JP2004006006A - Optical pickup device - Google Patents

Optical pickup device Download PDF

Info

Publication number
JP2004006006A
JP2004006006A JP2003169365A JP2003169365A JP2004006006A JP 2004006006 A JP2004006006 A JP 2004006006A JP 2003169365 A JP2003169365 A JP 2003169365A JP 2003169365 A JP2003169365 A JP 2003169365A JP 2004006006 A JP2004006006 A JP 2004006006A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical
objective lens
information recording
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003169365A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4099662B2 (en
Inventor
Norikazu Arai
Toshihiko Kiriki
Toshiyuki Kojima
Kohei Ota
Shinichiro Saito
大田 耕平
小嶋 俊之
斉藤 真一郎
桐木 俊彦
荒井 則一
Original Assignee
Konica Minolta Holdings Inc
コニカミノルタホールディングス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP1501099 priority Critical
Priority to JP4192599 priority
Priority to JP9534799 priority
Priority to JP9748099 priority
Priority to JP25746699 priority
Priority to JP31270199 priority
Priority to JP2003169365A priority patent/JP4099662B2/en
Application filed by Konica Minolta Holdings Inc, コニカミノルタホールディングス株式会社 filed Critical Konica Minolta Holdings Inc
Publication of JP2004006006A publication Critical patent/JP2004006006A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4099662B2 publication Critical patent/JP4099662B2/en
Expired - Lifetime legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pickup device capable of recording/reproducing information on/from different types of optical information recording media by using lights of at least two wavelengths different from each other. <P>SOLUTION: This optical pickup device is provided with a first light source 12, a second light source 11 and a third light source 13 for emitting luminous fluxes whose wavelengths are λ1, λ2 and λ3 respectively (λ1 < λ2 < λ3) in order to record/reproduce information on/from first and second optical information recording media having transparent substrates and a third information recording medium having a transparent substrate thicker than those of the first and second optical information recording media, and an objective lens 1 for converging the luminous flux from each of the light sources on each of the optical information recording media. In recording/reproducing the information on/from each of the optical information recording media, the luminous flux emitted from the first light source to the second optical information recording medium, the luminous flux emitted from the second light source to the first optical information recording medium and the luminous flux emitted from the third light source to the third optical information recording medium are made incident as parallel light on the objective lens 1, respectively. They are converged on their corresponding optical information recording media. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる光情報記録媒体に対して情報の記録および/または再生を行う光ピックアップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、短波長赤色レーザの実用化に伴い、CD(コンパクトディスク)と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体(光ディスクともいう)であるDVDが製品化されている。DVD用記録再生装置では、650nmの半導体レーザを使用したときの対物レンズの光デイスク側の開口数NAを0.6〜0.65としている。DVDはトラックピッチ0.74μm、最短ビット長0.4μmであり、CDのトラックピッチ1.6μm、最短ピット長0.83μmに対して半分以下に高密度化されている。また、DVDにおいては、光ディスクが光軸に対して傾いたときに生じるコマ収差を小さく抑えるために、透明基板厚は0.6mmとCDの透明基板厚の半分になっている。
【0003】
また、上述したCD、DVDの他に、光源波長や透明基板厚さが異なるなど種々の規格の光ディスク、例えばCD−R,RW(追記型コンパクトディスク)、VD(ビデオディスク)、MD(ミニディスク)、MO(光磁気ディスク)なども商品化されて普及している。さらに半導体レーザの短波長化が進み、発振波長400nm程度の短波長青色レーザが実用化されようとしている。波長が短くなることでたとえDVDと同じ開口数を用いても光情報記録媒体の更なる大容量化が可能となる。
【0004】
また、上述のような従来の光情報記録媒体であるCDと同程度の大きさで、記録再生が可能なCD−Rや、記録密度を高めたDVDなど、記録面の透明基板の厚みや記録再生用レーザ光の波長の異なる複数の光情報記録媒体の開発が進み、これらの光情報記録媒体に対して、同一の光ピックアップでの記録再生を可能とすることが求められている。このため、使用波長に応じた複数のレーザ光源を備えながら、同一の対物レンズで記録面へ必要な開口数でレーザ光を収束する光ピックアップが、各種提案されている(例えば特開平8−55363号公報、同平10−92010号公報など)。
【0005】
これらのうち、特開平9−54973号公報には、635nmを透過光(0次回折光)、785nmは−1次回折光を利用したホログラム光学素子を用いた光学系および635nmを+1次回折光、785nmは透過光(0次回折光)を利用したホログラム光学素子を用いた光学系が開示されている。また、特開平10−283668号公報には、650nmではホログラム型リングレンズを100%透過し、780nmでは、ホログラム型リングレンズで1次回折される光学系が開示されている。
【0006】
しかしながら、これらのホログラム素子ならびにホログラム型リングレンズにおいて、一方の波長で0次光の回折効率をほぼ100%とした場合に、どうしても、他方の波長での、+1次回折光もしくは−1次回折光の回折効率には限界があり、所望の高い回折効率は得られず、光量のロスが生じ、光量の利用効率が悪くなってしまうという問題があった。光量のロスが生じる場合、特に情報の記録時においては、より高パワーのレーザーが必要になってしまう。
【0007】
また、ホログラム素子ならびにホログラム型リングレンズにおいて、一方の波長で0次光の回折効率をほぼ100%とし、他方の波長で、できるだけ0次光を透過させず、+1次回折光もしくは−1次回折光の回折効率を大きくする場合、ホログラムの深さが3.8〜5.18μmと深くなってしまっていた。このため、特に対物レンズに、ホログラム光学素子もしくはホログラム型リングレンズの機能を一体化させた場合、金型の加工、成形が非常に困難であるという問題も有していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は先に、同心円状に分割された複数の輪帯からなり、各輪帯は、波長の異なる複数の光源、及び/または、記録面の厚みの異なる透明基板に対してほぼ回折限界に収差補正され、構成が簡素化された光ピックアップを構成できる対物レンズを提案した(特願平9−286954号)。この対物レンズは、使用波長及び/または透明基板の厚みに応じて自動的に必要な開口を得られるという機能を有している。しかし、レーザ光源と光検出器が一体となったレーザ/検出器集積ユニットを使用した場合、光検出器に入射するフレア光により、正確な検出が出来ない場合が生じるという問題があった。これは特に、ホログラムを利用して光束を偏向し光検出器に導く方式のレーザ/検出器集積ユニットにおいて顕著である。また、DVD系の記録可能なディスク(DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+RW等)や、CD系の記録可能なディスク(CD−R、CD−RW等)に高速記録する場合、専用レンズを使った光学系と比べて、一部の光がフレアとなるため光量の利用効率が悪く、レーザ光源のパワーを大きくする必要があった。
【0009】
本発明の目的は、互いに異なる少なくとも2つの波長の光をそれぞれ用いる、異なる種類の光情報記録媒体の記録及び/または再生を、1つの光ピックアップ装置で可能とする、光ピックアップ装置を提供することである。
【0010】
さらには、互いに異なる少なくとも2つの波長の光を用い、異なる種類の光情報記録媒体に適用する場合であっても、大きな球面収差や色収差を発生させることなくそれぞれの異なる光情報記録媒体に対して、情報の記録および/または再生を、1つのピックアップ装置で可能とすることを目的とする。しかも、簡単な構成である光ピックアップ装置を提供することも目的とする。特に、厚さの異なる透明基板を有する異なる種類の光情報記録媒体を用いる場合には、球面収差の問題がさらに深刻になるが、そのような場合であっても、大きな球面収差や色収差を発生させることなくそれぞれの異なる光情報記録媒体に対して、情報を記録および/または再生を、1つの光ピックアップ装置で行えるようにすることも目的とする。
【0011】
さらに、複数のレーザーや複数の検出器の集積ユニットを用いたピックアップ装置においても、検出に悪影響を与えてしまうようなフレア光が光検出器上に照射されることなく、光検出器による光の検出が良好に行え、検出におけるS字特性も良好とすることを目的とする。さらに、光量のロスが少なく、光量の利用効率に優れた光ピックアップ装置を提供することも本発明の目的である。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、光情報記録媒体に対して情報を記録および/または再生する光ピックアップ装置であって、透明基板を有する第2光情報記録媒体に対して、情報を記録および/または再生するための波長λ1の光束を出射する第1の光源と、透明基板を有する第1光情報記録媒体に対して、情報を記録および/または再生するための波長λ2(ここで、λ1<λ2)の光束を出射する第2の光源と、前記第1光情報記録媒体の透明基板よりも厚く且つ前記第2光情報記録媒体の透明基板よりも厚い透明基板を有する第3光情報記録媒体に対して、情報を記録および/または再生するための波長λ3(ここで、λ2<λ3)の光束を出射する第3の光源と、前記各光源から出射された光束が入射され、該光束を前記各光情報記録媒体に集光させるための対物レンズと、を備え、前記第2光情報記録媒体に対して情報を記録および/または再生する際に、前記第1の光源から出射された光束は、前記対物レンズに平行光として入射されて前記第2光情報記録媒体に集光され、前記第1光情報記録媒体に対して情報を記録および/または再生する際に、前記第2の光源から出射された光束は、前記対物レンズに平行光として入射されて前記第1光情報記録媒体に集光され、前記第3光情報記録媒体に対して情報を記録および/または再生する際に、前記第3の光源から出射された光束は、前記対物レンズに平行光として入射されて前記第3光情報記録媒体に集光されることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【0013】
請求項2に記載の発明は、前記波長λ1の光束が、青色レーザ光であることを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置である。
【0014】
請求項3に記載の発明は、前記第2光情報記録媒体が、青色レーザ光によって情報を記録および/または再生される次世代高密度光ディスクであることを特徴とする請求項1または2に記載の光ピックアップ装置である。
【0015】
請求項4に記載の発明は、前記第1光情報記録媒体の透明基板の厚さと、前記第2光情報記録媒体の透明基板の厚さとが等しいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置である。
【0016】
請求項5に記載の発明は、前記第1光情報記録媒体に対して情報を記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの像側開口数をNA2、前記第2光情報記録媒体に対して情報を記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの像側開口数をNA1、前記第3光情報記録媒体に対して情報を記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの像側開口数をNA3としたとき、NA1及びNA2は、NA3より大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置である。
【0017】
請求項6に記載の発明は、前記NA1と前記NA2とは等しいことを特徴とする請求項5に記載の光ピックアップ装置である。
【0018】
請求項7に記載の発明は、前記対物レンズは、前記第3光情報記録媒体に対して情報を記録および/または再生する際に、前記NA3よりも大きな像側開口数の領域を通過する光束において、前記第3光情報記録媒体の球面収差がフレアになるように構成されていることを特徴とする請求項5または6に記載の光ピックアップ装置である。
【0019】
請求項8に記載の発明は、前記対物レンズは、輪帯状回折面を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置である。
【0020】
請求項9に記載の発明は、前記対物レンズは、非球面屈折面と輪帯状回折面とを備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置である。
【0021】
請求項10に記載の発明は、前記非球面屈折面と前記輪帯状回折面とを適当に設計することにより、前記各光源の異なる波長間での球面収差及び前記透明基板の厚さの違いによる球面収差を補正したことを特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置である。
【0022】
請求項11に記載の発明は、前記輪帯状回折面は、2乗項が0以外の係数であって、且つ2乗項以外の項に0以外の係数を有する位相差関数により設計されたことを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置である。
【0023】
請求項12に記載の発明は、前記対物レンズの屈折パワーと回折パワーとの組み合わせにより、前記各光源の異なる波長間での球面収差を補正したことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置である。
【0024】
請求項13に記載の発明は、前記対物レンズに入射される光源からの光束を、平行光とするためのコリメータレンズを有することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置である。
【0025】
請求項14に記載の発明は、 前記対物レンズが単玉で構成されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置である。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0027】
第1の実施の形態の光学系は、基本的には両面非球面の単玉レンズであり、一方の非球面上には回折輪帯(輪帯状の回折面)を設けてある。一般に非球面屈折面では、ある主波長光に対して球面収差を補正した場合、主波長光より短い波長光に対しては球面収差がアンダー(補正不足)となる。これとは逆に、回折面を有するレンズである回折レンズでは、ある主波長光で球面収差を補正した場合、主波長光より短い波長で球面収差をオーバー(補正過剰)とすることが可能である。従って、屈折による非球面レンズの非球面係数と、回折レンズの位相差関数の係数を適当に選んで、屈折パワーと回折パワーとを組み合わせることにより、異なる2波長光の両方で、球面収差を良好に補正することが可能である。
【0028】
また、一般に、回折輪帯のピッチは、後述の実施例で詳述する位相差関数若しくは光路差関数を使って定義される。具体的には、位相差関数ΦBは単位をラジアンとして以下の〔数1〕で表され、光路差関数Φbは単位をmmとして〔数2〕で表わされる。
【0029】
【数1】
【数2】
これら2つの表現方法は、単位が異なるが、回折輪帯のピッチを表わす意味では同等である。即ち、主波長λ(単位mm)に対し、位相差関数の係数Bに、λ/2πを掛ければ光路差関数の係数bに換算でき、また逆に光路差関数の係数bに、2π/λを掛ければ位相差関数の係数Bに換算できる。
【0030】
今、説明を簡単にする為、1次回折光を用いる回折レンズについて述べることにすると、光路差関数なら、関数値が主波長λの整数倍を超える毎に輪帯が刻まれ、位相差関数なら、関数値が2πの整数倍を超える毎に輪帯が刻まれることになる。
【0031】
例えば、屈折パワーのない円筒状の両平面の物体側面に回折輪帯を刻んだレンズを想定し、主波長を0.5μ=0.0005mm、光路差関数の2次係数(2乗項)を−0.05(位相差関数の2次係数に換算すると−628.3)、他の次数の係数を全て零とすると、第1輪帯の半径はh=0.1mmであり、第2輪帯の半径はh=0.141mmということになる。また、この回折レンズの焦点距離fについては、光路差関数の2次係数b2=−0.05に対して、f=−1/(2・b2)=10mmとなることが知られている。
【0032】
今、上記の定義を基にした場合、位相差関数若しくは光路差関数の2次係数を零でない値とすることにより、光軸に近い、いわゆる近軸領域での色収差を補正することができる。また、位相差関数若しくは光路差関数の2次以外の係数、例えば、4次係数、6次係数、8次係数、10次係数等を零でない値とすることにより、2波長間での球面収差を制御することができる。尚、ここで、制御するということは、2波長間で、球面収差の差を極めて小さくすることもできるし、光学的仕様に必要な差を設けることも可能であるということを意味する。
【0033】
上記の具体的な適用としては、波長の違う2光源からのコリメート光(平行光)を同時に対物レンズに入射させ、光ディスク上に結像させるときは、まず、位相差関数若しくは光路差関数の2次係数を使って近軸の軸上色収差を補正するとともに、位相差関数若しくは光路差関数の4次以降の係数を使って球面収差の2波長間での差を許容内になるよう小さくするのがよい。
【0034】
また、別の例として、波長の違う2光源からの光を一つの対物レンズを使い、一方の波長の光に対しては、t1の厚み(透明基板の厚み)のディスクに対して収差が補正されるようにし、もう一方の波長の光に対しては、t2の厚みのディスクに対して収差が補正されるようにする仕様の場合について考えてみる。この場合、主に位相差関数若しくは光路差関数の4次以降の係数を使うことにより、球面収差の2波長間での差を設け、それぞれの厚みに対しては、それぞれの波長で球面収差が補正されるようにすることができる。また、いずれの場合にも屈折面は球面であるよりも非球面であるほうが、2波長間での収差補正をし易い。
【0035】
上記の非球面屈折面は、異なる波長に対してはそれぞれ屈折力が異なり、集光点が異なるので、それぞれの集光点をそれぞれ基板厚の異なる光ディスクに対応させることができる。この場合、短い方の光源波長は700nm以下であり、長い方の光源波長は600nm以上であり、その波長差が80nm以上であることが好ましい。また、その波長差が400nm以下であることがより好ましく、更に好ましくは、その波長差が100nm以上200nm以下である、そして、回折面は、異なる2波長光に対し、ほぼその中間の波長で回折効率が最大であることが望ましいが、どちらか一方の波長で最大の回折効率を有するものであってもよい。
【0036】
上記球面収差の補正と同一の作用を利用することにより、光学面上に回折輪帯レンズを設け、異なる2波長の光源の各々に対して、ある1つの同次数の回折光により軸上色収差を補正することができる。すなわち、異なる2波長の光源の光に対する軸上色収差を±λ/(2NA2)の範囲に補正することができる。ただし、λは2波長のうち長いほうの波長、NAは長いほうの波長に対応する像側開口数とする。
【0037】
また、上記異なる2波長の光源の波長差が80nm以上であり、対物レンズの硝材のアッベ数をνdとしたとき、
νd > 50     ・・・(1)
を満足することが望ましい。上記条件(1)は、異なる2波長の光源に対して軸上色収差を補正した場合に、2次スペクトルを小さくするための条件である。
【0038】
次に、薄肉単玉レンズの一方の面に回折面が設けられている場合に、単玉レンズ全体を、回折レリーフを外したベースとなる屈折レンズと回折面との合成と考えてこの合成レンズの色収差について検討する。ある波長λx と波長λy (λx <λy )とでの色消し条件は次式となる。
【0039】
fR ・νR +fD ・νD =0
ただし、fR 、fD :それぞれ屈折レンズ、回折面の焦点距離
νR 、νD :それぞれ屈折レンズ、回折面のアッベ数で、次式で定まる。
νR =(n0−1)/(nx −ny )
νD =λ0/(λx −λy )
【0040】
ただし、n0:基準波長での屈折率、λ0:基準波長
【0041】
このとき、ある波長λz に対する色収差δfは次式となる。
δf=f(θR −θD )/(νR −νD )  ・・・(2)
ただし、θR 、θD :それぞれ屈折レンズ、回折面の部分分散比で次式で定まる。
【0042】
θR =(nx −nz )/(nx −ny )
【0043】
θD =(λx −λz )/(λx −λy )
ただし、nz :波長λz での屈折率
【0044】
例として、λ0=λx =635nm、λy =780nm、λz =650nmとし、ベースとなる屈折レンズの硝材をホーヤ社BSC7(νd=64.2)としてみると、
νR=134.5, νD=−4.38, θR=0.128, θD=0.103となり、δf=0.18×10−3fとなる。
【0045】
また、ベースとなる屈折レンズの硝材をホーヤ社E−FD1(νd=29.5)に変えてみると、
νR=70.5, θR=0.136 となり、 δf=0.44×10−3fとなる。
【0046】
このように式(2)においては、右辺分母(νR −νD )は|νD|が|νR|より十分小さいため、屈折レンズの硝材を変えることによる色収差δfの変化にとっては、屈折レンズのアッベ数νRの変化が支配的である。一方、θR とθD とは波長によってのみ定まり、右辺分子(θR −θD )は、その変化の寄与が右辺分母(νR −νD )に比べて小さい。
【0047】
上記により、回折面を有するレンズにおいては、2次スペクトルδfを小さく抑えるには、屈折レンズの材料としてアッベ数νRの大きい材料を選ぶことが有効であることがわかる。条件式(1)は光源の波長変化などに対応できるよう、2次スペクトルを抑えるのに有効な限界を示す。
【0048】
また、回折面を使用せずに、2種類の材料の屈折レンズを貼合わせて色消しを行う場合は、それぞれの材料について、θR =a+b・νR +△θR (a,bは定数)と表したとき、△θR は小さく、異常分散性が無いならば2次スペクトルδfは2つの屈折レンズのアッベ数νR にはよらない。したがって、式(1)は回折光学系に特有の条件であることがわかる。
【0049】
本実施の形態の回折レンズを簡易に製造するためには、対物レンズをプラスチック材料で構成することが望ましい。条件式(1)を満たすプラスチック材料としては、アクリル系、ポリオレフィン系が用いられるが、耐湿性、耐熱性などから、ポリオレフィン系が好ましい。
【0050】
次に、第2の実施の形態の対物レンズおよびこれを備えた光ピックアップ装置の構成を具体的に説明する。
【0051】
図48に、本実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図を示す。光ピックアップ装置により情報記録および/または再生する光情報記録媒体である光ディスク20は、透明基板の厚さt1の第1光ディスク(例えばDVD)及び第2光ディスク(例えば青色レーザ使用次世代高密度光ディスク)と、t1とは異なる透明基板の厚さt2を有する第3光ディスク(例えばCD)の3種であるとして説明する。ここでは、透明基板の厚さt1=0.6mm、t2=1.2mmである。
【0052】
図示の光ピックアップ装置は、光源として第1光源である第1半導体レーザ11(波長λ1=610nm〜670nm)と、第2光源である青色レーザ12(波長λ2=400nm〜440nm)と、第3光源である第2半導体レーザ13(波長λ3=740nm〜870nm)とを有しているとともに、光学系の一部として対物レンズ1を有している。第1光源、第2光源及び第3光源は、情報を記録および/または再生する光ディスクに応じて選択使用される。
【0053】
第1半導体レーザ11、青色レーザ12あるいは第2半導体レーザ13から出射された発散光束は、ビームスプリッタ19および絞り3を介し、光ディスク20の透明基板21を透過して、対物レンズ1によってそれぞれの情報記録面22上に集光され、スポットを形成する。
【0054】
各レーザからの入射光は、情報記録面22上の情報ピットによって変調された反射光となり、ビームスプリッタ18、トーリックレンズ29を介して共通の光検出器30に入射し、その出力信号を用いて、光ディスク20に記録された情報の読み取り信号、合焦検出信号やトラック検出信号が得られる。
【0055】
また、光路内に設けられている絞り3は、この例においては固定の開口数(NA0.65)を有する絞りであり、余分な機構を必要とせず、低コスト化を実現できるものである。なお、第3光ディスクの記録および/または再生時には不要光(NA0.45以上)を除去できるように、絞り3の開口数を可変としてもよい。
【0056】
対物レンズ1の光学面に実使用開口の外側の一部の光束を遮蔽するように輪帯状のフィルターを一体に形成することで、実使用開口の外側のフレア光を安価な構成で容易に除去することも可能である。
【0057】
本実施の形態のように有限共役型の光学系を用いる場合には、集光性能を維持するため、光源と集光光学系との関係を一定に保つ必要があり、合焦やトラッキングのための移動は、光源11、12、13と対物レンズ1とを1つのユニットとして行うことが望ましい。
【0058】
次に、第3の実施の形態の対物レンズおよびこれを含む光ピックアップ装置の構成を具体的に説明する。
【0059】
図49に、本実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図を示す。図49の光ピックアップ装置はレーザー、光検出器およびホログラムをユニット化したレーザ/検出器集積ユニット40を用いた例であり、図48と同じ構成要素は同じ符号で示す。この光ピックアップ装置においては、第1半導体レーザ11、青色レーザ12、第1の光検出手段31、第2の光検出手段32、ホログラムビームスプリッタ23がレーザ/検出器集積ユニット40としてユニット化されている。
【0060】
第1光ディスクを再生する場合、第1半導体レーザ11から出射された光束は、ホログラムビームスプリッタ23を透過し、絞り3によって絞られ、対物レンズ1により第1光ディスク20の透明基板21を介して情報記録面22に集光される。そして、情報記録面22で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ1、絞り3を介してホログラムビームスプリッタ23のディスク側の面で回折され、第1半導体レーザ11に対応した第1の光検出器31上へ入射する。そして、第1の光検出器31の出力信号を用いて、第1光ディスク20に記録された情報の読み取り信号、合焦検出信号やトラック検出信号が得られる。
【0061】
第2光ディスクを再生する場合、青色レーザ12から出射された光束は、ホログラムビームスプリッタ23のレーザ側の面で回折され、上記の第1半導体レーザ11からの光束と同じ光路を取る。すなわち、このホログラムビームスプリッタ23の半導体レーザ側の面は、光合成手段としての機能を果たす。さらに絞り3、対物レンズ1を介して第2光ディスク20の透明基板21を介して情報記録面22に集光される。そして、情報記録面22で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ1、絞り3を介して、ホログラムビームスプリッタ23のディスク側の面で回折されて青色レーザ12対応した第2の光検出器32上へ入射する。そして、第2の光検出器32の出力信号を用いて、第2光ディスク20に記録された情報の読み取り信号、合焦検出信号やトラック検出信号が得られる。
【0062】
さらに、第3光ディスクを再生する場合、第2半導体レーザ13、第3の光検出手段33、およびホログラムビームスプリッタ24がユニット化されたレーザ/検出器集積ユニット41が使用される。第2半導体レーザ13から出射された光束は、ホログラムビームスプリッタ24を透過し、出射光の合成手段であるビームスプリッタ19で反射し、絞り3によって絞られ、対物レンズ1により光ディスク20の透明基板21を介して情報記録面22に集光される。そして、情報記録面22で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ1、絞り3、ビームスプリッタ19を介してホログラムビームスプリッタ24で回折されて第3の光検出器33上へ入射する。そして、第3の光検出機33の出力信号を用いて、第3光ディスク20に記録された情報の読み取り信号、合焦検出信号やトラック検出信号が得られる。
【0063】
第2および第3の実施の形態の光ピックアップ装置においては、対物レンズ1の非球面屈折面に光軸4と同心の輪帯状回折面が構成されている。一般に非球面屈折面だけで対物レンズを構成すると、ある波長λaに対して球面収差を補正した場合、λaよりも短い波長λbに対しては球面収差がアンダーとなる。一方回折面を使用すると、ある波長λaに対して球面収差を補正した場合、λaよりも短い波長λbに対しては球面収差がオーバーとなる。従って、屈折面による非球面光学設計と、回折面の位相差関数の係数を適当に選んで、屈折パワーと回折パワーとを組み合わせることにより、異なる波長間での球面収差を補正することが可能となる。また、非球面屈折面では、波長が異なると屈折力も変化し集光位置も異なる。よって、非球面屈折面を適当に設計することで、異なる波長に対しても各透明基板21の情報記録面22に集光させることができる。
【0064】
また、第2および第3の実施の形態の対物レンズ1では、非球面屈折面と輪帯状回折面の位相差関数とを適当に設計することで、第1半導体レーザ11、青色レーザ12あるいは第2半導体レーザ13から出射した各光束に対して、光ディスク20の透明基板21厚さの違いにより発生する球面収差を補正している。さらに、輪帯状回折面において、輪帯の位置を表す位相差関数が、冪級数の4乗以降の項の係数を用いると球面収差の色収差を補正することが可能となる。なお、第3光ディスク(CD)については実使用上の開口はNA0.45であり、第3光ディスクではNA0.45以内で球面収差を補正し、NA0.45より外側の領域の球面収差をフレアとしている。これらの補正により各光ディスク20に対して、情報記録面22上の集光スポットの収差が回折限界(0.07λrms)とほぼ同程度あるいはそれ以下になっている。
【0065】
上記のような第2および第3の実施の形態の光ピックアップ装置は、例えばCD、CD−R、CD−RW、CD−Video、CD−ROM、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、MD等の、任意の異なる2つまたはそれ以上の複数の光情報記録媒体に対して、コンパチブルなプレーヤ、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、および/または、音声および/または画像の再生装置に搭載することができる。
【0066】
次に、第4の実施の形態の対物レンズおよびこれを含む光ピックアップ装置の構成を具体的に説明する。
【0067】
図67は本実施の形態の光ピックアップ装置10の概略構成図である。図67においては、第2および第3の実施の形態と共通の部材については同じ符号を用いることがある。図67において光ピックアップ装置10は、光情報記録媒体である複数の光ディスク20を記録/再生するものである。以下、この複数の光ディスク20は、透明基板の厚さt1の第1光ディスク(DVD)および第2光ディスク(青色レーザ使用次世代高密度光ディスク)と、t1とは異なる透明基板の厚さt2を有する第3光ディスク(CD)として説明する。ここでは、透明基板の厚さt1=0.6mm、t2=1.2mmである。
【0068】
光ピックアップ装置10は、光源として第1光源である第1半導体レーザ11(波長λ1=610nm〜670nm)と第2光源である青色レーザ12(波長λ2=400nm〜440nm)及び第3光源である第2半導体レーザ13(波長λ3=740nm〜870nm)とを有している。これら第1光源、第2光源及び第3光源は、記録/再生する光ディスクに応じて排他的に使用される。
【0069】
集光光学系5は、第1半導体レーザ11、青色レーザ12あるいは第2半導体レーザ13から出射された光束を、光ディスク20の透明基板21を介して、それぞれの情報記録面22上に集光させ、スポットを形成する手段である。本実施の形態では、集光光学系5として、光源から出射された光束を平行光(略平行でよい)に変換するコリメータレンズ2と、コリメータレンズ2によって平行光とされた光束を集光させる対物レンズ1とを有している。
【0070】
対物レンズ1の両面には、光軸4と同心の輪帯状回折面が構成されている。一般に非球面屈折面だけで集光光学系5を構成すると、ある波長λaに対して球面収差を補正した場合、λaよりも短い波長λbに対しては球面収差がアンダーとなる。一方、回折面を使用すると、ある波長λaに対して球面収差を補正した場合、λaよりも短い波長λbに対しては球面収差がオーバーとなる。従って、屈折面による非球面光学設計と、回折面の位相関数の係数を適当に選んで、屈折パワーと回折パワーとを組み合わせることにより、異なる波長間での球面収差を補正することが可能となる。また非球面屈折面では、波長が異なると屈折力も変化し集光位置も異なる。よって、非球面屈折面を適当に設計することで、異なる波長に対しても各透明基板の情報記録面22に集光させることができる。
【0071】
上記の輪帯状回折面では、第1半導体レーザ11、青色レーザ12あるいは第2半導体レーザ13から出射した各光束に対して1次回折光を利用して収差補正を行っている。同次数の回折光を対応させると、異なる次数の回折光を対応させる場合に比べて光量損出が少なく、さらに、高次の回折光を対応させるよりも、1次回折光を用いると光量損出が少ない。したがって、本実施の形態の対物レンズ1は、DVD−RAMなどの高密度な情報を記録する光ディスクに情報を記録する光ピックアップ装置において有効となる。また、回折面は、異なる3つの波長光に対し、その中間の波長で回折効率が最大であることが望ましいが、両端の波長で最大の回折効率を有するものであってもよい。
【0072】
また、非球面屈折面と輪帯状回折面の位相差関数とを適当に設計することで、第1半導体レーザ11、青色レーザ12あるいは第2半導体レーザ13から出射した各光束に対して、光ディスク20の透明基板21厚さの違いにより発生する球面収差を補正している。さらに、対物レンズ1に形成された輪帯の位置を表す位相差関数において、冪級数の4乗以降の項の係数を用いると球面収差の色収差を補正することが可能となる。なお、第3光ディスク(CD)については実使用上の開口はNA0.45であり、NA0.45以内で球面収差を補正し、NA0.45より外側の領域の球面収差をフレアとしている。NA0.45以内の領域を通過する光束が情報記録面で光スポットを形成し、NA0.45の外側を通るフレア光は、悪影響を与えないように情報記録面で光スポットから間隔を隔てたところを通る。これらの補正により各光ディスク20に対して、情報記録面22上の集光スポットの収差が回折限界(0.07λrms)とほぼ同程度あるいはそれ以下になっている。
【0073】
本実施の形態では、光路内に設けられた絞り3は固定の開口数(NA0.65)を有しており、余分な機構を必要とせず、低コスト化を実現できるものである。なお、第3光ディスクの記録/再生時には不要光(NA0.45以上)を除去できるように、絞り3の開口数を可変としてもよい。また、ビームスプリッタ6、7は、各レーザ光の光軸を合わせるためのものである。光検出器(図示せず)は、周知のように、各光源ごとにそれぞれ設けても良く、1つの光検出器で3つの光源11、12、13に対応する反射光を受光するようにしても良い。
【0074】
次に、第5の実施の形態の対物レンズについて説明する。
【0075】
本実施の形態では、対物レンズの輪帯状回折面において、輪帯の位置を表す位相差関数が冪級数の2乗の項の係数を用いる点のみにおいて、上述した第4の実施の形態の対物レンズと異なっており、これによって軸上色収差をも補正することが可能となっている。また、本実施の形態の対物レンズによると、第4の実施の形態と同様に各光ディスク20に対して、情報記録面22上の集光スポットの収差が回折限界(0.07λrms)とほぼ同程度あるいはそれ以下となっている。
【0076】
次に、第6の実施の形態の光ピックアップ装置について説明する。
【0077】
本実施の形態の光ピックアップ装置では、第1光ディスク(例えばDVD)と第2光ディスク(例えば、青色レーザ使用次世代高密度光ディスク)に対しては、光源から射出された光束をカップリングレンズによって平行光とし、第3光ディスク(例えばCD)に対しては、光源から射出された光束をカップリングレンズによって発散光とし、それぞれ対物レンズによって集光させる。第1および第2光ディスクの透明基板21の厚さは0.6mmであり、第3光ディスクの透明基板21の厚さは1.2mmである。
【0078】
本実施の形態では、第1光ディスクと第2光ディスクとの両方の球面収差を回折面の効果により回折限界以内に補正し、また、第3光ディスクに対しては第1および第2光ディスクよりディスク厚が大きいことによって生じる球面収差を主として対物レンズに発散光束が入射することによって生じる球面収差によって打ち消し、第3光ディスクの記録/再生に必要な所定の開口数NA、例えばNA0.5或いはNA0.45以下における球面収差を回折限界以内に補正するようにしている。
【0079】
従って、λ1、λ2、λ3(λ1<λ2<λ3)の各波長に対応する光情報記録媒体に対して、記録/再生を行うのに必要な所定の開口数をNA1、NA2、NA3とするとき、それぞれの波長に対して、NA1の範囲で波面収差のRMSを0.07λ1以下、NA2の範囲で0.07λ2以下、NA3の範囲で0.07λ3以下に補正することができる。
【0080】
また、第3光ディスクに対しては、所定の開口数NAよりも大きい開口数NAの光束によってビームスポット径が小さくなり過ぎることは好ましくない。そのため、第4の実施の形態と同様に必要な開口数よりも大きな開口数では球面収差をフレアとすることが好ましい。
【0081】
上記のような異なる波長光の3光源を有する第4〜第6の実施の形態の光ピックアップ装置は、例えばCD、CD−R、CD−RW、CD−Video、CD−ROM、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、MD等の、任意の異なる2つ以上の複数の光情報記録媒体に対して、コンパチブルなプレーヤ、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、および/または、音声および/または画像の再生装置に搭載することができる。
【0082】
【実施例】
以下、上述の対物レンズについての実施例について説明する。
〈実施例1〜8〉
【0083】
実施例1〜8の対物レンズは、第1の実施の形態に係る対物レンズの具体例であり、次の〔数3〕で表される非球面形状を屈折面に有している。
【0084】
【数3】
ただし、Zは光軸方向の軸、hは光軸と垂直方向の軸(光軸からの高さ:光の進行方向を正とする)、R0は近軸曲率半径、κは円錐係数、Aは非球面係数、2iは非球面のべき数である。また、実施例1〜3、6〜8では回折面が単位をラジアンとした位相差関数ΦBとして〔数1〕で表され、同様に実施例4,5では回折面が単位をmmとした光路差関数Φbとして〔数2〕で表わされる。
【0085】
【数1】
【数2】
(実施例1)
【0086】
図1に、実施例1の対物レンズである回折光学レンズ(回折面を有する対物レンズ)の光路図を示す。また、図2に、実施例1の回折光学レンズについてのλ=635nmに対する開口数0.60までの球面収差図を示す。また、図3および図4に、実施例1の回折光学レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.45および0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。なお、図1の回折光学レンズは、レンズ全面にブレーズド型の同心円状の輪帯回折部を有しているが、図面において回折部のレリーフ形状は省略されている。また、以降の多くの図面においても、回折部のレリーフ形状は省略されている。
【0087】
実施例1の回折光学レンズによると、図2に示すように、波長λ=635nmに対してはNA0.60までの全開口がほぼ無収差である。また、図3に示すように、波長λ=780nmに対しては、実使用範囲であるNA0.45までがほぼ無収差である。その外側のNA0.45〜0.60の部分については、図4に示すように球面収差は大きくアンダーとされ、フレアとなっている。これによって、波長λ=780nmについて、適正なスポット径を得ることが可能となっている。
【0088】
図5、図6に、実施例1の回折光学レンズについてのλ=635nmおよび波長λ=780nmに対する波面収差図をそれぞれ示す。これらの図から分かるように、実施例1の回折光学レンズによると、いずれの波長に対しても、光軸上ではほぼ無収差となり、像高0.03mmにおいても、実用上無収差に近いレベルとなっている。
【0089】
以下、実施例1のレンズデータを示す。〔表1〕中、Rは曲率半径、dは面間隔、nは主波長での屈折率、νはアッベ数を示す。
【0090】
実施例1
【0091】
光源波長λ1=635nmのとき
焦点距離f1=3.34 開口数NA1=0.60 無限仕様
【0092】
光源波長λ2=780nmのとき
焦点距離f2=3.36   開口数NA2=0.45 無限仕様
【0093】
本実施例は、λ1の光束において+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させ、λ2の光束においても、+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させる。λ1に対する+1次回折光の回折効率を100%とすれば、λ2に対する回折効率は84%となる。また、λ2に対する+1次回折光の回折効率を100%とすれば、λ1に対する回折効率は89%となる。
【0094】
【表1】
非球面係数
非球面1             非球面2
κ =−0.17021       κ =−11.653
A4 =−0.0032315     A4 =  0.038456
A6 =−0.00058160    A6 = −0.020800
A8 =−4.6316×10−5    A8 =  0.0078648
A10=−3.79858×10−5   A10= −0.0019431
A12=−6.0308×10−6    A12=  0.00024343
【0095】
回折面係数
B2 =−96.766
B4 = −2.9950
B6 =  2.1306
B8 = −0.12614
B10= −0.095285
【0096】
(実施例2、実施例3)
【0097】
次に、実施例2、実施例3について説明する。図7および図8に、実施例2の対物レンズである回折光学レンズのλ=405nmおよび635nmに対する光路図をそれぞれ示す。また、図9および図10に、実施例2の回折光学レンズについてのλ=405nmおよび635nmに対する開口数0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図11および図12に、実施例2の回折光学レンズについての波長λ=405nmおよび635nmに対する波面収差図をそれぞれ示す。
【0098】
また、図13および図14に、実施例3の対物レンズである回折光学レンズのλ=405nmおよび635nmに対する光路図をそれぞれ示す。また、図15および図16に、実施例3の回折光学レンズについてのλ=405nmおよび635nmに対する開口数0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図17および図18に、実施例3の回折光学レンズについての波長λ=405nmおよび635nmに対する波面収差図をそれぞれ示す。
【0099】
実施例2、3においては、波長λ=405nmおよび波長λ=635nmに対し、基板厚は共に0.6mm、NAは0.60であり、波面収差は光軸上はほぼ無収差、像高0.03mmにおいても、実用上無収差に近いレベルとなっている。
【0100】
以下、実施例2、3のレンズデータを示す。
【0101】
実施例2
【0102】
光源波長λ1=405nmのとき
焦点距離f1=3.23   開口数NA1=0.60 無限仕様
【0103】
光源波長λ2=635nmのとき
焦点距離f2=3.34   開口数NA2=0.60 無限仕様
【0104】
本実施例は、λ1の光束において+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させ、λ2の光束においても、+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させる。
【0105】
【表2】
非球面係数
非球面1             非球面2
κ =−0.15079       κ =−3.8288
A4 =−0.0021230     A4 = 0.036962
A6 =−0.00076528    A6 =−0.020858
A8 =−8.84957×10−5   A8 = 0.0079732
A10=−3.49803×10−5   A10=−0.0018713
A12=−2.38916×10−6   A12= 0.00022504
【0106】
回折面係数
B2 = 0.0
B4 =−6.7169
B6 = 2.0791
B8 =−0.31970
B10= 0.00016708
【0107】
実施例3
【0108】
光源波長λ1=405nmのとき
焦点距離f1=3.31   開口数NA1=0.60 無限仕様
【0109】
光源波長λ2=635nmのとき
焦点距離f2=3.34   開口数NA2=0.60 無限仕様
【0110】
本実施例は、λ1の光束において+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させ、λ2の光束においても、+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させる。
【0111】
【表3】
非球面係数
非球面1             非球面2
κ =−0.19029       κ = 6.4430
A4 = 0.00030538    A4 = 0.037045
A6 =−0.0010619     A6 =−0.021474
A8 =−7.5747×10−5     A8 = 0.0078175
A10=−6.7599×10−5     A10=−0.0016064
A12=−3.3788×10−6     A12= 0.00014332
【0112】
回折面係数
B2 =−96.766
B4 = −2.9950
B6 = −0.25560
B8 = −0.08789
B10=  0.014562
【0113】
(実施例4、実施例5)
【0114】
次に、色収差補正を行った実施例4、実施例5について説明する。図19に、実施例4の対物レンズである回折光学レンズの光路図をそれぞれ示す。また、図20に、実施例4の回折光学レンズについてのλ=635nm、650nmおよび780nmに対する開口数0.50までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図21に、実施例5の対物レンズである回折光学レンズの光路図をそれぞれ示す。また、図22に、実施例5の回折光学レンズについてのλ=635nm、650nmおよび780nmに対する開口数0.50までの球面収差図をそれぞれ示す。
【0115】
図20および図22から分かるように、実施例4、5の回折光学レンズによると、波長λ=635nm、波長λ=780nmに対しては、ほぼ完全に色によるずれは補正され、波長λ=650nmに対しても、実用上全く問題はない程度に補正されている。
【0116】
以下、実施例4、5のレンズデータを示す。
【0117】
実施例4
【0118】
光源波長λ1=635nmのとき
焦点距離f1=3.40   開口数NA1=0.50 無限仕様
【0119】
光源波長λ2=780nmのとき
焦点距離f2=3.41   開口数NA2=0.50 無限仕様
【0120】
本実施例は、λ1の光束において+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させ、λ2の光束においても、+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させる。
【0121】
【表4】
非球面係数
非球面1              非球面2
κ =−0.53245        κ = 7.3988
A4 = 0.24033×10−2    A4 = 0.90408×10−2
A6 =−0.91472×10−3    A6 =−0.18704×10−2
A8 = 0.15590×10−4    A8 =−0.47368×10−3
A10=−0.11131×10−3    A10= 0.16891×10−3
【0122】
回折面係数
b2 =−0.36764×10−2
b4 =−0.91727×10−4
b6 =−0.34903×10−4
b8 = 0.77485×10−5
b10=−0.15750×10−5
【0123】
実施例5
【0124】
光源波長λ1=635nmのとき
焦点距離f1=3.40   開口数NA1=0.50 無限仕様
【0125】
光源波長λ2=780nmのとき
焦点距離f2=3.40   開口数NA2=0.50 無限仕様
【0126】
本実施例は、λ1の光束において+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させ、λ2の光束においても、+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させる。
【0127】
【表5】
非球面係数
非球面1             非球面2
κ =−0.17006       κ =−40.782
A4 =−0.30563×10−2    A4 =  0.73447×10−2
A6 =−0.45199×10−3    A6 =  0.85177×10−3
A8 = 0.58811×10−5    A8 = −0.82795×10−3
A10=−0.13002×10−4    A10=  0.23029×10−3
【0128】
回折面係数
b2 =−0.74461×10−2
b4 = 0.11193×10−2
b6 =−0.85257×10−3
b8 = 0.50517×10−3
b10=−0.11242×10−3
【0129】
(実施例6〜8)
【0130】
次に、実施例6〜8について説明する。図23、図30および図37に、実施例6〜8の対物レンズである回折光学レンズのλ=650nmに対する光路図をそれぞれ示す。また、図24、図31および図38に、実施例6〜8の回折光学レンズのλ=780nm(NA=0.5)に対する光路図をそれぞれ示す。また、図25、図32および図39に、実施例6〜8の回折光学レンズについてのλ=650±10nmに対する開口数0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図26、図33および図40に、実施例6〜8の回折光学レンズについてのλ=780±10nmに対する開口数0.50までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図27、図34および図41に、実施例6〜8の回折光学レンズについてのλ=780nmに対する開口数0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。
【0131】
また、図28、図35および図42に、実施例6〜8の回折光学レンズについてのλ=650nmに対する波面収差rms図をそれぞれ示す。また、図29、図36および図43に、実施例6〜8の回折光学レンズについてのλ=780nmに対する波面収差rms図をそれぞれ示す。また、図44、図45および図46に、実施例6〜8の回折光学レンズについての回折輪帯数と光軸からの高さとの関係を示すグラフをそれぞれ示す。ここで、回折輪帯数は、位相差関数を2πで割った値として定義される。
【0132】
実施例6〜8では、球面収差図に示されたとおり、波長λ=650nmに対してはNA0.60までの全開口がほぼ無収差となっている。また、波長λ=780nmに対しては、実使用範囲であるNA0.50までがほぼ無収差となっているが、その外側のNA0.50〜0.60の部分については球面収差が大きく、フレアとなっている。これによって、波長λ=780nmについて、適正なスポット径を得ることが可能となっている。
【0133】
以下、実施例6〜8のレンズデータを示す。〔表6〕〜〔表8〕、更に〔表15〕〜〔表18〕中、STOは絞り、IMAは像面を表しており、絞りを含めた形で表現している。また、OBJは、物点(光源)を表しており、以下の各表においても同じである。
【0134】
実施例6
【0135】
光源波長λ=650nmのとき
焦点距離f=3.33   像側開口数NA=0.60 無限仕様
【0136】
光源波長λ=780nmのとき
焦点距離f=3.37   像側開口数NA=0.50(NA=0.60) 無限仕様
w(780nmの光束の結像面での13.5%強度のビーム径)=1.20μm
【0137】
本実施例は、図44に見るように、λ1の光束においても、λ2の光束においても、光軸からの高さが有効径のおよそ半分以下の中心部では、−1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させ、光軸からの高さが有効径のおよそ半分以上の周辺部では、+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させる。ただし、本実施例において、輪帯ピッチを整数倍して、±1次回折光ではなく、高次の同次回折光を発生させるようにしてもよい。
【0138】
また、本実施例において、図27に示されるように、第2の光情報記録媒体では、NA1=0.6のとき、球面収差は+29μmであり、NA2=0.5のとき、球面収差は+1μmである。
また、本実施例において、開口数(NA)0.4における回折部のピッチは14μmである。
【0139】
【表6】
非球面係数
非球面1               非球面2
κ=−1.07952         κ=−3.452929
A4 =0.51919725×10−2  A4 =0.15591292×10−1
A6 =0.10988861×10−2  A6 =−0.44528738×10−2
A8 =−0.44386519×10−3 A8 =0.65423404×10−3
A10=5.4053137×10−5   A10=−4.7679992×10−5
【0140】
回折面係数
B2 =29.443104
B4 =−14.403683
B6 =3.9425951
B8 =−2.1471955
B10=0.31859248
【0141】
実施例7
【0142】
光源波長λ=650nmのとき
焦点距離f=3.33   像側開口数NA=0.60 無限仕様
【0143】
光源波長λ=780nmのとき
焦点距離f=3.37   像側開口数NA=0.50(NA=0.60) 有限仕様
【0144】
本実施例は、図45に見るように、λ1の光束においても、λ2の光束においても、全面的に、+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させる。ただし、本実施例において、輪帯ピッチを整数倍して、+1次回折光ではなく、高次の同次回折光を発生させるようにしてもよい。
【0145】
【表7】
非球面係数
非球面1               非球面2
κ=−1.801329        κ=−8.871647
A4 =0.1615422×10−1   A4 =0.1492511×10−1A6 =−0.4937969×10−3  A6 =−0.4447445×10−2
A8 =0.11038322×10−3  A8 =0.60067143×10−3
A10=−2.1823306×10−5  A10=−3.4684206×10−5
【0146】
回折面係数
B2 =−17.150237
B4 =−4.1227045
B6 =1.1902249
B8 =−0.26202222
B10=0.018845315
【0147】
実施例8
【0148】
光源波長λ=650nmのとき
焦点距離f=3.33   像側開口数NA=0.60 無限仕様
【0149】
光源波長λ=780nmのとき
焦点距離f=3.35   像側開口数NA=0.50(NA=0.60) 無限仕様
w(780nmの光束の結像面での13.5%強度のビーム径)=1.27μm
【0150】
本実施例は、図46に見るように、λ1の光束においても、λ2の光束においても、ごく周辺部のみ−1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させ、他は+1次回折光を他の次数の回折光に比して多く発生させる。ただし、本実施例において、輪帯ピッチを整数倍して、±1次回折光ではなく、高次の同次回折光を発生させるようにしてもよい。
【0151】
また、本実施例において、図41に示されるように、第2の光情報記録媒体では、NA1=0.6のとき、球面収差は+68μmであり、NA2=0.5のとき、球面収差は+9μmである。
【0152】
また、本実施例において、開口数(NA)0.4におけるピッチは61μmである。
【0153】
【表8】
非球面係数
非球面1             非球面2
κ=−1.2532        κ=−9.151362
A4 =0.1007×10−1    A4 =0.133327×10−1
A6 =−0.85849×10−3  A6 =−0.378682×10−2
A8 =−1.5773×10−5   A8 =0.3001×10−3
A10=3.2855×10−5    A10=4.02221×10
【0154】
回折面係数
B2 =3.4251×10−21
B4 =0.0763977
B6 =−5.5386
B8 =0.05938
B10=0.2224
ここで、実施例6〜8に基づいて、レンズに入射する半導体レーザの波長の変動要因について考察する。半導体レーザの波長の個体ばらつきは、±2から3nm程度、多モード発振の幅が±2nm程度、書き込み時のモードホップが2nm程度と考えられる。これらの要因による半導体レーザの波長変動に伴う、レンズの球面収差の変動を考慮した場合について説明する。
【0155】
つまり、異なる2波長の光源に対し、光ディスクの透明基板の厚みがそれぞれで異なる場合、実施例6に関するデータから理解されるように、異なる2波長の光源からの無限光(平行光束)に対して無収差に補正したレンズでは、1つの光源での波長10nm程度の変化に対し、球面収差変動が比較的大きい。実施例6では、650nmの波長においては波面収差が0.001λrmsであるが、640nmおよび660nmの波長においては、波面収差が0.035λrms程度に劣化する。もちろん、レーザの波長がよく管理された光学系に対しては、実施例6も十分実用に供することができる。これに対し、実施例7のレンズのように、どちらか一方の光源からの無限光に対してほぼ無収差で、もう一方の波長の光源からの有限光(非平行光束)に対してほぼ無収差に補正したレンズでは、1つの光源の波長10nm程度の変化に対し、球面収差変動を極めて小さく抑えることが可能となる。
【0156】
次に、本実施の形態の回折光学系(回折光学レンズを有する光学系)の性能の温度変化について考察する。まず、半導体レーザの波長は、温度が30℃上昇すると6nm程度伸びる傾向がある。これに対し、回折光学系がプラスチックレンズで構成されている場合、30℃温度が上昇すると、屈折率が0.003ないし0.004程度減少する傾向がある。実施例6のような、2つの波長のどちらの無限光に対しても無収差に補正したレンズでは、半導体レーザの波長の温度変化による要因とプラスチックレンズの屈折率の温度変化による要因とが補償効果を起こし、温度変化に極めて強い光学系を作り出すことができる。また、実施例6において、素材がガラスである場合も、温度変化に対し許容幅のある光学系にすることは可能である。また、実施例7においても、実施例6には及ばないものの、30℃の温度変化で、波面収差の劣化は0.035λrms程度であり、実用上充分な温度補償ができている。
【0157】
上述の温度変化の補償効果について更に説明する。波長の異なる2つの光源により、透明基板の厚さが異なる2種類の光情報記録媒体の記録及び/または再生する場合において、回折パターンを有する対物レンズを用いることにより、それぞれの光ディスクの情報記録面に必要とされる開口数ないしそれ以上の開口数においても波面収差のrms値がそれぞれの波長の0.07以下とすることができるので、専用の対物レンズと同等の結像特性を得ることができる。低価格でコンパクトな光ピックアップ装置とするために、光源には半導体レーザが用いられ、対物レンズにはプラスチックレンズが用いられることが多い。
【0158】
レンズ用のプラスチック材料には種々のものがあるが、屈折率の温度変化や線膨張係数がガラスに比べて大きい。特に、屈折率の温度変化がレンズの諸特性に影響を及ぼす。25℃近傍の屈折率の温度変化としては、光ピックアップの光学素子として用いられるプラスチック材料では、−0.0002/℃ないし−0.00005/℃である。さらに、低複屈折材料は−0.0001/℃のものが多い。また、レンズ用の熱硬化性プラスチックはさらに温度変化に対して屈折率の変化が大きく、上記範囲を外れるものもある。
【0159】
半導体レーザに関しても、現在の技術で製作されるものについては、発振波長に温度依存性があり、25℃近傍の発振波長の温度変化は、0.05nm/℃ないし0.5nm/℃である。
【0160】
光情報記録媒体の情報を再生または光情報記録媒体に情報を記録するための光束の波面収差が温度により変化しrms値が波長の0.07以上となると光ピックアップ装置としての特性を維持することが困難であり、特に、より高密度の光情報媒体において波面収差の温度変化について留意する必要がある。プラスチックレンズの温度変化による波面収差の変化では焦点ズレと球面収差の変化の双方が起こっているが、前者は光ピックアップ装置において焦点制御を行うので、後者が重要である。ここで、プラスチック材料は温度変化ΔT(℃)があったときの屈折率の変化量をΔnとしたときに、
−0.0002/℃<Δn/ΔT<−0.00005/℃
の関係を満たし、半導体レーザは、温度変化ΔTがあったときの発振波長の変化量をΔλ1としたときに、
0.05nm/℃<Δλ1/ΔT<0.5nm/℃
の関係を満たすと、プラスチックレンズの屈折率の温度変化による波面収差の変動と、半導体レーザ光源の波長の温度変化とによる波面収差の変動とが打ち消しあう方向に作用し、補償効果を得ることができる。
【0161】
また、環境温度変化が△T(℃)あったときに、波面収差の3次の球面収差成分の変化量を△WSA3(λrms)とすると、これは対物レンズを通過する光束の対物レンズの光情報媒体側の開口数(NA)の4乗に比例し、プラスチックレンズの焦点距離f(mm)に比例し、波面収差を波長単位で評価しているので光源の波長λ(mm)に反比例する。したがって、次式が成立する。
△WSA3=k・(NA)・f・△T/λ           (a1)
ここで、kは対物レンズの種類に依存する量である。
ちなみに、プラスチック製の両面非球面対物レンズで、焦点距離3.36mm、光情報媒体側の開口数が0.6で入射光束が平行光の場合に最適化されているものが、MOC/GRIN’97 Techical Digest C5 p40−p43、”The Temperature characteristics of a new optical system with quasi−finite conjugate plastic objective for high density optical disk use”に記載されているが、この文献の中のグラフから、30℃の温度変化でWSA3が0.045λrmsだけ変化しており、DVD用途であることから、波長は、λ=650nmと考えられる。以上のデータを式(a1)に代入すると、k=2.2×10−6が得られる。また、温度変化による波長変化の影響に関しては記載がないが、発振波長の温度変化が小さい場合、回折を使用しない対物レンズについては、温度による屈折率変化の影響のほうが大きい。
【0162】
DVDについて記録及び/または再生する光ピックアッブ装置に関しては、kが上記値以下であることが必要となる。透明基板の厚さが異なる2種類の光情報記録媒体の記録及び/または再生する場合に、回折パターンを有する対物レンズにおいて、温度変化による波長変化の影響も無視することはできなくなる。特にkに関し、焦点距離、プラスチック材料の屈折率の温度変化、透明基板の厚さの差、二つの光源の発振波長の差等によりkの値は異なるが、実施例6においては、半導体レーザの波長の温度変化による要因とプラスチックレンズの屈折率の温度変化による要因とが補償効果を起こし、対物レンズがプラスチックレンズであっても温度変化による波面収差の変化は少なくシミュレーションによると、
k=2.2×10−6/℃、k=0.4×10−6/℃
となる。
【0163】
kとしては、0.3<k<2.2の範囲を取ることができる。したがって、式(a1)より、
【0164】
k=ΔWSA3・λ/{f・(NA1)・ΔT(NA)}   (a2)
であるから、
0.3×10−6/℃<ΔWSA3・λ/{f・(NA1)・ΔT}<
2.2×10−6/℃                       (a3)
となる。式(a3)において、kの値が上限を越えると、温度変化により光ピックアップ装置としての特牲を維持することが困難となり易く、また、下限を越えると、温度変化に対しての変動は少ないが、波長たけが変化した場合において光ピックアップ装置としての特性を維持することが困難となり易い。
【0165】
また、実施例8においては、実施例6と比較して、一方の波長、即ち、780nmの波長の性能を許容範囲内でやや悪くすることにより、もう一方の波長、即ち、650nmの波長近傍±10nmでの球面収差変動を小さくすることができる。実施例6においては、波長640nm若しくは660nmでの波面収差は0.035λrms程度であるが、実施例8においては、波長640nm若しくは660nmでの波面収差は0.020λrms程度に向上させることができる。この二つの要因はトレードオフの関係があるが、バランスを保つことが重要であり、0.07λrmsを超えると、レンズ性能が悪化し、光ディスク用光学系として用いることは困難となってくる。
【0166】
次に、実施例6に基づいて、波長変化に対する、マージナル光線の球面収差の変化量と軸上色収差の変化量との関係について説明する。実施例6のように透明基板の厚さが薄い方の情報記録媒体には短い方の波長の光束を使用し、透明基板の厚さが厚い方の情報記録媒体には長い方の波長の光束を使用する一つの光ピックアップ装置で、それら光束に使用される対物レンズでは、回折面の作用によって、或る波長に対して波長が長くなった場合に球面収差をアンダー側に変位させることで、透明基板厚の差によって生じる球面収差を補正することができる。
【0167】
この対物レンズにおいて、少なくとも一方の光源の使用波長の微小な変化に対する、マージナル光線の球面収差の変化量と軸上色収差の変化量とを、それぞれ△SA、△CAとすれば、
−1<△SA/△CA<−0.2
を満たすことが望ましい。この式は使用波長が変化した時の、マージナル光線の球面収差の変化量と軸上色収差の変化量との比を示し、この条件式の下限を上回ることで、回折輪帯の間隔を大きくでき、回折効率の高い回折面が製造し易く、条件式の上限を下回ることで、回折面が負で大きな屈折力を持つことを抑制でき、また軸上色収差の波長変化が過大にならず、モードポップ等の波長変化に対して焦点位置の変動を抑えることができる。なお、波長の微小な変化とは、10nm以下程度の変化を意味する。実施例6では図25に見るように、波長650nmにおいて△SA/△CAの値は−0.7である。
【0168】
ここで、回折パワーとレンズ形状との関係について説明する。図47に、回折パワーとレンズ形状との関係を模式的に示す。図47(a)は回折パワーがすべての部分で正のレンズ形状を示す図であり、図47(b)は回折パワーがすべての部分で負のレンズ形状を示す図である。実施例6のレンズは、図47(c)に示すように、回折パワーが光軸付近では負のパワーであり、途中で正のパワーに切り替わるように設計されている。これにより、回折輪帯のピッチが細かくなりすぎないようにすることができる。また、実施例8のように、レンズの周辺部付近で回折パワーが、正のパワーから負のパワーに切り替わるように設計することにより、2波長間で、良好な収差を得ることもできる。図47(d)のように、例えば、回折パワーが光軸付近では正のパワーであり、途中で負のパワーに切り替わるようにできる。
【0169】
図47(c)では、回折面はブレーズ化された複数の回折輪帯を有し、光軸に近い側の回折輪帯ではその段差部が光軸から離れた側に位置し、光軸から離れた側の回折輪帯ではその段差部が光軸に近い側に位置している。また、図47(d)では、回折面はブレーズ化された複数の回折輪帯を有し、光軸に近い側の回折輪帯ではその段差部が光軸に近い側に位置し、光軸から離れた側の回折輪帯ではその段差部が光軸から離れた側に位置している。
【0170】
〈実施例9、10〉
【0171】
実施例9、10の対物レンズは、上述した〔数3〕で表される非球面形状を屈折面に有しており、実施例9は2光源対応の有限共役型、実施例10は、第2の実施の形態に係る対物レンズの具体例であり、3光源対応の有限共役型である。また、実施例9、10では回折面が単位をラジアンとした位相差関数ΦBとして上述の〔数1〕で表される。
【0172】
図50および図51に、実施例9の対物レンズのλ=650nmおよびλ=780nmにおける光路図を示す。また、図52に、実施例9の対物レンズについてのλ=650nmに対する開口数0.60までの球面収差図を示す。また、図53および図54に、実施例9の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.45および0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図55、図56に、実施例9の対物レンズについてのλ=650nmおよび波長λ=780nmに対する波面収差図をそれぞれ示す。
【0173】
図57〜図59に、実施例10の対物レンズのλ=650nm、λ=400nmおよびλ=780nmにおける光路図を示す。また、図60、図61に、実施例10の対物レンズについてのλ=650nmおよびλ=400nmに対する開口数0.65までの球面収差図を示す。また、図62および図63に、実施例10の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.45および0.65までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図64〜図66に、実施例10の対物レンズについてのλ=650nm、λ=400nmおよび波長λ=780nmに対する波面収差図をそれぞれ示す。
【0174】
実施例9、10の対物レンズによると、何れの実施例でも、780nm波長光に対しては、実使用上のNA0.45を超える光束では大きな球面収差を生じ、フレアとして情報の記録および/または再生には寄与しない。
【0175】
以下、実施例9、10のレンズデータを示す。〔表9〕、〔表10〕中、rはレンズの曲率半径、dは面間隔、nは各波長での屈折率、νはアッベ数を示す。また、参考として、d線(λ=587.6nm)での屈折率と、νd(アッベ数)を記す。また、面No.の数字は、絞りを含めて表示しており、また、本実施例では、便宜上、光ディスクの透明基板に相当する部分の前後2か所に空気間隔を分けて表現している。
【0176】
実施例9
f=3.33 像側 NA 0.60      倍率 −0.194 (波長λ=650nmのとき)
f=3.35 像側 NA 0.45(NA 0.60) 倍率 −0.195 (波長λ=780nmのとき)
【0177】
【表9】
非球面1 κ =−0.1295292     回折面1 B2 = 0
A4 =−0.0045445253          B4 =−7.6489594
A6 =−0.0011967305          B6 = 0.9933123
A8 =−0.00011777995         B8 =−0.28305522
A10=−5.3843777×10−5        B10= 0.011289605
A12=−9.0807729×10−6
【0178】
非球面2 κ =−5.161871
A4 = 0.019003845
A6 =−0.010002187
A8 = 0.004087239
A10=−0.00085994626
A12= 7.5491556×10−5
【0179】
実施例10
f=3.31 像側 NA 0.65      倍率 −0.203 (波長λ=650nmのとき)
f=3.14 像側 NA 0.65      倍率 −0.190 (波長λ=400nmのとき)
f=3.34 像側 NA 0.45(NA 0.65) 倍率 −0.205 (波長λ=780nmのとき)
【0180】
【表10】
非球面1 κ =−0.08796008    回折面1 B2 = 0
A4 =−0.010351744          B4 =−61.351934
A6 = 0.0015514472         B6 = 5.9668445
A8 =−0.00043894535         B8 = −1.2923244
A10= 5.481801×10−5        B10= 0.041773541
A12=−4.2588508×10−6
【0181】
非球面2 κ =−302.6352     回折面2 B2 =  0
A4 =  0.002            B4 = 341.19136
A6 = −0.0014           B6 =−124.16233
A8 =  0.0042           B8 = 49.877242
A10= −0.0022           B10= −5.9599182
A12=  0.0004
【0182】
なお、上記実施例10の対物レンズの具体例は、第3の実施の形態にも同様に適用できる。
【0183】
〈実施例11〜14〉
【0184】
実施例11〜14の対物レンズは、上述した〔数3〕で表される非球面形状を屈折面に有しており、また、実施例11〜13では回折面が単位をラジアンとした位相差関数ΦBとして上述の〔数1〕で表され。実施例14では回折面が単位をmmとした光路差関数Φbとして上述の〔数2〕で表わされる。
【0185】
これら実施例11〜14の対物レンズ特性を得るに当たって、第1光ディスク(DVD)用の光源波長を650nm、第2光ディスク(青色レーザ使用次世代高密度光ディスク)用の光源波長を400nmとし、第1および第2光ディスクの透明基板厚さt1は共にt1=0.6mmである。また、t1とは異なる透明基板の厚さt2=1.2mmを有する第3光ディスク(CD)用の光源波長は780nmとした。また、光源波長400nm、650nm、780nmに対応する開口数NAとして、0.65、0.65、0.5をそれぞれ想定している。
【0186】
(実施例11)
【0187】
実施例11は、第4の実施の形態に係わる対物レンズの具体例であり、対物レンズには平行光が入射するように構成されている。この実施例では、回折面の位相差関数の係数に2乗項が含まれず(B2=0)、2乗項以外の項の係数だけを使用している。
【0188】
図68〜図70に、実施例11の対物レンズのλ=650nm、λ=400nmおよびλ=780nmにおける光路図を示す。また、図71および図72に、実施例11の対物レンズについてのλ=650nmおよびλ=400nmに対する開口数0.65までの球面収差図を示す。また、図73および図74に、実施例11の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.45および0.65までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図75〜図77に、実施例11の対物レンズについてのλ=650nm、λ=400nmおよびλ=780nmに対する波面収差図をそれぞれ示す。
【0189】
以下、実施例11のレンズデータを示す。〔表11〕中、rはレンズの曲率半径、dは面間隔、nは各波長での屈折率を示す。また、面No.の数字は、絞りを含めて表示している。
【0190】
実施例11
f=3.33 像側 NA 0.65        (波長λ=650nmのとき)
f=3.15 像側 NA 0.65        (波長λ=400nmのとき)
f=3.37 像側 NA 0.45(NA 0.65)   (波長λ=780nmのとき)
【0191】
【表11】
非球面1 κ =−0.1847301     回折面1 B2 = 0
A4 =−0.0090859227         B4 =−69.824562
A6 = 0.0016821871         B6 = 0.35641549
A8 =−0.00071180761         B8 = 0.6877372
A10= 0.00012406905         B10= −0.18333885
A12=−1.4004589×10−5
【0192】
非球面2 κ =−186.4056     回折面2 B2 =  0
A4 =  0.002            B4 = 745.72117
A6 = −0.0014           B6 =−334.75078
A8 =  0.0042           B8 = 81.232224
A10= −0.0022           B10= −5.3410176
A12=  0.0004
【0193】
実施例11(および後述する実施例12)のような対物レンズと3つの光源とを有する光ピックアップ装置において、非球面係数及び位相差関数の係数を適当に設計することで、透明基板厚さの違いにより発生する球面収差及び波長の違いにより発生する球面収差の色収差を各ディスクともに補正することが可能である。また、図74から明らかなように、第3光ディスクでは実使用上の開口数NA0.45の外側をフレアとしている。
【0194】
(実施例12)
【0195】
また、実施例12の対物レンズは、有限距離からの発散光が入射するように構成されている。この実施例では、回折面の位相差関数の係数に2乗項が含まれず(B2=0)、2乗項以外の項の係数だけを使用している。
【0196】
図78〜図80に、実施例12の対物レンズのλ=650nm、λ=400nmおよびλ=780nmにおける光路図を示す。また、図81および図82に、実施例12の対物レンズについてのλ=650nmおよびλ=400nmに対する開口数0.65までの球面収差図を示す。また、図83および図84に、実施例12の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.45および0.65までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図85〜図87に、実施例12の対物レンズについてのλ=650nm、λ=400nmおよびλ=780nmに対する波面収差図をそれぞれ示す。
【0197】
以下、実施例12のレンズデータを示す。
【0198】
実施例12
f=3.31 像側 NA 0.65      倍率 −0.203 (波長λ=650nmのとき)
f=3.14 像側 NA 0.65      倍率 −0.190 (波長λ=400nmのとき)
f=3.34 像側 NA 0.45(NA 0.65) 倍率 −0.205 (波長λ=780nmのとき)
【0199】
【表12】
非球面1 κ =−0.08796008    回折面1 B2 = 0
A4 =−0.010351744          B4 =−61.351934
A6 = 0.0015514472         B6 = 5.9668445
A8 =−0.00043894535         B8 = −1.2923244
A10= 5.481801×10−5        B10= 0.041773541
A12=−4.2588508×10−6
【0200】
非球面2 κ =−302.6352     回折面2 B2 =  0
A4 =  0.002            B4 = 341.19136
A6 = −0.0014           B6 =−124.16233
A8 =  0.0042           B8 = 49.877242
A10= −0.0022           B10= −5.9599182
A12=  0.0004
【0201】
実施例12のような対物レンズと3つの光源とを有する光ピックアップ装置において、透明基板厚さの違いにより発生する球面収差及び波長の違いにより発生する球面収差の色収差について各ディスクともに補正することが可能である。また、図84から明らかなように、第3光ディスクでは実使用上の開口数NA0.45の外側をフレアとしている。
【0202】
(実施例13)
【0203】
また、実施例13の対物レンズは、第4の実施の形態に係わる対物レンズの他の具体例であり、無限距離からの平行光が入射するように構成されている。この実施例では、回折面の位相差関数の係数として2乗項および2乗項以外の項が使用されている。
【0204】
図88〜図90に、実施例13の対物レンズのλ=650nm、λ=400nmおよびλ=780nmにおける光路図を示す。また、図91および図92に、実施例13の対物レンズについてのλ=650nmおよびλ=400nmに対する開口数0.60までの球面収差図を示す。また、図93および図94に、実施例13の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.45および0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。また、図95〜図97に、実施例13の対物レンズについてのλ=650nm、λ=400nmおよびλ=780nmに対する波面収差図をそれぞれ示す。
【0205】
以下、実施例13のレンズデータを示す。
【0206】
実施例13
f=3.31 像側 NA 0.60        (波長λ=650nmのとき)
f=3.14 像側 NA 0.60        (波長λ=400nmのとき)
f=3.34 像側 NA 0.45(NA 0.60)   (波長λ=780nmのとき)
【0207】
【表13】
非球面1 κ =−0.3363369     回折面1 B2 =−177.66083
A4 =−0.0025421455         B4 = −46.296284
A6 =−0.0010660122         B6 = −6.8014831
A8 = 4.7189743×10−5        B8 =  1.6606499
A10= 1.5406396×10−6        B10= −0.39075825
A12=−7.0004876×10−6
【0208】
非球面2 κ =43.44262      回折面2 B2 = 241.52445
A4 = 0.002             B4 = 402.41974
A6 =−0.0014            B6 =−191.87213
A8 = 0.0042            B8 = 64.779696
A10=−0.0022            B10= −8.6741764
A12= 0.0004
【0209】
本実施例では、回折面の位相差関数の係数として2乗項および2乗項以外の項が使用されているために、透明基板厚さの違いにより発生する球面収差及び波長の違いにより発生する球面収差の色収差と軸上色収差について各ディスクともに補正することが可能となっている。また、図94から明らかなように、第3光ディスクでは実使用上の開口数NA0.45の外側をフレアとしている。
【0210】
(実施例14)
【0211】
実施例14の対物レンズは、第6の実施の形態に係わる対物レンズの具体例であり、無限距離から波長400nmと650nmの平行光が入射し、有限距離から波長780nmの発散光が入射するように構成されている。この実施例では、回折面の光路差関数の係数として2乗項および2乗項以外の項が使用されている。
【0212】
図98に、実施例14の対物レンズのλ=400nmにおける光路図を示す。また、図99および図101に、実施例14の対物レンズについてのλ=400nm±10nm、λ=650nm±10nmおよびλ=780nm±10nmに対する開口数0.65までの球面収差図を示す。
【0213】
以下、実施例14のレンズデータを示す。
【0214】
実施例14
f=  像側 NA 0.65        (波長λ=650nmのとき)
f=  像側 NA 0.65        (波長λ=400nmのとき)
f=  像側 NA 0.45(NA 0.65)   (波長λ=780nmのとき)
【0215】
【表14】
非球面1 κ =−2.0080   回折面 b2 =−0.51589×10−3
A4 = 0.18168×10−1       b4 =−0.24502×10−3
A6 =−0.91791×10−3      b6 = 0.49557×10−4
A8 = 0.16455×10−3      b8 =−0.14497×10−4
A10=−0.11115×10−4
【0216】
非球面2 κ =3.1831
A4 =  0.14442×10−1
A6 = −0.17506×10−2
A8 =  0.21593×10−4
A10=  0.12534×10−4
【0217】
なお、本明細書に記載の発明は上記実施例に限定されるものではない。回折を対物レンズの両面に形成したが、光ピックアップ装置の光学系内の光学素子のある一面に設けてもよい。また輪帯状回折面をレンズ面全体に形成したが、部分的に回折面を形成しても良い。さらに、青色レーザ使用次世代高密度光ディスクとして、光源波長400nm、透明基板の厚さ0.6mmと仮定して光学設計を進めたが、これ以外の仕様である光ディスクに関しても本明細書に記載の発明は適用が可能である。
【0218】
次に、第7の実施の形態について説明する。
【0219】
図117は、本実施の形態の対物レンズ及びこれを含む光ピックアップ装置の概略構成である。図117のように、第1の半導体レーザ111と第2の半導体レーザ112が光源としてユニット化されている。コリメータ13と対物レンズ16との間にビームスプリッタ120が配置され、コリメータ13でほぼ平行にされた光がビームスプリッタ120を通過し対物レンズ16へ向かう。また、情報記録面22から反射した光束が光路変更手段としてのビームスプリッタ120で光検出器30に向かうように光路を変える。対物レンズ16はその外周にフランジ部16aを有し、このフランジ部16aにより対物レンズ16を光ピックアップ装置に容易に取り付けることができる。また、フランジ部16aは対物レンズ16の光軸に対し略垂直方向に延びた面を有するから、更に精度の高い取付が容易にできる。
【0220】
第1の光ディスクを再生する場合、第1半導体レーザ111から出射された光束は、コリメータ13を透過し平行光束となる。さらにビームスプリッタ120を経て絞り17によって絞られ、対物レンズ16により第1の光ディスク20の透明基板21を介して情報記録面22に集光される。そして、情報記録面22で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ16、絞り17を介して、ビームスプリッタ120で反射され、シリンドリカルレンズ180により非点収差が与えられ、凹レンズ50を経て、光検出器30上ヘ入射し、光検出器30から出力される信号を用いて、第1の光ディスク20に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0221】
また、光検出器30上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて2次元アクチュエータ150が第1の半導体レーザ111からの光束を第1の光ディスク20の情報記録面22上に結像するように対物レンズ16を移動させるとともに、第1の半導体レ―ザ111からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ16を移動させる。
【0222】
次に、第2の光ディスクを再生する場合、第2の半導体レーザ112から出射された光束は、コリメータ13を透過し平行光束となる。さらにビームスプリッタ120を経て絞り17によって絞られ、対物レンズ16により第2の光ディスク20の透明基板21を介して情報記録面22に集光される。そして、情報記録面22で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ16、絞り17を介して、ビームスプリッタ120で反射され、シリンドリカルレンズ180により非点収差が与えられ、凹レンズ50を経て、光検出器30上ヘ入射し、光検出器30から出力される信号を用いて、第2の光ディスク20に記録された情報の読み取り信号が得られる。また、光検出器30上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて2次元アクチュエータ15か第1の半導体レーザ112からの光束を第2光ディスク20の情報記録面22上に結像するように対物レンズ16を移動させるとともに、第2の半導体レーサ112からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ16を移動させる。
【0223】
対物レンズ(回折レンズ)16は、第1の光ディスク、第2の光ディスクの記録及び/または再生に必要な開口数のうち大きい方の開口数(最大開口数)まで、それぞれの半導体レーザからの入射光に対して、それぞれの波長(λ)に対して0.07λrms以下であるように設計されている。このため、それぞれの光束の結像面上の波面収差は、0.07λrms以下となっている。従って、結像面上及び検出器30上でどちらの光ディスクの記録及び/または再生時にフレアがなく、合焦誤差検出やトラック誤差検出の特性が良好となる。
【0224】
なお、第1の光ディスクをDVD(光源波長650nm)、第2の光ディスクをCD(光源波長780nm)とするケースや、第1の光ディスクを次世代高密度光ディスク(光源波長400nm)、第2の光ディスクをDVD(光源波長650nm)のケースが想定されるが、特に、それぞれの光ディスクの必要開口数に大きな差がある場合には、上記のような場合には、必要なスポット径に比較してスポットが小さすぎる場合もある。このときは本明細書の他の箇所で説明している開口制限手段を導入し、所望のスポット径とすればよい。
【0225】
以下、第7の実施の形態に係わる対物レンズの具体例として、球面収差補正レンズの実施例15、16,17,18を説明する。各実施例で波面収差が、最大開口数に対し0.07λrms以下に補正されている。なお、以下において像側とは光情報記録媒体側の意味である。
【0226】
〈実施例15〉
【0227】
図118に、実施例15の対物レンズである回折光学レンズ(回折面を有する対物レンズ)の光路図を示す。また、図119に、実施例15の回折光学レンズについての波長(λ)=640,650,660nmに対する開口数0.60までの球面収差図を示す。また、図120は光情報記録媒体の透明基板が図118より厚い場合の実施例15の回折光学レンズの光路図を示す。図121に、図120の場合の回折光学レンズについての波長λ=770,780,790nmに対する開口数0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。
【0228】
実施例15の回折光学レンズによると、図119に示すように、波長λ=650nmに対してはNA0.60までの全開口がほぼ無収差である。また、図120、図121に示すように、透明基板が厚い場合で、波長λ=780nmに対しては、NA0.60までがほぼ無収差である。なお、λ=780nmのときの所定開口数は0.45である。
【0229】
以上のように、実施例15では、実施例1,6,8と比べて、光情報記録媒体の透明基板が厚く波長が780nmの場合の球面収差を透明基板がこれよりも薄く波長が650nmの場合と同じ開口数(NA0.60)まで補正できる。
【0230】
以下、実施例15のレンズデータを示す。
【0231】
光源波長λ=650nmのとき
焦点距離f=3.33 像側開口数 NA=0.60 無限仕様(平行光束入射)
【0232】
光源波長λ=780nmのとき
焦点距離f=3.38 像側開口数 NA=0.60 無限仕様
【0233】
【表15】
非球面係数
非球面1
κ=−1.0358
=4.8632×10−3
=5.3832×10−4
=−1.5773×10−4
10=3.8683×10−7
【0234】
非球面2
κ=−9.256352
=1.5887×10−2
=−5.97422×10−3
=1.11613×10−3
10=−9.39682×10−5
【0235】
回折面係数(基準波長650nm)
=6.000×10−3
=−1.317×10−3
=1.5274×10−4
=−6.5757×10−5
10=6.221×10−6
【0236】
〈実施例16〉
【0237】
図122に、実施例16の対物レンズである回折光学レンズ(回折面を有する対物レンズ)の光路図を示す。また、図123に、実施例16の回折光学レンズについての波長(λ)=640,650,660nmに対する開口数0.60までの球面収差図を示す。また、図124は光情報記録媒体の透明基板が図122より厚い場合の実施例16の回折光学レンズの光路図を示す。図125に、図124の場合の回折光学レンズについての波長λ=770,780,790nmに対する開口数0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。
【0238】
実施例16の回折光学レンズによると、図123に示すように、波長λ=650nmに対してはNA0.60までの全開口がほぼ無収差である。また、図124、図125に示すように、透明基板が厚い場合で、波長λ=780nmに対しては、NA0.60までがほぼ無収差である。なお、λ=780nmのときの所定開口数は0.45である。
【0239】
以上のように、実施例16では、実施例1,6,8と比べて、光情報記録媒体の透明基板が厚く波長が780nmの場合の球面収差を透明基板がこれよりも薄く波長が650nmの場合と同じ開口数(NA0.60)まで補正できる。なお、実施例15,16では、透明基板の厚さの差による球面収差をNA0.6まで補正するために、回折による球面収差の補正作用が強いことが必要であるが、このため輪帯ピッチが狭くなるが、回折の近軸パワーを負にしてピッチの減少を緩和している。
【0240】
以下、実施例16のレンズデータを示す。
【0241】
光源波長λ=650nmのとき
焦点距離f=3.33 像側開口数 NA=0.60 無限仕様
【0242】
光源波長λ=780nmのとき
焦点距離f=3.36 像側開口数 NA=0.60 無限仕様
【0243】
【表16】
非球面係数
非球面1
κ=−1.1331
=4.5375×10−3
=1.2964×10−3
=−3.6164×10−4
10=2.0765×10−5
【0244】
非球面2
κ=−4.356298
=1.57427×10−2
=−4.91198×10−3
=7.72605×10−4
10=−5.75456×10−5
【0245】
回折面係数(基準波長650nm)
=2.1665×10−3
=−2.0272×10−3
=5.5178×10−4
=−1.8391×10−4
10=1.8148×10−5
【0246】
〈実施例17〉
【0247】
図126に、実施例17の対物レンズである回折光学レンズ(回折面を有する対物レンズ)の光路図を示す。また、図127に、実施例17の回折光学レンズについての波長(λ)=640,650,660nmに対する開口数0.60までの球面収差図を示す。また、図128は光情報記録媒体の透明基板が図126より厚い場合の実施例17の回折光学レンズの光路図を示す。図129に、図128の場合の回折光学レンズについての波長λ=770,780,790nmに対する開口数0.60までの球面収差図をそれぞれ示す。
【0248】
実施例17の回折光学レンズによると、図127に示すように、波長λ=650nmに対してはNA0.60までの全開口がほぼ無収差である。また、図128、図129に示すように、透明基板が厚い場合で、波長λ=780nmに対しては、NA0.60までがほぼ無収差である。なお、λ=780nmのときの所定開口数は0.45である。また、実施例15〜17は軸上色収差が異なり、また、輪帯ピッチも変わっている。
【0249】
以上のように、実施例17では、実施例1,6,8と比べて、光情報記録媒体の透明基板が厚く波長が780nmの場合の球面収差を透明基板がこれよりも薄く波長が650nmの場合と同じ開口数(NA0.60)まで補正できる。
【0250】
以下、実施例17のレンズデータを示す。
【0251】
光源波長λ=650nmのとき
焦点距離f=3.33 像側開口数 NA=0.60 無限仕様
【0252】
光源波長λ=780nmのとき
焦点距離f=3.34 像側開口数 NA=0.60 無限仕様
【0253】
【表17】
非球面係数
非球面1
κ=−1.0751
=5.0732×10−3
=4.3722×10−4
=−1.4774×10−4
10=9.6694×10−7
【0254】
非球面2
κ=−10.41411
=1.59463×10−2
=−6.02963×10−3
=1.11268×10−3
10=−9.3151×10−5
【0255】
回折面係数(基準波長650nm)
=−2.000×10−3
=−1.4462×10−3
=1.1331×10−4
=−6.6211×10−5
10=6.8220×10−6
【0256】
〈実施例18〉
【0257】
図130に、実施例18の対物レンズである回折光学レンズ(回折面を有する対物レンズ)の光路図を示す。また、図131に、実施例18の回折光学レンズについての波長(λ)=390,400,410nmに対する開口数0.70までの球面収差図を示す。また、図132は光情報記録媒体の透明基板が図130より厚い場合の実施例18の回折光学レンズの光路図を示す。図133に、図132の場合の回折光学レンズについての波長λ=640,650,660nmに対する開口数0.70までの球面収差図をそれぞれ示す。
【0258】
実施例18の回折光学レンズによると、図131に示すように、波長λ=400nmに対してはNA0.70までの全開口がほぼ無収差である。また、図132、図133に示すように、透明基板が厚い場合で、波長λ=650nmに対しては、NA0.70までがほぼ無収差である。
【0259】
以上のように、実施例17では、実施例1,6,8と比べて、光情報記録媒体の透明基板が厚く波長が650nmの場合の球面収差を透明基板がこれよりも薄く波長が400nmの場合と同じ開口数(NA0.70)まで補正できる。
【0260】
以下、実施例18のレンズデータを示す。
【0261】
光源波長λ=400nmのとき
焦点距離f=3.33 像側開口数 NA=0.70 無限仕様
【0262】
光源波長λ=650nmのとき
焦点距離f=3.43 像側開口数 NA=0.70 無限仕様
【0263】
【表18】
非球面係数
非球面1
κ=0.0
=−7.9616×10−4
=−5.7265×10−4
=8.3209×10−5
10=−4.1599×10−5
【0264】
非球面2
κ=0.0
=3.11131×10−2
=−1.18548×10−2
=1.63937×10−3
10=−6.60514×10−5
【0265】
回折面係数(基準波長400nm)
=−1.4046×10−3
=−8.6959×10−4
=2.3488×10−4
=−5.2455×10−5
10=3.6385×10−6
【0266】
次に、上述の実施例1〜3,14〜18の各回折光学レンズの複数の輪帯のピッチについて説明する。複数の輪帯は光軸を中心としたほぼ同心円状に形成されており、レンズの像側の最大開口数に対応する輪帯のピッチPf(mm)、最大開口数の1/2の開口数に対応する輪帯のピッチPh(mm)、及び((Ph/Pf)−2)の各値を表19に示す。
【0267】
【表19】
0.4≦|(Ph/Pf)−2|≦25           (b1)
【0268】
本発明者らの更なる検討によれば、上述の式(b1)が成立すると、即ち、この式の下限以上であると、高次の球面収差を補正する回折の作用が弱まることがなく、従って、透明基板の厚さが異なることによって生じる2波長間の球面収差の差を回折の作用で補正でき、また、上限以下であると、回折輪帯のピッチが過小となる箇所が生じ難くなり、回折効率の高いレンズを製造することが可能となることが判明した。
【0269】
また、上記関係式は、次の式(b2)が好ましく、式(b3)が更に好ましい。
【0270】
0.8≦|(Ph/Pf)−2|≦6.0           (b2)
【0271】
1.2≦|(Ph/Pf)−2|≦2.0           (b3)
【0272】
次に、第8の実施の形態について説明する。
【0273】
波長650nmの光源を使ってのDVDの記録再生に必要な対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数NA1は0.6程度であり、波長780nmの光源を使ってのCDの再生に必要な対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数NA2は0.45程度(記録のときは0.5程度)である。したがって、上述の収差補正のための回折パターンは、開口数NA1までは必須ではない。
【0274】
さらに、光軸近傍は焦点深度が深く、球面収差量も少ないので、回折パターンは必須ではない。
【0275】
必要最低限の部分に回折パターンを形成し、残りの部分を屈折面とすることで、金型加工時のツールの損傷、成形時の離型性の向上、CD側で必要以上に集光スポットが絞られることに起因するディスクの厚みに誤差があるときや、ディスクが傾いたときの性能劣化を防ぐことができる。
【0276】
このためには、対物レンズの回折パターンは光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換されるとき、下記の条件を満足すれば良い。
NAH1 < NA1
0 ≦ NAL1 ≦ NA2
【0277】
第1の光情報記録媒体がDVDで、第1の光源の波長λ1が650nm、第2の光情報記録媒体がCDで第2の光源の波長λ2か780nmの場合、
NAH1は0.43から0.55
NAL1は0.10から0.40
であることが好ましい。
【0278】
回折パターンを有する部分についての対物レンズの光学設計は、第1の光源から対物レンズに入射する光束の+1次回折光がほぼ無収差の集光スポットとなるように行われる。一方、回折パターンのない部分についての対物レンズの光学設計は、第1の光源から対物レンズに入射する光束がほぼ無収差の集光スポットとなるように行われる。
【0279】
両者の集光位置は、ほぼ一致する必要がある。さらに、それぞれの光束の位相も揃っていることが重要である。なお、位相に関しては、kを小さな整数としたとき、2kπずれていても、設計波長での集光特性は殆ど変わらないが、|k|の絶対値が大きくなると、波長変動に弱くなってしまう。|k|は1〜10であることが好ましい。
【0280】
このとき、第2の光源からの光束のうち、対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの+1次回折光は光情報記録媒体側の開口数がNAH2の光束に変換され、同時に回折パターンの最も光軸側の円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL2の光束に変換され、
【0281】
第2光情報記録媒体の記録再生が可能となるようなスポットを、第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH2以下の光束を利用して光情報記録媒体の情報記録面上に形成するように、回折パターンを有する部分からの光束と、回折パターンのない部分からの光束との集光位置と位相差が最適となるように、対物レンズを通った光束の球面収差の設定がなされている。
【0282】
実際には、前記第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA1以下の光束が第1光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であり、かつ、前記第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH2以下の光束が第2光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であることが望ましい。
【0283】
なお、特に、第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA1以下の光束が、第1光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差の球面収差成分は0.05λrms以下であることが望ましい。
【0284】
第1の光源と対物レンズの間および第2の光源と対物レンズの間に少なくとも一つのコリメータを含み、第1の光源から対物レンズに入射する光束および第2の光源から対物レンズに入射する光束が、それぞれ平行光であるような光ピックアップ装置とすることで、ピックアップの調整が容易となる。
【0285】
また、第1の光源からの光束と第2の光源からの光束に対してコリメータを共通にすることで、光ピックアップ装置のコストダウンを図ることができる。
【0286】
なお、第1の光源と第2の光源が別のパッケージである場合、コリメータに対してそれぞれの光源の位置を対物レンズに入射する光束がそれぞれ平行光となるように設定すれば良い。
【0287】
また、第1の光源と第2の光源とが同じパッケージである場合、それぞれの光源の位置の光軸方向の差を適切に設定して、対物レンズへの入射光がそれぞれ平行光となるようにしても良いし、その調整ができない場合、コリメータの色収差が最適化されたものを用いて対物レンズへの入射光がそれぞれ平行光になるようにしても良い。
【0288】
さらに、対物レンズに入射する光束が、収束光束であっても発散光束であっても良く、特に第1の光源から対物レンズに入射する光束よりも第2の光源から対物レンズに入射する光束をより発散度の強いものとすることによって、発散度の差によるアンダーの球面収差が発生し、回折パターンで補正する球面収差量を減らすことができる。
【0289】
図114は、開口数NAH2、NAL2が同じであり、近軸色収差を補正しない場合とした場合(ΔfB=0)に、第2光源からの光束について、第2光情報記録媒体(CD)の透明基板を通過した光束の球面収差を表す模式図である。
【0290】
NAH2以下の第2光情報記録媒体の再生に寄与する光束の収束位置は、回折パターンによって補正されていない場合、B点にあるが、回折パターンによって補正され、ΔfBをほぼ0にされてA点に収束する。しかし、NAH2より外側では回折パターンによって補正されず、その収差は屈折面のみによる収差曲線Sを示すことになる。
【0291】
図から明らかなように、光束の収束点とNAH2における球面収差の跳びは、近軸色収差の補正量ΔfBだけ大きくなり、NAH2からNA1までのフレア成分が収束する位置は、NAH2以下の第2光情報記録媒体の再生に寄与する光束の収束位置と大きく離れるため、光検出器上においてフレア成分の影響が小さくなる。
【0292】
また、λ1とλ2で近軸色収差を補正することで、λ1近傍とλ2近傍においても、近軸色収差は小さくなり、光情報記録媒体への情報記録時に、レーザのパワー変動で発振波長が変化しても、焦点ずれが起きにくくなり、高速記録が可能となる。
【0293】
前述のようにNAH2からNA1までのフレア成分の収束位置とNAH2以下の光束の収束位置とを離れたものとするためには、前記の回折パターンの外側に、第2の回折パターンを配設し、第1光源からの光束に対しては第2の回折パターンの+1次回折光が前記の収束位置に集光され、第2光源からの光束は第2の回折パターンでは回折されずに透過するように第2の回折パターンを設計することによって、図115に示す収差補正状況にすることができる。
【0294】
すなわち、同図(a)は第1光源からの光束の収差補正状況を示し、NAH1以上においても以下においても、比較的大きく設定された屈折面による収差は、+1次回折光の補正効果により、無収差で収束位置に集光されている。しかし、同図(b)のように、第2光源からの光束は、NAH2より外側の回折パターン部分を通過する光束では、回折作用を受けない0次光となるので、その収差補正状況は回折パターンによる補正を受けない収差がそのまま表れるため、NAH2における球面収差の跳びが大きくなり、フレア成分の収束位置と情報の再生に寄与する光束の収束位置が大きく離れるため、光検出器上においてフレア成分の影響が小さくなる。
【0295】
また、この第2の回折パターンでは、第1の光源からの光束は回折されず、第2の光源からの光束は、主に−1次回折光となるように第2の回折パターンを設計しても良い。これにより、図113で見るように、NAH2からNA1までの光束の、回折による球面収差をよりオーバーにすることによって、第2の光源について、対物レンズを通ったときの開口数がNAH2以下の光束の第2光情報記録媒体の透明基板を通ったときの球面収差は良好に補正され、一方、NAH2より外側の光束のオーバーの球面収差を大きくすることが出来る。その結果、図116(b)に見るように、NAH2における球面収差の跳びが大きくなり、フレア成分の収束位置と情報の再生に寄与する光束の収束位置が大きく離れるため、光検出器上においてフレア成分の影響が小さくなる。
【0296】
同様に、光源から対物レンズまでの光路中に第1光源からの光束は透過し、第2光源の光束のうち、前記第1の回折パターンの光軸とは反対側の領域を通過する光束を透過させない開口制限手段を設け、光検出器上へ到達するフレア成分を減ずることで、その影響を小さくすることができる。
【0297】
この開口制限手段は、第1の光源からの出射光束と、第2光源からの出射光束とを光合波手段により合波した後の光路中に、第1光源からの光束は透過し、第2光源の光束のうち、前記第1の回折パターンの光軸とは反対側の領域を通過する光束を反射または吸収する輪帯フィルターを配設すれば良い。
【0298】
このようなフィルターには、例えば多層膜を利用したダイクロイックフィルターを利用することができる。勿論、対物レンズのいずれかの面に、上述のフィルター効果を持たせることもできる。
【0299】
また、この開口制限手段は、第1光源からの光束は透過し、第2光源の光束のうち、前記回折パターンの光軸とは反対側の領域を通過する光束を回折させる輪帯フィルターであっても良い。
【0300】
以下、図面を参照して第8の実施の形態にかかるる第1〜第7の光ピックアップ装置を具体的に説明する。
【0301】
図102に示す第1の光ピックアップ装置は、第1の光ディスクの再生用の第1光源である半導体レーザ111と、第2の光ディスク再生用の半導体レーザ112とを有している。
【0302】
まず第1の光ディスクを再生する場合、第1半導体レーザ111からビームを出射し、出射された光束は、両半導体レーザ111、112からの出射光の合成手段であるビームスプリッタ190を透過し、偏光ビームスプリッタ120、コリメータ130、1/4波長版14を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は絞り170によって絞られ、対物レンズ160により第1の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0303】
そして情報記録面220で情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170、1/4波長板140、コリメータ130を透過して、偏光ビームスプリッタ120に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ18により非点収差が与えられ、光検出器300上へ入射し、その出力信号を用いて、第1の光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0304】
また、光検出器300上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて2次元アクチュエータ150が第1の半導体レーザ111からの光束を第1の光ディスク200の記録面220上に結像するように対物レンズ160を移動させると共に、半導体レーザ111からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ160を移動させる。
【0305】
第2の光ディスクを再生する場合、第2半導体レーザ112からビームを出射し、出射された光束は、光合成手段であるビームスプリッタ190で反射され、上記第1半導体111からの光束と同様、偏光ビームスプリッタ120、コリメータ130、1/4波長板140、絞り170、対物レンズ160を介して第2の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0306】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170、1/4波長板140、コリメータ130、偏光ビームスプリッタ120、シリンドリカルレンズ180を介して、光検出器300上へ入射し、その出力信号を用いて、第2の光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0307】
また、第1の光ディスクの場合と同様、光検出器300上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ160を移動させる。
【0308】
図103の第2の光ピックアップ装置は、記録再生用の光学系に適した構成であるが、再生の場合について説明する。なお、以下の実施例において、図102の光ピックアップ装置と同一部材は同一符号で示す。
【0309】
第1の光ディスクを再生する場合、第1半導体レーザ111からビームを出射し、出射された光束は、偏光ビームスプリッタ121で反射され、コリメータ131、1/4波長板141を透過して円偏光の平行光となる。さらに、光合成手段であるビームスプリッタ190を透過し、絞り170によって絞られ、対物レンズ160により第1の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0310】
そして情報記録面220で情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、さらにビームスプリッタ190、1/4波長板141、コリメータ131を透過して、偏光ビームスプリッタ121に入射し、ここを透過して非点収差が与えられ、光検出器301上へ入射し、その出力信号を用いて、第1の光ディスク200に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0311】
また、光検出器301上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて2次元アクチュエータ150が第1の半導体レーザ111からの光束を第2の光ディスク200の記録面220上に結像するように対物レンズ160を移動させると共に、半導体レーザ111からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ160を移動させる。
【0312】
第2の光ディスクを再生する場合、第2半導体レーザ112からビームを出射し、出射された光束は、偏光ビームスプリッタ122で反射され、コリメータ132、1/4波長板142を透過して円偏光の平行光となる。さらに、光合成手段であるビームスプリッタ190で反射され、絞り170、対物レンズ160により第2の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0313】
そして情報記録面220で情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介してビームスプリッタ190で反射され、1/4波長板142、コリメータ132を透過して、偏光ビームスプリッタ122に入射し、ここを透過して非点収差が与えられ、光検出器302上へ入射し、その出力信号を用いて、第2の光ディスク200に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0314】
また、光検出器302上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて2次元アクチュエータ150が第2の半導体レーザ112からの光束を第1の光ディスク200の記録面220上に結像するように対物レンズ160を移動させると共に、半導体レーザ112からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ160を移動させることは同様である。
【0315】
図104の第3の光ピックアップ装置は、記録再生用の光学系に適した構成であるが、再生の場合について説明する。
【0316】
第1の光ディスクを再生する場合、第1半導体レーザ111からビームを出射し、発散光束の発散度を小さくするカップリングリングレンズ60、光合成手段であるビームスプリッタ190、ビームスプリッタ120を透過し、さらにコリメータ130、1/4波長板140を透過して円偏光の平行光となる。さらに、絞り170によって絞られ、対物レンズ160により第1の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0317】
そして情報記録面220で情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、1/4波長板140、コリメータ130を透過して、ビームスプリッタ120に入射し、ここで反射され、シリンドリカルレンズ180で非点収差が与えられ、凹レンズ50を介して光検出器301上へ入射し、その出力信号を用いて、第1の光ディスク200に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0318】
また、光検出器301上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて2次元アクチュエータ150が第1の半導体レーザ111からの光束を第1光ディスク200の記録面220上に結像するように対物レンズ160を移動させると共に、半導体レーザ111からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ160を移動させる。
【0319】
第2の光ディスクを再生するための第2半導体レーザ112は、レーザ/検出器集積ユニット400に光検出器302およびホログラム230とユニット化されている。「ユニット」あるいは「ユニット化」とは、ユニット化されている部材や手段が一体となって光ピックアップ装置に組込ができるようになっていることを意味し、装置の組立て時には1部品として組付けることができる上タイトされている。
【0320】
第2半導体レーザ112から出射された光束は、ホログラム230を透過し、光合成手段であるビームスプリッタ190で反射され、ビームスプリッタ120、コリメータ130、1/4波長板140を透過し平行光束となる。さらに絞り170、対物レンズ160を介して第2の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0321】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介し、1/4波長板140、コリメータ130、ビームスプリッタ120を透過し、ビームスプリッタ190で反射され、ホログラム230で回折されて光検出器302上へ入射し、その出力信号を用いて、第2光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0322】
また、光検出器302上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ160を移動させる。
【0323】
図105の第4の光ピックアップ装置においては、第1の光ディスクを再生する場合、第1半導体レーザ111は、レーザ/検出器集積ユニット410に光検出器301およびホログラム231とユニット化され、第1半導体レーザ111から出射された光束は、ホログラム231を透過し、光合成手段であるビームスプリッタ190、コリメータ130を透過し平行光束となる。さらに絞り170によって絞られ、対物レンズ160により第1の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0324】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、コリメータ130、ビームスプリッタ190を透過し、ホログラム231で回折されて光検出器301上へ入射し、その出力信号を用いて、第1光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0325】
また、光検出器302上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ160を移動させる。
【0326】
第2の光ディスクを再生する場合、第2半導体レーザ112は、レーザ/検出器集積ユニット42に光検出器302およびホログラム232とユニット化され、第2半導体レーザ112から出射された光束は、ホログラム232を透過し、光合成手段であるビームスプリッタ190で反射され、コリメータ130を透過して平行光束となる。さらに絞り170、対物レンズ160を介して第2の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0327】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、コリメータ130を透過し、ビームスプリッタ190で反射され、ホログラム232で回折されて光検出器302上へ入射し、その出力信号を用いて、第2光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0328】
また、光検出器302上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ160を移動させる。
【0329】
図106の第5の光ピックアップ装置においては、第1半導体レーザ111、第2半導体レーザ112、光検出手段30、ホログラム230がレーザ/検出器集積ユニット430としてユニット化されている。
【0330】
第1の光ディスクを再生する場合、第1半導体レーザ111から出射された光束は、ホログラム230、コリメータ130を透過し平行光束となる。さらに絞り170によって絞られ、対物レンズ160により第1の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0331】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、コリメータ130を透過し、ホログラム230で回折されて光検出器300上へ入射し、その出力信号を用いて、第1光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0332】
また、光検出器300上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ160を移動させる。
【0333】
第2の光ディスクを再生する場合、第2半導体レーザ112から出射された光束は、ホログラム230、コリメータ130を透過してほぼ平行光束となる。さらに絞り170、対物レンズ160を介して第2の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0334】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、コリメータ130を透過し、ホログラム230で回折されて光検出器300上へ入射し、その出力信号を用いて、第2の光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0335】
また、光検出器300上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ160を移動させる。
【0336】
図107の第6の光ピックアップ装置においては、第1半導体レーザ111、第2半導体レーザ112、第1の光検出手段301、第2の光検出手段302、ホログラム230がレーザ/検出器集積ユニット430としてユニット化されている。
【0337】
第1の光ディスクを再生する場合、第1半導体レーザ111から出射された光束は、ホログラム230のディスク側の面、コリメータ130を透過し平行光束となる。さらに絞り170によって絞られ、対物レンズ160により第1の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0338】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、コリメータ130を透過し、ホログラム230のディスク側の面で回折され、第1の光源に対応した光検出器301上へ入射し、その出力信号を用いて、第1の光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0339】
また、光検出器301上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ160を移動させる。
【0340】
第2の光ディスクを再生する場合、第2半導体レーザ112から出射された光束は、ホログラム230の半導体レーザ側の面で回折され、、コリメータ130を透過してほぼ平行光束となる。このホログラムの半導体レーザ側の面は、光合成手段としての機能を果たす。さらに絞り170、対物レンズ160を介して第2の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0341】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、コリメータ130を透過し、ホログラム230のディスク側の面で回折されて第2の光源対応した光検出器302上へ入射し、その出力信号を用いて、第2の光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0342】
また、光検出器302上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ160を移動させる。
【0343】
図108の第7の光ピックアップ装置は、記録再生用の光学系に適した構成であるが、再生の場合について説明する。
【0344】
第1の光ディスクを再生する場合、第1半導体レーザ111からビームを出射し、発散光束の発散度を小さくするカップリングリングレンズ60、光合成手段であるビームスプリッタ190、ビームスプリッタ120を透過し、さらにコリメータ130、1/4波長板140を透過して円偏光の平行光となる。さらに、絞り170によって絞られ、対物レンズ160により第1の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0345】
そして情報記録面220で情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、1/4波長板140、コリメータ130を透過して、ビームスプリッタ120に入射し、ここで反射され、シリンドリカルレンズ180で非点収差が与えられ、凹レンズ50を介して光検出器301上へ入射し、その出力信号を用いて、第1の光ディスク200に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0346】
また、光検出器301上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて2次元アクチュエータ150が第1の半導体レーザ111からの光束を第1光ディスク200の記録面220上に結像するように対物レンズ160を移動させると共に、半導体レーザ111からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ160を移動させる。
【0347】
第2の光ディスクを再生するための第2半導体レーザ112は、レーザ/検出器集積ユニット400に光検出器302およびホログラム230とユニット化されている。
【0348】
第2半導体レーザ112から出射された光束は、ホログラム230を透過し、光合成手段であるビームスプリッタ190で反射され、ビームスプリッタ120、コリメータ130、1/4波長板140を透過し平行光束となる。さらに絞り170、対物レンズ160を介して第2の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0349】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介し、1/4波長板140、コリメータ130、ビームスプリッタ120を透過し、ビームスプリッタ190で反射され、ホログラム230で回折されて光検出器302上へ入射し、その出力信号を用いて、第2光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0350】
また、光検出器302上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ160を移動させる。
【0351】
透明基板の厚さt1が第1の光ディスクとほぼ同じで、波長λ1の第1の光源で記録再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数NAも第1の光ディスクと同程度の第3のSuper RENS方式のディスクを記録再生する場合について説明する。
【0352】
Super RENS方式のディスクは、現在精力的に検討が進められているもので、その構成の1例を図109に示す。その記録再生は近接場光学に基づき、再生信号としては反射光を利用する方式と透過光を利用する方式があり、本実施例の構成は透過光を利用して再生信号を得る方式を示す。
【0353】
Super RENS方式の第3のディスクを記録再生する場合には、第1半導体レーザ111からビームを出射し、発散光束の発散度を小さくするカップリングレンズ60、光合成手段であるビームスプリッタ190、ビームスプリッタ120を透過し、さらにコリメータ130、1/4波長板140を透過し平行光束となる。さらに絞り170によって絞られ、対物レンズ160により第1の光ディスク200の透明基板210、第1の保護膜240を介して非線形光学膜250に集光される。非線形光学膜250には、微小な開口が形成され、第2の保護膜260を介して情報記録層上の情報記録面220にエネルギーが伝達される。そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて透過した光は、第3の保護膜270を透過し、対物レンズとは反対側の集光レンズ90で集められ、光検出器305に到達し、その出力信号により、第3の光ディスク200に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0354】
一方、非線形光学膜250から反射された光束は、再び対物レンズ160、絞り170を介して、1/4波長板140、コリメータ130を透過して、ビームスプリッタ120に入射し、ここで反射され、シリンドリカルレンズ180で非点収差が与えられ、凹レンズ50を介して光検出器301上へに入射する。光検出器301上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて2次元アクチュエータ150が第1の半導体レーザ111からの光束を第1の光ディスク200の非線形光学膜250上に結像する用に対物レンズ160を移動させると共に、半導体レーザ111からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ160を移動させる。
【0355】
前述の光ピックアップ装置の対物レンズとして、第1の光源から無収差の平行光束が入射し、DVDの透明基板を通して無収差のスポットを形成するように設計された専用対物レンズを使って、対物レンズに第2の光源から無収差の平行光が入射し、CDの透明基板を通ってスポットを形成した場合、
(1)対物レンズの屈折率の波長依存性
(2)光情報記録媒体の透明基板厚みの差
(3)透明基板屈折率の波長依存性
により球面収差が発生するが、(2)によるものがほとんどであることは既に述べた。
【0356】
この(2)の要因による球面収差は、CDの記録再生に必要な開口数NA2において、ほぼ|t2−t1|および(NA2)に比例する。図110は、対物レンズに波長λ1=650nmの平行光束が入射したときにDVDの透明基板を通して無収差となるように設計された専用レンズについて、透明基板がCDの厚さで、波長λ2=780nmの光源を使用したときの、対物レンズから出射する光束の開口数を0.45としたときの結像倍率M2と波面収差との関係を示したものである。結像倍率M2が0の場合は、DVDと同様、対物レンズに平行光束が入射する。
【0357】
図示のように、M2=0のときは、約0.13λrmsの球面収差が発生し、回折限界性能のマレシャルの限界0.07λrmsより大きい。従って、何らかの手段によりDVD、CD双方とも波面収差がマレシャルの限界以下となるように球面収差を設定する必要が生じる。
【0358】
この対物レンズにおいて、結像倍率を負にして行くと、対物レンズで負の球面収差が発生し、M≒−0.06のとき極小値となり、マレシャル限界内の値になる。このように、結像倍率によって、補正しなければならない球面収差量は異なり、図示の例においては、M≒−0.06のときはあえて他の手段によって球面収差を補正する必要はない。また、CD−Rの情報記録に必要なNAが0.5のときは、さらに補正する球面収差は大きくなる。
【0359】
次に、上述の各光ピックアップ装置において、好ましいコリメート調整手段について説明する。説明を簡単にするために、コリメータと対物レンズからなる集光光学系を使用した光ピックアップ装置について考察する。コリメータと光源の距離は、コリメータの光軸上の焦点位置に光源を配置することで所望の平行光がコリメータより出射する。コリメータのバックフォーカス、半導体レーザの取り付け位置と発光点との間隔、コリメータや半導体レーザをマウントする光ピックアップ装置のハウジングの製造バラツキが小さく押さえられているため、半導体レーザとコリメータの間隔を調整しなくても、実用上間題ない精度の平行光が得られる。
【0360】
ところで、波長の異なる2つの光源により、透明基板の厚さが異なる2種類の光情報記録媒体の記録及び/または再生する場合において、回折パターンを有する対物レンズを用い、さらにそれぞれの光源に対して0でない同じ次数の回折光を利用する場合において、レーザの発振波長の変動により球面収差の変動が既存の両面非球面対物レンズと比較して大きい。特に、実施例6のような対物レンズでは、650nmの波長においては波面収差が0.001λmsであるが波長が±10nm変化すると0.035λrms程度に劣化する。このとき発生するのは球面収差である。半導体レーザには発振波長の個体差があり、光ピックアップ装置に個体差の大きい半導体レーザを適用すると、回折パターンを有する対物レンズの球面収差の規格が厳しくなるといった問題が生じる。
【0361】
光ピックアップ装置に用いられる対物レンズでは、入射光束が平行光から発散光になると負の3次球面収差が増加し、平行光束から収束光になると正の3次球面収差が増加するのであるが、対物レンズヘの入射光束の発散度を変えることで、3次の球面収差をコントロールすることができる。実施例6のような対物レンズにおいては、半導体レーザの発振波長の個体差で発生する球面収差の主成分は3次の球面収差であることから、対物レンズヘの入射光束の発散度を変えることにより、集光光学系全体の3次の球面収差を設計値通りにすることができる。
【0362】
なお、集光光学系にコリメータ等のカップリングレンズがあれば、これを光軸方向に動かすことで、対物レンズの3次の球面収差をコントロールすることができる。また、コリメータ等のカップリングレンズがある場合は、半導体レーザを光軸方向に動かすことで同様に目的が達成される。もちろん、コリメータ等のカップリングレンズがある場合も、半導体レーザを光軸方向に動かしてもよい。
【0363】
〈実施例19〉
【0364】
以下、第8の実施の形態に係わる対物レンズの具体例として、球面収差補正レンズの実施例19を図111及び表20,表21に示す。
【0365】
表20中、riは屈折面の曲率半径、di、di’は面間隔、ni、ni’は主波長での屈折率を示す。また、面形状式を次の〔数4〕に示す。
【0366】
【数4】
但し、Xは光軸方向の軸、hは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、rは近軸曲率半径、κは円錐形数、Ajは非球面係数、Pj(Pi≧3)は非球面べき数である。
【0367】
また、回折面は光路差関数として数1に示す通りである。単位はmmとして表している。
【0368】
【表20】
di,niは、第1光情報記録媒体(t1=0.6mm)のときの値
【0369】
di’,ni’は、第2光情報記録媒体(t2=1.2mm)のときの値
【0370】
【表21】
上記実施例のレンズ断面図を図111に、その球面収差を図112に示す。図111において、第2面S2の光軸を含む部分S2dは回折パターンを有し、その外側の部分S2rは非球面屈折面である。図112(a)は波長635nm、第1光情報記録媒体(t1=0.6mm)での球面収差図で十分に収差補正されている。同図(b)は波長780nm、第2光情報記録媒体(t2=1.2mm)での球面収差図であり、第1分割面S2dを通る光束は回折の効果により球面収差が補正されており、第2分割面S2rを通る光束はフレア光となり絞りと同様の効果になっている。
【0371】
上記実施例のレンズは、NAH2=0.5とし、NAL2=0の対物レンズである。このレンズの回折パターン部分は、光軸を中心とした輪帯上のパターンとなり、そのステップ数は13程度となる。また、回折パターン部の最も光軸から離れた円周部分と屈折面との境界は、約21μmの段差を持っている。
【0372】
NAH2=0.45とした場合においては、回折パターンのステップ数は9程度で、上記段差量は13μm程度である。段差量、回折パターンのステップ数は、ほぼNAH2の4乗に比例する。
【0373】
この例のようにNAL2=0の場合には、補正する球面収差に比例して回折パターンのステップ数が増加してしまう。
【0374】
本明細書に記載の発明の対物レンズにおいては、回折パターンの光軸方向の深さは2μm以下でも良好な効果を得ることができるが、やはり回折パターンのステップ数が多いと、金型加工、成形が難しくなるので、できるだけステップ数が少ないことが望ましい。
【0375】
これは、(1)CDの結像倍率をDVDの結像倍率よりやや小さくし、補正すべき球面収差量をあらかじめ小さくする。好ましくは、mCD(CDの記録・再生時の倍率)−mDVD(DVDの記録・再生時の倍率)が、−1/15〜0であることが好ましい、(2)深度の深い開口数の小さい部分には回折パターンを設けない、等によって達成できる。
【0376】
例えば、DVDの結像倍率を0、CDの結像倍率を−0.03とすれば補正すべき球面収差は半分になるので、CD−R対応のため、NAH2を0.5としても、ステップ数は7程度で、段差量も11μm程度となる。
【0377】
段差量が小さい場合、段差S2sの形状は回折パターン部S2dから屈折面部S2rへ滑らかに移行するものであっても良い。
【0378】
また、DVDの結像倍率、CDの結像倍率とも0の場合においては、例えばNAL2=0.36とすれば、開口数がNAL2以下の光束の波面収差の残留球面収差成分WSA(NAL2)は約0.053λrmsである。これに最適な回折パターンを付けることで、DVDの波面収差をほぼ0にに保ちながらNAH2までの波面収差のRMS値を小さくすることができる。
【0379】
開口数がNAH2以下の光束の波面収差の残留球面収差成分WSA(NAH2)は、以下の式で近似できる。
【0380】
WSA(NAH2)=(NAL2/NAH2)2×WSA(NAL2)
よって、NAH2=0.45のとき、上記値は0.034λrms、NAH2=0.5のとき0.027λrmsとなり、マレシャルの限界値より十分小さい。
【0381】
このとき、NAL2以下ではオーバーの球面収差が発生しているため、NAL2からNAH2までの球面収差を0とするのではなく、NAL2以下の光束のベストフォーカスにほぼ一致するようにすれば良い。このベストフォーカス位置は近軸焦点よりオーバーな位置であるため、回折パターンで補正する球面収差量は小さくてすむ。また、NAL2以下の光束に対しては、回折パターンは不要である。この二つの効果で、NAH2=0.5のとき、回折パターンのステップ数は約6、NAH2=0.45のときは回折パターンのステップ数は4ですむ。
【0382】
勿論、CDの結像倍率をDVDの結像倍率より小さくすることで、回折パターンをさらに少なくでき、最低2ステップあれば、DVDとCDの互換再生が可能となる。
【0383】
ところで、透明基板厚が0.1mmの高密度光情報記録媒体が提案されている。この記録再生には青色半導体レーザを使用し、2枚玉の対物レンズを用い、NA1として0.85が必要とされている。一方において、CD−RWは透明基板厚が1.2mmで波長780なのの光源を用い、NA2は0.55とされている。この互換光学系では、DVD、CD−R(NAH2=0.5)の場合と比較して、NA2が大きく、t1−t2も大きいため、球面収差の補正量も2.7倍大きい。そのため、回折パターンのステップ数も35程度になる。
【0384】
さらに、近軸の色収差を補正するには、回折パターンのステップ数が増加する。またNA1まで近軸色収差を含めて補正するとなると、数百のステップ数になる。このような場合、回折パターンを複数の光学面に施すことも可能である。
【0385】
また、必要に応じて、NAL2からNAH2までのある部分を屈折面としても良い。
【0386】
さらに、t1>t2である場合には、発生する球面収差の符号が逆になるので、−1次光を利用することになる。
【0387】
同様に、DVDとCDの場合も、対物レンズのCDの結像倍率がDVDの結像倍率よりかなり小さくなり、アンダーの球面収差が残る場合も、同様に−1次光を利用することになる。
【0388】
なお、現在重要関心事であるDVDとCDについて、記録または波長の異なる2つのレーザを使って単一の対物レンズで実施する例について示した。既に説明したとおり、第1の光源の波長をλ1とし、第2の光源の波長をλ2(λ2>λ1)とした場合、t1<t2である場合は+1次回折光を利用し、t1>t2である場合は−1次回折光を利用した第1の回折パターンを導入するのであるが、DVD(第1の光源を利用)とCD(第2の光源を利用)の場合は前者である。
【0389】
ところで、青色半導体レーザ、SHGレーザ等、近年様々な波長の光源が実用化され、今後とも多くの新しい光情報記録媒体が登場すると思われる。この場合、光情報記録媒体の記録密度から必要となるスポットサイズが決まるが、記録または記録再生に必要なNAは、使用する光源の波長によって変化する。このため、光情報記録媒体の透明基板の厚さ、必要NAが2つの光情報記録媒体にたいして、以下の4つに分類される。
(1) t1<t2, NA1>NA2
(2) t1<t2, NA1<NA2
(3) t1>t2, NA1>NA2
(4) t1>t2, NA1<NA2
【0390】
以上の説明においては、特に(1)のケースについて使用する第1の回折パターンのそれぞれの光源に対する回折次数、第1の回折パターンの範囲(NAH1,NAL1,NAH2,NAL2)、回折パターン部と透過部が同一位置に集光する必要のある光源の種類とNA範囲、各光源に対しての球面収差を設定するNAの範囲、各光源に対して波面収差が0.07λrms以下である必要性があるNAの範囲、第2の回折パターンのそれぞれの光源に対する回折次数と第1の回折パターンと同一位置に集光させる必要性、開口制限を導入する場合の、どちらの光源からの光束を制限するかの条件等について詳述したが、(2)(3)(4)の場合については、(1)の詳述から容易に遂行しえるので、詳細な説明は省略した。
【0391】
また、レンズの製作時には、回折パターンを刻んだ金型により、プラスチック材料やガラス材料を一体成形することも可能であり、ガラスないしプラスチックの母材に紫外線硬化樹脂等により、本明細書に記載の発明の回折パターンを含む光学面を形成しても良い。さらに、コーティングや、直接加工により製作しても良い。
【0392】
上述のように、本明細書に記載の発明の効果を持つ光学面は、対物レンズとは別の光学素子に設け、該光学素子を対物レンズの光源側ないしは光情報記録媒体側に配設しても良い。勿論、コリメータや光合成手段の第一の光源からの光束と第2の光源からの光束とが共に通過する光学面に配設しても良い。しかし、トラッキング等で対物レンズが動く際に、回折パターンの光軸と対物レンズの光軸とが相対的に移動するため、トラッキングの量が制限される。
【0393】
また、説明の都合上、回折パターンは光学軸に対して同心円状としたが、これに制限されるものではない。
【0394】
以上の実施例1〜19に具体的に示した対物レンズは、いずれも単レンズからなる例を挙げたが、対物レンズが複数のレンズから構成されたものでもよく、その少なくとも1つの面に本明細書に記載の発明の回折面を有する場合も本明細書に記載の発明に含まれるものである。
【0395】
以下、本明細書に記載の発明の構成(1)乃至(339)及び効果について説明する。
【0396】
(1)光ピックアップ装置は、光情報記録媒体から情報を再生し、または、光情報記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置において、第1の波長を有する第1の光束を射出する第1の光源と、前記第1の波長と異なる第2の波長を有する第2の光束を射出する第2の光源と、光軸と回折部と光検出器とを有する集光光学系とを具備し、前記第1の光束が前記回折部を通過することにより、前記第1の光束のn次回折光量が前記第1の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きい少なくとも1つの次数の回折光が発生され、前記第2の光束が前記回折部を通過することにより、前記第2の光束のn次回折光量が前記第2の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きい少なくとも1つの次数の回折光が発生されることを特徴とする。ここで、nは0以外の整数である。
【0397】
(2)光ピックアップ装置は、(1)において、少なくとも2種類の光情報記録媒体に対して情報の再生または記録が可能であり、前記第1の光源の前記第1の光束は、第1の光情報記録媒体から情報を再生するために、または、第1の光情報記録媒体に情報を記録するために使用され、前記第2の光源の前記第2の光束は、第2の光情報記録媒体から情報を再生するために、または、第2の光情報記録媒体に情報を記録するために使用されることを特徴とする。
【0398】
(3)光ピックアップ装置は、(2)において、前記集光光学系は、前記第1の光情報記録媒体に記録された情報を再生するためにまたは前記第1の情報記録媒体に情報を記録するために前記回折部に達した前記第1の光束により前記回折部で発生した前記第1の光束の前記n次回折光を、第1の透明基板を介して前記第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面に集光することができ、前記集光光学系は、前記第2の光情報記録媒体に記録された情報を再生するためにまたは前記第2の情報記録媒体に情報を記録するために前記回折部に達した前記第2の光束により前記回折部で発生した前記第2の光束の前記n次回折光を、第2の透明基板を介して前記第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面に集光することができ、前記光検出器は、前記第1の情報記録面または前記第2の情報記録面から反射した光束を受光することができることを特徴とする。
【0399】
(4)光ピックアップ装置は、(2)または(3)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記集光光学系は、前記回折部を通過した前記第1の光束における前記n次回折光を前記第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、前記対物レンズの像側の、前記第1の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で集光でき、前記集光光学系は、前記回折部を通過した前記第2の光束における前記n次回折光を前記第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、前記対物レンズの像側の、前記第2の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で集光できることを特徴とする。
【0400】
(5)光ピックアップ装置は、(2)において、前記第1の光情報記録媒体は厚さt1の第1の透明基板を有し、前記第2の光情報記録媒体は前記厚さt1と異なる厚さt2の第2の透明基板を有することを特徴とする。
【0401】
(6)光ピックアップ装置は、(5)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記集光光学系は、前記回折部を通過した前記第1の光束における前記n次回折光を前記第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、前記対物レンズの像側の、前記第1の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で集光でき、前記集光光学系は、前記回折部を通過した前記第2の光束における前記n次回折光を前記第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、前記対物レンズの像側の、前記第2の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で集光できることを特徴とする。
【0402】
(7)光ピックアップ装置は、(5)において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
λ1<λ2
t1<t2
【0403】
ここで、λ1:前記第1の光源の波長
【0404】
λ2:前記第2の光源の波長
【0405】
t1:前記第1の透明基板の厚さ
【0406】
t2:前記第2の透明基板の厚さ
【0407】
(8)光ピックアップ装置は、(7)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
NA1>NA2
ここで、NA1:波長がλ1の光による前記第1の光情報記録媒体の記録または再生に必要な前記対物レンズの像側の所定開口数
NA2:波長がλ2の光による前記第2の光情報記録媒体の記録または再生に必要な前記対物レンズの像側の所定開口数
【0408】
(9)光ピックアップ装置は、(1)〜(8)のいずれか1つにおいて、前記n次回折光は、+1次回折光であることを特徴とする。
【0409】
(10)光ピックアップ装置は、(8)において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.55mm<t1<0.65mm
1.1mm<t2<1.3mm
630nm<λ1<670nm
760nm<λ2<820nm
0.55<NA1<0.68
0.40<NA2<0.55
【0410】
(11)光ピックアップ装置は、(10)において、前記集光光学系は対物レンズを備え、前記対物レンズは前記回折部を有し、
λ1=650nm
t1=0.6mm
NA1=0.6であって、
前記対物レンズに、強度分布が一様な平行光である前記第1の光束を入射させ、前記第1の透明基板を介して前記第1の情報記録面上に集光した場合に、ベストフォーカスにおけるスポット径が0.88〜0.91μmであることを特徴とする。
【0411】
(12)光ピックアップ装置は、(10)において、前記集光光学系は対物レンズを備え、前記対物レンズは前記回折部を有し、
λ1=650nm
t1=0.6mm
NA1=0.65であって、
前記対物レンズに、強度分布が一様な平行光である前記第1の光束を入射させ、前記第1の透明基板を介して前記第1の情報記録面上に集光した場合に、ベストフォーカスにおけるスポット径が0.81〜0.84μmであることを特徴とする。
【0412】
(13)光ピックアップ装置は、(10)において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
t1=0.6mm
t2=1.2mm
λ1=650nm
λ2=780nm
NA1=0.6
NA2=0.45
【0413】
(14)光ピックアップ装置は、(8)において、前記集光光学系は対物レンズを備え、前記対物レンズは前記回折部を有し、前記集光光学系が前記第2の光束の前記n次回折光を前記第2の光情報記録媒体の前記第2の情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも1箇所の不連続部を有することを特徴とする。
【0414】
(15)光ピックアップ装置は、(14)において、前記球面収差は、前記NA2近傍において不連続部を有することを特徴とする。
【0415】
(16)光ピックアップ装置は、(14)において、前記球面収差は、開口数(NA)が0.45において不連続部を有することを特徴とする。
【0416】
(17)光ピックアップ装置は、(14)において、前記球面収差は、開口数(NA)が0.5において不連続部を有することを特徴とする。
【0417】
(18)光ピックアップ装置は、(14)において、前記集光光学系は、開口数が前記NA1以下の前記第1の光束の前記n次回折光を前記第1の光情報記録媒体の前記第1の情報記録面上に、最良像点における波面収差が0.07λrmsとなるように集光し、前記集光光学系は、前記不連続部となる開口数以下の前記第2の光束の前記n次回折光を前記第2の光情報記録媒体の前記第2の情報記録面上に、最良像点における波面収差が0.07λrmsとなるように集光することを特徴とする。
【0418】
(19)光ピックアップ装置は、(8)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記対物レンズが前記回折部を有し、前記第2の光情報記録媒体に対する記録または再生を行うために、前記集光光学系が、前記回折部を通過した前記第2の光束における前記n次回折光を、前記第2の光情報記録媒体の前記第2の情報記録面上に集光する場合に、球面収差は連続し、不連続部を有さないことを特徴とする。
【0419】
(20)光ピックアップ装置は、(19)において、前記NA1では球面収差が20μm以上であって、前記NA2では球面収差が10μm以下であることを特徴とする。
【0420】
(21)光ピックアップ装置は、(5)において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
λ1<λ2
t1>t2
ここで、λ1:前記第1の光源の波長
λ2:前記第2の光源の波長
t1:前記第1の透明基板の厚さ
t2:前記第2の透明基板の厚さ
【0421】
(22)光ピックアップ装置は、(21)において、前記n次回折光は、−1次回折光であることを特徴とする。
【0422】
(23)光ピックアップ装置は、(1)〜(22)のいずれか1つにおいて、前記回折部における前記第1の光束の前記n次回折光の回折効率をA%とし、他のある次数の回折光の回折効率をB%としたとき、A−B≧10であり、前記回折部における前記第2の光束の前記n次回折光の回折効率をA’%とし、他のある次数の回折光の回折効率をB’%としたとき、A’−B’≧10であることを特徴とする。
【0423】
(24)光ピックアップ装置は、(1)〜(22)のいずれか1つにおいて、前記回折部における前記第1の光束の前記n次回折光の回折効率をA%とし、他のある次数の回折光の回折効率をB%としたとき、A−B≧50であり、前記回折部における前記第2の光束の前記n次回折光の回折効率をA’%とし、他のある次数の回折光の回折効率をB’%としたとき、A’−B’≧50であることを特徴とする。
【0424】
(25)光ピックアップ装置は、(1)〜(24)のいずれか1つにおいて、前記第1の光束の波長と前記第2の光束の波長との差が80nm以上、400nm以下であることを特徴とする。
【0425】
(26)光ピックアップ装置は、(1)〜(25)のいずれか1つにおいて、前記回折部は、前記光軸の方向から見て、複数の輪帯を有し、前記複数の輪帯が前記光軸または前記光軸近傍の点を中心としたほぼ同心円上に形成されていることを特徴とする。
【0426】
(27)光ピックアップ装置は、(26)において、前記回折部の前記複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項以外の少なくとも1つの項に、0以外の係数を有することを特徴とする。
【0427】
(28)光ピックアップ装置は、(26)において、前記回折部の前記複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項に、0以外の係数を有することを特徴とする。
【0428】
(29)光ピックアップ装置は、(26)において、前記回折部の前記複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項を含まないことを特徴とする。
【0429】
(30)光ピックアップ装置は、(26)において前記回折部で付加される回折作用の正負の符号が、前記光軸と垂直に前記光軸から離れる方向において少なくとも1回切り替わることを特徴とする。
【0430】
(31)光ピックアップ装置は、(30)において、前記回折部の前記複数の輪帯は、ブレーズ化されており、前記光軸に近い側の輪帯では、その段差部が前記光軸から離れた側に位置し、前記光軸から離れた側の輪帯では、その段差部が前記光軸に近い側に位置することを特徴とする。
【0431】
(32)光ピックアップ装置は、(30)において、前記回折部の前記複数の輪帯は、ブレーズ化されており、前記光軸に近い側の輪帯では、その段差部が前記光軸に近い側に位置し、前記光軸から離れた側の輪帯では、その段差部が前記光軸から離れた側に位置することを特徴とする。
【0432】
(33)光ピックアップ装置は、(2)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記対物レンズの像側の最大開口数に対応する前記回折部の前記輪帯のピッチPfと、前記最大開口数の1/2に対応する前記回折部の前記輪帯のピッチPhとが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.4≦|(Ph/Pf)−2|≦25
【0433】
(34)光ピックアップ装置は、(26)において、前記回折部は、第1の回折パターンと、第2の回折パターンとを有し、前記第2の回折パターンが、前記第1の回折パターンよりも前記光軸から離れていることを特徴とする。
【0434】
(35)光ピックアップ装置は、(34)において、前記回折部の前記第1の回折パターンを通過した前記第1の光束において、前記n次回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折部の前記第1の回折パターンを通過した前記第2の光束においても、前記n次回折光が他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折部の前記第2の回折パターンを通過した前記第1の光束において、前記n次回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折部の前記第2の回折パターンを通過した前記第2の光束においては、0次光が他の次数の回折光に比して多く発生することを特徴とする。
【0435】
(36)光ピックアップ装置は、(34)において、前記回折部の前記第1の回折パターンを通過した前記第1の光束において、前記n次回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折光の前記第1の回折パターンを通過した前記第2の光束においても、前記n次回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折部の前記第2の回折パターンを通過した前記第1の光束において、0次の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折部の前記第2の回折パターンを通過した前記第2の光束においては、前記n次ではない負の次数の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生することを特徴とする。
【0436】
(37)光ピックアップ装置は、(26)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記対物レンズの像側の最大開口数以下の光束が全て前記回折部を通ることを特徴とする。
【0437】
(38)光ピックアップ装置は、(26)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記対物レンズの像側の最大開口数以下の光束のうち、一部の光束が前記回折部を通過し、他の一部の光束が前記回折部を通過しないことを特徴とする。
【0438】
(39)光ピックアップ装置は、(26)において、前記回折部の前記複数の輪帯の段差数が、2以上、45以下であることを特徴とする。
【0439】
(40)光ピックアップ装置は、(39)において、前記回折部の前記複数の輪帯の段差数が、2以上、15以下であることを特徴とする。
【0440】
(41)光ピックアップ装置は、(26)において、前記回折部の前記複数の輪帯の段差部の前記光軸方向の深さが2μm以下であることを特徴とする。
【0441】
(42)光ピックアップ装置は、(26)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記回折部は前記対物レンズに設けられており、開口数(NA)が0.4における前記回折部のピッチが10〜70μmであることを特徴とする。
【0442】
(43)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は屈折面を有するレンズを有し、前記回折部が前記レンズに設けられていることを特徴とする。
【0443】
(44)光ピックアップ装置は、(43)において、前記回折部が設けられている前記レンズが対物レンズであることを特徴とする。
【0444】
(45)光ピックアップ装置は、(44)において、前記回折面が設けられている前記対物レンズが、外周にフランジ部を有することを特徴とする。
【0445】
(46)光ピックアップ装置は、(44)において、前記回折部が設けられている前記対物レンズの前記屈折面は、非球面であることを特徴とする。
【0446】
(47)光ピックアップ装置請求項43〜46のいずれか1項に記載の 前記回折部が設けられている前記レンズはアッベ数νdが50よりも大きい材料でできていることを特徴とする。
【0447】
(48)光ピックアップ装置は、(43)〜(47)のいずれか1つにおいて、前記回折部が設けられている前記レンズは、プラスチックレンズであることを特徴とする。
【0448】
(49)光ピックアップ装置は、(43)〜(47)のいずれか1つにおいて、前記回折部が設けられている前記レンズは、ガラスレンズであることを特徴とする。
【0449】
(50)光ピックアップ装置は、(1)、(43)〜(49)のいずれか1つにおいて、前記n次回折光が+1次回折光もしくは−1次回折光であることを特徴とする。
【0450】
(51)光ピックアップ装置は、(1)〜(50)のいずれか1つにおいて、前記回折部における前記n次回折光の回折効率が、前記第1の光束の波長と前記第2の光束の波長との間の波長において最大であることを特徴とする。
【0451】
(52)光ピックアップ装置は、(1)〜(50)のいずれか1つにおいて、前記回折部における前記n次回折光の回折効率が、前記第1の光束の波長または前記第2の光束の波長において最大であることを特徴とする。
【0452】
(53)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は対物レンズを有しており、前記第2の光束の波長の方が、前記第1の光束の波長よりも波長が長く、前記第2の光束と前記第1の光束とにおける軸上色収差が、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−λ2/{2×(NA2)}≦Z≦λ2/{2×(NA2)
ここで、λ2: 前記第2の光束の波長
NA2: 前記第2の光束に対する、前記対物レンズの像側の所定開口数
【0453】
(54)光ピックアップ装置は、(1)〜(53)のいずれか1つにおいて、第3の光束を射出する第3の光源を更に具備し、前記第3の光束の波長は前記第1の光束及び第2の光束の波長と異なることを特徴とする。
【0454】
(55)光ピックアップ装置は、(54)において、前記回折部を通過した前記第3の光束においても、前記n次回折光が他の次数の回折光に比して多く発生することを特徴とする。
【0455】
(56)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は、対物レンズと、前記第1の光束を用いる際の前記対物レンズの像側の所定開口数よりも外側の前記第1の光束を遮蔽もしくは回折し、前記第2の光束は透過する開口制限手段、または、前記第2の光束を用いる際の前記対物レンズの像側の所定開口数よりも外側の前記第2の光束を遮蔽もしくは回折し、前記第1の光束は透過する開口制限手段と、を有することを特徴とする。
【0456】
(57)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は、対物レンズを有し、前記第1の光束を用いる際の前記対物レンズの像側の所定開口数よりも外側の前記第1の光束を遮蔽もしくは回折し、前記第2の光束は透過する開口制限手段も、前記第2の光束を用いる際の前記対物レンズの像側の所定開口数よりも外側の前記第2の光束を遮蔽もしくは回折し、前記第1の光束は透過する開口制限手段も有さないことを特徴とする。
【0457】
(58)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系が屈折面を有するレンズを有し、前記回折部が前記レンズに設けられており、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−0.0002/℃<Δn/ΔT<−0.00005℃
0.05nm/℃<Δλ1/ΔT<0.5nm/℃
ここで、ΔT(℃):温度変化
Δn:前記レンズの屈折率の変化量
Δλ1(nm):温度変化ΔTがあったときの第1の光源の波長の変化量
【0458】
(59)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.2×10−6/℃<ΔWSA3・λ1/{f・(NA1)・ΔT}<2.2×10−6/℃
ここで、NA1: 前記第1の光束を用いて、前記光情報記録媒体に対して再生または記録する場合に、必要な像側の前記対物レンズの開口数
λ1:前記第1の光束の波長
f:前記第1の光束における前記対物レンズの焦点距離
ΔT:環境温度変化。
ΔWSA3(λ1rms):前記第1の光束を用いて、前記光情報記録媒体に対して再生
または記録する場合に、情報記録面に集光された光束の波面収差の3次球面収差成分の変化量
【0459】
(60)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内である前記第1の光束は、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に0.07λrms以下の状態で集光され、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した前記第1の光束は、前記第1の光情報記録媒体上では0.07λrmsより大きい状態となり、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内を通過した前記第2の光束も、前記所定開口数より外側を通過した前記第2の光束も、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光されるか、または、
【0460】
前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内である前記第2の光束は、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光され、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した前記第2の光束は、前記第2の光情報記録媒体上では、0.07λrmsより大きい状態となり、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内を通過した前記第1の光束も、前記所定開口数より外側を通過した前記第1の光束も、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光されることを特徴とする。
【0461】
(61)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内である前記第1の光束は、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に0.07λrms以下の状態で集光され、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した前記第1の光束は、前記第1の光情報記録媒体上では0.07λrms以下の状態で集光されるか、もしくは遮蔽されて前記第1の情報記録面上まで達することがなく、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内を通過した前記第2の光束も、前記所定開口数より外側を通過した前記第2の光束も、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光されるか、または、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内である前記第2の光束は、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光され、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した前記第2の光束は、前記第2の光情報記録媒体上では、0.07λrms以下の状態で集光されるか、もしくは遮蔽されて前記第2の情報記録面上まで達することがなく、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内を通過した前記第1の光束も、前記所定開口数より外側を通過した前記第1の光束も、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光されることを特徴とする。
【0462】
(62)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記第1の光束を用いる場合において、非平行光束である前記第1の光束を前記対物レンズに入射させ、前記第2の光束を用いる場合において、非平行光束である前記第2の光束を前記対物レンズに入射させることを特徴とする。
【0463】
(63)光ピックアップ装置は、(62)において、前記非平行光束は発散光であることを特徴とする。
【0464】
(64)光ピックアップ装置は、(62)において、前記非平行光束は収束光であることを特徴とする。
【0465】
(65)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記第1の光束を用いる場合において、平行光束である前記第1の光束を前記対物レンズに入射させ、前記第2の光束を用いる場合において、非平行光束である前記第2の光束を前記対物レンズに入射させるか、または、前記第1の光束を用いる場合において、非平行光束である前記第1の光束を前記対物レンズに入射させ、前記第2の光束を用いる場合において、平行光束である前記第2の光束を前記対物レンズに入射させることを特徴とする。
【0466】
(66)光ピックアップ装置は、(65)において、前記非平行光束は発散光であることを特徴とする。
【0467】
(67)光ピックアップ装置は、(65)において、前記非平行光束は収束光であることを特徴とする。
【0468】
(68)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は対物レンズを有し、前記第1の光束を用いる場合において、平行光束である前記第1の光束を前記対物レンズに入射させ、前記第2の光束を用いる場合において、平行光束である前記第2の光束を前記対物レンズに入射させることを特徴とする。
【0469】
(69)光ピックアップ装置は、(1)において、前記集光光学系は、対物レンズと、前記対物レンズに入射する光束の発散度を変更する発散度変更手段と、を有することを特徴とする。
【0470】
(70)光ピックアップ装置は、(1)〜(6)のいずれか1つにおいて、前記光検出器は、前記第1の光束と前記第2の光束とに対して共通であることを特徴とする。
【0471】
(71)光ピックアップ装置は、(1)〜(69)のいずれか1つにおいて、第2の光検出器を更に具備し、前記光検出器は前記第1の光束用であり、前記第2の光検出器は前記第2の光束用であることを特徴とする。
【0472】
(72)光ピックアップ装置は、(1)〜(71)のいずれか1つにおいて、前記光検出器と、前記第1の光源または前記第2の光源と、がユニット化されていることを特徴とする。
【0473】
(73)光ピックアップ装置は、(1)〜(71)のいずれか1つにおいて、前記光検出器と、前記第1の光源及び前記第2の光源と、がユニット化されていることを特徴とする。
【0474】
(74)光ピックアップ装置は、(1)において、第2の光検出器を更に具備し、 前記光検出器は前記第1の光束用であり、前記第2の光検出器は前記第2の光束用であって、前記光検出器と、前記第2の光検出器と、前記第1の光源及び前記第2の光源と、がユニット化されていることを特徴とする。
【0475】
(75)光ピックアップ装置は、(1)において、前記第1の光源と前記第2の光源と、がユニット化されていることを特徴とする。
【0476】
(76)光ピックアップ装置は、(1)〜(75)のいずれか1つにおいて、オーバーシュートが0〜20%であることを特徴とする。
【0477】
(77)光学素子は、光情報記録媒体から情報を再生し、または、光情報記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置において使用される光学素子であって、光軸と、回折部とを具備し、第1の光束が前記回折部を通過することにより、前記第1の光束のn次回折光量が前記第1の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きい少なくとも1つの次数の回折光が発生され、前記第1の光束との波長差が80nm〜400nmである第2の光束が前記回折部を通過することにより、前記第2の光束のn次回折光量が前記第2の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きい少なくとも1つの次数の回折光が発生されることを特徴とする。ここで、nは0以外の整数である。
【0478】
(78)光学素子は、(77)において、前記光ピックアップ装置が、前記第1の光束を射出する第1の光源と、前記第2の光束を射出する第2の光源と、光検出器と、を有することを特徴とする。
【0479】
(79)光学素子は、(77)において、前記光ピックアップ装置は少なくとも2種類の光情報記録媒体に対して情報の再生または記録が可能であり、前記第1の光源の前記第1の光束は、第1の光情報記録媒体から情報を再生するために、または、第1の光情報記録媒体に情報を記録するために使用され、前記第2の光源の前記第2の光束は、第2の光情報記録媒体から情報を再生するために、または、第2の光情報記録媒体に情報を記録するために使用されることを特徴とする。
【0480】
(80)光学素子は、(79)において、前記光ピックアップ装置は集光光学系を備え、前記集光光学系は、第1の光情報記録媒体に記録された情報を再生するためにまたは前記第1の情報記録媒体に情報を記録するために、前記光学素子の前記回折部に達した前記第1の光束により前記回折部で発生した前記第1の光束の前記n次回折光を、第1の透明基板を介して前記第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面に集光することができ、前記集光光学系は、第2の光情報記録媒体に記録された情報を再生するためにまたは前記第2の情報記録媒体に情報を記録するために、前記光学素子の前記回折部に達した前記第2の光束により前記回折部で発生した前記第2の光束の前記n次回折光を、第2の透明基板を介して前記第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面に集光することができることを特徴とする。
【0481】
(81)光学素子は、(80)において、前記光ピックアップ装置は対物レンズを有し、前記集光光学系は、前記第1の光束における前記n次回折光を前記第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、前記対物レンズの像側の、前記第1の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で集光でき、前記集光光学系は、前記第2の光束における前記n次回折光を前記第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、前記対物レンズの像側の、前記第2の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で集光できることを特徴とする。
【0482】
(82)光学素子は、(79)において、前記第1の光情報記録媒体は厚さt1の第1の透明基板を有し、前記第2の光情報記録媒体は厚さt1と異なる厚さt2の第2の透明基板を有することを特徴とする。
【0483】
(83)光学素子は、(82)において、前記光ピックアップ装置は対物レンズを含む集光光学系を有し、前記集光光学系は、前記回折部を通過した前記第1の光束における前記n次回折光を前記第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、前記対物レンズの像側の、前記第1の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で集光でき、前記集光光学系は、前記第2の光束における前記n次回折光を前記第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、前記対物レンズの像側の、前記第2の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で集光できることを特徴とする。
【0484】
(84)光学素子は、(82)において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
λ1<λ2
t1<t2
ここで、λ1:前記第1の光源の波長
λ2:前記第2の光源の波長
t1:前記第1の透明基板の厚さ
t2:前記第2の透明基板の厚さ
【0485】
(85)光学素子は、(84)において、前記光ピックアップ装置は対物レンズを有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
NA1>NA2
ここで、NA1:波長がλ1の光による前記第1の光情報記録媒体の記録または再生に必要な前記対物レンズの像側の所定開口数
NA2:波長がλ2の光による前記第2の光情報記録媒体の記録または再生に必要な前記対物レンズの像側の所定開口数
【0486】
(86)光学素子は、(77)〜(85)のいずれか1つにおいて、前記n次回折光は、+1次回折光であることを特徴とする。
【0487】
(87)光学素子は、(85)において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.55mm<t1<0.65mm
1.1mm<t2<1.3mm
630nm<λ1<670nm
760nm<λ2<820nm
0.55<NA1<0.68
0.40<NA2<0.55
【0488】
(88)光学素子は、(87)において、前記光学素子は前記対物レンズであり、
λ1=650nm
t1=0.6mm
NA1=0.6であって、
前記対物レンズに、強度分布が一様な平行光である前記第1の光束を入射させ、前記第1の透明基板を介して前記第1の情報記録面上に集光した場合に、ベストフォーカスにおけるスポット径が0.88〜0.91μmであることを特徴とする。
【0489】
(89)光学素子は、(87)において、前記光学素子は前記対物レンズであり、
λ1=650nm
t1=0.6mm
NA1=0.65であって、
前記対物レンズに、強度分布が一様な平行光である前記第1の光束を入射させ、前記第1の透明基板を介して前記第1の情報記録面上に集光した場合に、ベストフォーカスにおけるスポット径が0.81〜0.84μmであることを特徴とする。
【0490】
(90)光学素子は、(87)において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
t1=0.6mm
t2=1.2mm
λ1=650nm
λ2=780nm
NA1=0.6
NA2=0.45
【0491】
(91)前記光学素子は(85)において、前記対物レンズであって、前記第2の光束の前記n次回折光を前記第2の光情報記録媒体の前記第2の情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも1箇所の不連続部を有することを特徴とする。
【0492】
(92)光学素子は、(91)において、前記球面収差は、前記NA2近傍において不連続部を有することを特徴とする。
【0493】
(93)光学素子は、(91)において、前記球面収差は、開口数(NA)が0.45において不連続部を有することを特徴とする。
【0494】
(94)光学素子は、(91)において、前記球面収差は、開口数(NA)が0.5において不連続部を有することを特徴とする。
【0495】
(95)光学素子は、(91)において、前記対物レンズは、開口数が前記NA1以下の前記第1光束の前記n次回折光を前記第1の光情報記録媒体の前記第1の情報記録面上に、最良像点における波面収差が0.07λrmsとなるように集光し、前記対物レンズは、前記不連続部となる開口数以下の前記第2光束の前記n次回折光を前記第2の光情報記録媒体の前記第2の情報記録面上に、最良像点における波面収差が0.07λrmsとなるように集光することを特徴とする。
【0496】
(96)光学素子は、(85)において、前記光学素子は前記対物レンズであり、前記第2の光情報記録媒体に対する記録または再生を行うために、前記ピックアップ装置の前記対物レンズを含む集光光学系が前記回折部を通過した前記第2の光束における前記n次回折光を、前記第2の光情報記録媒体の前記第2の情報記録面上に集光する場合に、球面収差は連続し、不連続部を有さないことを特徴とする。
【0497】
(97)光学素子は、(96)において、前記NA1では球面収差が20μm以上であって、前記NA2では球面収差が10μm以下であることを特徴とする。
【0498】
(98)光学素子は、(82)において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
λ1<λ2
t1>t2
ここで、λ1:前記第1の光源の波長
λ2:前記第2の光源の波長
t1:前記第1の透明基板の厚さ
t2:前記第2の透明基板の厚さ
【0499】
(99)光学素子は、(98)において、前記n次回折光は、−1次回折光であることを特徴とする。
【0500】
(100)光学素子は、(77)〜(99)のいずれか1つにおいて、前記回折部における前記第1の光束の前記n次回折光の回折効率をA%とし、他のある次数の回折光の回折効率をB%としたとき、A−B≧10であり、前記回折部における前記第2の光束の前記n次回折光の回折効率をA’%とし、他のある次数の回折光の回折効率をB’%としたとき、A’−B’≧10であることを特徴とする。
【0501】
(101)光学素子は、(77)〜(99)のいずれか1つにおいて、前記回折部における前記第1の光束の前記n次回折光の回折効率をA%とし、他のある次数の回折光の回折効率をB%としたとき、A−B≧50であり、前記回折部における前記第2の光束の前記n次回折光の回折効率をA’%とし、他のある次数の回折光の回折効率をB’%としたとき、A’−B’≧50であることを特徴とする。
【0502】
(102)光学素子は、(77)〜(101)のいずれか1つにおいて、前記回折部は、前記光軸の方向から見て、複数の輪帯を有し、前記複数の輪帯が前記光軸または前記光軸近傍の点を中心としたほぼ同心円上に形成されていることを特徴とする。
【0503】
(103)光学素子は、(102)において、前記回折部の前記複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項以外の少なくとも1つの項に、0以外の係数を有することを特徴とする。
【0504】
(104)光学素子は、(102)において、前記回折部の前記複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項に、0以外の係数を有することを特徴とする。
【0505】
(105)光学素子は、(102)において、前記回折部の前記複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項を含まないことを特徴とする。
【0506】
(106)光学素子は、(102)において、前記回折部で付加される回折作用の正負の符号が、前記光軸と垂直に前記光軸から離れる方向において少なくとも1回切り替わることを特徴とする。
【0507】
(107)光学素子は、(106)において、前記回折部の前記複数の輪帯は、ブレーズ化されており、前記光軸に近い側の輪帯では、その段差部が前記光軸から離れた側に位置し、前記光軸から離れた側の輪帯では、その段差部が前記光軸に近い側に位置することを特徴とする。
【0508】
(108)光学素子は、(106)において、前記回折部の前記複数の輪帯は、ブレーズ化されており、前記光軸に近い側の輪帯では、その段差部が前記光軸に近い側に位置し、前記光軸から離れた側の輪帯では、その段差部が前記光軸から離れた側に位置することを特徴とする。
【0509】
(109)光学素子は、(102)において、前記光ピックアップ装置は対物レンズを有し、前記対物レンズの像側の最大開口数に対応する前記回折部の前記輪帯のピッチPfと、前記最大開口数の1/2に対応する前記回折部の前記輪帯のピッチPhとが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.4≦|(Ph/Pf)−2|≦25
【0510】
(110)光学素子は、(102)において、前記回折部は、第1の回折パターンと、第2の回折パターンとを有し、前記第2の回折パターンが、前記第1の回折パターンよりも前記光軸から離れていることを特徴とする。
【0511】
(111)光学素子は、(110)において、前記回折部の前記第1の回折パターンを通過した前記第1の光束)において、前記n次回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折部の前記第1の回折パターンを通過した前記第2の光束においても、前記n次回折光が他の次数の回折光に比して多く発生し、
【0512】
前記回折部の前記第2の回折パターンを通過した前記第1の光束において、前記n次回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折部の前記第2の回折パターンを通過した前記第2の光束においては、0次光が他の次数の回折光に比して多く発生することを特徴とする。
【0513】
(112)光学素子は、(110)において、前記回折部の前記第1の回折パターンを通過した前記第1の光束において、前記n次回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折光の前記第1の回折パターンを通過した前記第2の光束においても、前記n次回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折部の前記第2の回折パターンを通過した前記第1の光束において、前記0次の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、前記回折部の前記第2の回折パターンを通過した前記第2の光束においては、前記n次ではない負の次数の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生することを特徴とする。
【0514】
(113)光学素子は、(102)において、前記光学素子の光束が入射する面または光束を出射する面の実質的に全面に前記回折部が設けられていることを特徴とする。
【0515】
(114)光学素子は、(102)において、前記光学素子の光束が入射する面または光束を出射する面の面積の10%以上、90%未満が前記回折部であることを特徴とする。
【0516】
(115)光学素子は、(102)において、前記回折部の前記複数の輪帯の段差数が、2以上、45以下であることを特徴とする。
【0517】
(116)光学素子は、(115)において、前記回折部の前記複数の輪帯の段差数が、2以上、15以下であることを特徴とする。
【0518】
(117)光学素子は、(102)において、前記回折部の前記複数の輪帯の段差部の前記光軸方向の深さが2μm以下であることを特徴とする。
【0519】
(118)光学素子は、(102)において、前記光学素子は前記光ピックアップ装置の対物レンズであり、開口数(NA)が0.4における前記回折部のピッチが10〜70μmであることを特徴とする。
【0520】
(119)光学素子は、(77)において、前記光学素子が屈折面を有するレンズであることを特徴とする。
【0521】
(120)光学素子は、(119)において、前記光学素子が前記光ピックアップ装置の対物レンズであることを特徴とする。
【0522】
(121)光学素子は、(119)において、前記光学素子が前記光ピックアップ装置のコリメータレンズであることを特徴とする。
【0523】
(122)光学素子は、(77)において、前記光学素子が前記光ピックアップ装置の対物レンズでもコリメータレンズでもないことを特徴とする。
【0524】
(123)光学素子は、(120)において、前記対物レンズは、外周にフランジ部を有することを特徴とする。
【0525】
(124)光学素子は、(120)において、前記対物レンズの前記屈折面は、非球面であることを特徴とする。
【0526】
(125)光学素子は、(119)において、前記レンズはアッベ数νdが50よりも大きい材料でできていることを特徴とする。
【0527】
(126)光学素子は、(119)〜(125)のいずれか1つにおいて、前記レンズは、プラスチックレンズであることを特徴とする。
【0528】
(127)光学素子は、(119)〜(125)のいずれか1つにおいて、前記レンズは、ガラスレンズであることを特徴とする。
【0529】
(128)光学素子は、(77),(102)〜(127)のいずれか1つにおいて、前記n次回折光が+1次回折光もしくは−1次回折光であることを特徴とする。
【0530】
(129)光学素子は、(77)〜(128)のいずれか1つにおいて、前記回折部における前記n次回折光の回折効率が、前記第1の光束の波長と前記第2の光束の波長との間の波長において最大であることを特徴とする。
【0531】
(130)光学素子は、(77)〜(128)のいずれか1つにおいて、前記回折部における前記n次回折光の回折効率が、前記第1の光束の波長または前記第2の光束の波長において最大であることを特徴とする。
【0532】
(131)前記光学素子は(77)〜(130)のいずれか1つにおいて、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−0.0002/℃<Δn/ΔT<−0.00005℃
ここで、ΔT(℃):温度変化
Δn:前記光学素子の屈折率の変化量
【0533】
(132)光学素子は、(77)において、前記光ピックアップ装置は対物レンズを有し、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内である前記第1の光束は、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に0.07λrms以下の状態で集光され、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した前記第1の光束は、前記第1の光情報記録媒体上では0.07λrmsより大きい状態となり、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内を通過した前記第2の光束も、前記所定開口数より外側を通過した前記第2の光束も、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光されるか、または、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内である前記第2の光束は、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光され、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した前記第2の光束は、前記第2の光情報記録媒体上では、0.07λrmsより大きい状態となり、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内を通過した前記第1の光束も、前記所定開口数より外側を通過した前記第1の光束も、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光されることを特徴とする。
【0534】
(133)光学素子は、(77)において、前記光ピックアップ装置は対物レンズを有し、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内である前記第1の光束は、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に0.07λrms以下の状態で集光され、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した前記第1の光束は、前記第1の光情報記録媒体上では0.07λrms以下の状態で集光されるか、もしくは遮蔽されて前記第1の情報記録面上まで達することがなく、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内を通過した前記第2の光束も、前記所定開口数より外側を通過した前記第2の光束も、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光されるか、または、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内である前記第2の光束は、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光され、前記第2の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した前記第2の光束は、前記第2の光情報記録媒体上では、0.07λrms以下の状態で集光されるか、もしくは遮蔽されて前記第2の情報記録面上まで達することがなく、前記第1の光束を用いる際の、前記対物レンズの像側の所定開口数内を通過した前記第1の光束も、前記所定開口数より外側を通過した前記第1の光束も、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光されることを特徴とする。
【0535】
(134)光学素子は、(77)〜(133)のいずれか1つにおいて、オーバーシュートが0〜20%であることを特徴とする。
【0536】
(135)記録再生装置は、光情報記録媒体から情報を再生し、または、光情報記録媒体に情報を記録するための装置であって、光ピックアップ装置を備え、前記光ピックアップ装置は、第1の波長を有する第1の光束を射出する第1の光源と、前記第1の波長と異なる第2の波長を有する第2の光束を射出する第2の光源と、光軸と回折部と光検出器とを有する集光光学系と、を備え、前記第1の光束が前記回折部を通過することにより、前記第1の光束のn次回折光量が前記第1の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きい少なくとも1つの次数の回折光が発生され、前記第2の光束が前記回折部を通過することにより、前記第2の光束のn次回折光量が前記第2の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きい少なくとも1つの次数の回折光が発生されることを特徴とする。ここで、nは0以外の整数である。
【0537】
(136)情報の記録再生方法は、光ピックアップ装置により、少なくとも2種類の光情報記録媒体に対して情報の再生または記録をする記録再生方法であって、前記光ピックアップ装置は、第1の光源と、第2の光源と、光軸と回折部とを有する集光光学系とを備え、前記第1の光源から第1の光束をまたは前記第2の光源から前記第1の光束の波長と異なる第2の光束を射出するステップと、前記第1の光束または前記第2の光束を前記回折部を通過させて前記第1の光束の少なくとも1つの次数の回折光または前記第2の光束の少なくとも1つの次数の回折光を発生させるステップ(ここで、前記第1の光束の少なくとも1つの次数の回折光の内のn次回折光量が前記第1の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きいとしたときに、前記第2の光束の少なくとも1つの次数の回折光の内のn次回折光量が前記第2の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きい)と、前記集光光学系により、前記第1の光束の前記n次回折光を第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面にまたは前記第2の光束の前記n次回折光を第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面に、前記光ピックアップ装置が前記第1の光情報記録媒体または前記第2の光情報記録媒体に情報を記録しまたはそこから情報を再生するために、集光するステップと、前記光検出器により、前記集光された前記n次回折光の前記第1の情報記録面からの第1の反射光または前記集光された前記n次回折光の前記第2の情報記録面からの第2の反射光を検出するステップと、を含むことを特徴とする。ここで、nは0以外の整数である。
【0538】
また、本明細書に記載の発明による、光情報記録媒体に対して情報の再生または記録が可能である光ピックアップ装置は、第1の波長を有する第1の光束を射出する第1の光源と、前記第1の波長と異なる第2の波長を有する第2の光束を射出する第2の光源と、光軸と回折部とを有する集光光学系と、光検出器とを有する。
【0539】
また、前記第1の光束が前記回折部を通過することにより、前記第1の光束のn次回折光量が前記第1の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きい少なくとも1つの次数の回折光が発生され、前記第2の光束が前記回折部を通過することにより、前記第2の光束のn次回折光量が前記第2の光束の他のいずれの次数の回折光量よりも大きい少なくとも1つの次数の回折光が発生される。ここで、nは0以外の整数である。
【0540】
また、本明細書に記載の発明の光学素子とは、上記のような態様を可能とする回折部を有する光学素子である。また、本明細書に記載の発明の光情報記録媒体から情報を再生し、または、光情報記録媒体に情報を記録するための装置は、上記の光ピックアップ装置を有するものである。
【0541】
なお、n次回折光量が他のいずれの次数の回折光量よりも大きいとは、所定の波長の光に対して、n次の回折光の回折効率が、n次以外の他の次数のそれぞれの回折光の回折効率よりも高いということである。また、n次のnは符号まで含むものであり、本明細書に記載の発明の回折部を通過した第1の光束において、+1次の回折光を、他の次数の回折光に比して多く発生させた場合は、回折部を通過した第2の光束においても、+1次の回折光を、他の次数の回折光に比して多く発生させる事を意図し、回折部を通過した第2の光束において、−1次の回折光を、他の次数の回折光に比して多く発生させる事まで含むものではない。
【0542】
また、本明細書に記載の発明の光ピックアップ装置は、互いに異なる少なくとも2つの波長の光を用いる、異なる種類の光情報記録媒体の記録及び/または再生を、1つのピックアップ装置で可能とするものである。すなわち、本明細書に記載の発明の光ピックアップ装置は、第1の光情報記録媒体及び第2の光情報記録媒体という異なる情報記録媒体の記録/再生に用いられるものである。本明細書に記載の発明の光ピックアップ装置の第1の光源の第1の光束は、第1の光情報記録媒体から情報を再生するために、または、第1の光情報記録媒体に情報を記録するために使用され、第2の光源の第2の光束は、第2の光情報記録媒体から情報を再生するために、または、第2の光情報記録媒体に情報を記録するために使用する。また、通常、光情報記録媒体は、情報記録面上に、透明基板を有するものである。
【0543】
また、本明細書に記載の発明の機能を、別の言い方で表すと、集光光学系は、回折部に達した第1の光束により回折部で発生した第1の光束のn次回折光を第1の光情報記録媒体に記録された情報を再生するためにまたは第1の情報記録媒体に情報を記録するために、第1の透明基板を介して第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面に集光することができ、集光光学系は、回折部に達した第2の光束により回折部で発生した第2の光束のn次回折光を第2の光情報記録媒体に記録された情報を再生するためにまたは第2の情報記録媒体に情報を記録するために、第2の透明基板を介して第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面に集光することができ、光検出器は、第1の情報記録面または第2の情報記録面から反射した光束を受光することができるということになる。
【0544】
より好ましい態様を以下に示す。集光光学系は、回折部を通過した第1の光束におけるn次回折光を第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面に、対物レンズの像側の、第1の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で、即ち、実使用上開口内の光束が最良像点において回折限界性能もしくはそれ以下となる状態で集光することができ、そして集光光学系は、回折部を通過した第2の光束におけるn次回折光を第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面に、対物レンズの像側の、第2の光束における所定開口数内では0.07λrms以下の状態で、即ち、実使用上開口内の光束が最良像点において回折限界性能もしくはそれ以下となる状態で集光することができる。
【0545】
さらに、第1の光源もしくは第2の光源において、温度変化や電流変化に基づく±10nm以下程度の波長シフトが起きる場合であっても、それぞれの情報記録面上において、対物レンズの像側の所定開口数内では0.07λrms以下の状態で、n次回折光が集光されることが好ましい。特に、第1の光束 もしくは、第2の光束が600nm以下の波長(例えば、350nm〜480nm等)の光束であり、±10nm以下程度の波長シフトが発生する場合であっても、対物レンズの像側の所定開口数内では0.07λrms以下の状態で、n次回折光が集光されることが、特に好ましい。
【0546】
なお、n次回折光が、1次回折光もしくは−1次回折光であると、±1次より高次の回折光を用いる場合と比較して光量の損失が少なくなり好ましい。
【0547】
また、回折部における第1の光束のn次回折光の回折効率をA%とし、他のある次数(好ましくはn以外の次数のうちで、回折効率が最も大きい次数)の回折光の回折効率をB%としたとき、A−B≧10であることが好ましく、回折部における第2の光束のn次回折光の回折効率をA’%とし、他のある次数の回折光の回折効率をB’%としたとき、A’−B’≧10であることが好ましい。さらにA−B≧30、A’−B’≧30であることがより好ましく、A−B≧50、A’−B’≧50、であることがより好ましく、A−B≧70、A’−B’≧70であることがさらに好ましい。
【0548】
また、第1の光束も第2の光束も、光情報記録媒体の情報の記録に用いる場合は、回折部におけるn次回折光の回折効率が、第1の光束の波長と第2の光束の波長との間の波長において最大となるようにすることが好ましい。
【0549】
また、第1の光束か第2の光束のいずれかのみを、光情報記録媒体の情報の記録に用い、他方の光束は再生のみに用いる場合は、回折部におけるn次回折光の回折効率が、第1の光束の波長と第2の光束の波長との間の波長において最小となるようにすることが好ましい。より好ましくは、回折部におけるn次回折光の回折効率が、第1の光束の波長か、第2の光束の波長かの、情報の記録に用いる方において、最大となるようにすることである。
【0550】
また、回折部が設けられる光学素子としては、特に限定されないが、集光光学系に設けられる、屈折面を持つレンズや、平板状素子などが挙げられる。
【0551】
回折部を設ける光学素子として、屈折面を持つレンズを用いる場合、光学素子の具体例としては、対物レンズやコリメーターレンズやカップリングレンズなどが挙げられる。これらのレンズの屈折面上等に回折部を設けることができる。また、回折部を設けることのみを目的とした平板状やレンズ状の光学素子を、集光光学系に加えてもよい。
【0552】
なお、対物レンズの屈折面上に回折部を設ける場合、対物レンズの外径(フランジを有する場合はフランジも含む外径)が、絞り径よりも、0.4mm〜2mm大きいことが好ましい。
【0553】
回折部は、光学素子の光源側の光学面に設けてもよいし、像側(光情報記録媒体側)に設けてもよいし、両面に設けるようにしてもよい。また、回折部は凸面に設けてもよいし、凹面に設けてもよい。
【0554】
対物レンズに回折部を設けると、部品点数の削減につながり、しかも光ピックアップ装置の製造時の組立誤差も減少できるるため、より好ましい。その場合、対物レンズは、1枚玉であることが好ましいが、2枚玉であってもよい。プラスチックレンズが好ましいが、ガラスレンズであってもよい。また、ガラスレンズ表面に回折部が形成された樹脂層を設けてもよい。また、回折部が設けられている対物レンズは、外周に、光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部を有することが好ましい。これにより、ピックアップ装置への精度の高い取り付けが容易に行え、しかも環境温度が変化しても安定した性能を得られる。また、対物レンズの屈折面が非球面であって、その非球面に回折部が設けられていることが好ましい。もちろん、回折部は対物レンズの片面に設けてもよいし、両面に設けてもよい。
【0555】
また、回折部が設けられている光学素子は、アッベ数νdが50以上、100以下の材料でできていることが好ましい。また、プラスチックであっても、ガラスであってもよい。なお、プラスチックレンズである場合、その材料の屈折率が1.4〜1.75であることが好ましく、1.48〜1.6であることがさらに好ましく、1.5〜1.56であることがさらに好ましい。
【0556】
また、回折部が、レンズ(好ましくはプラスチックレンズ)に設けられている場合、温度変化に対して安定した光ピックアップ装置及び光学素子を得るために、以下の条件式を満たすことが好ましい。
−0.0002/℃<Δn/ΔT<−0.00005/℃
ΔT:温度変化
Δn:前記レンズの屈折率の変化量
【0557】
さらに以下の条件式を満たすことが好ましい。
0.05nm/℃<Δλ1/ΔT<0.5nm/℃
Δλ1(nm):温度変化ΔTがあったときの、第1の光源の波長の変化量
【0558】
回折部は、振幅型の回折部であってもよいが、光利用効率の観点から、位相型の回折部であることが好ましい。また、回折部の回折パターンは、光軸に対して回転対称であることが好ましい。また、回折部は、光軸の方向から見て、複数の輪帯を有し、この複数の輪帯が光軸または光軸近傍の点を中心としたほぼ同心円上に形成されていることが好ましい。円が好ましいが、楕円であってもよい。特に段差を有するブレーズド型の輪帯回折面が好ましい。また、階段状に形成された輪帯回折面であってもよい。また、光軸から離れるに従って、レンズ厚が厚くなる方向へ離散的にシフトする輪帯として階段状に形成された輪帯回折面であってもよい。なお、回折部は輪帯状であることが好ましいが、1次元回折格子であってもよい。
【0559】
回折部が同心円の輪帯状である場合、回折輪帯のピッチは、位相差関数もしくは光路差関数を使って定義される。この場合、複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項以外の少なくとも1つの項に、0以外の係数を有することが好ましい。この構成により、異なる波長の光に起因する色収差の球面収差を補正することが可能となる。
【0560】
また、回折部の複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項に、0以外の係数を有すると、近軸色収差を補正でき好ましい。しかし、回折輪帯のピッチを過小としないことを重視する場合、回折部の複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項を含まないようにしてもよい。
【0561】
なお、回折部の回折輪帯のステップ数が、2以上、45以下であることが好ましい。より好ましくは、40以下である。さらに好ましくは、15以下である。なお、ステップ数を数えるには、輪帯の段差の数を数えればよい。
【0562】
また、回折部の回折輪帯の段差の光軸方向の深さが、2μm以下であることが好ましい。この構成にすることにより、光学素子の製造がしやすくなり、しかもn次回折光を容易に1次または−1次回折光にすることができる。
【0563】
また、光学素子の光源側の面に回折部を設ける場合、光軸から離れるにつれて、段差の深さが深くなる方が好ましい。
【0564】
光線を偏向する回折面の作用について、本明細書に記載の発明では光線を、より光軸の方に偏向させる場合を正の作用と呼び、光軸から離れる方向に偏向するとき負の作用と呼ぶ。
【0565】
また、輪帯回折面のピッチは、光軸からの高さに反比例してピッチを設けてもよい。また、ピッチの設けられ方が、光軸からの高さに反比例していない、つまり、光路差関数が高次の項を有するピッチを設けてもよい。
【0566】
特に、光路差関数の高次の項を有するピッチを設ける場合、つまり、光軸からの高さに反比例してピッチが設けられていない場合、光路差関数において、変曲点を有してもよいが、変曲点を有さないことが好ましい。
【0567】
また、回折部で付加される回折作用は、回折部の全面において正であってもよいし、回折部の全面において負であってもよい。また、回折部で付加される回折作用の正負の符号が、光軸と垂直に光軸から離れる方向において少なくとも1回切り替わるようにしてもよい。例えば、図47(c)に示されるような、光軸と垂直に光軸から離れる方向において負から正に変化するタイプが挙げられる。異なる言い方をすると、回折部の複数の輪帯が、ブレーズ化されており、光軸に近い側の回折輪帯では、その段差部が光軸 から離れた側に位置し、光軸から離れた側の回折輪帯では、その段差部が光軸に近い側に位置する、とも言える。また、図47(d)に示されるような、光軸と垂直に光軸から離れる方向において正から負に変化するタイプなどでもよい。これについても異なる言い方をするなら、回折部の複数の輪帯が、ブレーズ化されており、光軸に近い側の前記回折輪帯では、その段差部が光軸に近い側に位置し、光軸から離れた側の前記回折輪帯では、その段差部が光軸から離れた側に位置するとも言える。
【0568】
なお、回折輪帯のピッチとは、図134において、光軸と垂直方向の輪帯の段差と輪帯の段差の間の距離pをいい、段差の深さとは、光軸方向の段差の長さdをいう。
【0569】
なお、ピッチが細かくなると、その部分の収束度合いや発散度合いは強くなり、ピッチが大きくなると、その部分の収束度合いや発散度合いは弱くなる。
【0570】
また、回折部を有する光学素子において、光束が通過する面の全面に回折部を設けてもよい。異なる言い方では、対物レンズの像側の最大開口数以下の光束が全て、回折部を通過するようにしてもよい、ともいえる。また、単純に光学素子の光学面の1面全面に回折部を設けてもよく、光学素子の光学面の1面の70%以上(好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上)を回折部としてもよい。
【0571】
また、光学素子の光束が通過する面の一部にのみ回折部を設け、他の部分を屈折面、もしくは透過面としてもよい。異なる言い方では、対物レンズの像側の最大開口数に対応する光束のうち、光軸と垂直方向の領域の一部の領域の光束が、回折部を通過し、他の一部の領域の光束が回折部を通過せず、屈折面や透過面を通過するようにする、とも言える。光束が通過する面の一部にのみ回折部を設ける場合、回折部を光軸を含む光軸近辺のみに設けてもよいし、光軸近辺に回折部を設けず、回折部を環状に設けてもよい。例えば、光学素子の光学面の1面の10%以上、90%未満を回折部としてもよい。または、10%以上、50%未満を回折部としてもよい。
【0572】
なお、光学素子の光束が通過する面の一部にのみ回折部を設ける場合、NA1>NA2の場合は、NA1>NAH1,NAH1≧NA2,NA2≧NAL1≧0であることが好ましい。また、NA2>NA1の場合は、NA2>NAH2,NAH2≧NA1,NA1≧NAL2≧0であることが好ましい。なお、NA1,NA2は、それぞれ第1の光束及び第2の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数である。NAH1,NAH2は、回折部の最も外側を通過した第1の光束及び第2の光束の対物レンズの像側の開口数である。NAL1,NAL2は、回折部の最も内側を通過した第1の光束及び第2の光束の対物レンズの像側の開口数である。
【0573】
また、光学素子の光束が通過する面の一部にのみ回折部を設ける場合、NA1>NA2のとき、第1の光束のうち、NA1以下で回折部を通過した光束と、回折部以外の屈折面を通過した光の集光位置がほぼ等しいことが好ましい。NA2>NA1の場合は、第2の光束のうち、NA2以下で回折部を通過した光束と、回折部以外の屈折面を通過した光の集光位置がほぼ等しいことが好ましい。
【0574】
また、回折部が、第1の回折パターンと、第2の回折パターンを有し、第2の回折パターンが、第1の回折パターンよりも光軸から離れているという態様であってもよい。また、回折部と回折部のない屈折面とを同一面上に組み合わせてもよい。
【0575】
また、2種の回折パターンを有する場合、回折部の第1の回折パターンを通過した第1の光束において、n次の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、第1の情報記録面 上に集光可能であり、回折部の第1の回折パターンを通過した第2の光束においても、n次の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、第2の情報記録面 上に集光可能であり、回折部の第2の回折パターンを通過した第1の光束において、n次の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、第1の情報記録面 上に集光可能であり、回折部の前記第2の回折パターンを通過した第2の光束においては、透過光である0次光が、他の次数の回折光に比して多く発生するようにしてもよい。この場合のn次としては、1次が好ましい。
【0576】
また、別の態様としては、回折部の第1の回折パターンを通過した第1の光束において、n次の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、第1の情報記録面上に集光可能であり、回折部の前記第1の回折パターンを通過した第2の光束においても、n次の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、第2の情報記録面上に集光可能であり、回折部の第2の回折パターンを通過した第1の光束において、n次の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生し、第1の情報記録面 上に集光可能であり、回折部の第2の回折パターンを通過した第2の光束においては、n次ではない負の次数の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生する。この場合のn次としては、1次が好ましく、負の次数としては−1次が好ましい。
【0577】
また、透明基板の厚さが異なる、複数の光情報記録媒体において使用する光ピックアップ装置もしくは光学素子の場合、回折部の輪帯のピッチは以下の条件式を満たすことが特に好ましい。
0.4≦|(Ph/Pf)−2|≦25
【0578】
より好ましくは、0.8≦|(Ph/Pf)−2|≦6であり、さらに好ましくは、1.2≦|(Ph/Pf)−2|≦である。
【0579】
対物レンズの像側の最大開口数に対応する回折部の輪帯のピッチがPfであり、最大開口数の1/2に対応する回折部の輪帯のピッチがPhである。なお、最大開口数とは、その光ピックアップ装置において、情報の読取/記録が行われる幾つかの種類の光情報記録媒体の所定開口数のうち、最も最大のものを最大開口数と見なす。なお、所定開口数とは、その光ピックアップ装置において、所定の波長の光束によって、光情報記録媒体の情報の読取/記録を可能とする開口数をいうが、ある光情報記録媒体の規格で定められた開口数であってもよい。また、対物レンズの像側の最大開口数に対応する回折部の輪帯のピッチとは、最大開口数の際に、回折部において、通過する光束の最も外周部に位置する輪帯のピッチを意味する。また、最大開口数の1/2に対応する回折部の輪帯のピッチとは、最大開口数の1/2の開口数の際に、回折部において、通過する光束の最も外周部に位置する輪帯のピッチを意味する。
【0580】
なお、2つの光源の光束のうち、一方の光束については、実使用上の開口までを無収差とし、その外側の部分については収差をフレアにするような光ピックアップ装置としてもよい。
【0581】
違う言い方をすると以下のように表すことができる。第1の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数内である第1の光束は、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光され、第1の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した第1の光束は、第1の情報記録面 上では、0.07λrmsより大きい状態となり、第2の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数内を通過した第2の光束も、前記所定開口数より外側を通過した第2の光束も、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光される。この場合NA1<NA2であって、第1の光情報記録媒体の記録・再生を行う際に、NA1とNA2の間の光束はフレアにするということである。
【0582】
もしくは、第2の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数内である第2の光束は、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光され、第2の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した第2の光束は、第2の情報記録面上では、0.07λrmsより大きい状態となり、第1の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数内を通過した第1の光束も、所定開口数より外側を通過した第1の光束も、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光される。この場合、NA1>NA2であって、第2の光情報記録媒体の記録・再生を行う際に、NA2とNA1の間の光束はフレアにするということである。
【0583】
これらの態様は、回折部の設計によって、任意に設定できる。例えば、光学素子の全面に回折部を設けつつ、回折部の設計によって、所定開口数以上においてフレアを発生させるようにしてもよいし、光学素子の面の一部に回折部を設け、他は屈折面とし、屈折面や回折部によってフレアを発生させるようにしてもよい。
【0584】
上記フレアを発生させる態様においては、第1の光束を用いる際の対物レンズの像側の所定開口数よりも外側の第1の光束を遮蔽もしくは回折し、第2の光束は透過する開口制限手段も、第2の光束を用いる際の対物レンズの像側の所定開口数よりも外側の第2の光束を遮蔽もしくは回折し、第1の光束は透過する開口制限手段も有さないことが好ましい。つまり、ダイクロイックフィルタやホログラムフィルタを設けずに、通常の絞りのみを設けることが好ましい。回折部を上記機能を満たすように設計しさえすれば、通常の絞りだけ設ければよいため、機構が簡単になり好ましい。
【0585】
しかし、ホログラムフィルタ等のフィルタを用いて、フレアを発生させるようにしてもよい。なお、ホログラムフィルタなどのフィルタを設ける場合、別体のフィルタを集光光学系に設けてもよいし、対物レンズ上にフィルタを設けてもよい。
【0586】
また、所定開口数がより小さい方の光束を集光させた際の、最小スポットを作る位置に対して、アンダーにフレアを設けるようにしてもよいし、オーバーにフレアを設けるようにしてもよい。好ましくは、オーバーに設ける方がよい。
【0587】
また、上述のようにフレアを発生させる場合、球面収差図において、連続的にフレアを発生させるようにしてもよいし、不連続にフレアを発生させるようにしてもよい。
【0588】
また、別の態様として、フレアを発生させない光ピックアップ装置の態様が挙げられる。以下のようなものが挙げられる。
【0589】
違う言い方をすると以下のように表すことができる。第1の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数内である第1の光束は、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光され、第1の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した第1の光束は、第1の情報記録面 上では、0.07λrms以下の状態で集光されるか、もしくは、遮蔽されて、第1の情報記録面上まで達することがなく、第2の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数内を通過した第2の光束も、所定開口数より外側を通過した第2の光束も、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光される。この場合、NA1<NA2であって、第1の光情報記録媒体の記録・再生を行う際に、NA1とNA2の間の光束も集光するか、もしくは遮蔽するということである。
【0590】
もしくは、第2の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数内である第2の光束は、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光され、第2の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数より外側を通過した第2の光束は、第2の情報記録面 上では、0.07λrms以下の状態で集光されるか、もしくは、遮蔽されて、第2の情報記録面上まで達することがなく、第1の光束を用いる際の、対物レンズの像側の所定開口数内を通過した第1の光束も、前記所定開口数より外側を通過した第1の光束も、第1の光情報記録媒体の第1の情報記録面上に、0.07λrms以下の状態で集光される。この場合、NA1>NA2であって、第2の光情報記録媒体の記録・再生を行う際に、NA2とNA1の間の光束も集光するか、もしくは遮蔽するということである。
【0591】
これらの態様は、回折部の設計によって、任意に設定できる。
【0592】
上記フレアを発生させず、NA1とNA2の間、もしくはNA2とNA1の間の光束を遮蔽する態様においては、第1の光束を用いる際の対物レンズの像側の所定開口数よりも外側の第1の光束を遮蔽もしくは回折し、第2の光束は透過する開口制限手段か、もしくは、第2の光束を用いる際の対物レンズの像側の所定開口数よりも外側の第2の光束を遮蔽もしくは回折し、第1の光束は透過する開口制限手段を設けることが好ましい。または、それぞれの光束において所定開口数となるような開口制限手段を設けることが好ましい。
【0593】
つまり、第1の光束もしくは第2の光束の一方の光束において、所定開口数以上において、開口制限手段であるダイクロイックフィルタやホログラムフィルタなどの輪帯フィルタによって、光束を遮蔽することが好ましい。なお、ダイクロイックフィルタやホログラムフィルタなどのフィルタを設ける場合、別体のフィルタを集光光学系に設けてもよいし、対物レンズ上にフィルタを設けてもよい。
【0594】
しかしながら、フレアを発生させない場合であっても、ダイクロイックフィルタやホログラムフィルタを設けることなく、通常の絞りのみを設け、最大開口数内の全ての光束を情報記録面上に集光させるようにしてもよい。別の言い方をすれば、対物レンズの像側の最大開口数内において、第1の光束及び第2の光束共に、情報記録面上で、0.07λrms以下の状態で集光されるようにしてもよい。
【0595】
また、NA1=NA2の場合にも、上記のような態様で、フレアを発生させないことが好ましい。
【0596】
なお、第1の光情報記録媒体及び第2の光情報記録媒体という異なる情報記録媒体とは、各々の記録/再生に使用される光の波長が異なる情報記録媒体であることを意味する。透明基板の厚さや、屈折率が同じであっても、異なっていてもよい。また、所定開口数の値が同じであっても、異なっていてもよい。もちろん、情報の記録密度が同じであっても、異なっていてもよい。異なる情報記録媒体各々の記録/再生に使用される光の波長の差異によって発生する近軸色収差や球面収差が、本明細書に記載の発明の回折部によって、補正される。なお、球面収差も近軸色収差も補正することが最も好ましく、球面収差のみを補正し、近軸色収差を補正しない態様が次に好ましいが、近軸色収差のみを補正し、球面収差を補正しない態様であってもよい。
【0597】
さらに、異なる情報記録媒体において、透明基板の厚さが異なり、透明基板の厚さに基づいて、球面収差が発生する場合であっても、その球面収差が本明細書に記載の発明の回折部によって、補正される。なお、第1の光情報記録媒体及び第2の光情報記録媒体において、透明基板の厚さが各々異なる場合は、発生する球面収差がより大きくなるため、本明細書に記載の発明の効果がより顕著となり好ましい。
【0598】
なお、第1の光束の波長と、第2の光束の波長との差が80nm以上、400nm以下であることが好ましい。さらに好ましくは、100nm以上、200nm以下である。さらに好ましくは、120nm以上、200nm以下である。また、第1の光源と、第2の光源としては、例えば、760〜820nm,630〜670nm,350nm〜480nm等の波長の光を照射する光源の中から2種類をいずれかを好ましく組み合わせて用いることができる。もちろん、3光源や4光源であってもよい。第3の光束を射出する第3光源や第4の光束を射出する第4光源を有する場合、回折部を通過した第3の光束や第4の光束においても、n次の回折光が、他の次数の回折光に比して多く発生するようにすることが好ましい。
【0599】
また、第2の光束の波長の方が、第1の光束の波長よりも波長が長い場合、第2の光束と第1の光束とにおける軸上色収差が、以下の条件式を満たすことが好ましい。
−λ2/{2×(NA2)}≦Z≦λ2/{2×(NA2)
λ2:第2の光束の波長
NA2:第2の光束 に対する、前記対物レンズの像側の所定開口数
【0600】
また、透明基板の厚さが異なる光情報記録媒体を用い、t2>t1であって、λ2>λ1である場合に、以下の条件式を満たすことが好ましい。
0.2×10−6/℃<ΔWSA3・λ1/{f・(NA1)・ΔT}<2.2×10−6/℃
NA1:第1の光束を用いて、光情報記録媒体の再生もしくは記録する場合に、必要な像側の対物レンズの開口数
λ1:第1の光束の波長
f: 第1の光束に対する対物レンズの焦点距離
ΔT:環境温度変化
ΔWSA3(λ1rms): 第1の光束を用いて、光情報記録媒体の再生もしくは記録する場合に、光情報記録面に集光された光束の波面収差の3次球面収差成分の変化量
【0601】
また、第1の光束を用いる場合において、発散光や収束光等の非平行光束である第1の光束を対物レンズに入射させ、第2の光束を用いる場合において、発散光や収束光等の非平行光束である第2の光束を対物レンズに入射させるようにしてもよい。
【0602】
または、第1の光束を用いる場合において、平行光束である第1の光束を対物レンズに入射させ、第2の光束を用いる場合において、発散光や収束光等の非平行光束である第2の光束を対物レンズに入射させてもよい。または、第1の光束を用いる場合において、発散光や収束光等の非平行光束である第1の光束を対物レンズに入射させ、第2の光束を用いる場合において、平行光束である第2の光束を対物レンズに入射させるようにしてもよい。
【0603】
なお、第1の光束、第2の光束どちらかの光束、もしくは両方の光束において、非平行光束を用いる場合、第1の光束を用いる場合の対物レンズに対する倍率m1と、第2の光束を用いる場合の対物レンズに対する倍率m2との差の絶対値が、0〜1/15であることが好ましい。より好ましくは、0〜1/18である。λ2>λ1,t2>t1の場合、m1の方が大きいことが好ましい。特に、第2の光束をCDに用い、第1の光束をDVDに用いる場合に、上記範囲が好ましい。なお、第1の光源の波長がλ1であり、第2の光源の波長がλ2であり、第1の透明基板の厚さがt1であり、第2の透明基板の厚さがt2である。
【0604】
または、第1の光束を用いる場合においても、第2の光束を用いる場合においても、平行光束を対物レンズに入射させるようにしてもよい。この場合、回折部が、図47(b)(c)の様な形態であってもよいが、図47(a)(d)の形態の方が好ましい。
【0605】
また、光ピックアップ装置に対物レンズに入射する光束の発散度を補正する発散度変更手段(以下、「発散度補正手段」ともいう。)を設け、第1の光束と第2の光束において、対物レンズに入射する光束の発散度を変化させるようにしてもよい。
【0606】
なお、発散光を対物レンズに入射する場合は、対物レンズがガラスレンズであることが好ましい。
【0607】
なお、第1の情報記録媒体もしくは、第2の情報記録媒体のどちらかのみに対して再生・記録を行え、他方に対しては再生のみを行う場合は、光ピックアップ装置において、第1の光束に対する光ピックアップ装置全体の結像倍率と、第2の光束に対する光ピックアップ装置の全体の結像倍率が、異なることが好ましい。この場合、第1の光束に対する対物レンズの結像倍率と、第2の光束に対する対物レンズの結像倍率とは、同じであっても、異なっていてもよい。
【0608】
また、λ1<λ2,t1<t2であって、第1の情報記録媒体のみに対して再生・記録を行え、第2の情報記録媒体に対しては再生のみを行う場合は、第1の光束に対する光ピックアップ装置全体の結像倍率が、第2の光束に対する光ピックアップ装置の全体の結像倍率に比して小さいことが好ましい。さらに、上記を満たし、0.61<NA1<0.66である場合、集光光学系において、第1の光源と、コリメータレンズの間に、倍率を変化させるカップリングレンズを設けることや、集光光学系において、第1の光束用コリメータレンズと第2の光束用コリメータレンズを別に設けることが好ましい。なお、第1の光束に対する対物レンズの結像倍率と、第2の光束に対する対物レンズの結像倍率とが、共に0であることが好ましい。なお、第1の光源の波長がλ1であり、第2の光源の波長がλ2であり、第1の透明基板の厚さがt1であり、第2の透明基板の厚さがt2であり、第1の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数がNA1である。
【0609】
また、λ1<λ2,t1<t2であって、第2の情報記録媒体のみに対して再生・記録を行え、第1の情報記録媒体に対しては再生のみを行う場合は、第1の光束に対する光ピックアップ装置全体の結像倍率が、第2の光束に対する光ピックアップ装置の全体の結像倍率に比して大きいことが好ましい。なお、第1の光束に対する対物レンズの結像倍率と、第2の光束に対する対物レンズの結像倍率とが、共に0であることが好ましい。
【0610】
なお、第1の情報記録媒体及び第2の情報記録媒体の両方に対して、再生・記録を行える場合、もしくは、両方に対して、再生のみを行う場合は、光ピックアップ装置において、第1の光束に対する光ピックアップ装置全体の結像倍率と、第2の光束に対する光ピックアップ装置の全体の結像倍率が、ほぼ等しいことが好ましい。この場合、第1の光束に対する対物レンズの結像倍率と、第2の光束に対する対物レンズの結像倍率とは、同じであっても、異なっていてもよい。
【0611】
また、光検出器は、第1の光束と第2の光束とに対して、共通としてもよい。もしくは、第2の光検出器を設け、光検出器を第1の光束用とし、第2の光検出器を第2の光束用としてもよい。
【0612】
また、光検出器と、第1の光源もしくは第2の光源とがユニット化されていてもよい。または、光検出器と、第1の光源及び第2の光源とがユニット化されていてもよい。または、光検出器と、第2の光検出器と、第1の光源及び第2の光束とが全て一体にユニット化されていてもよい。さらには、第1の光源及び第2の光源のみがユニット化されていてもよい。
【0613】
特に、第1の光源と第2の光源がユニット化されていて、同一面上にならべて設けられている場合は、NA1>NA2である場合は、第1の光源を対物レンズの光軸上に設けることが好ましく、NA1<NA2である場合は、第2の光源を対物レンズの光軸上に設けることが好ましい。なお、第1の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数がNA1であり、第2の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数がNA2である。
【0614】
なお、第1の光情報記録媒体の記録・再生を行う際の、ワーキングディスタンスをWD1とし、第2の光情報記録媒体の記録・再生を行う際の、ワーキングディスタンスをWD2とした際に、|WD1−WD2|≦0.29mmとなることが好ましい。この場合、第1の光情報記録媒体の記録・再生を行う際の倍率と、第2の光情報記録媒体の記録・再生を行う際の倍率が等しいことがより好ましい。また、その倍率が0であることがさらに好ましい。また、t1<t2,λ1<λ2の場合、WD1≧WD2であることが好ましい。これらのワーキングディスタンスに関する条件は、第1の光情報記録媒体がDVD、第2の光情報記録媒体がCDである場合に、特に好ましい。なお、上記ワーキングディスタンスを満たす場合は、回折部が、図47(a)(d)の様な形態であってもよいが、図47(b)(c)の形態の方が好ましい。
【0615】
また、集光光学系、または対物レンズ等の光学素子は、光情報記録媒体の情報記録面上に、光束を集光して、情報の記録・再生を行えるように、スポットを形成するものである。特に、NA1>NA2,λ1<λ2である場合であって、しかも、第2の光束について、NA2よりも外側の光束を、第2の光情報記録媒体の第2の情報記録面上においてフレアとする(結像面上での波面収差を0.07λ2rmsより大とする)場合に、そのスポットが以下の条件を満たすことが好ましい。
0.66×λ2/NA2≦w≦1.15×λ2/NA2
w>0.83×λ2/NA1
λ1:第1の光束の波長
λ2:第2の光束の波長
NA1:第1の光束に対する所定開口数
NA2:第2の光束に対する所定開口数
w:第2の光束の結像面での13.5%強度のビーム径
【0616】
なお、スポットが真円でない場合、ビーム径は、ビーム径が一番絞られている方向でのビーム径を上記ビーム径(w)とすることが好ましい。
【0617】
さらに、好ましくは以下の条件を満たすことである。
0.74×λ2/NA2≦w≦0.98×λ2/NA2
【0618】
また、スポットの形状は、中心に光強度の強い記録・再生に用いられるスポットが存在し、その周りに連続して、検出に悪影響を及ぼさない程度に光強度が弱いフレアが存在している形状であってもよいし、中心に光強度の強い記録・再生に用いられるスポットが存在し、その周りにドーナツ状に、フレアが存在している形状であってもよい。
【0619】
また、スポットのS字特性が良好であることが好ましい。具体的には、オーバーシュートが、0〜20%であることが好ましい。
【0620】
第1の光源の波長をλ1とし、第2の光源の波長をλ2とし、第1の透明基板の厚さをt1とし、第2の透明基板の厚さをt2とし、波長がλ1の光による第1の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数をNA1、波長がλ2の光による第2の光情報記録媒体の記録または再生に必要な対物レンズの像側の所定開口数をNA2とした場合、好ましい1例として、以下の条件式が挙げられる。この場合、n次回折光は1次回折光であることが好ましい。もちろん、好ましい態様は下記の条件式に限られるものではない。
λ1<λ2
t1<t2
NA1>NA2(好ましくはNA1>NA2>0.5×NA1)
【0621】
上記条件式を満たす場合、集光光学系の対物レンズが回折部を有し、第2光情報記録媒体の記録・再生を行うために、集光光学系が、回折部を通過した第2光束におけるn次回折光を、第2光情報記録媒体の第2情報記録面上に集光する場合に、図112に示すように、球面収差が少なくとも1箇所の不連続部を有するようにしてもよい。
【0622】
不連続部を有する場合、NA2近傍において、球面収差が不連続部を有することが好ましい。例えば、開口数(NA)が0.45において、球面収差が不連続部を有する場合や、開口数(NA)が0.5において、球面収差が不連続部を有する場合が挙げられる。
【0623】
また、球面収差が不連続部を有する場合、集光光学系は、回折部を通過した第1光束における、開口数がNA1以下のn次回折光を、第1光情報記録媒体の第1情報記録面上に、最良像点における波面収差が0.07λrmsとなるように集光し、集光光学系は、回折部を通過した第2光束における、不連続部となる開口数以下のn次回折光を、第2光情報記録媒体の第2情報記録面上に、最良像点における波面収差が0.07λrmsとなるように集光することが好ましい。
【0624】
また、上記条件式を満たす場合集光光学系の対物レンズが回折部を有し、第2光情報記録媒体の記録・再生を行うために、集光光学系が、回折部を通過した第2光束におけるn次回折光を、第2光情報記録媒体の第2情報記録面上に集光する場合に、図27に示すように、球面収差が連続していて、不連続部を有さないようにしてもよい。
【0625】
球面収差が連続していて、不連続部を有さない場合、NA1では、球面収差が20μm以上であって、NA2では球面収差が10μm以下であることが好ましい。より好ましくは、NA1では、球面収差が50μm以上であって、NA2では球面収差が2μm以下である
【0626】
上記条件の中で、例えば、第1の光情報記録媒体としてDVDの一種を用い、第2の光情報記録媒体としてCDの一種を用いる場合の、具体的な好ましい1例を挙げるなら以下のような態様が挙げられるが、これに限られるものではない。
0.55mm<t1<0.65mm
1.1mm<t2<1.3mm
630nm<λ1<670nm
760nm<λ2<820nm
0.55<NA1<0.68
0.40<NA2<0.55
【0627】
上記範囲の場合であって、回折部が輪帯回折の場合、NA2以下に相当する回折部は19輪帯以下か、21輪帯以上であることが好ましい。また、回折部は全体で、35輪帯以上か、33輪帯以下であることが好ましい。
【0628】
また、上記範囲を満たす場合、スポット径が以下の態様を満たすことが好ましい。
【0629】
集光光学系の対物レンズが回折部を有し、λ1=650nm,t1=0.6mm,NA1=0.6であって、前記対物レンズに、強度分布が一様な平行光である第1の光束を入射し、第1の透明基板を介して、第1の情報記録面上に集光した場合に、ベストフォーカスにおけるスポット径が0.88〜0.91μmであることが好ましい。
【0630】
または、λ1=650nm,t1=0.6mm,NA1=0.65であって、前記対物レンズに、強度分布が一様な平行光である第1の光束を入射し、第1の透明基板を介して、第1の情報記録面上に集光した場合に、ベストフォーカスにおけるスポット径が0.81〜0.84μmであることが好ましい。
【0631】
さらに上記範囲を満たす場合であって、且つ、回折部が対物レンズに設けられている場合、開口数(NA)が0.4における、回折部のピッチが10〜70μmであることが好ましい。さらに好ましくは、20〜50μmである。
【0632】
さらに、上記条件の中で、具体的な好ましい1例を挙げるなら以下のような態様が挙げられるが、これに限られるものではない。特に、第2の光情報記録媒体としてのCDについて、記録も行う場合は、NA2を0.5とすることが好ましい。さらに、第1の光情報記録媒体としてのDVDについて、記録も行う場合は、NA1を0.65とすることが好ましい。
t1=0.6mm
t2=1.2mm
λ1=650nm
λ2=780nm
NA1=0.6
NA2=0.45
【0633】
また、以下のような態様であってもよい。以下の態様の場合、n次回折光は−1次光であることが好ましい。
λ1<λ2
t1>t2
【0634】
また、本明細書に記載の発明の光ピックアップ装置を有する、光情報記録媒体から情報を再生しまたは光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録媒体記録または再生装置の具体例としては、DVD/CD再生装置や、DVD/CD/CD−R記録再生装置や、DVD−RAM/DVD/CD−R/CD記録再生装置や、DVD/CD/CD−RW記録再生装置や、DVD/LD再生装置、DVD/ブルーレーザ(350〜480nm等、特に400nm程度)を使用する光情報記録媒体記録再生装置、CD/ブルーレーザを使用する光情報記録媒体記録再生装置、などを挙げることができるが、これに限られるものではない。また、これらの光情報記録媒体記録または再生装置は、光ピックアップ装置の他に、電源や、スピンドルモーターなどを有する。
【0635】
また、本明細書に記載の発明の対物レンズは、第1の光源の波長と第2の光源の波長のうち少なくとも一方の波長の微小な変化に対する、マージナル光線の球面収差の変化量を△SA、軸上色収差の変化量を△CAとするとき、以下の条件式を満たすことが好ましい。
−1<△SA/△CA <−0.2
【0636】
(137)光学系は、1以上の光学素子を含んでおり、情報記録媒体に対する情報の記録および再生の少なくともいずれか一方に用いられる光学系において、前記光学素子の少なくとも1つの光学素子は、互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対して同じ次数の回折光を選択的に発生する回折面を有している。
【0637】
(137)によると、光学素子が回折面を有していることにより、互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対して球面収差を補正することができるとともに、軸上色収差も補正可能とすることができる。つまり、対物レンズ等多くの光学素子を共通に使用する簡単な構成で球面収差および軸上色収差の補正が可能になって、光学系の小型軽量化および低コスト化を図ることができる。また、光学素子が互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対して同じ次数の回折光を選択的に発生する回折面を有しているために、光量の損失を少なくすることができ、必要開口数の異なる場合に対しても例えば共通の対物レンズを用いて十分な光量を得ることができる。
【0638】
(138)光学系は、1以上の光学素子を含んでおり、情報記録媒体に対する情報の記録および再生の少なくともいずれか一方に用いられる光学系において、互いに異なる少なくとも2つの波長のそれぞれの光に対してそれぞれ特定次数の回折光を選択的に発生する回折面が、前記光学素子の少なくとも1つの光学素子の少なくとも一方の光学面のほぼ全面に形成されている。
【0639】
(138)によると、光学素子に回折面が形成されていることにより、(1)と同様に、互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対して球面収差および軸上色収差を補正することができる。また、光学素子の少なくとも一方の光学面のほぼ全面に回折面が形成されていることにより、より効率的に補正が可能となる。
【0640】
なお、本明細書において、各用語は以下に定義する通りである。まず、本明細書に記載の発明における光学素子とは、情報記録媒体上への情報の記録及び/又は情報記録媒体上の情報を再生するための光学系に適用可能な全ての光学素子の個々を指し、一般には、カップリングレンズ、対物レンズ、偏光ビームスプリッタ、1/4波長板、また、2つ以上の光源からの光を合成するためのビームスプリッタ等が挙げられるが、これらに限ったものではない。また、本明細書に記載の発明の回折部のみを設け、他の役割は一切持たない光学素子であってもよい。
【0641】
また、本明細書に記載の発明における光学系とは、例えばCDとDVDとを記録又は再生可能とするような上記光学素子の1以上の集合であって、情報記録媒体上への情報の記録及び/又は情報記録媒体上の情報を再生可能とするための光学系全体のみならず、その光学系の一部を意味するものであってもよく、上記のような光学素子を少なくとも1つ含むものである。
【0642】
本明細書に記載の発明における情報記録媒体には、例えば、CD, CD−R, CD−RW,CD−Video, CD−ROM等の各種CD、DVD, DVD−ROM, DVD−RAM, DVD−R, DVD−RW等の各種DVD、或いはMD,LD,MO等のディスク状の情報記録媒体が挙げられる。一般に、情報記録媒体の情報記録面上には透明基板が存在する。もちろん、これらに限られるものではなく、現在市販されていないような、ブルーレーザを用いるような光情報記録媒体も含まれる。
【0643】
本明細書に記載の発明において、情報記録媒体に対する情報の記録および再生とは、上記のような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。本明細書に記載の発明のピックアップ装置・光学系は、記録だけ或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、或る情報記録媒体に対しては記録を行い、別の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、或る情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別の情報記録媒体に対しては記録及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。
【0644】
また、上記の情報記録媒体に対する情報の記録および再生の少なくともいずれか一方に用いられるピックアップ装置・光学系とは、それに適用可能であることは勿論のこと、実際に適用されるかもしくはそのような用途に用いることを意図したピックアップ装置・光学系をも含むものである。
【0645】
本明細書に記載の発明において、互いに異なる少なくとも2つの波長の光とは、例えば、CD用に使用される780nmの波長の光と、DVD用に使用される635nm或いは650nmの波長の光との異なる2つの波長の光であってもよいし、高密度記録された大容量の情報記録媒体の記録及び/又は再生のための例えば400nmの波長の光をさらに含んだ、異なる3つの波長の光であってもよい。勿論、4以上の異なる波長の光であってもよい。また、実際に異なる3以上の波長の光が使用される光学系或いはそれを意図した光学系であっても、その内の少なくとも異なる2つの波長の光を意味することは勿論である。もちろん、400nmと780nmの組み合わせや、400nmと650nmの組み合わせであってもよい。
【0646】
本明細書に記載の発明において、異なる波長の光とは、上に例示したような情報記録媒体の種類や記録密度の相違などに応じて使用される、互いに十分な波長差を有する複数の波長の光を意味しており、1つの波長の光を出力する1つの光源の温度変化や出力変化に起因して生じる±10nm程度以内の一時的なシフトによって異なる波長の光を指すものではない。また、異なる波長の光が使用される要因としては、上記した情報記録媒体の種類や記録密度の相違のほかに、例えば、情報記録媒体の透明基板の厚さの相違や記録と再生との相違等が挙げられる。
【0647】
また、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、回折によって光束を集光あるいは発散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。レリーフの形状としては、例えば、光学素子の表面に、光軸を中心とする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。
【0648】
一般に回折面からは0次光、±1次光、±2次光・・・と無数の次数の回折光が生じるが、例えば上記のような子午断面が鋸歯状となるレリーフを持つ回折面の場合は、特定の次数の回折効率を他の次数の回折効率よりも高くしたり、場合によっては、特定の1つの次数(例えば+1次光)回折効率をほぼ100%とするように、このレリーフの形状を設定することができる。本明細書に記載の発明において、特定次数の回折光を選択的に発生するとは、所定の波長の光に対して特定次数の回折光の回折効率がその特定次数以外の他の次数のそれぞれの回折光の回折効率よりも高いことをいい、互いに異なる少なくとも2つの波長のそれぞれの光に対して、それぞれ選択的に発生する特定次数の回折光のその特定次数が同じ次数であることを同じ次数の回折光を選択的に発生するという。ここで、回折光の次数が同じであるとは、回折光の次数が符号を含めて同じであることをいう。
【0649】
また、回折効率は、全回折光に対するそれぞれの次数の回折光の光量の割合を回折面の形状(レリーフの形状)に基づき、また照射する光の波長を所定の波長に設定したシュミレーションによる計算で求める。所定の波長には、一例として780nm,650nmの波長が挙げられる。
【0650】
また、回折面が光学素子の少なくとも一方の光学面のほぼ全面に形成されているとは、光学面上で光束が通る範囲のほぼ全てに回折構造(レリーフ)が設けられることを意味し、光学面の一部、例えば周辺部のみに回折構造を設けたような光学素子ではないことを意味する。このとき、光源からの光束が情報記録媒体側に通過する範囲は、光学系または光ピックアップ装置に用いられる開口絞りによって定められる。回折面を設けた光学素子単体として見れば、回折面が形成される範囲は光学面のほぼ全面にわたっているが、光束が通らない周辺部もある程度の余裕を持って光学面を形成しておくのが一般的なので、この部分も光学面として使用可能な領域として光学面に含めて考えるとき、光学素子単体として光学面中の回折面の面積比率は少なくとも半分以上であることが好ましく、ほぼ100%であることがより好ましい。
【0651】
(139)光学系は、(138)において前記互いに異なる少なくとも2つの波長のそれぞれの光に対してそれぞれ選択的に発生する回折光の特定次数が同じ次数であることを特徴とするものである。
【0652】
(139)によると、回折面が少なくとも2つの波長のそれぞれの光に対して同じ次数の回折光の回折効率を最大とするので、回折面が異なる次数の回折光の回折効率を最大とする場合と比較して光量の損失が少ない。
【0653】
(140)光学系は、(137)または(139)において前記同じ次数の回折光が1次回折光であることを特徴とするものである。1次回折光はプラス1次回折光であってもよいし、マイナス1次回折光であってもよい。
【0654】
(140)によると、同じ次数の回折光が1次回折光であることにより、同じ次数の回折光が1次よりも高次の回折光である場合と比較して光量の損失が少ない。
【0655】
(141)光学系は、(137)〜(140)のいずれか1つにおいて上述の回折面を有する光学素子の少なくとも1つの光学素子が屈折パワーを有するレンズであることを特徴とするものである。(141)の光学系は、屈折パワーを有するレンズの表面に、さらに回折のための微細構造(レリーフ)を形成したものであってよい。このとき、回折のための微細構造の包絡面がレンズの屈折面形状となる。例えば、非球面単玉対物レンズの少なくとも一方の面に、いわゆるブレーズ型の回折面が設けられたものであって、子午断面が鋸歯状となる輪帯をが全面に設けられたレンズであってよい。
【0656】
(141)によると、回折面を有する光学素子が屈折パワーを有するレンズであることにより、球面収差および色収差をともに補正可能とでき、部品点数の削減が可能になる。
【0657】
(142)光学系は、(141)において前記レンズの屈折面形状が非球面であることを特徴とするものである。
【0658】
(143)光学系は、(141)または(142)において前記レンズが、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の最大波長と最小波長との間の波長である或る1つの波長の光に対する回折光の回折効率を、前記最大波長および前記最小波長の光に対する回折光の回折効率よりも大きくすることを特徴とするものである。
【0659】
(144)光学系は、(141)または(142)において前記レンズが、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の最大波長または最小波長の光に対する回折光の回折効率を、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の最大波長と最小波長との間の波長である光に対する回折光の回折効率よりも大きくすることを特徴とするものである。
【0660】
(145)光学系は、(141)〜(144)のいずれか1つにおいて前記レンズの前記回折面で付加される回折作用(以下、「回折パワー」ともいう。)正負の符号が、光軸と垂直に光軸から離れる方向において少なくとも1回切り替わることを特徴とするものである。
【0661】
(145)によると、レンズの前記回折面で付加される回折パワーの正負の符号が、光軸と垂直に光軸から離れる方向において少なくとも1回切り替わることによって、球面収差の波長変動を抑制することができる。
【0662】
(146)光学系は、(145)において前記レンズの前記回折面で付加される回折パワーが、光軸と垂直に光軸から離れる方向において負から正に1回切り替わることを特徴とするものである。
【0663】
(146)によると、レンズの前記回折面で付加される回折パワーが光軸と垂直に光軸から離れる方向において負から正に1回切り替わることによって、例えば、CD系及びDVD系とも対物レンズに平行光束が入射する場合に、情報記録媒体の透明基板の厚さの違いによる球面収差への影響を回折面の輪帯ピッチを過小にすることなく、効率よく補正することができる。
【0664】
回折パワーに関し、特に、屈折作用と回折作用とを有する光学面を備えた光学素子、言い換えれば屈折作用を有する光学面上に回折面が設けられたが如き光学素子の場合、回折面の作用により、ベースとなる屈折面の屈折作用に対して、光束を収束あるいは発散させる作用が付加される。このとき近軸領域に限らず実際の有限の高さの光線に対して、収束させる作用が付加される時、本明細書に記載の発明においては回折面の所定の位置が正の回折パワーを有するとし、発散させる作用が付加される時、負の回折パワーを有するとしている。
【0665】
(147)光学系は、(137)〜(146)のいずれか1つにおいて前記回折面が光軸方向から見て複数の輪帯からなり、この複数の輪帯が光軸または光軸近傍の点を中心としたほぼ同心円状に形成されていることを特徴とするものである。すなわち、(147)の回折面は、例えば特開平6−242373号公報に記載されているように、光軸から離れるにしたがってレンズ厚が厚くなる方向へ離散的にシフトする輪帯として階段状に形成されたものである。
【0666】
(148)光学系は、(147)において前記複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項以外の少なくとも1つの項に零以外の係数を有することを特徴とするものである。
【0667】
(148)によると、異なる2波長間での球面収差を制御することができる。ここで、制御することができるとは、2波長間で、球面収差の差を極めて小さくすることもできるし、光学的仕様に必要な差を設けることも可能であるということを意味する。
【0668】
(149)光学系は、(147)または(148)において前記複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項に零以外の係数を有することを特徴とするものである。
【0669】
(149)によると、近軸領域での色収差の補正を有効に行うことができる。
【0670】
(150)光学系は、(147)または(148)において前記複数の輪帯の各位置を示す冪級数で表される位相差関数が、2乗項を含まないことを特徴とするものである。
【0671】
(150)によると、位相差関数が2乗項を含まないことによって、回折面の近軸パワーが0となり、4次以上の項だけを用いるので、回折輪帯のピッチが過小とならずに球面収差を制御することができる。
【0672】
(151)光学系は、(137)〜(150)のいずれか1つにおいて前記1以上の光学素子の中に対物レンズを含んでおり、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の光(波長λ)それぞれに対して、結像面上での波面収差が、前記対物レンズの像側の所定開口数内では0.07λrms以下であることを特徴とするものである。
【0673】
(151)によると、波面収差が対物レンズの像側の所定開口数内ではマレシャルの許容値である0.07λrms以下であるので、球面収差が十分小さい優れた光学特性を得ることができる。
【0674】
(152)光学系は、(151)において前記互いに異なる少なくとも2つの波長のうちの1つの波長λが±10nmの範囲内で変動しても、結像面上での波面収差が、前記対物レンズの像側の所定開口数内では0.07λrms以下であることを特徴とするものである。
【0675】
(152)によると、波長λが±10nmの範囲内で変動しても、球面収差が十分小さい優れた光学特性を得ることができる。
【0676】
(153)光学系は、(151)において前記互いに異なる少なくとも2つの波長のうち、波長λ2の光と、前記対物レンズの像側の所定開口数が前記波長λ2の光に関する所定開口数よりも大きい別波長の光とに対して、前記別波長の光に関する所定開口数内では前記波長λ2の光の結像面上での波面収差が0.07λ2rmsより大であることを特徴とするものである。
【0677】
(153)によると、波長λ2の光の波面収差が別波長の光に関する所定開口数(波長λ2の光に関する所定開口数よりも大きい)内では0.07λ2rms以上と大きいために、波長λ2の光について適切なスポット径を得ることができる。つまり、実使用上の開口数までをほとんど無収差とし、その外側の部分については収差をフレアとすることで、所望の効果を得ることができる。
【0678】
(154)光学系は、(153)において前記別波長の光に関する所定開口数内では前記波長λの光の結像面上での波面収差が0.10λrms以上であることを特徴とするものである。
【0679】
(154)によると、波長λ2の光の波面収差が別波長の光に関する所定開口数(波長λ2の光に関する所定開口数よりも大きい)内では0.10λ2rms以上と大きいために、波長λ2の光についてより適切なスポット径を得ることができる。
【0680】
(155)光学系は、(153)または(154)において前記別波長の光に対する所定開口数をNA1とし、前記波長λ2の光に対する所定開口数をNA2としたとき、NA1>NA2>0.5×NA1を満足することを特徴とするものである。
【0681】
(156)光学系は、(151)〜(155)のいずれか1つにおいて前記対物レンズには、前記互いに異なる少なくとも2つの波長のうち、少なくとも1つの波長の光に対して平行光束が入射され、別の1つの波長の光に対して非平行光束が入射されることを特徴とするものである。
【0682】
(156)によると、対物レンズに互いに異なる少なくとも2つの波長のうち、少なくとも1つの波長の光に対して平行光束が入射され、別の少なくとも1つの波長の光に対して非平行光束が入射されることにより、少なくとも2つの波長のそれぞれの光の波長10nm程度の変化に対し、球面収差変動を極めて小さく抑えることが可能となる。
【0683】
(157)光学系は、(151)〜(155)のいずれか1つにおいて前記対物レンズには、前記互いに異なる少なくとも2つの波長のうち、少なくとも2つの波長の光に対して平行光束が入射されることを特徴とするものである。
【0684】
(158)光学系は、(151)〜(155)のいずれか1つにおいて前記対物レンズには、前記互いに異なる少なくとも2つの波長のうち、少なくとも2つの波長の光に対して非平行光束が入射されることを特徴とするものである。
【0685】
(159)光学系は、(151)〜(158)のいずれか1つにおいて前記互いに異なる少なくとも2つの波長のうち何れか2つの波長に対して長い方の波長をλとし、前記波長λの光に対する前記対物レンズの像側の所定開口数をNAとしたとき、前記波長λと短い方の波長間の軸上色収差が−λ/(2NA)以上且つ+λ/(2NA)以下であることを特徴とするものである。
【0686】
(159)によると、波長を切り換えたときにピントがほとんど変化しないので、フォーカスサーボを不要にしたり、フォーカスサーボによる移動範囲を狭くすることが可能となる。
【0687】
(160)光学系は、(151)〜(159)のいずれか1つにおいて前記互いに異なる少なくとも2つの波長の光が、透明基板の厚さが異なる情報記録媒体に対してそれぞれ用いられることを特徴とするものである。
【0688】
(161)光学系は、(151)〜(160)のいずれか1つにおいて前記互いに異なる少なくとも2つの波長が、互いに異なる3つの波長であることを特徴とするものであることを特徴とするものである。
【0689】
(162)光学系は、(161)において前記互いに異なる3つの波長の光をそれぞれλ1,λ2,λ3(λ1<λ2<λ3)とし、且つ、これら異なる3つの波長の光のそれぞれに関する前記対物レンズの像側の所定開口数をそれぞれNA1,NA2,NA3とするとき、0.60≦NA1、0.60≦NA2、0.40≦NA3≦0.50を満足することを特徴とするものである。
【0690】
(163)光学系は、(151)〜(162)のいずれか1つにおいて前記所定開口数のうち最も小さな所定開口数より外側において前記対物レンズに入射する光の少なくとも一部を遮蔽することが可能なフィルターが設けられていることを特徴とするものである。
【0691】
(164)光学系は、(137)〜(150)のいずれか1つにおいて前記回折面を有する光学素子が対物レンズであることを特徴とするものである。
【0692】
(165)光学系は、(151)〜(163)のいずれか1つにおいて前記回折面を有する光学素子が対物レンズであることを特徴とするものである。
【0693】
(166)光学系は、(164)または(165)において前記対物レンズが1枚のレンズからなることを特徴とするものである。
【0694】
(167)光学系は、(166)において前記対物レンズの両面に前記回折面が設けられていることを特徴とするものである。
【0695】
(168)光学系は、(164)〜(167)のいずれか1つにおいて前記対物レンズの材料のアッベ数νdが50よりも大きいことを特徴とするものである。
【0696】
(168)によると、異なる2波長の光源に対して軸上色収差を補正した場合に、2次スペクトルを小さくすることができる。
【0697】
(169)光学系は、(164)〜(168)のいずれか1つにおいて前記対物レンズがプラスチック製であることを特徴とするものである。(169)によると、安価で軽量な光学系を得ることができる。(170)光学系は、(164)〜(168)のいずれか1つにおいて前記対物レンズがガラス製であることを特徴とするものである。(169)および(170)によると、温度変化に極めて強い光学系を得ることができる。
【0698】
(171)光学系は、(164)〜(168)のいずれか1つにおいて前記対物レンズは、前記回折面が形成された樹脂層をガラスレンズ表面に有するものであることを特徴とする。(171)によれば、ガラスレンズに回折構造を形成し易い樹脂層を設けるので、温度変化に極めて強くかつコスト的に有利な光学系を得ることができる。
【0699】
(172)光学系は、(137)〜(171)のいずれか1つにおいて前記互いに異なる少なくとも2つの波長どうしの波長差が80nm以上であることを特徴とするものである。
【0700】
(173)光学系は、(172)において前記互いに異なる少なくとも2つの波長どうしの波長差が400nm以下であることを特徴とする。
【0701】
(174)光学系は、(173)において前記互いに異なる少なくとも2つの波長どうしの波長差が100nm以上200nm以下であることを特徴とする。
【0702】
(175)光学系は、(137)〜(174)のいずれか1つにおいて前記互いに異なる少なくとも2つの波長のそれぞれの光に対して、それぞれ前記選択的に発生する特定次数の回折光の回折効率が、該特定次数以外の次数のそれぞれの回折光の回折効率よりも10%以上高い効率であることを特徴とする。
【0703】
(176)光学系は、(175)において前記互いに異なる少なくとも2つの波長のそれぞれの光に対して、それぞれ前記選択的に発生する特定次数の回折光の回折効率が、該特定次数以外の次数のそれぞれの回折光の回折効率よりも30%以上高い効率であることを特徴とする。
【0704】
(177)光学系は、(137)〜(176)のいずれか1つにおいて前記互いに異なる少なくとも2つの波長のそれぞれの光に対して、それぞれ前記選択的に発生する特定次数の回折光の回折効率が50%以上であることを特徴とする。
【0705】
(178)光学系は、(177)において前記互いに異なる少なくとも2つの波長のそれぞれの光に対して、それぞれ前記選択的に発生する特定次数の回折光の回折効率が70%以上であることを特徴とする。
【0706】
(179)光学系は、(137)〜(178)のいずれか1つにおいて前記回折面があることによって、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の前記選択的に発生された特定次数の回折光が焦点を結ぶに際して、前記回折面がない場合に比較して球面収差が改善されることを特徴とする。
【0707】
(180)光学系は、(137)〜(179)のいずれか1つにおいて前記互いに異なる少なくとも2つの波長のそれぞれの光(波長λ)に対して、それぞれ選択的に発生する特定次数の回折光の結像面上での波面収差が0.07λrms以下であることを特徴とする。
【0708】
(181)は、(137)〜(180)のいずれか1つ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である。
【0709】
(182)光ピックアップ装置は、互いに異なる波長の光を出力する少なくとも2つの光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上に集光する、1以上の光学素子を含む光学系と、前記情報記録媒体からの透過光或いは反射光を検出する光検出器とを備えた光ピックアップ装置において、前記光学素子の少なくとも1つの光学素子は、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長の光に対して同じ次数の回折光を選択的に発生する回折面を有している。
【0710】
(183)光ピックアップ装置は、互いに異なる波長の光を出力する少なくとも2つの光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上に集光する、1以上の光学素子を含む光学系と、前記情報記録媒体からの透過光或いは反射光を検出する光検出器とを備えた光ピックアップ装置において、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長のそれぞれの光に対してそれぞれ特定次数の回折光を選択的に発生する回折面が、前記光学素子の少なくとも1つの光学素子の少なくとも一方の光学面のほぼ全面に形成されている。
【0711】
(184)光ピックアップ装置は、(182)または(183)に記載の回折面を有する光学素子の少なくとも1つの光学素子が屈折パワーを有するレンズであることを特徴とする。
【0712】
(185)光ピックアップ装置は、(184)において、前記レンズが、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長の最大波長と最小波長との間の波長である或る1つの波長の光に対する回折光の回折効率を、前記最大波長および前記最小波長の光に対する回折光の回折効率よりも大きくすることを特徴とする。
【0713】
(186)光ピックアップ装置は、(184)において、前記レンズが、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長の最大波長または最小波長の光に対する回折光の回折効率を、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の最大波長と最小波長との間の波長である光に対する回折光の回折効率よりも大きくすることを特徴とする。
【0714】
(187)光ピックアップ装置は、(184)において、前記レンズは外周にフランジ部を有することを特徴とする。(188)光ピックアップ装置は、(187)において、前記フランジ部は前記レンズの光軸に対し略垂直方向に延びた面を有することを特徴とする。このフランジ部によりレンズを光ピックアップ装置に容易に取り付けることができ、このフランジ部に光軸に対し略垂直な方向に延びた面を設ける場合には、更に精度の高い取付が容易にできる。
【0715】
(189)光ピックアップ装置は、(182)〜(188)のいずれか1つにおいて前記1以上の光学素子の中に対物レンズを含んでおり、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長の光(波長λ)それぞれに対して、結像面上での波面収差が、前記対物レンズの像側の所定開口数内では0.07λrms以下であることを特徴とする。
【0716】
(190)光ピックアップ装置は、(182)〜(188)のいずれか1つにおいて前記1以上の光学素子の中に対物レンズを含んでおり、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長の光(波長λ)それぞれに対して、結像面上での波面収差が、前記対物レンズの像側の最大開口数内では0.07λrms以下であることを特徴とする。
【0717】
(191)光ピックアップ装置は、(189)または(190)において前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長のうちの1つの波長λが±10nmの範囲内で変動しても、結像面上での波面収差が、前記対物レンズの像側の所定開口数内では0.07λrms以下であることを特徴とする。
【0718】
(192)光ピックアップ装置は、(189)において前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長のうち、波長λの光と、前記対物レンズの像側の所定開口数が前記波長λの光に関する所定開口数よりも大きい別波長の光とに対して、前記別波長の光に関する所定開口数内では前記波長λの光の結像面上での波面収差が0.07λrmsより大であることを特徴とする。
【0719】
(193)光ピックアップ装置は、(192)において前記別波長の光に関する所定開口数内では前記波長λの光の結像面上での波面収差が0.10λrms以上であることを特徴とする。
【0720】
(194)光ピックアップ装置は、(192)または(193)において前記別波長の光に対する所定開口数をNA1とし、前記波長λの光に対する所定開口数をNA2としたとき、
NA1>NA2>0.5×NA1を満足することを特徴とする。
【0721】
(195)光ピックアップ装置は、(189)〜(194)のいずれか1つにおいて前記対物レンズには、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長のうち、少なくとも1つの波長の光に対して平行光束が入射され、別の少なくとも1つの波長の光に対して非平行光束が入射されることを特徴とする。
【0722】
(196)光ピックアップ装置は、(189)〜(194)のいずれか1つにおいて、前記対物レンズには、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長の光に対して平行光束が入射されることを特徴とする。
【0723】
(197)光ピックアップ装置は、(189)〜(194)のいずれか1つにおいて前記対物レンズには、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長の光に対して非平行光束が入射されることを特徴とする。
【0724】
(198)光ピックアップ装置は、(189)〜(197)のいずれか1つにおいて、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長に対して長い方の波長をλとし、前記波長λの光に対する前記対物レンズの像側の所定開口数をNAとしたとき、前記波長λ3と短い方の波長間の軸上色収差が−λ/(2NA)以上且つ+λ/(2NA)以下であることを特徴とする。
【0725】
(199)光ピックアップ装置は、(189)〜(194)のいずれか1つにおいて、前記少なくとも2つの光源から出力される異なる2つの波長の光が、透明基板の厚さが異なる情報記録媒体に対してそれぞれ用いられることを特徴とする。
【0726】
(200)光ピックアップ装置は、(199)において前記回折面が光軸方向から見て複数の輪帯からなり、この複数の輪帯が光軸または光軸近傍の点を中心としたほぼ同心円状に形成されており、前記対物レンズの像側の最大開口数内に対応する前記輪帯のピッチPfと、前記最大開口数内の1/2の開口数に対応する前記輪帯のピッチPhとの間に次の関係が成立することを特徴とする。
0.4≦|(Ph/Pf)−2|≦25
【0727】
(200)によれば、上述の関係式の下限以上であると、高次の球面収差を補正する回折の作用が弱まることがなく、従って、透明基板の厚さが異なることによって生じる2波長間の球面収差の差を回折の作用で補正できる。また、上限以下であると、回折輪帯のピッチが過小となる箇所が生じ難くなり、回折効率の高いレンズを製造することが可能となる。また、上記関係式は、
0.8≦|(Ph/Pf)−2|≦6.0
が好ましく、
1.2≦|(Ph/Pf)−2|≦2.0
が更に好ましい。
【0728】
(201)光ピックアップ装置は、(189)〜(200)のいずれか1つにおいて前記少なくとも2つの光源が、3つの光源であることを特徴とする。
【0729】
(202)光ピックアップ装置は、(201)において前記3つの光源から出力される異なる3つの波長の光をそれぞれλ1,λ2,λ3(λ1<λ2<λ3)とし、且つ、これら異なる3つの波長の光のそれぞれに関する前記対物レンズの像側の所定開口数をそれぞれNA1,NA2,NA3とするとき、
0.60≦NA1、 0.60≦NA2、 0.40≦NA3≦0.50
を満足することを特徴とする。
【0730】
(203)光ピックアップ装置は、(189)〜(202)のいずれか1つにおいて前記所定開口数のうち最も小さな所定開口数より外側において前記対物レンズに入射する光の少なくとも一部を遮蔽することが可能なフィルターが設けられていることを特徴とする。
【0731】
(204)光ピックアップ装置は、(189)〜(202)のいずれか1つにおいて前記異なる2つの波長の光のそれぞれに対して前記所定開口数となるような開口制限手段を有することを特徴とする。
【0732】
(205)光ピックアップ装置は、(189)〜(202)のいずれか1つにおいて前記異なる2つの波長の光の一方に対して前記所定開口数となるような開口制限がないことを特徴とする。例えば、具体的には最大開口数は開口制限を有し、それより小さい所定開口数に対しては開口制限を設けないようにする。これにより波長選択性を有するフィルタ等の開口制限手段を不要とすることができ、より安価で小型化が可能となる。
【0733】
(206)光ピックアップ装置は、(182)または(183)において前記1以上の光学素子の中に対物レンズを含んでおり、前記対物レンズは、前記互いに異なる波長の光を前記情報記録媒体上にそれぞれ集光する際に共通に使用されることを特徴とする。
【0734】
(207)光ピックアップ装置は、(206)において前記少なくとも2つの光源と前記対物レンズとが一体化されたユニットが、前記情報記録媒体の主面に対して少なくとも平行に駆動されることを特徴とする。
【0735】
(208)光ピックアップ装置は、(207)において前記ユニットが前記情報記録媒体の主面に対して垂直に駆動されることを特徴とする。
【0736】
(209)は、(181)〜(208)のいずれか1つの光ピックアップ装置を搭載しており、音声および画像の少なくともいずれか一方を記録または再生することが可能であることを特徴とする記録再生装置である。
【0737】
(210)レンズは、情報記録媒体に対する情報の記録および再生の少なくともいずれか一方に用いられ、屈折パワーを有するとともに少なくとも一方の光学面に回折面を有するレンズにおいて、前記回折面で付加される回折パワーの正負の符号が、光軸と垂直に光軸から離れる方向において少なくとも1回切り替わる。
【0738】
(211)レンズは、(210)において、前記回折面はブレーズ化された複数の回折輪帯を有し、光軸に近い側の回折輪帯ではその段差部が光軸から離れた側に位置し、光軸から離れた側の回折輪帯ではその段差部が光軸に近い側に位置することを特徴とするものである。
【0739】
(212)レンズは、(210)において前記回折面はブレーズ化された複数の回折輪帯を有し、光軸に近い側の回折輪帯ではその段差部が光軸に近い側に位置し、光軸から離れた側の回折輪帯ではその段差部が光軸から離れた側に位置することを特徴とする。
【0740】
(213)は、情報記録媒体に対する情報の記録および/または再生のための光学系内に適用可能な光学素子であって、互いに異なる少なくとも2つの波長の光が使用される前記情報記録媒体に対する情報の記録および/または再生のための光学系内に用いた際、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対して、同じ次数の回折光を選択的に発生する回折面を有していることを特徴とする光学素子である。
【0741】
(214)は、情報記録媒体に対する情報の記録および/または再生のための光学系内の対物レンズとして適用可能なレンズであって、互いに異なる少なくとも2つの波長の光が使用される前記情報記録媒体に対する情報の記録および/または再生のための光学系内の対物レンズとして用いた際、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対して、同じ次数の回折光の回折効率をを選択的に発生する回折面を有していることを特徴とするレンズである。
【0742】
(215)は、情報記録媒体に対する情報の記録および/または再生のための光学系内に適用可能な光学素子であって、互いに異なる少なくとも2つの波長の光が使用される前記情報記録媒体に対する情報の記録および/または再生のための光学系内に用いた際、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対してそれぞれ特定次数の回折光を選択的に発生する回折面が、少なくとも一方の光学面のほぼ全面に形成されていることを特徴とする光学素子である。
【0743】
(216)は、情報記録媒体に対する情報の記録および/または再生のための光学系内の対物レンズとして適用可能なレンズにおいて、互いに異なる少なくとも2つの波長の光が使用される前記情報記録媒体に対する情報の記録および/または再生のための光学系内の対物レンズとして用いた際、前記互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対してそれぞれ特定次数の回折光を選択的に発生する回折面が、少なくとも一方の光学面のほぼ全面に形成されていることを特徴とするレンズである。
【0744】
(217)光ディスク用回折光学系は、波長の異なる2つの光源を有し、同一の光学系によって記録再生を行う記録再生用光学系において、該光学系は屈折面上に回折輪帯レンズを設けた光学面を含み、波長の相違によって屈折面において生じる収差と回折輪帯レンズによって生じる収差とを相殺させ、該相殺に用いられる回折光は、2つの光源波長に対して同次数の回折光であることを特徴とする。
【0745】
上述のように、この回折光学系は、屈折面上に回折輪帯レンズを設けた光学面を含み、異なる2波長の光源の各々に対して、ある1つの同次数の回折光と屈折面とによる球面収差を相殺させることにより、回折限界とほぼ同等の、無収差に補正したことを特徴とする。該同次数の回折光は、1次回折光であることが好ましい。
【0746】
2つの光源のそれぞれの波長に対し、本明細書に記載の発明のように同次数の回折光を対応させる方法は、異なる次数の回折光を対応させる場合に比べて、総合的に光量の損失が少ないという利点を有する。例えば、780nmと635nmとの2つの波長を用いる場合、両波長光に1次回折光を用いる方が、何れかの波長に1次回折光を用い他方の波長に0次回折光を用いるより、総合的に光量の損失が少ない。また、両波長光に同次数の回折光を用いる場合、高次の回折光を用いるよりも、1次回折光を用いた方が光量の損失が少ない。
【0747】
(218)光ディスク用回折光学系は、(217)において上記相殺する収差は球面収差および/または色収差であることを特徴とする。
【0748】
(219)光ディスク用回折光学系は、(217)または(218)において上記同次数の回折光は、1次回折光であることを特徴とする。
【0749】
(220)光ディスク用回折光学系は、(217)、(218)または(219)において異なる2波長の光源は、それぞれ透明基板厚みが異なる光ディスクに対応するものであることを特徴とする。
【0750】
(221)光ディスク用回折光学系は、(217)〜(220)のいずれか1つにおいて波長の異なる2波長の光源中、短い波長の光源波長は700nm以下であることを特徴とする。
【0751】
(222)光ディスク用回折光学系は、(217)〜(221)のいずれか1つにおいて波長の異なる2波長の光源中、長い波長の光源波長は600nm以上であることを特徴とする。
【0752】
(223)光ディスク用回折光学系は、(217)〜(222)のいずれか1つにおいて回折輪帯レンズは、輪帯の位置を表す位相関数が、冪級数の2乗以外の項の係数を含むことを特徴とする。
【0753】
(224)光ディスク用回折光学系は、(217)〜(223)のいずれか1つにおいて光学屈折面が非球面であることを特徴とする。
【0754】
(225)光ディスク用回折光学系は、(217)〜(224)のいずれか1つにおいて波長の異なる2波長の光源に対して、そのほぼ中間の波長で回折光の回折効率が最大であることを特徴とする。
【0755】
(226)光ディスク用回折光学系は、(217)〜(225)のいずれか1つにおいて波長の異なる2波長の光源に対して、その一方の光源波長で回折光の回折効率が最大であることを特徴とする。
【0756】
(227)光ディスク用回折光学系は、(217)〜(226)のいずれか1つにおいて光学面上の回折輪帯レンズは球面収差をアンダーに補正し、該光学面の非球面は球面収差をオーバーに補正することを特徴とする。
【0757】
上述の(227)の光ディスク用回折光学系では、例えばCD系(例えば、波長780nm、基板厚さ1.2mm)とDVD系(例えば、波長650nm、基板厚さ0.6mm)とをともに平行光入射で使用する対物レンズを用いる場合、CD系では基板が厚いために球面収差がDVD系よりオーバーになるが、この球面収差を回折レンズの波長差で補正するため、回折レンズの球面収差をアンダーにする。なお、このとき、CD系の長波長では回折レンズの球面収差が大きくアンダーになり、基板の厚さの差による影響を補正する。非球面では基板の厚さの差の影響を補正するのではなく、CD系、DVD系ともに概ね同程度に球面収差をオーバーにする。以上のことは、回折の高次項を用いた場合に球面収差の波動変動を大きく制御できることを利用したものである。
【0758】
(228)光ディスク用回折光学系は、(217)〜(227)のいずれか1つにおいて波長の異なる2波長の光源において、その波長差が80nm以上である。
【0759】
(229)光ディスク用回折光学系は、光ディスクの対物レンズ光学系において、光学面上に回折輪帯レンズを設けることにより、異なる2波長の光源の各々に対して、ある1つの同次数の回折光の軸上色収差を補正したことを特徴とする。
【0760】
(230)光ディスク用回折光学系は、上記異なる2波長の光源の波長差が80nm以上であり、以下の条件を満たす単玉対物レンズを有することを特徴とする。
νd > 50
ただし、νd:対物レンズの硝材のアッベ数
【0761】
(231)光ディスク用回折光学系は、異なる2波長に対するレンズ性能のうち、何れか一方は実使用上の開口までを無収差とし、その外側の部分については収差をフレアとしたことを特徴とする。
【0762】
(232)光ディスク用回折光学系は、(230)において上記異なる2波長に対するレンズ性能のうち、全開口で無収差である方の波長に対する開口数をNA1とし、もう一方の波長の実使用上の開口数をNA2としたとき、以下の条件を満足することを特徴とする。
NA1>NA2>0.5×NA1
【0763】
(233)光ディスク用回折光学系は、(231)または(232)において上記異なる2波長に対する光ディスク厚が異なることを特徴とする。
【0764】
(234)光ピックアップ装置は、波長の異なる少なくとも2つ以上の光源を有し、それぞれの光源からの発散光束を同一の対物レンズによって光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して情報を記録および/または情報記録面上の情報の再生を行う記録再生用光学系において、上記対物レンズは屈折面上に輪帯状の回折面を設けた光字面を含み、少なくとも1つの光源に対しては、上記対物レンズおよび透明基板を透過した光束が、最良像点において回折限界性能であることを特徴とする。
【0765】
ここで、回折限界性能とは、光束の波面収差を測定し、その光束全体の波面収差の自乗平均根(rms値)がマレシャルの許容値である波長の0.07倍以下であることを意味する。また、実使用上の開口とは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数を意味し、それぞれの光情報記録媒体に対して情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物レンズの開口数に相当する。
【0766】
このように本明細書に記載の発明では、実使用上の開口数を光情報記録媒体に対して規定するので、ピックアップ装置の光学系を通る実際の光束の光情報記録媒体側の開口数が、実使用上の開口数より大きくてもよい。
【0767】
また、本明細書に記載の発明において、最大開口数は実使用上の開口数のうちの最大のものを意味することが好ましい。すなわち、複数の光情報記録媒体に対して互換的に用いるピックアップ装置の場合、複数の実使用上の開口数が定義されるが、このうち最大のものを最大開口数とすることが好ましい。また、所定の開口数および必要開口数とは、実使用上の開口数と同じ意味である。
【0768】
なお、その光情報記録媒体に対して情報を記録または再生する場合において、規格で規定される光源とは異なった波長の光源を実際の光ピックアップ装置で使用する場合は、規定の波長と規定の開口数との比と、実使用波長と実使用開口数の比が一定となるように実使用開口数を設定する。例として、CDについて、規格では780nmの波長の光源を使用したとき開口数は0.45であるが、650nmの波長の光源を使用したときは、開口数は0.38となる。
【0769】
(235)光ピックアップ装置は、波長の異なる少なくとも2つ以上の光源を有し、それぞれの光源からの発散光束を同一の対物レンズによって光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して情報を記録および/または情報記録面上の情報の再生を行う記録再生用光学系において、上記対物レンズは屈折面上に輪帯状の回折面を設けた光学面を含み、少なくとも1つの光源に対しては、上記対物レンズおよび透明基板を透過した光束が、最良像点において回折限界性能であり、少なくとも1つの光源に対しては、上記対物レンズおよび透明基板を透通した光束のうち、実使用上の開口までの光束はその最良像点において回折限界性能であり、その外側の部分はフレアとなるように上記輪帯状の回折面を設けたことを特徴とする。
【0770】
(236)光ピックアップ装置は、(235)において少なくとも波長の異なる3つの光源を有することを特徴とする。
【0771】
(237)光ピックアップ装置は、(236)において、少なくとも2つ以上の輪帯状の回折面を設けた光学面を含むことを特徴とする。
【0772】
(238)光ピックアップ装置は、(235)、(236)または(237)において、上記対物レンズに入射する光束のうち、実使用上の開口から外側の光束の一部を遮蔽する輪帯状のフィルターを含むことを特徴とする。
【0773】
(239)光ピックアップ装置は、(235)〜(238)のいずれか1つにおいて、光源と上記対物レンズを含むユニットが、少なくとも光情報記録媒体に平行に駆動されることを特徴とする。
【0774】
(240)光ピックアップ装置は、(239)において、光源と上記対物レンズを含むユニットが、さらに光情報記録媒体に垂直に駆動されることを特徴とする。
【0775】
(241)に係わる発明は、(224)〜(240)のいずれか1つの光ピックアップ装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、および/または、音声および/または画像の再生装置である。
【0776】
(242)対物レンズは、波長の異なる少なくとも2つ以上の光源を有し、それぞれの光源からの発散光束を同一の対物レンズによって光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して情報を記録および/または情報記録面上の情報の再生を行う記録再生用光学系用に用いられる対物レンズであって、上記対物レンズは屈折面上に輪帯状の回折面を設けた光字面を含み、少なくとも1つの光源に対しては、上記対物レンズおよび透明基板を透過した光束が、最良像点において回折限界性能であることを特徴とする。
【0777】
(243)対物レンズは、波長の異なる少なくとも2つ以上の光源を有し、それぞれの光源からの発散光束を同一の対物レンズによって光情報記録媒体の情報記録面上に透明基板を介して情報を記録および/または情報記録面上の情報の再生を行う記録再生用光学系用に用いられる対物レンズであって、上記対物レンズは屈折面上に輪帯状の回折面を設けた光学面を含み、少なくとも1つの光源に対しては、上記対物レンズおよび透明基板を透過した光束が、最良像点において回折限界性能であり、少なくとも1つの光源に対しては、上記対物レンズおよび透明基板を透通した光束のうち、実使用上の開口までの光束はその最良像点において回折限界性能であり、その外側の部分はフレアとなるように上記輪帯状の回折面を設けたことを特徴とする。
【0778】
(244)光ピックアップ装置は、光源から出射した光束を、対物レンズを含む集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、互いに波長の異なった第1光情報記録媒体を記録/再生する波長λ1の第1光源、第2光情報記録媒体を記録/再生する波長λ2の第2光源、第3光情報記録媒体を記録/再生する波長λ3の第3光源とを有し、光情報記録媒体の記録/再生を行う光ピックアップ装置において、前記対物レンズの少なくとも片面に、各光情報記録媒体に対してある同一次数の回折光により回折限界とほぼ同程度あるいはそれ以下に球面収差を補正した回折面を形成したことを特徴とする。
【0779】
(245)光ピックアップ装置は、光源から出射した光束を、対物レンズを含む集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、互いに波長の異なった第1光情報記録媒体を記録/再生する波長λ1の第1光源、第2光情報記録媒体を記録/再生する波長λ2の第2光源、第3光情報記録媒体を記録/再生する波長λ3の第3光源とを有し、光情報記録媒体の記録/再生を行う光ピックアップ装置において、前記対物レンズの少なくとも片面に、各光情報記録媒体に対してある同一次数の回折光を使用し、少なくとも一つの光情報記録媒体に対して、実使用上の開口までを回折限界とほぼ同程度あるいはそれ以下とし、その開口の外側の部分については収差をフレアとしたことを特徴とする。
【0780】
光情報記録媒体の記録および/または再生を行う(245)の光ピックアップ装置において、上記回折面を形成した対物レンズは、各光情報記録媒体に対してある同一次数の回折光を使用し、少なくとも一つの光情報記録媒体に対して、実使用上の開口までを回折限界とほぼ同程度あるいはそれ以下とし、その開口の外側の部分については収差をフレアとした。
【0781】
また、以下で説明するように、上記回折面は対物レンズの両面に形成し、回折光は1次回折光であることが好ましい。上記回折面は、対物レンズの光軸を中心とした輪帯状に形成され、輪帯の位置を表す位相関数が、冪級数の2乗以外の項の係数を含むことを特徴とするが、冪級数の2乗の項の係数を含み、あるいは含まないことができる。また、上記回折面は、上記第1光源、第2光源、第3光源各々に対し、その両端若しくは中間域の波長において、回折光の回折効率が最大であることが好ましい。また、上記対物レンズは、少なくとも一面が非球面であり、回折面で球面収差をアンダーに補正し、非球面で球面収差をオーバーに補正することによって上記の性能を持たせることができる。
【0782】
(246)光ピックアップ装置は、(244)または(245)において、前記回折面は、前記対物レンズの両面に形成したことを特徴とする。
【0783】
(247)光ピックアップ装置は、(244)、(245)または(246)において、前記同一次数の回折光は、1次回折光であることを特徴とする。
【0784】
(248)光ピックアップ装置は、(244)〜(247)のいずれか1つにおいて、前記回折面は、対物レンズの光軸を中心とした輪帯状に形成され、輪帯の位置を表す位相関数が、冪級数の2乗以外の項の係数を含むことを特徴とする。
【0785】
(249)光ピックアップ装置は、(244)〜(247)のいずれか1つにおいて、前記回折面は、対物レンズの光軸を中心とした輪帯状に形成され、輪帯の位置を表す位相関数が、冪級数の2乗の項の係数を含むことを特徴とする。
【0786】
(250)光ピックアップ装置は、(244)〜(247)のいずれか1つにおいて、前記回折面は、対物レンズの光軸を中心とした輪帯状に形成され、輪帯の位置を表す位相関数が、冪級数の2乗の項の係数を含まないことを特徴とする。
【0787】
(251)光ピックアップ装置は、(244)〜(250)のいずれか1つにおいて、前記第1光源、第2光源、第3光源各々に対し、その両端若しくは中間域の波長において、回折光の回折効率が最大であることを特徴とする。
【0788】
(252)光ピックアップ装置は、(244)〜(251)のいずれか1つにおいて、前記対物レンズの少なくとも一つが非球面であり、回折面で球面収差をアンダーに補正し、非球面で球面収差をオーバーに補正したことを特徴とする。
【0789】
(253)に係る発明は、前記第1光源、第2光源、第3光源を有する(244)〜(252)のいずれか1つに記載の光ピックアップ装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、および/または、音声および/または画像の再生装置である。
【0790】
(254)対物レンズは、光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、互いに波長の異なった第1光情報記録媒体を記録/再生する波長λ1の第1光源、第2光情報記録媒体を記録/再生する波長λ2の第2光源、第3光情報記録媒体を記録/再生する波長λ3の第3光源とを有し、光情報記録媒体の記録/再生を行う光ピックアップ装置に使用される対物レンズおいて、前記対物レンズの少なくとも片面に、各光情報記録媒体に対してある同一次数の回折光により回折限界とほぼ同程度あるいはそれ以下に球面収差を補正した回折面を形成したことを特徴とする。
【0791】
(255)対物レンズは、光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、互いに波長の異なった第1光情報記録媒体を記録/再生する波長λ1の第1光源、第2光情報記録媒体を記録/再生する波長λ2の第2光源、第3光情報記録媒体を記録/再生する波長λ3の第3光源とを有し、光情報記録媒体の記録/再生を行う光ピックアップ装置に使用される対物レンズおいて、対物レンズの少なくとも片面に、各光情報記録媒体に対してある同一次数の回折光を使用し、少なくとも一つの光情報記録媒体に対して、実使用上の開口までを回折限界とほぼ同程度あるいはそれ以下に球面収差を補正し、その外側の部分については収差をフレアとしたことを特徴とする。
【0792】
(256)光ピックアップ装置は、光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、互いに波長の異なった第1光情報記録媒体を記録/再生する波長λ1の第1光源、第2光情報記録媒体を記録/再生する波長λ2の第2光源、第3光情報記録媒体を記録/再生する波長λ3の第3光源とを有し、光情報記録媒体の記録/再生を行う光ピックアップ装置において、集光光学系の少なくとも一面に、各光情報記録媒体に対してある同一次数の回折光により回折限界とほぼ同程度あるいはそれ以下に球面収差を補正した回折面を形成したことを特徴とする。
【0793】
(257)光ピックアップ装置は、光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、互いに波長の異なった第1光情報記録媒体を記録/再生する波長λ1の第1光源、第2光情報記録媒体を記録/再生する波長λ2の第2光源、第3光情報記録媒体を記録/再生する波長λ3の第3光源とを有し、光情報記録媒体の記録/再生を行う光ピックアップ装置に使用される光ピックアップ装置において、集光光学系の少なくとも一面に、各光情報記録媒体に対してある同一次数の回折光を使用し、少なくとも一つの光情報記録媒体に対して、実使用上の開口までを回折限界とほぼ同程度あるいはそれ以下とし、その外側の部分については収差をフレアとした回折面を設けたことを特徴とする。
【0794】
(258)光ピックアップ装置は、波長λ1の第1の光源と、波長λ2(λ2≠λ1)第2の光源と、少なくとも1つの面に回折パターンを有し、それぞれの光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に透明基板を介して集光させる対物レンズと、前記第1の光源および第2の光源からの出射光束の光情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを備え、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのm次回折光(但し、mは0を除く1つの整数)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を記録および/または再生し、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのn次回折光(但し、n=m)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt2(ただし、t2≠t1)第2光情報記録媒体を記録および/または再生する。
【0795】
(259)光ピックアップ装置は、(258)において前記第1および第2の光源の波長λ1、λ2がλ1<λ2であり、前記透明基板の厚さt1、t2がt1<t2の関係で使用される光ピックアップ装置であって、前記m次およびn次回折光は共に+1次回折光であることを特徴とする。
【0796】
(260)光ピックアップ装置は、(258)において前記第1および第2の光源の波長λ1、λ2がλ1<λ2であり、前記透明基板の厚さt1、t2がt1>t2の関係で使用される光ピックアップ装置であって、前記m次およびn次回折光は共に−1次回折光であることを特徴とする。
【0797】
(261)光ピックアップ装置は、(258)の装置において、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を波長λ1の第1の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1、透明基板の厚さがt2(ただし、t2>t1)第2光情報記録媒体を波長λ2(ただし、λ2>λ1)第2の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(ただし、NA2<NA1)としたとき、前記対物レンズの少なくとも1つの面に設けられた回折パターンは光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換され、
NAH1 < NA1
0 ≦ NAL1 ≦ NA2
の条件を満足することを特徴とする。
【0798】
(262)光ピックアップ装置は、(258)の装置において、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を波長λ1の第1の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1、透明基板の厚さがt2(ただし、t2>t1)第2光情報記録媒体を波長λ2(ただし、λ2>λ1)第2の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(ただし、NA2>NA1)としたとき、前記対物レンズの少なくとも1つの面に設けられた回折パターンは光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換され、
NAH1 < NA2
0 ≦ NAL1 ≦ NA1
の条件を満足することを特徴とする。
【0799】
(263)光ピックアップ装置は、(258)の装置において、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を波長λ1の第1の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1、透明基板の厚さがt2(ただし、t2<t1)第2光情報記録媒体を波長λ2(ただし、λ2>λ1)第2の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(ただし、NA2<NA1)としたとき、前記対物レンズの少なくとも1つの面に設けられた回折パターンは光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換され、
NAH1 < NA1
0 ≦ NAL1 ≦ NA2
の条件を満足することを特徴とする。
【0800】
(264)光ピックアップ装置は、(258)の装置において、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を波長λ1の第1の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をA1、透明基板の厚さがt2(ただし、t2<t1)第2光情報記録媒体を波長λ2(ただし、λ2>λ1)第2の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(ただし、NA2>NA1)としたとき、前記対物レンズの少なくとも1つの面に設けられた回折パターンは光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換され、
NAH1 < NA2
0 ≦ NAL1 ≦ NA1
の条件を満足することを特徴とする。
【0801】
(265)光ピックアップ装置は、(261)の装置において、前記第1の光源からの光束のうち、前記対物レンズを通ったときの開口数がNA1以下で回折パターンを通らない光束の集光位置と、回折パターンを通った光束の集光位置がほぼ等しいことを特徴とする。
【0802】
(266)光ピックアップ装置は、(262)の装置において、前記第2の光源からの光束のうち、前記対物レンズを通ったときの開口数がNA2以下で回折パターンを通らない光束の集光位置と、回折パターンを通った光束の集光位置がほぼ等しいことを特徴とする。
【0803】
(267)光ピックアップ装置は、(263)の装置において、前記第1の光源からの光束のうち、前記対物レンズを通ったときの開口数がNA1以下で回折パターンを通らない光束の集光位置と、回折パターンを通った光束の集光位置がほぼ等しいことを特徴とする。
【0804】
(268)光ピックアップ装置は、(264)の装置において、前記第2の光源からの光束のうち、前記対物レンズを通ったときの開口数がNA2以下で回折パターンを通らない光束の集光位置と、回折パターンを通った光束の集光位置がほぼ等しいことを特徴とする。
【0805】
(269)光ピックアップ装置は、(265)の装置において、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH2の光束に変換され、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL2の光束に変換され、前記第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA1以下の光束を利用し第1光情報記録媒体の記録および/または再生が可能となるようなスポットを光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH2以下の光束を利用し第2光情報記録媒体の記録および/または再生が可能となるようなスポットを光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるように、対物レンズを通った光束の球面収差を設定したことを特徴とする。
【0806】
(270)光ピックアップ装置は、(266)の装置において、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH2の光束に変換され、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL2の光束に変換され、前記第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH1以下の光束を利用し第1光情報記録媒体の記録および/または再生が可能となるようなスポットを光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA2以下の光束を利用し第2光情報記録媒体の記録および/または再生が可能となるようなスポットを光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるように、対物レンズを通った光束の球面収差を設定したことを特徴とする。
【0807】
(271)光ピックアップ装置は、(267)の装置において、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH2の光束に変換され、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL2の光束に変換され、前記第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA1以下の光束を利用し第1光情報記録媒体の記録および/または再生が可能となるようなスポットを光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH2以下の光束を利用し第2光情報記録媒体の記録および/または再生が可能となるようなスポットを光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるように、対物レンズを通った光束の球面収差を設定したことを特徴とする。
【0808】
(272)光ピックアップ装置は、(268)の装置において、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH2の光束に変換され、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL2の光束に変換され、前記第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH1以下の光束を利用し第1光情報記録媒体の記録および/または再生が可能となるようなスポットを光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA2以下の光束を利用し第2光情報記録媒体の記録および/または再生が可能となるようなスポットを光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるように、対物レンズを通った光束の球面収差を設定したことを特徴とする。
【0809】
(273)光ピックアップ装置は、(269)の装置において、前記第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA1以下の光束が、第1光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であり、前記第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH2以下の光束が第2光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であることを特徴とする。
【0810】
(274)光ピックアップ装置は、(270)の装置において、前記第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH1以下の光束が、第1光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であり、前記第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA2以下の光束が第2光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であることを特徴とする。
【0811】
(275)光ピックアップ装置は、(271)の装置において、前記第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA1以下の光束が、第1光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であり、前記第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH2以下の光束が第2光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であることを特徴とする。
【0812】
(276)光ピックアップ装置は、(272)の装置において、前記第1の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNAH1以下の光束が、第1光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であり、前記第2の光源からの光束のうち、対物レンズを通ったときの開口数がNA2以下の光束が第2光情報記録媒体の透明基板を介した最良像点における波面収差が0.07λrms以下であることを特徴とする。
【0813】
(277)光ピックアップ装置は、(258)〜(276)の何れか1つの装置において、第1の光源と対物レンズの間および第2の光源と対物レンズの間に少なくとも一つのコリメータを含み、第1の光源から対物レンズに入射する光束および第2の光源から対物レンズに入射する光束が、それぞれ平行光であることを特徴とする。
【0814】
(278)光ピックアップ装置は、(277)の装置において、第1の光源からの光束に関しての対物レンズの近軸焦点位置と第2の光源からの光束に関しての対物レンズの近軸焦点位置がほぼ一致することを特徴とする。
【0815】
(279)光ピックアップ装置は、(265),(269)または(273)の装置において、前記回折パターンの外側に、第2の回折パターンが配設され、前記第1光源からの光束に対しての第2の回折パターンの+1次回折光は前記集光位置に集光され、前記第2光源からの光束は第2回折パターンでは回折されないように第2の回折パターンを設定したことを特徴とする。
【0816】
(280)光ピックアップ装置は、(266),(270)または(274)の装置において、前記回折パターンの外側に、第2の回折パターンが配設され、前記第1光源からの光束は、第2の回折パターンでは主に+1次回折光となり、前記第2光源からの光束は第2回折パターンを透過し、前記集光位置に集光されるように、前記第2の回折パターンを設定したことを特徴とする。
【0817】
(281)光ピックアップ装置は、(267),(271)または(275)の装置において、前記回折パターンの外側に、第2の回折パターンが配設され、前記第1光源からの光束に対しての第2の回折パターンの−1次回折光は前記集光位置に集光され、前記第2光源からの光束は第2回折パターンでは回折されないように第2の回折パターンを設定したことを特徴とする。
【0818】
(282)光ピックアップ装置は、(268),(272)または(276)の装置において、前記回折パターンの外側に、第2の回折パターンが配設され、前記第1光源からの光束は第2の回折パターンでは主に−1次回折光となり、前記第2光源からの光束は第2回折パターンを透過し、前記集光位置に集光されるように、前記第2の回折パターンを設定したことを特徴とする。
【0819】
(283)光ピックアップ装置は、(265),(269)または(273)の装置において、前記回折パターンの外側に第2の回折パターンが配設され、前記第1光源からの光束に対しての第2の回折パターンの透過光は前記集光位置に集光され、前記第2光源からの光束は第2の回折パターンでは主に−1次回折光となるように第2の回折パターンを設定したことを特徴とする。
【0820】
(284)光ピックアップ装置は、(266),(270)または(274)の装置において、前記回折パターンの外側に、第2の回折パターンが配設され、前記第1光源からの光束は第2の回折パターンを透過し、前記第2光源からの光束は第2回折パターンで−1次光となり、前記集光位置に集光されるように、前記第2の回折パターンを設定したことを特徴とする。
【0821】
(285)光ピックアップ装置は、(267),(271)または(275)の装置において、前記回折パターンの外側に第2の回折パターンが配設され、前記第1光源からの光束に対しての第2の回折パターンの透過光は前記集光位置に集光され、前記第2光源からの光束は第2の回折パターンでは主に+1次回折光となるように第2の回折パターンを設定したことを特徴とする。
【0822】
(286)光ピックアップ装置は、(268),(272)または(276)の装置において、前記回折パターンの外側に、第2の回折パターンが配設され、前記第1光源からの光束は第2の回折パターンを透過し、前記第2光源からの光束は第2回折パターンで+1次光となり、前記集光位置に集光されるように、前記第2の回折パターンを設定したことを特徴とする。
【0823】
(287)光ピックアップ装置は、(265),(267),(269),(271),(273)または(275)の装置において、前記第1の光源からの出射光束と、前記第2の光源からの出射光束とを合波することの出来る光合波手段とを含み、前記合波手段と光情報記録媒体との間に、第1光源からの光束は透過し、第2光源からの光束のうち、前記回折パターンの光軸とは反対側の領域を通過する光束を透過させない開口制限手段を有することを特徴とする。
【0824】
(288)光ピックアップ装置は、(266),(268),(270),(274)または(276)の装置において、前記第1の光源からの出射光束と、前記第2の光源からの出射光束とを合波することの出来る光合波手段とを含み、前記合波手段と光情報記録媒体との間に、第2光源からの光束は透過し、第1光源からの光束のうち、前記回折パターンの光軸とは反対側の領域を通過する光束を透過させない開口制限手段を有することを特徴とする。
【0825】
(289)光ピックアップ装置は、(287)の装置において、前記開口制限手段は、第1光源からの光束は透過し、第2光源の光束のうち、前記回折パターンの光軸とは反対側の領域を通過する光束を反射または吸収する輪帯フィルタであることを特徴とする。
【0826】
(290)光ピックアップ装置は、(288)の装置において、第2光源からの光束は透過し、第1光源の光束のうち、前記回折パターンの光軸とは反対側の領域を通過する光束を反射または吸収する輪帯フィルタであることを特徴とする。
【0827】
(291)光ピックアップ装置は、(287)の装置において、前記開口制限手段は、第1光源からの光束は透過し、第2光源の光束のうち、前記回折パターンの光軸とは反対側の領域を通過する光束を回折させる輪帯フィルタであることを特徴とする。
【0828】
(292)光ピックアップ装置は、(288)の装置において、前記開口制限手段は、第2光源からの光束は透過し、第1光源の光束のうち、前記回折パターンの光軸とは反対側の領域を通過する光束を回折させる輪帯フィルタであることを特徴とする。
【0829】
(293)光ピックアップ装置は、(258)〜(292)の何れか1つの装置において、光検出器は、第1の光源と第2の光源に対して共通であることを特徴とする。
【0830】
(294)光ピックアップ装置は、(258)〜(292)の何れか1つの装置において、光検出器は、第1の光源用の第1の光検出器と第2の光源用の第2の光検出器とを各別に備え、それぞれ空間的に離れた位置にあることを特徴とする。
【0831】
(295)光ピックアップ装置は、(294)の装置において、少なくとも、第1の光源と第1の光検出器もしくは第2の光源と第2の光検出器の一対がユニット化されていることを特徴とする。
【0832】
(296)光ピックアップ装置は、(293)の装置において、前記第1の光源、第2の光源および共通の光検出器(単一の光検出器)とは、ユニット化されていることを特徴とする。
【0833】
(297)光ピックアップ装置は、(294)の装置は、光検出器は、第1の光源用の第1の光検出器と第2の光源用の第2の光検出器とが別であり、第1の光源と第2の光源と第1の光検出器と第2の光検出器は、ユニット化されていることを特徴とする。
【0834】
(298)光ピックアップ装置は、(258)〜(297)の何れか1つの装置において、さらに光ディスクからの透過光を検出する光検出器を設けたことを特徴とする。
【0835】
(299)光ピックアップ装置は、波長λ1の第1の光源と、波長λ2(ただし、λ1≠λ2)第2の光源と、前記第1の光源からの出射光束と、前記第2の光源からの出射光束とを合波することの出来る合波手段と、少なくとも一つの面に回折パターンを有する回折光学素子と、それぞれの光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に透明基板を介して集光させる対物レンズと、前記第1の光源および第2の光源からの出射光束の光情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを備え、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのm次回折光(但し、mは0を除く1つの整数)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を記録および/または再生し、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのn次回折光(ただし、n=m)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt2(ただし、t2≠t1)第2光情報記録媒体を記録および/または再生することを特徴とする。
【0836】
(300)光ピックアップ装置は、(299)の装置において、前記第1および第2の光源の波長λ1、λ2がλ1<λ2であり、前記透明基板の厚さt1、t2がt1<t2の関係で使用される光ピックアップ装置であって、前記m次およびn次回折光は共に+1次回折光であることを特徴とする。
【0837】
(301)光ピックアップ装置は、(299)の装置において、前記第1および第2の光源の波長λ1、λ2がλ1<λ2であり、前記透明基板の厚さt1、t2がt1>t2の関係で使用される光ピックアップ装置であって、前記m次およびn次回折光は共に−1次回折光であることを特徴とする。
【0838】
(302)光ピックアップ装置は、(299),(300)または(301)の装置において、前記回折光学素子と対物レンズは一体に駆動されることを特徴とする。
【0839】
(303)光ピックアップ装置は、(258)〜(302)のいずれか1つの装置において、第1の回折パターンの光軸方向の深さは、2μm以下であることを特徴とする。
【0840】
(304)光ピックアップ装置用対物レンズは、少なくとも1つの面に回折パターンを有し、波長λ1の光束が入射した際には、少なくとも前記回折パターンからのm次回折光(ただし、mは0を除く1つの整数)が第1の集光位置に集光され、波長λ2(ただし、λ2≠λ1)光束が入射した際には、少なくとも前記回折パターンからのn次回折光(ただし、n=m)が前記第1の集光位置と異なる第2の集光位置に集光されることを特徴とする。
【0841】
(305)光ピックアップ装置用対物レンズは、(304)において、前記波長λ1、λ2がλ1<λ2であり、前記第1の集光位置が透明基板の厚さt1の第1光情報記録媒体に対する集光位置であり、前記第2の集光位置が透明基板の厚さt2の第2光情報記録媒体に対する集光位置であり、前記透明基板の厚さt1、t2がt1<t2の関係であるとき、前記m次およびn次回折光は共に+1次回折光であることを特徴とする。
【0842】
(306)光ピックアップ装置用対物レンズは、(304)において前記波長λ1、λ2がλ1<λ2であり、前記第1の集光位置が透明基板の厚さt1の第1光情報記録媒体に対する集光位置であり、前記第2の集光位置が透明基板の厚さt2の第2光情報記録媒体に対する集光位置であり、前記透明基板の厚さt1、t2がt1>t2の関係であるとき、前記m次およびn次回折光は共に−1次回折光であることを特徴とする。
【0843】
(307)光ピックアップ装置用対物レンズは、少なくとも1つの面に回折パターンを有し、波長λ1の光束が入射した際には、少なくとも前記回折パターンからのm次回折光(ただし、mは0を除く1つの整数)が透明基板の厚さt1の第1光情報記録媒体を記録および/または再生することに利用される集光位置を有し、波長λ2(ただし、λ2≠λ1)光束が入射した際には、少なくとも前記回折パターンからのn次回折光(ただし、n=m)が透明基板の厚さt2(ただし、t2≠t1)第2光情報記録媒体を記録および/または再生することに利用される集光位置を有することを特徴とする。
【0844】
(308)光ピックアップ装置用対物レンズは、(307)の対物レンズにおいて、前記波長λ1、λ2がλ1<λ2であり、前記透明基板の厚さt1、t2がt1<t2の関係であるとき、前記m次およびn次回折光は共に+1次回折光であることを特徴とする。
【0845】
または、(309)光ピックアップ装置用対物レンズは、(307)の対物レンズにおいて、前記波長λ1、λ2がλ1<λ2であり、前記透明基板の厚さt1、t2がt1>t2の関係であるとき、前記m次およびn次回折光は共に−1次回折光であることを特徴とする。
【0846】
(310)光ピックアップ装置用対物レンズは、(308)の対物レンズにおいて、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を波長λ1の第1の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1、透明基板の厚さがt2(ただし、t2>t1)第2光情報記録媒体を波長λ2(ただし、λ2>λ1)第2の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(ただし、NA2<NA1)としたとき、前記対物レンズの少なくとも1つの面に設けられた回折パターンは光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換され、
NAH1 < NA1
0 ≦ NAL1 ≦ NA2
の条件を満足することを特徴とする。
【0847】
(311)光ピックアップ装置用対物レンズは、(308)の対物レンズにおいて、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を波長λ1の第1の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1、透明基板の厚さがt2(ただし、t2>t1)第2光情報記録媒体を波長λ2(ただし、λ2>λ1)第2の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(ただし、NA2>NA1)としたとき、前記対物レンズの少なくとも1つの面に設けられた回折パターンは光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの+1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換され、
NAH1 < NA2
0 ≦ NAL1 ≦ NA1
の条件を満足することを特徴とする。
【0848】
(312)光ピックアップ装置用対物レンズは、(309)の対物レンズにおいて、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を波長λ1の第1の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1、透明基板の厚さがt2(ただし、t2<t1)第2光情報記録媒体を波長λ2(ただし、λ2>λ1)第2の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(ただし、NA2<NA1)としたとき、前記対物レンズの少なくとも1つの面に設けられた回折パターンは光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換され、
NAH1 < NA1
0 ≦ NAL1 ≦ NA2
の条件を満足することを特徴とする。
【0849】
(313)光ピックアップ装置用対物レンズは、(309)の対物レンズにおいて、透明基板の厚さがt1の第1光情報記録媒体を波長λ1の第1の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1、透明基板の厚さがt2(ただし、t2<t1)第2光情報記録媒体を波長λ2(ただし、λ2>λ1)第2の光源で記録および/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(ただし、NA2>NA1)としたとき、前記対物レンズの少なくとも1つの面に設けられた回折パターンは光軸に対して回転対称であり、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸から離れた円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンの最も光軸側の円周からの−1次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換され、
NAH1 < NA2
0 ≦ NAL1 ≦ NA1
の条件を満足することを特徴とする。
【0850】
(314)光ピックアップ装置用対物レンズは、(304)〜(313)の何れか1つの対物レンズにおいて、光学面が回折パターン部と屈折部とを含み、回折部と屈折部の境界が5μm以上の段差を含むことを特徴とする。
【0851】
(315)光ピックアップ装置用対物レンズは、(304)〜(313)の何れか1つの対物レンズにおいて、最も光軸側の回折部の回折パターンの平均深さが2μm以下であることを特徴とする。
【0852】
(316)光ピックアップ装置用対物レンズは、(315)の対物レンズにおいて、最も光軸側の回折部の回折パターンの平均深さが2μm以下であり、最も光軸とは離れた側の回折部の回折パターンの平均深さは2μm以上であることを特徴とする。
【0853】
(317)光ピックアップ装置用対物レンズは、(304)〜(316)の何れか1つの対物レンズにおいて、光学面の回折パターンは、光軸部分を含むことを特徴とする。
【0854】
(318)光ピックアップ装置用対物レンズは、(304)〜(316)の何れか1つの対物レンズにおいて、光学面の光軸部分は回折パターンを設けず、屈折面であることを特徴とする。
【0855】
(319)光ピックアップ装置用対物レンズは、(304),(305),(307),(308)または(310)の対物レンズにおいて、光源波長650nmで0.6mmの厚さの透明基板を介して情報記録面に所定の結像倍率で結像させたとき、少なくとも開口数0.6まで回折限界性能を有し、光源波長780nmで1.2mmの透明基板を介して、所定の結像倍率で結像させたとき、少なくとも開口数0.45まで回折限界性能を有することを特徴とする。
【0856】
(320)光ピックアップ装置用対物レンズは、(319)の対物レンズにおいて、回折パターンのステップ数は、15以下であることを特徴とする。
【0857】
(321)光ピックアップ装置用対物レンズは、(304)〜(320)の何れか1つの対物レンズにおいて、回折パターンを設ける光学面は、凸面であることを特徴とする。
【0858】
(322)光ピックアップ装置用対物レンズは、(321)の対物レンズにおいて、上記回折パターンを設けた光学面の屈折部が非球面であることを特徴とする。
【0859】
(323)光ピックアップ装置用対物レンズは、(322)の対物レンズにおいて、上記回折パターンは、少なくとも1つの非球面屈折部を含むことを特徴とする。
【0860】
(324)光ピックアップ装置用対物レンズは、(304)〜(323)の何れか1つの対物レンズにおいて、前記対物レンズが単レンズからなることを特徴とする。
【0861】
(325)光ピックアップ装置用対物レンズは、(324)の対物レンズにおいて、前記単レンズの一方の光学面のみに前記回折パターンが設けられていることを特徴とする。
【0862】
(326)光ピックアップ装置用対物レンズは、(324)の対物レンズにおいて、前記単レンズの一方の光学面に前記回折パターンが設けられ、他方の光学面は非球面であることを特徴とする。
【0863】
上述のような対物レンズに第1の光源から無収差の平行光束が入射し、第1の光情報記録媒体の透明基板(厚さt1)を通して無収差で収束するように設計された専用対物レンズを使って、この対物レンズに第2の光源から無収差の平行光が入射し、第2の光情報記録媒体の透明基板(厚さt2 ただし、t2>t1)を通った場合について検討する。
【0864】
入射した平行光に対して、基板のないとき、波長λ1のときのバックフォーカスをfB1、波長λ2(ただし、λ2>λ1)ときのバックフォーカスをfB2とする。
【0865】
このとき、近軸の色収差ΔfBを
ΔfB=fB2−fB1       ・・・(1)
で定義すると、対物レンズが屈折型の非球面単レンズの場合、ΔfB>0である。
【0866】
また、波長λ2のとき第2の光情報記録媒体の透明基板を介して収束したときの近軸焦点位置を基準とした球面収差は、以下の要因によって0とはならない。
(a)波長がλ1からλ2に変わったことによる対物レンズの屈折率の波長依存性に起因する球面収差。
(b)第1の光情報記録媒体の透明基板厚t1と第2の光情報記録媒体の透明基板厚t2の差により発生する球面収差。
(c)第1の光情報記録媒体の透明基板屈折率nd1(λ1)と第2の光情報記録媒体の透明基板屈折率nd2(λ2)差異に起因する球面収差。
【0867】
対物レンズが屈折型の非球面単レンズの場合、(a)の要因による球面収差はオーバーとなる。(b)の要因による球面収差もオーバーとなる。また、nd2<nd1であり、(c)の要因による球面収差もオーバーとなる。
【0868】
(a)〜(c)の要因により発生するオーバーな球面収差は、(b)の要因によるものがほとんどで、(a)がそれに次いでいる。(c)についてはほとんど無視できる。
【0869】
前記の前提は、例えば、第1の光情報記録媒体をDVD、第1の光源の波長λ1が650nm、第2の光情報記録媒体をCD、第2の光源の波長λ2が780nmとした場合に相当し、DVD(厚さt1=0.6mm)とCD(t2=1.2mm)とでは、透明基板の材質は同じであるが厚さが異なる。
【0870】
次に、光軸に対して回転対称な回折パターンの+1次回折光について見れば、図113(a)に示すように、+1次光は、波長が長くなると回折角が大きくなり、より光軸側に回折され、光はよりアンダー側に曲げられることになる。すなわち、+1次回折光は、波長がλ1の第1の光源からの無収差の平行光束が入射した場合と比較して、波長がλ2の第2の光源からの無収差の平行光束が入射した場合、近軸の色収差、球面収差をアンダーにする作用を有する。この作用を利用し、波長λ2で第2の光情報記録媒体の透明基板を介したときの球面収差と、波長λ1で第1の光情報記録媒体の透明基板を介したときの球面収差との差を、回転対称の回折パターンを導入し、その+1次回折光を利用して少なくすることができる。
【0871】
第1光情報記録媒体の基板の厚さt1が第2光情報記録媒体の透明基板厚さt2よりも大であるときは、前記(b)の要因による球面収差はアンダーとなり、同図(b)ように、生じる近軸の色収差、球面収差がオーバーになる作用を持つ−1次回折光を利用することによって収差を少なくすることができる。
【0872】
本明細書に記載の発明において、+1次回折光を利用した場合、波長がλ1のときの対物レンズ素材の屈折率をn(λ1)、波長がλ2のときの対物レンズ素材の屈折率をn(λ2)としたとき、回折パターンの深さはλ1/{n(λ1)−1}ないしλ2/{n(λ2)−1}となり、屈折率の比較的小さいプラスチック素材を使ったとしても、2μm以下であるので、上述の従来のホログラム光学素子やホログラム型リングレンズより、回折パターンを一体化した対物レンズの製造が容易である。
【0873】
(327)光ピックアップ装置は、波長λ1の第1の光源と、波長λ2(λ1≠λ2)第2の光源と、少なくとも1つの面に回折パターンを有し、それぞれの光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に透明基板を介して集光させる対物レンズと、前記第1の光源及び第2の光源からの出射光束の光情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを備え、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのm次回折光(但し、mは0を除く1つの整数)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt1の第1の光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生の少なくともいずれか一方を行い、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのn次光(但し、n=m)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt2(t2≠t1)第2の光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生の少なくともいずれか一方を行う光ピックアップ装置であって、前記対物レンズはプラスチック材料からなり、前記プラスチック材料は温度変化ΔT(℃)があったときの屈折率の変化量をΔnとしたときに、
−0.0002/℃<Δn/ΔT<−0.00005/℃
の関係を満たし、前記第1の光源は、温度変化ΔT(℃)があったときの発振波長の変化量をΔλ1(nm)としたときに、
0.05nm/℃<Δλ1/ΔT<0.5nm/℃
の関係を満たすことを特徴とする。
【0874】
(327)によれば、プラスチックの対物レンズにおける屈折率の温度変化による光ピックアップ装置の特性変動と光源における波長の温度変化による光ピックアップ装置の特性変動とが打ち消しあう方向に作用し、補償効果を得ることができ、温度変動に対して極めて強い光ピックアップ装置を得ることができる。
【0875】
(328)光ピックアップ装置は、波長λ1の第1の光源と、波長λ2(λ1≠λ2)第2の光源と、少なくとも1つの面に回折パターンを有し、それぞれの光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に透明基板を介して集光させる対物レンズと、前記第1の光源及び第2の光源からの出射光束の光情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを備え、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのm次回折光(但し、mは0を除く1つの整数)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt1の第1の光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生の少なくともいずれか一方を行い、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのn次光(但し、n=m)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt2(t2≠t1)第2の光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生の少なくともいずれか一方を行う光ピックアップ装置であって、前記波長λ1,λ2及び前記透明基板の厚さt1,t2は、
λ2>λ1
t2>t1
の関係にあり、前記第1の光情報記録媒体を前記第1の光源で記録及び/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1とし、前記波長λ1(mm)ときの前記対物レンズの焦点距離をf1(mm)とし、環境温度変化がΔT(℃)あったときに、第1の情報記録媒体の情報記録面に集光される光束の波面収差の3次球面収差成分の変化量をΔWSA3(λ1rms)としたときに、
0.2×10−6/℃<ΔWSA3・λ1/{f・(NA1)・ΔT}<2.2×10−6/℃
の関係を満たすことを特徴とする。
【0876】
(328)によれば、上述の関係式において上限以下であると、環境温度が変化しても光ピックアップ装置としての特性を維持することが容易であり、また下限以上であると、波長だけ変化した場合でも光ピックアップ装置としての特性を維持することが容易である。
【0877】
(329)光ピックアップ装置は、(327)または(328)において、前記第1の光源と前記対物レンズの間および前記第2の光源と前記対物レンズの間に少なくとも一つのコリメータを含み、前記第1の光源から前記対物レンズに入射する光束および前記第2の光源から前記対物レンズに入射する光束が、それぞれ略平行光であることを特徴とする。
【0878】
(330)光ピックアップ装置は、(327),(328)または(329)において、前記t1が0.55mmから0.65mm、前記t2が1.1mmから1.3mmであり、前記λ1が630nmから670nmであり、前記λ2が760nmから820nmであることを特徴とする。
【0879】
(331)光ピックアップ装置は、波長λ1の第1の光源と、波長λ2(λ2≠λ1)第2の光源と、少なくとも1つの面に回折パターンを有し、それぞれの光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に透明基板を介して集光される対物レンズと、前記第1の光源および第2の光源からの出射光束の光情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを備え、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのm次回折光(但し、mは0を除く1つの整数)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt1の第1の光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生の少なくともいずれか一方を行い、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのn次回折光(但し、n=m)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt2(但し、t2≠t1)第2の光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生の少なくともいずれか一方を行う光ピックアップ装置であって、前記第1及び第2の光源の少なくとも一方の光源から前記対物レンズへ入射する光束の発散度を補正する補正手段を有することを特徴とする。
【0880】
(331)によれば、対物レンズへ入射する光束の発散度を補正することにより、対物レンズを含む光学系全体の3次の球面収差を設計値通りに修正することができる。
【0881】
(332)光ピックアップ装置は、(331)において前記第1の光源と前記対物レンズの間および前記第2の光源と前記対物レンズの間に少なくとも一つのコリメータを含む。
【0882】
(333)光ピックアップ装置は、(332)において前記補正手段による発散度の補正は、前記第1及び/または第2の光源と前記少なくとも1つのコリメータとの距離を変えることにより行われることを特徴とする。前記光源と前記コリメータとの距離を変えることにより前記少なくとも一つの光源から前記対物レンズへ入射する光速の発散度を補正することができる。
【0883】
(334)光ピックアップ装置は、波長λ1の第1の光源と、波長λ2(λ1≠λ2)第2の光源と、少なくとも1つの面に回折パターンを有し、それぞれの光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面に透明基板を介して集光させる対物レンズと、前記第1の光源及び第2の光源からの出射光束の光情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを備え、前記第1の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのm次回折光(但し、mは0を除く1つの整数)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt1の第1の光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生の少なくともいずれか一方を行い、前記第2の光源からの光束の前記対物レンズの回折パターンからのn次光(但し、n=m)を少なくとも利用することにより、透明基板の厚さがt2(t2≠t1)第2の光情報記録媒体に対する情報の記録及び再生の少なくともいずれか一方を行う光ピックアップ装置であって、前記第1の光源及び第2の光源から出力される異なる2つの波長(λ)光のそれぞれに対して、結像面上での波面収差が、前記対物レンズの像側の最大開口数内では0.07λrms以下であることを特徴とする。
【0884】
(334)によれば、第1及び第2の情報記録媒体の記録および/または再生において各情報記録面及び光検出器上でフレアがなく、光ピックアップ装置の特性が良好なものとなる。
【0885】
(335)光ピックアップ装置は、(258)〜(292),(334)のいずれか1つに、前記第1の光源と前記第2の光源とがユニット化され、前記光検出器は、前記第1の光源及び前記第2の光源に対し共通であることを特徴とする。
【0886】
(336)光ピックアップ装置は、(5)または(7)において前記集光光学系は対物レンズを有し、前記対物レンズは、前記第1の光源の波長と前記第2の光源の波長のうち少なくとも一方の波長の微小な変化に対する、マージナル光線の球面収差の変化量を△SA、軸上色収差の変化量を△CAとするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−1<△SA/△CA<−0.2
【0887】
(337)光学素子は、(82)または(84)において前記集光光学系は対物レンズを有し、前記対物レンズは、前記第1の光源の波長と前記第2の光源の波長のうち少なくとも一方の波長の微小な変化に対する、マージナル光線の球面収差の変化量を△SA、軸上色収差の変化量を△CAとするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−1<△SA/△CA<−0.2
【0888】
(338)光ピックアップ装置は、(6)、(8)または(10)において前記対物レンズは、前記第1の光源の波長と前記第2の光源の波長のうち少なくとも一方の波長の微小な変化に対する、マージナル光線の球面収差の変化量を△SA、軸上色収差の変化量を△CAとするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−1<△SA/△CA <−0.2
【0889】
(339)光学素子は、(83)、(85)または(87)において前記対物レンズは、前記第1の光源の波長と前記第2の光源の波長のうち少なくとも一方の波長の微小な変化に対する、マージナル光線の球面収差の変化量を△SA、軸上色収差の変化量を△CAとするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−1<△SA/△CA<−0.2
【0890】
以上のように、本明細書に記載の発明によると、回折面を有する少なくとも1つの光学素子を用いた簡単な構成で互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対して球面収差および軸上色収差の補正が可能になる光学系、光ピックアップ装置、記録再生装置、レンズ、光学素子、光ディスク用回折光学系、音声および/または画像の記録および/または再生装置、および対物レンズを得ることができる。また、少なくとも光学系の小型軽量化および低コスト化を図ることができる。また、光学素子が互いに異なる少なくとも2つの波長の光に対して同じ次数の回折光の回折効率を最大とする回折面を有する場合には、回折面が異なる次数の回折光の回折効率を最大とする場合と比較して光量の損失を少なくすることができる。
【0891】
また、特に、(208)〜(224)に記載の発明に関し、屈折面上に回折レンズを設けることにより、波長の異なる2つの光源を持つ記録再生用光学系に用い、それぞれの光源波長に対して光量の損失が少なく、ほぼ回折限界まで収差の補正された回折光学系を得ることができる。
【0892】
また、特に、(225)〜(234)に記載の発明に関し、上記のように、互いに波長の異なる3光源に対して、1つの対物レンズによって、異なる光ディスクに情報を記録および/または情報の再生を可能とするだけでなく、コリメーター等のカップリングレンズを使用していないため、光ピックアップ装置を薄型化することができ、しかもコストが高いといった問題を解消することができる。
【0893】
また、特に、(235)〜(248)に記載の発明に関し、異なる波長の3光源を有する光ピックアップ装置において、非球面係数及び位相差関数の係数を適当に設計することで、透明基板厚さの違いにより発生する球面収差及び波長の違いにより発生する球面収差の色収差、さらには軸上色収差を補正した光ピックアップ装置及び対物レンズを提供することができる。
【0894】
また、特に、(249)〜(317)に記載の発明に関し、対物レンズに複数の分割面を設けて、第1分割面に回折面を配設することによって、厚さの異なる透明基板を有する光情報記録媒体に対し、単一の集光光学系によって、波長の異なる光束によって記録再生するのできる光情報記録媒体の記録再生用球面収差補正対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供できる。
【0895】
更に、光ピックアップ装置用対物レンズは、同心円状に分割された複数の輪帯からなり、各輪帯は、波長の異なる複数の光源、及び/または、記録面の厚みの異なる透明基板に対してほぼ回折限界に収差補正され、光検出器に入射するフレア光を減じ、製作の容易なものにできる。
【0896】
なお、本明細書に記載の発明において、特定次数の回折光を選択的に発生するとは、所定の波長の光に対して、特定次数の回折光の回折効率がその特定次数以外の他の次数のそれぞれの回折光の回折効率よりも高いことをいうことは上述のとおりであるが、互いに異なる2つの波長のそれぞれの光に対して、その特定次数の回折光の回折効率が他の次数のそれぞれの回折光の回折効率よりも10%以上高い効率であることが好ましく、30%以上高い効率であることが更に好ましく、また、その特定次数の回折光の回折効率が50%以上であることが好ましく、更に好ましくは70%以上であることが、光量損失が少なく、実用上も好ましい。
【0897】
また、本明細書に記載の発明の回折面は、以上の実施の形態およびレンズの具体的な実施例にも示されたように、その回折面があることによって、互いに異なる少なくとも2つの波長の選択的に発生された特定次数の回折光がそれぞれ焦点を結ぶに際して、その回折面が無い場合すなわちその回折面のレリーフを包絡した面をシュミレーション等により想定した場合に比較して球面収差が改善されることが望ましい。
【0898】
また、更に、本明細書に記載の発明において、互いに異なる少なくとも2つの波長のそれぞれの光(波長λ)に対して、それぞれ選択的に発生する特定次数の回折光は、その結像面上での波面収差が0.07λrms以下であることが、実用上で有効な所望のスポットを得るうえで好ましい。なお、上述した実施の態様は本発明の技術的思想及び範囲から逸脱しないで当業者により変更が可能である。
【0899】
【発明の効果】
本発明の光ピックアップ装置によれば、互いに異なる3つの波長の光をそれぞれ用いる、異なる種類の光情報記録媒体の記録及び/または再生を、簡単な構成の1つの光ピックアップ装置で可能となる。また、第1乃至第3光源から対物レンズに入射する各光束が、それぞれ平行光であるようにしたので、ピックアップの調整が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の回折光学レンズの光路図である。
【図2】実施例1の回折光学レンズによる波長λ=635nmに対する球面収差図である。
【図3】実施例1の回折光学レンズによる波長λ=780nmに対するNA0.45までの球面収差図である。
【図4】実施例1の回折光学レンズによる波長λ=780nmに対するNA0.60までの球面収差図である。
【図5】実施例1の回折光学レンズによる波長λ=635nmに対する波面収差図である。
【図6】実施例1の回折光学レンズによる波長λ=780nmに対する波面収差図である。
【図7】実施例2の回折光学レンズによる波長λ=405nmに対する光路図である。
【図8】実施例2の回折光学レンズによる波長λ=635nmに対する光路図である。
【図9】実施例2の回折光学レンズによる波長λ=405nmに対する球面収差図である。
【図10】実施例2の回折光学レンズによる波長λ=635nmに対する球面収差図である。
【図11】実施例2の回折光学レンズによる波長λ=405nmに対する波面収差図である。
【図12】実施例2の回折光学レンズによる波長λ=635nmに対する波面収差図である。
【図13】実施例3の回折光学レンズによる波長λ=405nmに対する光路図である。
【図14】実施例3の回折光学レンズによる波長λ=635nmに対する光路図である。
【図15】実施例3の回折光学レンズによる波長λ=405nmに対する球面収差図である。
【図16】実施例3の回折光学レンズによる波長λ=635nmに対する球面収差図である。
【図17】実施例3の回折光学レンズによる波長λ=405nmに対する波面収差図である。
【図18】実施例3の回折光学レンズによる波長λ=635nmに対する波面収差図である。
【図19】実施例4の回折光学レンズによる光路図である。
【図20】実施例4の回折光学レンズによる波長λ=635nm、650nm、、780nmに対する球面収差図である。
【図21】実施例5の回折光学レンズによる光路図である。
【図22】実施例5の回折光学レンズによる波長λ=635nm、650nm、、780nmに対する球面収差図である。
【図23】実施例6の回折光学レンズによる波長λ=650nmに対する光路図である。
【図24】実施例6の回折光学レンズによる波長λ=780nm(NA=0.5)に対する光路図である。
【図25】実施例6の回折光学レンズによる波長λ=650±10nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図26】実施例6の回折光学レンズによる波長λ=780±10nmに対する開口数0.50までの球面収差図である。
【図27】実施例6の回折光学レンズによる波長λ=780nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図28】実施例6の回折光学レンズによる波長λ=650nmに対する波面収差rms図である。
【図29】実施例6の回折光学レンズによる波長λ=780nmに対する波面収差rms図である。
【図30】実施例7の回折光学レンズによる波長λ=650nmに対する光路図である。
【図31】実施例7の回折光学レンズによる波長λ=780nm(NA=0.5)に対する光路図である。
【図32】実施例7の回折光学レンズによる波長λ=650±10nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図33】実施例7の回折光学レンズによる波長λ=780±10nmに対する開口数0.50までの球面収差図である。
【図34】実施例7の回折光学レンズによる波長λ=780nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図35】実施例7の回折光学レンズによる波長λ=650nmに対する波面収差rms図である。
【図36】実施例7の回折光学レンズによる波長λ=780nmに対する波面収差rms図である。
【図37】実施例8の回折光学レンズによる波長λ=650nmに対する光路図である。
【図38】実施例8の回折光学レンズによる波長λ=780nm(NA=0.5)に対する光路図である。
【図39】実施例8の回折光学レンズによる波長λ=650±10nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図40】実施例8の回折光学レンズによる波長λ=780±10nmに対する開口数0.50までの球面収差図である。
【図41】実施例8の回折光学レンズによる波長λ=780nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図42】実施例8の回折光学レンズによる波長λ=650nmに対する波面収差rms図である。
【図43】実施例8の回折光学レンズによる波長λ=780nmに対する波面収差rms図である。
【図44】実施例6の回折光学レンズについての回折輪帯数と光軸からの高さとの関係を示すグラフである。
【図45】実施例7の回折光学レンズについての回折輪帯数と光軸からの高さとの関係を示すグラフである。
【図46】実施例8の回折光学レンズについての回折輪帯数と光軸からの高さとの関係を示すグラフである。
【図47】実施例にかかる回折光学レンズについて、回折レンズパワーとレンズ形状との関係を模式的に示す図である。
【図48】第2の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を示す光路図である。
【図49】第3の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を示す光路図である。
【図50】実施例9の対物レンズの波長λ=650nmに対する光路図である。
【図51】実施例9の対物レンズの波長λ=780nmに対する光路図である。
【図52】実施例9の対物レンズについての波長λ=650nmに対する球面収差図である。
【図53】実施例9の対物レンズについての波長λ=780nmに対するNA0.45までの球面収差図である。
【図54】実施例9の対物レンズについての波長λ=780nmに対するNA0.60までの球面収差図である。
【図55】実施例9の対物レンズについての波長λ=650nmに対する波面収差図である。
【図56】実施例9の対物レンズについての波長λ=780nmに対する波面収差図である。
【図57】実施例10の対物レンズについての波長λ=650nmに対する光路図である。
【図58】実施例10の対物レンズについての波長λ=400nmに対する光路図である。
【図59】実施例10の対物レンズについての波長λ=780nmに対する光路図である。
【図60】実施例10の対物レンズについての波長λ=650nmに対する球面収差図である。
【図61】実施例10の対物レンズについての波長λ=400nmに対する球面収差図である。
【図62】実施例10の対物レンズについての波長λ=780nmに対するNA0.45までの球面収差図である。
【図63】実施例10の対物レンズについての波長λ=780nmに対するNA0.65までの球面収差図である。
【図64】実施例10の対物レンズについての波長λ=650nmに対する波面収差図である。
【図65】実施例10の対物レンズについての波長λ=400nmに対する波面収差図である。
【図66】実施例10の対物レンズについての波長λ=780nmに対する波面収差図である。
【図67】第4の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【図68】実施例11の対物レンズについての波長λ=650nmに対する光路図である。
【図69】実施例11の対物レンズについての波長λ=400nmに対する光路図である。
【図70】実施例11の対物レンズについての波長λ=780nmに対する光路図である。
【図71】実施例11の対物レンズについての波長λ=650nmに対する球面収差図である。
【図72】実施例11の対物レンズについての波長λ=400nmに対する球面収差図である。
【図73】実施例11の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.45までの球面収差図である。
【図74】実施例11の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.65までの球面収差図である。
【図75】実施例11の対物レンズについての波長λ=650nmに対する波面収差図である。
【図76】実施例11の対物レンズについての波長λ=400nmに対する波面収差図である。
【図77】実施例11の対物レンズについての波長λ=780nmに対する波面収差図である。
【図78】実施例12の対物レンズについての波長λ=650nmに対する光路図である。
【図79】実施例12の対物レンズについての波長λ=400nmに対する光路図である。
【図80】実施例12の対物レンズについての波長λ=780nmに対する光路図である。
【図81】実施例12の対物レンズについての波長λ=650nmに対する球面収差図である。
【図82】実施例12の対物レンズについての波長λ=400nmに対する球面収差図である。
【図83】実施例12の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.45までの球面収差図である。
【図84】実施例12の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.65までの球面収差図である。
【図85】実施例12の対物レンズについての波長λ=650nmに対する波面収差図である。
【図86】実施例12の対物レンズについての波長λ=400nmに対する波面収差図である。
【図87】実施例12の対物レンズについての波長λ=780nmに対する波面収差図である。
【図88】実施例13の対物レンズについての波長λ=650nmに対する光路図である。
【図89】実施例13の対物レンズについての波長λ=400nmに対する光路図である。
【図90】実施例13の対物レンズについての波長λ=780nmに対する光路図である。
【図91】実施例13の対物レンズについての波長λ=650nmに対する球面収差図である。
【図92】実施例13の対物レンズについての波長λ=400nmに対する球面収差図である。
【図93】実施例13の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.45までの球面収差図である。
【図94】実施例13の対物レンズについての波長λ=780nmに対する開口数0.65までの球面収差図である。
【図95】実施例13の対物レンズについての波長λ=650nmに対する波面収差図である。
【図96】実施例13の対物レンズについての波長λ=400nmに対する波面収差図である。
【図97】実施例13の対物レンズについての波長λ=780nmに対する波面収差図である。
【図98】実施例13の対物レンズについての波長λ=400nmに対する光路図である。
【図99】実施例13の対物レンズについての波長λ=400nm±10nmに対する球面収差図を示す。
【図100】実施例13の対物レンズについての波長λ=650nm±10nmに対する球面収差図を示す。
【図101】実施例13の対物レンズについての波長λ=780nm±10nmに対する球面収差図を示す。
【図102】第8の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の第1の構成を示す光路図である。
【図103】第8の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の第2の構成を示す光路図である。
【図104】第8の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の第3の構成を示す光路図である。
【図105】第8の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の第4の構成を示す光路図である。
【図106】第8の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の第5の構成を示す光路図である。
【図107】第8の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の第6の構成を示す光路図である。
【図108】第8の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の第7の構成を示す光路図である。
【図109】Super RENS方式の光ディスクの構成を示す模式図である。
【図110】第8の実施の形態にかかる実施例15の対物レンズの、結像倍率m2と波面収差との関係を示すグラフである。
【図111】第8の実施の形態にかかる実施例15の断面図である。
【図112】上記実施例15の球面収差図である。
【図113】回折パターンの作用の説明図である。
【図114】第8の実施の形態にかかる対物レンズの球面収差への色収差の影響を示す模式図である。
【図115】第8の実施の形態にかかる対物レンズの球面収差への+1次回折の影響を示す模式図である。
【図116】第8の実施の形態にかかる対物レンズの球面収差への−1次回折の影響を示す模式図である。
【図117】第7の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を示す光路図である。
【図118】第7の実施の形態にかかる実施例15の対物レンズである回折光学レンズ(回折面を有する対物レンズ)の光路図である。
【図119】図118の回折光学レンズについての波長(λ)=640,650,660nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図120】実施例15において光情報記録媒体の透明基板が図118より厚い場合の回折光学レンズの光路図である。
【図121】図120の回折光学レンズについての波長λ=770,780,790nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図122】第7の実施の形態にかかる実施例16の対物レンズである回折光学レンズ(回折面を有する対物レンズ)の光路図である。
【図123】図122の回折光学レンズについての波長(λ)=640,650,660nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図124】実施例16において光情報記録媒体の透明基板が図122より厚い場合の回折光学レンズの光路図である。
【図125】図124の回折光学レンズについての波長λ=770,780,790nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図126】第7の実施の形態にかかる実施例17の対物レンズである回折光学レンズ(回折面を有する対物レンズ)の光路図である。
【図127】図126の回折光学レンズについての波長(λ)=640,650,660nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図128】実施例17において光情報記録媒体の透明基板が図126より厚い場合の回折光学レンズの光路図である。
【図129】図128の回折光学レンズについての波長λ=770,780,790nmに対する開口数0.60までの球面収差図である。
【図130】第7の実施の形態にかかる実施例18の対物レンズである回折光学レンズ(回折面を有する対物レンズ)の光路図である。
【図131】図130の回折光学レンズについての波長(λ)=390,400,410nmに対する開口数0.70までの球面収差図である。
【図132】実施例18において光情報記録媒体の透明基板が図130より厚い場合の回折光学レンズの光路図である。
【図133】図132の回折光学レンズについての波長λ=640,650,660nmに対する開口数0.70までの球面収差図である。
【図134】本発明における回折輪帯のピッチと、段差の深さを説明するための図である。
【符号の説明】
1      対物レンズ
2      コリメータレンズ
3      絞り
4      光軸
5      集光光学系
6,7     ビームスプリッタ
10      光ピックアップ装置
11      第1半導体レーザ
12      青色レーザ
13      第2半導体レーザ
16      対物レンズ
16a     フランジ部
20      光ディスク
21      透明基板
22      情報記録面
111,112 半導体レーザ
120,121,122 偏光ビームスプリッタ
130,131,132 コリメータ
140,141,142 1/4波長板
150     2次元アクチュエータ
160     対物レンズ
170     絞り
180     シリンドリカルレンズ
190     ビームスプリッタ
200     光ディスク
210     透明基板
220     情報記録面
230,231,232 ホログラム
240     第1の保護膜
250     非線形光学膜
260     第2の保護膜
270     第3の保護膜
300,301,302,305 光検出器
400,410,420,430 レーザ/検出器集積ユニット
50      凹レンズ
60      カップリングリングレンズ
90      集光レンズ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device that records and / or reproduces information on different optical information recording media.
[0002]
[Prior art]
In recent years, along with the practical use of short-wavelength red lasers, DVDs, which are high-density optical information recording media (also referred to as optical disks) having the same size and large capacity as CDs (compact disks), have been commercialized. . In the DVD recording / reproducing apparatus, the numerical aperture NA of the objective lens on the optical disk side when a 650 nm semiconductor laser is used is set to 0.6 to 0.65. The DVD has a track pitch of 0.74 μm and a minimum bit length of 0.4 μm, and the density is reduced to half or less of the CD track pitch of 1.6 μm and the minimum pit length of 0.83 μm. Further, in the case of a DVD, the thickness of the transparent substrate is 0.6 mm, which is half the thickness of the transparent substrate of a CD, in order to suppress coma aberration generated when the optical disk is tilted with respect to the optical axis.
[0003]
In addition to the above-mentioned CDs and DVDs, optical disks of various standards such as different light source wavelengths and transparent substrate thicknesses, for example, CD-R, RW (write-once compact disk), VD (video disk), MD (mini disk) ), MO (magneto-optical disk) and the like have also been commercialized and spread. Furthermore, the wavelength of semiconductor lasers has been shortened, and a short-wavelength blue laser having an oscillation wavelength of about 400 nm is being put to practical use. When the wavelength is shortened, even if the same numerical aperture as that of the DVD is used, it is possible to further increase the capacity of the optical information recording medium.
[0004]
In addition, the thickness and recording capacity of the transparent substrate on the recording surface, such as a CD-R capable of recording and reproducing data and a DVD having a recording density that is approximately the same as that of a conventional optical information recording medium such as a CD, are described. Development of a plurality of optical information recording media having different laser light wavelengths for reproduction has been progressed, and it has been demanded that these optical information recording media can be recorded and reproduced by the same optical pickup. For this reason, various optical pickups that converge laser light with a required numerical aperture on a recording surface with the same objective lens while providing a plurality of laser light sources according to the wavelengths used have been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-55363). And Japanese Patent Publication No. 10-92010).
[0005]
Of these, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-54973 discloses that 635 nm is transmitted light (0th-order diffracted light), 785 nm is an optical system using a hologram optical element using −1st-order diffracted light, 635 nm is + 1st-order diffracted light, and 785 nm is An optical system using a hologram optical element using transmitted light (zero-order diffracted light) is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-283668 discloses an optical system that transmits 100% of a hologram ring lens at 650 nm and performs first-order diffraction at 780 nm with a hologram ring lens.
[0006]
However, in these hologram elements and hologram type ring lenses, when the diffraction efficiency of the 0th-order light at one wavelength is almost 100%, the diffraction of the + 1st-order or -1st-order diffracted light at the other wavelength is inevitable. There is a problem in that the efficiency is limited, a desired high diffraction efficiency cannot be obtained, a light amount loss occurs, and the light amount use efficiency deteriorates. When a loss of light quantity occurs, a laser with a higher power is required, especially at the time of recording information.
[0007]
Further, in the hologram element and the hologram type ring lens, the diffraction efficiency of the 0th-order light at one wavelength is set to almost 100%, and at the other wavelength, the 0th-order light is not transmitted as much as possible. When the diffraction efficiency is increased, the depth of the hologram has increased to 3.8 to 5.18 μm. For this reason, especially when the function of the hologram optical element or the hologram type ring lens is integrated with the objective lens, there is also a problem that processing and molding of the mold are extremely difficult.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have previously made up a plurality of concentrically divided annular zones, each of which is substantially diffracted by a plurality of light sources having different wavelengths and / or a transparent substrate having a different recording surface thickness. Japanese Patent Application No. 9-286954 proposes an objective lens capable of forming an optical pickup whose aberration is corrected to the limit and whose configuration is simplified. This objective lens has a function of automatically obtaining a necessary aperture according to the wavelength used and / or the thickness of the transparent substrate. However, when a laser / detector integrated unit in which a laser light source and a photodetector are integrated is used, there is a problem that accurate detection cannot be performed due to flare light incident on the photodetector. This is particularly remarkable in a laser / detector integrated unit that uses a hologram to deflect a light beam and guide it to a photodetector. In addition, when performing high-speed recording on a DVD recordable disc (DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + RW, etc.) or a CD recordable disc (CD-R, CD-RW, etc.), Compared with an optical system using a special lens, a part of the light becomes flare, so that the efficiency of using the light amount is low, and the power of the laser light source needs to be increased.
[0009]
An object of the present invention is to provide an optical pickup device that enables recording and / or reproduction of optical information recording media of different types using light of at least two different wavelengths with one optical pickup device. It is.
[0010]
Further, even when using light of at least two different wavelengths and applying to different types of optical information recording media, it is possible to apply different types of optical information recording media without generating large spherical aberration and chromatic aberration. And recording and / or reproduction of information with a single pickup device. Moreover, it is another object to provide an optical pickup device having a simple configuration. In particular, when different types of optical information recording media having different thicknesses of transparent substrates are used, the problem of spherical aberration becomes more serious, but even in such a case, large spherical aberration and chromatic aberration occur. It is another object of the present invention to be able to record and / or reproduce information with respect to different optical information recording media by using a single optical pickup device without causing the optical information recording medium to be different.
[0011]
Furthermore, even in a pickup device using an integrated unit of a plurality of lasers and a plurality of detectors, flare light that would adversely affect detection is not irradiated on the photodetector, and light is not detected by the photodetector. It is an object of the present invention to perform detection satisfactorily and to improve the S-characteristics in detection. Further, it is another object of the present invention to provide an optical pickup device which has a small light quantity loss and is excellent in light quantity use efficiency.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An invention according to claim 1 is an optical pickup device that records and / or reproduces information on / from an optical information recording medium, and records / records information on / from a second optical information recording medium having a transparent substrate. Alternatively, a wavelength λ2 (here, λ1 <) for recording and / or reproducing information on a first light source that emits a light beam of wavelength λ1 for reproduction and a first optical information recording medium having a transparent substrate. λ2) a second light source for emitting a light beam, and a third optical information recording medium having a transparent substrate thicker than the transparent substrate of the first optical information recording medium and thicker than the transparent substrate of the second optical information recording medium. And a third light source that emits a light beam having a wavelength λ3 (here, λ2 <λ3) for recording and / or reproducing information, and a light beam emitted from each of the light sources are incident on the third light source. Collected on each optical information recording medium An objective lens for recording and / or reproducing information on and from the second optical information recording medium, wherein a light beam emitted from the first light source is converted into parallel light by the objective lens. When the light is incident and condensed on the second optical information recording medium, and the information is recorded and / or reproduced on the first optical information recording medium, the light beam emitted from the second light source is The light enters the lens as parallel light, is condensed on the first optical information recording medium, and is emitted from the third light source when information is recorded and / or reproduced on the third optical information recording medium. The optical pickup device is characterized in that the light beam is incident on the objective lens as parallel light and is focused on the third optical information recording medium.
[0013]
The invention according to claim 2 is the optical pickup device according to claim 1, wherein the light beam of the wavelength λ1 is blue laser light.
[0014]
The invention according to claim 3 is characterized in that the second optical information recording medium is a next-generation high-density optical disk on which information is recorded and / or reproduced by a blue laser beam. Optical pickup device.
[0015]
The invention according to claim 4, wherein the thickness of the transparent substrate of the first optical information recording medium is equal to the thickness of the transparent substrate of the second optical information recording medium. 2. The optical pickup device according to claim 1.
[0016]
The invention according to claim 5, wherein the image side numerical aperture of the objective lens required for recording and / or reproducing information on the first optical information recording medium is NA2, and the second optical information recording medium has The image-side numerical aperture of the objective lens required for recording and / or reproducing information is NA1, and the objective lens required for recording and / or reproducing information on the third optical information recording medium is provided. The optical pickup device according to any one of claims 1 to 4, wherein NA1 and NA2 are larger than NA3, where NA3 is an image-side numerical aperture.
[0017]
The invention according to claim 6 is the optical pickup device according to claim 5, wherein the NA1 and the NA2 are equal.
[0018]
The invention according to claim 7, wherein the objective lens is configured such that, when recording and / or reproducing information with respect to the third optical information recording medium, a light beam passing through an area having an image-side numerical aperture larger than the NA3. 7. The optical pickup device according to claim 5, wherein a spherical aberration of the third optical information recording medium is configured to be flare.
[0019]
The invention according to claim 8 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 7, wherein the objective lens has an annular diffraction surface.
[0020]
The invention according to claim 9 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 7, wherein the objective lens includes an aspherical refraction surface and an annular diffraction surface.
[0021]
According to a tenth aspect of the present invention, by appropriately designing the aspheric refracting surface and the annular diffractive surface, spherical aberration between different wavelengths of the respective light sources and a difference in thickness of the transparent substrate are provided. The optical pickup device according to claim 9, wherein spherical aberration is corrected.
[0022]
In the invention according to claim 11, the orbicular diffractive surface is designed by a phase difference function in which a square term has a coefficient other than 0 and a term other than the square term has a coefficient other than 0. The optical pickup device according to any one of claims 8 to 10, wherein:
[0023]
According to a twelfth aspect of the present invention, the spherical aberration between different wavelengths of each light source is corrected by a combination of a refractive power and a diffraction power of the objective lens. 2. An optical pickup device according to item 1.
[0024]
The invention according to claim 13 has a collimator lens for converting a light beam from a light source incident on the objective lens into parallel light, according to any one of claims 1 to 12, wherein An optical pickup device.
[0025]
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the optical pickup device according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the objective lens is formed of a single lens.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments will be described with reference to the drawings.
[0027]
The optical system according to the first embodiment is basically a single-sided lens having aspherical surfaces on both sides, and a diffractive annular zone (annular diffractive surface) is provided on one aspherical surface. In general, on the aspheric refraction surface, when spherical aberration is corrected for a certain main wavelength light, the spherical aberration becomes under (undercorrection) for light having a shorter wavelength than the main wavelength light. Conversely, in a diffractive lens having a diffractive surface, when spherical aberration is corrected with a certain main wavelength light, the spherical aberration can be over-corrected at a wavelength shorter than the main wavelength light. is there. Therefore, by appropriately selecting the aspherical coefficient of the aspherical lens due to refraction and the coefficient of the phase difference function of the diffractive lens, and combining the refracting power and the diffractive power, the spherical aberration can be improved with both different two-wavelength lights. Can be corrected.
[0028]
In general, the pitch of the diffraction zones is defined by using a phase difference function or an optical path difference function described in detail in the embodiments described later. Specifically, the phase difference function ΦB is represented by the following [Equation 1] in radians, and the optical path difference function Φb is represented by [Equation 2] in mm.
[0029]
(Equation 1)
(Equation 2)
Although these two expression methods have different units, they are equivalent in terms of expressing the pitch of the diffraction ring zone. That is, the coefficient B of the phase difference function can be converted to the coefficient b of the optical path difference function by multiplying the coefficient B of the phase difference function by λ / 2π with respect to the main wavelength λ (unit: mm). Can be converted to the coefficient B of the phase difference function.
[0030]
Now, for simplicity of description, a diffractive lens using first-order diffracted light will be described. For an optical path difference function, an annular zone is carved every time the function value exceeds an integral multiple of the main wavelength λ, and for a phase difference function. Each time the function value exceeds an integral multiple of 2π, a ring is formed.
[0031]
For example, assuming a lens in which diffraction zones are engraved on the object side surfaces of both cylindrical planes having no refracting power, the main wavelength is 0.5 μ = 0.0005 mm, and the second order coefficient (square term) of the optical path difference function is −0.05 (−628.3 when converted to a second order coefficient of the phase difference function), when all the other order coefficients are set to zero, the radius of the first annular zone is h = 0.1 mm, and the second annular zone is h = 0.1 mm. The radius of the band is h = 0.141 mm. Further, it is known that the focal length f of the diffractive lens is f = -1 / (2 · b2) = 10 mm with respect to the quadratic coefficient b2 = −0.05 of the optical path difference function.
[0032]
Now, based on the above definition, the chromatic aberration in the so-called paraxial region close to the optical axis can be corrected by setting the secondary coefficient of the phase difference function or the optical path difference function to a value other than zero. Further, by setting non-zero coefficients other than the second-order coefficients of the phase difference function or the optical path difference function, for example, the fourth-order coefficient, the sixth-order coefficient, the eighth-order coefficient, and the tenth-order coefficient, to obtain spherical aberration between two wavelengths. Can be controlled. Here, controlling means that the difference in spherical aberration between the two wavelengths can be made extremely small, and that a difference required for optical specifications can be provided.
[0033]
As a specific application of the above, when collimated light (parallel light) from two light sources having different wavelengths are simultaneously made incident on an objective lens and imaged on an optical disk, first, a phase difference function or an optical path difference function is used. The following coefficient is used to correct paraxial axial chromatic aberration, and the fourth and subsequent coefficients of the phase difference function or optical path difference function are used to reduce the spherical aberration difference between the two wavelengths to within an allowable range. Is good.
[0034]
As another example, one objective lens is used for light from two light sources having different wavelengths, and aberration of light of one wavelength is corrected for a disk having a thickness of t1 (thickness of a transparent substrate). Let us consider a case in which the aberration is corrected for a disk having a thickness of t2 for the light of the other wavelength. In this case, the difference between the two wavelengths of the spherical aberration is provided mainly by using the fourth or higher order coefficient of the phase difference function or the optical path difference function, and for each thickness, the spherical aberration is different at each wavelength. It can be made to be corrected. Further, in any case, the aberration correction between two wavelengths is easier if the refracting surface is aspherical than spherical.
[0035]
The aspheric refracting surface has different refractive powers and different light converging points for different wavelengths, so that each light converging point can correspond to an optical disc having a different substrate thickness. In this case, the shorter light source wavelength is 700 nm or less, the longer light source wavelength is 600 nm or more, and the difference between the wavelengths is preferably 80 nm or more. Further, the wavelength difference is more preferably 400 nm or less, and still more preferably, the wavelength difference is 100 nm or more and 200 nm or less. It is desirable that the efficiency be the maximum, but the one having the maximum diffraction efficiency at either wavelength may be used.
[0036]
By utilizing the same action as the above-described spherical aberration correction, a diffractive orbicular lens is provided on the optical surface, and axial chromatic aberration is reduced for each of two different wavelength light sources by a certain same-order diffracted light. Can be corrected. That is, it is possible to correct the axial chromatic aberration with respect to the light of the two different wavelength light sources within a range of ± λ / (2NA2). Here, λ is the longer wavelength of the two wavelengths, and NA is the image-side numerical aperture corresponding to the longer wavelength.
[0037]
When the wavelength difference between the two different light sources is 80 nm or more and the Abbe number of the glass material of the objective lens is νd,
νd> 50 (1)
It is desirable to satisfy The above condition (1) is a condition for reducing the secondary spectrum when the axial chromatic aberration is corrected for light sources of two different wavelengths.
[0038]
Next, when a diffractive surface is provided on one surface of a thin single lens, the entire single lens is considered to be a combination of a refractive lens serving as a base without a diffraction relief and a diffractive surface. Consider the chromatic aberration of. The achromatic condition at a certain wavelength λx and a wavelength λy (λx <λy) is as follows.
[0039]
fR · νR + fD · νD = 0
Where fR and fD: focal lengths of the refraction lens and the diffraction surface, respectively.
νR, νD: Abbe numbers of the refractive lens and the diffractive surface, respectively, determined by the following equations.
νR = (n0-1) / (nx -ny)
νD = λ0 / (λx -λy)
[0040]
Here, n0: refractive index at the reference wavelength, λ0: reference wavelength
[0041]
At this time, the chromatic aberration δf for a certain wavelength λz is as follows.
δf = f (θR −θD) / (νR −νD) (2)
Here, θR and θD are respectively determined by the following formulas by the partial dispersion ratio of the refractive lens and the diffraction surface.
[0042]
θR = (nx -nz) / (nx -ny)
[0043]
θD = (λx −λz) / (λx −λy)
Where nz: refractive index at wavelength λz
[0044]
As an example, when λ0 = λx = 635 nm, λy = 780 nm, λz = 650 nm, and the glass material of the base refractive lens is Hoya BSC7 (νd = 64.2),
νR = 134.5, D = -4.38, R = 0.128, θD = 0.103, and δf = 0.18 × 10−3f.
[0045]
Also, when the glass material of the base refractive lens is changed to Hoya E-FD1 (νd = 29.5),
νR = 70.5, θR = 0.136, and δf = 0.44 × 10−3f.
[0046]
As described above, in equation (2), the denominator on the right side (νRν−νD) is such that | νD | is sufficiently smaller than | νR |. The change in νR is dominant. On the other hand, θR and θD are determined only by the wavelength, and the right side numerator (θR −θD) has a smaller contribution to the change than the right side denominator (νR −νD).
[0047]
From the above, it can be seen that in a lens having a diffractive surface, it is effective to select a material having a large Abbe number νR as a material of the refractive lens in order to suppress the secondary spectrum δf to be small. Conditional expression (1) indicates an effective limit for suppressing the secondary spectrum so as to cope with a change in the wavelength of the light source.
[0048]
When achromatism is performed by bonding two types of refractive lenses without using a diffractive surface, for each material, θR = a + b ・ νR + △ θR (where a and b are constants) and Then, {θR} is small, and if there is no anomalous dispersion, the secondary spectrum δf does not depend on the Abbe numbers νR of the two refractive lenses. Therefore, it is understood that the equation (1) is a condition unique to the diffractive optical system.
[0049]
In order to easily manufacture the diffractive lens of the present embodiment, it is desirable that the objective lens be made of a plastic material. As the plastic material satisfying the conditional expression (1), an acryl-based or polyolefin-based material is used, but a polyolefin-based material is preferable from the viewpoint of moisture resistance, heat resistance and the like.
[0050]
Next, the configuration of the objective lens according to the second embodiment and an optical pickup device including the objective lens will be specifically described.
[0051]
FIG. 48 shows a schematic configuration diagram of an optical pickup device of the present embodiment. An optical disc 20 as an optical information recording medium for recording and / or reproducing information by an optical pickup device includes a first optical disc (for example, DVD) and a second optical disc (for example, next-generation high-density optical disc using a blue laser) having a thickness t1 of a transparent substrate. And the third optical disk (for example, a CD) having a transparent substrate thickness t2 different from t1. Here, the thickness t1 of the transparent substrate is 0.6 mm, and t2 is 1.2 mm.
[0052]
The illustrated optical pickup device includes a first semiconductor laser 11 (wavelength λ1 = 610 nm to 670 nm) as a first light source, a blue laser 12 (wavelength λ2 = 400 nm to 440 nm) as a second light source, and a third light source. And a second semiconductor laser 13 (wavelength λ3 = 740 nm to 870 nm), and the objective lens 1 as a part of the optical system. The first light source, the second light source, and the third light source are selectively used according to an optical disc on which information is recorded and / or reproduced.
[0053]
The divergent light beam emitted from the first semiconductor laser 11, the blue laser 12, or the second semiconductor laser 13 passes through the transparent substrate 21 of the optical disk 20 via the beam splitter 19 and the stop 3, and the respective information is transmitted by the objective lens 1. The light is condensed on the recording surface 22 to form a spot.
[0054]
The incident light from each laser becomes reflected light modulated by information pits on the information recording surface 22, enters the common photodetector 30 via the beam splitter 18 and the toric lens 29, and uses the output signal thereof. Thus, a read signal of information recorded on the optical disc 20, a focus detection signal and a track detection signal are obtained.
[0055]
In this example, the stop 3 provided in the optical path is a stop having a fixed numerical aperture (NA 0.65), and does not require an extra mechanism, and can realize cost reduction. The numerical aperture of the stop 3 may be variable so that unnecessary light (NA 0.45 or more) can be removed during recording and / or reproduction of the third optical disc.
[0056]
By forming an annular filter integrally on the optical surface of the objective lens 1 so as to block a part of the light beam outside the aperture actually used, flare light outside the aperture actually used can be easily removed with an inexpensive configuration. It is also possible.
[0057]
When a finite conjugate type optical system is used as in the present embodiment, it is necessary to maintain a constant relationship between the light source and the condensing optical system in order to maintain the light condensing performance. Is desirably performed by combining the light sources 11, 12, 13 and the objective lens 1 as one unit.
[0058]
Next, the configuration of the objective lens and the optical pickup device including the same according to the third embodiment will be specifically described.
[0059]
FIG. 49 shows a schematic configuration diagram of an optical pickup device of the present embodiment. The optical pickup device of FIG. 49 is an example using a laser / detector integrated unit 40 in which a laser, a photodetector, and a hologram are unitized, and the same components as those in FIG. 48 are denoted by the same reference numerals. In this optical pickup device, the first semiconductor laser 11, the blue laser 12, the first light detecting means 31, the second light detecting means 32, and the hologram beam splitter 23 are unitized as a laser / detector integrated unit 40. I have.
[0060]
When reproducing the first optical disk, the light beam emitted from the first semiconductor laser 11 passes through the hologram beam splitter 23, is stopped down by the stop 3, and is passed through the objective lens 1 through the transparent substrate 21 of the first optical disk 20 to transmit information. The light is focused on the recording surface 22. The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 22 is diffracted again by the disk-side surface of the hologram beam splitter 23 via the objective lens 1 and the stop 3, and the second light beam corresponding to the first semiconductor laser 11. The light enters the first photodetector 31. Then, using the output signal of the first photodetector 31, a signal for reading information recorded on the first optical disc 20, a focus detection signal, and a track detection signal are obtained.
[0061]
When reproducing the second optical disc, the light beam emitted from the blue laser 12 is diffracted by the laser-side surface of the hologram beam splitter 23 and follows the same light path as the light beam from the first semiconductor laser 11. That is, the surface of the hologram beam splitter 23 on the semiconductor laser side functions as a light combining unit. Further, the light is condensed on the information recording surface 22 via the transparent substrate 21 of the second optical disc 20 via the stop 3 and the objective lens 1. The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 22 is again diffracted by the surface of the hologram beam splitter 23 on the disk side via the objective lens 1 and the stop 3 and the second light beam corresponding to the blue laser 12 is formed. Light is incident on the photodetector 32. Then, using the output signal of the second photodetector 32, a read signal, a focus detection signal, and a track detection signal of information recorded on the second optical disc 20 are obtained.
[0062]
Further, when reproducing the third optical disk, a laser / detector integrated unit 41 in which the second semiconductor laser 13, the third light detecting means 33, and the hologram beam splitter 24 are unitized is used. The luminous flux emitted from the second semiconductor laser 13 passes through the hologram beam splitter 24, is reflected by the beam splitter 19, which is a means for synthesizing the emitted light, is stopped down by the stop 3, and is transmitted by the objective lens 1 to the transparent substrate 21 of the optical disk 20. Is condensed on the information recording surface 22 via. The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 22 is diffracted again by the hologram beam splitter 24 via the objective lens 1, the aperture 3 and the beam splitter 19, and is incident on the third photodetector 33. I do. Then, using the output signal of the third photodetector 33, a signal for reading information recorded on the third optical disc 20, a focus detection signal, and a track detection signal are obtained.
[0063]
In the optical pickup devices of the second and third embodiments, an annular refracting surface concentric with the optical axis 4 is formed on the aspherical refracting surface of the objective lens 1. In general, when an objective lens is composed of only an aspheric refraction surface, when spherical aberration is corrected for a certain wavelength λa, the spherical aberration is under for a wavelength λb shorter than λa. On the other hand, when the diffraction surface is used, when the spherical aberration is corrected for a certain wavelength λa, the spherical aberration becomes excessive for a wavelength λb shorter than λa. Therefore, it is possible to correct the spherical aberration between different wavelengths by combining the refracting power and the diffractive power by appropriately selecting the aspheric optical design using the refracting surface and the coefficient of the phase difference function of the diffractive surface. Become. On the aspherical refraction surface, when the wavelength is different, the refracting power changes and the light condensing position is also different. Therefore, by appropriately designing the aspheric refraction surface, it is possible to condense even the different wavelengths on the information recording surface 22 of each transparent substrate 21.
[0064]
In the objective lenses 1 of the second and third embodiments, the first semiconductor laser 11, the blue laser 12, or the second semiconductor laser 11 is appropriately designed by appropriately designing the phase difference function between the aspherical refraction surface and the annular diffraction surface. 2. For each light beam emitted from the semiconductor laser 13, the spherical aberration caused by the difference in the thickness of the transparent substrate 21 of the optical disk 20 is corrected. Further, in the ring-shaped diffraction surface, the chromatic aberration of spherical aberration can be corrected by using a coefficient of a term of the fourth or higher power series of the phase difference function representing the position of the ring. The aperture in practical use of the third optical disc (CD) has an NA of 0.45. In the third optical disc, spherical aberration is corrected within NA of 0.45, and spherical aberration in an area outside the NA of 0.45 is regarded as a flare. I have. Due to these corrections, the aberration of the condensed spot on the information recording surface 22 of each optical disc 20 is substantially equal to or less than the diffraction limit (0.07 λrms).
[0065]
The optical pickup devices of the second and third embodiments as described above include, for example, a CD, a CD-R, a CD-RW, a CD-Video, a CD-ROM, a DVD, a DVD-ROM, a DVD-RAM, and a DVD-ROM. For any two or more different optical information recording media such as R, DVD-RW, MD, etc., compatible players, drives, etc., or AV devices, personal computers, and other information incorporating them. It can be installed in an audio and / or image recording and / or audio and / or image reproducing device such as a terminal.
[0066]
Next, the configurations of the objective lens and the optical pickup device including the objective lens according to the fourth embodiment will be specifically described.
[0067]
FIG. 67 is a schematic configuration diagram of the optical pickup device 10 of the present embodiment. In FIG. 67, the same reference numerals may be used for members common to the second and third embodiments. In FIG. 67, the optical pickup device 10 records / reproduces a plurality of optical disks 20 as optical information recording media. Hereinafter, the plurality of optical disks 20 have a first optical disk (DVD) and a second optical disk (next-generation high-density optical disk using a blue laser) having a transparent substrate thickness t1, and a transparent substrate thickness t2 different from t1. The third optical disk (CD) will be described. Here, the thickness t1 of the transparent substrate is 0.6 mm, and t2 is 1.2 mm.
[0068]
The optical pickup device 10 includes a first semiconductor laser 11 (wavelength λ1 = 610 nm to 670 nm) as a first light source, a blue laser 12 (wavelength λ2 = 400 nm to 440 nm) as a second light source, and a third light source as a third light source. And two semiconductor lasers 13 (wavelength λ3 = 740 nm to 870 nm). The first light source, the second light source, and the third light source are exclusively used depending on an optical disc on which recording / reproduction is performed.
[0069]
The condensing optical system 5 condenses a light beam emitted from the first semiconductor laser 11, the blue laser 12, or the second semiconductor laser 13 onto the respective information recording surfaces 22 via the transparent substrate 21 of the optical disc 20. Means for forming spots. In the present embodiment, a collimator lens 2 that converts a light beam emitted from a light source into parallel light (which may be substantially parallel) and a light beam that has been converted into parallel light by the collimator lens 2 are condensed as the converging optical system 5. And an objective lens 1.
[0070]
On both surfaces of the objective lens 1, an annular diffraction surface concentric with the optical axis 4 is formed. In general, when the condensing optical system 5 is configured only with the aspherical refraction surface, when the spherical aberration is corrected for a certain wavelength λa, the spherical aberration is under for a wavelength λb shorter than λa. On the other hand, when the diffraction surface is used, when the spherical aberration is corrected for a certain wavelength λa, the spherical aberration becomes excessive for a wavelength λb shorter than λa. Therefore, it is possible to correct the spherical aberration between different wavelengths by combining the refracting power and the diffractive power by appropriately selecting the aspherical optical design using the refracting surface and the coefficient of the phase function of the diffractive surface. . In the case of an aspheric refraction surface, if the wavelength is different, the refracting power is also changed and the light condensing position is also different. Therefore, by appropriately designing the aspheric refraction surface, it is possible to condense even the different wavelengths on the information recording surface 22 of each transparent substrate.
[0071]
On the above-described annular diffraction surface, aberration correction is performed on each light beam emitted from the first semiconductor laser 11, the blue laser 12, or the second semiconductor laser 13 using the first-order diffracted light. When the diffracted light of the same order is used, the loss of the light amount is smaller than when the diffracted light of the different order is used. Less is. Therefore, the objective lens 1 of the present embodiment is effective in an optical pickup device that records information on an optical disc such as a DVD-RAM that records high-density information. The diffractive surface desirably has the highest diffraction efficiency at three intermediate wavelengths with respect to three different wavelengths of light, but may have the highest diffraction efficiency at both end wavelengths.
[0072]
By appropriately designing the phase difference function between the aspherical refracting surface and the annular diffractive surface, the optical disc 20 can be applied to each light beam emitted from the first semiconductor laser 11, the blue laser 12, or the second semiconductor laser 13. The spherical aberration caused by the difference in the thickness of the transparent substrate 21 is corrected. Further, in the phase difference function indicating the position of the orbicular zone formed in the objective lens 1, it is possible to correct the chromatic aberration of spherical aberration by using the coefficient of the fourth or higher power series term. In the third optical disc (CD), the aperture in practical use is NA 0.45, the spherical aberration is corrected within NA 0.45, and the spherical aberration in the area outside NA 0.45 is defined as flare. A light beam passing through an area having an NA of 0.45 or less forms a light spot on the information recording surface, and a flare light passing outside the NA of 0.45 is separated from the light spot on the information recording surface so as not to have an adverse effect. Pass through. Due to these corrections, the aberration of the condensed spot on the information recording surface 22 of each optical disc 20 is substantially equal to or less than the diffraction limit (0.07 λrms).
[0073]
In the present embodiment, the stop 3 provided in the optical path has a fixed numerical aperture (NA 0.65), so that an extra mechanism is not required and cost reduction can be realized. Note that the numerical aperture of the stop 3 may be variable so that unnecessary light (NA 0.45 or more) can be removed during recording / reproducing of the third optical disc. The beam splitters 6 and 7 are for adjusting the optical axis of each laser beam. As is well known, a photodetector (not shown) may be provided for each light source, and one photodetector may receive reflected light corresponding to the three light sources 11, 12, and 13. Is also good.
[0074]
Next, an objective lens according to a fifth embodiment will be described.
[0075]
In the present embodiment, the objective of the above-described fourth embodiment is different only in that the phase difference function representing the position of the orbicular zone uses the coefficient of the square of the power series on the orbicular diffractive surface of the objective lens. Unlike a lens, this makes it possible to correct axial chromatic aberration. Further, according to the objective lens of the present embodiment, the aberration of the condensed spot on the information recording surface 22 is almost the same as the diffraction limit (0.07 λrms) for each optical disc 20 as in the fourth embodiment. Degree or less.
[0076]
Next, an optical pickup device according to a sixth embodiment will be described.
[0077]
In the optical pickup device of the present embodiment, the first optical disk (for example, DVD) and the second optical disk (for example, next-generation high-density optical disk using a blue laser) are collimated by a coupling lens to emit a light beam emitted from a light source. For a third optical disk (for example, a CD), a light beam emitted from a light source is converted into divergent light by a coupling lens, and is condensed by an objective lens. The thickness of the transparent substrate 21 of the first and second optical disks is 0.6 mm, and the thickness of the transparent substrate 21 of the third optical disk is 1.2 mm.
[0078]
In the present embodiment, the spherical aberration of both the first optical disk and the second optical disk is corrected to within the diffraction limit by the effect of the diffractive surface, and the disk thickness of the third optical disk is larger than that of the first and second optical disks. Is canceled mainly by the spherical aberration caused by the divergent light beam entering the objective lens, and a predetermined numerical aperture NA required for recording / reproducing on the third optical disc, for example, NA 0.5 or NA 0.45 or less Is corrected within the diffraction limit.
[0079]
Therefore, when the predetermined numerical apertures required for recording / reproducing on / from the optical information recording medium corresponding to each wavelength of λ1, λ2, λ3 (λ1 <λ2 <λ3) are NA1, NA2, NA3. For each wavelength, the RMS of the wavefront aberration can be corrected to 0.07λ1 or less in the range of NA1, 0.07λ2 or less in the range of NA2, and 0.07λ3 or less in the range of NA3.
[0080]
For the third optical disc, it is not preferable that the beam spot diameter is too small due to a light beam having a numerical aperture NA larger than a predetermined numerical aperture NA. Therefore, as in the fourth embodiment, it is preferable that the spherical aberration be flare at a numerical aperture larger than the required numerical aperture.
[0081]
The optical pickup devices according to the fourth to sixth embodiments having the three light sources of different wavelengths as described above are, for example, CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM, DVD, DVD- Players or drives compatible with any two or more different optical information recording media such as ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, MD, etc., or AV equipment incorporating them , A personal computer, another information terminal, etc., for recording audio and / or images and / or reproducing audio and / or images.
[0082]
【Example】
Hereinafter, examples of the above-described objective lens will be described.
<Examples 1 to 8>
[0083]
The objective lenses of Examples 1 to 8 are specific examples of the objective lens according to the first embodiment, and have a refractive surface having an aspheric shape represented by the following [Equation 3].
[0084]
(Equation 3)
Here, Z is the axis in the optical axis direction, h is the axis perpendicular to the optical axis (height from the optical axis: the traveling direction of light is positive), R0 is the paraxial radius of curvature, κ is the cone coefficient, and A Is an aspheric coefficient, and 2i is a power of the aspheric surface. Further, in Examples 1 to 3 and 6 to 8, the diffractive surface is represented by [Equation 1] as a phase difference function ΦB in which the unit is radian. It is represented by [Equation 2] as the difference function Φb.
[0085]
(Equation 1)
(Equation 2)
(Example 1)
[0086]
FIG. 1 shows an optical path diagram of a diffractive optical lens (an objective lens having a diffractive surface) which is the objective lens of the first embodiment. FIG. 2 shows a spherical aberration diagram of the diffractive optical lens of Example 1 with respect to λ = 635 nm up to a numerical aperture of 0.60. FIGS. 3 and 4 show spherical aberration diagrams of the diffractive optical lens of Example 1 up to a numerical aperture of 0.45 and 0.60 with respect to a wavelength λ = 780 nm, respectively. Although the diffractive optical lens of FIG. 1 has a blazed concentric ring-shaped diffractive portion on the entire surface of the lens, the relief shape of the diffractive portion is omitted in the drawing. In many of the drawings that follow, the relief shape of the diffractive portion is omitted.
[0087]
According to the diffractive optical lens of Example 1, as shown in FIG. 2, for a wavelength λ = 635 nm, all apertures up to NA 0.60 have almost no aberration. Further, as shown in FIG. 3, for the wavelength λ = 780 nm, there is almost no aberration up to NA 0.45 which is the actual use range. As for the outer part of NA 0.45 to 0.60, the spherical aberration is largely under, as shown in FIG. 4, resulting in flare. This makes it possible to obtain an appropriate spot diameter for the wavelength λ = 780 nm.
[0088]
FIGS. 5 and 6 show wavefront aberration diagrams for the diffractive optical lens of Example 1 with respect to λ = 635 nm and wavelength λ = 780 nm, respectively. As can be seen from these figures, according to the diffractive optical lens of Example 1, there is almost no aberration on the optical axis for any wavelength, and even at an image height of 0.03 mm, the level is practically close to no aberration. It has become.
[0089]
Hereinafter, the lens data of Example 1 is shown. In Table 1, R is the radius of curvature, d is the surface spacing, n is the refractive index at the main wavelength, and ν is the Abbe number.
[0090]
Example 1
[0091]
When the light source wavelength λ1 = 635 nm
Focal length f1 = 3.34 / numerical aperture NA1 = 0.60 / infinite specification
[0092]
When the light source wavelength λ2 = 780 nm
Focal length f2 = 3.36 numerical aperture NA2 = 0.45 infinite specification
[0093]
In the present embodiment, the + 1st-order diffracted light is generated more in the λ1 light beam than the other-order diffracted light, and the + 1st-order diffracted light is also generated more in the λ2 light beam than the other-order diffracted light. . Assuming that the diffraction efficiency of the + 1st-order diffracted light with respect to λ1 is 100%, the diffraction efficiency with respect to λ2 is 84%. Assuming that the diffraction efficiency of the + 1st-order diffracted light with respect to λ2 is 100%, the diffraction efficiency with respect to λ1 is 89%.
[0094]
[Table 1]
Aspheric coefficient
Aspheric surface 1 Aspheric surface 2
κ = −0.17021 κ = −11.653
A4 = -0.0032315 A4 = 0.038456
A6 = -0.00058160 A6 = -0.020800
A8 = −4.6316 × 10-5{A8} = {0.0078648
A10 = −3.798858 × 10-5A10 = −0.0019431
A12 = −6.0308 × 10-6A12 = 0.00024343
[0095]
Diffraction surface coefficient
B2 = −96.766
B4 = -2.9950
B6 = 2.1306
B8 = −0.12614
B10 = −0.095285
[0096]
(Example 2, Example 3)
[0097]
Next, a second embodiment and a third embodiment will be described. 7 and 8 show optical path diagrams of the diffractive optical lens, which is the objective lens of the second embodiment, at λ = 405 nm and 635 nm, respectively. 9 and 10 show spherical aberration diagrams of the diffractive optical lens of Example 2 at λ = 405 nm and 635 nm up to a numerical aperture of 0.60, respectively. FIGS. 11 and 12 show wavefront aberration diagrams for the diffractive optical lens of Example 2 at wavelengths λ = 405 nm and 635 nm, respectively.
[0098]
FIGS. 13 and 14 show optical paths at λ = 405 nm and 635 nm of the diffractive optical lens which is the objective lens of the third embodiment, respectively. 15 and 16 show spherical aberration diagrams of the diffractive optical lens of Example 3 at λ = 405 nm and 635 nm up to a numerical aperture of 0.60, respectively. 17 and 18 show wavefront aberration diagrams for the diffractive optical lens of Example 3 at wavelengths λ = 405 nm and 635 nm, respectively.
[0099]
In Examples 2 and 3, the substrate thickness was 0.6 mm and the NA was 0.60 for the wavelength λ = 405 nm and the wavelength λ = 635 nm, the wavefront aberration was almost zero on the optical axis, and the image height was 0. Even at 0.03 mm, the level is practically close to no aberration.
[0100]
Hereinafter, lens data of Examples 2 and 3 will be shown.
[0101]
Example 2
[0102]
When light source wavelength λ1 = 405 nm
Focal length f1 = 3.23 / numerical aperture NA1 = 0.60 / infinite specification
[0103]
When the light source wavelength λ2 = 635 nm
Focal length f2 = 3.34 / numerical aperture NA2 = 0.60 / infinite specification
[0104]
In the present embodiment, the + 1st-order diffracted light is generated more in the λ1 light beam than the other-order diffracted light, and the + 1st-order diffracted light is also generated more in the λ2 light beam than the other-order diffracted light. .
[0105]
[Table 2]
Aspheric coefficient
Aspheric surface 1 Aspheric surface 2
κ = −0.15079 κ = −3.8288
A4 == − 0.0021230 A4 == 0.036962
A6 = -0.00076528 A6 = -0.020858
A8 = −8.84957 × 10-5{A8} = {0.0079732}
A10 = −3.49803 × 10-5A10 = -0.0018713
A12 = −2.38916 × 10-6A12 = 0.00022504
[0106]
Diffraction surface coefficient
B2 = 0.0
B4 = −6.7169
B6 = 2.0791
B8 = −0.31970
B10 = $ 0.00016708
[0107]
Example 3
[0108]
When light source wavelength λ1 = 405 nm
Focal length f1 = 3.31 / numerical aperture NA1 = 0.60 / infinite specification
[0109]
When the light source wavelength λ2 = 635 nm
Focal length f2 = 3.34 / numerical aperture NA2 = 0.60 / infinite specification
[0110]
In the present embodiment, the + 1st-order diffracted light is generated more in the λ1 light beam than the other-order diffracted light, and the + 1st-order diffracted light is also generated more in the λ2 light beam than the other-order diffracted light. .
[0111]
[Table 3]
Aspheric coefficient
Aspheric surface 1 Aspheric surface 2
κ = −0.19029 κ = 6.4430
A4 == 0.00030538 {A4} = {0.037045
A6 = -0.0010619 A6 = -0.021474
A8 = −7.5747 × 10-5{A8} = {0.0078175
A10 = −6.7599 × 10-5A10 = -0.0016064
A12 = −3.3788 × 10-6A12 = 0.00014332
[0112]
Diffraction surface coefficient
B2 = −96.766
B4 = -2.9950
B6 = −0.25560
B8 = −0.08789
B10 = 0.014562
[0113]
(Examples 4 and 5)
[0114]
Next, Examples 4 and 5 in which chromatic aberration correction is performed will be described. FIG. 19 shows an optical path diagram of the diffractive optical lens which is the objective lens of the fourth embodiment. FIG. 20 shows spherical aberration diagrams of the diffractive optical lens of Example 4 with respect to λ = 635 nm, 650 nm, and 780 nm up to a numerical aperture of 0.50, respectively. FIG. 21 shows an optical path diagram of the diffractive optical lens which is the objective lens of the fifth embodiment. FIG. 22 shows spherical aberration diagrams of the diffractive optical lens of Example 5 with respect to λ = 635 nm, 650 nm, and 780 nm up to a numerical aperture of 0.50, respectively.
[0115]
As can be seen from FIGS. 20 and 22, according to the diffractive optical lenses of Examples 4 and 5, for wavelengths λ = 635 nm and λ = 780 nm, the color shift is almost completely corrected, and the wavelength λ = 650 nm. Is corrected to such an extent that there is no practical problem at all.
[0116]
Hereinafter, lens data of Examples 4 and 5 are shown.
[0117]
Example 4
[0118]
When the light source wavelength λ1 = 635 nm
Focal length f1 = 3.40 / numerical aperture NA1 = 0.50 / infinite specification
[0119]
When the light source wavelength λ2 = 780 nm
Focal length f2 = 3.41 / numerical aperture NA2 = 0.50 / infinite specification
[0120]
In the present embodiment, the + 1st-order diffracted light is generated more in the λ1 light beam than the other-order diffracted light, and the + 1st-order diffracted light is also generated more in the λ2 light beam than the other-order diffracted light. .
[0121]
[Table 4]
Aspheric coefficient
Aspheric surface 1 Aspheric surface 2
κ = −0.53245 κ = 7.3988
A4 = 0.24033 × 10-2{A4} = {0.90408 × 10-2
A6 = −0.91472 × 10-3{A6} =-0.18704 × 10-2
A8 = 0.15590 × 10-4{A8} = − 0.47368 × 10-3
A10 = −0.11131 × 10-3A10 = 0.16891 × 10-3
[0122]
Diffraction surface coefficient
b2 = −0.36764 × 10-2
b4 = −0.91727 × 10-4
b6 = −0.34903 × 10-4
b8} = {0.77485 × 10-5
b10 = −0.15750 × 10-5
[0123]
Example 5
[0124]
When the light source wavelength λ1 = 635 nm
Focal length f1 = 3.40 / numerical aperture NA1 = 0.50 / infinite specification
[0125]
When the light source wavelength λ2 = 780 nm
Focal length f2 = 3.40 numerical aperture NA2 = 0.50 infinite specification
[0126]
In the present embodiment, the + 1st-order diffracted light is generated more in the λ1 light beam than the other-order diffracted light, and the + 1st-order diffracted light is also generated more in the λ2 light beam than the other-order diffracted light. .
[0127]
[Table 5]
Aspheric coefficient
Aspheric surface 1 Aspheric surface 2
κ = −0.17006 κ = -40.792
A4 = −0.30563 × 10-2{A4} = {0.73447 × 10-2
A6 = −0.45199 × 10-3{A6} = {0.85177 × 10-3
A8 == 0.58811 × 10-5{A8} = -0.82795 × 10-3
A10 = −0.13002 × 10-4A10 = 0.23029 × 10-3
[0128]
Diffraction surface coefficient
b2 = −0.74461 × 10-2
b4} = {0.11193 × 10-2
b6 = −0.85257 × 10-3
b8} = {0.50517 × 10-3
b10 = −0.11242 × 10-3
[0129]
(Examples 6 to 8)
[0130]
Next, Examples 6 to 8 will be described. FIGS. 23, 30 and 37 show optical path diagrams for λ = 650 nm of the diffractive optical lenses, which are the objective lenses of Examples 6 to 8, respectively. FIGS. 24, 31 and 38 show optical path diagrams of the diffractive optical lenses of Examples 6 to 8 for λ = 780 nm (NA = 0.5), respectively. 25, 32, and 39 show spherical aberration diagrams of the diffractive optical lenses of Examples 6 to 8 with respect to λ = 650 ± 10 nm up to a numerical aperture of 0.60, respectively. 26, 33, and 40 show spherical aberration diagrams of the diffractive optical lenses of Examples 6 to 8 with respect to λ = 780 ± 10 nm up to a numerical aperture of 0.50, respectively. 27, 34, and 41 show spherical aberration diagrams of the diffractive optical lenses of Examples 6 to 8 up to a numerical aperture of 0.60 with respect to λ = 780 nm, respectively.
[0131]
FIGS. 28, 35, and 42 show wavefront aberration rms diagrams with respect to λ = 650 nm for the diffractive optical lenses of Examples 6 to 8, respectively. 29, 36, and 43 show wavefront aberration rms diagrams for the diffractive optical lenses of Examples 6 to 8 with respect to λ = 780 nm, respectively. FIGS. 44, 45 and 46 show graphs showing the relationship between the number of diffraction zones and the height from the optical axis for the diffractive optical lenses of Examples 6 to 8, respectively. Here, the number of diffraction zones is defined as a value obtained by dividing the phase difference function by 2π.
[0132]
In Examples 6 to 8, as shown in the spherical aberration diagram, for a wavelength λ = 650 nm, all apertures up to NA 0.60 are almost aberration-free. For the wavelength λ = 780 nm, there is almost no aberration up to NA 0.50, which is the actual use range. It has become. This makes it possible to obtain an appropriate spot diameter for the wavelength λ = 780 nm.
[0133]
Hereinafter, lens data of Examples 6 to 8 are shown. In Tables 6 to 8, and in Tables 15 to 18, STO denotes an aperture and IMA denotes an image plane, which is expressed in a form including the aperture. OBJ represents an object point (light source), and is the same in each of the following tables.
[0134]
Example 6
[0135]
When light source wavelength λ = 650 nm
Focal length f = 3.33 Image side numerical aperture NA = 0.60 Infinite specification
[0136]
When light source wavelength λ = 780 nm
Focal length f = 3.37 {Image side numerical aperture NA = 0.50 (NA = 0.60)} Infinite specification
w (beam diameter of 13.5% intensity on the image plane of 780 nm light beam) = 1.20 μm
[0137]
In this embodiment, as shown in FIG. 44, in both the λ1 light beam and the λ2 light beam, the -1st-order diffracted light is converted to another order at the center where the height from the optical axis is about half or less of the effective diameter. In the peripheral portion where the height from the optical axis is about half or more of the effective diameter, more + 1st-order diffracted light is generated than in other orders. However, in the present embodiment, the orbicular zone pitch may be multiplied by an integer to generate higher-order same-order diffracted light instead of ± 1st-order diffracted light.
[0138]
In the present embodiment, as shown in FIG. 27, in the second optical information recording medium, when NA1 = 0.6, the spherical aberration is +29 μm, and when NA2 = 0.5, the spherical aberration is +1 μm.
Further, in the present embodiment, the pitch of the diffraction portions at a numerical aperture (NA) of 0.4 is 14 μm.
[0139]
[Table 6]
Aspheric coefficient
Aspheric surface 1 Aspheric surface 2
κ = −1.07952 κ = −3.445229
A4 = 0.51919725 × 10-2{A4} = 0.15591292 × 10-1
A6 = 0.1098861 × 10-2{A6} =-0.44528738 × 10-2
A8 = −0.44386519 × 10-3{A8} = 0.654423404 × 10-3
A10 = 5.4053137 × 10-5A10 = −4.7767992 × 10-5
[0140]
Diffraction surface coefficient
B2 = 29.443104
B4 = -14.403683
B6 = 3.9425951
B8 = −2.14715955
B10 = 0.31859248
[0141]
Example 7
[0142]
When light source wavelength λ = 650 nm
Focal length f = 3.33 Image side numerical aperture NA = 0.60 Infinite specification
[0143]
When light source wavelength λ = 780 nm
Focal length f = 3.37 {Image side numerical aperture NA = 0.50 (NA = 0.60)} Finite specification
[0144]
In this embodiment, as shown in FIG. 45, the + 1st-order diffracted light is generated more in total in both the λ1 luminous flux and the λ2 luminous flux than the diffracted lights of the other orders. However, in the present embodiment, the orbicular zone pitch may be multiplied by an integer to generate a higher-order homogenous diffracted light instead of the + 1st-order diffracted light.
[0145]
[Table 7]
Aspheric coefficient
Aspheric surface 1 Aspheric surface 2
κ = −1.801329 κ = −8.871647
A4 = 0.1615422 × 10-1{A4} = 0.14925211 × 10-1A6 = −0.4937969 × 10-3{A6} =-0.4447445 × 10-2
A8 = 0.11038322 × 10-3{A8} = 0.60067143 × 10-3
A10 = −2.1823306 × 10-5A10 = −3.4684206 × 10-5
[0146]
Diffraction surface coefficient
B2 = −17.150237
B4 = −4.122745
B6 = 1.902249
B8 = −0.26202222
B10 = 0.018845315
[0147]
Example 8
[0148]
When light source wavelength λ = 650 nm
Focal length f = 3.33 Image side numerical aperture NA = 0.60 Infinite specification
[0149]
When light source wavelength λ = 780 nm
Focal length f = 3.35 {Image side numerical aperture NA = 0.50 (NA = 0.60)} Infinite specification
w (beam diameter of 13.5% intensity of 780 nm light beam on image plane) = 1.27 μm
[0150]
In this embodiment, as shown in FIG. 46, in the luminous flux of λ1 and the luminous flux of λ2, the −1st-order diffracted light is generated more in the very peripheral portion as compared with the diffracted lights of the other orders, and the other is +1. The second-order diffracted light is generated more than the other-order diffracted lights. However, in the present embodiment, the orbicular zone pitch may be multiplied by an integer to generate higher-order same-order diffracted light instead of ± 1st-order diffracted light.
[0151]
In this embodiment, as shown in FIG. 41, in the second optical information recording medium, when NA1 = 0.6, the spherical aberration is +68 μm, and when NA2 = 0.5, the spherical aberration is +9 μm.
[0152]
In the present embodiment, the pitch at a numerical aperture (NA) of 0.4 is 61 μm.
[0153]
[Table 8]
Aspheric coefficient
Aspheric surface 1 Aspheric surface 2
κ = −1.2532 κ = −9.151362
A4 = 0.1007 × 10-1{A4} = 0.133327 × 10-1
A6 = −0.85849 × 10-3{A6} =-0.378682 × 10-2
A8 = -1.5773 × 10-5{A8} = 0.3001 x 10-3
A10 = 3.2855 × 10-5A10 = 4.022221 × 106
[0154]
Diffraction surface coefficient
B2 = 3.4251 × 10-21
B4 = 0.0763977
B6 = −5.5386
B8 = 0.05938
B10 = 0.2224
Here, based on Examples 6 to 8, factors that cause a change in the wavelength of the semiconductor laser incident on the lens will be considered. It is considered that the individual variation of the wavelength of the semiconductor laser is about ± 2 to 3 nm, the width of the multimode oscillation is about ± 2 nm, and the mode hop at the time of writing is about 2 nm. A case will be described in which a change in the spherical aberration of the lens due to a change in the wavelength of the semiconductor laser due to these factors is considered.
[0155]
That is, in the case where the thickness of the transparent substrate of the optical disk is different for each of two different wavelength light sources, as can be understood from the data relating to the sixth embodiment, the infinite light (parallel light flux) from the different two wavelength light sources is obtained. In a lens corrected to have no aberration, the variation in spherical aberration is relatively large with respect to a change of about 10 nm in wavelength by one light source. In the sixth embodiment, the wavefront aberration is 0.001λrms at the wavelength of 650 nm, but the wavefront aberration is deteriorated to about 0.035λrms at the wavelengths of 640 nm and 660 nm. As a matter of course, the sixth embodiment can be sufficiently used for an optical system in which the wavelength of the laser is well controlled. On the other hand, as in the lens of Example 7, there is almost no aberration for infinite light from one of the light sources, and almost no aberration for finite light (non-parallel light flux) from the other wavelength light source. With a lens corrected for aberration, it is possible to suppress the fluctuation of spherical aberration to a very small value with respect to a change of a wavelength of about 10 nm of one light source.
[0156]
Next, the temperature change of the performance of the diffractive optical system (optical system having a diffractive optical lens) of the present embodiment will be considered. First, the wavelength of the semiconductor laser tends to increase by about 6 nm when the temperature rises by 30 ° C. On the other hand, when the diffractive optical system is composed of a plastic lens, the refractive index tends to decrease by about 0.003 to 0.004 when the temperature rises by 30 ° C. In the lens which is corrected to have no aberration for infinite light of both wavelengths as in the sixth embodiment, the factor due to the temperature change of the wavelength of the semiconductor laser and the factor due to the temperature change of the refractive index of the plastic lens are compensated. An effect can be produced, and an optical system that is extremely resistant to temperature changes can be created. Further, in the sixth embodiment, even when the material is glass, it is possible to provide an optical system having an allowable width with respect to a temperature change. Also in the seventh embodiment, although it is not as good as the sixth embodiment, the deterioration of the wavefront aberration is about 0.035 λrms at a temperature change of 30 ° C., and sufficient temperature compensation for practical use is achieved.
[0157]
The effect of compensating for the above-mentioned temperature change will be further described. When recording and / or reproducing two types of optical information recording media having different thicknesses of the transparent substrate using two light sources having different wavelengths, the information recording surface of each optical disc can be obtained by using an objective lens having a diffraction pattern. Since the rms value of the wavefront aberration can be set to 0.07 or less of the respective wavelengths even at the numerical aperture required for or higher numerical aperture, it is possible to obtain an imaging characteristic equivalent to that of a dedicated objective lens. it can. In order to provide a low-cost and compact optical pickup device, a semiconductor laser is used as a light source and a plastic lens is often used as an objective lens.
[0158]
There are various plastic materials for lenses, but the temperature change of the refractive index and the linear expansion coefficient are larger than those of glass. In particular, the temperature change of the refractive index affects various characteristics of the lens. The temperature change of the refractive index near 25 ° C. is −0.0002 / ° C. to −0.00005 / ° C. for a plastic material used as an optical element of an optical pickup. Further, many low-birefringence materials have a material of -0.0001 / ° C. Further, some thermosetting plastics for lenses have a large change in the refractive index with respect to a change in temperature, and some of them are out of the above range.
[0159]
As for the semiconductor laser manufactured by the current technology, the oscillation wavelength has a temperature dependency, and the temperature change of the oscillation wavelength near 25 ° C. is 0.05 nm / ° C. to 0.5 nm / ° C.
[0160]
Maintaining characteristics as an optical pickup device when the wavefront aberration of a light beam for reproducing information on an optical information recording medium or recording information on the optical information recording medium changes with temperature and the rms value becomes 0.07 or more of the wavelength. In particular, it is necessary to pay attention to the temperature change of the wavefront aberration in a higher-density optical information medium. The change in wavefront aberration due to the temperature change of the plastic lens causes both the focus shift and the spherical aberration. However, the former is important because the focus control is performed in the optical pickup device. Here, assuming that the amount of change in the refractive index of the plastic material when there is a temperature change ΔT (° C.) is Δn,
-0.0002 / ° C <Δn / ΔT <-0.00005 / ° C
Is satisfied, the semiconductor laser has a change amount of the oscillation wavelength when there is a temperature change ΔT is Δλ1,
0.05 nm / ° C <Δλ1 / ΔT <0.5 nm / ° C
Is satisfied, the fluctuation of the wavefront aberration caused by the temperature change of the refractive index of the plastic lens and the fluctuation of the wavefront aberration caused by the temperature change of the wavelength of the semiconductor laser light source act in such a direction as to cancel each other, and a compensation effect can be obtained. it can.
[0161]
If the change in the third-order spherical aberration component of the wavefront aberration is ΔWSA3 (λrms) when the environmental temperature change is ΔT (° C.), this is the light of the objective lens of the light beam passing through the objective lens. It is proportional to the fourth power of the numerical aperture (NA) on the information medium side, proportional to the focal length f (mm) of the plastic lens, and inversely proportional to the wavelength λ (mm) of the light source because the wavefront aberration is evaluated in wavelength units. . Therefore, the following equation is established.
ΔWSA3 = k · (NA)4・ F ・ {T / λ} (a1)
Here, k is an amount depending on the type of the objective lens.
Incidentally, a plastic double-sided aspherical objective lens which is optimized when the focal length is 3.36 mm, the numerical aperture on the optical information medium side is 0.6, and the incident light beam is parallel light, is MOC / GRIN '. 97 Technical Digest C5 p40-p43 、 “ThermalTemperature characteristics of a new optical system with quasi-electronic physiconjuice physiconjuj j j−j j j j j j j 温度 j j j 温度 j 温度 j j 温度 j 温度 j 温度 j j jstj jstjstj j j jstjstj の 中 jstj jstjstj の 中 jstj の 中 j の 中 jstjstjstj の 中 jstjstj 文献 j の 中 jj WSA3 is changed by 0.045λrms due to the change, and the wavelength is considered to be λ = 650 nm because it is used for DVD. It is. By substituting the above data into equation (a1), k = 2.2 × 10-6Is obtained. Although there is no description about the effect of wavelength change due to temperature change, when the temperature change of the oscillation wavelength is small, the effect of refractive index change due to temperature is greater for an objective lens that does not use diffraction.
[0162]
For an optical pickup device for recording and / or reproducing information on a DVD, k needs to be equal to or less than the above value. When recording and / or reproducing two types of optical information recording media having different thicknesses of the transparent substrate, the influence of a wavelength change due to a temperature change cannot be neglected in an objective lens having a diffraction pattern. Particularly with respect to k, the value of k differs depending on the focal length, the temperature change of the refractive index of the plastic material, the difference in the thickness of the transparent substrate, the difference in the oscillation wavelength of the two light sources, and the like. According to the simulation, the factor due to the temperature change of the wavelength and the factor due to the temperature change of the refractive index of the plastic lens cause a compensation effect.
k = 2.2 × 10-6/ ° C, k = 0.4 × 10-6/ ℃
It becomes.
[0163]
k can take a range of 0.3 <k <2.2. Therefore, from equation (a1),
[0164]
k = ΔWSA3 · λ / {f · (NA1)4・ ΔT (NA)} (a2)
Because
0.3 × 10-6/ ° C <ΔWSA3 · λ / {f · (NA1)4・ ΔT} <
2.2 × 10-6/ ℃ (a3)
It becomes. In the equation (a3), if the value of k exceeds the upper limit, it becomes difficult to maintain the characteristics of the optical pickup device due to the temperature change, and if it exceeds the lower limit, the change with respect to the temperature change is small. However, it is likely to be difficult to maintain the characteristics of the optical pickup device when the wavelength is changed.
[0165]
Further, in the eighth embodiment, as compared with the sixth embodiment, the performance of one wavelength, that is, the wavelength of 780 nm is slightly deteriorated within an allowable range, so that the other wavelength, that is, the vicinity of the wavelength of 650 nm ± Variation in spherical aberration at 10 nm can be reduced. In the sixth embodiment, the wavefront aberration at the wavelength of 640 nm or 660 nm is about 0.035 λrms, but in the eighth embodiment, the wavefront aberration at the wavelength of 640 nm or 660 nm can be improved to about 0.020 λrms. These two factors have a trade-off relationship, but it is important to maintain a balance. If the ratio exceeds 0.07 λrms, the lens performance deteriorates, and it becomes difficult to use the optical system as an optical system for optical disks.
[0166]
Next, the relationship between the amount of change in the spherical aberration of the marginal ray and the amount of change in the axial chromatic aberration with respect to the wavelength change will be described based on Example 6. As in the sixth embodiment, a light beam having a shorter wavelength is used for an information recording medium having a thinner transparent substrate, and a light beam having a longer wavelength is used for an information recording medium having a thicker transparent substrate. In one optical pickup device using the above, in the objective lens used for the light flux, by the action of the diffraction surface, when the wavelength becomes longer for a certain wavelength, by displacing the spherical aberration to the under side, Spherical aberration caused by a difference in the thickness of the transparent substrate can be corrected.
[0167]
In this objective lens, if the amount of change in the spherical aberration and the amount of change in the axial chromatic aberration of the marginal ray with respect to the minute change in the wavelength used by at least one light source are △ SA and △ CA, respectively,
-1 <ΔSA / ΔCA <−0.2
It is desirable to satisfy This equation shows the ratio between the amount of change in the spherical aberration of the marginal ray and the amount of change in the axial chromatic aberration when the wavelength used changes.By exceeding the lower limit of this conditional expression, the spacing between the diffraction zones can be increased. It is easy to manufacture a diffractive surface with high diffraction efficiency, and by falling below the upper limit of the conditional expression, it can be suppressed that the diffractive surface has a negative and large refractive power, and the wavelength change of axial chromatic aberration does not become excessive, and the mode It is possible to suppress a change in the focal position with respect to a wavelength change such as pop. Note that a minute change in wavelength means a change of about 10 nm or less. In Example 6, as shown in FIG. 25, the value of ΔSA / ΔCA is −0.7 at a wavelength of 650 nm.
[0168]
Here, the relationship between the diffraction power and the lens shape will be described. FIG. 47 schematically shows the relationship between the diffraction power and the lens shape. FIG. 47 (a) is a diagram illustrating a positive lens shape in all portions where the diffraction power is all, and FIG. 47 (b) is a diagram illustrating a negative lens shape in all portions where the diffraction power is all. As shown in FIG. 47C, the lens of Example 6 is designed such that the diffraction power is negative power near the optical axis and is switched to positive power halfway. Thus, the pitch of the diffraction zones can be prevented from becoming too fine. Further, as in the eighth embodiment, by designing the diffraction power to be switched from the positive power to the negative power near the periphery of the lens, it is possible to obtain good aberration between two wavelengths. As shown in FIG. 47D, for example, the diffraction power is positive power near the optical axis, and can be switched to negative power halfway.
[0169]
In FIG. 47 (c), the diffraction surface has a plurality of blazed diffraction zones, and in the diffraction zone near the optical axis, the step portion is located on the side distant from the optical axis. In the diffraction ring zone on the far side, the step is located on the side closer to the optical axis. In FIG. 47 (d), the diffraction surface has a plurality of blazed diffraction zones. In the diffraction zone near the optical axis, the step is located on the side near the optical axis. In the diffraction ring zone away from the optical axis, the step is located on the side away from the optical axis.
[0170]
<Examples 9 and 10>
[0171]
The objective lenses of the ninth and tenth embodiments have the aspherical surface expressed by the above-described [Equation 3] on the refraction surface. The ninth embodiment has a finite conjugate type corresponding to two light sources, and the tenth embodiment has a 10 is a specific example of the objective lens according to the second embodiment, and is a finite conjugate type corresponding to three light sources. In the ninth and tenth embodiments, the diffractive surface is represented by the above-described [Equation 1] as the phase difference function ΦB in radians.
[0172]
50 and 51 show optical path diagrams of the objective lens of Example 9 at λ = 650 nm and λ = 780 nm. FIG. 52 shows a spherical aberration diagram of the objective lens of Example 9 with respect to λ = 650 nm up to a numerical aperture of 0.60. FIGS. 53 and 54 show spherical aberration diagrams of the objective lens of Example 9 with respect to the wavelength λ = 780 nm up to numerical apertures 0.45 and 0.60, respectively. 55 and 56 show wavefront aberration diagrams for the objective lens of Example 9 with respect to λ = 650 nm and wavelength λ = 780 nm, respectively.
[0173]
57 to 59 show optical path diagrams of the objective lens of Example 10 at λ = 650 nm, λ = 400 nm, and λ = 780 nm. 60 and 61 show spherical aberration diagrams of the objective lens of Example 10 at λ = 650 nm and λ = 400 nm up to a numerical aperture of 0.65. 62 and 63 show spherical aberration diagrams for the objective lens of Example 10 with respect to the wavelength λ = 780 nm up to numerical apertures 0.45 and 0.65, respectively. FIGS. 64 to 66 show wavefront aberration diagrams for the objective lens of Example 10 with respect to λ = 650 nm, λ = 400 nm, and wavelength λ = 780 nm, respectively.
[0174]
According to the objective lenses of the ninth and tenth embodiments, in any of the embodiments, with respect to 780 nm wavelength light, a luminous flux exceeding NA of 0.45 in practical use causes a large spherical aberration, and recording and / or recording of information as a flare. Does not contribute to reproduction.
[0175]
Hereinafter, lens data of Examples 9 and 10 will be shown. In Tables 9 and 10, r indicates the radius of curvature of the lens, d indicates the surface interval, n indicates the refractive index at each wavelength, and ν indicates the Abbe number. For reference, the refractive index at the d-line (λ = 587.6 nm) and νd (Abbe number) are described. Also, the surface No. Are shown including the aperture, and in this embodiment, for convenience, the air gap is divided into two parts before and after a portion corresponding to the transparent substrate of the optical disc.
[0176]
Example 9
f = 3.33 image side NA 0.60 magnification -0.194 (when wavelength λ = 650 nm)
f = 3.35 image side NA 0.45 (NA 0.60) magnification -0.195 (when wavelength λ = 780 nm)
[0177]
[Table 9]
Aspheric surface 1 {κ} = -0.1295292 {Diffraction surface 1 {B2} = {0}
A4 == − 0.00454445253 B4 = −7.6489594
A6 = -0.0011967305 B6 = 0.9933123
A8 = -0.000111777995B8 = -0.2830522
A10 = −5.3384777 × 10-5B10 = 0.011289605
A12 = −9.0807729 × 10-6
[0178]
Aspheric surface 2 {κ} =-5.161871
A4 == 0.01900003845
A6 = −0.010002187
A8 = 0.0040887239
A10 = -0.0008599626
A12 = 7.5491556 × 10-5
[0179]
Example 10
f = 3.31 {image side} NA {0.65} magnification {−0.203} (when wavelength λ = 650 nm)
f = 3.14 image side NA 0.65 magnification -0.190 (when wavelength λ = 400 nm)
f = 3.34 image side NA 0.45 (NA 0.65) magnification -0.205 (when wavelength λ = 780 nm)
[0180]
[Table 10]
Aspherical surface 1 {κ} = -0.08796008 {Diffractive surface 1 {B2} = {0}
A4 == − 0.010351744 {B4} = − 61.351934
A6 = {0.00155144472 B6 = 5.9668445
A8 = -0.0004389494535 B8 = −1.292244
A10 = 5.481801 × 10-5B10 = 0.041773541
A12 = −4.2588508 × 10-6
[0181]
Aspheric surface 2 {κ} = -302.6352 {Diffraction surface 2 {B2} = {0
A4 == 0.002 B4 == 341.19136
A6 == − 0.0014 {B6} = − 124.16233
A8 = {0.0042 B8 = 49.878742
A10 = −0.0022 B10 = −5.9599182
A12 = $ 0.0004
[0182]
Note that the specific example of the objective lens of Example 10 can be similarly applied to the third embodiment.
[0183]
<Examples 11 to 14>
[0184]
The objective lenses of Examples 11 to 14 have the aspherical shape represented by the above-mentioned [Equation 3] on the refraction surface, and in Examples 11 to 13, the phase difference is such that the diffraction surface has a unit of radian. The function ΦB is represented by the above [Equation 1]. In the fourteenth embodiment, the diffraction surface is represented by the above-mentioned [Equation 2] as the optical path difference function Φb with the unit being mm.
[0185]
To obtain the objective lens characteristics of Examples 11 to 14, the light source wavelength for the first optical disk (DVD) is 650 nm, and the light source wavelength for the second optical disk (blue laser next-generation high-density optical disk) is 400 nm. And the transparent substrate thickness t1 of the second optical disk is both t1 = 0.6 mm. The light source wavelength for the third optical disk (CD) having a transparent substrate thickness t2 = 1.2 mm different from t1 was 780 nm. Also, 0.65, 0.65, and 0.5 are assumed as the numerical apertures NA corresponding to the light source wavelengths of 400 nm, 650 nm, and 780 nm, respectively.
[0186]
(Example 11)
[0187]
Example 11 is a specific example of the objective lens according to the fourth embodiment, and is configured so that parallel light is incident on the objective lens. In this embodiment, the coefficient of the phase difference function of the diffraction surface does not include the square term (B2 = 0), and uses only the coefficient of the term other than the square term.
[0188]
68 to 70 show optical path diagrams of the objective lens of Example 11 at λ = 650 nm, λ = 400 nm, and λ = 780 nm. FIGS. 71 and 72 show spherical aberration diagrams of the objective lens of Example 11 with respect to λ = 650 nm and λ = 400 nm up to a numerical aperture of 0.65. FIGS. 73 and 74 show spherical aberration diagrams of the objective lens of Example 11 up to numerical apertures 0.45 and 0.65 with respect to the wavelength λ = 780 nm, respectively. FIGS. 75 to 77 show wavefront aberration diagrams for the objective lens of Example 11 with respect to λ = 650 nm, λ = 400 nm, and λ = 780 nm, respectively.
[0189]
Hereinafter, the lens data of Example 11 is shown. In Table 11, r indicates the radius of curvature of the lens, d indicates the surface interval, and n indicates the refractive index at each wavelength. Also, the surface No. Are displayed including the aperture.
[0190]
Example 11
f = 3.33 image side {NA} 0.65 (when wavelength λ = 650 nm)
f = 3.15 image side NA 0.65 (when wavelength λ = 400 nm)
f = 3.37 image side NA 0.45 (NA 0.65) (when wavelength λ = 780 nm)
[0191]
[Table 11]
Aspherical surface 1 {κ} = -0.1847301 {Diffractive surface 1 {B2} = {0}
A4 = -0.0090859227 B4 = -69.8824562
A6 = {0.0016821871 B6 = 0.35641549
A8 = -0.0007180761 B8 = 0.6877372
A10 = 0.00012406905 B10 = −0.1833388
A12 = -1.4004589 × 10-5
[0192]
Aspheric surface 2 {κ} = − 186.4056 ° Diffraction surface 2 {B2} = {0
A4 = {0.002 B4 = {745.72117
A6 == − 0.0014 {B6} = − 334.75078
A8 = {0.0042 B8 = 81.232224
A10 = −0.0022 B10 = −5.3410176
A12 = $ 0.0004
[0193]
In an optical pickup device having an objective lens and three light sources as in Example 11 (and Example 12 described later), the thickness of the transparent substrate can be reduced by appropriately designing the aspheric coefficient and the coefficient of the phase difference function. It is possible to correct the chromatic aberration of spherical aberration caused by the difference and the chromatic aberration of spherical aberration caused by the difference in wavelength for each disk. As is clear from FIG. 74, the outside of the numerical aperture NA of 0.45 in practical use is a flare in the third optical disc.
[0194]
(Example 12)
[0195]
The objective lens of Example 12 is configured so that divergent light from a finite distance enters. In this embodiment, the coefficient of the phase difference function of the diffraction surface does not include the square term (B2 = 0), and uses only the coefficient of the term other than the square term.
[0196]
78 to 80 show optical path diagrams of the objective lens of Example 12 at λ = 650 nm, λ = 400 nm, and λ = 780 nm. 81 and 82 show spherical aberration diagrams of the objective lens of Example 12 with respect to λ = 650 nm and λ = 400 nm up to a numerical aperture of 0.65. FIGS. 83 and 84 show spherical aberration diagrams for the objective lens of Example 12 with respect to the wavelength λ = 780 nm up to numerical apertures 0.45 and 0.65, respectively. FIGS. 85 to 87 show wavefront aberration diagrams for the objective lens of Example 12 with respect to λ = 650 nm, λ = 400 nm, and λ = 780 nm, respectively.
[0197]
Hereinafter, lens data of Example 12 will be shown.
[0198]
Example 12
f = 3.31 {image side} NA {0.65} magnification {−0.203} (when wavelength λ = 650 nm)
f = 3.14 image side NA 0.65 magnification -0.190 (when wavelength λ = 400 nm)
f = 3.34 image side NA 0.45 (NA 0.65) magnification -0.205 (when wavelength λ = 780 nm)
[0199]
[Table 12]
Aspherical surface 1 {κ} = -0.08796008 {Diffractive surface 1 {B2} = {0}
A4 == − 0.010351744 {B4} = − 61.351934
A6 = {0.00155144472 B6 = 5.9668445
A8 = -0.0004389494535 B8 = −1.292244
A10 = 5.481801 × 10-5B10 = 0.041773541
A12 = −4.2588508 × 10-6
[0200]
Aspheric surface 2 {κ} = -302.6352 {Diffraction surface 2 {B2} = {0
A4 == 0.002 B4 == 341.19136
A6 == − 0.0014 {B6} = − 124.16233
A8 = {0.0042 B8 = 49.878742
A10 = −0.0022 B10 = −5.9599182
A12 = $ 0.0004
[0201]
In the optical pickup device having the objective lens and the three light sources as in the twelfth embodiment, it is possible to correct the chromatic aberration of the spherical aberration caused by the difference in the thickness of the transparent substrate and the chromatic aberration of the spherical aberration caused by the difference in the wavelength for each disk. It is possible. As is apparent from FIG. 84, the outside of the numerical aperture NA of 0.45 in practical use is a flare in the third optical disc.
[0202]
(Example 13)
[0203]
The objective lens of Example 13 is another specific example of the objective lens according to the fourth embodiment, and is configured such that parallel light from an infinite distance is incident. In this embodiment, a square term and terms other than the square term are used as coefficients of the phase difference function of the diffraction surface.
[0204]
88 to 90 show optical path diagrams of the objective lens of Example 13 at λ = 650 nm, λ = 400 nm, and λ = 780 nm. FIGS. 91 and 92 show spherical aberration diagrams of the objective lens of Example 13 at λ = 650 nm and λ = 400 nm up to a numerical aperture of 0.60. FIGS. 93 and 94 show spherical aberration diagrams for the objective lens of Example 13 with respect to the wavelength λ = 780 nm up to numerical apertures 0.45 and 0.60, respectively. FIGS. 95 to 97 show wavefront aberration diagrams for the objective lens of Example 13 with respect to λ = 650 nm, λ = 400 nm, and λ = 780 nm, respectively.
[0205]
Hereinafter, lens data of Example 13 will be shown.
[0206]
Example 13
f = 3.31 {image side} NA {0.60} (when wavelength λ = 650 nm)
f = 3.14 {image side} NA {0.60} (when wavelength λ = 400 nm)
f = 3.34 image side NA 0.45 (NA 0.60) (when wavelength λ = 780 nm)
[0207]
[Table 13]
Aspheric surface 1 {κ} = -0.3363369 {Diffraction surface 1 {B2} = -177.60883
A4 == − 0.002542455 B4 == − 46.296284
A6 == − 0.0010660122 {B6} = {− 6.80148331
A8 = 4.7189743 × 10-5{B8} = {1.606499
A10 = 1.5406396 × 10-6B10 = −0.390775825
A12 = −7.00004876 × 10-6
[0208]
Aspheric surface 2 {κ} = 43.44262 {Diffraction surface 2 {B2} = {241.52445}
A4 = {0.002 {B4} = {402.4974]
A6 = -0.0014 {B6 = -191.887213
A8 = {0.0042 B8 = 64.779696
A10 = −0.0022 B10 = −8.674176
A12 = $ 0.0004
[0209]
In this embodiment, since the square term and terms other than the square term are used as the coefficients of the phase difference function of the diffractive surface, they occur due to the difference in spherical aberration and wavelength caused by the difference in the thickness of the transparent substrate. It is possible to correct chromatic aberration of spherical aberration and axial chromatic aberration for each disk. Further, as is apparent from FIG. 94, in the third optical disk, the outside of the numerical aperture NA of 0.45 in practical use is defined as flare.
[0210]
(Example 14)
[0211]
The objective lens of Example 14 is a specific example of the objective lens according to the sixth embodiment, in which parallel light having a wavelength of 400 nm and 650 nm is incident from an infinite distance, and divergent light having a wavelength of 780 nm is incident from a finite distance. Is configured. In this embodiment, a square term and terms other than the square term are used as coefficients of the optical path difference function of the diffraction surface.
[0212]
FIG. 98 shows an optical path diagram of the objective lens of Example 14 at λ = 400 nm. FIGS. 99 and 101 show spherical aberration diagrams of the objective lens of Example 14 at λ = 400 nm ± 10 nm, λ = 650 nm ± 10 nm, and λ = 780 nm ± 10 nm up to a numerical aperture of 0.65.
[0213]
Hereinafter, the lens data of Example 14 is shown.
[0214]
Example 14
f = {image side} NA {0.65} (when wavelength λ = 650 nm)
f = {image side} NA {0.65} (when wavelength λ = 400 nm)
f = {image side} NA 0.45 (NA 0.65) (when wavelength λ = 780 nm)
[0215]
[Table 14]
Aspheric surface 1 {κ} = -2.0080 {Diffractive surface {b2} = -0.51589 x 10-3
A4 = 0.18168 × 10-1{B4} =-0.24502 × 10-3
A6 = -0.91791 × 10-3{B6} = {0.49557 × 10-4
A8 = 0.16455 × 10-3{B8} =-0.14497 × 10-4
A10 = −0.11115 × 10-4
[0216]
Aspherical surface 2 {κ} = 3.1831
A4 = 0.14442 × 10-1
A6 = -0.17506 × 10-2
A8 = 0.21593 × 10-4
A10 = 0.12534 × 10-4
[0219]
Note that the invention described in the present specification is not limited to the above embodiments. Although the diffraction is formed on both surfaces of the objective lens, it may be provided on one surface of an optical element in the optical system of the optical pickup device. Further, although the orbicular diffraction surface is formed on the entire lens surface, the diffraction surface may be partially formed. Furthermore, as a next-generation high-density optical disk using a blue laser, the optical design was advanced on the assumption that the light source wavelength was 400 nm and the thickness of the transparent substrate was 0.6 mm. However, optical disks with other specifications were also described in this specification. The invention is applicable.
[0218]
Next, a seventh embodiment will be described.
[0219]
FIG. 117 is a schematic configuration of the objective lens of the present embodiment and an optical pickup device including the objective lens. As shown in FIG. 117, a first semiconductor laser 111 and a second semiconductor laser 112 are unitized as light sources. A beam splitter 120 is disposed between the collimator 13 and the objective lens 16, and the light substantially collimated by the collimator 13 passes through the beam splitter 120 and travels to the objective lens 16. Further, the light path is changed so that the light flux reflected from the information recording surface 22 is directed to the photodetector 30 by the beam splitter 120 as the light path changing means. The objective lens 16 has a flange 16a on the outer periphery thereof, and the objective 16 can be easily attached to the optical pickup device by the flange 16a. Further, since the flange portion 16a has a surface extending in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the objective lens 16, mounting with higher accuracy can be easily performed.
[0220]
When reproducing the first optical disk, the light beam emitted from the first semiconductor laser 111 passes through the collimator 13 and becomes a parallel light beam. Further, the light is stopped down by the stop 17 via the beam splitter 120, and is converged by the objective lens 16 on the information recording surface 22 via the transparent substrate 21 of the first optical disc 20. The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 22 is reflected again by the beam splitter 120 via the objective lens 16 and the diaphragm 17, is given astigmatism by the cylindrical lens 180, and is given a concave lens 50. Then, the signal is incident on the photodetector 30 and a read signal of information recorded on the first optical disc 20 is obtained using a signal output from the photodetector 30.
[0221]
In addition, by detecting a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 30, focus detection and track detection are performed. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 16 so that the light beam from the first semiconductor laser 111 forms an image on the information recording surface 22 of the first optical disc 20, and the first semiconductor laser Move the objective lens 16 so that the light beam from the laser 111 is focused on a predetermined track.
[0222]
Next, when reproducing the second optical disk, the light beam emitted from the second semiconductor laser 112 passes through the collimator 13 and becomes a parallel light beam. Further, the light is stopped down by the stop 17 via the beam splitter 120, and is condensed by the objective lens 16 on the information recording surface 22 via the transparent substrate 21 of the second optical disc 20. The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 22 is reflected again by the beam splitter 120 via the objective lens 16 and the diaphragm 17, is given astigmatism by the cylindrical lens 180, and is given a concave lens 50. After that, the signal is incident on the photodetector 30 and a read signal of information recorded on the second optical disc 20 is obtained using a signal output from the photodetector 30. In addition, by detecting a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 30, focus detection and track detection are performed. Based on this detection, the objective lens 16 is moved so that the light beam from the two-dimensional actuator 15 or the first semiconductor laser 112 is focused on the information recording surface 22 of the second optical disk 20, and the second semiconductor laser 112 The objective lens 16 is moved so that the light flux from the lens is focused on a predetermined track.
[0223]
The objective lens (diffraction lens) 16 receives light from each semiconductor laser up to the larger numerical aperture (maximum numerical aperture) of the numerical apertures required for recording and / or reproduction of the first optical disc and the second optical disc. For light, it is designed to be less than or equal to 0.07λ rms for each wavelength (λ). For this reason, the wavefront aberration on the image plane of each light beam is 0.07λrms or less. Therefore, there is no flare during recording and / or reproduction of either optical disk on the imaging surface and on the detector 30, and the characteristics of focus error detection and track error detection are improved.
[0224]
The first optical disk is a DVD (light source wavelength: 650 nm), the second optical disk is a CD (light source wavelength: 780 nm), the first optical disk is a next-generation high-density optical disk (light source wavelength: 400 nm), the second optical disk Is assumed to be the case of a DVD (light source wavelength: 650 nm). In particular, when there is a large difference in the required numerical apertures of the respective optical discs, in the above-described case, the spot diameter is smaller than the required spot diameter. May be too small. In this case, the aperture limiting means described elsewhere in this specification may be introduced to obtain a desired spot diameter.
[0225]
Hereinafter, Examples 15, 16, 17, and 18 of the spherical aberration correction lens will be described as specific examples of the objective lens according to the seventh embodiment. In each embodiment, the wavefront aberration is corrected to 0.07λrms or less with respect to the maximum numerical aperture. In the following, the image side means the optical information recording medium side.
[0226]
<Example 15>
[0227]
FIG. 118 shows an optical path diagram of a diffractive optical lens (objective lens having a diffractive surface) which is the objective lens of Example 15. FIG. 119 shows a spherical aberration diagram of the diffractive optical lens of Example 15 with respect to wavelength (λ) = 640, 650, and 660 nm up to a numerical aperture of 0.60. FIG. 120 shows an optical path diagram of the diffractive optical lens of Example 15 when the transparent substrate of the optical information recording medium is thicker than that in FIG. FIG. 121 shows spherical aberration diagrams of the diffractive optical lens in the case of FIG. 120 up to a numerical aperture of 0.60 for wavelengths λ = 770, 780, and 790 nm, respectively.
[0228]
According to the diffractive optical lens of Example 15, as shown in FIG. 119, for a wavelength λ = 650 nm, all apertures up to NA 0.60 have almost no aberration. As shown in FIGS. 120 and 121, when the transparent substrate is thick, there is almost no aberration up to NA 0.60 for a wavelength λ = 780 nm. The predetermined numerical aperture when λ = 780 nm is 0.45.
[0229]
As described above, in the fifteenth embodiment, as compared with the first, sixth, and eighth embodiments, the spherical aberration when the transparent substrate of the optical information recording medium is thick and the wavelength is 780 nm is smaller than that in the case where the transparent substrate is thinner and the wavelength is 650 nm. Correction can be made up to the same numerical aperture (NA 0.60).
[0230]
Hereinafter, lens data of Example 15 will be shown.
[0231]
When light source wavelength λ = 650 nm
Focal length f = 3.33 {Image side numerical aperture} NA = 0.60} Infinite specification (Parallel beam incidence)
[0232]
When light source wavelength λ = 780 nm
Focal length f = 3.38 {image side numerical aperture} NA = 0.60 {infinity specification
[0233]
[Table 15]
Aspheric coefficient
Aspherical surface 1
κ = -1.0358
A4= 4.8632 × 10-3
A6= 5.3832 × 10-4
A8= −1.5773 × 10-4
A10= 3.8683 × 10-7
[0234]
Aspherical surface 2
κ = −9.256352
A4= 1.5887 × 10-2
A6= −5.97242 × 10-3
A8= 1.11613 × 10-3
A10= −9.33962 × 10-5
[0235]
Diffraction surface coefficient (reference wavelength 650 nm)
b2= 6.000 × 10-3
b4= -1.317x10-3
b6= 1.5274 × 10-4
b8= -6.5575 × 10-5
b10= 6.221 × 10-6
[0236]
<Example 16>
[0237]
FIG. 122 shows an optical path diagram of a diffractive optical lens (objective lens having a diffractive surface) which is the objective lens of Example 16. FIG. 123 shows a spherical aberration diagram of the diffractive optical lens of Example 16 at wavelengths (λ) of 640, 650, and 660 nm up to a numerical aperture of 0.60. FIG. 124 shows an optical path diagram of the diffractive optical lens of Example 16 when the transparent substrate of the optical information recording medium is thicker than FIG. FIG. 125 shows spherical aberration diagrams of the diffractive optical lens in the case of FIG. 124 up to a numerical aperture of 0.60 for wavelengths λ = 770, 780, and 790 nm, respectively.
[0238]
According to the diffractive optical lens of Example 16, as shown in FIG. 123, for a wavelength λ = 650 nm, all apertures up to NA 0.60 have almost no aberration. Further, as shown in FIGS. 124 and 125, when the transparent substrate is thick, there is almost no aberration up to NA 0.60 for a wavelength λ = 780 nm. The predetermined numerical aperture when λ = 780 nm is 0.45.
[0239]
As described above, in the sixteenth embodiment, the spherical aberration in the case where the transparent substrate of the optical information recording medium is thick and the wavelength is 780 nm is smaller than that in the first, sixth and eighth embodiments. Correction can be made up to the same numerical aperture (NA 0.60). In Examples 15 and 16, in order to correct the spherical aberration due to the difference in the thickness of the transparent substrate to NA of 0.6, it is necessary that the effect of correcting the spherical aberration due to diffraction is strong. However, the paraxial power of diffraction is made negative to reduce the decrease in pitch.
[0240]
Hereinafter, the lens data of Example 16 is shown.
[0241]
When light source wavelength λ = 650 nm
Focal length f = 3.33 {image side numerical aperture} NA = 0.60 {infinity specification
[0242]
When light source wavelength λ = 780 nm
Focal length f = 3.36 {image side numerical aperture} NA = 0.60 {infinity specification
[0243]
[Table 16]
Aspheric coefficient
Aspherical surface 1
κ = -1.1331
A4= 4.5375 x 10-3
A6= 1.2964 × 10-3
A8= −3.6164 × 10-4
A10= 2.0765 × 10-5
[0244]
Aspherical surface 2
κ = -4.356298
A4= 1.57427 × 10-2
A6= -4.91198 × 10-3
A8= 7.72605 × 10-4
A10= −5.75456 × 10-5
[0245]
Diffraction surface coefficient (reference wavelength 650 nm)
b2= 2.1665 × 10-3
b4= −2.0272 × 10-3
b6= 5.5178 × 10-4
b8= -1.8391 × 10-4
b10= 1.8148 × 10-5
[0246]
<Example 17>
[0247]
FIG. 126 shows an optical path diagram of a diffractive optical lens (objective lens having a diffractive surface) which is the objective lens of Example 17. FIG. 127 shows a spherical aberration diagram of the diffractive optical lens of Example 17 for a wavelength (λ) of 640, 650, and 660 nm up to a numerical aperture of 0.60. FIG. 128 shows an optical path diagram of the diffractive optical lens of Example 17 when the transparent substrate of the optical information recording medium is thicker than that of FIG. FIG. 129 shows spherical aberration diagrams of the diffractive optical lens in the case of FIG. 128 up to a numerical aperture of 0.60 for wavelengths λ = 770, 780, and 790 nm, respectively.
[0248]
According to the diffractive optical lens of Example 17, as shown in FIG. 127, for a wavelength λ = 650 nm, all apertures up to NA 0.60 have almost no aberration. Further, as shown in FIGS. 128 and 129, when the transparent substrate is thick, there is almost no aberration up to NA 0.60 for a wavelength λ = 780 nm. The predetermined numerical aperture when λ = 780 nm is 0.45. In Examples 15 to 17, the axial chromatic aberration is different, and the annular pitch is also different.
[0249]
As described above, in the seventeenth embodiment, the spherical aberration in the case where the transparent substrate of the optical information recording medium is thick and the wavelength is 780 nm is smaller than that in the first, sixth and eighth embodiments. Correction can be made up to the same numerical aperture (NA 0.60).
[0250]
Hereinafter, the lens data of Example 17 is shown.
[0251]
When light source wavelength λ = 650 nm
Focal length f = 3.33 {image side numerical aperture} NA = 0.60 {infinity specification
[0252]
When light source wavelength λ = 780 nm
Focal length f = 3.34 {image side numerical aperture} NA = 0.60 {infinity specification
[0253]
[Table 17]
Aspheric coefficient
Aspherical surface 1
κ = -1.0751
A4= 5.0732 × 10-3
A6= 4.3722 × 10-4
A8= -1.4774 × 10-4
A10= 9.6694 × 10-7
[0254]
Aspherical surface 2
κ = -10.41411
A4= 1.59463 × 10-2
A6= −6.02963 × 10-3
A8= 1.11268 × 10-3
A10= −9.3151 × 10-5
[0255]
Diffraction surface coefficient (reference wavelength 650 nm)
b2=-2.000 x 10-3
b4= -1.4462 x 10-3
b6= 1.1331 × 10-4
b8= −6.6211 × 10-5
b10= 6.8220 × 10-6
[0256]
<Example 18>
[0257]
FIG. 130 shows an optical path diagram of a diffractive optical lens (objective lens having a diffractive surface) which is the objective lens of Example 18. FIG. 131 shows a spherical aberration diagram of the diffractive optical lens of Example 18 at a wavelength (λ) of 390, 400, and 410 nm up to a numerical aperture of 0.70. FIG. 132 shows an optical path diagram of the diffractive optical lens of Example 18 when the transparent substrate of the optical information recording medium is thicker than FIG. FIG. 133 shows spherical aberration diagrams of the diffractive optical lens in the case of FIG. 132 up to a numerical aperture of 0.70 for wavelengths λ = 640, 650, and 660 nm, respectively.
[0258]
According to the diffractive optical lens of Example 18, as shown in FIG. 131, for a wavelength λ = 400 nm, all apertures up to NA 0.70 have almost no aberration. Further, as shown in FIGS. 132 and 133, when the transparent substrate is thick, there is almost no aberration up to NA 0.70 for the wavelength λ = 650 nm.
[0259]
As described above, in the seventeenth embodiment, the spherical aberration in the case where the transparent substrate of the optical information recording medium is thick and the wavelength is 650 nm is smaller than that in the first, sixth and eighth embodiments. Correction can be made up to the same numerical aperture (NA 0.70).
[0260]
Hereinafter, lens data of Example 18 will be shown.
[0261]
When light source wavelength λ = 400 nm
Focal length f = 3.33 {image side numerical aperture} NA = 0.70 {infinity specification
[0262]
When light source wavelength λ = 650 nm
Focal length f = 3.43 {image side numerical aperture} NA = 0.70 {infinity specification
[0263]
[Table 18]
Aspheric coefficient
Aspherical surface 1
κ = 0.0
A4= −7.9616 × 10-4
A6= −5.7265 × 10-4
A8= 8.3209 × 10-5
A10= −4.1599 × 10-5
[0264]
Aspherical surface 2
κ = 0.0
A4= 3.111131 × 10-2
A6= -1.18548 × 10-2
A8= 1.63937 × 10-3
A10= −6.60514 × 10-5
[0265]
Diffraction surface coefficient (reference wavelength 400nm)
b2= -1.4046 x 10-3
b4= −8.6959 × 10-4
b6= 2.3488 × 10-4
b8= −5.2455 × 10-5
b10= 3.6385 × 10-6
[0266]
Next, the pitch of a plurality of annular zones of each of the diffractive optical lenses of Examples 1 to 3 and 14 to 18 will be described. The plurality of orbicular zones are formed substantially concentrically around the optical axis, and have a pitch Pf (mm) of the orbicular zones corresponding to the maximum numerical aperture on the image side of the lens, and a numerical aperture of の of the maximum numerical aperture. Table 19 shows each value of the ring zone pitch Ph (mm) and ((Ph / Pf) -2) corresponding to
[0267]
[Table 19]
0.4 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 25 (b1)
[0268]
According to further studies by the present inventors, when the above-mentioned expression (b1) is satisfied, that is, when the value is equal to or more than the lower limit of this expression, the effect of diffraction for correcting higher-order spherical aberration does not weaken. Therefore, the difference in spherical aberration between the two wavelengths caused by the difference in the thickness of the transparent substrate can be corrected by the effect of diffraction, and when the difference is less than the upper limit, a portion where the pitch of the diffraction ring zone is too small hardly occurs. It has been found that a lens having high diffraction efficiency can be manufactured.
[0269]
Further, the above relational expression is preferably the following expression (b2), and more preferably expression (b3).
[0270]
0.8 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 6.0 (b2)
[0271]
1.2 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 2.0 (b3)
[0272]
Next, an eighth embodiment will be described.
[0273]
The required numerical aperture NA1 on the optical information recording medium side of the objective lens required for recording and reproducing a DVD using a light source with a wavelength of 650 nm is about 0.6, which is necessary for reproducing a CD using a light source with a wavelength of 780 nm. The required numerical aperture NA2 of the objective lens on the optical information recording medium side is about 0.45 (about 0.5 for recording). Therefore, the above-mentioned diffraction pattern for aberration correction is not essential up to the numerical aperture NA1.
[0274]
Furthermore, the diffraction pattern is not essential because the depth of focus is large near the optical axis and the amount of spherical aberration is small.
[0275]
By forming a diffraction pattern on the minimum required part and making the remaining part a refraction surface, tool damage during mold processing, improvement in mold release during molding, and unnecessarily focused spots on the CD side When there is an error in the thickness of the disc due to the aperture being narrowed, or when the disc is tilted, performance degradation can be prevented.
[0276]
For this purpose, the diffraction pattern of the objective lens is rotationally symmetric with respect to the optical axis, and the + 1st-order diffracted light of the light beam from the first light source from the circumference farthest from the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens Means that the numerical aperture of the optical information recording medium is converted to a light flux of NAH1, and the + 1st-order diffracted light of the light flux from the first light source from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens is the optical information recording medium. When the numerical aperture on the medium side is converted into a luminous flux of NAL1, the following conditions may be satisfied.
NAH1 <NA1
0 ≦ NAL1 ≦ NA2
[0277]
When the first optical information recording medium is a DVD, the wavelength λ1 of the first light source is 650 nm, and the second optical information recording medium is a CD, the wavelength λ2 of the second light source or 780 nm,
NAH1 is 0.43 to 0.55
NAL1 is 0.10 to 0.40
It is preferable that
[0278]
The optical design of the objective lens for the portion having the diffraction pattern is performed so that the + 1st-order diffracted light of the light beam incident on the objective lens from the first light source becomes a substantially aberration-free focused spot. On the other hand, the optical design of the objective lens with respect to the portion having no diffraction pattern is performed such that the light flux incident on the objective lens from the first light source becomes a substantially aberration-free focused spot.
[0279]
The light condensing positions of the two need to be substantially the same. Furthermore, it is important that the phases of the respective light beams are also aligned. Regarding the phase, when k is a small integer, even if the phase shifts by 2kπ, the light-collecting characteristic at the design wavelength hardly changes, but when the absolute value of | k | . | K | is preferably 1 to 10.
[0280]
At this time, of the luminous flux from the second light source, the + 1st-order diffracted light from the circumference farthest from the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens is converted into a luminous flux whose numerical aperture on the optical information recording medium side is NAH2. The + 1st-order diffracted light from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern is converted into a luminous flux whose numerical aperture on the optical information recording medium side is NAL2,
[0281]
A spot enabling recording and reproduction on the second optical information recording medium is formed by using a light flux having a numerical aperture of not more than NAH2 when passing through an objective lens among light fluxes from the second light source. The light beam passing through the objective lens is formed so that the focusing position and the phase difference between the light beam from the portion having the diffraction pattern and the light beam from the portion without the diffraction pattern are optimal, as formed on the information recording surface of Are set.
[0282]
Actually, of the light beams from the first light source, the light beam having a numerical aperture of not more than NA1 when passing through the objective lens has a wavefront aberration of 0 at the best image point through the transparent substrate of the first optical information recording medium. 0.07 λrms or less, and among the luminous fluxes from the second light source, the luminous flux having a numerical aperture of not more than NAH2 when passing through the objective lens is at the best image point through the transparent substrate of the second optical information recording medium. Desirably, the wavefront aberration is 0.07λrms or less.
[0283]
In particular, among the light beams from the first light source, the light beam having a numerical aperture of not more than NA1 when passing through the objective lens is converted into the spherical surface of the wavefront aberration at the best image point via the transparent substrate of the first optical information recording medium. It is desirable that the aberration component be equal to or less than 0.05λrms.
[0284]
A light beam incident on the objective lens from the first light source and a light beam incident on the objective lens from the second light source, including at least one collimator between the first light source and the objective lens and between the second light source and the objective lens However, by making the optical pickup devices such that the light is parallel light, the adjustment of the pickup becomes easy.
[0285]
Further, by using a common collimator for the light beam from the first light source and the light beam from the second light source, the cost of the optical pickup device can be reduced.
[0286]
When the first light source and the second light source are separate packages, the positions of the respective light sources may be set with respect to the collimator such that the light flux incident on the objective lens becomes parallel light.
[0287]
When the first light source and the second light source are in the same package, the difference between the positions of the respective light sources in the optical axis direction is appropriately set so that the light incident on the objective lens becomes parallel light. Alternatively, if the adjustment cannot be performed, the collimator whose chromatic aberration is optimized may be used so that the light incident on the objective lens becomes parallel light.
[0288]
Further, the light beam incident on the objective lens may be a convergent light beam or a divergent light beam. In particular, the light beam incident on the objective lens from the second light source rather than the light beam incident on the objective lens from the first light source. By making the divergence higher, spherical aberration due to the difference in divergence occurs, and the amount of spherical aberration corrected by the diffraction pattern can be reduced.
[0289]
FIG. 114 shows that, when the numerical apertures NAH2 and NAL2 are the same and paraxial chromatic aberration is not corrected (ΔfB = 0), the luminous flux from the second light source is transparent on the second optical information recording medium (CD). FIG. 3 is a schematic diagram illustrating spherical aberration of a light beam that has passed through a substrate.
[0290]
The convergence position of the luminous flux contributing to the reproduction of the second optical information recording medium of NAH2 or less is at point B when it is not corrected by the diffraction pattern, but is corrected by the diffraction pattern, ΔfB is made almost 0, and point A Converges to However, the aberration is not corrected by the diffraction pattern outside NAH2, and the aberration shows an aberration curve S due to only the refraction surface.
[0291]
As is apparent from the figure, the jump of the spherical aberration at the convergence point of the light beam and NAH2 increases by the correction amount ΔfB of the paraxial chromatic aberration, and the position where the flare component from NAH2 to NA1 converges is the second light below NAH2. Since the distance from the convergence position of the light beam contributing to the reproduction of the information recording medium is greatly different, the influence of the flare component on the photodetector is reduced.
[0292]
In addition, by correcting paraxial chromatic aberration with λ1 and λ2, paraxial chromatic aberration is reduced in the vicinity of λ1 and λ2, and the oscillation wavelength changes due to power fluctuation of the laser during information recording on the optical information recording medium. However, defocus does not easily occur, and high-speed recording can be performed.
[0293]
As described above, in order to keep the convergence position of the flare component from NAH2 to NA1 away from the convergence position of the light beam equal to or smaller than NAH2, a second diffraction pattern is provided outside the diffraction pattern. For the light beam from the first light source, the + 1st-order diffracted light of the second diffraction pattern is converged at the convergence position, and the light beam from the second light source is transmitted without being diffracted by the second diffraction pattern. By designing the second diffraction pattern in FIG. 115, the aberration correction situation shown in FIG. 115 can be obtained.
[0294]
That is, FIG. 7A shows the state of correction of the aberration of the light beam from the first light source. The aberration due to the relatively large refraction surface is not affected by the correction effect of the + 1st-order diffracted light even at NAH1 or higher. The light is converged at the convergence position due to aberration. However, as shown in FIG. 4B, the light beam from the second light source is a zero-order light beam that does not undergo a diffraction effect in the light beam that passes through the diffraction pattern portion outside NAH2. Since the aberration which is not corrected by the pattern appears as it is, the jump of the spherical aberration in NAH2 becomes large, and the convergence position of the flare component and the convergence position of the light beam contributing to the reproduction of information are largely separated, so that the flare component on the photodetector Influence is reduced.
[0295]
Also, in the second diffraction pattern, the second diffraction pattern is designed so that the light beam from the first light source is not diffracted and the light beam from the second light source mainly becomes -1st-order diffracted light. Is also good. As a result, as shown in FIG. 113, by making the spherical aberration due to diffraction of the light beam from NAH2 to NA1 larger, the light beam having a numerical aperture of less than or equal to NAH2 when passing through the objective lens for the second light source. The spherical aberration when passing through the transparent substrate of the second optical information recording medium is well corrected, while the spherical aberration of the light beam outside the NAH2 can be increased. As a result, as shown in FIG. 116 (b), the jump of the spherical aberration in NAH2 becomes large, and the convergence position of the flare component and the convergence position of the light beam contributing to the reproduction of information are largely separated. The influence of the components is reduced.
[0296]
Similarly, the light beam from the first light source is transmitted in the optical path from the light source to the objective lens, and the light beam passing through the region of the second light source that passes through the region opposite to the optical axis of the first diffraction pattern. By providing an aperture limiting means that does not transmit light and reducing the flare component reaching the photodetector, the effect can be reduced.
[0297]
The aperture limiting unit transmits the light beam from the first light source in the optical path after the light beam emitted from the first light source and the light beam emitted from the second light source are combined by the light combining unit. An annular filter that reflects or absorbs a light flux of the light flux of the light source that passes through a region opposite to the optical axis of the first diffraction pattern may be provided.
[0298]
As such a filter, for example, a dichroic filter using a multilayer film can be used. Of course, any of the surfaces of the objective lens can have the above-described filter effect.
[0299]
The aperture limiting means is an annular filter that transmits a light beam from the first light source and diffracts a light beam of the second light source that passes through a region opposite to the optical axis of the diffraction pattern. May be.
[0300]
Hereinafter, the first to seventh optical pickup devices according to the eighth embodiment will be specifically described with reference to the drawings.
[0301]
The first optical pickup device shown in FIG. 102 has a semiconductor laser 111 as a first light source for reproducing a first optical disk and a semiconductor laser 112 for reproducing a second optical disk.
[0302]
First, when reproducing the first optical disc, a beam is emitted from the first semiconductor laser 111, and the emitted luminous flux passes through a beam splitter 190, which is a means for synthesizing the light emitted from the two semiconductor lasers 111 and 112, and is polarized. The light passes through the beam splitter 120, the collimator 130, and the quarter-wave plate 14, and becomes a circularly polarized parallel light beam. This light beam is stopped down by the stop 170 and is focused on the information recording surface 220 by the objective lens 160 via the transparent substrate 210 of the first optical disc 200.
[0303]
The light flux modulated and reflected by the information bit on the information recording surface 220 passes through the objective lens 160, the stop 170, the quarter-wave plate 140, and the collimator 130 again, enters the polarization beam splitter 120, and is reflected there. Then, astigmatism is given by the cylindrical lens 18, the light is incident on the photodetector 300, and a read signal of information recorded on the first optical disc 200 is obtained using the output signal.
[0304]
In addition, by detecting a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 300, focus detection and track detection are performed. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 160 so that the light beam from the first semiconductor laser 111 forms an image on the recording surface 220 of the first optical disc 200, and the light beam from the semiconductor laser 111 The objective lens 160 is moved so that is imaged on a predetermined track.
[0305]
When reproducing the second optical disk, a beam is emitted from the second semiconductor laser 112, and the emitted light beam is reflected by a beam splitter 190 as a light combining means, and a polarized light beam is emitted similarly to the light beam from the first semiconductor 111. The light is condensed on the information recording surface 220 via the transparent substrate 210 of the second optical disc 200 via the splitter 120, the collimator 130, the quarter-wave plate 140, the aperture 170, and the objective lens 160.
[0306]
The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 passes through the objective lens 160, the diaphragm 170, the 4 wavelength plate 140, the collimator 130, the polarization beam splitter 120, and the cylindrical lens 180 for light detection. The optical disc 300 enters the optical disc 300, and a read signal of information recorded on the second optical disc 200 is obtained using the output signal.
[0307]
Further, similarly to the case of the first optical disc, the change in the light amount due to the change in the shape and the position of the spot on the photodetector 300 is detected, the focus is detected, and the track is detected. Then, the objective lens 160 is moved for tracking.
[0308]
Although the second optical pickup device in FIG. 103 has a configuration suitable for an optical system for recording and reproduction, the case of reproduction will be described. In the following embodiments, the same members as those of the optical pickup device of FIG. 102 are denoted by the same reference numerals.
[0309]
When reproducing the first optical disc, a beam is emitted from the first semiconductor laser 111, and the emitted light beam is reflected by the polarization beam splitter 121, passes through the collimator 131 and the quarter-wave plate 141, and becomes circularly polarized. It becomes parallel light. Further, the light passes through a beam splitter 190 as a light combining means, is stopped down by a stop 170, and is condensed by an objective lens 160 on an information recording surface 220 via a transparent substrate 210 of the first optical disc 200.
[0310]
The light beam modulated and reflected by the information bit on the information recording surface 220 passes through the objective lens 160 and the stop 170 again, passes through the beam splitter 190, the 4 wavelength plate 141, and the collimator 131, and is again polarized. The light enters the optical disc 121, is transmitted therethrough, is given astigmatism, is incident on the photodetector 301, and uses the output signal thereof to obtain a read signal of information recorded on the first optical disc 200. .
[0311]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 301 is detected to perform focus detection and track detection. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 160 so that the light beam from the first semiconductor laser 111 forms an image on the recording surface 220 of the second optical disc 200, and the light beam from the semiconductor laser 111 The objective lens 160 is moved so that is imaged on a predetermined track.
[0312]
When reproducing the second optical disk, a beam is emitted from the second semiconductor laser 112, and the emitted light beam is reflected by the polarization beam splitter 122, passes through the collimator 132 and the quarter-wave plate 142, and becomes circularly polarized. It becomes parallel light. Further, the light is reflected by a beam splitter 190 which is a light combining means, and is condensed on an information recording surface 220 via a transparent substrate 210 of the second optical disc 200 by a stop 170 and an objective lens 160.
[0313]
The light flux modulated and reflected by the information bit on the information recording surface 220 is reflected again by the beam splitter 190 through the objective lens 160 and the stop 170, passes through the quarter-wave plate 142 and the collimator 132, and becomes a polarized beam. The light enters the splitter 122, passes through the splitter 122, is given astigmatism, enters the photodetector 302, and uses the output signal to obtain a read signal of information recorded on the second optical disc 200. Can be
[0314]
Further, a change in light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 302 is detected, and focus detection and track detection are performed. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 160 so that the light beam from the second semiconductor laser 112 forms an image on the recording surface 220 of the first optical disc 200, and the light beam from the semiconductor laser 112 Moving the objective lens 160 so as to form an image on a predetermined track is the same.
[0315]
The third optical pickup device in FIG. 104 has a configuration suitable for an optical system for recording and reproduction, but the case of reproduction will be described.
[0316]
When reproducing the first optical disc, a beam is emitted from the first semiconductor laser 111 and passes through the coupling lens 60 for reducing the degree of divergence of the divergent light beam, the beam splitter 190 and the beam splitter 120 as a light combining means, and The light passes through the collimator 130 and the quarter-wave plate 140 to become circularly polarized parallel light. Further, the light is stopped down by the stop 170, and the light is focused on the information recording surface 220 by the objective lens 160 via the transparent substrate 210 of the first optical disc 200.
[0317]
The light flux modulated and reflected by the information bit on the information recording surface 220 passes through the quarter-wave plate 140 and the collimator 130 again through the objective lens 160 and the stop 170, and enters the beam splitter 120. Is reflected on the first optical disc 200 by using the output signal of the cylindrical lens 180, which is given astigmatism by the cylindrical lens 180, incident on the photodetector 301 through the concave lens 50, and using the output signal. Is obtained.
[0318]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 301 is detected to perform focus detection and track detection. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 160 so that the light beam from the first semiconductor laser 111 is imaged on the recording surface 220 of the first optical disc 200, and the light beam from the semiconductor laser 111 is The objective lens 160 is moved so as to form an image on a predetermined track.
[0319]
The second semiconductor laser 112 for reproducing the second optical disk is unitized with the photodetector 302 and the hologram 230 in the laser / detector integrated unit 400. “Unit” or “unitization” means that the members and means that are unitized can be integrated into an optical pickup device, and are assembled as one component when assembling the device. Can be put on is tight.
[0320]
The light beam emitted from the second semiconductor laser 112 passes through the hologram 230, is reflected by the beam splitter 190 as a light combining unit, passes through the beam splitter 120, the collimator 130, and the quarter-wave plate 140 to become a parallel light beam. Further, the light is condensed on the information recording surface 220 via the transparent substrate 210 of the second optical disc 200 via the stop 170 and the objective lens 160.
[0321]
The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 passes again through the objective lens 160 and the stop 170, passes through the 波長 wavelength plate 140, the collimator 130, and the beam splitter 120, and is reflected by the beam splitter 190. Then, the light is diffracted by the hologram 230 and is incident on the photodetector 302, and a read signal of information recorded on the second optical disc 200 is obtained using the output signal.
[0322]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 302 is detected, and focus detection and track detection are performed. The objective lens 160 is used by the two-dimensional actuator 150 for focusing and tracking. Move.
[0323]
In the fourth optical pickup device of FIG. 105, when reproducing the first optical disk, the first semiconductor laser 111 is unitized with the photodetector 301 and the hologram 231 by the integrated laser / detector unit 410, and The light beam emitted from the semiconductor laser 111 passes through the hologram 231 and passes through the beam splitter 190 and the collimator 130, which are light combining means, to become a parallel light beam. Further, the light is stopped down by the stop 170, and the light is focused on the information recording surface 220 by the objective lens 160 via the transparent substrate 210 of the first optical disc 200.
[0324]
The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 passes through the collimator 130 and the beam splitter 190 again through the objective lens 160 and the stop 170, is diffracted by the hologram 231 and is reflected on the photodetector 301. , And a read signal of information recorded on the first optical disc 200 is obtained using the output signal.
[0325]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 302 is detected, and focus detection and track detection are performed. The objective lens 160 is used by the two-dimensional actuator 150 for focusing and tracking. Move.
[0326]
When reproducing the second optical disk, the second semiconductor laser 112 is unitized with the photodetector 302 and the hologram 232 in the laser / detector integrated unit 42, and the light beam emitted from the second semiconductor laser 112 is converted into the hologram 232 , And is reflected by a beam splitter 190 as a light combining means, passes through a collimator 130, and becomes a parallel light flux. Further, the light is condensed on the information recording surface 220 via the transparent substrate 210 of the second optical disc 200 via the stop 170 and the objective lens 160.
[0327]
The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 passes through the collimator 130 again through the objective lens 160 and the stop 170, is reflected by the beam splitter 190, is diffracted by the hologram 232, and is detected by the hologram 232. A signal read from the information recorded on the second optical disc 200 is obtained using the output signal from the optical disc 302.
[0328]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 302 is detected to perform focus detection and track detection. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 is used for focusing and tracking. Is moved to the objective lens 160.
[0329]
In the fifth optical pickup device of FIG. 106, the first semiconductor laser 111, the second semiconductor laser 112, the light detection means 30, and the hologram 230 are unitized as a laser / detector integrated unit 430.
[0330]
When reproducing the first optical disk, the light beam emitted from the first semiconductor laser 111 passes through the hologram 230 and the collimator 130 and becomes a parallel light beam. Further, the light is stopped down by the stop 170, and the light is focused on the information recording surface 220 by the objective lens 160 via the transparent substrate 210 of the first optical disc 200.
[0331]
The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 passes through the collimator 130 again through the objective lens 160 and the stop 170, is diffracted by the hologram 230, and enters the photodetector 300, Using the output signal, a read signal of information recorded on the first optical disc 200 is obtained.
[0332]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 300 is detected to detect focus and track, and the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 160 for focusing and tracking. Move.
[0333]
When reproducing the second optical disk, the light beam emitted from the second semiconductor laser 112 passes through the hologram 230 and the collimator 130 and becomes a substantially parallel light beam. Further, the light is condensed on the information recording surface 220 via the transparent substrate 210 of the second optical disc 200 via the stop 170 and the objective lens 160.
[0334]
The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 passes through the collimator 130 again through the objective lens 160 and the stop 170, is diffracted by the hologram 230, and enters the photodetector 300, Using the output signal, a signal for reading information recorded on the second optical disc 200 is obtained.
[0335]
In addition, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 300 is detected to perform focus detection and track detection. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 performs focusing and tracking. Is moved to the objective lens 160.
[0336]
In the sixth optical pickup device of FIG. 107, the first semiconductor laser 111, the second semiconductor laser 112, the first light detection means 301, the second light detection means 302, and the hologram 230 are integrated with the laser / detector integrated unit 430. As a unit.
[0337]
When reproducing the first optical disk, the light beam emitted from the first semiconductor laser 111 passes through the disk-side surface of the hologram 230 and the collimator 130 and becomes a parallel light beam. Further, the light is stopped down by the stop 170, and the light is focused on the information recording surface 220 by the objective lens 160 via the transparent substrate 210 of the first optical disc 200.
[0338]
The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 passes through the collimator 130 again through the objective lens 160 and the stop 170, is diffracted on the surface of the hologram 230 on the disk side, and becomes the first light source. Is incident on the photodetector 301 corresponding to, and a read signal of information recorded on the first optical disc 200 is obtained using the output signal.
[0339]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 301 is detected to perform focus detection and track detection, and the objective lens 160 is used by the two-dimensional actuator 150 for focusing and tracking. Move.
[0340]
When reproducing the second optical disk, the light beam emitted from the second semiconductor laser 112 is diffracted by the surface of the hologram 230 on the semiconductor laser side, passes through the collimator 130, and becomes a substantially parallel light beam. The surface of the hologram on the semiconductor laser side functions as a light combining means. Further, the light is condensed on the information recording surface 220 via the transparent substrate 210 of the second optical disc 200 via the stop 170 and the objective lens 160.
[0341]
The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 passes through the collimator 130 again through the objective lens 160 and the stop 170, is diffracted on the disk-side surface of the hologram 230, and The light is incident on the corresponding photodetector 302, and the read signal of the information recorded on the second optical disc 200 is obtained using the output signal.
[0342]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 302 is detected to perform focus detection and track detection. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 is used for focusing and tracking. Is moved to the objective lens 160.
[0343]
The seventh optical pickup device in FIG. 108 has a configuration suitable for an optical system for recording and reproduction, but the case of reproduction will be described.
[0344]
When reproducing the first optical disc, a beam is emitted from the first semiconductor laser 111 and passes through the coupling lens 60 for reducing the degree of divergence of the divergent light beam, the beam splitter 190 and the beam splitter 120 as a light combining means, and The light passes through the collimator 130 and the quarter-wave plate 140 to become circularly polarized parallel light. Further, the light is stopped down by the stop 170, and the light is focused on the information recording surface 220 by the objective lens 160 via the transparent substrate 210 of the first optical disc 200.
[0345]
The light flux modulated and reflected by the information bit on the information recording surface 220 passes through the quarter-wave plate 140 and the collimator 130 again through the objective lens 160 and the stop 170, and enters the beam splitter 120. Is reflected on the first optical disc 200 by using the output signal of the cylindrical lens 180, which is given astigmatism by the cylindrical lens 180, incident on the photodetector 301 through the concave lens 50, and using the output signal. Is obtained.
[0346]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 301 is detected to perform focus detection and track detection. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 160 so that the light beam from the first semiconductor laser 111 is imaged on the recording surface 220 of the first optical disc 200, and the light beam from the semiconductor laser 111 is The objective lens 160 is moved so as to form an image on a predetermined track.
[0347]
The second semiconductor laser 112 for reproducing the second optical disk is unitized with the photodetector 302 and the hologram 230 in the laser / detector integrated unit 400.
[0348]
The light beam emitted from the second semiconductor laser 112 passes through the hologram 230, is reflected by the beam splitter 190 as a light combining unit, passes through the beam splitter 120, the collimator 130, and the quarter-wave plate 140 to become a parallel light beam. Further, the light is condensed on the information recording surface 220 via the transparent substrate 210 of the second optical disc 200 via the stop 170 and the objective lens 160.
[0349]
The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 passes again through the objective lens 160 and the stop 170, passes through the 波長 wavelength plate 140, the collimator 130, and the beam splitter 120, and is reflected by the beam splitter 190. Then, the light is diffracted by the hologram 230 and is incident on the photodetector 302, and a read signal of information recorded on the second optical disc 200 is obtained using the output signal.
[0350]
Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 302 is detected, and focus detection and track detection are performed. The objective lens 160 is used by the two-dimensional actuator 150 for focusing and tracking. Move.
[0351]
The thickness t1 of the transparent substrate is substantially the same as that of the first optical disk, and the required numerical aperture NA of the objective lens on the optical information recording medium side required for recording and reproducing with the first light source having the wavelength λ1 is also the first optical disk. A description will be given of a case of recording and reproducing a third Super @ RENS type disc which is similar to the above.
[0352]
Super @ RENS discs are currently being studied energetically, and FIG. 109 shows an example of the configuration. The recording and reproduction are based on near-field optics, and there are a method using reflected light and a method using transmitted light as a reproduction signal. The configuration of the present embodiment shows a method for obtaining a reproduction signal using transmitted light.
[0353]
When recording / reproducing a third disk of the Super @ RENS method, a coupling lens 60 that emits a beam from the first semiconductor laser 111 and reduces the degree of divergence of a divergent light beam, a beam splitter 190 as a light combining unit, and a beam splitter The light is transmitted through the collimator 130 and the quarter-wave plate 140 to form a parallel light flux. The light is further stopped down by the stop 170, and is condensed by the objective lens 160 onto the nonlinear optical film 250 via the transparent substrate 210 of the first optical disc 200 and the first protective film 240. A minute opening is formed in the nonlinear optical film 250, and energy is transmitted to the information recording surface 220 on the information recording layer via the second protective film 260. Then, the light modulated by the information pits and transmitted on the information recording surface 220 passes through the third protective film 270, is collected by the condenser lens 90 on the side opposite to the objective lens, and reaches the photodetector 305. The read signal of the information recorded on the third optical disc 200 is obtained from the output signal.
[0354]
On the other hand, the light beam reflected from the nonlinear optical film 250 passes through the quarter-wave plate 140 and the collimator 130 again through the objective lens 160 and the stop 170, enters the beam splitter 120, and is reflected there. Astigmatism is given by the cylindrical lens 180, and is incident on the photodetector 301 via the concave lens 50. A change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 301 is detected, and focus detection and track detection are performed. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 160 so that the light beam from the first semiconductor laser 111 is focused on the nonlinear optical film 250 of the first optical disc 200, and the two-dimensional actuator 150 outputs the light beam from the semiconductor laser 111. The objective lens 160 is moved so that the light flux forms an image on a predetermined track.
[0355]
As an objective lens of the above-described optical pickup device, an objective lens using a dedicated objective lens designed to receive a parallel light beam having no aberration from the first light source and to form a spot having no aberration through the transparent substrate of the DVD. When a parallel light having no aberration is incident from the second light source to form a spot through the transparent substrate of the CD,
(1) Wavelength dependence of refractive index of objective lens
(2) Difference in thickness of transparent substrate of optical information recording medium
(3) Wavelength dependence of refractive index of transparent substrate
Causes spherical aberration, but it has already been described that most is due to (2).
[0356]
The spherical aberration due to the factor (2) is substantially equal to | t2−t1 | and (NA2) at a numerical aperture NA2 required for recording and reproducing a CD.4Is proportional to FIG. 110 shows a dedicated lens designed to be aberration-free through a transparent substrate of a DVD when a parallel light beam having a wavelength of λ1 = 650 nm is incident on the objective lens. The transparent substrate has a CD thickness and a wavelength of λ2 = 780 nm. 3 shows the relationship between the imaging magnification M2 and the wavefront aberration when the numerical aperture of the light beam emitted from the objective lens is set to 0.45 when the light source is used. When the imaging magnification M2 is 0, a parallel light beam enters the objective lens as in the case of DVD.
[0357]
As shown, when M2 = 0, a spherical aberration of about 0.13 λrms occurs, which is larger than the Marechal limit of diffraction-limited performance of 0.07 λrms. Therefore, it is necessary to set the spherical aberration by some means so that the wavefront aberration of both DVD and CD is less than Marechal's limit.
[0358]
In this objective lens, when the imaging magnification is made negative, a negative spherical aberration occurs in the objective lens. When M ≒ −0.06, the spherical aberration becomes a minimum value and a value within the Marechal limit. As described above, the amount of spherical aberration to be corrected differs depending on the imaging magnification. In the illustrated example, when M ≒ −0.06, it is not necessary to correct the spherical aberration by another means. When the NA required for recording information on a CD-R is 0.5, the spherical aberration to be further corrected is large.
[0359]
Next, preferred collimating adjustment means in each of the above-described optical pickup devices will be described. For the sake of simplicity, consider an optical pickup device using a condensing optical system including a collimator and an objective lens. As for the distance between the collimator and the light source, a desired parallel light is emitted from the collimator by arranging the light source at a focal position on the optical axis of the collimator. Since the manufacturing variation of the collimator back focus, the distance between the mounting position of the semiconductor laser and the light emitting point, and the housing of the optical pickup device for mounting the collimator and the semiconductor laser is kept small, the distance between the semiconductor laser and the collimator must be adjusted. However, a parallel light having a practically accurate accuracy can be obtained.
[0360]
By the way, in the case of recording and / or reproducing two types of optical information recording media having different thicknesses of the transparent substrate by two light sources having different wavelengths, an objective lens having a diffraction pattern is used. In the case of using diffracted light of the same order other than 0, the fluctuation of the spherical aberration due to the fluctuation of the oscillation wavelength of the laser is larger than that of the existing double-sided aspherical objective lens. In particular, in the objective lens as in the sixth embodiment, the wavefront aberration is 0.001 λms at the wavelength of 650 nm, but is degraded to about 0.035 λrms when the wavelength changes by ± 10 nm. What occurs at this time is spherical aberration. Semiconductor lasers have individual differences in oscillation wavelength, and when a semiconductor laser having a large individual difference is applied to an optical pickup device, there arises a problem that the standard of spherical aberration of an objective lens having a diffraction pattern becomes strict.
[0361]
In an objective lens used in an optical pickup device, when an incident light beam changes from parallel light to divergent light, negative third-order spherical aberration increases, and when an incident light beam changes from parallel light to convergent light, positive third-order spherical aberration increases. The third-order spherical aberration can be controlled by changing the degree of divergence of the light beam incident on the objective lens. In the objective lens as in the sixth embodiment, since the main component of the spherical aberration generated due to the individual difference of the oscillation wavelength of the semiconductor laser is the third-order spherical aberration, by changing the divergence of the light beam incident on the objective lens. In addition, the third-order spherical aberration of the entire condensing optical system can be set as designed.
[0362]
If a converging optical system has a coupling lens such as a collimator, it can be moved in the optical axis direction to control the third-order spherical aberration of the objective lens. In the case where a coupling lens such as a collimator is provided, the object can be similarly achieved by moving the semiconductor laser in the optical axis direction. Of course, even when there is a coupling lens such as a collimator, the semiconductor laser may be moved in the optical axis direction.
[0363]
<Example 19>
[0364]
Hereinafter, as a specific example of the objective lens according to the eighth embodiment, Example 19 of the spherical aberration correction lens is shown in FIG. 111 and Tables 20 and 21.
[0365]
In Table 20, ri indicates the radius of curvature of the refraction surface, di and di 'indicate the surface spacing, and ni and ni' indicate the refractive index at the main wavelength. The surface shape equation is shown in the following [Equation 4].
[0366]
(Equation 4)
Here, X is the axis in the optical axis direction, h is the axis perpendicular to the optical axis, and the traveling direction of light is positive, r is the paraxial radius of curvature, κ is the number of cones, Aj is the aspheric coefficient, and Pj (Pi ≧ 3) is an aspheric power.
[0367]
The diffraction surface is as shown in Expression 1 as an optical path difference function. The unit is expressed as mm.
[0368]
[Table 20]
di and ni are values at the time of the first optical information recording medium (t1 = 0.6 mm).
[0369]
di ′ and ni ′ are values when the second optical information recording medium (t2 = 1.2 mm)
[0370]
[Table 21]
FIG. 111 is a sectional view of the lens of the above embodiment, and FIG. 112 is a diagram showing the spherical aberration. In FIG. 111, a portion S2d of the second surface S2 including the optical axis has a diffraction pattern, and a portion S2r outside the portion is an aspheric refraction surface. FIG. 112A is a spherical aberration diagram of the first optical information recording medium (t1 = 0.6 mm) with a wavelength of 635 nm, and the aberration is sufficiently corrected. FIG. 6B is a spherical aberration diagram of the second optical information recording medium (t2 = 1.2 mm) at a wavelength of 780 nm. The light beam passing through the first split surface S2d has its spherical aberration corrected by the diffraction effect. The light beam passing through the second divided surface S2r becomes flare light, and has the same effect as the stop.
[0371]
The lens of the above embodiment is an objective lens with NAH2 = 0.5 and NAL2 = 0. The diffraction pattern portion of this lens is a pattern on an annular zone centered on the optical axis, and the number of steps is about 13. Also, the boundary between the refraction surface and the circumferential portion of the diffraction pattern portion that is farthest from the optical axis has a step of about 21 μm.
[0372]
When NAH2 = 0.45, the number of steps of the diffraction pattern is about 9, and the step amount is about 13 μm. The step amount and the number of steps of the diffraction pattern are almost proportional to the fourth power of NAH2.
[0373]
When NAL2 = 0 as in this example, the number of steps of the diffraction pattern increases in proportion to the spherical aberration to be corrected.
[0374]
In the objective lens of the invention described in the present specification, a good effect can be obtained even when the depth of the diffraction pattern in the optical axis direction is 2 μm or less. Since molding becomes difficult, it is desirable that the number of steps be as small as possible.
[0375]
That is, (1) the imaging magnification of CD is made slightly smaller than the imaging magnification of DVD, and the amount of spherical aberration to be corrected is reduced in advance. Preferably, mCD (magnification at the time of recording / reproducing of CD) -mDVD (magnification at the time of recording / reproducing of DVD) is -1/15 to 0. (2) Deep numerical aperture with small depth This can be achieved by not providing a diffraction pattern in the portion.
[0376]
For example, if the DVD imaging magnification is set to 0 and the CD imaging magnification is set to -0.03, the spherical aberration to be corrected is halved. The number is about 7, and the level difference is also about 11 μm.
[0377]
When the step amount is small, the shape of the step S2s may be such that the shape smoothly transitions from the diffraction pattern portion S2d to the refraction surface portion S2r.
[0378]
Further, when both the imaging magnification of DVD and the imaging magnification of CD are 0, for example, if NAL2 = 0.36, the residual spherical aberration component WSA (NAL2) of the wavefront aberration of the light flux having a numerical aperture of NAL2 or less is obtained. It is about 0.053λrms. By providing an optimal diffraction pattern for this, the RMS value of the wavefront aberration up to NAH2 can be reduced while maintaining the wavefront aberration of the DVD at almost zero.
[0379]
The residual spherical aberration component WSA (NAH2) of the wavefront aberration of a light beam having a numerical aperture of NAH2 or less can be approximated by the following equation.
[0380]
WSA (NAH2) = (NAL2 / NAH2) 2 × WSA (NAL2)
Therefore, when NAH2 = 0.45, the above value is 0.034λrms, and when NAH2 = 0.5, it is 0.027λrms, which is sufficiently smaller than Marechal's limit value.
[0381]
At this time, since an excessive spherical aberration occurs below NAL2, the spherical aberration from NAL2 to NAH2 does not need to be set to 0, but should almost coincide with the best focus of the light flux below NAL2. Since the best focus position is a position beyond the paraxial focus, the amount of spherical aberration corrected by the diffraction pattern can be small. In addition, a diffraction pattern is not required for a light beam of NAL2 or less. With these two effects, when NAH2 = 0.5, the number of steps of the diffraction pattern is about 6, and when NAH2 = 0.45, the number of steps of the diffraction pattern is only 4.
[0382]
Of course, by making the imaging magnification of the CD smaller than the imaging magnification of the DVD, the diffraction pattern can be further reduced, and if there are at least two steps, compatible reproduction of the DVD and the CD becomes possible.
[0383]
By the way, a high-density optical information recording medium having a transparent substrate thickness of 0.1 mm has been proposed. For recording and reproduction, a blue semiconductor laser is used, a two-ball objective lens is used, and an NA1 of 0.85 is required. On the other hand, the CD-RW uses a light source having a transparent substrate thickness of 1.2 mm and a wavelength of 780, and has an NA2 of 0.55. In this compatible optical system, NA2 is larger and t1-t2 is larger than in the case of DVD and CD-R (NAH2 = 0.5), so that the correction amount of spherical aberration is 2.7 times larger. Therefore, the number of steps of the diffraction pattern is also about 35.
[0384]
Furthermore, to correct paraxial chromatic aberration, the number of steps in the diffraction pattern increases. Further, if the correction including the paraxial chromatic aberration is performed up to NA1, the number of steps becomes several hundreds. In such a case, it is also possible to apply a diffraction pattern to a plurality of optical surfaces.
[0385]
If necessary, a portion from NAL2 to NAH2 may be used as a refraction surface.
[0386]
Furthermore, when t1> t2, the sign of the generated spherical aberration is reversed, so that the -1 order light is used.
[0387]
Similarly, in the case of DVDs and CDs, the -1st-order light is also used when the imaging magnification of the CD of the objective lens becomes considerably smaller than the imaging magnification of the DVD and the under spherical aberration remains. .
[0388]
It is to be noted that an example has been shown in which a DVD and a CD, which are presently important concerns, are implemented with a single objective lens using two lasers having different recording or wavelengths. As described above, when the wavelength of the first light source is λ1 and the wavelength of the second light source is λ2 (λ2> λ1), when t1 <t2, + 1st-order diffracted light is used, and when t1> t2, In some cases, the first diffraction pattern using the -1st-order diffracted light is introduced. In the case of DVD (using the first light source) and CD (using the second light source), the former is the former.
[0389]
By the way, light sources of various wavelengths such as a blue semiconductor laser and an SHG laser have been put into practical use in recent years, and many new optical information recording media are expected to appear in the future. In this case, the required spot size is determined from the recording density of the optical information recording medium, but the NA required for recording or recording / reproducing changes depending on the wavelength of the light source used. For this reason, the thickness of the transparent substrate of the optical information recording medium and the required NA are classified into the following four for the two optical information recording media.
(1) $ t1 <t2, $ NA1> NA2
(2) t1 <t2, NA1 <NA2
(3) $ t1> t2, $ NA1> NA2
(4) t1> t2, NA1 <NA2
[0390]
In the above description, in particular, the diffraction order for each light source of the first diffraction pattern used for the case (1), the range of the first diffraction pattern (NAH1, NAL1, NAH2, NAL2), the diffraction pattern part and the transmission It is necessary that the type and NA range of the light source that the unit needs to collect light at the same position, the NA range for setting the spherical aberration for each light source, and the wavefront aberration for each light source be 0.07λrms or less. In the range of a certain NA, the diffraction order for each light source of the second diffraction pattern and the necessity of condensing light at the same position as that of the first diffraction pattern, and when introducing aperture restriction, the light flux from either light source is limited. The conditions and the like have been described in detail, but in the cases of (2), (3) and (4), detailed description is omitted because they can be easily achieved from the description of (1).
[0391]
Further, at the time of manufacturing the lens, it is also possible to integrally mold a plastic material or a glass material by using a mold having a diffraction pattern cut therein. An optical surface including the diffraction pattern of the invention may be formed. Further, it may be manufactured by coating or direct processing.
[0392]
As described above, the optical surface having the effect of the invention described in this specification is provided on an optical element different from the objective lens, and the optical element is provided on the light source side or the optical information recording medium side of the objective lens. May be. Of course, a collimator or a light combining means may be provided on an optical surface through which both the light beam from the first light source and the light beam from the second light source pass. However, when the objective lens moves for tracking or the like, the optical axis of the diffraction pattern and the optical axis of the objective lens move relatively, so that the amount of tracking is limited.
[0393]
Further, for convenience of explanation, the diffraction pattern is concentric with the optical axis, but is not limited to this.
[0394]
Although the objective lenses specifically shown in Examples 1 to 19 have been described as examples each including a single lens, the objective lens may include a plurality of lenses, and the objective lens may include at least one surface. The invention having the diffraction surface described in the specification is also included in the invention described in the specification.
[0395]
Hereinafter, configurations (1) to (339) and effects of the invention described in this specification will be described.
[0396]
(1) An optical pickup device for reproducing information from an optical information recording medium or recording information on an optical information recording medium, wherein the optical pickup device emits a first light beam having a first wavelength. A first light source, a second light source that emits a second light beam having a second wavelength different from the first wavelength, and a condensing optical system having an optical axis, a diffraction unit, and a photodetector. The first light beam passes through the diffracting portion, so that the n-th order diffracted light amount of the first light beam is larger than at least one order light amount of any other order of the first light beam. Diffraction light is generated, and the second light flux passes through the diffraction section, so that the n-th order diffraction light quantity of the second light flux is larger than the diffraction light quantity of any other order of the second light flux. The feature is that one order diffracted light is generated To. Here, n is an integer other than 0.
[0397]
(2) In (1), the optical pickup device can reproduce or record information on at least two types of optical information recording media, and the first light flux of the first light source is a first light beam. The second light source of the second light source is used for reproducing information from an optical information recording medium or for recording information on a first optical information recording medium. It is used for reproducing information from a medium or for recording information on a second optical information recording medium.
[0398]
(3) The optical pickup device according to (2), wherein the condensing optical system records information on the first optical information recording medium for reproducing information recorded on the first optical information recording medium. The n-th order diffracted light of the first light flux generated in the diffraction unit by the first light flux that has reached the diffraction unit to transmit the first optical information recording medium to the first optical information recording medium via a first transparent substrate. The light can be condensed on a first information recording surface, and the condensing optical system is used for reproducing information recorded on the second optical information recording medium or for reproducing information on the second information recording medium. The n-th order diffracted light of the second light flux generated in the diffraction unit by the second light flux that has reached the diffraction unit for recording is transmitted through the second transparent substrate to the second optical information recording medium. And the light detector can be focused on the second information recording surface of Characterized in that it is possible to receive the light beam reflected from the first information recording plane or the second information recording surface.
[0399]
(4) In the optical pickup device according to (2) or (3), the condensing optical system has an objective lens, and the condensing optical system is configured to control the n in the first light beam that has passed through the diffraction unit. Second-order diffracted light can be condensed on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less within a predetermined numerical aperture of the first light flux on the image side of the objective lens. And the condensing optical system converts the n-th order diffracted light of the second light flux passing through the diffractive portion onto a second information recording surface of the second optical information recording medium on an image side of the objective lens. In the second light beam, the light can be condensed within a predetermined numerical aperture of 0.07 λrms or less.
[0400]
(5) In the optical pickup device according to (2), the first optical information recording medium has a first transparent substrate having a thickness of t1, and the second optical information recording medium is different from the thickness t1. It has a second transparent substrate having a thickness t2.
[0401]
(6) The optical pickup device according to (5), wherein the condensing optical system has an objective lens, and the condensing optical system converts the n-th order diffracted light of the first light beam that has passed through the diffractive portion into the light. The light can be condensed on the first information recording surface of the first optical information recording medium within a predetermined numerical aperture of the first light flux on the image side of the objective lens in a state of 0.07 λrms or less, and The optical system converts the nth-order diffracted light of the second light flux that has passed through the diffractive portion, onto a second information recording surface of the second optical information recording medium, on the image side of the objective lens. It can be condensed in a state of not more than 0.07 λrms within a predetermined numerical aperture of the light beam of the above.
[0402]
(7) The optical pickup device according to (5), wherein the following conditional expression is satisfied.
λ1 <λ2
t1 <t2
[0403]
Here, λ1: the wavelength of the first light source
[0404]
λ2: wavelength of the second light source
[0405]
t1: thickness of the first transparent substrate
[0406]
t2: thickness of the second transparent substrate
[0407]
(8) The optical pickup device according to (7), wherein the focusing optical system has an objective lens and satisfies the following conditional expression.
NA1> NA2
Here, NA1: a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens required for recording or reproducing the first optical information recording medium with light having a wavelength of λ1.
NA2: a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens required for recording or reproducing the second optical information recording medium with light having a wavelength of λ2
[0408]
(9) The optical pickup device according to any one of (1) to (8), wherein the n-order diffracted light is + 1-order diffracted light.
[0409]
(10) In (8), the optical pickup device satisfies the following conditional expression.
0.55mm <t1 <0.65mm
1.1 mm <t2 <1.3 mm
630 nm <λ1 <670 nm
760 nm <λ2 <820 nm
0.55 <NA1 <0.68
0.40 <NA2 <0.55
[0410]
(11) In the optical pickup device according to (10), the light-converging optical system includes an objective lens, and the objective lens includes the diffraction unit,
λ1 = 650 nm
t1 = 0.6 mm
NA1 = 0.6,
When the first light flux, which is a parallel light having a uniform intensity distribution, is made incident on the objective lens and condensed on the first information recording surface via the first transparent substrate, best focus is achieved. Is characterized by a spot diameter of 0.88 to 0.91 μm.
[0411]
(12) In the optical pickup device according to (10), the light-collecting optical system includes an objective lens, and the objective lens includes the diffraction unit;
λ1 = 650 nm
t1 = 0.6 mm
NA1 = 0.65,
When the first light flux, which is a parallel light having a uniform intensity distribution, is made incident on the objective lens and condensed on the first information recording surface via the first transparent substrate, best focus is achieved. Is characterized by having a spot diameter of 0.81 to 0.84 μm.
[0412]
(13) The optical pickup device according to (10), wherein the following conditional expression is satisfied.
t1 = 0.6 mm
t2 = 1.2 mm
λ1 = 650 nm
λ2 = 780 nm
NA1 = 0.6
NA2 = 0.45
[0413]
(14) In the optical pickup device according to (8), the condensing optical system includes an objective lens, the objective lens includes the diffractive portion, and the condensing optical system is configured to control the n-th light beam of the second light flux. In the case where the folded light is converged on the second information recording surface of the second optical information recording medium, the spherical aberration has at least one discontinuous portion.
[0414]
(15) The optical pickup device according to (14), wherein the spherical aberration has a discontinuity near the NA2.
[0415]
(16) The optical pickup device according to (14), wherein the spherical aberration has a discontinuous portion at a numerical aperture (NA) of 0.45.
[0416]
(17) The optical pickup device according to (14), wherein the spherical aberration has a discontinuity at a numerical aperture (NA) of 0.5.
[0417]
(18) The optical pickup device according to (14), wherein the focusing optical system converts the n-order diffracted light of the first light flux having a numerical aperture of NA1 or less into the first optical information recording medium of the first optical information recording medium. On the information recording surface so that the wavefront aberration at the best image point is 0.07 λrms, and the light-converging optical system is configured to perform the above-mentioned n of the second light flux having a numerical aperture equal to or less than the numerical aperture serving as the discontinuous portion. The second-order diffracted light is condensed on the second information recording surface of the second optical information recording medium such that the wavefront aberration at the best image point is 0.07λrms.
[0418]
(19) In the optical pickup device according to (8), the condensing optical system has an objective lens, and the objective lens has the diffractive portion, and performs recording or reproduction on the second optical information recording medium. Therefore, when the condensing optical system condenses the nth-order diffracted light of the second light flux passing through the diffractive portion on the second information recording surface of the second optical information recording medium In addition, the spherical aberration is continuous and has no discontinuity.
[0419]
(20) The optical pickup device according to (19), wherein the spherical aberration is 20 μm or more at NA1, and the spherical aberration is 10 μm or less at NA2.
[0420]
(21) The optical pickup device according to (5), wherein the following conditional expression is satisfied.
λ1 <λ2
t1> t2
Here, λ1: the wavelength of the first light source
λ2: wavelength of the second light source
t1: thickness of the first transparent substrate
t2: thickness of the second transparent substrate
[0421]
(22) The optical pickup device according to (21), wherein the nth-order diffracted light is a -1st-order diffracted light.
[0422]
(23) The optical pickup device according to any one of (1) to (22), wherein the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the first light beam in the diffractive portion is A%, and diffraction of another order is performed. Assuming that the diffraction efficiency of light is B%, AB ≧ 10, the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the second light flux in the diffractive portion is A ′%, and the diffracted light of another certain order is When the diffraction efficiency is B ′%, A′−B ′ ≧ 10.
[0423]
(24) The optical pickup device according to any one of (1) to (22), wherein the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the first light flux in the diffractive portion is A%, and diffraction of another order is performed. Assuming that the diffraction efficiency of light is B%, AB ≧ 50, the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the second light flux in the diffracting unit is A ′%, and the diffracted light of another certain order is When the diffraction efficiency is B ′%, A′−B ′ ≧ 50.
[0424]
(25) The optical pickup device according to any one of (1) to (24), wherein a difference between a wavelength of the first light flux and a wavelength of the second light flux is 80 nm or more and 400 nm or less. Features.
[0425]
(26) The optical pickup device according to any one of (1) to (25), wherein the diffractive portion has a plurality of orbicular zones as viewed from the direction of the optical axis. It is characterized by being formed substantially concentrically around the optical axis or a point near the optical axis.
[0426]
(27) In the optical pickup device according to (26), the phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones of the diffractive portion is 0 in at least one term other than the square term. It is characterized by having a coefficient other than.
[0427]
(28) In the optical pickup device according to (26), a phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones of the diffraction section has a coefficient other than 0 in a square term. It is characterized by.
[0428]
(29) In the optical pickup device according to (26), a phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones of the diffraction unit does not include a square term.
[0429]
(30) The optical pickup device is characterized in that the sign of the diffractive action added by the diffractive portion in (26) is switched at least once in a direction perpendicular to the optical axis and away from the optical axis.
[0430]
(31) In the optical pickup device according to (30), the plurality of orbicular zones of the diffractive portion are blazed, and in an orbicular zone closer to the optical axis, the step portion is separated from the optical axis. In the annular zone located on the side opposite to the optical axis, the step is located on the side closer to the optical axis.
[0431]
(32) In the optical pickup device according to (30), the plurality of orbicular zones of the diffractive portion are blazed, and in an orbicular zone closer to the optical axis, the step portion is closer to the optical axis. In the annular zone located on the side and away from the optical axis, the step portion is located on the side away from the optical axis.
[0432]
(33) The optical pickup device according to (2), wherein the focusing optical system has an objective lens, and a pitch Pf of the orbicular zone of the diffractive portion corresponding to a maximum numerical aperture on the image side of the objective lens; A pitch Ph of the orbicular zone of the diffractive portion corresponding to の of the maximum numerical aperture satisfies the following conditional expression.
0.4 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 25
[0433]
(34) In the optical pickup device according to (26), the diffraction section has a first diffraction pattern and a second diffraction pattern, and the second diffraction pattern is more than the first diffraction pattern. Are also separated from the optical axis.
[0434]
(35) In the optical pickup device according to (34), in the first light flux that has passed through the first diffraction pattern of the diffraction section, the n-th order diffracted light is larger than the diffracted lights of other orders. Also in the second light flux generated and passed through the first diffraction pattern of the diffraction section, the n-order diffracted light is generated more than the other order diffracted light, and the second-order diffracted light of the diffractive section is generated. In the first light flux that has passed through the diffraction pattern, the n-th order diffracted light is generated more than the other order diffracted light, and the second order light that has passed through the second diffraction pattern of the diffraction section In the light beam, the zero-order light is generated more frequently than the diffracted lights of other orders.
[0435]
(36) In the optical pickup device according to (34), in the first light flux that has passed through the first diffraction pattern of the diffraction section, the n-th order diffracted light is larger than the diffracted lights of other orders. In the second light flux that has been generated and passed through the first diffraction pattern of the diffracted light, the n-order diffracted light is generated more than the other order diffracted light, and In the first light flux that has passed through the second diffraction pattern, the 0th-order diffracted light is generated more than the other-order diffracted light, and the first light flux that has passed through the second diffraction pattern of the diffraction section In the second light beam, the diffracted light of the negative order other than the n-th order is generated more than the diffracted lights of the other orders.
[0436]
(37) The optical pickup device according to (26), wherein the condensing optical system has an objective lens, and all light beams having a maximum numerical aperture or less on the image side of the objective lens pass through the diffraction portion. .
[0437]
(38) The optical pickup device according to (26), wherein the light-collecting optical system has an objective lens, and among the light beams having a maximum numerical aperture or less on the image side of the objective lens, some of the light beams pass through the diffraction portion. It passes, and another part of the light flux does not pass through the diffraction section.
[0438]
(39) The optical pickup device according to (26), wherein the number of steps of the plurality of annular zones of the diffractive portion is 2 or more and 45 or less.
[0439]
(40) The optical pickup device according to (39), wherein the number of steps of the plurality of annular zones of the diffractive portion is 2 or more and 15 or less.
[0440]
(41) In the optical pickup device according to (26), a depth of the stepped portion of the plurality of orbicular zones of the diffraction portion in the optical axis direction is 2 μm or less.
[0441]
(42) The optical pickup device according to (26), wherein the condensing optical system has an objective lens, the diffractive portion is provided on the objective lens, and the diffraction at a numerical aperture (NA) of 0.4. The pitch of the portions is 10 to 70 μm.
[0442]
(43) The optical pickup device according to (1), wherein the condensing optical system has a lens having a refraction surface, and the diffractive portion is provided on the lens.
[0443]
(44) The optical pickup device according to (43), wherein the lens provided with the diffraction section is an objective lens.
[0444]
(45) The optical pickup device according to (44), wherein the objective lens provided with the diffraction surface has a flange portion on an outer periphery.
[0445]
(46) The optical pickup device according to (44), wherein the refraction surface of the objective lens provided with the diffraction section is an aspheric surface.
[0446]
(47) An optical pickup device according to any one of claims 43 to 46, wherein the lens provided with the diffractive portion is made of a material having an Abbe number νd larger than 50.
[0447]
(48) The optical pickup device according to any one of (43) to (47), wherein the lens provided with the diffractive portion is a plastic lens.
[0448]
(49) The optical pickup device according to any one of (43) to (47), wherein the lens provided with the diffractive portion is a glass lens.
[0449]
(50) The optical pickup device according to any one of (1) and (43) to (49), wherein the n-order diffracted light is + 1st-order or -1st-order diffracted light.
[0450]
(51) The optical pickup device according to any one of (1) to (50), wherein a diffraction efficiency of the n-th order diffracted light in the diffractive portion is a wavelength of the first light beam and a wavelength of the second light beam. And a maximum at a wavelength between.
[0451]
(52) The optical pickup device according to any one of (1) to (50), wherein a diffraction efficiency of the n-th order diffracted light in the diffractive portion is a wavelength of the first light flux or a wavelength of the second light flux. Is characterized by the maximum.
[0452]
(53) In the optical pickup device according to (1), the light-collecting optical system has an objective lens, and the wavelength of the second light beam is longer than the wavelength of the first light beam. The axial chromatic aberration in the second light beam and the first light beam satisfies the following conditional expression.
−λ2 / {2 × (NA2)2} ≦ Z ≦ λ2 / {2 × (NA2)2
Here, λ2: the wavelength of the second light flux
NA2: {predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens with respect to the second light flux]
[0453]
(54) The optical pickup device according to any one of (1) to (53), further including a third light source that emits a third light beam, wherein the wavelength of the third light beam is the first light beam. The wavelengths of the light beam and the second light beam are different.
[0454]
(55) In the optical pickup device according to (54), in the third light flux that has passed through the diffractive portion, the n-order diffracted light is generated more than the diffracted light of other orders. .
[0455]
(56) In the optical pickup device according to (1), the condensing optical system may include an objective lens and the first lens outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the first light flux is used. Aperture limiting means for blocking or diffracting the light beam of the second lens and transmitting the second light beam, or the second light beam outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the second light beam is used. Aperture limiting means for shielding or diffracting the first light beam and transmitting the first light beam.
[0456]
(57) In the optical pickup device according to (1), the condensing optical system has an objective lens, and the outer side of the objective lens outside a predetermined numerical aperture on the image side when the first light flux is used. The aperture limiting means for blocking or diffracting the first light beam and transmitting the second light beam is also provided with an aperture limiting means which is outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when using the second light beam. The light beam is shielded or diffracted, and the first light beam is not provided with an aperture limiting means.
[0457]
(58) The optical pickup device according to (1), wherein the condensing optical system has a lens having a refracting surface, and the diffractive portion is provided on the lens, and satisfies the following conditional expression. I do.
-0.0002 / ° C <Δn / ΔT <-0.00005 ° C
0.05 nm / ° C <Δλ1 / ΔT <0.5 nm / ° C
Here, ΔT (° C.): temperature change
Δn: amount of change in the refractive index of the lens
Δλ1 (nm): the amount of change in the wavelength of the first light source when there is a temperature change ΔT
[0458]
(59) The optical pickup device according to (1), wherein the focusing optical system has an objective lens and satisfies the following conditional expression.
0.2 × 10-6/ ° C <ΔWSA3 · λ1 / {f · (NA1)4・ ΔT} <2.2 × 10-6/ ℃
Here, NA1: a required numerical aperture of the objective lens on the image side when reproducing or recording on the optical information recording medium using the first light flux
λ1: wavelength of the first light beam
f: focal length of the objective lens in the first light flux
ΔT: environmental temperature change.
ΔWSA3 (λ1 rms): Reproduces information on the optical information recording medium using the first light beam
Or, when recording, the amount of change in the third-order spherical aberration component of the wavefront aberration of the light beam focused on the information recording surface
[0459]
(60) The optical pickup device according to (1), wherein the condensing optical system has an objective lens, and the first light flux is within a predetermined numerical aperture on an image side of the objective lens when the first light flux is used. The first light beam is condensed on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less, and a predetermined light beam on the image side of the objective lens when the first light beam is used. The first light beam that has passed outside the numerical aperture is in a state larger than 0.07 λrms on the first optical information recording medium, and a predetermined value on the image side of the objective lens when using the second light beam. Neither the second light flux that has passed through the numerical aperture nor the second light flux that has passed outside the predetermined numerical aperture has a diameter of 0.07 λrms or less on the second information recording surface of the second optical information recording medium. Is collected in the state of
[0460]
When the second light beam is used, the second light beam within the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens is placed on the second information recording surface of the second optical information recording medium at 0.07λrms. The second light flux condensed in the following state and having passed outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when using the second light flux is on the second optical information recording medium. , 0.07λrms, the first light flux passing through the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the first light flux is used, and the first light flux passing outside the predetermined numerical aperture are also used. The first light beam is also focused on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07λrms or less.
[0461]
(61) The optical pickup device according to (1), wherein the condensing optical system has an objective lens, and the first light flux is within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the first light flux is used. The first light beam is condensed on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less, and a predetermined light beam on the image side of the objective lens when the first light beam is used. The first light flux that has passed outside the numerical aperture is condensed on the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less, or is shielded to reach the first information recording surface. When the second light flux does not reach the second light flux and passes through the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the second light flux is used, the second light flux also passes outside the predetermined numerical aperture. Is also 0.07 on the second information recording surface of the second optical information recording medium. The second light flux which is condensed in a state of not more than λrms or is within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when using the second light flux is a second optical information recording medium. Is focused on the second information recording surface at a rate of 0.07 λ rms or less, and the second light flux passing outside a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the second light flux is used. The light flux is condensed on the second optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less, or is shielded and does not reach the second information recording surface. When using the first optical flux, the first light flux that has passed within the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens, and the first light flux that has passed outside the predetermined numerical aperture are also used for the first optical information recording medium. Light is condensed on the first information recording surface in a state of 0.07λrms or less. And it features.
[0462]
(62) In the optical pickup device according to (1), the condensing optical system has an objective lens, and when the first light flux is used, the first light flux that is a non-parallel light flux is applied to the objective lens. In the case where the light is made incident and the second light beam is used, the second light beam that is a non-parallel light beam is made incident on the objective lens.
[0463]
(63) In the optical pickup device according to (62), the non-parallel light beam is divergent light.
[0464]
(64) In the optical pickup device according to (62), the non-parallel light beam is a convergent light beam.
[0465]
(65) In the optical pickup device, in (1), the condensing optical system has an objective lens, and when the first light beam is used, the first light beam that is a parallel light beam is incident on the objective lens. In the case where the second light beam is used, the second light beam which is a non-parallel light beam is made incident on the objective lens, or in the case where the first light beam is used, the second light beam which is a non-parallel light beam is used. In the case where one light beam is incident on the objective lens and the second light beam is used, the second light beam that is a parallel light beam is incident on the objective lens.
[0466]
(66) The optical pickup device according to (65), wherein the non-parallel light beam is divergent light.
[0467]
(67) In the optical pickup device according to (65), the non-parallel light beam is a convergent light beam.
[0468]
(68) In the optical pickup device, in (1), the condensing optical system has an objective lens, and when the first light beam is used, the first light beam that is a parallel light beam is incident on the objective lens. When the second light beam is used, the second light beam, which is a parallel light beam, is incident on the objective lens.
[0469]
(69) The optical pickup device according to (1), wherein the condensing optical system includes an objective lens and a divergence changing unit that changes a divergence of a light beam incident on the objective lens. .
[0470]
(70) The optical pickup device according to any one of (1) to (6), wherein the photodetector is common to the first light beam and the second light beam. I do.
[0471]
(71) The optical pickup device according to any one of (1) to (69), further comprising a second photodetector, wherein the photodetector is for the first light beam, and Is characterized by being for the second light flux.
[0472]
(72) In the optical pickup device, in any one of (1) to (71), the photodetector and the first light source or the second light source are unitized. And
[0473]
(73) In the optical pickup device, in any one of (1) to (71), the photodetector, the first light source, and the second light source are unitized. And
[0474]
(74) The optical pickup device according to (1), further includes a second photodetector, wherein the photodetector is for the first light beam and the second photodetector is the second photodetector. It is for a light beam, wherein the photodetector, the second photodetector, the first light source and the second light source are unitized.
[0475]
(75) The optical pickup device according to (1), wherein the first light source and the second light source are unitized.
[0476]
(76) The optical pickup device is characterized in that in any one of (1) to (75), the overshoot is 0 to 20%.
[0477]
(77) The optical element is an optical element used in an optical pickup device for reproducing information from an optical information recording medium or recording information on the optical information recording medium, and includes an optical axis, a diffraction section, Wherein the first light beam passes through the diffraction portion, so that the n-th order diffracted light amount of the first light beam is larger than the diffracted light amount of any other order of the first light beam. Is generated, and a second light flux having a wavelength difference of 80 nm to 400 nm from the first light flux passes through the diffraction portion, so that the n-th order diffracted light amount of the second light flux is reduced to the second light flux. Characterized in that at least one order of diffracted light that is larger than the amount of diffracted light of any other order is generated. Here, n is an integer other than 0.
[0478]
(78) The optical element according to (77), wherein the optical pickup device includes a first light source that emits the first light beam, a second light source that emits the second light beam, and a photodetector. , Is characterized by having.
[0479]
(79) The optical element according to (77), wherein the optical pickup device can reproduce or record information on at least two kinds of optical information recording media, and the first light flux of the first light source is , For reproducing information from the first optical information recording medium or for recording information on the first optical information recording medium, wherein the second light flux of the second light source is a second light beam. Characterized by being used for reproducing information from an optical information recording medium or recording information on a second optical information recording medium.
[0480]
(80) The optical element according to (79), wherein the optical pickup device includes a condensing optical system, wherein the condensing optical system is used for reproducing information recorded on a first optical information recording medium or In order to record information on a first information recording medium, the n-th order diffracted light of the first light beam generated in the diffraction portion by the first light beam that has reached the diffraction portion of the optical element is converted to a first light beam. Light can be condensed on the first information recording surface of the first optical information recording medium via the transparent substrate, and the condensing optical system reproduces information recorded on the second optical information recording medium. Or to record information on the second information recording medium, the nth time of the second light flux generated in the diffraction part by the second light flux that has reached the diffraction part of the optical element. The folded light is transmitted to the second optical information recording medium via a second transparent substrate. Characterized in that it can be focused on the second information recording surface of the.
[0481]
(81) The optical element according to (80), wherein the optical pickup device has an objective lens, and the condensing optical system converts the n-th order diffracted light of the first light flux into the first optical information recording medium. The light can be condensed on the first information recording surface in a state of 0.07 λrms or less within a predetermined numerical aperture of the first light flux on the image side of the objective lens. The n-th order diffracted light in the light beam is transferred onto the second information recording surface of the second optical information recording medium on the image side of the objective lens in a state of 0.07 λrms or less within a predetermined numerical aperture of the second light beam. Is characterized by being able to collect light.
[0482]
(82) The optical element according to (79), wherein the first optical information recording medium has a first transparent substrate having a thickness of t1, and the second optical information recording medium has a thickness different from the thickness t1. It has a second transparent substrate at t2.
[0483]
(83) The optical element according to (82), wherein the optical pickup device has a condensing optical system including an objective lens, and the condensing optical system is configured to control the n of the first light flux passing through the diffractive portion. Second-order diffracted light can be condensed on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less within a predetermined numerical aperture of the first light flux on the image side of the objective lens. The condensing optical system converts the nth-order diffracted light of the second light beam onto a second information recording surface of the second optical information recording medium, the second light beam on the image side of the objective lens, Is characterized in that light can be collected in a state of 0.07 λrms or less within a predetermined numerical aperture of the above.
[0484]
(84) The optical element according to (82), characterized by satisfying the following conditional expression.
λ1 <λ2
t1 <t2
Here, λ1: the wavelength of the first light source
λ2: wavelength of the second light source
t1: thickness of the first transparent substrate
t2: thickness of the second transparent substrate
[0485]
(85) The optical element according to (84), wherein the optical pickup device has an objective lens and satisfies the following conditional expression.
NA1> NA2
Here, NA1: a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens required for recording or reproducing the first optical information recording medium with light having a wavelength of λ1.
NA2: a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens required for recording or reproducing the second optical information recording medium with light having a wavelength of λ2
[0486]
(86) The optical element according to any one of (77) to (85), wherein the n-order diffracted light is + 1-order diffracted light.
[0487]
(87) The optical element according to (85), characterized by satisfying the following conditional expression.
0.55mm <t1 <0.65mm
1.1 mm <t2 <1.3 mm
630 nm <λ1 <670 nm
760 nm <λ2 <820 nm
0.55 <NA1 <0.68
0.40 <NA2 <0.55
[0488]
(88) The optical element according to (87), wherein the optical element is the objective lens,
λ1 = 650 nm
t1 = 0.6 mm
NA1 = 0.6,
When the first light flux, which is a parallel light having a uniform intensity distribution, is made incident on the objective lens and condensed on the first information recording surface via the first transparent substrate, best focus is achieved. Is characterized by a spot diameter of 0.88 to 0.91 μm.
[0489]
(89) The optical element according to (87), wherein the optical element is the objective lens,
λ1 = 650 nm
t1 = 0.6 mm
NA1 = 0.65,
When the first light flux, which is a parallel light having a uniform intensity distribution, is made incident on the objective lens and condensed on the first information recording surface via the first transparent substrate, best focus is achieved. Is characterized by having a spot diameter of 0.81 to 0.84 μm.
[0490]
(90) The optical element according to (87), characterized by satisfying the following conditional expression.
t1 = 0.6 mm
t2 = 1.2 mm
λ1 = 650 nm
λ2 = 780 nm
NA1 = 0.6
NA2 = 0.45
[0490]
(91) In (85), the optical element is the objective lens, and condenses the n-order diffracted light of the second light beam on the second information recording surface of the second optical information recording medium. In this case, the spherical aberration has at least one discontinuous portion.
[0492]
(92) The optical element according to (91), wherein the spherical aberration has a discontinuity near the NA2.
[0493]
(93) The optical element according to (91), wherein the spherical aberration has a discontinuous portion at a numerical aperture (NA) of 0.45.
[0494]
(94) The optical element according to (91), wherein the spherical aberration has a discontinuity at a numerical aperture (NA) of 0.5.
[0495]
(95) The optical element according to (91), wherein the objective lens converts the n-th order diffracted light of the first light flux having a numerical aperture of NA1 or less into the first information recording surface of the first optical information recording medium. Above, the light is focused so that the wavefront aberration at the best image point is 0.07 λrms, and the objective lens converts the n-th order diffracted light of the second light flux having a numerical aperture equal to or less than the discontinuous portion into the second light. The optical information recording medium is focused on the second information recording surface so that the wavefront aberration at the best image point becomes 0.07λrms.
[0496]
(96) The optical element according to (85), wherein the optical element is the objective lens, and the optical element includes the objective lens of the pickup device for performing recording or reproduction on the second optical information recording medium. When the optical system condenses the n-order diffracted light of the second light flux passing through the diffractive portion on the second information recording surface of the second optical information recording medium, the spherical aberration is continuous. , And has no discontinuity.
[0497]
(97) The optical element according to (96), wherein the spherical aberration is 20 μm or more at NA1, and the spherical aberration is 10 μm or less at NA2.
[0498]
(98) The optical element according to (82), characterized by satisfying the following conditional expression.
λ1 <λ2
t1> t2
Here, λ1: the wavelength of the first light source
λ2: wavelength of the second light source
t1: thickness of the first transparent substrate
t2: thickness of the second transparent substrate
[0499]
(99) The optical element according to (98), wherein the nth-order diffracted light is a -1st-order diffracted light.
[0500]
(100) The optical element according to any one of (77) to (99), wherein the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the first light beam in the diffractive portion is A%, and the diffracted light of another certain order is provided. If the diffraction efficiency of B is%, AB ≧ 10, the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the second light flux in the diffracting unit is A ′%, and the diffraction efficiency of the diffracted light of some other order is When the efficiency is B '%, A'-B'≥10.
[0501]
(101) The optical element according to any one of (77) to (99), wherein the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the first light flux in the diffractive portion is A%, and the diffracted light of another certain order is provided. If the diffraction efficiency of the second light beam is B ≧ 50, the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the second light flux in the diffractive portion is A ′%, and the diffraction efficiency of the diffracted light of some other order is When the efficiency is B ′%, A′−B ′ ≧ 50.
[0502]
(102) In the optical element according to any one of (77) to (101), the diffractive portion has a plurality of orbicular zones as viewed from the direction of the optical axis, and the plurality of orbicular zones are the plurality of orbicular zones. It is characterized by being formed substantially concentrically around an optical axis or a point near the optical axis.
[0503]
(103) The optical element according to (102), wherein a phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones of the diffractive portion is other than 0 in at least one term other than the square term. Is characterized by having the following coefficient.
[0504]
(104) The optical element according to (102), wherein a phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones of the diffraction unit has a coefficient other than 0 in a square term. Features.
[0505]
(105) The optical element according to (102), wherein a phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones of the diffraction section does not include a square term.
[0506]
(106) The optical element according to (102), wherein the sign of the diffractive action added by the diffractive portion is switched at least once in a direction perpendicular to the optical axis and away from the optical axis.
[0507]
(107) The optical element according to (106), wherein the plurality of orbicular zones of the diffractive portion are blazed, and in an orbicular zone closer to the optical axis, the step portion is separated from the optical axis. In the annular zone located on the side and away from the optical axis, the stepped portion is located on the side closer to the optical axis.
[0508]
(108) The optical element according to (106), wherein the plurality of orbicular zones of the diffractive portion are blazed, and in an orbicular zone closer to the optical axis, the step portion is closer to the optical axis. And the stepped portion is located on the side away from the optical axis in the annular zone away from the optical axis.
[0509]
(109) The optical element according to (102), wherein the optical pickup device has an objective lens, and the annular zone pitch Pf of the diffractive portion corresponding to a maximum numerical aperture on the image side of the objective lens; The pitch Ph of the orbicular zone of the diffractive portion corresponding to 1/2 of the numerical aperture satisfies the following conditional expression.
0.4 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 25
[0510]
(110) The optical element according to (102), wherein the diffractive portion has a first diffraction pattern and a second diffraction pattern, and the second diffraction pattern is more than the first diffraction pattern. It is characterized by being distant from the optical axis.
[0511]
In the (111) optical element, in (110), the n-order diffracted light in the first light flux that has passed through the first diffraction pattern of the diffractive portion is larger than the diffracted light of other orders. Generated, also in the second light flux passing through the first diffraction pattern of the diffraction section, the n-order diffracted light is generated more than diffracted lights of other orders,
[0512]
In the first light beam that has passed through the second diffraction pattern of the diffraction section, the n-order diffraction light is generated more than the other order diffraction light, and the second diffraction pattern of the diffraction section is generated. In the second light flux that has passed through the first order, more zero-order light is generated than diffracted light of other orders.
[0513]
(112) The optical element according to (110), wherein the n-th order diffracted light is generated more in the first light flux that has passed through the first diffraction pattern of the diffractive portion than in other orders. Also, in the second light flux of the diffracted light that has passed through the first diffraction pattern, the n-th order diffracted light is generated more than the other order diffracted light, and the second order of the diffractive portion is reduced. In the first light flux that has passed through the diffraction pattern, the 0th-order diffracted light is generated more than diffracted light of other orders, and the first-order diffracted light that has passed through the second diffraction pattern of the diffraction unit In the second light beam, the diffracted light of the negative order other than the n-th order is generated more than the diffracted lights of the other orders.
[0514]
(113) The optical element according to (102), wherein the diffractive portion is provided on substantially the entire surface of the optical element on which a light beam is incident or on which a light beam is emitted.
[0515]
(114) The optical element according to (102), wherein 10% or more and less than 90% of the area of the surface of the optical element on which the light beam enters or the light beam exits is the diffraction portion.
[0516]
(115) The optical element according to (102), wherein the number of steps of the plurality of orbicular zones of the diffractive portion is 2 or more and 45 or less.
[0517]
(116) The optical element according to (115), wherein the number of steps of the plurality of orbicular zones of the diffractive portion is 2 or more and 15 or less.
[0518]
(117) In the optical element according to (102), a depth of the step portion of the plurality of orbicular zones of the diffraction portion in the optical axis direction is 2 μm or less.
[0519]
(118) The optical element according to (102), wherein the optical element is an objective lens of the optical pickup device, and a pitch of the diffractive portion at a numerical aperture (NA) of 0.4 is 10 to 70 μm. And
[0520]
(119) The optical element according to (77), wherein the optical element is a lens having a refractive surface.
[0521]
(120) The optical element according to (119), wherein the optical element is an objective lens of the optical pickup device.
[0522]
(121) The optical element according to (119), wherein the optical element is a collimator lens of the optical pickup device.
[0523]
(122) The optical element according to (77), wherein the optical element is neither an objective lens nor a collimator lens of the optical pickup device.
[0524]
(123) The optical element according to (120), wherein the objective lens has a flange portion on an outer periphery.
[0525]
(124) The optical element according to (120), wherein the refraction surface of the objective lens is an aspheric surface.
[0526]
(125) The optical element according to (119), wherein the lens is made of a material having an Abbe number νd larger than 50.
[0527]
(126) The optical element according to any one of (119) to (125), wherein the lens is a plastic lens.
[0528]
(127) The optical element according to any one of (119) to (125), wherein the lens is a glass lens.
[0529]
(128) The optical element according to any one of (77), (102) to (127), wherein the nth-order diffracted light is a + 1st-order diffracted light or a -1st-order diffracted light.
[0530]
(129) The optical element according to any one of (77) to (128), wherein a diffraction efficiency of the n-th order diffracted light in the diffractive portion is equal to a wavelength of the first light flux and a wavelength of the second light flux. At a wavelength between.
[0531]
(130) The optical element according to any one of (77) to (128), wherein a diffraction efficiency of the n-th order diffracted light in the diffractive portion is at a wavelength of the first light flux or a wavelength of the second light flux. It is characterized by being maximum.
[0532]
(131) The optical element according to any one of (77) to (130), wherein the following conditional expression is satisfied.
-0.0002 / ° C <Δn / ΔT <-0.00005 ° C
Here, ΔT (° C.): temperature change
Δn: change in refractive index of the optical element
[0533]
(132) The optical element according to (77), wherein the optical pickup device has an objective lens, and the first numerical aperture is within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the first light flux is used. The light beam is focused on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less, and a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the first light beam is used. The first light beam that has passed further outside is in a state larger than 0.07 λrms on the first optical information recording medium, and a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when using the second light beam Both the second light flux passing through the inside and the second light flux passing outside the predetermined numerical aperture are on the second information recording surface of the second optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less. Or using the second light flux The second light flux within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens is focused on the second information recording surface of the second optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less, When the second light flux is used, the second light flux that has passed outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens is in a state larger than 0.07 λrms on the second optical information recording medium. When the first light beam is used, the first light beam that has passed through a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens, and the first light beam that has passed outside the predetermined numerical aperture, are both the first light beam. Is focused on the first information recording surface of the optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less.
[0534]
(133) The optical element according to (77), wherein the optical pickup device has an objective lens and the first numerical aperture is within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the first light flux is used. The light beam is focused on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less, and a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the first light beam is used. The first light flux that has passed further outside is condensed on the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less, or is shielded and reaches the first information recording surface. When using the second light flux, the second light flux that has passed within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens, and the second light flux that has passed outside the predetermined numerical aperture, On the second information recording surface of the second optical information recording medium, 0.0 The second light flux which is condensed in a state of 7λrms or less or which is within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the second light flux is used is a second optical information recording medium. Is focused on the second information recording surface at a rate of 0.07 λ rms or less, and the second light flux passing outside a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the second light flux is used. The light flux is condensed on the second optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less, or is shielded and does not reach the second information recording surface. When using the first optical flux, the first light flux that has passed within the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens, and the first light flux that has passed outside the predetermined numerical aperture are also used for the first optical information recording medium. The light is focused on the first information recording surface in a state of 0.07 λrms or less. The features.
[0535]
(134) The optical element is characterized in that in any one of (77) to (133), the overshoot is 0 to 20%.
[0536]
(135) The recording / reproducing device is a device for reproducing information from an optical information recording medium or recording information on the optical information recording medium, the device comprising an optical pickup device, wherein the optical pickup device comprises a first optical pickup device. A first light source that emits a first light beam having a second wavelength, a second light source that emits a second light beam having a second wavelength different from the first wavelength, an optical axis, a diffraction unit, and light. And a condensing optical system having a detector, wherein the first light beam passes through the diffractive portion, so that the n-th order diffracted light amount of the first light beam is any other one of the first light beam. At least one order of diffracted light larger than the order diffracted light is generated, and the second light flux passes through the diffractive portion, so that the nth order diffracted light of the second light flux is reduced by the second light flux. At least one greater than the amount of diffraction of any other order Wherein the order of the diffracted light is generated. Here, n is an integer other than 0.
[0537]
(136) An information recording / reproducing method is a recording / reproducing method for reproducing or recording information on at least two types of optical information recording media by an optical pickup device, wherein the optical pickup device comprises a first light source. , A second light source, and a condensing optical system having an optical axis and a diffractive portion, and a first light beam from the first light source or a wavelength of the first light beam from the second light source. Emitting a different second light beam; and passing the first light beam or the second light beam through the diffractive portion to diffract light of at least one order of the first light beam or the second light beam. Generating at least one order diffracted light (where the n-th order diffracted light of the at least one order diffracted light of the first light flux is the diffracted light of any other order of the first light flux) When it is larger than The n-th order diffracted light of at least one order of the second light flux is larger than the diffracted light of any other order of the second light flux), and The n-order diffracted light of the first light beam is applied to a first information recording surface of a first optical information recording medium, or the n-order diffracted light of the second light beam is applied to a second information recording medium of a second optical information recording medium. On the surface, the optical pickup device converging light for recording information on or reproducing information from the first optical information recording medium or the second optical information recording medium; A first reflection of the collected n-th order diffracted light from the first information recording surface or a second reflection of the collected n-th order diffracted light from the second information recording surface Detecting light. Here, n is an integer other than 0.
[0538]
Further, according to the invention described in this specification, an optical pickup device capable of reproducing or recording information on an optical information recording medium includes a first light source that emits a first light beam having a first wavelength; A second light source that emits a second light beam having a second wavelength different from the first wavelength, a condensing optical system having an optical axis and a diffraction unit, and a photodetector.
[0539]
Further, the first light beam passes through the diffraction section, so that the n-th order diffracted light amount of the first light beam is larger than at least one order light amount of any other order of the first light beam. Diffraction light is generated, and the second light flux passes through the diffraction section, so that the n-th order diffraction light quantity of the second light flux is larger than the diffraction light quantity of any other order of the second light flux. One order of diffracted light is generated. Here, n is an integer other than 0.
[0540]
Further, the optical element of the invention described in the present specification is an optical element having a diffractive portion that enables the above-described embodiment. Further, a device for reproducing information from an optical information recording medium or recording information on the optical information recording medium according to the invention described in the present specification has the above-described optical pickup device.
[0541]
It should be noted that the n-th order diffracted light amount is larger than any other order diffracted light amount when the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light with respect to the light of a predetermined wavelength is equal to each other order other than the nth order. That is, it is higher than the diffraction efficiency of the diffracted light. In addition, n of the n-th order includes the sign, and in the first light flux that has passed through the diffractive portion of the invention described in this specification, the + 1st-order diffracted light is compared with the diffracted lights of the other orders. In the case where a large amount of light is generated, the second light flux that has passed through the diffraction unit is intended to generate a large amount of + 1st-order diffraction light as compared with the diffraction light of other orders, and the second light flux that has passed through the diffraction unit. This does not include generating more -1st-order diffracted light in the second luminous flux than diffracted light of other orders.
[0542]
Further, the optical pickup device of the invention described in the present specification enables recording and / or reproduction of different types of optical information recording media using light of at least two different wavelengths with one pickup device. It is. That is, the optical pickup device of the invention described in this specification is used for recording / reproducing on different information recording media, that is, a first optical information recording medium and a second optical information recording medium. The first light flux of the first light source of the optical pickup device according to the invention described in this specification is used for reproducing information from the first optical information recording medium or for transmitting information to the first optical information recording medium. Used for recording, the second light flux of the second light source is used for reproducing information from the second optical information recording medium or for recording information on the second optical information recording medium. I do. In general, an optical information recording medium has a transparent substrate on an information recording surface.
[0543]
In other words, the function of the invention described in this specification is expressed in another way. The condensing optical system converts the n-th order diffracted light of the first light beam generated in the diffraction unit by the first light beam reaching the diffraction unit. In order to reproduce information recorded on the first optical information recording medium or to record information on the first information recording medium, the first optical information recording medium is provided with the first optical information recording medium via the first transparent substrate. And the condensing optical system converts the nth-order diffracted light of the second light beam generated in the diffraction unit by the second light beam reaching the diffraction unit to the second optical information recording medium. In order to reproduce the recorded information or to record the information on the second information recording medium, the light is focused on the second information recording surface of the second optical information recording medium via the second transparent substrate. And the photodetector can receive a light beam reflected from the first information recording surface or the second information recording surface. It would be that it is.
[0544]
More preferred embodiments are shown below. The condensing optical system converts the nth-order diffracted light of the first light beam that has passed through the diffractive portion into a predetermined aperture in the first light beam on the image side of the objective lens on the first information recording surface of the first optical information recording medium. It can be converged within 0.07 λrms within the number, that is, in a state where the light flux in the aperture in practical use has the diffraction limit performance or less at the best image point, and the condensing optical system has The n-th-order diffracted light of the second light beam passing through the second optical information recording medium is applied to the second information recording surface of the second optical information recording medium on the image side of the objective lens at a predetermined numerical aperture of the second light beam of 0.07λrms or less. In other words, the light can be converged in a state where the light flux in the aperture in practical use has the diffraction limit performance or less at the best image point.
[0545]
Further, even when a wavelength shift of about ± 10 nm or less occurs due to a temperature change or a current change in the first light source or the second light source, a predetermined position on the image side of the objective lens on each information recording surface. It is preferable that the nth-order diffracted light be condensed in a state of 0.07λrms or less within the numerical aperture. In particular, even if the first light beam or the second light beam is a light beam having a wavelength of 600 nm or less (for example, 350 nm to 480 nm or the like) and a wavelength shift of about ± 10 nm or less occurs, the image of the objective lens can be obtained. It is particularly preferable that the n-th order diffracted light is condensed within 0.07 λrms or less within the predetermined numerical aperture on the side.
[0546]
In addition, it is preferable that the n-th order diffracted light is the first order diffracted light or the -1st order diffracted light, because the loss of the light amount is smaller than in the case of using the diffracted light of the order higher than ± 1 order.
[0547]
Further, the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the first light beam in the diffractive portion is defined as A%, and the diffraction efficiency of the diffracted light of another certain order (preferably the order having the highest diffraction efficiency among the orders other than n) is defined as A%. When B%, it is preferable that AB ≧ 10, the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light of the second light flux in the diffractive portion is A ′%, and the diffraction efficiency of the diffracted light of another certain order is B ′. %, It is preferable that A′−B ′ ≧ 10. Furthermore, it is more preferable that AB ≧ 30, A′−B ′ ≧ 30, more preferably AB ≧ 50, A′−B ′ ≧ 50, and AB ≧ 70, A ′ More preferably, -B '≧ 70.
[0548]
When both the first light beam and the second light beam are used for recording information on the optical information recording medium, the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light in the diffractive portion is determined by the wavelength of the first light beam and the wavelength of the second light beam. It is preferable that the wavelength be maximized at a wavelength between.
[0549]
When only one of the first light beam and the second light beam is used for recording information on the optical information recording medium, and the other light beam is used only for reproduction, the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light in the diffractive portion is: It is preferable to minimize the wavelength between the wavelength of the first light beam and the wavelength of the second light beam. More preferably, the diffraction efficiency of the n-th order diffracted light in the diffractive portion is maximized in the one used for recording information, which is the wavelength of the first light beam or the wavelength of the second light beam.
[0550]
The optical element provided with the diffractive portion is not particularly limited, and examples thereof include a lens having a refracting surface, a flat element, and the like provided in the light collecting optical system.
[0551]
When a lens having a refractive surface is used as the optical element provided with the diffractive portion, specific examples of the optical element include an objective lens, a collimator lens, and a coupling lens. A diffractive portion can be provided on the refraction surface of these lenses or the like. Further, a plate-shaped or lens-shaped optical element only for providing the diffraction section may be added to the light-collecting optical system.
[0552]
When the diffraction portion is provided on the refraction surface of the objective lens, it is preferable that the outer diameter of the objective lens (the outer diameter including the flange if the objective lens has a flange) is larger than the stop diameter by 0.4 mm to 2 mm.
[0553]
The diffractive portion may be provided on the optical surface on the light source side of the optical element, may be provided on the image side (optical information recording medium side), or may be provided on both surfaces. The diffractive portion may be provided on a convex surface or may be provided on a concave surface.
[0554]
It is more preferable to provide the objective lens with a diffractive portion, because it leads to a reduction in the number of components and also reduces an assembly error in manufacturing the optical pickup device. In that case, the objective lens is preferably a single ball, but may be a double ball. A plastic lens is preferred, but a glass lens may be used. Further, a resin layer having a diffraction portion formed on the surface of the glass lens may be provided. Further, it is preferable that the objective lens provided with the diffraction portion has a flange portion having a surface extending in a direction perpendicular to the optical axis on the outer periphery. As a result, highly accurate attachment to the pickup device can be easily performed, and stable performance can be obtained even when the environmental temperature changes. Further, it is preferable that the refraction surface of the objective lens is an aspherical surface, and the diffraction portion is provided on the aspherical surface. Of course, the diffraction section may be provided on one side of the objective lens, or may be provided on both sides.
[0555]
The optical element provided with the diffraction portion is preferably made of a material having an Abbe number νd of 50 or more and 100 or less. Further, it may be plastic or glass. In the case of a plastic lens, the material preferably has a refractive index of 1.4 to 1.75, more preferably 1.48 to 1.6, and more preferably 1.5 to 1.56. Is more preferable.
[0556]
When the diffractive portion is provided on a lens (preferably a plastic lens), it is preferable to satisfy the following conditional expressions in order to obtain an optical pickup device and an optical element that are stable against temperature changes.
-0.0002 / ° C <Δn / ΔT <-0.00005 / ° C
ΔT: temperature change
Δn: amount of change in the refractive index of the lens
[0557]
Further, it is preferable to satisfy the following conditional expressions.
0.05 nm / ° C <Δλ1 / ΔT <0.5 nm / ° C
Δλ1 (nm): the amount of change in the wavelength of the first light source when there is a temperature change ΔT
[0558]
The diffraction section may be an amplitude type diffraction section, but is preferably a phase type diffraction section from the viewpoint of light use efficiency. Further, the diffraction pattern of the diffraction section is preferably rotationally symmetric with respect to the optical axis. Further, the diffractive portion has a plurality of orbicular zones as viewed from the direction of the optical axis, and the plurality of orbicular zones are formed substantially concentrically around the optical axis or a point near the optical axis. preferable. A circle is preferred, but an ellipse may be used. In particular, a blazed ring zone diffraction surface having a step is preferable. Further, an annular diffraction surface formed in a step shape may be used. Alternatively, an annular diffractive surface formed in a stepwise manner as an annular zone that discretely shifts in a direction in which the lens thickness increases as the distance from the optical axis increases. The diffractive portion is preferably ring-shaped, but may be a one-dimensional diffraction grating.
[0559]
When the diffractive portion has a concentric annular shape, the pitch of the diffractive annular zone is defined using a phase difference function or an optical path difference function. In this case, it is preferable that the phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones has a coefficient other than 0 in at least one term other than the square term. With this configuration, it is possible to correct spherical aberration of chromatic aberration caused by light of different wavelengths.
[0560]
Further, it is preferable that the phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones of the diffraction unit have a coefficient other than 0 in the square term, because paraxial chromatic aberration can be corrected. However, when it is important not to make the pitch of the diffraction zones too small, even if the phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of zones of the diffraction unit does not include the square term. Good.
[0561]
In addition, it is preferable that the number of steps of the diffraction ring zone of the diffraction portion is 2 or more and 45 or less. More preferably, it is 40 or less. More preferably, it is 15 or less. In order to count the number of steps, the number of steps of the annular zone may be counted.
[0562]
Further, it is preferable that the depth of the step of the diffraction ring zone of the diffraction portion in the optical axis direction is 2 μm or less. With this configuration, the optical element can be easily manufactured, and the n-th order diffracted light can be easily converted into the first order or −1 order diffracted light.
[0563]
In addition, when the diffractive portion is provided on the surface of the optical element on the light source side, it is preferable that the depth of the step increases as the distance from the optical axis increases.
[0564]
Regarding the function of the diffractive surface that deflects the light beam, in the invention described in this specification, a case where the light beam is deflected more toward the optical axis is called a positive action, and when the light beam is deflected away from the optical axis, a negative action is obtained. Call.
[0565]
Further, the pitch of the annular diffraction surface may be provided in inverse proportion to the height from the optical axis. Further, the manner in which the pitch is provided is not inversely proportional to the height from the optical axis, that is, a pitch in which the optical path difference function has a higher-order term may be provided.
[0566]
In particular, when a pitch having a higher-order term of the optical path difference function is provided, that is, when the pitch is not provided in inverse proportion to the height from the optical axis, the optical path difference function may have an inflection point. Good, but preferably has no inflection points.
[0567]
Further, the diffractive effect added by the diffractive portion may be positive on the entire surface of the diffractive portion, or may be negative on the entire surface of the diffractive portion. Further, the sign of the diffraction effect added by the diffraction section may be switched at least once in a direction perpendicular to the optical axis and away from the optical axis. For example, as shown in FIG. 47 (c), there is a type that changes from negative to positive in a direction away from the optical axis perpendicular to the optical axis. Stated differently, a plurality of orbicular zones of the diffractive portion are blazed, and in a diffractive orbicular zone closer to the optical axis, the step is located on a side away from the optical axis and separated from the optical axis. In the diffraction zone on the side, it can be said that the step is located on the side closer to the optical axis. Further, a type that changes from positive to negative in a direction away from the optical axis perpendicular to the optical axis as shown in FIG. 47D may be used. In other words, a plurality of orbicular zones of the diffractive portion are blazed, and in the diffractive orbicular zone near the optical axis, the step portion is located on the side near the optical axis, and It can be said that in the diffraction zone on the side away from the axis, the step is located on the side away from the optical axis.
[0568]
Note that the pitch of the diffractive orbicular zone refers to the distance p between the step of the orbicular zone in the direction perpendicular to the optical axis in FIG. 134 and the depth of the step is the length of the step in the optical axis direction. Say d.
[0569]
The smaller the pitch, the stronger the degree of convergence and divergence of the part, and the larger the pitch, the weaker the degree of convergence and divergence of the part.
[0570]
Further, in an optical element having a diffractive portion, a diffractive portion may be provided on the entire surface through which the light beam passes. In other words, it can be said that all the light beams having the maximum numerical aperture or less on the image side of the objective lens may pass through the diffractive portion. Further, a diffractive portion may be simply provided on one entire optical surface of the optical element, and 70% or more (preferably 80% or more, more preferably 90% or more) of one optical surface of the optical element is diffracted. It may be a unit.
[0571]
Further, the diffraction portion may be provided only on a part of the surface of the optical element through which the light beam passes, and the other part may be a refraction surface or a transmission surface. In other words, of the luminous flux corresponding to the maximum numerical aperture on the image side of the objective lens, the luminous flux in a part of the area perpendicular to the optical axis passes through the diffraction part and the luminous flux in the other part of the area. Can pass through a refraction surface or a transmission surface without passing through the diffraction portion. When the diffraction portion is provided only on a part of the surface through which the light beam passes, the diffraction portion may be provided only near the optical axis including the optical axis, or the diffraction portion is provided annularly without the diffraction portion near the optical axis. You may. For example, 10% or more and less than 90% of one optical surface of the optical element may be the diffraction portion. Alternatively, 10% or more and less than 50% may be the diffraction portion.
[0572]
When the diffraction portion is provided only on a part of the surface of the optical element through which the light beam passes, when NA1> NA2, it is preferable that NA1> NAH1, NAH1 ≧ NA2, NA2 ≧ NAL1 ≧ 0. When NA2> NA1, it is preferable that NA2> NAH2, NAH2 ≧ NA1, NA1 ≧ NAL2 ≧ 0. NA1 and NA2 are predetermined numerical apertures on the image side of the objective lens when using the first light beam and the second light beam, respectively. NAH1 and NAH2 are the numerical apertures on the image side of the objective lens of the first light beam and the second light beam that have passed through the outermost part of the diffraction unit. NAL1 and NAL2 are the numerical apertures on the image side of the objective lens of the first light beam and the second light beam that have passed through the innermost part of the diffraction unit.
[0573]
When a diffraction portion is provided only on a part of the surface of the optical element through which the light beam passes, when NA1> NA2, of the first light beam, the light beam that passes through the diffraction portion at NA1 or less and the refraction other than the diffraction portion It is preferable that the light condensing positions of the light passing through the surface are substantially equal. When NA2> NA1, it is preferable that, among the second light beams, the light beam that has passed through the diffractive portion at NA2 or less and the light condensing position of the light beam that has passed through the refraction surface other than the diffractive portion are approximately equal.
[0574]
Further, a mode may be adopted in which the diffraction section has a first diffraction pattern and a second diffraction pattern, and the second diffraction pattern is farther from the optical axis than the first diffraction pattern. Further, the diffractive portion and the refraction surface without the diffractive portion may be combined on the same surface.
[0575]
In the case where there are two types of diffraction patterns, in the first luminous flux having passed through the first diffraction pattern of the diffraction section, the n-th order diffracted light is generated more than the other order diffracted light, The n-order diffracted light can be condensed on the first information recording surface, and in the second light flux that has passed through the first diffraction pattern of the diffractive portion, n-order diffracted light is generated more than diffracted light of other orders. In the first light flux which can be focused on the second information recording surface 、 and has passed through the second diffraction pattern of the diffraction section, the n-th order diffracted light is compared with the other order diffracted lights. In the second light flux which is generated a lot and can be condensed on the first information recording surface, and has passed through the second diffraction pattern of the diffraction portion, the 0th-order light which is transmitted light has another order. It may be generated more than the diffracted light. In this case, the n-order is preferably the first-order.
[0576]
Further, as another aspect, in the first light flux that has passed through the first diffraction pattern of the diffraction unit, the n-th order diffracted light is generated more than the other order diffracted light, and the first information In the second light flux that can be focused on the recording surface and has passed through the first diffraction pattern of the diffraction portion, n-order diffracted light is generated more than diffracted light of other orders, The first light flux that can be condensed on the second information recording surface and has passed through the second diffraction pattern of the diffraction section generates more n-order diffracted light than other order diffracted light. In the second light flux that can be condensed on the first information recording surface 、 and has passed through the second diffraction pattern of the diffraction section, the diffracted light of the negative order other than the nth order is It is generated more than diffracted light. In this case, the nth order is preferably the first order, and the negative order is preferably the -1st order.
[0577]
In the case of an optical pickup device or an optical element used in a plurality of optical information recording media having different thicknesses of the transparent substrate, it is particularly preferable that the pitch of the annular zone of the diffractive portion satisfies the following conditional expression.
0.4 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 25
[0578]
More preferably, 0.8 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 6, and even more preferably, 1.2 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦.
[0579]
The pitch of the orbicular zone of the diffractive portion corresponding to the maximum numerical aperture on the image side of the objective lens is Pf, and the pitch of the orbicular zone of the diffractive portion corresponding to 1/2 of the maximum numerical aperture is Ph. The maximum numerical aperture refers to the maximum numerical aperture among the predetermined numerical apertures of several types of optical information recording media on which information is read / recorded in the optical pickup device. Note that the predetermined numerical aperture is a numerical aperture that enables reading / recording of information on an optical information recording medium by a light beam of a predetermined wavelength in the optical pickup device, and is defined by a standard of a certain optical information recording medium. The numerical aperture may be a given numerical aperture. Further, the pitch of the orbicular zone of the diffractive portion corresponding to the maximum numerical aperture on the image side of the objective lens is the pitch of the orbicular zone located at the outermost peripheral portion of the passing light beam in the diffractive portion when the numerical aperture is the maximum means. Also, the pitch of the orbicular zone of the diffractive portion corresponding to の of the maximum numerical aperture is the outermost peripheral portion of the light beam passing through the diffractive portion when the numerical aperture is の of the maximum numerical aperture. It means the pitch of the ring.
[0580]
The optical pickup device may be configured such that, of the two light sources, one of the light beams has no aberration up to the aperture in actual use, and the outer portion has flare in the aberration.
[0581]
In other words, it can be expressed as follows. When the first light beam is used, the first light beam within the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens is placed on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less. When the first light flux is used, the first light flux that has passed outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the first light flux is used is on the first information recording surface in a state larger than 0.07 λrms. When the second light beam is used, both the second light beam that has passed within the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens and the second light beam that has passed outside the predetermined numerical aperture have the second optical information recording. Light is condensed on the second information recording surface of the medium in a state of 0.07 λrms or less. In this case, NA1 <NA2, and the light flux between NA1 and NA2 is flare when recording / reproducing on the first optical information recording medium.
[0582]
Alternatively, when the second light beam is used, the second light beam within the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens is placed on the second information recording surface of the second optical information recording medium at 0.07λrms or less. When the second light flux is used, the second light flux that has passed outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when using the second light flux is larger than 0.07 λrms on the second information recording surface. When the first light beam is used, the first light beam that has passed through the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens, the first light beam that has passed outside the predetermined numerical aperture, and the first light information Light is condensed on the first information recording surface of the recording medium in a state of 0.07 λrms or less. In this case, NA1> NA2, and when recording / reproducing on / from the second optical information recording medium, the light beam between NA2 and NA1 is flare.
[0583]
These aspects can be arbitrarily set by the design of the diffraction section. For example, while providing a diffractive portion on the entire surface of the optical element, the design of the diffractive portion may cause flare at a predetermined numerical aperture or higher, or a diffractive portion may be provided on a part of the surface of the optical element. A refracting surface may be used, and flare may be generated by the refracting surface or the diffractive portion.
[0584]
In the aspect in which the flare is generated, an aperture limiting unit that shields or diffracts the first light beam outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when using the first light beam, and transmits the second light beam. Also, it is preferable that there is no aperture limiting means for blocking or diffracting the second light beam outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when using the second light beam and transmitting the first light beam. . That is, it is preferable to provide only a normal stop without providing a dichroic filter or a hologram filter. As long as the diffractive portion is designed so as to satisfy the above function, only a normal aperture need be provided.
[0585]
However, flare may be generated using a filter such as a hologram filter. When a filter such as a hologram filter is provided, a separate filter may be provided in the focusing optical system, or a filter may be provided on the objective lens.
[0586]
In addition, when a light beam having a smaller predetermined numerical aperture is condensed, a flare may be provided under or over the position where the minimum spot is formed. . Preferably, it is better to provide over.
[0587]
Further, when the flare is generated as described above, the flare may be generated continuously or discontinuously in the spherical aberration diagram.
[0588]
As another aspect, there is an aspect of an optical pickup device that does not generate flare. The following are mentioned.
[0589]
In other words, it can be expressed as follows. When the first light beam is used, the first light beam within the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens is placed on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07 λrms or less. When the first light beam is used, the first light beam passing outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the first light beam is used is not more than 0.07λrms on the first information recording surface. When the second light flux is used without being converged or shielded and reaching the first information recording surface and passing through the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens, the second Both the light beam and the second light beam passing outside the predetermined numerical aperture are condensed on the second information recording surface of the second optical information recording medium in a state of 0.07λrms or less. In this case, NA1 <NA2, and when recording / reproducing the first optical information recording medium, the light flux between NA1 and NA2 is also collected or shielded.
[0590]
Alternatively, when the second light beam is used, the second light beam within the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens is placed on the second information recording surface of the second optical information recording medium at 0.07λrms or less. When the second light flux is used, the second light flux that has passed outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when using the second light flux is less than 0.07 λrms on the second information recording surface. When the first light beam is used without being condensed or shielded in the state and reaching the second information recording surface and passing through a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens, Both the first light beam and the first light beam that has passed outside the predetermined numerical aperture are condensed on the first information recording surface of the first optical information recording medium in a state of 0.07λrms or less. In this case, NA1> NA2, and when recording / reproducing on the second optical information recording medium, the light flux between NA2 and NA1 is also collected or shielded.
[0591]
These aspects can be arbitrarily set by the design of the diffraction section.
[0592]
In a mode in which the flare is not generated and the light beam between NA1 and NA2 or between NA2 and NA1 is shielded, the first light beam when the first light beam is used is outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens. The first light beam is shielded or diffracted, and the second light beam is transmitted through an aperture limiting means, or the second light beam outside the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens when the second light beam is used. Alternatively, it is preferable to provide an aperture limiting means for diffracting and transmitting the first light flux. Alternatively, it is preferable to provide an aperture restricting means so that each light beam has a predetermined numerical aperture.
[0593]
That is, in one of the first light beam and the second light beam, it is preferable that the light beam be shielded by a ring filter such as a dichroic filter or a hologram filter as aperture limiting means at a predetermined numerical aperture or more. When a filter such as a dichroic filter or a hologram filter is provided, a separate filter may be provided in the condensing optical system, or a filter may be provided on the objective lens.
[0594]
However, even when no flare is generated, only a normal stop is provided without providing a dichroic filter or a hologram filter, and all light beams within the maximum numerical aperture may be focused on the information recording surface. Good. In other words, within the maximum numerical aperture on the image side of the objective lens, both the first light beam and the second light beam are condensed on the information recording surface in a state of 0.07λrms or less. Is also good.
[0595]
Even when NA1 = NA2, it is preferable that no flare be generated in the above-described manner.
[0596]
Note that the different information recording media, ie, the first optical information recording medium and the second optical information recording medium, are information recording media that use different wavelengths of light for recording / reproduction. The thickness and the refractive index of the transparent substrate may be the same or different. Further, the value of the predetermined numerical aperture may be the same or different. Of course, the information recording densities may be the same or different. Paraxial chromatic aberration and spherical aberration caused by a difference in wavelength of light used for recording / reproduction of each of different information recording media are corrected by the diffraction unit according to the invention described in this specification. It is most preferable to correct both the spherical aberration and the paraxial chromatic aberration, and it is most preferable to correct only the spherical aberration and not to correct the paraxial chromatic aberration, but it is preferable to correct only the paraxial chromatic aberration and not correct the spherical aberration. It may be.
[0597]
Further, in different information recording media, even when the thickness of the transparent substrate is different and spherical aberration is generated based on the thickness of the transparent substrate, the spherical aberration is reduced by the diffractive portion of the invention described in this specification. Is corrected by In the case where the thicknesses of the transparent substrates in the first optical information recording medium and the second optical information recording medium are different from each other, the generated spherical aberration becomes larger. It becomes more remarkable and is preferable.
[0598]
The difference between the wavelength of the first light beam and the wavelength of the second light beam is preferably 80 nm or more and 400 nm or less. More preferably, it is 100 nm or more and 200 nm or less. More preferably, it is 120 nm or more and 200 nm or less. Further, as the first light source and the second light source, for example, two types of light sources that emit light having wavelengths of 760 to 820 nm, 630 to 670 nm, and 350 to 480 nm are preferably used in combination. be able to. Of course, three or four light sources may be used. In the case where there is a third light source that emits the third light beam or a fourth light source that emits the fourth light beam, the n-th order diffracted light beam in the third light beam or the fourth light beam that has passed through the diffracting unit is also different. It is preferable to generate more than the diffracted light of the following order.
[0599]
When the wavelength of the second light beam is longer than the wavelength of the first light beam, the axial chromatic aberration of the second light beam and the first light beam preferably satisfies the following conditional expression. .
−λ2 / {2 × (NA2)2} ≦ Z ≦ λ2 / {2 × (NA2)2
λ2: wavelength of the second light flux
NA2: a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens with respect to the second light flux
[0600]
Further, it is preferable that the following conditional expression is satisfied when t2> t1 and λ2> λ1 using optical information recording media having different thicknesses of the transparent substrate.
0.2 × 10-6/ ° C <ΔWSA3 · λ1 / {f · (NA1)4・ ΔT} <2.2 × 10-6/ ℃
NA1: necessary numerical aperture of the objective lens on the image side when reproducing or recording on the optical information recording medium using the first light flux
λ1: wavelength of the first light flux
f: 焦点 focal length of the objective lens with respect to the first light flux
ΔT: environmental temperature change
ΔWSA3 (λ1 rms): 変 化 When reproducing or recording on the optical information recording medium using the first light beam, the amount of change in the third-order spherical aberration component of the wavefront aberration of the light beam condensed on the optical information recording surface
[0601]
When the first light beam is used, a first light beam that is a non-parallel light beam such as divergent light or convergent light is made incident on the objective lens, and when the second light beam is used, divergent light or convergent light or the like is used. A second light beam, which is a non-parallel light beam, may be incident on the objective lens.
[0602]
Alternatively, when the first light beam is used, the first light beam that is a parallel light beam is made incident on the objective lens, and when the second light beam is used, the second light beam that is a non-parallel light beam such as divergent light or convergent light is used. The light beam may be incident on the objective lens. Alternatively, when the first light beam is used, the first light beam that is a non-parallel light beam such as divergent light or convergent light is made incident on the objective lens, and when the second light beam is used, the second light beam that is the parallel light beam is used. The light beam may be made incident on the objective lens.
[0603]
When a non-parallel light beam is used in either the first light beam, the second light beam, or both light beams, the magnification m1 with respect to the objective lens when the first light beam is used, and the second light beam are used. In this case, the absolute value of the difference from the magnification m2 with respect to the objective lens is preferably 0 to 1/15. More preferably, it is 0 to 1/18. When λ2> λ1 and t2> t1, m1 is preferably larger. In particular, the above range is preferable when the second light beam is used for a CD and the first light beam is used for a DVD. Note that the wavelength of the first light source is λ1, the wavelength of the second light source is λ2, the thickness of the first transparent substrate is t1, and the thickness of the second transparent substrate is t2.
[0604]
Alternatively, a parallel light beam may be made incident on the objective lens both when using the first light beam and when using the second light beam. In this case, the diffractive portion may have a form as shown in FIGS. 47 (b) and (c), but the forms shown in FIGS. 47 (a) and 47 (d) are more preferable.
[0605]
Further, the optical pickup device is provided with a divergence changing unit (hereinafter, also referred to as “divergence correcting unit”) for correcting the divergence of the light beam incident on the objective lens, and the first light beam and the second light beam are provided with an objective. The divergence of the light beam incident on the lens may be changed.
[0606]
When divergent light is incident on the objective lens, the objective lens is preferably a glass lens.
[0607]
In the case where reproduction / recording can be performed on only one of the first information recording medium and the second information recording medium and only reproduction is performed on the other, the first light beam is transmitted to the optical pickup device. It is preferable that the imaging magnification of the entire optical pickup device for the second light flux is different from that of the optical pickup device for the second light flux. In this case, the imaging magnification of the objective lens for the first light flux and the imaging magnification of the objective lens for the second light flux may be the same or different.
[0608]
If λ1 <λ2, t1 <t2, and reproduction / recording can be performed only on the first information recording medium and only reproduction is performed on the second information recording medium, the first light flux It is preferable that the imaging magnification of the entire optical pickup device with respect to the second light beam is smaller than the imaging magnification of the entire optical pickup device with respect to the second light flux. Further, when the above condition is satisfied and 0.61 <NA1 <0.66, a coupling lens for changing magnification is provided between the first light source and the collimator lens in the condensing optical system. In the optical optical system, it is preferable that a first light beam collimator lens and a second light beam collimator lens are separately provided. It is preferable that both the imaging magnification of the objective lens for the first light flux and the imaging magnification of the objective lens for the second light flux are 0. Note that the wavelength of the first light source is λ1, the wavelength of the second light source is λ2, the thickness of the first transparent substrate is t1, the thickness of the second transparent substrate is t2, The predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens required for recording or reproduction on the first optical information recording medium is NA1.
[0609]
When λ1 <λ2, t1 <t2, and reproduction / recording can be performed only on the second information recording medium and only reproduction is performed on the first information recording medium, the first light flux It is preferable that the imaging magnification of the entire optical pickup device with respect to the second light beam is larger than the imaging magnification of the entire optical pickup device with respect to the second light flux. It is preferable that both the imaging magnification of the objective lens for the first light flux and the imaging magnification of the objective lens for the second light flux are 0.
[0610]
In addition, when reproduction / recording can be performed on both the first information recording medium and the second information recording medium, or when only reproduction is performed on both the first information recording medium and the second information recording medium, the first optical recording device is used. It is preferable that the image forming magnification of the entire optical pickup device with respect to the light beam is substantially equal to the image forming magnification of the entire optical pickup device with respect to the second light beam. In this case, the imaging magnification of the objective lens for the first light flux and the imaging magnification of the objective lens for the second light flux may be the same or different.
[0611]
The photodetector may be common to the first light beam and the second light beam. Alternatively, a second light detector may be provided, and the light detector may be used for the first light beam, and the second light detector may be used for the second light beam.
[0612]
Further, the photodetector and the first light source or the second light source may be unitized. Alternatively, the photodetector and the first light source and the second light source may be unitized. Alternatively, the photodetector, the second photodetector, the first light source, and the second light beam may all be integrally unitized. Further, only the first light source and the second light source may be unitized.
[0613]
In particular, when the first light source and the second light source are unitized and provided on the same surface, when NA1> NA2, the first light source is placed on the optical axis of the objective lens. It is preferable to provide the second light source on the optical axis of the objective lens when NA1 <NA2. The predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens required for recording or reproduction on the first optical information recording medium is NA1, and the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens required for recording or reproduction on the second optical information recording medium. The predetermined numerical aperture is NA2.
[0614]
When the working distance when recording / reproducing the first optical information recording medium is WD1 and the working distance when recording / reproducing the second optical information recording medium is WD2, | It is preferable that WD1−WD2 | ≦ 0.29 mm. In this case, it is more preferable that the magnification at the time of recording / reproducing on the first optical information recording medium is equal to the magnification at the time of recording / reproducing on the second optical information recording medium. More preferably, the magnification is 0. When t1 <t2 and λ1 <λ2, it is preferable that WD1 ≧ WD2. These conditions regarding the working distance are particularly preferable when the first optical information recording medium is a DVD and the second optical information recording medium is a CD. When the working distance is satisfied, the diffractive portion may have a form as shown in FIGS. 47 (a) and (d), but the forms shown in FIGS. 47 (b) and 47 (c) are more preferable.
[0615]
An optical element such as a condensing optical system or an objective lens forms a spot on an information recording surface of an optical information recording medium so that a light beam can be condensed and information can be recorded / reproduced. is there. In particular, when NA1> NA2 and λ1 <λ2, and for the second light beam, the light beam outside the NA2 is generated as a flare on the second information recording surface of the second optical information recording medium. (When the wavefront aberration on the image plane is larger than 0.07λ2 rms), the spot preferably satisfies the following condition.
0.66 × λ2 / NA2 ≦ w ≦ 1.15 × λ2 / NA2
w> 0.83 × λ2 / NA1
λ1: wavelength of the first light flux
λ2: wavelength of the second light flux
NA1: predetermined numerical aperture for the first light flux
NA2: predetermined numerical aperture for the second light flux
w: beam diameter of 13.5% intensity on the image plane of the second light flux
[0616]
When the spot is not a perfect circle, it is preferable that the beam diameter in the direction in which the beam diameter is most narrowed be the beam diameter (w).
[0617]
Further, it is preferable that the following conditions be satisfied.
0.74 × λ2 / NA2 ≦ w ≦ 0.98 × λ2 / NA2
[0618]
In addition, the shape of the spot is such that there is a spot used for recording / reproducing with high light intensity at the center, and there is a flare around the center that is weak enough to have no adverse effect on detection. Alternatively, the shape may be such that a spot used for recording / reproducing with high light intensity exists at the center and a donut-like flare exists around the spot.
[0619]
Further, it is preferable that the spot has a good S-shaped characteristic. Specifically, the overshoot is preferably 0 to 20%.
[0620]
The wavelength of the first light source is λ1, the wavelength of the second light source is λ2, the thickness of the first transparent substrate is t1, the thickness of the second transparent substrate is t2, and the wavelength is λ1. A predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens required for recording or reproduction of the first optical information recording medium is NA1, and an image of the objective lens required for recording or reproduction of the second optical information recording medium with light having a wavelength of λ2. Assuming that the predetermined numerical aperture on the side is NA2, a preferred example is the following conditional expression. In this case, it is preferable that the n-th order diffracted light is the first order diffracted light. Needless to say, preferred embodiments are not limited to the following conditional expressions.
λ1 <λ2
t1 <t2
NA1> NA2 (preferably NA1> NA2> 0.5 × NA1)
[0621]
When the above conditional expression is satisfied, the objective lens of the condensing optical system has a diffractive portion, and in order to perform recording / reproduction on the second optical information recording medium, the condensing optical system uses the second light beam passing through the diffractive portion. When the n-th order diffracted light is focused on the second information recording surface of the second optical information recording medium, the spherical aberration may have at least one discontinuous portion as shown in FIG. .
[0622]
When having a discontinuous portion, it is preferable that the spherical aberration has a discontinuous portion near NA2. For example, when the numerical aperture (NA) is 0.45, the spherical aberration has a discontinuous portion, and when the numerical aperture (NA) is 0.5, the spherical aberration has a discontinuous portion.
[0623]
When the spherical aberration has a discontinuous portion, the condensing optical system converts the n-th order diffracted light having a numerical aperture of NA1 or less in the first light beam passing through the diffractive portion into the first information recording medium of the first optical information recording medium. The light is condensed on the surface such that the wavefront aberration at the best image point is 0.07 λrms. Is preferably focused on the second information recording surface of the second optical information recording medium such that the wavefront aberration at the best image point is 0.07λrms.
[0624]
When the above conditional expression is satisfied, the objective lens of the condensing optical system has a diffractive portion, and in order to perform recording / reproducing of the second optical information recording medium, the converging optical system has the second lens passing through the diffractive portion. When the nth-order diffracted light in the light beam is converged on the second information recording surface of the second optical information recording medium, as shown in FIG. 27, the spherical aberration should be continuous and have no discontinuity. It may be.
[0625]
In the case where the spherical aberration is continuous and has no discontinuity, it is preferable that the spherical aberration is 20 μm or more at NA1, and the spherical aberration is 10 μm or less at NA2. More preferably, at NA1, the spherical aberration is 50 μm or more, and at NA2, the spherical aberration is 2 μm or less.
[0626]
Among the above conditions, for example, a specific preferable example in the case of using one kind of DVD as the first optical information recording medium and one kind of CD as the second optical information recording medium is as follows. However, the present invention is not limited to this.
0.55mm <t1 <0.65mm
1.1 mm <t2 <1.3 mm
630 nm <λ1 <670 nm
760 nm <λ2 <820 nm
0.55 <NA1 <0.68
0.40 <NA2 <0.55
[0627]
In the case of the above range, when the diffracting portion performs ring diffraction, the number of diffracting portions corresponding to NA 2 or less is preferably 19 or less or 21 or more. In addition, it is preferable that the total number of the diffracting portions is 35 or more or 33 or less.
[0628]
When the above range is satisfied, the spot diameter preferably satisfies the following aspects.
[0629]
The first objective lens of the condensing optical system has a diffraction portion, λ1 = 650 nm, t1 = 0.6 mm, NA1 = 0.6, and the objective lens is a first parallel light having a uniform intensity distribution. Is incident on the first information recording surface via the first transparent substrate, the spot diameter at the best focus is preferably 0.88 to 0.91 μm.
[0630]
Alternatively, λ1 = 650 nm, t1 = 0.6 mm, NA1 = 0.65, and a first light flux, which is a parallel light having a uniform intensity distribution, is incident on the objective lens, and the first transparent substrate is It is preferable that the spot diameter at the best focus is 0.81 to 0.84 μm when the light is condensed on the first information recording surface via the first information recording surface.
[0631]
Further, when the above range is satisfied and the diffraction portion is provided in the objective lens, it is preferable that the pitch of the diffraction portion is 10 to 70 μm at a numerical aperture (NA) of 0.4. More preferably, it is 20 to 50 μm.
[0632]
Further, among the above conditions, a specific preferred example includes the following embodiments, but is not limited thereto. In particular, when recording is also performed on a CD as the second optical information recording medium, NA2 is preferably set to 0.5. Furthermore, when recording is also performed on a DVD as the first optical information recording medium, NA1 is preferably set to 0.65.
t1 = 0.6 mm
t2 = 1.2 mm
λ1 = 650 nm
λ2 = 780 nm
NA1 = 0.6
NA2 = 0.45
[0633]
Further, the following embodiments may be adopted. In the case of the following embodiments, it is preferable that the n-th order diffracted light is the -1 order light.
λ1 <λ2
t1> t2
[0634]
Further, as a specific example of an optical information recording medium recording or reproducing apparatus for reproducing information from an optical information recording medium or recording information on the optical information recording medium, which has the optical pickup device of the invention described in this specification, DVD / CD playback device, DVD / CD / CD-R recording / playback device, DVD-RAM / DVD / CD-R / CD recording / playback device, DVD / CD / CD-RW recording / playback device, DVD / LD playback Apparatus, an optical information recording medium recording / reproducing apparatus using a DVD / blue laser (350 to 480 nm or the like, particularly about 400 nm), an optical information recording medium recording / reproducing apparatus using a CD / blue laser, and the like. It is not limited to this. Further, these optical information recording medium recording or reproducing devices have a power supply, a spindle motor, and the like in addition to the optical pickup device.
[0635]
Further, the objective lens according to the invention described in the present specification has an amount of change in spherical aberration of a marginal ray of ΔSA with respect to a minute change in at least one of the wavelength of the first light source and the wavelength of the second light source. When the amount of change in axial chromatic aberration is ΔCA, it is preferable that the following conditional expression is satisfied.
-1 <{SA / {CA} <-0.2
[0636]
(137) The optical system includes one or more optical elements. In the optical system used for at least one of recording and reproduction of information on the information recording medium, at least one of the optical elements is mutually It has a diffractive surface that selectively generates diffracted light of the same order for light of at least two different wavelengths.
[0637]
According to (137), since the optical element has the diffractive surface, it is possible to correct spherical aberration and to correct axial chromatic aberration with respect to light of at least two different wavelengths. it can. That is, it is possible to correct spherical aberration and axial chromatic aberration with a simple configuration in which many optical elements such as an objective lens are commonly used, and it is possible to reduce the size, weight, and cost of the optical system. Further, since the optical element has a diffractive surface that selectively generates diffracted light of the same order with respect to light of at least two different wavelengths, the loss of light quantity can be reduced, and the required numerical aperture can be reduced. Even in the case of the difference, a sufficient amount of light can be obtained by using, for example, a common objective lens.
[0638]
(138) The optical system includes one or more optical elements. In the optical system used for at least one of recording and reproduction of information with respect to the information recording medium, the optical system is adapted to emit light of at least two different wavelengths from each other. A diffractive surface for selectively generating a diffracted light of a specific order is formed on almost the entire optical surface of at least one of the at least one optical element.
[0639]
According to (138), since the diffractive surface is formed on the optical element, spherical aberration and axial chromatic aberration can be corrected for light of at least two different wavelengths, similarly to (1). In addition, since the diffraction surface is formed on almost the entire optical surface of at least one of the optical elements, the correction can be performed more efficiently.
[0640]
In this specification, each term is as defined below. First, an optical element in the invention described in this specification is an individual element of all optical elements applicable to an optical system for recording information on an information recording medium and / or reproducing information on the information recording medium. And generally include, but are not limited to, a coupling lens, an objective lens, a polarizing beam splitter, a quarter-wave plate, and a beam splitter for combining light from two or more light sources. Not something. Further, an optical element provided with only the diffractive portion of the invention described in this specification and having no other role may be used.
[0641]
Also, the optical system in the invention described in this specification is, for example, one or more sets of the above optical elements that can record or reproduce a CD and a DVD, and records information on an information recording medium. And / or may mean a part of the optical system for making information on the information recording medium reproducible, and may include at least one optical element as described above. It is a thing.
[0642]
Examples of the information recording medium in the invention described in this specification include various CDs such as CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, and CD-ROM, DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, and DVD-ROM. Various types of DVDs such as R, @ DVD-RW, and disk-shaped information recording media such as MD, LD, and MO are exemplified. Generally, a transparent substrate exists on an information recording surface of an information recording medium. Of course, the present invention is not limited to these, and includes an optical information recording medium using a blue laser, which is not currently on the market.
[0643]
In the invention described in this specification, recording and reproduction of information on an information recording medium refers to recording information on the information recording surface of the information recording medium as described above, and information recorded on the information recording surface. Playing. The pickup device / optical system of the invention described in this specification may be used for performing only recording or reproduction, or may be used for performing both recording and reproduction. Good. Further, it may be used for recording on one information recording medium and reproducing on another information recording medium, or may be used for recording or reproducing on a certain information recording medium. It may be used for reproducing and for recording and reproducing on another information recording medium. Note that reproduction here includes simply reading information.
[0644]
In addition, the pickup device and the optical system used for at least one of recording and reproduction of information on the information recording medium described above are not only applicable to it, but are actually applied or It also includes a pickup device and an optical system intended for use.
[0645]
In the invention described in this specification, the light having at least two different wavelengths is, for example, light having a wavelength of 780 nm used for CD and light having a wavelength of 635 nm or 650 nm used for DVD. Light of two different wavelengths may be used, or light of three different wavelengths further including light having a wavelength of, for example, 400 nm for recording and / or reproducing a large-capacity information recording medium on which high-density recording is performed. It may be. Of course, light of four or more different wavelengths may be used. Further, even if the optical system actually uses light of three or more different wavelengths or an optical system intended for the same, it naturally means light of at least two different wavelengths. Of course, a combination of 400 nm and 780 nm or a combination of 400 nm and 650 nm may be used.
[0646]
In the invention described in this specification, light having different wavelengths refers to a plurality of wavelengths having a sufficient wavelength difference from each other, which are used according to the type of information recording medium and the difference in recording density as exemplified above. And does not refer to light of a different wavelength due to a temporary shift within about ± 10 nm caused by a temperature change or output change of one light source that outputs one wavelength of light. The factors that cause light of different wavelengths to be used include, in addition to the above-described differences in the type and recording density of the information recording medium, for example, differences in the thickness of the transparent substrate of the information recording medium and differences in recording and reproduction. And the like.
[0647]
The diffractive surface is a surface provided with a relief on the surface of an optical element, for example, the surface of a lens, so as to condense or diverge a light beam by diffraction, and a region where diffraction occurs on the same optical surface. When there is an area where diffraction does not occur, it refers to an area where diffraction occurs. As the shape of the relief, for example, on the surface of the optical element, it is formed as a concentric annular zone centered on the optical axis, and if the cross section is viewed on a plane including the optical axis, each annular zone has a saw-like shape. It is known, but includes such shapes.
[0648]
In general, the diffraction surface produces infinite diffracted light such as 0th order light, ± 1st order light, ± 2nd order light,..., For example, a diffraction surface having a relief whose meridional section has a sawtooth shape as described above. In some cases, the relief efficiency is set so that the diffraction efficiency of a particular order is higher than the diffraction efficiency of another order, or in some cases, the diffraction efficiency of one particular order (eg, + 1st order light) is approximately 100%. Can be set. In the invention described in this specification, to selectively generate diffracted light of a specific order means that the diffraction efficiency of diffracted light of a specific order with respect to light of a predetermined wavelength is different from that of the other orders other than the specific order. It means higher than the diffraction efficiency of the diffracted light, and it means that the specific order of the diffracted light of the specific order selectively generated for each of the at least two wavelengths different from each other is the same order. Is selectively generated. Here, that the order of the diffracted light is the same means that the order of the diffracted light is the same including the sign.
[0649]
The diffraction efficiency is calculated based on the ratio of the amount of the diffracted light of each order to the total diffracted light based on the shape of the diffractive surface (relief shape), and by simulation with the wavelength of the irradiated light set to a predetermined wavelength. Ask. Examples of the predetermined wavelength include wavelengths of 780 nm and 650 nm.
[0650]
Further, that the diffraction surface is formed on almost the entire surface of at least one of the optical surfaces of the optical element means that a diffraction structure (relief) is provided on almost all of a range through which a light beam passes on the optical surface. This means that the optical element is not an optical element in which a diffraction structure is provided only on a part of a surface, for example, only on a peripheral part. At this time, the range in which the light flux from the light source passes to the information recording medium is determined by the aperture stop used in the optical system or the optical pickup device. When viewed as a single optical element with a diffractive surface, the range in which the diffractive surface is formed covers almost the entire optical surface, but the optical surface should be formed with a certain margin in the peripheral area where light does not pass. When this part is considered as a region usable as an optical surface and included in the optical surface, the area ratio of the diffraction surface in the optical surface as an optical element alone is preferably at least half or more, and almost 100% Is more preferable.
[0651]
(139) The optical system is characterized in that, in (138), the specific order of the diffracted light selectively generated with respect to each of the lights of at least two different wavelengths is the same.
[0652]
According to (139), the diffractive surface maximizes the diffraction efficiency of the diffracted light of the same order with respect to each light of at least two wavelengths. The loss of light amount is smaller than that of.
[0653]
(140) The optical system according to (137) or (139), wherein the diffracted light of the same order is a first-order diffracted light. The first order diffracted light may be a plus first order diffracted light or a minus first order diffracted light.
[0654]
According to (140), since the diffracted light of the same order is the first-order diffracted light, the loss of the light amount is smaller than in the case where the diffracted light of the same order is the higher-order diffracted light than the first order.
[0655]
(141) The optical system according to any one of (137) to (140), wherein at least one of the above-described optical elements having a diffractive surface is a lens having a refractive power. . The optical system of (141) may be one in which a fine structure (relief) for diffraction is further formed on the surface of a lens having refractive power. At this time, the envelope surface of the microstructure for diffraction becomes the refractive surface shape of the lens. For example, a lens in which a so-called blazed diffraction surface is provided on at least one surface of an aspheric single-lens objective lens, and an annular zone whose meridional section is saw-toothed is provided on the entire surface. Good.
[0656]
According to (141), since the optical element having the diffractive surface is a lens having a refractive power, both spherical aberration and chromatic aberration can be corrected, and the number of components can be reduced.
[0657]
(142) The optical system according to (141), wherein the refractive surface of the lens is aspheric.
[0658]
(143) The optical system according to (141) or (142), wherein the lens generates a diffracted light with respect to light having a certain wavelength that is a wavelength between a maximum wavelength and a minimum wavelength of the at least two different wavelengths. The diffraction efficiency is made larger than the diffraction efficiency of the diffracted light with respect to the light having the maximum wavelength and the light having the minimum wavelength.
[0659]
(144) The optical system according to (141) or (142), wherein the lens changes the diffraction efficiency of the diffracted light with respect to the light having the maximum wavelength or the minimum wavelength of the at least two different wavelengths. It is characterized in that the diffraction efficiency is higher than the diffraction efficiency of diffracted light with respect to light having a wavelength between the maximum wavelength and the minimum wavelength.
[0660]
(145) In the optical system, in any one of (141) to (144), the sign of the diffraction effect (hereinafter, also referred to as “diffraction power”) added on the diffraction surface of the lens is an optical axis. Switching at least once in a direction perpendicular to the optical axis and away from the optical axis.
[0661]
According to (145), the positive / negative sign of the diffraction power added on the diffraction surface of the lens is switched at least once in a direction perpendicular to the optical axis and away from the optical axis, thereby suppressing wavelength fluctuation of spherical aberration. Can be.
[0662]
(146) The optical system is characterized in that, in (145), the diffraction power applied on the diffraction surface of the lens is switched once from negative to positive in a direction perpendicular to the optical axis and away from the optical axis. is there.
[0663]
According to (146), the diffraction power added by the diffraction surface of the lens is switched once from negative to positive in a direction perpendicular to the optical axis and away from the optical axis. When a parallel light beam is incident, the influence on the spherical aberration due to the difference in the thickness of the transparent substrate of the information recording medium can be efficiently corrected without making the annular zone pitch of the diffraction surface too small.
[0664]
Regarding the diffraction power, in particular, in the case of an optical element having an optical surface having a refraction function and a diffraction function, in other words, in the case of an optical element in which a diffraction surface is provided on an optical surface having a refraction function, the effect of the diffraction surface In addition, an action of converging or diverging a light beam is added to the refracting action of the base refracting surface. At this time, when an action of converging is added to a light ray of an actual finite height, not only in the paraxial region, in the invention described in this specification, a predetermined position on the diffraction surface has a positive diffraction power. It has a negative diffraction power when the diverging effect is added.
[0665]
(147) The optical system according to any one of (137) to (146), wherein the diffraction surface is formed of a plurality of orbicular zones as viewed from the optical axis direction, and the plurality of orbicular zones are near the optical axis or near the optical axis. It is characterized by being formed substantially concentrically around a point. That is, as described in, for example, JP-A-6-242373, the diffraction surface of (147) has a stepwise shape as a ring zone that discretely shifts in a direction in which the lens thickness increases as the distance from the optical axis increases. It was formed.
[0666]
(148) The optical system, wherein in (147), the phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones has a non-zero coefficient in at least one term other than the square term. It is a feature.
[0667]
According to (148), spherical aberration between two different wavelengths can be controlled. Here, being controllable means that the difference in spherical aberration between the two wavelengths can be made extremely small, and the difference required in optical specifications can be provided.
[0668]
(149) In the optical system, in (147) or (148), the phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones has a coefficient other than zero in a square term. To do.
[0669]
According to (149), it is possible to effectively correct chromatic aberration in the paraxial region.
[0670]
(150) In the optical system, in (147) or (148), the phase difference function represented by a power series indicating each position of the plurality of orbicular zones does not include a square term. .
[0671]
According to (150), since the phase difference function does not include the square term, the paraxial power of the diffractive surface becomes 0, and only the fourth-order or higher-order term is used, so that the pitch of the diffraction ring zone does not become too small. Spherical aberration can be controlled.
[0672]
(151) In any one of (137) to (150), the optical system includes an objective lens in the one or more optical elements, and each of the lights (wavelengths λ) of at least two different wavelengths from each other. On the other hand, the wavefront aberration on the imaging surface is not more than 0.07λrms within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens.
[0673]
According to (151), since the wavefront aberration is equal to or less than the Marechal tolerance of 0.07λrms within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens, excellent optical characteristics with sufficiently small spherical aberration can be obtained.
[0674]
(152) The optical system according to (151), wherein one of the at least two different wavelengths λ1Is varied within the range of ± 10 nm, the wavefront aberration on the image plane becomes 0.07λ within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens.1rms or less.
[0675]
According to (152), the wavelength λ1Can be obtained within a range of ± 10 nm, excellent optical characteristics with sufficiently small spherical aberration can be obtained.
[0676]
(153) The optical system according to (151), wherein, of the at least two different wavelengths, the predetermined numerical aperture on the image side of the light of the wavelength λ2 and the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens is larger than that of the light of the wavelength λ2 Wavelength aberration on the imaging surface of the light of the wavelength λ2 is greater than 0.07λ2 rms within a predetermined numerical aperture for the light of the other wavelength with respect to the light of another wavelength. .
[0677]
According to (153), since the wavefront aberration of the light of wavelength λ2 is as large as 0.07λ2 rms or more within a predetermined numerical aperture for light of another wavelength (larger than the predetermined numerical aperture for light of wavelength λ2), the light of wavelength λ2 is , An appropriate spot diameter can be obtained. In other words, a desired effect can be obtained by making almost no aberration up to the numerical aperture in practical use, and making the outer portion flare the aberration.
[0678]
(154) The optical system according to (153), wherein the wavelength λ is within a predetermined numerical aperture for the light of the different wavelength.2Wavefront aberration of 0.10λ on the image plane2rms or more.
[0679]
According to (154), since the wavefront aberration of the light of wavelength λ2 is as large as 0.10λ2rms or more within a predetermined numerical aperture for light of another wavelength (larger than a predetermined numerical aperture for light of wavelength λ2), the light of wavelength λ2 is large. , A more appropriate spot diameter can be obtained.
[0680]
(155) In (153) or (154), when the predetermined numerical aperture for the light of the different wavelength is NA1 and the predetermined numerical aperture for the light of the wavelength λ2 is NA2, NA1> NA2> 0.5. × NA1.
[0681]
(156) In the optical system according to any one of (151) to (155), a parallel light beam is incident on the objective lens at least one of the at least two different wavelengths. , A non-parallel light beam is incident on light of another wavelength.
[0682]
According to (156), of the at least two different wavelengths, a parallel light beam is incident on the objective lens, and a non-parallel light beam is incident on another at least one wavelength light. Accordingly, it is possible to suppress the fluctuation of the spherical aberration to be extremely small with respect to a change of at least two wavelengths of light of about 10 nm.
[0683]
(157) In the optical system according to any one of (151) to (155), a parallel light beam is incident on the objective lens with respect to at least two wavelengths of the at least two different wavelengths. It is characterized by that.
[0684]
(158) In the optical system according to any one of (151) to (155), a non-parallel light beam is incident on the objective lens at least two wavelengths of the at least two different wavelengths. It is characterized by being performed.
[0685]
(159) In any one of (151) to (158), the optical system sets the longer wavelength to any two of the at least two different wavelengths to λ.3And the wavelength λ3When the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens with respect to the3Chromatic aberration between the shorter wavelength and -λ3/ (2NA2) Or more and + λ3/ (2NA2) It is characterized by the following.
[0686]
According to (159), since the focus hardly changes when the wavelength is switched, it becomes possible to eliminate the need for the focus servo or to narrow the range of movement by the focus servo.
[0687]
(160) The optical system according to any one of (151) to (159), wherein the lights having at least two different wavelengths are used for information recording media having different thicknesses of transparent substrates. It is assumed that.
[0688]
(161) The optical system according to any one of (151) to (160), wherein the at least two different wavelengths are three different wavelengths. It is.
[0689]
(162) The optical system according to (161), wherein the light of the three different wavelengths is λ1, λ2, λ3 (λ1 <λ2 <λ3), respectively, and the objective lens is related to each of the light of the three different wavelengths. Where NA1, NA2, and NA3 are predetermined numerical apertures on the image side, respectively, wherein 0.60 ≦ NA1, 0.60 ≦ NA2, and 0.40 ≦ NA3 ≦ 0.50 are satisfied. .
[0690]
(163) In any one of (151) to (162), the optical system may shield at least a part of light incident on the objective lens outside the smallest predetermined numerical aperture among the predetermined numerical apertures. A possible filter is provided.
[0691]
(164) In the optical system, in any one of (137) to (150), the optical element having the diffraction surface is an objective lens.
[0692]
(165) The optical system according to any one of (151) to (163), wherein the optical element having the diffraction surface is an objective lens.
[0693]
(166) The optical system according to (164) or (165), wherein the objective lens comprises one lens.
[0694]
(167) The optical system according to (166), wherein the diffraction surfaces are provided on both surfaces of the objective lens.
[0696]
(168) The optical system according to any one of (164) to (167), wherein the Abbe number νd of the material of the objective lens is larger than 50.
[0696]
According to (168), when axial chromatic aberration is corrected for light sources of two different wavelengths, the secondary spectrum can be reduced.
[0697]
(169) The optical system according to any one of (164) to (168), wherein the objective lens is made of plastic. According to (169), an inexpensive and lightweight optical system can be obtained. (170) The optical system according to any one of (164) to (168), wherein the objective lens is made of glass. According to (169) and (170), an optical system that is extremely resistant to temperature changes can be obtained.
[0698]
(171) The optical system according to any one of (164) to (168), wherein the objective lens has a resin layer on which the diffraction surface is formed on a glass lens surface. According to (171), since a resin layer on which a diffractive structure is easily formed is provided on the glass lens, it is possible to obtain an optical system which is extremely resistant to temperature change and advantageous in cost.
[0699]
(172) The optical system according to any one of (137) to (171), wherein a wavelength difference between at least two different wavelengths is 80 nm or more.
[0700]
(173) The optical system according to (172), wherein a wavelength difference between at least two different wavelengths is 400 nm or less.
[0701]
(174) The optical system according to (173), wherein the wavelength difference between the at least two different wavelengths is 100 nm or more and 200 nm or less.
[0702]
(175) The optical system according to any one of (137) to (174), wherein the diffraction efficiency of the diffracted light of the specific order that is selectively generated with respect to each of the lights of at least two different wavelengths. Is higher than the diffraction efficiency of each of the diffracted lights of orders other than the specific order by 10% or more.
[0703]
(176) The optical system according to (175), wherein, for each of the lights of at least two different wavelengths, the diffraction efficiency of the selectively generated diffracted light of the specific order is different from that of the order other than the specific order. The efficiency is 30% or more higher than the diffraction efficiency of each diffracted light.
[0704]
(177) The optical system according to any one of (137) to (176), for each of the lights of at least two different wavelengths, the diffraction efficiency of the diffracted light of the specific order that is selectively generated. Is 50% or more.
[0705]
(178) In the optical system according to (177), the diffractive efficiency of the selectively generated diffracted light of the specific order is 70% or more for each of the at least two different wavelengths. And
[0706]
(179) The optical system, wherein the diffractive surface is present in any one of (137) to (178), causes the selectively generated specific-order diffracted light of at least two different wavelengths to be focused. Is characterized in that spherical aberration is improved as compared with the case where the diffraction surface is not provided.
[0707]
(180) The optical system according to any one of (137) to (179), is a diffracted light of a specific order that is selectively generated with respect to each light (wavelength λ) of the at least two different wavelengths. Is characterized in that the wavefront aberration on the imaging plane is 0.07 λrms or less.
[0708]
(181) is an optical pickup device having an optical system according to any one of (137) to (180).
[0709]
(182) The optical pickup device is an optical system including at least two light sources that output lights of different wavelengths from each other, one or more optical elements that collects light from the light sources on an information recording medium, and An optical pickup device having a photodetector for detecting transmitted light or reflected light from a recording medium, wherein at least one of the optical elements has two different wavelengths of light output from the at least two light sources. Has a diffractive surface that selectively generates diffracted light of the same order.
[0710]
(183) The optical pickup device comprises: an optical system including at least two light sources for outputting lights having different wavelengths from each other; one or more optical elements for condensing light from the light sources on an information recording medium; An optical pickup device having a photodetector for detecting transmitted light or reflected light from a recording medium, wherein diffracted light of a specific order is provided for each of two different wavelengths of light output from the at least two light sources. Is formed on substantially the entirety of at least one optical surface of at least one optical element of the optical element.
[0711]
(184) The optical pickup device is characterized in that at least one of the optical elements having a diffraction surface according to (182) or (183) is a lens having a refractive power.
[0712]
(185) The optical pickup device according to (184), wherein the lens has a certain one wavelength that is a wavelength between a maximum wavelength and a minimum wavelength of two different wavelengths output from the at least two light sources. The diffraction efficiency of the diffracted light with respect to the maximum wavelength and the light of the minimum wavelength.
[0713]
(186) The optical pickup device according to (184), wherein the lens has a diffraction efficiency of diffracted light with respect to light having a maximum wavelength or a minimum wavelength of two different wavelengths output from the at least two light sources, the diffraction efficiency being different from each other. It is characterized in that the diffraction efficiency is higher than the diffraction efficiency of the diffracted light with respect to light having a wavelength between the maximum wavelength and the minimum wavelength of the two wavelengths.
[0714]
(187) In the optical pickup device according to (184), the lens has a flange portion on an outer periphery. (188) The optical pickup device according to (187), wherein the flange portion has a surface extending substantially perpendicular to the optical axis of the lens. The lens portion can be easily attached to the optical pickup device by the flange portion, and when a surface extending in a direction substantially perpendicular to the optical axis is provided on the flange portion, attachment with higher precision can be easily performed.
[0715]
(189) In any one of (182) to (188), the optical pickup device includes an objective lens in the one or more optical elements, and the two different wavelengths output from the at least two light sources. For each of the light (wavelength λ), the wavefront aberration on the image plane is not more than 0.07 λrms within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens.
[0716]
(190) The optical pickup device according to any one of (182) to (188), includes an objective lens in the one or more optical elements, and outputs two different wavelengths output from the at least two light sources. For each of the light (wavelength λ), the wavefront aberration on the image plane is 0.07 λrms or less within the maximum numerical aperture on the image side of the objective lens.
[0717]
(191) The optical pickup device according to (189) or (190), outputs one wavelength λ of two different wavelengths output from the at least two light sources.1Is varied within the range of ± 10 nm, the wavefront aberration on the image plane becomes 0.07λ within a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens.1rms or less.
[0718]
(192) In the optical pickup device, the wavelength λ of the two different wavelengths output from the at least two light sources in (189).2And the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens has the wavelength λ.2For light of another wavelength that is larger than a predetermined numerical aperture for light of the same wavelength, within the predetermined numerical aperture for light of the different wavelength, the wavelength λ2Wavefront aberration of 0.07λ on the image plane2rms.
[0719]
(193) The optical pickup device according to (192), wherein the wavelength λ is within a predetermined numerical aperture for the light of the different wavelength.2Wavefront aberration of 0.10λ on the image plane2rms or more.
[0720]
(194) The optical pickup device according to (192) or (193), wherein the predetermined numerical aperture for the light of the different wavelength is NA1, and the wavelength λ2When the predetermined numerical aperture for the light of
NA1> NA2> 0.5 × NA1 is satisfied.
[0721]
(195) In the optical pickup device according to any one of (189) to (194), the objective lens may include a light having at least one wavelength among two different wavelengths output from the at least two light sources. On the other hand, a parallel light beam is incident, and a non-parallel light beam is incident on light of another at least one wavelength.
[0722]
(196) In the optical pickup device according to any one of (189) to (194), a parallel light beam is incident on the objective lens with respect to light of two different wavelengths output from the at least two light sources. It is characterized by being performed.
[0723]
(197) In the optical pickup device, in any one of (189) to (194), a non-parallel light beam enters the objective lens with respect to light of two different wavelengths output from the at least two light sources. It is characterized by being performed.
[0724]
(198) In any one of (189) to (197), the optical pickup device sets a longer wavelength to two different wavelengths output from the at least two light sources as λ.3And the wavelength λ3Assuming that a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens with respect to the light of NA is NA, the axial chromatic aberration between the wavelength λ3 and the shorter wavelength is −λ.3/ (2NA2) Or more and + λ3/ (2NA2) It is characterized by the following.
[0725]
(199) The optical pickup device according to any one of (189) to (194), wherein light of two different wavelengths output from the at least two light sources is transmitted to an information recording medium having different thicknesses of transparent substrates. It is characterized by being used for each.
[0726]
(200) The optical pickup device according to (199), wherein the diffraction surface is formed of a plurality of annular zones as viewed from the optical axis direction, and the plurality of annular zones are substantially concentric about an optical axis or a point near the optical axis. And a pitch Pf of the orbicular zone corresponding to the numerical aperture on the image side of the objective lens, and a pitch Ph of the orbicular zone corresponding to a half of the maximum numerical aperture. And the following relationship is established.
0.4 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 25
[0727]
According to (200), when the value is equal to or more than the lower limit of the above relational expression, the effect of diffraction for correcting higher-order spherical aberration does not weaken. Can be corrected by the action of diffraction. In addition, when the value is equal to or less than the upper limit, a portion where the pitch of the diffraction ring zone is too small is less likely to occur, and a lens having high diffraction efficiency can be manufactured. Also, the above relational expression is
0.8 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 6.0
Is preferred,
1.2 ≦ | (Ph / Pf) −2 | ≦ 2.0
Is more preferred.
[0728]
(201) The optical pickup device is characterized in that in any one of (189) to (200), the at least two light sources are three light sources.
[0729]
(202) The optical pickup device sets the light of three different wavelengths output from the three light sources in (201) to λ1, λ2, λ3 (λ1 <λ2 <λ3), respectively, and When the predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens for each of the lights is NA1, NA2, and NA3, respectively,
0.60 ≦ NA1, 0.60 ≦ NA2, 0.40 ≦ NA3 ≦ 0.50
Is satisfied.
[0730]
(203) The optical pickup device, in any one of (189) to (202), shields at least a part of light incident on the objective lens outside the smallest predetermined numerical aperture among the predetermined numerical apertures. A filter capable of performing the following is provided.
[0731]
(204) The optical pickup device is characterized in that the optical pickup device has an aperture limiting unit that has the predetermined numerical aperture for each of the two different wavelengths of light in any one of (189) to (202). I do.
[0732]
(205) The optical pickup device is characterized in that, in any one of (189) to (202), there is no aperture restriction such that the predetermined numerical aperture is reached for one of the two different wavelengths of light. . For example, specifically, the maximum numerical aperture has an aperture limit, and no aperture limit is provided for a predetermined numerical aperture smaller than the maximum numerical aperture. As a result, an aperture limiting means such as a filter having wavelength selectivity can be dispensed with, and it is possible to reduce the size and cost.
[0733]
(206) The optical pickup device according to (182) or (183), further including an objective lens in the one or more optical elements, wherein the objective lens transmits the lights having different wavelengths onto the information recording medium. It is characterized in that they are commonly used when condensing light.
[0734]
(207) In the optical pickup device, the unit in which the at least two light sources and the objective lens are integrated in (206) is driven at least in parallel to a main surface of the information recording medium. I do.
[0735]
(208) The optical pickup device is characterized in that in (207), the unit is driven perpendicular to the main surface of the information recording medium.
[0736]
(209) The recording characterized in that the optical pickup device according to any one of (181) to (208) is mounted and at least one of sound and image can be recorded or reproduced. It is a playback device.
[0737]
(210) The lens is used for at least one of recording and reproduction of information on the information recording medium, and has a refractive power and has a diffraction surface on at least one optical surface. The sign of the power switches at least once in a direction perpendicular to the optical axis and away from the optical axis.
[0738]
(211) The lens according to (210), wherein the diffraction surface has a plurality of blazed diffraction zones, and a step portion of the diffraction zone near the optical axis is located on a side away from the optical axis. In the diffraction ring zone away from the optical axis, the step is located on the side closer to the optical axis.
[0739]
(212) The lens according to (210), wherein the diffraction surface has a plurality of blazed diffraction zones, and a step portion of the diffraction zone near the optical axis is located on the side near the optical axis, In the diffractive orbicular zone away from the optical axis, the step is located on the side away from the optical axis.
[0740]
(213) is an optical element that can be applied in an optical system for recording and / or reproducing information on the information recording medium, wherein the information on the information recording medium uses light of at least two different wavelengths. When used in an optical system for recording and / or reproduction of a light having at least two different wavelengths, it has a diffraction surface that selectively generates diffracted light of the same order. It is an optical element that is a feature.
[0741]
(214) is a lens applicable as an objective lens in an optical system for recording and / or reproducing information on the information recording medium, wherein the information recording medium uses light of at least two different wavelengths. When used as an objective lens in an optical system for recording and / or reproducing information with respect to light, the diffraction efficiency of diffracted light of the same order is selectively generated with respect to the light of at least two different wavelengths. A lens having a diffraction surface.
[0742]
(215) is an optical element applicable in an optical system for recording and / or reproducing information on the information recording medium, wherein the information on the information recording medium uses at least two different wavelengths of light. When used in an optical system for recording and / or reproducing, at least one of the diffractive surfaces for selectively generating diffracted light of a specific order with respect to the at least two different wavelengths of light is provided. Is an optical element characterized by being formed on almost the entire surface of the optical element.
[0734]
(216) A lens applicable as an objective lens in an optical system for recording and / or reproducing information on the information recording medium, wherein the information on the information recording medium uses light of at least two different wavelengths. When used as an objective lens in an optical system for recording and / or reproducing, at least one of the diffractive surfaces for selectively generating diffracted light of a specific order with respect to the light of at least two different wavelengths is provided. The lens is characterized by being formed on almost the entire optical surface.
[0744]
(217) A diffractive optical system for an optical disk has two light sources having different wavelengths, and is a recording / reproducing optical system for performing recording / reproducing by the same optical system. Aberration caused on the refraction surface due to the wavelength difference and the aberration caused by the diffractive orbicular zone lens, and the diffracted light used for the cancellation is a diffracted light of the same order with respect to the two light source wavelengths. There is a feature.
[0745]
As described above, this diffractive optical system includes an optical surface provided with a diffractive orbicular lens on a refracting surface, and for each of two different wavelength light sources, one diffracted light of the same order and a refracting surface are used. By offsetting the spherical aberration caused by the above, the aberration is corrected to be almost the same as the diffraction limit without any aberration. The diffracted light of the same order is preferably a first-order diffracted light.
[0746]
The method of associating the diffracted lights of the same order with the respective wavelengths of the two light sources as in the invention described in the present specification generally reduces the amount of light loss compared with the case of associating the diffracted lights of different orders. Is advantageous. For example, when using two wavelengths of 780 nm and 635 nm, using the first-order diffracted light for both wavelengths is more comprehensive than using the first-order diffracted light for one of the wavelengths and the zero-order diffracted light for the other wavelength. Low loss of light. In addition, when using the same order diffracted light for both wavelengths, the loss of the light amount is smaller when the first-order diffracted light is used than when the higher-order diffracted light is used.
[0747]
(218) The diffractive optical system for an optical disk is characterized in that the offsetting aberration in (217) is a spherical aberration and / or a chromatic aberration.
[0748]
(219) The diffractive optical system for an optical disc is characterized in that in (217) or (218), the diffracted light of the same order is a first-order diffracted light.
[0749]
(220) The optical disc diffraction optical system according to (217), (218) or (219), wherein the light sources of two different wavelengths correspond to optical discs having different transparent substrate thicknesses.
[0750]
(221) The diffractive optical system for an optical disk is characterized in that, of the two light sources having different wavelengths in any one of (217) to (220), the shorter light source wavelength is 700 nm or less.
[0751]
(222) The diffractive optical system for an optical disk is characterized in that, of the two light sources having different wavelengths in any one of (217) to (221), the longer light source wavelength is 600 nm or more.
[0752]
(223) In the diffractive optical system for an optical disc, in any one of (217) to (222), the diffractive orbicular zone lens has a phase function representing a position of the orbicular zone having a coefficient of a term other than the square of a power series. It is characterized by including.
[0753]
(224) The diffractive optical system for an optical disc is characterized in that in any one of (217) to (223), the optical refraction surface is an aspherical surface.
[0754]
(225) The diffractive optical system for an optical disc has a maximum diffraction efficiency of diffracted light at a substantially intermediate wavelength with respect to a light source of two wavelengths different in any one of (217) to (224). It is characterized by.
[0755]
(226) The diffractive optical system for an optical disk has a maximum diffraction efficiency of diffracted light at one of the light source wavelengths with respect to two light sources having different wavelengths in any one of (217) to (225). It is characterized by.
[0756]
(227) In the diffractive optical system for an optical disk, in any one of (217) to (226), the diffractive orbicular zone lens on the optical surface corrects the spherical aberration to under, and the aspherical surface of the optical surface reduces the spherical aberration. It is characterized by overcorrection.
[0757]
In the above-described diffraction optical system for an optical disk (227), for example, both a CD system (for example, a wavelength of 780 nm and a substrate thickness of 1.2 mm) and a DVD system (for example, a wavelength of 650 nm and a substrate thickness of 0.6 mm) are parallel light. When the objective lens used for incidence is used, the spherical aberration of the CD system is larger than that of the DVD system due to the thick substrate, but the spherical aberration of the diffractive lens is under-corrected because the spherical aberration is corrected by the wavelength difference of the diffractive lens. To At this time, the spherical aberration of the diffractive lens is largely under at the long wavelength of the CD system, and the influence of the difference in the thickness of the substrate is corrected. In the case of an aspherical surface, the influence of the difference in the thickness of the substrate is not corrected, but the spherical aberration is almost the same for both the CD and DVD systems. The above utilizes the fact that the wave fluctuation of spherical aberration can be largely controlled when a higher-order term of diffraction is used.
[0758]
(228) In the diffractive optical system for an optical disc, the light source having two wavelengths different in any one of (217) to (227) has a wavelength difference of 80 nm or more.
[0759]
(229) The diffraction optical system for an optical disk is an objective lens optical system of an optical disk, in which a diffractive orbicular lens is provided on an optical surface, so that a single diffracted light of the same order is provided for each of two different wavelength light sources. Is characterized in that axial chromatic aberration is corrected.
[0760]
(230) The optical disc diffraction optical system is characterized in that a wavelength difference between the two different light sources is 80 nm or more, and that the optical system has a single objective lens satisfying the following conditions.
νd> 50
Where νd: Abbe number of the glass material of the objective lens
[0761]
(231) The diffractive optical system for an optical disc is characterized in that one of the lens performances for two different wavelengths has no aberration up to the aperture in actual use, and the outside portion has flare in the aberration. .
[0762]
(232) The diffractive optical system for an optical disk, in (230), of the lens performances for the two different wavelengths described above, sets the numerical aperture for the wavelength that has no aberration at all apertures to NA1, and sets the other wavelength for practical use. When the numerical aperture is NA2, the following conditions are satisfied.
NA1> NA2> 0.5 × NA1
[0763]
(233) The optical disc diffractive optical system is characterized in that in (231) or (232), the optical disc thickness is different for the two different wavelengths.
[0764]
(234) The optical pickup device has at least two or more light sources having different wavelengths, and emits divergent light beams from each light source onto the information recording surface of the optical information recording medium via the transparent substrate by the same objective lens. In the recording / reproducing optical system for recording and / or reproducing information on the information recording surface, the objective lens includes an optical character surface provided with an annular diffraction surface on a refraction surface, and at least one light source is provided. Is characterized in that the light beam transmitted through the objective lens and the transparent substrate has diffraction-limited performance at the best image point.
[0765]
Here, the diffraction-limited performance means that the wavefront aberration of the light beam is measured, and the root mean square (rms value) of the wavefront aberration of the entire light beam is 0.07 times or less of the wavelength which is Marechal's allowable value. I do. The aperture in actual use refers to the numerical aperture defined in the standard of each optical information recording medium, and is a spot necessary for recording or reproducing information on each optical information recording medium. This corresponds to the numerical aperture of an objective lens having diffraction-limited performance capable of obtaining a diameter.
[0766]
As described above, in the invention described in this specification, the numerical aperture in actual use is defined for the optical information recording medium, and thus the numerical aperture of the actual light beam passing through the optical system of the pickup device on the optical information recording medium side is reduced. , May be larger than the numerical aperture in actual use.
[0767]
In the invention described in this specification, the maximum numerical aperture preferably means the largest numerical aperture among practically used numerical apertures. That is, in the case of a pickup device that is used interchangeably with a plurality of optical information recording media, a plurality of numerical apertures in actual use are defined, and the largest one is preferably the maximum numerical aperture. Further, the predetermined numerical aperture and the required numerical aperture have the same meaning as the numerical aperture in actual use.
[0768]
When recording or reproducing information on or from the optical information recording medium, when a light source having a different wavelength from the light source specified by the standard is used in an actual optical pickup device, the specified wavelength and the specified The actually used numerical aperture is set so that the ratio between the numerical aperture and the actually used wavelength and the actually used numerical aperture become constant. As an example, for a CD, the numerical aperture is 0.45 when a light source having a wavelength of 780 nm is used in the standard, but the numerical aperture is 0.38 when a light source having a wavelength of 650 nm is used.
[0769]
(235) The optical pickup device has at least two or more light sources having different wavelengths, and emits divergent light fluxes from each light source onto the information recording surface of the optical information recording medium via the transparent substrate by the same objective lens. In the recording / reproducing optical system for recording and / or reproducing information on the information recording surface, the objective lens includes an optical surface having a ring-shaped diffraction surface provided on a refraction surface, and at least one light source is provided. Is that the luminous flux transmitted through the objective lens and the transparent substrate has diffraction-limited performance at the best image point. For at least one light source, of the luminous flux transmitted through the objective lens and the transparent substrate, The light flux up to the aperture has the diffraction-limited performance at the best image point, and the annular portion-shaped diffraction surface is provided so that the outer portion becomes flare.
[0770]
(236) The optical pickup device according to (235), comprising at least three light sources having different wavelengths.
[0771]
(237) The optical pickup device according to (236), further including an optical surface provided with at least two or more ring-shaped diffraction surfaces.
[0772]
(238) The optical pickup device according to (235), (236) or (237), wherein the light flux incident on the objective lens is a ring-shaped filter that blocks a part of the light flux outside the aperture in practical use. It is characterized by including.
[0773]
(239) In the optical pickup device, in any one of (235) to (238), a unit including the light source and the objective lens is driven at least in parallel with the optical information recording medium.
[0774]
(240) The optical pickup device according to (239), wherein the unit including the light source and the objective lens is further driven perpendicularly to the optical information recording medium.
[0775]
The invention according to (241) is characterized in that the optical pickup device according to any one of (224) to (240) is mounted, recording of sound and / or image, and / or reproduction of sound and / or image. Device.
[0776]
(242) The objective lens has at least two or more light sources having different wavelengths, and divergent light beams from the respective light sources are transmitted to the information recording surface of the optical information recording medium via the transparent substrate by the same objective lens. An objective lens used for a recording and reproducing optical system for performing recording and / or reproducing information on an information recording surface, wherein the objective lens includes an optical character surface provided with a ring-shaped diffraction surface on a refraction surface, For at least one light source, the luminous flux transmitted through the objective lens and the transparent substrate has diffraction limited performance at the best image point.
[0777]
(243) The objective lens has at least two or more light sources having different wavelengths, and divergent light beams from the respective light sources are transmitted to the information recording surface of the optical information recording medium via the transparent substrate by the same objective lens. An objective lens used for an optical system for recording and / or reproducing information on a recording and / or information recording surface, wherein the objective lens includes an optical surface provided with a ring-shaped diffraction surface on a refraction surface, For at least one light source, the luminous flux transmitted through the objective lens and the transparent substrate has diffraction-limited performance at the best image point, and for at least one light source, transmitted through the objective lens and the transparent substrate. Of the luminous flux, the luminous flux up to the aperture in practical use has diffraction-limited performance at its best image point, and the outer portion is provided with the above-mentioned annular diffraction surface so as to be flare. To.
[0778]
(244) The optical pickup device condenses the light beam emitted from the light source on the information recording surface via the transparent substrate of the optical information recording medium by the condensing optical system including the objective lens, and the first light beams having different wavelengths from each other. A first light source having a wavelength of λ1 for recording / reproducing an information recording medium, a second light source having a wavelength of λ2 for recording / reproducing a second optical information recording medium, and a third light source having a wavelength of λ3 for recording / reproducing a third optical information recording medium In the optical pickup device for recording / reproducing information on / from the optical information recording medium, at least one surface of the objective lens is substantially the same as the diffraction limit by the diffracted light of the same order for each optical information recording medium or A diffractive surface with spherical aberration corrected therebelow is formed.
[0779]
(245) The optical pickup device condenses the light beam emitted from the light source on the information recording surface via the transparent substrate of the optical information recording medium by the condensing optical system including the objective lens, and the first light beams having different wavelengths from each other. A first light source having a wavelength of λ1 for recording / reproducing an information recording medium, a second light source having a wavelength of λ2 for recording / reproducing a second optical information recording medium, and a third light source having a wavelength of λ3 for recording / reproducing a third optical information recording medium An optical pickup device for recording / reproducing an optical information recording medium, wherein at least one side of the objective lens uses diffracted light of the same order for each optical information recording medium, and The information recording medium is characterized in that the area up to the aperture in practical use is substantially equal to or less than the diffraction limit, and the aberration outside the aperture is flare.
[0780]
In the optical pickup device of (245) for performing recording and / or reproduction of the optical information recording medium, the objective lens having the diffractive surface uses the same order of diffracted light for each optical information recording medium, and For one optical information recording medium, the aperture up to the aperture in practical use was almost equal to or less than the diffraction limit, and the aberration outside the aperture was flared.
[0781]
In addition, as described below, it is preferable that the diffraction surface is formed on both surfaces of the objective lens, and the diffracted light is a first-order diffracted light. The diffractive surface is formed in a ring shape around the optical axis of the objective lens, and a phase function representing the position of the ring zone includes a coefficient of a term other than the square of a power series. It may or may not include coefficients for the series squared term. Further, it is preferable that the diffractive surface has the maximum diffraction efficiency of diffracted light at the wavelengths at both ends or an intermediate range of each of the first light source, the second light source, and the third light source. Further, the objective lens has at least one aspherical surface, and the above-described performance can be provided by correcting the spherical aberration to be under on the diffractive surface and over-correcting the spherical aberration by the aspherical surface.
[0782]
(246) In the optical pickup device according to (244) or (245), the diffraction surface is formed on both surfaces of the objective lens.
[0783]
(247) In (244), (245) or (246), the optical pickup device is characterized in that the diffracted light of the same order is a first-order diffracted light.
[0784]
(248) In the optical pickup device according to any one of (244) to (247), the diffraction surface is formed in an annular shape with the optical axis of the objective lens as a center, and a phase function representing a position of the annular zone. Include coefficients of terms other than the square of the power series.
[0785]
(249) The optical pickup device according to any one of (244) to (247), wherein the diffraction surface is formed in an annular shape around the optical axis of the objective lens, and a phase function representing a position of the annular shape. Contains the coefficient of the term of the power series squared.
[0786]
(250) The optical pickup device according to any one of (244) to (247), wherein the diffraction surface is formed in an annular shape around the optical axis of the objective lens, and the phase function representing the position of the annular zone. Does not include the coefficient of the term of the square of the power series.
[0787]
(251) The optical pickup device according to any one of (244) to (250), wherein the first light source, the second light source, and the third light source receive diffracted light at wavelengths at both ends or in an intermediate band. It is characterized by the maximum diffraction efficiency.
[0788]
(252) In the optical pickup device according to any one of (244) to (251), at least one of the objective lenses is an aspherical surface, the spherical aberration is corrected to be under on a diffraction surface, and the spherical aberration is corrected on an aspherical surface. Is overcorrected.
[0789]
(253) The invention according to (253), wherein the optical pickup device according to any one of (244) to (252) including the first light source, the second light source, and the third light source is mounted. And / or an image recording and / or audio and / or image playback device.
[0790]
(254) The objective lens condenses the light beam emitted from the light source on the information recording surface via the transparent substrate of the optical information recording medium by the condensing optical system, and records / records the first optical information recording medium having different wavelengths from each other. A first light source having a wavelength λ1 for reproduction, a second light source having a wavelength λ2 for recording / reproducing a second optical information recording medium, and a third light source having a wavelength λ3 for recording / reproducing a third optical information recording medium; In an objective lens used in an optical pickup device for recording / reproducing information on / from an information recording medium, at least one surface of the objective lens is substantially the same as the diffraction limit by a diffracted light of the same order for each optical information recording medium. Alternatively, a diffractive surface with spherical aberration corrected below is formed.
[0791]
(255) The objective lens condenses the light beam emitted from the light source on the information recording surface via the transparent substrate of the optical information recording medium by the condensing optical system, and records / records the first optical information recording media having different wavelengths from each other. A first light source having a wavelength λ1 for reproduction, a second light source having a wavelength λ2 for recording / reproducing a second optical information recording medium, and a third light source having a wavelength λ3 for recording / reproducing a third optical information recording medium; In an objective lens used in an optical pickup device for recording / reproducing information on / from an information recording medium, at least one surface of the objective lens uses diffracted light of the same order with respect to each optical information recording medium and at least one light beam. The information recording medium is characterized in that the spherical aberration is corrected to about the same as or less than the diffraction limit up to the aperture in practical use, and the outer part is flared.
[0792]
(256) The optical pickup device converges a light beam emitted from the light source on the information recording surface via the transparent substrate of the optical information recording medium by the condensing optical system, and records the first optical information recording media having different wavelengths from each other. A first light source having a wavelength λ1 for reproducing / reproducing, a second light source having a wavelength λ2 for recording / reproducing a second optical information recording medium, and a third light source having a wavelength λ3 for recording / reproducing a third optical information recording medium. In an optical pickup device for recording / reproducing an optical information recording medium, at least one surface of a condensing optical system has a spherical surface approximately equal to or less than a diffraction limit by diffracted light of the same order for each optical information recording medium. It is characterized in that a diffraction surface with aberration corrected is formed.
[0793]
(257) The optical pickup device condenses the light beam emitted from the light source on the information recording surface via the transparent substrate of the optical information recording medium by the condensing optical system, and records the first optical information recording media having different wavelengths from each other. A first light source having a wavelength λ1 for reproducing / reproducing, a second light source having a wavelength λ2 for recording / reproducing a second optical information recording medium, and a third light source having a wavelength λ3 for recording / reproducing a third optical information recording medium. In an optical pickup device used for an optical pickup device for recording / reproducing an optical information recording medium, at least one surface of a condensing optical system uses diffracted light of the same order for each optical information recording medium, and One optical information recording medium is characterized in that the diffraction limit up to the aperture in practical use is substantially equal to or less than the diffraction limit, and a diffraction surface with flare in the outside is provided.
[0794]
(258) The optical pickup device has a first light source having a wavelength λ1, a second light source having a wavelength λ2 (λ21λ1), and a diffraction pattern on at least one surface, and converts a light flux from each light source into optical information. An objective lens for condensing the information recording surface of the recording medium via a transparent substrate, and a photodetector for receiving the reflected light of the light flux emitted from the first light source and the second light source from the optical information recording medium. And using at least the m-th order diffracted light (where m is an integer other than 0) of the light beam from the first light source from the diffraction pattern of the objective lens, so that the thickness of the transparent substrate is t1 1. Recording and / or reproduction of an optical information recording medium, and utilizing at least n-order diffracted light (where n = m) of a light beam from the second light source from a diffraction pattern of the objective lens, to form a transparent substrate When the thickness is t2 ( However, t2 ≠ t1) is recorded and / or reproducing the second optical information recording medium.
[0795]
(259) The optical pickup device according to (258), wherein the wavelengths λ1, λ2 of the first and second light sources are λ1 <λ2, and the thicknesses t1, t2 of the transparent substrate are in a relationship of t1 <t2. Wherein the m-order and n-order diffracted lights are both + 1st-order diffracted lights.
[0796]
(260) The optical pickup device according to (258), wherein the wavelengths λ1 and λ2 of the first and second light sources satisfy λ1 <λ2, and the thicknesses t1 and t2 of the transparent substrate satisfy a relationship of t1> t2. Wherein the m-order and n-order diffracted lights are both -1st-order diffracted lights.
[0797]
(261) The optical pickup device according to (258), wherein the objective necessary for recording and / or reproducing the first optical information recording medium having a transparent substrate having a thickness of t1 with a first light source having a wavelength of λ1 is used. The required numerical aperture of the lens on the optical information recording medium side is NA1, the thickness of the transparent substrate is t2 (where t2> t1), and the second optical information recording medium is recorded with a second light source having a wavelength λ2 (where λ2> λ1). And / or when the required numerical aperture of the objective lens on the optical information recording medium side required for reproduction is NA2 (where NA2 <NA1), the diffraction pattern provided on at least one surface of the objective lens is The + 1st-order diffracted light, which is rotationally symmetric with respect to the optical axis, from the circumference farthest from the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens of the light flux from the first light source, has a numerical aperture on the optical information recording medium side. NAH1 The + 1st-order diffracted light of the light beam from the first light source from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens of the light beam from the first light source is converted into a light beam having a numerical aperture of NAL1 on the optical information recording medium side. ,
NAH1 <NA1
0 ≦ NAL1 ≦ NA2
The following condition is satisfied.
[0798]
(262) The optical pickup device according to (258), wherein the objective necessary for recording and / or reproducing the first optical information recording medium having a transparent substrate having a thickness of t1 with a first light source having a wavelength of λ1. The required numerical aperture of the lens on the optical information recording medium side is NA1, the thickness of the transparent substrate is t2 (where t2> t1), and the second optical information recording medium is recorded with a second light source having a wavelength λ2 (where λ2> λ1). And / or when the required numerical aperture of the objective lens on the optical information recording medium side required for reproduction is NA2 (where NA2> NA1), the diffraction pattern provided on at least one surface of the objective lens is The + 1st-order diffracted light, which is rotationally symmetric with respect to the optical axis, from the circumference farthest from the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens of the light flux from the first light source, has a numerical aperture on the optical information recording medium side. NAH1 The + 1st-order diffracted light of the light beam from the first light source from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens of the light beam from the first light source is converted into a light beam having a numerical aperture of NAL1 on the optical information recording medium side. ,
NAH1 <NA2
0 ≦ NAL1 ≦ NA1
The following condition is satisfied.
[0799]
(263) The optical pickup device according to (258), wherein the objective necessary for recording and / or reproducing the first optical information recording medium having a transparent substrate having a thickness of t1 with a first light source having a wavelength of λ1. The required numerical aperture of the lens on the optical information recording medium side is NA1, the thickness of the transparent substrate is t2 (where t2 <t1), and the second optical information recording medium is recorded with a second light source of wavelength λ2 (where λ2> λ1). And / or when the required numerical aperture of the objective lens on the optical information recording medium side required for reproduction is NA2 (where NA2 <NA1), the diffraction pattern provided on at least one surface of the objective lens is The -1st-order diffracted light of the light beam from the first light source from the circumference farthest from the optical axis in the diffraction pattern of the objective lens is rotationally symmetric with respect to the optical axis, and has a numerical aperture on the optical information recording medium side. Is NAH1 The -1st-order diffracted light of the light beam from the first light source from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens of the light beam from the first light source is converted into a light beam with a numerical aperture of NAL1 on the optical information recording medium side. And
NAH1 <NA1
0 ≦ NAL1 ≦ NA2
The following condition is satisfied.
[0800]
(264) The optical pickup device according to (258), wherein the objective necessary for recording and / or reproducing the first optical information recording medium having a transparent substrate with a thickness of t1 with a first light source having a wavelength of λ1. The required numerical aperture of the lens on the optical information recording medium side is A1, the thickness of the transparent substrate is t2 (where t2 <t1), and the second optical information recording medium is recorded with a second light source of wavelength λ2 (where λ2> λ1). And / or when the required numerical aperture of the objective lens on the optical information recording medium side required for reproduction is NA2 (where NA2> NA1), the diffraction pattern provided on at least one surface of the objective lens is The -1st-order diffracted light of the light beam from the first light source from the circumference farthest from the optical axis in the diffraction pattern of the objective lens is rotationally symmetric with respect to the optical axis, and has a numerical aperture on the optical information recording medium side. Is NAH1 The -1st-order diffracted light of the light beam from the first light source from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens of the light beam from the first light source is converted into a light beam having a numerical aperture on the optical information recording medium side of NAL1. And
NAH1 <NA2
0 ≦ NAL1 ≦ NA1
The following condition is satisfied.
[0801]
(265) The optical pickup device according to (261), wherein the light beam from the first light source has a numerical aperture of less than or equal to NA1 when passing through the objective lens, and a light beam condensing position that does not pass through a diffraction pattern. And the light-condensing position of the light flux passing through the diffraction pattern is substantially equal.
[0802]
(266) The optical pickup device according to (262), wherein, among the light beams from the second light source, the light-condensing position of a light beam that does not pass through a diffraction pattern because the numerical aperture when passing through the objective lens is NA2 or less. And the light-condensing position of the light flux passing through the diffraction pattern is substantially equal.
[0803]
(267) The optical pickup device according to (263), wherein, among the light beams from the first light source, a light beam that has a numerical aperture of less than or equal to NA1 when passing through the objective lens and does not pass through the diffraction pattern. And the light-condensing position of the light flux passing through the diffraction pattern is substantially equal.
[0804]
(268) The optical pickup device according to (264), wherein, among the light beams from the second light source, a light beam that has a numerical aperture of not more than NA2 when passing through the objective lens and does not pass through the diffraction pattern. And the light-condensing position of the light flux passing through the diffraction pattern is substantially equal.
[0805]
(269) The optical pickup device according to (265), wherein the + 1st-order diffracted light of the light beam from the second light source from the circumference of the diffraction pattern of the objective lens that is farthest from the optical axis is converted to an optical information recording medium. Numerical aperture on the optical information recording medium side is converted into a NAH2 light flux, and a + 1st-order diffracted light of the light flux from the second light source from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens of the light flux from the second light source is Is converted into a light beam of NAL2, and among the light beams from the first light source, a light beam having a numerical aperture of not more than NA1 when passing through an objective lens can be used for recording and / or reproducing on the first optical information recording medium. Is focused on the information recording surface of the optical information recording medium, and the second light source uses a light beam having a numerical aperture of NAH2 or less when passing through the objective lens among the light beams from the second light source. Optical information recording medium And / or the spot that reproduction is possible as is converged onto the information recording surface of the optical information recording medium, characterized in that setting the spherical aberration of the light flux passes through the objective lens.
[0806]
(270) The optical pickup device according to (266), wherein the + 1st-order diffracted light of the light beam from the second light source from the circumference farthest from the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens is converted into an optical information recording medium. Numerical aperture on the optical information recording medium side is converted into a NAH2 light flux, and a + 1st-order diffracted light of the light flux from the second light source from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens of the light flux from the second light source is Is converted into a light flux of NAL2, and among the light fluxes from the first light source, a light flux having a numerical aperture of NAH1 or less when passed through an objective lens can be used to record and / or reproduce data on the first optical information recording medium. Is focused on the information recording surface of the optical information recording medium, and the second light source uses a light beam having a numerical aperture of not more than NA2 when passing through the objective lens among the light beams from the second light source. Optical information recording medium And / or the spot that reproduction is possible as is converged onto the information recording surface of the optical information recording medium, characterized in that setting the spherical aberration of the light flux passes through the objective lens.
[0807]
(271) The optical pickup device according to (267), wherein -1st-order diffracted light of the light beam from the second light source from the circumference of the diffraction pattern of the objective lens that is farthest from the optical axis is recorded as optical information. The numerical aperture on the medium side is converted into a light flux of NAH2, and the -1st-order diffracted light of the light flux from the second light source from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens on the optical information recording medium side The numerical aperture is converted to a light beam of NAL2, and among the light beams from the first light source, the light beam having a numerical aperture of NA1 or less when passed through an objective lens is used to record and / or reproduce information on the first optical information recording medium. Is focused on the information recording surface of the optical information recording medium, and among the light beams from the second light source, the light beam having a numerical aperture of NAH2 or less when passing through the objective lens is used. Description of the second optical information recording medium And / or the spot that reproduction is possible as is converged onto the information recording surface of the optical information recording medium, characterized in that setting the spherical aberration of the light flux passes through the objective lens.
[0808]
(272) The optical pickup device according to (268), wherein -1st-order diffracted light of the light beam from the second light source from the circumference of the diffraction pattern of the objective lens that is farthest from the optical axis is recorded as optical information. The numerical aperture on the medium side is converted into a light flux of NAH2, and the -1st-order diffracted light of the light flux from the second light source from the circumference closest to the optical axis of the diffraction pattern of the objective lens on the optical information recording medium side The numerical aperture is converted to a light beam of NAL2, and among the light beams from the first light source, the light beam having a numerical aperture of NAH1 or less when passed through the objective lens is used to record and / or reproduce information on the first optical information recording medium. Is focused on the information recording surface of the optical information recording medium, and among the light beams from the second light source, the light beam having a numerical aperture of not more than NA2 when passing through the objective lens is used. Description of the second optical information recording medium And / or the spot that reproduction is possible as is converged onto the information recording surface of the optical information recording medium, characterized in that setting the spherical aberration of the light flux passes through the objective lens.
[0809]
(273) The optical pickup device according to (269), wherein, among the light beams from the first light source, a light beam having a numerical aperture of not more than NA1 when passing through an objective lens is transparent to the first optical information recording medium. The wavefront aberration at the best image point via the substrate is 0.07 λrms or less, and among the luminous flux from the second light source, the luminous flux having a numerical aperture of NAH2 or less when passing through the objective lens is the second optical information recording medium. Wherein the wavefront aberration at the best image point via the transparent substrate is 0.07λrms or less.
[0810]
(274) The optical pickup device according to (270), wherein among the light beams from the first light source, a light beam having a numerical aperture of not more than NAH1 when passing through an objective lens is transparent to the first optical information recording medium. The wavefront aberration at the best image point via the substrate is 0.07λrms or less, and among the light beams from the second light source, the light beam having a numerical aperture of NA2 or less when passing through the objective lens is the second optical information recording medium. Wherein the wavefront aberration at the best image point via the transparent substrate is 0.07λrms or less.
[0811]
(275) The optical pickup device according to (271), wherein, among the light beams from the first light source, a light beam having a numerical aperture of not more than NA1 when passing through an objective lens is transparent to the first optical information recording medium. The wavefront aberration at the best image point via the substrate is 0.07λrms or less, and among the light beams from the second light source, the light beam having a numerical aperture of NAH2 or less when passing through the objective lens is the second optical information recording medium. Wherein the wavefront aberration at the best image point via the transparent substrate is 0.07 λrms or less.
[0812]
(276) The optical pickup device according to (272), wherein among the light beams from the first light source, a light beam having a numerical aperture of NAH1 or less when passing through an objective lens is transparent to the first optical information recording medium. The wavefront aberration at the best image point via the substrate is 0.07λrms or less, and among the light beams from the second light source, the light beam having a numerical aperture of NA2 or less when passing through the objective lens is the second optical information recording medium. Wherein the wavefront aberration at the best image point via the transparent substrate is 0.07λrms or less.
[0813]
(277) The optical pickup device according to any one of (258) to (276), further including at least one collimator between the first light source and the objective lens and between the second light source and the objective lens. A light beam incident on the objective lens from the first light source and a light beam incident on the objective lens from the second light source are parallel lights, respectively.
[0814]
(278) The optical pickup device according to (277), wherein the paraxial focal position of the objective lens with respect to the light beam from the first light source and the paraxial focal position of the objective lens with respect to the light beam from the second light sour