【手続補正書】
【提出日】平成19年8月23日(2007.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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を用いて光情報記録媒体の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に使用される対物レンズであって、少なくとも１面が非球面であり、次式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
０．７≦ＮＡ
１．１≦ｄ１／ｆ≦３
ｆ／νｄ≦０．０６０
但し、ＮＡ：像側開口数
ｄ１：軸上レンズ厚
ｆ：焦点距離
νｄ：アッベ数
【請求項２】  次式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
１．５０≦ｎ
但し、ｎ：使用波長での屈折率
【請求項３】  次式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の対物レンズ。
３５≦νｄ
【請求項４】  前記光情報記録媒体は、保護層の厚みが０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項５】  次式を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の対物レンズ。
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．６０
但し、ｒ１：光源側の面の近軸曲率半径
ｎ：使用波長での屈折率
【請求項６】  両面が非球面であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項７】  単玉であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項８】  両面が非球面の単玉であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項９】  波長５００ｎｍ以下の光束を出射する光源と、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において、
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
１．１≦ｄ１／ｆ≦３
ｆ／νｄ≦０．０６０
但し、ＮＡ：像側開口数
ｄ１：軸上レンズ厚
ｆ：焦点距離
νｄ：アッベ数
【請求項１０】  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９に記載の光ピックアップ装置。
１．５０≦ｎ
但し、ｎ：使用波長での屈折率
【請求項１１】  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９または１０に記載の光ピックアップ装置。
３５≦νｄ
【請求項１２】  前記光情報記録媒体は、保護層の厚みが０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】  前記対物レンズは、次式を満たすことを特徴とする請求項９〜１２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）≦０．６０
但し、ｒ１：光源側の面の近軸曲率半径
ｎ：使用波長での屈折率
【請求項１４】  前記対物レンズが両面に非球面を有することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】  前記対物レンズが単玉であることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】  前記対物レンズが両面に非球面を有する単玉であることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ピックアップ用の対物レンズ、この対物レンズを使用する光ピックアップ装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明による対物レンズは、波長５００ｎｍ以下の光束を出射する光源を用いて光情報記録媒体の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に使用される対物レンズであって、少なくとも１面が非球面であり、次式を満たすことを特徴とする。なお、本発明の対物レンズは、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ことが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
０．７≦ＮＡ
１．１≦ｄ１／ｆ≦３          (1)
ｆ／νｄ≦０．０６０ (2)
但し、ＮＡ：像側開口数
ｄ１：軸上レンズ厚
ｆ：焦点距離
νｄ：アッベ数
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の対物レンズにおいて、両面が非球面であることを特徴とする。
請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の対物レンズにおいて、次式を満たすことを特徴とする。
１．５０≦ｎ
但し、ｎ：使用波長での屈折率
請求項３に記載の対物レンズは、請求項１または２に記載の対物レンズにおいて、次式を満たすことを特徴とする。
３５≦νｄ
請求項４に記載の対物レンズは、請求項１〜３のいずれか１項に記載の対物レンズにおいて、前記光情報記録媒体は、保護層の厚みが０．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
請求項５に記載の対物レンズは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の対物レンズにおいて、次式を満たすことを特徴とする。
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．６０
但し、ｒ１：光源側の面の近軸曲率半径
ｎ：使用波長での屈折率
請求項６に記載の対物レンズは、請求項１〜５のいずれか１項に記載の対物レンズにおいて、両面が非球面であることを特徴とする。
請求項７に記載の対物レンズは、請求項１〜７のいずれか１項に記載の対物レンズにおいて、単玉であることを特徴とする。
請求項８に記載の対物レンズは、請求項１〜５のいずれか１項に記載の対物レンズにおいて、両面が非球面の単玉であることを特徴とする。
請求項９に記載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、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において、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。
０．７≦ＮＡ
１．１≦ｄ１／ｆ≦３
ｆ／νｄ≦０．０６０
但し、ＮＡ：像側開口数
ｄ１：軸上レンズ厚
ｆ：焦点距離
νｄ：アッベ数
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項９に記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズは次式を満たすことを特徴とする。
１．５０≦ｎ
但し、ｎ：使用波長での屈折率
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項９または１０に記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズは次式を満たすことを特徴とする。
３５≦νｄ
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置において、前記光情報記録媒体は、保護層の厚みが０．２ｍｍ以下であ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は、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズは、次式を満たすことを特徴とする。
０．４０≦ｒ１／（ｎ・ｆ）≦０．６０
但し、ｒ１：光源側の面の近軸曲率半径
ｎ：使用波長での屈折率
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズが両面に非球面を有することを特徴とする。
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズが単玉であることを特徴とする。
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズが両面に非球面を有する単玉であることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の、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、光束を出射する光源と、光源から出射された光束を集光する集光光学系と、光情報記録媒体からの反射光もしくは透過光を検出する光検出器とを有することが好ましい。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。対物レンズは、上述した本発明の対物レンズである。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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
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０．６５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、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。つまり、本発明の対物レンズ、光ピックアップ装置は、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０．６５以上（好ましくは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。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
また、本発明の対物レンズは、次式(6)を満足することが好ましい。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
上記条件式(6)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。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
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とが好ましい。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。
【手続補正５０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
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(7)を満たすようにできる。
【手続補正５１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
δｆｂ・ＮＡ2≦０．２５μｍ  （δｆｂ＞０）                  (7)
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：対物レンズのディスク側の開口数
【手続補正５２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
また、次式(7)'を満たすことが更に好ましい。
【手続補正５３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
０．０２μｍ≦δｆｂ・ＮＡ2≦０．１５μｍ  （δｆｂ＞０）    (7)'
【手続補正５４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
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。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。
【手続補正５５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
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。
【手続補正５６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４８】
以上のように、対物レンズが屈折系の単玉対物レンズである場合、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。