(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行なうようになっている対物レンズと、を有する光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１）
０．５０＜ＮＡ＜０．９０       （２）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （３）
１／１０ ＜ ｜ｍ｜＜ １／３       （４）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．２       （５）
前記光ピックアップ装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．０２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜ δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ ＜ ０．０７λｒｍｓ       （６）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
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。
【請求項２】
前記対物レンズはプラスチック材料で構成され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用の対物レンズ。
【請求項３】
前記対物レンズは両面非球面で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項４】
前記対物レンズにおいて、光情報記録媒体側の前記開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３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。
０．５０＜ＮＡ＜０．７５       （７）
４５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （８）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．０６       （９）
【請求項５】
前記対物レンズの軸上厚さｄが、
０．４ ＜ ｄ／ｆ ＜ １．５       （１０）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至４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６】
０．１ｍｍ＜ｆ≦０．６ｍｍ       （１１）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至５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】
波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行うようになっている対物レンズと、を有する光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、前記対物レンズの軸上厚さｄ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１９）
０．７０＜ＮＡ＜０．９０       （２０）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （２１）
−１／５＜ｍ＜−１／１０       （２２）
０．０１≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１       （２３）
１．２＜ｄ／ｆ＜１．７       （２４）
前記光ピックアップ装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．００２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ＜０．０７λｒｍｓ       （２５）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
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。
【請求項８】
以下の式を満足する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用の対物レンズ。
０．０８≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１       （２７）
【請求項９】
前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置から光軸に対して外方に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする請求項１乃至８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】
前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置よりも光軸に対して外方の位置の更に外側に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする請求項１乃至９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】
前記繋ぎ領域は、光軸方向に段差を設けたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
【請求項１２】
前記繋ぎ領域の光軸に直交する面に対する角度と、前記繋ぎ領域を設けない場合における非球面形状の光軸に直交する面に対する角度との差が２０度以内であることを特徴とする請求項９乃至１１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１３】
波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行なうようになっている対物レンズと、を有する光ピックアップ装置において、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１）
０．５０＜ＮＡ＜０．９０       （２）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （３）
１／１０ ＜ ｜ｍ｜＜ １／３       （４）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．２       （５）
前記光ピックアップ装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．０２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜ δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ ＜ ０．０７λｒｍｓ       （６）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記対物レンズはプラスチック材料で構成され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】
前記対物レンズは両面非球面で構成されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記対物レンズにおいて、光情報記録媒体側の前記開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
０．５０＜ＮＡ＜０．７５       （７）
４５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （８）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．０６       （９）
【請求項１７】
前記対物レンズの軸上厚さｄが、
０．４ ＜ ｄ／ｆ ＜ １．５       （１０）
を満たすことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
０．１ｍｍ＜ｆ≦０．６ｍｍ       （１１）
を満たすことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行うようになっている対物レンズと、を有する光ピックアップ装置において、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、前記対物レンズの軸上厚さｄ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１９）
０．７０＜ＮＡ＜０．９０       （２０）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （２１）
−１／５＜ｍ＜−１／１０       （２２）
０．０１≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１       （２３）
１．２＜ｄ／ｆ＜１．７       （２４）
前記光ピックアップ装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．００２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ＜０．０７λｒｍｓ       （２５）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２０】
以下の式を満足することを特徴とする請求項１９に記載の光ピックアップ装置。
０．０８≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１       （２７）
【請求項２１】
前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置から光軸に対して外方に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする請求項１３乃至２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置よりも光軸に対して外方の位置の更に外側に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする請求項１３乃至２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２３】
前記繋ぎ領域は、光軸方向に段差を設けたことを特徴とする請求項２１又は２２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２４】
前記繋ぎ領域の光軸に直交する面に対する角度と、前記繋ぎ領域を設けない場合における非球面形状の光軸に直交する面に対する角度との差が２０度以内であることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２５】
波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行なうようになっている対物レンズと、を有する光情報記録再生装置において、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１）
０．５０＜ＮＡ＜０．９０       （２）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （３）
１／１０ ＜ ｜ｍ｜＜ １／３       （４）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．２       （５）
前記光情報記録再生装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．０２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜ δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ ＜ ０．０７λｒｍｓ       （６）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２６】
前記対物レンズはプラスチック材料で構成されることを特徴とする請求項２５に記載の光情報記録再生装置。
【請求項２７】
前記対物レンズは両面非球面で構成されることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の光情報記録再生装置。
【請求項２８】
前記対物レンズにおいて、光情報記録媒体側の前記開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすことを特徴とする請求項２５乃至２７のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
０．５０＜ＮＡ＜０．７５       （７）
４５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （８）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．０６       （９）
【請求項２９】
前記対物レンズの軸上厚さｄが、
０．４ ＜ ｄ／ｆ ＜ １．５      （１０）
を満たすことを特徴とする請求項２５乃至２８のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
【請求項３０】
０．１ｍｍ＜ｆ≦０．６ｍｍ       （１１）
を満たすことを特徴とする請求項２５乃至２９のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
【請求項３１】
波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行うようになっている対物レンズと、を有する光情報記録再生装置において、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、前記対物レンズの軸上厚さｄ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１９）
０．７０＜ＮＡ＜０．９０       （２０）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （２１）
−１／５＜ｍ＜−１／１０       （２２）
０．０１≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１       （２３）
１．２＜ｄ／ｆ＜１．７       （２４）
前記光情報記録再生装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．００２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ＜０．０７λｒｍｓ       （２５）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項３２】
以下の式を満足することを特徴とする請求項３１に記載の光情報記録再生装置。
０．０８≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１       （２７）
【請求項３３】
前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置から光軸に対して外方に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする請求項２５乃至３２のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
【請求項３４】
前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置よりも光軸に対して外方の位置の更に外側に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする請求項２５乃至３３のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
【請求項３５】
前記繋ぎ領域は、光軸方向に段差を設けたことを特徴とする請求項３３又は３４に記載の光情報記録再生装置。
【請求項３６】
前記繋ぎ領域の光軸に直交する面に対する角度と、前記繋ぎ領域を設けない場合における非球面形状の光軸に直交する面に対する角度との差が２０度以内であることを特徴とする請求項３３乃至３５のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置に使用される対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置、特に単玉である対物レンズを有限倍率で用いることにより光情報記録媒体の記録及び／又は再生を行なうことができる光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＶＤなどの光情報記録媒体に対して高密度に情報を記録し、又再生することができる光ピックアップ装置が開発され、様々な用途で用いられている。このような光ピックアップ装置においては、構成のコンパクト化、環境温度変化時の信頼性など種々の要求がある。
【０００３】
ところで、光ピックアップ装置において、光情報記録媒体の情報記録面に情報記録光を集光させる対物レンズは、大量生産に有利であることから、プラスチック材料を素材とするものが多く用いられている。しかるに、その屈折率の温度変化において、プラスチック材料はガラス材料に比べて２桁程度大きい事が知られている。
【０００４】
ここで、プラスチック材料から形成された対物レンズを有する光ピックアップ装置の環境温度が上昇して、その対物レンズの屈折率が変化すると、集光光学系としては球面収差が劣化することが知られている。例えば、現状のＤＶＤ用の光ピックアップ装置においては、開口数ＮＡ０．６０、結像倍率ｍ＝０のプラスチック材料の対物レンズが多く普及しているが、その焦点距離を３ｍｍ、プラスチック材料の屈折率の温度変化をｄｎ／ｄＴ＝−０．０００１２（／℃）、光源波長λ＝６５０ｎｍでのプラスチック材料の屈折率をｎ＝１．５３で無収差となるように対物レンズを設計しても、光ピックアップ装置の温度が室温から３０℃上昇した時には、対物レンズの屈折率が１．５２６４となり、それにより計算上約０．０３３λｒｍｓの残留収差が発生してしまうこととなる。
【０００５】
一般的には、光学の回折限界（マレシャルの限界値０．０７λｒｍｓ）以下に光学系全体で抑えておく必要があるとされ、又対物レンズ以外にも、収差を発生させる様々な要因が存在するので、上記の環境温度変化により発生する収差を極力抑えることが、まず重要であるといえる。
【０００６】
この、環境温度変化によって屈折率が変化した場合の球面収差劣化δＳＡ／δＴは、次式で表される。
δＳＡ／δＴ∝ｆ（１−ｍ）４ＮＡ４・（ｄｎ／ｄＴ）／λ          （２６）
但し、対物レンズの無限物体での焦点距離をｆ、光情報記録媒体側の開口数をＮＡ、光源の波長をλ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量をｄｎ／ｄＴ、結像倍率をｍとする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年におけるＤＶＤなどの高密度な光情報記録媒体に対して、情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置において、開口数ＮＡをより増大する傾向にある。また、光ピックアップ装置のコンパクト化を確保するために、有限倍率で使用し且つ有限度合いを高める試みもなされている。しかるに、（２６）式によれば、対物レンズの開口数ＮＡが大きくなるほど、また光学系の有限度合いが強くなるスペックで使用される対物レンズほど、球面収差劣化が顕著となることが理解できる。例えば、上述したようにｆ＝３ｍｍ、ｍ＝０で、開口数ＮＡを０．６０から０．８５に増大させたとすると、ＮＡの４乗に比例して収差が劣化し、室温（例えば２５℃）から３０℃温度上昇時の球面収差概算値は０．１２λｒｍｓとなり、マレシャルの限界値を大きく越えることが予想される。更に、近年開発された青色レーザのごとき光源を用いることで、更なる情報の高密度化も期待できるが、それにより光源波長λがより短波長化し、温度変化に対する球面収差劣化の問題は、益々厳しくなる方向にあるといえる。
【０００８】
かかる問題に対し、同じく（２６）式から、焦点距離ｆを小さくすることにより、温度変化に対しての球面収差劣化をある程度抑えることができることが判る。例えば、開口数をＮＡ０．６０からＮＡ０．８５に増大させたとしても、焦点距離を１／４にすれば、開口数増大前と同等の温度特性を得ることがことが可能となる。
【０００９】
しかしながら、焦点距離ｆを小さくすると、像高特性としては不利となる。これは、同じ像高を得ようとすると、対物レンズへの入射角度が大きくなるためである。入射角度が大きくなるほど非点収差やコマ収差が劣化する。従って、像高特性的には焦点距離が大きい方が好ましい。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、開口数ＮＡの増大、光源波長の短波長化がなされた光ピックアップ装置においても、温度特性の優れた単玉対物レンズであって、像高特性とのバランスのとれた光学系全体をコンパクトとすることが可能な対物レンズ、その対物レンズを用いた光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。また本発明は、小径の対物レンズで、ふち厚を厚くして成形性を向上させた対物レンズ、その対物レンズを用いた光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行なうようになっている対物レンズと、を有する光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１）
０．５０＜ＮＡ＜０．９０       （２）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （３）
１／１０ ＜ ｜ｍ｜＜ １／３       （４）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．２       （５）
前記光ピックアップ装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．０２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜ δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ ＜ ０．０７λｒｍｓ       （６）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の対物レンズによれば、開口数ＮＡの増大、光源波長λの短波長化に応じて、焦点距離ｆを小さくすることにより、温度変化に対する球面収差の劣化を抑えることができるが、あまり焦点距離ｆを小さくすると、像高特性が劣化するので、（１）〜（６）式を満たすような範囲で、各値を定めることによって、温度特性、像高特性とのバランスのとれた対物レンズを提供することが可能となる。更に、高開口数ＮＡであっても有限倍率とすることが可能であり、それにより光源からの光束を、単一の前記対物レンズを用いて前記光情報記録媒体の情報記録面に集光させるといったコンパクトで簡素な構成の光ピックアップ装置とすることも可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズによれば、前記対物レンズはプラスチック材料で構成されると、かかるプラスチック材料がガラス材料に比べて軽量であるため、前記対物レンズを光軸方向に移動させるフォーカシング動作の高速化を図れる。また、プラスチック材料は射出成形が容易であるため、安定した品質での前記対物レンズの大量生産が可能である。
【００１４】
請求項３に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズによれば、前記対物レンズは両面非球面で構成されると好ましい。屈折面で構成すると、色収差に強い対物レンズが可能となる。特に、分散値の大きな材料を使うと、光源のモードホップに伴う対物レンズの近軸像点位置の変化をおさえることが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズによれば、前記対物レンズにおいて、光情報記録媒体側の前記開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすことを特徴とする。
０．５０＜ＮＡ＜０．７５       （７）
４５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （８）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．０６       （９）
前記開口数ＮＡが０．５０より大きく、前記光源波長λが８５０ｎｍ未満であれば、比較的高密度の光情報記録媒体に対応でき、一方、前記開口数ＮＡが０．７５未満であり、かつ前記光源波長λが４５０ｎｍより大きければ、温度変化に対する球面収差の劣化を、（９）式に示す範囲に抑えることができる。
【００１６】
請求項５に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズによれば、前記対物レンズの軸上厚さｄが、
０．４ ＜ ｄ／ｆ ＜ １．５                                  （１０）
を満たすことを特徴とする。値ｄ／ｆが、（１０）式の下限値を上回ると、設計上、像高特性の制御が容易となり、一方、上限値を下回ると、前記対物レンズと前記光情報記録媒体とを離すことで十分なワーキングディスタンスを確保することが可能となる。
【００１７】
請求項６に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、
０．１ｍｍ＜ｆ≦０．６ｍｍ       （１１）
を満たすことを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の対物レンズは、温度特性、像高特性とのバランスをとりつつ、請求項１に記載の対物レンズに対し、より高開口数ＮＡを高く且つ球面収差を低く抑えても有限倍率とすることが可能であり、それにより光源からの光束を、単一の前記対物レンズを用いて前記光情報記録媒体の情報記録面に集光させるといったコンパクトで簡素な構成の光ピックアップ装置を提供することができる。
【００１９】
請求項７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行うようになっている対物レンズと、を有する光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、前記対物レンズの軸上厚さｄ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１９）
０．７０＜ＮＡ＜０．９０       （２０）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （２１）
−１／５＜ｍ＜−１／１０       （２２）
０．０１≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１       （２３）
１．２＜ｄ／ｆ＜１．７       （２４）
前記光ピックアップ装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．００２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ＜０．０７λｒｍｓ       （２５）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の対物レンズは、温度特性、像高特性とのバランスをとりつつ、請求項１に記載の対物レンズに対し、より高開口数ＮＡを高く且つ球面収差を低く抑えても有限倍率とすることが可能であり、それにより光源からの光束を、単一の前記対物レンズを用いて前記光情報記録媒体の情報記録面に集光させるといったコンパクトで簡素な構成の光ピックアップ装置を提供することができる。
【００２２】
「アンダーな球面収差もしくは／オーバーな球面収差」については、図８に示すように、近軸像点位置を原点とする球面収差において、近軸像点よりも手前側で光軸と交わる場合を「アンダー」、近軸像点よりも遠い位置で光軸と交わる場合を「オーバー」とする。
【００２３】
請求項８に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする。
０．０８≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１      （２７）
【００２４】
尚、前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５      （２８）
を満たす効果について説明する。本発明は、特に像高特性のコマ収差成分に関するものである。（２８）式を満たすことで、前記対物レンズに対して光束が斜入射する時におけるコマ収差が補正される条件としての、いわゆる正弦条件の補正が容易となる。
【００２５】
（２８）式から明らかであるが、前記対物レンズでは、両凸レンズで前記光源側の近軸曲率半径ｒ１を小さくする方が収差補正上好ましいといえる。しかしながら、それにより前記光源側の非球面の見込み角度の変化は周辺に行くほど大きくなり、この光源側の面の非球面がふち厚を制限する大きな要因となっている。これを具体的に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の対物レンズの一部を模式的に示す断面図である。ここで、従来は、前記対物レンズの両面非球面形状を、前記対物レンズのフランジ部に接続する位置まで延長させることが行われている。しかしながら、請求項１０に記載の本発明のごとく、（２８）式を満たすように近軸曲率半径ｒ１を小さく設定すると、図１に点線で示すごとく、見込み角θ１（光源側非球面の断面におけるフランジ部との交点Ｐ３の接線と、かかる交点Ｐ３におけるフランジ部の接線とのなす角度）が大きくなるため、フランジ厚ｔ１が薄くなる傾向にある。フランジ厚ｔ１が薄くなると、前記対物レンズの成形時に、素材の流れが悪くなることによる成形不良が生じやすくなるという問題がある。以下の発明によれば、かかる問題を解消もしくは緩和することができる。
【００２７】
請求項９に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線（ここでは図１に示すＬＢ１）が交わる位置（ここでは図１に示すＰ１）において、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域（図１に示すＡ）を設けたことを特徴とする。かかる発明によれば、前記対物レンズは、図１の実線で示すような面形状となり、それにより見込み角θ２は、従来の見込み角θ１より小さくなり、フランジ厚ｔ２をより厚くすることができ、前記対物レンズの成形性を向上させることができる。尚、前記繋ぎ領域の形状を最適化することにより、例えば前記繋ぎ領域を通過した光束を結像に関与しないフレア光に変換することで、絞り効果を持たせることもできる。
【００２８】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線（ここでは図１に示すＬＢ２）が交わる位置（ここでは図１に示すＰ２）の光軸に交差する方向の外側部において、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域（図１に示すＡ）を設けたことを特徴とする。前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置の光軸に交差する方向の外側部を通過する光束は、前記光情報記録媒体の情報記録面に対して結像に関与しないものであるので、設計上は、請求項１１に記載の発明のごとく、前記最外光線の交わる位置Ｐ１から外側に向かって直に前記繋ぎ領域を形成すれば良いが、実際的には、部品の精度、組み付け誤差などにより、最外光線の通過する位置は設計位置に対して変動する。そこで、本発明のごとく、前記開口数ＮＡの最外光線（ＬＢ２）が交わる位置（Ｐ２）の光軸に交差する方向の外側部において、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けることにより、交わる位置が変動した場合でも、最外光線が通過する位置の内側を通過する光束は、常に結像に関与させることで、透過光量を効率的に確保できるようになっている。
【００２９】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、前記繋ぎ領域は、光軸方向に段差を設けたことを特徴とする。図２は、本発明の対物レンズの一部を示す図１と同様な断面図である。図２において、前記開口数ＮＡの最外光線（ここでは図２に示すＬＢ１）が交わる位置（ここでは図２に示すＰ１）から光軸直交方向の外側において、かかる対物レンズの光源側の面（即ち繋ぎ領域）は、光軸方向の光源側に突出した段差（図２に示すＡ'）となっている。このようにすることで、対物レンズのふち厚ｔ３をより大きく確保することができる。尚、前記段差の形状を最適化することにより、例えば前記段差を通過した光束を結像に関与しないフレア光に変換することで、絞り効果を持たせることもできる。かかる場合、段差は、図２に点線で示すように、光軸方向の光情報記録媒体側にくぼんだ形状となっていても良い。
【００３０】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、前記繋ぎ領域の光軸に直交する面に対する角度と、前記繋ぎ領域を設けない場合における非球面形状の光軸に直交する面に対する角度との差（図１で点Ｐ１における有効径内のレンズ表面との接線と、点Ｐ３における繋ぎ領域の接線とのなす角度、即ち（θ１−θ２）が２０度以内であると好ましい。前記繋ぎ領域の見込み角が大きすぎると、金型加工時のバイトの先端部分への負荷が大きくなりすぎ好ましくないからであり、また前記繋ぎ領域の外側と内側とで金型を別部材として前記対物レンズを成形すると、レンズ面内にバリを生じるので好ましくないからである。
【００３１】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行なうようになっている対物レンズと、を有する光ピックアップ装置において、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１）
０．５０＜ＮＡ＜０．９０       （２）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （３）
１／１０ ＜ ｜ｍ｜＜ １／３       （４）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．２       （５）
前記光ピックアップ装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．０２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜ δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ ＜ ０．０７λｒｍｓ       （６）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００３２】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズはプラスチック材料で構成されることを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００３３】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズは両面非球面で構成されることを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００３４】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズにおいて、光情報記録媒体側の前記開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすことを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項４に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
０．５０＜ＮＡ＜０．７５       （７）
４５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （８）
０．０ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．０６       （９）
【００３５】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズの軸上厚さｄが、
０．４ ＜ ｄ／ｆ ＜ １．５       （１０）
を満たすことを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項５に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００３６】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、
０．１ｍｍ＜ｆ≦０．６ｍｍ       （１１）
を満たすことを特徴とする。
【００３７】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行うようになっている対物レンズと、を有する光ピックアップ装置において、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、前記対物レンズの軸上厚さｄ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１９）
０．７０＜ＮＡ＜０．９０       （２０）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （２１）
−１／５＜ｍ＜−１／１０       （２２）
０．０１≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１       （２３）
１．２＜ｄ／ｆ＜１．７       （２４）
前記光ピックアップ装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．００２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ＜０．０７λｒｍｓ       （２５）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項７に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００３９】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、以下の式を満足することを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項８に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
０．０８≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１ （２７）
【００４１】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置から光軸に対して外方に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項９に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００４２】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置よりも光軸に対して外方の位置の更に外側に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項１０に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００４３】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置は、前記繋ぎ領域は、光軸方向に段差を設けたことを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項１１に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００４４】
請求項２４に記載の光ピックアップ装置は、前記繋ぎ領域の光軸に直交する面に対する角度と、前記繋ぎ領域を設けない場合における非球面形状の光軸に直交する面に対する角度との差が２０度以内であることを特徴とする。本発明の光ピックアップ装置は、請求項１２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００４５】
請求項２５に記載の光情報記録再生装置は、波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行なうようになっている対物レンズと、を有する光情報記録再生装置において、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１）
０．５０＜ＮＡ＜０．９０       （２）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （３）
１／１０ ＜ ｜ｍ｜＜ １／３       （４）
０．０２９ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．２       （５）
前記光情報記録再生装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．０２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜ δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ ＜ ０．０７λｒｍｓ       （６）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００４６】
請求項２６に記載の光情報記録再生装置は、前記対物レンズはプラスチック材料で構成されることを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００４７】
請求項２７に記載の光情報記録再生装置は、前記対物レンズは両面非球面で構成されることを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００４８】
請求項２８に記載の光情報記録再生装置は、前記対物レンズにおいて、光情報記録媒体側の前記開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすことを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項４に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
０．５０＜ＮＡ＜０．７５       （７）
４５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （８）
０．０ ＜（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ ＜ ０．０６       （９）
【００４９】
請求項２９に記載の光情報記録再生装置は、前記対物レンズの軸上厚さｄが、
０．４ ＜ ｄ／ｆ ＜ １．５       （１０）
を満たすことを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項５に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００５０】
請求項３０に記載の光情報記録再生装置は、
０．１ｍｍ＜ｆ≦０．６ｍｍ       （１１）
を満たすことを特徴とする。
【００５１】
請求項３１に記載の光情報記録再生装置は、波長λの光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に結像することで情報の記録及び／又は再生を行うようになっている対物レンズと、を有する光情報記録再生装置において、前記対物レンズは回折構造を有しない単玉レンズであり、前記対物レンズの無限物体での焦点距離ｆ、前記対物レンズの軸上厚さｄ、光情報記録媒体側の開口数ＮＡ、前記光源の波長λ、温度１℃上昇時の対物レンズ屈折率の変化量ｄｎ／ｄＴ、及び結像倍率ｍの値が、それぞれ以下の式を満たすと共に、
０．１ｍｍ＜ｆ＜１ｍｍ       （１９）
０．７０＜ＮＡ＜０．９０       （２０）
３５０ｎｍ＜λ＜８５０ｎｍ       （２１）
−１／５＜ｍ＜−１／１０       （２２）
０．０１≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１       （２３）
１．２＜ｄ／ｆ＜１．７       （２４）
前記光情報記録再生装置全体が室温から３０℃温度上昇した時の前記対物レンズの収差をδＷｔｅｍｐ、対物レンズの像高Ｙ＝０．００２ｍｍにおける収差をδＷｈｅｉｇｈｔとした場合に、
０．０λｒｍｓ＜δＷｔｅｍｐ＋δＷｈｅｉｇｈｔ＜０．０７λｒｍｓ       （２５）
であり、
前記対物レンズの光源側の面の近軸曲率半径をｒ１、前記対物レンズの波長λにおける屈折率をｎとすると、
０．３ ＜ ｒ１／（ｎ（１−ｍ）ｆ） ＜ ０．５       （２８）
を満たすことを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項７に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００５３】
請求項３２に記載の光情報記録再生装置は、以下の式を満足することを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項８に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
０．０８≦（（１−ｍ）ＮＡ）4・ｆ・｜ｄｎ／ｄＴ｜／λ＜０．１１ （２７）
【００５５】
請求項３３に記載の光情報記録再生装置は、前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置から光軸に対して外方に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項９に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００５６】
請求項３４に記載の光情報記録再生装置は、前記対物レンズの光源側の面は、前記開口数ＮＡの最外光線が交わる位置よりも光軸に対して外方の位置の更に外側に、前記対物レンズのふち厚が厚くなるような繋ぎ領域を設けたことを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項１０に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００５７】
請求項３５に記載の光情報記録再生装置は、前記繋ぎ領域は、光軸方向に段差を設けたことを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項１１に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００５８】
請求項３６に記載の光情報記録再生装置は、前記繋ぎ領域の光軸に直交する面に対する角度と、前記繋ぎ領域を設けない場合における非球面形状の光軸に直交する面に対する角度との差が２０度以内であることを特徴とする。本発明の光情報記録再生装置は、請求項１２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００５９】
本明細書中において、対物レンズとは、狭義に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を指す。従って、本明細書中において、対物レンズの光情報記録媒体側（像側）の開口数ＮＡとは、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置するレンズ面の開口数ＮＡを指すものである。また、本明細書中では必要開口数ＮＡは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物レンズの開口数を示すものとする。
【００６０】
本明細書中で用いる「回折構造」とは、対物レンズの表面に、レリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせた部分のことをいう。レリーフの形状としては、例えば、対物レンズの表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものであり、そのような形状を特に「回折輪帯」という。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について説明する。図３は、本実施の形態の対物レンズを含む光ピックアップ装置（光情報記録再生装置）の概略構成図である。この光ピックアップ装置は、波長λの光源としての赤色レーザー１と、対物レンズ２と、光情報記録媒体３とから構成される。赤色レーザー１と対物レンズ２との間にはビームスプリッタ４が存在し、光情報記録媒体３からの反射光を検出器５の方向に偏向するようになっている。
【００６２】
対物レンズ２へは、赤色レーザー１からの発散光束が入射し、その光束径は絞り６によって制限される。このように、結像倍率を有限とすることで、光学系全体の部品点数が少なく簡素な構成とすることができる。対物レンズ２は、両面非球面でありプラスチック材料で構成される。本実施の形態では、プラスチック製の対物レンズの温度変化による球面収差劣化を小さくするために、焦点距離を小さくしている。
【００６３】
ただし、像高特性とのバランスを考慮して焦点距離ｆを決定する。ここで軸外補正のためには、軸上厚さを厚くする方が好ましい。軸上厚さを厚くすると、対物レンズ２のふち厚は厚くなり、対物レンズ２の開口数ＮＡが大きい場合にも、面交差が生じる恐れが減少し光学設計上で有利である。また対物レンズ２に発散光束を入射させた方が、無限光を入射させる場合に比べて、ワーキングディスタンスの確保という観点からも有利である。
【００６４】
また、対物レンズ２の光源側の面の近軸曲率半径ｒ１（図１参照）を０．３×（ｎ（１−ｍ）ｆ）＜ｒ１＜０．５×（ｎ（１−ｍ）ｆ）の範囲にすることが、正弦条件を満足させる上で好ましく、より好ましくは０．３６×（ｎ（１−ｍ）ｆ）＜ｒ１＜０．３９×（ｎ（１−ｍ）ｆ）とするのが良い。正弦条件を満足させておくと、軸外のコマ収差補正が容易となる。
【００６５】
尚、本発明は上記実施の形態（ＮＡ、λ、ｍなど）には制限されない。また、光情報記録媒体として情報記録面上に保護層が存在している場合には、各請求項を満足させつつ、保護層の厚みに応じて対物レンズの球面収差設計を行なえばよい。
【００６６】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、図３に示す第１の実施の形態と異なる点は、対物レンズの光源側の面の有効径外の面形状処理であり、同一の構成についての説明は省略する。
【００６７】
対物レンズ２の焦点距離を短くすると、近軸曲率半径ｒ１（図１）の絶対値および軸上厚さが小さくなる。従って、同じ開口数ＮＡであれば、レンズ形状は相似であるので、対物レンズ２のふち厚／軸上厚はほぼ同一になるが、絶対値でみると焦点距離ｆが小さくなるほどふち厚は小さくなる。後の実施例で述べるが、開口数ＮＡ０．６０の対物レンズにおいて、軸上厚さを０．４ｍｍとすると、ふち厚は０．１ｍｍを割り、流動性のよいプラスチック材料であっても対物レンズの成形性が悪化する。そこで、少しでもふち厚を厚くするために、有効径（ここでは最外光線が通過する径）外において、有効径内とは別非球面（或いは球面）を形成する。これを繋ぎ領域（図１のＡ、図２のＡ’）と呼ぶ。
【００６８】
有効径の外側から、すぐに光軸に垂直な繋ぎ領域を設けることは、金型加工上では可能である。しかし、成形性を考えると次のような理由から好ましくない。すなわち、通常、対物レンズを射出成形で作る場合にはゲート部を、ふちの外側に設けることとなる。この時、ゲート部から対物レンズの有効径内部に樹脂が射出されるが、樹脂の流れを考えると粘性抵抗の変化が大きいと転写性にムラが生じ複屈折などの影響が出やすい。
【００６９】
これに対し、図１のような繋ぎ領域Ａを設けると、成形的にも複屈折などの影響も少なく、ふち厚ｔ２を厚くすることが出来る。また光学的にも、繋ぎ領域Ａの外側では面のパワーが弱まるため、オーバーフレアが発生する。この場合、絞りを用いなくとも、光情報記録媒体面上で当初の開口数内を通過する光束は光スポットを形成し、繋ぎ領域を通過する光束はフレアとなり、結像への寄与は少ないので、所望のスポット形状を達成することが可能であり、より光学系の簡素化が図れる。なお、本発明も上記実施の形態に制限されない。
【００７０】
（実施例１）
実施例１は、上記第１の実施の形態に適用可能な対物レンズに関するものである。表１に、実施例１の対物レンズにかかるレンズデータを示す。光源を第０面とし、第１、２面はビームスプリッタで、第３面が絞り、第４、５面が対物レンズであり、第６面が光情報記録媒体の情報記録面を示す。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 ２．５×Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【表１】
0004232188.tif 000002
【００７１】
実施例１の対物レンズは、両面非球面のプラスチックレンズで構成され、各々の非球面は数１で表される非球面形状を有している。
【数１】
0004232188.tif 000003
ただし、Ｚは光軸方向の軸で、ｈは光軸と垂直方向の軸、ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａは非球面係数、Ｐは非球面のべき数である。
【００７２】
実施例１の対物レンズはプラスチック材料から形成され、温度変化時の屈折率変化は、ｄｎ／ｄＴ＝−０．０００１２（／℃）である。室温（２５℃）から３０℃温度上昇時の球面収差の残留分は０．０２４λｒｍｓであり、像高０．０２ｍｍにおける残留収差が０．０３１λｒｍｓである。ＤＶＤにおけるトラックピッチは、約０．７４μｍであることから、対物レンズとして回折限界までのマージンとしては、像高特性的にも温度変化的にも余裕があることがわかる。これらのことから、対物レンズにプラスチック材料を用いても、温度特性と像高特性とのバランスのとれた対物レンズとなっていることが理解できる。図４は、実施例１の対物レンズにおける像高特性を示すグラフであり、図５は、実施例１の対物レンズにおける温度特性を示すグラフである。
【００７３】
（実施例２）
実施例２も、上記第１の実施の形態に適用可能な対物レンズに関するものである。実施例１との違いは対物レンズのスペックが異なるものであり、光ピックアップ装置としての構成は同じであり、同一箇所についての説明は省略する。
【００７４】
表２に、実施例１の対物レンズにかかるレンズデータを示す。光源を第０面とし、第１、２面はビームスプリッタで、第３面が絞り、第４、５面が対物レンズであり、第６面が光情報記録媒体の情報記録面を示す。
【表２】
0004232188.tif 000004
【００７５】
実施例２の対物レンズは、両面非球面のプラスチックレンズで構成される。開口数ＮＡは０．７２と、第１の実施例よりも大きくなっているが、使用波長、焦点距離、倍率の設定を最適化することで、従来のｆ＝３ｍｍのＤＶＤ対物レンズよりも温度特性を良くすることが可能となった。
【００７６】
また、軸外補正のために、対物レンズの軸上厚さおよび正弦条件を満足するように、第１面の近軸曲率半径を決定した。表２にもあるように、対物レンズとして回折限界までのマージンとしては、像高特性的にも温度変化的にも余裕があることがわかる。これらのことから、実施例１と同様に、対物レンズにプラスチック材料を用いても、温度特性と像高特性とのバランスのとれた対物レンズとなっていることが理解できる。図６は、実施例２の対物レンズにおける像高特性を示すグラフであり、図７は、実施例２の対物レンズにおける温度特性を示すグラフである。尚、図６，７の特性は、以下の実施例３の対物レンズにも当てはまる。
【００７７】
（実施例３）
実施例３は、上記第２の実施の形態に適用可能な対物レンズに関するものである。なお、実施例３の対物レンズは、有効径内においては実施例２の対物レンズと同一のものとした。表３にレンズデータを示す。対物レンズの光源側の面を、繋ぎ領域を境にして別の非球面としている。繋ぎ領域の非球面を第４’面とする。開口数ＮＡ＝０．６０の最外光線は、第４面で光軸から０．５１２９ｍｍの位置を通過する。
【表３】
0004232188.tif 000005
【００７８】
レンズ面を、光軸から０．６ｍｍの位置まで設ける場合を考える。光軸から０．５１２９ｍｍの位置と０．６ｍｍの位置との間に、第４面と同一の非球面を設ける場合と、第４’面のような繋ぎ領域を設ける場合では、後者の方が約０．０４８ｍｍふち厚が厚くなる。この増加量の絶対値は僅かではあるが、元々のふち厚が０．１ｍｍ程であるので、増加率としては約５０％あり効果としては顕著である。なお、第４’面を非球面としたが、これ以外にも断面図上でストレートとなるような形状としても、成形上の複屈折の影響が少なくふち厚を確保することが可能である。
【００７９】
（実施例４）
実施例４は、上記第１、第２の何れの実施の形態にも含まれない対物レンズに関する。この対物レンズを含む光ピックアップ装置（光情報記録再生装置）は、波長λの光源として赤色レーザーと対物レンズと検出器とを有しており、光情報記録媒体の情報記録面に光源からの光束を集光し、その反射光を検出器で検出するように構成されている。光源から出射された発散光束は、その光束径が絞りによって制限され、対物レンズを透過した後、光情報記録媒体の情報記録面上に集光される。この様な光ピックアップ装置に適用可能な対物レンズのデータを表４に示す。光源を第０面とし、第１面が絞り、第２、第３面が対物レンズであり、第４面が光情報記銀媒体の情報記録面を示す。尚、実施例４の対物レンズは、両面非球面のガラスレンズである。
【表４】
0004232188.tif 000006
実施例４では、対物レンズに図１または図２に示した繋ぎ領域を設けていないが、それを設けても構わない。
【００８０】
（実施例５）
実施例５も、上記第１、第２の何れの実施の形態にも含まれない対物レンズに関する。実施例４の対物レンズを含む光ピックアップ装置では、光源に赤色レーザーが用いられていたが、実施例５の対物レンズを含む光ピックアップ装置では青紫色レーザーが用いられている。その他、光ピックアップ装置の構成は、実施例４と同じである。本実施例にかかる対物レンズのデータを表５に示す。光源を第０面とし、第１面が絞り、第２、第３面が対物レンズ、第４面が光情報記録媒体の情報記録面を示す。尚、実施例５の対物レンズは、両面非球面のガラスレンズである。
【表５】
0004232188.tif 000007
実施例５では、対物レンズに図１または図２に示した繋ぎ領域を設けていないが、それを設けても構わない。
【００８１】
（実施例６）
実施例６も、上記第１、第２の何れの実施の形態にも含まれない対物レンズに関する。実施例６の対物レンズを含む光ピックアップ装置では、対物レンズとして回折面を有する非球面プラスチックレンズが用いられており、その他の構成は、実施例４の対物レンズを含む光ピックアップ装置と同じである。実施例６における回折面とは次の通りである。
【００８２】
対物レンズの光源側非球面の表面には回折構造が一体で形成されている。この回折構造は、ブレーズ化波長（基準波長）λＢに対する光路差関数Фにより単位をｍｍとして数２で表される。ｈが光軸と垂直方向の距離、ｃ２ｉが光路差関数の係数である。この２次係数が回折構造の近軸的なパワーである。また２次以外の４次、６次係数等で球面収差を制御できる。ここで制御出来るとは、対物レンズの屈折部分が有する球面収差を、回折構造で逆特性の球面収差を持たせ、対物レンズトータルとして球面収差を補正したりすることを意味する。この場合、温度変化時の球面収差も、屈折部分の球面収差の温度変化と、回折構造の球面収差の温度変化とのトータルと考えることが出来る。
【数２】
0004232188.tif 000008
【００８３】
本実施例にかかる対物レンズのデータを表６に示す。光源を第０面とし、第１面が絞り、第２、第３面が対物レンズ、第４面が光情報記録媒体の情報記録面である。
【表６】
0004232188.tif 000009
尚、実施例６では、対物レンズに図１または図２に示した繋ぎ領域を設けていないが、それを設けても構わない。以上の実施例４〜６においては、開口数ＮＡが比較的大きいので、それに応じてｄ／ｆを大きくすることで、対物レンズの縁厚を確保している。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、開口数ＮＡの増大、光源波長の短波長化がなされた光ピックアップ装置においても、温度特性の優れた単玉対物レンズであって、像高特性とのバランスのとれた光学系全体をコンパクトとすることが可能な対物レンズ、その対物レンズを用いた光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することができる。また本発明によれば、小径の対物レンズで、ふち厚を厚くして成形性を向上させた対物レンズ、その対物レンズを用いた光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例にかかる対物レンズの一部を示す断面図である。
【図２】本発明の別な例にかかる対物レンズの一部を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図４】実施例１の対物レンズにおける像高特性を示すグラフである。
【図５】実施例１の対物レンズにおける温度特性を示すグラフである。
【図６】実施例２の対物レンズにおける像高特性を示すグラフである。
【図７】実施例２の対物レンズにおける温度特性を示すグラフである。
【図８】球面収差がアンダーかオーバーかを説明するための図である。
【符号の説明】
１  赤色レーザー
２  対物レンズ
３  光情報記録媒体
４  ビームスプリッタ
５  検出器
６  絞り
【図１】
0004232188.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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