(57)【要約】【課題】光記録媒体に対して情報の記録/再生を行う対物レンズが、短波長光を光記録層上に収束しうる単玉の高ＮＡレンズとして使用される場合にも、像高特性を良好なものとすることができ、レンズの軽量化および作動距離の確保を良好に図ることができるとともに、レンズ設計の自由度を損なうことなく、光ピックアップ装置の安定した動作を確保する。【解決手段】対物レンズ８は、単玉レンズからなり、光源側の面８ａが強い曲率の凸面、光記録媒体側の面８ｂが弱い曲率の面とされており、両面とも非球面からなる。また、式（1）-（3）を満足する。0.70<NA<0.98（1）、0.70<d/f<3.00(2）、0.50<g/d<0.80（3）  ただし、NA：対物レンズ８の光記録媒体側の開口数、d：対物レンズ８の光軸上の厚み（ｍｍ）、f：対物レンズ８の焦点距離（ｍｍ）、g：光軸に垂直で光源側の面８aの頂点における接平面から対物レンズ重心位置Gまでの距離（ｍｍ）【選択図】図１
2009123316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報の記録または再生がなされる光記録媒体に対して、使用光を所望の位置に収束させる対物レンズにおいて、
少なくとも１つの面が非球面とされた単玉レンズからなり、
下記条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする対物レンズ。
０．７０＜  ＮＡ  ＜０．９８    （１）
０．５０＜  ｇ／ｄ  ＜０．８０    （２）
ただし、
ＮＡ：前記対物レンズの光記録媒体側の開口数
ｄ：前記対物レンズの光軸上の厚み（ｍｍ）
ｇ：光軸に垂直で前記対物レンズの光源側の面の頂点における接平面から
前記対物レンズの重心位置までの距離（ｍｍ）
【請求項２】
下記条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
０．７０＜  ｄ／ｆ  ＜３．００    （３）
ｆ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
【請求項３】
下記条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の対物レンズ。
０．３５＜  Ｘ  ＜０．８０    （４）
ただし、
Ｘ：（Ｘ１−Ｘ２）・（ｎ−１）／（ＮＡ・ｆ）
ここで、前記ｎは前記対物レンズの使用光波長における屈折率
前記Ｘ１は、光軸に垂直で光源側の面の頂点における接平面と、光源
側の面における有効径最外周位置（前記ＮＡのマージナル光線が入射す
る光源側の面上の位置）との光軸方向の距離（ｍｍ）である。
なお、前記接平面位置を基準として光記録媒体方向を正、光源方向を負
とする。
前記Ｘ２は、光軸に垂直で光記録媒体側の面の頂点における接平面と、
光記録媒体側の面における有効径最外周位置（前記ＮＡのマージナル光
線が入射する光記録媒体側の面上の位置）との光軸方向の距離（ｍｍ）
である。なお、前記接平面位置を基準として光記録媒体方向を正、光源
方向を負とする。
【請求項４】
下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の対物レンズ。
１．０≦  ΦA  ≦５．０    （５）
ただし、
ΦA：前記対物レンズの光源側の面の有効径
【請求項５】
下記条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の対物レンズ。
０．２５＜  Ｙ  ＜０．６５    （６）
ただし、
Ｙ：Ｒ１／（ｎ・ｆ）
ここで、Ｒ１は前記対物レンズの光源側の面の光軸近傍の曲率半径
【請求項６】
下記条件式（３´）を満足することを特徴とする請求項２から５のうちいずれか１項記載の対物レンズ。
０．７０＜  ｄ／ｆ  ＜１．４０    （３´）
【請求項７】
下記条件式（４´）を満足することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項記載の対物レンズ。
０．４８＜  Ｘ  ＜０．５５    （４´）
【請求項８】
前記使用光の波長λが４０５．０±５．０ｎｍであることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項記載の対物レンズ。
【請求項９】
前記使用光の波長λが４０５．０±５．０ｎｍであり、前記開口数ＮＡが０．８５であり、前記光記録媒体の保護層の厚みｔが０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項記載の対物レンズ。
【請求項１０】
前記使用光の波長λが４０５．０±５．０ｎｍであり、前記開口数ＮＡが０．８５であり、前記光記録媒体の表面からｔ１ｍｍだけ該光記録媒体の内部に入った位置における収差が最も小さくなるように設定され、かつ下記条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項記載の対物レンズ。
０．０７５≦  ｔ１  ≦０．１    （７）
【請求項１１】
質量が０．５グラム以下とされていることを特徴とする請求項１から１０のうちいずれか１項記載の対物レンズ。
【請求項１２】
請求項１から１１のうちいずれか１項記載の対物レンズを備え、該対物レンズのフォーカシング操作およびトラッキング操作を行うアクチュエータを備えてなることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光記録媒体記録および/または再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報の記録または再生がなされる際に、使用光を光記録媒体上に効率良く収束させることができる対物レンズ、光ピックアップ装置および光記録媒体記録および/または再生装置に関するものであり、詳しくは、青色短波長光を使用光として用いる高密度光記録媒体の記録/再生に用いられる対物レンズ、光ピックアップ装置および光記録媒体記録および/または再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）やＣＤ（コンパクトディスク。−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷを含む。）等の種々の光記録媒体が様々な用途に利用されているが、日常取り扱われるデータ容量の急激な増大に応じて、光記録媒体の記録容量の増大化に対する要請は、更に強いものとなってきている。光記録媒体の記録容量を増大させるためには、使用する光源光の短波長化と対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることが有効であることは知られているところである。このような知見に基づき、既に実用化されている短波長光出力の半導体レーザ（例えば、波長405ｎｍのレーザ光を射出する）からの光を照射光として使用するとともに開口数を０．７以上まで大きくした、片面１層の容量が25ＧＢ程度のブルーレイ・ディスク（以下ＢＤと称する）が実用化されるに到っている。このＢＤの規格においては、開口数および保護層の厚みが上述したＤＶＤおよびＣＤとは全く異なった値（開口数（ＮＡ）は例えば0.85、保護層の厚みは例えば0.1ｍｍ）とされている。
【０００３】
しかしながら、今後、より一層の高密度化が要求されることは必定であるが、短波長化を促進することによってその要求を満たすことは難しいと考えられる。これは、波長λが３５０ｎｍより短い領域ではレンズ材料の光透過率が急激に低下するために、実用上十分な光利用効率が得られないという決定的な理由があるからである。
【０００４】
このため、より高密度化を図るための残された方策は、該対物レンズの開口数をさらに大きなものとすることである。
【０００５】
ところで、大きな開口数（以下、高ＮＡと称する）のレンズを設計する場合、組立時における工数の増大、生産効率の悪化さらにはコストの上昇といった問題を解決するために、単玉レンズによることが有利とされている。
【０００６】
また、光記録媒体の記録再生に用いられる対物レンズでは、光軸上の厚みが大きくなり過ぎる傾向にあるため、高ＮＡの単玉レンズにおいて、良好な像高特性を得るために、レンズの光軸上の厚みｄを焦点距離ｆとの関係で所定の範囲内となるようにして、像高特性が良好となるようにしたものが知られている（下記特許文献１、２を参照）。
【０００７】
一方、光記録媒体の記録再生に用いられる対物レンズでは、サーボ機構によりフォーカス制御およびトラッキング制御がなされるように構成されており、その際に、光ピックアップ装置の安定した動作を確保することが要求されるが、下記特許文献１、２に記載のものでは、このような観点からの配慮が不十分である。
【０００８】
そこで、このような対物レンズに関し、下記特許文献３には、光源側の凸面状の光学面と、この光学面より光記録媒体側に形成されたレンズ取付け用のコバ部（フランジ部）と、の境界面より上記光学面側に重心が位置するように設定し、上記フォーカス制御およびトラッキング制御を行う際に、対物レンズのローリングを抑制し、光ピックアップ装置の安定した動作を確保することを企図した技術が開示されている（特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３２４６７３号公報
【特許文献２】特開２００３−００５０３２号公報
【特許文献３】特開２００２−１０００６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献３に記載されたものにおいては、光源側の凸面状の光学面と、この光学面より光記録媒体側に形成されたレンズ取付け用のコバ部（フランジ部）と、の境界面より上記光学面側に重心が位置するように形成されているが、この条件は、例えば、光記録媒体側の面も凸面形状に設計することが要求される場合や、コバ部の光軸方向の厚みをある程度大きくする必要がある場合等を想定して規定されたものではないため、必ずしも光ピックアップ装置の安定した動作を確保するための条件と対応しておらず、却ってレンズ設計の自由度を低減させることになる。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、光記録媒体に対して情報の記録または再生を行う対物レンズが、短波長光を光記録層上に収束しうる単玉の高ＮＡレンズとして使用される場合にも、像高特性を良好なものとすることができ、レンズの軽量化および作動距離の確保を良好に図ることができるとともに、レンズ設計の自由度を損なうことなく、光ピックアップ装置の安定した動作を確保し得る対物レンズ、光ピックアップ装置および光記録媒体記録および/または再生装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の対物レンズは、情報の記録または再生がなされる光記録媒体に対して、使用光を所望の位置に収束させる対物レンズにおいて、
少なくとも１つの面が非球面とされた単玉レンズからなり、
下記条件式（１）、（２）を満足することを特徴とするものである。
【００１３】
０．７０＜  ＮＡ  ＜０．９８    （１）
０．５０＜  ｇ／ｄ  ＜０．８０    （２）
ただし、
ＮＡ：前記対物レンズの光記録媒体側の開口数
ｄ：前記対物レンズの光軸上の厚み（ｍｍ）
ｇ：光軸に垂直で前記対物レンズの光源側の面の頂点における接平面から
前記対物レンズの重心位置までの距離（ｍｍ）
【００１４】
また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
０．７０＜  ｄ／ｆ  ＜３．００    （３）
ｆ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
【００１５】
なお、上記条件式（３）に替えて、下記条件式（３´）を満足することがより好ましい。
０．７０＜  ｄ／ｆ  ＜１．４０    （３´）
【００１６】
また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
０．３５＜  Ｘ  ＜０．８０    （４）
ただし、
ＮＡ：前記対物レンズの光記録媒体側の開口数
ｄ：前記対物レンズの光軸上の厚み（ｍｍ）
ｆ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
Ｘ：（Ｘ１−Ｘ２）・（ｎ−１）／（ＮＡ・ｆ）
ここで、前記ｎは前記対物レンズの使用光波長における屈折率
前記Ｘ１は、光軸に垂直で光源側の面の頂点における接平面と、光源
側の面における有効径最外周位置（前記ＮＡのマージナル光線が入射す
る光源側の面上の位置）との光軸方向の距離（ｍｍ）である。
なお、前記接平面位置を基準として光記録媒体方向を正、光源方向を負
とする。
前記Ｘ２は、光軸に垂直で光記録媒体側の面の頂点における接平面と、
光記録媒体側の面における有効径最外周位置（前記ＮＡのマージナル光
線が入射する光記録媒体側の面上の位置）との光軸方向の距離（ｍｍ）
である。なお、前記接平面位置を基準として光記録媒体方向を正、光源
方向を負とする。
【００１７】
なお、上記条件式（４）に替えて、下記条件式（４´）を満足することがより好ましい。
０．４８＜  Ｘ  ＜０．５５    （４´）
【００１８】
また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
【００１９】
１．０≦  ΦA  ≦５．０    （５）
ただし、
ΦA：前記対物レンズの光源側の面の有効径
【００２０】
また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
０．２５＜  Ｙ  ＜０．６５    （６）
ただし、
Ｙ：Ｒ１／（ｎ・ｆ）
ここで、Ｒ１は前記対物レンズの光源側の面の光軸近傍の曲率半径
【００２１】
また、前記使用光の波長λは４０５．０±５．０ｎｍとすることが可能である。
【００２２】
また、前記使用光の波長λは４０５．０±５．０ｎｍとし、前記開口数ＮＡは０．８５とし、前記光記録媒体の保護層の厚みｔは０．１ｍｍとすることが可能である。
【００２３】
また、前記対物レンズは、前記使用光の波長λが４０５．０±５．０ｎｍであり、前記開口数ＮＡが０．８５であり、前記光記録媒体の表面からｔ１ｍｍだけ該光記録媒体の内部に入った位置における収差が最も小さくなり、かつ下記条件式（７）を満足することが好ましい。
０．０７５≦  ｔ１  ≦０．１    （７）
【００２４】
また、前記対物レンズの質量は０．５グラム以下とされていることが好ましい。
【００２５】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記いずれかの対物レンズを備え、該対物レンズのフォーカシング操作およびトラッキング操作を行うアクチュエータを備えてなることを特徴とするものである。
【００２６】
さらに、本発明の光記録媒体記録および/または再生装置は、上記光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る対物レンズによれば、条件式（１）を満足するように構成されており、開口数を０．７０〜０．９８と大きく設定されているので、光記録媒体上に集光せしめるスポット径を小さくすることが可能となり、今後開発される光記録媒体に対しても、より高密度に記録すること、または、より高密度に記録された情報の再生を行うことが可能となる。
【００２８】
また、少なくとも１つの面が非球面とされているので、球面収差やコマ収差等の諸収差を良好に補正することが可能である。
【００２９】
また、本発明による対物レンズは単玉レンズとされているので、組立時のアライメント調整が不要となり、製造効率の向上およびコストの低減を図ることができる。
【００３０】
さらに、条件式（２）を対物レンズの光軸上の厚みｄに対する、光軸に垂直で対物レンズの光源側の面８ａの頂点における接平面から対物レンズ重心位置Ｇまでの距離ｇとの比ｇ/ｄの値が、０．５より大きく０．８より小さくなるように設定している。すなわち、この条件式（２）は、光ピックアップ装置の安定した動作を確保するためには、その光軸上の厚みの中点位置から極端に離れた位置に対物レンズ重心を設定すべきではないとの経験則が前提とされており、また、光ピックアップ用の対物レンズにおいては、光源側に大きな曲率の凸面を向けた形状とされているため、その光軸上の厚みの中点位置よりも光記録媒体側の所定の範囲に対物レンズ重心を設定するようにしないと、対物レンズの形状によっては、光ピックアップ装置の安定した動作を確保することができず、さらに、レンズ設計の自由度が大幅に制限されてしまう、との事情に鑑み規定されたものである。したがって、この条件式（２）を満足することにより、レンズ設計の自由度を損なうことなく、光ピックアップ装置の安定した動作を確保することが可能となる。
【００３１】
また、条件式（３）を満足するように構成されており、ＮＡが大きい単玉レンズにおいて、良好な像高特性を得るための、レンズの光軸上の厚みｄと焦点距離ｆとにより規定された条件が所定の範囲内に設定されている。これにより、対物レンズの厚みが過大となるのを抑制でき、像高特性を波面収差で評価したときの諸収差成分が過大となるのを抑制でき、好ましい像高特性を得ることができる。
【００３２】
また、この条件式（３）を満足することにより、レンズを軽量化し、作動距離を良好に確保することができるので、将来における、レンズ駆動の省力化および装置の小型化の要請に応えることができる。
【００３３】
また、本発明の光ピックアップ装置および光記録媒体記録および/または再生装置によれば、本発明の対物レンズを備えているので、上記対物レンズと同様の効果を奏しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る光記録媒体用の対物レンズの構成を説明するために、実施例１に係る対物レンズ８を代表例として模式的に示す図である。また、図７は、本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置および光記録媒体記録および/または再生装置の一部の構成を示す図であり、実施形態に係る対物レンズ８を搭載した一構成例である。
【００３５】
図７に示す光ピックアップ装置では、半導体レーザ１から出力されたレーザ光１１はハーフミラー６、コリメータレンズ７を介して略平行光として光記録媒体用の対物レンズ８に入射するようになっている。また、レーザ光１１は、いずれも対物レンズ８により収束光とされて光記録媒体（ブルーレイディスク：以下同じ）９の光記録層１０上に照射される。なお、光記録層１０上に良好に収束させ得るように、対物レンズ８は、図示されない、アクチュエータを含むサーボ機構によりトラッキングおよびフォーカシングがなされるようになっている。また、対物レンズ８は、該アクチュエータと一体とされたレンズホルダ１５に対してコバ部（フランジ部）の光源側平面および外周側面の一部において接着固定されてなる。
【００３６】
ところで、この対物レンズ８は、下記２つの条件式（１）、（２）を満足するように構成されており、さらに好ましくは条件式（３）を満足する。
０．７０＜  ＮＡ  ＜０．９８    （１）
０．５０＜  ｇ／ｄ  ＜０．８０    （２）
０．７０＜  ｄ／ｆ  ＜３．００    （３）
ただし、
ＮＡ：対物レンズ８の光記録媒体側の開口数
ｄ：対物レンズ８の光軸上の厚み（ｍｍ）
ｇ：光軸Ｚに垂直で対物レンズ８の光源側の面８ａの頂点における接平面から
対物レンズ重心位置Ｇまでの距離（ｍｍ）
ｆ：対物レンズ８の焦点距離（ｍｍ）
【００３７】
ここでは、光記録媒体９の規格は、開口数ＮＡ＝0.85（0.7<NA<0.98の範囲で変更可能）、使用光波長λ＝404.7ｎｍ（405.0±5.0nmの範囲で変更可能である。実施例１〜３では404.7nm、実施例４では408.0
nm、実施例５、６では405.0 nm）、保護層の厚みｔ＝0.1ｍｍ（実施例１〜４では0.1mm、実施例５、６では２層ディスクであって、２層ディスクに対応させるための設計上の観点から保護層の厚みｔを考慮するときは、実際の保護層の厚みに替えて、収差が最も小さくなる、表面からの位置である0.0875mmを用いる）として説明する。なお、２層ディスクでは、ディスク表面から0.075mmと0.100mmの位置に各記録層が設けられており、このようなディスク構成に対応させるため、２層ディスク用対物レンズは、２つの記録層の中間部分（表面から0.0875mmの位置）で収差が良好となるように設定されている。また、本発明においては、他の短波長光用光記録媒体、例えば、いわゆるＡＯＤ（ＨＤ−ＤＶＤ）ディスクに対する情報の記録再生を行う対物レンズとして、使用されることを排除するものではない。
【００３８】
また、半導体レーザ１は、ブルーレイディスク用の、波長404.7ｎｍ等の青色域のレーザ光を出力する光源である。
【００３９】
また、コリメータレンズ７は、図７において模式的に示されたものであって１枚構成のものとは限られず、複数枚のレンズから構成することも可能である。
【００４０】
なお、前述したように、半導体レーザ１からの光束は、平行光束の状態で対物レンズ８の光源側の面８ａに入射するように構成されている。
【００４１】
また、上記対物レンズ８の屈折作用により、対物レンズ８の光記録媒体側の面８ｂからの出射光束が、光記録媒体９の、情報の記録または再生をなし得る光記録層１０上に集光せしめられる。
【００４２】
光記録層１０には信号情報を担持したピット（物理的に凹部とされていなくてもよい）がトラック状に配列されるようになっており、この光記録層１０からの上記レーザ光１１の反射光は信号情報を担持した状態で対物レンズ８およびコリメータレンズ７を介してハーフミラー６に入射し、このハーフミラー６を透過して４分割のフォトダイオード１３に入射する。このフォトダイオード１３では、分割された４つのダイオード位置の各受光量が電気信号の形態で得られるから、この受光量等に基づき図示されない演算手段において所定の演算がなされ、データ信号、およびフォーカスとトラッキングの各エラー信号を得られることになる。
【００４３】
なお、ハーフミラー６は光記録媒体９からの戻り光の光路に対して45°傾いた状態で挿入されているのでシリンドリカルレンズと同等の作用をなし、このハーフミラー６を透過した光ビームは非点収差を有することとなり、４分割のフォトダイオード１３上におけるこの戻り光のビームスポットの形状に応じてフォーカスのエラー量が決定されることとなる。なお、半導体レーザ１とハーフミラー６との間にグレーティングを挿入して３ビームによりトラッキングエラーを検出することも可能である。
【００４４】
ところで、本実施形態の対物レンズ８は、単玉レンズからなり、図１に示すように、光源側の面が強い曲率の凸面とされ、光記録媒体側の面が弱い曲率の面（実施例１〜３、５は凹面、実施例４、６は凸面）とされている。このように単玉レンズとされているので、組立時のレンズ同士のアライメント調整が不要となり、製造効率の向上およびコストの低減を図ることができる。
【００４５】
また、本実施形態の対物レンズ８は、少なくとも１面が非球面とされ、好ましくは両面とも非球面とされる。この非球面は、下記に示す非球面式により表される回転対称な非球面からなることがより好ましい。このような回転対称非球面を形成することにより、球面収差やコマ収差等の諸収差を良好に補正することが可能となり、確実にフォーカシングをなし記録・再生が良好に行われるように構成することができる。なお、対物レンズ８に形成される非球面の面形状は、その面が作用する波長の光が、光記録層１０に良好に収差補正されて収束されるように、適宜設定されることが好ましい。
【００４６】
【数１】
2009123316.tif 000003
【００４７】
なお、対物レンズ８の光源側には、光記録媒体９の開口数に対応した開口を有するマスク１９が配されている。
【００４８】
また、対物レンズ８は、プラスチックからなるものとすることができる。プラスチック材料を用いることによる利点としては、製造コストの低減、軽量化され高速での記録および読取りが可能になること、金型の加工性が向上すること、が挙げられる。
【００４９】
また、対物レンズ８は、ガラスからなるものとすることができる。ガラス材料を用いることによる利点としては、温度や湿度の影響を受けにくいこと、短波長の光で長い時間使用しても透過率の劣化が少ない材料の入手が容易であること、が挙げられる。
【００５０】
また、対物レンズ８の質量は、高密度記録媒体を記録再生する際にフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合において、アクチュエータの負担を大幅に軽減するため、その質量は０．５グラム以下とすることが好ましい。
【００５１】
ところで、前述したように、本実施形態の対物レンズ８は、条件式（１）〜（３）を満足している。以下、その技術的意義について説明する。
【００５２】
まず、条件式（１）は、開口数（ＮＡ）の範囲を規定するものである。すなわち、より高密度の記録再生を達成するために必要とされる要件である。すなわち、開口数（ＮＡ）を０．７０〜０．９８まで大きく設定することにより、光記録媒体（ブルーレイディスク）９の光記録層１０上に集光せしめるスポット径を小さくすることが可能となり、今後、開発されるであろう、新たな光記録媒体に対しても、より高密度な記録再生が可能となる。
【００５３】
また、条件式（２）は、対物レンズ８の厚みｄに対する、光軸Ｚに垂直で対物レンズの光源側の面８ａの頂点における接平面から対物レンズ重心位置Ｇまでの距離ｇの値が、０．５より大きく０．８より小さくなることを規定したものである。すなわち、この条件式（２）は、光ピックアップ装置の安定した動作を確保するためには、その光軸上の厚みの中点位置から極端に離れた位置に対物レンズ重心を設定すべきではないこと、および、光ピックアップ用の対物レンズが、光源側に大きな曲率の凸面を向けた形状とされていることから、その光軸上の厚みの中点位置よりも光記録媒体側の所定の範囲に対物レンズ重心を設定するようにしないと、対物レンズ８の形状によっては、光ピックアップ装置の安定した動作が損なわれ、かつ、レンズ設計の自由度が大幅に制限される、との各事情を解決しうる範囲を考慮して規定されたものである。したがって、この条件式（２）を満足することにより、レンズ設計の自由度を損なうことなく、光ピックアップ装置の安定した動作を確保することが可能となる。
【００５４】
さらに、条件式（３）は、上記条件式（１）を満足することを前提として規定されたものである。
【００５５】
すなわち、条件式（３）は、ｄ／ｆが、０．７０より大きく、３．００より小さい、との範囲内の値となることを規定したものである。
【００５６】
条件式（３）が上記範囲に設定されたことにより、ＮＡが大きい単玉レンズにおいて、良好な像高特性を得るための、レンズの光軸上の厚みｄと焦点距離ｆとの好ましい条件が満足されたことになる。これにより、対物レンズ８の厚みが過大となるのを抑制され、像高特性を波面収差で評価したときの諸収差成分（球面収差成分、コマ収差成分等）が過大となるのを抑制され、好ましい像高特性を得ることができる。また、レンズの軽量化を図ることが可能となることにより、小さな電力にて、フォーカス制御用あるいはトラッキング制御用のアクチュエータ駆動を可能とし、さらに作動距離を良好に確保することができる。
【００５７】
また、本発明の光ピックアップ装置および光記録媒体記録および/または再生装置によれば、本発明の対物レンズを備えているので、上記対物レンズ８と同様の効果を奏しうる。
【００５８】
さらに、上記条件式（３）に替えて、下記条件式（３´）を満足することで、上記作用効果をより高めることができる。
０．７０＜  ｄ／ｆ  ＜１．４０    （３´）
【００５９】
また、本実施形態においては、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
０．３５＜  Ｘ  ＜０．８０    （４）
ただし、
ＮＡ：対物レンズ８の光記録媒体側の開口数
ｄ：対物レンズ８の光軸上の厚み（ｍｍ）
ｆ：対物レンズ８の焦点距離（ｍｍ）
Ｘ：（Ｘ１−Ｘ２）・（ｎ−１）／（ＮＡ・ｆ）
ここで、上記ｎは対物レンズ８の、使用光波長における屈折率
上記Ｘ１は、光軸に垂直で光源側の面の頂点における接平面と、光源
側の面における有効径最外周位置（ＮＡのマージナル光線が入射する光
源側の面上の位置）との光軸方向の距離（ｍｍ）である。
なお、接平面位置を基準として光記録媒体方向を正、光源方向を負とす
る。
上記Ｘ２は、光軸に垂直で光記録媒体側の面の頂点における接平面と、
光記録媒体側の面における有効径最外周位置（ＮＡのマージナル光線が
入射する光記録媒体側の面上の位置）との光軸方向の距離（ｍｍ）であ
る。なお、接平面位置を基準として光記録媒体方向を正、光源方向を負
とする。
【００６０】
上記、条件式（４）は、Ｘ（＝（Ｘ１−Ｘ２）・（ｎ−１）／（ＮＡ・ｆ））が０．３５より大きく、０．８０より小さい、との範囲内の値であることを満足するように構成されたものである。
【００６１】
すなわち、条件式（４）は、０．７０〜０．９８の高ＮＡとされた単玉レンズにおいて、球面収差を良好に補正するために規定された、光源側の面と光記録媒体側の面のサグ量に関する条件式である。Ｘ１が正値で絶対値が小さくなるにしたがい、または、Ｘ２が負値で絶対値が小さくなるにしたがい、また、Ｘ２が正値で絶対値が大きくなるにしたがい、マージナル光線による球面収差の補正が過剰となる。一方、Ｘ１が正値で絶対値が大きくなるにしたがい、または、Ｘ２が負値で絶対値が大きくなるにしたがい、また、Ｘ２が正値で絶対値が小さくなるにしたがい、マージナル光線による球面収差の補正が不足となる。０．７０〜０．９８の高ＮＡとされた単玉レンズに適応して、球面収差を良好に補正するためには、Ｘが０．３５より大きく、０．８０より小さい範囲内に含まれるように設定することが必要となる。
【００６２】
本実施形態の対物レンズ８においては、条件式（４）を満足することにより、ブルーレイディスク用に高ＮＡとされた単玉レンズにおいて、さらには、今後、開発されるであろう、より高ＮＡの単玉対物レンズにおいても、球面収差を良好なものとすることが可能となる。
【００６３】
また、前述したように、このような対物レンズ８の特徴的な形状を考慮すると、Ｘ２の絶対値に比べてＸ１の絶対値が極めて大となるので、Ｘ１―Ｘ２の値の大小は、Ｘ１の値の大小と大きく関係する。したがって、Ｘの値が大きくなり過ぎることの技術的な意味合いは、光源側の面の曲率が過大となることであり、レンズ成形時の型離れが劣化することにつながる。条件式（４）の上限値は、このような成形時の型離れが劣化しない程度の値になることも考慮して定められたものである。一方、条件式（４）の下限値以下となると、高ＮＡである場合に球面収差の補正が過剰になる。したがって、この条件式（４）を満足することにより、光学性能を良好なものとしつつ、成形時の型離れを良好なものとすることができる。
【００６４】
さらに、上記条件式（４）に替えて、下記条件式（４´）を満足することで、上記作用効果をより高めることができる。
０．４８＜  Ｘ  ＜０．５５    （４´）
【００６５】
また、本実施形態においては、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
１．０≦  ΦA  ≦５．０    （５）
ただし、
ΦA：対物レンズ８の光源側の面の有効径
【００６６】
条件式（５）の範囲より小さくなると、レンズサイズが小さくなりすぎて製造適正が極端に悪化し、一方、その上限値より大きくなると、軽量化、コンパクト化の要請に反することになる。
【００６７】
また、本実施形態においては、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
０．２５＜  Ｙ  ＜０．６５    （６）
ただし、
Ｙ：Ｒ１／（ｎ・ｆ）
ここで、Ｒ１は対物レンズ８の光源側の面の光軸近傍の曲率半径
【００６８】
条件式（６）は、像高特性のコマ収差成分を良好に補正するための条件式である。条件式（６）の範囲を外れると、正弦条件不満足量の絶対値が大きくなり、像高特性のコマ収差が良好に補正できなくなる。
【００６９】
また、本実施形態においては、下記条件式（７）を満足することが望ましい。
０．０７５≦  ｔ１  ≦０．１    （７）
ただし、
ｔ１：光記録媒体のレンズ側表面から、収差が最も小さくなる媒体内部位置までの距離
【００７０】
条件式（７）は、２層ディスクにおいて、記録媒体レンズ側表面から0.075mmと0.100mmの媒体内部位置に各記録層が設けられている場合に、その両方の記録層位置に良好な像を結ばせるための条件式であり、条件式の範囲をはずれた場合、２つの記録層のうちの一方の記録面位置に結んだ像は良好であっても、他方の記録面位置に結んだ像は劣化することになり、２つの面の結像の状態に大きな差が生じることとなる。
【００７１】
また、条件式（７）は、光ピックアップ装置が、各記録面位置への結像の状態を改善するために、例えば、レンズを光軸方向に移動して調整するなどの収差補正装置を有する場合は、収差補正のためのレンズ移動距離などの光ピックアップ装置にかかる負荷をできるだけ小さくするための条件でもあり、これによれば収差補正にかかる時間を短縮することにも寄与する。
【００７２】
以下、本発明の対物レンズについて、実施例を示してさらに具体的に説明する。
【実施例】
【００７３】
＜実施例１＞
実施例１の対物レンズ８は、ガラス製の単玉レンズからなり、図１に示すように、光源側の面８ａが強い曲率の凸面とされ、光記録媒体側の面８ｂが弱い曲率の凹面（光軸上）とされている。
【００７４】
また、本実施例の対物レンズ８は、両面とも非球面とされている。
【００７５】
この対物レンズ８は、使用光である、波長λが404.7ｎｍの光に対し、開口数ＮＡを0.85に設定しつつ光記録媒体（ブルーレイディスク）９の光記録層１０に良好に収束させるものである。なお、この光記録媒体９の保護層の厚みｔは0.1000ｍｍとされている。
【００７６】
下記表１の上段に、この実施例１に係る対物レンズ８のレンズデータの具体的数値として、曲率半径Ｒ（ｍｍ）、面間隔Ｄ（ｍｍ）、ならびに上記波長λの光に対する屈折率Ｎを示す。なお、曲率半径Ｒ、面間隔Ｄおよび屈折率Ｎに対応させた数字は光源側から順次増加するようになっている（実施例２〜６において同じ）。
【００７７】
また、下記表１の中段に、この実施例１に係る対物レンズ８の、各回転対称非球面の非球面式係数Ｃ、Ｋ、Ａ３〜Ａ２０を示す（実施例２〜６において同じ）。
【００７８】
また、下記表１の下段に、光記録媒体９をセットした場合における使用光波長λの光について、この実施例１に係る対物レンズ８の焦点距離ｆ（ｍｍ）、バックフォーカスｂｆ（ｍｍ）、光軸上のレンズ厚みｄ（ｍｍ）、保護層の厚みｔ（ｍｍ）、光軸Ｚ上における、光源側の面８ａから重心位置Ｇまでの距離ｇ（ｍｍ）、質量（グラム）および各面（光源側の面８ａを第１面、光記録媒体側の面８ｂを第２面とする：以下同じ）における有効径ΦA、ΦB（ｍｍ）の各値を示す（実施例２〜６において同じ）。
【００７９】
【表１】
2009123316.tif 000004
【００８０】
さらに、光記録媒体９をセットした場合における使用光波長λの光について、この実施例１に係る対物レンズ８による波面収差曲線を図８に示す。
図８から、有効径の全範囲で波面収差が良好であることが明らかである。
【００８１】
また、この実施例１に係る対物レンズ８は、表７に示すように、上記条件式（１）〜（７）（（３´）、（４´）を含む）を全て満足している。
【００８２】
＜実施例２＞
実施例２の対物レンズ８は、ガラス製の単玉レンズからなり、図２に示すように、光源側の面８ａが強い曲率の凸面とされ、光記録媒体側の面８ｂが弱い曲率の凹面（光軸上）とされている。
【００８３】
また、本実施例の対物レンズ８は、両面とも非球面とされている。
【００８４】
この対物レンズ８は、使用光である、波長λが404.7ｎｍの光に対し、開口数ＮＡを0.85に設定しつつ光記録媒体（ブルーレイディスク）９の光記録層１０に良好に収束させるものである。なお、この光記録媒体９の保護層の厚みｔは0.1000ｍｍとされている。
【００８５】
下記表２の上段に、この実施例２に係る対物レンズ８のレンズデータの具体的数値として、曲率半径Ｒ（ｍｍ）、面間隔Ｄ（ｍｍ）、ならびに上記波長λの光に対する屈折率Ｎを示す。
【００８６】
【表２】
2009123316.tif 000005
【００８７】
さらに、光記録媒体９をセットした場合における使用光波長λの光について、この実施例２に係る対物レンズ８による波面収差曲線を図９に示す。
図９から、有効径の全範囲で波面収差が良好であることが明らかである。
【００８８】
また、この実施例２に係る対物レンズ８は、表７に示すように、上記条件式（１）〜（７）（（３´）、（４´）を含む）を全て満足している。
【００８９】
＜実施例３＞
実施例３の対物レンズ８は、ガラス製の単玉レンズからなり、図３に示すように、光源側の面８ａが強い曲率の凸面とされ、光記録媒体側の面８ｂが弱い曲率の凹面（光軸上）とされている。
【００９０】
また、本実施例の対物レンズ８は、両面とも非球面とされている。
【００９１】
この対物レンズ８は、使用光である、波長λが404.7ｎｍの光に対し、開口数ＮＡを0.85に設定しつつ光記録媒体（ブルーレイディスク）９の光記録層１０に良好に収束させるものである。なお、この光記録媒体９の保護層の厚みｔは0.1000ｍｍとされている。
【００９２】
下記表３の上段に、この実施例３に係る対物レンズ８のレンズデータの具体的数値として、曲率半径Ｒ（ｍｍ）、面間隔Ｄ（ｍｍ）、ならびに上記波長λの光に対する屈折率Ｎを示す。
【００９３】
【表３】
2009123316.tif 000006
【００９４】
さらに、光記録媒体９をセットした場合における使用光波長λの光について、この実施例３に係る対物レンズ８による波面収差曲線を図１０に示す。
図１０から、有効径の全範囲で波面収差が良好であることが明らかである。
【００９５】
また、この実施例３に係る対物レンズ８は、表７に示すように、上記条件式（１）〜（７）（（３´）、（４´）を含む）を全て満足している。
【００９６】
＜実施例４＞
実施例４の対物レンズ８は、プラスチック製の単玉レンズからなり、図４に示すように、光源側の面８ａが強い曲率の凸面とされ、光記録媒体側の面８ｂが弱い曲率の凸面（光軸上）とされている。
【００９７】
また、本実施例の対物レンズ８は、両面とも非球面とされている。
【００９８】
この対物レンズ８は、使用光である、波長λが408.0ｎｍの光に対し、開口数ＮＡを0.85に設定しつつ光記録媒体（ブルーレイディスク）９の光記録層１０に良好に収束させるものである。なお、この光記録媒体９の保護層の厚みｔは0.1000ｍｍとされている。
【００９９】
下記表４の上段に、この実施例４に係る対物レンズ８のレンズデータの具体的数値として、曲率半径Ｒ（ｍｍ）、面間隔Ｄ（ｍｍ）、ならびに上記波長λの光に対する屈折率Ｎを示す。
【０１００】
【表４】
2009123316.tif 000007
【０１０１】
さらに、光記録媒体９をセットした場合における使用光波長λの光について、この実施例４に係る対物レンズ８による波面収差曲線を図１１に示す。
図１１から、有効径の全範囲で波面収差が良好であることが明らかである。
【０１０２】
また、この実施例４に係る対物レンズ８は、表７に示すように、上記条件式（１）〜（７）（（３´）、（４´）を含む）を全て満足している。
【０１０３】
＜実施例５＞
実施例５の対物レンズ８は、ガラス製の単玉レンズからなり、図５に示すように、光源側の面８ａが強い曲率の凸面とされ、光記録媒体側の面８ｂが弱い曲率の凹面（光軸上）とされている。
【０１０４】
また、本実施例の対物レンズ８は、両面とも非球面とされている。
【０１０５】
この対物レンズ８は、使用光である、波長λが405.0ｎｍの光に対し、開口数ＮＡを0.85に設定しつつ、光束径が規定された光を光記録媒体（ブルーレイディスク）９の光記録層１０に良好に収束させるものである。なお、この光記録媒体９は２層ディスクとされており、２層ディスクに対応させるための設計上の観点から保護層の厚みｔを考慮するときは、実際の保護層の厚みに替えて、収差が最も小さくなる、表面からの位置である0.0875mmを用いる。
【０１０６】
下記表５の上段に、この実施例５に係る対物レンズ８のレンズデータの具体的数値として、曲率半径Ｒ（ｍｍ）、面間隔Ｄ（ｍｍ）、ならびに上記波長λの光に対する屈折率Ｎを示す。
【０１０７】
【表５】
2009123316.tif 000008
【０１０８】
さらに、光記録媒体９をセットした場合における使用光波長λの光について、この実施例５に係る対物レンズ８による波面収差曲線を図１２に示す。
図１２から、有効径の全範囲で波面収差が良好であることが明らかである。
【０１０９】
また、この実施例５に係る対物レンズ８は、表７に示すように、上記条件式（１）〜（７）（（３´）、（４´）を含む）を全て満足している。
【０１１０】
＜実施例６＞
実施例６の対物レンズ８は、ガラス製の単玉レンズからなり、図６に示すように、光源側の面８ａが強い曲率の凸面とされ、光記録媒体側の面８ｂが弱い曲率の凸面（光軸上）とされている。
【０１１１】
また、本実施例の対物レンズ８は、両面とも非球面とされている。
【０１１２】
この対物レンズ８は、使用光である、波長λが405.0ｎｍの光に対し、開口数ＮＡを0.85に設定しつつ、光束径が規定された光を光記録媒体（ブルーレイディスク）９の光記録層１０に良好に収束させるものである。なお、この光記録媒体９は２層ディスクとされており、２層ディスクに対応させるための設計上の観点から保護層の厚みｔを考慮するときは、実際の保護層の厚みに替えて、収差が最も小さくなる、表面からの位置である0.0875mmを用いる。
【０１１３】
下記表６の上段に、この実施例６に係る対物レンズ８のレンズデータの具体的数値として、曲率半径Ｒ（ｍｍ）、面間隔Ｄ（ｍｍ）、ならびに上記波長λの光に対する屈折率Ｎを示す。
【０１１４】
【表６】
2009123316.tif 000009
【０１１５】
さらに、光記録媒体９をセットした場合における使用光波長λの光について、この実施例６に係る対物レンズ８による波面収差曲線を図１３に示す。
図１３から、有効径の全範囲で波面収差が良好であることが明らかである。
【０１１６】
また、この実施例６に係る対物レンズ８は、表７に示すように、上記条件式（１）〜（７）（（３´）、（４´）を含む）を全て満足している。
【０１１７】
【表７】
2009123316.tif 000010
【０１１８】
なお、本発明の対物レンズとしては上述したものに限られず種々の態様の変更が可能である。また、本発明の光ピックアップ装置や光記録媒体記録および/または再生装置としても、同様に種々の態様の変更が可能である。
【０１１９】
例えば、本発明の対物レンズとしても、実施例のもののように光源側の面および光記録媒体側の面のいずれもが回転対称な非球面とされている構成に限られるものではない。少なくとも一方の面（一方の面であれば光源側の面とする方が望ましい）を非球面とすれば、他面は、平面あるいは球面とすることが可能である。
【０１２０】
また、今後、光記録媒体として上記以外の、例えば使用光波長がさらに紫外線領域まで短波長化した規格のものが開発されることも想定されるが、その場合にも勿論、本発明を適用することが可能である。この場合、レンズ材料として、使用光波長において良好な透過率を有する材料を用いることが好ましく、例えば、本発明の対物レンズのレンズ材料として蛍石や石英を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施例１に係る対物レンズを模式的に示す断面図
【図２】本発明の実施例２に係る対物レンズを模式的に示す断面図
【図３】本発明の実施例３に係る対物レンズを模式的に示す断面図
【図４】本発明の実施例４に係る対物レンズを模式的に示す断面図
【図５】本発明の実施例５に係る対物レンズを模式的に示す断面図
【図６】本発明の実施例６に係る対物レンズを模式的に示す断面図
【図７】本発明の実施形態に係る対物レンズを搭載した光ピックアップ装置（光記録媒体記録および/または再生装置）を示す概略図
【図８】本発明の実施例１に係る対物レンズにおける波面収差図
【図９】本発明の実施例２に係る対物レンズにおける波面収差図
【図１０】本発明の実施例３に係る対物レンズにおける波面収差図
【図１１】本発明の実施例４に係る対物レンズにおける波面収差図
【図１２】本発明の実施例５に係る対物レンズにおける波面収差図
【図１３】本発明の実施例６に係る対物レンズにおける波面収差図
【符号の説明】
【０１２２】
１  半導体レーザ
６  ハーフミラー
７  コリメータレンズ
８  対物レンズ
８ａ光源側の面
８ｂ光記録媒体側の面
９  光記録媒体
１０  光記録層
１１  レーザ光
１３  フォトダイオード
１５  レンズフォルダ
１９  マスク
【図１】
2009123316.tif 000011
【図２】
2009123316.tif 000012
【図３】
2009123316.tif 000013
【図４】
2009123316.tif 000014
【図５】
2009123316.tif 000015
【図６】
2009123316.tif 000016
【図７】
2009123316.tif 000017
【図８】
2009123316.tif 000018
【図９】
2009123316.tif 000019
【図１０】
2009123316.tif 000020
【図１１】
2009123316.tif 000021
【図１２】
2009123316.tif 000022
【図１３】
2009123316.tif 000023