JPWO2010044355A1 - 対物レンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、温度変化時や多層ディスク使用時に、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置、及び、それに用いる対物レンズを提供する。温度変化が生じた場合、対物レンズＯＢＪにおける屈折率変化に起因して球面収差が増大するので、１軸アクチュエータＡＣ１により、コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させることによって、有限光束を対物レンズＯＢＪに入射させ、それにより球面収差を抑制している。又、ＢＤが多層光ディスクの場合、複数の情報記録面の１層から他層へ層間ジャンプを行う際にも球面収差が増大するので、それに応じて、コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させている。これに対し、対物レンズＯＢＪのチルト感度を増大させているので、有限光束を対物レンズＯＢＪに入射させた場合でも、３次コマ収差の発生を有効に抑制している。

Description

本発明は、短波長の光源を用いて情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置及びそれに用いる対物レンズに関するものである。

近年における光ディスクの大容量化、高密度化の進展により、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ；以下ＢＤとする）などの高密度光ディスクの開発・実用化が進められている。記録容量が向上した高密度光ディスクに対して最適な記録又は再生を行うためには、光ディスク装置（以下、光情報記録再生装置と称することもある）に用いる光ピックアップ装置の光学系を通して集光される光スポットの径を小さくする必要がある。スポット系はλ／ＮＡ（ここで、λは光源の波長、ＮＡは対物レンズの開口数）に比例するため、光源の短波長化及び高開口数化によりスポット径を小さくすることができる。短波長化については、波長約４００ｎｍの青紫色半導体レーザの研究が進み、既に実用化されており、従って開口数ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で、ＢＤに情報の記録及び／又は再生（以下、情報の記録／再生という）を行う光ピックアップ装置が既に市販されている。

ところで、光ピックアップ装置用の対物レンズをプラスチック素材から形成すると、低コストで大量生産が可能になるというメリットがある。しかるに、プラスチック製の対物レンズは、ガラス製の対物レンズに比べ、温度変化に起因した屈折率変化が大きいため、温度変化に応じて球面収差が発生しやすいという問題がある。

従って、ＢＤ等の光ディスクに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置においては、一般的に像側開口数ＮＡが０．８以上であり、温度変化等に起因して発生する球面収差が比較的大きくなるため、何らかの補正手段が必要とされている。そこで、特許文献１においては、光源と対物レンズとの間に配置したビームエキスパンダを光軸方向に移動させ、発生する球面収差に応じて光学系倍率を変えることで、その補正を行っている。

特開２００２−８２２８０号公報

ところで、プラスチック製の対物レンズを含む光学素子においては、製造誤差によりある程度の収差が残留してしまうことは避けられず、その一つの収差としてコマ収差が残留することは避けられないという実情がある。従って、対物レンズを光ピックアップ装置に取り付ける際には、対物レンズの光軸を光ピックアップ装置の基準軸に対して傾けることでコマ収差を排除している。これをスキュー調整という。

しかるに、本発明者による鋭意検討の結果、スキュー調整を行って対物レンズの光軸を入射光束の光軸に対して適切に傾けて取り付けた場合であっても、実際に光ピックアップ装置を使用する際に、使用時のコマ収差（特に３次コマ収差）が変動し許容値を超える場合があることが判明した。より具体的には、特許文献１に示すように、ＮＡ０．８以上の高開口数の場合、温度変化が過大になりプラスチックレンズにおいて発生する球面収差を補正するために対物レンズの倍率を変化させるという条件下では、コマ収差が変動し許容値を超えてしまい、適切な情報の記録／再生を行えない恐れがあることがわかった。特に、複数の情報記録面を厚さ方向に重ねてなる、いわゆる多層光ディスクではより深刻な問題が生じうる。何故なら、多層光ディスクの各層に対して記録再生を適切に行うために、対物レンズの倍率を変化させるため、そのような条件下では、更にコマ収差の変動が大きくなり、許容値を更に大きく超えてしまうからである。加えて、光源となる半導体レーザの波長変動によっても球面収差は発生しうるため、その補正のために対物レンズの倍率を変化させた場合、同様の問題が発生する。尚、多層ディスクにおける問題や波長変動における問題は、プラスチック対物レンズ特有の問題ではなく、ガラス対物レンズにおいても当てはまる問題である。これに対し、従来のＣＤやＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置においては、像側開口数ＮＡが０．６以下であるため、例え、対物レンズがプラスチックレンズであっても、上述したような温度変化、多層光ディスク、波長変動によって発生する球面収差が大きなものではなく、特許文献１に示すような光学系の倍率を変化させて補正する必要がないために、組み立て時にスキュー調整を行えば、その後に発生するコマ収差は殆どなく、問題とはならなかった。

更に、基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系（例えば、基準状態よりも高温及び／又は保護基板厚さが厚くなる場合）において、レンズをチルトさせてコマ収差を補正するというチルトサーボを行ったとしてもコマ収差が補正されないという問題があることも本発明者は見出した。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、温度変化時や多層ディスク使用時及び／又は波長変動時に、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置、及び、それに用いる対物レンズを提供することを目的とする。更に、本発明は、基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系（例えば、基準状態よりも高温及び／又は保護基板厚さが厚くなる場合）において、レンズをチルトさせてコマ収差を補正するというチルトサーボを行う事を可能とする光ピックアップ装置及びそれに用いる対物レンズ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、５００ｎｍ以下の波長λ１の光束を出射する光源と、前記光源からの光束を厚さｔ１の保護基板を介して光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、前記情報記録面で反射され前記対物レンズを通過した光束を受光する受光素子と、を有し、前記光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
前記光ディスクに記録および／または再生を行うのに必要な所定の像側開口数が０．７以上であり、以下の式を満たすことを特徴とする。

１．０＜｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜ （１）
但し、
ＬＴＲ３：前記対物レンズを単位角度だけ傾けて、前記光ディスクを傾けず、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
ＤＴＲ３：前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けて、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
一般的なレンズ設計においては、軸外コマ収差特性を改善すべく、正弦条件を満たすようにしている。従って、レンズチルト感度（例えばＬＴＲ３）と光ディスクチルト感度（例えばＤＴＲ３）とを等しくするレンズ設計が常識とされている。これに対し本発明者は、鋭意研究の結果、従来の設計常識とは異なる観点より、あえて正弦条件を満たさないレンズ設計を行うことで、上述の問題を解消できることを見出した。

本発明の原理を、図面を用いて更に具体的に説明する。図１（ａ）は、比較例にかかる対物レンズの収差特性を示し、図１（ｂ）は、本発明の一例にかかる対物レンズの収差特性を示し、図１（ｃ）は、本発明の別例にかかる対物レンズの収差特性を示し、縦軸を３次コマ収差、横軸を対物レンズの傾き角（光ピックアップ装置の基準軸に対する対物レンズの光軸の傾き）とする。尚、いずれの対物レンズもプラスチック製である。又、ＤＴＲ３は光ディスクの仕様により決定される既値である。

例えば、厚さ方向に２つの情報記録面を有する２層タイプの光ディスクに対して、情報の記録／再生を行う場合、保護基板の厚さｔ１は１層目が０．０７５ｍｍで、２層目が０．１ｍｍであるのに対し、対物レンズの設計は、その中間値である０．０８７５ｍｍを基準として行われる場合がある。従って、このように設計された対物レンズを用いると、２層タイプの光ディスクのいずれの情報記録面に集光させる場合においても、本来的に保護基板厚さに基づく球面収差が発生することとなる。又、上述したように、温度変化による屈折率変化に起因して球面収差が発生する。この２つの球面収差を倍率変化で補正する場合において、特にコマ収差が問題となる。

図１（ａ）〜（ｃ）において、実線は３５℃の温度条件下で平行光束を対物レンズに入射させ、保護基板の厚さが設計基準の０．０８７５ｍｍの仮想光ディスクの情報記録面に集光させる際における３次コマ収差を示し、二点鎖線は７５℃の温度条件下で、保護基板の厚さが０．１ｍｍの２層目の情報記録面に集光させる際に、球面収差を最適に補正する有限光束を入射させた場合における３次コマ収差を示し、点線は−１０℃の温度条件下で、保護基板の厚さが０．０７５ｍｍの１層目の情報記録面に集光させる際に、球面収差を最適に補正する有限光束を入射させた場合における３次コマ収差を示す。

ここで、対物レンズの残留コマ収差が、例えば０．０２λｒｍｓ程度発生した対物レンズがあるとする。図１（ａ）の比較例の場合、正弦条件を満たしているので、ＬＴＲ３＝ＤＴＲ３であり、スキュー調整によってその対物レンズの光軸を入射光に対して０．２３度傾けてやれば、３５℃の温度条件下で平行光束を入射させ、保護基板の厚さが設計基準の０．０８７５ｍｍの仮想光ディスクの情報記録面に集光させる際における３次コマ収差はゼロとなる。ところが、このように対物レンズを取り付けた場合、−１０℃の温度条件下で球面収差が発生し温度低下に応じた球面収差を補正すべく有限光束を入射させなくてはならないことから、これにより３次コマ収差が発生してしまう。即ち、スキュー調整した対物レンズに対して有限光束を照射することによって生じる課題であるといえる。加えて、２層タイプの光ディスクにおける実際の保護基板厚さは、設計基準の０．８７５ｍｍに対して±０．０１２５ｍｍ異なっており、より厳しい側の保護基板厚さ０．０７５ｍｍである１層目の情報記録面に対して集光する場合には、更に有限光束の発散角又は収束角を深くしなくてはならず、それによる３次コマ収差がプラスされる。その結果として、トータルで０．０２λｒｍｓの３次コマ収差（図１（ａ）のδＡ）が発生することとなり、組み立て時にスキュー調整を行ったとしても、光ピックアップ装置において適切な情報の記録／再生を行えない恐れがある。同様の問題は、３層以上の情報記録面を有する光ディスクについても生じうる。

そこで、本発明者は鋭意研究の結果、上記式（１）を満足することにより、即ち、ＬＴＲ３＞ＤＴＲ３とすることで、かかる比較例の問題を解決できることを見出した。図１（ｂ）、（ｃ）は、上記式（１）を満足する対物レンズの例であり、対物レンズのチルト感度をより増大させている。図１（ｂ）に示す例では、対物レンズの光軸を入射光に対して０．１２度傾けてやれば、３５℃の温度条件下で平行光束を入射させ、保護基板の厚さが設計基準の０．０８７５ｍｍの仮想光ディスクの情報記録面に集光させる際における３次コマ収差はゼロとなる。かかる場合、−１０℃の温度条件下で、２層タイプの光ディスクにおける保護基板厚さ０．０７５ｍｍである１層目の情報記録面に対して集光する際における３次コマ収差は０．０１λｒｍｓ（図１（ｂ）のδＢ）と、比較例の半分となり、組み立て時にスキュー調整を行い、温度変化や２層ディスクに対応するために対物レンズの倍率を変更したとしても、光ピックアップ装置において適切な情報の記録／再生を行うことができる。

又、同様に、図１（ｃ）に示す例では、対物レンズの光軸を入射光に対して０．１５度傾けてやれば、３５℃の温度条件下で平行光束を入射させ、保護基板の厚さが設計基準の０．０８７５ｍｍの仮想光ディスクの情報記録面に集光させる際における３次コマ収差はゼロとなる。かかる場合、−１０℃の温度条件下で、２層タイプの光ディスクにおける保護基板厚さ０．０７５ｍｍである１層目の情報記録面に対して集光する際における３次コマ収差は、０．０１２λｒｍｓ（図１（ｂ）のδＣ）と、比較例の約半分となり、組み立て時にスキュー調整を行い、温度変化や２層ディスクに対応するために対物レンズの倍率を変更したとしても、光ピックアップ装置において適切な情報の記録／再生を行うことができる。

更に、基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系（例えば、基準状態よりも高温及び／又は保護基板厚さが厚くなる場合）において、レンズをチルトさせてコマ収差を補正するというチルトサーボを行ったとしても補正されないという問題がある。その大きな原因は、例えば図１（ａ）における高温及び保護基板厚が厚い状態である７５℃、保護基板厚０．１ｍｍの状態において、レンズチルト角度に対する３次コマ収差の変化量が小さいため、レンズをチルトさせてもコマ収差を補正できないことにある事を本発明者は見出した。本発明によれば、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、高温及び保護基板厚が厚い条件である７５℃、保護基板厚０．１ｍｍの状態において、レンズチルト角度に対する３次コマ収差の変化量をより大きくすることができ、それによって、レンズをチルトさせてコマ収差を補正するチルトサーボが可能となることがわかる。なお、対物レンズがガラスレンズである場合、温度変化の影響は小さくなるが、保護基板厚みの影響は受けるため、本発明はガラスの対物レンズにおいても効果を奏するものである。

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、以下の式を満たすことを特徴とする。

１．１≦｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜≦２．０ （１’）
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に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。尚、ＤＴＲ３（＋）は光ディスクの仕様により決定される既知である。

０．４≦｜ＬＴＲ３（＋）｜／｜ＤＴＲ３（＋）｜≦１．２ （１Ａ）
ＬＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを単位角度だけ傾け、前記光ディスクを傾けないときに発生する３次コマ収差（例えば環境温度が７５℃で、ｔ１＝０．１ｍｍの光ディスクを用い、更に倍率補正にて前記対物レンズの屈折率変化に起因して発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを単位角度だけ傾けたときに発生する３次コマ収差）
ＤＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けたときに発生する３次コマ収差（例えば環境温度が７５℃で、ｔ１＝０．１ｍｍの光ディスクを用い、更に倍率補正にて前記対物レンズの屈折率変化に起因して発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記光ディスクを単位角度だけ傾けたときに発生する３次コマ収差）
条件式（１Ａ）を満たすことにより、基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系（例えば、基準状態よりも高温及び／又は保護基板厚さが厚くなる場合）において、レンズチルト角度に対する３次コマ収差の変化量をより大きくすることができ、それによって、レンズをチルトさせてコマ収差を補正するチルトサーボをより行いやすい光ピックアップ装置を提供することが可能となる。

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１〜３のいずれかに記載の発明において、前記光源からの光束において、前記対物レンズの有効径内の任意の位置に入射する光線が光軸となす入射角をα’とし、前記光線が前記対物レンズから出射する際に光軸となす出射角をαとしたときに、ＯＳＣ＝（ｓｉｎα／ｓｉｎα’−ｍ１）で表される正弦条件違反量ＯＳＣは、前記対物レンズの有効径内のいかなる位置においても、以下の式を満たすことを特徴とする。

−０．０２≦ＯＳＣ≦０．０１ （２）
但し、
ｍ１：前記光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う際の前記対物レンズの倍率
条件式（２）を満たすことにより、条件式（１）によって得られる発明の効果を維持しながら、高次のコマ収差が出る事を防止でき、像高によるコマ収差の発生を低減できるという効果が得られる。

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１〜４のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズは、屈折面からなる光学面を有していることを特徴とする。屈折面からなる光学面を有しているプラスチック製の対物レンズ、即ち、温度変化時に発生する球面収差を補正する回折構造を持たないプラスチック製の対物レンズは、温度変化に起因して発生する球面収差が大きくなり、その補正のために倍率変化を比較的大きく行わなくてはならないため、本発明による効果が大きい。

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、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズは、回折構造を備えた光学面を有していることを特徴とする。

請求項７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズはプラスチック製であることを特徴とする。

請求項８に記載の光ピックアップ装置は、光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
５００ｎｍ以下の波長λ１の光束を出射する光源と、
前記光源からの光束を厚さｔ１の保護基板を介して光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、
前記情報記録面で反射され前記対物レンズを通過した光束を受光する受光素子と、を有し、
前記光ディスクに記録および／または再生を行うのに必要な所定の像側開口数が０．７以上であり、
以下の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１の発明と同様である。

１．０＜｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜ （１）
但し、
ＬＴＲ３：前記対物レンズを単位角度だけ傾けて、前記光ディスクを傾けず、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
ＤＴＲ３：前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けて、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項７に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。

１．１≦｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜≦２．０ （１’）
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項８又は９に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。

０．４≦｜ＬＴＲ３（＋）｜／｜ＤＴＲ３（＋）｜≦１．２ （１Ａ）
ＬＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを単位角度だけ傾け、前記光ディスクを傾けないときに発生する３次コマ収差
ＤＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けたときに発生する３次コマ収差
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項８〜１０のいずれかに記載の発明において、前記光源からの光束において、前記対物レンズの有効径内の任意の位置に入射する光線が光軸となす入射角をαとし、前記光線が前記対物レンズから出射する際に光軸となす出射角をαとしたときに、ＯＳＣ＝（ｓｉｎα／ｓｉｎα’−ｍ１）で表される正弦条件違反量ＯＳＣは、前記対物レンズの有効径内のいかなる位置においても、以下の式を満たすことを特徴とする。

−０．０２≦ＯＳＣ≦０．０１ （２）
但し、
ｍ１：前記光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う際の前記対物レンズの倍率
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項８〜１１のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズは、屈折面からなる光学面を有してい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は、請求項８〜１１にいずれかに記載の発明において、前記対物レンズは、回折構造を備えた光学面を有していることを特徴とする。

請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項８〜１３のいずれかに記載の発明において、
前記光源と前記対物レンズとの間に配置され光軸方向に変位可能なカップリングレンズとを有し、
前記カップリングレンズを光軸方向に変位することにより、前記カップリングレンズと前記対物レンズを有する光学系において発生した球面収差を補正することを特徴とする。

請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１４に記載の発明において、前記カップリングレンズを光軸方向に変位することにより、温度変化によって前記光学系において発生した球面収差を補正することを特徴とする。

請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１４又は１５に記載の発明において、
前記光ディスクは複数の情報記録面を有し、
ある情報記録面とは異なる他の情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に発生する球面収差を、前記カップリングレンズを光軸方向に変位することにより補正することを特徴とする。

請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項８〜１６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は前記光ピックアップ装置の光軸に対して傾いて取り付けられていることを特徴とする。

請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項８〜１７のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズはプラスチック製であることを特徴とする。
（光ピックアップ装置）
本発明に係る光ピックアップ装置は、光源と、光源からの光束を光ディスクの保護基板を介して情報記録面上に集光する対物レンズと、情報記録面で反射され対物レンズを透過した光束を受光する受光素子とを有し、光ディスクの情報の記録／再生を行うものであり、好ましくは光源と対物レンズとの間に、光軸方向に変位可能なカップリングレンズを有する。尚、以下、第１光源というときは請求項の光源を意味し、第１光ディスクというときは請求項の光ディスクを意味する。

一種類の光ディスクに対してのみ記録／再生を行う光ピックアップ装置の場合は、光源は一つのみでもよい（このような光ピックアップ装置においても、光ディスクを第１光ディスク、光源を第１光源と称することもある）。一方、複数の種類の光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置の場合は、光源を複数有していてもよい。例えば、第１光ディスク、第２光ディスク及び第３光ディスクの３種類の光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置の場合は、第１光源、第２光源及び第３光源の少なくとも３つの光源を有することが好ましい。また、第１光ディスク、第２光ディスク及び第３光ディスクの３種類の光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置の場合は、第１光源からの第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２光源からの第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光源からの第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光することが好ましい。さらに、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有することが好ましい。
（光ディスク）
第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。また、光ピックアップ装置が、複数種類の光ディスクの記録／再生を行うものである場合、第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、厚さ方向に複数の情報記録面を有する光ディスクでもよい。特に第１光ディスクが、厚さ方向に複数の情報記録面を有する光ディスクである場合、本発明の効果がより顕著となる。

第１光ディスクの例としては、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ））が挙げられる。更に、第２光ディスクの例としては、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＤＶＤ系列光ディスク）が挙げられる。ＤＶＤ系列光ディスクの例としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等がある。また、第３光ディスクの例としては、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＣＤ系列光ディスク）が挙げられる。ＣＤ系列光ディスクの例としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等がある。なお、記録密度については、第１光ディスクの記録密度が最も高く、次いで第２光ディスク、第３光ディスクの順に低くなることが好ましい。
（保護基板の厚さ）
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（３）、（４）、（５）を満たすことが好ましいが、これに限られない。

０．０５ｍｍ≦ｔ１≦０．１３ｍｍ （３）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （４）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ （５）
（光源）
光源としては、半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが好ましい。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（６）、（７）を満たすことが好ましい。
（レーザ波長）
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１ （６）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１ （７）
また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は５００ｎｍ以下、好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
（ユニット化）
また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。
（受光素子）
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。
（集光光学系）
本発明に係る光ピックアップ装置は、対物レンズを有する。また、対物レンズの他にビームスプリッタを有していてもよい。ビームスプリッタとは光束を二つ以上に分割する光学素子のことをいう。また、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。更に光ピックアップ装置は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、光ピックアップ装置は、光源から出射された光束の光路内に１／４波長板や絞りを有していてもよい。１／４波長板はコリメータを透過した光を直線偏光から円偏光に変える光学素子であり、絞りは光束を所定の開口数に制限する光学素子である。
（対物レンズ）
本明細書において、対物レンズとは、光源からの光束を光ディスクの保護基板を介して情報記録面上に集光する正の屈折力を有する光学素子である。また、対物レンズは、光ディスクに対向する位置に配置されていることが好ましい。更に、対物レンズはアクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能であることが好ましい。対物レンズは、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉の対物レンズのみでもよいが、好ましくは単玉の対物レンズである。

対物レンズがプラスチックレンズであり、屈折面のみを有する屈折レンズや、異なる光ディスクの互換用の回折構造を有する回折レンズであるが、温度変化によって発生する球面収差を補正する回折構造を有さない場合は、温度変化に応じて発生する球面収差を補正するために対物レンズの倍率を変化させなければならない可能性が増えるため、本発明の効果がより顕著となる。

また、対物レンズは、その外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部を有することが好ましい。このフランジ部により、対物レンズを光ピックアップ装置に精度よく取り付けることができる。
（対物レンズのＮＡ）
第１光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置に必要な対物レンズの開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置に必要な対物レンズの開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置に必要な対物レンズの開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．７以上であり、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。特にＮＡ１は０．８５であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。

光ディスクの情報記録面上に形成されたスポットの球面収差は、対物レンズの開口数ＮＡと光源の波長λにより決まり、ＮＡ^４／λに比例して増大する。そのため、光ディスクの高密度化のために対物レンズの開口数を大きくしたり、光源の波長を短くした場合には、温度変化に起因して発生する球面収差がより大きくなり、安定した記録／再生特性が得るべく球面収差を補正するために、対物レンズの倍率を変更しなければならない可能性が増える。よって、ＮＡが０．７以上（好ましくは０．８以上）の場合には、本発明の効果がより顕著となる。
（対物レンズの材料）
本発明に係る光ピックアップ装置の対物レンズは、プラスチックの素材から形成されていると、温度変化に起因して発生する球面収差がより大きくなり、安定した記録／再生特性が得るべく球面収差を補正するために、対物レンズの倍率を変更しなければならない可能性が増える。よって、対物レンズがプラスチックレンズである場合には、本発明の効果がより顕著となる。但し、対物レンズがガラスレンズであっても、多層光ディスクに対応する場合や、波長変動に対応する場合は、対物レンズの倍率を変更しなければならない可能性があるため、本発明の効果を享受できる。
（レンズの製造方法）
対物レンズの製造方法は、特に限定されないが、例えば、射出成形法、圧縮成形法、マイクロモールド法、フローティングモールド法、ローリンクス法等の公知の方法が可能である。生産性の容易さから射出成形法が好ましい。
（対物レンズの性能）
対物レンズは、以下の式（１）を満たす。

１．０＜｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜ （１）
ＬＴＲ３は、対物レンズを単位角度だけ傾けて、光ディスクを傾けず、対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差を表す。また、ＤＴＲ３は、対物レンズを傾けず、光ディスクを単位角度だけ傾けて、対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差を表す。尚、傾け角度に対する３次コマ収差の発生量は比例関係にあるため、単位角度をある値に設定する必要はないが、測定等の際の便宜上、例えば、単位角度を０．５°としてもよい。

以下の式（１’）を満たすことがより好ましい。

１．１≦｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜≦２．０ （１’）
以下の式（１Ａ）を満たすことが好ましい。

０．４≦｜ＬＴＲ３（＋）｜／｜ＤＴＲ３（＋）｜≦１．２ （１Ａ）
ＬＴＲ３（＋）は、基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、対物レンズを単位角度だけ傾け、光ディスクを傾けないときに発生する３次コマ収差を表す。ＤＴＲ３（＋）は、基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、対物レンズを傾けず、光ディスクを単位角度だけ傾けたときに発生する３次コマ収差を表す。尚、「基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系」とは、基準状態の光学系に比して高温及び光ディスクの保護基板の厚さが厚い場合の光学系であることが好ましい。例えば、基準状態の光学系を、室温、２層の光ディスクの２つの情報記録面の間の値を仮想の保護基板厚における光学系とし、＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系を、基準状態よりも４０℃高い温度、２層の光ディスクの２つの情報記録面のうち、深いところにある情報記録面までの保護基板厚における光学系とするようにしてもよい。

更に、対物レンズの有効径内のいかなる位置においても、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。

−０．０２≦ＯＳＣ≦０．０１ （２）
但し、光源からの光束において、対物レンズの有効径内の任意の位置に入射する光線が光軸となす入射角をαとし、その光線が対物レンズから出射する際に光軸となす出射角をαとしたときに、正弦条件違反量ＯＳＣ＝（ｓｉｎα／ｓｉｎα’−ｍ１）と表される。また、ｍ１は、光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う際の対物レンズの倍率を表す。

また、対物レンズは以下の条件式を満たすことが好ましい。

０．００７＜｜Ｎ−Ｐ｜／（Ｍ×２×ΔＴ）＜０．０２８
温度Ｔ（℃）において対物レンズが１°傾いた場合に発生する３次コマ収差をＭ、温度Ｔ＋ΔＴ（℃）において対物レンズが１°傾いた場合に発生する３次コマ収差をＮ、温度Ｔ−ΔＴ（℃）において対物レンズが１°傾いた場合に発生する３次コマ収差をＰとする。但し、Ｍ、Ｎ、Ｐ、はそれぞれ、光ディスク上の３次球面収差がゼロとなるように、球面収差補正素子により対物レンズの倍率を変化させた状態における値とする。

対物レンズの焦点距離は、以下の式を満たすことが好ましい。

１．０≦ｆ（ｍｍ）≦２．４
対物レンズの焦点距離が長い場合は、球面収差補正のためにスキュー調整後の対物レンズの倍率を変更した際に、コマ収差の発生が大きくなる。従って、上記の条件式の下限を満たすことにより、本発明の課題がより大きなものとなり、本発明の効果がより顕著になるといえる。より好ましくは以下の条件を満たすことである。

１．２≦ｆ（ｍｍ）≦２．２
（対物レンズの取付）
また、対物レンズを光ピックアップ装置に取り付ける際は、製造時に発生した対物レンズの残留コマ収差を補正するために、スキュー調整をし、対物レンズが傾いて取り付けられていることが好ましい。より詳細に述べるならば、対物レンズの光軸（対物レンズ光学面頂点での接平面に対して垂直な線）が光ピックアップ装置の光軸（光源からの光線の光軸）に対して傾いた状態で取り付けられていることが好ましい。この様な状態で対物レンズが取り付けられている場合、対物レンズの倍率変化によってコマ収差が発生するため、本発明の課題がより大きなものとなり、本発明の効果が顕著なものとなる。別の言い方をすると、対物レンズの光軸が、後述する球面収差補正手段のレンズの光軸を含む光源から光ディスク上に延伸する光ピックアップ装置の基準軸に対して傾いている、と表現することもできる。
（球面収差補正手段）
本発明に係る光ピックアップ装置は、光源から出射された光束の光路中に、対物レンズにより情報記録面上に集光される光束における、温度変化によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段を有することが好ましい。

球面収差補正手段は、温度変化によって発生する球面収差だけでなく、異なる種類の光ディスクにおいて、情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する球面収差や、厚さ方向に複数の情報記録面を有する光ディスクにおいて、それぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する球面収差や、波長変動によって発生する球面収差を補正することが好ましい。特に好ましくは、温度変化によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段が、厚さ方向に複数の情報記録面を有する光ディスクにおいて、それぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する球面収差を補正することを兼ねていることである。ＢＤにおいては、２つの情報記録面を有するものが普及しており、光ピックアップ装置は、ＢＤのそれぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する球面収差を補正するための球面収差補正手段を有していることが多い。この様なＢＤ用の光ピックアップ装置が有している、それぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する球面収差を補正する球面収差補正手段に、温度変化によって発生する球面収差を補正する手段を兼ねさせることにより、従来の光ピックアップ装置の構成を殆ど変更することなく、プラスチック製の対物レンズを用いることが可能となるため、非常に好ましい態様である。なお、温度変化はサーミスタ等の温度検出手段を用いて検出することができる。

更には、球面収差補正手段によって、湿度変化、光ディスクの保護基板の厚さの誤差等の少なくとも一つに起因して発生する球面収差等も補正することが好ましい。

上述のように、光源から出射された光束の光路中に、上述の球面収差を補正する球面収差補正手段を有することで、安定した光ディスクに対する記録／再生特性を得ることが出来る。
（レンズを光軸方向に移動）
球面収差補正手段の例としては、光源と対物レンズとの間の光路中に配置したレンズまたはレンズ群を光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散角を変更することにより、球面収差を補正する構成が挙げられる。

光源と対物レンズとの間の光路中に配置したレンズまたはレンズ群を光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散角を変更する例としては、光源と対物レンズとの間の光路中に、光源から出射された発散光が入射される正の屈折力を有する正レンズを有し、かかる正レンズを光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散角を変更するものが挙げられる。

かかる正レンズとしては、光源から射出された発散光束を平行光束に変換して対物レンズに導くコリメートレンズや、光源から射出された発散光束の発散度を変換して対物レンズに導くカップリングレンズが好ましく用いられる。

また、光源と対物レンズとの間の光路中に配置したレンズまたはレンズ群を光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散角を変更する別の例としては、光源と対物レンズとの間の光路中に、光源から出射された発散光が入射される正の屈折力を有する正レンズと、この正レンズと対物レンズとの間に配置された、負の屈折力を有する負レンズとを有し、かかる負レンズを光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散角を変更するものが挙げられる。

正の屈折力を有する正レンズと負の屈折力を有する負レンズとしては、ビームエキスパンダが好ましく用いられる。

なお、レンズまたはレンズ群を光軸方向に移動する球面収差補正手段は、上述の例に限られるものではなく、球面収差補正手段が正レンズと負レンズを有しているが、正レンズを移動する態様や、２枚の正レンズからなるリレーレンズを有し、平行光をリレーレンズの一方の正レンズに入射させ、当該正レンズを移動する態様等も含まれる。尚、ここでは、ビームエキスパンダやリレーレンズ等もカップリングレンズに含まれるものとする。

尚、上述のレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータとしては、ステッピングモーターやボイスコイルアクチュエータや圧電素子を利用したアクチュエータ等を使用することが出来る。

球面収差補正手段として、光軸方向に移動可能なレンズを使用すれば、光軸方向への移動量に比例して球面収差を補正することが出来るので、球面収差の補正範囲が広いという利点がある。また、球面収差補正手段として、光軸方向に移動可能なレンズを使用する場合、対物レンズの倍率が変化するため、本発明の課題が大きなものとなり、結果として本発明の効果が顕著なものとなる。
（光情報記録再生装置）
本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。

ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。

上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。

前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、温度変化時や多層ディスク使用時や波長変動時に、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置、及び、それに用いる対物レンズを提供することができる。

本発明を説明するための図である。 本実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。 図３（ａ）は、実施例１の縦球面収差図であり、縦軸は光軸からの高さ、横軸は球面収差量（ｍｍ）である。図３（ｂ）は、実施例１の正弦条件違反量を示す図であり、縦軸は光軸からの高さ、横軸は正弦条件違反量（ｍｍ）である。 実施例１のレンズティルト感度を示すグラフである。 図５（ａ）は、実施例２の縦球面収差図であり、縦軸は光軸からの高さ、横軸は球面収差量（ｍｍ）である。図５（ｂ）は、実施例２の正弦条件違反量を示す図であり、縦軸は光軸からの高さ、横軸は正弦条件違反量（ｍｍ）である。 実施例２のレンズティルト感度を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図２は、ＢＤに対して適切に情報の記録／再生を行うことができる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴ、１／４波長板ＡＰ、コリメートレンズＣＬ、ビームスプリッタＢＳ、シリンドリカルレンズＳＥＮ、波長４０５ｎｍのレーザ光束を射出する半導体レーザＬＤ１（光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する受光素子ＰＤ１と、コリメートレンズを光軸方向へ移動させる１軸アクチュエータＡＣ１と、を有する。なお、対物レンズは、樹脂で構成されており、回折構造を設けていない屈折面からなる光学面を有している。

また、対物レンズＯＢＪは、その外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部ＦＬを有する。組み付け時には、残留コマ収差の排除のため、このフランジ部ＦＬにより、対物レンズＯＢＪを光ピックアップ装置に傾けて精度よく取り付けることができる。

対物レンズＯＢＪは、ＢＤの情報記録面ＲＬに記録および／または再生を行うのに必要な所定の像側開口数が０．７以上であり、以下の式（１），（１Ａ）を満たす。

１．０＜│ＬＴＲ３│／│ＤＴＲ３│ （１）
但し
ＬＴＲ３：前記対物レンズを単位角度だけ傾けて、前記光ディスクを傾けず、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
ＤＴＲ３：前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けて、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
０．４≦│ＬＴＲ３（＋）│／│ＤＴＲ３（＋）│≦１．２ （１Ａ）
ＬＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを単位角度だけ傾け、前記光ディスクを傾けないときに発生する３次コマ収差
ＤＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けたときに発生する３次コマ収差
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、１／４波長板ＡＰにより直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによって厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ１上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ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、１／４波長板ＡＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ビームスプリッタＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＳＥＮによって、受光素子ＰＤ１の受光面上に収束される。そして、受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣ２により対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

尚、温度変化が生じた場合、対物レンズＯＢＪにおける屈折率変化に起因して球面収差が増大するので、１軸アクチュエータＡＣ１により、コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させることによって、有限光束を対物レンズＯＢＪに入射させ、それにより球面収差を抑制している。又、ＢＤが多層光ディスクの場合、複数の情報記録面の１層から他層へ層間ジャンプを行う際にも球面収差が増大するので、それに応じて、コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させている。本実施の形態によれば、上記式（１）を満たすように対物レンズＯＢＪのチルト感度を増大させているので、残留コマ収差を補正するため対物レンズを傾けて取り付けたい状態で有限光束を対物レンズＯＢＪに入射させた場合でも、３次コマ収差の発生を有効に抑制している。

次に、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置に好適な対物レンズの実施例について説明する。

なお、これ以降において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^−３）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。

また、本実施例における対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に、表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。但し、Ｋを円錐係数、Ａ_２ｉを非球面係数とする。

（実施例１）
対物レンズの実施例１のレンズデータを表１に示す。図３（ａ）は、実施例１の縦球面収差図（λ＝４０５ｎｍ）であり、図３（ｂ）は、実施例１の正弦条件違反量（λ＝４０５ｎｍ）を示す図である。なお、瞳座標１．０がＮＡ０．８５に相当する。図４は、実施例１のレンズティルト感度を示すグラフである。図４の実線、点線、二点鎖線は図１で説明した通りである。本実施例においては、│ＬＴＲ３│／│ＤＴＲ３│＝１．８であり、│ＬＴＲ３（＋）│／│ＤＴＲ３（＋）│＝０．９である。正弦条件違反量ＯＳＣは、最小が−０．０１３であり、最大が０．００５である。但し、対物レンズの素材における温度による屈折率変化：ｄｎ／ｄＴ＝−９×１０^−５、半導体レーザの温度変化による波長変動：ｄλ／ｄＴ＝０．０５ｎｍ／℃として、温度変化や保護基板厚差に起因した球面収差劣化を最小にする倍率を表２に示す条件で計算した。図４に示すように、本実施例で、対物レンズの光軸を入射光に対して最大でも０．１２度傾けてやれば、３５℃の温度条件下で平行光束を入射させ、保護基板の厚さが設計基準の０．０８７５ｍｍの仮想光ディスクの情報記録面に集光させる際における３次コマ収差はゼロとなる。かかる場合、−１０℃の温度条件下で、保護基板厚さ０．０７５ｍｍである１層目の情報記録面に対して集光する際における３次コマ収差は０．０１λｒｍｓと許容範囲内である。

（実施例２）
対物レンズの実施例２のレンズデータを表３に示す。図５（ａ）は、実施例２の縦球面収差図（λ＝４０５ｎｍ）であり、図５（ｂ）は、実施例２の正弦条件違反量（λ＝４０５ｎｍ）を示す図である。なお、瞳座標１．０がＮＡ０．８５に相当する。図６は、実施例１のレンズティルト感度を示すグラフである。図６の実線、点線、二点鎖線は図１で説明した通りである。本実施例においては、│ＬＴＲ３│／│ＤＴＲ３│＝１．３であり、│ＬＴＲ３（＋）│／│ＤＴＲ３（＋）│＝０．５である。正弦条件違反量ＯＳＣは、最小が０であり、最大が０．００７である。但し、対物レンズの素材における温度による屈折率変化：ｄｎ／ｄＴ＝−９×１０^−５、半導体レーザの温度変化による波長変動：ｄλ／ｄＴ＝０．０５ｎｍ／℃として、温度変化や保護基板厚さに起因した球面収差劣化を最小にする倍率を表４に示す条件で計算した。図６に示すように、本実施例で、対物レンズの光軸を入射光に対して最大でも０．１６度傾けてやれば、３５℃の温度条件下で平行光束を入射させ、保護基板の厚さが設計基準の０．０８７５ｍｍの仮想光ディスクの情報記録面に集光させる際における３次コマ収差はゼロとなる。かかる場合、−１０℃の温度条件下で、保護基板厚さ０．０７５ｍｍである１層目の情報記録面に対して集光する際における３次コマ収差は、０．０１２λｒｍｓと許容範囲内である。

ＡＣ１ １軸アクチュエータ
ＡＣ２ ２軸アクチュエータ
ＡＰ １／４波長板
ＢＳ ビームスプリッタ
ＣＬ コリメートレンズ
ＤＰ ダイクロイックプリズム
ＦＬ フランジ部
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＤ１ 受光素子
ＰＬ１ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＳＥＮ シリンドリカルレンズ
ＳＴ 絞り

Claims (18)

1. ５００ｎｍ以下の波長λ１の光束を出射する光源と、前記光源からの光束を厚さｔ１の保護基板を介して光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、前記情報記録面で反射され前記対物レンズを通過した光束を受光する受光素子と、を有し、前記光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
   前記光ディスクに記録および／または再生を行うのに必要な所定の像側開口数が０．７以上であり、以下の式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
   １．０＜｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜ （１）
   但し、
   ＬＴＲ３：前記対物レンズを単位角度だけ傾けて、前記光ディスクを傾けず、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
   ＤＴＲ３：前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けて、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
2. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
   １．１≦｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜≦２．０ （１’）
3. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
   ０．４≦｜ＬＴＲ３（＋）｜／｜ＤＴＲ３（＋）｜≦１．２ （１Ａ）
   ＬＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを単位角度だけ傾け、前記光ディスクを傾けないときに発生する３次コマ収差
   ＤＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けたときに発生する３次コマ収差
4. 前記光源からの光束において、前記対物レンズの有効径内の任意の位置に入射する光線が光軸となす入射角をα’とし、前記光線が前記対物レンズから出射する際に光軸となす出射角をαとしたときに、ＯＳＣ＝（ｓｉｎα／ｓｉｎα’−ｍ１）で表される正弦条件違反量ＯＳＣは、前記対物レンズの有効径内のいかなる位置においても、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物レンズ。
   −０．０２≦ＯＳＣ≦０．０１ （２）
   但し、
   ｍ１：前記光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う際の前記対物レンズの倍率
5. 前記対物レンズは、屈折面からなる光学面を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の対物レンズ。
6. 前記対物レンズは、回折構造を備えた光学面を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の対物レンズ。
7. 前記対物レンズはプラスチック製であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物レンズ。
8. 光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
   ５００ｎｍ以下の波長λ１の光束を出射する光源と、
   前記光源からの光束を厚さｔ１の保護基板を介して光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、
   前記情報記録面で反射され前記対物レンズを通過した光束を受光する受光素子と、を有し、
   前記光ディスクに記録および／または再生を行うのに必要な所定の像側開口数が０．７以上であり、
   以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
   １．０＜｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜ （１）
   但し、
   ＬＴＲ３：前記対物レンズを単位角度だけ傾けて、前記光ディスクを傾けず、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
   ＤＴＲ３：前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けて、前記対物レンズに平行光束を入射させたときに発生する３次コマ収差
9. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
   １．１≦｜ＬＴＲ３｜／｜ＤＴＲ３｜≦２．０ （１’）
10. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項８又は９に記載の光ピックアップ装置。
    ０．４≦｜ＬＴＲ３（＋）｜／｜ＤＴＲ３（＋）｜≦１．２ （１Ａ）
    ＬＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを単位角度だけ傾け、前記光ディスクを傾けないときに発生する３次コマ収差
    ＤＴＲ３（＋）：基準状態の光学系に比して球面収差が＋０．２０λｒｍｓ以上発生する光学系において、前記対物レンズの倍率補正にて発生した球面収差を最小に補正した場合における、前記対物レンズを傾けず、前記光ディスクを単位角度だけ傾けたときに発生する３次コマ収差
11. 前記光源からの光束において、前記対物レンズの有効径内の任意の位置に入射する光線が光軸となす入射角をαとし、前記光線が前記対物レンズから出射する際に光軸となす出射角をαとしたときに、ＯＳＣ＝（ｓｉｎα／ｓｉｎα’−ｍ１）で表される正弦条件違反量ＯＳＣは、前記対物レンズの有効径内のいかなる位置においても、以下の式を満たすことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
    −０．０２≦ＯＳＣ≦０．０１ （２）
    但し、
    ｍ１：前記光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う際の前記対物レンズの倍率
12. 前記対物レンズは、屈折面からなる光学面を有していることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
13. 前記対物レンズは、回折構造を備えた光学面を有していることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
14. 前記光源と前記対物レンズとの間に配置され光軸方向に変位可能なカップリングレンズとを有し、
    前記カップリングレンズを光軸方向に変位することにより、前記カップリングレンズと前記対物レンズを有する光学系において発生した球面収差を補正することを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
15. 前記カップリングレンズを光軸方向に変位することにより、温度変化によって前記光学系において発生した球面収差を補正することを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ装置。
16. 前記光ディスクは複数の情報記録面を有し、
    ある情報記録面とは異なる他の情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に発生する球面収差を、前記カップリングレンズを光軸方向に変位することにより補正することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光ピックアップ装置。
17. 前記対物レンズの光軸は前記光ピックアップ装置の光軸に対して傾いて取り付けられていることを特徴とする請求項８〜１６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
18. 前記対物レンズはプラスチック製であることを特徴とする請求項８〜１７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。