(57)【要約】  温度変化に関わらず光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行える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を提供するために、例えば、｜δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ｜≦０．００２（λｒｍｓ／℃）を満たすように温度特性を向上させた結果、０．１＞｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜≧０．０１（λｒｍｓ／ｎｍ）を満たす程度に波長特性が悪化した対物レンズでも、異なる仕様の回折構造ごとにグループ分けして、実際の半導体レーザの発振波長と組み合わせて用いるため、半導体レーザの発振波長にばらつきがあったとしても、また環境温度変化が生じても適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる光ピックアップ装置を提供できる。
2007105592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
５００ｎｍ以下の発振波長を有する光源を少なくとも使用する光ピックアップ装置に用いられ、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０．０１≦｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜＜０．１（λｒｍｓ／ｎｍ）    （１）
但し、
δＳＡ３ｏｂｊ／δλ：５００ｎｍ以下の発振波長に対し±２ｎｍ以内の波長変化での前記対物レンズの３次球面収差の波長依存性
【請求項２】
以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０．０１≦｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜＜０．１（λｒｍｓ／ｎｍ）    （１）
但し、
δＳＡ３ｏｂｊ／δλ：５００ｎｍ以下の発振波長における前記対物レンズの３次球面収差の波長依存性
【請求項３】
以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
０．０２≦｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜＜０．１（λｒｍｓ／ｎｍ）    （２）
【請求項４】
５００ｎｍ以下の特定の発振波長において、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
｜ＳＡ３ｏｂｊ｜≦０．０３０（λｒｍｓ）          （３）
但し、
ＳＡ３ｏｂｊ：前記特定の発振波長における前記対物レンズの３次球面収差
【請求項５】
以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項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。
｜δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ｜≦０．００２（λｒｍｓ／℃）              （４）
但し、
δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ：５００ｎｍ以下の発振波長において温度変化に対する波長変化を＋０．０５ｎｍ／℃としたときの前記対物レンズの３次球面収差の温度依存性
【請求項６】
プラスチックで形成され、少なくとも一面に光路差付与構造を有することを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項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７】
前記光ピックアップ装置は、５００ｎｍ以下の発振波長λ１の第１光源と、発振波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源とを有し、前記対物レンズが、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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おり、又、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を介して第２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おり、
前記対物レンズはプラスチックで形成され、前記対物レンズの少なくとも一面に、前記第１光源からの光束が通過した場合と前記第２光源からの光束が通過した場合とで回折効率が最大となる回折次数が異なる回折構造が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項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】
前記対物レンズには、５００ｎｍ以下の発振波長を有する光源からの光束のみが入射して使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項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９】
像側の最大開口数が０．８以上であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第８項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１０】
単玉からなることを特徴とする請求の範囲第１項〜第９項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１１】
５００ｎｍ以下の発振波長を有する光源と請求の範囲第１項〜第１０項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とを有す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用の対物レンズ及び光ピックアップ装置に関し、特に良好な温度特性を有する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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発振波長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システムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、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、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、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１５〜２０ＧＢ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、光ピックアップ装置用の対物レンズに要求される性能として、「温度特性」と「波長特性」とがある。温度特性とは、環境温度の変化に対する球面収差の変化量で表され、波長特性とは半導体レーザの発振波長変化に対する球面収差の変化量で表され、両者とも小さな値である程、光ピックアップ装置用の対物レンズとしては好ましい。しかし、高密度光ディスクに対する情報の記録／再生時には、温度特性と、青紫色半導体レーザの発振波長変化による波長特性とを両立させることは困難である。【０００４】
かかる問題に対し、特許文献１には、光源と、前記光源から出射された光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光させるための対物レンズを含む集光光学系と、前記光情報記録媒体からの反射光を受光するための光検出器とを有する光ピックアップ装置であって、前記光源と前記対物レンズとの間に、前記光源の発振波長の微小変動及び温湿度変化に起因して前記集光光学系で発生する球面収差の変動を補正する補正手段を設けたことを特徴とする光ピックアップ装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−８２２８０号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、特許文献１では、球面収差の変動を補正する補正手段としてレンズ間隔を変えられる２枚構成のビームエキスパンダなどが示されている。この技術を用いて、半導体レーザ個々の発振波長のばらつき（半導体レーザの個体差）に対応するためには、発振波長のばらつきに応じて補正手段を制御する必要があり、たとえば光ピックアップ装置に組み込む半導体レーザの発振波長に応じて、個々に補正手段であるビームエキスパンダのレンズ位置を調整したあと、そのレンズ位置を初期位置として設定する設定手段などを設ける必要があり、光ピックアップ装置の構成や組み立てが複雑化するという問題がある。【０００６】
一方、特許文献２には、微細な段差構造を持った補正素子をガラス製の対物レンズの前に配置することで、光源の波長変化に対して光学系の球面収差を補正する技術が示されている。しかしながら、ガラス製の対物レンズを軽量化やその他の目的のためにプラスチック製の対物レンズに置き換えようとすると、新たな問題が発生する。すなわち、一般的なプラスチックは屈折率の温度依存性が大きいので、温度変化による球面収差変化が大きくなりがちである。これを低減する手段として微細な段差構造を設け、温度変化に伴う半導体レーザの発振波長の変動を利用して球面収差変化を抑制する手段が知られているが、温度変化に伴う球面収差変化を相殺するように波長変化による球面収差変化を与えると、半導体レーザ個々の発振波長のばらつきを補うような波長変化による球面収差変化を与えることはできず、半導体レーザの個体差による発振波長のばらつきに対しては対応できないという問題が生じる。【０００７】
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、温度変化に関わらず光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行える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を提供することを目的とする。本発明の更なる目的は、この対物レンズをプラスチックの単玉レンズで提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求の範囲第１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、５００ｎｍ以下の発振波長を有する光源を少なくとも使用する光ピックアップ装置に用いられ、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．０１≦｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜＜０．１（λｒｍｓ／ｎｍ）    （１）
但し、
δＳＡ３ｏｂｊ／δλ：５００ｎｍ以下の発振波長に対し±２ｎｍ以内の波長変化での前記対物レンズの３次球面収差の波長依存性
請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．０１≦｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜＜０．１（λｒｍｓ／ｎｍ）    （１）
但し、
δＳＡ３ｏｂｊ／δλ：５００ｎｍ以下の発振波長における前記対物レンズの３次球面収差の波長依存性
一般的に、環境温度については、光ピックアップ装置の使用条件に応じて異なるため、これを一定に維持することは困難である。そこで、本願発明は、まず温度特性に優れた仕様の対物レンズを製作する。その結果として、前記対物レンズは、（１）式を満たすように波長特性が悪化することとなる。しかるに、個々の光源の発振波長のばらつきに関しては、発振波長が基準波長に近い光源を選定することで、ある程度抑えることができるといえる。そこで、本願発明の対物レンズを、発振特性が厳選された光源と組み合わせることで、温度特性に優れ、波長特性に対しても支障のない低コスト且つシンプルな光ピックアップ装置を提供することができるのである。また、設計波長の互いに異なる本願発明の対物レンズを予め複数種類用意することもできるので、半導体レーザの発振波長のばらつきに対応させて、その半導体レーザと、適切な設計波長の対物レンズを組み合わせれば、温度特性に優れ、波長特性に対しても支障のない低コストかつシンプルな光ピックアップ装置を提供することができるという利点が生ずる。
ここで、５００ｎｍ以下の発振波長における対物レンズの高次球面収差（５次以上の球面収差）、特に５次球面収差については良好に補正されていることが、集光光学系を光ピックアップ装置に組み込む際の初期設定を省略または簡素化できる上で好ましい。【０００９】
請求の範囲第３項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求の範囲第１項又は第２項に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．０２≦｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜＜０．１（λｒｍｓ／ｎｍ）    （２）
請求の範囲第４項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求の範囲第１項又は第２項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、５００ｎｍ以下の特定の発振波長において、以下の式を満たすことを特徴とする。
｜ＳＡ３ｏｂｊ｜≦０．０３０（λｒｍｓ）          （３）
但し、
ＳＡ３ｏｂｊ：前記特定の発振波長における前記対物レンズの３次球面収差
上記（３）式を満足する特定の発振波長としては、例えば対物レンズの設計波長を挙げることができる。【００１０】
請求の範囲第５項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求の範囲第１項〜第４項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において、以下の式を満たすことを特徴とする。【００１１】
｜δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ｜≦０．００２（λｒｍｓ／℃）              （４）
但し、
δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ：５００ｎｍ以下の発振波長において温度変化に対する波長変化を＋０．０５ｎｍ／℃としたときの前記対物レンズの３次球面収差の温度依存性
これにより、良好な温度特性を確保することができる。【００１２】
また、上記（４）式においては、温度変化に対する波長変化（温度変化に対する波長変化率）を＋０．０５ｎｍ／℃として、対物レンズの３次球面収差の温度依存性を求めたが、温度変化によって発振波長が変化しないものとして測定することもできる。その場合には、上記（４）式は、次の式に言い換えることができる。
｜δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ｜≦０．００５（λｒｍｓ／℃）
但し、
δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ：５００ｎｍ以下の発振波長における前記対物レンズの３次球面収差の温度依存性（このとき、温度変化に対して発振波長は変化しないものとする）
請求の範囲第６項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求の範囲第１項〜第５項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において、プラスチックで形成され、少なくとも一面に光路差付与構造を有することを特徴とする。【００１３】
請求の範囲第７項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求の範囲第１項〜第５項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において、前記光ピックアップ装置は、５００ｎｍ以下の発振波長λ１の第１光源と、発振波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源とを有し、前記対物レンズが、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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おり、又、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を介して第２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おり、前記対物レンズはプラスチックで形成され、前記対物レンズの少なくとも一面に、前記第１光源からの光束が通過した場合と前記第２光源からの光束が通過した場合とで回折効率が最大となる回折次数が異なる回折構造が設けられていることを特徴とする。【００１４】
請求の範囲第８項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求の範囲第１項〜第６項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において、前記対物レンズには、５００ｎｍ以下の発振波長を有する光源からの光束のみが入射して使用されることを特徴とする。【００１５】
請求の範囲第９項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求の範囲第１項〜第８項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において、像側の最大開口数が０．８以上であることを特徴とする。【００１６】
ここで、「像側」とは、光情報記録媒体側であり、「最大開口数」とは、複数種の光情報記録媒体に対する情報の記録／再生を行うのに使用される対物レンズにおいて、その光情報記録媒体によって像側の開口数に違いがある場合に、その像側の開口数のうち最も開口数が大きいものを意味する。
請求の範囲第１０項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求の範囲第１項〜第９項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において、単玉からなることを特徴とする。
これにより、更に低コスト且つシンプルな光ピックアップ装置を提供することができる。
請求の範囲第１１項に記載の光ピックアップ装置は、５００ｎｍ以下の発振波長を有する光源と、請求の範囲第１項〜第１０項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とを有することを特徴とする。【００１７】
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及び、そのレンズを駆動するアクチュエータに取り付けられて、そのレンズと共に一体的に駆動される集光作用を有する光学素子又はレンズを有する場合には、それら光学素子又はレンズを含めた光学素子群をさすものとする。つまり、対物レンズは、好ましくは単玉のレンズであるが、少なくとも一つのレンズを含む複数の光学素子からなっていても良い。【００１８】
本明細書において、波長５００ｎｍ以下の光源、或いは５００ｎｍ以下の発振波長を有する光源の好ましい発振波長は、３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下である。また発振波長が４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の範囲であることがより好ましい。なお、たとえば光源として青紫色レーザを使用する場合は、４００ｎｍ〜４１５ｎｍを想定している。【００１９】
また、本明細書において、「発振波長」は、主に、基準温度で且つ基準出力でレーザ光源を発振させた時の波長を指すこととする。尚、発振波長の微小変化や、温度変化による発振波長の変化といった際には、基準温度で且つ基準出力でレーザ光源を発振させた時の波長から変化した波長を、その時の発振波長として呼んでいることは勿論である。【００２０】
また、本明細書において、｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜を測定する場合、温度は一定にして測定する。測定時の温度としては、１０℃以上４０℃以下の範囲内にて一定の温度で測定することが好ましい。また、現在一般に使用されている青紫色半導体レーザの発振波長は、基準波長として４０５ｎｍ或いは４０７ｎｍであるものが多く、この基準波長例えば４０５ｎｍに対して−２ｎｍ振った４０３ｎｍの波長及び＋２ｎｍ振った４０７ｎｍの波長を用いて、温度を一定にして対物レンズの３次球面収差をそれぞれ測定し、それを波長の変化量である±２ｎｍ（トータル４ｎｍ）で割ることによって｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜を求めることもできる。【００２１】
本明細書における光路差付与構造としては、プラスチックレンズの温度特性を向上させることができるように設計されることが好ましい。【００２２】
特に、プラスチックは温度変化に対する屈折率変化が大きいので、一般的にプラスチック製の対物レンズは、温度特性が悪くなるとされている。そこで、プラスチック製でありながら温度特性を向上させることができるように、少なくとも一面に光路差付与構造を有する対物レンズを用いることが好ましい。これにより、対物レンズにプラスチックを用いた場合でも、個々の光源の発振波長のばらつきに関しては、発振波長が基準波長に近い光源を選定することで、温度特性に優れ、波長特性に対しても支障のない低コスト且つシンプルな光ピックアップ装置を提供することができる。このとき、プラスチック製の対物レンズとしては、単玉からなる対物レンズであっても、複数のレンズや光学素子を含む複数枚構成の対物レンズであっても良く、例えば、プラスチックの２枚玉からなる対物レンズであっても良い。
ここで、対物レンズをプラスチック製の単玉対物レンズとし、少なくともその一面に光路差付与構造を設けることがより低コスト且つシンプルな光ピックアップ装置を提供することができる点で好ましい。
尚、本明細書において、光路差付与構造とは、光路差を付与する構造の全てを含むものであり、例えば、ＮＰＳ、回折構造、位相構造等や波面を分割するような構造を含むものである。この光路差付与構造の幾つかの例を図４に例示する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、温度変化に関わらず光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行える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を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】異なる光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＨＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行える本実施の形態の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２】成形された対物レンズＯＢＪの斜視図である。
【図３】本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の製造方法を示すフローチャート図である。
【図４】本実施の形態にかかる対物レンズに設けられる光路差付与構造のいくつかの例（ａ）〜（ｄ）を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
ＣＵＬ  カップリングレンズ
ＤＰ１  第１ダイクロイックプリズム
ＤＰ２  第２ダイクロイックプリズム
ＬＤ１  第１の半導体レーザ
ＬＤ２  第２の半導体レーザ
ＬＤ３  第３の半導体レーザ
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
ＳＮ  センサーレンズ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、異なる光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＨＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載される。【００２７】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、高密度光ディスクであるＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光されλ１＝４０７ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザ（第１光源）ＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光されλ２＝６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザ（第２光源）ＬＤ２、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光されλ３＝７８５ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザ（第３光源）ＬＤ３、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、カップリングレンズＣＵＬ、入射したレーザ光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有し、所定の回折構造を有すると共にプラスチック製で単玉である対物レンズＯＢＪ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、λ／４波長板ＱＷＰ、光ディスクの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＮとから構成されている。尚、ＨＤ用の光源として、上述の半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。【００２８】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第１半導体レーザＬＤ１を発光させる。第１半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過した後、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束に変換され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによってＨＤの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータ（不図示）によってフォーカシングやトラッキングを行う。【００２９】
ＨＤの情報記録面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ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬを透過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサーレンズＳＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【００３０】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２半導体レーザＬＤ２を発光させる。第２半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１で反射され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過した後、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束に変換され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによってＤＶＤの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータ（不図示）によってフォーカシングやトラッキングを行う。【００３１】
ＤＶＤの情報記録面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ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬを透過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサーレンズＳＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。【００３２】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第３半導体レーザＬＤ３を発光させる。第３半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過した後、カップリングレンズＣＵＬにより平行光束に変換され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによってＣＤの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータ（不図示）によってフォーカシングやトラッキングを行う。【００３３】
ＣＤの情報記録面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ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬを透過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサーレンズＳＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。尚、半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ３は、１つのパッケージに収容されて、いわゆる３レーザ１パッケージを構成していても良い。かかる場合、ダイクロイックプリズムは不要となる。【００３４】
次に、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の製造方法について説明する。ここでは、最も発振波長のバラツキが大きい第１半導体レーザについて対物レンズの最適化を考えるが、それ以外の半導体レーザを対象としても良い。まず、第１半導体レーザの基準波長が４０５ｎｍであるとしたときに、設計波長を４０２ｎｍとした場合に球面収差が最適となる回折構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第１の金型を作成して、第１の金型により成形した対物レンズを第１グループとし、設計波長を４０３ｎｍとした場合に球面収差が最適となる回折構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第２の金型を作成して、第２の金型により成形した対物レンズを第２グループとし、設計波長を４０４ｎｍとした場合に球面収差が最適となる回折構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第３の金型を作成して、第３の金型により成形した対物レンズを第３グループとし、設計波長を４０５ｎｍとした場合に球面収差が最適となる回折構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第４の金型を作成して、第４の金型により成形した対物レンズを第４グループとし、設計波長を４０６ｎｍとした場合に球面収差が最適となる回折構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第５の金型を作成して、第５の金型により成形した対物レンズを第５グループとし、設計波長を４０７ｎｍとした場合に球面収差が最適となる回折構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第６の金型を作成して、第６の金型により成形した対物レンズを第６グループとし、設計波長を４０８ｎｍとした場合に球面収差が最適となる回折構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第７の金型を作成して、第７の金型により成形した対物レンズを第７グループとする。
以上のように本実施の形態では、光路差付与構造の仕様が異なる例として、回折構造の設計波長を異ならせた場合を示した。尚、本実施の形態では、回折構造の仕様に応じて対物レンズを７グループに分けたが、これに限らず例えば３、５グループなどに分けても良い。また、異なる設計波長として、１ｎｍ単位で異なるようにしたが、それに限らず例えば２ｎｍ単位で設計波長を異ならせた対物レンズを準備するようにするなど適宜変更可能である。特に、像側の開口数が大きく開口数０．８以上であるＢＤに対して情報の記録／再生を行うために使用される対物レンズの場合には、本実施の形態のように１ｎｍ単位で回折構造等の光路差付与構造の設計波長を異ならせた複数種類の対物レンズを準備することが好ましい。【００３５】
また、本実施の形態では、ＨＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置用のプラスチック製の単玉対物レンズを例として示したが、それに限定されないことは勿論である。例えば、ＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置用のプラスチック製の単玉対物レンズとすることができる。あるいは、ＢＤとＤＶＤに対して適切に情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置や、ＢＤのみ又はＨＤのみに対して適切に情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置用の対物レンズとすることもできる。【００３６】
また、本実施の形態では、より効果を奏する好ましい形態として、プラスチック製の単玉対物レンズの例を示したが、それに限定されることなく、例えば、それぞれプラスチック製である２枚玉の対物レンズにも適用できることは勿論である。【００３７】
図２は、成形された対物レンズＯＢＪの斜視図である。図２に示すように、対物レンズＯＢＪにおける光学面ＯＰの周囲に配置された環状のフランジＦには、凸部又は凹部状の識別マークＭが形成されている。これは、金型（不図示）のフランジ転写面に、対応する凹部又は凸部を形成しておくことで、対物レンズＯＢＪの成形時に同時に転写形成できる。本実施の形態では、識別マークＭの数が１つの場合、第１グループに属する対物レンズであることを示し、識別マークＭの数が２つの場合、第２グループに属する対物レンズであることを示し、識別マークＭの数が３つの場合、第３グループに属する対物レンズであることを示し、以下同様とする。尚、グループの分け方としては、以上に限らず、例えばグループ分けされた対物レンズのトレイ、カートリッジ、或いはそれを梱包する箱などに、異なる識別マークを付与しても良い。【００３８】
図３は、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の製造方法を示すフローチャート図である。まず、図３のステップＳ１０１で、任意の第１半導体レーザの発振波長λ１を測定する。次に、ステップＳ１０２で、測定した発振波長λ１が４０１．５ｎｍ以上４０２．５ｎｍ未満ならｎ＝１とし、測定した発振波長λ１が４０２．５ｎｍ以上４０３．５ｎｍ未満ならｎ＝２とし、測定した発振波長λ１が４０３．５ｎｍ以上４０４．５ｎｍ未満ならｎ＝３とし、測定した発振波長λ１が４０４．５ｎｍ以上４０５．５ｎｍ未満ならｎ＝４とし、測定した発振波長λ１が４０５．５ｎｍ以上４０６．５ｎｍ未満ならｎ＝５とし、測定した発振波長λ１が４０６．５ｎｍ以上４０７．５ｎｍ未満ならｎ＝６とし、測定した発振波長λ１が４０７．５ｎｍ以上４０８．５ｎｍ未満ならｎ＝７とする。尚、第１半導体レーザの発振波長λ１が、４０１．５ｎｍ未満或いは４０８．５ｎｍ以上であった場合、許容公差範囲外の製品として別のものと置換すればよい。【００３９】
続くステップＳ１０３で、第ｎグループ内の対物レンズを選択する。更に、ステップＳ１０４で、測定した第１半導体レーザと、選択した対物レンズを含む部品を組み立てることで、光ピックアップ装置が完成する。【００４０】
本実施の形態によれば、例えば、｜δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ｜≦０．００２（λｒｍｓ／℃）を満たすように温度特性を向上させた結果、０．１＞｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜≧０．０１（λｒｍｓ／ｎｍ）を満たす程度に波長特性が悪化した対物レンズでも、異なる仕様の回折構造ごとにグループ分けして、実際の半導体レーザの発振波長と組み合わせて用いるため、半導体レーザの発振波長にバラツキがあったとしても、また環境温度変化が生じても適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる光ピックアップ装置を提供できる。【００４１】
尚、本実施の形態においては、レーザ光源個々の実際の発振波長である、使用するレーザ光源の発振特性に応じて、予め準備された光路差付与構造が異なる複数種類の対物レンズの中から一つの種類を選択する例を示したが、予めレーザ光源の発振特性を複数のグループに分類しておき、対物レンズの種類に応じて、適合する発振特性を有するレーザ光源を選択するようにしても良いことは勿論である。【００４２】
尚、製造された光ピックアップ装置の出荷ロットを検査したときに、以下の条件式を満たすようにすると好ましい。
σＳＡ３≦σλ・δＳＡ３／δλ                        （５）
但し、
σＳＡ３（λｒｍｓ）：前記光ピックアップ装置の出荷ロットにおいて、それぞれの光ピックアップ装置で前記レーザ光源が基準温度、基準出力で発振したときの波長における光ピックアップ装置の前記対物レンズを含む集光光学系（光源から情報記録面まで）の３次球面収差ＳＡ３の標準偏差
σλ（ｎｍ）：前記光ピックアップ装置の出荷ロットに含まれる、前記レーザ光源の基準温度、基準出力での発振波長の標準偏差
δＳＡ３／δλ（λｒｍｓ／ｎｍ）：前記光ピックアップ装置の出荷ロットに含まれる、前記対物レンズを含む集光光学系（光源から情報記録面まで）の３次球面収差の波長依存性
（実施例）  
以下、上述した実施の形態に好適な実施例と比較例について説明する。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。【００４３】
対物光学系の光学面は、それぞれ数１式に、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。【００４４】
【数１】
2007105592.tif 000003
【００４５】
また、回折構造（位相構造）により各波長の光束に対して与えられる光路差は、以下の式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。  【００４６】
Φ＝ｄｏｒ×λ／λＢ×（Ｂ２ｈ２＋Ｂ４ｈ４＋Ｂ６ｈ６＋Ｂ８ｈ８＋Ｂ１０ｈ１０）
但し、
Φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
λＢ：製造波長
ｄｏｒ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｈ：光軸からの距離
Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０：光路差関数係数
（実施例１）
実施例１のレンズデータを表１〜表４に示す。実施例１においては、設計波長は４０５ｎｍとした。このとき、波長特性：｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜＝０．０２８７λｒｍｓ／ｎｍであり、温度特性：｜δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ  ｜＝０．００１４λｒｍｓ／℃である。ただし温度特性は、以下の条件で計算した。
屈折率の温度変化率：ｄｎ／ｄＴ＝−０．００００９  （／℃）
レーザの発振波長の温度変化率：ｄλ／ｄＴ＝＋０．０５  （ｎｍ／℃）【００４７】
【表１】
2007105592.tif 000004
【００４８】
【表２】
2007105592.tif 000005
【００４９】
【表３】
2007105592.tif 000006
【００５０】
【表４】
2007105592.tif 000007
【００５１】
（実施例２）
実施例２のレンズデータを表５〜表８に示す。実施例２においては、設計波長は４０８ｎｍとした。このとき、波長特性：｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜＝０．０２６２λｒｍｓ／ｎｍ、温度特性：｜δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ  ｜＝０．００１７λｒｍｓ／℃である。ただし温度特性は、以下の条件で計算した。
屈折率の温度変化率：ｄｎ／ｄＴ＝−０．００００９  （／℃）
レーザーの発振波長の温度変化率：ｄλ／ｄＴ＝＋０．０５  （ｎｍ／℃）【００５２】
【表５】
2007105592.tif 000008
【００５３】
【表６】
2007105592.tif 000009
【００５４】
【表７】
2007105592.tif 000010
【００５５】
【表８】
2007105592.tif 000011
【００５６】
（比較例）
比較例のレンズデータを表９〜表１１に示す。比較例においては、設計波長は４０５ｎｍとした。このとき、波長特性：｜δＳＡ３ｏｂｊ／δλ｜＝０．００９４λｒｍｓ／ｎｍ、温度特性：｜δＳＡ３ｏｂｊ／δＴ  ｜＝０．００５３λｒｍｓ／℃である。ただし温度特性は、以下の条件で計算した。
屈折率の温度変化率：ｄｎ／ｄＴ＝−０．０００１０  （／℃）
レーザーの発振波長の温度変化率：ｄλ／ｄＴ＝＋０．０５  （ｎｍ／℃）【００５７】
【表９】
2007105592.tif 000012
【００５８】
【表１０】
2007105592.tif 000013
【００５９】
【表１１】
2007105592.tif 000014
【００６０】
この実施例１、実施例２、比較例の対物レンズと組み合わせて使用されるプラスチック材料からなるコリメートレンズの例を表１２に示す。なお、表１２は、実施例１に用いた場合の一例としての数値を示している。【００６１】
【表１２】
2007105592.tif 000015
【００６２】
実施例１と、このコリメートレンズにより構成される光学系の波長４０５ｎｍにおける波長特性は、｜δＳＡ３ｏｂｊ＋ｃｏｌ／δλ｜＝０．０２６６λｒｍｓ／ｎｍであり、温度特性は｜δＳＡ３ｏｂｊ＋ｃｏｌ／δＴ  ｜＝０．０００４λｒｍｓ／℃である。このように、対物レンズと両面が屈折面で構成されているいわゆるプラスチック材料からなるノーマルコリメートレンズと組み合わせて用いることで、温度特性は対物レンズ単体よりも０．００１λｒｍｓ／℃程度低減されることになる。なお、上記のコリメートレンズを実施例２、比較例に用いる場合は、仕様の違いに応じて光軸方向位置を調整して使用する。【００６３】
実施例１と比較例とを比較すると明らかなように、温度特性を向上させると、波長特性が悪化する。比較例の対物レンズを用いた光ピックアップ装置において、環境温度が３０℃上昇した場合、温度変化による３次球面収差ＳＡ３ｏｂｊが、０．１５９λｒｍｓとなって、マレシャル限界を超え使用不可となる。一方、実施例１の対物レンズを、発振波長４０８ｎｍの半導体レーザと組み合わせた光ピックアップ装置の場合、波長変化による３次球面収差ＳＡ３ｏｂｊは、０．０８６１λｒｍｓとなって、これもマレシャル限界を超え使用不可となる。【００６４】
これに対し、実施例２の対物レンズを、発振波長４０８ｎｍの半導体レーザと組み合わせた光ピックアップ装置の場合、環境温度が３０℃上昇したときの温度変化による３次球面収差ＳＡ３ｏｂｊは、０．０５１λｒｍｓであり、光源の発振波長と対物レンズの設計波長とのずれはゼロであるから波長変化による３次球面収差ＳＡ３ｏｂｊは、０λｒｍｓであり、いずれも使用可能な値に収まることがわかる。【００６５】
尚、以上の実施例１、実施例２、比較例のレンズデータは、実施の形態としてＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置に用いる好適な例を示しており、対物レンズの像側の最大開口数は何れも０．８５となっている。また、実施例１及び実施例２の対物レンズは共に、５次以上の球面収差については良好に補正されており、それぞれの対物レンズを、その回折構造の設計波長に適合する発振波長のレーザ光源と組み合わせることで、光ピックアップ装置に組み込む際の初期調整を簡素化することができるものである。
【図１】
2007105592.tif 000016
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2007105592.tif 000021
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