JP2007299486A

JP2007299486A - 対物レンズ、光ピックアップ及び光ディスク装置

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Publication number: JP2007299486A
Application number: JP2006127768A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Saito; 政宏齊藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2026-05-01
Also published as: JP4463238B2

Abstract

【課題】色収差を小さくすることができ、ビームスポットがぼやけることを防止する対物レンズ並びにこれを用いた光ピックアップ及び光ディスク装置を提供する。
【解決手段】光ディスクに対して、波長が略４０５ｎｍの光ビームによって情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられる対物レンズにおいて、入射側及び出射側の面のいずれもが非球面形状とされ、開口数が０．８以上であり、対物レンズを構成する材料の屈折率の波長依存性が所定の条件を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク等の光記録媒体に対して、波長４０５ｎｍ程度の光ビームを用いて情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられる対物レンズ、並びにこれを用いた光ピックアップ及び光ディスク装置に関する。

従来より、波長７８５ｎｍ程度の光ビームを用いるＣＤ（Compact Disc）、波長６６０ｎｍ程度の波長の光ビームを用いるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップがある。

近年、光ディスクの大容量化の要求に伴い、記録媒体の高密度化、光ディスクの信号記録面上のビームスポットの小径化が進められている。

ビームスポット径は、使用する光ビームの波長に比例する一方、対物レンズの開口数ＮＡに反比例する。そこで、最近では４０５ｎｍ程度の波長の光ビームを出射する光源を用い、ＮＡが０．８を越える対物レンズが開発されている。

しかし、対物レンズのＮＡが高くなるにつれて焦点深度が狭くなり、僅かな波長変動によって、像点が移動し、ビームスポットがぼけるという問題点が生じる。その一方で、図３に示すように、光源から出射される光ビームには中心波長λ_０に対して±２ｎｍ程度の幅があり、図４に示すように、一般的に対物レンズを構成する材料の屈折率は４０５ｎｍ前後において、波長に対する屈折率の変化量が大きい。よって、光源から出射される光ビームに±２ｎｍ程度の差があることにより、図５に示すように、この対物レンズによる像点が移動して、結果として、色収差が発生することによりジッタの劣化の問題が生じたり、この色収差を抑制するために回折光学素子を設ける必要があった。尚、図５中、Ｂ_０は、中心波長λ_０の光ビームを示すものであり、Ｂ_１，Ｂ_２は、中心波長から±２ｎｍ程度の波長の光ビームを示すものである。

特開２００２−３０３７８７号公報

本発明の目的は、光ディスク等の光記録媒体に対して、波長４０５ｎｍ程度の光ビームを用いて情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップにおいて、色収差を小さくすることができ、ビームスポットがぼやけることを防止することを可能とする対物レンズ並びにこれを用いた光ピックアップ及び光ディスク装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明に係る対物レンズは、光記録媒体に対して、波長が略４０５ｎｍの光ビームによって情報信号の記録再生を行う光ピックアップに用いられる対物レンズにおいて、入射側及び出射側の面のいずれもが非球面形状とされ、開口数が０．８以上であり、次式（１）及び次式（２）を満たすことを特徴とする。

但し、この式（１）及び式（２）において、
Ｎｇ：対物レンズを構成する材料のｇ線における屈折率、
Ｎｈ：対物レンズを構成する材料のｈ線における屈折率、
Ｎｉ：対物レンズを構成する材料のｉ線における屈折率、
ｆ：対物レンズの焦点距離（ｍｍ）、
ｄ：対物レンズの光軸位置での光軸方向の厚み（ｍｍ）、
ｎ：対物レンズを構成する材料の使用波長における屈折率
である。

また、この目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、光源から出射された波長が略４０５ｎｍの光ビームを光記録媒体の信号記録面上に集光する対物レンズを備え、光記録媒体に対して情報信号の記録再生を行う光ピックアップであり、この光ピックアップに用いる対物レンズとして上述したようなものを用いたものである。

さらに、この目的を達成するため、本発明に係る光ディスク装置は、光記録媒体に対し情報信号の記録再生を行う光ピックアップとを備え、上記光ピックアップが光源から出射された波長が略４０５ｎｍの光ビームを光記録媒体の信号記録面上に集光する対物レンズを備える光ディスク装置であり、この光ディスク装置に用いる対物レンズとして上述したようなものを用いたものである。

本発明に係る対物レンズは、光ディスク等の光記録媒体に対して、波長４０５ｎｍ程度の光ビームを用いて情報の記録再生を行う光ピックアップに用いられ、対物レンズを構成する材料として屈折率の波長依存性が所定の範囲とされたものとすることで、色収差を小さくすることができ、ビームスポットがぼやけることを防止することを可能とする。

また、本発明に係る光ピックアップ及び光ディスク装置は、このような対物レンズを用いることにより、色収差を低減するための回折光学素子等を設けることなく、色収差を低減して、ビームスポットがぼやけることを防止して、良好な記録及び／又は再生特性を得ることを可能とする。

以下、本発明が適用された対物レンズ、及びこれを用いた光ピックアップ１並びに光ディスク装置について、図面を参照して説明する。

本発明が適用された光ピックアップ１は、光ディスクに対して情報記録再生を行うものであり、この光ディスクを回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ、この光ピックアップ１を光ディスクの径方向に移動させる送りモータ等とともに光ディスク装置を構成する。そして、光ピックアップ１は、スピンドルモータによって回転操作された光ディスクに対して情報の記録再生を行う。ここで用いられる光ディスク８は、例えば、発光波長が４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な高密度記録光ディスク等である。尚、本発明は、上述の光ディスクのみならず光学的に記録・再生が可能な光記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う光ピックアップ及び光ディスク装置並びにこれに用いられる対物レンズにも適用される。

本発明を適用した光ピックアップ１は、図１に示すように、波長が略４０５ｎｍの光ビームを出射する光源部３と、光源部３から出射された光ビームを３ビームに分割する回折光学素子４と、回折光学素子４により分割された光ビーム及び光ディスク８からの反射光を反射又は透過するビームスプリッタ５と、コリメータレンズ６と、光源部３から出射された光ビームを光ディスク８の信号記録面に集光する対物レンズ７と、光ディスク８で反射された戻りの光ビームを検出する光検出器９とを備える。

光源部３は、波長４０５ｎｍ程度の光ビームを出射する発光部を有する。尚、光源部３から出射される光ビームの波長は、これに限られるものではない。回折光学素子４は、光源部３とビームスプリッタ５との間に設けられ、光源部３より出射された光ビームを３ビームに分割する回折部が設けられている。

ビームスプリッタ５は、回折光学素子４とコリメータレンズ６との光路上に配置され、光源部３に近い側にハーフミラー面５ａを有する。ビームスプリッタ５は、回折光学素子４により３分割されて出射された光ビームをハーフミラー面５ａにより光ディスク８側へ反射する。また、ビームスプリッタ５は、光ディスク８に反射された戻りの光ビームを透過させて光検出器９側に出射させる。すなわち、ビームスプリッタ５は、戻りの光ビームの光路を、往路の光ビームの光路から分岐する光学素子である。

コリメータレンズ６は、ビームスプリッタ５と対物レンズ７との間に配置され、ビームスプリッタ５に反射された光ビームを平行光にする。

対物レンズ７は、コリメータレンズ６により略平行光とされた光ビームを光ディスク８の信号記録面に集光させる。対物レンズ７の入射側には、図示しない開口絞りが設けられ、この開口絞りは、対物レンズ７に入射する光ビームの開口数を所望の開口数となるように開口制限を行う。

この対物レンズ７は、開口数（ＮＡ）が０．８以上とされた単玉対物レンズであり、その入射側の第１面７ａ及び出射側の第２面７ｂの両面が非球面形状とされ、後述のような屈折率の波長依存性を有する材料により形成されている。対物レンズ７は、後述のように所定の条件を満たす材料により形成されることにより、色収差を低減し、適正なビームスポットを得ることができる。

光検出器９は、光ディスク８の信号記録面で反射された光ビームのそれぞれを受光するためのフォトディテクタを有し、情報信号とともにトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号等の各種信号を検出する。

以上のように構成された光ピックアップ１は、この光検出器９により検出された戻り光により生成されたフォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号に基づいて、対物レンズ７を駆動して、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行う。対物レンズ７が駆動されることにより、光ディスク８の信号記録面に対して合焦する合焦位置に移動されて、光ビームが光ディスク２の記録面上に合焦されて、光ディスク２に対して情報の記録又は再生を行う。

ここで、上述した光ピックアップ１に用いられる本発明を適用した対物レンズ７についてさらに詳細に説明する。

単玉対物レンズである対物レンズ７の光源側（入射側）の面である第１面７ａの曲率半径をｒ_１とし、光ディスク８側（出射側）の面である第２面７ｂの曲率半径をｒ_２とし、この対物レンズ７の光軸位置での光軸方向の厚み（中心厚さ）をｄ（ｍｍ）とし、対物レンズ７の焦点距離をｆ（ｍｍ）とし、対物レンズ７を構成する材料の使用波長（４０５ｎｍ）での屈折率をｎとすると、以下の関係式（３）が成り立つ。

式（３）よりｒ_２を消去し、さらに両辺をｎで微分すると、次式（４）が得られる。

ここで、変数をまとめて式を整理するために次式（５）のように「ｋ」を設定し、この式（５）を式（４）に代入すると、次式（６）が得られる。

ここで、ｄ／ｆを０．８以上にすることにより、近軸領域の球面収差を小さくすることができる。また、ｄ／ｆを１．６以下にすることにより、対物レンズ７の第１面と第２面の中心軸ズレが生じた時に発生するコマ収差を小さくすることができる。

ところで、式（５）で示したｋは、近軸領域でのコマ収差の発生を抑えた設計を行うためには、ほぼｄ／ｆに依存した関係となり、ｄ／ｆが式（７）の関係を満たし、且つｎが１．５≦ｎ≦１．７５の関係を満たすとき、上述したｋは、次式（８）の関係となる。この屈折率ｎの範囲は、第１面の曲率半径を大きくして、対物レンズの製造を容易にし、かつ軸外の光学性能において発生する非点収差を抑制するために必要な範囲である。

ここで、色収差の値をΔ〔ｍｍ／ｎｍ〕として、上述した式（６）の左辺との関係を次式（９）のように算出し、さらに、色収差Δが焦点距離ｆに対して十分に小さいと近似すると、次式（１０）が得られる。この式（１０）を用いて上述した式（６）は、以下の式（１１）に示すように変形できる。尚、ここで、色収差Δは、波長が変化したときの焦点距離の変化量を示すものである。

僅かな波長変動により像点が移動し、ビームスポットが光ディスクの信号記録層上でぼけるのを防止するためには、色収差を小さくすることが必要であり、次式（１２）を満たすことが望ましい。

ここで、式（１１）を整理するために、ｇ線（約４３５．８ｎｍ）、ｈ線（約４０４．７ｎｍ）、ｉ線（約３６５．０ｎｍ）のそれぞれでの対物レンズ７を構成する材料の屈折率をＮｇ、Ｎｈ、Ｎｉとして、これらを用いて次式（１３）を定義することができる。但し、式（１３）中のλｇ、λｉは、それぞれｇ線、ｉ線の波長〔ｎｍ〕であり、λｇ−λｉは、７０．８２〔ｎｍ〕である。

式（１２）及び式（１３）を式（１１）に代入すると、次式（１４）が得られ、さらに、次式（１５）のように変形することができる。

ここで、式（１５）の右辺第４項の値を次式（１６）で示すようにＱとする。Ｑは、図２に示すように、ｄ／ｆの値と、屈折率ｎに依存して変化し、ｄ／ｆの値を固定すると、ｎの増加に伴い単調に増加する。対物レンズ７の第１面の曲率半径を大きくして、対物レンズの製造を容易にするためには１．５≦ｎが必要であり、ｎ＝１．５におけるＱの値は、次式（１７）で示すように近似できる。

尚、図２中において、曲線Ｌ_１は、ｄ／ｆ＝０．８のときの屈折率ｎの変化にともなうＱ値の変化を示し、曲線Ｌ_２は、ｄ／ｆ＝１．０２７のときの屈折率ｎの変化にともなうＱ値の変化を示し、曲線Ｌ_３は、ｄ／ｆ＝１．１７７のときの屈折率ｎの変化にともなうＱ値の変化を示し、曲線Ｌ_４は、ｄ／ｆ＝１．３６４のときの屈折率ｎの変化にともなうＱ値の変化を示し、曲線Ｌ_５は、ｄ／ｆ＝１．６のときの屈折率ｎの変化にともなうＱ値の変化を示すものである。

図２に示すように、Ｑの値が、屈折率ｎが図２に示す範囲内においては屈折率ｎの増加に対して単調増加することから、１．５≦ｎの領域では、Ｑの値は、式（１７）で求まる値よりも大きくなるため、この関係と、上述した式（１５）とから、次式（１８）及び次式（１９）の関係が、成り立つ。

また、更に優れた記録再生性能を確保するためには、色収差Δが次式（２０）を満たすことが望ましい。

この式（２０）を用いて、上述した場合と同様に式を変形すると、次式（２１）及び次式（２２）が得られる。

上述したように、本発明を適用した対物レンズは、上述の式（１８）及び式（１９）を満足するよう構成されることにより、光ディスク等の光記録媒体に対して、波長４０５ｎｍ程度の光ビームを用いて情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、対物レンズを構成する材料として屈折率の波長依存性が所定の範囲とされたものとしていることで、色収差を小さくすることができ、ビームスポットのぼやけを低減することを可能とする。

また、本発明を適用した対物レンズは、光源から出射される光ビームの波長が変動した際の焦点距離の変動を抑えることができ、このような場合にも色収差を小さくすることが可能となる。

さらに、本発明を適用した対物レンズは、色収差を小さくし、ビームスポットのぼやけを低減すると同時に、像高特性、および広い偏心トレランスを確保するレンズ設計を可能とする。

また、本発明を適用した対物レンズ７は、色収差抑制を目的とした回折構造を対物レンズに構成する必要がないため、対物レンズの透過率を高くすることができ、また、色収差抑制を目的とした回折光学素子を光ピックアップに設ける必要がないため、光ビームの利用効率を高めることができ、光源部の出力を低下することができ、光源部の低コスト化を実現できる。また、本発明を適用した対物レンズは、レンズ厚さと焦点距離とを最適に保つことにより、収差特性の良い対物レンズを設計することができる。

また、本発明を適用した対物レンズは、上述の式（２１）及び式（２２）を満足するよう構成されることにより、さらに、色収差を小さくすることができ、ビームスポットのぼやけがさらに低減された適正なスポット形状を得ることができる。

また、本発明を適用した光ピックアップ及び光ディスク装置は、このような対物レンズを用いることにより、色収差を低減するための回折光学素子等を設けることなく、色収差を低減して、ビームスポットのぼやけを低減して、良好な記録及び／又は再生特性を得ることを可能とする。

尚、以下に具体的数値を挙げて本発明を適用した対物レンズの実施例１〜６について説明する。

以下の実施例において、対物レンズの第１面は光源側の面、第２面は光ディスク側の面とする。また、光ディスクは、厚さ８７．５ｕｍの平行平板とする。さらに、設計波長は４０５ｎｍとし、光ディスクの屈折率はいずれも１．６１６９２とする。また、ｆは、対物レンズの焦点距離（ｍｍ）を示し、Ｒは、対物レンズの曲率半径（ｍｍ）を示し、ｄは、対物レンズの光軸位置での厚み（ｍｍ）を示し、ｎは、対物レンズの使用波長（４０５ｎｍ）における屈折率を示し、ＮＡは、光ディスクに対して光ビームを集光するときの対物レンズの開口数を示すものとする。

また、この対物レンズ７の第１面及び第２面の非球面形状は、以下の式（２３）によって与えられるものとする。尚、式（２３）中において、ｈは、光軸からの距離（ｍｍ）を示し、Ｚ（ｈ）は、光軸からの距離がｈの位置における面頂点の接平面からの距離（ｍｍ）をしめし、Ｋは、円推定数を示し、Ａ_ｉは、ｉ次の非球面係数を示すものである。

「実施例１」
実施例１の対物レンズにおいて、ｆ，ｎ，ｄ，ＮＡは、以下の通りである。
ｆ：２．２〔ｍｍ〕
ｎ：１．５９６６
ｄ：１．９〔ｍｍ〕
ＮＡ：０．８５

また、実施例１の対物レンズの入射側の第１面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第１面形状＞
Ｒ：１．４４８３７〔ｍｍ〕
Ｋ：−０．６４９３９
Ａ_４：９．０９５０８×１０^−３
Ａ_６：−９．２８８７７×１０^−４
Ａ_８：３．１３７０６×１０^−３
Ａ_１０：−１．９１１２５×１０^−３
Ａ_１２：３．８９８５１×１０^−４
Ａ_１４：２．３８３４６×１０^−４
Ａ_１６：−１．５７８３３×１０^−４
Ａ_１８：３．８６４６５×１０^−５
Ａ_２０：−３．７０１４０×１０^−６

また、実施例１の対物レンズの出射側の第２面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第２面形状＞
Ｒ：−７．１２９８４〔ｍｍ〕
Ｋ：−２７．２２８４３
Ａ_４：７．８６７１８×１０^−２
Ａ_６：−８．６５２０１×１０^−２
Ａ_８：７．５８５１９×１０^−２
Ａ_１０：−４．１６６９８×１０^−２
Ａ_１２：１．２９１６２×１０^−２
Ａ_１４：−１．７３９９８×１０^−３
Ａ_１６：−１．１９３３１×１０^−４
Ａ_１８：６．５９９９３×１０^−５
Ａ_２０：−５．８４５５６×１０^−６

このとき、ｄ／ｆ＝０．８６４であり、上述した式（５）に示すｋがｋ＝１．０８３であり、軸上波面収差は５．８ｍλｒｍｓ、また画角０．５°における軸外波面収差も３１．８ｍλｒｍｓと低く抑えられている。また、ｇ線の屈折率Ｎｇ＝１．５９３２、ｈ線の屈折率Ｎｈ＝１．５９６６、ｉ線の屈折率Ｎｉ＝１．６０３５の硝材であれば、（Ｎｈ／（Ｎｉ−Ｎｇ））＝１５５．０となり、式（１８）及び式（１９）、並びに式（２１）及び式（２２）の関係を満たす。色収差が０．４３ｕｍ／ｎｍとなり、波長変動によるビームスポットのぼやけを抑えることができる。

「実施例２」
実施例２の対物レンズにおいて、ｆ，ｎ，ｄ，ＮＡは、以下の通りである。
ｆ：２．２〔ｍｍ〕
ｎ：１．５９６６
ｄ：２．５９〔ｍｍ〕
ＮＡ：０．８５

また、実施例２の対物レンズの入射側の第１面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第１面形状＞
Ｒ：１．５００４２〔ｍｍ〕
Ｋ：−０．７００３７
Ａ_４：１．０４０４５×１０^−２
Ａ_６：−７．１３９７８×１０^−４
Ａ_８：２．９９８１５×１０^−３
Ａ_１０：−１．６６２４８×１０^−３
Ａ_１２：３．２８２６９×１０^−４
Ａ_１４：２．２００２８×１０^−４
Ａ_１６：−１．５６５１１×１０^−４
Ａ_１８：３．９４４０３×１０^−５
Ａ_２０：−３．７２３８８×１０^−６

また、実施例２の対物レンズの出射側の第２面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第２面形状＞
Ｒ：−３．７１８８２〔ｍｍ〕
Ｋ：−８６．０６６２４
Ａ_４：８．３０２６８×１０^−２
Ａ_６：−８．８４６９８×１０^−２
Ａ_８：７．２７８０１×１０^−２
Ａ_１０：−４．１６２４２×１０^−２
Ａ_１２：１．２７６５８×１０^−２
Ａ_１４：−１．３６０４２×１０^−３
Ａ_１６：−４．２０９１６×１０^−５
Ａ_１８：−４．２６９４６×１０^−５
Ａ_２０：１．０６６５５×１０^−５

このとき、ｄ／ｆ＝１．１７７であり、上述した式（５）に示すｋがｋ＝１．１２２であり、軸上波面収差は２．９ｍλｒｍｓ、また画角０．５°における軸外波面収差も２３．９ｍλｒｍｓと低く抑えられている。また、ｇ線の屈折率Ｎｇ＝１．５９２５、ｈ線の屈折率Ｎｈ＝１．５９６６、ｉ線の屈折率Ｎｉ＝１．６０３６の硝材であれば、（Ｎｈ／（Ｎｉ−Ｎｇ））＝１４３．８となり、式（１８）及び式（１９）、並びに式（２１）及び式（２２）の関係を満たす。実際に色収差が０．４４ｕｍ／ｎｍとなり、波長変動によるビームスポットのぼやけを抑えることができる。

「実施例３」
実施例３の対物レンズにおいて、ｆ，ｎ，ｄ，ＮＡは、以下の通りである。
ｆ：２．２〔ｍｍ〕
ｎ：１．５９６５
ｄ：３．５〔ｍｍ〕
ＮＡ：０．８５

また、実施例３の対物レンズの入射側の第１面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第１面形状＞
Ｒ：１．６３０７４〔ｍｍ〕
Ｋ：−０．７２３４
Ａ_４：８．９２５２８×１０^−３
Ａ_６：−３．１７０８７×１０^−４
Ａ_８：２．２７４９１×１０^−３
Ａ_１０：−１．５７７２４×１０^−３
Ａ_１２：３．４９２２４×１０^−４
Ａ_１４：２．１８８９９×１０^−４
Ａ_１６：−１．６０１４１×１０^−４
Ａ_１８：３．９０５５×１０^−５
Ａ_２０：−３．４８４４９×１０^−６

また、実施例３の対物レンズの出射側の第２面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第２面形状＞
Ｒ：−１．３３１６〔ｍｍ〕
Ｋ：−４１．６８７３１
Ａ_４：１．４３３８２×１０^−１
Ａ_６：−１．９４５１５×１０^−１
Ａ_８：６．１０４８９×１０^−２
Ａ_１０：２．２４０６×１０^−２
Ａ_１２：−１．０４１３６×１０^−２
Ａ_１４：３．３２１８９×１０^−３
Ａ_１６：−１．９０００７×１０^−３
Ａ_１８：−４．２６９４６×１０^−５
Ａ_２０：１．０６６５５×１０^−５

このとき、ｄ／ｆ＝１．５９１であり、上述した式（５）に示すｋがｋ＝１．２１９であり、軸上波面収差は４．１ｍλｒｍｓ、また画角０．５°における軸外波面収差も３４．４ｍλｒｍｓと低く抑えられている。また、ｇ線の屈折率Ｎｇ＝１．５８９６、ｈ線の屈折率Ｎｈ＝１．５９６６、ｉ線の屈折率Ｎｉ＝１．６０８７の硝材であれば、（Ｎｈ／（Ｎｉ−Ｎｇ））＝８３．６となり、式（１８）及び式（１９）、並びに式（２１）及び式（２２）の関係を満たす。実際に色収差が０．４５ｕｍ／ｎｍとなり、波長変動によるビームスポットのぼやけを抑えることができる。

「実施例４」
実施例４の対物レンズにおいて、ｆ，ｎ，ｄ，ＮＡは、以下の通りである。
ｆ：１．７６５〔ｍｍ〕
ｎ：１．５９６５
ｄ：２．０７８〔ｍｍ〕
ＮＡ：０．８５

また、実施例４の対物レンズの入射側の第１面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第１面形状＞
Ｒ：１．２０７４３〔ｍｍ〕
Ｋ：−０．６３７４２
Ａ_４：１．６３０２６×１０^−２
Ａ_６：６．０９４１２×１０^−４
Ａ_８：３．８２８０９×１０^−３
Ａ_１０：−１．５３３１６×１０^−３
Ａ_１２：４．０４４８５×１０^−４
Ａ_１４：２．５４２１３×１０^−４
Ａ_１６：−１．３９３１５×１０^−４
Ａ_１８：４．３１８３４×１０^−５
Ａ_２０：−６．３００４５×１０^−６

また、実施例４の対物レンズの出射側の第２面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第２面形状＞
Ｒ：−２．９３７２５〔ｍｍ〕
Ｋ：−１２１．９０８２
Ａ_４：１．０３０８６×１０^−１
Ａ_６：−９．１５２４２×１０^−２
Ａ_８：６．８０７２９×１０^−２
Ａ_１０：−４．２７５１４×１０^−２
Ａ_１２：１．３２５８６×１０^−２
Ａ_１４：−３．６７７４×１０^−４
Ａ_１６：８．８９０５２×１０^−４
Ａ_１８：−４．０８１３１×１０^−４
Ａ_２０：−２．１５２４１×１０^−４

このとき、ｄ／ｆ＝１．１７７であり、上述した式（５）に示すｋがｋ＝１．１２５であり、軸上波面収差は４．３ｍλｒｍｓ、また画角０．５°における軸外波面収差も３０．７ｍλｒｍｓと低く抑えられている。また、ｇ線の屈折率Ｎｇ＝１．５９１４、ｈ線の屈折率Ｎｈ＝１．５９６６、ｉ線の屈折率Ｎｉ＝１．６０５４の硝材であれば、（Ｎｈ／（Ｎｉ−Ｎｇ））＝１１４．０となり、式（１８）及び式（１９）、並びに式（２１）及び式（２２）の関係を満たす。波長変動によるビームスポットのぼやけを抑えることができる。実際に色収差が０．４５ｕｍ／ｎｍとなり、波長変動によるビームスポットのぼやけを抑えることができる。

「実施例５」
実施例５の対物レンズにおいて、ｆ，ｎ，ｄ，ＮＡは、以下の通りである。
ｆ：２．２〔ｍｍ〕
ｎ：１．６０３７
ｄ：２．５９〔ｍｍ〕
ＮＡ：０．８５

また、実施例５の対物レンズの入射側の第１面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第１面形状＞
Ｒ：１．５０９３６〔ｍｍ〕
Ｋ：−０．６６１４８
Ａ_４：８．１３２５６×１０^−３
Ａ_６：−２．４６９４４×１０^−４
Ａ_８：２．３２７７４×１０^−３
Ａ_１０：−１．３７６２×１０^−３
Ａ_１２：２．７０２０２×１０^−４
Ａ_１４：２．３３３２２×１０^−４
Ａ_１６：−１．６９６６７×１０^−４
Ａ_１８：４．４３５７５×１０^−５
Ａ_２０：−４．３６００９×１０^−６

また、実施例５の対物レンズの出射側の第２面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第２面形状＞
Ｒ：−３．９１４２５〔ｍｍ〕
Ｋ：−７５．１７４５５
Ａ_４：９．２１８７６×１０^−２
Ａ_６：−９．８９５３５×１０^−２
Ａ_８：７．３３１３９×１０^−２
Ａ_１０：−３．８５９４×１０^−２
Ａ_１２：１．１５９２８×１０^−２
Ａ_１４：−１．４７０２×１０^−３

このとき、ｄ／ｆ＝１．１７７であり、上述した式（５）に示すｋがｋ＝１．１２２であり、軸上波面収差は２．２ｍλｒｍｓ、また画角０．５°における軸外波面収差も２５．５ｍλｒｍｓと低く抑えられている。また、ｇ線の屈折率Ｎｇ＝１．５９９６、ｈ線の屈折率Ｎｈ＝１．６０３７、ｉ線の屈折率Ｎｉ＝１．６１０８の硝材であれば、（Ｎｈ／（Ｎｉ−Ｎｇ））＝１４３．２となり、式（１８）及び式（１９）、並びに式（２１）及び式（２２）の関係を満たす。波長変動によるビームスポットのぼやけを抑えることができる。実際に色収差が０．４４ｕｍ／ｎｍとなり、波長変動によるビームスポットのぼやけを抑えることができる。

「実施例６」
実施例６の対物レンズにおいて、ｆ，ｎ，ｄ，ＮＡは、以下の通りである。
ｆ：２．２〔ｍｍ〕
ｎ：１．６４５９
ｄ：２．５９〔ｍｍ〕
ＮＡ：０．８５

また、実施例６の対物レンズの入射側の第１面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第１面形状＞
Ｒ：１．５５７４４〔ｍｍ〕
Ｋ：−０．６６０７９
Ａ_４：７．８８２２２×１０^−３
Ａ_６：−１．８５３４８×１０^−４
Ａ_８：２．２２６６４×１０^−３
Ａ_１０：−１．３８１４８×１０^−３
Ａ_１２：２．８４２６３×１０^−４
Ａ_１４：２．３３３０４×１０^−４
Ａ_１６：−１．７１０２２×１０^−４
Ａ_１８：４．４０２４７×１０^−５
Ａ_２０：−４．２１７５２×１０^−６

また、実施例６の対物レンズの出射側の第２面の形状を示すＲ，Ｋ，Ａ_ｉは、以下の通りである。
＜第２面形状＞
Ｒ：−５．６３３８８〔ｍｍ〕
Ｋ：−１４３．２２７３１
Ａ_４：９．６０８１８×１０^−２
Ａ_６：−１．０３３７０×１０^−１
Ａ_８：７．４２４０６×１０^−２
Ａ_１０：−３．８７０２４×１０^−２
Ａ_１２：１．１６９０８×１０^−２
Ａ_１４：−１．５０４×１０^−３

このとき、ｄ／ｆ＝１．１７７であり、上述した式（５）に示すｋがｋ＝１．１２２であり、軸上波面収差は３．１ｍλｒｍｓ、また画角０．５°における軸外波面収差も２５．４ｍλｒｍｓと低く抑えられている。また、ｇ線の屈折率Ｎｇ＝１．６４１７、ｈ線の屈折率Ｎｈ＝１．６４５９、ｉ線の屈折率Ｎｉ＝１．６５３２の硝材であれば、（Ｎｈ／（Ｎｉ−Ｎｇ））＝１４３．１となり、式（１８）及び式（１９）、並びに式（２１）及び式（２２）の関係を満たす。波長変動によるビームスポットのぼやけを抑えることができる。実際に色収差が０．４４ｕｍ／ｎｍとなり、波長変動によるビームスポットのぼやけを抑えることができる。

このように、上述した実施例１〜６の対物レンズによれば、４０５ｎｍ付近の波長を光源に用いる光ピックアップに用いられた場合に、上述の範囲内の屈折率の波長依存性をもつ硝材を用いていることによって、色収差を小さくすることができ、ビームスポットがぼやけることを防止することができる。

本発明が適用された光ピックアップの光学系を示す光路図である。Ｑ値のｄ／ｆ値及び屈折率の依存性を示す図であり、ｄ／ｆ値毎の屈折率の変化に対するＱ値の変化を示す図である。光源部の波長特性図である。対物レンズを構成する材料の波長に応じて屈折率が変化することを示す図である。対物レンズにより集光される光ビームの波長に応じて焦点深度が異なることを示す図である。

符号の説明

１光ピックアップ、３光源部、４回折光学素子、５ビームスプリッタ、６コリメータレンズ、７対物レンズ、８光ディスク、９光検出器

Claims

光記録媒体に対して、波長が略４０５ｎｍの光ビームによって情報信号の記録再生を行う光ピックアップに用いられる対物レンズにおいて、
入射側及び出射側の面のいずれもが非球面形状とされ、
開口数（ＮＡ）が０．８以上であり、
次式（１）及び次式（２）を満たすことを特徴とする対物レンズ。

但し、
Ｎｇ：対物レンズを構成する材料のｇ線における屈折率、
Ｎｈ：対物レンズを構成する材料のｈ線における屈折率、
Ｎｉ：対物レンズを構成する材料のｉ線における屈折率、
ｆ：対物レンズの焦点距離（ｍｍ）、
ｄ：対物レンズの光軸位置での光軸方向の厚み（ｍｍ）、
ｎ：対物レンズを構成する材料の使用波長における屈折率
である。
さらに、次式（３）を満たす請求項１記載の対物レンズ。
さらに、次式（４）を満たす請求項２記載の対物レンズ。

但し、
ｒ１：上記入射側の面の曲率半径（ｍｍ）
である。
さらに、次式（５）を満たす請求項１乃至請求項３記載の対物レンズ。
光源から出射された波長が略４０５ｎｍの光ビームを光記録媒体の信号記録面上に集光する対物レンズを備え、光記録媒体に対して情報信号の記録再生を行う光ピックアップにおいて、
上記対物レンズは、入射側及び出射側の面のいずれもが非球面形状とされ、開口数（ＮＡ）が０．８以上であり、次式（６）及び次式（７）を満たすことを特徴とする光ピックアップ。

但し、
Ｎｇ：対物レンズを構成する材料のｇ線における屈折率、
Ｎｈ：対物レンズを構成する材料のｈ線における屈折率、
Ｎｉ：対物レンズを構成する材料のｉ線における屈折率、
ｆ：対物レンズの焦点距離（ｍｍ）、
ｄ：対物レンズの光軸位置での光軸方向の厚み（ｍｍ）、
ｎ：対物レンズを構成する材料の使用波長における屈折率
である。
光記録媒体に対し情報信号の記録再生を行う光ピックアップとを備える光ディスク装置において、
上記光ピックアップは、光源から出射された波長が略４０５ｎｍの光ビームを光記録媒体の信号記録面上に集光する対物レンズを備え、
上記対物レンズは、入射側及び出射側の面のいずれもが非球面形状とされ、開口数（ＮＡ）が０．８以上であり、次式（８）及び次式（９）を満たすことを特徴とする光ディスク装置。

但し、
Ｎｇ：対物レンズを構成する材料のｇ線における屈折率、
Ｎｈ：対物レンズを構成する材料のｈ線における屈折率、
Ｎｉ：対物レンズを構成する材料のｉ線における屈折率、
ｆ：対物レンズの焦点距離（ｍｍ）、
ｄ：対物レンズの光軸位置での光軸方向の厚み（ｍｍ）、
ｎ：対物レンズを構成する材料の使用波長における屈折率
である。