光ピックアップ用対物レンズおよび光ピックアップ装置
【課題】レーザ光が透過することによる劣化を抑制可能な光ピックアップ用対物レンズおよびそれを搭載した光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】
光ピックアップ用対物レンズは、レーザ光を収束させる光源側レンズ面１１と、光源側レンズ面１１で収束されたレーザ光を更に収束させるディスク側レンズ面１２とを備える。ここで、前記第２レンズ面によって反射された前記レーザ光の集光部の一部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれるよう、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定されている。
【解決手段】
光ピックアップ用対物レンズは、レーザ光を収束させる光源側レンズ面１１と、光源側レンズ面１１で収束されたレーザ光を更に収束させるディスク側レンズ面１２とを備える。ここで、前記第２レンズ面によって反射された前記レーザ光の集光部の一部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれるよう、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ用対物レンズおよびそれを搭載した光ピックアップ装置に関し、特に、青色波長帯のレーザ光をディスク上に収束させる樹脂製の対物レンズおよびそれを搭載した光ピックアップ装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置には、樹脂製の対物レンズが搭載されるようになっている。樹脂製の対物レンズはガラス製の対物レンズに比べ軽量であるため、対物レンズの駆動レスポンスを高めることができる。また、樹脂製の対物レンズは安価であるため、機器のコスト削減を図ることができる。
【０００３】
以下の特許文献１には、開口数が０．７５以上であって、波長が４００ｎｍ程度のレーザが使用される場合に好適な対物レンズが提示されている。かかる対物レンズは、１．１≦ｄ１／ｆ≦３（ｄ１：軸上レンズ厚ｆ：焦点距離）を満たすように設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２４６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、樹脂製の対物レンズに波長４００ｎｍ程度のレーザ光が入射すると、レーザ光によって対物レンズが劣化するとの問題が生じる。特に、対物レンズに用いられる樹脂材料は、４００ｎｍ程度の波長帯域を吸収し易い。このため、対物レンズが劣化し、透過率等の光学特性が低下するとの問題が生じる。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解消するために為されたものであり、レーザ光が透過することによる劣化を抑制可能な光ピックアップ用対物レンズおよびそれ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、光ピックアップ用対物レンズに関する。本態様に係る光ピックアップ用対物レンズは、レーザ光を収束させる第１レンズ面と、前記第１レンズ面で収束されたレーザ光を更に収束させる第２レンズ面とを備える。前記第２レンズ面によって反射された前記レーザ光の集光部の一部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれるよう、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定されている。
【０００８】
本態様に係る光ピックアップ用対物レンズによれば、対物レンズの内部の光軸上に、柱状の劣化領域が生じるのを抑制することができる。
【０００９】
この場合、前記光軸方向に見たときの、前記第２レンズ面の前記レーザ光の入射領域の最外周から内周側へ投影面積Ｓ３の範囲の領域において反射された前記レーザ光の集光部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれるよう構成され得る。こうすると、柱状の劣化領域が生じるのをより効果的に抑制することができる。
【００１０】
さらに、前記光軸方向に見たときの前記第２レンズ面の投影面積Ｓ２と前記投影面積Ｓ３の比が、Ｓ３／Ｓ２≧０．３を満たすよう前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定
されるのが望ましい。こうすると、柱状の劣化領域がほぼ生じないようにすることができる。
【００１１】
なお、柱状の劣化領域を抑制するには、第１レンズ面と第２レンズ面を、次式を満たすように設定すれば良い。
【００１２】
ｄ ＜ Ｄ２・tan（９０−Θ１＋Arcsin（sinΘ１／Ｎｈ）−２・Θ２）＋sag２
【００１３】
ただし、この式における各要素は、以下のとおりである。
【００１４】
Θ１： 所定の開口数でレーザ光の光線が対物レンズによって収束されるときの、第１レンズ面におけるこの光線の入射角。
【００１５】
Θ２： 前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの、第２レンズ面におけるこの光線の出射角。
【００１６】
Ｎｈ： 使用波長での対物レンズの屈折率。
【００１７】
Ｄ２：前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの、第２レンズ面におけるこの光線の入射領域の半径。
【００１８】
sag２：前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの第２レンズ面のザグ量。
【００１９】
ｄ： 対物レンズの中心厚
【００２０】
本態様に係る光ピックアップ用対物レンズにおいて、前記レーザ光の波長をＮｈ、対物レンズの中心厚をｄ、対物レンズの焦点距離をｆとすると、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面は、１．５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８を満たすように設定されるのが好ましい。こうすると、対物レンズの内部の光軸上に、柱状の劣化領域が生じるのを抑制することができるとともに、プレス成形により対物レンズを成形する際のレンズ面の転写精度を高めることができる。
【００２１】
また、本態様に係る光ピックアップ用対物レンズにおいて、前記レーザ光の波長をＮｈ、対物レンズの中心厚をｄ、対物レンズの焦点距離をｆとすると、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面は、１．６５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８を満たすように設定されるのがさらに好ましい。こうすると、対物レンズの内部の光軸上に、柱状の劣化領域が生じるのを抑制することができるとともに、射出成形により対物レンズを成形する場合にも、レンズ面の転写精度を高めることができる。
【００２２】
本態様に係る光ピックアップ用対物レンズにおいて、前記第２レンズ面には、反射防止膜が形成され得る。この場合、前記反射防止膜は、前記第２レンズ面の外周部の方が内周部よりも前記レーザ光に対する反射率が低くなるように形成されるのが好ましい。こうすると、対物レンズ内の光軸上に生じる柱状の劣化を、より効果的に抑制することができる。
【００２３】
本態様に係る光ピックアップ用対物レンズにおいて、前記第２レンズ面には、酸化防止膜が形成されるのが好ましい。こうすると、レーザ光が照射されることによる第２レンズ面の劣化を、さらに抑制することができる。
【００２４】
この場合、前記酸化防止膜は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２の混合物を蒸着することにより、前記第２レンズ面に形成され得る。
【００２５】
本発明の第２の態様は、光ピックアップ装置に関する。本態様に係る光ピックアップ装置は、上記第１の態様に係る対物レンズが搭載される。
【００２６】
本態様に係る光ピックアップ装置によれば、上記第１の態様と同様、対物レンズの劣化が抑制される。
【発明の効果】
【００２７】
以上のとおり、本発明によれば、レーザ光が透過することによる劣化を抑制可能な光ピックアップ用対物レンズおよびそれ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。
【００２８】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態に係る対物レンズの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る対物レンズの光の収束作用を示す図である。
【図３】実施の形態に係る対物レンズの出射面での反射作用を示す図である。
【図４】実施の形態に係る対物レンズの設計方法を説明する図である。
【図５】実施例に係る対物レンズと光学系の面設定の条件を示す図である。
【図６】各実施例の対物レンズのレンズ面の形状の設計値を示す図である。
【図７】各実施例の対物レンズのレンズ面の形状の設計値を示す図である。
【図８】各実施例の対物レンズのレンズ面の形状の設計値を示す図である。
【図９】各実施例についての実験結果を示す図である。
【図１０】実験結果に適用される対物レンズの耐光性の指標を示す図である。
【図１１】実施例に適用される対物レンズの偏肉比の適正範囲を示す図である。
【図１２】実施の形態の変更例の構成を示す図である。
【図１３】実施の形態の変更例における反射防止膜の特性を示す図である。
【図１４】実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【図１５】実施の形態に係る投影面積Ｓ１、Ｓ２を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態は、ブルーレイディスク（ＢＤ）用の対物レンズおよび光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。
【００３１】
図１は、対物レンズ１０の構成を示す図である。同図（ａ）は、対物レンズ１０の側面図、同図（ｂ）は、対物レンズ１０を上側（光源側）から見た平面図、同図（ｃ）は、対物レンズ１０を下側（ディスク側）から見た平面図である。
【００３２】
図示の如く、対物レンズ１０は、上下に、突状のレンズ面１１、１２を有する。以下、上側のレンズ面を光源側レンズ面１１といい、下側のレンズ面をディスク側レンズ面１２という。光源側レンズ面１１は、ディスク側レンズ面１２よりも曲率が大きくなっている。また、光軸方向に見たとき、光源側レンズ面１１の投影面積（Ｓ１）は、ディスク側レンズ面１２の投影面積（Ｓ２）よりも大きくなっている。
【００３３】
なお、本実施の形態では、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の大きさは、追って示す実験結果に基づき、Ｓ１／Ｓ２≦２．０を満たすように設計される。これにより、ＢＤ用レーザ光（以下、「ＢＤ光」という）によるディスク側レンズ面１２の劣化を抑制することができる。
【００３４】
本実施の形態に係る対物レンズは、光透過性に優れる樹脂材料により形成される。かかる樹脂材料として、たとえば、帝人化成製ポリカーボネート樹脂（製品名：AD5503）、日本ゼオン社製シクロオレフィン樹脂（製品名：E48R）、大阪ガスケミカル製ポリエステル樹脂（製品名：OKP4HT）等を用いることができる。これら材料のパラメータ値は、以下のとおりである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
本実施の形態において、対物レンズ１０は、射出成形またはプレス成形により形成され
る。射出成形の場合、たとえば、溶融した樹脂がゲートから上型と下型の間の空間に流入され、流入された樹脂と上型および下型が冷却される。その後、上型と下型が離間され、対物レンズが取り出される。プレス成形の場合、変形可能なレンズ中間体が、加熱されながら上型と下型でプレスされ、プレスされたレンズ中間体と上型および下型が冷却される。しかる後、上型と下型を離間させて、対物レンズが取り出される。
【００３９】
射出成形およびプレス成形において、上型と下型には、それぞれ、対物レンズの各レンズ面に応じた形状の被転写面が形成されている。対物レンズ１０に対する被転写面の転写精度は、射出成形よりもプレス成形の方が高い。
【００４０】
図２は、実施の形態に係る対物レンズ１０のＢＤ用レーザ光に対する収束作用を、模式的に示す図である。なお、図２には、対物レンズ１０の側面図のうち、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の部分のみが示されている。
【００４１】
図示の如く、本実施の形態では、ＢＤ光が、平行光の状態で、対物レンズ１０に入射する。ＢＤ光の波長は、４０５ｎｍ程度である。光源側レンズ面１１に入射したＢＤ光は、光源側レンズ面１１で光軸に向かう方向に屈折され、ディスク側レンズ面１２に向かう。光源側レンズ面１１の最外周部（エッジ）に入射した光線は、ディスク側レンズ面１２の最外周部（エッジ）に入射する。ディスク側レンズ面１２に入射したＢＤ光は、ディスク側レンズ面１２によって、さらに光軸に向かう方向に屈折される。こうして対物レンズ１０により収束されたＢＤ光は、ＢＤに適する開口数にてＢＤに入射する。その後、ＢＤ光は、ＢＤのカバー層で屈折され、記録層上にフォーカスされる。
【００４２】
ところで、対物レンズ１０においては、図２に示すように、ＢＤ光が、光源側レンズ面１１により収束されて、ディスク側レンズ面１２に入射するため、ディスク側レンズ面１２における光線密度が、光源側レンズ面１１よりも高くなる。このため、ディスク側レンズ面１２では、ＢＤ光による劣化が起こり易くなる。
【００４３】
本実施の形態では、かかる劣化を抑制するために、光源側レンズ面１１の投影面積Ｓ１と、ディスク側レンズ面１２の投影面積Ｓ２が、Ｓ１／Ｓ２≦２．０を満たすように、光源側レンズ面１１と、ディスク側レンズ面１２が設計される。
【００４４】
なお、対物レンズ１０内を進むＢＤ光の一部は、ディスク側レンズ面１２によって反射される。ディスク側レンズ面１２に対するＢＤ光の入射角は、ディスク側レンズ面１２の内周側よりも外周側の方が大きいため、かかる反射は、ディスク側レンズ面１２の内周側よりも外周側において起こり易い。
【００４５】
図３は、かかる反射を模式的に示す図である。図中、破線矢印が、ディスク側レンズ面１２で反射されたＢＤ光である。なお、図３には、図２と同様、対物レンズ１０の側面図のうち、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の部分のみが示されている。
【００４６】
図３に示す如く、ディスク側レンズ面１２で反射されたＢＤ光は、対物レンズ１０の光軸上に集光される。このため、対物レンズ１０は、光軸上において、ＢＤ光の光線密度が高くなる。ディスク側レンズ面１２で反射されるＢＤ光の光量は比較的少ないが、このように反射光が集光されると、集光部分におけるＢＤ光のパワーは大きくなる。したがって、対物レンズ１０内には、光軸上において、劣化が起こり易い。これにより、対物レンズ１０内には、光軸上に、柱状の劣化領域が生じ易くなる。
【００４７】
かかる問題を解消するために、本実施の形態では、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の面形状が調整されている。具体的には、次式を満たすように、光源側レンズ
面１１とディスク側レンズ面１２の面形状が設計されている。
【００４８】
【数１】
【００４９】
図３のように、Θ１、Θ２が各レンズ面の最外周に入射する光線について規定される場合、上記式（１）の右辺は、図３中の集光領域の高さｄ’である。すなわち、上記式（１）を満たすようにΘ１、Θ２を調整し、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の面形状を設計することで、ディスク側レンズ面１２の最外周部分で反射されたＢＤ光の集光位置を、光源側レンズ面１１よりも外側に退避させることができる。上記のように、ディスク側レンズ面１２の最外周部分では、ＢＤ光の反射光量が大きくなる。よって、このように、ディスク側レンズ面１２の最外周部分で反射されたＢＤ光の集光位置を、光源側レンズ面１１よりも外側に退避させることで、対物レンズ１０内で起こる柱状の劣化を効果的に抑制することができる。
【００５０】
なお、図３では、Θ１、Θ２が各レンズ面の最外周に入射する光線について規定される場合を例示したが、レンズ面の最外周よりも内側の光線についてΘ１、Θ２を規定し、上記式（１）に基づき、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の面形状を設計するようにしても良い。この場合、この光線が入射する部分よりも外側においてディスク側レンズ面１２により反射されるＢＤ光を、光源側レンズ面１１よりも外側に退避させることができる。
【００５１】
図４（ａ）は、上記式（１）に従って光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の面形状が設計された場合の反射光の状態を模式的に示す図である。この例では、ハッチを付した部分の反射光が、光源側レンズ面１１よりも外側に退避する。
【００５２】
同図（ｂ）は、ディスク側レンズ面１２を光軸方向から見たときの模式図である。同図（ｂ）のハッチ部分は、同図（ａ）のハッチ部分の光が入射する領域を示している。この
例では、ディスク側レンズ面１２の投影面積Ｓ２のうち、投影面積Ｓ３（ハッチ部分）に入射するＢＤ光の反射光が、光源側レンズ面１１よりも外側に退避する。投影面積Ｓ２に対する投影面積Ｓ３の比率を高めることにより、対物レンズ１０内で起こる柱状の劣化を、さらに効果的に抑制することができる。
【００５３】
本願発明者は、２６種の対物レンズの実施例について、ＢＤ光による劣化（光線密度が高まることによるディスク側レンズ面１２の劣化および光軸上に生じる柱状の劣化）を検証した。以下、その検証結果について説明する。２６種の実施例は、それぞれ、以下の条件に従う。
【００５４】
【表４】
【００５５】
【表５】
【００５６】
【表６】
【００５７】
【表７】
【００５８】
【表８】
【００５９】
【表９】
【００６０】
上記各実施例では、図５に示す光学系が想定されている。上記各実施例の表の最左欄は面番号を示す。また、各表の“Ｒ”は、各面の光学要素の曲率半径を示し、“Thickness”は各面から次の面までの距離を示し、“Semi-Diameter”は、光軸に垂直な方向における各面の光学要素の半径を示す。面番号１は、ＢＤ光を出射するレーザ光源の出射面である。各実施例では、対物レンズ１０にＢＤ光が平行光で入射するため、面１は、対物レンズ１０に対して、無限遠点に設定される。ＳＴＯはアパーチャ２０の光入射側の面である。面番号３は、対物レンズ１０の光源側レンズ面１１の光軸位置に設定された面である。面番号４は、対物レンズ１０のディスク側レンズ面１２の光軸位置に設定された面である。面番号５は、ＢＤ３０のカバー層３１の表面である。面番号６は、ＢＤ３０の記録層３２のＢＤ光が照射される面である。
【００６１】
面番号３の“材料”の項目には、各実施例の対物レンズ１０を形成する材料が示されている。各実施例の対物レンズ１０は、上記表１〜３に示す何れかの材料からなっている。面番号５の“材料”の項目には、ディスク（ＢＤ）３０のカバー層３１を形成する材料が示されている。カバー層３１の材料は、Ｆ８である。Ｆ８は、レンズ性能測定検査機に使用しているダミーカバーガラスである。実際に製品に使用する場合には、ＡＤ５５０３等が用いられる。
【００６２】
各実施例において、対物レンズ１０の光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の形状は、図６ないし図８のように設計されている。光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の形状は、以下の式で示される。
【００６３】
【数２】
【００６４】
上記式（２）において、Ｚ軸は、光軸方向とされている。Ｒは、曲率半径であり、Ｈは、光軸と直交する方向の高さである。Ｋは、コーニック定数で、図６ないし図８中の“Conic”に相当する。Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６は、それぞれ、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次および１６次の非球面係数で、図６ないし図８の“Ａ４”〜“Ａ１６”に相当する。
【００６５】
＜試験結果＞
各実施例の対物レンズ１０について、図５に示す光学系により、耐光性の試験を行った。試験では、環境温度を３５℃とし、ＢＤ光の波長は４０５．６ｎｍとした。各実施例の対物レンズ１０にＢＤ光を２０００時間入射させた後、各対物レンズ１０の特性を調べた。レーザ光源の出力は１ｍＷとした。なお、２０００時間は、レーザ光源（半導体レーザ）の寿命とされる時間である。
【００６６】
図９に、試験結果を示す。同図（ａ）は、材料ＡＤ５５０３によって対物レンズ１０が形成されたグループの試験結果、同図（ｂ）は、材料Ｅ４８Ｒによって対物レンズ１０が形成されたグループの試験結果、同図（ｃ）は、材料ＯＫＰ４ＨＴによって対物レンズ１０が形成されたグループの試験結果である。
【００６７】
図９中、“center thickness”は、対物レンズ１０の光軸部分の厚みであり、図３の“ｄ”に相当する。また、図９中の“ｄ”および“ｄ’”は、それぞれ、図３の“ｄ”および“ｄ’”に対応し、図９中の“ｆ”は、各対物レンズ１０の焦点距離である。さらに、図９中の“Ｓ１”および“Ｓ２”は、各対物レンズ１０の光源側レンズ面１１の投影面積Ｓ１およびディスク側レンズ面１２の投影面積Ｓ２に相当し、図９中の“Ｓ３”は、図４におけるＳ３に相当する。また、図９中の“Ｎｈ”は、上記式（１）におけるＮｈ（使用波長における対物レンズの屈折率）である。図９中の“偏肉比”は、各対物レンズ１０の光軸部分の厚みをエッジ部分の厚みで割ったもので、図４においては、ｄ／ｄｅに相当する。
【００６８】
図９中、“耐光性”と“中心部の劣化”は、各実施例に対し上記条件で試験を行ったと
きの試験結果である。
【００６９】
図９中の“耐光性”は、ＢＤ光を２０００時間入射させた後の各対物レンズ１０の透過率（Ｔｒ１）が初期の透過率（Ｔｒ０）に対して１０％を超えて低下したか否かを基準に、良否判定が行われている。透過率Ｔｒ０に対する透過率Ｔｒ１の低下率が１０％を超える場合、対物レンズ１０に劣化があるとして、図９中に“×”が記されている。透過率Ｔｒ０に対する透過率Ｔｒ１の低下率が１０％以下の場合、対物レンズ１０には劣化がないとして、図９中に“○”が記されている。なお、図９中の“◎”は、２０００時間を超えて更に３０００時間まで、ＢＤ光を入射させても、透過率Ｔｒ０に対する透過率Ｔｒ１の低下率が１０％以下であった場合を示す。また、図９中の“△”は、透過率Ｔｒ０に対する透過率Ｔｒ１の低下率が１０％付近（誤差程度しか差が無い）であったことを示す。
【００７０】
図９中の“中心部の劣化”は、ＢＤ光を２０００時間入射させた後の各対物レンズ１０の光軸上に、柱状の劣化領域が視認されたか否かを基準に、良否判定が行われている。肉眼で柱状の劣化領域が確認された場合、図９中に“×”が記されている。肉眼で柱状の劣化領域が確認されないが、倍率が１０倍の顕微鏡により微かに柱状の劣化領域が確認された場合、図９中に“△”が記されている。倍率が１０倍の顕微鏡によっても柱状の劣化領域が全く確認されなかった場合、図９中に“○”が記されている。
【００７１】
なお、本願発明者は、対物レンズ１０の透過率の低下率が１０％を超えると、その後の使用により、急激に対物レンズ１０の特性が劣化することを確認した。これに基づき、図９における“耐光性”の判定について、各対物レンズ１０の透過率（Ｔｒ１）が初期の透過率（Ｔｒ０）に対して１０％を超えて低下したか否かが、良否判定の基準とされた。
【００７２】
図１０は、ＢＤ光の入射時間とともに対物レンズ１０の透過率が低下することを示す実験結果である。ここでは、異なる材料（ＡＤ５５０３、Ｅ４８Ｒ、ＯＫＰ４ＨＴ）にて構成された３種の対物レンズ１０について実験が行われた。何れの場合も、透過率の低下率が１０％を超えると、その後のＢＤ光の入射によって、対物レンズ１０の透過率が急激に変化することが分かる。対物レンズ１０の透過率が低下すると、ＢＤに照射されるＢＤ光の特性が劣化し、ＢＤに対する信号の読み取りエラー率が高くなる。よって、対物レンズ１０の透過率の低下率は、１０％を超えないのが望ましい。
【００７３】
かかる実験結果に基づき、図９の試験結果における“耐光性”は、各対物レンズ１０の透過率（Ｔｒ１）が初期の透過率（Ｔｒ０）に対して１０％を超えて低下したか否かが、良否判定の基準とされた。
【００７４】
以下、図９の試験結果に基づき、各実施例を評価する。
【００７５】
（１）耐光性
図９（ａ）を参照して、材料がＡＤ５５０３である場合、実施例１〜４において、耐光性が良好であった。よって、対物レンズ１０をＡＤ５５０３にて形成する場合は、集光率（投影面積比：Ｓ１／Ｓ２）が概ね以下の範囲となるのが好ましい。
【００７６】
Ｓ１／Ｓ２≦２．０ …（３）
すなわち、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができる。
【００７７】
図９（ｂ）を参照して、材料がＥ４８Ｒである場合、実施例９〜１５において、耐光性が良好であった。よって、対物レンズ１０をＥ４８Ｒにて形成する場合は、集光率（Ｓ１
／Ｓ２）が概ね以下の範囲となるのが好ましい。
【００７８】
Ｓ１／Ｓ２≦２．０ …（４）
すなわち、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができる。
【００７９】
図９（ｃ）を参照して、材料がＯＫＰ４ＨＴである場合、実施例１９〜２３において、概ね耐光性が良好であった。よって、対物レンズ１０をＯＫＰ４ＨＴにて形成する場合、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が概ね以下の範囲となるのが好ましい。
【００８０】
Ｓ１／Ｓ２≦２．０ …（５）
すなわち、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができる。
【００８１】
図９（ａ）〜（ｂ）の試験結果から、“耐光性”が最も弱いＯＫＰ４ＨＴによっても、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下であれば、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができる。よって、対物レンズ１０を樹脂材料から形成する場合には、少なくとも、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができ、ＢＤからの信号の読み取り精度が劣化するのを防止できるものと想定される。
【００８２】
（２）中心部の劣化
図９（ａ）を参照して、材料がＡＤ５５０３である場合、実施例１〜３において、中心部の劣化が見られなかった。よって、対物レンズ１０をＡＤ５５０３にて形成する場合は、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が以下の範囲となるのが好ましい。
【００８３】
Ｓ３／Ｓ２≧０．１ …（６）
すなわち、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が、０．１以上となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、光軸上に柱状の劣化領域が生じるのを回避することができる。
【００８４】
図９（ｂ）を参照して、材料がＥ４８Ｒである場合、実施例９、１０、１２において、中心部の劣化が見られなかった。よって、対物レンズ１０をＥ４８Ｒにて形成する場合、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が以下の範囲となるのが好ましい。
【００８５】
Ｓ３／Ｓ２≧０．１ …（７）
すなわち、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が、０．１以上となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、光軸上に柱状の劣化領域が生じるのを回避することができる。
【００８６】
図９（ｃ）を参照して、材料がＯＫＰ４ＨＴである場合、実施例１９〜２３において、中心部の劣化が見られなかった。よって、対物レンズ１０をＯＫＰ４ＨＴにて形成する場合、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が以下の範囲となるのが好ましい。
【００８７】
Ｓ３／Ｓ２≧０．３ …（８）
すなわち、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が、０．３以上となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、光軸上に柱状の劣化領域が生じるのを回
避することができる。
【００８８】
図９（ａ）〜（ｂ）の試験結果から、“中心部の劣化”が最も生じ易いＯＫＰ４ＨＴによっても、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が、０．３以上であれば、光軸上に柱状の劣化領域が略視認されなくなる。よって、対物レンズ１０を樹脂材料から形成する場合には、少なくとも、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が０．３以上となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、光軸上に柱状の劣化領域が生じるのを回避できるものと想定される。
【００８９】
（３）対物レンズの材料
図９（ａ）〜（ｂ）の試験結果から、材料がＯＫＰ４ＨＴである場合に比べ、材料がＡＤ５５０３またはＥ４８Ｒである場合は、“中心部の劣化”が起こり難い。よって、対物レンズ１０の材料としては、ＡＤ５５０３またはＥ４８Ｒを用いるのが好ましい。
【００９０】
なお、図９（ａ）、（ｂ）を比較して分かるとおり、材料Ｅ４８Ｒは、材料ＡＤ５５０３よりも耐光性に優れる。この点からは、対物レンズ１０の材料として、Ｅ４８Ｒを用いるのが好ましいと言える。
【００９１】
しかしながら、上記表１、２を比較して分かるとおり、ＢＤ光の波長帯域における屈折率は、材料ＡＤ５５０３の方が、材料Ｅ４８Ｒよりも高いため、材料ＡＤ５５０３の方が上記式（１）に適合し易い。よって、レンズ設計の行い易さの観点からは、対物レンズ１０の材料として、ＡＤ５５０３を用いるのが好ましいと言える。
【００９２】
なお、対物レンズ１０の材料として、Ｅ４８Ｒと同等の屈折率（Ｎｄ１．５〜１．５６）を有するものを用いる場合には、ＢＤ光の波長帯域での屈折率Ｎｈが１．５３以上である材料を用いるのが好ましい。ＢＤ光の波長帯域での屈折率Ｎｈが１．５３未満であると、屈折率Ｎｈが低いため、上記式（１）を満たしにくく、レンズ設計が難しくなるためである。
【００９３】
（４）偏肉比
レンズ成形時の面転写の精度を高めるためには、偏肉比がなるべく小さい方が望ましい。レンズ面の突出が急峻であるほど、面転写が難しく、面転写精度が低下する。一般に、射出成形にて対物レンズ１０を成形する場合、偏肉比は、４以下に設定するのが望ましく、プレス成形にて対物レンズ１０を成形する場合には、偏肉比は、６以下に設定するのが望ましい。
【００９４】
図１１は、横軸をＮｈ・ｄ／ｆとし、縦軸を集光率および偏肉比としたときの、上記各実施例の値をプロットしたグラフである。
【００９５】
図９の“耐光性”を良好とするためには集光率（Ｓ１／Ｓ２）を２以下とする必要がある。この条件を満たすためには、図１０の上段のグラフから、Ｎｈ・ｄ／ｆは、以下の条件を満たさなければならない。
【００９６】
Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８ …（９）
【００９７】
他方、プレス成形にて対物レンズ１０を成形するときの面転写精度の観点から、偏肉比を６．０以下にするためには、図１１の下段のグラフから、Ｎｈ・ｄ／ｆは、以下の条件を満たさなければならない。
【００９８】
Ｎｈ・ｄ／ｆ≧１．５ …（１０）
【００９９】
よって、以下の式を満たすように、対物レンズを設計することで、プレス成形時の面転写精度を高く維持しつつ、“耐光性”を良好とすることができる。
【０１００】
１．５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８ …（１１）
【０１０１】
さらに、射出成形にて対物レンズ１０を成形するときの面転写精度の観点から、偏肉比を４．０以下にするためには、図１１の下段のグラフから、Ｎｈ・ｄ／ｆは、以下の条件を満たさなければならない。
【０１０２】
Ｎｈ・ｄ／ｆ≧１．６５ …（１２）
よって、以下の式を満たすように、対物レンズを設計することで、射出成形時の面転写精度を高く維持しつつ、“耐光性”を良好とすることができる。
【０１０３】
１．６５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８ …（１３）
【０１０４】
なお、さらに、“中心部の劣化”を抑制するには、図９から、Ｎｈ・ｄ／ｆを１．７０以下とする必要がある。この場合、式（１１）、（１３）は、以下のようになる。
【０１０５】
１．５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．７ …（１１’）
【０１０６】
１．６５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．７ …（１３’）
【０１０７】
この式に従って対物レンズを設計することで、“耐光性”、“中心部の劣化”および“面転写精度”を何れも良好なものとすることができる。
【０１０８】
＜変更例１＞
上記実施の形態の構成に加え、さらに、ディスク側レンズ面１２に形成された反射防止膜１３（図１２参照）の特性を調整することにより、光軸上に、劣化領域が生じるのを一層抑制することもできる。
【０１０９】
図１３は、反射防止膜の特性を示す図である。同図の横軸は、光軸からの距離、縦軸は、ＢＤ光に対する反射防止膜の反射率である。なお、横軸は、ディスク側レンズ面１２の最外周部の半径方向の距離を１として規格化されている。同図の“コートＢ”は、従来の反射防止膜の特性を示し、“コートＡ”は、本変更例における反射防止膜の特性を示す。
【０１１０】
同図に示すように、従来は、強度の高いＢＤ光中心部の光をより多く透過させるために、対物レンズ１０の中心部の反射率が低くなるよう、反射防止膜１３が形成されていた。この場合、製膜の関係から、反射防止膜１３を形成したときの反射率は、同図に示すように、対物レンズ１０の外周部が高くなる。こうなると、入射角との関係から元々反射が起こり易いディスク側レンズ面１２の外周部における反射が、反射防止膜１３によって抑制され難くなる。よって、対物レンズ１０の光軸上に、反射光が集光されることによる劣化が起こり易くなる。
【０１１１】
これに対し、本変更例では、同図に示すように、対物レンズ１０の外周部の反射率が小さくなるように、反射防止膜１３が形成される。これにより、入射角との関係から反射が起こり易いディスク側レンズ面１２の外周部における反射が、反射防止膜１３によって抑制され、よって、対物レンズ１０の光軸上に、反射光が集光されることによる劣化が起こり難くなる。
【０１１２】
なお、このように反射防止膜１３を形成すると、同図に示すように、ディスク側レンズ面１２の中心部における反射率が高くなる。しかしながら、ディスク側レンズ面１２の中心部は、光線の入射角が小さいため、反射が起こり難く、よって、このように、ディスク側レンズ面１２の中心部における反射率が高くなっても、中心部のおける反射によるＢＤ光の減衰は、それほど大きくならない。
【０１１３】
このように、本変更例によれば、対物レンズ１０の光軸上に、反射光が集光されることによる劣化が一層起こり難くなるとの効果が奏され得る。
【０１１４】
＜変更例２＞
上記変更例１では、反射防止膜１３の特性が調整されたが、本変更例では、ディスク側レンズ面１２と反射防止膜１３との間に酸化防止膜が形成される。
【０１１５】
ＢＤ光照射によるディスク側レンズ面１２の劣化は、酸素によって起こる。よって、ディスク側レンズ面１２の表面に酸化防止膜を蒸着し、ディスク側レンズ面１２に対して酸素を遮断することで、さらに、ディスク側レンズ面１２の劣化を抑制できる。
【０１１６】
なお、酸化防止膜は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２の混合物を蒸着することによって形成される。
【０１１７】
＜光ピックアップ装置＞
図１４に、本実施の形態に基づき設計された対物レンズ１０を搭載する光ピックアップ装置の光学系（ＢＤ用の光学系）の構成を例示する。
【０１１８】
ＢＤ用の光学系は、半導体レーザ１０１と、回折格子１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、コリメータレンズ１０４と、レンズアクチュエータ１０５と、立ち上げミラー１０６と、λ／４板１０７と、第１の対物レンズ１０８と、アナモレンズ１０９と、光検出器１１０と、ＦＭＤ（Front Monitor Diode）１１１から構成されている。
【０１１９】
半導体レーザ１０１は、波長４００ｎｍ程度の青色レーザ光を出力する。回折格子１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光をメインビームと２つのサブビームに分割する。偏光ビームスプリッタ１０３は、回折格子１０２側から入射されたレーザ光を反射および透過する。なお、半導体レーザ１０１は、出射レーザ光の偏光方向が偏光ビームスプリッタ１０３に対してＳ偏光となる方向からややずれるように配置されている。これにより、回折格子１０２を透過したレーザ光は、たとえば、９５％が偏光ビームスプリッタ１０３により反射され、残り５％が偏光ビームスプリッタ１０３を透過する。
【０１２０】
コリメータレンズ１０４は、偏光ビームスプリッタ１０３によって反射されたレーザ光を平行光に変換する。レンズアクチュエータ１０５は、コリメータレンズ１０４をレーザ光の光軸方向に駆動する。なお、コリメータレンズ１０４とレンズアクチュエータ１０５は、収差補正手段として機能する。
【０１２１】
立ち上げミラー１０６は、コリメータレンズ１０４を介して入射されたレーザ光を対物レンズ１０８に向かう方向に反射する。λ／４板１０７は、反射ミラー１０６によって反射されたレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスク（ＢＤ）からの反射光を、ディスクへ向かうときの偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたレーザ光は偏光ビームスプリッタ１０３を透過して光検出器１１０へと導かれる。
【０１２２】
対物レンズ１０８は、上記のように、“耐光性”、“中心部の劣化”および“面転写精
度”が良好となるように設計されている。対物レンズ１０８は、青色波長のレーザ光を、所定のＮＡで、ＢＤの信号面上に適正に収束する。すなわち、第１の対物レンズ１０８は、０．１ｍｍ厚のカバー層を介して信号面上に青色波長のレーザ光を適正に収束できるよう設計されている。
【０１２３】
アナモレンズ１０９は、ディスクによって反射されたレーザ光を光検出器１１０上に収束させる。光検出器１１０は、受光したレーザ光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。なお、本実施の形態では、フォーカスエラー信号の生成手法として非点収差法が採用され、トラッキングエラー信号の生成手法としてＤＰＰ（Differential Push Pull）法が採用されている。光検出器１１０は、これらの手法に従ってフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。
【０１２４】
ＦＭＤ１１１は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過したレーザ光を受光して、受光光量に応じた信号を出力する。ＦＭＤ１１１からの信号は、半導体レーザ１０１のパワー制御に用いられる。
【０１２５】
本構成例の光ピックアップ装置によれば、半導体レーザ１０１の寿命（約２０００時間）が尽きるまで用いられても、対物レンズ１０８の特性を高く維持することができる。よって、信号の読み取りエラーを抑制でき、円滑な記録／再生動作を実現することができる。
【０１２６】
以上、本発明の実施の形態およびその効果について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではない。また、本発明の実施の形態も、上記以外に、種々の変更が可能である。
【０１２７】
たとえば、上記実施の形態では、ＢＤ用の対物レンズに本発明が適用されたが、ＨＤ用等、他の対物レンズに本発明を適用することもできる。
【０１２８】
また、光ピックアップ装置の構成は、図１４に示すものに限定されるものではなく、ＣＤ／ＤＶＤ／ＢＤ互換型の光ピックアップ装置に本発明を適用することも可能である。また、光磁気ディスクにレーザ光を照射する光ピックアップ装置およびそれに搭載される対物レンズに本発明を適用することも可能である。
【０１２９】
なお、図２では、光源側レンズ面１１全体とディスク側レンズ面１２の全体について、投影面積Ｓ１、Ｓ２が規定されたが、たとえば、図１５のように、所定の開口数ＮＡにてＢＤに収束されるＢＤ光の光線が、光源側レンズ面１１の一部またはディスク側レンズ面１２の一部を通る場合には、当該光線が通る光源側レンズ面１１およびディスク側レンズ面１２の領域を光軸方向に見たときの投影面積が、それぞれ、上記投影面積Ｓ１、Ｓ２とされる。
【０１３０】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０、１０８ … 対物レンズ
１１ … 光源側レンズ面（第１レンズ面）
１２ … ディスク側レンズ面（第２レンズ面）
１３ … 反射防止膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ用対物レンズおよびそれを搭載した光ピックアップ装置に関し、特に、青色波長帯のレーザ光をディスク上に収束させる樹脂製の対物レンズおよびそれを搭載した光ピックアップ装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置には、樹脂製の対物レンズが搭載されるようになっている。樹脂製の対物レンズはガラス製の対物レンズに比べ軽量であるため、対物レンズの駆動レスポンスを高めることができる。また、樹脂製の対物レンズは安価であるため、機器のコスト削減を図ることができる。
【０００３】
以下の特許文献１には、開口数が０．７５以上であって、波長が４００ｎｍ程度のレーザが使用される場合に好適な対物レンズが提示されている。かかる対物レンズは、１．１≦ｄ１／ｆ≦３（ｄ１：軸上レンズ厚ｆ：焦点距離）を満たすように設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２４６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、樹脂製の対物レンズに波長４００ｎｍ程度のレーザ光が入射すると、レーザ光によって対物レンズが劣化するとの問題が生じる。特に、対物レンズに用いられる樹脂材料は、４００ｎｍ程度の波長帯域を吸収し易い。このため、対物レンズが劣化し、透過率等の光学特性が低下するとの問題が生じる。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解消するために為されたものであり、レーザ光が透過することによる劣化を抑制可能な光ピックアップ用対物レンズおよびそれ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、光ピックアップ用対物レンズに関する。本態様に係る光ピックアップ用対物レンズは、レーザ光を収束させる第１レンズ面と、前記第１レンズ面で収束されたレーザ光を更に収束させる第２レンズ面とを備える。前記第２レンズ面によって反射された前記レーザ光の集光部の一部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれるよう、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定されている。
【０００８】
本態様に係る光ピックアップ用対物レンズによれば、対物レンズの内部の光軸上に、柱状の劣化領域が生じるのを抑制することができる。
【０００９】
この場合、前記光軸方向に見たときの、前記第２レンズ面の前記レーザ光の入射領域の最外周から内周側へ投影面積Ｓ３の範囲の領域において反射された前記レーザ光の集光部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれるよう構成され得る。こうすると、柱状の劣化領域が生じるのをより効果的に抑制することができる。
【００１０】
さらに、前記光軸方向に見たときの前記第２レンズ面の投影面積Ｓ２と前記投影面積Ｓ３の比が、Ｓ３／Ｓ２≧０．３を満たすよう前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定
されるのが望ましい。こうすると、柱状の劣化領域がほぼ生じないようにすることができる。
【００１１】
なお、柱状の劣化領域を抑制するには、第１レンズ面と第２レンズ面を、次式を満たすように設定すれば良い。
【００１２】
ｄ ＜ Ｄ２・tan（９０−Θ１＋Arcsin（sinΘ１／Ｎｈ）−２・Θ２）＋sag２
【００１３】
ただし、この式における各要素は、以下のとおりである。
【００１４】
Θ１： 所定の開口数でレーザ光の光線が対物レンズによって収束されるときの、第１レンズ面におけるこの光線の入射角。
【００１５】
Θ２： 前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの、第２レンズ面におけるこの光線の出射角。
【００１６】
Ｎｈ： 使用波長での対物レンズの屈折率。
【００１７】
Ｄ２：前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの、第２レンズ面におけるこの光線の入射領域の半径。
【００１８】
sag２：前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの第２レンズ面のザグ量。
【００１９】
ｄ： 対物レンズの中心厚
【００２０】
本態様に係る光ピックアップ用対物レンズにおいて、前記レーザ光の波長をＮｈ、対物レンズの中心厚をｄ、対物レンズの焦点距離をｆとすると、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面は、１．５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８を満たすように設定されるのが好ましい。こうすると、対物レンズの内部の光軸上に、柱状の劣化領域が生じるのを抑制することができるとともに、プレス成形により対物レンズを成形する際のレンズ面の転写精度を高めることができる。
【００２１】
また、本態様に係る光ピックアップ用対物レンズにおいて、前記レーザ光の波長をＮｈ、対物レンズの中心厚をｄ、対物レンズの焦点距離をｆとすると、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面は、１．６５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８を満たすように設定されるのがさらに好ましい。こうすると、対物レンズの内部の光軸上に、柱状の劣化領域が生じるのを抑制することができるとともに、射出成形により対物レンズを成形する場合にも、レンズ面の転写精度を高めることができる。
【００２２】
本態様に係る光ピックアップ用対物レンズにおいて、前記第２レンズ面には、反射防止膜が形成され得る。この場合、前記反射防止膜は、前記第２レンズ面の外周部の方が内周部よりも前記レーザ光に対する反射率が低くなるように形成されるのが好ましい。こうすると、対物レンズ内の光軸上に生じる柱状の劣化を、より効果的に抑制することができる。
【００２３】
本態様に係る光ピックアップ用対物レンズにおいて、前記第２レンズ面には、酸化防止膜が形成されるのが好ましい。こうすると、レーザ光が照射されることによる第２レンズ面の劣化を、さらに抑制することができる。
【００２４】
この場合、前記酸化防止膜は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２の混合物を蒸着することにより、前記第２レンズ面に形成され得る。
【００２５】
本発明の第２の態様は、光ピックアップ装置に関する。本態様に係る光ピックアップ装置は、上記第１の態様に係る対物レンズが搭載される。
【００２６】
本態様に係る光ピックアップ装置によれば、上記第１の態様と同様、対物レンズの劣化が抑制される。
【発明の効果】
【００２７】
以上のとおり、本発明によれば、レーザ光が透過することによる劣化を抑制可能な光ピックアップ用対物レンズおよびそれ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。
【００２８】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態に係る対物レンズの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る対物レンズの光の収束作用を示す図である。
【図３】実施の形態に係る対物レンズの出射面での反射作用を示す図である。
【図４】実施の形態に係る対物レンズの設計方法を説明する図である。
【図５】実施例に係る対物レンズと光学系の面設定の条件を示す図である。
【図６】各実施例の対物レンズのレンズ面の形状の設計値を示す図である。
【図７】各実施例の対物レンズのレンズ面の形状の設計値を示す図である。
【図８】各実施例の対物レンズのレンズ面の形状の設計値を示す図である。
【図９】各実施例についての実験結果を示す図である。
【図１０】実験結果に適用される対物レンズの耐光性の指標を示す図である。
【図１１】実施例に適用される対物レンズの偏肉比の適正範囲を示す図である。
【図１２】実施の形態の変更例の構成を示す図である。
【図１３】実施の形態の変更例における反射防止膜の特性を示す図である。
【図１４】実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【図１５】実施の形態に係る投影面積Ｓ１、Ｓ２を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態は、ブルーレイディスク（ＢＤ）用の対物レンズおよび光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。
【００３１】
図１は、対物レンズ１０の構成を示す図である。同図（ａ）は、対物レンズ１０の側面図、同図（ｂ）は、対物レンズ１０を上側（光源側）から見た平面図、同図（ｃ）は、対物レンズ１０を下側（ディスク側）から見た平面図である。
【００３２】
図示の如く、対物レンズ１０は、上下に、突状のレンズ面１１、１２を有する。以下、上側のレンズ面を光源側レンズ面１１といい、下側のレンズ面をディスク側レンズ面１２という。光源側レンズ面１１は、ディスク側レンズ面１２よりも曲率が大きくなっている。また、光軸方向に見たとき、光源側レンズ面１１の投影面積（Ｓ１）は、ディスク側レンズ面１２の投影面積（Ｓ２）よりも大きくなっている。
【００３３】
なお、本実施の形態では、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の大きさは、追って示す実験結果に基づき、Ｓ１／Ｓ２≦２．０を満たすように設計される。これにより、ＢＤ用レーザ光（以下、「ＢＤ光」という）によるディスク側レンズ面１２の劣化を抑制することができる。
【００３４】
本実施の形態に係る対物レンズは、光透過性に優れる樹脂材料により形成される。かかる樹脂材料として、たとえば、帝人化成製ポリカーボネート樹脂（製品名：AD5503）、日本ゼオン社製シクロオレフィン樹脂（製品名：E48R）、大阪ガスケミカル製ポリエステル樹脂（製品名：OKP4HT）等を用いることができる。これら材料のパラメータ値は、以下のとおりである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
本実施の形態において、対物レンズ１０は、射出成形またはプレス成形により形成され
る。射出成形の場合、たとえば、溶融した樹脂がゲートから上型と下型の間の空間に流入され、流入された樹脂と上型および下型が冷却される。その後、上型と下型が離間され、対物レンズが取り出される。プレス成形の場合、変形可能なレンズ中間体が、加熱されながら上型と下型でプレスされ、プレスされたレンズ中間体と上型および下型が冷却される。しかる後、上型と下型を離間させて、対物レンズが取り出される。
【００３９】
射出成形およびプレス成形において、上型と下型には、それぞれ、対物レンズの各レンズ面に応じた形状の被転写面が形成されている。対物レンズ１０に対する被転写面の転写精度は、射出成形よりもプレス成形の方が高い。
【００４０】
図２は、実施の形態に係る対物レンズ１０のＢＤ用レーザ光に対する収束作用を、模式的に示す図である。なお、図２には、対物レンズ１０の側面図のうち、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の部分のみが示されている。
【００４１】
図示の如く、本実施の形態では、ＢＤ光が、平行光の状態で、対物レンズ１０に入射する。ＢＤ光の波長は、４０５ｎｍ程度である。光源側レンズ面１１に入射したＢＤ光は、光源側レンズ面１１で光軸に向かう方向に屈折され、ディスク側レンズ面１２に向かう。光源側レンズ面１１の最外周部（エッジ）に入射した光線は、ディスク側レンズ面１２の最外周部（エッジ）に入射する。ディスク側レンズ面１２に入射したＢＤ光は、ディスク側レンズ面１２によって、さらに光軸に向かう方向に屈折される。こうして対物レンズ１０により収束されたＢＤ光は、ＢＤに適する開口数にてＢＤに入射する。その後、ＢＤ光は、ＢＤのカバー層で屈折され、記録層上にフォーカスされる。
【００４２】
ところで、対物レンズ１０においては、図２に示すように、ＢＤ光が、光源側レンズ面１１により収束されて、ディスク側レンズ面１２に入射するため、ディスク側レンズ面１２における光線密度が、光源側レンズ面１１よりも高くなる。このため、ディスク側レンズ面１２では、ＢＤ光による劣化が起こり易くなる。
【００４３】
本実施の形態では、かかる劣化を抑制するために、光源側レンズ面１１の投影面積Ｓ１と、ディスク側レンズ面１２の投影面積Ｓ２が、Ｓ１／Ｓ２≦２．０を満たすように、光源側レンズ面１１と、ディスク側レンズ面１２が設計される。
【００４４】
なお、対物レンズ１０内を進むＢＤ光の一部は、ディスク側レンズ面１２によって反射される。ディスク側レンズ面１２に対するＢＤ光の入射角は、ディスク側レンズ面１２の内周側よりも外周側の方が大きいため、かかる反射は、ディスク側レンズ面１２の内周側よりも外周側において起こり易い。
【００４５】
図３は、かかる反射を模式的に示す図である。図中、破線矢印が、ディスク側レンズ面１２で反射されたＢＤ光である。なお、図３には、図２と同様、対物レンズ１０の側面図のうち、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の部分のみが示されている。
【００４６】
図３に示す如く、ディスク側レンズ面１２で反射されたＢＤ光は、対物レンズ１０の光軸上に集光される。このため、対物レンズ１０は、光軸上において、ＢＤ光の光線密度が高くなる。ディスク側レンズ面１２で反射されるＢＤ光の光量は比較的少ないが、このように反射光が集光されると、集光部分におけるＢＤ光のパワーは大きくなる。したがって、対物レンズ１０内には、光軸上において、劣化が起こり易い。これにより、対物レンズ１０内には、光軸上に、柱状の劣化領域が生じ易くなる。
【００４７】
かかる問題を解消するために、本実施の形態では、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の面形状が調整されている。具体的には、次式を満たすように、光源側レンズ
面１１とディスク側レンズ面１２の面形状が設計されている。
【００４８】
【数１】
【００４９】
図３のように、Θ１、Θ２が各レンズ面の最外周に入射する光線について規定される場合、上記式（１）の右辺は、図３中の集光領域の高さｄ’である。すなわち、上記式（１）を満たすようにΘ１、Θ２を調整し、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の面形状を設計することで、ディスク側レンズ面１２の最外周部分で反射されたＢＤ光の集光位置を、光源側レンズ面１１よりも外側に退避させることができる。上記のように、ディスク側レンズ面１２の最外周部分では、ＢＤ光の反射光量が大きくなる。よって、このように、ディスク側レンズ面１２の最外周部分で反射されたＢＤ光の集光位置を、光源側レンズ面１１よりも外側に退避させることで、対物レンズ１０内で起こる柱状の劣化を効果的に抑制することができる。
【００５０】
なお、図３では、Θ１、Θ２が各レンズ面の最外周に入射する光線について規定される場合を例示したが、レンズ面の最外周よりも内側の光線についてΘ１、Θ２を規定し、上記式（１）に基づき、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の面形状を設計するようにしても良い。この場合、この光線が入射する部分よりも外側においてディスク側レンズ面１２により反射されるＢＤ光を、光源側レンズ面１１よりも外側に退避させることができる。
【００５１】
図４（ａ）は、上記式（１）に従って光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の面形状が設計された場合の反射光の状態を模式的に示す図である。この例では、ハッチを付した部分の反射光が、光源側レンズ面１１よりも外側に退避する。
【００５２】
同図（ｂ）は、ディスク側レンズ面１２を光軸方向から見たときの模式図である。同図（ｂ）のハッチ部分は、同図（ａ）のハッチ部分の光が入射する領域を示している。この
例では、ディスク側レンズ面１２の投影面積Ｓ２のうち、投影面積Ｓ３（ハッチ部分）に入射するＢＤ光の反射光が、光源側レンズ面１１よりも外側に退避する。投影面積Ｓ２に対する投影面積Ｓ３の比率を高めることにより、対物レンズ１０内で起こる柱状の劣化を、さらに効果的に抑制することができる。
【００５３】
本願発明者は、２６種の対物レンズの実施例について、ＢＤ光による劣化（光線密度が高まることによるディスク側レンズ面１２の劣化および光軸上に生じる柱状の劣化）を検証した。以下、その検証結果について説明する。２６種の実施例は、それぞれ、以下の条件に従う。
【００５４】
【表４】
【００５５】
【表５】
【００５６】
【表６】
【００５７】
【表７】
【００５８】
【表８】
【００５９】
【表９】
【００６０】
上記各実施例では、図５に示す光学系が想定されている。上記各実施例の表の最左欄は面番号を示す。また、各表の“Ｒ”は、各面の光学要素の曲率半径を示し、“Thickness”は各面から次の面までの距離を示し、“Semi-Diameter”は、光軸に垂直な方向における各面の光学要素の半径を示す。面番号１は、ＢＤ光を出射するレーザ光源の出射面である。各実施例では、対物レンズ１０にＢＤ光が平行光で入射するため、面１は、対物レンズ１０に対して、無限遠点に設定される。ＳＴＯはアパーチャ２０の光入射側の面である。面番号３は、対物レンズ１０の光源側レンズ面１１の光軸位置に設定された面である。面番号４は、対物レンズ１０のディスク側レンズ面１２の光軸位置に設定された面である。面番号５は、ＢＤ３０のカバー層３１の表面である。面番号６は、ＢＤ３０の記録層３２のＢＤ光が照射される面である。
【００６１】
面番号３の“材料”の項目には、各実施例の対物レンズ１０を形成する材料が示されている。各実施例の対物レンズ１０は、上記表１〜３に示す何れかの材料からなっている。面番号５の“材料”の項目には、ディスク（ＢＤ）３０のカバー層３１を形成する材料が示されている。カバー層３１の材料は、Ｆ８である。Ｆ８は、レンズ性能測定検査機に使用しているダミーカバーガラスである。実際に製品に使用する場合には、ＡＤ５５０３等が用いられる。
【００６２】
各実施例において、対物レンズ１０の光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の形状は、図６ないし図８のように設計されている。光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２の形状は、以下の式で示される。
【００６３】
【数２】
【００６４】
上記式（２）において、Ｚ軸は、光軸方向とされている。Ｒは、曲率半径であり、Ｈは、光軸と直交する方向の高さである。Ｋは、コーニック定数で、図６ないし図８中の“Conic”に相当する。Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６は、それぞれ、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次および１６次の非球面係数で、図６ないし図８の“Ａ４”〜“Ａ１６”に相当する。
【００６５】
＜試験結果＞
各実施例の対物レンズ１０について、図５に示す光学系により、耐光性の試験を行った。試験では、環境温度を３５℃とし、ＢＤ光の波長は４０５．６ｎｍとした。各実施例の対物レンズ１０にＢＤ光を２０００時間入射させた後、各対物レンズ１０の特性を調べた。レーザ光源の出力は１ｍＷとした。なお、２０００時間は、レーザ光源（半導体レーザ）の寿命とされる時間である。
【００６６】
図９に、試験結果を示す。同図（ａ）は、材料ＡＤ５５０３によって対物レンズ１０が形成されたグループの試験結果、同図（ｂ）は、材料Ｅ４８Ｒによって対物レンズ１０が形成されたグループの試験結果、同図（ｃ）は、材料ＯＫＰ４ＨＴによって対物レンズ１０が形成されたグループの試験結果である。
【００６７】
図９中、“center thickness”は、対物レンズ１０の光軸部分の厚みであり、図３の“ｄ”に相当する。また、図９中の“ｄ”および“ｄ’”は、それぞれ、図３の“ｄ”および“ｄ’”に対応し、図９中の“ｆ”は、各対物レンズ１０の焦点距離である。さらに、図９中の“Ｓ１”および“Ｓ２”は、各対物レンズ１０の光源側レンズ面１１の投影面積Ｓ１およびディスク側レンズ面１２の投影面積Ｓ２に相当し、図９中の“Ｓ３”は、図４におけるＳ３に相当する。また、図９中の“Ｎｈ”は、上記式（１）におけるＮｈ（使用波長における対物レンズの屈折率）である。図９中の“偏肉比”は、各対物レンズ１０の光軸部分の厚みをエッジ部分の厚みで割ったもので、図４においては、ｄ／ｄｅに相当する。
【００６８】
図９中、“耐光性”と“中心部の劣化”は、各実施例に対し上記条件で試験を行ったと
きの試験結果である。
【００６９】
図９中の“耐光性”は、ＢＤ光を２０００時間入射させた後の各対物レンズ１０の透過率（Ｔｒ１）が初期の透過率（Ｔｒ０）に対して１０％を超えて低下したか否かを基準に、良否判定が行われている。透過率Ｔｒ０に対する透過率Ｔｒ１の低下率が１０％を超える場合、対物レンズ１０に劣化があるとして、図９中に“×”が記されている。透過率Ｔｒ０に対する透過率Ｔｒ１の低下率が１０％以下の場合、対物レンズ１０には劣化がないとして、図９中に“○”が記されている。なお、図９中の“◎”は、２０００時間を超えて更に３０００時間まで、ＢＤ光を入射させても、透過率Ｔｒ０に対する透過率Ｔｒ１の低下率が１０％以下であった場合を示す。また、図９中の“△”は、透過率Ｔｒ０に対する透過率Ｔｒ１の低下率が１０％付近（誤差程度しか差が無い）であったことを示す。
【００７０】
図９中の“中心部の劣化”は、ＢＤ光を２０００時間入射させた後の各対物レンズ１０の光軸上に、柱状の劣化領域が視認されたか否かを基準に、良否判定が行われている。肉眼で柱状の劣化領域が確認された場合、図９中に“×”が記されている。肉眼で柱状の劣化領域が確認されないが、倍率が１０倍の顕微鏡により微かに柱状の劣化領域が確認された場合、図９中に“△”が記されている。倍率が１０倍の顕微鏡によっても柱状の劣化領域が全く確認されなかった場合、図９中に“○”が記されている。
【００７１】
なお、本願発明者は、対物レンズ１０の透過率の低下率が１０％を超えると、その後の使用により、急激に対物レンズ１０の特性が劣化することを確認した。これに基づき、図９における“耐光性”の判定について、各対物レンズ１０の透過率（Ｔｒ１）が初期の透過率（Ｔｒ０）に対して１０％を超えて低下したか否かが、良否判定の基準とされた。
【００７２】
図１０は、ＢＤ光の入射時間とともに対物レンズ１０の透過率が低下することを示す実験結果である。ここでは、異なる材料（ＡＤ５５０３、Ｅ４８Ｒ、ＯＫＰ４ＨＴ）にて構成された３種の対物レンズ１０について実験が行われた。何れの場合も、透過率の低下率が１０％を超えると、その後のＢＤ光の入射によって、対物レンズ１０の透過率が急激に変化することが分かる。対物レンズ１０の透過率が低下すると、ＢＤに照射されるＢＤ光の特性が劣化し、ＢＤに対する信号の読み取りエラー率が高くなる。よって、対物レンズ１０の透過率の低下率は、１０％を超えないのが望ましい。
【００７３】
かかる実験結果に基づき、図９の試験結果における“耐光性”は、各対物レンズ１０の透過率（Ｔｒ１）が初期の透過率（Ｔｒ０）に対して１０％を超えて低下したか否かが、良否判定の基準とされた。
【００７４】
以下、図９の試験結果に基づき、各実施例を評価する。
【００７５】
（１）耐光性
図９（ａ）を参照して、材料がＡＤ５５０３である場合、実施例１〜４において、耐光性が良好であった。よって、対物レンズ１０をＡＤ５５０３にて形成する場合は、集光率（投影面積比：Ｓ１／Ｓ２）が概ね以下の範囲となるのが好ましい。
【００７６】
Ｓ１／Ｓ２≦２．０ …（３）
すなわち、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができる。
【００７７】
図９（ｂ）を参照して、材料がＥ４８Ｒである場合、実施例９〜１５において、耐光性が良好であった。よって、対物レンズ１０をＥ４８Ｒにて形成する場合は、集光率（Ｓ１
／Ｓ２）が概ね以下の範囲となるのが好ましい。
【００７８】
Ｓ１／Ｓ２≦２．０ …（４）
すなわち、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができる。
【００７９】
図９（ｃ）を参照して、材料がＯＫＰ４ＨＴである場合、実施例１９〜２３において、概ね耐光性が良好であった。よって、対物レンズ１０をＯＫＰ４ＨＴにて形成する場合、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が概ね以下の範囲となるのが好ましい。
【００８０】
Ｓ１／Ｓ２≦２．０ …（５）
すなわち、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができる。
【００８１】
図９（ａ）〜（ｂ）の試験結果から、“耐光性”が最も弱いＯＫＰ４ＨＴによっても、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下であれば、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができる。よって、対物レンズ１０を樹脂材料から形成する場合には、少なくとも、集光率（Ｓ１／Ｓ２）が、２．０以下となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、ＢＤ光が２０００時間入射したときの対物レンズ１０の透過率の低下を１０％以下に抑えることができ、ＢＤからの信号の読み取り精度が劣化するのを防止できるものと想定される。
【００８２】
（２）中心部の劣化
図９（ａ）を参照して、材料がＡＤ５５０３である場合、実施例１〜３において、中心部の劣化が見られなかった。よって、対物レンズ１０をＡＤ５５０３にて形成する場合は、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が以下の範囲となるのが好ましい。
【００８３】
Ｓ３／Ｓ２≧０．１ …（６）
すなわち、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が、０．１以上となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、光軸上に柱状の劣化領域が生じるのを回避することができる。
【００８４】
図９（ｂ）を参照して、材料がＥ４８Ｒである場合、実施例９、１０、１２において、中心部の劣化が見られなかった。よって、対物レンズ１０をＥ４８Ｒにて形成する場合、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が以下の範囲となるのが好ましい。
【００８５】
Ｓ３／Ｓ２≧０．１ …（７）
すなわち、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が、０．１以上となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、光軸上に柱状の劣化領域が生じるのを回避することができる。
【００８６】
図９（ｃ）を参照して、材料がＯＫＰ４ＨＴである場合、実施例１９〜２３において、中心部の劣化が見られなかった。よって、対物レンズ１０をＯＫＰ４ＨＴにて形成する場合、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が以下の範囲となるのが好ましい。
【００８７】
Ｓ３／Ｓ２≧０．３ …（８）
すなわち、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が、０．３以上となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、光軸上に柱状の劣化領域が生じるのを回
避することができる。
【００８８】
図９（ａ）〜（ｂ）の試験結果から、“中心部の劣化”が最も生じ易いＯＫＰ４ＨＴによっても、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が、０．３以上であれば、光軸上に柱状の劣化領域が略視認されなくなる。よって、対物レンズ１０を樹脂材料から形成する場合には、少なくとも、投影面積比（Ｓ３／Ｓ２）が０．３以上となるように、光源側レンズ面１１とディスク側レンズ面１２を設計することで、光軸上に柱状の劣化領域が生じるのを回避できるものと想定される。
【００８９】
（３）対物レンズの材料
図９（ａ）〜（ｂ）の試験結果から、材料がＯＫＰ４ＨＴである場合に比べ、材料がＡＤ５５０３またはＥ４８Ｒである場合は、“中心部の劣化”が起こり難い。よって、対物レンズ１０の材料としては、ＡＤ５５０３またはＥ４８Ｒを用いるのが好ましい。
【００９０】
なお、図９（ａ）、（ｂ）を比較して分かるとおり、材料Ｅ４８Ｒは、材料ＡＤ５５０３よりも耐光性に優れる。この点からは、対物レンズ１０の材料として、Ｅ４８Ｒを用いるのが好ましいと言える。
【００９１】
しかしながら、上記表１、２を比較して分かるとおり、ＢＤ光の波長帯域における屈折率は、材料ＡＤ５５０３の方が、材料Ｅ４８Ｒよりも高いため、材料ＡＤ５５０３の方が上記式（１）に適合し易い。よって、レンズ設計の行い易さの観点からは、対物レンズ１０の材料として、ＡＤ５５０３を用いるのが好ましいと言える。
【００９２】
なお、対物レンズ１０の材料として、Ｅ４８Ｒと同等の屈折率（Ｎｄ１．５〜１．５６）を有するものを用いる場合には、ＢＤ光の波長帯域での屈折率Ｎｈが１．５３以上である材料を用いるのが好ましい。ＢＤ光の波長帯域での屈折率Ｎｈが１．５３未満であると、屈折率Ｎｈが低いため、上記式（１）を満たしにくく、レンズ設計が難しくなるためである。
【００９３】
（４）偏肉比
レンズ成形時の面転写の精度を高めるためには、偏肉比がなるべく小さい方が望ましい。レンズ面の突出が急峻であるほど、面転写が難しく、面転写精度が低下する。一般に、射出成形にて対物レンズ１０を成形する場合、偏肉比は、４以下に設定するのが望ましく、プレス成形にて対物レンズ１０を成形する場合には、偏肉比は、６以下に設定するのが望ましい。
【００９４】
図１１は、横軸をＮｈ・ｄ／ｆとし、縦軸を集光率および偏肉比としたときの、上記各実施例の値をプロットしたグラフである。
【００９５】
図９の“耐光性”を良好とするためには集光率（Ｓ１／Ｓ２）を２以下とする必要がある。この条件を満たすためには、図１０の上段のグラフから、Ｎｈ・ｄ／ｆは、以下の条件を満たさなければならない。
【００９６】
Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８ …（９）
【００９７】
他方、プレス成形にて対物レンズ１０を成形するときの面転写精度の観点から、偏肉比を６．０以下にするためには、図１１の下段のグラフから、Ｎｈ・ｄ／ｆは、以下の条件を満たさなければならない。
【００９８】
Ｎｈ・ｄ／ｆ≧１．５ …（１０）
【００９９】
よって、以下の式を満たすように、対物レンズを設計することで、プレス成形時の面転写精度を高く維持しつつ、“耐光性”を良好とすることができる。
【０１００】
１．５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８ …（１１）
【０１０１】
さらに、射出成形にて対物レンズ１０を成形するときの面転写精度の観点から、偏肉比を４．０以下にするためには、図１１の下段のグラフから、Ｎｈ・ｄ／ｆは、以下の条件を満たさなければならない。
【０１０２】
Ｎｈ・ｄ／ｆ≧１．６５ …（１２）
よって、以下の式を満たすように、対物レンズを設計することで、射出成形時の面転写精度を高く維持しつつ、“耐光性”を良好とすることができる。
【０１０３】
１．６５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８ …（１３）
【０１０４】
なお、さらに、“中心部の劣化”を抑制するには、図９から、Ｎｈ・ｄ／ｆを１．７０以下とする必要がある。この場合、式（１１）、（１３）は、以下のようになる。
【０１０５】
１．５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．７ …（１１’）
【０１０６】
１．６５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．７ …（１３’）
【０１０７】
この式に従って対物レンズを設計することで、“耐光性”、“中心部の劣化”および“面転写精度”を何れも良好なものとすることができる。
【０１０８】
＜変更例１＞
上記実施の形態の構成に加え、さらに、ディスク側レンズ面１２に形成された反射防止膜１３（図１２参照）の特性を調整することにより、光軸上に、劣化領域が生じるのを一層抑制することもできる。
【０１０９】
図１３は、反射防止膜の特性を示す図である。同図の横軸は、光軸からの距離、縦軸は、ＢＤ光に対する反射防止膜の反射率である。なお、横軸は、ディスク側レンズ面１２の最外周部の半径方向の距離を１として規格化されている。同図の“コートＢ”は、従来の反射防止膜の特性を示し、“コートＡ”は、本変更例における反射防止膜の特性を示す。
【０１１０】
同図に示すように、従来は、強度の高いＢＤ光中心部の光をより多く透過させるために、対物レンズ１０の中心部の反射率が低くなるよう、反射防止膜１３が形成されていた。この場合、製膜の関係から、反射防止膜１３を形成したときの反射率は、同図に示すように、対物レンズ１０の外周部が高くなる。こうなると、入射角との関係から元々反射が起こり易いディスク側レンズ面１２の外周部における反射が、反射防止膜１３によって抑制され難くなる。よって、対物レンズ１０の光軸上に、反射光が集光されることによる劣化が起こり易くなる。
【０１１１】
これに対し、本変更例では、同図に示すように、対物レンズ１０の外周部の反射率が小さくなるように、反射防止膜１３が形成される。これにより、入射角との関係から反射が起こり易いディスク側レンズ面１２の外周部における反射が、反射防止膜１３によって抑制され、よって、対物レンズ１０の光軸上に、反射光が集光されることによる劣化が起こり難くなる。
【０１１２】
なお、このように反射防止膜１３を形成すると、同図に示すように、ディスク側レンズ面１２の中心部における反射率が高くなる。しかしながら、ディスク側レンズ面１２の中心部は、光線の入射角が小さいため、反射が起こり難く、よって、このように、ディスク側レンズ面１２の中心部における反射率が高くなっても、中心部のおける反射によるＢＤ光の減衰は、それほど大きくならない。
【０１１３】
このように、本変更例によれば、対物レンズ１０の光軸上に、反射光が集光されることによる劣化が一層起こり難くなるとの効果が奏され得る。
【０１１４】
＜変更例２＞
上記変更例１では、反射防止膜１３の特性が調整されたが、本変更例では、ディスク側レンズ面１２と反射防止膜１３との間に酸化防止膜が形成される。
【０１１５】
ＢＤ光照射によるディスク側レンズ面１２の劣化は、酸素によって起こる。よって、ディスク側レンズ面１２の表面に酸化防止膜を蒸着し、ディスク側レンズ面１２に対して酸素を遮断することで、さらに、ディスク側レンズ面１２の劣化を抑制できる。
【０１１６】
なお、酸化防止膜は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２の混合物を蒸着することによって形成される。
【０１１７】
＜光ピックアップ装置＞
図１４に、本実施の形態に基づき設計された対物レンズ１０を搭載する光ピックアップ装置の光学系（ＢＤ用の光学系）の構成を例示する。
【０１１８】
ＢＤ用の光学系は、半導体レーザ１０１と、回折格子１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、コリメータレンズ１０４と、レンズアクチュエータ１０５と、立ち上げミラー１０６と、λ／４板１０７と、第１の対物レンズ１０８と、アナモレンズ１０９と、光検出器１１０と、ＦＭＤ（Front Monitor Diode）１１１から構成されている。
【０１１９】
半導体レーザ１０１は、波長４００ｎｍ程度の青色レーザ光を出力する。回折格子１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光をメインビームと２つのサブビームに分割する。偏光ビームスプリッタ１０３は、回折格子１０２側から入射されたレーザ光を反射および透過する。なお、半導体レーザ１０１は、出射レーザ光の偏光方向が偏光ビームスプリッタ１０３に対してＳ偏光となる方向からややずれるように配置されている。これにより、回折格子１０２を透過したレーザ光は、たとえば、９５％が偏光ビームスプリッタ１０３により反射され、残り５％が偏光ビームスプリッタ１０３を透過する。
【０１２０】
コリメータレンズ１０４は、偏光ビームスプリッタ１０３によって反射されたレーザ光を平行光に変換する。レンズアクチュエータ１０５は、コリメータレンズ１０４をレーザ光の光軸方向に駆動する。なお、コリメータレンズ１０４とレンズアクチュエータ１０５は、収差補正手段として機能する。
【０１２１】
立ち上げミラー１０６は、コリメータレンズ１０４を介して入射されたレーザ光を対物レンズ１０８に向かう方向に反射する。λ／４板１０７は、反射ミラー１０６によって反射されたレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスク（ＢＤ）からの反射光を、ディスクへ向かうときの偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたレーザ光は偏光ビームスプリッタ１０３を透過して光検出器１１０へと導かれる。
【０１２２】
対物レンズ１０８は、上記のように、“耐光性”、“中心部の劣化”および“面転写精
度”が良好となるように設計されている。対物レンズ１０８は、青色波長のレーザ光を、所定のＮＡで、ＢＤの信号面上に適正に収束する。すなわち、第１の対物レンズ１０８は、０．１ｍｍ厚のカバー層を介して信号面上に青色波長のレーザ光を適正に収束できるよう設計されている。
【０１２３】
アナモレンズ１０９は、ディスクによって反射されたレーザ光を光検出器１１０上に収束させる。光検出器１１０は、受光したレーザ光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。なお、本実施の形態では、フォーカスエラー信号の生成手法として非点収差法が採用され、トラッキングエラー信号の生成手法としてＤＰＰ（Differential Push Pull）法が採用されている。光検出器１１０は、これらの手法に従ってフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。
【０１２４】
ＦＭＤ１１１は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過したレーザ光を受光して、受光光量に応じた信号を出力する。ＦＭＤ１１１からの信号は、半導体レーザ１０１のパワー制御に用いられる。
【０１２５】
本構成例の光ピックアップ装置によれば、半導体レーザ１０１の寿命（約２０００時間）が尽きるまで用いられても、対物レンズ１０８の特性を高く維持することができる。よって、信号の読み取りエラーを抑制でき、円滑な記録／再生動作を実現することができる。
【０１２６】
以上、本発明の実施の形態およびその効果について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではない。また、本発明の実施の形態も、上記以外に、種々の変更が可能である。
【０１２７】
たとえば、上記実施の形態では、ＢＤ用の対物レンズに本発明が適用されたが、ＨＤ用等、他の対物レンズに本発明を適用することもできる。
【０１２８】
また、光ピックアップ装置の構成は、図１４に示すものに限定されるものではなく、ＣＤ／ＤＶＤ／ＢＤ互換型の光ピックアップ装置に本発明を適用することも可能である。また、光磁気ディスクにレーザ光を照射する光ピックアップ装置およびそれに搭載される対物レンズに本発明を適用することも可能である。
【０１２９】
なお、図２では、光源側レンズ面１１全体とディスク側レンズ面１２の全体について、投影面積Ｓ１、Ｓ２が規定されたが、たとえば、図１５のように、所定の開口数ＮＡにてＢＤに収束されるＢＤ光の光線が、光源側レンズ面１１の一部またはディスク側レンズ面１２の一部を通る場合には、当該光線が通る光源側レンズ面１１およびディスク側レンズ面１２の領域を光軸方向に見たときの投影面積が、それぞれ、上記投影面積Ｓ１、Ｓ２とされる。
【０１３０】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０、１０８ … 対物レンズ
１１ … 光源側レンズ面（第１レンズ面）
１２ … ディスク側レンズ面（第２レンズ面）
１３ … 反射防止膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ピックアップ用対物レンズにおいて、
レーザ光を収束させる第１レンズ面と、
前記第１レンズ面で収束されたレーザ光を更に収束させる第２レンズ面と、
を備え、
前記第２レンズ面によって反射された前記レーザ光の集光部の一部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれるよう、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定されている、ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記光軸方向に見たときの、前記第２レンズ面の前記レーザ光の入射領域の最外周から内周側へ投影面積Ｓ３の範囲の領域において反射された前記レーザ光の集光部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれる、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項３】
請求項２に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記光軸方向に見たときの前記第２レンズ面の投影面積Ｓ２と前記投影面積Ｓ３の比が、Ｓ３／Ｓ２≧０．３を満たすよう前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定されている、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
第１レンズ面と第２レンズ面が、次式を満たすように、設定されている、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
ｄ ＜ Ｄ２・tan（９０−Θ１＋Arcsin（sinΘ１／Ｎｈ）−２・Θ２）＋sag２
ただし、この式における各要素は、以下のとおりである。
Θ１： 所定の開口数でレーザ光の光線が対物レンズによって収束されるときの、第１レンズ面におけるこの光線の入射角。
Θ２： 前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの、第２レンズ面におけるこの光線の出射角。
Ｎｈ： 使用波長での対物レンズの屈折率。
Ｄ２：前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの、第２レンズ面におけるこの光線の入射領域の半径。
sag２：前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの第２レンズ面のザグ量。
ｄ： 対物レンズの中心厚
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記レーザ光の波長をＮｈ、対物レンズの中心厚をｄ、対物レンズの焦点距離をｆとすると、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面は、１．５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８を満たすように設定される
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項６】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記レーザ光の波長をＮｈ、対物レンズの中心厚をｄ、対物レンズの焦点距離をｆとすると、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面は、１．６５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８を満たすように設定される
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記第２レンズ面に、反射防止膜が形成され、
前記反射防止膜は、前記第２レンズ面の外周部の方が内周部よりも前記レーザ光に対する反射率が低くなるように形成される、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記第２レンズ面に、酸化防止膜が形成される、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の対物レンズが搭載された光ピックアップ装置。
【請求項１】
光ピックアップ用対物レンズにおいて、
レーザ光を収束させる第１レンズ面と、
前記第１レンズ面で収束されたレーザ光を更に収束させる第２レンズ面と、
を備え、
前記第２レンズ面によって反射された前記レーザ光の集光部の一部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれるよう、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定されている、ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記光軸方向に見たときの、前記第２レンズ面の前記レーザ光の入射領域の最外周から内周側へ投影面積Ｓ３の範囲の領域において反射された前記レーザ光の集光部が、前記第１レンズ面よりも外側に導かれる、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項３】
請求項２に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記光軸方向に見たときの前記第２レンズ面の投影面積Ｓ２と前記投影面積Ｓ３の比が、Ｓ３／Ｓ２≧０．３を満たすよう前記第１レンズ面と前記第２レンズ面が設定されている、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
第１レンズ面と第２レンズ面が、次式を満たすように、設定されている、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
ｄ ＜ Ｄ２・tan（９０−Θ１＋Arcsin（sinΘ１／Ｎｈ）−２・Θ２）＋sag２
ただし、この式における各要素は、以下のとおりである。
Θ１： 所定の開口数でレーザ光の光線が対物レンズによって収束されるときの、第１レンズ面におけるこの光線の入射角。
Θ２： 前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの、第２レンズ面におけるこの光線の出射角。
Ｎｈ： 使用波長での対物レンズの屈折率。
Ｄ２：前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの、第２レンズ面におけるこの光線の入射領域の半径。
sag２：前記開口数でレーザ光の前記光線が対物レンズによって収束されるときの第２レンズ面のザグ量。
ｄ： 対物レンズの中心厚
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記レーザ光の波長をＮｈ、対物レンズの中心厚をｄ、対物レンズの焦点距離をｆとすると、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面は、１．５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８を満たすように設定される
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項６】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記レーザ光の波長をＮｈ、対物レンズの中心厚をｄ、対物レンズの焦点距離をｆとすると、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面は、１．６５≦Ｎｈ・ｄ／ｆ≦１．８を満たすように設定される
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記第２レンズ面に、反射防止膜が形成され、
前記反射防止膜は、前記第２レンズ面の外周部の方が内周部よりも前記レーザ光に対する反射率が低くなるように形成される、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズにおいて、
前記第２レンズ面に、酸化防止膜が形成される、
ことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の対物レンズが搭載された光ピックアップ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−５３９５８（Ｐ２０１２−５３９５８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６８２３（Ｐ２０１０−１９６８２３）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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