WO2007138924A1 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

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WO2007138924A1
WO2007138924A1 PCT/JP2007/060428 JP2007060428W WO2007138924A1 WO 2007138924 A1 WO2007138924 A1 WO 2007138924A1 JP 2007060428 W JP2007060428 W JP 2007060428W WO 2007138924 A1 WO2007138924 A1 WO 2007138924A1
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WO
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objective lens
pickup device
optical
optical pickup
change
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/060428
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mika Wachi
Kentarou Nakamura
Nobuyoshi Mori
Original Assignee
Konica Minolta Opto, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Opto, Inc. filed Critical Konica Minolta Opto, Inc.
Priority to JP2008517860A priority Critical patent/JPWO2007138924A1/ja
Publication of WO2007138924A1 publication Critical patent/WO2007138924A1/ja

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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
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    • G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/127—Lasers; Multiple laser arrays
    • G11B7/1275—Two or more lasers having different wavelengths
    • G—PHYSICS
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    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13922—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive
    • G—PHYSICS
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    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup device that performs optical information recording and Z reproduction, and more particularly, to a wavelength.
  • the present invention relates to an optical pickup device that can be manufactured at low cost by using rosin as a component and has excellent optical performance.
  • an optical pickup device which records and / or reproduces information on a compact disc (CD), a digital versatile disc (DVD) t and an optical information recording medium.
  • CD compact disc
  • DVD digital versatile disc
  • an optical pickup device for CD an optical pickup device in which the wavelength of the light source is about 770 to 800 nm and the image side numerical aperture of the objective lens is about 0.42-0.52 is used.
  • an optical pickup device for DVD an optical pickup device having a light source wavelength of about 630 to 660 nm and an image side numerical aperture of an objective lens of about 0.60 to 0.70 is used.
  • optical elements for optical pickup devices have been developed in which the base material is made of glass and in which the base material is made of a resin material.
  • the base material is made of glass
  • the base material is made of a resin material.
  • the lens mold is rapidly deteriorated and the manufacturing cost increases. It will end up There was a problem. Therefore, development of an optical element using a resin material is strongly desired in order to reduce the manufacturing cost.
  • the resin material has a problem that the optical performance changes greatly due to the temperature change as compared with the glass material.
  • aberration may occur due to a change in the refractive index of the material of the optical element due to a change in temperature, which may reduce the accuracy of reading information in an optical information recording medium.
  • the temperature change force is a force that is not a problem in conventional CD and DVD recording and Z or playback, and a high-precision optical pin used for high-density recording using the above-described blue-violet light source and a high numerical aperture objective lens. It has been found that this problem causes a large spherical aberration in the backup device.
  • Non Periodic Phase reduces the amount of spherical aberration caused by temperature changes by utilizing the fact that the refractive index of the material of the optical element changes and the optical path difference given by the step shifts by an integral multiple of the wavelength.
  • NPS Structure
  • the wavelength of the light source may cause a wavelength jump called a so-called mode hop, or the wavelength of the light source itself may vary. It is difficult to eliminate the wavelength shift.
  • NPS is used to correct the change in the amount of spherical aberration due to temperature changes, the light collection performance (wavelength characteristics) when the wavelength of the light source deviates from the design wavelength by several nanometers compared to the case without NPS. It turned out to be deteriorated.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-283459
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-248168
  • equation (1.1) “d” represents the axial thickness of the objective lens, and “f” represents the focal length of the objective lens.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and performs high-precision recording and Z reproduction on an optical information recording medium having a high recording density regardless of changes in environmental temperature and variations in wavelength of the light source.
  • An object of the present invention is to provide an optical pickup device that can be appropriately manufactured and can be manufactured at low cost by using a resin material as the main component of the base material of the objective lens.
  • the first aspect of the present invention provides:
  • a first light source that emits a first light beam having a wavelength of 380 to 420 nm
  • the main component of the base material has an objective lens composed of a single lens that is a resin material, An optical pickup device that performs recording and Z or reproduction on a first optical information recording medium with the first light flux through the objective lens,
  • the image-side numerical aperture NA1 of the objective lens is 0.75 to 0.87,
  • the working distance of the objective lens to the first optical information recording medium is 0.3 mm or more
  • ⁇ T '' represents the amount of change in wavefront aberration at the condensing spot when the ambient temperature of the objective lens changes by 30 ° C. when performing recording, Z or reproduction on the first optical information recording medium.
  • AW represents the first optical information recording medium.
  • the optical pickup device of the first aspect of the present invention even in an optical pickup device having a high numerical aperture using the first optical source having a wavelength of 380 to 420 nm, a sufficient working distance can be secured. Compensation for coma aberration due to disc tilt and poor discs can be taken, the wavefront aberration can be kept in an appropriate range even when the ambient temperature changes by about 30 °, and the first light source Even when the wavelength is deviated from the design wavelength, the wavefront aberration can be kept in an appropriate range, so that recording and Z or reproduction on the first optical information recording medium can be performed without any problem.
  • the second aspect of the present invention is:
  • a first light source that emits a first light beam having a wavelength of 380 to 420 nm
  • an objective lens composed of a single lens whose main component is a resin material, and recording and Z or reproduction on the first optical information recording medium with the first luminous flux through the objective lens A pickup device,
  • the image-side numerical aperture NA1 of the objective lens is 0.75 to 0.87,
  • the working distance of the objective lens to the first optical information recording medium is 0.3 mm or more,
  • the conventional injection molding technique is used. It can be easily molded, and even when the ambient temperature changes by about 30 °, the wavefront aberration can be kept in an appropriate range, and the wavelength of the first light source is shifted from the design wavelength. Even in this case, since the wavefront aberration can be maintained in an appropriate range, recording and Z or reproduction on the first optical information recording medium can be performed without any problem.
  • the objective lens is composed of an organic-inorganic composite material in which inorganic particles are dispersed in a resin material. Good.
  • a phase structure is provided on at least one optical surface of the objective lens.
  • the phase structure is a so-called NPS, and a change in the spherical aberration component caused by a change in the refractive index of the base material of the objective lens due to a change in the ambient temperature of the objective lens, It is preferable to have a counteracting effect by itself.
  • the phase structure may be a diffractive structure!
  • the diffractive structure is generated when the refractive index of the base material of the objective lens changes due to a change in the ambient temperature of the objective lens when recording or reproducing is performed on the first optical information recording medium.
  • the spherical aberration component preferably has an action of canceling out the change of the spherical aberration component generated by the change of the wavelength of the first light beam due to the change of the ambient temperature of the first light source.
  • the phase structure has a plurality of annular structures concentric with respect to the optical axis of the objective lens.
  • a second light source that emits a second light beam having a wavelength of 630 to 660 nm
  • a third light source that emits a third light beam having a wavelength of 770 to 800 nm
  • recording and Z reproduction are performed on the third optical information recording medium with the third light flux through the objective lens.
  • the image-side numerical aperture NA2 of the objective lens is 0.60 to 0.70, and recording is performed on the third optical information recording medium. And when performing Z or reproduction, the image side numerical aperture NA3 of the objective lens is 0.42-0.52. Currently widely used! Preferred in terms of corresponding to the standard.
  • the objective lens has at least one of the first to third optical information recording media on at least one optical surface. It is preferable to have a phase structure that corrects the spherical aberration caused by the difference in thickness of the two transparent protective substrates of the first to third optical information recording media.
  • the recording density is high! It is possible to obtain an optical pickup device that can be manufactured at low cost by properly performing high-precision recording and z-reproduction regardless of variations in the wavelength of the light source, and using a resin material as the main component of the base material of the objective lens. it can.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a phase structure of an objective lens.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a phase structure of an objective lens.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a phase structure of an objective lens.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a phase structure of an objective lens.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a phase structure of an objective lens.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a phase structure of an objective lens.
  • FIG. 8 A graph showing the relationship between dnZdt, refractive index n, and wavefront aberration variation AW when the numerical aperture of the objective lens is 0.45, the focal length is 2.5 mm, and the entrance pupil diameter is 2.35 mm.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between dnZdt, refractive index n, and wavefront aberration change amount AW when the numerical aperture of the objective lens is 0.65, the focal length is 2.5 mm, and the entrance pupil diameter is 3.35 mm.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between dnZdt, refractive index n, and wavefront aberration change amount AW when the objective lens has a numerical aperture of 0.85, a focal length of 1.7645 mm, and an entrance pupil diameter of 3.000 mm.
  • FIG. 11 A graph showing the relationship between the amount of inorganic particles added to rosin, dnZdt, and refractive index n.
  • FIG. 12 is a schematic view showing a cross section of the objective lens shown in Example 2.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a cross section of the objective lens shown in Comparative Example 2.
  • optical pickup device The preferred embodiments of the optical pickup device according to the present invention will be described below.
  • the optical pickup device 1 includes three types of semiconductor laser oscillators LD1, LD2, and LD3 as light sources.
  • the semiconductor laser oscillator LD 1 as the first light source emits a light beam having a specific wavelength of 380 to 420 nm, for example, wavelengths of 405 nm and 407 nm, as a first light beam L1 for a BD (Blu-Ray Disc) 10. It has become.
  • the semiconductor laser oscillator LD2 as the second light source emits a light beam having a specific wavelength in the wavelength range of 630 to 660 nm as the second light beam L2 for the DVD20.
  • the semiconductor laser oscillator LD3 as the third light source emits a light beam having a specific wavelength in 770 to 800 nm as the third light beam L3 for the CD30.
  • the siever SH1, splitter BS1, collimator CL, splitter BS4, BS 5 and the objective lens 15 are sequentially arranged.
  • a BD 10 as a first optical information recording medium, a DVD 20 as a second optical information recording medium, and a CD 30 as a third optical information recording medium are arranged.
  • a cylindrical lens Lll, a concave lens L12, and a photodetector PD1 are sequentially arranged on the right side of the splitter BS1 in FIG.
  • the splitters BS2 and BS4 are sequentially arranged from the left to the right in FIG.
  • a cylindrical lens L21, a concave lens L22, and a photodetector PD2 are sequentially arranged below the splitter BS2 in FIG.
  • the splitters BS3 and BS5 are sequentially arranged from the right side to the left side in FIG.
  • a cylindrical lens L31, a concave lens L32, and a photodetector PD3 are sequentially disposed below the splitter BS3 in FIG.
  • the objective lens 15 is disposed opposite to the BD10, DVD20, or CD30 as the first to third optical information recording media, and the light emitted from each of the semiconductor laser oscillators LD1, LD2, LD3, It concentrates on BD10, DVD20 or CD30.
  • BD10, DVD20, and CD30 have recording surfaces 10a, 20a, and 30a, respectively, and the surface of each recording surface 10a, 20a, and 30a is covered with a transparent protective substrate.
  • the objective lens 15 is provided with a two-dimensional actuator 2, and the objective lens 15 is movable in the vertical direction and the horizontal direction by the operation of the two-dimensional actuator 2.
  • the working distance of the objective lens 15 to each of the transparent protective substrates BD10, DVD20 and CD30 is set to 0.3 mm or more.
  • optical pickup device 1 in the present embodiment operates differently depending on the types of the first to third optical information recording media, details of operation modes for the BD10, DVD20, and CD30 will be described below. To do.
  • the semiconductor laser oscillator LD1 The first beam LI is emitted. As shown in FIG. 1, the first light beam L1 is shaped by passing through the sieve SH1, passed through the splitter BS1, and converted into parallel light by the collimator CL, and then the splitters BS4 and BS5, the objective lens 15 and A condensing spot is formed on the recording surface 10a of the BD10 through the transparent protective substrate of the BD10.
  • the first light beam L1 that forms the focused spot is modulated by the information pits on the recording surface 10a of the BD 10 and reflected by the recording surface 10a.
  • the reflected first light beam L1 is transmitted through the transparent protective substrate of BD10, objective lens 15, splitter BS5, splitter BS4, and collimator CL, reflected by the splitter BS1, and then transmitted through the cylindrical lens L11 for astigmatism. Is given. Thereafter, the first light beam L1 passes through the concave lens L12 and is received by the photodetector PD1.
  • a reproduction operation of information recorded in 0 is performed.
  • the semiconductor laser oscillator LD2 emits the second light beam L2.
  • the second light beam L2 passes through the splitter BS2 and is reflected by the splitter BS4.
  • the reflected second light beam L2 passes through the splitter BS5, the objective lens 15, and the transparent protective substrate of the DVD 20, and forms a light collecting spot on the recording surface 20a of the DVD 20.
  • the second light beam L2 that forms the focused spot is modulated by the information pits on the recording surface 20a of the DVD 20, and is reflected by the recording surface 20a.
  • the reflected second light beam L2 is transmitted through the transparent protective substrate of DVD20, the objective lens 15 and the splitter BS5, reflected by the splitters BS4 and BS2, and then transmitted through the cylindrical lens L21 to give astigmatism. . Thereafter, the second light beam L2 passes through the concave lens L22 and is received by the photodetector PD2.
  • the third light beam L3 is emitted from the semiconductor laser oscillator LD3.
  • the third light beam L3 passes through the splitter BS3 as shown in Fig. 1. And reflected by the splitter BS5.
  • the reflected third light beam L3 passes through the objective lens 15 and the transparent protective substrate of the CD30, and forms a condensed spot on the recording surface 30a of the CD30.
  • the third light beam L3 that forms the focused spot is modulated by the information pits on the recording surface 30a of the CD 30, and is reflected by the recording surface 30a.
  • the reflected third light beam L3 is transmitted through the transparent protective substrate of CD30 and the objective lens 15, reflected by the splitters BS5 and BS3, and then transmitted through the cylindrical lens L31 to give astigmatism. Thereafter, the third light beam L3 passes through the concave lens L32 and is received by the photodetector PD3.
  • the optical pickup device 1 detects a change in the amount of light due to a change in the shape of the spot or a change in position in each of the photodetectors PD1, PD2, and PD3 during the recording and Z or reproduction operation of information on the BD10, DVD20, or CD30. Thus, focus detection and track detection are performed.
  • the two-dimensional actuator 2 transmits light from the semiconductor laser oscillators LD1, LD2, and LD3 based on the detection results of the photodetectors PD1, PD2, and PD3.
  • the objective lens 15 is moved so as to form an image on the recording surfaces 10a, 20a, and 30a of the CD30, and light from the semiconductor laser oscillators LD1, LD2, and LD3 is applied to predetermined tracks on the recording surfaces 10a, 20a, and 30a.
  • the objective lens 15 is moved so as to form an image.
  • the image-side numerical aperture NA1 of the objective lens 15 is 0.75-0.87.
  • the image-side numerical aperture NA2 of the objective lens 15 is 0.60-0.70, and recording and recording on the CD 30 with the third light beam L3.
  • the image-side numerical aperture NA3 of the objective lens 15 is 0.42-0.52.
  • the objective lens 15 is composed of a single lens whose main component is a resin material (see below), and has a phase structure on at least one optical surface.
  • Phase structure means optical axis direction It is a general term for structures that have a step in the direction and add an optical path difference (phase difference) to the incident light flux (first to third light fluxes L1 to L3).
  • the phase structure is preferably a ring zone structure divided by a plurality of concentric steps centered on the optical axis.
  • the optical path difference added to the incident light beam may be an integer multiple of the wavelength of the incident light beam or a non-integer multiple of the wavelength of the incident light beam.
  • the above-described phase structure changes the spherical aberration component caused by the change in the refractive index of the base material of the objective lens 15 when the ambient temperature of the objective lens 15 changes.
  • the phase structure may be a diffractive structure.
  • the diffraction structure when performing recording or reproduction on the BD 10 as the first optical information recording medium, the diffraction structure has a refractive index of the base material of the objective lens 15 when the ambient temperature of the objective lens 15 changes.
  • the phase structure of the objective lens 15 can take various cross-sectional shapes, and application examples (cross-sectional structures) thereof are shown in FIGS.
  • phase structure in FIG. 2 has a sawtooth shape
  • the phase structure in FIG. 3 has a stepped shape in which all steps are in the same direction.
  • the phase structure in Fig. 4 has a stepped shape in which the direction of the step is opposite in the middle
  • the phase structure in Fig. 5 is arranged in a concentric pattern in which the cross-sectional shape is a stepped shape, with a predetermined number of surface planes ( For each number of 5 level planes in Fig. 5, the level is shifted by the height corresponding to the number of level planes (4 levels in Fig. 5).
  • phase structure in FIG. 2 shows the case where the directions of the saw blades are the same
  • phase structure in FIG. 5 shows the case where the directions of the patterns whose cross-sectional shapes are stepped are the same.
  • the phase structure has a phase inversion portion PR, and the phase inversion portion.
  • the direction of the sawtooth or pattern may be reversed between the side closer to the optical axis and the side farther than the minute PR.
  • FIGS. 2 to 7 show examples in which each phase structure is formed on a plane.
  • each phase structure may be formed on a spherical surface or an aspherical surface.
  • the predetermined number of level faces is 5! /, But this is not a limitation! /.
  • the base material constituting the objective lens 15 is not particularly limited as long as the main component is a resin material.
  • the optical pickup device satisfies the above formulas (2) and (3).
  • the base material of the objective lens is an organic-inorganic composite material in which inorganic particles are dispersed in the main resin material.
  • the selected resin material is not particularly limited as long as it is a transparent resin material that is generally used as an optical material.
  • acrylic resin is not limited. It is particularly preferred to be a resin, a cyclic olefin resin, a polycarbonate resin, a polyester resin, a polyether resin, a polyamide resin, or a polyimide resin, particularly preferably a cyclic olefin resin, for example,
  • the compounds described in JP-A-2003-73559 and the like can be exemplified, and preferred compounds are shown in Table 1.
  • the water absorption rate is 2 wt 0/0 below 0.1.
  • the resin having a water absorption of 0.2% by mass or less include polyolefin resin (for example, polyethylene, polypropylene, etc.), fluorine resin (for example, polytetrafluoroethylene, Teflon (registered trademark) AF (DuPont).
  • ZEONEX manufactured by ZEON Corporation
  • Arton manufactured by JSR Corporation
  • Apel manufactured by Mitsui Engineering Co., Ltd.
  • TOPAS manufactured by Polyplastics Co., Ltd.
  • Indene Z styrene resin polycarbonate, etc.
  • the water absorption rate is considered to be approximately equal to the average value of the water absorption rate of each rosin, and the average water absorption rate should be 0.2% or less.
  • the particle size of the inorganic particles that can be used is sufficiently smaller than the used wavelength of 380 to 420 nm, but the volume average dispersed particle size is 30 nm or less. 1 to 30 nm is more preferable. 1 to: LOn m or less is more preferable. If the volume average dispersed particle diameter is 1 nm or more, the dispersibility of the inorganic particles can be ensured, and desired performance can be obtained, and if the volume average dispersed particle diameter is 30 nm or less, the resulting organic Good transparency of the inorganic composite material can be obtained, and a light transmittance of 70% or more can be achieved.
  • the volume average dispersed particle diameter here refers to the diameter when inorganic particles in a dispersed state are converted to spheres of the same volume.
  • the shape of the inorganic particles is not particularly limited, but spherical fine particles are preferably used from the viewpoint of fluidity.
  • the particle size distribution is not particularly limited, but those having a relatively narrow distribution are preferably used rather than those having a wide distribution from the viewpoint of stability. Some of these inorganic particles may exist in an amorphous state.
  • Examples of the inorganic particles include acid oxide fine particles. More specifically, as the oxide fine particles, for example, silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide. , Barium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, indium oxide, tin oxide, lead oxide, double oxides composed of these oxides, such as lithium niobate, potassium niobate, lithium tantalate, etc. Or a phosphate, a sulfate, etc. can be mentioned.
  • fine particles having a semiconductor crystal composition can be preferably used as the inorganic particles.
  • the semiconductor crystal composition is not particularly limited, but it is desirable that the semiconductor crystal composition does not absorb, emit light, or fluoresce in the wavelength region used as the optical element (objective lens 15).
  • Specific examples of the composition include, for example, a simple group 14 element of the periodic table such as carbon, silicon, germanium, and tin, a simple group 15 element of the periodic table such as phosphorus (black phosphorus), selenium, Simple substance of group 16 element of periodic table such as tellurium, compound consisting of multiple group 14 elements of periodic table such as silicon carbide (SiC), tin oxide (IV) (SnO), tin sulfide ( ⁇ , IV) (Sn (lD Sn (lV) S), tin sulfide (IV) (SnS), tin sulfide (II
  • Group 11 and Periodic Group 16 elements copper chloride (I) (CuCl), odorous copper (I) (CuBr), copper iodide (I) ( Cul), periodic silver such as silver chloride (AgCl), silver bromide (AgBr), etc.
  • Compounds of group elements and group 16 elements of the periodic table, compounds of group 9 elements of the periodic table and elements of group 16 of the periodic table such as cobalt oxide ( ⁇ ) (CoO), cobalt sulfide ⁇ ) (CoS), etc.
  • Conversion of group 8 elements of the periodic table and group 16 elements of the periodic table such as ferric oxide (Fe 2 O 3) and iron sulfide ( ⁇ ) (FeS)
  • Compound, Compound of Periodic Table Group 7 Element and Periodic Table Group 16 Element such as Manganese Oxide ( ⁇ ) (MnO), Molybdenum (IV) (MoS), Tungsten Oxide (IV) (WO ) Etc.
  • Periodic Table Compounds of Group 16 and Periodic Elements such as Acid Vanadium ( ⁇ ) (VO), Acid Vanadium (IV) (V02), Acid Tantalum (V) (Ta O), etc.
  • Group 4 elements of periodic table such as compounds with elements, titanium oxide (TiO, Ti O, Ti O, Ti509, etc.)
  • magnesium sulfide MgS
  • compound of group 2 element of the periodic table such as magnesium selenide (MgSe)
  • element of group 16 element of the periodic table cadmium oxide ( ⁇ ) chromium (III) (CdCr 2 O 3), cadmium selenide (II) chromium (III) (CdCr Se), copper sulfide (
  • Chalcogens such as chromium ( ⁇ ) (CuCr S), mercury selenide ( ⁇ ) chromium (III) (HgCr Se), etc.
  • the confirmed semiconductor cluster is exemplified as well.
  • inorganic particles one kind of inorganic particles may be used, or a plurality of kinds of inorganic particles may be used in combination. It is also possible to use inorganic particles having a composite composition. Multiple types of inorganic particles can be mixed types, core-shell (laminated) types, compound types, and composite types (where one inorganic particle is present in one base material inorganic particle)! / ⁇ .
  • the composition of the inorganic particles is preferably a substantially uniform composition.
  • the homogeneity of the composition which is usually a force determined by TEM composition analysis, etc. In the case of a uniform composition, light scattering due to the composition distribution inside the particles does not occur, so the refractive index is high. Is preferred, because it becomes uniform.
  • the refractive index of a resin material used as an optical element is often used when the refractive index nd25 measured using helium d-line (25 ° C) as a light source is around 1.5 to 1.7.
  • the refractive index of the resulting inorganic particles is also preferably adjusted so that nd25 is 1.5 to 1.7.
  • Specific examples of preferred inorganic particles include silicon oxide, acid aluminum, acid zirconium, and composite particles, which are required for the resin materials and optical elements (objective lens 15) used. It is appropriately selected depending on the characteristics.
  • the refractive index is, for example, measured by an Abbe refractometer according to the ASTM D542 standard, and values described in various documents can be used.
  • the inorganic particles are dispersed in various solvents whose refractive index is adjusted, the absorbance of the dispersion is measured, and the refractive index of the solvent having the minimum value is measured, thereby confirming the refractive index of the inorganic particles. it can.
  • the volume ratio of the inorganic particles contained in the final organic-inorganic composite material is 1 to 70% by volume, preferably 10 to 50% by volume. If the content of inorganic particles in the organic-inorganic composite material is 1% by volume or less, the desired physical properties may not be improved. In addition, when the content of inorganic particles in the organic-inorganic composite material is 70% by volume or more, there may be a problem in economy, moldability, and permeability.
  • inorganic particles can be produced by a pyrolysis method (a method in which the raw material is pyrolyzed to obtain fine particles. Spray drying method, flame spray method, plasma method, gas phase reaction method, freeze drying method, heated kerosene. Method, heating oil method), precipitation method (coprecipitation method), hydrolysis method (brine solution method, alkoxide method, sol-gel method), hydrothermal method (precipitation method, crystallization method, hydrothermal decomposition method, hydrothermal oxidation method) ) And the like.
  • a pyrolysis method a method in which the raw material is pyrolyzed to obtain fine particles. Spray drying method, flame spray method, plasma method, gas phase reaction method, freeze drying method, heated kerosene. Method, heating oil method), precipitation method (coprecipitation method), hydrolysis method (brine solution method, alkoxide method, sol-gel method), hydrothermal method (precipitation method, crystallization method, hydrothermal decomposition method, hydrotherm
  • oxide fine particles can be obtained by using a halogenated metal or an alkoxy metal as a raw material and hydrolyzing in a reaction system containing water. At this time, in order to stabilize the fine particles, a method using an organic acid or organic amine in combination is also used.
  • a method using an organic acid or organic amine in combination is also used.
  • titanium oxide with a volume average dispersed particle diameter of 5 nm is suitable for hydrolysis in a suitable solvent using titanium tetraisopropoxide or tetrasalt titanium as a raw material. It can be easily produced by adding a surface modifier.
  • volume-average dispersed particle size force Onm Zinc Sulfur Zinc is made of dimethylzinc or saltyzinc zinc as a raw material, and is surface modified when sulfurized with hydrogen sulfate or sodium sulfate. It can be produced by adding an agent.
  • the surface modification method is not particularly limited, and any known method can be used. For example, a method of modifying the surface of the fine particles by hydrolysis under conditions where water is present can be mentioned. In this method, a catalyst such as acid or alkali is preferably used, and it is generally considered that a hydroxyl group on the surface of fine particles and a hydroxyl group generated by hydrolysis of the surface modifier dehydrate to form a bond.
  • the affinity with the resin material can be improved.
  • the surface modifier to be applied include silane coupling agents, aluminate coupling agents, titanate coupling agents, amino acid dispersants, and various silicone oils.
  • the surface treatment of the inorganic particles there are various methods for performing the surface treatment of the inorganic particles, and the surface treatment may be performed in advance before mixing with the resin material.
  • the surface treatment may be performed in advance before mixing with the resin material.
  • silane coupling agent known ones such as bursilazane trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, trimethylalkoxysilane, dimethyldialkoxysilane, methyltrialkoxysilane, hexamethyldisilazane are used.
  • bursilazane trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, trimethylalkoxysilane, dimethyldialkoxysilane, methyltrialkoxysilane, hexamethyldisilazane are used as bursilazane trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, trimethylalkoxysilane, dimethyldialkoxysilane, methyltrialkoxysilane, hexamethyldisilazane are used.
  • Silicone oil-based treatment agents include dimethyl silicone oil, methylphenol silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, straight silicone oil, amino-modified silicone oil, epoxy-modified silicone oil, carboxyl-modified silicone oil, carbinol-modified silicone oil, Methacryl-modified silicone oil, mercapto-modified silicone oil, phenol-modified silicone oil, one-end reactive-modified silicone oil, heterofunctional functional-modified silicone oil, polyether-modified silicone oil, methylstyryl-modified silicone oil, alkyl-modified silicone oil, higher fatty acid Ester modified silicone oil, hydrophilic special modified silicone oil, high-grade alkoxy-modified silicone oil, high-grade Modified silicone oils such as fatty acid-containing modified silicone oil and fluorine-modified silicone oil can be used. These treatment agents may be used after appropriately diluted with hexane, toluene, methanol, ethanol, acetone water or the like.
  • the amount of coupling agent added is relatively large because the inorganic particles used are nano-sized and have a large specific surface area.
  • the specific amount is about 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles, and the expected surface treatment effect cannot be obtained and the particles are aggregated.
  • the linear expansion coefficient increases or the light transmittance decreases, it becomes a problem. It is desirable to suppress the amount of soluble matter problem to 100 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of inorganic particles.
  • an organic-inorganic composite material is prepared using inorganic particles and a resin material
  • Advantages include prevention of powder scattering, operational convenience, and improvement in dispersibility.
  • wet mixing is desirable to suppress damage to the resin material. Normally, the liquid or solution contacts the surface of the inorganic particles to be mixed, the surface wets and the solid surface disappears, and a new solid and liquid are formed. It is desirable to mix in a state and a state in which there exists a dissolved resin material that covers the entire interface. However, the amount of liquid or solution specifically used is appropriately selected depending on the inorganic particles and the resin material used.
  • a force that can be applied to known methods such as tumbler mixer, super mixer, Henschel mixer, screw blender, ribbon blender, etc. Etc. are preferably used.
  • the blending amount of the inorganic particles with respect to the resin material is preferably 25 to 300 parts by volume.
  • the volume is less than 25 parts by volume, the effect of the added inorganic particles is not sufficiently exhibited.
  • the volume is larger than 300 parts by volume, the resin material as a binder is insufficient, a uniform composition cannot be obtained, and the adhesion between the interface between the inorganic particles and the resin material becomes insufficient, and voids are generated.
  • an organic-inorganic composite material containing voids is produced in this way, resin degradation due to oxygen contained in the voids may occur, or moisture from the air in the voids may be present as bubbles in the resin yarn and composition. As a result, the optical transmittance (objective lens 15) becomes a defect.
  • the solvent used for the wet mixing preferably has a volatile residue such as a solvent of 2% or less of the total volume from the viewpoint of adverse effects on the final organic-inorganic composite material and economic efficiency.
  • a volatile residue such as a solvent of 2% or less of the total volume from the viewpoint of adverse effects on the final organic-inorganic composite material and economic efficiency.
  • the solvent used is not particularly limited as long as it dissolves the above composition, for example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, heptanone, etc.
  • aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, heptanone, etc.
  • Ketones esters such as ethyl acetate, t-butyl acetate, n-butyl acetate and acetic acid n-hexyl, halogenated hydrocarbons such as 1,2-dichloroethane, chloroform and benzene, 1 , 2-Dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl Tinoleatenore, Diethyleneglycolenoretinolemethinoleetenole, Diethyleneglycolinoresethyl ether, Tetrahydrofuran, 1,3 Dioxane, 1,4 Dioxane, etc., N, N dimethylformamide, N, N dimethylacetamide, Examples include aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, and sulfolane. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.
  • the boiling point of the solvent used at atmospheric pressure is preferably 30 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C. If the boiling point is lower than 30 ° C, it is dangerous to handle. Also, if the boiling point is higher than 150 ° C, not only the solvent removal is difficult, but also the final product is adversely affected by the residue of decomposition products and the effect of heating.
  • the amount of the solvent used in the preparation of the organic-inorganic composite material is not particularly limited as long as it is within the range in which the resin material is dissolved, but 500 to 2000 parts by weight of the solvent is preferable with respect to 100 parts by weight of the resin material.
  • the amount of the solvent is less than 500 parts by weight, the resin material is not completely dissolved, and the composition of the organic-inorganic composite material may become nonuniform.
  • productivity decreases and sufficient torque cannot be obtained during wet mixing, and the composition of the produced organic-inorganic composite material may become uneven.
  • an optical element object lens 15
  • a method of applying a shearing force with a melt kneader while mixing the organic-inorganic composite material is preferably used.
  • the mixing with the above-mentioned rosin material is preferably carried out in an atmosphere substituted with Ar, N, etc., not in the air, in order to prevent functional deterioration due to acid soot.
  • Specific kneaders include: KRC--Dar (manufactured by Kurimoto Iron Works); Polylab system (manufactured by HAAKE); Nanoplast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho); Nauter Mixer Bus 'Nider (Buss); TEM extruder (Toshiba Machine); TEX twin-screw kneader (Nihon Steel); PCM kneader (Ikegai); Three roll mill, mixing Roll mill , Kneader (manufactured by Inoue Seisakusho); kneedex (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.); MS-type pressure-one-der, Nida-Iruder (manufactured by Moriyama Seisakusho); Banbury I mixer (manufactured by Kobe Steel) .
  • additives such as antioxidants, neutralizing agents, lubricants and antistatic agents that are commonly used can be added to the organic-inorganic composite material as necessary.
  • various types of additives may be used alone or in combination. These additives include plasticizers, antioxidants, light stabilizers, whitening agents, thermal stabilizers, colorants, impact modifiers, extenders, antistatic agents, mold release agents, foaming agents, and processing aids. There are substances such as.
  • Various additives that can be incorporated into the composition are generally used and are known to those skilled in the art. Specific examples of powerful additives are described in R. Gachter and H. Muller, Plastics Additives Handbook, 4th edition, 1993. Moreover, the range can be used as appropriate as long as the effects described in the invention are not impaired.
  • additives by adding the above-mentioned additives to the organic-inorganic composite material, it is possible to impart an inorganic particle dispersion effect during the production of the organic-inorganic composite material and a binder function.
  • these additives are appropriately used as long as they are compatible with each material used. Further, the additive may be added at any timing including the time of producing the organic-inorganic composite material.
  • plasticizer there are no particular limitations on the plasticizer, but phosphate ester plasticizers, phthalate ester plasticizers, trimellitic acid ester plasticizers, pyromellitic acid plasticizers, glycolates are acceptable. Examples thereof include a plasticizer, a citrate ester plasticizer, and a polyester plasticizer.
  • phosphate ester plasticizer examples include triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, credinole resin-nore phosphate, otatinoresiferate-nore phosphate, diphe-bibiphosphate, trioctyl phosphate, tributyl phosphate and the like. be able to.
  • Examples of the phthalate ester plasticizer include jetyl phthalate, dimethoxyethyl phthalate, dimethyl phthalate, dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, butyl benzyl phthalate, diphenyl phthalate, Examples include dicyclohexyl phthalate and the like.
  • trimellitic acid plasticizers include tributyl trimellitate, triphenyl trimellitate, triethyl trimellitate, and the like.
  • Examples of the pyromellitic acid ester plasticizer include tetrabutyl pyromellitate, tetraphenyl pyromellitate, and tetraethyl pyromellitate.
  • glycolate plasticizer examples include triacetin, tributyrin, ethyl phthalyl ethyl dallicolate, methyl phthalyl cetyl dalicolate, butyl phthalyl butyl dalicolate and the like.
  • citrate ester plasticizer examples include triethyl citrate, tri-n-butyl citrate, acetyl acetyl citrate, acetyl acetyl n-butyl citrate, acetyl tri-n- (2-ethyl hexyl). ) Citrate and the like.
  • acid inhibitors examples include phenolic acid antioxidants, phosphorus antioxidants, and phenolic acid antioxidants.
  • phenolic acid antioxidants particularly alkyl-substituted phenolic acids, are included.
  • Antioxidants are preferred. By blending these antioxidants, it is possible to prevent the objective lens 15 from being colored or the strength from being lowered due to deterioration of acidity or the like during molding without reducing transparency, heat resistance and the like.
  • These antioxidants can be used alone or in combination of two or more, and the blending amount thereof is appropriately selected within a range not impairing the object of the present invention.
  • phenolic acid rust inhibitor conventionally known ones can be used, for example, 2-tube. 6- (3-T-Butyl 2 Hydroxy 1-5-Methylbenzyl) 4-Methylphenol acrylate, 2, 4 Di-tert-amyl 6- (1- (3, 5-Di-tert-amyl 2- Hydroxyphenyl) ethyl) phenol acrylate, and the like.
  • the phosphorus-based anti-oxidation agent there are no particular limitations on the phosphorus-based anti-oxidation agent as long as it is a product commonly used in the general oil industry, such as triphenylphosphite, diphenylisodecylphosphite, phenoldiisodecylphosphite, Tris (norphenol) phosphite, Tris (dinolephenol) phosphite, Tris (2,4 di-tert-butylphenol) phosphite, Tris (2,6-dimethylphenol) phosphite , 10- (3,5 di-tert-butyl-4-hydroxybenzinole) 9, 10 dihydro-9 oxa 10 phosphaphenanthrene 10-oxide and other monophosphite compounds; 4, 4'-butylidene-bis (3-methyl-6-t —Butylphenol-di-tridecylphosphite), 4, 4 ′ —
  • iow antioxidants include dilauryl 3, 3 thiodipropionate, dimyristyl 3, 3'-thiodipropionate, distearyl 3, 3-thiodipropionate, lauryl stearyl 3, 3 —Chiodipropionate, pentaerythritol-tetrakis (j8-lauryl thiopropionate), 3, 9 bis (2 dodecylthioethyl) 2, 4, 8, 10—tetraoxaspiro [5, 5] undecane Etc.
  • the light-resistant stabilizer examples include benzophenone-based light-resistant stabilizers, benzotriazole-based light-resistant stabilizers, hindered amine-based light-resistant stabilizers, and the like.
  • a hindered amine light resistance stabilizer from the viewpoint of transparency of the objective lens 15, color resistance, etc. It is preferable to use a hindered amine light resistance stabilizer.
  • HALS hindered amine light-resistant stabilizers
  • polystyrene-based Mn force measured by GPC using tetrahydrofuran (THF) as a solvent 2,000 to 5,000, more like a girl, especially 2,800 to 3,800.
  • Mn is too small, when HALS is blended by heat-melting and kneading into a block copolymer, a predetermined amount cannot be blended due to volatilization, and foaming or silver streaks occur during heat-melt molding such as injection molding. Processing stability decreases. Further, when the objective lens 15 is used for a long time with the lamp turned on, a volatile component is generated from the objective lens 15 as a gas. On the other hand, if Mn is too large, the dispersibility in the block copolymer is lowered, the transparency of the lens is lowered, and the effect of improving light resistance is reduced. Therefore, in the present invention, by setting the HALS Mn within the above range, the objective lens 15 excellent in processing stability, low gas generation and transparency can be obtained.
  • HALS include N, ⁇ ', Ng, N'"— tetrakis [4,6-bis ⁇ Pitreux (N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidine -4)) amino ⁇ —triazine—2-yl] —4, 7 diazadecane— 1,10 diamine, dibutylamine and 1, 3, 5 triazine and N, N '—bis (2, 2, 6, 6— Polycondensate with tetramethyl-4-piperidyl) butyramine, poly [ ⁇ (1, 1, 3, 3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-1,2,4 dil ⁇ ⁇ (2, 2, 6, 6-tetramethyl-4-piperidyl) imino ⁇ hexamethylene ⁇ (2, 2, 6, 6-tetramethyl-4-piperidyl) imino)], bis (2, 2, 6, 6-tetramethyl-4-piperidyl ) Sebacate, 1, 6 Hexadiamine N,
  • the molding method of the optical element (objective lens 15) using the organic-inorganic composite material is not particularly limited, but a molded product excellent in characteristics such as low birefringence, mechanical strength, and dimensional accuracy is used.
  • melt molding is preferred.
  • the melt molding method include commercially available press molding, commercially available extrusion molding, and commercially available injection molding. Injection molding is preferable from the viewpoint of moldability and productivity.
  • Molding conditions are appropriately selected depending on the purpose of use or molding method.
  • a resin composition in injection molding in the case of an organic-inorganic composite material alone or a mixture of an organic-inorganic composite material and an additive
  • the silver streak caused by thermal decomposition of the resin material in the organic-inorganic composite material prevents the sink and distortion of the molded product by imparting appropriate fluidity to the organic-inorganic composite material during molding.
  • the range of 150 ° C to 400 ° C is preferred, and the range of 200 ° C to 350 ° C is preferable from the viewpoint of preventing the occurrence of yellowing and effectively preventing yellowing of the molded product.
  • the more preferred range is 200 ° C to 330 ° C.
  • the optical pickup device 1 satisfies the following formulas (1.1), (2), (3) as the characteristics, or satisfies all the following formulas (1.2), (2) , (3), or all of the following formulas (1.1), (1.2), (2), (3) are satisfied.
  • Equation (1.2) “0” corresponds to 0.9 times the pupil diameter of the optical surface of the objective lens 15 on the light source side.
  • T represents the amount of change in wavefront aberration at the focused spot when the ambient temperature of the objective lens 15 changes by 30 ° C. when recording and Z or reproduction is performed on the BD10.
  • N represents the amount of change in wavefront aberration at the focused spot when the wavelength of the first light flux L1 changes ⁇ 5 nm from the design wavelength when recording and Z or reproduction is performed on the BD10.
  • the optical information is Problems with recording and Z or playback may occur.
  • the amount of change in wavefront aberration is less than 0.07 rms, this means that the material of the objective lens 15 due to temperature changes
  • optical information can be recorded and Z or reproduced satisfactorily even if the temperature changes.
  • the change of the wavefront aberration due to the temperature change is mainly caused by the change of the spherical aberration of the objective lens 15 due to the change of the refractive index of the base material of the objective lens 15.
  • the amount of change in wavefront aberration due to temperature change is related not only to the amount of change in refractive index (dnZdt) due to temperature change of the base material of objective lens 15, but also to the refractive index of the base material of objective lens 15 itself. I found it.
  • the amount of change in wavefront aberration when the ambient temperature of objective lens 15 changes by 30 ° C is the temperature of the base material of objective lens 15 Change in refractive index due to change
  • equation (4) “k” and “m” are coefficients determined by the image-side numerical aperture NA of the objective lens 15 and the shape of the objective lens 15, and “f” represents the focal length of the objective lens 15.
  • the change amount AW of the wavefront aberration due to the temperature change is the temperature change of the base material of the objective lens 15.
  • the image-side numerical aperture NA3 of the objective lens 15 is 0.42 to 0, as shown in FIG. 5 2 (approx. 0.45 in Fig. 8) at the condensing spot of the optical pickup device 1 for CD30
  • the change amount AW is (dnZd
  • the amount of change in wavefront aberration due to temperature change at the light spot is proportional to (dnZdt) Z (N 6 ⁇ 7 ).
  • the amount of change in wavefront aberration due to temperature change is proportional to (dnZdt) Z (N 9 ).
  • the image side numerical aperture NA of the objective lens is 0.75-0.87.
  • the amount of change in the wavefront aberration of the focused spot is less than 0.07 rms.
  • the temperature is approximately 0.1 l rms.
  • a polycarbonate resin having a fluorene derivative as a basic skeleton described in JP-A-6-25398 and JP-A-2007-57916 is disclosed in the present invention. It can be preferably used as a material for the optical element. Specifically, a polycarbonate resin having a structural unit force represented by the following general formulas (1) and (2) can be mentioned.
  • R, R, R and R are each independently a hydrogen atom or an alkyl group.
  • A represents an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group.
  • n, m, o, and p each represents an integer of 1 to 4, and q and r each represents an integer of 0 to 5.
  • B represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or an arylene group.
  • a method of dispersing inorganic particles sufficiently smaller than the wavelength used in the case of an optical element for an optical pickup device, the wavelength of the light source
  • dnZdt can be controlled by dispersing inorganic particles in a resin material serving as a base material to obtain an organic-inorganic composite material.
  • fine particles sufficiently smaller than the wavelength used light scattering can be suppressed, and the characteristics of the substrate can be controlled without impairing the transmittance as an optical element.
  • the refractive index of the substrate can be controlled by adding inorganic particles.
  • the change in wavefront aberration due to the temperature change at the condensing spot of the optical pickup device is caused by the dn of the objective lens substrate.
  • the optical pickup device for high-density recording with an objective lens image-side numerical aperture NA of 0.75 to 0.87 collects light due to temperature changes. Is it possible to sufficiently suppress the amount of change in wavefront aberration at the spot?
  • the desired (dnZdt) Z (N 9 ) can be adjusted, and as a result, the amount of change in wavefront aberration can be controlled.
  • the inorganic particles to be added have a desired value of (dn / dt) / (N 9 ), resulting in a change in wavefront aberration
  • amount AW can be within the scope of the present invention.
  • the fine particles to be added are appropriately selected in consideration of the performance required as an optical element. Moreover, you may obtain desired performance by using a some inorganic particle together.
  • the amount of change in wavefront aberration at the focused spot due to temperature change is greater than 0.02 rms.
  • the change amount ⁇ W of the wavefront aberration in the present invention is (dnZdt) Z (N 9 ).
  • the amount of change in wavefront aberration at the focused spot due to temperature change is 0.021 rms ⁇ AW ⁇ 0.07 ⁇ rms.
  • the method can control the amount of change in wavefront aberration.
  • the wavefront aberration can control the amount of change in wavefront aberration.
  • the objective lens By providing a phase structure on the optical surface of the objective lens 15, the objective lens There is a method for suppressing the occurrence of spherical aberration generated in FIG.
  • a light source semiconductor laser oscillator LD1 having a wavelength of 380 to 420 nm is used as in the optical pickup device 1 of the present invention, and the image-side numerical aperture NA1 of the objective lens 15 is 0.75-0.87.
  • the amount of change in wavefront aberration cannot be reduced sufficiently, or the amount of change in wavefront aberration is reduced.
  • the wavelength characteristics deteriorate and the amount of change in wavefront aberration at the condensing spot when the wavelength of the light source deviates from the design wavelength exceeds 0.07 rms.
  • the amount of change in wavefront aberration can be sufficiently reduced by selecting and adjusting the material alone.
  • phase structure reduces the amount of change in wavefront aberration by taking on some functions.
  • the phase structure since the phase structure only has a part of the function, the wavelength characteristic deterioration is small compared to the case where the wavefront aberration variation AW is entirely corrected by the phase structure.
  • the amount of change ⁇ W in the wavefront aberration at the focused spot can be suppressed to 0.0 rms or less. Also, the amount of change in wavefront aberration is low AW
  • the amount of inorganic particles added can be reduced by taking part of the function for the reduction in the phase structure, and as a result, the viscosity and brittleness can be reduced and the optical element can be easily molded.
  • an optical pickup device dedicated to a Blu-ray Disk with a substrate thickness of 0.875 mm was designed. Specifications and pairs for each optical pickup device The lens data of an object lens is shown. In the following this, an exponent of 10 (for example, 2. 5 X 10- 3) a, E (e.g., 2. 5E 3) shall be expressed by using.
  • the entrance surface (optical surface on the light source side, second surface) and exit surface (optical surface on the optical disk side, third surface) of the objective lens are shown in the following equation 1 and in Table 3 below. It is formed into an aspherical surface that is axisymmetric about the optical axis, and is defined by a mathematical formula that substitutes the coefficient shown.
  • 2i is the aspheric coefficient
  • hj is the height in the direction perpendicular to the optical axis.
  • cycloolefin resin (APEL manufactured by Mitsui Chemicals), which is a resin suitably used for an optical element for a conventional optical pickup device, is made of Al. 30 weight O particulate 0/0 by dispersing, (APEL manufactured by Mitsui Chemicals), which is a resin suitably used for an optical element for a conventional optical pickup device, is made of Al. 30 weight O particulate 0/0 by dispersing, (APEL manufactured by Mitsui Chemicals), which is a resin suitably used for an optical element for a conventional optical pickup device, is made of Al. 30 weight O particulate 0/0 by dispersing, (APEL manufactured by Mitsui Chemicals), which is a resin suitably used for an optical element for a conventional optical pickup device, is made of Al. 30 weight O particulate 0/0 by dispersing, (APEL manufactured by Mitsui Chemicals), which is a resin suitably used for an optical element for a conventional optical pickup device, is made of Al. 30
  • Table 4 shows the characteristics of the base material of the objective lens.
  • the incident surface (light source side optical surface, second to tenth surfaces) and exit surface (optical surface on the optical disk side, eleventh surface) of the objective lens are shown in Table 6 below with respect to Equation 1 above. It is formed on an aspherical surface that is axisymmetric about the optical axis, which is specified by a mathematical formula with coefficients.
  • the organic-inorganic composite material of Example 1 (see Table 4) was used, and the second to tenth surfaces (light source of the objective lens) The phase structure shown in Table 7 below was provided on the side optical surface.
  • the “inner radius” represents the distance from the optical axis of the inner (light source side) step portion of each phase structure
  • the “outer radius” represents the optical axis of the inner step portion of the adjacent outer phase structure. Represents the distance of power.
  • the “depth of the annular zone” represents the depth in the optical axis direction of the outer step portion of each phase structure.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a cross section of the objective lens shown in Example 2.
  • the second to tenth surfaces shown in Table 5 above which are optical surfaces on the light source side, correspond to the first to ninth annular zones shown in Table 7 above, respectively. That is, of the 2nd to 10th surfaces facing the light source, the 2nd surface corresponds to the 1st ring zone, the 3rd surface corresponds to the 2nd ring zone, and the 4th surface corresponds to the 3rd ring zone. In the same manner, the 10th surface is formed.
  • the eleventh surface is the surface on the optical disc side. O is the optical axis.
  • the entrance surface of the objective lens (optical surface on the light source side, second surface) and exit surface (optical surface on the optical disc side, third surface) are the coefficients shown in Table 9 below with respect to Equation 1 above. It is formed into an aspherical surface that is symmetric about the optical axis, and is defined by a mathematical formula that substitutes.
  • the second surface has a diffractive structure, and the optical path difference function is expressed by the following equation (2).
  • the refractive index of the substrate at 410 nm and 405 nm.
  • Table 11 below shows the specifications of the optical pickup device of Comparative Example 1.
  • the entrance surface (optical surface on the light source side, second surface) and exit surface (optical surface on the optical disk side, third surface) of the objective lens have the coefficients shown in Table 12 below with respect to Equation 1 above. It is formed into an aspherical surface that is axisymmetric about the optical axis, as defined by the assigned mathematical formula.
  • the incident surface (light source side optical surface, second to twelfth surfaces) and exit surface (optical disk side optical surface, thirteenth surface) of the objective lens are shown in Table 15 below with respect to Equation 1 above. It is formed into an aspherical surface that is axisymmetric about the optical axis, and is defined by a mathematical formula that substitutes the coefficient shown in FIG.
  • inner radius represents the distance from the optical axis of the inner (light source side) step portion of each phase structure
  • outer radius represents the optical axis of the inner step portion of the adjacent outer phase structure. Represents the distance of power.
  • the “depth of the annular zone” represents the depth in the optical axis direction of the outer step portion of each phase structure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a cross section of the objective lens shown in Comparative Example 2.
  • the second to twelfth surfaces shown in Table 15 above which are light source side optical surfaces, correspond to the first to eleventh annular zones shown in Table 16 above, respectively. That is, of the second to twelfth surfaces facing the light source, the second surface corresponds to the first annular zone, the third surface corresponds to the second annular zone, and the fourth surface corresponds to the third annular zone.
  • the twelfth surface is formed.
  • the thirteenth surface is the surface on the optical disc side. O is the optical axis.
  • Wavelength aberration ( ⁇ rms) generated at the design temperature and design wavelength and the ambient temperature of the objective lens when recording / reproduction is performed with the optical pickup devices of Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2 are as follows.
  • A, B, and C are the values obtained by simulation of the wavefront aberration ( ⁇ rms) that occurs when the temperature rises by ° C and the wavefront aberration ( ⁇ rms) that occurs when the design wavelength is 5 nm larger than the design wavelength, respectively. It is shown in Table 17 below.

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Abstract

　記録密度の高い光情報記録媒体に対して、環境温度の変化や光源の波長のばらつきに係らず高精度な記録及び／再生を適正に行うために、本発明に係る光ピックアップ装置１は、波長３８０～４２０ｎｍの第１光束Ｌ１を出射する半導体レーザ発振器ＬＤ１と、基材の主成分が樹脂材料である単玉レンズからなる対物レンズ１５とを有し、対物レンズ１５を介して、第１光束Ｌ１によりＢＤ１０に記録及び／又は再生を行うものであって、対物レンズ１５の像側開口数ＮＡ１が０．７５～０．８７であり、対物レンズ１５のＢＤ１０に対する作動距離が０．３ｍｍ以上であり、一定の関係式を満たす。

Description

明 細 書
光ピックアップ装置
技術分野
[oooi] 本発明は、光情報の記録及び Z再生を行う光ピックアップ装置に関し、特に、波長
380〜420nmの青紫色光源を用い、対物レンズの像側開口数が 0. 75〜0. 87で ある高密度の記録及び Z又は再生が可能な光ピックアップ装置でありながら、対物レ ンズの主成分として榭脂を用いることで安価に製造可能であり、優れた光学性能を有 する光ピックアップ装置に関する。
背景技術
[0002] 従来から、コンパクトディスク（CD)やデジタルバーサタイルディスク（DVD) t 、つ た光情報記録媒体に対して、情報の記録及び Z又は再生を行う光ピックアップ装置 が開発されている。 CD用の光ピックアップ装置としては、光源の波長が 770〜800n m程度で、対物レンズの像側開口数が 0. 42-0. 52程度の光ピックアップ装置が用 いられている。 DVD用の光ピックアップ装置としては、光源の波長が 630〜660nm 程度で、対物レンズの像側開口数が 0. 60〜0. 70程度の光ピックアップ装置が用い られている。
[0003] 近年では、デジタル画像の高画素化や地上波デジタル放送の普及に伴い更に記 録容量の向上した光情報記録媒体が求められており、それに伴い 380〜420nmの 青紫色光源 (青紫色レーザ)を用いた光ピックアップ装置の開発が進められている。
[0004] 更に記録密度向上の為には、光源波長の短波長化に加え対物レンズの開口数も 大きくする必要があり、 Blu-Ray Diskと呼ばれる規格の光情報記録媒体の記録 及び Z又は再生に用いられる、対物レンズの像側開口数には 0. 75-0. 85の範囲 の値が求められている。
[0005] 一方、光ピックアップ装置用の光学素子としては、基材がガラスで構成されるものや 、基材が榭脂材料で構成されるものが開発されている。一般にガラス材料は榭脂材 料に比較して融点が高ぐ当該ガラス材料を用いて光ピックアップ装置用の光学素子 を製造した場合、レンズ成形用金型の劣化が早ぐ製造コストが増加してしまうという 問題があった。従って、製造コストを低減させるために榭脂材料を用いた光学素子の 開発が強く望まれている。
[0006] し力しながら、榭脂材料は、ガラス材料に比べ温度変化による光学性能の変化が大 きいという問題を有する。すなわち、光ピックアップ装置用の光学素子としては、温度 が変化することにより光学素子の材料の屈折率が変化することで収差が発生し、光 情報記録媒体中の情報の読み取り精度が低下する可能性がある。特に、従来の CD や DVDの記録及び Z又は再生では問題とならな力つた程度の温度変化力 上述の 青紫色光源及び高開口数の対物レンズを用いた高密度記録に用いる高精度の光ピ ックアップ装置においては、大きな球面収差を発生させる原因となり、問題となること がわかった。
[0007] 上記の問題を低減するために、対物レンズやその他の光学素子の光学面に回折 構造を形成し、温度が変化した際に光源の波長が変化することに起因する回折作用 の変化により相殺することで、球面収差量の変化を低減させる技術が提案されている
(例えば、特許文献 1参照)。し力しながら、上記の高密度記録材料の記録及び Z又 は再生に用いられる青紫色光源の温度変化による波長変化は非常に小さぐ対物レ ンズの材料の屈折率変化を充分に低減することができな力つた。
[0008] 更に、光学素子の光学面に位相構造を形成し、温度変化がない状態では、波長の 整数倍の光路差を与える段差を設けることで光束を透過し、温度変化が発生した場 合に光学素子の材料の屈折率が変化し、段差により与えられる光路差が波長の整数 倍力 ずれることを利用して、温度変化により発生する球面収差量を低減する非周期 位相構造（Non Periodic Phase Structure,以下「NPS」という。）と呼ばれる位 相構造を設ける技術も提案されている (例えば、特許文献 2参照)。
[0009] 一方、光ピックアップ装置による情報の記録及び Z又は再生の際には、光源の波 長がいわゆるモードホップと呼ばれる波長飛びを起こしたり、光源の波長自体にばら つきがある場合があり、波長のズレを無くすことは困難である。し力しながら、 NPSを 用いて温度変化による球面収差量の変化を補正すると、設計波長から光源の波長が 数 nmずれた場合の集光性能 (波長特性)が NPSをつけな ヽ場合に比べて劣化する ことが判明した。即ち、 NPSを利用して収差変化を抑制しょうとする場合、温度変化 による球面収差変化 (温度特性)と光源波長変化による球面収差変化 (波長特性)が トレードオフの関係となり、上述の高密度記録媒体の記録及び z又は再生に用いら れる光ピックアップ装置として充分な光学性能を得ることが困難であった。
特許文献 1：特開 2001— 283459号公報
特許文献 2：特開 2003 - 248168号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] ところで、記録密度向上のため、光ピックアップ装置用の対物レンズの開口数を増 加させた場合、集光角が大きくなり対物レンズと光情報記録媒体との間の作動距離 が短くなる。し力しながら、光情報の記録及び Z又は再生を高精度に行うためには、 対物レンズのフォーカシングゃトラッキングの為に対物レンズを光軸方向や光軸と直 行する方向に駆動させる必要があり、少なくとも 0. 3mm以上の作動距離が望まれて いる。さらに、光情報記録媒体のディスクチルトにより発生する可能性のあるコマ収差 の補正や粗悪ディスクへの対応を考慮すると、下記式（1. 1)の関係を満たすことが 望ましい形態である。
1. 0<d/f< l. 5 … (1. 1)
式（1. 1)中、「d」は対物レンズの軸上厚を表し、「f」は対物レンズの焦点距離を表す
[0011] 上記式（1. 1)の dZfの上限が 1. 5以上の場合は、対物レンズが厚くなり光情報記 録媒体との間隔を充分に確保することが困難となり、結果としてディスクチルトによる コマ収差補正や粗悪ディスクへの対応が困難となるが、 d/fが 1. 5より小さい場合は 、対物レンズと光情報記録媒体との間隔を充分に確保することができる。
[0012] 他方、上記式（1. 1)の dZfの下限が 1. 0以下の場合は、対物レンズの光源側の 光学面の曲率半径を小さくせざるを得ず、その結果として対物レンズを構成する榭脂 の屈折率変化による球面収差量の変化が大きくなるが、 dZfが 1. 0より大きい場合 は屈折率変化に対する球面収差量の変化も小さぐ作動距離も充分に確保すること ができる。
[0013] さらに、開口数が大きい対物レンズを製造するにあたっては、下記式（1. 2)の関係 を満たすことが望ま 、条件の一つである。
[0014] 55。 < Θ < 65° … (1. 2)
0. 9
式（1. 2)中、「 0 」は、対物レンズの光源側の光学面における瞳径の 0. 9倍に相
0. 9
当する位置の見込み角を表す。
[0015] 上記式（1. 2)の 0 の下限が 55° 以下の場合は、対物レンズの軸上厚誤差に対
0. 9
する感度の効きが大きぐ製造時の球面収差制御の調整が難しくなり、その結果とし て性能の安定したレンズを廉価で供給することが困難となるが、 Θ 力 5° より大き
0. 9
い場合は、従来の射出成形技術を用いて榭脂を主成分とした光学素子を大量に生 産することができる。
[0016] 他方、上記式（1. 2)の 0 の上限が 65° 以上の場合には、対物レンズの作製時
0. 9
の面偏芯 (チルト及びシフト)の感度の効きが大きぐ製造時のコマ収差制御の調整 が難しくなり、その結果として性能の安定したレンズを廉価で供給することが困難とな るが、 Θ 力 5° より小さい場合は、従来の射出成形技術を用いて榭脂を主成分と
0. 9
したレンズを大量に生産することができる。
[0017] 上述のように、従来の CDや DVD等の光情報記録媒体よりも記録密度の高い光情 報記録媒体の光情報の記録及び Z又は再生に用いられる光ピックアップ装置を開 発するにあたっては、単に光源の波長を短波長化したり、対物レンズの開口数を増 カロさせるだけでは充分ではなぐ上述のような作動距離や製造上の観点力も必要な 性能を満たした上で、温度変化による収差変化や光源波長のばらつきによる収差変 化を低減した光ピックアップ装置の開発が求められて 、る。
[0018] 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、記録密度の高い光情報記録媒体 に対して、環境温度の変化や光源の波長のばらつきに係らず高精度な記録及び Z 再生を適正に行えるとともに、対物レンズの基材の主成分を榭脂材料とすることにより 、安価に製造できる光ピックアップ装置を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
[0019] 上記課題を解決するため本発明の第 1の形態は、
波長 380〜420nmの第 1光束を出射する第 1光源と、
基材の主成分が榭脂材料である単玉レンズからなる対物レンズとを有し、 前記対物レンズを介して、前記第 1光束により第 1光情報記録媒体に記録及び Z 又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズの像側開口数 NA1が 0. 75〜0. 87であり、
前記対物レンズの前記第 1光情報記録媒体に対する作動距離が 0. 3mm以上で あり、
下記式 (1. 1) , (2) , (3)の関係をすベて満たすことを特徴とする。
1. 0< d/f< l. 5 … (1. 1)
AW < 0. 07 λ rms … (2)
T
AW < 0. 07 λ rms … (3)
N
式（1. 1)中、「d」は前記対物レンズの軸上厚であり、「f」は前記対物レンズの焦点 距離である。式 (2)中、「AW 1
T」は、前記第 光情報記録媒体に対して記録及び Z又 は再生を行う場合に、前記対物レンズの周辺温度が 30°C変化したときの集光スポッ トにおける波面収差の変化量を表す。式 (3)中、「AW」は、前記第 1光情報記録媒
N
体に対して記録及び Z又は再生を行う場合に、前記第 1光束の波長が設計波長から ± 5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。
[0020] 本発明の第 1の態様の光ピックアップ装置によれば、波長 380〜420nmの第 1光 源を用いた高い開口数を有する光ピックアップ装置においても、作動距離を十分に 確保することでディスクチルトによるコマ収差補正や粗悪ディスクへの対応をとること が出来るとともに、環境温度が 30° 程度変化した場合であっても波面収差を適正な 範囲に保つことができ、更には、第 1光源の波長が設計波長からずれた場合であつ ても波面収差を適正な範囲に保つことができる為、第 1光情報記録媒体への記録及 び Z又は再生を問題なく行うことができる。
[0021] 本発明の第 2の形態は、
波長 380〜420nmの第 1光束を出射する第 1光源と、
基材の主成分が榭脂材料である単玉レンズからなる対物レンズとを有し、 前記対物レンズを介して、前記第 1光束により第 1光情報記録媒体に記録及び Z 又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズの像側開口数 NA1が 0. 75〜0. 87であり、 前記対物レンズの前記第 1光情報記録媒体に対する作動距離が 0. 3mm以上で あり、
下記式（1. 2) , (2) , (3)の関係をすベて満たすことを特徴とする。
[0022] 55。 < Θ < 65° … (1. 2)
0. 9
A W < 0. 07 λ rms … (2)
T
A W < 0. 07 λ rms … (3)
N
式（1. 2)中、「 0 」は前記対物レンズの光源側の光学面における瞳径の 0. 9倍
0. 9
に相当する位置の見込角である。式（2)中、「A W」は、前記第 1光情報記録媒体に
T
対して記録及び Z又は再生を行う場合に、前記対物レンズの周辺温度が 30°C変化 したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。式（3)中、「A W」は、前
N
記第 1光情報記録媒体に対して記録及び Z又は再生を行う場合に、前記第 1光束の 波長が設計波長力 ± 5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量 を表す。
[0023] 本発明の第 2の態様の光ピックアップ装置によれば、波長 380〜420nmの第 1光 源を用いた高い開口数を有する光ピックアップ装置においても、従来の射出成形技 術を用いて簡易に成形することが出来るとともに、環境温度が 30° 程度変化した場 合であっても波面収差を適正な範囲に保つことができ、更には、第 1光源の波長が設 計波長からずれた場合であっても波面収差を適正な範囲に保つことができる為、第 1 光情報記録媒体への記録及び Z又は再生を問題なく行うことができる。
[0024] 上記第 1及び第 2の形態の光ピックアップ装置にぉ 、ては、前記対物レンズが、榭 脂材料に無機粒子を分散させた有機無機複合材料カゝら構成されているのが好まし い。
[0025] 上記第 1及び第 2の形態の光ピックアップ装置においては、前記対物レンズの少な くとも一方の光学面に位相構造が設けられて 、るのが好ま 、。
[0026] 前記位相構造は、所謂 NPSであって、前記対物レンズの周辺温度の変化により前 記対物レンズの基材の屈折率が変化することにより発生する球面収差成分の変化を 、当該位相構造自体により打ち消す作用を有するのが好ま ヽ。
[0027] 前記位相構造は回折構造であってもよ!/ヽ。 [0028] 前記回折構造は、前記第 1光情報記録媒体に対する記録又は再生を行う場合に は、前記対物レンズの周辺温度の変化により前記対物レンズの基材の屈折率が変化 することにより発生する球面収差成分の変化を、前記第 1光源の周辺温度の変化に より前記第 1光束の波長が変化することにより発生する球面収差成分の変化により打 ち消す作用を有するのが好ましい。
[0029] 前記位相構造は、前記対物レンズの光軸に対して同心円状の複数の輪帯構造を 有するのが好ましい。
[0030] 上記第 1及び第 2の形態の光ピックアップ装置においては、
波長 630〜660nmの第 2光束を出射する第 2光源と、
波長 770〜800nmの第 3光束を出射する第 3光源とを有し、
前記対物レンズを介して、前記第 2光束により第 2光情報記録媒体に記録及び Z 又は再生を行い、
前記対物レンズを介して、前記第 3光束により第 3光情報記録媒体に記録及び Z 再生を行うのが好ましい。
[0031] 前記第 2光情報記録媒体に記録及び Z又は再生を行う場合は、前記対物レンズの 像側開口数 NA2が 0. 60〜0. 70であり、前記第 3光情報記録媒体に記録及び Z又 は再生を行う場合は、前記対物レンズの像側開口数 NA3が 0. 42-0. 52であるの 力 現在広く普及されて!ヽる CDや DVDと ヽつた光情報記録媒体の規格に対応する 意味で好ましい。
[0032] さらに複数の光情報記録媒体に対して同一の光ピックアップ装置で記録及び Z又 は再生を行う場合、光情報記録媒体の保護基板の厚みの違いに起因する球面収差 を低減させる必要がある為、前記第 1〜第 3光情報記録媒体がそれぞれ透明保護基 板を有する場合は、前記対物レンズが、少なくとも一方の光学面に、前記第 1〜第 3 光情報記録媒体のうち、少なくとも 2つの前記第 1〜第 3光情報記録媒体の透明保護 基板の厚みの違いに起因する球面収差を補正する位相構造を有するのが好まし 、
発明の効果
[0033] 本発明によれば、記録密度の高!、光情報記録媒体に対して、環境温度の変化や 光源の波長のばらつきに係らず高精度な記録及び z再生を適正に行えるとともに、 対物レンズの基材の主成分を榭脂材料とすることにより、安価に製造できる光ピック アップ装置を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0034] [図 1]光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
[図 2]対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。
[図 3]対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。
[図 4]対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。
[図 5]対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。
[図 6]対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。
[図 7]対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。
[図 8]対物レンズの開口数が 0. 45、焦点距離 2. 5mm、入射瞳径 φ 2. 35mmの場 合の dnZdt、屈折率 n及び波面収差変化量 AWの関係を示すグラフである。
T
[図 9]対物レンズの開口数が 0. 65、焦点距離 2. 5mm、入射瞳径 φ 3. 35mmの場 合の dnZdt、屈折率 n及び波面収差変化量 AWの関係を示すグラフである。
T
[図 10]対物レンズの開口数が 0. 85、焦点距離 1. 7645mm,入射瞳径 φ 3. 00mm の場合の dnZdt、屈折率 n及び波面収差変化量 AWの関係を示すグラフである。
T
[図 11]榭脂に対する無機粒子の添加量、 dnZdt、及び屈折率 nの関係を示すグラフ である。
[図 12]実施例 2に示す対物レンズの断面を示す模式図である。
[図 13]比較例 2に示す対物レンズの断面を示す模式図である。
符号の説明
[0035] 1 光ピックアップ装置
15 対物レンズ
10 BD (第 1光情報記録媒体）
20 DVD (第 2光情報記録媒体）
30 CD (第 3光情報記録媒体）
LD1 半導体レーザ発振器 (第 1光源） LD2 半導体レーザ発振器 (第 2光源）
LD3 半導体レーザ発振器 (第 3光源）
L1 第 1光束
L2 第 2光束
L3 第 d光束
発明を実施するための最良の形態
[0036] 以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する 。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい 種々の限定が付されているが、発明の範囲は以下の実施形態及び図示例に限定さ れるものではない。
[0037] 本実施形態では、始めに、本発明に係る (A)光ピックアップ装置とその光ピックアツ プ装置に適用される（B)対物レンズとを説明し、その後に (C)当該光ピックアップ装 置の特性にっ 、てそれぞれ説明する。
(A)光ピックアップ装置
以下、本発明に係る光ピックアップ装置の好まし 、形態にっ 、て説明する。
[0038] 図 1に示すように、光ピックアップ装置 1には、光源として、 3種類の半導体レーザ発 振器 LD1, LD2, LD3が具備されている。第 1光源としての半導体レーザ発振器 LD 1は、 BD (Blu— Ray Disc) 10用として波長 380〜420nm中の特定波長、例えば 4 05nm, 407nmの波長の光束を第 1光束 L1として出射するようになっている。第 2光 源としての半導体レーザ発振器 LD2は、 DVD20用として波長 630〜660nm中の 特定波長の光束を第 2光束 L2として出射するようになっている。第 3光源としての半 導体レーザ発振器 LD3は、 CD30用として 770〜800nm中の特定波長の光束を第 3光束 L3として出射するようになって 、る。
[0039] ここでは、 BDIO, DVD20及び CD30の 3種類の光情報記録媒体に対応した光ピ ックアップ装置を好ましい形態として記載する力 本発明は BD専用であっても、 2種 類の光情報記録媒体に対応した光ピックアップ装置であってもよい。
[0040] 半導体レーザ発振器 LD1から出射される青紫色光の光軸方向には、図 1中下方か ら上方に向かって、シエイバ SH1、スプリッタ BS1、コリメータ CL、スプリッタ BS4, BS 5及び対物レンズ 15が順次配設されている。対物レンズ 15と対向する位置には、第 1光情報記録媒体としての BD10と、第 2光情報記録媒体としての DVD20と、第 3光 情報記録媒体としての CD30とが配置されるようになっている。スプリッタ BS1の図 1 中右方には、シリンドリカルレンズ Ll l、凹レンズ L12及び光検出器 PD1が順次配設 されている。
[0041] 半導体レーザ発振器 LD2から出射される赤色光の光軸方向には、図 1中左方から 右方に向けてスプリツタ BS2, BS4が順次配設されている。スプリッタ BS2の図 1中下 方にはシリンドリカルレンズ L21、凹レンズ L22及び光検出器 PD2が順次配設されて いる。
[0042] 半導体レーザ発振器 LD3から出射される光の光軸方向には、図 1中右方から左方 に向けてスプリツタ BS3, BS5が順次配設されている。スプリッタ BS3の図 1中下方に はシリンドリカルレンズ L31、凹レンズ L32及び光検出器 PD3が順次配設されている
[0043] 対物レンズ 15は、第 1〜第 3光情報記録媒体としての BD10、 DVD20又は CD30 に対向配置されるものであり、各半導体レーザ発振器 LD1, LD2, LD3から出射さ れた光を、 BD10、 DVD20又は CD30に集光するようになっている。 BD10、 DVD2 0及び CD30はそれぞれ記録面 10a, 20a, 30aを有しており、各記録面 10a, 20a, 30aの表面が透明保護基板で覆われた構成を有して ヽる。
[0044] 対物レンズ 15には、 2次元ァクチユエータ 2が具備されており、この 2次元ァクチュ エータ 2の動作により、対物レンズ 15は上下方向及び左右方向に移動自在となって いる。光ピックアップ装置 1では、 BD10、 DVD20及び CD30の各透明保護基板に 対する対物レンズ 15の作動距離が 0. 3mm以上に設定されている。
[0045] 次に、光ピックアップ装置 1の作用について説明する。
[0046] 本実施形態における光ピックアップ装置 1は、第 1〜第 3光情報記録媒体の種類に よってそれぞれ異なる動作をするため、以下において、 BD10、 DVD20及び CD30 に対する動作態様の詳細について、それぞれ説明する。
[0047] まず始めに、 BD10に対する光ピックアップ装置 1の動作について説明する。
BD10への情報の記録及び Z又は再生動作時には、半導体レーザ発振器 LD1が 第 1光束 LIを出射する。その第 1光束 L1は、図 1に示すように、シヱイバ SH1を透過 して整形され、スプリッタ BS1を透過して、コリメータ CLで平行光とされ、その後各ス プリッタ BS4, BS5、対物レンズ 15及び BD10の透明保護基板を透過し、 BD10の 記録面 10aに集光スポットを形成する。
[0048] 集光スポットを形成した第 1光束 L1は、 BD10の記録面 10aで情報ピットにより変調 され、記録面 10aによって反射される。反射された第 1光束 L1は、 BD10の透明保護 基板、対物レンズ 15、スプリッタ BS5、スプリッタ BS4及びコリメータ CLを透過し、ス プリッタ BS1で反射した後、シリンドリカルレンズ L11を透過して、非点収差が与えら れる。その後、当該第 1光束 L1は、凹レンズ L12を透過して、光検出器 PD1で受光 される。
[0049] 以後、このような動作が繰り返し行われ、 BD10に対する情報の記録動作や、 BD1
0に記録された情報の再生動作が行われる。
[0050] 次に、 DVD20に対する光ピックアップ装置 1の動作について説明する。
[0051] DVD20への情報の記録及び Z又は再生動作時には、半導体レーザ発振器 LD2 が第 2光束 L2を出射する。その第 2光束 L2は、図 1に示すように、スプリッタ BS2を透 過し、スプリッタ BS4によって反射される。反射された第 2光束 L2は、スプリッタ BS5、 対物レンズ 15及び DVD20の透明保護基板を透過し、 DVD20の記録面 20aに集 光スポットを形成する。
[0052] 集光スポットを形成した第 2光束 L2は、 DVD20の記録面 20aで情報ピットにより変 調されて、記録面 20aによって反射される。反射された第 2光束 L2は、 DVD20の透 明保護基板、対物レンズ 15及びスプリツタ BS5を透過し、各スプリッタ BS4、 BS2で 反射した後、シリンドリカルレンズ L21を透過して、非点収差が与えられる。その後、 当該第 2光束 L2は、凹レンズ L22を透過して、光検出器 PD2で受光される。
[0053] 以後、このような動作が繰り返し行われ、 DVD20に対する情報の記録動作や、 DV D20に記録された情報の再生動作が行われる。
[0054] 最後に、 CD30に対する光ピックアップ装置 1の動作について説明する。
[0055] CD30への情報の記録及び Z又は再生時には、半導体レーザ発振器 LD3から第 3光束 L3が出射される。その第 3光束 L3は、図 1に示すように、スプリッタ BS3を通過 し、スプリッタ BS5によって反射される。反射された第 3光束 L3は、対物レンズ 15及 び CD30の透明保護基板を透過し、 CD30の記録面 30aに集光スポットを形成する。
[0056] 集光スポットを形成した第 3光束 L3は、 CD30の記録面 30aで情報ピットにより変調 されて、記録面 30aによって反射される。反射された第 3光束 L3は、 CD30の透明保 護基板及び対物レンズ 15を透過し、各スプリッタ BS5, BS3で反射した後、シリンドリ カルレンズ L31を透過して、非点収差が与えられる。その後、当該第 3光束 L3は、凹 レンズ L32を透過して、光検出器 PD3で受光される。
[0057] 以後、このような動作が繰り返し行われ、 CD30に対する情報の記録動作や、 CD3 0に記録された情報の再生動作が行われる。
[0058] なお、光ピックアップ装置 1では、 BD10、 DVD20又は CD30に対する情報の記録 及び Z又は再生動作時に、各光検出器 PD1, PD2, PD3でのスポットの形状変化 又は位置変化による光量変化を検出して、合焦検出及びトラック検出を行うようにな つている。そして、このような光ピックアップ装置 1は、各光検出器 PD1, PD2, PD3 の検出結果に基づいて、 2次元ァクチユエータ 2が半導体レーザ発振器 LD1, LD2 , LD3力らの光を BD10、 DVD20又 ίま CD30の記録面 10a, 20a, 30aに結像する ように対物レンズ 15を移動させるとともに、半導体レーザ発振器 LD1, LD2, LD3か らの光を各記録面 10a, 20a, 30aの所定のトラックに結像させるように対物レンズ 15 を移動させるようになって 、る。
[0059] また、光ピックアップ装置 1では、第 1光束 L1により BD10に記録及び Z又は再生 を行う場合には、対物レンズ 15の像側開口数 NA1が 0. 75-0. 87となっており、第 2光束 L2により DVD20に記録及び/又は再生を行う場合には、対物レンズ 15の像 側開口数 NA2が 0. 60-0. 70となっており、第 3光束 L3により CD30に記録及び Z又は再生を行う場合には、対物レンズ 15の像側開口数 NA3が 0. 42-0. 52とな つている。
(B)対物レンズ
(B. 1)対物レンズの特性
対物レンズ 15は、基材の主成分が榭脂材料 (下記参照)である単玉レンズからなる もので、少なくとも一方の光学面に位相構造を有している。「位相構造」とは、光軸方 向の段差を有し、入射光束 (第 1〜第 3光束 L1〜L3)に対して光路差 (位相差)を付 加する構造の総称である。当該位相構造の形状には特に限定はないが、当該位相 構造は光軸を中心とした複数の同心円状の段差により分割された輪帯構造であるの が好ましぐこの段差により各輪帯間で入射光束に付加される光路差は、入射光束の 波長の整数倍であってもよ!、し、入射光束の波長の非整数倍であってもよ 、。
[0060] 対物レンズ 15において、上記位相構造は、対物レンズ 15の周辺温度が変化した 際に対物レンズ 15の基材の屈折率が変化することに起因して発生する球面収差成 分の変化を、当該位相構造自体により打ち消す作用を有したり、第 1〜第 3光情報記 録媒体としての BD10、 DVD20及び CD30のうち、少なくとも 2つの第 1〜第 3光情 報記録媒体の透明保護基板の厚みの違いに起因する球面収差を補正したりするよう になっている。
[0061] また、対物レンズ 15においては、上記位相構造は回折構造であってもよい。この場 合、当該回折構造は、第 1光情報記録媒体としての BD10に対する記録又は再生を 行う場合には、対物レンズ 15の周辺温度が変化した際に対物レンズ 15の基材の屈 折率が変化することに起因して発生する球面収差成分の変化を、半導体レーザ発振 器 LD1の周辺温度の変化により第 1光束 L1の波長が変化することにより発生する球 面収差成分の変化により打ち消す作用を有するようになつている。
[0062] 対物レンズ 15の上記位相構造は様々な断面形状をとり得るものであり、その適用 例 (断面構造)を図 2〜図 7に示す。
[0063] 各位相構造について簡単に説明すると、図 2の位相構造は鋸歯状を呈するもので あり、図 3の位相構造は全ての段差が同じ方向とされた階段状を呈するものであり、 図 4の位相構造は段差の方向が途中で反対となる階段状を呈するものであり、図 5の 位相構造は断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル 面数（図 5では 5レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分（図 5では 4段）の高さだけ段をシフトさせたものである。
[0064] 図 2の位相構造では各鋸歯の向きが同一である場合を示し、図 5の位相構造では 断面形状が階段状とされた各パターンの向きが同一である場合を示しているが、当 該位相構造は、図 6や図 7に示すように、位相反転部分 PRを有し、その位相反転部 分 PRよりも光軸に近い側と遠い側とで鋸歯又はパターンの向きが互いに反転するよ うなものであってもよい。
[0065] なお、図 2〜図 7では、各位相構造を平面上に形成した例を示して 、るが、各位相 構造は球面上又は非球面上に形成されてもよい。また、図 5や図 7では、所定のレべ ル面数を 5として!/、るが、これに限られるものではな!/、。
(B. 2)対物レンズの組成及びその製造方法
対物レンズ 15を構成する基材は、榭脂材料を主成分としている限り特に限定はな いが、下記にて詳述するように、光ピックアップ装置が前記式 (2)、（3)を満たすよう に適宜榭脂材料を選択するか、榭脂材料の特性を調整する必要がある。榭脂材料 の特性を調整する為には、主成分の榭脂材料に対し無機粒子を分散させた有機無 機複合材料を対物レンズの基材とすることが好ましい形態の一つである。
(B. 2. 1)樹脂材料
選択される榭脂材料としては、光学材料として一般的に用いられる透明の榭脂材 料であれば特に制限はないが、光学素子 (対物レンズ 15)としての加工性を考慮す ると、アクリル榭脂、環状ォレフィン榭脂、ポリカーボネート榭脂、ポリエステル榭脂、 ポリエーテル榭脂、ポリアミド榭脂、またはポリイミド榭脂であることが好ましぐ特に好 ましくは環状ォレフィン榭脂であり、例えば、特開 2003— 73559号公報等に記載の 化合物を挙げることができ、その好まし 、化合物を表 1に示す。
[0066] [表 1]
Figure imgf000017_0001
当該榭脂材料においては、吸水率が 0. 2質量0 /0以下であることが好ましい。吸水 率が 0. 2質量％以下の榭脂としては、例えば、ポリオレフイン榭脂（例えば、ポリェチ レン、ポリプロピレン等）、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルォロエチレン、テフロン（ 登録商標) AF (デュポン社製)、サイトップ (旭硝子社製)等)、環状ォレフィン樹脂（ 例えば、 ZEONEX (日本ゼオン社製）、アートン (JSR社製）、ァペル (三井ィ匕学社製 )、 TOPAS (ポリプラスチック社製)等）、インデン Zスチレン系榭脂、ポリカーボネー トなどが好適であるが、これらに限るものではない。また、これらの榭脂と相溶性のあ る他の榭脂を併用することも好ましい。 2種以上の榭脂を用いる場合、その吸水率は 、個々の榭脂の吸水率の平均値にほぼ等しいと考えられ、その平均の吸水率が 0. 2 %以下になればよい。
(B. 2. 2)無機粒子の種類や特性、製造方法等
[無機粒子の種類等]
無機粒子を榭脂材料中に添加する場合、用いることができる無機粒子の粒径は、 使用波長である 380〜420nmよりも十分に小さ 、必要があるが、その体積平均分散 粒径が 30nm以下であることが好ましぐ l〜30nmであることがより好ましぐ 1〜： LOn m以下であることが更に好ましい。体積平均分散粒径が lnm以上であれば、無機粒 子の分散性を確保することができ、所望の性能を得ることができ、また体積平均分散 粒径が 30nm以下であれば、得られる有機無機複合材料の良好な透明性を得ること ができ、光線透過率として 70%以上を達成することができる。ここでいう体積平均分 散粒径とは、分散状態にある無機粒子を、同体積の球に換算した時の直径を言う。
[0068] 無機粒子の形状は、特に制限されるものではな!、が、流動性の観点より好適には 球状の微粒子が用いられる。また、粒径の分布に関しても特に制限されるものではな いが、安定性の観点より広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つもの が好適に用いられる。これらの無機粒子はその一部が非晶質として存在していてもよ い。
[0069] 無機粒子としては、例えば、酸ィ匕物微粒子が挙げられる。より具体的には、当該酸 化物微粒子として、例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸ィ匕アルミニウム、酸 化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸 化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸ィ匕ランタン、酸 化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物 であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等、あるいは、リン酸 塩、硫酸塩等、を挙げることができる。 また、無機粒子として、半導体結晶組成の微粒子も好ましく利用できる。当該半導 体結晶組成には、特に制限はないが、光学素子 (対物レンズ 15)として使用する波 長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものが望ましい。具体的な組成例と しては、例えば、炭素、ケィ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第 14族元素の単体、リ ン (黒リン)等の周期表第 15族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第 16族元素 の単体、炭化ケィ素 (SiC)等の複数の周期表第 14族元素からなる化合物、酸化錫（ IV) (SnO )、硫化錫 (Π、 IV) (Sn(lD Sn(lV) S )、硫化錫 (IV) (SnS )、硫化錫 (II
2 3 2
) (SnS)、セレンィ匕錫 (Π) (SnSe)、テルル化錫 (Π) (SnTe)、硫化鉛 (Π) (PbS)、セ レンィ匕鉛 (Π) (PbSe)、テルル化鉛 (Π) (PbTe)等の周期表第 14族元素と周期表第 16族元素との化合物、窒化ホウ素（BN)、リンィ匕ホウ素（BP)、砒化ホウ素（BAs)、 窒化アルミニウム (A1N)、リン化アルミニウム (A1P)、砒化アルミニウム (AlAs)、アン チモンィ匕ァルミ-ゥム (AlSb)、窒化ガリウム（GaN)、リンィ匕ガリウム（GaP)、砒化ガリ ゥム（GaAs)、アンチモン化ガリウム（GaSb)、窒化インジウム（InN)、リン化インジゥ ム（InP)、砒化インジウム（InAs)、アンチモン化インジウム（InSb)等の周期表第 13 族元素と周期表第 15族元素との化合物 (あるいは III— V族化合物半導体)、硫ィ匕ァ ルミ-ゥム（Al S )、セレン化アルミニウム（Al Se )、硫化ガリウム（Ga S )、セレン化
2 3 2 3 2 3 ガリウム（Ga Se )、テルル化ガリウム（Ga Te )、酸化インジウム（In O )、硫化イン
2 3 2 3 2 3 ジゥム（In S )、セレン化インジウム（In Se )、テルル化インジウム（In Te )等の周
2 3 2 3 2 3 期表第 13族元素と周期表第 16族元素との化合物、塩化タリウム (I) (T1C1)、臭化タ リウム (I) (TlBr)、ヨウ化タリウム (I) (T1I)等の周期表第 13族元素と周期表第 17族元 素との化合物、酸ィ匕亜鉛 (ZnO)、硫ィ匕亜鉛 (ZnS)、セレンィ匕亜鉛 (ZnSe)、テルル 化亜鉛 (ZnTe)、酸化カドミウム（CdO)、硫ィ匕カドミウム（CdS)、セレン化カドミウム（ CdSe)、テルル化カドミウム（CdTe)、硫化水銀 (HgS)、セレンィ匕水銀 (HgSe)、テ ルルィ匕水銀 (HgTe)等の周期表第 12族元素と周期表第 16族元素との化合物 (ある いは II〜VI族化合物半導体）、硫ィ匕砒素 (III) (As S )、セレンィ匕砒素 (III) (As Se
2 3 2 3
)、テルル化砒素（III) (As Te )、硫化アンチモン (III) (Sb S )、セレン化アンチモ
2 3 2 3
ン（ΠΙ) (Sb Se )、テルル化アンチモン（III) (Sb Te )、硫化ビスマス（ΙΠ) (Bi S )、
2 3 2 3 2 3 セレン化ビスマス（ΠΙ) (Bi Se；)、テルル化ビスマス（ΠΙ) (Bi Te )等の周期表第 15 族元素と周期表第 16族元素との化合物、酸化銅 (I) (Cu 0)、セレン化銅 (I) (Cu S
2 2 e)等の周期表第 11族元素と周期表第 16族元素との化合物、塩化銅 (I) (CuCl)、臭 ィ匕銅 (I) (CuBr)、ヨウ化銅 (I) (Cul)、塩ィ匕銀 (AgCl)、臭化銀 (AgBr)等の周期表 第 11族元素と周期表第 17族元素との化合物、酸化ニッケル (II) (NiO)等の周期表 第 10族元素と周期表第 16族元素との化合物、酸化コバルト (Π) (CoO)、硫化コバ ル ΗΠ) (CoS)等の周期表第 9族元素と周期表第 16族元素との化合物、四酸化三 鉄 (Fe O )、硫化鉄 (Π) (FeS)等の周期表第 8族元素と周期表第 16族元素との化
3 4
合物、酸化マンガン (Π) (MnO)等の周期表第 7族元素と周期表第 16族元素との化 合物、硫ィ匕モリブデン (IV) (MoS )、酸化タングステン (IV) (WO )等の周期表第 6
2 2
族元素と周期表第 16族元素との化合物、酸ィ匕バナジウム (Π) (VO)、酸ィ匕バナジゥ ム (IV) (V02)、酸ィ匕タンタル (V) (Ta O )等の周期表第 5族元素と周期表第 16族
2 5
元素との化合物、酸ィ匕チタン (TiO、 Ti O、 Ti O、 Ti509等)等の周期表第 4族元
2 2 5 2 3
素と周期表第 16族元素との化合物、硫化マグネシウム（MgS)、セレン化マグネシゥ ム (MgSe)等の周期表第 2族元素と周期表第 16族元素との化合物、酸化カドミウム（ Π)クロム（III) (CdCr O )、セレン化カドミウム（II)クロム（III) (CdCr Se )、硫化銅 (
2 4 2 4
Π)クロム（ΠΙ) (CuCr S )、セレン化水銀（Π)クロム（III) (HgCr Se )等のカルコゲ
2 4 2 4
ンスピネル類、ノリウムチタネート（BaTiO )等が挙げられる。
3
[0071] なお、 G. Schmidら； Adv. Mater. , 4卷， 494頁（1991)に報告されている（ΒΝ) 75 (BF2) 15F15や、 D. Fenskeら； Angew. Chem. Int. Ed. Engl. , 29卷， 14 52頁（1990)【こ報告されて!/、る Cu Se (トリェチノレホスフィン） 22のよう【こ構造の
146 73
確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
[0072] これらの無機粒子は、 1種類の無機粒子を用いてもよぐまた複数種類の無機粒子 を併用してもよい。また、複合組成の無機粒子を用いることも可能である。複数種類 の無機粒子は混合型、コアシェル (積層)型、化合物型及び複合型（1つの母材無機 粒子中にもう 1つの無機粒子が存在する形)等のどれでもよ!/ヽ。 2種類以上の無機粒 子を用いる場合、無機粒子の組成は実質的に均一組成であることが好ましい。組成 の均一性にっ 、ては通常 TEMによる組成分析などで判断される力 均一組成であ る場合、粒子内部の組成分布による光散乱が生じないため、透明性が高ぐ屈折率 が均一になるため好まし 、。
[無機粒子の屈折率]
光学素子 (対物レンズ 15)として使用される榭脂材料の屈折率はヘリウム d線（25°C )を光源として測定した屈折率 nd25が 1. 5乃至 1. 7付近であるものが多ぐ用いられ る無機粒子の屈折率も nd25が 1. 5〜1. 7に調整することが好ましい。具体的に好ま しい無機粒子としては、酸化珪素、酸ィ匕アルミニウム，酸ィ匕ジルコニウム及び複合組 成粒子などが挙げられ、使用される榭脂材料や光学素子 (対物レンズ 15)に求めら れる特性によって適宜選択される。上記屈折率は、例えば ASTMD542規格に則り アッベ式屈折計等により測定されるものが該当し、種々の文献に記載されている値を 用いることができる。また、無機粒子を、屈折率を調整した種々の溶媒に分散させて 分散液の吸光度を測定し、その値が最小になる溶媒の屈折率を測定することにより、 当該無機粒子の屈折率を確認できる。
[無機粒子の充填率]
最終的な有機無機複合材料に含まれる無機粒子の体積比率は 1〜70体積％、好 ましくは 10〜50体積％である。有機無機複合材料の無機粒子の含有量が 1体積％ 以下の場合、望まれる物性向上が得られない可能性がある。また、有機無機複合材 料の無機粒子の含有量が 70体積％以上の場合、経済性、成形性、透過性において 問題となる場合がある。
[無機粒子の製造方法]
無機粒子の製造方法は、特に限定されるものではなぐ公知のいずれの方法も用 いることができる。一般的に無機粒子を作製する方法としては、熱分解法 (原料をカロ 熱分解して微粒子を得る方法。噴霧乾燥法、火炎噴霧法、プラズマ法、気相反応法 、凍結乾燥法、加熱ケロシン法、加熱石油法)、沈殿法 (共沈法)、加水分解法 (塩水 溶液法、アルコキシド法、ゾルゲル法)、水熱法 (沈殿法、結晶化法、水熱分解法、水 熱酸化法)などが挙げられる。
具体的な製造方法として、ハロゲンィ匕金属やアルコキシ金属を原料に用い、水を含 有する反応系において加水分解することにより、酸ィ匕物微粒子を得ることができる。こ の際、微粒子の安定ィ匕のために有機酸や有機ァミンなどを併用する方法も用いられ る。より詳細な方法としてジャーナル ·ォブ ·ケミカルエンジニアリング ·ォブ ·ジャパン 第 31卷 1号 21— 28頁（1998年）における二酸ィ匕チタン微粒子や、ジャーナル'ォブ •フィジカルケミストリー第 100卷 468— 471頁（1996年）における硫ィ匕亜鉛微粒子 等がある。これらの方法に従えば、体積平均分散粒径が 5nmの酸ィ匕チタンは、チタ ユウムテトライソプロポキサイドや四塩ィ匕チタンを原料として、適当な溶媒中で加水分 解させる際に適当な表面修飾剤を添加することにより容易に製造することができる。
[0074] また、体積平均分散粒径力 Onmの硫ィ匕亜鉛は、ジメチル亜鉛や塩ィ匕亜鉛を原料 とし、硫ィ匕水素あるいは硫ィ匕ナトリウムなどで硫ィ匕する際に、表面修飾剤を添加する ことにより製造することができる。表面修飾する方法は、特に限定されるものではなぐ 公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、水が存在する条件下で加水分 解により微粒子の表面に修飾する方法が挙げられる。この方法では、酸またはアル力 リなどの触媒が好適に用いられ、微粒子表面の水酸基と、表面修飾剤が加水分解し て生じる水酸基とが、脱水して結合を形成することが一般に考えられている
[表面修飾剤]
無機粒子に対して適切な表面処理を行うことで榭脂材料との親和性を向上させるこ とができる。適用される表面修飾剤としては例えばシランカップリング剤、アルミネート 系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アミノ酸系分散剤及び各種シリコーン オイル等が挙げられる。
[0075] これらは使用する上記無機粒子の性状や、無機粒子分散榭脂材料を得るにあたつ て用いる榭脂材料との親和性を考え適宜選択される。各種表面処理を二つ以上同 時又は異なる時に行ってもよい。
[0076] 無機粒子の表面処理を行う方法は様々であり、あらかじめ榭脂材料との混合前に 表面処理を行っておいてもよい。例えば、湿式加熱法、湿式濾過法、熱可塑性榭脂 との混合時に行う方法 (インテグラルブレンド法)などがある。
[0077] シランカップリング剤の具体例として、ビュルシラザントリメチルクロロシラン、ジメチ ルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルアルコキシシラン、ジメチルジアル コキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、へキサメチルジシラザン等公知のものが使 用できるが、無機粒子の表面を広く覆うためにへキサメチルジシラザン等が好ましく 用いられる。
シリコーンオイル系処理剤としてはジメチルシリコーンオイル、メチルフエ-ルシリコ ーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルと 、つたストレートシリコーンオイル ゃァミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シ リコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、 メルカプト変性シリコーンオイル、フエノール変性シリコーンオイル、片末端反応性変 性シリコーンオイル、異種官能基変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーン オイル、メチルスチリル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、高級 脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、親水性特殊変性シリコーンオイル、高級アル コキシ変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有変性シリコーンオイル、フッ素変性シリ コーンオイルなどの変性シリコーンオイルを用いることができる。またこれらの処理剤 はへキサン、トルエン、メタノール、エタノール、アセトン水等で適宜希釈して用いても よい。
[カップリング剤の添加量]
カップリング剤の添加量は、使用される無機粒子がナノサイズであり比表面積が大 きいため比較的多量に用いられる。具体的な量としては、無機粒子 100重量部に対 して 5〜100重量部程度であり、期待する表面処理効果が得られず粒子の凝集が発 生する、榭脂材料中にボイドが発生することによる線膨張係数の増大や光線透過率 の低下するといつたことが問題となるため無機粒子 100重量部に対して 5重量部以上 が望ましぐコストの増加や使用する榭脂材料との可溶ィ匕量問題力も無機粒子 100 重量部に対して 100重量部以下に抑えることが望ましい。
(B. 2. 3)有機無機複合材料の製造方法
無機粒子と榭脂材料とを用いて有機無機複合材料を作製する場合、あらかじめ所 定の混合比で無機粒子と榭脂材料とを予備混合した有機無機複合材料を作製する ことが望ましい。利点として粉末飛散の防止や操作利便性、分散性向上などが挙げ られる力 有機無機複合材料の作製にぉ 、ては榭脂材料へのダメージを抑えるため 、湿式混合が望ましい。通常混合する無機粒子の表面に液体あるいは溶液が接触し 、表面が濡れ固体表面が消失して新しく固体と液体ある 、は溶液の界面が生成した 状態及び前記界面をすベて覆うだけの溶解した榭脂材料が存在している状態にお いて混合することが望ましい。但し、具体的に用いられる液体あるいは溶液量は用い る無機粒子及び榭脂材料によって適宜選択される。
[湿式混合方法]
榭脂材料及び無機粒子の湿式混合においては、タンブラ一ミキサー、スーパーミキ サー、ヘンシェルミキサー、スクリューブレンダー、リボンブレンダ一など公知の方法 が適応できる力 特に混合トルクが大きく残留物の影響の少ないスーパーミキサー等 が好適に用いられる。
[0079] ここで榭脂材料に対する無機粒子の配合量は 25〜300体積部であることが好まし い。 25体積部より小さいと、添加した無機粒子の効果が十分に発揮されない。また、 300体積部より大きいと、結着剤としての榭脂材料が不足し、均一な組成ができず、 無機粒子と榭脂材料との間の界面の密着が不十分となり、空隙を発生する。このよう に空隙が含まれる有機無機複合材料を製造した場合、空隙に含まれる酸素による榭 脂劣化が発生したり、空隙内の空気による水分が気泡として榭脂糸且成物中に存在し たりすることで光線透過率が低下するため光学素子 (対物レンズ 15)として欠陥となる
[0080] また、湿式混合に使用する溶媒は、最終的な有機無機複合材料への悪影響や経 済性の観点から、溶媒等揮発残留分は総体積の 2%以下であるのが好ましい。また 有機無機複合材料の作製時に溶媒を乾燥除去することで、残留溶媒の最終製品へ の影響を抑制することができる。
[溶媒の種類]
榭脂材料及び無機粒子を上記方法で湿式混合する場合、溶媒を使用することで均 一に混合することができる。
[0081] 使用する溶媒は上記組成物が溶解するものであればよぐ例えば、ベンゼン、トル ェン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルェチルケトン、シクロへキサ ノン、ヘプタノン等のケトン類、酢酸ェチル、酢酸 tーブチル、酢酸 n—ブチル、 酢酸— n—へキシル等のエステル類、 1, 2—ジクロロエタン、クロ口ホルム、クロ口ベン ゼン等のハロゲン化炭化水素類、 1, 2—ジメトキシェタン、ジエチレングリコールジメ チノレエーテノレ、ジエチレングリコーノレェチノレメチノレエーテノレ、ジエチレングリコーノレジ ェチルエーテル、テトラヒドロフラン、 1, 3 ジォキサン、 1, 4 ジォキサン等のエー テル類、 N, N ジメチルホルムアミド、 N, N ジメチルァセトアミド、ジメチルスルホ キシド、 N—メチル—2—ピロリドン、スルホラン等の非プロトン性極性溶媒等を挙げる ことができる。また、これらの溶媒は、単独でまたは 2種以上を混合して使用すること ができる。
[0082] 使用する溶媒の大気圧時の沸点に関して、好ましくは 30〜200°Cであり、より好ま しくは 50〜150°Cである。沸点が 30°Cより低いと、取り扱い上危険である。また、沸 点が 150°Cより高いと、溶媒除去が困難であるばかりか、分解物の残留や加熱の影 響で最終生成物に悪影響を与える。
[0083] 有機無機複合材料の作製時に使用される溶媒量は榭脂材料が溶解する範囲内で あれば特に制限されないが、榭脂材料 100重量部に対して溶媒 500〜2000重量部 が好ましい。溶媒が 500重量部より少ない場合、榭脂材料がすべて溶解せず有機無 機複合材料の組成が不均一になる恐れがある。また、 2000重量部以上の場合、生 産性が低下するとともに湿式混合時に十分なトルクが得られず作製した有機無機複 合材料の組成が不均一になる恐れがある。
(B. 2. 4)有機無機複合材料による光学素子 (対物レンズ 15)の作製
前記の有機無機複合材料を使用した光学素子 (対物レンズ 15)の製造方法として は、有機無機複合材料を混合し、その混合物を成形するのが好ましい。有機無機複 合材料の混合にあたっては、無機粒子が高度に分散した組成物を得るため、有機無 機複合材料を混合しながら溶融混練装置で剪断力を与え製造する方法が好ましく用 いられる。
[0084] また上記榭脂材料との混合は、酸ィ匕による機能低下を防ぐため、大気中ではなく A r、 N等に置換した雰囲気下で行うのが好ましい。
2
[0085] 具体的な混練機としては、 KRC-—ダー (栗本鉄工所社製）；ポリラボシステム (H AAKE社製）；ナノプラストミル (東洋精機製作所社製）；ナウターミキサーブス 'コ '二 ーダー (Buss社製）； TEM型押し出し機 (東芝機械社製）； TEX二軸混練機（日本製 鋼所社製）； PCM混練機 (池貝鉄工所社製）；三本ロールミル、ミキシングロールミル 、ニーダー (井上製作所社製）；ニーデックス (三井鉱山社製）； MS式加圧-一ダー、 ニダ一ルーダー (森山製作所社製）；バンバリ一ミキサー (神戸製鋼所社製)が挙げら れる。
[混合の程度]
上記有機無機複合材料の混合の程度が不十分の場合には、特に屈折率やアッベ 数、光線透過率などの光学特性に影響を及ぼすことが懸念され、また熱可塑性や溶 融成形性などの樹脂加工性にも悪影響する恐れがあるため、十分な混合を行う方が 望ましい。その混合の程度は、用いる榭脂材料及び無機粒子の特性を十分に勘案し て、方法を選択することが重要である。
[添加剤]
有機無機複合材料には、常用される酸化防止剤、中和剤、滑剤、帯電防止剤など の添加剤を必要に応じて配合することができる。当該添加剤としては様々な種類の 添加剤を単独で又は組合せて使用してもよい。当該添加剤には、可塑剤、酸化防止 剤、耐光安定剤、白化剤、熱安定剤、着色剤、耐衝撃性改良剤、増量剤、帯電防止 剤、離型剤、発泡剤、加工助剤などの物質がある。組成物に配合し得る各種添加剤 は一般に用いられており、当業者に公知である。力かる添加剤の具体例は、 R. Gac hter及び H. Muller, Plastics Additives Handbook, 4th edition, 199 3に記載されている。また、その範囲は発明に記載の効果を損なわない範囲で適宜 使用可能である。
[0086] 本発明では上記添加剤を有機無機複合材料に添加することで、有機無機複合材 料の作製時の無機粒子の分散化効果や、バインダ機能を持たせることも可能である 。これらの添加剤は使用される各材料と相溶ィ匕できる範囲で適宜使用される。また、 添加剤は有機無機複合材料の作製時を含むどのタイミングで添加されてもよい。
[0087] 以下に、各添加剤の中で、主なものの具体例を挙げる力 これらに限定はされない
[可塑剤]
可塑剤としては、特に限定はないが、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル 系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、グリコレート系可 塑剤、クェン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤等を挙げることができる。
[0088] リン酸エステル系可塑剤としては、例えば、トリフエ-ルホスフェート、トリクレジルホ スフエート、クレジノレジフエ-ノレホスフェート、オタチノレジフエ-ノレホスフェート、ジフェ -ルビフエ-ルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等を挙 げることができる。
[0089] フタル酸エステル系可塑剤としては、例えば、ジェチルフタレート、ジメトキシェチル フタレート、ジメチルフタレート、ジォクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジー 2— ェチルへキシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジフエ-ルフタレート、ジシク 口へキシルフタレート等を挙げることができる。
[0090] トリメリット酸系可塑剤としては、例えば、トリブチルトリメリテート、トリフ ニルトリメリテ ート、トリェチルトリメリテート等を挙げることができる。
[0091] ピロメリット酸エステル系可塑剤としては、例えば、テトラブチルピロメリテート、テトラ フエニルピロメリテート、テトラエチルピロメリテート等を挙げることができる。
[0092] グリコレート系可塑剤としては、例えば、トリァセチン、トリブチリン、ェチルフタリルェ チルダリコレート、メチルフタリルェチルダリコレート、ブチルフタリルブチルダリコレー 卜等を挙げることがでさる。
[0093] クェン酸エステル系可塑剤としては、例えば、トリェチルシトレート、トリー n—ブチル シトレート、ァセチルトリェチルシトレート、ァセチルトリー n—ブチルシトレート、ァセチ ルトリ一 n— (2—ェチルへキシル）シトレート等を挙げることができる。
[酸化防止剤]
酸ィ匕防止剤としては、フエノール系酸ィ匕防止剤、リン系酸化防止剤、ィォゥ系酸ィ匕 防止剤などが挙げられ、これらの中でもフエノール系酸ィ匕防止剤、特にアルキル置換 フエノール系酸ィ匕防止剤が好ましい。これらの酸化防止剤を配合することにより、透 明性、耐熱性等を低下させることなぐ成形時の酸ィ匕劣化等による対物レンズ 15の 着色や強度低下を防止できる。これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは 2 種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、本発明の目的を損なわな い範囲で適宜選択される。
[0094] フエノール系酸ィ匕防止剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、 2— tーブ チル一 6— (3— t—ブチル 2 ヒドロキシ一 5—メチルベンジル） 4—メチルフエ- ルアタリレート、 2, 4 ジ一 t ァミル一 6— (1— (3, 5 ジ一 t—ァミル一 2 ヒドロキ シフエ-ル）ェチル）フエ-ルアタリレートなどの特開昭 63— 179953号公報ゃ特開 平 1— 168643号公報に記載されるアタリレート系化合物；ォクタデシル— 3— (3, 5 —ジ一 t—ブチル 4 ヒドロキシフエ-ル）プロピオネート、 2, 2' —メチレン一ビス（ 4—メチル 6— t—ブチルフエノール）、 1, 1, 3 トリス（2—メチル 4 ヒドロキシ — 5— t ブチルフエ-ル）ブタン、ペンタエリトリチル—テトラキス [3— (3, 5—ジ— t ーブチルー 4ーヒドロキシフエ-ル）プロピオネート]、チオジェチレンビス [3— (3, 5 ージ—tーブチルー 4ーヒドロキシフエ-ル）プロピオート]、 1, 3, 5 トリメチルー 2, 4, 6—トリス（3, 5—ジ一 t—ブチル 4—ヒドロキシベンジル）ベンゼン、トリエチレン グリコールビス（ 3— ( 3— t ブチル— 4—ヒドロキシ— 5—メチルフエ-ル）プロビオネ ート）などのアルキル置換フエノール系化合物； 6—（4ーヒドロキシ—3, 5—ジー t— ブチルァニリノ）— 2, 4 ビスォクチルチオ— 1, 3, 5 トリァジン、 4 ビスォクチル チォ—1, 3, 5 トリアジン、 2—ォクチルチオ—4, 6 ビス一（3, 5 ジ—tーブチ ル一 4—ォキシァ-リノ）一 1, 3, 5 トリァジンなどのトリアジン基含有フエノール系化 合物；などが挙げられる。
リン系酸ィ匕防止剤としては、一般の榭脂工業で通常使用される物であれば格別な 限定はなぐ例えば、トリフエ-ルホスフアイト、ジフエ-ルイソデシルホスファイト、フエ -ルジイソデシルホスフアイト、トリス（ノ -ルフエ-ル）ホスファイト、トリス（ジノ-ルフエ -ル）ホスファイト、トリス（2, 4 ジ一 t—ブチルフエ-ル）ホスファイト、トリス一（2, 6 ージメチルフエ-ル）ホスファイト、 10— (3, 5 ジ tーブチルー 4ーヒドロキシベン ジノレ） 9, 10 ジヒドロー 9 ォキサ 10 ホスファフェナントレン 10—ォキサイ ドなどのモノホスファイト系化合物； 4, 4' ーブチリデン—ビス（3—メチルー 6—t—ブ チルフエ-ル―ジ—トリデシルホスフアイト）、 4, 4' —イソプロピリデン—ビス（フエ- ル―ジ—アルキル（C12〜C 15)ホスファイト）などのジホスファイト系化合物などが挙 げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましぐトリス（ノユルフェ-ル )ホスフアイト、トリス（ジノユルフェ-ル）ホスファイト、トリス（2, 4 ジ一 t—ブチルフエ -ル)ホスファイトなどが特に好まし 、。 [0096] ィォゥ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル 3, 3 チォジプロピオネート、ジミ リスチル 3, 3' —チォジプロピピオネート、ジステアリル 3, 3—チォジプロピオネート 、ラウリルステアリル 3, 3—チォジプロピオネート、ペンタエリスリトールーテトラキスー ( j8—ラウリル チォープロピオネート）、 3, 9 ビス（2 ドデシルチオェチル） 2, 4, 8, 10—テトラオキサスピロ [5, 5]ゥンデカンなどが挙げられる。
[耐光安定剤]
耐光安定剤としては、ベンゾフエノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定 剤、ヒンダードアミン系耐光安定剤などが挙げられるが、本発明においては、対物レ ンズ 15の透明性、耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤を用いる のが好ましい。ヒンダードアミン系耐光安定剤（以下、 HALSと記す。）の中でも、テト ラヒドロフラン (THF)を溶媒として用いた GPCにより測定したポリスチレン換算の Mn 力 i, 000〜10, 000であるちの力 S女子まし <、 2, 000〜5, 000であるちの力 り女子まし く、 2, 800〜3, 800であるものが特に好ましい。 Mnが小さすぎると、該 HALSをブ ロック共重合体に加熱溶融混練して配合する際に、揮発のため所定量を配合できず 、射出成形等の加熱溶融成形時に発泡やシルバーストリークが生じるなど加工安定 性が低下する。また、ランプを点灯させた状態で対物レンズ 15を長時間使用する場 合に、対物レンズ 15から揮発性成分がガスとなって発生する。逆に Mnが大き過ぎる と、ブロック共重合体への分散性が低下して、レンズの透明性が低下し、耐光性改良 の効果が低減する。したがって、本発明においては、 HALSの Mnを上記範囲とする ことにより加工安定性、低ガス発生性、透明性に優れた対物レンズ 15が得られる。
[0097] このような HALSの具体例としては、 N, Ν' , Nグ ， N' " —テトラキス一〔4, 6— ビス {プチルー（N—メチルー 2, 2, 6, 6—テトラメチルピペリジンー4 ィル）ァミノ }—トリァジン— 2—ィル〕—4, 7 ジァザデカン— 1, 10 ジァミン、ジブチルァミンと 1, 3, 5 トリアジンと N, N' —ビス（2, 2, 6, 6—テトラメチル— 4 ピペリジル）ブ チルァミンとの重縮合物、ポリ〔{ (1, 1, 3, 3—テトラメチルブチル)アミノー 1, 3, 5— トリアジン一 2, 4 ジィル } { (2, 2, 6, 6—テトラメチル一 4 ピペリジル)イミノ}へキ サメチレン { (2, 2, 6, 6—テトラメチル— 4 ピペリジル）ィミノ）〕、ビス（2, 2, 6, 6— テトラメチル一 4 ピペリジル）セバケート、 1, 6 へキサンジァミン一 N, N' —ビス（ 2, 2, 6, 6—テトラメチル— 4 ピペリジル）とモルフォリン— 2, 4, 6 トリクロ口 1,
3, 5 トリァジンとの重縮合物、ポリ〔（6 モルフォリノ s トリァジン— 2, 4 ジィ ル）（2, 2, 6, 6, —テトラメチル一 4 ピペリジル)ィミノ〕一へキサメチレン〔（2, 2, 6 , 6—テトラメチル— 4—ピペリジル)ィミノ〕などの、ピぺリジン環がトリァジン骨格を介 して複数結合した高分子量 HALS ;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、 1, 2, 3, 4 ブタンテトラカルボ ン酸と 1, 2, 2, 6, 6 ペンタメチルー 4ーピベリジノールと 3, 9 ビス（2 ヒドロキシ - 1, 1ージメチルェチル） 2, 4, 8, 10—テトラオキサスピロ [5, 5]ゥンデカンとの 混合エステルイ匕物などの、ピぺリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量 H ALS等が挙げられる。
[0098] これらの中でも、ジブチルァミンと 1, 3, 5 トリァジンと N, N' —ビス（2, 2, 6, 6 —テトラメチル一 4 ピペリジル)プチルァミンとの重縮合物、ポリ〔{ (1, 1, 3, 3—テト ラメチノレブチノレ）アミノー 1, 3, 5 トリアジンー 2, 4 ジィル } { (2, 2, 6, 6—テトラメ チル一 4 ピペリジル)イミノ}へキサメチレン { (2, 2, 6, 6—テトラメチル一 4 ピペリ ジル)イミノ}〕、 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などの Mnが 2, 000〜5, 000のものが好ましい。
[成形方法]
前記の有機無機複合材料を用いた光学素子 (対物レンズ 15)の成形方法としては 、格別制限されるものはないが、低複屈折性、機械強度、寸法精度等の特性に優れ た成形物を得る為には溶融成形が好ましい。溶融成形法としては、例えば、市販の プレス成形、市販の押し出し成形、市販の射出成形等が挙げられるが、射出成形が 成形性、生産性の観点力 好ましい。
[0099] 成形条件は使用目的、または成形方法により適宜選択されるが、例えば、射出成 形における榭脂組成物 (有機無機複合材料単独の場合または有機無機複合材料と 添加物との混合物の両方がある。）の温度は、成形時に適度な流動性を有機無機複 合材料に付与して成形品のヒケやひずみを防止し、有機無機複合材料中の榭脂材 料の熱分解によるシルバーストリークの発生を防止し、更に、成形物の黄変を効果的 に防止する観点から、 150°C〜400°Cの範囲が好ましぐ 200°C〜350°Cの範囲が 更に好ましぐ 200°C〜330°Cの範囲が特に好ましい。
(C)光ピックアップ装置の特'性
光ピックアップ装置 1は、その特性として、下記式（1. 1) , (2) , (3)の糸且合せの関 係をすベて満たすか、下記式（1. 2) , (2) , (3)の組合せの関係をすベて満たすか、 又は下記式（1. 1) , (1. 2) , (2) , (3)の関係をすベて満たすようになつている。
[0100] 1. 0< d/f< l . 5 … （1. 1)
55。 < Θ < 65° … (1. 2)
0. 9
A W < 0. 07 λ rms … (2)
T
A W < 0. 07 λ rms … (3)
N
式（1. 1)中、「d」は対物レンズ 15の軸上厚であり、「f」は対物レンズ 15の焦点距離 である。
式（1. 2)中、「 0 」は対物レンズ 15の光源側の光学面における瞳径の 0. 9倍に相
0. 9
当する位置の見込角である。
[0101] 式（2)中、「A W
T」は、 BD10に対して記録及び Z又は再生を行う場合に、対物レ ンズ 15の周辺温度が 30°C変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を 表す。
[0102] 式（3)中、「A W
N」は、 BD10に対して記録及び Z又は再生を行う場合に、第 1光 束 L1の波長が設計波長から ± 5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の 変化量を表す。
[0103] 本発明に係る光ピックアップ装置 1では、上記式（1. 1) , (1, 2)の関係については
[発明が解決しょうとする課題]の項目で記載した通りのものであって、これらの関係 のもとで上記式 (2) , (3)の関係を満たすことが注目すべき特性となって 、る。
[0104] 下記に上記式（2) , (3)の関係についての技術的根拠を示す。
[0105] 上述のように、光ピックアップ装置 1の対物レンズ 15の基材として榭脂材料を用い た場合、対物レンズ 15の周辺温度が変化すると榭脂材料の屈折率が変化し、球面 収差量が変化することが知られている。従って、対物レンズ 15を特定の温度で無収 差となるように設計しても、温度変化により球面収差量が変化することにより集光スポ ットに波面収差が発生する。 [0106] 本発明に係る光ピックアップ装置 1において、第 1光情報記録媒体としての BD10 の記録及び Z又は再生を良好に行うためには、対物レンズ 15の周辺温度が 30°C変 化した場合の波面収差の変化量 力 AW < 0. 07 rmsを満たす必要がある
T T
。波面収差の変化量 AW 1S 0. 07 rms以上の場合、対物レンズ 15の周辺温度
T
が 30°C変化した場合の波面収差の変化量がマレシャルの許容値を超えるため、基 準温度にお!、て無収差である光ピックアップ装置 1であっても、温度変化により光情 報の記録及び Z又は再生に問題が発生する恐れがある。他方、波面収差の変化量 AW力 0. 07 rmsより小さい場合〖こは、温度変化による対物レンズ 15の材料の
T
屈折率変化により発生する波面収差量がマレシャルの許容値を超えないため、温度 変化が生じても光情報の記録及び Z又は再生を良好に行うことができる。
[0107] 温度変化による波面収差の変化は、主に対物レンズ 15の基材の屈折率が変化す ることにより対物レンズ 15の球面収差が変化することに起因する力 本発明者らの鋭 意検討の結果、温度変化による波面収差の変化量は、対物レンズ 15の基材の温度 変化による屈折率の変化量 (dnZdt)だけではなぐ対物レンズ 15の基材の屈折率 自体とも関連することを見出した。更なる検討の結果、同スペックで、かつ、材料特性 の異なる対物レンズにおいては、対物レンズ 15の周辺温度が 30°C変化した場合の 波面収差の変化量 は、対物レンズ 15の基材の温度変化による屈折率の変化
T
量 dnZdt (Z°C)及び対物レンズ 15の基材の屈折率 Nの関数である下記式 (4)で o
表されることを見出した。
[0108] AW =k-f (dn/dt) / (N m) … （4)
T o
式 (4)中、「k」及び「m」は、対物レンズ 15の像側開口数 NA及び対物レンズ 15の 形状等により決まる係数であり、「f」は対物レンズ 15の焦点距離を表す。
[0109] 即ち、温度変化による波面収差の変化量 AWは、対物レンズ 15の基材の温度変
T
ィ匕による屈折率の変化量である dnZdtを、対物レンズ 15の基材の屈折率の m乗で 割った値に比例する。
[0110] 例えば、光学面に回折構造等の位相構造を設けていない両面屈折面の対物レン ズにおいては、図 8に示すように、対物レンズ 15の像側開口数 NA3が 0. 42〜0. 5 2 (図 8では約 0. 45)である CD30用の光ピックアップ装置 1の集光スポットにおける 温度変化による波面収差の変化量 AWを調べた結果、当該変化量 AWは (dnZd
T T
t) / (N 6)に比例するという結果が得られた。
o
[0111] また、図 9に示すように、対物レンズ 15の像側開口数 NA2が 0. 60〜0. 70 (図 9で は約 0. 65)である DVD20用の光ピックアップ装置 1の集光スポットにおける温度変 化による波面収差の変化量 は、（dnZdt) Z (N 6· 7)に比例するという結果が τ ο
得られた。
[0112] さらに、図 10に示すように、対物レンズ 15の像側開口数 NA1が 0. 75〜0. 87 (図 10では約 0. 85)である BD10用のピックアップ装置 1の集光スポットにおける温度変 化による波面収差の変化量 は、（dnZdt) Z (N 9)に比例するという結果が得
T o
られた。
[0113] 従って、温度変化による集光スポットの波面収差の変化量 AWを抑えるためには、
T
温度変化による対物レンズ 15の基材の屈折率の変化を抑えるだけでなぐ対物レン ズ 15の基材の屈折率も考慮する必要があることが判明した。
[0114] 温度変化による波面収差の変化量 を抑えるため、対物レンズ 15の基材の温
T
度変化による屈折率変化量 dnZdt及び屈折率 Nを制御する方法としては、対物レ
O
ンズ 15の基材の榭脂材料を適宜選択することが最も容易な方法である。すなわち、 d nZdtが小さい材料を選択するか、屈折率が高い材料を選択するか、もしくはその両 方の特性を満たす材料を選択することが挙げられる。
[0115] し力しながら、上記で列記したような光ピックアップ装置用の光学素子に用いられて いる従来の榭脂材料では、対物レンズの像側開口数 NAが 0. 75-0. 87の光ピック アップ装置において、集光スポットの波面収差の変化量 を、 0. 07 rmsより小
T
さくすることはできな力つた。
[0116] 例えば、従来、光ピックアップ装置用の光学素子の材料として用いられる榭脂材料
(ポリオレフイン榭脂：日本ゼオン製 ZEONEX340R)を対物レンズ用の材料として用 いた光ピックアップ装置を作製したところ、比較的開口数の小さい CD用及び DVD用 の光ピックアップ装置においては、温度変化による集光スポットの波面収差の変化量 AWは 0. 07 rms以下となり、問題は発生しな力つた。し力しながら、対物レンズの
T
像側開口数 NAが 0. 75-0. 87の BD用の光ピックアップ装置においては、温度変 ィ匕による集光スポットの波面収差の変化量 AWがおよそ 0. l rmsとなり、マレシャ
T
ルの許容値を超えるため、光情報の記録及び Z又は再生に支障をきたす場合があ ることが判明した。また、従来の光学材料のうち、ポリカーボネート榭脂の中には比較 的屈折率の高い材料もある力 ポリカーボネート榭脂は複屈折が大きい傾向にあり、 高精度な光ピックアップ装置用の光学素子の材料としては適していな力つた。
[0117] 屈折率が高ぐ複屈折の小さい材料としては、特開平 6— 25398号公報ゃ特開 20 07— 57916号公報に記載のフルオレン誘導体を基本骨格に有するポリカーボネー ト榭脂は本発明の光学素子の材料として好ましく用いることができる。具体的には、 下記一般式（ 1)及び (2)で表される構成単位力 なるポリカーボネート榭脂が挙げら れる。
[0118] [化 1]
—般式 (1)
Figure imgf000034_0001
[0119] (上記一般式（1)中、 R、 R、 Rおよび Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル
1 2 3 4
基、アルコキシ基、シクロアルキル基、シクロアルコキシル基、ァリール基またはァリー ルォキシ基を表す。 Aはアルキレン基、シクロアルキレン基またはァリーレン基を表す 。 n、 m、 o、 pは、各々 1〜4の整数を表し、 qおよび rは各々 0〜5の整数を表す。 ) [0120] [化 2] 般式 (2)
Figure imgf000034_0002
[0121] (上記一般式（2)中、 Bは、アルキレン基、シクロアルキレン基またはァリーレン基を表 す。）
榭脂材料の dnZdt及び屈折率 Nを調整する方法としては、榭脂材料に対して、
O
使用波長 (光ピックアップ装置用の光学素子の場合は、光源の波長)よりも十分小さ な無機粒子を分散させる方法が考えられる。国際公開番号 WO04Z113963によれ ば、基材となる榭脂材料に無機粒子を分散させて有機無機複合材料とすることで、 d nZdtを制御することができることが記載されている。また、使用波長よりも十分小さい 微粒子を用いることで光散乱を抑制し、光学素子としての透過率を損なわずに基材 の特性を制御することができる。同様に、基材の屈折率についても無機粒子を添カロ することで制御することができる。しかしながら、従来技術においては、光ピックアップ 装置の集光スポットにおける温度変化による波面収差変化が対物レンズの基材の dn
Zdt及び屈折率 Nの値と関係することは認識されておらず、上記の文献に記載の
o
有機無機複合材料を対物レンズ用の基材として利用しても、対物レンズの像側開口 数 NAが 0. 75〜0. 87の高密度記録用光ピックアップ装置においては、温度変化に よる集光スポットにおける波面収差の変化量 を十分に抑制することができなか
T
つた o
[0122] 以下、榭脂材料である基材に対して無機粒子を添加することで、温度変化による集 光スポットにおける波面収差の変化量 を制御する具体的な方法について説明
T
する。
[0123] 図 10に示した光ピックアップ装置 1のデータによれば、対物レンズ 15の像側開口数 NA1が 0. 75〜0. 87の高密度記録用光ピックアップ装置 1における波面収差の変 化量 AWを 0. 07 rms以下とするためには、（dnZdt) Z (N 9)を約 1. 50 X 10
T o
_6以上とする必要があることがわかる。上述した光ピックアップ素子用の榭脂材料（日 本ゼオン製 ZEONEX340R)に対して、無機粒子として、 TiO、 ZnO、 Al O、 A1P
2 2 3
O、 SiOをそれぞれ添加した場合の (dnZdt) Z (N 9)と、無機粒子の体積分率と
4 2 O
の関係を図 11に示す。
[0124] 図 11より明らかなように、各無機粒子の添加量を調整することで所望の（dnZdt) Z (N 9)に調整し、結果として波面収差の変化量 を制御することができる。添
O T
加する無機粒子は、 (dn/dt) / (N 9)を所望の値とし、結果として波面収差の変化 量 AWを本発明の範囲内とできれば、特に限定はない。屈折率が低い無機粒子を
T
用いる場合、 (dn/dt) / (N 9)を所望の値とする為に、有機無機複合材料中に高
O
い割合で無機粒子を添加することが必要となり、結果として粘度が増カロして成型の難 度が上がる恐れがある。
[0125] 一方、無機粒子の屈折率が基材となる榭脂材料に比較して非常に高い場合、 (dn
/dt) / (N 9)を所望の値とする為に必要な量は比較的少なくて済むものの、基材と o
なる榭脂材料との屈折率差が大きいため光の散乱が生じやすくなる場合がある。従 つて、添加する微粒子は光学素子として求められる性能を考慮して適宜選択すること が望ましい。また、複数の無機粒子を併用することで所望の性能を得てもよい。
[0126] また、本発明における光ピックアップ装置においては、温度変化による集光スポット における波面収差の変化量 は 0. 02 rmsより大きいことが好ましい。
T
[0127] 上述のように、本発明における波面収差の変化量 Δ Wは、（dnZdt) Z (N 9)を
T o 制御することにより制御することができるが、当該波面収差の変化量 Τを 0. 02 λ rms以下にしょうとする場合、図 10に示すように（dnZdt) Z (N 9)を— 5· 00 X 10" ο
7以上とする必要がある。
[0128] このとき、屈折率の比較的高い微粒子を添カ卩して、（dnZdt) Z (N 9)を 5. 00 X o
10_7以上とした場合、対物レンズ 15の屈折率が高くなりすぎ、対物レンズ 15がメニス カス形状となり、 BD10側の光学面が凹形状となる為、 BD10との距離をとることが困 難となり、フォーカシングゃトラッキングに必要となる作動距離を確保することが困難と なる場合がある。また、屈折率の比較的低い無機粒子を添加して (dnZdt) Z (N 9) o を— 5. 00 X 10—7以上とした場合、高い混合比で無機粒子を添加する必要があり、 透過率の低下を招く場合がある。
[0129] 上記のように、本発明においては、温度変化による集光スポットにおける波面収差 の変化量 は、 0. 021 rms< AW < 0. 07 λ rmsであることが好ましい。
T T
[0130] また、基材となる榭脂材料に無機粒子を混ぜることで、 (dn/dt) / (N 9)を制御す o ることで結果として波面収差の変化量 を制御する方法以外に、当該波面収差
T
の変化量 を制御する方法として、前述の背景技術や図 2〜図 7等に記載のよう
T
に対物レンズ 15の光学面に位相構造を設けることで、温度変化によって対物レンズ 15で発生する球面収差の発生を抑える方法がある。
[0131] しかしながら、本発明の光ピックアップ装置 1のように波長 380〜420nmの光源（半 導体レーザ発振器 LD1)を用い、対物レンズ 15の像側開口数 NA1が 0. 75-0. 87 である高密度記録及び Z又は再生用の光ピックアップ装置に採用した場合は、波面 収差の変化量 を十分に低減できないか、波面収差の変化量 を低減した
T T
場合でも、波長特性が悪化し、光源の波長が設計波長からずれた場合の集光スポッ トにおける波面収差の変化量 が 0. 07 rmsを超えてしまう為、位相構造のみ
N
により本発明の構成を達成することはできない。また、屈折率の高い材料を用いただ けでは、 AWを十分に低減できない場合や、微粒子を分散させて (dnZdt)Z(N 9
T o
)を調整する場合でも、微粒子を添加することによる透過率の低下を抑えることが困 難な場合がある。
[0132] そのため、基材として、屈折率の高い材料を選択したり、榭脂材料に無機粒子を添 カロした有機無機複合材料を用いたりした上に、位相構造を設けることで波面収差の 変化量 の制御を一部担う構成とすることは好ましい構成である。このような構成
T
によれば、材料の選択や調整のみでは、波面収差の変化量 を十分に低減でき
T
ない場合も位相構造で一部の機能を担うことにより波面収差の変化量 を低減
T
することができる。また、位相構造は一部の機能を担うだけであるため、波面収差の 変化量 AWを全て位相構造で補正する場合に比べて波長特性の劣化は小さぐ光
T
源の波長が設計波長からずれた場合の集光スポットにおける波面収差の変化量 Δ Wを 0. 07 rms以下に抑えることが可能となる。また、波面収差の変化量 AW低
N T
減の為の一部の機能を位相構造で担うことにより無機粒子の添加量を少なくすること ができ、結果として粘度と脆弱性を下げて光学素子の成型を容易にすることができる 実施例
[0133] 以下、本発明の実施例を記載するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの ではない。
[0134] 実施例 1、 2、 3、比較例 1、 2として、基板厚 0. 875mmの Blu— ray Disk専用の 光ピックアップ装置を設計した。それぞれの光ピックアップ装置における仕様及び対 物レンズのレンズデータを示す。なお、これ以降において、 10のべき乗数（例えば、 2 . 5 X 10— 3)を、 E (例えば、 2. 5E— 3)を用いて表すものとする。
[実施例 1]
実施例 1の光ピックアップ装置の仕様を、下記の表 2に示す。
[0135] [表 2]
Figure imgf000038_0002
Figure imgf000038_0003
[0136] 表 2中、「di」は第 i面から第 (i+ 1)面までの間隔を表す。
[0137] 対物レンズの入射面 (光源側の光学面、第 2面）、及び、出射面 (光ディスク側の光 学面、第 3面）は、以下の数 1式に、下記の表 3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!、る。
[0138] [数 1]
Figure imgf000038_0001
[0139] 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、「Α」
2i は非球面係数、「 hjは光軸に垂直な方向の高さを表す。
[0140] [表 3] 非球面係数 第 2面 第 3面
-4.53191E-01 -8.19231E+01
A4 4.80207E-03 3.31793E-01
A6 -1.71815E-02 -6.85197E-01
A8 5.34641E-02 8.90744E-01
A10 -9.18994E-02 -1.61324E+00
A12 4.46019E-02 2.42147E+00
A】4 7.74236E-02 -1.75464E+00
A16 -1.36812E-01 3.88081 E-01
A18 8.34399E-02 -
A20 -1.91654E 02 -
[0141] 実施例 1の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、従来の光ピ ックアップ装置用の光学素子に好適に用いられる樹脂であるシクロォレフイン樹脂（ 三井化学製 APEL)に、 Al O の微粒子を 30重量0 /0分散させることで、（
2 3 dnZdt)Z n9 (nは基材の屈折率)を、 - 1. 31 X 10—6に調整した有機無機複合材料を用い、両 面とも位相構造を設けない非球面屈折面を有する対物レンズとした。
[0142] 当該対物レンズの基材の特性を下記表 4に示す。
但し、下記表 4中、「nd」、「n 」及び「n 」は、それぞれ d線（587. 6nm)、 410
410nm 405nm
nm及び 405nmにおける基材の屈折率を表す。
[0143] [表 4]
Figure imgf000039_0001
[0144] [実施例 2]
実施例 2の光ピックアップ装置の仕様を、下記の表 5に示す,
[0145] [表 5]
波長（nm) 405
焦点距離 (ram) 1 .416
開口数 0.85
W D (mm) 0.368
d / f 1 .32
Δ WT 0.029
Δ WH 0.052
59.7
有効径 (匪） 2.4
設計温度（で） 25
Figure imgf000040_0001
[0146] 対物レンズの入射面 (光源側光学面、第 2〜第 10面）、及び、出射面 (光ディスク側 の光学面、第 11面）は、前記数 1式に対し下記表 6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 、る。
[0147] [表 6] 非球面係数 第 2面 第 3面 第 4面 第 5面
K 一 4.53191E— 01 一 4.41715E— 01 -4.41596E-01 -4.47280E-01
A 4 4.80207E— 03 3.99043E-03 3.01034E— 03 3.52537E-03
A 6 -1.71815E-02 — 1.71815E— 02 -1.71815E-02 -1.71815E-02
A 8 5.34641E— 02 5.34641E-02 5.34641E-02 5.34641E-02
A10 -9.18994E-02 -9.18994E-02 -9.18994E-02 一 9.18994E— 02
A12 4.46019E-02 4.46019E— 02 4.46019E-02 4.46019E-02
A14 7.74236E-02 7.74236E— 02 7.74236E-02 7.74236E-02
A16 — 1.36812E— 01 -1.36812E-01 — 1.36812E— 01 一 1.36812E— 01
A 18 8.34399E-02 8.34399E-02 8.34399E-02 8.34399E-02
A 20 -1.91654E-02 — 1.91654E— 02 -1.91654E-02 -1.91654E-02 非球面係数 第 6面 第 7面 第 8面 第 9面 κ 一 4.50749E— 01 — 4.54077E— 01 一 4.55161E— 01 -4.52955E-01
Α4 4.65073E— 03 6.27040E-03 4.07755E-03 3.92042E— 03
A 6 -1.71815E-02 -1.85758E-02 — 1.71726E— 02 -1.83663E-02
A 8 5.34641E-02 5.45321E-02 5.34641E-02 5.28048E-02
A 10 -9.18994E-02 -9.18994E-02 -9.18994E-02 -9.18994E-02
A12 4.46019E-02 4.46019E-02 4.46019E-02 4.46019E-02
A 14 7.74236E-02 7.74236E-02 7.74236E-02 7.74236E-02
A 16 一 1.36812E— 01 一 1.36812E— 01 一 1.36812E— 01 — 1.36812E— 01
A18 8.34399E-02 8.34399E-02 8.34399E— 02 8.34399E— 02
A 20 -1.91654E-02 -1.91654E-02 -1.91654E-02 -1.91654E-02 非球面係数 第 10面 第 11面
κ 一 4.54248E— 01 -8.19231E + 01
Α4 3.48568E— 03 3.31793E-01
A 6 一 1.71814E— 02 -6.85197E-01
A 8 5.33958E-02 8.90744E-01
A 10 -9.18994E-02 -1.61324E + 00
A12 4.46019E-02 2.42147E + 00
A 14 7.74236E-02 -1.75464E + 00
A 16 一 1.36812E— 01 3.88081E— 01
A18 8.34399E-02 ―
A 20 -1.91654E-02 ―
[0148] 実施例 2の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、実施例 1と 同様 (表 4参照)の有機無機複合材料を用い、第 2〜第 10面 (対物レンズの光源側光 学面）に下記の表 7に示す位相構造を設けた。
[0149] 但し、「内周半径」は、各位相構造の内側 (光源側)段差部の光軸からの距離を表し 、「外周半径」は隣り合う外側の位相構造の内側段差部の光軸力ゝらの距離を表す。「 輪帯の深さ」は、各位相構造の外側段差部の光軸方向の深さを表す。
[0150] [表 7]
Figure imgf000042_0001
[0151] 図 12は、実施例 2に示す対物レンズの断面を示す模式図である。図 12に示すよう に、光源側光学面である上記の表 5に示す第 2〜第 10面は、それぞれ上記の表 7に 示す第 1〜第 9輪帯に対応している。即ち、光源側に向いた第 2〜第 10面のうち、第 2面は第 1輪帯に対応し、第 3面は第 2輪帯に対応し、第 4面は第 3輪帯に対応し、以 下同様にして第 10面まで形成されている。第 11面は光ディスク側の面である。また、 Oは光軸である。
[実施例 3]
実施例 3の光ピックアップ装置の仕様を、下記の表 8に示す。
[0152] [表 8]
Figure imgf000043_0001
Figure imgf000043_0002
[0153] 表 8中、「di」は第 i面力も第 (i+ 1)面までの間隔を表す。
[0154] 対物レンズの入射面 (光源側光学面、第 2面）、及び、出射面 (光ディスク側の光学 面、第 3面）は、前記の数 1式に対し下記の表 9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。また、第 2面には回折構造が 付与されており、光路差関数は、以下の数 2式で表される。
[0155] [数 2] 光路差関数
Φ(Η) = (∑ Β21 χΗ2ί )χλ (単位
光軸からの高さ
光路差関数の係数
波長
[0156] [表 9] 非球面係数 第 2面 第 3面
K 一 6.79218E— 01 -2.00000E + 02
A4 5.17142E-02 5.24681E-01
A 6 一 1.06307E— 02 -1.31935E + 00
A 8 1.58099E-01 2.84409E + 00
A 10 一 4.05928E— 01 -1.28497E+01
A12 3.62447E-01 2.44990E + 01
A 14 7.25161E-01 -6.66391E + 00
A 16 -2.12119E + 00 一 1.50144E + 01
A 18 1.97788E + 00 ―
A 20 -6.69367E-01 ― 光路差関数 第 2面
B 2 3.7121E + 01
B4 1.6888E + 00
B6 -9.0516E + 00
B8 3.0499E— 01
BIO -1.1782E + 01
[0157] 実施例 3の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、フルオレン 構造を有するポリカーボネート榭脂を用いた。当該対物レンズの基材の特性を下記 の表 10に示す。但し、下記表 4中、「nd」、 「n 」及び「n 」は、それぞれ d線（5
410nm 405nm
87.6nm)、 410nm及び 405nmにおける基材の屈折率を表す。
[0158] [表 10]
Figure imgf000044_0001
[0159] [比較例 1]
比較例 1の光ピックアップ装置の仕様を下記の表 11に示す,
[0160] [表 11]
Figure imgf000045_0001
Figure imgf000045_0002
[0161] 表 11中、「di」は第 i面から第 (i+ 1)面までの変位を表す。
[0162] 対物レンズの入射面 (光源側光学面、第 2面）、及び、出射面 (光ディスク側の光学 面、第 3面）は、前記数 1式に対し下記の表 12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 、る。
[0163] [表 12]
Figure imgf000045_0003
[0164] 比較例 1の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、シクロォレ フィン榭脂（三井ィ匕学製 APEL)を用い、 (dn/dt) /n (nは基材の屈折率）は、― 2 - 92 X 10—6であった。両面とも位相構造を設けない非球面屈折面を有する対物レン ズとした。 [0165] 当該対物レンズの基材の特性を下記の表 13に示す。
[0166] 但し、下記表 10中、「nd」、「n 」及び「n 」は、それぞれ d線（587. 6nm)
410nm 405nm
410nm及び 405nmにおける基材の屈折率を表す。
[0167] [表 13]
Figure imgf000046_0001
[0168] [比較例 2]
比較例 2の光ピックアップ装置の仕様を下記の表 14に示す。
[0169] [表 14]
Figure imgf000047_0001
Figure imgf000047_0002
[0170] 対物レンズの入射面 (光源側光学面、第 2〜第 12面）、及び、出射面 (光ディスク側 の光学面、第 13面）は、前記の数 1式に対し下記の表 15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 、る。
[0171] [表 15] 非球面係数 第 2面 第 3面 第 4面 第 5面
-6.55209E-01 -7.29017E-01 -6.54889E-01 一 6.54380E— 01
A4 2.67864E-02 3.90621E— 02 2.62784E-02 2.65647E-02
A 6 1.12197E-02 1.12197E— 02 1.12197E— 02 1.12197E— 02
A8 2.61502E-02 2.61502E-02 2.61502E-02 2.61502E-02
A 10 一 6.35236E— 02 — 6.35236E— 02 一 6.35236E— 02 — 6.35236E— 02
A 12 4.88166E-02 4.88166E-02 4.88166E-02 4.88166E-02
A14 6.57094E-02 6.57094E-02 6.57094E-02 6.57094E-02
A16 一 1.38368E— 01 — 1.38368E— 01 — 1.38368E— 01 — 1.38368E— 01
A18 9.015權ー 02 9.01540E-02 9.015棚一 02 9.01540E— 02
A 20 一 2.10288E— 02 -2.10288E-02 一 2.10288E— 02 一 2.10288E— 02 非球面係数 第 6面 第 7面 第 8面 第 9面 κ — 6.52314E— 01 -7.04194E-01 -6.54867E-01 一 6.57036E— 01
Α4 2.70030E— 02 3.21141E— 02 2.67886E-02 2.63979E-02
A 6 1.12197E— 02 1.30563E-02 1.12233E— 02 1.12197E— 02
A 8 2.61502E-02 2.84565E— 02 2.61452E— 02 2.61502E-02
A 10 -6.35236E-02 -6.35236E-02 -6.35236E-02 一 6.35236E— 02
A12 4.88166E-02 4.88166E-02 4.88166E— 02 4.88166E— 02
A 14 6.57094E— 02 6.57094E-02 6.57094E-02 6.57094E-02
A 16 -1.38368E-01 -1.38368E-01 -1.38368E-01 一 1.38368E— 01
A 18 9.01540E-02 9.01540E— 02 9.01540E-02 9.01540E-02
A 20 -2.10288E-02 -2.10288E-02 一 2.10288E— 02 一 2.10288E— 02 非球面係数 第 10面 第 11面 第 12面 第 13面 κ -6.58835E-01 — 6.59497E— 01 -6.53356E-01 -3.96299E + 01
Α4 2.60568E-02 2.58712E— 02 2.45474E-02 4.01333E-01
A 6 1.12197E— 02 1.12197E— 02 1.12197E-02 一 1.04128E + 00
Α8 2.61502E-02 2.61502E-02 2.61502E-02 1.78568E + 00
Α10 -6.35236E-02 -6.35236E-02 一 6.35236E— 02 -2.32166E + 00
A 12 4.88166E-02 4.88166E-02 4.88166E— 02 1.82468E + 00
A 14 6.57094E-02 6.57094E-02 6.57094E-02 -5.57879E-01
A 16 一 1.38368E— 01 一 1.38368E— 01 一 1.38368E— 01 -7.06326E-02
A 18 9.01540E-02 9.01540E-02 9.01540E-02 ―
A 20 -2.10288E-02 一 2.10288E— 02 一 2.10288E— 02 ―
[0172] 比較例 2の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、比較例 1と 同様のシクロォレフイン系榭脂 (表 13参照）を用い、第 2〜第 12面 (対物レンズの光 源側の光学面）に下記の表 16に示す位相構造を設けた。
[0173] 但し、「内周半径」は、各位相構造の内側 (光源側)段差部の光軸からの距離を表し 、「外周半径」は隣り合う外側の位相構造の内側段差部の光軸力ゝらの距離を表す。「 輪帯の深さ」は、各位相構造の外側段差部の光軸方向の深さを表す。
[0174] [表 16]
Figure imgf000049_0001
[0175] 図 13は、比較例 2に示す対物レンズの断面を示す模式図である。図 13に示すよう に、光源側光学面である上記の表 15に示す第 2〜第 12面は、それぞれ上記の表 16 に示す第 1〜第 11輪帯に対応している。即ち、光源側に向いた第 2〜第 12面のうち 、第 2面は第 1輪帯に対応し、第 3面は第 2輪帯に対応し、第 4面は第 3輪帯に対応し 、以下同様にして第 12面まで形成されている。第 13面は光ディスク側の面である。ま た、 Oは光軸である。
[結果と考察]
上記、実施例 2、 3、比較例 1, 2の光ピックアップ装置で記録再生を行う際に、設 計温度及び設計波長で発生する波面収差（ λ rms)、対物レンズの周辺温度が設計 波長 30°C上昇した場合に発生する波面収差（ λ rms)、設計波長が設計波長より 5n m大きくなつた場合に発生する波面収差（ λ rms)をそれぞれシミュレーションにより 求めた値を A、 B、 Cとして、下記の表 17に示す。
[0176] [表 17] 波面収差（ λ ris)
ピックァップの環境
実施例 1 実施例 2 実施例 3 比較例 1 比較例 2
A 基準波長時 0.000 0.000 0.000 0.001 0.001
B 温度上昇時（+30で）※ 0.064 0.029 0.018 0.089 0.029
C 波長ズレ時（+ 5 run) 0.018 0.052 0.018 0.025 0.092
※温度変化時のレーザの波長変動は 0.05mn/°C 上記の表 17に示されるように、温度上昇時及び波長変化時の波面収差の発生が マレシャルの許容値である 0. 07 λ rms以下である光ピックアップ装置が得られた。 本発明によれば、記録密度の高い、開口数が大きぐ短波長の光源を用いる光ピック アップ装置において必要とされる仕様を満足した上に、温度変化や波長変化が発生 した場合でも読み取り不良等の問題の起こらない光ピックアップ装置を提供すること ができる。

Claims

請求の範囲 [1] 波長 380〜420nmの第 1光束を出射する第 1光源と、 基材の主成分が榭脂材料である単玉レンズからなる対物レンズとを有し、 前記対物レンズを介して、前記第 1光束により第 1光情報記録媒体に記録及び Z 又は再生を行う光ピックアップ装置であって、 前記対物レンズの像側開口数 NA1が 0. 75〜0. 87であり、 前記対物レンズの前記第 1光情報記録媒体に対する作動距離が 0. 3mm以上で あり、 下記式（1. 1) , (2) , (3)の関係をすベて満たすことを特徴とする光ピックアップ装 置。
1. 0< d/f< l. 5 … (1. 1)
AW < 0. 07 λ rms … (2)
T
AW < 0. 07 λ rms … (3)
N
(式（1. 1)中、「d」は前記対物レンズの軸上厚であり、「f」は前記対物レンズの焦点 距離である。式 (2)中、「AW」は、前記第 1光情報記録媒体に対して記録及び
T Z又 は再生を行う場合に、前記対物レンズの周辺温度が 30°C変化したときの集光スポッ トにおける波面収差の変化量を表す。式 (3)中、「AW」は、前記第 1光情報記録媒
N
体に対して記録及び Z又は再生を行う場合に、前記第 1光束の波長が設計波長から
± 5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。）
[2] 波長 380〜420nmの第 1光束を出射する第 1光源と、
基材の主成分が榭脂材料である単玉レンズからなる対物レンズとを有し、 前記対物レンズを介して、前記第 1光束により第 1光情報記録媒体に記録及び Z 又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズの像側開口数 NA1が 0. 75〜0. 87であり、
前記対物レンズの前記第 1光情報記録媒体に対する作動距離が 0. 3mm以上で あり、
下記式（1. 2) , (2) , (3)の関係をすベて満たすことを特徴とする光ピックアップ装 置。 55。 < Θ < 65° … (1. 2)
0. 9
AW < 0. 07 λ rms … (2)
τ
AW < 0. 07 λ rms … (3)
N
(式（1. 2)中、「 0 」は前記対物レンズの光源側の光学面における瞳径の 0. 9倍
0. 9
に相当する位置の見込角である。式（2)中、「AW」は、前記第 1光情報記録媒体に
T
対して記録及び Z又は再生を行う場合に、前記対物レンズの周辺温度が 30°C変化 したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。式（3)中、「AW」は、前
N
記第 1光情報記録媒体に対して記録及び Z又は再生を行う場合に、前記第 1光束の 波長が設計波長力 ± 5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量 を表す。）
[3] 請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズが、榭脂材料に無機粒子を分散させた有機無機複合材料力ゝら構 成されて!/ヽることを特徴とする光ピックアップ装置。
[4] 請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれ力 1項に記載の光ピックアップ装置において、 前記対物レンズの少なくとも一方の光学面に位相構造が設けられていることを特徴 とする光ピックアップ装置。
[5] 請求の範囲第 4項に記載の光ピックアップ装置にお 、て、
前記位相構造は、前記対物レンズの周辺温度の変化により前記対物レンズの基材 の屈折率が変化することにより発生する球面収差成分の変化を、当該位相構造自体 により打ち消す作用を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
[6] 請求の範囲第 4項に記載の光ピックアップ装置にお 、て、
前記位相構造が回折構造であることを特徴とする光ピックアップ装置。
[7] 請求の範囲第 6項に記載の光ピックアップ装置にお 、て、
前記回折構造は、前記第 1光情報記録媒体に対する記録又は再生を行う場合に は、前記対物レンズの周辺温度の変化により前記対物レンズの基材の屈折率が変化 することにより発生する球面収差成分の変化を、前記第 1光源の周辺温度の変化に より前記第 1光束の波長が変化することにより発生する球面収差成分の変化により打 ち消す作用を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
[8] 請求の範囲第 4項〜第 7項の 、ずれか一項に記載の光ピックアップ装置にぉ 、て、 前記位相構造が、前記対物レンズの光軸に対して同心円状の複数の輪帯構造を 有することを特徴とする光ピックアップ装置。
[9] 請求の範囲第 1項〜第 8項のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、 波長 630〜660nmの第 2光束を出射する第 2光源と、
波長 770〜800nmの第 3光束を出射する第 3光源とを有し、
前記対物レンズを介して、前記第 2光束により第 2光情報記録媒体に記録及び Z 又は再生を行い、
前記対物レンズを介して、前記第 3光束により第 3光情報記録媒体に記録及び Z 再生を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
[10] 請求の範囲第 9項に記載の光ピックアップ装置において、
前記第 2光情報記録媒体に記録及び Z又は再生を行う場合は、前記対物レンズの 像側開口数 NA2力 . 60〜0. 70であり、
前記第 3光情報記録媒体に記録及び Z又は再生を行う場合は、前記対物レンズの 像側開口数 NA3が 0. 42-0. 52であることを特徴とする光ピックアップ装置。
[11] 請求の範囲第 9項又は第 10項に記載の光ピックアップ装置において、
前記第 1〜第 3光情報記録媒体がそれぞれ透明保護基板を有し、
前記対物レンズが、少なくとも一方の光学面に、前記第 1〜第 3光情報記録媒体の うち、少なくとも 2つの前記第 1〜第 3光情報記録媒体の透明保護基板の厚みの違い に起因する球面収差を補正する位相構造を有することを特徴とする光ピックアップ装 置。
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