JP2007316655A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007316655A JP2007316655A JP2007159721A JP2007159721A JP2007316655A JP 2007316655 A JP2007316655 A JP 2007316655A JP 2007159721 A JP2007159721 A JP 2007159721A JP 2007159721 A JP2007159721 A JP 2007159721A JP 2007316655 A JP2007316655 A JP 2007316655A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- objective lens
- optical
- information recording
- lens
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
【課題】 高NAの対物レンズを使用する光ピックアップ装置の対物レンズとして適用可能なプラスチック単レンズであって、利用可能な温度範囲が十分に広く、かつ、光源のモードホッピングによる集光性能の劣化の小さいプラスチック単レンズを提供し、それにより高性能な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。
【解決手段】対物レンズにおいて、焦点距離の上限を定めることで、高NAのプラスチック単レンズであっても、温度収差が大きくなりすぎないようにしている。一方、焦点距離を小さくすることは、温度収差の補正量という観点からは有利となるが、焦点距離が小さくなりすぎると、作動距離や像高特性という観点からは不利となる。そこで、焦点距離の下限を定めることで、必要十分な作動距離と像高特性を確保した。
【選択図】図1
【解決手段】対物レンズにおいて、焦点距離の上限を定めることで、高NAのプラスチック単レンズであっても、温度収差が大きくなりすぎないようにしている。一方、焦点距離を小さくすることは、温度収差の補正量という観点からは有利となるが、焦点距離が小さくなりすぎると、作動距離や像高特性という観点からは不利となる。そこで、焦点距離の下限を定めることで、必要十分な作動距離と像高特性を確保した。
【選択図】図1
Description
本発明は、光ピックアップ装置、光情報記録再生装置及びそれらに用いる対物レンズに関し、特に、高密度な光情報記録又は再生が可能な光ピックアップ装置、光情報記録再生装置及びそれらに用いる対物レンズに関する。
従来、CD、MO、DVDなどの光情報記録媒体の記録又は再生用の光ピックアップ装置又は光情報記録再生装置に用いられる対物レンズには、一般的にはプラスチック製の単レンズが用いられている。
プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べて比重が小さいため、フォーカシングやトッラキングのために対物レンズを駆動するアクチュエータの負担を軽減でき、又、その際における対物レンズの追従を高速的に行うことができるという利点がある。
また、プラスチック材料を金型で射出成形して製造されるプラスチックレンズは、所望の金型を精度よく作製することで、高精度に大量生産することが可能であり、それによりレンズの高性能を安定して発揮できるにもかかわらず、低コスト化を図ることが可能となる。
ところで、近年、波長400nm程度の青紫色半導体レーザ光源と、開口数(NA)が0.85程度まで高められた対物レンズを用いた新しい高密度光ディスクシステムの研究・開発が進んでいる。一例として、NA0.85、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク(以下、本明細書ではかかる光ディスクを「高密度DVD」と呼ぶ)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面あたり20〜30GBの情報の記録が可能である。
ここで、かかる高密度DVD用の光ピックアップ装置において、高NAの対物レンズをプラスチックレンズとした場合、温度変化に伴う屈折率変化により発生する球面収差(以下、本明細書ではかかる球面収差を「温度収差」と呼ぶ)が問題となる。かかる問題は、温度変化に伴う屈折率変化において、プラスチックレンズがガラスレンズに比べて2桁程度大きいことに起因して発生する。この温度収差は、NAの4乗に比例するので、高密度DVDに用いられるNA0.85の対物レンズをプラスチックレンズとした場合には、使用可能な温度範囲が非常に狭くなってしまうので、実使用上問題となる。
かかるプラスチック単レンズの温度収差を、その光学面上に形成した輪帯構造の回折作用を利用して補正する技術が特開平11−337818号公報に記載されている。
しかるに、この技術によりNA0.85のプラスチックレンズの温度収差を補正するためには、波長が変化した際の球面収差カーブの倒れ(以下、本明細書ではかかる球面収差カーブの倒れを「色の球面収差」と呼ぶ)を大きく設定する必要がある。このため、製造誤差により発振波長が基準となる波長からずれた半導体レーザを用いることができず、半導体レーザの選別が必要になって高コストを招く。
以下に、数値による具体例を示す。表1にレンズデータを示す対物レンズは、入射光束径3mm、焦点距離2.5mm、NA0.6、設計基準波長650nm、設計基準温度25℃のプラスチック単レンズであり、第1面(光源例の光学面)に形成した輪帯構造の回折作用により温度収差を補正している。一方、表2にレンズデータを示す対物レンズは、入射光束径3mm、焦点距離1.76mm、NA0.85、設計基準波長405nm、設計基準温度25℃のプラスチック単レンズであり、表1の対物レンズと同様に、第1面に形成した輪帯構造の回折作用により温度収差を補正している。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、2.5×
E―3)を用いて表すものとする。
E―3)を用いて表すものとする。
かかる対物レンズにおける非球面は、光軸方向をX軸、光軸に垂直な方向の高さをh、光学面の曲率半径をrとするとき次の数1で表わせる。但し、κを円すい係数、A2iを非球面係数とする。
さらに、かかる対物レンズにおいて、光学面上に形成された回折構造としての輪帯構造は、この回折構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、光軸に垂直な方向の高さをh、b2iを回折面係数(光路差関数係
数ともいう)とするとき次の数2により定義される光路差関数Φb(mm)で表される。
数ともいう)とするとき次の数2により定義される光路差関数Φb(mm)で表される。
この光路差関数Φb(mm)の値をもとに対物レンズの光学面上に回折構造を形成する場合、光路差関数Φb(mm)の値が所定の波長λBのn倍(ただし、nは自然数)変わる毎に輪帯を形成する。本明細書において、「回折構造が波長λB、回折次数nで最適化されている」とは、このように回折構造が決定されていることを指し、波長λBを最適化波長または、製造波長と呼ぶ。
表3にこの2つの対物レンズの雰囲気温度が30℃上昇した際の温度収差のRMS値と、入射する波長が設計基準波長より5nm長くなった際の色の球面収差のRMS値を示す。
表3からわかるように、NA0.6の対物レンズは、温度収差を0.010λrmsまで補正した場合でも、色の球面収差は0.003λrmsにとどまるので、5nm波長がずれた半導体レーザを使用することができる。これに対し、NA0.85の対物レンズでは、NA0.6の対物レンズと同程度に温度収差を0.014λrmsまで補正した場合、色の球面収差は0.057λrmsとなってしまうので、5nm波長がずれた半導体レーザを使用することができないということになる。光ピックアップ装置において光源として用いられる半導体レーザは、製造誤差によりその発振波長に±5nm程度のばらつきがあるが、従って、NA0.85の対物レンズの場合は、半導体レーザの選別が必要となり、光ピックアップ装置の製造コストが上昇する。
なお、表1及び表2の対物レンズでは、温度上昇に伴う屈折率の変化率をともに−9.0×10-5とし、温度上昇に伴う入射光の波長の変化率をそれぞれ+
0.2nm/℃、+0.05nm/℃としている。
0.2nm/℃、+0.05nm/℃としている。
また、表1のレンズデータにおいて、r(mm)は曲率半径、d(mm)は面間隔、N650は波長650nmにおける屈折率、νdはd線におけるアッベ数を表し、表2のレンズデータにおいて、r(mm)は曲率半径、d(mm)は面間隔、N405は波長405nmにおける屈折率、νdはd線におけるアッベ数を表す。
更に、かかる高密度DVD用の光ピックアップ装置のように、400nm程度の短波長の光を発生する青紫色半導体レーザを光源として用いる場合には、対物レンズで発生する軸上色収差が問題となる。光ピックアップ装置において、半導体レーザから出射されるレーザ光は一般に単一波長(シングルモード)であるので、対物レンズの色収差は問題にはならないと思われているが、実際には、温度変化や出力変化等により中心波長が瞬時的に数nm変化するモードホッピングと呼ばれる現象を起こす。モードホッピングは、対物レンズのフォーカシング機構が追従できないような瞬時的に起こる波長変化なので、対物レンズの軸上色収差が補正されていないと、結像位置の移動量に対応したデフォーカス成分が付加され、対物レンズの集光性能が劣化がするという問題が生じる。
対物レンズに用いられる一般的なレンズ材料の分散は、赤外半導体レーザや赤色半導体レーザの波長領域である600nm乃至800nmにおいては、それほど大きくないので、CDやDVDでは、モードホッピングによる対物レンズの集光性能の劣化は問題にはならなかった。
ところが、青紫色半導体レーザの波長領域である400nm近傍では、レンズ材料の分散は非常に大きくなるので、わずか数nmの波長変化でも、対物レンズの結像位置は大きくずれる。そのため、高密渡DVDでは、半導体レーザ光源がモードホッピングを起こした場合、対物レンズの集光性能が大きく劣化し、安定した記録や再生が行えない恐れがある。
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、高NAの対物レンズを使用する光ピックアップ装置の対物レンズとして適用可能なプラスチック単レンズであって、利用可能な温度範囲が十分に広く、かつ、光源のモードホッピングによる集光性能の劣化の小さいプラスチック単レンズを提供することを目的とする。
本発明は、さらに、高NAの対物レンズを使用する光ピックアップ装置の対物レンズとして適用可能なプラスチック単レンズであって、利用可能な温度範囲を広げるために温度収差を補正した場合でも、色の球面収差が大きくなりすぎることがなく、光ピックアップ装置の製造工程において、半導体レーザ光源の選別を不要とすることができるプラスチック単レンズを提供することを目的とする。
更に本発明は、これらのプラスチック単レンズを対物レンズとして搭載した光ピックアップ装置及び、この光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
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情報記録面に集光させるための対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、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な光ピックアップ装置に用いる対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、プラスチック単レンズであって、前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (1)
1.0>f>0.2 (2)
前記対物レンズは、プラスチック単レンズであって、前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (1)
1.0>f>0.2 (2)
温度変化に伴う、プラスチック単レンズの屈折率変化による球面収差の変化量(温度収差)は、焦点距離とNAの4乗とに比例して大きくなる。従って、光情報記録媒体の高密度化のためにNAを大きくした場合でも、それに応じて焦点距離を小さくすれば、温度収差を比較的小さく抑えることが可能となる。そこで、請求項1に記載の対物レンズは、焦点距離の上限を(2)式のように定めることで、NAが(1)式を満たすような高NAのプラスチック単レンズであっても、温度収差が大きくなりすぎないようにしている。更に、屈折型のプラスチック単レンズでは、温度収差を完全にゼロとするのは不可能であるが、焦点距離が(2)式の上限を越えないようにすることで、光ピックアップ装置における実使用上の温度範囲内での温度収差を許容範囲内に抑えることができる。
一方、焦点距離を小さくすることは、温度収差の発生量を小さく抑えるという観点からは有利となるが、焦点距離が小さくなりすぎると、作動距離や像高特性という観点からは不利となる。高NA対物レンズの設計においては、作動距離の確保は光情報記録媒体との衝突を防ぐうえで非常に重要な問題であり、焦点距離が小さくなりすぎると、その分作動距離が失われるので好ましくない。また、相対的に焦点距離が大きい対物レンズと同じ像高を得ようとすると、相対的に焦点距離が小さい対物レンズへの入射角度が大きくなるので非点収差やコマ収差が劣化する。従って、対物レンズの焦点距離を小さくするのは、像高特性の観点からも好ましくないといえる。そこで、請求項1に記載の対物レンズは、焦点距離の下限を(2)式のように定めることで、必要十分な作動距離と像高特性を確保した。
請求項2に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項1に記載の発明において、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに、その設計基準波長である波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T0)とし、第2の雰囲気温度T1
=55℃の環境温度下において、前記対物レンズに波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T1)としたとき
、
ΔW=|W(λ0、T1)−W(λ0、T0)│ (3)
で定義されるΔWが次式を満たすことを特徴とする。
ΔW<0.035λrms (4)
=55℃の環境温度下において、前記対物レンズに波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T1)としたとき
、
ΔW=|W(λ0、T1)−W(λ0、T0)│ (3)
で定義されるΔWが次式を満たすことを特徴とする。
ΔW<0.035λrms (4)
プラスチック単レンズを光ピックアップ装置における実使用上の温度範囲内で使用可能とするためには、焦点距離を(2)式の上限を越えないようにして、結果として(4)式を満たすような温度特性を有するようにするのが好ましい。これにより光ピックアップ装置における実使用上の温度範囲内で、プラスチック単レンズを使用して、光情報記録媒体に対して良好に情報の記録/再生を行うことができる。
請求項3に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項1又は2に記載の発明において、前記対物レンズの設計基準波長λ0は500nm以下であって、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ0、T0)とし、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前
記対物レンズに前記波長λ0よりも5nm長い波長λ1(nm)の光を入射させ
た際の前記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ1、T0)としたとき、
ΔfB=|fB(λ1、T0)−fB(λ0、T0)│ (5)
で定義されるΔfBが次式を満たすことを特徴とする。
ΔfB<0.001mm (6)
記対物レンズに前記波長λ0よりも5nm長い波長λ1(nm)の光を入射させ
た際の前記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ1、T0)としたとき、
ΔfB=|fB(λ1、T0)−fB(λ0、T0)│ (5)
で定義されるΔfBが次式を満たすことを特徴とする。
ΔfB<0.001mm (6)
半導体レーザのモードホッピングによる軸上色収差は、焦点距離に比例して大きくなる。従って、前記光源として例えば青紫色半導体レーザを使用する場合でも、それに応じて焦点距離を小さくすれば、軸上色収差を比較的小さく抑えることが可能となる。屈折型の単レンズでは、色収差を完全にゼロとするのは不可能であるが、請求項3に記載の対物レンズのように、焦点距離を(2)式を満たすように設定して、光源として青紫色半導体レーザを使用する対物レンズにおいて、入射する波長が5nm長くなった際のバックフォーカスの変化量を0.001mmより小さくなるようにすれば((6)式)、青紫色半導体レーザのモードホッピングによる波長変化量に対して、デフォーカス成分を含んだ波面収差の変化量を0.035λrmsより小さく抑えることができるので、再生状態から記録状態ヘと切り替える際にモードホッピングが起こっても集光性能が大きく劣化することはない。
請求項4に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記光源から出射された発散光束を前記情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズであって、次式を満たすことを特徴とする。
0.8>f>0.2 (6A)
0.8>f>0.2 (6A)
請求項4に記載の対物レンズは、小型化が要求される光ピックアップ装置用の対物レンズとして好ましいものであり、例えば、携帯型光ディスクプレーヤーに搭載する光ピックアップ装置用の対物レンズとして使用することができる。無限型対物レンズと同じ明るさで、結像倍率mである有限共役型の対物レンズを得るためには、無限型対物レンズの像側開口数の(1−m)倍の明るさのレンズを設計する必要がある。対物レンズが光源から出射された発散光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光する有限共役型である場合には、mの符号は負となり、実質的な像側開口数は無限型対物レンズの像側開口数よりも大きくなる。従って、かかる有限共役型の対物レンズをプラスチック単レンズとすると、温度収差は無限型の対物レンズに比べて大きくなる。そこで、請求項4に記載の対物レンズにおいては、焦点距離の上限を(2)式よりも更に小さくして、(6A)式のように定めることで、NAが(1)式を満たすような高NAの有限共役型のプラスチック単レンズであっても、温度収差を実使用上における許容範囲内に抑えることができる。また、発散光束を集光する有限共役型の対物レンズでは、同じ焦点距離の無限型の対物レンズに比べて作動距離は長くなる。従って、請求項4に記載の対物レンズのように、焦点距離の上限を(2)式よりも更に小さくした場合でも作動距離の確保という観点から不利となることはない。
請求項5に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項4に記載の発明において、前記対物レンズの結像倍率をmとしたとき、次式を満たすことを特徴とする。
0.2>|m|>0.02 (6B)
0.2>|m|>0.02 (6B)
結像倍率mが上述の(6B)式の下限より大きいと、上述の(6A)式を満たすような短焦点距離の対物レンズであっても十分な作動距離を確保することができる。一方、結像倍率mが(6B)式の上限より小さいと、実質的な像側開口数が大きくなりすぎないので、温度収差を実使用上における許容範囲内に抑えることが可能となる。
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、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情報記録面に集光させるための対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、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な光ピックアップ装置に用いる対物レンズにおいて、前記対物レンズは、複数の輪帯から構成され、かつ、隣り合う輪帯同士が、入射光に対して所定の光路差を生じるように形成された輪帯構造を、少なくとも1つの光学面上に有するプラスチック単レンズであって、前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
前記開口数NAが(7)式を満たすようなプラスチック対物レンズにおいては、利用可能な温度範囲を広げるために、温度変化に伴う屈折率変化により発生する球面収差(温度収差)を、その光学面上に形成した輪帯構造の作用により補正した場合、波長が変化した際の球面収差カーブの倒れ(色の球面収差)が大きくなりすぎてしまい、製造誤差により発振波長が基準となる波長からずれた半導体レーザを用いることができず、半導体レーザの選別が必要となる。
しかるに、上述したように、プラスチック対物レンズの屈折率変化による球面収差の変化量は、焦点距離とNAの4乗とに比例して大きくなる。従って、光情報記録媒体の高密度化のためにNAが大きくなった場合でも、それに応じて焦点距離を小さくすれば、対物レンズの屈折率変化による球面収差を比較的小さく抑えることが可能となる。
そこで、請求項6に記載の対物レンズでは、焦点距離の上限を(8)式のように定めることで、輪帯構造の作用による温度収差の補正量を小さく抑えたので、温度収差の補正後の色の球面収差が大きくなりすぎないようにできる。その結果、本発明による対物レンズを搭載する光ピックアップ装置においては、その製造工程において半導体レーザの選別が不要となるので製造コストを抑えることができる。一方、焦点距離を小さくすることは、上述したように、温度収差の補正量という観点からは有利となるが、焦点距離が小さくなりすぎると、作動距離や像高特性という観点からは不利となる。そこで本発明による対物レンズでは、焦点距離の下限を(8)式のように定めることで、必要十分な作動距離と像高特性を確保したのである。
なお、本明細書において、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し、広義にはそのレンズとともに、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズを指すものとする。従って、本明細書において、対物レンズの光情報記録媒体側(像側)の開口数とは、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を指すものである。また、本明細書では、必要(な所定の)開口数は、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、回折限界性能を有する対物レンズの開口数を指すものとする。
また、本明細書において、情報の記録とは、上記のような光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録することをいう。また、本明細書において、情報の再生とは、上記のような光情報記録媒体の情報記録面上に記録された情報を再生することをいう。本発明による対物レンズは、記録だけあるいは再生だけを行うために用いられるものであってもよいし、記録および再生の両方を行うために用いられるものであってもよい。また、ある光情報記録媒体に対しては記録を行い、別の光情報記録媒体に対しては再生を行うために用いられるものであってもよいし、ある光情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別の光情報記録媒体に対しては記録および再生を行うために用いられるものであってもよい。なお、ここでいう再生とは、単に情報を読み取ることを含むものである。
請求項7に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項6に記載の発明において、前記輪帯構造は、所定の入射光を回折させる機能を有する回折構造であって、前記対物レンズは、回折作用と屈折作用とを合わせた作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成すると、上述した作用を効果的に発揮できるので好ましい。
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、請求項7に記載の発明において、入射光の波長が長波長側に変化した際に、球面収差が補正不足となる方向に変化するような球面収差特性を有すると好ましい。
通常、プラスチック単レンズは温度上昇により屈折率が小さくなるので、補正過剰方向に球面収差が変化する、一方、半導体レーザの発振波長は、一般的に温度上昇により長くなる方向に変化する傾向がある。したがって、回折構造の作用により上記のような球面収差特性を対物レンズに持たせることで、温度上昇に伴う屈折率変化により補正過剰となる球面収差の変化を、温度上昇による半導体レーザの発振波長の変化により補正不足となる球面収差の変化により打ち消すことができる。高NAのプラスチック単レンズであっても、本発明による対物レンズは焦点距離が(8)式を満足するので、回折構造の作用による温度収差の補正量が小さく、温度収差の補正後の色の球面収差か大きくなりすぎることはない。
なお、本明細書において、回折構造が形成された光学面(回折面)とは、光学素子の表面、例えばレンズの表面に、レリーフを設けて、入射光束を回折させる作用を持たせる面のことをいい、同一の光学面に回折を生じる領域と生じない領域がある場合は、回折を生じる領域をいう。また、回折構造または回折パターンとは、この回折を生じる領域のことをいう。レリーフの形状としては、例えば、光学素子の表面に、光軸を中心として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、各輪帯は鋸歯状、あるいは階段状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る。
更に、回折構造が形成された光学面(回折面)からは、0次回折光、±1次回折光、±2次回折光・・・、と無数の次数の回折光が生じるが、例えば、上記のような子午断面が鋸歯状となるレリーフを持つ回折面の場合は、特定の次数の回折効率を他の次数の回折効率よりも高くしたり、場合によっては、特定の1つの次数(例えば、+1次回折光)の回折効率をほぼ100%とするように、このレリーフの形状を設定することができる。本発明において、「回折構造が波長λB、回折次数nで最適化されている」とは、波長λBの光が入射したときに、回折次数nの回折光の回折効率が理論的に100%となるように、回折構造(レリーフ)の形状を設定することを指す。
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、請求項7又は8に記載の発明において、前記回折構造を透過する波面に付加される光路差Φbを、光軸からの高さh(mm)の関数として、
Φb=b2・h2+b4・h4+b6・h6+……
により定義される光路差関数Φbで表わすとき(ただし、b2、b4、b6、…
…はそれぞれ2次、4次、6次、……の光路差関数係数である)、次式を満たすことを特徴とする。
−70<(b4・hMAX 4)/(f・λ0・10-6・(NA・(1−m
))4)<−20 (8A)
ただし、λ0(nm)は前記対物レンズの設計基準波長であり、hMAXは前記
回折構造が形成された光学面の有効径最大高さ(mm)であり、mは前記対物レンズの結像倍率である。
Φb=b2・h2+b4・h4+b6・h6+……
により定義される光路差関数Φbで表わすとき(ただし、b2、b4、b6、…
…はそれぞれ2次、4次、6次、……の光路差関数係数である)、次式を満たすことを特徴とする。
−70<(b4・hMAX 4)/(f・λ0・10-6・(NA・(1−m
))4)<−20 (8A)
ただし、λ0(nm)は前記対物レンズの設計基準波長であり、hMAXは前記
回折構造が形成された光学面の有効径最大高さ(mm)であり、mは前記対物レンズの結像倍率である。
本発明による光ピックアップ装置用の対物レンズは、4次の光路差関数係数b4、回折構造が形成された光学面の有効径最大高さhMAX、結像倍率m、焦点
距離f、像側開口数NAが、上述の(8A)式の条件を満たすように設計されるのが好ましい。この条件は、回折構造が形成されたプラスチックレンズにおいて、温度収差の補正と色の球面収差の発生量のバランスを良好にするための条件である。上式の下限を上回る場合には、温度収差の補正が過剰とならないので色の球面収差の発生量が大きくなりすぎることがなく、製造誤差により発振波長が基準となる波長から比較的ずれた半導体レーザでも用いることができ、半導体レーザの選別条件を緩和させてコスト減を図ることができる。一方、上式の上限を下回る場合には、半導体レーザの波長変化で生じる球面収差により、高NAのプラスチックレンズの屈折率変化で生じる球面収差を打ち消すことができるので、高NAのプラスチックレンズの使用可能な温度範囲を広くとれる。
距離f、像側開口数NAが、上述の(8A)式の条件を満たすように設計されるのが好ましい。この条件は、回折構造が形成されたプラスチックレンズにおいて、温度収差の補正と色の球面収差の発生量のバランスを良好にするための条件である。上式の下限を上回る場合には、温度収差の補正が過剰とならないので色の球面収差の発生量が大きくなりすぎることがなく、製造誤差により発振波長が基準となる波長から比較的ずれた半導体レーザでも用いることができ、半導体レーザの選別条件を緩和させてコスト減を図ることができる。一方、上式の上限を下回る場合には、半導体レーザの波長変化で生じる球面収差により、高NAのプラスチックレンズの屈折率変化で生じる球面収差を打ち消すことができるので、高NAのプラスチックレンズの使用可能な温度範囲を広くとれる。
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、請求項6に記載の発明において、前記輪帯構造は、隣り合う輪帯同士が、互いに光軸方向に変位して形成されることで、入射光に対して前記所定の光路差を生じ、前記対物レンズは、屈折作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成すると、上述した作用を効果的に発揮できるので好ましい。
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、請求項10に記載の発明において、光軸に近い側に隣接する輪帯よりも内側に変位して形成された輪帯と、光軸に近い側に隣接する輪帯よりも外側に変位して形成された輪帯と、を少なくとも1つずつ有し、かつ、前記光軸に近い側に隣接する輪帯よりも内側に変位して形成された輪帯は、前記光軸に近い側に隣接する輪帯よりも外側に変位して形成された輪帯よりも、光軸に近い側に形成されていると、このように輪帯構造を構成することで温度収差を良好に補正することができるので好ましい。
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、請求項10又は11に記載の発明において、前記輪帯の総数が3以上20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用の対物レンズは、請求項10乃至12のいずれかに記載の発明において、前記輪帯構造が形成された光学面の有効径最大高さの75%の高さから100%の高さの領域に形成された輪帯構造において、互いに隣接する輪帯同士の境界における光軸方向の段差のうち、任意の段差の段差量をΔj(μm)とし、前記対物レンズの設計基準波長λ0(nm)にお
ける屈折率をnとしたとき、
mj=INT(X) (8B)
(ただし、X=Δj・(n−1)/(λ0・10-3)であり、INT(X)は
Xを四捨五入して得られる整数である。)
で表されるmjが2以上の整数であることを特徴とする。
ける屈折率をnとしたとき、
mj=INT(X) (8B)
(ただし、X=Δj・(n−1)/(λ0・10-3)であり、INT(X)は
Xを四捨五入して得られる整数である。)
で表されるmjが2以上の整数であることを特徴とする。
請求項10及び11に記載されている対物レンズにおいて、輪帯の総数を3以上20以下とし、さらに、輪帯構造が形成された光学面の有効径最大高さの75%の高さから100%の高さの領域に形成された輪帯構造において、互いに隣接する輪帯同士の境界における光軸方向の段差のうち、任意の段差の段差量をΔj(μm)とし、対物レンズの設計基準波長λ0(nm)における屈折率をnとしたとき、上述の(8B)式で表されるmjが2以上の整数となるように輪帯構造を決定すると、輪帯の光軸に垂直な方向の幅を大きく確保できるので、対物レンズをモールド成形するための金型加工が容易になり、かつ金型加工に要する時間を短縮することが可能になる。
ここで、輪帯構造が第1面(光源側の光学面)に形成されている場合、「光軸近い側に隣接する輪帯よりも内側に変位して形成される」とは、「光軸近い側に隣接する輪帯よりも、第2面(光情報記録媒体側の光学面)の方向に変位して形成される」ことを指し、「光軸近い側に隣接する輪帯よりも外側に変位して形成される」とは、「光軸近い側に隣接する輪帯よりも、第2面(光情報記録媒体側の光学面)の方向とは反対の方向に変位して形成される」ことを指す。また、輪帯構造が第2面(光情報記録媒体側の光学面)に形成されている場合、「光軸近い側に隣接する輪帯よりも内側に変位して形成される」とは、「光軸近い側に隣接する輪帯よりも、第1面(光源側の光学面)の方向に変位して形成される」ことを指し、「光軸近い側に隣接する輪帯よりも外側に変位して形成される」とは、「光軸近い側に隣接する輪帯よりも、第1面(光源側の光学面)の方向とは反対の方向に変位して形成される」ことを指す。
請求項14に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項6乃至13のいずれかに記載の発明において、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズにその設計基準波長である波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T0)とし、第
1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに前記波長λ0よりも5nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの
残留収差のRMS値をW(λ1、T0)とし、第2の雰囲気温度T1=55℃の
環境温度下において、前記対物レンズに波長λ2(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ2、T1)としたとき、
ΔW1=|W(λ2、T1)−W(λ0、T0)| (9)
ΔW2=|W(λ1、T0)−W(λ0、T0)| (10)
で定義されるΔW1及びΔW2が次式を満たすことを特徴とする。
ΔW1<0.035λrms (11)
ΔW2<0.035λrms (12)
ただし、
λ0<600nmのとき、λ2=λ0+1.5(nm)であり、
λ0≧600nmのとき、λ2=λ0+6(nm)である。
1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに前記波長λ0よりも5nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの
残留収差のRMS値をW(λ1、T0)とし、第2の雰囲気温度T1=55℃の
環境温度下において、前記対物レンズに波長λ2(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ2、T1)としたとき、
ΔW1=|W(λ2、T1)−W(λ0、T0)| (9)
ΔW2=|W(λ1、T0)−W(λ0、T0)| (10)
で定義されるΔW1及びΔW2が次式を満たすことを特徴とする。
ΔW1<0.035λrms (11)
ΔW2<0.035λrms (12)
ただし、
λ0<600nmのとき、λ2=λ0+1.5(nm)であり、
λ0≧600nmのとき、λ2=λ0+6(nm)である。
高NAのプラスチックレンズでは、光学面上に形成した輪帯構造の作用によリ温度収差を完全に補正すると、焦点距離が(8)式を満たす場合でも、色の球面収差が大きくなりすぎてしまい、発振波長が基準となる波長からずれた半導体レーザを用いることができなく恐れがあるので、レンズ設計においては、温度収差の補正と色の球面収差の発生量とのバランスをとる必要がある。ここで、(9)式は、温度が30℃上昇した場合の温度収差に対応した式であり、(10)式は、入射光の波長が5nm変化した場合の色の球面収差に対応した式である。本発明による対物レンズは、温度収差、色の球面収差、及び、色の球面収差と温度収差との合成収差がそれぞれ(11)、(12)及び後述する(13)式を満たすのが好ましい。
なお、請求項14の対物レンズに関し、λ0<600nmのとき、λ2=λ0
+1.5(nm)という条件は、青紫色半導体レーザの温度上昇による発振波長の変化(+0.05nm/℃)に対応し、λ0≧600nmのとき、λ2=λ0
+6(nm)という条件は、赤色半導体レーザの温度上昇による発振波長の変化(+0.2nm/℃)に対応している。
+1.5(nm)という条件は、青紫色半導体レーザの温度上昇による発振波長の変化(+0.05nm/℃)に対応し、λ0≧600nmのとき、λ2=λ0
+6(nm)という条件は、赤色半導体レーザの温度上昇による発振波長の変化(+0.2nm/℃)に対応している。
又、本明細書において、対物レンズの設計基準波長とは、対物レンズに対して、同じ条件(結像倍率、温度、入射光束径等)で様々な波長の光を入射させた場合に、対物レンズの残留収差が最小になる波長のことをいう。更に、本明細書において、対物レンズの設計基準温度とは、対物レンズに対して、同じ条件(結像倍率、波長、入射光束径等)で様々な環境温度下において対物レンズの残留収差を測定した場合に、対物レンズの残留収差が最小になる温度のことをいう。
請求項15に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項14に記載の発明において、次式を満たすと好ましい。
√((ΔW1)2+(ΔW2)2)<0.05λrms (13)
√((ΔW1)2+(ΔW2)2)<0.05λrms (13)
請求項16に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項6乃至15のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズは、前記光源から出射された発散光束を前記情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズであって、次式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項4に記載の発明と同様である。
1.1>f>0.2 (13A)
1.1>f>0.2 (13A)
請求項17に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項16に記載の発明において、前記対物レンズの結像倍率をmとしたとき、次式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項5に記載の発明と同様である。
0.2>|m|>0.02 (13B)
0.2>|m|>0.02 (13B)
請求項18に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項1乃至17のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズの光軸上のレンズ厚さをd(mm)、焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
0.8<d/f<1.8 (14)
0.8<d/f<1.8 (14)
(14)式は、焦点距離が(2)式,(6A)式、(8)式及び(13A)式を満たすような小径の高NA対物レンズにおいて、良好な像高特性、十分な製造公差、及び十分な作動距離を確保するための条件であり、d/fの値が(14)式の下限より大きいと、像高特性を波面収差で評価したときの3次非点収差成分が大きくなりすぎず、5次以上の高次コマ収差成分が大きくなりすぎないという利点がある。一方、その上限未満であると、像高特性を波面収差で評価したときの3次球面収差成分、5次非点収差成分、3次コマ収差成分、及び非点隔差が大きくなりすぎないという利点がある。さらに、光源側の光学面の歯車半径が小さくなりすぎないので、光学面同士の光軸ずれによるコマ収差の発生を抑制でき、十分な製造公差を確保できる。また、d/fの値が(14)式の下限より大きいと、縁厚が十分に確保され偏肉比が小さくなりすぎないので、射出成形による複屈折の発生を小さく抑えることができ、一方、d/fの値が(14)式の上限未満であると、レンズ厚さが大きくなりすぎないので、レンズを軽量とすることができ、より小型のアクチュエータでの駆動が可能になるとともに、作動距離を十分に確保することができる。
請求項19に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項1乃至18のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズの設計基準波長λ0(nm)が、次式を満たすと、例えば青紫色半導体レーザのように短波長の光源を備えた光ピックアップ装置に用いることができる。
500≧λ0≧350 (15)
500≧λ0≧350 (15)
請求項20に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項1乃至19のいずれかに記載の発明において、次式を満たすことを特徴とする。
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)ただし、
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
f:前記対物レンズの焦点距離(mm)
m:前記対物レンズの結像倍率
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)ただし、
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
f:前記対物レンズの焦点距離(mm)
m:前記対物レンズの結像倍率
請求項20は、球面収差を良好に補正するための光源側の光学面と光情報記録媒体側の光学面のサグ量に関する条件式を規定するものである。上述のように定義されるX1が正でその絶対値が小さい程、又X2が負でその絶対値が小さい程マージナル光線の球面収差を補正過剰にする効果が大きくなり、X1が正でその絶対値が大きい程、X2が負でその絶対値が大きい程マージナル光線の球面収差を補正不足にする効果が大きくなるので、球面収差を補正するためには、(X1−X2)はある範囲内にあることが必要である。以上より、(16)式を満たすのが好ましく、下限以上でマージナル光線の球面収差が補正過剰になり過ぎず、上限以下でマージナル光線の球面収差が補正不足になり過ぎない。特に、設計基準波長λ0における結像倍率がゼロである無限型の対物レンズである場合には、次の(16’)式を満たすのがより好ましく、
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.55 (16’)
更に、光源から出射された発散光束を情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズである場合には、次の(16”)式を満たすのがより好ましい。
0.48≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16”)
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.55 (16’)
更に、光源から出射された発散光束を情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズである場合には、次の(16”)式を満たすのがより好ましい。
0.48≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16”)
請求項21に記載の光ピックアップ装置は、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情報記録面に集光させるための対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、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な光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、プラスチック単レンズであって、前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (1)
1.0>f>0.2 (2)
本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明の作用効果と同様である。
前記対物レンズは、プラスチック単レンズであって、前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (1)
1.0>f>0.2 (2)
本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項22に記載の光ピックアップ装置は、請求項21に記載の発明において、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに、その設計基準波長である波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T0)とし、第2の雰囲気温度T1=55℃の
環境温度下において、前記対物レンズに波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T1)としたとき、
ΔW=|W(λ0、T1)−W(λ0、T0)│ (3)
で定義されるΔWが次式を満たすことを特徴とする。
ΔW<0.035λrms (4)
本発明の作用効果は、請求項2に記載の発明の作用効果と同様である。
環境温度下において、前記対物レンズに波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T1)としたとき、
ΔW=|W(λ0、T1)−W(λ0、T0)│ (3)
で定義されるΔWが次式を満たすことを特徴とする。
ΔW<0.035λrms (4)
本発明の作用効果は、請求項2に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項23に記載の光ピックアップ装置は、請求項21又は22に記載の発明において、前記対物レンズの設計基準波長λ0は500nm以下であって、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに波長λ0(
nm)の光を入射させた際の前記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ0、T0)とし、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レ
ンズに前記波長λ0よりも5nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前
記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ1、T0)としたとき、
ΔfB=|fB(λ1、T0)−fB(λ0、T0)│ (5)
で定義されるΔfBが次式を満たすことを特徴とする。
ΔfB<0.001mm (6)
本発明の作用効果は、請求項3に記載の発明の作用効果と同様である。
nm)の光を入射させた際の前記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ0、T0)とし、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レ
ンズに前記波長λ0よりも5nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前
記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ1、T0)としたとき、
ΔfB=|fB(λ1、T0)−fB(λ0、T0)│ (5)
で定義されるΔfBが次式を満たすことを特徴とする。
ΔfB<0.001mm (6)
本発明の作用効果は、請求項3に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項24に記載の光ピックアップ装置は、請求項21乃至23のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズが、前記光源から出射された発散光束を前記情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズであって、次式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項4に記載の発明の作用効果と同様である。
0.8>f>0.2 (6A)
0.8>f>0.2 (6A)
請求項25に記載の光ピックアップ装置は、請求項24に記載の発明において、前記対物レンズの結像倍率をmとしたとき、次式を満たすことを特徴とする。
本発明の作用効果は、請求項5に記載の発明の作用効果と同様である。
0.2>|m|>0.02 (6B)
本発明の作用効果は、請求項5に記載の発明の作用効果と同様である。
0.2>|m|>0.02 (6B)
請求項26に記載の光ピックアップ装置は、請求項24又は25に記載の発明において、前記対物レンズと前記光源がアクチュエータにより一体となって少なくともトラッキング駆動されることを特徴とする。
発散光束が入射する有限共役型の対物レンズでは、トラッキングエラーにより発生するコマ収差が問題となる。これは、トラッキングエラーにより光源の発光点に対して対物レンズが偏芯すると、発光点が対物レンズに対して軸外物点となるからである。一般的な光ピックアップ装置において、トラッキングエラーによる対物レンズの偏芯量は0.2乃至0.3mm程度であるが、本発明による対物レンズは、上述した(6A)式を満たすような短焦点距離のレンズであるので、トラッキングエラーにより対物レンズが0.2乃至0.3mmも光源の発光点に対して偏芯すると、コマ収差や非点収差が大きく発生し光情報記録媒体に対して良好に記録/再生を行うことができない。そこで、請求項22に記載の光ピックアップ装置では、前記対物レンズと前記光源がアクチュエータにより一体となって少なくともトラッキング駆動されるように構成した。これによりトラッキングエラーによるコマ収差や非点収差の発生という問題を解決することができる。
請求項27に記載の光ピックアップ装置は、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情報記録面に集光させるための対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、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な光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、複数の輪帯から構成され、かつ、隣り合う輪帯同士が、入射光に対して所定の光路差を生じるように形成された輪帯構造を、少なくとも1つの光学面上に有するプラスチック単レンズであって、
前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
本発明の作用効果は、請求項6に記載の発明の作用効果と同様である。
前記対物レンズは、複数の輪帯から構成され、かつ、隣り合う輪帯同士が、入射光に対して所定の光路差を生じるように形成された輪帯構造を、少なくとも1つの光学面上に有するプラスチック単レンズであって、
前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
本発明の作用効果は、請求項6に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項28に記載の光ピックアップ装置は、請求項27に記載の発明において、前記輪帯構造は、所定の入射光を回折させる機能を有する回折構造であって、前記対物レンズは、回折作用と屈折作用とを合わせた作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項7に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項29に記載の光ピックアップ装置は、請求項28に記載の発明において、前記対物レンズは、入射光の波長が長波長側に変化した際に、球面収差が補正不足となる方向に変化するような球面収差特性を有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項8に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項30に記載の光ピックアップ装置は、請求項28又は29に記載の発明において、前記回折構造を透過する波面に付加される光路差Φbを、光軸からの高さh(mm)の関数として、
Φb=b2・h2+b4・h4+b6・h6+……
により定義される光路差関数Φbで表わすとき(ただし、b2、b4、b6、…
…はそれぞれ2次、4次、6次、……の光路差関数係数である)、次式を満たすことを特徴とする。
−70<(b4・hMAX 4)/(f・λ0・10-6・(NA・(1−m
))4)<−20 (8A)
ただし、λ0(nm)は前記対物レンズの設計基準波長であり、hMAXは前記
回折構造が形成された光学面の有効径最大高さ(mm)であり、mは前記対物レンズの結像倍率である。本発明の作用効果は、請求項9に記載の発明の作用効果と同様である。
Φb=b2・h2+b4・h4+b6・h6+……
により定義される光路差関数Φbで表わすとき(ただし、b2、b4、b6、…
…はそれぞれ2次、4次、6次、……の光路差関数係数である)、次式を満たすことを特徴とする。
−70<(b4・hMAX 4)/(f・λ0・10-6・(NA・(1−m
))4)<−20 (8A)
ただし、λ0(nm)は前記対物レンズの設計基準波長であり、hMAXは前記
回折構造が形成された光学面の有効径最大高さ(mm)であり、mは前記対物レンズの結像倍率である。本発明の作用効果は、請求項9に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項31に記載の光ピックアップ装置は、請求項27に記載の発明において、前記輪帯構造は、隣り合う輪帯同士が、互いに光軸方向に変位して形成されることで、入射光に対して前記所定の光路差を生じ、前記対物レンズは、屈折作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項10に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項32に記載の光ピックアップ装置は、請求項31に記載の発明において、前記対物レンズは、光軸に近い側に隣接する輪帯よりも内側に変位して形成された輪帯と、光軸に近い側に隣接する輪帯よりも外側に変位して形成された輪帯と、を少なくとも1つずつ有し、かつ、前記光軸に近い側に隣接する輪帯よりも内側に変位して形成された輪帯は、前記光軸に近い側に隣接する輪帯よりも外側に変位して形成された輪帯よりも、光軸に近い側に形成されたことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項11に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項33に記載の光ピックアップ装置は、請求項31又は32に記載の発明において、前記輪帯の総数が3以上20以下であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項12に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項34に記載の光ピックアップ装置は、請求項31乃至33のいずれかに記載の発明において、前記輪帯構造が形成された光学面の有効径最大高さの75%の高さから100%の高さの領域に形成された輪帯構造において、互いに隣接する輪帯同士の境界における光軸方向の段差のうち、任意の段差の段差量をΔj(μm)とし、前記対物レンズの設計基準波長λ0(nm)における屈折率をnとしたとき、
mj=INT(X) (8B)
(ただし、X=Δj・(n−1)/(λ0・10-3)であり、INT(X)は
Xを四捨五入して得られる整数である。)
で表されるmjが2以上の整数であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項13に記載の発明の作用効果と同様である。
mj=INT(X) (8B)
(ただし、X=Δj・(n−1)/(λ0・10-3)であり、INT(X)は
Xを四捨五入して得られる整数である。)
で表されるmjが2以上の整数であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項13に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項35に記載の光ピックアップ装置は、請求項27乃至34のいずれかに記載の発明において、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズにその設計基準波長である波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T0)とし、第1の雰囲気温
度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに前記波長λ0よりも5
nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ1、T0)とし、第2の雰囲気温度T1=55℃の環境温度下に
おいて、前記対物レンズに波長λ2(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ2、T1)としたとき、
ΔW1=|W(λ2、T1)−W(λ0、T0)| (9)
ΔW2=|W(λ1、T0)−W(λ0、T0)| (10)
で定義されるΔW1及びΔW2が次式を満たすことを特徴とする。
ΔW1<0.035λrms (11)
ΔW2<0.035λrms (12)
ただし、
λ0<600nmのとき、λ2=λ0+1.5(nm)であり、
λ0≧600nmのとき、λ2=λ0+6(nm)である。
本発明の作用効果は、請求項14に記載の発明の作用効果と同様である。
度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに前記波長λ0よりも5
nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ1、T0)とし、第2の雰囲気温度T1=55℃の環境温度下に
おいて、前記対物レンズに波長λ2(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ2、T1)としたとき、
ΔW1=|W(λ2、T1)−W(λ0、T0)| (9)
ΔW2=|W(λ1、T0)−W(λ0、T0)| (10)
で定義されるΔW1及びΔW2が次式を満たすことを特徴とする。
ΔW1<0.035λrms (11)
ΔW2<0.035λrms (12)
ただし、
λ0<600nmのとき、λ2=λ0+1.5(nm)であり、
λ0≧600nmのとき、λ2=λ0+6(nm)である。
本発明の作用効果は、請求項14に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項36に記載の光ピックアップ装置は、請求項35に記載の発明において、次式を満たすと好ましい。
√((ΔW1)2+(ΔW2)2)<0.05λrms (13)
本発明の作用効果は、請求項15に記載の発明の作用効果と同様である。
√((ΔW1)2+(ΔW2)2)<0.05λrms (13)
本発明の作用効果は、請求項15に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項37に記載の光ピックアップ装置において、請求項27乃至36のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズは、前記光源から出射された発散光束を前記情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズであって、次式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項16に記載の発明の作用効果と同様である。
1.1>f>0.2 (13A)
1.1>f>0.2 (13A)
請求項38に記載の光ピックアップ装置は、請求項37に記載の発明において、前記対物レンズの結像倍率をmとしたとき、次式を満たすことを特徴とする。
本発明の作用効果は、請求項17に記載の発明の作用効果と同様である。
0.2>|m|>0.02 (13B)
本発明の作用効果は、請求項17に記載の発明の作用効果と同様である。
0.2>|m|>0.02 (13B)
請求項39に記載の光ピックアップ装置は、請求項37又は38に記載の発明において、前記対物レンズと前記光源がアクチュエータ一体となって少なくともトラッキング駆動されることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項26に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項40に記載の光ピックアップ装置は、請求項21乃至39のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズの光軸上のレンズ厚さをd(mm)、焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
0.8<d/f<1.8 (14)
本発明の作用効果は、請求項18に記載の発明の作用効果と同様である。
0.8<d/f<1.8 (14)
本発明の作用効果は、請求項18に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項41に記載の光ピックアップ装置は、請求項27乃至29のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズの設計基準波長λ0(nm)が、次式を満たすことを特徴とする。
500≧λ0≧350 (15)
本発明の作用効果は、請求項19に記載の発明の作用効果と同様である。
500≧λ0≧350 (15)
本発明の作用効果は、請求項19に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項42に記載の光ピックアップ装置は、請求項21乃至41のいずれかに記載の発明において、次式を満たすことを特徴とする。
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)ただし、
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
f:前記対物レンズの焦点距離(mm)
m:前記対物レンズの結像倍率
本発明の作用効果は、請求項20に記載の発明の作用効果と同様である。
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)ただし、
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
f:前記対物レンズの焦点距離(mm)
m:前記対物レンズの結像倍率
本発明の作用効果は、請求項20に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項43に記載の光情報記録再生装置は、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情報記録面に集光させるための対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、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な光ピックアップ装置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、プラスチック単レンズであって、前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (1)
1.0>f>0.2 (2)
本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明の作用効果と同様である。
NA≧0.8 (1)
1.0>f>0.2 (2)
本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項44に記載の光情報記録再生装置は、請求項43に記載の発明において、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに、その設計基準波長である波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T0)とし、第2の雰囲気温度T1=55℃の
環境温度下において、前記対物レンズに波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T1)としたとき、
ΔW=|W(λ0、T1)−W(λ0、T0)│ (3)
で定義されるΔWが次式を満たすことを特徴とする。
ΔW<0.035λrms (4)
本発明の作用効果は、請求項2に記載の発明の作用効果と同様である。
環境温度下において、前記対物レンズに波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T1)としたとき、
ΔW=|W(λ0、T1)−W(λ0、T0)│ (3)
で定義されるΔWが次式を満たすことを特徴とする。
ΔW<0.035λrms (4)
本発明の作用効果は、請求項2に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項45に記載の光情報記録再生装置は、請求項43又は44に記載の発明において、前記対物レンズの設計基準波長λ0は500nm以下であって、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに波長λ0(
nm)の光を入射させた際の前記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ0、T0)とし、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レ
ンズに前記波長λ0よりも5nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前
記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ1、T0)としたとき、
ΔfB=|fB(λ1、T0)−fB(λ0、T0)│ (5)
で定義されるΔfBが次式を満たすことを特徴とする。
ΔfB<0.001mm (6)
本発明の作用効果は、請求項3に記載の発明の作用効果と同様である。
nm)の光を入射させた際の前記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ0、T0)とし、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レ
ンズに前記波長λ0よりも5nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前
記対物レンズのバックフォーカスをfB(λ1、T0)としたとき、
ΔfB=|fB(λ1、T0)−fB(λ0、T0)│ (5)
で定義されるΔfBが次式を満たすことを特徴とする。
ΔfB<0.001mm (6)
本発明の作用効果は、請求項3に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項46に記載の光情報記録再生装置において、請求項43乃至45のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズは、前記光源から出射された発散光束を前記情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズであって、次式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項4に記載の発明の作用効果と同様である。
0.8>f>0.2 (6A)
0.8>f>0.2 (6A)
請求項47に記載の光情報記録再生装置は、請求項46に記載の発明において、前記対物レンズの結像倍率をmとしたとき、次式を満たすことを特徴とする。
本発明の作用効果は、請求項5に記載の発明の作用効果と同様である。
0.2>|m|>0.02 (6B)
本発明の作用効果は、請求項5に記載の発明の作用効果と同様である。
0.2>|m|>0.02 (6B)
請求項48に記載の光情報記録再生装置は、請求項46又は47に記載の発明において、前記対物レンズと前記光源がアクチュエータにより一体となって少なくともトラッキング駆動されることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項26に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項49に記載の光情報記録再生装置は、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情報記録面に集光させるための対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、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な光ピックアップ装置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、複数の輪帯から構成され、かつ、隣り合う輪帯同士が、入射光に対して所定の光路差を生じるように形成された輪帯構造を、少なくとも1つの光学面上に有するプラスチック単レンズであって、前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
本発明の作用効果は、請求項6に記載の発明の作用効果と同様である。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
本発明の作用効果は、請求項6に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項50に記載の光情報記録再生装置は、請求項49に記載の発明において、前記輪帯構造は、所定の入射光を回折させる機能を有する回折構造であって、前記対物レンズは、回折作用と屈折作用とを合わせた作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項7に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項51に記載の光情報記録再生装置は、請求項50に記載の発明において、前記対物レンズは、入射光の波長が長波長側に変化した際に、球面収差が補正不足となる方向に変化するような球面収差特性を有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項8に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項52に記載の光情報記録再生装置は、請求項50又は51に記載の発明において、前記回折構造を透過する波面に付加される光路差Φbを、光軸からの高さh(mm)の関数として、
Φb=b2・h2+b4・h4+b6・h6+……
により定義される光路差関数Φbで表わすとき(ただし、b2、b4、b6、…
…はそれぞれ2次、4次、6次、……の光路差関数係数である)、次式を満たすことを特徴とする。
−70<(b4・hMAX 4)/(f・λ0・10-6・(NA・(1−m
))4)<−20 (8A)
ただし、λ0(nm)は前記対物レンズの設計基準波長であり、hMAXは前記
回折構造が形成された光学面の有効径最大高さ(mm)であり、mは前記対物レンズの結像倍率である。本発明の作用効果は、請求項9に記載の発明の作用効果と同様である。
Φb=b2・h2+b4・h4+b6・h6+……
により定義される光路差関数Φbで表わすとき(ただし、b2、b4、b6、…
…はそれぞれ2次、4次、6次、……の光路差関数係数である)、次式を満たすことを特徴とする。
−70<(b4・hMAX 4)/(f・λ0・10-6・(NA・(1−m
))4)<−20 (8A)
ただし、λ0(nm)は前記対物レンズの設計基準波長であり、hMAXは前記
回折構造が形成された光学面の有効径最大高さ(mm)であり、mは前記対物レンズの結像倍率である。本発明の作用効果は、請求項9に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項53に記載の光情報記録再生装置は、請求項49に記載の発明において、前記輪帯構造は、隣り合う輪帯同士が、互いに光軸方向に変位して形成されることで、入射光に対して前記所定の光路差を生じ、前記対物レンズは、屈折作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項10に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項54に記載の光情報記録再生装置は、請求項53に記載の発明において、前記対物レンズは、光軸に近い側に隣接する輪帯よりも内側に変位して形成された輪帯と、光軸に近い側に隣接する輪帯よりも外側に変位して形成された輪帯と、を少なくとも1つずつ有し、かつ、前記光軸に近い側に隣接する輪帯よりも内側に変位して形成された輪帯は、前記光軸に近い側に隣接する輪帯よりも外側に変位して形成された輪帯よりも、光軸に近い側に形成されたことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項11に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項55に記載の光情報記録再生装置は、請求項53又は54に記載の発明において、前記輪帯の総数が3以上20以下であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項12に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項56に記載の光情報記録再生装置は、請求項53乃至55のいずれかに記載の発明において、前記輪帯構造が形成された光学面の有効径最大高さの75%の高さから100%の高さの領域に形成された輪帯構造において、互いに隣接する輪帯同士の境界における光軸方向の段差のうち、任意の段差の段差量をΔj(μm)とし、前記対物レンズの設計基準波長λ0(nm)における屈折率をnとしたとき、
mj=INT(X) (8B)
(ただし、X=Δj・(n−1)/(λ0・10-3)であり、INT(X)は
Xを四捨五入して得られる整数である。)
で表されるmjが2以上の整数であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項13に記載の発明の作用効果と同様である。
mj=INT(X) (8B)
(ただし、X=Δj・(n−1)/(λ0・10-3)であり、INT(X)は
Xを四捨五入して得られる整数である。)
で表されるmjが2以上の整数であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項13に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項57に記載の光情報記録再生装置は、請求項49乃至56のいずれかに記載の発明において、第1の雰囲気温度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズにその設計基準波長である波長λ0(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ0、T0)とし、第1の雰囲気温
度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに前記波長λ0よりも5
nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ1、T0)とし、第2の雰囲気温度T1=55℃の環境温度下に
おいて、前記対物レンズに波長λ2(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ2、T1)としたとき、
ΔW1=|W(λ2、T1)−W(λ0、T0)| (9)
ΔW2=|W(λ1、T0)−W(λ0、T0)| (10)
で定義されるΔW1及びΔW2が次式を満たすことを特徴とする。
ΔW1<0.035λrms (11)
ΔW2<0.035λrms (12)
ただし、
λ0<600nmのとき、λ2=λ0+1.5(nm)であり、
λ0≧600nmのとき、λ2=λ0+6(nm)である。
本発明の作用効果は、請求項14に記載の発明の作用効果と同様である。
度T0=25℃の環境温度下において、前記対物レンズに前記波長λ0よりも5
nm長い波長λ1(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ1、T0)とし、第2の雰囲気温度T1=55℃の環境温度下に
おいて、前記対物レンズに波長λ2(nm)の光を入射させた際の前記対物レンズの残留収差のRMS値をW(λ2、T1)としたとき、
ΔW1=|W(λ2、T1)−W(λ0、T0)| (9)
ΔW2=|W(λ1、T0)−W(λ0、T0)| (10)
で定義されるΔW1及びΔW2が次式を満たすことを特徴とする。
ΔW1<0.035λrms (11)
ΔW2<0.035λrms (12)
ただし、
λ0<600nmのとき、λ2=λ0+1.5(nm)であり、
λ0≧600nmのとき、λ2=λ0+6(nm)である。
本発明の作用効果は、請求項14に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項58に記載の光情報記録再生装置は、請求項57に記載の発明において、次式を満たすと好ましい。
√((ΔW1)2+(ΔW2)2)<0.05λrms (13)
本発明の作用効果は、請求項15に記載の発明の作用効果と同様である。
√((ΔW1)2+(ΔW2)2)<0.05λrms (13)
本発明の作用効果は、請求項15に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項59に記載の光情報記録再生装置において、請求項49乃至58のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズは、前記光源から出射された発散光束を前記情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズであって、次式を満たすことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項16に記載の発明の作用効果と同様である。
1.1>f>0.2 (13A)
1.1>f>0.2 (13A)
請求項60に記載の光情報記録再生装置は、請求項59に記載の発明において、前記対物レンズの結像倍率をmとしたとき、次式を満たすことを特徴とする。
本発明の作用効果は、請求項17に記載の発明の作用効果と同様である。
0.2>|m|>0.02 (13B)
本発明の作用効果は、請求項17に記載の発明の作用効果と同様である。
0.2>|m|>0.02 (13B)
請求項61に記載の光情報記録再生装置は、請求項59又は60に記載の発明において、前記対物レンズと前記光源がアクチュエータ一体となって少なくともトラッキング駆動されることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項26に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項62に記載の光情報記録再生装置は、請求項43乃至61のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズの光軸上のレンズ厚さをd(mm)、焦点距離をf(mm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする。
0.8<d/f<1.8 (14)
本発明の作用効果は、請求項18に記載の発明の作用効果と同様である。
0.8<d/f<1.8 (14)
本発明の作用効果は、請求項18に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項63に記載の光情報記録再生装置は、請求項43乃至62のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズの設計基準波長λ0(nm)が、次式を満たすことを特徴とする。
500≧λ0≧350 (15)
本発明の作用効果は、請求項19に記載の発明の作用効果と同様である。
500≧λ0≧350 (15)
本発明の作用効果は、請求項19に記載の発明の作用効果と同様である。
請求項64に記載の光情報記録再生装置は、請求項43乃至63のいずれかに記載の発明において、次式を満たすことを特徴とする。
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)ただし、
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
f:前記対物レンズの焦点距離(mm)
m:前記対物レンズの結像倍率
本発明の作用効果は、請求項20に記載の発明の作用効果と同様である。
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)ただし、
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
f:前記対物レンズの焦点距離(mm)
m:前記対物レンズの結像倍率
本発明の作用効果は、請求項20に記載の発明の作用効果と同様である。
本発明によれば、高NAの対物レンズを使用する光ピックアップ装置の対物レンズとして適用可能なプラスチック単レンズであって、利用可能な温度範囲が十分に広く、かつ、光源のモードホッピングによる集光性能の劣化の小さいプラスチック単レンズを提供し、それにより高性能な光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供できる。
以下、本発明による実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本実施の形態の対物レンズ1を示す概略図であり、(A)は正面図、(B)は側面図、(C)は側面を一部拡大した図である。この対物レンズ1は、例えば、青紫色半導体レーザのような短波長光源を使用する高密度DVDやMO等を記録/再生するための光ピックアップ装置に適用され、光源から発したレーザ光を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有している。
対物レンズ1は、非球面である2つの光学面2、3を有する両凸のプラスチック単レンズであり、一方の光学面2上に図1(A)に示したように光軸を中心とした同心円上の回折構造としての輪帯構造が形成されている。この輪帯構造は、図1(C)に示したように、フレネルレンズのように各輪帯の境界に光軸方向に段差Δを持つ。この輪帯構造の任意の輪帯に入射したレーザ光は、その輪帯の光軸に垂直な方向の幅(本明細書では、かかる輪帯の光軸に垂直な方向の幅を「輪帯ピッチ」と呼ぶ)によって決定される方向に回折する。
この輪帯構造は、入射光の波長が長波長側に変化した際に、球面収差が補正不足となる方向に変化するような球面収差特性を有している。プラスチック単レンズは温度上昇により屈折率が小さくなるので。補正過剰方向に球面収差が変化する。一方、半導体レーザの発振波長は、温度上昇により長くなる方向に変化する。例えば、青紫色半導体レーザは温度上昇により+0.05nm/℃発振波長の変化するので、温度が+30℃上昇した場合には、1.5nm波長が長波長側に変化する。したがって、輪帯構造の回折作用により入射光の波長が長波長側に変化した際に、球面収差が補正不足となる方向に変化するような球面収差特性を対物レンズに持たせることで、温度上昇に伴う屈折率変化により補正過剰となる球面収差の変化を、温度上昇による半導体レーザの発振波長の変化により補正不足となる球面収差の変化により打ち消すことができる。
このように、輪帯構造の回折作用により、温度収差を補正するためには、故意に色の球面収差を発生させる必要がある。ところが、高NAプラスチック単レンズの温度収差を完全に補正しようとすると、色の球面収差の発生量を大きく設定しなくてはならず、製造誤差により発振波長が基準となる波長からずれた半導体レーザを用いることができない。そこで、対物レンズ1では、温度収差の補正量を小さくするために、焦点距離を(8)式又は(13A)式を満たすように設定し、さらに、温度収差の補正と色の球面収差の発生量とがそれぞれ(11)乃至(13)式を満たすように両者の間のバランスをとったので、高NAのプラスチック単レンズでありながら、温度収差と色の球面収差とがともに良好なレンズとなっている。
図2は、別の実施の形態の対物レンズ4を示す概略図であり、(A)は正面図、(B)は側面図である。この対物レンズ4は、対物レンズ1と同様に、青紫色半導体レーザのような短波長光源を使用する高密度DVDやMO等を記録/再生するための光ピックアップ装置に適用され、光源から発したレーザ光を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有している。
対物レンズ4は、非球面である2つの光学面5、6を有する両凸のプラスチック単レンズであり、一方の光学面5上に図2(A)に示したように光軸を中心とした同心円上の輪帯構造が形成されている。この輪帯構造は、各輪帯の境界に光軸方向に段差Δを持ち、各段差Δは、設計基準温度である25℃において、隣り合う輪帯を透過したレーザ光は波長の整数倍だけ光路差が異なるように決定されている。
この輪帯構造は、さらに、図2(B)に示すように、内側に隣接する輪帯よりも光路長が短くなるように光軸方向に変位して形成された輪帯と、内側に隣接する輪帯よりも光路長が長くなるように光軸方向に変位して形成された輪帯とを、少なくとも1つずつ有し、かつ、内側に隣接する輪帯よりも光路長が短くなるように光軸方向に変位して形成された輪帯は、内側に隣接する輪帯よりも光路長が長くなるように光軸方向に変位して形成された輪帯よりも光軸に近い側に形成されている。以下に、このように決定された輪帯構造によるプラスチック単レンズの温度収差を補正の原理を説明する。
図3は、非球面である2つの光学面を有する両凸のプラスチック単レンズの、設計基準温度から30℃温度が上昇した場合の波面の様子を表す図であり、図3の横軸が光学面の有効半径を表し、縦軸が光路差を表す。プラスチック単レンズは、温度上昇に伴う屈折率変化の影響で球面収差が発生し、図3の線図Agのように波面が変化する。また、図3の線図Bgは、上記のように決定された輪帯構造により透過波面に付加される光路差を示し、図3の線図Cgは、設計基準温度から30℃温度が上昇した場合の、かかる輪帯構造とプラスチック単レンズとを透過した波面の様子を表している。線図Bg及びCgから、かかる輪帯構造を透過した波面と、設計基準温度から30℃温度が上昇した場合のプラスチック単レンズの波面とが打ち消しあうことで、光ディスクの情報記録面上に集光されたレーザ光の波面は、巨視的にみると光路差のない良好な波面となり、かかる輪帯構造によりプラスチック単レンズの温度収差が補正されることが理解できる。
回折構造としての輪帯構造の回折作用により温度収差を補正する場合と同様に、上記のように決定された輪帯構造の作用により、高NAプラスチック単レンズの温度収差補正する場合には、温度収差を完全に補正しようとすると、色の球面収差の発生量が大きくなりすぎてしまい、製造誤差により発振波長が基準となる波長からずれた半導体レーザを用いることができない。
そこで、対物レンズ4では、温度収差の補正量を小さくするために、焦点距離を(8)式又は(13A)式を満たすように設定し、さらに、温度収差の補正と色の球面収差の発生量とがそれぞれ(11)乃至(13)式を満たすように両者の間のバランスをとったので、高NAのプラスチック単レンズでありながら、対物レンズ1と同様に、温度収差と色の球面収差とが共に良好なレンズとなっている。
図4は、本発明による対物レンズを搭載した光ピックアップ装置(光情報記録再生装置)の構成を概略的に示す図である。光ピックアップ装置7は光源としての半導体レーザ8と、対物レンズ9とを有している。
半導体レーザ8は、波長400nm程度の波長の光を発生するGaN系青紫色半導体レーザである。また、波長400nm程度の波長の光を発生する光源としては上記のGaN系青紫色レーザのほかに、SHG青紫色レーザを用いてもよい。
対物レンズ9は、焦点距離が(2)式を満たすようなプラスチック単レンズ、図1の対物レンズ1又は図2の対物レンズ4のいずれかである。対物レンズ9は、光軸に対し垂直に延びた面を持つフランジ部9Aを有し、このフランジ部9Aにより、対物レンズ9を光ピックアップ装置7に精度よく取り付けることができる。また、対物レンズ9の光ディスク10側の開口数は0.80以上とされている。
半導体レーザ8から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタ11を透過し、コリメートレンズ12、および1/4波長板13を経て円偏光の平行光束となった後、絞り14により光束径が規制され、対物レンズ9によって高密度DVDである光ディスク10の保護層10Aを介して情報記録面10B上に形成されるスポットとなる。対物レンズ9は、その周辺に配置されたアクチュエータ15によってフォーカス制御およびトラッキング制御される。
情報記録面10B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9、絞り14、1/4波長板13、およびコリメートレンズ12を透過した後、収斂光束となり、偏光ビームスプリッタ11によって反射され、シリンドリカルレンズ16、凹レンズ17を経ることによって非点収差が与えられ、光検出器18に収束する。そして、光検出器18の出力信号を用いて光ディスク10に記録された情報を読み取ることができる。
図6は、本発明による対物レンズを搭載した別の光ピックアップ装置(光情報記録再生装置)の構成を概略的に示す図である。光ピックアップ装置7’は光源としての半導体レーザ8と、対物レンズ9とを有している。
半導体レーザ8は、波長400nm程度の波長の光を発生するGaN系青紫色半導体レーザである。また、波長400nm程度の波長の光を発生する光源としては上記のGaN系青紫色レーザのほかに、SHG青紫色レーザであってもよい。
対物レンズ9は、焦点距離が(6A)式を満たすようなプラスチック単レンズ、上記の対物レンズ1、及び対物レンズ4のいずれかであって、半導体レーザ8から出射された発散光束を、高密度DVDである光ディスク10の保護層10Aを介して情報記録面10B上に集光する有限共役型の対物レンズである。対物レンズ9は、光軸に対し垂直に延びた面を持つフランジ部9Aを有し、このフランジ郡9Aにより、対物レンズ9を光ピックアップ装置7に精度よく取り付けることができる。また、対物レンズ9の光ディスク10側の開口数は0.80以上とされている。
半導体レーザ8から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタ11を透過し、1/4波長板13を経て円偏光となった後、絞り14により光束径が規制され、対物レンズ9によって高密度DVDである光ディスク10の保護層10Aを介して情報記録面10B上に形成されるスポットとなる。情報記録面10B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9、絞り14、および1/4波長板13を透過した後、偏光ビームスプリッタ11によって反射され、シリンドリカルレンズ16、凹レンズ17を経ることによって非点収差が与えられ、光検出器18に収束する。そして、光検出器18の出力信号を用いて光ディスク10に記録された情報を読み取ることができる。
光ピックアップ装置7’では、半導体レーザ8、対物レンズ9、偏光ビームスプリッタ11、1/4波長板13、シリンドリカルレンズ16、凹レンズ17、および光検出器18が1つの基板上にモジュール化されており、トラッキング制御の際には、これらが一体となってアクチュエータ19により駆動される。
次に、上述した実施の形態に好適な実施例を6例提示する。実施例1乃至6は情報の記録/再生に使用する波長が405nm、保護層の厚さが0.1mmの高密度DVD用の光ピックアップ装置に適用される対物レンズであり、実施例1は、(2)式を満たすように焦点距離を設定することで、温度収差と軸上色収差の発生量を小さく抑えたプラスチック単レンズであり、実施例2及び3は、いずれも第1面(光源側の光学面)に形成した輪帯構造の作用により温度収差を補正したプラスチック単レンズである。また、実施例4は、(6A)式を満たすように焦点距離を設定することで、温度収差と軸上色収差の発生量を小さく抑えた有限共役型のプラスチック単レンズであり、実施例5及び6は、第1面(光源側の光学面)に形成した輪帯構造の作用により温度収差を補正した有限共役型のプラスチック単レンズである。
表4に実施例1の対物レンズのレンズデータを示し、表5に実施例2の対物レンズのレンズデータを示し、表6に実施例3の対物レンズのレンズデータを示す。表4、表5及び表6のレンズデータにおいて、r(mm)は曲率半径、d(mm)は面間隔、N405は波長405nmにおける屈断率、νdはd線におけるアッベ数を表す。
実施例1は、入射光束怪0.8mm、焦点距離f=0.47mm、NA0.85、設計基準波長405nm、設計基準温度25℃のプラスチック単レンズである。焦点距離を(2)式を満たすように設定したので、高NAのプラスチック単レンズでありながら、温度収差とモードホッピングが生じた際の波面収差が、表7に示すように、ともに良好なレンズとなっている。
なお、表7において、温度収差を計算する際には、プラスチックレンズの温度上昇に伴う屈折率の変化率を−9.0×10-5とし、温度上昇に伴う入射光の
波長の変化率を+0.05nm/℃とし、モードホッピングが生じた際の波面収差を計算する際には、青紫色半導体レーザのモードホッピングによる波長変化量を+1nmと仮定し、対物レンズのフォーカス位置は405nmの最良像面位置に固定されている。
波長の変化率を+0.05nm/℃とし、モードホッピングが生じた際の波面収差を計算する際には、青紫色半導体レーザのモードホッピングによる波長変化量を+1nmと仮定し、対物レンズのフォーカス位置は405nmの最良像面位置に固定されている。
実施例1の対物レンズに関して、ΔW((3)式)の値は、W(λ0、T0)
=0.001λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ0、T1)
=0.020λrms(λ0=405nm、T1=55℃)であるので、ΔW=
0.019λrmsである。また、ΔfB((5)式)の値は、fB(λ0、T0)=0.0762mm(λ0=405nm、T0=25℃)、fB(λ1、T
0)=0.0766mm(λ1=410nm、T0=25℃)であるので、Δf
B=0.0004mmである。ただし、本明細書においてバックフォーカスfBとは、図5に示すように、対物レンズの光情報記録媒体側の光学面S2と、光情報記録媒体の光束入射面SINとの光軸上の間隔を指す。
=0.001λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ0、T1)
=0.020λrms(λ0=405nm、T1=55℃)であるので、ΔW=
0.019λrmsである。また、ΔfB((5)式)の値は、fB(λ0、T0)=0.0762mm(λ0=405nm、T0=25℃)、fB(λ1、T
0)=0.0766mm(λ1=410nm、T0=25℃)であるので、Δf
B=0.0004mmである。ただし、本明細書においてバックフォーカスfBとは、図5に示すように、対物レンズの光情報記録媒体側の光学面S2と、光情報記録媒体の光束入射面SINとの光軸上の間隔を指す。
実施例2は、入射光束径1.5mm、焦点距離f=0.88mm、NA0.85、設計基準波長405nm、設計基準温度25℃のプラスチック単レンズであり、上述した実施の形態における対物レンズ1として好適な対物レンズである。
実施例2の対物レンズの第1面には、表8に示すように、その境界で光軸方向に約0.7μm乃至1.2μmの段差Δを持つ回折構造としての輪帯構造が、有効径内で80本形成されており、この輪帯構造に青紫色半導体レーザからのレーザ光が入射すると、1次回折光が最大の回折光量を有するように発生し(すなわち、この輪帯構造は波長405nm、回折次数1で最適化されている)、この輪帯構造の回折作用により温度収差を良好に補正している。
実施例2の対物レンズの第1面には、表8に示すように、その境界で光軸方向に約0.7μm乃至1.2μmの段差Δを持つ回折構造としての輪帯構造が、有効径内で80本形成されており、この輪帯構造に青紫色半導体レーザからのレーザ光が入射すると、1次回折光が最大の回折光量を有するように発生し(すなわち、この輪帯構造は波長405nm、回折次数1で最適化されている)、この輪帯構造の回折作用により温度収差を良好に補正している。
実施例2の対物レンズに関して、ΔW1((9)式)の値は、W(λ0、T0
)=0.001λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ2、T1
)=0.020λrms(λ2=406.5nm、T1=55℃)であるので、
ΔW1=0.019λrmsである。また、ΔW2((10)式)の値は、W(λ0、T0)=0.001λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(
λ1、T0)=0.022λrms(λ2=410nm、T0=25℃)である
ので、ΔW2=0.021λrmsである。又、実施例2における(8A)式の値は、−42である。
)=0.001λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ2、T1
)=0.020λrms(λ2=406.5nm、T1=55℃)であるので、
ΔW1=0.019λrmsである。また、ΔW2((10)式)の値は、W(λ0、T0)=0.001λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(
λ1、T0)=0.022λrms(λ2=410nm、T0=25℃)である
ので、ΔW2=0.021λrmsである。又、実施例2における(8A)式の値は、−42である。
実施例3は、入射光束径1.0mm、焦点距離f=0.59mm、NA0.85、設計基準波長405nm、設計基準温度25℃のプラスチック単レンズであり、上述した実施の形態における対物レンズ4として好適な対物レンズである、実施例3の対物レンズの第1面は、表6に示すように、その境界で光軸方向に約1.5μm乃至2.3μmの段差Δを持つ輪帯構造が、有効径内で6本形成されており、この輪帯構造の作用により温度収差を良好に補正している。
実施例3の対物レンズに関して、ΔW1((9)式)の値は、W(λ0、T0
)=0.002λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ2、T1
)=0.015λrms(λ2=406.5nm、T1=55℃)であるので、
ΔW1=0.013λrmsである。また、ΔW2((10)式)の値は、W(λ0、T0)=0.002λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(
λ1、T0)=0.015λrms(λ2=410nm、T0=25℃)である
ので、ΔW2=0.013λrmsである。又、実施例3における(8B)式の値は、第5輪帯がmj=3であり、第6輪帯がmj=3である。
)=0.002λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ2、T1
)=0.015λrms(λ2=406.5nm、T1=55℃)であるので、
ΔW1=0.013λrmsである。また、ΔW2((10)式)の値は、W(λ0、T0)=0.002λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(
λ1、T0)=0.015λrms(λ2=410nm、T0=25℃)である
ので、ΔW2=0.013λrmsである。又、実施例3における(8B)式の値は、第5輪帯がmj=3であり、第6輪帯がmj=3である。
実施例2と実施例3の対物レンズはともに、温度収差の補正量を小さくするために、焦点距離を(8)式を満たすように設定し、さらに、温度収差の補正と色の球面収差の発生量とがそれぞれ(11)乃至(13)式を満たすように両者の間のバランスをとった設計となっているので、高NAのプラスチック単レンズでありながら、温度収差と色の球面収差とが、表9に示すように、ともに良好なレンズとなっている。
尚、表9において、温度収差を計算する際には、プラスチックレンズの温度上昇に伴う屈折率の変化率を−9.0×10-5とし、温度上昇に伴う入射光の波
長の変化率を+0.05nm/℃としている。
長の変化率を+0.05nm/℃としている。
表11に実施例5の対物レンズのレンズデータを示し、表15に実施例6のレンズデータを示す。表10、11及び表15のレンズデータにおいて、r(mm)は曲率半径、d(mm)は面間隔、N405は波長405nmにおける屈断率、νdはd線におけるアッベ数を表す。
実施例4は、焦点距離0.30mm、NA0.85、設計基準波長405nm、結像倍率−0、084、設計基準温度25℃のプラスチック単レンズである。
なお、実施例4の対物レンズにおいて、光束を規制する絞りを第l面の面頂点位置に配置した場合、その絞り径は0.532mmとなる。焦点距離を(6A)式を満たすように設定したので、高NAの有限共役型プラスチック単レンズでありながら、温度収差とモードホッピングが生じた際の波面収差が、表12に示すように、ともに良好なレンズとなっている。
なお、実施例4の対物レンズにおいて、光束を規制する絞りを第l面の面頂点位置に配置した場合、その絞り径は0.532mmとなる。焦点距離を(6A)式を満たすように設定したので、高NAの有限共役型プラスチック単レンズでありながら、温度収差とモードホッピングが生じた際の波面収差が、表12に示すように、ともに良好なレンズとなっている。
なお、表12において、温度収差を計算する際には、プラスチックレンズの温度上昇に伴う屈折率の変化率を−9.0×10-5とし、温度上昇に伴う入射光
の波長の変化率を+0.05nm/℃とし、モードホッピングが生じた際の波面収差を計算する際には、青紫色半導体レーザのモードホッピングによる波長変化量を+1nmと仮定し、対物レンズのフォーカス位置は405nmの最良像面位置に固定した。
の波長の変化率を+0.05nm/℃とし、モードホッピングが生じた際の波面収差を計算する際には、青紫色半導体レーザのモードホッピングによる波長変化量を+1nmと仮定し、対物レンズのフォーカス位置は405nmの最良像面位置に固定した。
実施例4の対物レンズに関して、ΔW((3)式)の値は、W(λ0、T0)
=0.000λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ0、T1)
=0.028λrms(λ0=405nm、T1=55℃)であるので、ΔW=
0.028λrmsである。また、ΔfB((5)式)の値は、ΔfB(λ0、T0)=0.0742mm(λ0=405nm、T0=25℃)、ΔfB(λ1
、T0)=0.0746mm(λ1=410nm、T0=25℃)であるので、
ΔfB=0.0004mmである。
=0.000λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ0、T1)
=0.028λrms(λ0=405nm、T1=55℃)であるので、ΔW=
0.028λrmsである。また、ΔfB((5)式)の値は、ΔfB(λ0、T0)=0.0742mm(λ0=405nm、T0=25℃)、ΔfB(λ1
、T0)=0.0746mm(λ1=410nm、T0=25℃)であるので、
ΔfB=0.0004mmである。
実施例5は、焦点距離0.40mm、NA0.85、設計基準波長405nm、結像倍率−0.083、設計基準温度25℃のプラスチック単レンズであり、実施の形態における対物レンズ1として好適な対物レンズである。なお、実施例5の対物レンズにおいて、光束を規制する絞りを第1面の面頂点位置に配置した場合、その絞り径は0.708mmとなる。実施例5の対物レンズの第1面には、表13に示すように、その境界で光軸方向に約0.7μm乃至1.1μmの段差Δを持つ回折構造としての輪帯構造が、有効径内で27本形成されており、この輪帯構造に青紫色半導体レーザからのレーザ光が入射すると、1次回折光が最大の回折光量を有するように発生し(すなわち、この輪帯構造は波長405nm、回折次数1で最適化されている(最も回折効率が高くなっている))、この輪帯構造の回折作用により温度収差を良好に補正している。
実施例5の対物レンズに関して、ΔW1((9)式)の値は、W(λ0、T0
)=0.000λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ2、T1
)=0.018λrms(λ2=406.5nm、T1=55℃)であるので、
ΔW1=0.018λrmsである。また、ΔW2((10)式)の値は、W(λ0、T0)=0.000λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(
λ1、T0)=0.019λrms(λ1=410nm、T0=25℃)である
ので、ΔW2=0.019λrmsである。
)=0.000λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ2、T1
)=0.018λrms(λ2=406.5nm、T1=55℃)であるので、
ΔW1=0.018λrmsである。また、ΔW2((10)式)の値は、W(λ0、T0)=0.000λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(
λ1、T0)=0.019λrms(λ1=410nm、T0=25℃)である
ので、ΔW2=0.019λrmsである。
実施例5の対物レンズは、温度収差の補正量を小さくするために、焦点距離を(13A)式を満たすように設定し、さらに、温度収差の補正と色の球面収差の発生量とがそれぞれ(9)乃至(11)式を満たすように両者の間のバランスをとった設計となっているので、高NAの有限共役型プラスチック単レンズでありながら、温度収差と色の球面収差とが、表14に示すように、ともに良好なレンズとなっている。
表14において、温度収差を計算する際には、プラスチックレンズの温度上昇に伴う屈折率の変化率を−9.0×10-5とし、温度上昇に伴う入射光の波長
の変化率を+0.05nm/℃とした。又、実施例5における(8A)式の値は、−45である。
の変化率を+0.05nm/℃とした。又、実施例5における(8A)式の値は、−45である。
実施例6は、焦点距離0.40mm、NA0.85、設計基準波長405nm、結像倍率−0.083、設計基準温度25℃のプラスチック単レンズであり、実施の形態における対物レンズ4として好適な対物レンズである。なお、実施例6の対物レンズにおいて、光束を規制する絞りを第1面の面頂点位置に配置した場合、その絞り径は0.702mmとなる。実施例6の対物レンズの第1面は、表15に示すように、その境界で光軸方向に約1.5μm乃至4.0μmの段差Δを持つ輪帯構造が、有効径内で7本形成されており、この輪帯構造の作用により温度収差を良好に補正している。
実施例6の対物レンズに関して、ΔW1((9)式)の値は、W(λ0、T0)=0.002λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ2、T1)=0.020λrms(λ2=406.5nm、T1=55℃)であるので、ΔW1=0.018λrmsである。また、ΔW2((10)式)の値は、W(λ0、T0)=0.002λrms(λ0=405nm、T0=25℃)、W(λ1、T0)=0.032λrms(λ1=410nm、T0=25℃)であるので、ΔW2=0.030λrmsである。又、実施例6における(8B)式の値は、第6輪帯がmj=5であり、第7輪帯がmj=7である。
実施例6の対物レンズは、温度収差の補正量を小さくするために、焦点距離を(6A)式を満たすように設定し、さらに、温度収差の補正と色の球面収差の発生量とがそれぞれ(11)乃至(13)式を満たすように両者の間のバランスをとった設計となっているので、高NAの有限共役型プラスチック単レンズでありながら、温度収差と色の球面収差とが、表16に示すように、ともに良好なレンズとなっている。
表16において、温度収差を計算する際には、プラスチックレンズの温度上昇に伴う屈折率の変化率を−9.0×10-5とし、温度上昇に伴う入射光の波長
の変化率を+0.05nm/℃としている。
の変化率を+0.05nm/℃としている。
各実施例における上述の(16)式の値{(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))}は、以下の通りである。
実施例1:0.471
実施例2:0.454
実施例3:0.490
実施例4:0.576
実施例5:0.538
実施例6:0.558
実施例1:0.471
実施例2:0.454
実施例3:0.490
実施例4:0.576
実施例5:0.538
実施例6:0.558
1,4 対物レンズ
7,7’ 光ピックアップ装置
8 半導体レーザ
10 光ディスク
12 コリメートレンズ
13 1/4波長板
15 アクチュエータ
16 シリンドリカルレンズ
17 凹レンズ
18 光検出器
19 アクチュエータ
7,7’ 光ピックアップ装置
8 半導体レーザ
10 光ディスク
12 コリメートレンズ
13 1/4波長板
15 アクチュエータ
16 シリンドリカルレンズ
17 凹レンズ
18 光検出器
19 アクチュエータ
Claims (1)
- 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情報記録面に集光させるための対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、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な光ピックアップ装置に用いる対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、複数の輪帯から構成され、かつ、隣り合う輪帯同士が、入射光に対して所定の光路差を生じるように形成された輪帯構造を、少なくとも1つの光学面上に有するプラスチック単レンズであって、
前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数をNA、前記対物レンズの焦点距離をf(mm)としたとき、次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。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007159721A JP2007316655A (ja) | 2002-08-28 | 2007-06-18 | 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 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002248207 | 2002-08-28 | ||
JP2002379657 | 2002-12-27 | ||
JP2007159721A JP2007316655A (ja) | 2002-08-28 | 2007-06-18 | 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 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003042269A Division JP2004252135A (ja) | 2002-08-28 | 2003-02-20 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007316655A true JP2007316655A (ja) | 2007-12-06 |
Family
ID=38850494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007159721A Pending JP2007316655A (ja) | 2002-08-28 | 2007-06-18 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007316655A (ja) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09311271A (ja) * | 1996-05-20 | 1997-12-02 | ソニー株式会社 | 対物レンズ及び光学ピックアップ装置 |
JPH11337818A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-10 | Asahi Optical Co Ltd | 光ヘッド用対物レンズ |
JP2000035535A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Konica Corp | ピックアップ用対物レンズ |
JP2001051192A (ja) * | 1999-08-11 | 2001-02-23 | Asahi Glass Co Ltd | 対物レンズ |
JP2001143301A (ja) * | 1999-11-17 | 2001-05-25 | Konica Corp | 光ピックアップ装置および光ピックアップ装置用対物レンズ |
JP2001296471A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Asahi Optical Co Ltd | 光ヘッド用対物レンズ |
JP2001324673A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-11-22 | Konica Corp | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
JP2002082280A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-03-22 | Konica Corp | 光ピックアップ装置、対物レンズ及びビームエキスパンダー |
JP2002156579A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Victor Co Of Japan Ltd | 光ディスク用対物レンズ |
JP2002236253A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-08-23 | Konica Corp | 対物レンズ、集光光学系、光ピックアップ装置及び記録・再生装置 |
-
2007
- 2007-06-18 JP JP2007159721A patent/JP2007316655A/ja active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09311271A (ja) * | 1996-05-20 | 1997-12-02 | ソニー株式会社 | 対物レンズ及び光学ピックアップ装置 |
JPH11337818A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-10 | Asahi Optical Co Ltd | 光ヘッド用対物レンズ |
JP2000035535A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Konica Corp | ピックアップ用対物レンズ |
JP2001051192A (ja) * | 1999-08-11 | 2001-02-23 | Asahi Glass Co Ltd | 対物レンズ |
JP2001324673A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-11-22 | Konica Corp | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
JP2001143301A (ja) * | 1999-11-17 | 2001-05-25 | Konica Corp | 光ピックアップ装置および光ピックアップ装置用対物レンズ |
JP2001296471A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Asahi Optical Co Ltd | 光ヘッド用対物レンズ |
JP2002082280A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-03-22 | Konica Corp | 光ピックアップ装置、対物レンズ及びビームエキスパンダー |
JP2002236253A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-08-23 | Konica Corp | 対物レンズ、集光光学系、光ピックアップ装置及び記録・再生装置 |
JP2002156579A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Victor Co Of Japan Ltd | 光ディスク用対物レンズ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6865025B2 (en) | Aberration compensating optical element, optical system, optical pickup device, recorder and reproducer | |
US7920456B2 (en) | Objective lens for optical pickup device, optical pickup device and optical information recording/reproducing apparatus | |
JP4131366B2 (ja) | 対物レンズ、光ピックアップ装置及び記録・再生装置 | |
JP2009217929A (ja) | 光ピックアップ装置用の対物レンズ | |
JP2001324673A (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
JP2011054277A (ja) | 光ピックアップ装置及び記録・再生装置 | |
JPWO2005101393A1 (ja) | 光ピックアップ装置用の対物光学系、光ピックアップ装置、光情報記録媒体のドライブ装置、集光レンズ、及び光路合成素子 | |
JP2004185797A (ja) | 光ピックアップ装置用光学系、光ピックアップ装置及び対物レンズ | |
JP2004005943A (ja) | 記録再生用光学系、対物レンズ、収差補正用光学素子、光ピックアップ装置、及び記録再生装置 | |
JP2000311374A (ja) | 光ディスク装置の光学系 | |
JPWO2005083694A1 (ja) | 対物光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
WO2005057565A1 (ja) | 回折光学素子、対物光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP2005135555A (ja) | 光学素子、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP2000260056A (ja) | 複合対物レンズ,球面収差補正素子及び光情報記録再生装置 | |
JP4296868B2 (ja) | 光ピックアップ装置用の光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP2001194581A (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
JP4803410B2 (ja) | 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 | |
JP2002236252A (ja) | 対物レンズ、カップリングレンズ、集光光学系、光ピックアップ装置及び記録・再生装置 | |
JP4789169B2 (ja) | 色収差補正用光学素子、光学系、光ピックアップ装置及び記録・再生装置 | |
JP4280896B2 (ja) | 光ピックアップ装置用光学系、光ピックアップ装置、光情報記録再生装置及び色収差補正素子 | |
JP4470192B2 (ja) | 光ピックアップ装置及び記録・再生装置 | |
JP5013237B2 (ja) | カップリングレンズ、光ピックアップ装置、記録装置及び再生装置 | |
JP2001283459A (ja) | 光ピックアップ装置および光ピックアップ装置用対物レンズ | |
JP2007316655A (ja) | 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 | |
JP2011034673A (ja) | 光ピックアップ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100611 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101018 |