WO2005106866A1

WO2005106866A1 - 対物レンズ及び光ピックアップ装置

Info

Publication number: WO2005106866A1
Application number: PCT/JP2005/007476
Authority: WO
Inventors: Kiyono Ikenaka
Original assignee: Konica Minolta Opto, Inc.
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2005-11-10
Also published as: US20050270958A1; JPWO2005106866A1; EP1744309A1; CN1788310A; CN1788310B; JP3953092B2; KR20060127732A; EP1744309A4

Abstract

　本発明は、高密度光ディスクを含む少なくとも２種類の光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、良好な波長特性、温度特性及びトラッキング特性を有する対物レンズ及びこの対物レンズを用いた光ピックアップ装置に関する。　本発明の対物レンズは、保護基板厚ｔ１の第１光ディスクと保護基板厚ｔ２（０．８×ｔ１≦ｔ２）の第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に用いられる。対物レンズには波長λ１とλ２の各光束が入射すると共に、対物レンズの少なくとも１つの光学面には回折構造が形成され、波長λ１及びλ２の光束に対する対物レンズの光学系倍率ｍ１及びｍ２は符号および数値が互いに異なり、回折構造が正の回折作用を有する。

Description

明細書

対物レンズ及び光ピックアップ装置

技術分野

[0001] 本発明は、対物レンズ及びピックアップ装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、光ピックアップ装置にお!、て、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第 2高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色 SHGレーザ等の波長 405nmのレーザ光源が実用化されつつある。

[0003] これら青紫色レーザ光源を使用すると、デジタルバーサタイルディスク（以下、 DVD と略記する）と同じ開口数 (NA)の対物レンズを使用する場合で、直径 12cmの光デイスクに対して、 15〜20GBの情報の記録が可能となり、対物レンズの NAを 0. 85にまで高めた場合には、直径 12cmの光ディスクに対して、 23〜27GBの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」 t ヽぅ。

[0004] ところで、高密度光ディスクとして、現在 2つの規格が提案されている。 1つは NAO.

85の対物レンズを使用し保護層厚みが 0. 1mmであるブルーレイディスク（以下、 B Dと略記する）であり、もう 1つは NAO. 65乃至 0. 67の対物レンズを使用し保護層厚みが 0. 6mmである HD DVD (以下、 HDと略記する）である。将来、巿場にこれら 2 つの規格の高密度光ディスクが流通する可能性があることを鑑みると、何れの高密度光ディスクに対しても既存の DVDや CDも記録 ·再生を行うことができる互換用光ピックアップ装置は重要であり、中でも対物レンズで互換を行うことが望ましい。ここでいう「対物レンズで互換を行う」というのは、波長のみが異なる光が対物レンズに対して同じ角度で入射した場合に、それぞれの波長に応じた光ディスクの記録面上に光を集光させることができることを旨す。

[0005] 一方、光ピックアップ装置では、組み込まれるレーザの個体差によって発振波長のノラつきが生じても（波長特性）、また動作時にいわゆるモードホップと呼ばれる瞬間的な波長変化 (色収差)や雰囲気温度上昇に伴う緩やかな波長変化 (温度特性)が生じても、安全に動作することが求められる。そのためには前記のような環境変化に対して対物レンズの波面収差が劣化しないことが必要となる。

[0006] 従来の DVDZCD互換レンズは回折レンズであり、回折作用を利用して 655nmと 785nmのような波長差を持った光源に対しても互換を達成し、色収差、波長特性、温度特性と、つた全て波長変化が伴う環境特性に対して収差劣化を抑えて、る。しかし、この技術を高密度光ディスクと従来の光ディスクとの互換に適用すると、次のような問題が生じる。それは DVDZCD互換レンズでは、互換を達成するように決定された回折の波長依存性がちょうど環境特性を満足するものであるのに対して、高密度光ディスクと従来の光ディスクとの互換レンズでは、回折の波長依存性という 1つのノメータだけで設計しても、互換と環境特性の両方を満たす解が存在しな!ヽことである。

[0007] 特許文献 1に記載の発明では、回折構造を設けた対物光学系を用いると共に、 H DZDVDのそれぞれにお、て光学系倍率を 0として互換を達成すると、う技術が知られている。

特許文献 1：特開 2002— 298422号公報。

[0008] 特許文献 1に記載の発明は、この方法ではトラッキング時のレンズシフトによるコマ収差は発生しないが、回折による波長特性が大きくなり、レーザのロット間で発振波長がばらついたり温度変化が生じた場合に波面収差が悪ィ匕するという問題がある。発明の開示

[0009] 本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、高密度光ディスクを含む少なくとも 2種類の光ディスクに対する情報の再生及び Z又は記録に用いられ、良好な波長特性、温度特性及びトラッキング特性を有する対物レンズ及びこの対物レンズを用 Vヽた光ピックアップ装置を提供することである。

[0010] 以上の課題を解決するために、本発明に係る対物レンズは、回折構造を備え、新たな設計の自由度として、 2種類の光ディスクに対応する光学系倍率が異なり、少なくとも一方の光学系倍率が 0ではないような構成とする。回折構造と、それぞれの光ディスクに対応して異なる光学系倍率とを利用して、高密度光ディスクと従来の光デイスクの互換を行うことで、環境特性を補正するのに適した回折の波長依存性を得ることができる。光学系倍率が 0でない場合、対物レンズに入射する光は光軸に対して角度を有し、対物レンズをトラッキングするとコマ収差が発生する問題がある力 0に近、、緩やかな光学系倍率に設定することでコマ収差量を抑えることができる。

[0011] 本明細書においては、上述した BDや HD以外にも、情報記録面上に数〜数十 nm 程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが 0 (ゼロ）の光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。

[0012] 本明細書においては、 DVDとは、 DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio 、 DVD— RAMゝ DVD-R, DVD— RWゝ DVD+Rゝ DVD+RW等の DVD系列の光ディスクの総称であり、 CDとは、 CD-ROM, CD -Audio, CD -Video, CD R、 CD—RW等の CD系列の光ディスクの総称である。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]位相構造を示す図面 (a)及び (b)である。

[図 2]位相構造を示す図面 (a)及び (b)である。

[図 3]位相構造を示す図面 (a)及び (b)である。

[図 4]位相構造を示す図面 (a)及び (b)である。

[図 5]光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下、本発明の好ましい形態を説明する。

[0015] 以上の課題を解決するために、項 1記載の構成は、少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光ディスクに対して、第 1光源から出射される波長 λ 1の光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行い、保護基板厚 t2 (0. 8 X tl≤t2)の第 2光ディスクに対して、第 2光源から出射される波長え 2 (1. 5 X λ 1≤λ 2≤1. 7 Χ λ ΐ)の光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにぉ、て、前記対物レンズには前記波長 λ 1と λ 2の各光束が入射すると共に、前記対物レンズの少なくとも 1つの光学面には回折構造が形成され、前記波長 λ 1の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率 mlと前記波長 λ 2の光に対する前記対物レンズの光学系倍率 m2は符号および数値が互いに異なり、前記回折構造は正の回折作用を有する。

[0016] 対物レンズの光学面上に形成する回折構造は、第 1光ディスクの保護層と第 2光デイスクの保護層の厚みの差に起因する球面収差、及び Z又は、環境温度変化に伴う対物レンズの屈折率変化及び発振波長の変化に起因した波面収差を補正するための構造である。

[0017] 上述の回折構造としては、図 1 (a)、 1 (b)に模式的に示すように、複数の輪帯 100 から構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるものや、図 2 (a)、 2 (b)に模式的に示すように、段差 101の方向が有効径内で同一である複数の輪帯 102から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものや、図 3 (a)、 3 (b)に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯 103から構成されるものや、図 4 (a) , 4 (b)〖こ模式的に示すように、段差 104の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯 105から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。尚、図 1 (a)乃至図 4 (b)は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。尚、本明細書では、図 1 (a)、 1 (b)、 2 (a)、 2 (b)、4 (a)及び 4 (b)に示したような複数の輪帯力も構成される回折構造を記号「DOE」で表し、図 3 (a)、 3 (b)に示したような内部に階段構造が形成された複数の輪帯から構成される回折構造を記号「HOE」で表すものとする。

[0018] なお、「正の回折作用」とは、例えば、波長が長くなつたことに起因してオーバー方向に発生した 3次の球面収差を相殺すべく、通過光束に対して 3次の球面収差がァンダ一方向に発生する際に付与する回折作用を指す。

[0019] 項 1に記載の構成のように、対物レンズの光学面に、正の回折作用を有する回折構造を形成することにより、温度変化時に回折作用で生じる球面収差をレーザ (光源）の発振波長変化により回折作用でキャンセルすることができる。また、波長 λ 1の光束に対する対物レンズの光学系倍率 mlと波長 λ 2の光に対する対物レンズの光学系倍率 m2は符号および数値が異なるように設定することにより、第 1光ディスクと第 2 光ディスクとの互換性を回折作用と倍率変化に分担することになり、回折作用の波長依存性が大きくなりすぎず、レーザのロット間での発振波長ばらつきのような波長のみが変化した場合でも問題なく動作する。更に対物レンズのトラッキング時に生じるコマ収差が記録 ·再生可能なレベルの光学系倍率となる。

[0020] 項 2記載の構成は、項 1に記載の対物レンズにぉ、て、前記回折構造は光路差関数 Φ (h)を用いて、

(h)=C Xh²+C Xh⁴+---+C Xh²ⁱ

2 4 2i

で定義され、

c <0

4

である。

[0021] 但し、 hは光軸力の高さ、 C は光路差関数の係数、 iは自然数。

2i

[0022] 項 3記載の構成は、項 2に記載の対物レンズにおいて、

1.0X10"³<C < 1.0X10"⁴

4

を満たす。

[0023] 項 4記載の構成は、項 3に記載の対物レンズにおいて、

-7.0X10"⁴<C < 4.5X10"⁴

4

を満たす。

[0024] 項 2に記載の構成のように、係数 C <0とすることにより、回折構造を通過することに

4

よって発生する波長 λ 1の回折光は、レンズ材料により波長変化時に生じる球面収差と逆符合の回折効果を有するため、波長変化や温度変化時の球面収差特性を補正することができる。波長変化や温度変化時の球面収差量は ΝΑの 4乗に比例するため、より ΝΑの高い BDでこの技術を用いると効果的である。

[0025] なお、波長特性と温度特性のバランスをとるためには、係数 Cを項 3の範囲内とす

4

ることが好ましぐ対物レンズが、例えば日本ゼオン (株）の「ΖΕΟΝΕΧ」（製品名）や三井石油化学工業 (株)の「APEL」（製品名）等の一般的な光学榭脂を材料として!/、る場合には、項 4の範囲内とすることがより好ましい。

[0026] 項 5記載の構成は、項 3又は 4に記載の対物レンズにおいて、前記回折構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成される回折構造であり、前記回折構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、前記各輪帯の光軸方向の段差の距離 d が、 (2N- 1) X l l/ (nl - l)≤d< 2N X λ 1/ (η1 - 1)

を満たす。

[0027] nl：前記波長 λ 1の光束に対する前記対物レンズの屈折率

Ν:自然数

項 6記載の構成は、項 5に記載の対物レンズにおいて、 Ν = 2である。

[0028] 項 5に記載の構成のように、波長 λ 1の光束に対してほぼ奇数倍の光路差を付与するように段差の距離 dを設定すると、この回折構造に入射する波長 λ 3 ( 1. 8 X λ 1 ≤λ 3≤2. 2 Χ λ 1)の光束からは、主に回折効率がほぼ等しい Ν次回折光と N—l 次回折光が発生する。ここで、この 2つの回折光のうち前記光学系倍率 mlと同じ倍率にぉ、て球面収差量が小さ、方の N次回折光を第 3光ディスクに対する再生 ·記録用に用いる場合と、 2N X 1 1/ (nl 1)≤ d< (2N+ 1) Χ λ ΐ/ (nl 1)を満たすように、つまり、波長 λ 1の第 1光束に対してほぼ偶数倍の光路差を付与するように段差の距離 dを設定し、この回折構造を通過する際に発生する波長 λ 3の光束のうち最大の回折効率を有する回折光を、再生'記録用に用いる場合とを比較すると、前者の方が球面収差を補正するための光学系倍率が 0に近ぐトラッキング時に生じる収差を小さくすることができる。

[0029] なお、波長変動時の回折効率の低下を防止する観点からは回折光の回折次数は低いほうよく、項 6のように Ν = 2とすると、第 1光ディスクと第 2光ディスクの対物レンズの光学系倍率がほぼ 0に近くなり、トラッキング時のコマ収差、温度特性、波長特性の性能が優れている。

[0030] 項 7記載の構成は、項 1乃至 6のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記波長 λ 1の光束の波長が + 5nm変動した場合の波面収差変化量 Δ W[ λ rms]は、

AW≤0. 05

を満たす。

[0031] 項 7に記載の構成によれば、回折構造の波長変化特性により温度変化時に生じる球面収差も記録 ·再生可能なレベルとなる。

[0032] 項 8記載の構成は、項 1乃至 7のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記光学系倍率 mlと前記光学系倍率 m2とのうち、少なくとも一方の光学系倍率力^より大きく且つ ΐΖΐοο以下である。

[0033] 項 8に記載の構成によれば、第 1光ディスクと第 2光ディスクとの互換性を回折作用と倍率変化に分担させることができる。

[0034] 項 9記載の構成は、項 1乃至 8のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記回折構造の回折パワーが負である。

[0035] 項 9のように、回折パワーを負にすることで、第 1光ディスク及び第 2光ディスクに対して情報の再生及び Z又は記録を行う際の波長 λ 1又は λ 2の光束の色収差を良好に補正することができる。

[0036] 項 10記載の構成は、項 9に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズの前記波長 λ 1の光束に対する波長変化 lnm当たりの光軸方向の波面収差最小位置変化量 dfbZdえが、

I dib/ά λ I ≤0. 1 [ μ m/nm]

を満たす。

[0037] fb：対物レンズ力第 1光ディスクまでの距離。

[0038] 項 11記載の構成は、項 9に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズの前記波長 λ 2の光束に対する波長変化 lnm当たりの光軸方向の波面収差最小位置変化量 dfbZdえが、

I dib/ά λ I ≤0. 1 [ μ m/nm]

を満たす。

[0039] fb：対物レンズ力第 2光ディスクまでの距離

項 12記載の構成は、項 1乃至 11のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、 t l =t2である。

[0040] 項 12に記載の構成によれば、第 1光ディスクと第 2光ディスクとの互換は波長 λ 1と波長 λ 2との色収差により生じる球面収差補正のみとなり、光学系倍率 mlと m2との差、回折作用の波長依存性を共に小さくすることができる。

[0041] 項 13記載の構成は、項 1乃至 11のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記波長 λ 1の光束に対する前記対物レンズの出射側の開口数を ΝΑ1、前記波長 λ 2の光束に対する前記対物レンズの出射側の開口数を ΝΑ2としたとき、 NA1 =NA2である。

[0042] 項 13に記載の構成によれば、第 1光ディスクと第 2光ディスクの記録 ·再生を行う際の対物レンズの有効径差が小さぐ個別に開口制限を設ける必要が無い。

[0043] 項 14記載の構成は、項 1乃至 13のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記第 1光源及び前記第 2光源が別体に配置されている。

[0044] 項 15記載の構成は、項 14に記載の対物レンズにおいて、前記第 1光源及び前記第 2光源がそれぞれ光軸上に配置されている。

[0045] 項 16記載の構成は、項 1乃至 15のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記波長 λ 1及び λ 2の光束のうち少なくとも一方の光路上に、通過光束の色収差を補正する機能を有する色収差補正素子が配置されている。

[0046] 項 16に記載の構成によれば、対物レンズにより波長 λ 1及び波長 λ 2の光束のうち一方の光束に対してのみ色収差補正が可能である場合でも、他方の波長に対しても色収差補正素子により色収差補正を行うことができる。

[0047] 項 17記載の構成は、項 16に記載の対物レンズにおいて、前記色収差補正素子がコリメートレンズである。

[0048] 項 18記載の構成は、項 1乃至 11のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズが、更に、保護基板厚 t3 (t2く t3)の第 3光ディスクに対して、第 3光源から出射される波長え 3 (1. 8 X λ 1≤λ 3≤2. 2 Χ λ ΐ)の光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行う光ピックアップ装置に用いられ、前記対物レンズには前記波長 λ 1、え 2及び λ 3の各光束が入射する。

[0049] 項 19記載の構成は、項 18に記載の対物レンズにおいて、前記波長 λ 3の光束の光路上に開口制限素子が配置されている。

[0050] 項 19に記載の構成によれば、波長 λ 3の光束に対する開口制限を行うことができる

[0051] 項 20記載の構成は、項 18又は 19に記載の対物レンズにおいて、前記波長 λ 3の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率 m3が、

- 1/I0≤m3≤- 1/100

を満たす。 [0052] 項 20に記載の構成によれば、波長 λ 3の光束に対するトラッキング特性も記録-再生可能なレベルとなる。

[0053] 項 21記載の構成は、項 18乃至 20のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記第 1光源、前記第 2光源及び前記第 3光源が別体に配置されている。

[0054] 項 22記載の構成は、項 21に記載の対物レンズにおいて、前記第 1光源、前記第 2 光源及び前記第 3光源がそれぞれ光軸上に配置されている。

[0055] 項 23記載の構成は、項 18乃至 22のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記波長 λ 1、 λ 2及び λ 3の光束のうち少なくとも一方の光路上に、通過光束の色収差を補正する機能を有する色収差補正素子が配置されている。

[0056] 項 23に記載の構成によれば、対物レンズにより波長 λ 1、え 2及びえ 3の光束のうち一方の光束に対してのみ色収差補正が可能である場合でも、他方の波長に対しても色収差補正素子により色収差補正を行うことができる。

[0057] 項 24記載の構成は、項 23に記載の対物レンズにおいて、前記色収差補正素子がコリメートレンズである。

[0058] 項 25記載の構成は、項 1乃至 22のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記波長 λ 1の光束に対する前記対物レンズの焦点距離 flが、

0. 8mm≤fl≤4. Omm

を満たす。

[0059] 項 26記載の構成は、項 1乃至 25のいずれか一項に記載の対物レンズがプラスチック製である。

[0060] 項 27記載の構成は、少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光ディスク及び保護基板厚 t 2 (0. 8 X tl≤t2)の第 2光ディスクに対して情報の再生及び Z又は記録を行う光ピックアップ装置であって、前記第 1光ディスクに対して情報の再生及び Z又は記録を行うために波長 λ 1の光束を出射する第 1光源と、前記第 2光ディスクに対して情報の再生及び Ζ又は記録を行うために波長え 2 (1. 5 Χ λ 1≤λ 2≤1. 7 Χ λ 1)の光束を出射する第 2光源と、前記波長 λ 1の光束と波長 λ 2の光束を前記第 1光デイスク及び前記第 2光ディスクの情報記録面上にそれぞれ集光させる項 1乃至 26のいずれか一項に記載の対物レンズと、を備える光ピックアップ装置である。 [0061] 以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する

[0062] 図 5は、 HD (第 1光ディスク）と DVD (第 2光ディスク）と CD (第 3光ディスク）との何れに対しても適切に情報の記録 Z再生を行える光ピックアップ装置 PUの構成を概略的に示す図である。 HDの光学的仕様は、波長 λ l =407nm、保護層 (保護基板 ) PL1の厚さ tl = 0. 6mm、開口数 NA1 = 0. 65であり、 DVDの光学的仕様は、波長え 2 = 655應、保護層 PL2の厚さ t2 = 0. 6mm、開口数 NA2 = 0. 65であり、 C Dの光学的仕様は、波長え 3 = 785nm、保護層 PL3の厚さ t3 = 1. 2mm、開口数 N A3 = 0. 51である。

[0063] 但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。また、第 1 光ディスクとして、保護層 PL1の厚さ tlが 0. 1mm程度の BDを用いても良い。

[0064] また、第 1光ディスクに対して情報の記録及び Z又は再生を行う際の、対物レンズの光学系倍率 (第 1倍率 ml)は、 ml = 0となっている。即ち、本実施の形態における対物レンズ OBJでは、波長 λ 1の第 1光束が平行光として入射する構成となっている

[0065] また、第 2光ディスクに対して情報の記録及び Ζ又は再生を行う際の、対物レンズの光学系倍率 (第 2倍率 m2)は、 0く m2≤lZl00となっている。即ち、本実施の形態における対物レンズ OBJでは、第 2光束が緩い収束光として入射する構成となっている。

[0066] なお、本発明においては、第 1倍率 mlと第 2倍率 m2のうち少なくとも一方が 0でなく且つ ml≠m2であればよぐこの条件を満たす光学系倍率の範囲内において、第 2光束を平行光として入射させ、第 1光束を緩い収束光として入射させたり、あるいは、第 1光束と第 2光束を共に緩い収束光として入射させてもよい。

[0067] また、第 3光ディスクに対して情報の記録及び Z又は再生を行う際の、対物レンズの光学系倍率 (第 3倍率 m3)については、特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、第 3光束が緩い発散光（一 lZlO≤m3≤— 1Z100)として入射する構成となっている。

[0068] 光ピックアップ装置 PUは、 HDに対して情報の記録 Z再生を行う場合に発光され 4 07nmのレーザ光束 (第 1光束)を射出する青紫色半導体レーザ LD1 (第 1光源)、第 1光束用の光検出器 PD 1、 DVDに対して情報の記録 Z再生を行う場合に発光され 655nmのレーザ光束 (第 2光束)を射出する赤色半導体レーザ LD2 (第 2光源）、第 2光束用の光検出器 PD2、 CDに対して情報の記録 Z再生を行う場合に発光され 78 5nmのレーザ光束 (第 3光束)を射出する赤外半導体レーザ LD3 (第 3光源）、第 3光束用の光検出器 PD3、第 1光束のみが通過するコリメートレンズ COL、その光学面上に回折構造が形成され、レーザ光束を情報記録面 RL1、RL2, RL3上に集光させる機能を有する両面が非球面の対物レンズ OBJ、対物レンズ OBJを所定の方向に移動させる 2軸ァクチユエータ（図示せず）、第 1ビームスプリツター BS1、第 2ビームスプリツター BS2、第 3ビームスプリツター BS3、第 4ビームスプリツター BS4、回折板 G、絞り STO、センサーレンズ SEN1及び SEN2等から構成されている。

[0069] 光ピックアップ装置 PUにおいて、 HDに対して情報の記録 Z再生を行う場合には、図 5において実線でその光線経路を描いたように、まず、青紫色半導体レーザ LD1 を発光させる。青紫色半導体レーザ LD1から射出された発散光束は、第 1ビームスプリツター BS1を通過し、コリメートレンズ COLに至る。

[0070] そして、コリメートレンズ COLを透過する際に第 1光束は平行光に変換され、第 2ビ一ムスプリッター BS2、第 3ビームスプリツター BS3、絞り STOを通過して、対物レンズ OBJに至り、対物レンズ OBJによって第 1保護層 PL 1を介して情報記録面 RL 1上に形成されるスポットとなる。対物レンズ OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチュエータによってフォーカシングゃトラッキングを行う。

[0071] 情報記録面 RL1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、第 3ビームスプリツター BS3、第 2ビームスプリツター BS2、コリメートレンズ COLを通過し、第 1ビームスプリツター BS1で分岐され、センサーレンズ SEN1により非点収差が与えられて、光検出器 PD1の受光面上に収束する。そして、光検出器 PD1の出力信号を用いて HDに記録された情報を読み取ることができる。

[0072] また、 DVDに対して情報の記録 Z再生を行う場合には、図 5において一点鎖線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザ LD2を発光させる。赤色半導体レーザ LD2から射出された発散光束は、回折板 Gを通過し、第 3ビームスプリツター BS 3で反射され、絞り STOを通過して、緩い収束光として対物レンズ OBJに至り、対物レンズ OBJによって第 2保護層 PL2を介して情報記録面 RL2上に形成されるスポットとなる。対物レンズ OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータによってフォーカシングゃトラッキングを行う。

[0073] 情報記録面 RL2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を通過し、第 3ビームスプリツター BS3で反射した後、回折板 Gを通過する際に進路を変更され、光検出器 PD2の受光面上に収束する。そして、光検出器 PD2の出力信号を用いて DVDに記録された情報を読み取ることができる。

[0074] また、 CDに対して情報の記録 Z再生を行う場合には、図 5において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤外半導体レーザ LD3を発光させる。赤外半導体レ一ザ LD3から射出された発散光束は、第 4ビームスプリツター BS4を通過し、第 2ビ一ムスプリッター BS2で反射して、第 3ビームスプリツター BS3、絞り STOを通過して、対物レンズ OBJに至り、対物レンズ OBJによって第 3保護層 PL1を介して情報記録面 RL3上に形成されるスポットとなる。対物レンズ OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータによってフォーカシングゃトラッキングを行う。

[0075] 情報記録面 RL3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、第 3ビームスプリツター BS3を通過し、第 2ビームスプリツター BS2で反射され、第 4ビ一ムスプリッター BS4で分岐され、センサーレンズ SEN2により非点収差が与えられて、光検出器 PD3の受光面上に収束する。そして、光検出器 PD3の出力信号を用いて CDに記録された情報を読み取ることができる。

[0076] 次に、対物レンズ OBJの構成について説明する。

[0077] 対物レンズは、その入射面 S1 (光源側の光学面）と出射面 S2 (光ディスク側の光学面）が共に非球面で構成されたプラスチック製の単レンズである。

[0078] 入射面 S1のほぼ全域には回折構造 DOEが形成されており、出射面 S2は屈折面となっている。

[0079] 回折構造 DOEは、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状となっている。そして、各輪帯の光軸方向の段差の距離 d が、 (2N- 1) X l l/ (nl - l)≤d< 2N X λ 1/ (η1 - 1)

nl：前記波長 λ 1の光束に対する前記対物レンズの屈折率、

Ν:自然数

を満たすように、つまり、波長 λ 1の第 1光束に対してほぼ奇数倍の光路差を付与するように段差の距離 dを設定している。これにより、波長 407nm (回折構造 DOEが形成された対物レンズの波長 407nmに対する屈折率は 1. 559806である）に対して回折次数が奇数となる回折光 (例えば、 N = 2の場合には + 3次回折光）の回折効率がほぼ 100%となり、この回折構造 DOEに対して第 2光束（回折構造 DOEが形成された対物レンズの波長 655nmに対する屈折率は 1. 540725である）が入射すると、 + 2次回折光が 88%の回折効率で発生するので、第 1光束と第 2光束の何れの波長領域にお 1ゝても十分な回折効率が得られる。

[0080] 一方、回折構造 DOEに第 3光束（回折構造 DOEが形成された対物レンズの波長 7 85nmに対する屈折率は 1. 537237である）が入射すると、 + 2次回折光と + 3次回折光がほぼ同じ約 40%の回折効率で発生することになる。ここで、この 2つの回折光のうち前記光学系倍率 mlと同じ倍率において球面収差量が小さい方の 2次回折光を CDに対する再生'記録用に用いる場合、 2N X λ l/ (nl - l)≤d< (2N+ 1) X λ lZ(nl— 1)を満たすように、つまり、波長 λ 1の第 1光束に対してほぼ偶数倍の光路差を付与するように段差の距離 dを設定し、この回折構造を通過する際に発生する第 3光束のうち最大の回折効率を有する回折光を、 CDに対する再生'記録用に用いる場合とを比較すると、前者の方が球面収差を補正するための光学系倍率が 0 に近ぐトラッキング時に生じる収差を小さくすることができる。

[0081] また、回折構造 DOEは、この構造により透過波面に付加される光路差で表され、この光路差は、 h(mm)を光軸に垂直な方向の高さ、 C を光路差関数係数、 iを自然

2i

数とするとき、次の数 1式に所定の係数を代入して定義される光路差関数 φ (h) (m m)で表される。

[0082] [数 1] 光路差関数 φ (h) =∑C_2i ^{2 i}

i =0 [0083] そして、本実施の形態においては、回折構造 DOEが正の回折作用を有するベぐ上記数 1中の Cが Cく 0となるように設定されている。

4 4

[0084] なお、 1 · 0 X 10—3く C < - 1. 0 X 10—⁴を満たすことが好ましぐ 7· 0 X 10"⁴

4

< C < -4. 5 X 10—⁴を満たすことが更に好ましい。

4

[0085] このように回折構造 DOEを設定することで、この回折構造を通過する波長 λ 1、え 2及びえ 3の光束のうち少なくとも 1つの光束 (本実施の形態においては波長 λ 1の第 1光束）に対して正の回折作用を与え、環境温度変化に起因した第 1光束の波長変動に起因して発生する波面収差の変化量を抑制し、温度特性に優れた対物レンズを得られることができる。

[0086] なお、具体的には、環境温度変化に伴い波長 λ 1の光束の波長が + 5nm変動した場合の波面収差変化量 Δ W[ λ rms]が Δ W≤ 0. 05を満たすように設定されて!ヽる。

[0087] さらに、回折構造に負の回折パワーを持たせることが好ましぐこれにより、 HD及び DVDに対して情報の再生及び Z又は記録を行う際の波長 λ 1又は λ 2の光束の色収差を補正することができる。

[0088] 具体的には、対物レンズの波長 λ 1の光束に対する波長変化 lnm当たりの光軸方向の波面収差最小位置の変化量 dfb/dえが、 I dfb/d I ≤0. l ^ m/nm]を満たすように回折構造 DOEを設定することで、波長 λ 1の光束の色収差を補正し、波長特性に優れた対物レンズを得ることができる。また、対物レンズの波長 λ 2の光束に対する波長変化 lnm当たりの光軸方向の波面収差最小位置の変化量 dfbZd えが、 I dfb/d I ≤0. 1 [ m/nm]を満たすように回折構造 DOEを設定することで、波長 λ 2の光束の色収差を補正し、波長特性に優れた対物レンズを得ることができる。

[0089] また、本実施の形態においては、第 1光源、第 2光源及び第 3光源をそれぞれ別体に、且つ光軸上に配置するとともに、対物レンズ OBJ力主に性能の許容範囲の狭 V、高密度光ディスクに対して正弦条件が満たされて、る。

[0090] 従って、高密度光ディスクを使用する場合には対物レンズ OBJに対して例えば緩い収束光を入射させる場合でも、対物レンズ OBJのトラッキングにより生じるコマ収差はほとんど問題とならず、また、 CDでは高密度光ディスクに対して主に保護層厚と対物レンズの光学系倍率が大きく違うために正弦条件が満たされな、が、対物レンズ OBJ 力 Sトラッキングした際のコマ収差発生要因となる倍率と正弦条件のうち、倍率が小さいことから、コマ収差は十分記録 '再生に用いることができるレベルとなり、トラッキング特性に優れた対物レンズを得られる。

[0091] なお、トラッキング時のコマ収差を更に補正したい場合には、対物レンズ OBJの光源側にコマ収差補正素子を設ける力、あるいは補正機能を有したコリメータレンズ又はカップリングレンズを設けても良!、。

[0092] また、 NA3に対応した開口制限を行うための開口制限素子として、対物レンズ OBJ の光学面 S1近傍に開口制限素子 APを配置し、 2軸ァクチユエータにより、開口制限素子 APと対物レンズ OBJとを一体にトラッキング駆動させる構成としてもよい。

[0093] この場合の開口制限素子 APの光学面上には、透過率の波長選択性を有する波長選択フィルタ WFが形成されている。この波長選択フィルタ WFは、 NA3内の領域では第 1波長 λ 1乃至第 3波長 λ 3の全ての波長を透過させ、 ΝΑ3から NA1の領域では第 3波長 λ 3のみを遮断し、第 1波長 λ 1及び第 2波長 λ 2を透過する透過率の波長選択性を有しているので、力かる波長選択性により ΝΑ3に対応した開口制限を行うことができる。

[0094] また、開口の制限方法としては、波長選択フィルタ WFを利用する方法だけでなぐ機械的に絞りを切り替える方式や後述する液晶位相制御素子 LCDを利用する方式でも良い。

[0095] 対物レンズ OBJは、軽量、安価の観点からプラスチックであることが望まし、が、耐温性、耐光性を考慮すればガラスで製作しても良い。現在主に市場に出回っているのは屈折型ガラスモールド非球面レンズである力開発が進められて、る低融点ガラスを用いれば回折構造が設けられたガラスモールドレンズも製作可能である。また、光学用途のプラスチックの開発も進められている中で、温度による屈折率変化の小さい材料がある。これは、温度による屈折率変化の符合が逆の無機微粒子を混合させることで榭脂全体の温度による屈折率変化を小さくするというものであるが、同様に分散の小さい無機微粒子を混合させて榭脂全体の分散を小さくした材料もあり、それらを BD用対物レンズに用いればなお一層効果的である。

[0096] これらの榭脂として、脂環基含有エチレン性不飽和単量体単位を有する重合体 (A

)と、一分子内に燐酸エステル構造及びフエノール構造を有する酸化防止剤 (B)とを含有する榭脂組成物 (X)が使用できる。

[0097] また、脂環基含有エチレン性不飽和単量体単位を有する重合体 (A)と一般式 (1) で表される酸化防止剤 (B)とを含有する榭脂組成物 (Y)も使用できる。

[0098] [化 1]

[0099] 〔一般式（1)中、 R19〜R24は、それぞれ独立して水素原子、炭素原子数 1〜8のァルキル基、炭素数 5〜8のシクロアルキル基、炭素数 6〜 12のアルキルシクロアルキル基、炭素数 7〜 12のァラルキル基又はフエ-ル基を表し、 R25〜R26はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数 1〜8のアルキル基を表す。 Xは単結合、硫黄原子もしくは CHR27 基 (R27は水素原子、炭素数 1〜8のアルキル基又は炭素数 5〜8のシクロアルキル基を示す）を表す。 Aは炭素数 2〜8のアルキレン基又は * COR2 8 基 (R28は単なる結合又は炭素数 1〜8のアルキレン基を、 *は酸素側に結合していることを示す。）を表す。 Y及び Zは、いずれか一方がヒドロキシル基、炭素数 1〜 8のアルコキシ基又は炭素数 7〜12のァラルキルォキシ基を表し、もう一方が水素原子又は炭素数 1〜8のアルキル基を表す。〕

上記榭脂 (X)、 (Y)がさらにフエノール系酸ィ匕防止剤 (C)を含有することが好ま Uヽ

[0100] また、上記榭脂 (X)、 (Y)がさらにヒンダードアミン系耐光安定剤 (D)を含有することが好ましい。該ヒンダードアミン系耐光安定剤（D)は、ジブチルァミンと 1, 3, 5 トリアジンと N, N，一ビス（2, 2, 6, 6—テトラメチル一 4 ピペリジル）ブチルァミンとの重縮合物、ポリ {〔6—（1, 1, 3, 3—テトラメチルブチル)アミノー 1, 3, 5 トリァジン - 2, 4ージィル〕 [ (2, 2, 6, 6—テトラメチルー 4ーピペリジル)ィミノ〕へキサメチレン [ (2, 2, 6, 6—テトラメチルー 4ーピペリジル)ィミノ〕、及びコハク酸ジメチルと 4ーヒドロキシ 2, 2, 6, 6—テトラメチルー 1ーピペリジンエタノールとの重合物からなる群力も選択される数平均分子量 1500〜5000の物質である。

[0101] 以上のように、対物レンズの光学面に、正の回折作用を有する回折構造を形成し、波長 λ 1の光束に対する対物レンズの光学系倍率 mlと波長 λ 2の光に対する対物レンズの光学系倍率 m2とのうち、少なくとも一方の光学系倍率力 ^ではなぐ且つ m l≠m2となるように設定することにより、波長特性、温度特性及びトラッキングトラツキング特性に優れた互換用の対物レンズ及び光ピックアップ装置を得られる。

実施例

[0102] 次に、上記実施の形態で示した光学素子の実施例について説明する。

実施例 1

表 1に実施例 1のレンズデータを示す。

[0103] [表 1]

実施例 1 レンズデータ

対物レンズの焦点距離 f,=3.2mm f =3.21 mm f₃=3.27mm

像面側開口数 NA1:0.65 NA2:0.65 ΝΑ3 .51

2面回折次数 n1:3 n2:2 n3:2

倍率 m1:0 m2:1/185.2 m3: - 1/55.6

*diは、第 i面から第 i+1面までの変位を表す。

非球面データ第 2面

非球面係数

-4.4201 > <E-1

A4 -6.6218 > <E-4

A6 -1.4866) <E-3

A8 +5.2339 ) <E-4

A10 -1.01405 <E-4

A12 +8.5260 > <E-6

A14 - 1.1279， <E-6

光路差関数

B2 -2.5983

B4 -2.8209 > <E-1

B6 -2.7379 <E-1

B8 +5.2628 ) <E-2

B10 -5.2204 > <E-3 非球面係数

-1.7944) <E+2

A4 -9.8565 > <E-3

A6 +1.1687 ) <E - 2

A8 -5.1568)く E - 3

A10 +1.1684 ) <E-3

A12 - 1.4004 ) <E-4

A14 +7.0266 > <E-6 表 lに示すように、本実施例の対物レンズは、 HDZDVDZCD互換用の対物レンズであり、波長 λ l=407nmのときの焦点距離 fl = 3.20mm,倍率 ml = 0、 NA1 =0.65に設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f2 = 3.27mm、倍率 m2=l/185.2、NA2 = 0.65に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f3 = 3.27mm、倍率 m3=— 1Z55.6、NA3 = 0.51に設定されている対物レンズの入射面

(第 2面)及び出射面 (第 3面）は、次の数 2に表 1に示す係数を代入した数式で規定される、光軸 Lの周りに軸対称な非球面に形成されて、る。 [0106] [数 2]

[0107] ここで、 xは光軸方向の軸 (光の進行方向を正とする）、 κは円錐係数、 A は非球

2i 面係数である。

[0108] また、第 2面及び第 3面には回折構造 DOEが形成されている。この回折構造 DOE は、この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、 Mm m)を光軸に垂直な方向の高さ、 B を光路差関数係数、 nを入射光束の回折光のう

2i

ち最大の回折効率を有する回折光の回折次数、 λ (nm)を回折構造に入射する光束の波長、 B (nm)を回折構造の製造波長、 λ Bを回折構造 DOEのブレーズィ匕波長 (本実施例では 1. Omm)とするとき、次の数 3式に表 1に示す係数を代入して定義される光路差関数 Φ (h) (mm)で表される。

[0109] [数 3] 矚數 φ (h) =(∑B₂|h²^x n x ¾Β

[0110] なお、数 3中の（Β Χ ηΧ λ Ζ λ Β)を C に置き換えたものが上記数 1となる。つまり

2i 2i

、Β Χ η Χ λ / B=C の関係が成立する。

2i 2i

[0111] 実施例 1において、 HDの基準状態における波面収差が 0. 001 rmsであるのに対し、環境温度変化を伴わない波長変動時（一 5nm)の波面収差は 0. 042 rms、環境温度変化を伴う波長変動時（ + 1. 5nm、 + 30°C)の波面収差は 0. 0401 rms 、対物レンズのトラッキング時 (光軸に直交する方向に対して 0. 3mm移動時）に、第 2光束が緩い収束光として入射することに起因して発生する波面収差は 0. 001 l r msである ο

[0112] 以上より、本実施例の対物レンズでは、良好な波長特性、温度特性及びトラッキング特性を有することが確認された。

実施例 2

表 2に実施例 2のレンズデータを示す。

[0113] [表 2] 実施例 2 レンズデータ

対物レンズの焦点距離 f,=3.2mm f_z=3.27mm f₃=3.27mm

NA1:0.65 NA2:0.65 NA3:0.51

2面回折次数 n1:3 n2:2 n3:2

倍率 ml:— 1/185.2 m2.0 m3.-1/44.8

*diは、第 i面から第 i+1面までの変位を表す。

非球面データ第 2面

非球面係数

K -4.4431 XE-1

A4 -9.1275 E-4

A6 -1.4646 XE-3

A8 +5.2560 E-4

A10 - 1,0309 E-4

A12 +8.1328 XE-6

A14 -9.6245 XE-7

光路差関数

B2 - 2.7376

B4 -2.9254 E-1

B6 -2.7583 XE-1

B8 +5.3981 XE-2

B10一 5,3153 E-3

第 3面

非球面係数

K -1.7044 XE+2

A4 -1.0136 E-2

A6 +1.1696 E-2

A8 -5.1401 XE- 3

A10 +1.1691 xE-3

A12 -1.4077 E-4

A14 +7.0989 XE-6 表 2にすように、本実施例の対物レンズも、 HDZDVDZCD互換用の対物レンズであり、波長 λ l=407nmのときの焦点距離 fl = 3.20mm,倍率 ml =— lZl8 5.2、NA1=0.65に設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点、距離 f2 = 3. 27mm,倍率 m2 = 0、 NA2 = 0.65に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦,^;距離 f3 = 3.27mm、倍率 m3=— 1/44.8、 ΝΑ3 = 0.51ίこ設定されてレ、る

[0115] 対物レンズの入射面 (第 2面)及び出射面 (第 3面）は、上記数 2式に表 2に示す係数を代入した数式で規定される、光軸 Lの周りに軸対称な非球面に形成されて、る。

[0116] また、第 2面及び第 3面には回折構造 DOEが形成されている。この回折構造 DOE は、この構造により透過波面に付加される光路差で表され、力かる光路差は上記数 3 式に表 2に示す係数を代入して定義される光路差関数 φ (h) (mm)で表される。なお、本実施例におけるブレーズィ匕波長は 1. Ommとなっている。

[0117] 実施例 2において、 HDの基準状態における波面収差が 0. 001 rmsであるのに対し、環境温度変化を伴わない波長変動時（一 5nm)の波面収差は 0. 043 rms、環境温度変化を伴う波長変動時（ + 1. 5nm、 + 30°C)の波面収差は 0. 0421 rms 、対物レンズのトラッキング時 (光軸に直交する方向に対して 0. 3mm移動時）に、第 1光束が緩い発散光として入射することに起因して発生する波面収差は 0. 001 l r msである ο

[0118] 以上より、本実施例の対物レンズでは、良好な波長特性、温度特性及びトラッキング特性を有することが確認された。

実施例 3

表 3に実施例 3のレンズデータを示す。

[0119] [表 3]

実施例 3 レンズデータ

対物レンズの焦点距離 f， =3.1 mm f₂-3.23mm f₃=3.23mm 像面側開口数 NA 1 :0.65 ΝΑ2 .65 N A3 :0.51 光学系倍率 m1 = 1 /28.4 m2=0 m3= - 1/35.6 第 i面 π di (407nm) ni (407nm) di (655nm) ni (655nm) di (785nm) ni (785nm)

0 -85 1 1 7.84

0.0 0.0 0.0

1 (絞り径) oo (05.10mm) ( 05.10mm) (05.10mm)

2 1.9749 1.76 1.5598 1.76 1.5407 1 .76 1.5372

2' 1.9549 -0.00318 1.5598 -0.00318 1.5407 -0.00318 1.5372

3 -16.8766 1.57 1.0 1.79 1.0 1 .49 1.0

4 oo 0.6 1.619 0.6 1 .578 1 .2 1.571

5 oo

*diは、第 i面から第 i+1面までの変位を表す。

非球面データ

第 2面 (0O0mm≤h≤1.923mm)

非球面係数

-5.3412E-01

A4 -3.6678E-04

A6 9.6666E-04

A8 -1 .3357E-04

A10 -6.7434E-05

A12 2.5231 E-05

A14 -3.3947E-06

光路差関数（HD DVD:2次 DVD:1次 CD:1次ブレ一ズ化波

長 395nm )

B2 -4.1750E-03

B4 -7.7289E-04

B6 2.6030E-04

B8 -1 .1363E-04

B10 1 .3297E-05

第 2'面（1.923mm<h)

非球面係数

κ -4.6325E-01

A4 -1 Ό459Ε-03

A6 1 .0481 E-03

A8 -2.2135E-04

A10 -1 .4718E-04

A12 4.2668E-05

A14 -4.4685E-06

光路差関数（DVD:1次ブレーズ化波長 655nm )

B2 -4.8566E-03

B4 -1 .5415E-03

B6 5.4916E-04

B8 -2.6736E-04

B10 2.8878E-05

第 3面

非球面係数

-6.4929E+01

A4 1 .0027E-02

A6 -6.1455E-04

A8 9.4174E-03

A10 1 .3454E-04

A12 -8.8891 E-06

A14 -1 .1303E-07

表 3に示すように、本実施例の対物レンズは、 HDZDVDZCD互換用の対物レンズであり、波長 λ l =407nmのときの焦点距離 fl = 3. lmm、倍率 ml = 1/28. 4、 NA1 =0. 65に設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f2 = 3. 23m m、倍率 m2 = 0、 NA2 = 0. 65に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f3 = 3. 23mm、倍率 m3=— 1/35. 6、NA3 = 0. 51【こ設定されて!ヽる。実施例 3において、 HDの基準状態における波面収差が 0. OOO rmsであるのに対し、環境温度変化を伴わない波長変動時（一 5nm)の波面収差は 0. 024 λ rms,環境温度変化を伴う波長変動時（ + 1. 5nm、 + 30°C)の波面収差は 0. 019 λ rms, 対物レンズのトラッキング時 (光軸に直交する方向に対して 0. 3mm移動時）に、第 1 光束が緩、収束光として入射することに起因して発生する波面収差は 0. 003 λ rms である。

以上より、本実施例の対物レンズでは、良好な波長特性、温度特性及びトラッキング特性を有することが確認された。

実施例 4

表 4に実施例 4のレンズデータを示す。

[表 4]

実施例 4 レンズデータ

対物レンズの焦点距離

像面側開口数 ΝΑ1 .65 ΝΑ2 .65 ΝΑ3 .51 光学系倍率 m1=1 /33.2 m2=- 1 /125 m3=- 1 /27.9

*diは、第 i面から第 W面までの変位を表す

非球面データ

第 2面 (O.OOmm≤h≤1.937mm)

非球面係数

κ -5.7664E-01

A4 -5.1225E-04

A6 1.1 730E-03

A8 -2.5893E-04

A10 1.5274E-05

A12 3.9428E-06

A14 -9.3936 E-07

光路差関数（HD DVD:2次 DVD:1次 CD:1次ブレーズ化波長

395nm )

B2 0.0000E+00

B4 -6.9990E-04

B6 2.6581 E-04

B8 -1.0347E-04

B 10 1.1697E-05

第 2'面（1.937mmく h)

非球面係数

κ -4.4960E-01

A4 -8.7504E-04

A6 1.01 3E-03

A8 -2.0800E-04

A10 -1.401 E-04

A12 4.4748E-05

A14 -4.9197E-06

光路差関数（DVD:3次ブレーズ化波長 655nm )

B2 1.2369E-03

B4 -4.7072 E-04

B6 1.5695E-04

B8 -8.3251 E-05

B 10 7.9886 E-06

第 3面

非球面係数

K -5.4905E+01

A4 8.6856E-03

A6 -4.1025E-04

A8 -5.0702E-04

A10 1.1265E-04

A12 -6.8623E-06

A14 -2.0380E-07

表 4に示すように、本実施例の対物レンズは、 HDZDVDZCD互換用の対物レンズであり、波長 λ l =407nmのときの焦点距離 fl = 3. 10mm、倍率 ml = 1/33. 2 、NA1 = 0. 65に設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f2 = 3. 18 mm、倍率 m2=— 1/125、 NA2 = 0. 65に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f3 = 3. 20mm、倍率 m3=— lZ27. 9、NA3 = 0. 51に設定されている。

実施例 4において、 HDの基準状態における波面収差が 0. 000 λ rmsであるのに対し、環境温度変化を伴わない波長変動時（一 5nm)の波面収差は 0. 028 λ rms,環境温度変化を伴う波長変動時（ + 1. 5nm、 + 30°C)の波面収差は 0. 040 λ rms, 対物レンズのトラッキング時 (光軸に直交する方向に対して 0. 3mm移動時）に、第 1 光束が緩、収束光として入射することに起因して発生する波面収差は 0. 002 λ rms である。

実施例 5

表 5に実施例 5のレンズデータを示す。

[表 5]

実施例 5 レンズデータ

対物レンズの焦点距離 I^S.I Omm も =3.15mm 像面！！リ！^ロ数 NA 1 :0.65 ΝΑ2 .65

光学系倍率 m1 =-1/256.4 m2=0

非球面データ

第 2面

非球面係数

K -6.3092E-01

A4 2.1514E-03

A6 4.6651 E-04

A8 -1.0702E-04

A10 4.4963E-05

A12 -1.2538E-05

A14 1.0802E-06

光路差関数 (HD DVD: 次 DVD:3次ブレーズ化波長 410nm )

B2 -2.5823E-03

B4 -1.5482E-04

B6 -7.9668E-06

B8 -2.2233E-06

B 10 1.091 1 E-07 非球面係数

κ 5.0000E+00

A4 1.5698E-02

A6 -2.71 18E-03

A8 -5.8797E-05

A10 1 .2863 E-04

A12 -2.2582E-05

A14 1.3551 E-06

表 5に示すように、本実施例の対物レンズは、 HDZDVD互換用の対物レンズであり、波長 λ l =407nmのときの焦点距離 fl = 3. 10mm,倍率 ml =— 1/256. 4、 N A1 = 0. 65に設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f2 = 3. 15mm 、倍率 m2 = 0、 NA2 = 0. 65に設定されいる。

実施例 5において、 HDの基準状態における波面収差が 0. OOO rmsであるのに対し、環境温度変化を伴わない波長変動時（一 5nm)の波面収差は 0. 009 rms、環境温度変化を伴う波長変動時（ + 1. 5nm、 + 30°C)の波面収差は 0. 060 rms、対物レンズのトラッキング時 (光軸に直交する方向に対して 0. 3mm移動時）に、第 1 光束が緩、発散光として入射することに起因して発生する波面収差は 0. 000 λ rms である。

実施例 6

表 6に実施例 6のレンズデータを示す。

[0125] [表 6]

実施例 6 レンズデータ

対物レンズの焦点距離 f, =3.10mm f₂=3.15mm

像面側開口数 ΝΑ1 Ό.65 ΝΑ2 .65

光学系倍率 ml =-1 /256.4 m2=1 /192.3

非球面データ

第 2面

非球面係数

K -6.3592E-01

A4 1.9893E-03

A6 4.8406E-04

A8 -1.1063E-04

A10 4.1773E-05

A12 -1.1083E-05

A14 9.3781 E - 07

光路差関数（HD DVD:4次 DVD:3次ブレーズ化波長 410nm )

B2 -2.7101 E- 03

B4 -1.8581 E-04

B6 -4.0646E-06

B8 -4.3907E-06

B 10 3.6580E-07

第 3面

非球面係数

K 5.0000E+00

A4 1.51 16E-02

A6 -2.4896E-03

A8 -9.431 1 E-05

A10 1.2912E-04

A12 -2.2230E-05

A14 1.3298E-06

[0126] 表 6〖こ示すよう〖こ、本実施例の対物レンズは、 HDZDVD互換用の対物レンズであり、波長 λ l =407nmのときの焦点距離 fl = 3. 10mm,倍率 ml =— 1/256. 4、 N A1 = 0. 65に設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f2 = 3. 15mm 、倍率 m2= l/192. 3、NA2 = 0. 65に設定されいる。

実施例 6において、 HDの基準状態における波面収差が 0. OOO rmsであるのに対し、環境温度変化を伴わない波長変動時（一 5nm)の波面収差は 0. 014 λ rms,環境温度変化を伴う波長変動時（ + 1. 5nm、 + 30°C)の波面収差は 0. 057 λ rms, 対物レンズのトラッキング時 (光軸に直交する方向に対して 0. 3mm移動時）に、第 1 光束が緩、発散光として入射することに起因して発生する波面収差は 0. 000 λ rms である。

産業上の利用可能性

本発明によれば、高密度光ディスクを含む少なくとも 2種類の光ディスクに対する情報の再生及び Z又は記録に用いられ、良好な波長特性、温度特性及びトラッキング特性を有する対物レンズ及びこの対物レンズを用いた光ピックアップ装置を得られる

Claims

請求の範囲

[1] 少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光ディスクに対して、第 1光源力ゝら出射される波長 λ 1の光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行い、保護基板厚 t2(0.8Xtl ≤t2)の第 2光ディスクに対して、第 2光源から出射される波長え 2(1.5X λ1≤λ2 ≤1.7Χ λΐ)の光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、

前記対物レンズには前記波長 λ 1と λ 2の各光束が入射すると共に、前記対物レンズの少なくとも 1つの光学面には回折構造が形成され、

前記波長 λ 1の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率 mlと前記波長 λ 2の光に対する前記対物レンズの光学系倍率 m2は符号および数値が互いに異なり、前記回折構造は正の回折作用を有する対物レンズ。

[2] 前記回折構造は光路差関数 φ (h)を用いて、

(h)=C Xh²+C Xh⁴+---+C Xh²ⁱ

2 4 2i

で定義され、

c <0

4

である請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

但し、 hは光軸力の高さ、 C は光路差関数の係数、 iは自然数。

2i

[3] 1· 0X10"³<C < 1· 0X10"⁴

4

を満たす請求の範囲第 2項に記載の対物レンズ。

[4] -7.0X10"⁴<C <-4.5X10"⁴

4

を満たす請求の範囲第 3項に記載の対物レンズ。

[5] 前記回折構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成される回折構造であり、前記回折構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、前記各輪帯の光軸方向の段差の距離 dが、

(2N-1) X l l/(nl-l)≤d<2NX λ1/(η1-1)

を満たす請求の範囲第 3項に記載の対物レンズ。

nl：前記波長 λ 1の光束に対する前記対物レンズの屈折率

Ν:自然数

[6] N= 2である請求の範囲第 5項に記載の対物レンズ。

[7] 前記波長 λ 1の光束の波長が + 5nm変動した場合の波面収差変化量 AW[ rm s]は、 AW≤0. 05を満たす請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[8] 前記光学系倍率 mlと前記光学系倍率 m2とのうち、少なくとも一方の光学系倍率力 SOより大きく且つ 1Z100以下である請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[9] 前記回折構造の回折パワーが負である請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[10] 前記対物レンズの前記波長 λ 1の光束に対する波長変化 lnm当たりの光軸方向の波面収差最小位置変化量 dfbZdえが、

I dib/ά λ I ≤0. 1 [ μ m/nm]

を満たす請求の範囲第 9項に記載の対物レンズ。

fb：対物レンズ力も第 1光ディスクまでの距離。

[11] 前記対物レンズの前記波長 λ 2の光束に対する波長変化 lnm当たりの光軸方向の波面収差最小位置変化量 dfbZdえが、

I dib/ά λ I ≤0. 1 [ μ m/nm]

を満たす請求の範囲第 9項に記載の対物レンズ。

fb：対物レンズ力第 2光ディスクまでの距離。

[12] tl =t2である請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[13] 前記波長 λ 1の光束に対する前記対物レンズの出射側の開口数を ΝΑ1、前記波長 λ 2の光束に対する前記対物レンズの出射側の開口数を ΝΑ2としたとき、

NA1 =ΝΑ2である請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[14] 前記第 1光源及び前記第 2光源が別体に配置されている請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[15] 前記第 1光源及び前記第 2光源がそれぞれ光軸上に配置されている請求の範囲第 14項に記載の対物レンズ。

[16] 前記波長 λ 1及び λ 2の光束のうち少なくとも一方の光路上に、通過光束の色収差を補正する機能を有する色収差補正素子が配置されている請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[17] 前記色収差補正素子がコリメートレンズである請求の範囲第 16項に記載の対物レンズ。

[18] 前記対物レンズが、更に、保護基板厚 t3 (t2く t3)の第 3光ディスクに対して、第 3 光源から出射される波長え 3 (1. 8 X λ 1≤λ 3≤2. 2 Χ λ ΐ)の光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行う光ピックアップ装置に用いられ、

前記対物レンズには前記波長 λ 1、え 2及び λ 3の各光束が入射する請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[19] 前記波長え 3の光束の光路上に開口制限素子が配置される請求の範囲第 18項に記載の対物レンズ。

[20] 前記波長 λ 3の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率 m3が、

- 1/I0≤m3≤- 1/100

を満たす請求の範囲第 18項に記載の対物レンズ。

[21] 前記第 1光源、前記第 2光源及び前記第 3光源が別体に配置されている請求の範囲第 18項に記載の対物レンズ。

[22] 前記第 1光源、前記第 2光源及び前記第 3光源がそれぞれ光軸上に配置されている請求の範囲第 21項に記載の対物レンズ。

[23] 前記波長え 1、 λ 2及びえ 3の光束のうち少なくとも一方の光路上に、通過光束の色収差を補正する機能を有する色収差補正素子が配置されている請求の範囲第 18 項に記載の対物レンズ。

[24] 前記色収差補正素子がコリメートレンズである請求の範囲第 23項に記載の対物レンズ。

[25] 前記波長 λ 1の光束に対する前記対物レンズの焦点距離 flが、

0. 8mm≤fl≤4. Omm

を満たす請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[26] プラスチック製である請求の範囲第 1項に記載の対物レンズ。

[27] 前記プラスチックは脂環基含有エチレン性不飽和単量体単位を有する重合体と、一分子内に燐酸エステル構造及びフエノール構造を有する酸化防止剤とを含有する榭脂組成物である請求の範囲第 26項に記載の対物レンズ。

[28] 前記プラスチックは脂環基含有エチレン性不飽和単量体単位を有する重合体と一般式 (1)で表される酸ィ匕防止剤とを含有する榭脂組成物である請求の範囲第 26項に記載の対物レンズ。

[化 1]

〔一般式（1)中、 R19〜R24は、それぞれ独立して水素原子、炭素原子数 1〜8のァルキル基、炭素数 5〜8のシクロアルキル基、炭素数 6〜 12のアルキルシクロアルキル基、炭素数 7〜 12のァラルキル基又はフエ-ル基を表し、 R25〜R26はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数 1〜8のアルキル基を表す。 Xは単結合、硫黄原子もしくは CHR27 基 (R27 は水素原子、炭素数 1〜8のアルキル基又は炭素数 5〜 8のシクロアルキル基を示す）を表す。 Aは炭素数 2〜8のアルキレン基又は * C OR28 基 (R28は単なる結合又は炭素数 1〜8のアルキレン基を、 *は酸素側に結合していることを示す。）を表す。 Y及び Zは、いずれか一方がヒドロキシル基、炭素数 1〜8のアルコキシ基又は炭素数 7〜12のァラルキルォキシ基を表し、もう一方が水素原子又は炭素数 1〜8のアルキル基を表す。〕

少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光ディスク及び保護基板厚 t2 (0. 8 X tl≤t2)の第 2光ディスクに対して情報の再生及び Z又は記録を行う光ピックアップ装置であつて、

前記第 1光ディスクに対して情報の再生及び Z又は記録を行うために波長 λ 1の光束を出射する第 1光源と、

前記第 2光ディスクに対して情報の再生及び Ζ又は記録を行うために波長 λ 2 (1. 5 Χ λ 1≤λ 2≤1. 7 Χ λ ΐ)の光束を出射する第 2光源と、前記波長 λ 1の光束と波長 λ 2の光束を前記第 1光ディスク及び前記第 2光デイスクの情報記録面上にそれぞれ集光させる請求の範囲第 1項に記載の対物レンズと、を備える光ピックアップ装置。