JP2003322794A - Aberration compensating optical element, optical system, optical pickup device, and recorder and reproducer - Google Patents
Aberration compensating optical element, optical system, optical pickup device, and recorder and reproducerInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光源と少なくとも
1つのプラスチックレンズを有する高NA対物レンズと
の間の光路中に配置される収差補正用光学素子であっ
て、温度変化による対物レンズの球面収差の変化を小さ
く抑えることのできる収差補正用光学素子、および、こ
の収差補正用光学素子と少なくとも1つのプラスチック
レンズを有する高NA対物レンズと、を備え、光情報記
録媒体に対して、情報の記録および情報の再生の少なく
とも一方を行うための光ピックアップ用の光学系、およ
び、この光学系を備え、光情報記録媒体に対して、情報
の記録および情報の再生の少なくとも一方を行うための
光ピックアップ装置、および、この光ピックアップ装置
を備え、光情報記録媒体に対して、音声および/または
画像の記録及び音声および/または画像の再生の少なく
とも一方を行うための記録・再生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element for aberration correction arranged in an optical path between a light source and a high NA objective lens having at least one plastic lens, which is a spherical surface of the objective lens due to temperature change. An optical correction optical element capable of suppressing a change in aberration to a small extent, and a high NA objective lens having this aberration correction optical element and at least one plastic lens are provided, and An optical system for an optical pickup for performing at least one of recording and reproducing information, and an optical system including the optical system for performing at least one of recording and reproducing information on an optical information recording medium. A pickup device and an optical pickup device including the optical pickup device for recording audio and / or images and recording audio on an optical information recording medium. Preliminary / or a recording and reproducing apparatus for performing at least one of the image reproduction.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、発振波長λが400nm程度の青
紫色半導体レーザ光源と、開口数(NA)が0.85程
度まで高められた対物レンズとを用いた新しい高密度記
録光ピックアップシステムの研究・開発が進んでいる。
DVD(NA=0.6、λ=650nm、記録容量4.
7GB)と同じ大きさの直径12cmの光ディスクに対
して、一例として、NA=0.85、λ=400nmの
光ディスクでは25GBの情報の記録が可能である。2. Description of the Related Art In recent years, research on a new high-density recording optical pickup system using a blue-violet semiconductor laser light source with an oscillation wavelength λ of about 400 nm and an objective lens whose numerical aperture (NA) is increased to about 0.85.・ Development is progressing.
DVD (NA = 0.6, λ = 650 nm, recording capacity 4.
For example, for an optical disc having a diameter of 12 cm and the same size as 7 GB), 25 GB of information can be recorded on an optical disc having NA = 0.85 and λ = 400 nm.
【0003】かかる高密度光ピックアップシステムにお
いて、低コスト化、軽量化のためには、従来のCDシス
テムやDVDシステムのように、対物レンズをプラスチ
ックレンズとするのが望まれる。本発明者らは、高密度
記録光ピックアップシステムに好適なプラスチック対物
レンズとして、特願2001−256422号に記載さ
れているような、2群2枚構成の対物レンズを提案し
た。In such a high-density optical pickup system, in order to reduce the cost and the weight, it is desirable to use a plastic lens as the objective lens like the conventional CD system and DVD system. The inventors of the present invention have proposed a two-group, two-element objective lens as described in Japanese Patent Application No. 2001-256422 as a plastic objective lens suitable for a high-density recording optical pickup system.
【0004】しかし、NAが0.85程度の高NAプラ
スチック対物レンズでは、温度変化した際に、プラスチ
ックの屈折率変化により発生する球面収差の変化が大き
く(球面収差の変化はNAの4乗に比例して大きくな
る)、実使用上、問題となる場合がある。図17に、一
例として、NA0.85、設計基準波長405nm、焦
点距離1.76、設計基準温度が25℃である2群2枚
構成のプラスチック対物レンズの、温度変化に対する球
面収差変化の様子を示す。また、表1に、この対物レン
ズのレンズデータを示す。However, in a high NA plastic objective lens having an NA of about 0.85, the change of the spherical aberration caused by the change of the refractive index of the plastic is large when the temperature changes (the change of the spherical aberration is the fourth power of NA). However, it may be a problem in actual use. FIG. 17 shows, as an example, how spherical aberration changes with temperature change in a plastic objective lens having a two-group two-lens structure having an NA of 0.85, a design reference wavelength of 405 nm, a focal length of 1.76, and a design reference temperature of 25 ° C. Show. In addition, Table 1 shows lens data of this objective lens.
【0005】[0005]
【表1】 [Table 1]
【0006】光ディスクに対する情報の記録・再生が行
えるためには、光ピックアップ用の光学系全体の性能
が、マレシャル限界(λを波長としたとき、波面収差が
0.07λrms以下)を満足する必要がある。実際の
光ピックアップ用の光学系では、コリメータ、プリズム
等の対物レンズ以外の光学素子が含まれるので、対物レ
ンズに許容される波面収差の上限は、0.03λrms
程度となる。光ディスクプレーヤーの動作保証温度は8
5℃程度であるが、85℃におけるこの対物レンズの波
面収差は、図17から、0.03λrmsを超えてしま
い、光ディスクに対して安定した情報の記録・再生が行
えないおそれがある。In order to record / reproduce information on / from an optical disc, the performance of the entire optical system for an optical pickup must satisfy the Marechal limit (wavefront aberration is 0.07λrms or less when λ is a wavelength). is there. Since an optical system for an actual optical pickup includes optical elements other than the objective lens such as a collimator and a prism, the upper limit of the wavefront aberration allowed in the objective lens is 0.03λrms.
It will be about. The operation guarantee temperature of the optical disk player is 8
Although it is about 5 ° C., the wavefront aberration of this objective lens at 85 ° C. exceeds 0.03 λrms from FIG. 17, and there is a possibility that stable information recording / reproduction cannot be performed on the optical disc.
【0007】また、高NAの対物レンズや400nm程
度の短波長光源を使用する場合には対物レンズで発生す
る軸上色収差が問題となる。半導体レーザから出射され
るレーザ光は一般に単一波長(シングルモード)であ
り、軸上色収差はないと思われているが、実際には温度
変化や出力変化等により中心波長が瞬時的に数nmと
ぶ、モードホッピングを起こす場合がある。モードホッ
ピングは対物レンズのフォーカシングが追従できないよ
うな瞬時的に起こる波長変動なので、対物レンズの色収
差が補正されていないと、デフォーカス成分が付加され
波面収差が劣化する。モードホッピング時の波面収差劣
化は、高NAの対物レンズや短波長光源を用いる場合
に、以下に示すように、特に大きくなる。波長変動Δλ
に対しては対物レンズによって球面収差は変動せず、バ
ックフォーカスfbがΔfbだけ変動するとし、バック
フォーカスの変動に対して対物レンズを光軸方向にフォ
ーカシングすれば波面収差の平均自乗根値Wrmsは0
であるが、フォーカシングが行われないとWrmsは以
下の(1)式のようになる。Further, when using a high NA objective lens or a short wavelength light source of about 400 nm, axial chromatic aberration generated in the objective lens becomes a problem. Laser light emitted from a semiconductor laser is generally considered to have a single wavelength (single mode), and it is considered that there is no axial chromatic aberration, but in reality the center wavelength is momentarily several nm due to temperature changes, output changes, etc. Jumping or mode hopping may occur. Mode hopping is a wavelength change that occurs instantaneously so that focusing of the objective lens cannot follow, so if the chromatic aberration of the objective lens is not corrected, a defocus component is added and the wavefront aberration deteriorates. The deterioration of the wavefront aberration at the time of mode hopping becomes particularly large when an objective lens having a high NA or a short wavelength light source is used, as described below. Wavelength fluctuation Δλ
Spherical aberration does not vary by the objective lens for, and the back focus fb varies by .DELTA.FB, root mean square value W rms of the wave front aberration when focusing the objective lens in the optical axis direction with respect to the back focus variation Is 0
However, if focusing is not performed, W rms is expressed by the following equation (1).
【0008】 Wrms=0.145・{(NA)2/λ}/|Δfb|(1)W rms = 0.145 · {(NA) 2 / λ} / | Δfb | (1)
【0009】たとえば、DVD(NA=0.6、λ=6
50nm)とNA=0.85、λ=400nmの光ディ
スクとを比較すると、Δfbが同じでも、後者のほうが
3.26倍だけ波面収差が劣化する。すなわち、波面収
差の許容値が同じだとすると、|Δfb|の許容値が1
/3.26と小さくなり、対物レンズを透過して光ディ
スクの記録面上に集光された波面の軸上色収差を小さく
する必要がある。For example, DVD (NA = 0.6, λ = 6
(50 nm) and an optical disc with NA = 0.85 and λ = 400 nm, the wavefront aberration is degraded by 3.26 times in the latter even if Δfb is the same. That is, assuming that the allowable values of the wavefront aberration are the same, the allowable value of | Δfb | is 1
It becomes as small as /3.26, and it is necessary to reduce the axial chromatic aberration of the wavefront that is transmitted through the objective lens and focused on the recording surface of the optical disc.
【0010】さらに、(1)式から、高密度光ピックア
ップシステムに使用される対物レンズに許容される軸上
色収差の上限を求めてみる。(1)式から、波面収差が
0.03λrms以下を満するデフォーカス量(軸上色
収差)ΔfBMAXは、使用波長を405nmとする
と、
ΔfBMAX=0.117(μm) (2)
となる。図18は、表1の対物レンズの波長405±1
nmにおける球面収差および軸上色収差を表す図であ
る。青紫色半導体レーザは、モードホッピングにより、
1nm程度波長が変化するといわれているが、図18か
ら、この対物レンズでは、405nmから406nmに
変化した際に、約0.25μmの軸上色収差が発生して
しまい、対物レンズに許容される軸上色収差の上限であ
る0.117μmを超えてしまう。Further, the upper limit of the axial chromatic aberration allowed in the objective lens used in the high density optical pickup system will be calculated from the equation (1). From the equation (1), the defocus amount (axial chromatic aberration) ΔfB MAX that satisfies the wavefront aberration of 0.03λrms or less is ΔfB MAX = 0.117 (μm) (2) when the used wavelength is 405 nm. FIG. 18 shows the wavelength 405 ± 1 of the objective lens in Table 1.
It is a figure showing the spherical aberration and axial chromatic aberration in nm. The blue-violet semiconductor laser is
It is said that the wavelength changes by about 1 nm, but from FIG. 18, when this objective lens changes from 405 nm to 406 nm, an axial chromatic aberration of about 0.25 μm occurs, and the axis allowed by the objective lens is increased. The upper limit of the upper chromatic aberration exceeds 0.117 μm.
【0011】この色収差を補正した接合ダブレット型光
ディスク用対物レンズとしては、特開昭61−3110
号公報、特開昭62−286009号公報に記載のもの
が知られているが、正の屈折力の低分散材料からなるレ
ンズと、負の屈折力の高分散材料からなるレンズとを組
み合わせたレンズは軽量であることが必須の光ディスク
用対物レンズには不向きである。なぜなら材料の分散に
は限界があるので、短波長に対して色収差を補正しよう
とすると、個々のレンズの屈折力が大きくなるが、正レ
ンズの縁厚を確保するために正レンズが厚肉となる結
果、対物レンズ自体が重くなるからである。As an objective lens for the cemented doublet type optical disc in which the chromatic aberration is corrected, Japanese Patent Laid-Open No. 61-3110 has been proposed.
Japanese Patent Laid-Open No. 62-28609 and Japanese Patent Laid-Open No. 62-28609 are known, in which a lens made of a low dispersion material having a positive refractive power and a lens made of a high dispersion material having a negative refractive power are combined. The lens is not suitable for an objective lens for an optical disc, which is essential to be lightweight. Because there is a limit to the dispersion of materials, when trying to correct chromatic aberration for short wavelengths, the refractive power of each lens increases, but the positive lens is thick to secure the edge thickness of the positive lens. As a result, the objective lens itself becomes heavy.
【0012】また、特開平11−174318号公報に
は、光ディスク側の開口数が0.85であって、軸上色
収差を補正するために光学面にホログラムを設けた2枚
構成の対物レンズが記載されている。ところが、ホログ
ラムを同心円状の微細な段差をもつ輪帯構造とする場
合、光学面の曲率が小さくなりがちな高NAの対物レン
ズでは、輪帯構造の影の影響が大となり光の透過率が低
下するので、高い光利用効率が要求される情報の書き込
み系としての高密度記録光ピックアップシステムには不
向きである。Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-174318 discloses an objective lens having a two-element structure having a numerical aperture of 0.85 on the optical disk side and a hologram provided on an optical surface for correcting axial chromatic aberration. Have been described. However, when the hologram has a ring-shaped structure having concentric minute steps, in a high NA objective lens in which the curvature of the optical surface tends to be small, the influence of the shadow of the ring-shaped structure is large and the light transmittance is high. Therefore, it is not suitable for a high-density recording optical pickup system as an information writing system that requires high light utilization efficiency.
【0013】また、対物レンズの軸上色収差を補正する
ための色収差補正用光学素子としては、特開平6−82
725号公報に記載の色収差補正用光学素子が知られて
いるが、光軸に対して垂直な平面を、光軸に対して同心
円状の輪帯として階段状に形成した色収差補正用光学素
子を平行光束中に配置すると、回折構造での反射光が入
射光と同じ方向に戻り、光ピックアップの検出系におい
てゴースト信号が発生するので、光ピックアップシステ
ム用の色収差補正用光学素子としては不向きである。A chromatic aberration correcting optical element for correcting the axial chromatic aberration of the objective lens is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-82.
An optical element for correcting chromatic aberration described in Japanese Patent No. 725 is known, but an optical element for correcting chromatic aberration in which a plane perpendicular to the optical axis is formed stepwise as a concentric ring zone with respect to the optical axis is disclosed. When arranged in a parallel light flux, the reflected light from the diffractive structure returns in the same direction as the incident light, and a ghost signal is generated in the detection system of the optical pickup, so it is not suitable as a chromatic aberration correction optical element for an optical pickup system. .
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高密度記録
光ピックアップシステム等において高NAプラスチック
対物レンズが用いられた場合であっても、比較的簡単な
構造で温度変化による対物レンズの球面収差の変化を小
さく抑えることができる光ピックアップ用の光学系、こ
れを備えた光ピックアップ装置、および、これを備えた
記録・再生装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Even when a high NA plastic objective lens is used in a high density recording optical pickup system or the like, the present invention has a relatively simple structure and spherical aberration of the objective lens due to temperature change. It is an object of the present invention to provide an optical system for an optical pickup capable of suppressing a change in the above, an optical pickup device including the optical system, and a recording / reproducing device including the optical system.
【0015】また、温度変化による球面収差の変化が大
きいプラスチック対物レンズとともに使用された場合
に、温度変化による対物レンズの球面収差の変化を補正
することができる収差補正用光学素子を提供することを
目的とする。It is also an object of the present invention to provide an aberration correcting optical element capable of correcting a change in spherical aberration of an objective lens due to temperature change when used with a plastic objective lens having a large change in spherical aberration due to temperature change. To aim.
【0016】また、高密度記録光ピックアップシステム
等において単色性が悪い光源あるいは波長が急激に変動
する光源が用いられた場合であっても、比較的簡単な構
成で軸上色収差を補正でき、しかも低コストで製造可能
な光ピックアップ光学系、これを備えた光ピックアップ
装置、および、これを備えた記録・再生装置を提供する
ことも本発明の目的である。Further, even when a light source having poor monochromaticity or a light source whose wavelength changes abruptly is used in a high density recording optical pickup system or the like, axial chromatic aberration can be corrected with a relatively simple structure, and It is also an object of the present invention to provide an optical pickup optical system that can be manufactured at low cost, an optical pickup device including the same, and a recording / reproducing device including the same.
【0017】また、光情報記録媒体側の開口数が大きい
ために球面収差の補正、正弦条件の補正および小型化、
薄型化、軽量化、低コスト化の目的で軸上色収差が残留
した対物レンズとともに使用された場合に軸上色収差を
補正することができる収差補正用光学素子を提供するこ
とも本発明の目的である。Further, since the numerical aperture on the side of the optical information recording medium is large, correction of spherical aberration, correction of sine conditions and miniaturization,
It is also an object of the present invention to provide an aberration correction optical element capable of correcting axial chromatic aberration when used with an objective lens in which axial chromatic aberration remains for the purpose of thinning, weight reduction, and cost reduction. is there.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による収差補正用光学素子は、光源と、像側
開口数が0.75以上であり、かつ、少なくとも1つの
プラスチックレンズを有する対物レンズとの間の光路中
に配置される収差補正用光学素子であって、前記収差補
正用光学素子は、少なくとも1つの面上に複数の輪帯段
差からなる回折構造を有する、1群1枚構成のプラスチ
ックレンズであり、前記収差補正用光学素子は、前記対
物レンズの温度変化に伴う、前記対物レンズに含まれる
プラスチックレンズのうち少なくとも1つのプラスチッ
クレンズの屈折率変化ΔNOBJに起因する前記対物レ
ンズの3次球面収差の変化Δ3SAOBJを、前記収差
補正用光学素子の温度変化に伴う前記収差補正用光学素
子の屈折率変化ΔNACに起因する前記収差補正用光学
素子からの射出光束のマージナル光線の傾角の変化、に
より小さくすることを特徴とする。In order to achieve the above object, an aberration correction optical element according to the present invention comprises a light source, an image side numerical aperture of 0.75 or more, and at least one plastic lens. An aberration correction optical element disposed in an optical path between the objective lens and the aberration correction optical element, wherein the aberration correction optical element has a diffractive structure including a plurality of annular zone steps on at least one surface. The aberration correction optical element is a single-lens plastic lens, and the aberration correction optical element is caused by a change in refractive index ΔN OBJ of at least one plastic lens included in the objective lens due to a temperature change of the objective lens. the change Deruta3SA OBJ of the third-order spherical aberration of the objective lens, the refractive index change of the aberration correcting optical element due to the temperature change of the aberration correcting optical element Δ Change in the inclination angle of the marginal ray of the light flux from the aberration correcting optical element due to AC, by characterized by small.
【0019】上述のように、本発明による収差補正用光
学素子は、プラスチックレンズであって、光源と、像側
開口数が0.75以上でありかつ少なくとも1つのプラ
スチックレンズを有する対物レンズとの間の光路中に配
置され、少なくとも1つの面上に複数の輪帯段差からな
る回折構造を有する。一般的なプラスチック材料は、温
度が上昇すると、屈折率が小さくなる方向に変化し、温
度が下降すると、屈折率が大きくなる方向に変化する特
性を有し、温度変化に伴う屈折率の変化量は、ガラス材
料に比して、一桁大きい。そこで、プラスチックレンズ
である収差補正用光学素子の全系のパワーを一定とし
て、収差補正用光学素子の少なくとも1つの面上に複数
の輪帯段差からなる回折構造を形成し、回折レンズとし
ての回折パワーと、屈折レンズとしての屈折パワーとの
配分を適切に設定することで、温度変化により収差補正
用光学素子の屈折率が変化した際の、収差補正用光学素
子からの射出光束のマージナル光線の傾角の変化量を自
由に選択することが可能となる。As described above, the aberration-correcting optical element according to the present invention is a plastic lens comprising a light source and an objective lens having an image-side numerical aperture of 0.75 or more and having at least one plastic lens. It has a diffractive structure that is arranged in the optical path between and has a plurality of annular zone steps on at least one surface. A general plastic material has the characteristic that when the temperature rises, the refractive index decreases, and when the temperature decreases, the refractive index increases. Is an order of magnitude larger than glass materials. Therefore, the diffractive structure as a diffractive lens is formed by setting the power of the entire system of the aberration correction optical element, which is a plastic lens, to be constant, and forming a diffractive structure composed of a plurality of annular zone steps on at least one surface of the aberration correction optical element. By appropriately setting the distribution of the power and the refracting power of the refraction lens, when the refractive index of the aberration correction optical element changes due to temperature change, the marginal ray of the exit light beam from the aberration correction optical element is changed. It is possible to freely select the amount of change in the tilt angle.
【0020】このような収差補正用光学素子を、光源
と、少なくとも1つのプラスチックレンズを有する対物
レンズとの間の光路中に配置すると、温度変化によりプ
ラスチックレンズの屈折率が変化することで発生する対
物レンズの3次球面収差の変化を、収差補正用光学素子
からの射出光束のマージナル光線の傾角の変化により打
ち消す方向に作用させることが可能となる。従って、使
用可能な温度範囲が狭い、少なくとも1つのプラスチッ
クレンズを有する高NA対物レンズであっても、本発明
による収差補正用光学素子と組合わせて使用すること
で、使用可能な温度範囲を広げることができる。その結
果、像側開口数が0.75以上の対物レンズが必要とさ
れる高密度記録光ピックアップシステムにおいて、対物
レンズをプラスチックレンズとすることができるので、
光ピックアップ装置の低コスト化を実現できる。なお、
本明細書において、(屈折レンズとしての)屈折パワー
とは、曲率半径や軸上厚さや屈折率の近軸量によって決
定されるパワーを指し、(回折レンズとしての)回折パ
ワーとは、回折構造を透過する波面に付加される光路差
を後述の数2の光路差関数で表したときに、
PD=Σ(−2・b2i・ni)
で定義される回折構造のパワーを指す。When such an aberration correction optical element is arranged in the optical path between the light source and the objective lens having at least one plastic lens, the refractive index of the plastic lens changes due to temperature change. It is possible to cause a change in the third-order spherical aberration of the objective lens to cancel the change due to a change in the tilt angle of the marginal ray of the light beam emitted from the aberration correction optical element. Therefore, even a high NA objective lens having a narrow usable temperature range and having at least one plastic lens can be used in combination with the aberration correction optical element according to the present invention to widen the usable temperature range. be able to. As a result, in a high-density recording optical pickup system that requires an objective lens having an image-side numerical aperture of 0.75 or more, the objective lens can be a plastic lens.
The cost of the optical pickup device can be reduced. In addition,
In this specification, the refracting power (as a refraction lens) refers to the power determined by the radius of curvature, the axial thickness, and the paraxial amount of the refractive index, and the diffractive power (as a diffractive lens) is the diffractive structure. When the optical path difference to be added to the wave front that passes through is expressed by an optical path difference function of Equation 2 described later, it means the power of the diffractive structure defined by PD = Σ (−2 · b 2i · n i ).
【0021】上記収差補正用光学素子は、温度が上昇す
ると近軸パワーが大きくなる方向に変化する温度特性を
有し、次式(A)を満たすことが好ましい。It is preferable that the above-mentioned aberration correcting optical element has a temperature characteristic in which the paraxial power increases as the temperature rises and that the following expression (A) is satisfied.
【0022】 PT1<PT0<PT2 (A)P T1 <P T0 <P T2 (A)
【0023】ただし、
PT0:所定の温度T0における前記収差補正用光学素
子の近軸パワー(mm− 1)
PT1:前記所定の温度T0よりも所定の温度差だけ低
い温度T1における前記収差補正用光学素子の近軸パワ
ー(mm−1)
PT2:前記所定の温度T0よりも所定の温度差だけ高
い温度T2における前記収差補正用光学素子の近軸パワ
ー(mm−1)[0023] However, P T0: paraxial power of the aberration correcting optical element at a given temperature T 0 (mm - 1) P T1: at temperatures T 1 lower by a predetermined temperature difference than the predetermined temperature T 0 the aberration paraxial power of the correcting optical element (mm -1) P T2: paraxial power of the aberration correcting optical element in temperature T 2 higher by a predetermined temperature difference than the predetermined temperature T 0 (mm -1 )
【0024】この収差補正用光学素子は上式(A)を満
たすので、温度が上昇した場合に、収差補正用光学素子
から射出される光束の上方マージナル光線の傾角は、温
度が変化する前に比して、小さくなる方向、すなわち、
光軸を基準として、時計回り方向に変化する。このこと
は、対物レンズの結像倍率が大きくなる方向に変化する
ことに相当する。従って、光ピックアップ光学系におい
て、この収差補正用光学素子を、温度が上昇した場合
に、3次球面収差成分が補正不足方向に変化するような
温度特性を有する対物レンズと組合わせて使用すると、
上記対物レンズの温度変化時の3次球面収差変化を打ち
消す方向に作用させることができる。ここで、「所定の
温度T0」は、「25℃」であることが好ましく、「所
定の温度差」は、「30℃の温度差」であることが好ま
しい。なお、本明細書において、(全系の)近軸パワー
とは、屈折パワーと回折パワーとを合成して得られたパ
ワーを指す。すなわち、屈折パワーがゼロである場合、
近軸パワーは回折パワーに等しく、回折パワーがゼロで
ある場合、近軸パワーは屈折パワーに等しい。Since this aberration correction optical element satisfies the above expression (A), when the temperature rises, the inclination angle of the upper marginal ray of the light beam emitted from the aberration correction optical element is changed before the temperature changes. In comparison, the direction that becomes smaller, that is,
It changes clockwise with respect to the optical axis. This corresponds to the direction in which the imaging magnification of the objective lens increases. Therefore, in the optical pickup optical system, when this aberration correction optical element is used in combination with an objective lens having a temperature characteristic such that the third-order spherical aberration component changes in the direction of insufficient correction when the temperature rises,
It is possible to act in a direction to cancel the change of the third-order spherical aberration when the temperature of the objective lens changes. Here, the “predetermined temperature T 0 ” is preferably “25 ° C.” and the “predetermined temperature difference” is preferably “30 ° C. temperature difference”. In this specification, the paraxial power (of the entire system) refers to the power obtained by combining the refracting power and the diffracting power. That is, if the refracting power is zero,
The paraxial power is equal to the diffractive power, and if the diffractive power is zero, the paraxial power is equal to the refractive power.
【0025】また、前記対物レンズは前記光源側から順
に、正屈折力を有する第lレンズと、正屈折力を有する
第2レンズとが配置された2群2枚構成の対物レンズで
あり、少なくとも前記第1レンズがプラスチックレンズ
であることが好ましい。The objective lens is an objective lens having a two-group, two-element configuration in which an l-th lens having a positive refracting power and a second lens having a positive refracting power are arranged in this order from the light source side. It is preferable that the first lens is a plastic lens.
【0026】温度が上昇した場合に、3次球面収差成分
が補正不足方向に変化する温度特性を有する対物レンズ
としては、上述のような2群2枚構成の対物レンズであ
り、少なくとも第1レンズがプラスチックレンズである
対物レンズがある。低コスト化、軽量化の観点から、第
1レンズと第2レンズとがともにプラスチックレンズで
あるのがより好ましい。As an objective lens having a temperature characteristic in which the third-order spherical aberration component changes in the direction of undercorrection when the temperature rises, the objective lens having the two-group, two-element construction as described above, at least the first lens. There is an objective lens that is a plastic lens. From the viewpoint of cost reduction and weight reduction, it is more preferable that both the first lens and the second lens are plastic lenses.
【0027】また、上述のような2群2枚構成の対物レ
ンズと組合わせて使用する場合には、本発明による収差
補正用光学素子は次式(B)および(C)を満たすこと
が好ましい。When used in combination with the objective lens having the two-group two-lens structure as described above, the aberration correcting optical element according to the present invention preferably satisfies the following expressions (B) and (C). .
【0028】 PR<0 (B) 0<ΔPAC/ΔTAC<1×10−4 (C)P R <0 (B) 0 <ΔP AC / ΔT AC <1 × 10 −4 (C)
【0029】ただし、
PR:前記収差補正用光学素子の屈折レンズとしての屈
折パワー(mm−1)ΔPAC:前記収差補正用光学素
子の温度変化ΔTAC(℃)による前記収差補正用光学
素子の近軸パワーの変化量(mm−1)Where P R : refraction power (mm −1 ) ΔP AC of the aberration correction optical element as a refraction lens: the aberration correction optical element due to temperature change ΔT AC (° C.) of the aberration correction optical element Amount of paraxial power change (mm -1 )
【0030】収差補正用光学素子の屈折レンズとしての
屈折パワーPRが(B)式を満たすと、温度変化に対す
る収差補正用光学素子の近軸パワーの変化量(ΔPAC
/ΔTAC)の符号を正とすることができるので、温度
変化時の2群2枚構成の対物レンズの3次球面収差の変
化を打ち消す方向に作用させることができる。一方、Δ
PAC/ΔTACの値が、(B)式の上限より小さい
と、温度変化時の2群2枚構成の対物レンズの3次球面
収差の補正が過剰になりすぎない。以上より、ΔPAC
/ΔTACの値が(B)式を満たすことで、2群2枚構
成の対物レンズに対する、温度変化時の球面収差の変化
の補正量を適切にすることができる。When the refracting power P R of the aberration correcting optical element as a refraction lens satisfies the expression (B), the amount of change in the paraxial power of the aberration correcting optical element with respect to temperature change (ΔP AC
Since the sign of / ΔT AC ) can be positive, it can be made to act in the direction of canceling the change of the third-order spherical aberration of the objective lens having the two-group two-lens structure when the temperature changes. On the other hand, Δ
When the value of P AC / ΔT AC is smaller than the upper limit of the expression (B), the correction of the third-order spherical aberration of the objective lens having the two-group two-lens structure at the time of temperature change does not become excessive. From the above, ΔP AC
When the value of / ΔT AC satisfies the expression (B), the correction amount of the change in spherical aberration at the time of temperature change can be made appropriate for the objective lens having the two-group two-lens structure.
【0031】また、前記光源が550nm以下の波長の
光を発生する光源であり、前記収差補正用光学素子が次
式(D)を満たすことが好ましい。It is preferable that the light source is a light source that emits light having a wavelength of 550 nm or less, and the aberration correction optical element satisfies the following expression (D).
【0032】 Pλ1<Pλ0<Pλ2 (D)P λ1 <P λ0 <P λ2 (D)
【0033】ただし、Pλ0:前記光源が発生する光の
波長λ0における前記収差補正用光学素子の近軸パワー
(mm−l)
Pλ1:前記波長λ0より10nm短い波長λ1におけ
る前記収差補正用光学素子の近軸パワー(mm−1)
Pλ2:前記波長λ0より10nm長い波長λ2におけ
る前記収差補正用光学素子の近軸パワー(mm−1)[0033] However, P .lambda.0: the light source paraxial power of the aberration correcting optical element at the wavelength lambda 0 of the light generated (mm -l) P λ1: the at 10nm wavelength shorter lambda 1 than the wavelength lambda 0 aberrations Paraxial power (mm −1 ) P λ2 of the correction optical element: Paraxial power (mm −1 ) of the aberration correction optical element at the wavelength λ 2 which is 10 nm longer than the wavelength λ 0
【0034】上述のように収差補正用光学素子が(D)
式を満たすような波長特性を有することにより、所定の
波長の光に対し所定の波長差だけ異なる波長の光が入射
した際に、収差補正用光学素子で発生する軸上色収差
と、対物レンズで発生する軸上色収差とを相殺して補正
するので、収差補正用光学素子と対物レンズとを介した
光の、光情報記録媒体の情報記録面上での集光スポット
は、軸上色収差が小さく抑えられた状態となる。本発明
による収差補正用光学素子と組み合わせることで、軸上
色収差を厳しく補正していない対物レンズであっても、
高密度光情報記録媒体用の対物レンズとして使用すると
ことが可能となる。As described above, the aberration correction optical element is (D).
By having the wavelength characteristics that satisfy the formula, when the light having the wavelength different from the light having the predetermined wavelength by the predetermined wavelength difference is incident, the axial chromatic aberration generated by the aberration correction optical element and the objective lens are Since the axial chromatic aberration that occurs is corrected by canceling it, the focal spot of the light passing through the aberration correction optical element and the objective lens on the information recording surface of the optical information recording medium has a small axial chromatic aberration. It will be suppressed. By combining with the aberration correction optical element according to the present invention, even an objective lens that does not strictly correct axial chromatic aberration,
It can be used as an objective lens for a high density optical information recording medium.
【0035】また、温度変化による対物レンズの3次球
面収差成分の変化を打ち消す方向に作用した際の、光学
系全体の残存収差を小さく抑えるためには、上記収差補
正用光学素子と組合わせて使用される対物レンズは、次
の(E)式を満たすのが好ましい。これにより、温度変
化による対物レンズの3次球面収差成分の変化を打ち消
す方向に作用した際の残存収差を小さく抑えることがで
きる。Further, in order to suppress the residual aberration of the entire optical system when it acts in a direction to cancel the change of the third-order spherical aberration component of the objective lens due to the temperature change, it is combined with the above-mentioned aberration correcting optical element. The objective lens used preferably satisfies the following expression (E). As a result, it is possible to suppress the residual aberration when acting in a direction to cancel the change of the third-order spherical aberration component of the objective lens due to the temperature change.
【0036】また、次の(F)乃至(H)式は、温度変
化の際の、対物レンズの球面収差の変化を良好に打ち消
す方向に作用し、かつ、収差補正用光学素子と対物レン
ズとを介した光の、光情報記録媒体の情報記録面上での
集光スポットの軸上色収差を十分小さく抑えるためのた
めの条件である。温度変化の際の、対物レンズの3次球
面収差の変化量が、(F)式を満たすとともに、対物レ
ンズの軸上色収差が、(G)式を満たす場合に、(H)
式を満たすような回折パワーを有する回折構造を収差補
正用光学素子に形成することで対物レンズの温度特性の
補償と軸上色収差の補償とを両立することができる。Further, the following expressions (F) to (H) work in a direction that favorably cancels the change of the spherical aberration of the objective lens when the temperature changes, and the aberration correcting optical element and the objective lens are This is a condition for suppressing the axial chromatic aberration of the focused spot on the information recording surface of the optical information recording medium of the light passing through the optical axis. When the change amount of the third-order spherical aberration of the objective lens at the time of temperature change satisfies the expression (F) and the axial chromatic aberration of the objective lens satisfies the expression (G), (H)
By forming the diffractive structure having the diffractive power satisfying the formula in the aberration correction optical element, it is possible to achieve both the temperature characteristic compensation of the objective lens and the axial chromatic aberration compensation.
【0037】 |Δ3SAOBJ|/|Δ5SAOBJ|>1 (E) −30.0×10−4<Δ3SAOBJ/(ΔTOBJ・NA4・fOBJ)< 0(F) 3×10−2<ΔfBOBJ・νdOBJ/fOBJ<14×10−2 (G) 1.0×10−2<PD<10.0×10−2 (H)| Δ3SA OBJ | / | Δ5SA OBJ |> 1 (E) −30.0 × 10 −4 <Δ3SA OBJ / (ΔT OBJ · NA 4 · f OBJ ) <0 (F) 3 × 10 −2 < ΔfB OBJ · νd OBJ / f OBJ <14 × 10 −2 (G) 1.0 × 10 −2 <P D <10.0 × 10 −2 (H)
【0038】ただし、
Δ3SAOBJ:前記対物レンズの温度変化ΔTOBJ
(℃)により前記対物レンズのプラスチックレンズの屈
折率がΔNOBJだけ変化した場合に、前記対物レンズ
の収差をZernike多項式に展開したときの、3次球面収
差成分の変化量であって、前記光源が発生する光の波長
λ0(nm)を単位とするRMS(Root Mean Square)値
で表し、その符号は、3次球面収差成分が補正過剰方向
に変化する場合を「+」、3次球面収差成分が補正不足
方向に変化する場合を「−」と定義する。
Δ5SAOBJ:前記対物レンズの温度変化ΔTOBJ
(℃)により前記対物レンズのプラスチックレンズの屈
折率がΔNOBJだけ変化した場合に、前記対物レンズ
の収差をZernikeの多項式に展開したときの、5次球面
収差成分の変化量であって、前記光源が発生する光の波
長λ0(nm)を単位とするRMS(RootMean Square)
値で表す。
NA:前記光情報記録媒体の記録および/または再生に
必要な前記対物レンズの所定の像側開口数
fOBJ:前記対物レンズの焦点距離(mm)
ΔfBOBJ:前記対物レンズに前記光源が発生する光
の波長λ0に対し+10nmの波長差だけ長い波長の光
を入射した際の前記対物レンズの軸上色収差(mm)
νdOBJ:前記対物レンズの前記第1レンズのd線の
アッベ数と、前記第2レンズのd線のアッベ数との平均
値
PD:前記収差補正用光学素子の第i面に形成された回
折構造により、前記第i面に形成された回折構造を透過
する波面に付加される光路差Φbiを光軸からの高さh
i(mm)の関数として、
Φbi=ni・(b2i・hi 2+b4i・hi 4+b
6i・hi 6+・・・)
により定義される光路差関数で表す場合に(ここで、b
2i、b4i、b6i・・・はそれぞれ2次、4次、6
次、・・・の光路差関数係数、niは前記第i面に形成
された回折構造で発生する回折光のうち最大の回折光量
をもつ回折次数である)、
PD=Σ(−2・b2i・ni)により定義される回折
レンズとしての回折パワー(mm−1)Where Δ3SA OBJ : temperature change of the objective lens ΔT OBJ
(3) A change amount of the third-order spherical aberration component when the aberration of the objective lens is expanded into a Zernike polynomial when the refractive index of the plastic lens of the objective lens changes by ΔN OBJ due to (° C.). Is expressed as an RMS (Root Mean Square) value in which the wavelength λ 0 (nm) of the light generated by is generated. The sign is “+” when the third-order spherical aberration component changes in the direction of overcorrection, and the third-order spherical surface. The case where the aberration component changes in the direction of insufficient correction is defined as "-". Δ5SA OBJ : Temperature change of the objective lens ΔT OBJ
A change amount of the fifth-order spherical aberration component when the aberration of the objective lens is expanded into a Zernike polynomial when the refractive index of the plastic lens of the objective lens changes by ΔN OBJ due to (° C.), RMS (Root Mean Square) in units of wavelength λ 0 (nm) of light generated by the light source
Expressed as a value. NA: A predetermined image-side numerical aperture f OBJ of the objective lens required for recording and / or reproducing of the optical information recording medium: Focal length (mm) of the objective lens ΔfB OBJ : The light source is generated in the objective lens Axial chromatic aberration (mm) νd OBJ of the objective lens when light having a wavelength longer than the wavelength λ 0 of the light by a wavelength difference of +10 nm is incident νd OBJ : Abbe number of d line of the first lens of the objective lens, Average value P D of the second lens with the Abbe number of the d-line: a wavefront that is transmitted through the diffractive structure formed on the i-th surface of the aberration correction optical element The additional optical path difference Φ bi is the height h from the optical axis.
As a function of i (mm), Φ bi = ni · (b 2i · h i 2 + b 4i · h i 4 + b
6i · h i 6 + ...) In the case of being represented by the optical path difference function (here, b
2i , b 4i , b 6i ... Are secondary, quaternary, and 6 respectively.
Next, an optical path difference function coefficient, ni is a diffraction order having the maximum diffracted light amount among the diffracted light generated by the diffractive structure formed on the i-th surface), P D = Σ (−2. b 2i · ni) diffractive power (mm −1 ) as a diffractive lens
【0039】また、前記収差補正用光学素子は、巨視的
にみると平面の複数の輪帯段差からなる回折構造が形成
された一方の光学面と、その反対側の面に凹面の屈折面
が形成された他方の光学面と、を有することが好まし
い。Further, in the aberration correction optical element, when viewed macroscopically, one optical surface on which a diffractive structure composed of a plurality of flat annular zones is formed, and a concave refracting surface on the opposite surface. And the other optical surface formed.
【0040】平面を、回折構造を有する回折面とする
と、回折構造による反射回折光は入射光と異なる方向に
進むので、光ピックアップ装置の検出系におけるゴース
ト信号の検出を防ぐことができる。さらに、回折構造
を、電子ビーム描画により高精度に作製することができ
る。電子ビーム描画による微細な輪帯段差からなる回折
構造の作製法は、「OPTICS DESIGN 光設計研究グルー
プ機関誌 No.20 2000.2.25」の26頁から31頁に記
載されている。また、回折構造が形成された平面の反対
側の光学面は、凹面の屈折面とされているが、このと
き、凹面の屈折パワーを、回折構造の回折パワーとは絶
対値が略一致し、その符号が逆となるようにすると、収
差補正用光学素子の近軸パワーを0とすることができる
ので、光学系中への配置が容易となる。When the plane is a diffractive surface having a diffractive structure, the diffracted light reflected by the diffractive structure travels in a direction different from that of the incident light, so that detection of a ghost signal in the detection system of the optical pickup device can be prevented. Furthermore, the diffractive structure can be manufactured with high precision by electron beam drawing. A method for producing a diffractive structure composed of minute steps of an annular zone by electron beam drawing is described in "OPTICS DESIGN Optical Design Research Group Journal No. 20 2000.2.25", pages 26 to 31. Further, the optical surface on the opposite side of the plane on which the diffractive structure is formed is a concave refracting surface, but at this time, the refractive power of the concave surface and the diffractive power of the diffractive structure are substantially equal in absolute value, If the signs are reversed, the paraxial power of the aberration-correcting optical element can be set to 0, which facilitates placement in the optical system.
【0041】ここで、「巨視的にみると平面」とは、輪
帯段差が平面の光学面上に形成されていることをいい、
後述する図2(a)において、各輪帯段差の頂点を結んだ
線L1(包絡線)が直線となることと同義である。Here, "a plane when viewed macroscopically" means that an annular step is formed on a plane optical surface,
In FIG. 2A, which will be described later, it is synonymous with that a line L1 (envelope) connecting the vertices of each ring zone step becomes a straight line.
【0042】また、上述の各収差補正用光学素子は、前
記光源が発生する光の波長λ0における前記収差補正用
光学素子の近軸パワーP0が略零であることが好まし
く、平行光束中に配置することが容易となる。具体的に
は、以下の(I)乃至(K)式を満たすことである。In each of the above-mentioned aberration correction optical elements, it is preferable that the paraxial power P 0 of the aberration correction optical element at the wavelength λ 0 of the light generated by the light source is substantially zero, and the paraxial light flux It is easy to place it in. Specifically, it is to satisfy the following expressions (I) to (K).
【0043】 PD>0 (I) PR<0 (J) −0.9>PD/PR>−1.1 (K)P D > 0 (I) P R <0 (J) −0.9> P D / P R > −1.1 (K)
【0044】上記収差補正用光学素子は、温度が上昇す
ると近軸パワーが小さくなる方向に変化する温度特性を
有し、次式(L)を満たすことが好ましい。It is preferable that the above-mentioned aberration correcting optical element has a temperature characteristic that the paraxial power decreases in the direction of decreasing temperature, and satisfies the following expression (L).
【0045】 PT2<PT0<PT1 (L)P T2 <P T0 <P T1 (L)
【0046】ただし、
PT0:所定の温度T0における前記収差補正用光学素
子の近軸パワー(mm− 1)
PT1:前記所定の温度T0よりも所定の温度差だけ低
い温度T1における前記収差補正用光学素子の近軸パワ
ー(mm−1)
PT2:前記所定の温度T0よりも所定の温度差だけ高
い温度T2における前記収差補正用光学素子の近軸パワ
ー(mm−1)[0046] However, P T0: paraxial power of the aberration correcting optical element at a given temperature T 0 (mm - 1) P T1: at temperatures T 1 lower by a predetermined temperature difference than the predetermined temperature T 0 the aberration paraxial power of the correcting optical element (mm -1) P T2: paraxial power of the aberration correcting optical element in temperature T 2 higher by a predetermined temperature difference than the predetermined temperature T 0 (mm -1 )
【0047】この収差補正用光学素子は上式(L)を満
たすので、温度が上昇した場合に、収差補正用光学素子
から射出される光束の上方マージナル光線の傾角は、温
度が変化する前に比して、大きくなる方向、すなわち、
光軸を基準として、反時計回り方向に変化する。このこ
とは、対物レンズの結像倍率が小さくなる方向に変化す
ることに相当する。従って、光ピックアップ光学系にお
いて、この収差補正用光学素子を、温度が上昇した場合
に、3次球面収差成分が補正過剰方向に変化するような
温度特性を有する対物レンズと組合わせて使用すると、
上記対物レンズの温度変化時の3次球面収差変化を打ち
消す方向に作用させることができる。ここで、「所定の
温度T0」は、「25℃」であることが好ましく、「所
定の温度差」は、「30℃の温度差」であることが好ま
しい。Since this aberration correction optical element satisfies the above equation (L), when the temperature rises, the inclination angle of the upper marginal ray of the light beam emitted from the aberration correction optical element is changed before the temperature changes. In comparison, the direction of increasing, that is,
It changes counterclockwise with respect to the optical axis. This corresponds to the direction in which the imaging magnification of the objective lens decreases. Therefore, in the optical pickup optical system, when this aberration correction optical element is used in combination with an objective lens having a temperature characteristic such that the third-order spherical aberration component changes in the overcorrection direction when the temperature rises,
It is possible to act in a direction to cancel the change of the third-order spherical aberration when the temperature of the objective lens changes. Here, the “predetermined temperature T 0 ” is preferably “25 ° C.” and the “predetermined temperature difference” is preferably “30 ° C. temperature difference”.
【0048】温度が上昇した場合に、3次球面収差成分
が補正過剰方向に変化する温度特性を有する対物レンズ
としては、1群1枚構成のプラスチックレンズがある。
1群1枚構成のプラスチックレンズを高開口数化した場
合、使用可能な温度範囲が非常に狭くなってしまうので
(1群1枚構成のプラスチックレンズは、焦点距離、像
側開口数、使用波長、結像倍率が等しい2群2枚構成の
プラスチックレンズに比して、温度変化による球面収差
の変化量が5〜10倍ほど大きい)、プラスチックレン
ズの温度を制御する温度制御機構が特別に必要となり、
光ピックアップ装置の製造コストの上昇および光ピック
アップ装置の複雑化が招来される。そこで、1群1枚構
成の高NAプラスチックレンズと、本発明による収差補
正用光学素子とを組み合わせて使用することにより、簡
単な構成で、かつ低コストに1群1枚構成の高NAプラ
スチックレンズの使用可能な温度範囲を広げることがで
きる。As an objective lens having a temperature characteristic in which the third-order spherical aberration component changes in the direction of overcorrection when the temperature rises, there is a plastic lens having one lens in one group.
If the numerical aperture of a plastic lens with a one-group, one-lens structure is increased, the usable temperature range will become extremely narrow. (The plastic lens with a one-group, one-lens structure has a focal length, an image-side numerical aperture, and a usable wavelength. , The amount of change in spherical aberration due to temperature change is about 5 to 10 times larger than that of a plastic lens having a two-group, two-element configuration with the same imaging magnification), and a temperature control mechanism for controlling the temperature of the plastic lens is specially required. Next to
This increases the manufacturing cost of the optical pickup device and complicates the optical pickup device. Therefore, a high-NA plastic lens having a simple structure and a low cost can be used by combining a high-NA plastic lens having a one-group one-lens configuration and an aberration correction optical element according to the present invention. The usable temperature range can be expanded.
【0049】次式(M)、(M’)で表されるmが0、
±1以外の整数となるような光軸方向の段差量Δ(m
m)を有する前記輪帯段差が少なくとも1つ有効径内に
形成されていることが好ましい。M represented by the following equations (M) and (M ') is 0,
Step difference Δ (m
It is preferable that at least one of the annular zone steps having m) is formed within the effective diameter.
【0050】
m=INT(Y) (M)
Y=Δ×(n−1)/(λ0×10−3) (M’)
ただし、
INT(Y):Yを四捨五入して得られる整数
n:前記光源が発生する光の波長λ0(nm)における
前記色収差補正用光学素子の屈折率
λ0:前記光源が発生する光の波長(nm)M = INT (Y) (M) Y = Δ × (n−1) / (λ 0 × 10 −3 ) (M ′) where INT (Y): an integer n obtained by rounding Y : Refractive index λ 0 of the chromatic aberration correcting optical element at the wavelength λ 0 (nm) of the light generated by the light source: Wavelength (nm) of the light generated by the light source
【0051】上記(M)式は、入射光束が収差補正用光
学素子の光学面上に形成した回折構造により回折される
際に、2次以上の回折次数を有する回折光の回折光量
が、他のいずれの回折次数の回折光の回折光量よりも大
きくなるように、各輪帯段差の光軸方向の段差量Δ(m
m)を決定することを意味する。これにより、1次回折
光が最大の回折光量を有するように段差量Δを決定する
場合に比して、隣合う輪帯段差の光軸方向の間隔の最小
値がm倍となるので、モールド成形時の輪帯段差の転写
不良に起因して発生する位相不整合部分による光量損失
の影響を低減できる。また、輪帯段差数が1/m倍とな
るので、モールド用金型の加工時間を短縮できる。In the above equation (M), when the incident light beam is diffracted by the diffractive structure formed on the optical surface of the aberration correction optical element, the diffracted light amount of the diffracted light having the second or higher diffraction order is So that the amount of diffracted light of any of the diffracted orders becomes larger than the amount of step difference Δ (m
m) to determine. As a result, the minimum value of the interval between the adjacent ring zone steps in the optical axis direction becomes m times as compared with the case where the step amount Δ is determined so that the first-order diffracted light has the maximum diffracted light amount. It is possible to reduce the influence of the light amount loss due to the phase mismatching portion that occurs due to the transfer failure of the ring zone step at the time. Further, since the number of steps of the ring zone is 1 / m times, the processing time of the molding die can be shortened.
【0052】また、上記収差補正用光学素子は、両面上
に複数の輪帯段差からなる回折構造を有することが好ま
しい。回折構造の回折パワーを2つの光学面に振り分け
ることで、1面上のみに回折構造を形成する場合に比し
て、隣合う輪帯段差の光軸方向の間隔の最小値を大きく
することができる。これにより、モールド成形時の輪帯
段差の転写不良に起因して発生する位相不整合部分によ
る光量損失の影響を低減できる。Further, it is preferable that the aberration correcting optical element has a diffractive structure having a plurality of annular zone steps on both surfaces. By distributing the diffractive power of the diffractive structure to two optical surfaces, the minimum value of the interval between the adjacent ring zone steps in the optical axis direction can be increased as compared with the case where the diffractive structure is formed only on one surface. it can. As a result, it is possible to reduce the influence of the light amount loss due to the phase mismatch portion caused by the transfer failure of the ring-shaped step at the time of molding.
【0053】また、入射する光束の波長が長波長側に変
化した際に、出射する光束の球面収差が補正不足、ある
いは、補正過剰となる方向に変化するような球面収差特
性を有し、次式(N)を満たすような回折構造を有する
面を少なくとも1つ有していることが好ましい。Further, when the wavelength of the incident light beam changes to the long wavelength side, the spherical aberration of the outgoing light beam has a spherical aberration characteristic such that the spherical aberration changes in the direction of undercorrection or overcorrection. It is preferable to have at least one surface having a diffractive structure that satisfies the formula (N).
【0054】
0.2≦|(Phf/Phm)−2|≦6.0 (N)
ただし、
Phf:最大有効径hmの半分の位置hfにおける前記
回折構造の光軸に垂直な方向の輪帯間隔
Phm:最大有効径hmにおける前記回折構造の光軸に
垂直な方向の輪帯間隔ことが好ましい。0.2 ≦ | (P hf / P hm ) −2 | ≦ 6.0 (N) where P hf is a direction perpendicular to the optical axis of the diffractive structure at a position hf that is half the maximum effective diameter hm. Ring spacing P hm : It is preferable that the ring spacing is in the direction perpendicular to the optical axis of the diffractive structure at the maximum effective diameter hm.
【0055】550nm以下、特に400nm程度の短
波長光源を用いた場合、レンズ材料の微少な波長変化に
対する屈折率変化が大きいので、微少な波長変化が起き
た際に、対物レンズでは軸上色収差が発生するほかに、
球面収差も変化する。例えば、単レンズ構成の対物レン
ズでは、波長が設計波長より10nm長波長側に変化す
ると、補正過剰方向に球面収差が変化する。また、2群
構成の対物レンズでは、レンズ群の近軸パワー配置によ
って、波長が設計波長より10nm長波長側に変化した
際の球面収差は、補正過剰方向に変化したり、補正不足
方向に変化したりする。When a short wavelength light source having a wavelength of 550 nm or less, particularly about 400 nm, is used, the refractive index changes greatly with respect to a minute wavelength change of the lens material. Therefore, when a minute wavelength change occurs, axial chromatic aberration occurs in the objective lens. Besides that,
The spherical aberration also changes. For example, in an objective lens having a single-lens configuration, when the wavelength changes to the long wavelength side by 10 nm from the design wavelength, the spherical aberration changes in the overcorrection direction. Further, in the two-group objective lens, the spherical aberration when the wavelength changes to the long wavelength side of 10 nm from the design wavelength changes to the overcorrection direction or the undercorrection direction depending on the paraxial power arrangement of the lens groups. To do
【0056】上述の(N)式は微少な波長変化が起きた
際の、対物レンズの球面収差変化を収差補正用光学素子
の回折作用によって補正するための条件である。光路差
関数が2次の光路差関数係数(回折面係数ともいう)し
か有しないならば、(Phf/Phm)−2=0となる
が、本発明による収差補正用光学素子は、設計波長から
の微少な波長変化によって対物レンズにおいて生じる球
面収差の変化を、収差補正用光学素子の回折構造の回折
作用により良好に補正するために、光路差関数の高次の
光路差関数係数を用いる。このとき、(Phf/
Phm)−2が0からある程度離れた値をとることが好
ましく、(N)式を満たしていれば、上述の球面収差の
変化を回折作用により良好に打ち消す方向に作用させる
ことができる。The above formula (N) is a condition for correcting the spherical aberration change of the objective lens by the diffraction action of the aberration correction optical element when a slight wavelength change occurs. If the optical path difference function has only a second-order optical path difference function coefficient (also referred to as a diffractive surface coefficient), then (P hf / P hm ) −2 = 0, but the aberration correction optical element according to the present invention is designed. In order to satisfactorily correct the change in spherical aberration that occurs in the objective lens due to a slight change in wavelength from the wavelength due to the diffractive action of the diffractive structure of the aberration correction optical element, the higher order optical path difference function coefficient is used. . At this time, (P hf /
It is preferable that P hm ) −2 has a value that is apart from 0 to some extent, and if the expression (N) is satisfied, the above-mentioned change in spherical aberration can be favorably canceled by the diffraction effect.
【0057】また、上述の収差補正用光学素子は、回折
効率が最大となる波長が550nm以下であるのが好ま
しい。より好ましくは、対物レンズの設計波長と、回折
効率が最大となる波長とが略一致していることである。Further, it is preferable that the above-mentioned aberration-correcting optical element has a wavelength at which the diffraction efficiency is maximized at 550 nm or less. More preferably, the design wavelength of the objective lens and the wavelength that maximizes the diffraction efficiency are substantially the same.
【0058】また、本発明による光学系は、光源と、像
側開口数が0.75以上であり、かつ、少なくとも1つ
のプラスチックレンズを有する対物レンズと、前記光源
と前記対物レンズとの間の光路中に配置された収差補正
用光学素子と、を有する、光情報記録媒体の情報記録面
からの情報を再生、および/または、情報記録面に情報
を記録するための光学系であって、前記収差補正用光学
素子として上述の収差補正用光学素子を有することを特
徴とする。In the optical system according to the present invention, a light source, an objective lens having an image-side numerical aperture of 0.75 or more, and having at least one plastic lens, and between the light source and the objective lens are provided. An optical system for reproducing information from an information recording surface of an optical information recording medium and / or recording information on the information recording surface, which comprises an aberration correcting optical element arranged in an optical path, The above-mentioned aberration-correcting optical element is included as the aberration-correcting optical element.
【0059】また、本発明による光ピックアップ装置
は、光源と、像側開口数が0.75以上であり、かつ、
少なくとも1つのプラスチックレンズを有する対物レン
ズと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置
された収差補正用光学素子と、を有する光学系を備え、
光情報記録媒体の情報記録面からの情報を再生、および
/または、情報記録面に情報を記録するための光ピック
アップ装置であって、前記光学系として上記光学系を有
することを特徴とする。The optical pickup device according to the present invention has a light source, an image-side numerical aperture of 0.75 or more, and
An optical system having an objective lens having at least one plastic lens, and an aberration correction optical element arranged in an optical path between the light source and the objective lens,
An optical pickup device for reproducing information from an information recording surface of an optical information recording medium and / or recording information on the information recording surface, characterized by including the above optical system as the optical system.
【0060】上記光学系及び光ピックアップ装置によれ
ば、高密度記録光ピックアップシステム等において、高
NAプラスチック対物レンズが用いられた場合でも、上
述の収差補正用光学素子を備えるので、比較的簡単な構
造で温度変化による対物レンズの球面収差の変化を小さ
く抑えることができる。According to the above optical system and optical pickup device, even when a high NA plastic objective lens is used in a high density recording optical pickup system or the like, the above-mentioned aberration correcting optical element is provided, so that it is relatively simple. The structure can suppress the change in spherical aberration of the objective lens due to the temperature change to be small.
【0061】また、本発明による記録・再生装置は、上
記光ピックアップ装置を搭載し、音声および/または画
像の記録、および/または、音声および/または画像の
再生が可能である。Further, the recording / reproducing apparatus according to the present invention is equipped with the above-mentioned optical pickup device and is capable of recording voice and / or images and / or reproducing voice and / or images.
【0062】なお、本明細書において、回折面とは、光
学素子の表面、例えばレンズの表面に、レリーフを設け
て、入射光束を回折させる作用を持たせる面のことをい
い、同一光学面に回折を生じる領域と生じない領域があ
る場合は、回折を生じる領域をいう。また、回折構造ま
たは回折パターンとは、この回折を生じる領域のことを
いう。レリーフの形状としては、例えば、光学素子の表
面に、光軸を中心として略同心円状の輪帯として形成さ
れ、光軸を含む平面でその断面をみれば、各輪帯は鋸歯
状、あるいは階段状のような形状が知られているが、そ
のような形状を含むものである。In the present specification, the diffractive surface refers to a surface provided with a relief on the surface of an optical element, for example, the surface of a lens, to have a function of diffracting an incident light beam. When there is a region where diffraction occurs and a region where diffraction does not occur, it means a region where diffraction occurs. Further, the diffractive structure or the diffractive pattern means a region where this diffraction occurs. As the relief shape, for example, on the surface of the optical element, it is formed as a ring of substantially concentric circles centered on the optical axis, and when viewed in a plane including the optical axis, each ring zone is sawtooth-shaped or stairs. A shape like a shape is known, but includes such a shape.
【0063】また、本明細書において、情報の記録およ
び再生とは、上記のような光情報記録媒体の情報記録面
上に情報を記録すること、情報記録面上に記録された情
報を再生することをいう。本発明の集光光学系は、記録
だけあるいは再生だけを行うために用いられるものであ
ってもよいし、記録および再生の両方を行うために用い
られるものであってもよい。また、ある光情報記録媒体
に対しては記録を行い、別の光情報記録媒体に対しては
再生を行うために用いられるものであってもよいし、あ
る光情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別
の光情報記録媒体に対しては記録および再生を行うため
に用いられるものであってもよい。なお、ここでいう再
生とは、単に情報を読み取ることを含むものである。In the present specification, recording and reproducing of information means recording information on the information recording surface of the optical information recording medium as described above and reproducing the information recorded on the information recording surface. Say that. The condensing optical system of the present invention may be used to perform only recording or reproduction, or may be used to perform both recording and reproduction. Further, it may be used for recording on one optical information recording medium and reproducing on another optical information recording medium, or for one optical information recording medium. Alternatively, it may be used for performing reproduction and recording and reproduction for another optical information recording medium. Note that the reproduction here includes simply reading information.
【0064】また、本発明における収差補正用光学素子
は以下のように定義される。即ち、少なくとも1つのプ
ラスチックレンズを含む像側開口数が0.75以上とさ
れた対物レンズを、25℃の環境温度下に放置し、十分
な時間がたった後で(すなわち、プラスチックレンズの
屈折率変化が定常状態になった後で)この対物レンズの
波面収差を測定したときの3次球面収差成分を3SA
(25℃)とし、この対物レンズを55℃の環境温度下に
放置し、十分に時間がたった後で同様にこの対物レンズ
の波面収差を測定し、その3次球面収差成分を3SA
(55℃)とする。さらに、「ある光学素子」を光源とこ
の対物レンズとの間の光路中に配置した光学系を、25
℃の環境温度下に放置し、十分な時間がたった後でこの
光学系の波面収差を測定したときの3次球面収差成分を
3SA(25℃)’とし、この光学系を55℃の環境温度
下に放置し、十分に時間がたった後で同様にこの光学系
の波面収差を測定し、その3次球面収差成分を3SA
(55℃)’とする。これらの4つの3次球面収差成分の
測定値の間に、
|3SA(55℃)−3SA(25℃)|>|3SA(55℃)’−
3SA(25℃)’|
なる関係が成り立つ場合に、この「ある光学素子」を本
発明による収差補正用光学素子と定義する。The aberration correcting optical element of the present invention is defined as follows. That is, an objective lens including at least one plastic lens and having an image-side numerical aperture of 0.75 or more is left at an ambient temperature of 25 ° C., and after a sufficient time has passed (that is, the refractive index of the plastic lens is When the wavefront aberration of this objective lens is measured (after the change reaches a steady state), the 3rd-order spherical aberration component is set to 3SA.
(25 ° C), this objective lens is left at an ambient temperature of 55 ° C, and after a sufficient time, the wavefront aberration of this objective lens is measured in the same manner, and the third-order spherical aberration component is 3SA.
(55 ℃). Furthermore, an optical system in which a certain optical element is arranged in the optical path between the light source and this objective lens is
When the wavefront aberration of this optical system is measured after leaving it at an ambient temperature of ℃ for 3 hours, the third-order spherical aberration component is set to 3SA (25 ° C) ', and this optical system is at an ambient temperature of 55 ℃. After leaving it for a long time, the wavefront aberration of this optical system is measured in the same manner after a sufficient time, and the third-order spherical aberration component is measured by 3SA.
(55 ° C) '. Between these four third-order spherical aberration component measurements, | 3SA (55 ° C) -3SA (25 ° C) |> | 3SA (55 ° C) '-
When the relation 3SA (25 ° C.) ′ | Holds, this “certain optical element” is defined as the aberration correcting optical element according to the present invention.
【0065】[0065]
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0066】図1は本実施の形態に係る光ピックアップ
用光学系を含む光ピックアップ装置の構成を概略的に示
す図であり、図2(a)は図1の収差補正用光学素子の
側面図であり、図2(b)は図2(a)の矢印方向Aか
ら見た平面図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of an optical pickup device including an optical system for an optical pickup according to the present embodiment, and FIG. 2A is a side view of the aberration correcting optical element of FIG. 2 (b) is a plan view seen from the arrow direction A in FIG. 2 (a).
【0067】図1の光ピックアップ装置1は、光源とし
ての半導体レーザ2と、回折一体型の収差補正用光学素
子14と、対物レンズ13とを含む。半導体レーザ2は
波長400nm程度の光束を射出するGaN系青紫色レ
ーザである。なお、波長400nm程度の光束を射出す
る光源としては上記のGaN系青紫色レーザのほかに、
SHG青紫色レーザであってもよい。The optical pickup device 1 of FIG. 1 includes a semiconductor laser 2 as a light source, a diffraction-integrated type aberration correction optical element 14, and an objective lens 13. The semiconductor laser 2 is a GaN-based blue-violet laser that emits a light flux with a wavelength of about 400 nm. In addition to the above-mentioned GaN-based blue-violet laser, as a light source that emits a light flux with a wavelength of about 400 nm,
It may be an SHG blue-violet laser.
【0068】また、図2(a),(b)に示すように、
収差補正用光学素子14の半導体レーザ2側の面S1に
は、平面の光学面上に略同心円状の回折パターンpが設
けられている。収差補正用光学素子14の対物レンズ1
3側の面S2は負屈折力を有する凹面とされており、回
折パターンpの回折パワーと凹面の屈折パワーの絶対値
を等しく設定することで収差補正用光学素子14の近軸
パワーを0としている。Further, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b),
On the surface S1 of the aberration correction optical element 14 on the semiconductor laser 2 side, a substantially concentric circular diffraction pattern p is provided on a flat optical surface. Objective lens 1 of optical element 14 for aberration correction
The surface S2 on the third side is a concave surface having a negative refractive power, and the paraxial power of the aberration correcting optical element 14 is set to 0 by setting the absolute values of the diffraction power of the diffraction pattern p and the refractive power of the concave surface to be equal. There is.
【0069】なお、略同心円状の回折パターンは、収差
補正用光学素子14の対物レンズ13側の面に設けられ
てもよいし、光源側の面と対物レンズ13側の面の両方
に設けられてもよい。また、収差補正用光学素子14の
近軸パワーを0としたが、収差補正用光学素子14の近
軸パワーは正であってもよいし負であってもよい。ま
た、収差補正用光学素子14の回折パターンは光軸に対
して略同心円状としたが、これ以外の回折パターンが設
けられていてもよい。The substantially concentric circular diffraction pattern may be provided on the surface of the aberration correcting optical element 14 on the side of the objective lens 13 or may be provided on both the surface on the light source side and the surface on the objective lens 13 side. May be. Although the paraxial power of the aberration correction optical element 14 is set to 0, the paraxial power of the aberration correction optical element 14 may be positive or negative. Although the diffraction pattern of the aberration correction optical element 14 is substantially concentric with the optical axis, other diffraction patterns may be provided.
【0070】また、図1の光ピックアップ装置1では、
収差補正用光学素子14を対物レンズ13とは別体の素
子として配置したが、収差補正用光学素子14と対物レ
ンズ13とを鏡枠や接着剤等で一体化してもよく、この
場合、収差補正用光学素子14と対物レンズ13とが一
体となってアクチュエータ10によってトラッキング制
御されるので、良好なトラッキング特性が得られる。Further, in the optical pickup device 1 of FIG.
Although the aberration correction optical element 14 is arranged as a separate element from the objective lens 13, the aberration correction optical element 14 and the objective lens 13 may be integrated by a lens frame or an adhesive agent. Since the correction optical element 14 and the objective lens 13 are integrally tracking-controlled by the actuator 10, good tracking characteristics can be obtained.
【0071】対物レンズ13は、収差補正用光学素子1
4からの光束を光ディスク5の情報記録面5’上に回折
限界内で集光するレンズであって、保持部材13aより
一体とされた2枚のプラスチックレンズから構成されて
おり、少なくとも1つの非球面を有し、光ディスク5側
の開口数は0.85とされている。また、対物レンズ1
3は、光軸に対し垂直に延びた面を持つフランジ部13
bを有し、このフランジ部13bにより、対物レンズ1
3を光ピックアップ装置1に精度よく取り付けることが
できる。The objective lens 13 is the aberration correction optical element 1.
4 is a lens for condensing the light flux from the optical disc 4 on the information recording surface 5 ′ of the optical disc 5 within the diffraction limit, and is composed of two plastic lenses integrated with the holding member 13a, and at least one non-lens It has a spherical surface, and the numerical aperture on the optical disk 5 side is 0.85. Also, the objective lens 1
3 is a flange portion 13 having a surface extending perpendicular to the optical axis.
b, and the objective lens 1
3 can be accurately attached to the optical pickup device 1.
【0072】半導体レーザ2から出射された発散光束
は、偏光ビームスプリッタ6を透過し、コリメートレン
ズ7および1/4波長板8を経て円偏光の平行光束とな
り、収差補正用光学素子14を透過した後、絞り9を通
過し、対物レンズ13によって高密度記録用光ディスク
5の透明基板5’’を介して情報記録面5’上に形成さ
れるスポットとなる。対物レンズ13は、その周辺に配
置されたアクチュエータ10によってフォーカス制御お
よびトラッキング制御される。The divergent light beam emitted from the semiconductor laser 2 passes through the polarization beam splitter 6, passes through the collimating lens 7 and the quarter wavelength plate 8, becomes a circularly polarized parallel light beam, and passes through the aberration correction optical element 14. After that, the light passes through the diaphragm 9 and becomes a spot formed by the objective lens 13 on the information recording surface 5 ′ through the transparent substrate 5 ″ of the high density recording optical disc 5. The objective lens 13 is focus-controlled and tracking-controlled by the actuator 10 arranged around the objective lens 13.
【0073】情報記録面5’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13、収差補正用光学
素子14、1/4波長板8、およびコリメートレンズ7
を透過した後、収斂光束となり、偏光ビームスプリッタ
6によって反射され、シリンドリカルレンズ11を経る
ことによって非点収差が与えられ、光検出器12に収束
する。そして、光検出器12の出力信号を用いて光ディ
スク5に記録された情報を読み取ることができる。The reflected light flux modulated by the information pits on the information recording surface 5'is again the objective lens 13, the aberration correcting optical element 14, the quarter wavelength plate 8 and the collimating lens 7.
After passing through, the light beam becomes a convergent light beam, is reflected by the polarization beam splitter 6, passes through the cylindrical lens 11, is given astigmatism, and is converged on the photodetector 12. Then, the information recorded on the optical disk 5 can be read using the output signal of the photodetector 12.
【0074】本実施の形態において、収差補正用光学素
子14は、プラスチックレンズであって、上述したよう
な略同心円状の回折パターンが光学面上に設けられてい
ることにより、半導体レーザ2の発振波長に対して、対
物レンズ13とは、逆符号で、かつその絶対値が略一致
した軸上色収差を発生する。そのため、半導体レーザ2
から出射された光束は、収差補正用光学素子14および
対物レンズ13を経ることによってほとんど軸上色収差
なく光ディスク5の情報記録面5’上に集光される。In this embodiment, the aberration correcting optical element 14 is a plastic lens, and the substantially concentric diffraction pattern as described above is provided on the optical surface, so that the oscillation of the semiconductor laser 2 is oscillated. Axial chromatic aberration is generated that has a sign opposite to that of the objective lens 13 with respect to the wavelength, and the absolute values thereof are substantially the same. Therefore, the semiconductor laser 2
The light beam emitted from the optical system passes through the aberration correction optical element 14 and the objective lens 13 and is condensed on the information recording surface 5 ′ of the optical disc 5 with almost no axial chromatic aberration.
【0075】本実施の形態において、対物レンズ13の
近傍に取り付けられたフォーカシングコイルやトラッキ
ングコイルからの放熱、あるいは、光ピックアップ装置
1の外部温度の上昇により対物レンズ13及び収差補正
用光学素子14の温度が上昇すると、プラスチックレン
ズの屈折率が小さくなる方向に変化するので、対物レン
ズ13では、3次球面収差成分が補正不足方向に変化す
る。このとき、収差補正用光学素子14全系の屈折レン
ズとしての屈折パワーは、上述の(B)式を満たすの
で、収差補正用光学素子14から射出される光束は収斂
光束となる。対物レンズ13に収斂光束が入射すること
により、補正不足方向に変化した3次球面収差が打ち消
されるので、半導体レーザ2から出射された光束は、収
差補正用光学素子14と対物レンズ13とを通過するこ
とによって、温度が上昇した場合でも、球面収差が小さ
く抑えられた状態で情報記録面5’上に集光される。In the present embodiment, heat is dissipated from the focusing coil or tracking coil mounted near the objective lens 13 or the temperature outside the optical pickup device 1 rises, so that the objective lens 13 and the aberration correcting optical element 14 are removed. When the temperature rises, the refractive index of the plastic lens changes so as to decrease, so that in the objective lens 13, the third-order spherical aberration component changes in the undercorrection direction. At this time, since the refracting power of the entire system of the aberration correction optical element 14 as the refraction lens satisfies the above expression (B), the light beam emitted from the aberration correction optical element 14 becomes a convergent light beam. When the convergent light beam is incident on the objective lens 13, the third-order spherical aberration changed in the undercorrection direction is canceled, so that the light beam emitted from the semiconductor laser 2 passes through the aberration correction optical element 14 and the objective lens 13. By doing so, even if the temperature rises, the light is focused on the information recording surface 5 ′ with the spherical aberration suppressed to a small level.
【0076】また、図1に示したような光ピックアップ
装置は、例えば、高密度DVDのような次世代の高密度
記録媒体、CD、CD-R,CD-RW,CD-Video,CD-ROM、DVD、DVD-RO
M、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+RW、MD等の光情報記録媒体
に対してコンパチブルなプレーヤーまたはドライブ等、
あるいはそれらを組み込んだAV機器、パソコン、その
他の情報端末等の音声および/または画像の記録装置お
よび/または再生装置に搭載することができる。Further, the optical pickup device as shown in FIG. 1 is, for example, a next-generation high-density recording medium such as a high-density DVD, CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM. , DVD, DVD-RO
A player or drive compatible with optical information recording media such as M, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + RW, and MD,
Alternatively, it can be mounted on an audio and / or image recording device and / or reproducing device such as an AV device, a personal computer, or another information terminal incorporating them.
【0077】[0077]
【実施例】図3、図4に本発明による実施例1乃至3の
収差補正用光学素子により温度変化時の球面収差の変
化、及び軸上色収差が補正される対物レンズの実施例を
示す。図3は、本発明の収差補正用光学素子により軸上
色収差が補正される対物レンズ(焦点距離1.76m
m、像側開口数0.85)の光路図である。この対物レ
ンズは、d線のアッベ数56.5であるオレフィン系樹
脂から形成されている。また、図4は、この対物レンズ
の波長405±10nmにおける球面収差および軸上色
収差を示すグラフであり、波長が10nm長波長側に変
化すると、焦点がオーバー側に約3μm変化することを
示している。EXAMPLES FIGS. 3 and 4 show examples of objective lenses in which changes in spherical aberration and axial chromatic aberration due to temperature changes are corrected by the aberration correcting optical elements of Examples 1 to 3 according to the present invention. FIG. 3 shows an objective lens (focal length 1.76 m) in which axial chromatic aberration is corrected by the aberration correcting optical element of the present invention.
FIG. 3 is an optical path diagram with m and an image-side numerical aperture of 0.85). This objective lens is formed of an olefin resin having an Abbe number of 56.5 for d line. FIG. 4 is a graph showing spherical aberration and axial chromatic aberration at a wavelength of 405 ± 10 nm of this objective lens, showing that when the wavelength changes to the 10 nm long wavelength side, the focus changes to the over side by about 3 μm. There is.
【0078】次に、本発明による光ピックアップ用の光
学系についての実施例1〜5について説明する。なお、
本実施例における非球面は光軸方向をX軸、光軸に垂直
な方向の高さをh、屈折面の曲率半径をrとするとき次
の数1で表す。但し、κを円すい係数、A2iを非球面
係数とする。Next, Examples 1 to 5 of the optical system for an optical pickup according to the present invention will be described. In addition,
The aspherical surface in this embodiment is represented by the following formula 1 when the optical axis direction is the X axis, the height in the direction perpendicular to the optical axis is h, and the radius of curvature of the refracting surface is r. However, κ is a cone coefficient and A 2i is an aspherical surface coefficient.
【0079】[0079]
【数1】 [Equation 1]
【0080】また、本実施例のレンズに設けた輪帯状の
回折面は光路差関数Φbとして次の数2により表すこと
ができる。ここで、nは該回折面で発生する回折光のう
ち最大の回折光量を有する回折光の回折次数であり、h
は光軸に垂直な高さであり、b2jは光路差関数の係数
である。The ring-shaped diffractive surface provided on the lens of this embodiment can be expressed by the following equation 2 as the optical path difference function Φ b . Here, n is the diffraction order of the diffracted light having the maximum diffracted light amount among the diffracted light generated on the diffractive surface, and h
Is the height perpendicular to the optical axis, and b 2j is the coefficient of the optical path difference function.
【0081】[0081]
【数2】 [Equation 2]
【0082】〈実施例1〉<Example 1>
【0083】表2に実施例1の光ピックアップ用の光学
系に関するデータを示し、図5に実施例1の光ピックア
ップ用の光学系の光路図を示す。Table 2 shows data on the optical system for the optical pickup of the first embodiment, and FIG. 5 shows an optical path diagram of the optical system for the optical pickup of the first embodiment.
【0084】[0084]
【表2】 [Table 2]
【0085】実施例1では、収差補正用光学素子をオレ
フィン系樹脂から形成し、光源側の面と対物レンズ側の
両方の光学面を回折面とすることで対物レンズの軸上色
収差を補正した。また、それぞれの光学面における屈折
パワーを負として、その絶対値を回折パワーの絶対値と
同じとし、それぞれの光学面の近軸パワーを0とするこ
とで、収差補正用光学素子の出射光束径が入射光束径に
比して変化しないようにした。さらに、表2の光路差関
数の係数を2次回折光が最大の回折光量を有するように
決定した。In Example 1, the aberration correcting optical element is formed of an olefin resin, and the axial chromatic aberration of the objective lens is corrected by using both the light source side surface and the objective lens side optical surface as diffractive surfaces. . In addition, the refracting power on each optical surface is negative, the absolute value is the same as the absolute value of the diffraction power, and the paraxial power on each optical surface is 0. Was set so as not to change in comparison with the incident light beam diameter. Further, the coefficient of the optical path difference function in Table 2 was determined so that the second-order diffracted light has the maximum diffracted light amount.
【0086】図6は実施例1の光ピックアップ用の光学
系の波長405±10nmにおける球面収差および軸上
色収差を示すグラフであり、波長に関わらず、焦点がほ
とんど移動しないことを示している。FIG. 6 is a graph showing spherical aberration and axial chromatic aberration at a wavelength of 405 ± 10 nm of the optical system for the optical pickup of Example 1, showing that the focal point hardly moves regardless of the wavelength.
【0087】また、収差補正用光学素子の回折パワー
を、対物レンズとの合成系の軸上色収差が補正過剰とな
るように決定し、さらに、合成系の長波長側の球面収差
と短波長側の球面収差をそれぞれ補正過剰、補正不足と
なるように残留させ、基準波長の球面収差のグラフと長
波長側および短波長側の球面収差グラフを公差させるこ
とで、波長変化時の最良像点位置の移動を小さく抑えた
ので、+1nmのモードホッピングが発生したときの波
面収差のデフォーカス成分を0.002λrms(計算
値)と小さくすることができた。Further, the diffraction power of the aberration correcting optical element is determined so that the axial chromatic aberration of the combined system with the objective lens is overcorrected, and further, the spherical aberration on the long wavelength side and the short wavelength side of the combined system are determined. The remaining spherical aberration of over-correction and over-correction of each are left, and the spherical aberration graph of the reference wavelength and the spherical aberration graph of the long wavelength side and the short wavelength side are tolerated to obtain the best image point position when the wavelength changes. , The defocus component of the wavefront aberration when the mode hopping of +1 nm occurs can be reduced to 0.002λrms (calculated value).
【0088】また、上述のように合成系の色収差を補正
する場合、合成系の軸上色収差をほぼ完全に補正し、さ
らに、長波長側の球面収差と短波長側の球面収差もほぼ
完全に補正することで波長変化時の最良像点位置の移動
を小さく抑える場合に比して、色収差補正用光学素子の
回折輪帯構造の間隔を大きくできるので、作製時の回折
輪帯構造の形状誤差による光量損失を小さくすることが
できる。When the chromatic aberration of the composite system is corrected as described above, the axial chromatic aberration of the composite system is almost completely corrected, and the spherical aberration on the long wavelength side and the spherical aberration on the short wavelength side are almost completely corrected. Since the gap between the diffraction ring zone structures of the optical element for correcting chromatic aberration can be increased as compared with the case where the movement of the best image point position at the time of wavelength change is suppressed by correction, the shape error of the diffraction ring zone structure at the time of fabrication can be increased. It is possible to reduce the light amount loss due to.
【0089】〈実施例2〉<Example 2>
【0090】表3に実施例2の光ピックアップ用の光学
系に関するデータを示し、図7に実施例2の光ピックア
ップ用の光学系の光路図を示す。Table 3 shows data on the optical system for the optical pickup of the second embodiment, and FIG. 7 shows an optical path diagram of the optical system for the optical pickup of the second embodiment.
【0091】[0091]
【表3】 [Table 3]
【0092】実施例2では、収差補正用光学素子をオレ
フィン系樹脂から形成し、光源側の光学面を巨視的にみ
ると平面の回折面とすることで対物レンズの軸上色収差
を補正した。また、対物レンズ側の光学面の屈折パワー
を負とし、その絶対値を光源側の光学面の回折パワーの
絶対値と同じにすることで収差補正用光学素子の近軸パ
ワーを0とした。さらに、表3の光路差関数の係数を2
次回折光が最大の回折光量を有するように決定した。In Example 2, the aberration correcting optical element was formed of an olefin resin, and the optical surface on the light source side was macroscopically a flat diffraction surface to correct the axial chromatic aberration of the objective lens. Further, the paraxial power of the aberration correction optical element was set to 0 by making the refracting power of the optical surface on the objective lens side negative and making its absolute value the same as the absolute value of the diffraction power of the optical surface on the light source side. Furthermore, the coefficient of the optical path difference function in Table 3 is set to 2
It was determined that the secondary diffracted light had the maximum amount of diffracted light.
【0093】図8は実施例2の光ピックアップ用の光学
系の波長405±10nmにおける球面収差および軸上
色収差を示すグラフであり、波長に関わらず、焦点がほ
とんど移動しないことを示している。FIG. 8 is a graph showing spherical aberration and axial chromatic aberration at a wavelength of 405 ± 10 nm in the optical system for the optical pickup of Example 2, showing that the focus hardly moves regardless of the wavelength.
【0094】〈実施例3〉<Example 3>
【0095】表4に実施例3の光ピックアップ用の光学
系に関するデータを示し、図9に実施例3の光ピックア
ップ用の光学系の光路図を示す。Table 4 shows data on the optical system for the optical pickup of the third embodiment, and FIG. 9 shows an optical path diagram of the optical system for the optical pickup of the third embodiment.
【0096】[0096]
【表4】 [Table 4]
【0097】実施例3では、収差補正用光学素子をオレ
フィン系樹脂から形成し、光源側の光学面を回折面とす
ることで対物レンズの軸上色収差を補正した。また、光
源側の光学面の屈折パワーを負とし、かつ、その絶対値
を回折パワーの絶対値と同じとし、さらに対物レンズ側
の光学面を平面とすることで収差補正用光学素子の近軸
パワーを0とした。さらに、表4の光路差関数の係数を
2次回折光が最大の光量を有するように決定した。ま
た、光路差関数の係数の2次以上の項を使用し、波長が
長波長側に変化したときに球面収差が補正不足方向に変
化するような球面収差特性を有する回折面とすること
で、波長が長波長側に変化したときに対物レンズで発生
する球面収差の変化を相殺補正した。In Example 3, the aberration correcting optical element was formed of an olefin resin, and the optical surface on the light source side was a diffractive surface to correct the axial chromatic aberration of the objective lens. Also, by making the refracting power of the optical surface on the light source side negative and making its absolute value the same as the absolute value of the diffraction power, and making the optical surface on the objective lens side a plane, the paraxial axis of the aberration correction optical element is The power was set to 0. Further, the coefficient of the optical path difference function in Table 4 was determined so that the second-order diffracted light had the maximum light amount. In addition, by using a term of the second or higher order of the coefficient of the optical path difference function, and by using a diffractive surface having a spherical aberration characteristic such that the spherical aberration changes in the undercorrection direction when the wavelength changes to the long wavelength side, The change in spherical aberration that occurs in the objective lens when the wavelength changes to the long wavelength side is offset and corrected.
【0098】図10は実施例3の光ピックアップ用の光
学系の波長405±10nmにおける球面収差および軸
上色収差を示すグラフであり、波長に関わらず、焦点お
よび球面収差がほとんど変化しないことを示している。FIG. 10 is a graph showing the spherical aberration and the axial chromatic aberration at the wavelength of 405 ± 10 nm of the optical system for the optical pickup of Example 3, showing that the focus and the spherical aberration hardly change regardless of the wavelength. ing.
【0099】〈実施例4〉<Example 4>
【0100】表5に実施例4の光学系に関するデータを
示し、図11に光路図を示す。また、図12に、本実施
例の光学系の405nm±1nmにおける球面収差図お
よび軸上色収差を示す。Table 5 shows data relating to the optical system of Example 4, and FIG. 11 shows an optical path diagram. Further, FIG. 12 shows a spherical aberration diagram and an axial chromatic aberration at 405 nm ± 1 nm of the optical system of the present example.
【0101】[0101]
【表5】 [Table 5]
【0102】本実施例では、表1に示すプラスチック対
物レンズの光源側に、プラスチックレンズである収差補
正用光学素子を備える。なお、本実施例の収差補正用光
学素子は、実施例1の収差補正用光学素子と同一の光学
素子である。In this embodiment, an optical element for aberration correction, which is a plastic lens, is provided on the light source side of the plastic objective lens shown in Table 1. The aberration correction optical element of this example is the same optical element as the aberration correction optical element of Example 1.
【0103】〈実施例5〉<Example 5>
【0104】表6に実施例5の光学系に関するデータを
示し、図13に光路図を示す。また、図14に、本実施
例の光学系の405nm±1nmにおける球面収差図お
よび軸上色収差を示す。Table 6 shows data relating to the optical system of Example 5, and FIG. 13 shows an optical path diagram. Further, FIG. 14 shows a spherical aberration diagram and an axial chromatic aberration at 405 nm ± 1 nm of the optical system of the present example.
【0105】[0105]
【表6】 [Table 6]
【0106】本実施例では、表1に示すプラスチック対
物レンズの光源側に、プラスチックレンズである収差補
正用光学素子を備える。なお、本実施例の収差補正用光
学素子は、実施例2の収差補正用光学素子と同一の光学
素子である。In this embodiment, an optical element for aberration correction, which is a plastic lens, is provided on the light source side of the plastic objective lens shown in Table 1. The aberration correction optical element of this example is the same optical element as the aberration correction optical element of Example 2.
【0107】なお、表2、表3、表4のレンズデータに
おいて、r(mm)は曲率半径、d(mm)は面間隔、
Nλは波長405nmにおける屈折率を表す。また、実
施例1乃至実施例3の収差補正用光学素子及び対物レン
ズの設計基準波長は405nmであり、設計基準温度は
25℃である。In the lens data of Tables 2, 3, and 4, r (mm) is the radius of curvature, d (mm) is the surface spacing,
N λ represents the refractive index at a wavelength of 405 nm. In addition, the design reference wavelength of the aberration correction optical element and the objective lens in each of Examples 1 to 3 is 405 nm, and the design reference temperature is 25 ° C.
【0108】また、表1,表5,表6のレンズデータに
おいて、r(mm)は曲率半径、d(mm)は面間隔、
N404、N405、N406はそれぞれ、波長404
nm、405nm、406nmにおける屈折率を表し、
実施例4および実施例5の収差補正用光学素子及び対物
レンズの設計基準波長は405nmであり、設計基準温
度は25℃である。In the lens data of Table 1, Table 5 and Table 6, r (mm) is the radius of curvature, d (mm) is the surface spacing,
N 404 , N 405 , and N 406 are wavelengths 404, respectively.
represents the refractive index at nm, 405 nm, 406 nm,
The design reference wavelength of the aberration correction optical element and the objective lens in each of Example 4 and Example 5 is 405 nm, and the design reference temperature is 25 ° C.
【0109】実施例1乃至5の収差補正用光学素子は、
回折レンズとしての回折パワー(その符号は正)と、屈
折レンズとしての屈折パワー(その符号は負)とを互い
に異符号とし、かつ、絶対値を同じとしたので、収差補
正用光学素子全系の近軸パワーは、設計基準波長である
405nmにおいて0である。したがって、収差補正用
光学素子の屈折パワーは負であるので、温度が上昇した
場合に、収差補正用光学素子からは収斂光束が射出され
る。これにより、温度が上昇した場合に、対物レンズで
補正不足方向に変化する3次球面収差を打ち消してい
る。The aberration correction optical elements of Examples 1 to 5 are as follows:
The diffractive power of the diffractive lens (its sign is positive) and the refractive power of the diffractive lens (its sign is negative) have different signs, and the absolute values are the same. Has a paraxial power of 0 at the design reference wavelength of 405 nm. Therefore, since the refracting power of the aberration correction optical element is negative, a convergent light beam is emitted from the aberration correction optical element when the temperature rises. As a result, when the temperature rises, the third-order spherical aberration that changes in the direction of undercorrection in the objective lens is canceled out.
【0110】図15に、光源の瞬間的な波長変化により
表1に示す対物レンズで発生する軸上色収差を、実施例
4および5の収差補正用光学素子によって補正した結果
を示す。青紫色半導体レーザのモードホッピングによる
波長変化に相当する、±1nmの波長変化が起きた場合
に、対物レンズ単体では(図15の「収差補正用光学素
子なし」)、波面収差のRMS値が、0.03λrms
以上となってしまうが、この対物レンズに収差補正用光
学素子を組み合わせることにより、実施例4および5の
いずれの場合でも、±1nmの波長変化に対して、波面
収差のRMS値は0.03λrms以下におさまってい
る。FIG. 15 shows the results of correcting the axial chromatic aberration generated in the objective lens shown in Table 1 by the instantaneous wavelength change of the light source by the aberration correcting optical elements of Examples 4 and 5. When a wavelength change of ± 1 nm, which is equivalent to a wavelength change due to mode hopping of a blue-violet semiconductor laser, occurs, the RMS value of the wavefront aberration in the objective lens alone (“without aberration correction optical element” in FIG. 15) is 0.03λrms
As described above, by combining this objective lens with the aberration correction optical element, the RMS value of the wavefront aberration is 0.03 λrms with respect to the wavelength change of ± 1 nm in any of Examples 4 and 5. It is below.
【0111】なお、図15において、波長変化0が、設
計基準波長である405nmに相当し、波面収差のRM
S値を計算する際には、対物レンズは405nmでのベ
ストフォーカス位置に固定されている。In FIG. 15, the wavelength change 0 corresponds to the design reference wavelength of 405 nm, and the RM of the wavefront aberration is
When calculating the S value, the objective lens is fixed at the best focus position at 405 nm.
【0112】図16に、温度の上昇により、表1に示す
対物レンズで変化した3次球面収差を、実施例4および
5の収差補正用光学素子によって補正した結果を示す。
光ディスクプレーヤーの動作補償温度である85℃にお
いて、対物レンズ単体では(図16の「収差補正用光学
素子なし」)、波面収差のRMS値が、0.03λrm
s(波面収差の最大計容値)以上であるが、この対物レ
ンズに収差補正用光学素子なしを組み合わせることによ
り、実施例4および5のいずれの場合でも、波面収差の
RMS値は0.03λrms以下におさまっている。FIG. 16 shows the result of correction of the third-order spherical aberrations changed by the objective lens shown in Table 1 by the aberration correction optical elements of Examples 4 and 5 due to the temperature rise.
At 85 ° C. which is the operation compensation temperature of the optical disk player, the RMS value of the wavefront aberration is 0.03 λrm in the objective lens alone (“without aberration correction optical element” in FIG. 16).
s (maximum capacity of wavefront aberration) or more, but by combining this objective lens with no aberration correction optical element, the RMS value of wavefront aberration is 0.03 λrms in any of Examples 4 and 5. It is below.
【0113】なお、図16の波面収差のRMS値を計算
する際には、環境温度の変化に対するプラスチックレン
ズの屈折率の変化のみを考慮し、その変化量は約−1.
0×10−4/℃である。When calculating the RMS value of the wavefront aberration in FIG. 16, only the change in the refractive index of the plastic lens with respect to the change in environmental temperature is considered, and the change amount is about −1.
It is 0x10 < -4 > / degreeC .
【0114】なお、上述の表または図では、10のべき
乗の表現にE(またはe)を用いて、例えば、E−02
(=10−2)のように表す場合がある。In the above table or figure, E (or e) is used to express the power of 10, and for example, E-02
It may be expressed as (= 10 −2 ).
【0115】[0115]
【発明の効果】本発明によれば、高密度記録光ピックア
ップシステム等において高NAプラスチック対物レンズ
が用いられた場合であっても、比較的簡単な構造で温度
変化による対物レンズの球面収差の変化を小さく抑える
ことができる光ピックアップ用の光学系、これを備えた
光ピックアップ装置、および、これを備えた記録・再生
装置を提供できる。According to the present invention, even when a high NA plastic objective lens is used in a high density recording optical pickup system or the like, a change in spherical aberration of the objective lens due to a temperature change can be achieved with a relatively simple structure. It is possible to provide an optical system for an optical pickup capable of suppressing the above, an optical pickup device including the optical system, and a recording / reproducing device including the optical system.
【0116】また、温度変化による球面収差の変化が大
きいプラスチック対物レンズとともに使用された場合
に、温度変化による対物レンズの球面収差の変化を補正
することができる収差補正用光学素子を提供できる。Further, it is possible to provide an aberration correcting optical element capable of correcting the change of the spherical aberration of the objective lens due to the temperature change when used together with the plastic objective lens in which the change of the spherical aberration due to the temperature change is large.
【0117】また、高密度記録光ピックアップシステム
等において単色性が悪い光源あるいは波長が急激に変動
する光源が用いられた場合であっても、比較的簡単な構
成で軸上色収差を補正でき、しかも低コストで製造可能
な光ピックアップ光学系、これを備えた光ピックアップ
装置、および、これを備えた記録・再生装置を提供でき
る。Further, even when a light source having poor monochromaticity or a light source whose wavelength changes abruptly is used in a high-density recording optical pickup system or the like, axial chromatic aberration can be corrected with a relatively simple structure, and An optical pickup optical system that can be manufactured at low cost, an optical pickup apparatus including the same, and a recording / reproducing apparatus including the same can be provided.
【0118】また、光情報記録媒体側の開口数が大きい
ために球面収差の補正、正弦条件の補正および小型化、
薄型化、軽量化、低コスト化の目的で軸上色収差が残留
した対物レンズとともに使用された場合に軸上色収差を
補正することができる収差補正用光学素子を提供でき
る。Further, since the numerical aperture on the optical information recording medium side is large, correction of spherical aberration, correction of sine conditions and miniaturization,
An optical element for aberration correction capable of correcting axial chromatic aberration when used with an objective lens in which axial chromatic aberration remains for the purpose of reducing thickness, weight, and cost.
【図1】本実施の形態による光ピックアップ装置を概略
的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an optical pickup device according to the present embodiment.
【図2】図2(a)は図1の収差補正用光学素子の側面
図であり、図2(b)は図2(a)の矢印方向Aから見
た図1の収差補正用光学素子の平面図である。2 (a) is a side view of the aberration correction optical element of FIG. 1, and FIG. 2 (b) is an aberration correction optical element of FIG. 1 viewed from the arrow direction A of FIG. 2 (a). FIG.
【図3】本発明による実施例1乃至3の収差補正用光学
素子により軸上色収差が補正される対物レンズの実施例
を示す図であり、この対物レンズの光路図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of an objective lens in which axial chromatic aberration is corrected by the aberration correction optical elements of Examples 1 to 3 according to the present invention, and is an optical path diagram of this objective lens.
【図4】図3の対物レンズの波長405±10nmにお
ける球面収差および軸上色収差を示すグラフである。4 is a graph showing spherical aberration and axial chromatic aberration at a wavelength of 405 ± 10 nm of the objective lens in FIG.
【図5】実施例1の光ピックアップ用の光学系に関する
光路図である。FIG. 5 is an optical path diagram of an optical system for an optical pickup of Example 1.
【図6】実施例1の光ピックアップ用の光学系の波長4
05±10nmにおける球面収差及び軸上色収差を示す
グラフである。FIG. 6 is a wavelength 4 of the optical system for the optical pickup according to the first embodiment.
7 is a graph showing spherical aberration and axial chromatic aberration at 05 ± 10 nm.
【図7】実施例2の光ピックアップ用の光学系に関する
光路図である。FIG. 7 is an optical path diagram of an optical system for an optical pickup according to a second embodiment.
【図8】実施例2の光ピックアップ用の光学系の波長4
05±10nmにおける球面収差及び軸上色収差を示す
グラフである。FIG. 8 is a wavelength 4 of the optical system for the optical pickup according to the second embodiment.
7 is a graph showing spherical aberration and axial chromatic aberration at 05 ± 10 nm.
【図9】実施例3の光ピックアップ用の光学系に関する
光路図である。FIG. 9 is an optical path diagram of an optical system for an optical pickup according to a third embodiment.
【図10】実施例3の光ピックアップ用の光学系の波長
405±10nmにおける球面収差及び軸上色収差を示
すグラフである。FIG. 10 is a graph showing spherical aberration and axial chromatic aberration at a wavelength of 405 ± 10 nm in the optical system for the optical pickup of Example 3.
【図11】実施例4の光学系に関する光路図である。FIG. 11 is an optical path diagram regarding the optical system of Example 4;
【図12】実施例4の光学系の405nm±1nmにお
ける球面収差図および軸上色収差を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a spherical aberration diagram and an axial chromatic aberration at 405 nm ± 1 nm of the optical system of Example 4;
【図13】実施例5の光学系に関する光路図である。FIG. 13 is an optical path diagram regarding the optical system of Example 5;
【図14】実施例5の光学系の405nm±1nmにお
ける球面収差図および軸上色収差を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a spherical aberration diagram and an axial chromatic aberration at 405 nm ± 1 nm of the optical system of Example 5;
【図15】光源の瞬間的な波長変化により表1に示す対
物レンズで発生する軸上色収差を、実施例4および5の
収差補正用光学素子によって補正した結果を示す図であ
る。FIG. 15 is a diagram showing a result of correcting axial chromatic aberration generated in the objective lens shown in Table 1 due to an instantaneous wavelength change of a light source by the aberration correction optical elements of Examples 4 and 5.
【図16】表1に示す対物レンズで変化した3次球面収
差を実施例4および5の収差補正用光学素子によって補
正した結果を示す図である。16 is a diagram showing a result of correcting the third-order spherical aberration changed by the objective lens shown in Table 1 by the aberration correcting optical elements of Examples 4 and 5. FIG.
【図17】従来の、NA0.85、設計基準波長405
nm、焦点距離1.76、設計基準温度が25℃である
2群2枚構成のプラスチック対物レンズの温度変化に対
する球面収差変化の様子を示す図である。FIG. 17 shows a conventional NA 0.85 and design reference wavelength 405.
It is a figure which shows the mode of spherical aberration change with respect to temperature change of the plastic objective lens of 2 groups 2 elements which is 25 nm, focal length 1.76, and a design reference temperature is 25 degreeC.
【図18】表1の対物レンズの波長405±1nmにお
ける球面収差および軸上色収差を表す図である。FIG. 18 is a diagram showing spherical aberration and axial chromatic aberration at a wavelength of 405 ± 1 nm of the objective lens in Table 1.
1 光ピックアップ装置
2 半導体レーザ(光源)
5 光ディスク(光情報記録媒体)
5’ 情報記録面
13 対物レンズ
14 収差補正用光学素子
S1 色収差補正用光学素子3の光源側の面
S2 色収差補正用光学素子3の対物レンズ4
側の面
p 回折パターン1 Optical Pickup Device 2 Semiconductor Laser (Light Source) 5 Optical Disc (Optical Information Recording Medium) 5 ′ Information Recording Surface 13 Objective Lens 14 Aberration Correction Optical Element S1 Chromatic Aberration Correction Optical Element 3 Surface S2 on the Light Source Side Chromatic Aberration Correction Optical Element Objective lens 3
Side surface p diffraction pattern
フロントページの続き Fターム(参考) 2H087 KA13 LA01 NA04 NA08 NA14 PA03 PA17 PB03 QA01 QA03 QA05 QA18 QA19 QA21 QA25 QA33 QA41 QA46 RA05 RA12 RA13 RA42 RA46 UA01 5D119 AA02 AA11 AA22 AA40 BA01 BB01 BB02 BB03 BB04 BB05 DA01 DA05 EB02 EC01 EC07 FA05 JA02 JA09 JA12 JA29 JA32 JA43 JB03 JB04 JB06Continued front page F-term (reference) 2H087 KA13 LA01 NA04 NA08 NA14 PA03 PA17 PB03 QA01 QA03 QA05 QA18 QA19 QA21 QA25 QA33 QA41 QA46 RA05 RA12 RA13 RA42 RA46 UA01 5D119 AA02 AA11 AA22 AA40 BA01 BB01 BB02 BB03 BB04 BB05 DA01 DA05 EB02 EC01 EC07 FA05 JA02 JA09 JA12 JA29 JA32 JA43 JB03 JB04 JB06
Claims (18)
り、かつ、少なくとも1つのプラスチックレンズを有す
る対物レンズとの間の光路中に配置される収差補正用光
学素子であって、 前記収差補正用光学素子は、少なくとも1つの面上に複
数の輪帯段差からなる回折構造を有する、1群1枚構成
のプラスチックレンズであり、 前記収差補正用光学素子は、前記対物レンズの温度変化
に伴う、前記対物レンズに含まれるプラスチックレンズ
のうち少なくとも1つのプラスチックレンズの屈折率変
化ΔNOBJに起因する前記対物レンズの3次球面収差
の変化Δ3SA OBJを、前記収差補正用光学素子の温
度変化に伴う前記収差補正用光学素子の屈折率変化ΔN
ACに起因する前記収差補正用光学素子からの射出光束
のマージナル光線の傾角の変化、により小さくすること
を特徴とする収差補正用光学素子。1. A light source and an image-side numerical aperture of 0.75 or more.
And has at least one plastic lens
Aberration correction light placed in the optical path between the objective lens and
An academic element, The aberration-correcting optical element is duplicated on at least one surface.
1-group 1-element structure having a diffractive structure consisting of several ring-shaped steps
Is a plastic lens of The aberration-correcting optical element is configured to change the temperature of the objective lens.
Plastic lens included in the objective lens according to
Index change of at least one plastic lens
Change ΔNOBJThird-order spherical aberration of the objective lens due to
Change Δ3SA OBJIs the temperature of the aberration correction optical element.
Change ΔN of the aberration correction optical element due to the change in degree
ACLight flux emitted from the aberration correction optical element due to
Change of inclination angle of marginal ray of
Aberration correction optical element.
に記載の収差補正用光学素子。 PT1<PT0<PT2 ただし、 PT0:所定の温度T0における前記収差補正用光学素
子の近軸パワー(mm− 1) PT1:前記所定の温度T0よりも所定の温度差だけ低
い温度T1における前記収差補正用光学素子の近軸パワ
ー(mm−1) PT2:前記所定の温度T0よりも所定の温度差だけ高
い温度T2における前記収差補正用光学素子の近軸パワ
ー(mm−1)2. The following formula is satisfied: 1.
The aberration-correcting optical element described in. P T1 <proviso P T0 <P T2, P T0 : paraxial power of the aberration correcting optical element at a given temperature T 0 (mm - 1) P T1: predetermined temperature difference than the predetermined temperature T 0 Paraxial power (mm −1 ) P T2 of the aberration correction optical element at a low temperature T 1 : Paraxial of the aberration correction optical element at a temperature T 2 that is higher than the predetermined temperature T 0 by a predetermined temperature difference. Power (mm -1 )
正屈折力を有する第lレンズと、正屈折力を有する第2
レンズとが配置された2群2枚構成の対物レンズであ
り、少なくとも前記第1レンズがプラスチックレンズで
あることを特徴とする請求項1または2に記載の収差補
正用光学素子。3. The objective lens, in order from the light source side,
A first lens having a positive refracting power and a second lens having a positive refracting power
The aberration correction optical element according to claim 1 or 2, wherein the objective lens is a two-group two-element objective lens in which a lens is arranged, and at least the first lens is a plastic lens.
に記載の収差補正用光学素子。 PR<0 0<ΔPAC/ΔTAC<1×10−4 ただし、 PR:前記収差補正用光学素子の屈折レンズとしての屈
折パワー(mm−1) ΔPAC:前記収差補正用光学素子の温度変化ΔTAC
(℃)による前記収差補正用光学素子の近軸パワーの変
化量(mm−1)4. The method according to claim 3, wherein the following expression is satisfied.
The aberration-correcting optical element described in. P R <0 0 <ΔP AC / ΔT AC <1 × 10 −4 , where P R : refraction power (mm −1 ) as a refraction lens of the aberration correction optical element ΔP AC : of the aberration correction optical element Temperature change ΔT AC
Change amount of paraxial power of the aberration correction optical element due to (° C.) (mm −1 )
発生する光源であり、前記収差補正用光学素子が次式を
満たすことを特徴とする請求項2または3に記載の収差
補正用光学素子。 Pλ1<Pλ0<Pλ2 ただし、 Pλ0:前記光源が発生する光の波長λ0における前記
収差補正用光学素子の近軸パワー(mm−l) Pλ1:前記波長λ0より10nm短い波長λ1におけ
る前記収差補正用光学素子の近軸パワー(mm−1) Pλ2:前記波長λ0より10nm長い波長λ2におけ
る前記収差補正用光学素子の近軸パワー(mm−1)5. The aberration correction optical element according to claim 2, wherein the light source is a light source that generates light having a wavelength of 550 nm or less, and the aberration correction optical element satisfies the following expression. . P λ1 <P λ0 <P λ2 where P λ0 : paraxial power (mm −l ) of the aberration correction optical element at the wavelength λ 0 of the light generated by the light source P λ 1 : wavelength 10 nm shorter than the wavelength λ 0 Paraxial power of the aberration correction optical element at λ 1 (mm −1 ) P λ2 : Paraxial power of the aberration correction optical element at the wavelength λ 2 longer by 10 nm than the wavelength λ 0 (mm −1 ).
3,4または5に記載の収差補正用光学素子。 |Δ3SAOBJ|/|Δ5SAOBJ|>1 −30.0×10−4<Δ3SAOBJ/(ΔTOBJ
・NA4・fOBJ)<0 3×10−2<ΔfBOBJ・νdOBJ/fOBJ<
14×10−2 1.0×10−2<PD<10.0×10−2 ただし、 Δ3SAOBJ:前記対物レンズの温度変化ΔTOBJ
(℃)により前記対物レンズのプラスチックレンズの屈
折率がΔNOBJだけ変化した場合に、前記対物レンズ
の収差をZernike多項式に展開したときの、3次球面収
差成分の変化量であって、前記光源が発生する光の波長
λ0(nm)を単位とするRMS(Root Mean Square)値
で表し、その符号は、3次球面収差成分が補正過剰方向
に変化する場合を「+」、3次球面収差成分が補正不足
方向に変化する場合を「−」と定義する。 Δ5SAOBJ:前記対物レンズの温度変化ΔTOBJ
(℃)により前記対物レンズのプラスチックレンズの屈
折率がΔNOBJだけ変化した場合に、前記対物レンズ
の収差をZernikeの多項式に展開したときの、5次球面
収差成分の変化量であって、前記光源が発生する光の波
長λ0(nm)を単位とするRMS(RootMean Square)
値で表す。 NA:前記光情報記録媒体の記録および/または再生に
必要な前記対物レンズの所定の像側開口数 fOBJ:前記対物レンズの焦点距離(mm) ΔfBOBJ:前記対物レンズに前記光源が発生する光
の波長λ0に対し+10nmの波長差だけ長い波長の光
を入射した際の前記対物レンズの軸上色収差(mm) νdOBJ:前記対物レンズの前記第1レンズのd線の
アッベ数と、前記第2レンズのd線のアッベ数との平均
値 PD:前記収差補正用光学素子の第i面に形成された回
折構造により、前記第i面に形成された回折構造を透過
する波面に付加される光路差Φbiを光軸からの高さh
i(mm)の関数として、 Φbi=ni・(b2i・hi 2+b4i・hi 4+b
6i・hi 6+・・・) により定義される光路差関数で表す場合に(ここで、b
2i、b4i、b6i・・・はそれぞれ2次、4次、6
次、・・・の光路差関数係数、niは前記第i面に形成
された回折構造で発生する回折光のうち最大の回折光量
をもつ回折次数である)、 PD=Σ(−2・b2i・ni)により定義される回折
レンズとしての回折パワー(mm−1)6. The aberration-correcting optical element according to claim 3, 4 or 5, wherein the following expression is satisfied. | Δ3SA OBJ | / | Δ5SA OBJ |> 1 −30.0 × 10 −4 <Δ3SA OBJ / (ΔT OBJ
・ NA 4 · f OBJ ) <03 × 10 −2 <ΔfB OBJ · νd OBJ / f OBJ <
14 × 10 −2 1.0 × 10 −2 <P D <10.0 × 10 −2 However, Δ3SA OBJ : Temperature change of the objective lens ΔT OBJ
(3) A change amount of the third-order spherical aberration component when the aberration of the objective lens is expanded into a Zernike polynomial when the refractive index of the plastic lens of the objective lens changes by ΔN OBJ due to (° C.). Is expressed as an RMS (Root Mean Square) value in which the wavelength λ 0 (nm) of the light generated by is generated. The sign is “+” when the third-order spherical aberration component changes in the direction of overcorrection, and the third-order spherical surface. The case where the aberration component changes in the direction of insufficient correction is defined as "-". Δ5SA OBJ : Temperature change of the objective lens ΔT OBJ
A change amount of the fifth-order spherical aberration component when the aberration of the objective lens is expanded into a Zernike polynomial when the refractive index of the plastic lens of the objective lens changes by ΔN OBJ due to (° C.), RMS (Root Mean Square) in units of wavelength λ 0 (nm) of light generated by the light source
Expressed as a value. NA: A predetermined image-side numerical aperture f OBJ of the objective lens required for recording and / or reproducing of the optical information recording medium: Focal length (mm) of the objective lens ΔfB OBJ : The light source is generated in the objective lens Axial chromatic aberration (mm) νd OBJ of the objective lens when light having a wavelength longer than the wavelength λ 0 of the light by a wavelength difference of +10 nm is incident νd OBJ : Abbe number of d line of the first lens of the objective lens, Average value P D of the second lens with the Abbe number of the d-line: a wavefront that is transmitted through the diffractive structure formed on the i-th surface of the aberration correction optical element The additional optical path difference Φ bi is the height h from the optical axis.
As a function of i (mm), Φ bi = ni · (b 2i · h i 2 + b 4i · h i 4 + b
6i · h i 6 + ...) In the case of being represented by the optical path difference function (here, b
2i , b 4i , b 6i ... Are secondary, quaternary, and 6 respectively.
Next, an optical path difference function coefficient, ni is a diffraction order having the maximum diffracted light amount among the diffracted light generated by the diffractive structure formed on the i-th surface), P D = Σ (−2. b 2i · ni) diffractive power (mm −1 ) as a diffractive lens
ると平面の複数の輪帯段差からなる回折構造が形成され
た一方の光学面と、その反対側の面に凹面の屈折面が形
成された他方の光学面と、を有することを特徴とする請
求項1乃至6のいずれか1項に記載の収差補正用光学素
子。7. The aberration-correcting optical element macroscopically includes one optical surface on which a diffractive structure formed of a plurality of plane ring-shaped steps is formed, and a concave refracting surface on the opposite surface. The optical element for aberration correction according to any one of claims 1 to 6, further comprising: the other optical surface formed.
発生する光の波長λ 0における、前記収差補正用光学素
子の近軸パワーP0が略零であることを特徴とする請求
項1乃至7のいずれか1項に記載の収差補正用光学素
子。8. The aberration correction optical element comprises:
Wavelength of generated light λ 0The optical element for aberration correction in
Paraxial power P of child0Is characterized by being substantially zero
Item 9. An aberration correction optical element according to any one of items 1 to 7.
Child.
すことを特徴とする請求項8に記載の収差補正用光学素
子。 PD>0 PR<0 −0.9>PD/PR>−1.19. The aberration correcting optical element according to claim 8, wherein the aberration correcting optical element satisfies the following expression. P D > 0 P R <0-0.9> P D / P R > -1.1
1に記載の収差補正用光学素子。 PT2<PT0<PT1 ただし、 PT0:所定の温度T0における前記収差補正用光学素
子の近軸パワー(mm− 1) PT1:前記所定の温度T0よりも所定の温度差だけ低
い温度T1における前記収差補正用光学素子の近軸パワ
ー(mm−1) PT2:前記所定の温度T0よりも所定の温度差だけ高
い温度T2における前記収差補正用光学素子の近軸パワ
ー(mm−1)10. The aberration-correcting optical element according to claim 1, wherein the following expression is satisfied. P T2 <proviso P T0 <P T1, P T0 : paraxial power of the aberration correcting optical element at a given temperature T 0 (mm - 1) P T1: predetermined temperature difference than the predetermined temperature T 0 Paraxial power (mm −1 ) P T2 of the aberration correcting optical element at a low temperature T 1 : Paraxial of the aberration correcting optical element at a temperature T 2 higher than the predetermined temperature T 0 by a predetermined temperature difference. Power (mm -1 )
スチックレンズであることを特徴とする請求項10に記
載の収差補正用光学素子。11. The aberration-correcting optical element according to claim 10, wherein the objective lens is a plastic lens having a structure of one lens in one group.
数となるような光軸方向の段差量Δ(mm)を有する前
記輪帯段差が少なくとも1つ有効径内に形成されている
特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の収
差補正用光学素子。 m=INT(Y) Y=Δ×(n−1)/(λ0×10−3) ただし、 INT(Y):Yを四捨五入して得られる整数 n:前記光源が発生する光の波長λ0(nm)における
前記収差補正用光学素子の屈折率 λ0:前記光源が発生する光の波長(nm)12. At least one ring zone step having a step difference Δ (mm) in the optical axis direction such that m represented by the following equation is an integer other than 0 and ± 1 is formed within an effective diameter. The aberration-correcting optical element according to any one of claims 1 to 11, characterized in that m = INT (Y) Y = Δ × (n−1) / (λ 0 × 10 −3 ) where INT (Y): an integer obtained by rounding Y: n: wavelength λ of light generated by the light source Refractive index λ 0 of the aberration correction optical element at 0 (nm): wavelength (nm) of light generated by the light source
構造を有することを特徴とする請求項1乃至12のいず
れか1項に記載の収差補正用光学素子。13. The aberration-correcting optical element according to claim 1, further comprising a diffractive structure having a plurality of annular zone steps on both surfaces.
した際に、出射する光束の球面収差が補正不足、あるい
は、補正過剰となる方向に変化するような球面収差特性
を有し、次式を満たすような回折構造を有する面を少な
くとも1つ有していることを特徴とする請求項1乃至1
3のいずれか1項に記載の収差補正用光学素子。 0.2≦|(Phf/Phm)−2|≦6.0 ただし、 Phf:最大有効径hmの半分の位置hfにおける前記
回折構造の光軸に垂直な方向の輪帯間隔 Phm:最大有効径hmにおける前記回折構造の光軸に
垂直な方向の輪帯間隔14. Spherical aberration characteristics such that when the wavelength of an incident light beam changes to the long wavelength side, the spherical aberration of the outgoing light beam changes in the direction of undercorrection or overcorrection. 2. At least one surface having a diffractive structure satisfying the formula is provided.
The aberration-correcting optical element according to any one of 3 above. 0.2 ≦ | (P hf / P hm ) −2 | ≦ 6.0, where P hf : annular zone spacing P hm in a direction perpendicular to the optical axis of the diffractive structure at a position hf that is half the maximum effective diameter hm. : Ring spacing in the direction perpendicular to the optical axis of the diffractive structure at the maximum effective diameter hm
m以下であることを特徴とする請求項1乃至14のいず
れか1項に記載の収差補正用光学素子。15. The wavelength at which the diffraction efficiency is maximum is 550 n.
The aberration-correcting optical element according to any one of claims 1 to 14, wherein the optical element is m or less.
あり、かつ、少なくとも1つのプラスチックレンズを有
する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の
光路中に配置された収差補正用光学素子と、を有する、
光情報記録媒体の情報記録面からの情報を再生、および
/または、情報記録面に情報を記録するための光学系で
あって、 前記収差補正用光学素子として請求項1乃至15のいず
れか1項に記載の収差補正用光学素子を有することを特
徴とする光学系。16. A light source, an objective lens having an image-side numerical aperture of 0.75 or more and having at least one plastic lens, and an aberration arranged in an optical path between the light source and the objective lens. And a correction optical element,
An optical system for reproducing information from an information recording surface of an optical information recording medium and / or recording information on the information recording surface, wherein the aberration correcting optical element is any one of claims 1 to 15. An optical system having the aberration correction optical element described in the item.
あり、かつ、少なくとも1つのプラスチックレンズを有
する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間の
光路中に配置された収差補正用光学素子と、を有する光
学系を備え、光情報記録媒体の情報記録面からの情報を
再生、および/または、情報記録面に情報を記録するた
めの光ピックアップ装置であって、 前記光学系として請求項16に記載の光学系を有するこ
とを特徴とする光ピックアップ装置。17. A light source, an objective lens having an image-side numerical aperture of 0.75 or more and having at least one plastic lens, and an aberration arranged in an optical path between the light source and the objective lens. An optical pickup device for reproducing information from an information recording surface of an optical information recording medium and / or recording information on the information recording surface, comprising: an optical system having a correcting optical element; An optical pickup device comprising the optical system according to claim 16 as a system.
置を搭載したことを特徴とする音声および/または画像
の記録装置、および/または、音声および/または画像
の再生装置。18. An audio and / or image recording device, and / or an audio and / or image reproducing device, comprising the optical pickup device according to claim 17.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002053085 | 2002-02-28 | ||
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