 000012
【００６１】
実施例８は、対物レンズの開口数ＮＡ0.85、波長λ＝405nmの設計である。ＮＡが0.85と大きいため、光ディスク記録位置の変化による球面収差発生量が大きくなるにもかかわらず、本実施例では倍率補正でこれをキャンセルしている。
【００６２】
尚、実施例１〜８では、基準層を１層有し、記録層の異なる深さ位置に情報を記録可能な光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置を用いたが、図２６（ａ）に示すように、情報を記録する深さ位置に対応して予め記録層が深さ方向について複数層に分割された構成の光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置にも本発明を適用することができる。また、図２６（ｂ）に示すように、基準層及び記録層を複数有し、各記録層の異なる深さ位置に情報を記録可能な光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に対し、本発明を適用することもできる。この場合、基準層の層数より記録層の層数が多くても良い。また、基準層の位置は、図２６の例に限定されず、各記録層に対して、光ディスクの表面側に配置されても良いし、最も深い位置の面であっても、或いは記録層の中間に配置されても良い。
【００６３】
対物レンズを基準層のいずれかに対して所定の光軸方向位置に配置し、リレーレンズ系を光軸方向に変位させて対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させることにより、所定の記録層の所定の深さ位置に対して適正な情報の記録及び／又は再生を行うことができる。尚、本実施例では、対物レンズの光源側の面に入射する光束の入射角の大きさが３０°以下である。
【００６４】
（実施例９）
表１１に、実施例９の対物レンズのレンズデータを示し、表１２に、実施例９の対物レンズと倍率変化光学系を含む集光光学系のレンズデータを示す。実施例９においては、光ディスクの記録位置＝０．０ｍｍのとき、ディスク面厚さ＝０．２ｍｍの設計であり、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図２７に、本実施例にかかる集光光学系の断面図を示し、図２８に、実施例９の対物レンズに関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図２９に、実施例９の対物レンズに関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示し、図３０に、実施例９の集光光学系に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す。図２８、３０に示すように、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置＝０．０ｍｍのとき、式（１）、（２）の値について、ｍ・ＮＡ：０．４７、ｄ／ｆ：１．０４である。又、対物レンズへの最大入射角は１１°である。
【００６５】
【表１１】
0005131640.tif 000013
【００６６】
【表１２】
0005131640.tif 000014
【００６７】
実施例９は、対物レンズの開口数ＮＡ0.85、波長λ＝405nmの設計である。ＮＡが0.85と大きいため、光ディスク記録位置の変化による球面収差発生量が大きくなるにもかかわらず、本実施例では倍率補正でこれをキャンセルしている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】対物レンズを通過した光束が光ディスクの記録層に集光される状態を概略的に示す図である。
【図２】光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。
【図３】比較例１に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図４】比較例１に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図５】比較例２に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図６】比較例２に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図７】比較例１，２について、ｍ・ＮＡと３次球面収差の関係をプロットした図である。
【図８】実施例１に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図９】実施例１に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図１０】実施例２に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図１１】実施例２に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図１２】実施例３に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図１３】実施例３に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図１４】実施例４に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図１５】実施例４に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図１６】実施例５に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図１７】実施例５に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図１８】実施例６に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図１９】実施例６に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図２０】実施例７に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図２１】実施例７に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図２２】実施例８に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフである。
【図２３】実施例８に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフである。
【図２４】実施例５のレンズの形状図である。
【図２５】実施例４のレンズの形状図である。
【図２６】対物レンズを通過した光束が光ディスクの記録位置に集光される状態を概略的に示す図である。
【図２７】実施例９にかかる集光光学系の断面図である。
【図２８】実施例９の対物レンズに関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示錫である。
【図２９】実施例９の対物レンズに関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す図である。
【図３０】実施例９の集光光学系に関して光ディスクの記録位置に対するｍ・ＮＡを表すグラフを示す図である。
【図３１】光ディスクの記録位置を０．６ｍｍに固定し、倍率変化（対物レンズへの入射光の収束角変化）を与えた場合の３次球面収差（３ＳＡ）と５次球面収差（５ＳＡ）とデフォーカス量の変化を示す図である。
【図３２】比較例１において、対物レンズに無限光を入射させた状態（倍率ｍ＝０）で、光ディスクの記録位置を変化させた場合の３次球面収差（３ＳＡ）と５次球面収差（５ＳＡ）とデフォーカス量の変化を示す図である。
【図３３】実施例１において、光ディスクの記録位置を０．６ｍｍに固定し、倍率変化（対物レンズへの入射光の収束角変化）を与えた場合の３次球面収差（３ＳＡ）と５次球面収差（５ＳＡ）とデフォーカス量の変化を示す図である。
【図３４】実施例１において、対物レンズに無限光を入射させた状態（倍率ｍ＝０）で、光ディスクの記録位置を変化させた場合の３次球面収差（３ＳＡ）と５次球面収差（５ＳＡ）とデフォーカス量の変化を示す図である。
【図３５】実施例１において、最大入射角とディスク記録位置との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
ＡＣＴ１ 第１アクチュエータ
ＡＣＴ２ 第２アクチュエータ
ＢＢ ボビン
ＤＭ 距離計
ＤＰ ダイクロイックプリズム
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
ＧＣ コリメートレンズ
ＬＤ１ 半導体レーザ
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 光検出器
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ λ／４波長板
ＲＯＳ リレーレンズ系
ＳＮ センサレンズ
【図１】
0005131640.tif 000015
【図２】
0005131640.tif 000016
【図３】
0005131640.tif 000017
【図４】
0005131640.tif 000018
【図５】
0005131640.tif 000019
【図６】
0005131640.tif 000020
【図７】
0005131640.tif 000021
【図８】
0005131640.tif 000022
【図９】
0005131640.tif 000023
【図１０】
0005131640.tif 000024
【図１１】
0005131640.tif 000025
【図１２】
0005131640.tif 000026
【図１３】
0005131640.tif 000027
【図１４】
0005131640.tif 000028
【図１５】
0005131640.tif 000029
【図１６】
0005131640.tif 000030
【図１７】
0005131640.tif 000031
【図１８】
0005131640.tif 000032
【図１９】
0005131640.tif 000033
【図２０】
0005131640.tif 000034
【図２１】
0005131640.tif 000035
【図２２】
0005131640.tif 000036
【図２３】
0005131640.tif 000037
【図２４】
0005131640.tif 000038
【図２５】
0005131640.tif 000039
【図２６】
0005131640.tif 000040
【図２７】
0005131640.tif 000041
【図２８】
0005131640.tif 000042
【図２９】
0005131640.tif 000043
【図３０】
0005131640.tif 000044
【図３１】
0005131640.tif 000045
【図３２】
0005131640.tif 000046
【図３３】
0005131640.tif 000047
【図３４】
0005131640.tif 000048
【図３５】
0005131640.tif 000049