JP2013206496A - 光ピックアップ装置及び対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクの大容量化を推進する上で問題となる対物レンズのＮＡ変化を抑制でき、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる対物レンズを提供する。
【解決手段】光束入射面に最も近い情報記録層と光束入射面から最も遠い情報記録層までの間隔が０．０５ｍｍ以上である第１光ディスクの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置において、対物レンズＯＢＪは、像側開口数（ＮＡ）が０．８７以上、０．９５未満のプラスチック製の単玉レンズであり、以下の式を満たす。
−０．３５≧Ｄ／ｆ≧−０．９０ （２）
但し、
Ｄ［ｍｍ］：対物レンズＯＢＪの光源側面頂点に接する平面から開口制限絞りＡＰの開口制限位置までの光軸方向の距離（負値で表す）
ｆ［ｍｍ］：波長λ１での対物レンズＯＢＪの焦点距離
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の情報記録層を有する光ディスクに対して情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置及び対物レンズに関する。

近年、光ディスクに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置が急速に発達し、多方面で利用されている。このような光ピックアップ装置において、取り扱う情報量が増えるに従い,光源の短波長化,及び,対物レンズの高ＮＡ化により光ディスクの大容量化を実現してきた。周知の通り、対物レンズにより集光されたスポットサイズは（波長λ/ＮＡ）に比例するため、スポットサイズと光ディスクの容量は逆比例の関係にある。以下、各光ディスクの仕様（使用波長、ＮＡ、１枚当たりの容量）を列挙する。
ＣＤ：７８０ｎｍ、ＮＡ０．４５、０．６５ＧＢ
ＤＶＤ：６５０ｎｍ、ＮＡ０．６０、４．７ＧＢ
Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）：４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５、２５ＧＢ

また，ＤＶＤやＢＤでは，厚み方向に複数の情報記録層を積層させることで，光ディスク１枚あたりの記録容量を増やした所謂多層型光ディスクも実現している。多層型光ディスクの例として、ＢＤでは，記録容量３３．３ＧＢの情報記録層を３層積層することで１枚あたり１００ＧＢの記録容量を有するＢＤＸＬ規格の光ディスクが市場投入されている。

しかしながら将来に向かって更に記録すべき情報量が増えるに従い，ハードディスクドライブやフラッシュメモリに比べて，長期保存性、耐久性に優れる光ディスクの更なる大容量化が期待されている。しかるに，現在ＢＤで使用している青紫色レーザ光より短波長の紫外線領域では、光ディスクや光ピックアップ装置に使用される光学材料の吸収率が大きいという実情がある。よって，光源波長として紫外線を使用するためには，紫外線を吸収せずかつ安価な光学材料の開発が必要になるという課題に直面する。現在の技術では、かかる課題の克服が極めて困難であることを勘案すると，大容量化の手段の一つである光源の短波長化は実現性が低いと考えられる。そこで，光ディスクの更なる大容量化を達成するためには，光ディスクの多層化と対物レンズの高ＮＡ化が有効であるといえる。

そのうち，光ディスクの多層化については，対物レンズのＮＡ０．８５，光源波長４０５ｎｍのシステムにおいて，１層あたり３２ＧＢ，記録層１６層の構成によりＢＤと同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクで５１２ＧＢの記録容量を達成した光ディスクの例が非特許文献１に記載されている。また，対物レンズの高ＮＡ化については、特許文献１にＮＡが０．８５より大きい対物レンズの例が記載されている。

信学技報，ｖｏｌ．１１０，ｎｏ．４３８，ＭＲ２０１０−５７，ｐｐ．１−６，２０１１年３月

特許第４８１７０３６号明細書

ところで，情報の記録／再生を行う情報記録層の選択は，対物レンズを光軸方向に移動させると共に（フォーカシングという）、光ディスクの光束入射面から情報記録層までの厚みの差によって発生する球面収差を補正するために，光源と対物レンズとの間に配置したカップリングレンズ等を光軸方向に移動させ，対物レンズの倍率を変更することで行える。しかるに，光学系の倍率を変更すると，対物レンズに入射する光束の発散角又は収束角が変化し，本来的に一定であるべき対物レンズのＮＡが変化してしまう恐れがある。ＮＡの変化は，情報記録層の面上でのスポット径の変化を招き，読み取りエラー等を生じさせる恐れがある。

本発明は、上述の問題を考慮してなされたものであり、光ディスクの大容量化を推進する上で問題となる対物レンズのＮＡ変化を抑制でき、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる対物レンズを提供することを目的とする。

請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４１５ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、球面収差補正素子と、開口制限素子と、対物レンズとを有し、前記第１光源から出射された波長λ１の光束を、前記球面収差補正素子、前記開口制限素子を介して前記対物レンズに入射させ、光軸方向に重ねられた複数の情報記録層を有し、光束入射面に最も近い情報記録層と光束入射面から最も遠い情報記録層までの間隔が０．０５ｍｍ以上である第１光ディスクの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置であって、
情報の記録／再生を行う情報記録層を一方から他方へ変更する際に、前記球面収差補正素子により前記対物レンズの倍率を変えることで、光束入射面から情報記録層までの厚みの差により発生する球面収差を補正するようになっており、前記対物レンズは単玉であり、前記開口制限素子は、前記対物レンズの光源側面頂点に接する平面よりも光ディスク側に配置されており、更に以下の式を満たすことを特徴とする。
０．８７≦ＮＡ≦０．９５ （１）
−０．３５≧Ｄ／ｆ≧−０．９０ （２）
但し、
ＮＡ：前記対物レンズの開口数
Ｄ［ｍｍ］：前記対物レンズの光源側面頂点に接する平面から前記開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離（負値で表す）
ｆ［ｍｍ］：前記波長λ１での前記対物レンズの焦点距離

従来の光ピックアップ装置においては，情報記録層の数が２〜４層程度と少なく，複数層に対応するための倍率の変化が０であるか又は非常に小さかったため，ＮＡの変化という問題が顕在化しなかった。しかしながら，情報記録層の数が多くなり、ＮＡが０．８５より大きい高ＮＡとなる場合，情報記録層選択の際の倍率変化が大きくなることがわかってきた。そのような光ピックアップ装置においては，倍率変化に伴うＮＡ変化の問題が特に顕著となることを本発明者は見出したのである。以下、より具体的に説明する。

本発明の原理について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、比較例として示す対物レンズＯＬと開口制限素子ＡＰの光路図であり、図１（ｂ）は、本発明の一例として示す対物レンズＯＬと開口制限素子ＡＰの光路図であり、それぞれ左側が光源側であり、右側が光ディスク側である。図１（ａ）の比較例においては、開口制限素子ＡＰは、対物レンズＯＬの面頂点Ｐに接する平面よりも光源側に配置されている。従って、実線で示す平行光束が対物レンズＯＬに入射したときの開口数をＮＡ０としたときに、対物レンズの倍率が変化し、点線で示す発散光が入射したときの開口数をＮＡ１、または、対物レンズの倍率が変化し、一点鎖線で示す収束光が入射したときの開口数をＮＡ２は、ＮＡ１＞ＮＡ０＞ＮＡ２となり、開口数が変化してしまっていることがわかる。

これに対し本発明によれば、図１（ｂ）に示すように、開口制限素子ＡＰは、対物レンズＯＬの面頂点Ｐに接する平面よりも光ディスク側に配置されている。実線で示す平行光束が対物レンズＯＬに入射したときの開口数をＮＡ０としたときに、対物レンズの倍率が変化し、点線で示す発散光が入射したときの開口数をＮＡ１、または、対物レンズの倍率が変化し、一点鎖線で示す収束光が入射したときの開口数をＮＡ２は、ＮＡ１≒ＮＡ０≒ＮＡ２となり、開口数の変化を抑えることができる。

前述から、情報記録層選択の際における開口数（ＮＡ）の変化を抑えるためには、開口制限素子を対物レンズの面頂点に接する平面よりも光ディスク側に配置するという技術思想によって、好ましい結果が得られることがわかる。その際に、どの程度、対物レンズの面頂点よりも光ディスク側に絞りを配置すべきか、本発明者は検討を行った。

かかる検討の結果、ＮＡが０．８７より大きい場合は、或る情報記録層と異なる情報記録層に集光する際に生じる球面収差が過大なものとなってしまい、倍率変動によって補正するのに工夫が必要になることがわかった。

より具体的には、ＮＡ０．８７以上、ＮＡ０．９５以下の対物レンズについて、光ディスクの光束入射面からの距離を０．０５ｍｍ以上変化させた際に発生する球面収差を倍率を変化させて補正した場合のＮＡ変化をＤ／ｆをパラメータとして調べた。（尚、Ｄ［ｍｍ］は対物レンズの光源側面頂点に接する平面から開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離であり、対物レンズの面頂点に接する平面から光ディスク側に向かう方向を負とする。ｆ［ｍｍ］は波長λ１での対物レンズの焦点距離である。）その結果、Ｄ／ｆの範囲として、０．３５以上、０．９０以下とすると、倍率が変化してもＮＡの変化を抑えられることを見出した。

従って、（１）式のＮＡを満たし、基板厚の変化が０．０５ｍｍ以上の範囲となる複数層の光ディスクの情報記録層に集光するべく球面収差を補正するために、比較的大きな倍率変化をしたとしても、（２）式を満たすことによりＮＡの変化を抑えることが出来、安定した光ディスクの記録／再生を行なうことができる。

請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９０≦ＮＡ≦０．９４ （１’）

請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
−０．４５≧Ｄ／ｆ≧−０．８５ （２’）

請求項４に記載の対物レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いることを特徴とする。

本発明に係る光ピックアップ装置は、波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４１５ｎｍ）の光束を出射する第１の光源を有する。

本発明の光ピックアップ装置で用いられる第１光ディスクは、厚さ方向（光軸方向）に重ねられた複数の情報記録層を有する。５層以上の情報記録層を有する光ディスクにおいて本発明の光ピックアップ装置はより好適に用いることが出来る。更に好ましくは、１０層以上の情報記録層を有することである。また、第１光ディスクは、光束入射面に最も近い情報記録層と光束入射面から最も遠い情報記録層までの間隔が０．０５ｍｍ以上である。また、当該光ディスクは、情報記録層とは別に、対物レンズの位置制御を行うにあたって基準となる層（基準層と呼ぶ）を有するものであっても良い。ここでいう対物レンズの位置制御とは、トラッキングとフォーカシングの少なくとも一方を指す。基準層は一層のみであってもよいし、複数有していてもよいが、情報記録層の層数よりも少ないことが好ましく、情報記録層の層数の半数以下であることが、光ピックアップ装置の設計が容易になり好ましい。また、当該光ディスクが基準層を有する場合、本発明の光ピックアップ装置は、第１光源とは波長が異なる第２光源を更に有し、第１光源から出射された波長λ１の光束を記録／再生用の光束として情報記録層に集光させると同時に、第２光源から出射された波長λ２の光束を対物レンズの位置制御用の光束として基準層に集光させるようにするのが好ましい。この場合、第２光源から出射される光束を基準層にフォーカシングするための第２フォーカシング手段を有するのが好ましく、第２フォーカシング手段は、第１光源から出射される光束を情報記録層にフォーカシングさせる第１フォーカシング手段とは独立していることが好ましい。また、本光ディスクの情報の記録／再生を行うために必要な開口数ＮＡは、０．８７以上、０．９５以下である場合に、本発明の効果がより顕著となり、ＮＡが０．９０以上、０．９４以下である場合に、更に顕著となる。光ディスクは表面に保護基板層を持っていることが好ましく、保護基板層の厚さは特に限定されるものではない。

また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光源とは波長が同じで出射パワーが異なる第３の光源を更に有し、第１光ディスクに対して情報の再生を行う場合には、第１光源から出射された波長λ１の光束を対物レンズの情報記録層に集光させ、第１光ディスクに対して情報の記録を行う場合には、第３光源から出射された波長λ１の光束を対物レンズの情報記録層に集光させてもよい。一般的に光ディスクでは情報の再生よりも記録のほうがより高い波長エネルギーを必要とするため、かかる構成の場合には、第１光源よりも第３光源のほうが出射される光束のパワーが高いほうが好ましい。

但し、本発明の光ピックアップ装置は、波長λ４（λ１＜λ４）の光束を出射する第４光源、及び／又は、波長λ５（λ４＜λ５）の光束を出射する第５光源を更に有し、当該光ディスクに加えて、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの少なくとも一つ又は全てと互換可能であるような光ピックアップ装置としても良い。

尚、ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５３程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

本明細書において、第１光源乃至第５光源等の光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第４光源から出射される第４光束の第４波長λ４（λ４＞λ１）、第５光源から出射される第５光束の第５波長λ５（λ５＞λ４）は以下の条件式を満たすことが好ましい。

１．５×λ１＜λ４＜１．７×λ１
１．９×λ１＜λ５＜２．１×λ１

また、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３９０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第４光源の第４波長λ４は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第５光源を有する場合、第５光源の第５波長λ５は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。また、第２光源を有する場合、第２光源と第４光源は共通であることが好ましい。

また、第１光源、第２光源、第４光源、第５光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。

また、本明細書において「情報の記録／再生を行う」とは、情報の記録と再生の少なくとも一方を行うことを指す。また、本明細書において「光ディスクの光束入射面」とは、光ディスクの表面のうち、情報の記録／再生を行う際に対物レンズに対向する側の表面を指す。

光ピックアップ装置は、光ディスクから反射した光束を受光する受光素子を有していても良い。受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。

光ピックアップ装置に用いる集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、対物レンズの他にコリメートレンズ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメートレンズは、カップリングレンズの一種で、コリメートレンズに入射した光を平行光にして出射するレンズである。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。

対物レンズは、単玉の対物レンズである。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。

対物レンズの素材の屈折率ｎは、以下の式を満たすこと好ましい。
1.59≦ｎ≦1.64 （３）

ｎが1.59以上だと、光源側光学面の傾斜角が大きくなりすぎないため,金型の加工精度を向上でき、さらに光学面の平行偏芯に強い対物レンズとなる。一方、ｎが1.64以下だと光源側光学面の周辺部が、光軸近傍よりも光情報記録媒体側に凸となる量を小さく抑えることができるので作動距離を確保することが出来るとともに、素材のアッベ数が小さくなりすぎないので対物レンズの色収差を小さく抑えられる。

対物レンズの素材のアッベ数屈折率μdは、以下の式を満たすこと好ましい。
50≦μd≦65 （４）
μd が50以上だと、対物レンズの色収差が小さいため,半導体レーザのモードホッピングに対して強い対物レンズとなる。一方、μdが65以下だと、屈折率が小さくなりすぎないため,光源側光学面の形状形成が容易になるとともに,光学材料の選択の幅が広がる。

対物レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造等を設けたハイブリッドレンズであってもよい。

対物レンズをガラスレンズとした場合、光ピックアップ装置における温度変化の影響を小さくすることができる。

また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５２乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃^-1）が−２０×１０^-5乃至−５×１０^-5（より好ましくは、−１０×１０^-5乃至−８×１０^-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。

対物レンズは、温度変化に対する屈折率変化に起因して生じる球面収差や、光源の波長の変動に応じて生じる球面収差を補正するための光路差付与構造を有していても良い。本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差／位相差が付加される。光路差付与構造により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良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。好ましくは、光路差付与構造が回折構造であることである。

対物レンズの正弦条件違反量としては、有効開口半径hの５割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち,それより周辺部で正弦条件違反量が単調減少するようにするのが望ましい。これにより、情報の記録／再生を行う情報記録層の位置の変化により発生する高次球面収差を残留させることなく、入射光の発散収束度の変化により適切に補正することが可能となる。ここで、「高次球面収差」とは、５次以上の球面収差をいうものとする。尚、対物レンズに波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、正弦条件違反量が正の極大値を持つ位置より周辺部で正弦条件違反量は、単調に減少することが好ましい。「単調に減少する」とは、極大値から一定範囲で減少し続けることを意味する。また、好ましくは、対物レンズに波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径ｈの６割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持つことである。

また、対物レンズのＳ２面（光ディスク側面）の形状としては、傾きが連続的であるものであれば足り、Ｓ２面形状が連続している場合と、連続しているＳ２面形状をレンズ面の一部区間を光軸方向に平行移動したような形状を含む。図２は、Ｓ２面が変曲点を有するが凹部を有さない対物レンズの断面図であり、図３は、Ｓ２面が変曲点と凹部を有する対物レンズの断面図である。

図２，３を参照して、このようなＳ２面１２ａ又は１２ｂの面形状を有することで、以下の効果を奏する。すなわち、通常の対物レンズは、両面が凸の両凸レンズ、または、凸レンズと凹レンズによって構成されるメニスカスレンズである。それぞれのレンズには特徴があり、Ｓ２面の中心位置とディスク３０までの距離をワーキングディスタンス（ＷＤ）とした場合、メニスカスレンズはＳ２面が凹んでいる関係上、両凸レンズに比べて、ワーキングディスタンスが短くなってしまう。一方、軸外特性の画角特性は、メニスカスレンズは、両面が同方向に湾曲していることにより、凸レンズよりもよい特性を示す。

これに対し、対物レンズ１ａ又は１ｂは、外周側に凹部が形成され中央部に凸部が形成されていることから、このメニスカスレンズと両凸レンズの、両方の特性を満たすことができる。すなわち、ワーキングディスタンスが長く、また、軸上特性を満たしつつ、軸外特性として画角特性をよくすることが可能となる。

つまり、図２に示す対物レンズ１ａにおいては、Ｓ２面１２ａの半径方向中心ｈ０から外周１３ａに向かとサグ量が徐々に増加し、ある半径、図２においては半径ｈ３以降はサグ量がほとんど変化しない。また、図３に示す対物レンズ１ｂにおいては、Ｓ２面１２ｂの半径方向中心ｈ０から外周１３ｂに向かうとサグ量が徐々に増加し、ある半径、本例では半径ｈ４に到達すると、そこから外周１３ｂまでは、それまでとは逆にサグ量が徐々に小さくなる。これらのサグ量の増減量が変わる位置から内径では両凸レンズの特徴を有し、これより外径では、メニスカスレンズの特性を持たせることが可能となる。

すなわち、対物レンズ中央部分は、両凸レンズであることから、ワーキングディスタンスを長くすることができ、それほど大きな曲率半径をもたないため、両凸レンズでありながら、画角特性をよくすることも可能である。そして、このサグ量の増減量が変わる位置から外径側（Ｓ２面の外周部）にはメニスカスの特徴を持たせることにより、メニスカスレンズの特長である良好な画角特性を得ることができる。また、メニスカスレンズに相当する部分がレンズ中央部ではなく外周部分に形成されていることにより、ワーキングディスタンスを短くすることがない。このように、対物レンズ１ａ、１ｂは、外周部分は略平坦乃至凹部を形成することでメニスカスレンズの特長を取り入れ、内周部分は凸部を形成して両凸レンズの特長を取り入れることで、長いワーキングディスタンスを確保し、かつ軸上特性はもとより、画角特性も良好とすることができる。以上の観点からは、図２及び図３の半径ｈ１〜ｈ４はすべてレーザの光束が通過する領域に存在するのが好ましい。

また、図２に示す対物レンズ１ａにおいては、サグ量の増減量が変わる半径ｈ３の位置から外径にかけてメニスカス形状にしたが、図３に示す対物レンズ１ｂは、極小値ｋを持たせる程度に極端なメニスカス形状としている。このような形状にすることにより、さらに、ワーキングディスタンスを長くとることができ、かつ軸上特性及び軸外特性として画角特性を更に良好にすることができる。

一方、対物レンズのＳ１面（光源側面）の光学面有効径は、φ2.0ｍｍ以上φ3.0ｍｍ以下であると好ましい。有効径がφ2,Oｍｍ以上だと、対物レンズの作動距離を十分に確保することができ,光ディスクとの衝突リスクを低減できる。また,対物レンズの倍率が変化した際の像高コマの発生量を抑制できるので、光ピックアップ装置の特性が向上する。一方、有効径がφ3.0ｍｍ以下だと光学系をコンパクトに出来るのでピックアップ装置の小型化に有利である。

尚、複数の情報記録層を有する光ディスクのある情報記録層（層Ａとする）の情報の記録／再生を行い、次に、他の情報記録層（層Ｂとする）の情報の記録／再生を行おうとする場合、光ディスクの光束入射面から層Ａまでの厚みと、光ディスクの光束入射面から表面層Ｂまでの厚みの差に起因する球面収差が発生してしまう。従って、異なる情報記録層における光ディスクの光束入射面から情報記録層までの厚みの差に起因して発生する球面収差を補正する球面収差補正素子が必要となる。

このような球面収差補正素子の例としては、光源からの発散光束を取り込み対物レンズに導くものとして、波長λ１の光束の球面収差を補正する液晶装置や、光軸方向に可動する少なくとも１つのレンズを有し、波長λ１の光束の対物レンズの倍率を変化させる倍率変換手段等が挙げられる。倍率変換手段の例としては、光軸方向に移動可能な前述した単玉のカップリングレンズや、単玉のコリメータレンズや、平行光束内に配置され、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動する２群カップリングレンズや、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動するビームエキスパンダー（ビームシュリンカーを含む）等が挙げられる。

カバーレイヤーの補正範囲としては、0.87≦ＮＡ＜0.90の場合、0.10mm以上0.25mm以下であると好ましく、0.90≦ＮＡ≦0.94の場合、0.05mm以上0.15mm以下であると好ましい。補正範囲が、下限以上だと情報記録層数を増やせるので、光ディスクの大容量化に有利である。また,層間間隔を十分に確保できるので,層間クロストークの影響を低減できる。一方、上限以下だと,情報記録層の厚さの差異によって発生する球面収差を、倍率変化により補正した際の高次球面収差の残留量を低減でき,更に,倍率変化した際の像高コマ収差の発生量を抑えることができるので,光ピックアップ装置の特性が向上する。

その他、像高コマの補正手段として、液晶収差補正素子を更に有すると好ましい。倍率変化した際の像高コマ収差を補正する手段を設けることで,ＮＡを大きくした場合でもカバーレイヤーの補正範囲を大きく設定でき.大容量化に有利である。

さらに、光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を情報記録層のいずれかにフォーカスするための第１フォーカシング手段を有することが好ましい。

また、本発明の光ピックアップ装置は、開口制限素子を有する。開口制限素子の例としては、通常良く用いられるドーナツ状の絞りや、アクチュエーターのボビンの開口が絞りを兼ねる場合等が挙げられる。

図１に記載されるように、対物レンズと開口制限素子を別体としてもよい。その際に、対物レンズと開口制限素子間の相対距離が固定されていることが好ましい。また、対物レンズと開口制限素子を一体化した対物レンズユニットとしてもよい。

開口制限素子は、図１（ｂ）に示すように、対物レンズの光源側面頂点よりも光ディスク側に配置されている。また、以下の式（２）を満たす。
−０．３５≧Ｄ／ｆ≧−０．９０ （２）
但し、Ｄ［ｍｍ］は対物レンズの光源側面頂点から開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離（負値）を表し、ｆ［ｍｍ］は波長λ１での対物レンズの焦点距離を表している。

より好ましくは、以下の式（２´）を満たすことである。
−０．４５≧Ｄ／ｆ≧−０．８５ （２´）

また、対物レンズは、以下の条件式(５)を満たすと好ましい。
１．２０＜ｄ／ｆ＜１．５５ （５）
但し、ｄ[ｍｍ]は、対物レンズの軸上厚を表し、ｆ[ｍｍ]は、第１光束における対物レンズの焦点距離を表す。

対物レンズの周辺部の厚さを確保するためには,ＮＡが大きくなるに従い,軸上厚を焦点距離に比して大きく設定する必要がある。（５）式の値が下限以上だと,対物レンズの周辺部の厚さを確保できるので,対物レンズを樹脂製とする場合は,成形時の樹脂の流動性が向上し,成形性の良い対物レンズとなる。更に,コバの強度を十分に確保できる。一方、（５）式の値が上限以下だと,作動距離を十分に確保することができ,光ディスクとの衝突リスクを低減できる。また,光ディスク側光学面の有効径を大き<確保できるので,軸外コマ収差を良好に補正できる。
また、光源側光学面と光源側コバ面を、光源側光学面とは異なる形状で繋ぐようにすると、光源側コバ面の位置を任意に設定できるので好ましい。例えば、ガラス製の対物レンズの場合、コバが薄くなるとハンドリング時にコバが割れやすくなるため、軸上厚をあまり薄く出来ない（言い換えると、作動距離が確保出来ない）という課題がある。そこで、図３３に示すように、光源側光学面と光源側コバ面を直線で繋ぐようにすると、光源側光学面を延長して光源側コバ面と直接繋ぐ場合に比べてコバ厚を確保できるため、軸上厚を薄くすることが可能となり好ましい。尚、光源側光学面と光源側コバ面を繋ぐ形状としては、光源側コバ面の位置を任意に設定できる形状であれば良く、図３３に例を示した直線形状に限られない。

尚、対物レンズの重心位置よりも光源側光学面に近い位置に、光源側コバ面の位置を設定すると、対物レンズの重心とアクチュエーターコイルの磁気中立点（動作中心点）との上下方向の距離が短くなるため、対物レンズ駆動部全体のバランスが取り易く、重量のばらつきの抑制及びカウンターバランスの軽量化及びコンパクト化を図ることが可能となり、駆動部の動作感度の向上を図ることができる。また、対物レンズ駆動部全体の剛性を向上させ、２次共振周波数を上げることができ、サーボ帯域の確保が容易となる。さらに、対物レンズのローリングを抑制でき、駆動部の安定した動作を確保することができる。

光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有すると好ましい。

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

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

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

本発明によれば、光ディスクの大容量化を推進する上で問題となる対物レンズのＮＡ変化を抑制でき、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる対物レンズを提供することができる。

開口絞りの位置とＮＡとの関係を示す図である。 対物レンズのＳ２面側の断面形状を示す図である。 対物レンズのＳ２面側の断面形状を示す図である。 光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。 比較例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 比較例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 対物レンズと開口絞りの相対関係を示す図である。 実施例１の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例１の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例２の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例２の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例３の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例３の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例４の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例４の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例５の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例５の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例６の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例６の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例７の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例７の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例８の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例８の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例９の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例９の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例１０の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例１０の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例１１の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例１１の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 実施例１２の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す図である。 実施例１２の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す図である。 ＮＡとＤ／ｆとの関係を示す図である。 光源側光学面と光源側コバ面を直線で繋いだ対物レンズの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図４は、厚さ方向に３つの情報記録面ＲＬ１〜ＲＬ３（光ディスクの光束入射面からの距離が小さい順にＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３とする）を有する光ディスクであるＯＤに対して適切に情報の記録／再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。光ディスクＯＤは、光束入射面に最も近い情報記録層と光束入射面から最も遠い情報記録層までの間隔が０．０５ｍｍ以上である。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。例えば、図４ではＯＤ専用の光ピックアップ装置を示しているが、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換の対物レンズを別個に配置することで、他光ディスク互換用の光ピックアップ装置とすることもできる。また、３つの情報記録面（情報記録層ともいう）ではなく、４つ以上の情報記録面としてもよい。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＢＪ、対物レンズＯＢＪをフォーカシング方向及びトラッキング方向に移動させ、光ディスクのラジアル方向、及び／または、タンジェンシャル方向に傾ける３軸アクチュエータＡＣ２、λ／４波長板ＱＷＰ、開口絞り（開口制限素子）ＡＰ、立ち上げミラーＭＲ、正の屈折力を有する正レンズＬ２と負の屈折力を有する負レンズＬ３とを有するカップリングＣＬ、正レンズＬ２のみ光軸方向に移動させる１軸アクチュエータＡＣ１、偏光プリズムＰＢＳ、４０５ｎｍのレーザ光束（光束）を射出する半導体レーザＬＤ、センサ用レンズＳＬ、ＢＤの情報記録面ＲＬ１〜ＲＬ３からの反射光束を受光する受光素子ＰＤを有する。

本実施の形態においては、カップリングレンズＣＬは、偏光プリズムＰＢＳとλ／４波長板ＱＷＰとの間に配置されている。半導体レーザＬＤから、負レンズＬ３、正レンズＬ２の順で配置されているが、半導体レーザＬＤから、正レンズＬ２、負レンズＬ３の順で配置しても良い。又、負レンズＬ３が光軸方向に移動可能となっており、正レンズＬ２は光ピックアップ装置に固定されている。光束入射面から情報記録面までの厚みの差により発生する球面収差を、球面収差補正素子としてのカップリングレンズＣＬを光軸方向に移動することにより補正でき、カップリングレンズＣＬは光ピックアップ装置動作時に情報記録面の数と同じ数の固定位置（ここでは３カ所）に配置される。

ここで、対物レンズＯＢＪは、像側開口数（ＮＡ）が０．８７以上、０．９５未満のプラスチック製の単玉レンズであり、以下の式を満たす。
−０．３５≧Ｄ／ｆ≧−０．９０ （２）
但し、
Ｄ［ｍｍ］：対物レンズＯＢＪの光源側面頂点から開口制限絞りＡＰの開口制限位置までの光軸方向の距離（負値で表す）
ｆ［ｍｍ］：波長λ１での対物レンズＯＢＪの焦点距離

まず、ＯＤの第１の情報記録面ＲＬ１に対して記録／再生を行う場合について説明する。かかる場合、カップリングレンズＣＬの正レンズＬ２は、１軸アクチュエータＡＣ１により実線の位置に移動させられる。ここで、青紫色半導体レーザＬＤから射出された光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬの負レンズＬ３を通過して発散角が増大され、更に正レンズＬ２を通過して弱い収束光束とされた後、立ち上げミラーＭＲで反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、開口絞りＡＰによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによって第１の厚さの透明基板ＰＬ１を介して、実線で示すように第１の情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

第１の情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、開口絞りＡＰを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、立ち上げミラーＭＲで反射され、コリメートレンズＣＬの正レンズＬ２及び負レンズＬ３を通過して収束光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、３軸アクチュエータＡＣ２により対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、第１の情報記録面ＲＬ１に記録された情報を読み取ることができる。

次に、ＯＤの第２の情報記録面ＲＬ２に対して記録／再生を行う場合について説明する。かかる場合、カップリングレンズＣＬの正レンズＬ２は、１軸アクチュエータＡＣ１により一点鎖線の位置に移動させられる。ここで、青紫色半導体レーザＬＤから射出された光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬの負レンズＬ３を通過して発散角が増大され、更に正レンズＬ２を通過して略平行光束とされた後、立ち上げミラーＭＲで反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、開口絞りＡＰによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによって第２の厚さ（第１の厚さより厚い）の透明基板ＰＬ２を介して、一点鎖線で示すように第２の情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。

第２の情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、開口絞りＡＰを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、立ち上げミラーＭＲで反射され、コリメートレンズＣＬの正レンズＬ２及び負レンズＬ３を通過して収束光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、３軸アクチュエータＡＣ２により対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、第２の情報記録面ＲＬ２に記録された情報を読み取ることができる。

次に、ＯＤの第３の情報記録面ＲＬ３に対して記録／再生を行う場合について説明する。かかる場合、カップリングレンズＣＬの正レンズＬ２は、１軸アクチュエータＡＣ１により点線の位置に移動させられる。ここで、青紫色半導体レーザＬＤから射出された光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬの負レンズＬ３を通過して発散角が増大され、更に正レンズＬ２を通過して弱い発散光束とされた後、立ち上げミラーＭＲで反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、開口絞りＡＰによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによって第３の厚さ（第２の厚さより厚い）の透明基板ＰＬ３を介して、点線で示すように第３の情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。

第３の情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、開口絞りＡＰを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、立ち上げミラーＭＲで反射され、コリメートレンズＣＬの正レンズＬ２及び負レンズＬ３を通過して収束光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、３軸アクチュエータＡＣ２により対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、第３の情報記録面ＲＬ３に記録された情報を読み取ることができる。

＜実施例＞
次に、上述の実施の形態に用いることができる対物レンズの実施例を、比較例と比較して以下に説明する。以下の表中のｒは各面の曲率半径[ｍｍ]、ｄは各面間距離[ｍｍ]、Ｎ（λ）は波長λ１における各面の屈折率、νｄは各面のアッベ数を表している。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−０３）を用いて表すものとする。対物レンズの光学面は、それぞれ数１式に表１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。尚、ここでは波長λ１を、λとして表すものとする。

［数１：非球面表現式］
ｚ＝（ｙ²／Ｒ）／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）²｝］＋Ａ₄ｙ⁴＋Ａ₆ｙ⁶＋Ａ₈ｙ⁸＋Ａ₁₀ｙ¹⁰＋Ａ₁₂ｙ¹²＋Ａ₁₄ｙ¹⁴＋Ａ₁₆ｙ¹⁶＋Ａ₁₈ｙ¹⁸＋Ａ₂₀ｙ²⁰
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Ｋ：コーニック係数
Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈，Ａ₁₀，Ａ₁₂，Ａ₁₄，Ａ₁₆，Ａ₁₈，Ａ₂₀：非球面係数

（比較例）
表１に比較例のレンズデータを示す。又、図５に、比較例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図６に、比較例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示すが、ここでは、横軸に保護基板層の厚さをとり、縦軸に保護基板層の厚みが変わったときの球面収差を倍率変化で補正した状態のＮＡをとって、開口絞りの位置を３カ所変えて比較しつつ示している。比較例では、ＮＡ＝０．８５，Ｄ／ｆ＝−０．３５である。尚、ここでは、図７に示すように、対物レンズＯＢＪの面頂点に接する平面内に開口絞りがある時を０ｍｍとして、それから光ディスク側に向かって負、光源側に向かって正で表すものとする。図５に示すように正弦条件違反量は小さい。又、図６に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．５０ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例１）
表２に実施例１のレンズデータを示す。又、図８に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図９に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９０，Ｄ／ｆ＝−０．５６である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．４付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図８に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．７５ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例２）
表３に実施例２のレンズデータを示す。又、図１０に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図１１に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９０，Ｄ／ｆ＝−０．４５である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．２５付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図１０に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．６ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例３）
表４に実施例３のレンズデータを示す。又、図１２に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図１３に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９０，Ｄ／ｆ＝−０．５６である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．１５付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図１２に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．７５ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例４）
表５に実施例４のレンズデータを示す。又、図１４に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図１５に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９０，Ｄ／ｆ＝−０．４５である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．２付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図１４に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．６０ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例５）
表６に実施例５のレンズデータを示す。又、図１６に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図１７に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９２，Ｄ／ｆ＝−０．５８である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．４付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図１６に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．７５ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例６）
表７に実施例６のレンズデータを示す。又、図１８に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図１９に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９３，Ｄ／ｆ＝−０．６５である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．４付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図１８に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から１．０５ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例７）
表８に実施例７のレンズデータを示す。又、図２０に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図２１に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９４，Ｄ／ｆ＝−０．８５である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．３８付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図２０に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．９０ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例８）
表９に実施例８のレンズデータを示す。又、図２２に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図２３に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．８７５，Ｄ／ｆ＝−０．４０である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．３８付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図２２に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．５５ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例９）
表１０に実施例９のレンズデータを示す。又、図２４に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図２５に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９０，Ｄ／ｆ＝−０．６４である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．８２付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図２４に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．８５ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例１０）
表１１に実施例１０のレンズデータを示す。又、図２６に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図２７に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．８７５，Ｄ／ｆ＝−０．４０である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．８付近で最大値をとる。又、図２６に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．５５ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例１１）
表１２に実施例１１のレンズデータを示す。又、図２８に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図２９に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９０，Ｄ／ｆ＝−０．４５である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．４２付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図２８に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．６０ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

（実施例１２）
表１３に実施例９のレンズデータを示す。又、図３０に、本実施例の対物レンズの球面収差と正弦条件違反量とを示す。図３１に、本実施例の対物レンズと開口絞りの相対位置の変化に応じたＮＡの変化量を示す。本実施例では、ＮＡ＝０．９０，Ｄ／ｆ＝−０．５６である。正弦条件違反量は、有効開口半径ｈを１としたときに０．３８付近で正の極大値をとり、その前後で単調に減少する。又、図３０に示すように、開口絞りの位置は対物レンズの面頂点に接する平面から０．７５ｍｍ光ディスク側に位置するときに、ＮＡの変化が最も小さくなる。

表１４に、各実施例の値を示す。比較例、及び、実施例１〜１２の対物レンズは、倍率ゼロと保護層厚さ設計値の組み合わせで球面収差が補正されるように非球面形状が設計されている。表１４における保護層厚さ補正範囲とは、光ディスクの光束入射面に最も近い情報記録層と光束入射面から最も遠い情報記録層までの間隔を指す。

図３２に、ＮＡとＤ／ｆとの関係を示す。図３２によれば、ＮＡとＤ／ｆとに相関関係があることが分かる。即ち、ＮＡが０．８７近傍では、Ｄ／ｆの絶対値は小さくなり、ＮＡが０．９５近傍では、Ｄ／ｆの絶対値は大きくなる。比較例では、ＮＡ０．８５で、Ｄ／ｆが−０．３５である。よって、０．８７≦ＮＡ≦０．９５の条件下では、−０．３５≧Ｄ／ｆ≧−０．９０の範囲が最適となる。

本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。

ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＬＤ 青紫色半導体レーザ
ＡＣ１ １軸アクチュエータ
ＡＣ２ ３軸アクチュエータ
ＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳ 偏光プリズム
ＣＬ カップリングレンズ
ＭＲ 立ち上げミラー
Ｌ２ 正レンズ群
Ｌ３ 負レンズ群
ＱＷＰ λ／４波長板
ＰＬ１〜ＰＬ３ 保護基板
ＲＬ１〜ＲＬ３ 情報記録面
ＳＬ センサ用レンズ

Claims (4)

1. 波長λ１（３９０ｎｍ＜λ１＜４１５ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、球面収差補正素子と、開口制限素子と、対物レンズとを有し、前記第１光源から出射された波長λ１の光束を、前記球面収差補正素子、前記開口制限素子を介して前記対物レンズに入射させ、光軸方向に重ねられた複数の情報記録層を有し、光束入射面に最も近い情報記録層と光束入射面から最も遠い情報記録層までの間隔が０．０５ｍｍ以上である第１光ディスクの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置であって、
   情報の記録／再生を行う情報記録層を一方から他方へ変更する際に、前記球面収差補正素子により前記対物レンズの倍率を変えることで、光束入射面から情報記録層までの厚みの差により発生する球面収差を補正するようになっており、前記対物レンズは単玉であり、前記開口制限素子は、前記対物レンズの光源側面頂点に接する平面よりも光ディスク側に配置されており、更に以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
   ０．８７≦ＮＡ≦０．９５ （１）
   −０．３５≧Ｄ／ｆ≧−０．９０ （２）
   但し、
   ＮＡ：前記対物レンズの開口数
   Ｄ［ｍｍ］：前記対物レンズの光源側面頂点に接する平面から前記開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離（負値で表す）
   ｆ［ｍｍ］：前記波長λ１での前記対物レンズの焦点距離
2. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
   ０．９０≦ＮＡ≦０．９４ （１’）
3. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
   −０．４５≧Ｄ／ｆ≧−０．８５ （２’）
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いることを特徴とする対物レンズ。