JP2012048768A - 光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＤ用の対物レンズにおいて、光ディスクとの干渉を抑制できる対物レンズ並びに当該対物レンズを搭載した光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】前記対物レンズを光軸直交方向から見たとき、前記対物レンズの前記フランジ部及び前記第２光学面において、前記第２光学面の面頂点が最も前記第２光学面側の外部に突出しているので、かかる対物レンズを光ピックアップ装置に搭載したときに、前記第２光学面の面頂点が最も第１光ディスクの表面に近くなる。つまり、光学的仕様が同じ対物レンズ同士を比較したな場合、フランジ部が第１光ディスクの表面に最も近い対物レンズに比べると、本発明の対物レンズは、第１光ディスクの表面までの間隔を最大限確保できるので、第１光ディスクと干渉する恐れを抑制できるのである。
【選択図】図１

Description

本発明は、高密度の光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生（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に関する。

近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザ等、波長３９０〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されている。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。

上述のようなＮＡ０．８５の対物レンズを使用する光ディスクの例として、ＢＤ（ブルーレイディスク）が挙げられる。光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＢＤでは、ＤＶＤ における場合よりも保護基板を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減している（特許文献１参照）。

ところで、ＢＤ用の対物レンズは、金型から成形された後、外観検査等が行われて、梱包されて光ピックアップ装置メーカーに納入される。しかるに、外観検査を行う場合、支持台等に対物レンズを載置する必要があるが、例えば、特許文献１の対物レンズにあるように、ＤＶＤ用の対物レンズの頃から、フランジ部の外周を一方の光学面よりも僅かに光軸方向外方に突出させ、これによりフランジ部の外周を支持台の平坦な表面に載置した際に、光学面が支持台の表面に接することがないようにし、光学面の傷付きを抑制して製品品質を確保するようにしていることが知られている。

特開２００４−１３０７０３号公報

ところで、最近ではいわゆるスリムタイプといわれる薄形の光ピックアップ装置が開発されており、このため焦点距離の短い小径の対物レンズが使用されるようになった。このような対物レンズは、一般的にワーキングディスタンスが短くなる傾向があるが、そのためＢＤの表面に反りなどが生じると、フランジ部とＢＤとの干渉を招く恐れがある。また、ＢＤ用の対物レンズは厚肉になる場合が多いが、スリムタイプ用に対物レンズを薄肉にしようとすると、フランジ部が薄くなり過ぎ、脆くなってしまう等の課題も生じるが、特許文献１には、フランジ部の厚さ等についても言及がない。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、ＢＤ用の対物レンズにおいて、光ディスクとの干渉を抑制でき、フランジ部が薄くなり過ぎ脆くなることを防止する対物レンズ並びに当該対物レンズを搭載した光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の対物レンズは、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源を有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
前記対物レンズは単レンズであり、
前記対物レンズは互いに対向する第１光学面と第２光学面と、前記第１光学面及び前記第２光学面の周囲に設けられたフランジ部とを有し、
前記第１光学面の曲率半径の絶対値は、前記第２光学面の曲率半径の絶対値に比して小さく、
前記第２光学面は、中央部分が凸状で、外周部分が凹状であり、
前記第１光学面の有効径は１．５ｍｍ以上、２．７ｍｍ以下であり、
前記対物レンズを光軸直交方向から見たとき、前記対物レンズの前記フランジ部及び前記第２光学面において、前記第２光学面の面頂点が最も前記第２光学面側の外部に突出していることを特徴とする。

本発明によれば、前記対物レンズを光軸直交方向から見たとき、前記対物レンズの前記フランジ部及び前記第２光学面において、前記第２光学面の面頂点が最も前記第２光学面側の外部に突出しているので、かかる対物レンズを光ピックアップ装置に搭載したときに、前記第２光学面の面頂点が最も第１光ディスクの表面に近くなる。つまり、フランジ部が第１光ディスクの表面に最も近い対物レンズに比べると、本発明の対物レンズは、フランジ部が第１光ディスク側に出っ張っていない分、第１光ディスクの表面までの間隔を最大限確保できるので、第１光ディスクと干渉する恐れを抑制できるのである。尚、対物レンズの外観検査等の際には、支持台上に載置した、端面が平行な環状の治具を介して対物レンズを保持することで、第２の光学面の面頂点が支持台等に接触することを回避できる。更に、第２光学面の外周部分が凹状となっていることにより、フランジ部の厚さを厚くでき、フランジ部の破損を防止できるのである。

請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、前記対物レンズは、ガラス製であることを特徴とする。

請求項３に記載の対物レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記フランジ部の光軸方向の厚みにおいて最も厚いところの厚さが、０．３ｍｍ以上、０．４５ｍｍ以下であることを特徴とする。

請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の対物レンズを有す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、少なくとも１つの光源（第１光源）を有する。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも第１光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。

第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクがＢＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。

本明細書において、ＢＤとは、波長３９０〜４１５ｎｍ程度の光束、ＮＡ０．８〜０．９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０．０５〜０．１２５ｍｍ程度であるＢＤ系列光ディスクの総称であり、単一の情報記録層のみ有するＢＤや、２層又はそれ以上の情報記録層を有するＢＤ等を含むものである。

なお、保護基板の厚さｔ１に関しては、以下の条件式（１）を満たすことが好ましいが、これに限られない。尚、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面に最も近い情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。

０．０１０ｍｍ ≦ ｔ１ ≦ ０．１２５ｍｍ （１）

本明細書において、第１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。

また、第１光ディスクとしてＢＤが用いられる場合、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以下である。

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

集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していることが好ましい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。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。また、本発明において対物レンズは、単玉のガラスレンズであることが好ましいが、単玉のプラスチックレンズであってもよい。対物レンズの光学面は、光路差付与構造を有していてもよいし、光路差不要構造のない屈折面であってもよい。尚、屈折面が非球面であることが好ましい。または、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。

また、ガラス材料としては、ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下、更に好ましくは４５０℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名） がある。

ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズをガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、対物レンズを形成するガラス素材の比重が３以上、４以下であると好ましい。より好ましくは、３．１以上、３．５以下とすることである。更に好ましくは、３．１以上、３．３以下とすることである。

加えて、ガラスレンズを成形して製作する際に重要となる物性値の一つが線膨張係数αである。仮にＴｇが４００℃以下の材料を選んだとしても、プラスチック材料と比較して室温との温度差は依然大きい。線膨張係数αが大きい硝材を用いてレンズ成形を行った場合、降温時に割れが発生しやすくなる。硝材の線膨張係数αは、２００（１０Ｅ−７／Ｋ）以下にあることが好ましく、更に好ましくは１２０以下であることが好ましい。

尚、プラスチック材料としては、ポリオレフィンが好ましい。また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、５０以上であることが好ましい。対物レンズがガラスレンズである場合、アッベ数は、５５以上であることが好ましい。より好ましくは、５９．８以上であり、更に好ましくは、６０以上である。また、対物レンズを形成するガラス素材の屈折率（ｎ）が、波長４０５ｎｍにおいて１．５５〜１．６２（好ましくは１．５５〜１．６０）であることが好ましい。また、対物レンズを形成するガラス素材の屈折率ｎｄが１．５５０以上、１．５８８以下であることが好ましい。

対物レンズを形成するガラス素材が、ガラス成分全体に対する質量％で、
Ｐ₂Ｏ₅：３５〜４５質量％（但し、４５質量％を含まない）、
Ｂ₂Ｏ₃：０．５〜１０質量％（但し、１０質量％を含まない）、
Ａｌ₂Ｏ₃：０〜１６質量％、
ＳｉＯ₂：０〜２．５質量％、
ＢａＯ：０〜２６質量％、
ＳｒＯ：０〜２０質量％、
ＺｎＯ：２３〜５０質量％、
ＣａＯ：６〜２０質量％（但し、６質量％を含まない）、
ＭｇＯ：０〜１６質量％、
（但し、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ及びＭｇＯの合計含有量は、５５質量％以下）
Ｌｉ₂Ｏ：０〜１質量％（但し、１％を含まない）、
Ｎａ₂Ｏ：３〜１９質量％、
Ｋ₂Ｏ：０〜２０質量％、
（但し、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの合計含有量は、２４質量％以下）
の各ガラス成分を含有することが好ましい。

（Ｌ１／Ｌ２）について：
本明細書では、ビッカース圧子を押し込むことにより得られる圧痕の対角線長さＬ１を、当該圧痕の四隅から伸びるき裂の長さＬ２で除した値（Ｌ１／Ｌ２）を、クラック（き裂）の入りにくさ（靱性の高さ）を表す指標として用いている。その（Ｌ１／Ｌ２）が、０．３８以上であることが好ましい。ここで、Ｌ１及びＬ２は、それぞれ下記の式によって求める。
Ｌ１＝（Ａ１＋Ａ２）／２
Ａ１、Ａ２：直交する２方向における圧痕の対角線長さ
Ｌ２＝（Ｂ１＋Ｂ２）／２
Ｂ１：Ａ１方向に伸びた２本のき裂の両端の長さ
Ｂ２：Ａ２方向に伸びた２本のき裂の両端の長さ

直交する２方向におけるビッカース圧痕の対角線長さ（Ａ１、Ａ２）、Ａ１方向に伸びた２本のき裂の両端の長さ（Ｂ１）、Ａ２方向に伸びた２本のき裂の両端の長さ（Ｂ２）をそれぞれ測定し、上記の式によってＬ１とＬ２を求める。上記の式から分かるように、（Ｌ１／Ｌ２）は、０〜１までの値をとり、クラック（き裂）が入りにくいほど大きくなって１に近づく。

（ガラス成分）
次に、好ましい光学ガラスの各成分の含有量を上記のように規定した理由について、詳細に説明する。なお、特に断らない限り、各成分の含有量は、ガラス成分全体に対する含有量を表す。

Ｐ₂Ｏ₅はガラス骨格を構成する成分（ガラスフォーマー）であり、含有量を３５〜４５質量％（但し、４５質量％を含まない）とすることで、ガラスが不安定にならず、失透傾向を防止でき、また、所望の光学定数を得ることが可能となり、耐候性も良好となるため好ましい。その中でも、４０〜４４．５質量％の範囲がより好ましい。

Ｂ₂Ｏ₃は、ガラスを安定化する効果と、靱性（Ｌ１／Ｌ２）を高めてクラック（き裂）が入りにくくする効果とを有しており、０．５質量％以上含有させることが好ましい。また、線膨張係数を小さくする効果も有している。他方、Ｂ₂Ｏ₃の含有量を１０質量％未満とすることで、ガラス転移温度Ｔｇが上昇することを防止でき、耐失透性の低下を防止できる。その中でも、１〜５質量％の範囲がより好ましい。

Ａｌ₂Ｏ₃は、線膨張係数を小さくする効果と共に、ガラスの耐候性を向上させる効果を有している。Ａｌ₂Ｏ₃の含有量を１６質量％を以下にすることで、ガラス転移温度Ｔｇが高くなることを防止でき、ガラスが不安定になり耐失透性が低下することも防止できる。そのため、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量は０〜１６質量％の範囲（０を含む）とすることが好ましい。その中でも、１〜６質量％の範囲がより好ましい。

ＳｉＯ₂は、屈折率ｎｄを下げる効果と、耐候性を向上させる効果とを有している。ＳｉＯ₂の含有量を２．５質量％を以下とすることで、ガラス中に未溶物が残ることを防げる。そのため、ＳｉＯ₂の含有量は０〜２．５質量％の範囲（０を含む）とすることが好ましい。

ＢａＯは、屈折率ｎｄを高める効果と、ガラスの安定性を向上させる効果とを有している。ＢａＯの含有量を２６質量％以下とすることで、線膨張係数が大きくなりすぎることを防止できる。そのため、ＢａＯの含有量は０〜２６質量％の範囲（０を含む）とすることが好ましい。その中でも、１〜１５質量％の範囲がより好ましい。

ＳｒＯは、ガラスの安定性を向上させる効果を有している。ＳｒＯの含有量を２０質量％以下とすることで、ガラスが不安定となって失透傾向が大きくなることを防止できる。そのため、ＳｒＯの含有量は０〜２０質量％の範囲（０を含む）とすることが好ましい。その中でも、０〜１０質量％の範囲（０を含む）がより好ましい。

ＺｎＯは、靱性（Ｌ１／Ｌ２）を大きく低下させることなく、ガラス転移温度Ｔｇを低下させる効果を有している。また、線膨張係数を増大させることもない。ＺｎＯの含有量を２３質量％以上にすることにより、ガラス転移温度Ｔｇを低下させる効果を十分に得ることができる。また、ＺｎＯの含有量を４９質量％以下にすることにより、ガラスの安定性を保ち、失透傾向が大きくなることを防止できる。そのため、ＺｎＯの含有量は２３〜４９質量％の範囲とすることが好ましい。その中でも、２３．５〜３８質量％の範囲がより好ましい。

ＣａＯは、線膨張係数を小さくし、ガラスの化学的耐久性や耐候性を向上させる効果を有している。ＣａＯの含有量を６質量％より大きくすることにより、これらの効果が十分に得られる。また、ＣａＯの含有量を２０質量％以下にすることにより、ガラス転移温度Ｔｇが上昇することを防止し、ひいては、ガラスが不安定となって失透傾向が大きくなることを防止する。更に、靱性（Ｌ１／Ｌ２）を向上させることができる。そのため、ＣａＯの含有量は６〜２０質量％（但し、６質量％を含まない）の範囲とすることが好ましい。その中でも、６．５〜１０質量％の範囲がより好ましい。

ＭｇＯは、線膨張係数を小さくし、ガラスの耐候性を向上させる効果を有している。ＭｇＯの含有量を１６質量％以下にすることにより、ガラスが不安定となって失透傾向が大きくなることを防止でき、更に、靱性（Ｌ１／Ｌ２）の低下を防止することが可能となる。そのため、ＭｇＯの含有量は０〜１６質量％の範囲（０を含む）とすることが好ましい。その中でも、０〜７質量％の範囲（０を含む）がより好ましい。

ここで、上記ＲＯ成分（ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ及びＭｇＯ）の合計含有量を５５質量％以下にすることにより、ガラスが不安定となって失透傾向が大きくなることを防止できるため好ましい。その中でも、４８質量％以下がより好ましい。下限は２９％であることが好ましい。

Ｌｉ₂Ｏは、ガラス転移温度Ｔｇを低下させる効果が非常に高い。さらに、Ｌｉ₂Ｏの含有量を１質量％以下とすると、靱性（Ｌ１／Ｌ２）の低下を防止できるため好ましい。また、線膨張係数が大きくなり、ガラスの耐候性も大きく低下することも防止できる。そのため、Ｌｉ₂Ｏの含有量は０〜１質量％の範囲（０を含む。但し、１質量％を含まない。）であることが好ましい。その中でも、０．２〜０．６質量％の範囲がより好ましい。

Ｎａ₂Ｏは、ガラス転移温度Ｔｇを低下させる効果を有しており、３質量％以上含有させることが好ましい。他方、Ｎａ₂Ｏの含有量を１９質量％以下とすると、靱性（Ｌ１／Ｌ２）の低下を防止でき、化学的耐久性の低下も防止できる。そのため、Ｎａ₂Ｏの含有量は３〜１９質量％の範囲とすることが好ましい。その中でも、３．５〜１０質量％の範囲がより好ましい。

Ｋ₂Ｏは、Ｎａ₂Ｏと同様に、ガラス転移温度Ｔｇを低下させる効果を有している。しかし、Ｋ₂Ｏの含有量を２０質量％以下とすることにより、靱性（Ｌ１／Ｌ２）の低下を防止でき、耐失透性の低下を防止できる。そのため、Ｋ₂Ｏの含有量は０〜２０質量％の範囲（０を含む）であることが好ましい。その中でも、１〜１０質量％の範囲がより好ましい。

ここで、上記Ｒ’₂Ｏ成分（Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏ）の合計含有量を２４質量％以下にすることにより、靱性（Ｌ１／Ｌ２）の低下を防止でき、耐候性の悪化も防止できる。そのため、上記Ｒ’₂Ｏ成分の合計含有量は２４質量％以下とすることが好ましい。その中でも、１２質量％以下がより好ましい。また、下限は３％とすることが好ましい。

ＴｉＯ₂は、屈折率ｎｄを上昇させ、ガラスを安定化させる効果を有している。ＴｉＯ₂の含有量を５質量％未満とすることで、アッベ数νｄを大きく維持でき所望の光学定数を得ることが可能となり、また、ガラスの着色も防止できる。そのため、ＴｉＯ₂の含有量は０〜５質量％の範囲（０を含む。但し、５質量％を含まない）が好ましい。

ＺｒＯ₂は、光学定数を調整する効果と、耐候性を向上させる効果とを有している。ＺｒＯ₂の含有量を１０質量％以下にすることによって、所望のアッベ数νｄを維持することができる。ＺｒＯ₂の含有量は０〜１０質量％の範囲（０を含む）が好ましい。

Ｔａ₂Ｏ₅は、光学定数を調整する効果と、化学的耐久性を向上させる効果とを有している。Ｔａ₂Ｏ₅の含有量を１０質量％以下とすることによって、ガラスが不安定となることを防止でき失透傾向が増大することを防止できる。そのため、Ｔａ₂Ｏ₅の含有量は０〜１０質量％の範囲（０を含む）が好ましい。

また、一般的に光学ガラスに使用されることのある成分のうち、上記以外の成分（例えば、Ｌａ₂Ｏ₃、ＭｎＯ、Ｎｂ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＷＯ₃など）は含有しないことが好ましいが、光学ガラスの特性に影響を与えない程度に含有することは許容される。この場合、Ｐ₂Ｏ₅、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、及びＴａ₂Ｏ₅の合計含有量は９８質量％以上であることが好ましい。より好ましくは９９質量％以上であり、さらに好ましくは９９．９質量％以上である。

ＰｂＯ、Ａｓ₂Ｏ₃、ＴｅＯ₂、及びフッ化物については、製造時の作業環境に配慮し、作業者の安全性を確保するという観点から、何れの成分も含有しないことが好ましい。

上述したガラスは、ガラス転移温度Ｔｇが低く、クラック（き裂）が入りにくい（Ｌ１／Ｌ２が大きい）というプレス成形法に適した特性を有しているため、プレス成形法によって生産性良く低コストで対物レンズを製造することができる。プレス成形の方法に特に制限はなく、公知の方法によって製造すればよい。プレス成形の方法は、再加熱方式でもダイレクトプレス方式でもよいが、ダイレクトプレス方式によれば、より高い生産性で光学素子を製造することができる。

ダイレクトプレス方式では、成形金型は、光学素子に良好な光学面を転写できるように所定温度に加熱しておく必要がある。製造する光学素子の形状や大きさ等種々の条件によって異なるが、光学ガラスのガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度に設定するのが一般的である。そのため、通常は、光学ガラスのガラス転移温度Ｔｇが高いほど、成形金型の加熱温度を高くする必要があるため、成形金型の劣化が激しくなる。成形金型の劣化を抑える観点からは、光学ガラスのガラス転移温度Ｔｇはできるだけ低いことが好ましい。上述した光学ガラスは、ガラス転移温度Ｔｇが非常に低いため、成形金型の劣化を効果的に抑制することができ、高い生産性で光学素子を製造することができるというメリットがある。

また、ダイレクトプレス方式では、下型の上に滴下された溶融ガラス滴は、上下一対の成形金型でプレス成形される。成形金型による加圧の間、溶融ガラス滴は主に成形金型との接触面からの放熱によって急速に冷却・固化して光学素子となる。本発明の光学ガラスは、高い靱性（Ｌ１／Ｌ２）を有しているため、プレス成形の際の加圧による衝撃や、急激な温度変化を受けてもクラック（き裂）が入りにくいというメリットがある。

次に、対物レンズについて、光学設計の観点から、以下に説明する。

対物レンズは、通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。

＜光路差付与構造＞
対物レンズは光路差付与構造を有していても良い。なお、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。光路差付与構造は回折構造であることが好ましい。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及び／又は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。また、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、光路差付与構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。

また、本明細書でいう回折構造とは、段差を有し、回折によって光束を収束あるいは発散させる作用を持たせる構造の総称である。

ところで、光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、一般に、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得、例えば、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造のものであっても、階段型構造のものであってもよい。

＜開口数＞
次に、対物レンズの開口数について説明する。第１光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ１とする。ＮＡ１は、０．７５以上、０．９以下であることが好ましく、より好ましくは、０．８以上、０．９以下である。

＜レンズ外観＞
次に、対物レンズの全体的な形状について説明する。対物レンズは、互いに対向する第１光学面と第２光学面を有する。第１光学面が光源側の光学面であり、第２光学面が光ディスク側の光学面となる。第１光学面の曲率半径は、第２光学面の曲率半径より小さいことが好ましい。

光学面の直径を、本明細書において光学面径という。例えば、図９（または、実施例１，２の図１，図３）において第１光学面Ｓ１の光学面径はΦＡ１であり、第２光学面Ｓ２の光学面径はΦＡ２である。

また、光学面において光束が通過する部分の直径を有効径という。例えば、図９（または、実施例１，２の図１，図３）において第１光学面Ｓ１の有効径はΦＥ１であり、第２光学面Ｓ２の有効径はΦＥ２である。本発明の対物レンズは、第１光学面の有効径が、１．５ｍｍ以上、２．７ｍｍ以下である。

ここで、第１光学面の全径に対する有効径の比率が、９０％以上、１００％以下である。（好ましくは、９５％以上、１００％未満、更に好ましくは、９６％以上、９９％以下）また、第２光学面の全径に対する有効径の比率が、７５％以上、１００％以下である。（好ましくは、８０％以上、１００％未満、更に好ましくは、９１％以上、９５％以下）この様な範囲とすることによって、ボビンに対物レンズを取り付けた際に光軸直交方向に僅かに偏心した場合であっても、有効径内に光束が入射できるため好ましい。

また、対物レンズの第２光学面は、中央部分が凸状で、外周部分が凹状である。凹状の部位は、第２光学面の有効径内に存在することが好ましい。図６は、第２光学面の拡大断面図である。（寸法の大小関係は誇張されており正確ではない。）対物レンズの光軸直交方向における所定の高さｈａ、ｈｂ、ｈｃ、ｈｄにおいて、各高さにおける第２光学面の頂点Ｏ２からの光軸方向の距離をｄａ、ｄｂ、ｄｃ、ｄｄとする。なお、第１光学面から第２光学面に向かう方向を正とする。ここで、各高さにおけるΔｄを取る。Δｄとは、第２光学面における所定の高さｈでの第２光学面の接線の光軸直交方向の直線からの傾きである。尚、光軸直交方向外側に向かって、ｄが大きくなっていくときを正、ｄが小さくなっていくときを負とする。このとき、本発明の対物レンズは、第２光学面の外周部分が凹状であるので、極小値Ｓ（最も第１光学面に近い）を有することが好ましく、以下の条件式（２）〜（６）を満たすことが好ましい。
０＞Δｄａ＞Δｄｂ （２）
Δｄｂ＜Δｄｃ＜０ （３）
Δｄｄ＞０ （４）
ｄａ＞ｄｂ＞ｄｃ （５）
ｄｃ＜ｄｄ （６）

また、対物レンズは、以下の条件式(７)を満たす。
０．９≦ｄｍａｘ／ｆ≦１．５ （７）
但し、ｄｍａｘ（ｍｍ）は、図１に示すように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。

ＢＤのような短波長、高ＮＡの光ディスクに対応させる場合、対物レンズにおいて、非点収差が発生しやすくなり、偏心コマ収差も発生しやすくなるという課題が生じるが、条件式（７）を満たすことにより非点収差や偏心コマ収差の発生を抑制することが可能となる。

また、第１光ディスクを用いる際の対物レンズのＷＤは、０．２５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。

対物レンズは、以下の条件式(８)を満たす。
２≦ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ≦８ （８）
但し、ｄｍａｘ（ｍｍ）は、例えば図１に示すように、対物レンズの軸上厚を表し、ｄｍｉｎ（ｍｍ）は、例えば図１に示すように、対物レンズにおいて光軸方向に最も薄い部分における厚さを表す。

対物レンズは、第１光学面及び第２光学面の周囲にフランジ部を有する。このフランジ部は、対物レンズを光ピックアップ装置のボビンに取り付けるための部分である。

図１に示す例では、対物レンズは第１光学面Ｓ１、第２光学面Ｓ２を有し、その周辺にフランジＦＬを有し、フランジ部に光軸方向に最も薄い部分ｄｍｉｎが存在している。

好ましくは、以下の条件式（８´）を満たすことである。
３≦ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ≦８ （８´）

また、本発明の対物レンズは、対物レンズを光軸直交方向から見たとき、対物レンズのフランジ部及び第２光学面において、第２光学面の面頂点が最も第２光学面側の外部に突出している。図７（ａ）に示すような態様は、第２の光学面の面頂点Ｏ２が、フランジの第２光学面側の面Ｆ２よりも第２光学面側の外部に突出しており、第２の光学面の面頂点が最も第２光学面側の外部に突出している。図７（ａ）に示すような態様は、第２の光学面の面頂点Ｏ２が、フランジの第２光学面側の面Ｆ２よりも第２光学面側の外部に突出しており、第２の光学面の面頂点が最も第２光学面側の外部に突出している。一方、図７（ｂ）に示すような態様は、フランジの第２光学面側の面Ｆ２が、第２の光学面の面頂点Ｏ２よりも第２光学面側の外部に突出しているため、第２の光学面の面頂点Ｏ２は最も第２光学面側の外部に突出していない。

また、フランジ部には方向識別用のマーキングを設けることが好ましい。マーキングは、凹部や凸部を成形によって設けてもよいし、インク等により設けてもよい。凸部の例としては、図２，４に示すような細幅の長めの凸部であるケガキが一例として挙げられる。

また、対物レンズ全体の重さが、１３ｍｇ以上、２０ｍｇ以下が好ましく、より好ましくは、１４ｍｇ以上、１５ｍｇ以下である。

＜コート＞
ところで、光源から出射されるレーザ光を効率よく利用するために、対物レンズには、透過率を高める工夫がなされている。例えば対物レンズの光学面には、反射防止膜が成膜され、光の干渉を利用して光学面から反射する光の量を抑制するようにしている。

対物レンズに反射防止膜を成膜する場合、それに入射する異なる波長の光束それぞれに対して、反射防止を実現しなくてはならない。

光路差付与構造が設けられていない光学面における反射防止膜は、７層乃至１０層のいずれかとすることが好ましい。

反射防止膜は、高屈折率層（Ｈ材ともいう）と低屈折率層（Ｌ材ともいう）を交互に設けるか、中屈折率層（Ｍ材ともいう）と低屈折率層を交互に設けるか、又は、高屈折率層と中屈折率層と低屈折率層とを交互に設けることが好ましい。尚、低屈折率層とは、好ましくは、設計波長（好ましくは４８０ｎｍ以上、５４０ｎｍ以下の波長）での屈折率が、１．３０以上、１．５０以下の層をいう。また、中屈折率層とは、好ましくは、設計波長での屈折率が、１．５５以上、１．７０以下の層をいう。また、高屈折率層とは、好ましくは、設計波長での屈折率が、１．７５以上、２．５０以下の層をいう。

低屈折率層の好ましい例としては、フッ化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸化シリコン等が挙げられる。中屈折率層の好ましい例としては、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、フッ化セリウム等が挙げられる。高屈折率層の好ましい例としては、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ハウニウム等が挙げられる。上述した材料の混合物を用いてもよい。例えば、高屈折率層の材料として、酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物を用いてもよい。また、コートの方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、大気圧プラズマ法、塗布法、ミスト法等が挙げられる。尚、対物レンズがガラスレンズである場合、反射防止膜を形成した後、アニール処理することが好ましい。

高屈折率層、低屈折率層、中屈折率層の、好ましい組み合わせの例を、表１に幾つか示す。

＜倍率＞
第１光束は、平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよい。トラッキング時においても、コマ収差が発生することを防止するためには、第１光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが好ましい。第１光束が平行光又は略平行光になる場合、第１光束が対物レンズに入射する時の対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（９）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１ （９）

本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。

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

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

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

本発明は、ＢＤ用の対物レンズにおいて、光ディスクとの干渉を抑制でき、フランジ部厚さを厚くでき、フランジ部の破損を防止できる対物レンズ並びに当該対物レンズを搭載した光ピックアップ装置を提供することができる。

実施例１に係る対物レンズの光軸を含む断面図である。 実施例１に係る対物レンズを第２光学面側から光軸に沿って見た外観図である。 実施例２に係る対物レンズの光軸を含む断面図である。 実施例２に係る対物レンズを第２光学面側から光軸に沿って見た外観図である。 図３の矢印V部を拡大して示す図である。 第２光学面の拡大断面図である。 第２光学面の例を示す図である。 ＢＤに対して適切に情報の記録及び／又は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。 本発明にかかる対物レンズの光軸を含む概略断面図である。 実施例１に係る対物レンズの第２光学面の形状図とその微分値のグラフである。 実施例２に係る対物レンズの第２光学面の形状とその微分値のグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図８は、ＢＤに対して適切に情報の記録及び／又は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。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＢＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＡＰ、コリメートレンズＣＬ、偏光ビームスプリッタＢＳ、情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）、センサレンズＳＥＮ、光検出器としての受光素子ＰＤ等を有する。

本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＢＪは、ガラス製の対物レンズであり、第１光学面と第２光学面とを有し、その周りにフランジ部を有する。第１光学面の曲率半径の絶対値は、第２光学面の曲率半径の絶対値に比して小さく、第２光学面は、中央部分が凸状で、外周部分が凹状であり、第１光学面の有効径は１．５ｍｍ以上、２．７ｍｍ以下であり、対物レンズを光軸直交方向から見たとき、対物レンズのフランジ部及び第２光学面において、第２光学面の面頂点が最も第２光学面側の外部に突出している。

青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、偏光ビームスプリッタＢＳを通過した後、アクチュエータ―ＡＣ１により所定の位置に移動されたコリメートレンズＣＬを通過して略平行光（わずかな発散光）となり、λ／４波長板ＡＰにより直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、λ／４波長板ＡＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子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、２軸アクチュエータＡＣ２により対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。ここで、第１光束に波長変動が生じた場合や、複数の情報記録層を有するＢＤの記録／再生を行う場合、波長変動や異なる情報記録層に起因して発生する球面収差を、倍率変更手段としてのコリメートレンズＣＬをアクチュエータ―ＡＣ１により光軸方向に変化させて、対物レンズＯＢＪに入射する光束の発散角又は収束角を変更することで補正できるようになっている。

（実施例）
以下、上述した実施の形態に用いることができる実施例について説明する。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−３）を用いて表す場合がある。また、対物レンズの光学面は、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。

（実施例１）
実施例１に係る対物レンズの光軸を含む断面図を図１に示す。図１を参照して、実施例１の対物レンズの各種長さは以下の表２に示すようになっている。Ｓ１は光源側の第１光学面であり、Ｓ２は光ディスク側の第２光学面であり、Ｓ１，Ｓ２の光軸直交方向外側にフランジ部ＦＬが形成されている。

また、実施例１に係る対物レンズを第２光学面側から光軸から見た外観図を図２に示す。図２からわかるように、本実施例に係る対物レンズは、第２光学面側のフランジ部に、方向識別用のケガキＫを有していることがわかる。ケガキＫの光軸方向高さは、最大で０．０２ｍｍである。また、対物レンズを光軸直交方向から見たとき、対物レンズのフランジ部及び第２光学面において、第２光学面の面頂点が最も第２光学面側の外部に突出していることが、図１からわかる。

次に、実施例１の反射防止膜について説明する。本対物レンズの第１光学面及び第２光学面には、以下の表３に示す７層の反射防止膜を、真空蒸着法を用いて設ける。

次に、実施例１の対物レンズの、光学面形状について説明する。実施例１の対物レンズは、ガラス製の単玉レンズである。第１光学面及び第２光学面共に非球面である。表４に実施例１の光学面のレンズデータを示す。

また、図１０（ａ）は、実施例１に係る対物レンズの第２光学面を光軸直交方向から見たときの形状を示している。図１０（ａ）から、実施例１に係る対物レンズの第２光学面は、中央部分が凸状で、外周部分が凹状となっていることがわかる。更に、図１０（ｂ）は、その第２光学面形状を微分したグラフである。このグラフにおいてＹ軸を跨っている点が凹の頂点を示している。即ち、実施例１に係る対物レンズにおいては、光軸からの高さ０．５５ｍｍ付近に第２光学面の凹の頂点があることがわかる。

（実施例２）
実施例２に係る対物レンズの光軸を含む断面の外観図を図３に示す。Ｓ１は光源側の第１光学面であり、Ｓ２は光ディスク側の第２光学面であり、Ｓ１，Ｓ２の光軸直交方向外側にフランジ部ＦＬが形成されている。図３からわかるように、実施例２の対物レンズの各種長さは以下の表５に示すようになっている。

また、実施例２に係る対物レンズを第２光学面側の光軸から見た外観図を図４に示す。図４からわかるように、本実施例に係る対物レンズは、第２光学面側のフランジ部に、方向識別用のケガキＫを有していることがわかる。ケガキＫの光軸方向高さは、最大で０．０２ｍｍである。また、対物レンズを光軸直交方向から見たとき、対物レンズのフランジ部及び第２光学面において、第２光学面の面頂点が最も第２光学面側の外部に突出していることが、図３からわかる。

図５は、図３の矢印V部を拡大して示す図である。図５に示すように、第２光学面Ｓ２の外周には、平面形状であるフランジ部の周囲領域ＴＰが形成されており、更に周囲領域ＴＰとフランジ部の光ディスク側面Ｆ２とをつなぐ斜面ＣＰが設けられている。

次に、実施例２の反射防止膜について説明する。本対物レンズの第１光学面及び第２光学面には、以下の表６に示す７層の反射防止膜を、真空蒸着法を用いて設ける。

次に、実施例２の対物レンズの、光学面形状について説明する。実施例２の対物レンズは、ガラス製の単玉レンズである。第１光学面及び第２光学面共に非球面である。表７に実施例２の光学面のレンズデータを示す。

また、図１１（ａ）は、実施例２に係る対物レンズの第２光学面を光軸直交方向から見たときの形状を示している。図１１（ａ）から、実施例２に係る対物レンズの第２光学面は、中央部分が凸状で、外周部分が凹状となっていることがわかる。更に、図１１（ｂ）は、その第２光学面形状を微分したグラフである。このグラフにおいてＹ軸を跨っている点が凹の頂点を示している。即ち、実施例２に係る対物レンズにおいては、光軸からの高さ０．６３ｍｍ付近に第２光学面の凹の頂点があることがわかる。

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。

ＡＣ１ アクチュエータ
ＡＣ２ ２軸アクチュエータ
ＡＰ λ／４波長板
ＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＣＬ コリメートレンズ
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＤ 受光素子
ＰＬ１ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＳＥＮ センサレンズ
ＳＴ 絞り

Claims (4)

1. 第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源を有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
   前記対物レンズは単レンズであり、
   前記対物レンズは互いに対向する第１光学面と第２光学面と、前記第１光学面及び前記第２光学面の周囲に設けられたフランジ部とを有し、
   前記第１光学面の曲率半径の絶対値は、前記第２光学面の曲率半径の絶対値に比して小さく、
   前記第２光学面は、中央部分が凸状で、外周部分が凹状であり、
   前記第１光学面の有効径は１．５ｍｍ以上、２．７ｍｍ以下であり、
   前記対物レンズを光軸直交方向から見たとき、前記対物レンズの前記フランジ部及び前記第２光学面において、前記第２光学面の面頂点が最も前記第２光学面側の外部に突出していることを特徴とする対物レンズ。
2. 前記対物レンズは、ガラス製であることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
3. 前記フランジ部の光軸方向の厚みにおいて最も厚いところの厚さが、０．３ｍｍ以上、０．４５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする光ピックアップ装置。