JP3932578B2 - 対物レンズ及び光学ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物レンズ及びこの対物レンズを有して構成され光ディスク、光磁気ディスク、光カードの如き光学記録媒体に対して情報信号の書き込み読み出しを行う光学ピックアップ装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク、光磁気ディスク、光カードの如き光学記録媒体は、動画情報、音声情報、コンピュータ用データなどのデータ保存のために、その量産性と低コストの故に広く用いられている。そして、その記録情報信号の高密度化、大容量化への要求は、情報化社会の急激な進歩により、近年ますます強くなっている。
【０００３】
このような光学記録媒体における情報信号の記録密度を上げるには、該情報信号を読み出すためのレーザ光束の短波長化と、このレーザ光束を該光学記録媒体上に集光させるための対物レンズの高ＮＡ化（高いＮＡ（開口数）の対物レンズを使う）との２つが有効である。なぜなら、レーザ光束を集光して形成するビームスポットの最小サイズは、光の回折によって、λ／ＮＡ（λ：光束の波長）以下とはできないからである。
【０００４】
上記レーザ光束の短波長化については、近年、青色レーザダイオードや青あるいは緑色ＳＨＧレーザが開発されつつある。一方、上記対物レンズの高ＮＡ化については、いわゆる「コンパクトディスク（ＣＤ）」（オーディオ信号用、または、コンピュータデータ用のデジタル光ディスク）用の対物レンズのＮＡが０．４５であるのに対し、この「コンパクトディスク」よりも記録密度が向上されたいわゆる「デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）」（ビデオ信号用のデジタル光ディスク）用の対物レンズでは、ＮＡは０．６となっている。これら光ディスク用の対物レンズは、合成樹脂材料やガラス材料により、非球面単レンズ（単玉非球面レンズ）として構成されている。
【０００５】
なお、「デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）」は、ディスクの傾きによるコマ収差の影響を低減させるために、「コンパクトディスク」や光磁気ディスクのディスク基板の厚さの半分の厚さ、すなわち、０．６ｍｍ厚のディスク基板を有して構成されている。
【０００６】
そして、上記「デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）」よりもさらなる記録情報信号の高密度化を実現するためには、ＮＡが０．６を越える高ＮＡの対物レンズが必要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＮＡが０．７以上の高ＮＡの対物レンズを作成するにあたっては、種々の課題を解決しなければならない。
【０００８】
高ＮＡの対物レンズでは、半導体レーザの波長変動（環境温度の変化による縦モードホップ）により発生する色収差が問題となる。従来の単玉対物レンズは、ＮＡが０．６以下であり、色収差の発生が少ないため、アッベ数５０以下の比較的高分散、高屈折率の硝材により形成することができた。また、高分散、高屈折率の硝材は、安価であるため、大量生産に向いており、広く用いられていた。
【０００９】
ところが、ＮＡが０．７以上の高ＮＡの対物レンズにおいては、高分散硝材で形成したのでは色収差が大きく、光ディスクの信号記録面において許容できないデフォーカスが生じてしまう。したがって、低分散硝材を用いて色収差を抑制しなければならない。
【００１０】
しかしながら、点分散硝材のほとんどは、屈折率が低い傾向があるため、短焦点距離、高ＮＡの対物レンズを作成すると、面の曲率がきつくなってしまう。この場合、レンズの成形に用いる金型の加工が困難になる。現在の非球面加工技術では、非球面の接面と光軸に垂直な平面とのなす角度θが５０度を越えると、ダイヤモンドバイトによる金型加工が正確にできない（実績では、該角度θが５５度ぐらいまで良好なレンズが得られたという報告がある）。
【００１１】
しかし、短焦点距離、高ＮＡの対物レンズでは、上記角度θが５５度を越えることとなる設計となる場合が多く、金型製作やレンズ成型時のレンズ面間の偏芯許容度などが小さくなり、生産効率が急速に悪化する。
【００１２】
ここで、２群２枚のレンズ構成を採り、曲率を４面に分配する設計が考えられる。ところが、２群２枚のレンズであっても、特に小口径レンズにおいて、さらには、充分な作動距離（ワーキングディスタンス）を確保しようとすると、面の曲率がきつくなる。さらに、レンズ製作時のレンズ面間の偏芯許容度、画角許容度などが小さくなり、生産効率が急速に悪化する。対物レンズの小口径化、すなわち、対物レンズの径をできるだけ小さくすることは、光学ピックアップ装置の小型化につながり、コスト的にも有利なので、重要な課題である。また、充分に長い作動距離を確保することは、対物レンズと、高速で回転操作される光ディスクとの接触を防止する意味で重要である。
【００１３】
そこで、２群２枚構成の対物レンズにおいて、小口径化、あるいは、充分な作動距離の確保のためには、生産効率を悪化させることなく面の曲率をゆるくしたレンズが必要である。
【００１４】
一方、対物レンズの口径を大きくすれば、レンズの曲率はゆるくなり対物レンズの生産効率は向上するが、対物レンズを含めて対物レンズ周りの重さが重くなり、光学ピックアップ装置の大型化が招来されてしまう。さらに、この場合には、上記対物レンズを上記光ディスクに追従させて移動操作するためのアクチュエータ（対物レンズ駆動機構）の高性能化が要求され、大型化、コストの上昇が招来される。
【００１５】
また、高ＮＡの対物レンズを使用した場合の他の問題点としては、光ディスクのスキューにより発生するコマ収差がＮＡの３乗に比例して増加するため、少量のディスクスキューでＲＦ信号が劣化してこの光ディスクよりの信号再生が困難となるということがある。
【００１６】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、充分に高い開口数（ＮＡ）を有しながら、色収差が充分に補正され、かつ、軽量であり、さらに、製造が容易化された対物レンズを提供するという課題を解決しようとするものである。
【００１７】
また、本発明は、上述の本発明に係る対物レンズを備え、光学記録媒体に対する情報信号の良好な書き込み及び読み出しが行えるようになされた光学ピックアップ装置を提供するという課題を解決しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上述の課題を解決するために、高ＮＡ（開口数）の２群２枚のレンズにおける色収差対策として、２枚のレンズをなす硝材にアッベ数が４０以上の低分散硝材を用いた。また、小口径化、あるいは、充分に長い作動距離を得るために、第１の手段として、曲率がきつい方のレンズをなす硝材を曲率がゆるい方のレンズをなす硝材よりも高屈折率のものとし、曲率を緩和し、生産効率の悪化に対応した。この場合、曲率のきついレンズの硝材は波長分散が大きいものとなるので、色収差の補正の点で多少不利になる。また、第２の手段として、まず、小口径化、光学ピックアップ装置の小型化のため、口径を４．５ｍｍ以下と限定した。さらに、４．５ｍｍ以下の口径において、ＮＡ（開口数）、口径及び作動距離の好適な範囲を規定して曲率がきつくなることを防ぎ、生産効率の悪化に対応した。これらのレンズは、面の曲率、ティルト（傾き）及び偏芯許容度が生産可能な範囲で設計され、その結果得られたレンズは、２群２枚のレンズの設計において２枚のレンズの屈折力の配分を最適化したレンズということができる。屈折力の配分は、物体側（光源側）のレンズの焦点距離Ｆ1と全系の焦点距離Ｆの比Ｆ1／Ｆが、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
という範囲であるときレンズの製造公差を特に大きくすることができ、屈折力の配分は最適となる。
【００１９】
また、高ＮＡの対物レンズを適用した光学ピックアップ装置（高ＮＡレンズシステム）においては、光学記録媒体の傾き（ディスクスキュー）の対策として、透明基板（ディスク基板）の厚さを薄くして、コマ収差の発生を抑制することとした。
【００２０】
すなわち、本発明に係る対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数が４０以上の硝材により形成された２枚のレンズによる２群２枚の構成を有し、少なくとも１つの面が非球面となされ、開口数が０．７以上となされているものである。
【００２１】
また、本発明は、上記対物レンズにおいて、上記２枚のレンズを形成する硝材のｄ線におけるアッベ数を６０以上とし、開口数を０．８以上としたものである。
【００２２】
さらに、本発明は、上記対物レンズにおいて、上記２枚のレンズのうち、レンズの周縁部における面に対する接平面と光軸に垂直な平面とのなす角度が他方のレンズにおける該角度よりも大きい一方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ1、該他方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ2としたとき、
ｎ1＞ｎ2
が満たされていることとしたものである。
【００２４】
また、本発明は、上記対物レンズにおいて、光束が入射される側のレンズの焦点距離Ｆ1と上記２枚のレンズ全系の焦点距離Ｆとの比Ｆ1／Ｆが、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
を満足していることとしたものである。
【００２６】
そして、本発明に係る光学ピックアップ装置は、光源と、上記光源より発せられた光束を光学記録媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズとを備え、上記対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数が４０以上の硝材により形成された２枚のレンズによる２群２枚の構成を有し、少なくとも１つの面が非球面となされ、開口数が０．７以上となされ、上記２枚のレンズのうち、レンズの周縁部における面に対する接平面と光軸に垂直な平面とのなす角度が他方のレンズにおける該角度よりも大きい一方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ １ 、該他方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ ２ としたとき、ｎ １ ＞ｎ ２ が満たされていることを特徴とする。
【００２７】
この光学ピックアップ装置において、上記対物レンズを構成する上記２枚のレンズを形成する硝材のｄ線におけるアッベ数を６０以上とし、該対物レンズの開口数を０．８以上としたものである。
さらに、本発明に係る光学ピックアップ装置は、入射される光束の径をＢＷとし、対物レンズの作動距離をＷＤとしたとき、１．０ｍｍ≦ＢＷ＜４．５ｍｍ、及び０．０５ｍｍ≦ＷＤが成立し、さらに、上記対物レンズの開口数ＮＡが、０．７≦ＮＡ＜０．８のとき、ＷＤ≦（０．２５６７６ＢＷ＋０．０３９１８９）ｍｍが満足され、０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、ＷＤ≦（０．１４０５４ＢＷ−０．０６４８６５）ｍｍが満足され、０．９≦ＮＡのとき、ＷＤ≦０．０９６４２９ＢＷｍが満足されている。
また、本発明に係る光学ピックアップ装置は、光学記録媒体において信号記録面上に位置し該信号記録面を支持している透明基板の厚さＴに対応した収差補正がなされ、０．７≦ＮＡ＜０．８のとき、Ｔ≦０．３２ｍｍが満たされ、０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、Ｔ≦０．２０ｍｍが満たされ、０．９≦ＮＡのとき、Ｔ≦０．１１ｍｍが満たされている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら、次の順序で説明する。
【００２９】
〔１〕対物レンズの構成の概略
〔２〕２枚のレンズの硝材としてｄ線におけるアッベ数νｄが４０以上（νｄ≧４０）の低分散硝材を用いたレンズ
〔３〕曲率のきつい方のレンズの屈折率をｎ１、曲率のゆるい方のレンズの屈折率をｎ２としたとき、ｎ１＞ｎ２が成立しているレンズ
〔４〕ビーム径ＢＷ、作動距離ＷＤを以下のように限定したレンズ
１．０ｍｍ≦ＢＷ＜４．５ｍｍ、かつ、０．０５ｍｍ≦ＷＤであり、
０．７≦ＮＡ（開口数）＜０．８のとき、
ＷＤ≦（０．２５６７６ＢＷ＋０．０３９１８９）ｍｍ
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、
ＷＤ≦（０．１４０５４ＢＷ−０．０６４８６５）ｍｍ
０．９≦ＮＡのとき、
ＷＤ≦（０．０９６４２９Ｗ−０．２４４６４０）ｍｍ
〔４−１〕ビーム径の上限
〔４−２〕作動距離の下限
〔４−３〕作動距離の上限
〔５〕物体側（光源側）レンズの焦点距離Ｆ１と全系の焦点距離Ｆとの比（Ｆ１／Ｆ）について、１．７＜（Ｆ１／Ｆ）＜２．５が成立するレンズ
〔６〕光学記録媒体の透明基板の厚さＴについて以下のように補正したレンズ
０．７≦ＮＡ（開口数）＜０．８のとき、Ｔ≦０．３２ｍｍ、
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、Ｔ≦０．２０ｍｍ、
０．９≦ＮＡのとき、Ｔ≦０．１１ｍｍ
〔７〕光学ピックアップ装置の構成
〔８〕変形例
【００３０】
〔１〕対物レンズの構成の概略
本発明に係る対物レンズは、図１及び以下の〔表１〕に示すように、少なくとも１の面が非球面となされたダブレットレンズ（２群２枚構成レンズ）であって、開口数０．７以上の高ＮＡ（開口数）の対物レンズである。すなわち、この対物レンズは、物体側（光源側）に配置される第１のレンズ３と、像側（光学記録媒体側）に配置される第２のレンズ４とから構成されている。そして、この対物レンズの像側には、光学記録媒体の透明基板に相当する平行平面板５が配置される。
【００３１】
この対物レンズは、物点（ＯＢＪ）（光源）１が無限遠方に位置することとなるいわゆる無限系のレンズとなっている。上記物点１より発せられた光線は、平行光線となされて、絞り（ＳＴＯ））２を経て、第１の面Ｓ１（第１のレンズ３の入射面）に入射される。この光線は、第２の面Ｓ２（第１レンズ３の出射面）より出射され、第３の面Ｓ３（第２のレンズ４の入射面）に入射される。この光線は、第４の面Ｓ２（第２レンズ４の出射面）より出射され、第５の面Ｓ５（平行平面板５の入射面）に入射される。そして、この光線は、第６の面Ｓ６（平行平面板５の出射面）上の像点（ＩＭＧ）に結像される。
【００３２】
【表１】
【００３３】
この対物レンズの歪曲収差図を、図２に、非点収差図を、図３に、球面収差図を、図４に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図５に、横収差図（軸上）を、図６に、それぞれ示す。
【００３４】
〔２〕２枚のレンズの硝材としてｄ線におけるアッベ数νｄが４０以上（νｄ≧４０）の低分散硝材を用いたレンズ
本発明に係る対物レンズにおいては、ＮＡが高いため、光源となる半導体レーザにおける波長変動に対応するために、色収差の補正を考慮しなければならない。色収差は、光の波長によって硝材の屈折率が異なるために生じる収差であり、像の位置、大きさが波長によって異なることとなる。
【００３５】
従来のＣＤ（「コンパクトディスク」）の如き光ディスクやレーザビームプリンタ等に対して用いられるようなＮＡの低い対物レンズでは、色収差の発生量が少ないので、高分散高屈折率の硝材（アッベ数が４０未満）が頻繁に使用されている。これらの硝材は高分散であるが、生産性が良く、大量生産に向いているためである。
【００３６】
ところが、一般に、高ＮＡであるほど屈折力の高いレンズ系となり、波長変動に伴う屈折率の変化による色収差が大きくなる。また、長焦点距離系ほど、色収差は大きくなる。
【００３７】
一方、上記半導体レーザは、レーザダイオードの温度変化により、図２１に示すように、モードホップを起こし、出力波長が突然変化する。そのため、対物レンズにおいて色収差が発生している場合においては、上記モードホップによるデフォーカスは、この対物レンズを移動操作する２軸アクチュエータによって追従することができず、取り除くことができない。
【００３８】
そこで、色収差を抑制する方法としてレンズの硝材に低分散硝材を使用しなければならない。このようにして設計した対物レンズは、図１及び上記〔表１〕に示すように、第１及び第２のレンズ３，４ともに、ｄ線におけるアッベ数νｄが４０．５、屈折率１．７３のガラスを使用している。上記絞り２によって開口制限をすることによりＮＡを０．８としたときに、＋５ｎｍの半導体レーザにおける波長変動に対するデフォーカスは０．４７８μｍである。
【００３９】
このときの光軸方向の空間周波数８０／ｍｍでのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を図７に、ＰＳＦ（点像強度関数）を図８に、それぞれ示す。
【００４０】
光学記録媒体として光ディスクを用いる光ディスク用の高ＮＡ対物レンズとしては、半導体レーザにおけるＰ−Ｐ１０ｎｍ（±５ｎｍ）の波長変動に対して、焦点深度０．９９２μｍの半値、すなわち、０．４９６μｍ以上のデフォーカスを生じるようでは、光ディスクの信号記録面でビームスポットを絞りきれない。図１に示すアッベ数νｄが４０．５の硝材のレンズでは、Ｐ−Ｐ１０ｎｍ（±５ｎｍ）の波長変動に対してデフォーカス許容量のほぼ限界値の０．４７５μｍである。そこで、本発明では、レンズの硝材として適正なアッベ数νｄの下限を４０として、色収差を抑えられるようにした。また、アッベ数νｄの上限は、色収差低減の点では、大きいほどよい。したがって、本発明においては、ＮＡ０．７以上のレンズにおける色収差の低減に有効な硝材のアッベ数νｄの範囲を４０以上とした。
【００４１】
なお、後述する〔実施例１〕においては、より大きなアッベ数（νｄ＝６１．３）の硝材を使用した対物レンズの設計例を示している。この場合には、焦点距離を長くする、あるいは、ＮＡを大きくしても、色収差が抑えられる。
【００４２】
〔３〕曲率のきつい方のレンズの屈折率をｎ１、曲率のゆるい方のレンズの屈折率をｎ２としたとき、ｎ１＞ｎ２が成立しているレンズ
上述のように低分散硝材を用いることにより色収差を抑制したとしても、以下のような問題がある。すなわち、高ＮＡの対物レンズの設計では、必要とされる硝材の屈折力が大きいので、低屈折率である低分散硝材を用いた場合には、レンズの曲率が、生産が不可能なほどにきつくなってしまう。この場合には、硝材を変更して、屈折率を上げ、曲率を緩くする必要がある。
【００４３】
ただし、この場合には、現存する硝材（光学ガラス）では、分散も悪化してしまう。したがって、２枚のレンズともに、アッベ数が４０以上の硝材が必要だが、曲率の緩いレンズにアッベ数の大きい硝材を使用し、曲率のきついレンズにアッベ数の小さい硝材（例えば５０以上）を使用すれば、色収差の悪化は最小限に抑えられる。
【００４４】
ちなみに、曲率がきつく生産不可能な状態というのは、図９に示すように、曲率のきつい面（図９中においてはＳ３）に関して、入射高の最も高い光線の入射位置におけるレンズ面の接線（接平面）と光軸の垂線（光軸に垂直な平面）とのなす角θが５５度を越えてしまい（図９においては６５度）、このレンズを作成するための金型を正確に製作することが、ほとんど不可能と考えられる状態のことである。なお、図９に示す対物レンズの設計値は、以下の〔表２〕に示すものである。
【００４５】
【表２】
【００４６】
この対物レンズの歪曲収差図を、図１０に、非点収差図を、図１１に、球面収差図を、図１２に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図１３に、横収差図（軸上）を、図１４に、それぞれ示す。
【００４７】
以上のようにして、できるだけ式収差を抑えつつ、レンズの曲率を生産可能な範囲に緩くすることが、レンズ生産効率の向上に有効な手段である。
【００４８】
このようにして設計した対物レンズを、後述する〔実施例２〕において示す。
〔４〕ビーム径ＢＷ、作動距離ＷＤを以下のように限定したレンズ
１．０ｍｍ≦ＢＷ＜４．５ｍｍ、かつ、０．０５ｍｍ≦ＷＤであり、
０．７≦ＮＡ（開口数）＜０．８のとき、
ＷＤ≦（０．２５６７６ＢＷ＋０．０３９１８９）ｍｍ
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、
ＷＤ≦（０．１４０５４ＢＷ−０．０６４８６５）ｍｍ
０．９≦ＮＡのとき、
ＷＤ≦（０．０９６４２９Ｗ−０．２４４６４０）ｍｍ
次に、光ディスクの如き光学記録媒体用の２群２枚構成の対物レンズに要求されることは、光学ピックアップ装置の小型化、低コスト化を実現するためのレンズの小口径化（短焦点距離化）である。本発明に係る対物レンズは、２枚のレンズで構成されるので、大口径レンズでは、単玉レンズに比べて重くなるので、小口径化は重要な課題である。
【００４９】
しかし、大口径レンズの単なる縮尺により小口径化を実現する場合、作動距離（ワーキングディスタンス：ＷＤ）も短くなってしまう。実際には、対物レンズと光学記録媒体の表面上のダスト（塵挨）との接触を避けるために、少なくとも５０μｍ以上の作動距離を確保しなければならず、縮尺通りにできない場合がある。一方、作動距離を大きく確保しようとすると、球面収差の補正量が大きくなり、非球面係数が大きく面の曲率が急速にきつくなり、生産効率が悪化する。
【００５０】
また、小口径化の限界は、作動距離のみならず、ＮＡによっても異なる。なぜなら、レンズのＮＡによって球面収差の補正量は異なるためである。
【００５１】
他方で、レンズ設計、製作の点からは、口径は大きいほうが曲率が緩く高性能なレンズを製作しやすい。
【００５２】
そこで、以下、２群２枚構成のレンズの製造に好適なビーム径、作動距離（ＷＤ）及びＮＡの範囲を、図２２乃至図２４を用いて説明する。
【００５３】
〔４−１〕ビーム径の上限
まず、図２２乃至図２４中Ａで示すように、ビーム径の上限を規定する。上述したように、ビーム径が大きいと光学ピックアップ装置が大型化するし、対物レンズ及びレンズ鏡筒（レンズホルダ）が重くなり、フォーカスサーボを行うアクチュエータの高性能化が要求されてコスト的にも不利である。
【００５４】
例えば、図１５に示す対物レンズの有効径は４．５ｍｍであるが、２枚のレンズの総重量は約２５０ｍｇと重い。ＣＤ（「コンパクトディスク」）やＤＶＤ（「デジタルビデオディスク」）などにおいて用いられる対物レンズでは、鏡筒を含めて、約２００ｍｇ程度である。２軸アクチュエータの性能を考慮すると、ｆ＝ｋ／２ｍ（ｍ：質量、ｋ：バネ定数、ｆ：共振周波数）が成り立つので、対物レンズが軽いほどｆが大きくなり、フォーカスサーボの帯域外となり、サーボ制御にとっては好都合である。鏡筒を含めた対物レンズの総重量の好適な値を５００ｍｇ以下とすると、図１５に示した有効径４．５ｍｍの対物レンズより重いレンズでは、レンズ自体ですでに２５０ｍｇの重量があるので、鏡筒をふくめて５００ｍｇ以下のレンズを設計することは困難である。この場合、２軸アクチュエータの高性能化が必要となり、製作コストが高くなってしまうので、現実的ではない。したがって、２群２枚構成のレンズの有効径は、４．５ｍｍ以下であることが望まれる。
【００５５】
ここで、図１５に示した対物レンズの設計データを、以下の〔表３〕に示す。また、この対物レンズの歪曲収差図を、図１６に、非点収差図を、図１７に、球面収差図を、図１８に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図１９に、横収差図（軸上）を、図２０に、それぞれ示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】
〔４−２〕作動距離の下限
次に、図２２乃至図２４中にＢで示すように、作動距離ＷＤの下限を規定する。作動距離は、小さいほど、球面収差の補正量は少なくてすむので、レンズ製作が容易となる。しかし、実用的には、フォーカスサーチ時の対物レンズと光学記録媒体、例えば、高速で回転している光ディスクとの衝突、あるいは、フォーカスサーボ起動時の光学記録媒体の表面上のダストと対物レンズとの接触を避けるためには、ある程度の作動距離を確保しなくてはならない。
【００５８】
室内環境に放置した光学記録媒体の表面上のダストの大きさ（直径）は、図２５に示すように、ほとんどが５０μｍ以下である。そこで、上記作動距離は、少なくとも５０μｍ以上が必要となる。
【００５９】
〔４−３〕作動距離の上限
上述の範囲で、あるＮＡ及びビーム径に対して２群２枚構成のレンズで補正できる球面収差の量は、作動距離に依存している。本発明においては、レンズの面の曲率（上記角度θが５５度以下）、偏芯許容度（±１０μｍ以上）、画角許容度（１度以上）を考慮して、種々のレンズ設計を行った。これらの許容度を与える設計での作動距離の上限の設計例は、図２２乃至図２４中、点１乃至点９で示すものである。これら作動距離の上限を越えると、球面収差が大きくなり、レンズの曲率がきつくなる。よって、図２２乃至図２４中において斜線で示した領域の外では、レンズの製造が困難、あるいは、光学記録媒体用には使用できない程度の問題を有する設計となる。これらの好適範囲は、設計例を基にした直線近似で、以下の式で表される。すなわち、１．０ｍｍ≦ＢＷ＜４．５ｍｍ及び０．０５ｍｍ≦ＷＤが成立し、さらに、開口数をＮＡとしたとき、０．７≦ＮＡ＜０．８のとき、ＷＤ≦（０．２５６７６ＢＷ＋０．０３９１８９）ｍｍが満足され（図２２）、０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、ＷＤ≦０．１４０５４ＢＷ−０．０６４８６５が満足され（図２３）、０．９≦ＮＡのとき、ＷＤ≦（０．０９６４２９ＢＷ−０．２４４６４０）ｍｍが満足される（図２４）ことである。
【００６０】
なお、上記偏芯許容度（±１０μｍ以上）は、金型を用いた射出成型（モールド成型）でレンズを製作するときの精度を基準としている。また、上記画角許容度（１度以上）は、光軸に対する２群のレンズの倒れに関する取付け精度を基準としている。
【００６１】
図２２乃至図２４に示した上記条件を満たす対物レンズとして、図２２中の点２に相当する対物レンズを後述する〔実施例８〕に、図２２中の点３に相当する対物レンズを後述する〔実施例９〕に、図２４中の点９に相当する対物レンズを後述する〔実施例１０〕に、それぞれ示す。
【００６２】
〔５〕物体側（光源側）レンズの焦点距離Ｆ1と全系の焦点距離Ｆとの比（Ｆ1／Ｆ）について、１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５が成立するレンズ
このレンズは、２群のレンズの設計において、レンズの生産効率、すなわち、面の曲率、偏芯許容度及び画角許容度を生産可能な範囲で確保するように、２枚のレンズの屈折力の配分を最適化したレンズである。この屈折力の配分状態を、上記第１のレンズ（物体側レンズ）３の焦点距離Ｆ1と全系の焦点距離Ｆとの比（Ｆ1／Ｆ）で表すと、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
という範囲であるときに、レンズの製造公差が特に大きく得られ、屈折力の配分は最適となる。
【００６３】
このことは、上記第１のレンズ（物体側レンズ）３のパワーが全系のパワーの約１／２であるときに、最適のパワー配分であることを示している。
【００６４】
一方、
（Ｆ1／Ｆ）≦１．７
では、上記第１のレンズ（物体側レンズ）３の焦点距離Ｆ1が小さい、すなわち、パワーが大きいために、該第１のレンズ（物体側レンズ）３の面の曲率、偏芯及びティルト許容度が厳しくなる。逆に、
２．５≦（Ｆ1／Ｆ）
では、上記第１のレンズ（物体側レンズ）３の焦点距離Ｆ1が長くパワーが小さい代わりに、上記第２のレンズ（像側レンズ）４の焦点距離Ｆ1が小さくパワーが大きくなり、該第２のレンズ（像側レンズ）４の面の曲率、偏芯及びティルト許容度が厳しくなる。
【００６５】
レンズの製造公差のみを考慮すると、上式の範囲は、ＮＡ、有効ビーム径、作動距離によって拡大される場合がある。しかし、本発明においては、種々のレンズを設計し、製造公差を検討した結果、特に製造公差を大きくとれるレンズに関して、図２６に示すように、ヒストグラムを得た。すなわち、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
が、パワーの配分が最適で２枚のレンズの生産公差が特に大きくとれる範囲である。この条件を満たして設計した対物レンズを、後述する〔実施例３〕において示す。
【００６６】
〔６〕光学記録媒体の透明基板の厚さＴについて以下のように補正したレンズ
（０．７≦ＮＡ（開口数）＜０．８のとき、
Ｔ≦０．３２ｍｍ
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、
Ｔ≦０．２０ｍｍ
０．９≦ＮＡのとき、
Ｔ≦０．１１ｍｍ）
本発明に係る対物レンズが適用される光学ピックアップ装置に対して用いられる光学記録媒体、例えば、光ディスクにおいては、透明基板（ディスク基板）の厚さが０．１ｍｍであり、従来のＣＤ（「コンパクトディスク」）の１．２ｍｍや、ＤＶＤ（「デジタルビデオディスク」）の０．６ｍｍに比較して非常に薄くなっている。これは、光学記録媒体のスキューにより発生するコマ収差を低減し、従来と同等以上のスキューマージンを確保するためである。ディスクスキューにより発生するコマ収差の量は、以下の式に示すように、ＮＡの３乗に比例して増加するので、高ＮＡの対物レンズを用いた信号読み出しにおいては、少量のディスクスキューでＲＦ信号が急激に劣化する。
【００６７】
（ｎ：透明基板の屈折率、Ｔ：透明基板の厚さ、θS：スキューの角度）
しかし、上式から明かなように、コマ収差は、透明基板の厚さＴに比例して増加するため、該透明基板の厚さＴを薄くすることが、スキューに対する有効な対策である。ＤＶＤ（「デジタルビデオディスク」）（ディスク基板の厚さ０．６ｍｍ）用の対物レンズ（ＮＡ＝０．６）では、θS＝０．４度のスキュー（ラジアルスキュー）に対して、結像面での波面収差は、図２７に示すように、およそ０．０４３rmsである。ＮＡを０．６よりも大きくしたとき、θS＝０．４度のスキュー（ラジアルスキュー）に対して、結像面での波面収差が０．０４３rmsとなるような透明基板の厚さは、図２８に示すように、ＮＡが０．７では０．３２ｍｍ程度、ＮＡが０．８乃至０．９では０．２０ｍｍ程度、ＮＡが０．９では０．１１ｍｍ程度となる。これらの厚さよりも上記透明基板をより薄くすれば、上記波面収差はより少なくなる。
【００６８】
〔７〕光学ピックアップ装置の構成
そして、本発明に係る光学ピックアップ装置は、図２９に示すように、光ディスク１２用の再生装置として構成することができる。この光学ピックアップ装置は、上述した本発明に係る対物レンズを有して構成されている。
【００６９】
光源となる図示しない半導体レーザより発せられコリメータレンズにより平行光束となされた波長６３５ｎｍの直線偏光光束は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７及びλ／４（４分の１波長）板８を透過して、円偏光状態となされる。この円偏光光束は、上記対物レンズ及びディスク基板５を透して、上記光ディスク１２の信号記録面上に集光される。上記ディスク基板５は、厚さが０．１ｍｍの薄型基板である。上記対物レンズは、２枚の非球面レンズ３，４を組んで構成したＮＡが０．７乃至０．９５のレンズである。
【００７０】
上記光ディスク１２は、単層、あるいは、多層ディスクで、厚さ０．１ｍｍのディスク基板５の強度を補うために、１．２ｍｍ厚のガラス板と貼り合わされている。
【００７１】
信号記録面で反射された光は、元の光路を戻り、λ／４板８を通って、往きの直線偏光方向に対して９０度回転された直線偏光となる。この光束は、偏光ビームスプリッタ７で反射され、フォーカシングレンズ（集光レンズ）１３及びマルチレンズ１４を経て、フォトディテクタ（ＰＤ）１５によって電気信号として検出される。
【００７２】
上記マルチレンズ１４は、入射面が円筒面（シリンドリカル面）となされ、出射面が凹面となされたレンズである。このマルチレンズ１４は、入射光束に対して、いわゆる非点収差法によるフォーカスエラー信号の検出を可能とするための非点収差を与えるものである。上記フォトディテクタ１５は、６素子のフォトダイオードであり、フォーカス調整を非点収差法で、トラッキング調整をいわゆる３ビーム法で行うための電気信号を出力する。
【００７３】
〔８〕変形例
本発明に係る対物レンズは、上述したように、物点（光源）を無限遠方とするいわゆる無限系のレンズに限定されず、該物点（光源）を有限の距離を隔てた位置にあることとするいわゆる有限系のレンズとしても設計することができる。
【００７４】
【実施例】
以下、本発明に係る対物レンズの具体的な実施例を挙げる。以下の各実施例においては、透明基板５をなす材料は、ＣＧ（波長６３５ｎｍでの屈折率１．５３３、波長６８０ｎｍでの屈折率１．５７６９）であることとした。
【００７５】
〔実施例１〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが６１．３、屈折率１．５８９という低分散硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００７６】
光路図を、図３０に示す。歪曲収差図を、図３１に、非点収差図を、図３２に、球面収差図を、図３３に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図３４に、横収差図（軸上）を、図３５に、それぞれ示す。
【００７７】
上記絞り２によって開口制限をすることによりＮＡを０．８としたときに、＋５ｎｍの半導体レーザにおける波長変動に対するデフォーカスは０．３３１μｍである。このときの、結像点近傍の光軸方向の空間周波数８０／ｍｍでのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を図３６に示し、ＰＳＦ（点像強度関数）を図３７に示す。図３６より、変調度のピークがフォーカス位置０．０よりシフトしていることがわかる。
【００７８】
設計条件は、以下の〔表４〕に示す通りである。このレンズにおいては、焦点距離を長くする、あるいは、ＮＡを大きくしても、充分に色収差を抑えることができる。
【００７９】
【表４】
【００８０】
〔実施例２〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００８１】
光路図を、図３８に示す。歪曲収差図を、図３９に、非点収差図を、図４０に、球面収差図を、図４１に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図４２に、横収差図（軸上）を、図４３に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表５〕に示す通りである。この対物レンズでは、上記第２のレンズ（像側レンズ）４に上記第１のレンズ（物体側レンズ）３よりも屈折率の高い硝材を用いることにより、できるだけ式収差を抑えつつ、該第２のレンズ（像側レンズ）４の曲率を緩くしてレンズ加工を容易にしている。
【００８２】
【表５】
【００８３】
〔実施例３〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００８４】
光路図を、図４４に示す。歪曲収差図を、図４５に、非点収差図を、図４６に、球面収差図を、図４７に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図４８に、横収差図（軸上）を、図４９に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表６〕に示す通りである。この対物レンズは、上述した、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
という条件を満足するものであって、パワーの配分が最適であり上記２枚のレンズ３，４の生産公差が特に大きくとれる設計である。
【００８５】
【表６】
【００８６】
〔実施例４〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００８７】
光路図を、図５０に示す。歪曲収差図を、図５１に、非点収差図を、図５２に、球面収差図を、図５３に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図５４に、横収差図（軸上）を、図５５に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表７〕に示す通りである。
【００８８】
【表７】
【００８９】
〔実施例５〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが５３．２の硝材（６９４．５３２）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００９０】
光路図を、図５６に示す。歪曲収差図を、図５７に、非点収差図を、図５８に、球面収差図を、図５９に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図６０に、横収差図（軸上）を、図６１に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表８〕に示す通りである。
【００９１】
【表８】
【００９２】
〔実施例６〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００９３】
光路図を、図６２に示す。歪曲収差図を、図６３に、非点収差図を、図６４に、球面収差図を、図６５に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図６６に、横収差図（軸上）を、図６７に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表９〕に示す通りである。
【００９４】
【表９】
【００９５】
〔実施例７〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００９６】
光路図を、図６８に示す。歪曲収差図を、図６９に、非点収差図を、図７０に、球面収差図を、図７１に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図７２に、横収差図（軸上）を、図７３に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１０〕に示す通りである。
【００９７】
【表１０】
【００９８】
〔実施例８〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００９９】
光路図を、図７４に示す。歪曲収差図を、図７５に、非点収差図を、図７６に、球面収差図を、図７７に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図７８に、横収差図（軸上）を、図７９に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１１〕に示す通りである。この対物レンズは、上記図２２乃至図２４により示した、ビーム径、作動距離（ＷＤ）及びＮＡの範囲に関する条件を満たす対物レンズであって、図２２中の点２に相当する対物レンズである
【０１００】
【表１１】
【０１０１】
〔実施例９〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１０２】
光路図を、図８０に示す。歪曲収差図を、図８１に、非点収差図を、図８２に、球面収差図を、図８３に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図８４に、横収差図（軸上）を、図８５に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１２〕に示す通りである。この対物レンズは、上記図２２乃至図２４により示した、ビーム径、作動距離（ＷＤ）及びＮＡの範囲に関する条件を満たす対物レンズであって、図２２中の点３に相当する対物レンズである
【０１０３】
【表１２】
【０１０４】
〔実施例１０〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．３の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１０５】
光路図を、図８６に示す。歪曲収差図を、図８７に、非点収差図を、図８８に、球面収差図を、図８９に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図９０に、横収差図（軸上）を、図９１に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１３〕に示す通りである。上記図２２乃至図２４により示した、ビーム径、作動距離（ＷＤ）及びＮＡの範囲に関する条件を満たす対物レンズであって、図２４中の点９に相当する対物レンズである
【０１０６】
【表１３】
【０１０７】
〔実施例１１〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及該アッベ数νｄが６４．１の硝材（ＢＫ７）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１０８】
光路図を、図９２に示す。歪曲収差図を、図９３に、非点収差図を、図９４に、球面収差図を、図９５に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図９６に、横収差図（軸上）を、図９７に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１４〕に示す通りである。
【０１０９】
【表１４】
【０１１０】
〔実施例１２〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６４．１の硝材（ＢＫ７）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１１１】
光路図を、図９８に示す。歪曲収差図を、図９９に、非点収差図を、図１００に、球面収差図を、図１０１に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図１０２に、横収差図（軸上）を、図１０３に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１５〕に示す通りである。
【０１１２】
【表１５】
【０１１３】
〔実施例１３〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．３の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１１４】
光路図を、図１０４に示す。歪曲収差図を、図１０５に、非点収差図を、図１０６に、球面収差図を、図１０７に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図１０８に、横収差図（軸上）を、図１０９に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１６〕に示す通りである。
【０１１５】
【表１６】
【０１１６】
【発明の効果】
上述のように、本発明は、開口数（ＮＡ）０．７以上の対物レンズを非球面を含む２群２枚構成のレンズとして実現し、光学ピックアップ装置においてこの対物レンズを用いることにより高い情報記録密度の光学記録媒体の実用化を図ることを可能とするものである。
【０１１７】
すなわち、本発明に係る対物レンズにおいては、アッベ数４０以上の硝材の使用により、高ＮＡ化を図っても、色収差を低減できる。これにより、光源として半導体レーザを使用する場合においては、半導体レーザの製造公差を緩和して製造上の歩留まりの改善を実現することができる。
【０１１８】
そして、本発明に係る対物レンズにおいては、曲率のきついレンズの屈折率を上げることにより、曲率を緩くし、レンズ製造を容易化することができる。
【０１１９】
また、本発明に係る対物レンズにおいては、ビーム径、ＮＡ及び作動距離の限定により、光学ピックアップ装置の小型化及び短焦点化、高ＮＡレンズの作成の容易化が図られる。また、この対物レンズは小型であるので、この対物レンズを移動操作する２軸アクチュエータの小型化を図ることができる。
【０１２０】
さらに、本発明に係る対物レンズにおいては、焦点距離についての条件が適切に設定されていることにより、２枚のレンズ間のパワー配分が最適となり、各レンズの製造、性能の維持が容易となり、製造上の歩留まりがよい。
【０１２１】
すなわち、本発明は、充分に高い開口数（ＮＡ）を有しながら、色収差が充分に補正され、かつ、軽量であり、さらに、製造が容易化された対物レンズを提供することができるものである。
【０１２２】
また、本発明に係る光学ピックアップ装置においては、上述の対物レンズを備え、また、光学記録媒体の透明基板の厚さを規定することにより、コマ収差を抑圧でき、光学記録媒体の製造をも容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る対物レンズであってアッベ数が５０以下の硝材を用いて構成したものの構成を示す縦断面図である。
【図２】上記図１に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図３】上記図１に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図４】上記図１に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図５】上記図１に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図６】上記図１に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図７】上記図１に示した対物レンズのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を示すグラフである。
【図８】上記図１に示した対物レンズのＰＳＦを示すグラフである。
【図９】本発明に係る対物レンズであってレンズの曲率のきついものの構成を示す縦断面図である。
【図１０】上記図９に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図１１】上記図９に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図１２】上記図９に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図１３】上記図９に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図１４】上記図９に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る対物レンズであってビーム径の上限を示すものの構成を示す縦断面図である。
【図１６】上記図１５に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図１７】上記図１５に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図１８】上記図１５に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図１９】上記図１５に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図２０】上記図１６に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図２１】シングルモードレーザダイオードにおけるモードホップを示すグラフである。
【図２２】ビーム径、作動距離及びＮＡの好適な範囲（ＮＡ＝０．７の場合）を示すグラフである。
【図２３】ビーム径、作動距離及びＮＡの好適な範囲（ＮＡ＝０．８の場合）を示すグラフである。
【図２４】ビーム径、作動距離及びＮＡの好適な範囲（ＮＡ＝０．９の場合）を示すグラフである。
【図２５】光ディスク上におけるダストの大きさの分布を示すグラフである。
【図２６】設計公差が特に大きい設計例における焦点距離の比Ｆ1／Ｆのヒストグラムである。
【図２７】ＤＶＤ（「デジタルビデオディスク」）におけるディスクスキュー０．４度のときのビームスポットの波面を示すグラフである。
【図２８】上記図２７と同じ波面収差を発生する光ディスクのディスク基板の厚さを示すグラフである。
【図２９】本発明に係る光学ピックアップ装置の要部の構成を示す側面図である。
【図３０】本発明に係る対物レンズの第１の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図３１】上記図３０に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図３２】上記図３０に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図３３】上記図３０に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図３４】上記図３０に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図３５】上記図３０に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図３６】上記図３０に示した対物レンズのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を示すグラフである。
【図３７】上記図３０に示した対物レンズのＰＳＦを示すグラフである。
【図３８】本発明に係る対物レンズの第２の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図３９】上記図３８に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図４０】上記図３８に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図４１】上記図３８に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図４２】上記図３８に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図４３】上記図３８に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図４４】本発明に係る対物レンズの第３の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図４５】上記図４４に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図４６】上記図４４に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図４７】上記図４４に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図４８】上記図４４に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図４９】上記図４４に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図５０】本発明に係る対物レンズの第４の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図５１】上記図５０に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図５２】上記図５０に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図５３】上記図５０に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図５４】上記図５０に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図５５】上記図５０に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図５６】本発明に係る対物レンズの第５の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図５７】上記図５６に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図５８】上記図５６に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図５９】上記図５６に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図６０】上記図５６に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図６１】上記図５６に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図６２】本発明に係る対物レンズの第６の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図６３】上記図６２に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図６４】上記図６２に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図６５】上記図６２に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図６６】上記図６２に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図６７】上記図６２に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図６８】本発明に係る対物レンズの第７の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図６９】上記図６８に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図７０】上記図６８に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図７１】上記図６８に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図７２】上記図６８に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図７３】上記図６８に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図７４】本発明に係る対物レンズの第８の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図７５】上記図７４に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図７６】上記図７４に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図７７】上記図７４に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図７８】上記図７４に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図７９】上記図７４に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図８０】本発明に係る対物レンズの第９の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図８１】上記図８０に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図８２】上記図８０に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図８３】上記図８０に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図８４】上記図８０に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図８５】上記図８０に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図８６】本発明に係る対物レンズの第１０の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図８７】上記図８６に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図８８】上記図８６に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図８９】上記図８６に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図９０】上記図８６に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図９１】上記図８６に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図９２】本発明に係る対物レンズの第１１の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図９３】上記図９２に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図９４】上記図９２に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図９５】上記図９２に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図９６】上記図９２に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図９７】上記図９２に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図９８】本発明に係る対物レンズの第１２の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図９９】上記図９８に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図１００】上記図９８に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図１０１】上記図９８に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図１０２】上記図９８に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図１０３】上記図９８に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図１０４】本発明に係る対物レンズの第１３の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図１０５】上記図１０４に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図１０６】上記図１０４に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図１０７】上記図１０４に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図１０８】上記図１０４に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図１０９】上記図１０４に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 物点、２ 絞り、３ 第１のレンズ、４ 第２のレンズ、５ 透明基板、６ 像点、１２ 光ディスク
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物レンズ及びこの対物レンズを有して構成され光ディスク、光磁気ディスク、光カードの如き光学記録媒体に対して情報信号の書き込み読み出しを行う光学ピックアップ装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク、光磁気ディスク、光カードの如き光学記録媒体は、動画情報、音声情報、コンピュータ用データなどのデータ保存のために、その量産性と低コストの故に広く用いられている。そして、その記録情報信号の高密度化、大容量化への要求は、情報化社会の急激な進歩により、近年ますます強くなっている。
【０００３】
このような光学記録媒体における情報信号の記録密度を上げるには、該情報信号を読み出すためのレーザ光束の短波長化と、このレーザ光束を該光学記録媒体上に集光させるための対物レンズの高ＮＡ化（高いＮＡ（開口数）の対物レンズを使う）との２つが有効である。なぜなら、レーザ光束を集光して形成するビームスポットの最小サイズは、光の回折によって、λ／ＮＡ（λ：光束の波長）以下とはできないからである。
【０００４】
上記レーザ光束の短波長化については、近年、青色レーザダイオードや青あるいは緑色ＳＨＧレーザが開発されつつある。一方、上記対物レンズの高ＮＡ化については、いわゆる「コンパクトディスク（ＣＤ）」（オーディオ信号用、または、コンピュータデータ用のデジタル光ディスク）用の対物レンズのＮＡが０．４５であるのに対し、この「コンパクトディスク」よりも記録密度が向上されたいわゆる「デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）」（ビデオ信号用のデジタル光ディスク）用の対物レンズでは、ＮＡは０．６となっている。これら光ディスク用の対物レンズは、合成樹脂材料やガラス材料により、非球面単レンズ（単玉非球面レンズ）として構成されている。
【０００５】
なお、「デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）」は、ディスクの傾きによるコマ収差の影響を低減させるために、「コンパクトディスク」や光磁気ディスクのディスク基板の厚さの半分の厚さ、すなわち、０．６ｍｍ厚のディスク基板を有して構成されている。
【０００６】
そして、上記「デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）」よりもさらなる記録情報信号の高密度化を実現するためには、ＮＡが０．６を越える高ＮＡの対物レンズが必要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＮＡが０．７以上の高ＮＡの対物レンズを作成するにあたっては、種々の課題を解決しなければならない。
【０００８】
高ＮＡの対物レンズでは、半導体レーザの波長変動（環境温度の変化による縦モードホップ）により発生する色収差が問題となる。従来の単玉対物レンズは、ＮＡが０．６以下であり、色収差の発生が少ないため、アッベ数５０以下の比較的高分散、高屈折率の硝材により形成することができた。また、高分散、高屈折率の硝材は、安価であるため、大量生産に向いており、広く用いられていた。
【０００９】
ところが、ＮＡが０．７以上の高ＮＡの対物レンズにおいては、高分散硝材で形成したのでは色収差が大きく、光ディスクの信号記録面において許容できないデフォーカスが生じてしまう。したがって、低分散硝材を用いて色収差を抑制しなければならない。
【００１０】
しかしながら、点分散硝材のほとんどは、屈折率が低い傾向があるため、短焦点距離、高ＮＡの対物レンズを作成すると、面の曲率がきつくなってしまう。この場合、レンズの成形に用いる金型の加工が困難になる。現在の非球面加工技術では、非球面の接面と光軸に垂直な平面とのなす角度θが５０度を越えると、ダイヤモンドバイトによる金型加工が正確にできない（実績では、該角度θが５５度ぐらいまで良好なレンズが得られたという報告がある）。
【００１１】
しかし、短焦点距離、高ＮＡの対物レンズでは、上記角度θが５５度を越えることとなる設計となる場合が多く、金型製作やレンズ成型時のレンズ面間の偏芯許容度などが小さくなり、生産効率が急速に悪化する。
【００１２】
ここで、２群２枚のレンズ構成を採り、曲率を４面に分配する設計が考えられる。ところが、２群２枚のレンズであっても、特に小口径レンズにおいて、さらには、充分な作動距離（ワーキングディスタンス）を確保しようとすると、面の曲率がきつくなる。さらに、レンズ製作時のレンズ面間の偏芯許容度、画角許容度などが小さくなり、生産効率が急速に悪化する。対物レンズの小口径化、すなわち、対物レンズの径をできるだけ小さくすることは、光学ピックアップ装置の小型化につながり、コスト的にも有利なので、重要な課題である。また、充分に長い作動距離を確保することは、対物レンズと、高速で回転操作される光ディスクとの接触を防止する意味で重要である。
【００１３】
そこで、２群２枚構成の対物レンズにおいて、小口径化、あるいは、充分な作動距離の確保のためには、生産効率を悪化させることなく面の曲率をゆるくしたレンズが必要である。
【００１４】
一方、対物レンズの口径を大きくすれば、レンズの曲率はゆるくなり対物レンズの生産効率は向上するが、対物レンズを含めて対物レンズ周りの重さが重くなり、光学ピックアップ装置の大型化が招来されてしまう。さらに、この場合には、上記対物レンズを上記光ディスクに追従させて移動操作するためのアクチュエータ（対物レンズ駆動機構）の高性能化が要求され、大型化、コストの上昇が招来される。
【００１５】
また、高ＮＡの対物レンズを使用した場合の他の問題点としては、光ディスクのスキューにより発生するコマ収差がＮＡの３乗に比例して増加するため、少量のディスクスキューでＲＦ信号が劣化してこの光ディスクよりの信号再生が困難となるということがある。
【００１６】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、充分に高い開口数（ＮＡ）を有しながら、色収差が充分に補正され、かつ、軽量であり、さらに、製造が容易化された対物レンズを提供するという課題を解決しようとするものである。
【００１７】
また、本発明は、上述の本発明に係る対物レンズを備え、光学記録媒体に対する情報信号の良好な書き込み及び読み出しが行えるようになされた光学ピックアップ装置を提供するという課題を解決しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上述の課題を解決するために、高ＮＡ（開口数）の２群２枚のレンズにおける色収差対策として、２枚のレンズをなす硝材にアッベ数が４０以上の低分散硝材を用いた。また、小口径化、あるいは、充分に長い作動距離を得るために、第１の手段として、曲率がきつい方のレンズをなす硝材を曲率がゆるい方のレンズをなす硝材よりも高屈折率のものとし、曲率を緩和し、生産効率の悪化に対応した。この場合、曲率のきついレンズの硝材は波長分散が大きいものとなるので、色収差の補正の点で多少不利になる。また、第２の手段として、まず、小口径化、光学ピックアップ装置の小型化のため、口径を４．５ｍｍ以下と限定した。さらに、４．５ｍｍ以下の口径において、ＮＡ（開口数）、口径及び作動距離の好適な範囲を規定して曲率がきつくなることを防ぎ、生産効率の悪化に対応した。これらのレンズは、面の曲率、ティルト（傾き）及び偏芯許容度が生産可能な範囲で設計され、その結果得られたレンズは、２群２枚のレンズの設計において２枚のレンズの屈折力の配分を最適化したレンズということができる。屈折力の配分は、物体側（光源側）のレンズの焦点距離Ｆ1と全系の焦点距離Ｆの比Ｆ1／Ｆが、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
という範囲であるときレンズの製造公差を特に大きくすることができ、屈折力の配分は最適となる。
【００１９】
また、高ＮＡの対物レンズを適用した光学ピックアップ装置（高ＮＡレンズシステム）においては、光学記録媒体の傾き（ディスクスキュー）の対策として、透明基板（ディスク基板）の厚さを薄くして、コマ収差の発生を抑制することとした。
【００２０】
すなわち、本発明に係る対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数が４０以上の硝材により形成された２枚のレンズによる２群２枚の構成を有し、少なくとも１つの面が非球面となされ、開口数が０．７以上となされているものである。
【００２１】
また、本発明は、上記対物レンズにおいて、上記２枚のレンズを形成する硝材のｄ線におけるアッベ数を６０以上とし、開口数を０．８以上としたものである。
【００２２】
さらに、本発明は、上記対物レンズにおいて、上記２枚のレンズのうち、レンズの周縁部における面に対する接平面と光軸に垂直な平面とのなす角度が他方のレンズにおける該角度よりも大きい一方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ1、該他方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ2としたとき、
ｎ1＞ｎ2
が満たされていることとしたものである。
【００２４】
また、本発明は、上記対物レンズにおいて、光束が入射される側のレンズの焦点距離Ｆ1と上記２枚のレンズ全系の焦点距離Ｆとの比Ｆ1／Ｆが、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
を満足していることとしたものである。
【００２６】
そして、本発明に係る光学ピックアップ装置は、光源と、上記光源より発せられた光束を光学記録媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズとを備え、上記対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数が４０以上の硝材により形成された２枚のレンズによる２群２枚の構成を有し、少なくとも１つの面が非球面となされ、開口数が０．７以上となされ、上記２枚のレンズのうち、レンズの周縁部における面に対する接平面と光軸に垂直な平面とのなす角度が他方のレンズにおける該角度よりも大きい一方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ １ 、該他方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ ２ としたとき、ｎ １ ＞ｎ ２ が満たされていることを特徴とする。
【００２７】
この光学ピックアップ装置において、上記対物レンズを構成する上記２枚のレンズを形成する硝材のｄ線におけるアッベ数を６０以上とし、該対物レンズの開口数を０．８以上としたものである。
さらに、本発明に係る光学ピックアップ装置は、入射される光束の径をＢＷとし、対物レンズの作動距離をＷＤとしたとき、１．０ｍｍ≦ＢＷ＜４．５ｍｍ、及び０．０５ｍｍ≦ＷＤが成立し、さらに、上記対物レンズの開口数ＮＡが、０．７≦ＮＡ＜０．８のとき、ＷＤ≦（０．２５６７６ＢＷ＋０．０３９１８９）ｍｍが満足され、０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、ＷＤ≦（０．１４０５４ＢＷ−０．０６４８６５）ｍｍが満足され、０．９≦ＮＡのとき、ＷＤ≦０．０９６４２９ＢＷｍが満足されている。
また、本発明に係る光学ピックアップ装置は、光学記録媒体において信号記録面上に位置し該信号記録面を支持している透明基板の厚さＴに対応した収差補正がなされ、０．７≦ＮＡ＜０．８のとき、Ｔ≦０．３２ｍｍが満たされ、０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、Ｔ≦０．２０ｍｍが満たされ、０．９≦ＮＡのとき、Ｔ≦０．１１ｍｍが満たされている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら、次の順序で説明する。
【００２９】
〔１〕対物レンズの構成の概略
〔２〕２枚のレンズの硝材としてｄ線におけるアッベ数νｄが４０以上（νｄ≧４０）の低分散硝材を用いたレンズ
〔３〕曲率のきつい方のレンズの屈折率をｎ１、曲率のゆるい方のレンズの屈折率をｎ２としたとき、ｎ１＞ｎ２が成立しているレンズ
〔４〕ビーム径ＢＷ、作動距離ＷＤを以下のように限定したレンズ
１．０ｍｍ≦ＢＷ＜４．５ｍｍ、かつ、０．０５ｍｍ≦ＷＤであり、
０．７≦ＮＡ（開口数）＜０．８のとき、
ＷＤ≦（０．２５６７６ＢＷ＋０．０３９１８９）ｍｍ
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、
ＷＤ≦（０．１４０５４ＢＷ−０．０６４８６５）ｍｍ
０．９≦ＮＡのとき、
ＷＤ≦（０．０９６４２９Ｗ−０．２４４６４０）ｍｍ
〔４−１〕ビーム径の上限
〔４−２〕作動距離の下限
〔４−３〕作動距離の上限
〔５〕物体側（光源側）レンズの焦点距離Ｆ１と全系の焦点距離Ｆとの比（Ｆ１／Ｆ）について、１．７＜（Ｆ１／Ｆ）＜２．５が成立するレンズ
〔６〕光学記録媒体の透明基板の厚さＴについて以下のように補正したレンズ
０．７≦ＮＡ（開口数）＜０．８のとき、Ｔ≦０．３２ｍｍ、
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、Ｔ≦０．２０ｍｍ、
０．９≦ＮＡのとき、Ｔ≦０．１１ｍｍ
〔７〕光学ピックアップ装置の構成
〔８〕変形例
【００３０】
〔１〕対物レンズの構成の概略
本発明に係る対物レンズは、図１及び以下の〔表１〕に示すように、少なくとも１の面が非球面となされたダブレットレンズ（２群２枚構成レンズ）であって、開口数０．７以上の高ＮＡ（開口数）の対物レンズである。すなわち、この対物レンズは、物体側（光源側）に配置される第１のレンズ３と、像側（光学記録媒体側）に配置される第２のレンズ４とから構成されている。そして、この対物レンズの像側には、光学記録媒体の透明基板に相当する平行平面板５が配置される。
【００３１】
この対物レンズは、物点（ＯＢＪ）（光源）１が無限遠方に位置することとなるいわゆる無限系のレンズとなっている。上記物点１より発せられた光線は、平行光線となされて、絞り（ＳＴＯ））２を経て、第１の面Ｓ１（第１のレンズ３の入射面）に入射される。この光線は、第２の面Ｓ２（第１レンズ３の出射面）より出射され、第３の面Ｓ３（第２のレンズ４の入射面）に入射される。この光線は、第４の面Ｓ２（第２レンズ４の出射面）より出射され、第５の面Ｓ５（平行平面板５の入射面）に入射される。そして、この光線は、第６の面Ｓ６（平行平面板５の出射面）上の像点（ＩＭＧ）に結像される。
【００３２】
【表１】
この対物レンズの歪曲収差図を、図２に、非点収差図を、図３に、球面収差図を、図４に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図５に、横収差図（軸上）を、図６に、それぞれ示す。
【００３４】
〔２〕２枚のレンズの硝材としてｄ線におけるアッベ数νｄが４０以上（νｄ≧４０）の低分散硝材を用いたレンズ
本発明に係る対物レンズにおいては、ＮＡが高いため、光源となる半導体レーザにおける波長変動に対応するために、色収差の補正を考慮しなければならない。色収差は、光の波長によって硝材の屈折率が異なるために生じる収差であり、像の位置、大きさが波長によって異なることとなる。
【００３５】
従来のＣＤ（「コンパクトディスク」）の如き光ディスクやレーザビームプリンタ等に対して用いられるようなＮＡの低い対物レンズでは、色収差の発生量が少ないので、高分散高屈折率の硝材（アッベ数が４０未満）が頻繁に使用されている。これらの硝材は高分散であるが、生産性が良く、大量生産に向いているためである。
【００３６】
ところが、一般に、高ＮＡであるほど屈折力の高いレンズ系となり、波長変動に伴う屈折率の変化による色収差が大きくなる。また、長焦点距離系ほど、色収差は大きくなる。
【００３７】
一方、上記半導体レーザは、レーザダイオードの温度変化により、図２１に示すように、モードホップを起こし、出力波長が突然変化する。そのため、対物レンズにおいて色収差が発生している場合においては、上記モードホップによるデフォーカスは、この対物レンズを移動操作する２軸アクチュエータによって追従することができず、取り除くことができない。
【００３８】
そこで、色収差を抑制する方法としてレンズの硝材に低分散硝材を使用しなければならない。このようにして設計した対物レンズは、図１及び上記〔表１〕に示すように、第１及び第２のレンズ３，４ともに、ｄ線におけるアッベ数νｄが４０．５、屈折率１．７３のガラスを使用している。上記絞り２によって開口制限をすることによりＮＡを０．８としたときに、＋５ｎｍの半導体レーザにおける波長変動に対するデフォーカスは０．４７８μｍである。
【００３９】
このときの光軸方向の空間周波数８０／ｍｍでのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を図７に、ＰＳＦ（点像強度関数）を図８に、それぞれ示す。
【００４０】
光学記録媒体として光ディスクを用いる光ディスク用の高ＮＡ対物レンズとしては、半導体レーザにおけるＰ−Ｐ１０ｎｍ（±５ｎｍ）の波長変動に対して、焦点深度０．９９２μｍの半値、すなわち、０．４９６μｍ以上のデフォーカスを生じるようでは、光ディスクの信号記録面でビームスポットを絞りきれない。図１に示すアッベ数νｄが４０．５の硝材のレンズでは、Ｐ−Ｐ１０ｎｍ（±５ｎｍ）の波長変動に対してデフォーカス許容量のほぼ限界値の０．４７５μｍである。そこで、本発明では、レンズの硝材として適正なアッベ数νｄの下限を４０として、色収差を抑えられるようにした。また、アッベ数νｄの上限は、色収差低減の点では、大きいほどよい。したがって、本発明においては、ＮＡ０．７以上のレンズにおける色収差の低減に有効な硝材のアッベ数νｄの範囲を４０以上とした。
【００４１】
なお、後述する〔実施例１〕においては、より大きなアッベ数（νｄ＝６１．３）の硝材を使用した対物レンズの設計例を示している。この場合には、焦点距離を長くする、あるいは、ＮＡを大きくしても、色収差が抑えられる。
【００４２】
〔３〕曲率のきつい方のレンズの屈折率をｎ１、曲率のゆるい方のレンズの屈折率をｎ２としたとき、ｎ１＞ｎ２が成立しているレンズ
上述のように低分散硝材を用いることにより色収差を抑制したとしても、以下のような問題がある。すなわち、高ＮＡの対物レンズの設計では、必要とされる硝材の屈折力が大きいので、低屈折率である低分散硝材を用いた場合には、レンズの曲率が、生産が不可能なほどにきつくなってしまう。この場合には、硝材を変更して、屈折率を上げ、曲率を緩くする必要がある。
【００４３】
ただし、この場合には、現存する硝材（光学ガラス）では、分散も悪化してしまう。したがって、２枚のレンズともに、アッベ数が４０以上の硝材が必要だが、曲率の緩いレンズにアッベ数の大きい硝材を使用し、曲率のきついレンズにアッベ数の小さい硝材（例えば５０以上）を使用すれば、色収差の悪化は最小限に抑えられる。
【００４４】
ちなみに、曲率がきつく生産不可能な状態というのは、図９に示すように、曲率のきつい面（図９中においてはＳ３）に関して、入射高の最も高い光線の入射位置におけるレンズ面の接線（接平面）と光軸の垂線（光軸に垂直な平面）とのなす角θが５５度を越えてしまい（図９においては６５度）、このレンズを作成するための金型を正確に製作することが、ほとんど不可能と考えられる状態のことである。なお、図９に示す対物レンズの設計値は、以下の〔表２〕に示すものである。
【００４５】
【表２】
この対物レンズの歪曲収差図を、図１０に、非点収差図を、図１１に、球面収差図を、図１２に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図１３に、横収差図（軸上）を、図１４に、それぞれ示す。
【００４７】
以上のようにして、できるだけ式収差を抑えつつ、レンズの曲率を生産可能な範囲に緩くすることが、レンズ生産効率の向上に有効な手段である。
【００４８】
このようにして設計した対物レンズを、後述する〔実施例２〕において示す。
〔４〕ビーム径ＢＷ、作動距離ＷＤを以下のように限定したレンズ
１．０ｍｍ≦ＢＷ＜４．５ｍｍ、かつ、０．０５ｍｍ≦ＷＤであり、
０．７≦ＮＡ（開口数）＜０．８のとき、
ＷＤ≦（０．２５６７６ＢＷ＋０．０３９１８９）ｍｍ
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、
ＷＤ≦（０．１４０５４ＢＷ−０．０６４８６５）ｍｍ
０．９≦ＮＡのとき、
ＷＤ≦（０．０９６４２９Ｗ−０．２４４６４０）ｍｍ
次に、光ディスクの如き光学記録媒体用の２群２枚構成の対物レンズに要求されることは、光学ピックアップ装置の小型化、低コスト化を実現するためのレンズの小口径化（短焦点距離化）である。本発明に係る対物レンズは、２枚のレンズで構成されるので、大口径レンズでは、単玉レンズに比べて重くなるので、小口径化は重要な課題である。
【００４９】
しかし、大口径レンズの単なる縮尺により小口径化を実現する場合、作動距離（ワーキングディスタンス：ＷＤ）も短くなってしまう。実際には、対物レンズと光学記録媒体の表面上のダスト（塵挨）との接触を避けるために、少なくとも５０μｍ以上の作動距離を確保しなければならず、縮尺通りにできない場合がある。一方、作動距離を大きく確保しようとすると、球面収差の補正量が大きくなり、非球面係数が大きく面の曲率が急速にきつくなり、生産効率が悪化する。
【００５０】
また、小口径化の限界は、作動距離のみならず、ＮＡによっても異なる。なぜなら、レンズのＮＡによって球面収差の補正量は異なるためである。
【００５１】
他方で、レンズ設計、製作の点からは、口径は大きいほうが曲率が緩く高性能なレンズを製作しやすい。
【００５２】
そこで、以下、２群２枚構成のレンズの製造に好適なビーム径、作動距離（ＷＤ）及びＮＡの範囲を、図２２乃至図２４を用いて説明する。
【００５３】
〔４−１〕ビーム径の上限
まず、図２２乃至図２４中Ａで示すように、ビーム径の上限を規定する。上述したように、ビーム径が大きいと光学ピックアップ装置が大型化するし、対物レンズ及びレンズ鏡筒（レンズホルダ）が重くなり、フォーカスサーボを行うアクチュエータの高性能化が要求されてコスト的にも不利である。
【００５４】
例えば、図１５に示す対物レンズの有効径は４．５ｍｍであるが、２枚のレンズの総重量は約２５０ｍｇと重い。ＣＤ（「コンパクトディスク」）やＤＶＤ（「デジタルビデオディスク」）などにおいて用いられる対物レンズでは、鏡筒を含めて、約２００ｍｇ程度である。２軸アクチュエータの性能を考慮すると、ｆ＝ｋ／２ｍ（ｍ：質量、ｋ：バネ定数、ｆ：共振周波数）が成り立つので、対物レンズが軽いほどｆが大きくなり、フォーカスサーボの帯域外となり、サーボ制御にとっては好都合である。鏡筒を含めた対物レンズの総重量の好適な値を５００ｍｇ以下とすると、図１５に示した有効径４．５ｍｍの対物レンズより重いレンズでは、レンズ自体ですでに２５０ｍｇの重量があるので、鏡筒をふくめて５００ｍｇ以下のレンズを設計することは困難である。この場合、２軸アクチュエータの高性能化が必要となり、製作コストが高くなってしまうので、現実的ではない。したがって、２群２枚構成のレンズの有効径は、４．５ｍｍ以下であることが望まれる。
【００５５】
ここで、図１５に示した対物レンズの設計データを、以下の〔表３〕に示す。また、この対物レンズの歪曲収差図を、図１６に、非点収差図を、図１７に、球面収差図を、図１８に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図１９に、横収差図（軸上）を、図２０に、それぞれ示す。
【００５６】
【表３】
〔４−２〕作動距離の下限
次に、図２２乃至図２４中にＢで示すように、作動距離ＷＤの下限を規定する。作動距離は、小さいほど、球面収差の補正量は少なくてすむので、レンズ製作が容易となる。しかし、実用的には、フォーカスサーチ時の対物レンズと光学記録媒体、例えば、高速で回転している光ディスクとの衝突、あるいは、フォーカスサーボ起動時の光学記録媒体の表面上のダストと対物レンズとの接触を避けるためには、ある程度の作動距離を確保しなくてはならない。
【００５８】
室内環境に放置した光学記録媒体の表面上のダストの大きさ（直径）は、図２５に示すように、ほとんどが５０μｍ以下である。そこで、上記作動距離は、少なくとも５０μｍ以上が必要となる。
【００５９】
〔４−３〕作動距離の上限
上述の範囲で、あるＮＡ及びビーム径に対して２群２枚構成のレンズで補正できる球面収差の量は、作動距離に依存している。本発明においては、レンズの面の曲率（上記角度θが５５度以下）、偏芯許容度（±１０μｍ以上）、画角許容度（１度以上）を考慮して、種々のレンズ設計を行った。これらの許容度を与える設計での作動距離の上限の設計例は、図２２乃至図２４中、点１乃至点９で示すものである。これら作動距離の上限を越えると、球面収差が大きくなり、レンズの曲率がきつくなる。よって、図２２乃至図２４中において斜線で示した領域の外では、レンズの製造が困難、あるいは、光学記録媒体用には使用できない程度の問題を有する設計となる。これらの好適範囲は、設計例を基にした直線近似で、以下の式で表される。すなわち、１．０ｍｍ≦ＢＷ＜４．５ｍｍ及び０．０５ｍｍ≦ＷＤが成立し、さらに、開口数をＮＡとしたとき、０．７≦ＮＡ＜０．８のとき、ＷＤ≦（０．２５６７６ＢＷ＋０．０３９１８９）ｍｍが満足され（図２２）、０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、ＷＤ≦０．１４０５４ＢＷ−０．０６４８６５が満足され（図２３）、０．９≦ＮＡのとき、ＷＤ≦（０．０９６４２９ＢＷ−０．２４４６４０）ｍｍが満足される（図２４）ことである。
【００６０】
なお、上記偏芯許容度（±１０μｍ以上）は、金型を用いた射出成型（モールド成型）でレンズを製作するときの精度を基準としている。また、上記画角許容度（１度以上）は、光軸に対する２群のレンズの倒れに関する取付け精度を基準としている。
【００６１】
図２２乃至図２４に示した上記条件を満たす対物レンズとして、図２２中の点２に相当する対物レンズを後述する〔実施例８〕に、図２２中の点３に相当する対物レンズを後述する〔実施例９〕に、図２４中の点９に相当する対物レンズを後述する〔実施例１０〕に、それぞれ示す。
【００６２】
〔５〕物体側（光源側）レンズの焦点距離Ｆ1と全系の焦点距離Ｆとの比（Ｆ1／Ｆ）について、１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５が成立するレンズ
このレンズは、２群のレンズの設計において、レンズの生産効率、すなわち、面の曲率、偏芯許容度及び画角許容度を生産可能な範囲で確保するように、２枚のレンズの屈折力の配分を最適化したレンズである。この屈折力の配分状態を、上記第１のレンズ（物体側レンズ）３の焦点距離Ｆ1と全系の焦点距離Ｆとの比（Ｆ1／Ｆ）で表すと、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
という範囲であるときに、レンズの製造公差が特に大きく得られ、屈折力の配分は最適となる。
【００６３】
このことは、上記第１のレンズ（物体側レンズ）３のパワーが全系のパワーの約１／２であるときに、最適のパワー配分であることを示している。
【００６４】
一方、
（Ｆ1／Ｆ）≦１．７
では、上記第１のレンズ（物体側レンズ）３の焦点距離Ｆ1が小さい、すなわち、パワーが大きいために、該第１のレンズ（物体側レンズ）３の面の曲率、偏芯及びティルト許容度が厳しくなる。逆に、
２．５≦（Ｆ1／Ｆ）
では、上記第１のレンズ（物体側レンズ）３の焦点距離Ｆ1が長くパワーが小さい代わりに、上記第２のレンズ（像側レンズ）４の焦点距離Ｆ1が小さくパワーが大きくなり、該第２のレンズ（像側レンズ）４の面の曲率、偏芯及びティルト許容度が厳しくなる。
【００６５】
レンズの製造公差のみを考慮すると、上式の範囲は、ＮＡ、有効ビーム径、作動距離によって拡大される場合がある。しかし、本発明においては、種々のレンズを設計し、製造公差を検討した結果、特に製造公差を大きくとれるレンズに関して、図２６に示すように、ヒストグラムを得た。すなわち、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
が、パワーの配分が最適で２枚のレンズの生産公差が特に大きくとれる範囲である。この条件を満たして設計した対物レンズを、後述する〔実施例３〕において示す。
【００６６】
〔６〕光学記録媒体の透明基板の厚さＴについて以下のように補正したレンズ
（０．７≦ＮＡ（開口数）＜０．８のとき、
Ｔ≦０．３２ｍｍ
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、
Ｔ≦０．２０ｍｍ
０．９≦ＮＡのとき、
Ｔ≦０．１１ｍｍ）
本発明に係る対物レンズが適用される光学ピックアップ装置に対して用いられる光学記録媒体、例えば、光ディスクにおいては、透明基板（ディスク基板）の厚さが０．１ｍｍであり、従来のＣＤ（「コンパクトディスク」）の１．２ｍｍや、ＤＶＤ（「デジタルビデオディスク」）の０．６ｍｍに比較して非常に薄くなっている。これは、光学記録媒体のスキューにより発生するコマ収差を低減し、従来と同等以上のスキューマージンを確保するためである。ディスクスキューにより発生するコマ収差の量は、以下の式に示すように、ＮＡの３乗に比例して増加するので、高ＮＡの対物レンズを用いた信号読み出しにおいては、少量のディスクスキューでＲＦ信号が急激に劣化する。
【００６７】
しかし、上式から明かなように、コマ収差は、透明基板の厚さＴに比例して増加するため、該透明基板の厚さＴを薄くすることが、スキューに対する有効な対策である。ＤＶＤ（「デジタルビデオディスク」）（ディスク基板の厚さ０．６ｍｍ）用の対物レンズ（ＮＡ＝０．６）では、θS＝０．４度のスキュー（ラジアルスキュー）に対して、結像面での波面収差は、図２７に示すように、およそ０．０４３rmsである。ＮＡを０．６よりも大きくしたとき、θS＝０．４度のスキュー（ラジアルスキュー）に対して、結像面での波面収差が０．０４３rmsとなるような透明基板の厚さは、図２８に示すように、ＮＡが０．７では０．３２ｍｍ程度、ＮＡが０．８乃至０．９では０．２０ｍｍ程度、ＮＡが０．９では０．１１ｍｍ程度となる。これらの厚さよりも上記透明基板をより薄くすれば、上記波面収差はより少なくなる。
【００６８】
〔７〕光学ピックアップ装置の構成
そして、本発明に係る光学ピックアップ装置は、図２９に示すように、光ディスク１２用の再生装置として構成することができる。この光学ピックアップ装置は、上述した本発明に係る対物レンズを有して構成されている。
【００６９】
光源となる図示しない半導体レーザより発せられコリメータレンズにより平行光束となされた波長６３５ｎｍの直線偏光光束は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７及びλ／４（４分の１波長）板８を透過して、円偏光状態となされる。この円偏光光束は、上記対物レンズ及びディスク基板５を透して、上記光ディスク１２の信号記録面上に集光される。上記ディスク基板５は、厚さが０．１ｍｍの薄型基板である。上記対物レンズは、２枚の非球面レンズ３，４を組んで構成したＮＡが０．７乃至０．９５のレンズである。
【００７０】
上記光ディスク１２は、単層、あるいは、多層ディスクで、厚さ０．１ｍｍのディスク基板５の強度を補うために、１．２ｍｍ厚のガラス板と貼り合わされている。
【００７１】
信号記録面で反射された光は、元の光路を戻り、λ／４板８を通って、往きの直線偏光方向に対して９０度回転された直線偏光となる。この光束は、偏光ビームスプリッタ７で反射され、フォーカシングレンズ（集光レンズ）１３及びマルチレンズ１４を経て、フォトディテクタ（ＰＤ）１５によって電気信号として検出される。
【００７２】
上記マルチレンズ１４は、入射面が円筒面（シリンドリカル面）となされ、出射面が凹面となされたレンズである。このマルチレンズ１４は、入射光束に対して、いわゆる非点収差法によるフォーカスエラー信号の検出を可能とするための非点収差を与えるものである。上記フォトディテクタ１５は、６素子のフォトダイオードであり、フォーカス調整を非点収差法で、トラッキング調整をいわゆる３ビーム法で行うための電気信号を出力する。
【００７３】
〔８〕変形例
本発明に係る対物レンズは、上述したように、物点（光源）を無限遠方とするいわゆる無限系のレンズに限定されず、該物点（光源）を有限の距離を隔てた位置にあることとするいわゆる有限系のレンズとしても設計することができる。
【００７４】
【実施例】
以下、本発明に係る対物レンズの具体的な実施例を挙げる。以下の各実施例においては、透明基板５をなす材料は、ＣＧ（波長６３５ｎｍでの屈折率１．５３３、波長６８０ｎｍでの屈折率１．５７６９）であることとした。
【００７５】
〔実施例１〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが６１．３、屈折率１．５８９という低分散硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００７６】
光路図を、図３０に示す。歪曲収差図を、図３１に、非点収差図を、図３２に、球面収差図を、図３３に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図３４に、横収差図（軸上）を、図３５に、それぞれ示す。
【００７７】
上記絞り２によって開口制限をすることによりＮＡを０．８としたときに、＋５ｎｍの半導体レーザにおける波長変動に対するデフォーカスは０．３３１μｍである。このときの、結像点近傍の光軸方向の空間周波数８０／ｍｍでのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を図３６に示し、ＰＳＦ（点像強度関数）を図３７に示す。図３６より、変調度のピークがフォーカス位置０．０よりシフトしていることがわかる。
【００７８】
設計条件は、以下の〔表４〕に示す通りである。このレンズにおいては、焦点距離を長くする、あるいは、ＮＡを大きくしても、充分に色収差を抑えることができる。
【００７９】
【表４】
〔実施例２〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００８１】
光路図を、図３８に示す。歪曲収差図を、図３９に、非点収差図を、図４０に、球面収差図を、図４１に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図４２に、横収差図（軸上）を、図４３に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表５〕に示す通りである。この対物レンズでは、上記第２のレンズ（像側レンズ）４に上記第１のレンズ（物体側レンズ）３よりも屈折率の高い硝材を用いることにより、できるだけ式収差を抑えつつ、該第２のレンズ（像側レンズ）４の曲率を緩くしてレンズ加工を容易にしている。
【００８２】
【表５】
〔実施例３〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００８４】
光路図を、図４４に示す。歪曲収差図を、図４５に、非点収差図を、図４６に、球面収差図を、図４７に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図４８に、横収差図（軸上）を、図４９に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表６〕に示す通りである。この対物レンズは、上述した、
１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５
という条件を満足するものであって、パワーの配分が最適であり上記２枚のレンズ３，４の生産公差が特に大きくとれる設計である。
【００８５】
【表６】
〔実施例４〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００８７】
光路図を、図５０に示す。歪曲収差図を、図５１に、非点収差図を、図５２に、球面収差図を、図５３に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図５４に、横収差図（軸上）を、図５５に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表７〕に示す通りである。
【００８８】
【表７】
〔実施例５〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが５３．２の硝材（６９４．５３２）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００９０】
光路図を、図５６に示す。歪曲収差図を、図５７に、非点収差図を、図５８に、球面収差図を、図５９に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図６０に、横収差図（軸上）を、図６１に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表８〕に示す通りである。
【００９１】
【表８】
〔実施例６〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００９３】
光路図を、図６２に示す。歪曲収差図を、図６３に、非点収差図を、図６４に、球面収差図を、図６５に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図６６に、横収差図（軸上）を、図６７に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表９〕に示す通りである。
【００９４】
【表９】
〔実施例７〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００９６】
光路図を、図６８に示す。歪曲収差図を、図６９に、非点収差図を、図７０に、球面収差図を、図７１に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図７２に、横収差図（軸上）を、図７３に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１０〕に示す通りである。
【００９７】
【表１０】
〔実施例８〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【００９９】
光路図を、図７４に示す。歪曲収差図を、図７５に、非点収差図を、図７６に、球面収差図を、図７７に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図７８に、横収差図（軸上）を、図７９に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１１〕に示す通りである。この対物レンズは、上記図２２乃至図２４により示した、ビーム径、作動距離（ＷＤ）及びＮＡの範囲に関する条件を満たす対物レンズであって、図２２中の点２に相当する対物レンズである
【０１００】
【表１１】
〔実施例９〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１０２】
光路図を、図８０に示す。歪曲収差図を、図８１に、非点収差図を、図８２に、球面収差図を、図８３に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図８４に、横収差図（軸上）を、図８５に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１２〕に示す通りである。この対物レンズは、上記図２２乃至図２４により示した、ビーム径、作動距離（ＷＤ）及びＮＡの範囲に関する条件を満たす対物レンズであって、図２２中の点３に相当する対物レンズである
【０１０３】
【表１２】
〔実施例１０〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．３の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１０５】
光路図を、図８６に示す。歪曲収差図を、図８７に、非点収差図を、図８８に、球面収差図を、図８９に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図９０に、横収差図（軸上）を、図９１に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１３〕に示す通りである。上記図２２乃至図２４により示した、ビーム径、作動距離（ＷＤ）及びＮＡの範囲に関する条件を満たす対物レンズであって、図２４中の点９に相当する対物レンズである
【０１０６】
【表１３】
〔実施例１１〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及該アッベ数νｄが６４．１の硝材（ＢＫ７）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１０８】
光路図を、図９２に示す。歪曲収差図を、図９３に、非点収差図を、図９４に、球面収差図を、図９５に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図９６に、横収差図（軸上）を、図９７に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１４〕に示す通りである。
【０１０９】
【表１４】
〔実施例１２〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．６の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６４．１の硝材（ＢＫ７）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１１１】
光路図を、図９８に示す。歪曲収差図を、図９９に、非点収差図を、図１００に、球面収差図を、図１０１に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図１０２に、横収差図（軸上）を、図１０３に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１５〕に示す通りである。
【０１１２】
【表１５】
〔実施例１３〕
この対物レンズは、ｄ線におけるアッベ数νｄが８１．３の硝材（ＦＣＤ１）及び該アッベ数νｄが６１．３の硝材（ＢＡＣＤ５）によって上記各レンズ３，４を形成した例である。
【０１１４】
光路図を、図１０４に示す。歪曲収差図を、図１０５に、非点収差図を、図１０６に、球面収差図を、図１０７に、それぞれ示す。また、横収差図（画角０．５度）を、図１０８に、横収差図（軸上）を、図１０９に、それぞれ示す。設計条件は、以下の〔表１６〕に示す通りである。
【０１１５】
【表１６】
【発明の効果】
上述のように、本発明は、開口数（ＮＡ）０．７以上の対物レンズを非球面を含む２群２枚構成のレンズとして実現し、光学ピックアップ装置においてこの対物レンズを用いることにより高い情報記録密度の光学記録媒体の実用化を図ることを可能とするものである。
【０１１７】
すなわち、本発明に係る対物レンズにおいては、アッベ数４０以上の硝材の使用により、高ＮＡ化を図っても、色収差を低減できる。これにより、光源として半導体レーザを使用する場合においては、半導体レーザの製造公差を緩和して製造上の歩留まりの改善を実現することができる。
【０１１８】
そして、本発明に係る対物レンズにおいては、曲率のきついレンズの屈折率を上げることにより、曲率を緩くし、レンズ製造を容易化することができる。
【０１１９】
また、本発明に係る対物レンズにおいては、ビーム径、ＮＡ及び作動距離の限定により、光学ピックアップ装置の小型化及び短焦点化、高ＮＡレンズの作成の容易化が図られる。また、この対物レンズは小型であるので、この対物レンズを移動操作する２軸アクチュエータの小型化を図ることができる。
【０１２０】
さらに、本発明に係る対物レンズにおいては、焦点距離についての条件が適切に設定されていることにより、２枚のレンズ間のパワー配分が最適となり、各レンズの製造、性能の維持が容易となり、製造上の歩留まりがよい。
【０１２１】
すなわち、本発明は、充分に高い開口数（ＮＡ）を有しながら、色収差が充分に補正され、かつ、軽量であり、さらに、製造が容易化された対物レンズを提供することができるものである。
【０１２２】
また、本発明に係る光学ピックアップ装置においては、上述の対物レンズを備え、また、光学記録媒体の透明基板の厚さを規定することにより、コマ収差を抑圧でき、光学記録媒体の製造をも容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る対物レンズであってアッベ数が５０以下の硝材を用いて構成したものの構成を示す縦断面図である。
【図２】上記図１に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図３】上記図１に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図４】上記図１に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図５】上記図１に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図６】上記図１に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図７】上記図１に示した対物レンズのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を示すグラフである。
【図８】上記図１に示した対物レンズのＰＳＦを示すグラフである。
【図９】本発明に係る対物レンズであってレンズの曲率のきついものの構成を示す縦断面図である。
【図１０】上記図９に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図１１】上記図９に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図１２】上記図９に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図１３】上記図９に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図１４】上記図９に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る対物レンズであってビーム径の上限を示すものの構成を示す縦断面図である。
【図１６】上記図１５に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図１７】上記図１５に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図１８】上記図１５に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図１９】上記図１５に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図２０】上記図１６に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図２１】シングルモードレーザダイオードにおけるモードホップを示すグラフである。
【図２２】ビーム径、作動距離及びＮＡの好適な範囲（ＮＡ＝０．７の場合）を示すグラフである。
【図２３】ビーム径、作動距離及びＮＡの好適な範囲（ＮＡ＝０．８の場合）を示すグラフである。
【図２４】ビーム径、作動距離及びＮＡの好適な範囲（ＮＡ＝０．９の場合）を示すグラフである。
【図２５】光ディスク上におけるダストの大きさの分布を示すグラフである。
【図２６】設計公差が特に大きい設計例における焦点距離の比Ｆ1／Ｆのヒストグラムである。
【図２７】ＤＶＤ（「デジタルビデオディスク」）におけるディスクスキュー０．４度のときのビームスポットの波面を示すグラフである。
【図２８】上記図２７と同じ波面収差を発生する光ディスクのディスク基板の厚さを示すグラフである。
【図２９】本発明に係る光学ピックアップ装置の要部の構成を示す側面図である。
【図３０】本発明に係る対物レンズの第１の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図３１】上記図３０に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図３２】上記図３０に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図３３】上記図３０に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図３４】上記図３０に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図３５】上記図３０に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図３６】上記図３０に示した対物レンズのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を示すグラフである。
【図３７】上記図３０に示した対物レンズのＰＳＦを示すグラフである。
【図３８】本発明に係る対物レンズの第２の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図３９】上記図３８に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図４０】上記図３８に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図４１】上記図３８に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図４２】上記図３８に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図４３】上記図３８に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図４４】本発明に係る対物レンズの第３の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図４５】上記図４４に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図４６】上記図４４に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図４７】上記図４４に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図４８】上記図４４に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図４９】上記図４４に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図５０】本発明に係る対物レンズの第４の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図５１】上記図５０に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図５２】上記図５０に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図５３】上記図５０に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図５４】上記図５０に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図５５】上記図５０に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図５６】本発明に係る対物レンズの第５の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図５７】上記図５６に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図５８】上記図５６に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図５９】上記図５６に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図６０】上記図５６に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図６１】上記図５６に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図６２】本発明に係る対物レンズの第６の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図６３】上記図６２に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図６４】上記図６２に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図６５】上記図６２に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図６６】上記図６２に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図６７】上記図６２に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図６８】本発明に係る対物レンズの第７の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図６９】上記図６８に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図７０】上記図６８に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図７１】上記図６８に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図７２】上記図６８に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図７３】上記図６８に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図７４】本発明に係る対物レンズの第８の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図７５】上記図７４に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図７６】上記図７４に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図７７】上記図７４に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図７８】上記図７４に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図７９】上記図７４に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図８０】本発明に係る対物レンズの第９の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図８１】上記図８０に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図８２】上記図８０に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図８３】上記図８０に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図８４】上記図８０に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図８５】上記図８０に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図８６】本発明に係る対物レンズの第１０の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図８７】上記図８６に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図８８】上記図８６に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図８９】上記図８６に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図９０】上記図８６に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図９１】上記図８６に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図９２】本発明に係る対物レンズの第１１の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図９３】上記図９２に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図９４】上記図９２に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図９５】上記図９２に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図９６】上記図９２に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図９７】上記図９２に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図９８】本発明に係る対物レンズの第１２の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図９９】上記図９８に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図１００】上記図９８に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図１０１】上記図９８に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図１０２】上記図９８に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図１０３】上記図９８に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【図１０４】本発明に係る対物レンズの第１３の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図１０５】上記図１０４に示した対物レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【図１０６】上記図１０４に示した対物レンズの非点収差を示すグラフである。
【図１０７】上記図１０４に示した対物レンズの球面収差を示すグラフである。
【図１０８】上記図１０４に示した対物レンズの横収差（画角０．５度）を示すグラフである。
【図１０９】上記図１０４に示した対物レンズの横収差（軸上）を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 物点、２ 絞り、３ 第１のレンズ、４ 第２のレンズ、５ 透明基板、６ 像点、１２ 光ディスク
Claims (7)
- ｄ線におけるアッベ数が４０以上の硝材により形成された２枚のレンズによる２群２枚の構成を有し、少なくとも１つの面が非球面となされ、開口数が０．７以上となされ、
上記２枚のレンズのうち、レンズの周縁部における面に対する接平面と光軸に垂直な平面とのなす角度が他方のレンズにおける該角度よりも大きい一方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ １ 、該他方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ ２ としたとき、
ｎ １ ＞ｎ ２
が満たされていることを特徴とする対物レンズ。 - 上記２枚のレンズを形成する硝材のｄ線におけるアッベ数が６０以上となされ、開口数が０．８以上とされていることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
- 光束が入射される側のレンズの焦点距離Ｆ１と２枚のレンズ全系の焦点距離Ｆとの比Ｆ１／Ｆは、１．７＜（Ｆ1／Ｆ）＜２．５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。
- 光源と、
上記光源より発せられた光束を光学記録媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズとを備え、
上記対物レンズは、
ｄ線におけるアッベ数が４０以上の硝材により形成された２枚のレンズによる２群２枚の構成を有し、少なくとも１つの面が非球面となされ、開口数が０．７以上となされ、
上記２枚のレンズのうち、レンズの周縁部における面に対する接平面と光軸に垂直な平面とのなす角度が他方のレンズにおける該角度よりも大きい一方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ １ 、該他方のレンズを形成している硝材の屈折率をｎ ２ としたとき、
ｎ １ ＞ｎ ２
が満たされていることを特徴とする光学ピックアップ装置。 - 上記対物レンズを構成する２枚のレンズを形成する硝材のｄ線におけるアッベ数が６０以上となされ、該対物レンズの開口数が０．８以上とされていることを特徴とする請求項４記載の光学ピックアップ装置。
- 入射される光束の径をＢＷとし、上記対物レンズの作動距離をＷＤとしたとき、
１．０ｍｍ≦ＢＷ＜４．５ｍｍ
及び
０．０５ｍｍ≦ＷＤ
が成立し、さらに、上記対物レンズの開口数ＮＡが、
０．７≦ＮＡ＜０．８のとき、
ＷＤ≦（０．２５６７６ＢＷ＋０．０３９１８９）ｍｍ
が満足され、
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、
ＷＤ≦（０．１４０５４ＢＷ−０．０６４８６５）ｍｍ
が満足され、
０．９≦ＮＡのとき、
ＷＤ≦（０．０９６４２９ＢＷ−０．２４４６４０）ｍｍが満足されることを特徴とする請求項４記載の光学ピックアップ装置。 - 光学記録媒体において信号記録面上に位置し該信号記録面を支持している透明基板の厚さＴに対応した収差補正がなされ、
０．７≦ＮＡ＜０．８のとき、Ｔ≦０．３２ｍｍが満たされ、
０．８≦ＮＡ＜０．９のとき、Ｔ≦０．２０ｍｍが満たされ、
０．９≦ＮＡのとき、Ｔ≦０．１１ｍｍが満たされていることを特徴とする請求項４記載の光学ピックアップ装置。
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