JP2004319062A - Optical pickup device - Google Patents

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Seino Ikenaka
Toru Kimura
Yuichi Shin
Katsuya Yagi
克哉 八木
勇一 新
徹 木村
清乃 池中
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
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pickup device for appropriately recording and/or reproducing information with respect to e.g. a high density DVD and all of the conventional DVDs and CDs. <P>SOLUTION: By allowing an objective lens 109 to be used exclusively for the high density DVD or in common for the high density DVD and the DVD, the redundancy is given to the design as compared with the case using in common for the high density DVD, and CD, and the recording and/or reproducing operation of the information can be appropriately carried out even if the environmental change, etc., are arisen. Also, since a color aberration correcting element is arranged for correcting the color aberration at the use of high density DVD, the recording and/or reproducing operation of the information are appropriately carried out for any of three optical disks having the different information densities. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に、光源波長の異なる3つの光源から出射される光束を用いて、3つ以上の異なる光情報記録媒体に対して、それぞれ情報の記録及び/又は再生が可能な光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an optical pickup device, and in particular, can record and / or reproduce information on three or more different optical information recording media using light beams emitted from three light sources having different light source wavelengths. Optical pickup device.
近年、波長400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録/再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、NA0.85、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク(以下、本明細書ではかかる光ディスクを「高密度DVD」と呼ぶ)では、DVD(NA0.6、光源波長650nm、記憶容量4.7GB)と同じ大きさである直径12cmの光ディスクに対して、1面あたり20〜30GBの情報の記録が可能である。   In recent years, research and development of a high-density optical disk system capable of recording / reproducing information using a blue-violet semiconductor laser having a wavelength of about 400 nm have been rapidly progressing. As an example, in an optical disk that performs information recording / reproduction with a specification of 0.85 NA and a light source wavelength of 405 nm (hereinafter, such an optical disk is referred to as a “high-density DVD” in this specification), a DVD (NA 0.6, light source wavelength 650 nm, It is possible to record 20 to 30 GB of information on one surface of an optical disk having a diameter of 12 cm which is the same size as the storage capacity of 4.7 GB).
ところで、このような高密度DVDに対して適切に情報を記録/再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したDVDやCDが販売されている現実をふまえると、高密度DVDに対して適切に情報を記録/再生できるだけでは足らず、例えばユーザーが所有している従来のDVD或いはCDに対しても同様に適切に情報を記録/再生できるようにすることが、互換タイプの光ピックアップ装置として製品の価値を高めることに通じるのである。このような背景から、互換タイプの光ピックアップ装置に用いる集光光学系は、高密度DVD、従来タイプのDVD、CDいずれに対しても、互換性を維持しながら適切に情報を記録/再生できる性能を有することが望まれている。   By the way, just being able to record / reproduce information appropriately on such a high-density DVD is not enough as a product of the optical pickup device. At present, in consideration of the fact that DVDs and CDs recording various kinds of information are sold, it is not enough to be able to record / reproduce information appropriately for high-density DVDs. Alternatively, enabling information to be appropriately recorded / reproduced on a CD also leads to an increase in the value of a product as a compatible type optical pickup device. From such a background, the condensing optical system used for the compatible type optical pickup device can appropriately record / reproduce information while maintaining compatibility with any of the high-density DVD, the conventional type DVD, and the CD. It is desired to have performance.
ここで、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、本来的には、互換性を有する光ピックアップ装置においても対物レンズを含む集光光学系は単一であることが好ましい。しかしながら、光源波長の短波長化、高NAの採用などにより、高密度DVDに対する情報の記録及び/又は再生において対物レンズの収差特性は、きわめて高いものが要求されるため、同じ対物レンズを用いて、DVD、CDに対して情報の記録及び/又は再生を適切に行うことが困難な場合がある。   Here, in order to simplify the configuration of the optical pickup device and reduce the cost, it is essential that a single condensing optical system including an objective lens be used even in a compatible optical pickup device. preferable. However, due to the shortening of the light source wavelength and the use of a high NA, the aberration characteristics of the objective lens are required to be extremely high when recording and / or reproducing information on a high-density DVD. It may be difficult to properly record and / or reproduce information on DVDs and CDs.
特に、高密度DVDについては、使用可能な光源が限られていることから、使用される波長は概ね決まっているものの、詳細な規格に関しては未だ決まっていないという実情がある。従って、高密度DVDに対する情報の記録及び/又は再生に用いる対物レンズに関しては、ある程度設計の冗長性を残しておく必要があり、かかる場合、同じ対物レンズを用いて、DVD、CDに対しても情報の記録及び/又は再生を適切に行うことは、より困難であるといえる。これに対し、複数の対物レンズを用いて、3種類以上の光情報記録媒体に対し情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置の例は、例えば以下の特許文献1に記載されている。
特開平11−296890号公報
In particular, for a high-density DVD, the usable light source is limited, so that the wavelength to be used is generally determined, but the detailed standard has not been determined yet. Therefore, it is necessary to leave some degree of design redundancy with respect to an objective lens used for recording and / or reproducing information on a high-density DVD. In such a case, the same objective lens can be used for DVDs and CDs. It can be said that it is more difficult to properly record and / or reproduce information. On the other hand, an example of an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information on three or more types of optical information recording media using a plurality of objective lenses is described in, for example, Patent Document 1 below.
JP-A-11-296890
特許文献1においては、その図面及び記載から、光ピックアップ装置が、どのような集光光学系を有しているのか明瞭に読みとれないが、少なくとも短波長の光源からの光束を集光させた際における色収差をどうするかについて開示がない。即ち、特許文献1は、高密度DVD、DVD、CDという情報密度がそれぞれ異なる3つの光情報記録媒体に対して、適切に情報の記録及び/又は再生を行える技術を開示しているとはいえないものである。   In Patent Document 1, it cannot be clearly read from the drawings and the description that the optical pickup device has a light-collecting optical system, but at least a light beam from a light source having a short wavelength is condensed. There is no disclosure of what to do with chromatic aberration in. That is, Patent Document 1 discloses a technique that can appropriately record and / or reproduce information on three optical information recording media having different information densities, that is, high-density DVD, DVD, and CD. Not something.
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、例えば高密度DVDと従来のDVD、CDの全てに対して適切に情報の記録及び/再生を行える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and provides an optical pickup device that can appropriately record and / or reproduce information on, for example, a high-density DVD and conventional DVDs and CDs. Aim.
請求項1に記載の光ピックアップ装置は、波長λ1の第1光源と、波長λ2(λ1<λ2)の第2光源と、波長λ3(λ2<λ3)の第3光源と、第1の対物光学素子及び第2の対物光学素子を含む集光光学系とを有する光ピックアップ装置であって、
前記第1の対物光学素子を介して、前記第1光源からの光束を、厚さt1の保護層を介して第1の情報記録密度D1を有する第1光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
前記第2の対物光学素子を介して、前記第3光源からの光束を、厚さt3(t1<t3)の保護層を介して第3の情報記録密度D3(D1>D3)を有する第3光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
前記第1の対物光学素子又は前記第2の対物光学素子を介して、前記第2光源からの光束を、厚さt2(t2<t3)の保護層を介して第2の情報記録密度D2(D1>D2>D3)を有する第2光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
更に、前記第1の対物光学素子及び前記第2の対物光学素子を保持するレンズホルダと、
前記第1光源から出射された光束が通過する光路中に、前記第1光源から出射された光束の波長変動によって生じる色収差を補正する色収差補正素子とを設けたことを特徴とする。
2. The optical pickup device according to claim 1, wherein the first light source has a wavelength λ1, the second light source has a wavelength λ2 (λ1 <λ2), the third light source has a wavelength λ3 (λ2 <λ3), and the first objective optical system. An optical pickup device having a light-collecting optical system including an element and a second objective optical element,
The light beam from the first light source is collected on the information recording surface of the first optical information recording medium having the first information recording density D1 via the first objective optical element via the protective layer having a thickness t1 via the first objective optical element. By illuminating, it is possible to record and / or reproduce information,
Through the second objective optical element, the luminous flux from the third light source is passed through a protective layer having a thickness t3 (t1 <t3) to have a third information recording density D3 (D1> D3). By condensing the information on the information recording surface of the optical information recording medium, information can be recorded and / or reproduced.
The light flux from the second light source is passed through the first objective optical element or the second objective optical element to a second information recording density D2 (via a protective layer having a thickness t2 (t2 <t3). D1>D2> D3), the information can be recorded and / or reproduced by converging the information on the information recording surface of the second optical information recording medium,
A lens holder for holding the first objective optical element and the second objective optical element;
A chromatic aberration correction element for correcting chromatic aberration caused by a wavelength variation of the light beam emitted from the first light source is provided in an optical path through which the light beam emitted from the first light source passes.
本発明によれば、前記第1の対物光学素子を、前記第1光情報記録媒体に専用、もしくは前記第1光情報記録媒体及び前記第2光情報記録媒体に共用とすることで、3つの光情報記録媒体に共用とする場合に比べ、その設計に冗長性を持たせることができ、環境変化などが生じても情報の記録及び/又は再生を適切に行うことができる。又、前記第1光情報記録媒体の使用時における色収差を補正するために、前記色収差補正素子を設けているため、異なる情報密度を有する3つの光情報記録媒体のいずれに対しても、情報の記録及び/又は再生を適切に行うことができる。ここで、色収差補正の理由を述べる。使用時に光源(レーザー)パワーをあげることにより、波長変動が生じ、これにより集光スポット形成に影響が及ぶ恐れがある。この問題は、使用波長が比較的長い場合は無視する事ができるが、使用波長が短くなると無視できなくなる傾向がある。特に、光源波長が400nm近傍の、いわゆる青色光源の場合に顕著になる。そこで本発明では、特に短波長の光源について、使用波長が変動した(いわゆるモードホップした)際に生じる軸上色収差を補正するための補正素子を、光路中に配置することにより、この問題を解決したものである。   According to the present invention, the first objective optical element is dedicated to the first optical information recording medium, or is shared by the first optical information recording medium and the second optical information recording medium, so that three Compared with the case where the optical information recording medium is shared, the design can be made more redundant, and information can be recorded and / or reproduced properly even if an environmental change occurs. In addition, since the chromatic aberration correcting element is provided to correct chromatic aberration when the first optical information recording medium is used, information can be transferred to any of the three optical information recording media having different information densities. Recording and / or reproduction can be appropriately performed. Here, the reason for the chromatic aberration correction will be described. Increasing the power of the light source (laser) during use causes wavelength fluctuations, which may affect the formation of a focused spot. This problem can be ignored when the wavelength used is relatively long, but tends to be negligible when the wavelength used is short. This is particularly noticeable in the case of a so-called blue light source having a light source wavelength near 400 nm. Therefore, the present invention solves this problem by arranging, in the optical path, a correction element for correcting axial chromatic aberration generated when the used wavelength fluctuates (so-called mode hopping), particularly for a short wavelength light source. It was done.
請求項2に記載の光ピックアップ装置は、請求項1に記載の光ピックアップ装置において、前記第1光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第1の対物光学素子に入射することを特徴とするので、一般的には集光スポットの許容度が最も厳しい前記第1光情報情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び/又は再生を行うことができる。   An optical pickup device according to a second aspect is the optical pickup device according to the first aspect, wherein the light beam emitted from the first light source is incident on the first objective optical element in a state of a parallel light beam. Because of this feature, information can be appropriately recorded and / or reproduced on the first optical information recording medium, which generally has the strictest tolerance of a condensed spot.
請求項3に記載の光ピックアップ装置は、請求項2に記載の光ピックアップ装置において、前記第2光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第1の対物光学素子または前記第2の対物光学素子のいずれか一方に入射することを特徴とするので、一般的には2番目に集光スポットの許容度が厳しい前記第2光情報記録媒体に対しても適切に情報の記録及び/又は再生を行うことができる。   The optical pickup device according to claim 3 is the optical pickup device according to claim 2, wherein the light beam emitted from the second light source is a parallel light beam in the state of the first objective optical element or the second light source. Since the light is incident on one of the objective optical elements, information recording and / or recording can be appropriately performed on the second optical information recording medium, which generally has the second highest convergence spot tolerance. Alternatively, reproduction can be performed.
請求項4に記載の光ピックアップ装置は、請求項1又は2に記載の光ピックアップ装置において、前記第2光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記第1の対物光学素子または前記第2の対物光学素子のいずれか一方に入射することを特徴とする。   An optical pickup device according to a fourth aspect is the optical pickup device according to the first or second aspect, wherein the light beam emitted from the second light source is a divergent light beam in the state of the first objective optical element or the first objective optical element. The light is incident on one of the two objective optical elements.
請求項5に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第3光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第2の対物光学素子に入射することを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 5, wherein in the optical pickup device according to any one of claims 1 to 4, the light beam emitted from the third light source is a parallel light beam in the state of the second objective optical element. Is incident.
請求項6に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第3光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記第2の対物光学素子に入射することを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 6, wherein in the optical pickup device according to any one of claims 1 to 4, the light beam emitted from the third light source is a divergent light beam in the state of the second objective optical element. Is incident.
請求項7に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記色収差補正素子は、位相差付与構造を光学面に形成してなることを特徴とする。位相差付与構造は、NPS(Non Periodic Surface)構造、位相構造ともいう。   An optical pickup device according to a seventh aspect is the optical pickup device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the chromatic aberration correction element has a phase difference providing structure formed on an optical surface. . The phase difference providing structure is also called an NPS (Non Periodic Surface) structure or a phase structure.
請求項8に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記色収差補正素子は、少なくとも一方の光学機能面が光軸を中心とした複数の光学機能領域に分割され、該複数の光学機能領域のうちの少なくとも1つが、光軸を中心とした輪帯状の領域に分割され、かつ各輪帯に所定数の不連続な段差が設けられるとともに、当該不連続な段差が設けられた輪帯が連続的に配された構造である重畳型回折構造を有することを特徴とする。重畳型回折構造は、マルチレベル構造、DOE構造ともいい、例えば回折構造は、光学素子の光学機能面が光軸を中心とした複数の輪帯に分割されていて、この輪帯がそれぞれ鋸歯状に形成されているものであるが、この1つの鋸歯部に、さらに所定数の階段形状を設けている構造である。これにより、光学素子に波長選択性を持った回折作用を与えることができる。なお階段形状の段数や階段の高さ、幅などは、適宜設計可能である。具体的には、特開平9−306018号に記載されている。   According to an eighth aspect of the present invention, in the optical pickup device according to any one of the first to sixth aspects, at least one of the chromatic aberration correction elements has a plurality of optical functions centered on an optical axis. And at least one of the plurality of optical function areas is divided into annular zones around the optical axis, and a predetermined number of discontinuous steps are provided in each annular zone. It is characterized in that it has a superimposed diffraction structure in which ring zones having discontinuous steps are continuously arranged. The superposition type diffractive structure is also called a multi-level structure or a DOE structure. For example, in the diffractive structure, the optical function surface of the optical element is divided into a plurality of annular zones centered on the optical axis. However, this one saw-tooth portion is further provided with a predetermined number of steps. Thereby, a diffraction action having wavelength selectivity can be given to the optical element. The number of steps and the height and width of the steps can be appropriately designed. Specifically, it is described in JP-A-9-306018.
請求項9に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至8のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、前記第1の対物光学素子又は前記第2の対物光学素子を、前記集光光学系の光路内に選択的に挿入可能とすることを特徴とするので、必要に応じて2つの前記対物光学素子を使い分けることができる。   The optical pickup device according to claim 9 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 8, wherein the lens holder includes the first objective optical element or the second objective optical element. Since it is characterized in that it can be selectively inserted into the optical path of the condensing optical system, the two objective optical elements can be properly used as needed.
請求項10に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至9のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、前記第1の対物光学素子及び前記第2の対物光学素子を相対変位不能に保持することを特徴とする。   An optical pickup device according to a tenth aspect is the optical pickup device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the lens holder relatively displaces the first objective optical element and the second objective optical element. It is characterized by being held impossible.
請求項11に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至9のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、前記第1の対物光学素子及び前記第2の対物光学素子を相対変位可能に保持することを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 11 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 9, wherein the lens holder relatively displaces the first objective optical element and the second objective optical element. It is characterized by being held as possible.
請求項12に記載の光ピックアップ装置は、請求項9乃至11のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、光軸と平行な軸まわりに回動することを特徴とする。   An optical pickup device according to a twelfth aspect is the optical pickup device according to any one of the ninth to eleventh aspects, wherein the lens holder rotates around an axis parallel to the optical axis.
請求項13に記載の光ピックアップ装置は、請求項9乃至11のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、光軸と交差する方向に移動することを特徴とする。   An optical pickup device according to a thirteenth aspect is the optical pickup device according to any of the ninth to eleventh aspects, wherein the lens holder moves in a direction intersecting the optical axis.
請求項14に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至13のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1光源、前記第2光源及び前記第3光源は、前記集光光学系の光路内に挿入された前記対物光学素子からそれぞれ異なる距離に配置されていることを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 14 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 13, wherein the first light source, the second light source, and the third light source are optical paths of the condensing optical system. The objective optical elements inserted in the inside are arranged at different distances from each other.
請求項15に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至13のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1光源、前記第2光源及び前記第3光源の少なくとも2つは、前記集光光学系の光路内に挿入された前記対物光学素子から等しい距離に配置されている(例えばいわゆる2レーザ1パッケージ又は3レーザ1パッケージである)ことを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 15 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 13, wherein at least two of the first light source, the second light source, and the third light source are configured to collect the light. It is characterized by being arranged at an equal distance from the objective optical element inserted into the optical path of the optical system (for example, a so-called two-laser one package or three-laser one package).
請求項16に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至15のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1の対物光学素子は単一の光学素子からなり、及び/又は前記第2の対物光学素子は単一の光学素子からなることを特徴とする。   An optical pickup device according to a sixteenth aspect is the optical pickup device according to any one of the first to fifteenth aspects, wherein the first objective optical element includes a single optical element, and / or the second objective optical element. The objective optical element comprises a single optical element.
請求項17に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至16のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1の対物光学素子は複数の光学素子からなり、及び/又は前記第2の対物光学素子は複数の光学素子からなることを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 17 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 16, wherein the first objective optical element includes a plurality of optical elements and / or the second objective optical element. The optical element comprises a plurality of optical elements.
請求項18に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至17のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1の対物光学素子及び/又は前記第2の対物光学素子は、ガラス素材から形成されていることを特徴とする。尚、前記第1の対物光学素子及び/又は前記第2の対物光学素子が、複数の素子から構成される場合、少なくとも一つの素子がガラス素材であれば良い。   The optical pickup device according to claim 18 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 17, wherein the first objective optical element and / or the second objective optical element is formed of a glass material. It is characterized by having been done. When the first objective optical element and / or the second objective optical element is composed of a plurality of elements, at least one element may be a glass material.
請求項19に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至17のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1の対物光学素子及び/又は前記第2の対物光学素子は、プラスチック素材から形成されていることを特徴とする。尚、前記第1の対物光学素子及び/又は前記第2の対物光学素子が、複数の素子から構成される場合、少なくとも一つの素子がプラスチック素材であれば良い。   The optical pickup device according to claim 19 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 17, wherein the first objective optical element and / or the second objective optical element are formed of a plastic material. It is characterized by having been done. When the first objective optical element and / or the second objective optical element is composed of a plurality of elements, at least one element may be a plastic material.
請求項20に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至19のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子の開口数を調整する手段を有することを特徴とする。   An optical pickup device according to a twentieth aspect is the optical pickup device according to any one of the first to nineteenth aspects, further comprising a unit for adjusting a numerical aperture of the objective optical element.
請求項21に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至20のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子の温度変化に応じた球面収差劣化を抑制する手段を有することを特徴とする。   According to a twenty-first aspect of the present invention, in the optical pickup device according to any one of the first to twentieth aspects, the optical pickup device further includes means for suppressing deterioration of spherical aberration according to a temperature change of the objective optical element. I do.
請求項22に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至21のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1光情報記録媒体の保護層の厚さt1は、0.09mm以上0.11mm以下であることを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 22, wherein in the optical pickup device according to any one of claims 1 to 21, the thickness t1 of the protective layer of the first optical information recording medium is 0.09 mm or more and 0.11 mm. It is characterized by the following.
請求項23に記載の光ピックアップ装置は、請求項22に記載の光ピックアップ装置において、前記第1の対物光学素子を介して、前記第1光源からの光束を、厚さt4の保護層(0.55mm≦t4≦0.65mm)を介して第4の情報記録密度D4(D4>D2)を有する第4光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっていることを特徴とする。この場合、本発明の光ピックアップ装置は、情報記録密度がそれぞれ異なる4つの光情報記録媒体に対して情報の記録及び/又は再生を行うことができる。   The optical pickup device according to claim 23 is the optical pickup device according to claim 22, wherein the light flux from the first light source is transmitted through the first objective optical element to the protective layer (0) having a thickness of t4. .55 mm ≦ t4 ≦ 0.65 mm) to condense on the information recording surface of the fourth optical information recording medium having the fourth information recording density D4 (D4> D2), thereby recording and / or reproducing information. Can be performed. In this case, the optical pickup device of the present invention can record and / or reproduce information on four optical information recording media having different information recording densities.
請求項24に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至21のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1光情報記録媒体の保護層の厚さt1は、0.55mm以上0.65mm以下であることを特徴とする。   An optical pickup device according to a twenty-fourth aspect is the optical pickup device according to any one of the first to twenty-first aspects, wherein the thickness t1 of the protective layer of the first optical information recording medium is 0.55 mm or more and 0.65 mm or more. It is characterized by the following.
請求項25に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至24のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1光源からの光束のみが通過する光路内に、色収差の補正を行う光学素子を配置したことを特徴とする。   An optical pickup device according to claim 25 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 24, wherein an optical element for correcting chromatic aberration is provided in an optical path through which only the light beam from the first light source passes. It is characterized by being arranged.
請求項26に記載の光ピックアップ装置は、請求項25に記載の光ピックアップ装置において、前記色収差の補正を行う光学素子は、回折構造又は位相差付与構造を備えたコリメートレンズであることを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 26 is the optical pickup device according to claim 25, wherein the optical element for correcting the chromatic aberration is a collimating lens having a diffraction structure or a phase difference providing structure. I do.
請求項27に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至26のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1の対物光学素子は、回折構造を備えた光学素子と、非球面光学面を有するレンズとを有することを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 27 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 26, wherein the first objective optical element includes an optical element having a diffraction structure and an aspheric optical surface. And a lens having the same.
請求項28に記載の光ピックアップ装置は、請求項27に記載の光ピックアップ装置において、前記レンズはガラスモールド製であることを特徴とする。   An optical pickup device according to claim 28 is the optical pickup device according to claim 27, wherein the lens is made of glass mold.
請求項29に記載の光ピックアップ装置は、請求項27に記載の光ピックアップ装置において、前記光学素子と前記レンズとは、それぞれ種類が異なるプラスチック素材から形成されていることを特徴とする。   An optical pickup device according to a twenty-ninth aspect is the optical pickup device according to the twenty-seventh aspect, wherein the optical element and the lens are formed of different types of plastic materials.
請求項30に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至29のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第2光源又は前記第3光源からの光束が通過する光路内に、異なる波長の光束に対して位相分布を変化させる光学素子を配置したことを特徴とする。   An optical pickup device according to claim 30 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 29, wherein light beams having different wavelengths are provided in an optical path through which light beams from the second light source or the third light source pass. And an optical element for changing the phase distribution is arranged.
請求項31に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至30のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第2の対物光学素子は、回折構造を形成したレンズを有し、第2光源からの光束が前記回折構造を通過したときに発生する最も効率が高い回折次数と、第3の光束が前記回折構造を通過したときに発生する最も効率が高い回折次数とが異なるようになっていることを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 31 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 30, wherein the second objective optical element has a lens having a diffractive structure, and is provided with a second light source. Is different from the most efficient diffraction order generated when the third light beam passes through the diffraction structure, and the most efficient diffraction order generated when the third light beam passes through the diffraction structure. It is characterized by the following.
請求項32に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至30のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第2の対物光学素子は、位相差付与構造を形成したレンズを有することを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 32 is the optical pickup device according to any one of claims 1 to 30, wherein the second objective optical element has a lens having a phase difference providing structure. I do.
請求項33に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至32のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1光源からの光束のみが通過する光路内に、ビームシェイパを配置したことを特徴とする。   An optical pickup device according to a thirty-third aspect is characterized in that, in the optical pickup device according to any one of the first to thirty-second aspects, a beam shaper is arranged in an optical path through which only a light beam from the first light source passes. I do.
請求項34に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至33のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第1光源からの光束のみが通過する光路内に、光強度分布変換素子を配置したことを特徴とする。   An optical pickup device according to a thirty-fourth aspect is the optical pickup device according to any one of the first to thirty-third aspects, wherein a light intensity distribution conversion element is arranged in an optical path through which only a light beam from the first light source passes. It is characterized by the following.
本明細書中において、対物光学素子とは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有する光学素子を指し、広義にはその光学素子と共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能な光学素子を指すものとする。従って、本明細書中において、光学素子の光情報記録媒体側(像側)の開口数NAとは、光学素子の最も光情報記録媒体側に位置する面の開口数NAを指すものである。また、本明細書中では必要開口数NA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、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、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光学素子の開口数を示すものとする。   In the present specification, the objective optical element is, in a narrow sense, a light-condensing function that is arranged to face the optical information recording medium at a position closest to the optical information recording medium when the optical information recording medium is loaded in the optical pickup device. And, in a broad sense, together with the optical element, an optical element operable at least in the optical axis direction by an actuator. Therefore, in this specification, the numerical aperture NA of the optical element on the optical information recording medium side (image side) refers to the numerical aperture NA of the surface of the optical element closest to the optical information recording medium. Further, in the present specification, the required numerical aperture NA is a numerical aperture defined by the standard of each optical information recording medium, or the information of each optical information recording medium, according to the wavelength of the light source used. It indicates the numerical aperture of an objective optical element having diffraction-limited performance capable of obtaining a spot diameter required for recording or reproduction.
本明細書中において、第1光情報記録媒体及び第4光情報記録媒体とは、例えば、仕様の異なる高密度DVD系の光ディスクをいい、第2光情報記録媒体とは、再生専用に用いるDVD−ROM,DVD−Videoの他、再生/記録を兼ねるDVD−RAM,DVD−R,DVD−RW等の各種DVD系の光ディスクを含むものである。又、第3光情報記録媒体とは、CD−R,CD−RW等のCD系の光ディスクをいう。   In this specification, the first optical information recording medium and the fourth optical information recording medium are, for example, high-density DVD-based optical disks having different specifications, and the second optical information recording medium is a DVD used exclusively for reproduction. In addition to ROMs and DVD-Videos, it includes various DVD-type optical disks such as DVD-RAM, DVD-R, and DVD-RW that also perform reproduction / recording. The third optical information recording medium refers to a CD-type optical disc such as a CD-R or CD-RW.
本発明によれば、例えば高密度DVDと従来のDVD、CDの全てに対して適切に情報の記録及び/再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical pickup device capable of appropriately recording and / or reproducing information on, for example, all of high-density DVDs and conventional DVDs and CDs.
(第1の実施の形態)
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図1は、高密度DVD(第1の光ディスクともいう)、従来のDVD(第2の光ディスクともいう)及びCD(第3の光ディスクともいう)の全てに対して情報の記録/再生を行える、第1の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
(First Embodiment)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows that information can be recorded / reproduced on / from a high-density DVD (also referred to as a first optical disc), a conventional DVD (also referred to as a second optical disc), and a CD (also referred to as a third optical disc). FIG. 2 is a schematic sectional view of the optical pickup device according to the first embodiment.
更に図2は、本実施の形態の光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。まず、対物レンズアクチュエータ装置から説明する。図2に示される対物レンズアクチュエータ装置10は、図1の光ピックアップ装置に配置されており、後述する半導体レーザからのレーザ光を、異なる光ディスクの情報記録面上にそれぞれ集光する対物レンズ109(第1の対物光学素子)、209(第2の対物光学素子)と、これらの対物レンズ109,209の光軸を,同一円周13A上に保持するレンズホルダ13と、このレンズホルダ13を円周13Aの中心軸の位置に設けられた支軸14を介して回転自在に且つこの回転の中心軸に沿って往復移動自在に保持するシャーシ15と、レンズホルダ13を支軸14に沿った方向に往復移動させるフォーカシングアクチュエータ(図示略)と、レンズホルダ13に回転動作を付勢して各対物レンズ109,209の位置決めを行うトラッキングアクチュエータ20とを備えている。この対物レンズアクチュエータ装置10には、各アクチュエータの動作制御を行う動作制御回路(図示略)が設けられている。   FIG. 2 is a perspective view of an objective lens actuator device used in the optical pickup device according to the present embodiment. First, the objective lens actuator device will be described. The objective lens actuator device 10 shown in FIG. 2 is disposed in the optical pickup device shown in FIG. 1, and an objective lens 109 (which focuses laser light from a semiconductor laser described later on information recording surfaces of different optical disks, respectively). A first objective optical element), 209 (second objective optical element), a lens holder 13 for holding the optical axes of these objective lenses 109, 209 on the same circumference 13A, and a circular A chassis 15 rotatably held via a support shaft 14 provided at the position of the center axis of the circumference 13A and reciprocally movable along the center axis of rotation, and a direction along the support shaft 14 for holding the lens holder 13 A focusing actuator (not shown) for reciprocating the lens, and a traverse for urging the lens holder 13 to rotate to position the objective lenses 109 and 209. And a king actuator 20. The objective lens actuator device 10 is provided with an operation control circuit (not shown) for controlling the operation of each actuator.
対物レンズ109,209は、それぞれ円板状のレンズホルダ13の平板面を貫通した孔部に装備されており、レンズホルダ13の中心からそれぞれ等しい距離で配設されている。このレンズホルダ13は、その中心部でシャーシ15から立設された支軸14の上端部と回転自在に係合しており、この支軸14の下方には、図示を省略したフォーカシングアクチュエータが配設されている。   The objective lenses 109 and 209 are respectively provided in holes penetrating through the flat surface of the disc-shaped lens holder 13, and are disposed at equal distances from the center of the lens holder 13. The lens holder 13 is rotatably engaged with the upper end of a support shaft 14 erected from a chassis 15 at the center thereof, and a focusing actuator (not shown) is disposed below the support shaft 14. Is established.
即ち、このフォーカシングアクチュエータは、支軸14の下端部に設けられた永久磁石とこの周囲に設けられたコイルとにより電磁ソレノイドを構成し、コイルに流す電流を調節することにより、支軸14及びレンズホルダ13に対して当該支軸14に沿った方向(図2における上下方向)への微小単位での往復移動を付勢し,焦点距離の調整を行うようになっている。   That is, this focusing actuator forms an electromagnetic solenoid by a permanent magnet provided at the lower end of the support shaft 14 and a coil provided around the permanent magnet, and adjusts a current flowing through the coil to thereby control the support shaft 14 and the lens. The focal length is adjusted by urging the holder 13 to reciprocate in small units in the direction along the support shaft 14 (the vertical direction in FIG. 2).
また、前述したようにこのレンズホルダ13は、トラッキングアクチュエータ20によって、光軸と平行な軸線を有する支軸14を中心とした回動動作が付与される。このトラッキングアクチュエータ20は、レンズホルダ13の端縁部に支軸14を挟んで対称に設けられた一対のトラッキングコイル21A,21Bと、レンズホルダ13の端縁部に近接してシャーシ15上の支軸14を挟んで対称となる位置にそれぞれ設けられた二組の対を成すマグネット22A,22B,23A,23Bとを備えている。   Further, as described above, the lens holder 13 is provided with a rotation operation about the support shaft 14 having an axis parallel to the optical axis by the tracking actuator 20. The tracking actuator 20 includes a pair of tracking coils 21 </ b> A and 21 </ b> B provided symmetrically on the edge of the lens holder 13 with the support shaft 14 interposed therebetween, and a support on the chassis 15 close to the edge of the lens holder 13. Two pairs of magnets 22A, 22B, 23A and 23B are provided at two positions symmetrical with respect to the shaft 14.
そして、トラッキングコイル21A,21Bが、一方の対を成すマグネット22A,22Bと個々に対向するときには、対物レンズ109が反射ミラー16により反射されたレーザ光の光路上となるように、マグネット22A,22Bの位置が設定されており、また、マグネット23A,23Bと個々に対向するときには、対物レンズ209がレーザ光の光路上となるように、マグネット23A,23Bの位置が設定されている。   When the tracking coils 21A and 21B individually face one pair of the magnets 22A and 22B, the magnets 22A and 22B are positioned so that the objective lens 109 is on the optical path of the laser beam reflected by the reflection mirror 16. Are set, and when the magnets 23A and 23B individually face each other, the positions of the magnets 23A and 23B are set such that the objective lens 209 is on the optical path of the laser beam.
また、上述のレンズホルダ13には、トラッキングコイル21Aとマグネット22B又はマグネット23B,及びトラッキングコイル21Bとマグネット22A又はマグネット23Aとが対向することがないように、その回動範囲を制限する図示しないストッパが設けられている。   The lens holder 13 has a stopper (not shown) for limiting the rotation range thereof so that the tracking coil 21A and the magnet 22B or the magnet 23B and the tracking coil 21B and the magnet 22A or the magnet 23A do not face each other. Is provided.
さらに、トラッキングアクチュエータ20は、円形のレンズホルダ13の外周の接線方向が光ディスクのトラックの接線方向と直交するように配設され、このレンズホルダ13に微小単位で回動動作を付勢することによりレーザ光のトラックに対する照射位置のズレの補正を行うためのものである。そのため、このトラッキング動作を行うために、例えば、各トラッキングコイル21A,21Bが各マグネット22A,22Bと対向した状態を保持しながら微妙にレンズホルダ13に回動を付勢する必要が生じる。   Further, the tracking actuator 20 is disposed so that the tangential direction of the outer periphery of the circular lens holder 13 is orthogonal to the tangential direction of the track of the optical disk, and by urging the lens holder 13 to rotate in minute units. This is for correcting the deviation of the irradiation position of the laser beam with respect to the track. Therefore, in order to perform this tracking operation, for example, it is necessary to slightly bias the lens holder 13 to rotate while maintaining the state where the tracking coils 21A and 21B face the magnets 22A and 22B.
かかるトラッキング動作を行うために、各トラッキングコイル21A,21Bには、その内側に鉄片が装備されており、この鉄片が各マグネットに引き寄せられながら、これら各マグネットとの間に微妙な斥力を生じるように各トラッキングコイル21A,21Bに電流を流す制御が動作制御回路によって行われる構成となっている。   In order to perform such a tracking operation, each of the tracking coils 21A and 21B is provided with an iron piece inside thereof, and this iron piece is attracted to each of the magnets so that a fine repulsive force is generated between each of the magnets. The operation control circuit controls the current to flow through the tracking coils 21A and 21B.
次に、光ピックアップ装置本体について説明する。本実施の形態においては、第1の光ディスク110及び第2の光ディスク110’に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合、対物レンズアクチュエータ機構10のレンズホルダ13を回転させ、図1に示すように対物レンズ109を光路内に挿入するものとする。即ち、本実施の形態では、対物レンズ109は、第1の光ディスク110及び第2の光ディスク110’に共用される。又、第1半導体レーザ101と第2半導体レーザ201は、同一基板に取り付けられ、いわゆる2レーザ1パッケージと呼ばれる単一ユニットを構成している。   Next, the optical pickup device body will be described. In the present embodiment, when recording and / or reproducing information on the first optical disk 110 and the second optical disk 110 ', the lens holder 13 of the objective lens actuator mechanism 10 is rotated and shown in FIG. The objective lens 109 is inserted into the optical path as described above. That is, in the present embodiment, the objective lens 109 is shared by the first optical disk 110 and the second optical disk 110 '. The first semiconductor laser 101 and the second semiconductor laser 201 are mounted on the same substrate and constitute a single unit called a so-called two-laser one package.
まず、第1光源としての第1半導体レーザ101(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパー102でビーム形状を補正され、第1ビームスプリッタ103を通過し、コリメータ104で平行光束とされた後、第2ビームスプリッタ105を通過して、光学素子106,107とを有するビームエキスパンダに入射する。少なくとも一方(好ましくは光学素子106)が光軸方向に可動のビームエキスパンダ(106,107)は、平行光束の光束径を変更(ここでは拡大)し、色収差及び球面収差を補正する機能を有する。特に、ビームエキスパンダの他方の光学素子107の光学面には回折構造(回折輪帯)が形成されており、これにより第1半導体レーザ101から出射された光束について色収差補正を行うようになっている。色収差補正用の回折構造は、光学素子107のみならず、他の光学素子(コリメータ104)等に設けても良い。尚、色収差補正機能は、回折構造によらず、位相構造、マルチレベルなどによっても達成可能である。   First, a beam emitted from a first semiconductor laser 101 (wavelength λ1 = 380 nm to 450 nm) as a first light source is corrected in beam shape by a beam shaper 102, passes through a first beam splitter 103, and is collimated by a collimator 104. After being converted into a light beam, the light beam passes through a second beam splitter 105 and enters a beam expander having optical elements 106 and 107. Beam expanders (106, 107) in which at least one (preferably, the optical element 106) is movable in the optical axis direction have a function of changing (enlarging) the beam diameter of the parallel light beam and correcting chromatic aberration and spherical aberration. . In particular, a diffractive structure (diffraction ring) is formed on the optical surface of the other optical element 107 of the beam expander, so that the chromatic aberration of the light beam emitted from the first semiconductor laser 101 is corrected. I have. The diffractive structure for correcting chromatic aberration may be provided not only in the optical element 107 but also in another optical element (the collimator 104). The chromatic aberration correction function can be achieved not only by the diffraction structure but also by a phase structure, a multi-level, or the like.
このようにビームエキスパンダ(106,107)を設けることで、色収差補正及び球面収差補正を行うことができ、更に、例えば高密度DVDが情報記録面を2層に有しているタイプの場合、光学素子106を光軸方向に移動させることで、情報記録面の選択を行うこともできる。尚、色収差補正光学素子及び球面収差を抑制する手段は、ビームエキスパンダ(106,107)でなく、回折構造等を設けた対物レンズ109(209)でも良い。   By providing the beam expanders (106, 107) in this way, chromatic aberration correction and spherical aberration correction can be performed. Further, for example, in the case of a type in which a high-density DVD has an information recording surface in two layers, The information recording surface can be selected by moving the optical element 106 in the optical axis direction. Note that the chromatic aberration correcting optical element and the means for suppressing spherical aberration may be the objective lens 109 (209) provided with a diffraction structure or the like, instead of the beam expanders (106, 107).
図1において、ビームエキスパンダ(106,107)を透過した光束は、絞り108を通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物レンズ109により、第1の光ディスク110の保護層(厚さt1=0.1〜0.7mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。尚、対物レンズ109は、ガラスを素材としても良いが、環境変化等により生じる収差劣化をビームエキスパンダ(106,107)で任意に補正できることから、要求される光学特性の制限が緩和されるため、より安価なプラスチック素材を用いることができる。   In FIG. 1, a light beam transmitted through a beam expander (106, 107) passes through a stop 108, and is protected by a protective layer (thickness) of a first optical disk 110 by an objective lens 109 which is an objective optical element having only a refraction surface. (t1 = 0.1 to 0.7 mm), and is converged on the information recording surface to form a converged spot there. Although the objective lens 109 may be made of glass, the beam expanders (106, 107) can arbitrarily correct aberration degradation caused by environmental changes and the like, so that restrictions on required optical characteristics are relaxed. Inexpensive plastic materials can be used.
そして情報記録面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109、絞り108、ビームエキスパンダ(107,106)を透過して、第2ビームスプリッタ105で反射され、シリンドリカルレンズ111で非点収差が与えられ、センサレンズ112を透過し、光検出器113の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第1の光ディスク110に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the objective lens 109, the stop 108, and the beam expanders (107, 106), is reflected by the second beam splitter 105, and is reflected by the cylindrical lens 111. Since astigmatism is given, the light passes through the sensor lens 112 and is incident on the light receiving surface of the photodetector 113, a read signal of information recorded on the first optical disc 110 is obtained using the output signal. .
また、光検出器113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対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第1半導体レーザ101からの光束を第1の光ディスク110の情報記録面上に結像するように対物レンズ109を一体で移動させるようになっている。   Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 113 is detected, and focus detection and track detection are performed. Based on this detection, a focusing actuator (not shown) and a tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 form an objective lens such that a light beam from the first semiconductor laser 101 forms an image on the information recording surface of the first optical disk 110. 109 is integrally moved.
更に、図1において、第2光源としての第2半導体レーザ201(波長λ2=600nm〜700nm)から出射された光束は、ビームシェイパー102でビーム形状を補正され、第1ビームスプリッタ103を通過し、コリメータ104で光束径を絞られつつ平行光束となり、第2ビームスプリッタ105を通過して、ビームエキスパンダ(106,107)に入射する。上述したようにビームエキスパンダ(106,107)は、色収差補正及び球面収差補正を行うことができる。尚、開口数を調整する手段としての絞り108には、ダイクロイックコートが付与されており、波長に応じて光束の通過領域を制限することで、例えば第1半導体レーザ101からの光束については、対物レンズ109の開口数NA=0.65を実現し、第2半導体レーザ201からの光束については、対物レンズ109の開口数NA=0.65を実現し、第3半導体レーザ301からの光束については、対物レンズ109の開口数NA=0.45を実現するようになっている。ただし、開口数の組み合わせはこれに限られない。   Further, in FIG. 1, a beam emitted from a second semiconductor laser 201 (wavelength λ2 = 600 nm to 700 nm) as a second light source is corrected in beam shape by a beam shaper 102, passes through a first beam splitter 103, The collimator 104 turns the light beam diameter into a parallel light beam while narrowing it, passes through the second beam splitter 105, and enters the beam expanders (106, 107). As described above, the beam expanders (106, 107) can perform chromatic aberration correction and spherical aberration correction. Note that a dichroic coat is provided on the stop 108 as a means for adjusting the numerical aperture, and by restricting the passage area of the light beam according to the wavelength, for example, the light beam from the first A numerical aperture NA = 0.65 of the lens 109 is realized, a numerical aperture NA = 0.65 of the objective lens 109 is realized for the light beam from the second semiconductor laser 201, and a light beam from the third semiconductor laser 301 is realized. The numerical aperture NA of the objective lens 109 is realized at 0.45. However, the combination of numerical apertures is not limited to this.
図1において、ビームエキスパンダ(106,107)を透過した光束は、平行光束状態で絞り108を通過し、屈折面のみからなる対物レンズ109により、第2の光ディスク110’の保護層(厚さt2=0.5〜0.7mm、好ましくは0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   In FIG. 1, a light beam transmitted through a beam expander (106, 107) passes through a stop 108 in a parallel light beam state, and is protected by a protective layer (thickness) of a second optical disk 110 'by an objective lens 109 having only a refracting surface. (t2 = 0.5 to 0.7 mm, preferably 0.6 mm), and is converged on the information recording surface to form a converged spot there.
そして情報記録面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109、絞り108、ビームエキスパンダ(107,106)を透過して、第2ビームスプリッタ105で反射され、シリンドリカルレンズ111で非点収差が与えられ、センサレンズ112を透過し、光検出器113の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第1の光ディスク110に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the objective lens 109, the stop 108, and the beam expanders (107, 106), is reflected by the second beam splitter 105, and is reflected by the cylindrical lens 111. Since astigmatism is given, the light passes through the sensor lens 112 and is incident on the light receiving surface of the photodetector 113, a read signal of information recorded on the first optical disc 110 is obtained using the output signal. .
また、光検出器113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対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第2半導体レーザ201からの光束を第2の光ディスク110’の情報記録面上に結像するように対物レンズ109を一体で移動させるようになっている。   Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 113 is detected, and focus detection and track detection are performed. On the basis of this detection, the focusing actuator (not shown) and the tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 form an objective so that the light beam from the second semiconductor laser 201 forms an image on the information recording surface of the second optical disc 110 '. The lens 109 is moved integrally.
更に、第3の光ディスク110”に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合、対物レンズアクチュエータ機構10のレンズホルダ13を回転させ、対物レンズ209を光路内に挿入する。即ち、本実施の形態では、対物レンズ209は、第3の光ディスク110”専用となる。   Further, when recording and / or reproducing information on / from the third optical disk 110 ", the lens holder 13 of the objective lens actuator mechanism 10 is rotated, and the objective lens 209 is inserted into the optical path. In the embodiment, the objective lens 209 is dedicated to the third optical disc 110 ″.
図1において、第3光源としての第3半導体レーザ301(波長λ3=770nm〜830nm)から出射された光束は、1/4波長板202を通過し、第3ビームスプリッタ203を通過し、第1ビームスプリッタ103で反射され、コリメータ104で光束径を絞られつつ平行光束となり、第2ビームスプリッタ105を通過して、ビームエキスパンダ(106,107)に入射し、発散角を有する有限発散光束に変換される。同様に、ビームエキスパンダ(106,107)は、色収差補正及び球面収差補正を行うことができる。   In FIG. 1, a light beam emitted from a third semiconductor laser 301 (wavelength λ3 = 770 nm to 830 nm) as a third light source passes through a quarter-wave plate 202, passes through a third beam splitter 203, and The beam is reflected by the beam splitter 103, becomes a parallel beam while the beam diameter is reduced by the collimator 104, passes through the second beam splitter 105, enters the beam expanders (106, 107), and becomes a finite divergent beam having a divergence angle. Is converted. Similarly, the beam expanders (106, 107) can perform chromatic aberration correction and spherical aberration correction.
図1において、ビームエキスパンダ(106,107)を透過した光束は、有限発散状態で絞り108を通過し、屈折面のみからなる対物レンズ209により、第3の光ディスク110”の保護層(厚さt3=1.1〜1.3mm、好ましくは1.2mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   In FIG. 1, a light beam transmitted through a beam expander (106, 107) passes through a stop 108 in a finite divergence state, and is protected by a protective layer (thickness) of a third optical disk 110 ″ by an objective lens 209 consisting only of a refracting surface. (t3 = 1.1 to 1.3 mm, preferably 1.2 mm), and is condensed on the information recording surface to form a condensed spot there.
そして情報記録面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209、絞り108、ビームエキスパンダ(107,106)、第2ビームスプリッタ105、コリメータ104を通過し、第1ビームスプリッタ103で反射され、続いて第3ビームスプリッタ203で反射され、その後シリンドリカルレンズ204で非点収差が与えられ、センサレンズ205を透過し、光検出器206の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第3の光ディスク110”に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the objective lens 209, the stop 108, the beam expanders (107 and 106), the second beam splitter 105, and the collimator 104, and the first beam splitter 103 Then, the light is reflected by the third beam splitter 203, then is provided with astigmatism by the cylindrical lens 204, passes through the sensor lens 205, and is incident on the light receiving surface of the photodetector 206. As a result, a read signal of information recorded on the third optical disk 110 ″ is obtained.
また、光検出器206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対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第3半導体レーザ301からの光束を第3の光ディスク110”の情報記録面上に結像するように対物レンズ209を一体で移動させるようになっている。   Further, a change in light amount due to a change in spot shape and a change in position on the photodetector 206 is detected, and focus detection and track detection are performed. On the basis of this detection, the focusing actuator (not shown) and the tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 form an object so that the light beam from the third semiconductor laser 301 forms an image on the information recording surface of the third optical disk 110 ″. The lens 209 is integrally moved.
(第2の実施の形態)
図3は、第2の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においては、第1の光ディスク110に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合のみ、対物レンズアクチュエータ機構10のレンズホルダ13を回転させ、図3に示すように対物レンズ109を光路内に挿入するものとする。即ち、本実施の形態では、対物レンズ109は、第1の光ディスク110専用となる。又、第2半導体レーザ201と第3半導体レーザ301は、同一基板に取り付けられ、いわゆる2レーザ1パッケージと呼ばれる単一ユニットを構成している。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to the second embodiment. In this embodiment, the lens holder 13 of the objective lens actuator mechanism 10 is rotated only when information is recorded and / or reproduced on the first optical disc 110, and the objective lens 109 is moved as shown in FIG. It shall be inserted into the optical path. That is, in the present embodiment, the objective lens 109 is dedicated to the first optical disc 110. Further, the second semiconductor laser 201 and the third semiconductor laser 301 are mounted on the same substrate, and constitute a single unit called a so-called two-laser one package.
まず、第1光源としての第1半導体レーザ101(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパー102でビーム形状を補正され、第1ビームスプリッタ103を通過し、コリメータ104で平行光束とされた後、第2ビームスプリッタ105を通過して、光学素子106,107とを有するビームエキスパンダに入射する。少なくとも一方(好ましくは光学素子106)が光軸方向に可動のビームエキスパンダ(106,107)は、平行光束の光束径を変更(ここでは拡大)し、色収差及び球面収差を補正する機能を有する。   First, a beam emitted from a first semiconductor laser 101 (wavelength λ1 = 380 nm to 450 nm) as a first light source is corrected in beam shape by a beam shaper 102, passes through a first beam splitter 103, and is collimated by a collimator 104. After being converted into a light beam, the light beam passes through a second beam splitter 105 and enters a beam expander having optical elements 106 and 107. Beam expanders (106, 107) in which at least one (preferably, the optical element 106) is movable in the optical axis direction have a function of changing (enlarging) the beam diameter of the parallel light beam and correcting chromatic aberration and spherical aberration. .
図3において、ビームエキスパンダ(106,107)を透過した光束は、絞り108を通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物レンズ109により、第1の光ディスク110の保護層(厚さt1=0.1〜0.7mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。尚、対物レンズ109は、ガラスを素材としても良いが、環境変化等により生じる収差劣化をビームエキスパンダ(106,107)で任意に補正できることから、要求される光学特性の制限が緩和されるため、より安価なプラスチック素材を用いることができる。   In FIG. 3, a light beam transmitted through a beam expander (106, 107) passes through a stop 108 and is protected by a protective layer (thickness) of a first optical disk 110 by an objective lens 109 which is an objective optical element having only a refraction surface. (t1 = 0.1 to 0.7 mm), and is converged on the information recording surface to form a converged spot there. Although the objective lens 109 may be made of glass, the beam expanders (106, 107) can arbitrarily correct aberration degradation caused by environmental changes and the like, so that restrictions on required optical characteristics are relaxed. Inexpensive plastic materials can be used.
そして情報記録面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109、絞り108、ビームエキスパンダ(107,106)を透過して、第2ビームスプリッタ105で反射され、シリンドリカルレンズ111で非点収差が与えられ、センサレンズ112を透過し、光検出器113の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第1の光ディスク110に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the objective lens 109, the stop 108, and the beam expanders (107, 106), is reflected by the second beam splitter 105, and is reflected by the cylindrical lens 111. Since astigmatism is given, the light passes through the sensor lens 112 and is incident on the light receiving surface of the photodetector 113, a read signal of information recorded on the first optical disc 110 is obtained using the output signal. .
また、光検出器113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対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第1半導体レーザ101からの光束を第1の光ディスク110の情報記録面上に結像するように対物レンズ109を一体で移動させるようになっている。   Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 113 is detected, and focus detection and track detection are performed. Based on this detection, a focusing actuator (not shown) and a tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 form an objective lens such that a light beam from the first semiconductor laser 101 forms an image on the information recording surface of the first optical disk 110. 109 is integrally moved.
更に、第2の光ディスク110’及び第3の光ディスク110”に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合、対物レンズアクチュエータ機構10のレンズホルダ13を回転させ、対物レンズ209を光路内に挿入する。即ち、本実施の形態では、対物レンズ209は、第2の光ディスク110’及び第3の光ディスク110”に共用となる。   Further, when recording and / or reproducing information on the second optical disk 110 'and the third optical disk 110 ", the lens holder 13 of the objective lens actuator mechanism 10 is rotated, and the objective lens 209 is inserted into the optical path. That is, in the present embodiment, the objective lens 209 is shared by the second optical disk 110 ′ and the third optical disk 110 ″.
図3において、第2光源としての第2半導体レーザ201(波長λ2=600nm〜700nm)から出射された光束は、1/4波長板202を通過し、第3ビームスプリッタ203を通過し、第1ビームスプリッタ103で反射され、コリメータ104で光束径を絞られつつ平行光束となり、第2ビームスプリッタ105を通過して、ビームエキスパンダ(106,107)に入射する。上述したようにビームエキスパンダ(106,107)は、色収差及び球面収差補正を行うことができる。尚、開口数を調整する手段としての絞り108には、ダイクロイックコートが付与されており、波長に応じて光束の通過領域を制限することで、例えば第1半導体レーザ101からの光束については、対物レンズ209の開口数NA=0.65を実現し、第2半導体レーザ201からの光束については、対物レンズ209の開口数NA=0.65を実現し、第3半導体レーザ301からの光束については、対物レンズ209の開口数NA=0.45を実現するようになっている。ただし、開口数の組み合わせはこれに限られない。   In FIG. 3, a light beam emitted from a second semiconductor laser 201 (wavelength λ2 = 600 nm to 700 nm) as a second light source passes through a quarter-wave plate 202, passes through a third beam splitter 203, The light is reflected by the beam splitter 103, becomes a parallel light beam while the light beam diameter is reduced by the collimator 104, passes through the second beam splitter 105, and enters the beam expanders (106, 107). As described above, the beam expanders (106, 107) can perform chromatic aberration and spherical aberration correction. Note that a dichroic coat is provided on the stop 108 as a means for adjusting the numerical aperture, and by restricting the passage area of the light beam according to the wavelength, for example, the light beam from the first The numerical aperture NA of the lens 209 is realized 0.65, the light flux from the second semiconductor laser 201 is realized, and the numerical aperture NA of the objective lens 209 is realized 0.65. The numerical aperture NA of the objective lens 209 is realized at 0.45. However, the combination of numerical apertures is not limited to this.
図3において、ビームエキスパンダ(106,107)を透過した光束は、弱い発散光束状態に変換され、絞り108を通過し、屈折面のみからなる対物レンズ209により、第2の光ディスク110’の保護層(厚さt2=0.5〜0.7mm、好ましくは0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   In FIG. 3, the light beam transmitted through the beam expanders (106, 107) is converted into a weakly divergent light beam state, passes through the stop 108, and is protected by the objective lens 209 consisting of only a refracting surface. The light is condensed on the information recording surface through a layer (thickness t2 = 0.5 to 0.7 mm, preferably 0.6 mm) to form a condensed spot here.
そして情報記録面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209、絞り108、ビームエキスパンダ(107,106)、第2ビームスプリッタ105、コリメータ104を通過し、第1ビームスプリッタ103で反射され、続いて第3ビームスプリッタ203で反射され、その後シリンドリカルレンズ204で非点収差が与えられ、センサレンズ205を透過し、光検出器206の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第2の光ディスク110’に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the objective lens 209, the stop 108, the beam expanders (107 and 106), the second beam splitter 105, and the collimator 104, and the first beam splitter 103 Then, the light is reflected by the third beam splitter 203, then is provided with astigmatism by the cylindrical lens 204, passes through the sensor lens 205, and is incident on the light receiving surface of the photodetector 206. By using this, a read signal of information recorded on the second optical disk 110 'is obtained.
また、光検出器206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対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第2半導体レーザ201からの光束を第2の光ディスク110’の情報記録面上に結像するように対物レンズ209を一体で移動させるようになっている。   Further, a change in light amount due to a change in spot shape and a change in position on the photodetector 206 is detected, and focus detection and track detection are performed. On the basis of this detection, the focusing actuator (not shown) and the tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 form an objective so that the light beam from the second semiconductor laser 201 forms an image on the information recording surface of the second optical disc 110 '. The lens 209 is integrally moved.
更に図3において、第3光源としての第3半導体レーザ301(波長λ3=770nm〜830nm)から出射された光束は、1/4波長板202を通過し、第3ビームスプリッタ203を通過し、第1ビームスプリッタ103で反射され、コリメータ104で光束径を絞られつつ平行光束となり、第2ビームスプリッタ105を通過して、ビームエキスパンダ(106,107)に入射し、ここで第2半導体レーザ201の光束の場合より強い(大きい)発散角を有する有限発散光束に変換される。同様に、ビームエキスパンダ(106,107)は、色収差補正及び球面収差補正を行うことができる。   Further, in FIG. 3, a light beam emitted from a third semiconductor laser 301 (wavelength λ3 = 770 nm to 830 nm) as a third light source passes through a quarter-wave plate 202, passes through a third beam splitter 203, and The light is reflected by the one beam splitter 103, becomes a parallel light beam while the light beam diameter is reduced by the collimator 104, passes through the second beam splitter 105, enters the beam expanders (106, 107), where the second semiconductor laser 201 Is converted to a finite divergent light beam having a stronger (larger) divergence angle than that of the light beam of Similarly, the beam expanders (106, 107) can perform chromatic aberration correction and spherical aberration correction.
図3において、ビームエキスパンダ(106,107)を透過した光束は、強い発散角を有する有限発散状態で絞り108を通過し、屈折面のみからなる対物レンズ209により、第3の光ディスク110”の保護層(厚さt3=1.1〜1.3mm、好ましくは1.2mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   In FIG. 3, a light beam transmitted through a beam expander (106, 107) passes through a stop 108 in a finite divergence state having a strong divergence angle, and is passed through an objective lens 209 consisting only of a refraction surface to form a third optical disk 110 ″. The light is condensed on the information recording surface via a protective layer (thickness t3 = 1.1 to 1.3 mm, preferably 1.2 mm) to form a condensed spot there.
そして情報記録面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209、絞り108、ビームエキスパンダ(107,106)、第2ビームスプリッタ105、コリメータ104を通過し、第1ビームスプリッタ103で反射され、続いて第3ビームスプリッタ203で反射され、その後シリンドリカルレンズ204で非点収差が与えられ、センサレンズ205を透過し、光検出器206の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第3の光ディスク110”に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the objective lens 209, the stop 108, the beam expanders (107 and 106), the second beam splitter 105, and the collimator 104, and the first beam splitter 103 Then, the light is reflected by the third beam splitter 203, then is provided with astigmatism by the cylindrical lens 204, passes through the sensor lens 205, and is incident on the light receiving surface of the photodetector 206. As a result, a read signal of information recorded on the third optical disk 110 ″ is obtained.
また、光検出器206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対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第3半導体レーザ301からの光束を第3の光ディスク110”の情報記録面上に結像するように対物レンズ209を一体で移動させるようになっている。   Further, a change in light amount due to a change in spot shape and a change in position on the photodetector 206 is detected, and focus detection and track detection are performed. On the basis of this detection, the focusing actuator (not shown) and the tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 form an object so that the light beam from the third semiconductor laser 301 forms an image on the information recording surface of the third optical disk 110 ″. The lens 209 is integrally moved.
(第3の実施の形態)
図4は、第3の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においては、第1の光ディスク110に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合のみ、対物レンズアクチュエータ機構10のレンズホルダ13を回転させ、図4に示すように対物レンズ109を光路内に挿入するものとし、第2の光ディスク110’及び第3の光ディスク110”に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合、対物レンズ209を光路内に挿入するものとする。即ち、本実施の形態では、対物レンズ109は、第1の光ディスク110専用となり、対物レンズ209は、第2の光ディスク110’及び第3の光ディスク110”に共用となる。ただし、対物レンズ109を、第1の光ディスク110及び第2の光ディスク110’に共用とし、物レンズ209を、第3の光ディスク110に専用としても良い。又、第1半導体レーザ101と第2半導体レーザ201と第3半導体レーザ301は、同一基板に取り付けられ、いわゆる3レーザ1パッケージと呼ばれる単一ユニットを構成している。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to the third embodiment. In the present embodiment, the lens holder 13 of the objective lens actuator mechanism 10 is rotated only when information is recorded and / or reproduced on the first optical disc 110, and the objective lens 109 is moved as shown in FIG. When information is recorded and / or reproduced on the second optical disc 110 'and the third optical disc 110 ", the objective lens 209 is inserted into the optical path. In the present embodiment, the objective lens 109 is dedicated to the first optical disc 110, and the objective lens 209 is shared by the second optical disc 110 ′ and the third optical disc 110 ″. However, the objective lens 109 may be shared by the first optical disk 110 and the second optical disk 110 ′, and the object lens 209 may be dedicated to the third optical disk 110. The first semiconductor laser 101, the second semiconductor laser 201, and the third semiconductor laser 301 are mounted on the same substrate and constitute a single unit called a so-called three laser one package.
第1半導体レーザ101、第2半導体レーザ201,第3半導体レーザ301からそれぞれ出射された光束は、ビームシェイパー102でビーム形状を補正され、第1ビームスプリッタ103を通過し、ダイクロイックコートを付与されたコリメータ104で平行光束とされた後、第2ビームスプリッタ105を通過して、光学素子106,107とを有するビームエキスパンダに入射する。少なくとも一方(好ましくは光学素子106)が光軸方向に可動のビームエキスパンダ(106,107)は、平行光束の光束径を変更(ここでは拡大)し、色収差及び球面収差を補正する機能を有する。   Light beams emitted from the first semiconductor laser 101, the second semiconductor laser 201, and the third semiconductor laser 301, respectively, have their beam shapes corrected by the beam shaper 102, pass through the first beam splitter 103, and are provided with a dichroic coat. After being converted into a parallel light beam by the collimator 104, the light beam passes through the second beam splitter 105 and enters a beam expander having optical elements 106 and 107. Beam expanders (106, 107) in which at least one (preferably, the optical element 106) is movable in the optical axis direction have a function of changing (enlarging) the beam diameter of the parallel light beam and correcting chromatic aberration and spherical aberration. .
図4において、ビームエキスパンダ(106,107)を透過した光束は、絞り108を通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物レンズ109又は209により、第1の光ディスク110、第2の光ディスク110’、第3の光ディスク110”の保護層を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   In FIG. 4, a light beam transmitted through a beam expander (106, 107) passes through a stop 108, and is passed through an objective lens 109 or 209, which is an objective optical element having only a refraction surface, to a first optical disk 110 and a second optical disk. The light is condensed on the information recording surface of the optical disk 110 ′ and the third optical disk 110 ″ via the protective layer, and a condensed spot is formed there.
そして情報記録面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109又は209、絞り108、ビームエキスパンダ(107,106)を透過して、第2ビームスプリッタ105で反射され、シリンドリカルレンズ111で非点収差が与えられ、センサレンズ112を透過し、光検出器113の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、光ディスクに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the objective lens 109 or 209, the stop 108, and the beam expanders (107 and 106), is reflected by the second beam splitter 105, and is reflected by the cylindrical lens. Since astigmatism is given at 111, the light passes through the sensor lens 112 and enters the light receiving surface of the photodetector 113, so that a read signal of information recorded on the optical disk can be obtained using the output signal.
また、光検出器113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対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、半導体レーザからの光束を光ディスクの情報記録面上に結像するように対物レンズ109又は209を一体で移動させるようになっている。   Further, a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 113 is detected, and focus detection and track detection are performed. Based on this detection, the focusing actuator (not shown) and the tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 move the objective lens 109 or 209 together so that the light beam from the semiconductor laser forms an image on the information recording surface of the optical disk. It is made to let.
尚、以上述べた各実施の形態においては、対物レンズ109が、第1の光ディスク110に対する情報の記録及び/又は再生用であり、対物レンズ209が、第2のディスク110’又は第3の光ディスク110”に対する情報の記録及び/又は再生用であるが、この組み合わせに限られない。例えば、対物レンズ109を、第1の光ディスク110と第2の光ディスク110’に対する情報の記録及び/又は再生用とし、対物レンズ209を、第3の光ディスク110”に対する情報の記録及び/又は再生用とすることもできる。   In each of the embodiments described above, the objective lens 109 is for recording and / or reproducing information on the first optical disk 110, and the objective lens 209 is for the second optical disk 110 ′ or the third optical disk. 110 ”for recording and / or reproducing information, but is not limited to this combination. For example, the objective lens 109 may be used for recording and / or reproducing information on the first optical disk 110 and the second optical disk 110 ′. The objective lens 209 may be used for recording and / or reproducing information on the third optical disc 110 ″.
(実施例1)
以下に述べる実施例1は、図1、4に示す光ピックアップ装置の対物レンズ109として好適なものである。実施例1の対物レンズは、高密度DVD専用であり、負レンズと正レンズの2つのプラスチックレンズから構成され、光束径を変換するビームエキスパンダーを介した波長405nmの光束を、0.1mmの厚さの保護層を介して光ディスクの情報記録面上に集光する焦点距離1.76mm、開口数0.85の対物レンズである。表1に、そのレンズデータを示す。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10−3)を、E(例えば、2.5×E―3)を用いて表すものとする。
(Example 1)
Embodiment 1 described below is suitable as the objective lens 109 of the optical pickup device shown in FIGS. The objective lens of Example 1 is dedicated to a high-density DVD, and is composed of two plastic lenses, a negative lens and a positive lens. This is an objective lens having a focal length of 1.76 mm and a numerical aperture of 0.85 for condensing light on the information recording surface of the optical disc via the protective layer. Table 1 shows the lens data. In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3 ) is represented by using E (for example, 2.5 × E−3).
かかる対物レンズにおける非球面は、光軸方向をX軸、光軸に垂直な方向の高さをh、光学面の曲率半径をrとするとき次の数1で表わせる。但し、κを円すい係数、A2iを非球面係数とする。 The aspheric surface of such an objective lens can be expressed by the following equation 1 when the optical axis direction is X axis, the height in the direction perpendicular to the optical axis is h, and the radius of curvature of the optical surface is r. Here, κ is a cone coefficient, and A 2i is an aspheric coefficient.
尚、DVD/CD共用である図1の対物レンズ209に関しては、例えば特開平2002−203331号に記載されているように良く知られているので、詳細は記載しない。   The objective lens 209 of FIG. 1 which is used for both DVD and CD is well known as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-203331, and thus will not be described in detail.
(実施例2)
以下に述べる実施例2は、図3に示す光ピックアップ装置の対物レンズ109として好適なものである。実施例2の対物レンズは、高密度DVD/DVD共用であり、負レンズと正レンズの2つのプラスチックレンズから構成され、光束径を変換するビームエキスパンダーを介した波長405nmの光束を、0.6mm(高密度DVD、DVD)の厚さの保護層を介して光ディスクの情報記録面上に集光する焦点距離2.4mm(高密度DVD)、2.46mm(DVD)、開口数0.65(高密度DVD、DVD)の対物レンズである。表2に、そのレンズデータを示す。
(Example 2)
Embodiment 2 described below is suitable as the objective lens 109 of the optical pickup device shown in FIG. The objective lens of Example 2 is used for high-density DVD / DVD, is composed of two plastic lenses, a negative lens and a positive lens, and transmits a light beam having a wavelength of 405 nm through a beam expander for converting a light beam diameter to 0.6 mm. A focal length of 2.4 mm (high-density DVD), 2.46 mm (DVD), and a numerical aperture of 0.65 (focusing on the information recording surface of the optical disk via a protective layer having a thickness of (high-density DVD, DVD) High-density DVD, DVD) objective lens. Table 2 shows the lens data.
かかる対物レンズにおいて、光学面上に形成された回折構造は、この回折構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、光軸に垂直な方向の高さをh、回折次数をm、使用波長(半導体レーザーの出射波長)をλ、ブレイズド化波長をλ、光路差関数係数をCとするとき次の数2により定義される光路差関数Φ(mm)で表される。 In such an objective lens, the diffractive structure formed on the optical surface is represented by an optical path difference added to the transmitted wavefront by the diffractive structure. Such an optical path difference is represented by a height in a direction perpendicular to the optical axis, h, a diffraction order, m, an operating wavelength (emission wavelength of the semiconductor laser) λ, a blazed wavelength λ B , and an optical path difference function coefficient C. It is represented by an optical path difference function Φ b (mm) defined by the following equation 2.
尚、CD専用である図3、4の対物レンズ209に関しては、良く知られているので、詳細は記載しない。   The details of the objective lens 209 of FIGS. 3 and 4 dedicated to a CD are not described because they are well known.
(実施例3)
以下に述べる実施例3は、図4に示す光ピックアップ装置の対物レンズ109、209として好適なものである。表3にレンズデータを示す対物レンズは、高密度DVD専用であり、単一のプラスチックレンズから構成され、光束径を変換するビームエキスパンダーを介した波長405nmの光束を、0.6mm(高密度DVD、DVD)の厚さの保護層を介して光ディスクの情報記録面上に集光する焦点距離0.9mmの対物レンズである。一方、表4にレンズデータを示す対物レンズは、DVD/CD共用であり、単一のプラスチックレンズから構成され、波長660nm(DVD)又は波長785nm(CD)の光束を、0.6mm(DVD)又は1.2mm(CD)の厚さの保護層を介して光ディスクの情報記録面上に集光する焦点距離1.77mm(DVD)又は1.78mm(CD)の対物レンズである。
(Example 3)
Embodiment 3 described below is suitable as the objective lenses 109 and 209 of the optical pickup device shown in FIG. The objective lens whose lens data is shown in Table 3 is dedicated to a high-density DVD, is composed of a single plastic lens, and transmits a 405-nm wavelength light beam through a beam expander that converts the light beam diameter to 0.6 mm (high-density DVD). , DVD) through a protective layer having a thickness of 0.9 mm. On the other hand, the objective lens whose lens data is shown in Table 4 is used for DVD / CD, is composed of a single plastic lens, and emits a light beam having a wavelength of 660 nm (DVD) or 785 nm (CD) and a light beam of 0.6 mm (DVD). Alternatively, it is an objective lens having a focal length of 1.77 mm (DVD) or 1.78 mm (CD) that converges on the information recording surface of the optical disk via a protective layer having a thickness of 1.2 mm (CD).
(実施例4)
以下に述べる実施例4は、図1に示す光ピックアップ装置の対物レンズ109として好適なものである。表5、6にレンズデータを示す対物レンズは、高密度DVD及びDVD共用であり、プラスチック製の色収差補正素子と、プラスチックレンズから構成され、色収差補正素子はS1面にDOE構造が形成され、それにより基板厚に基づく球面収差を補正し、S2面には回折構造が形成され、モードホップ現象による光源波長の変動により生ずる色収差や、温度変化時の球面収差を補正することができる。尚、CD用の対物レンズ209は、現在用いられている対物レンズを使用できるので、詳細は説明しない。
(Example 4)
Embodiment 4 described below is suitable as the objective lens 109 of the optical pickup device shown in FIG. The objective lens whose lens data is shown in Tables 5 and 6 is for both high-density DVD and DVD, and is composed of a plastic chromatic aberration corrector and a plastic lens. The chromatic aberration corrector has a DOE structure formed on the S1 surface. By this, a spherical aberration based on the substrate thickness is corrected, and a diffractive structure is formed on the S2 surface, so that it is possible to correct a chromatic aberration caused by a change in a light source wavelength due to a mode hop phenomenon and a spherical aberration when a temperature changes. Note that the objective lens 209 for CD can use the currently used objective lens, and therefore, the details will not be described.
更に、図1、3,4の光ピックアップ装置において、対物レンズ109を2種類の高密度DVD(一方を保護層の厚さt1=0.6mmである第1光情報記録媒体とし、他方を保護層の厚さt4=0.6mmである第4光情報記録媒体とする)の双方に対して、情報の記録及び/又は再生を適切に行える特性のものとし、対物レンズ209を、DVDとCDの双方に対して、情報の記録及び/又は再生を適切に行える特性のものとすることもできる。この際、保護層の厚さt1=0.6mmである高密度DVDと、保護層の厚さt4=0.6mmである高密度DVDとでは、開口数NAが異なるが、使用する光源の波長が同じであるので、通過する光束径を変えるために例えば波長選択性フィルタ等を用いることができないという問題がある。   1, 3 and 4, the objective lens 109 is composed of two types of high-density DVDs (one of which is a first optical information recording medium having a protective layer thickness t1 = 0.6 mm, and the other is protected. The thickness of the layer is assumed to be a fourth optical information recording medium having a thickness t4 of 0.6 mm), and information recording and / or reproducing can be appropriately performed. In both cases, information recording and / or reproduction can be appropriately performed. At this time, although the numerical aperture NA differs between the high-density DVD having the protective layer thickness t1 = 0.6 mm and the high-density DVD having the protective layer thickness t4 = 0.6 mm, the wavelength of the light source used is different. Are the same, there is a problem that, for example, a wavelength-selective filter or the like cannot be used to change the diameter of a light beam passing therethrough.
かかる場合、高密度DVDの情報の記録及び/又は再生に用いる光源からの光束が通過する光路内に液晶素子を挿入することで、高密度DVDの種類に応じて光束径を切り替えるようにし、必要な開口数NAを得ることができる。液晶素子に関しては、例えば特開平5−242520号、特開2000−40249等に開示されているので、ここでは説明を省略する。又、保護層の厚さが異なることで生じる球面収差は、上述したビームエキスパンダ(106,107)の機能により解消することができる。   In such a case, by inserting a liquid crystal element in an optical path through which a light beam from a light source used for recording and / or reproducing information of the high-density DVD passes, the light beam diameter is switched according to the type of the high-density DVD. A high numerical aperture NA can be obtained. The liquid crystal element is disclosed in, for example, JP-A-5-242520, JP-A-2000-40249, and the like, and the description is omitted here. Further, the spherical aberration caused by the difference in the thickness of the protective layer can be eliminated by the function of the beam expanders (106, 107) described above.
これに対し、図5に示すような対物レンズを用いれば、上述した液晶素子を用いることなく、異なる開口数に対応できる。より具体的に説明すると、図5に示す対物レンズは、光学面S1に、光軸を含む中央領域1と、その周囲に形成された段差となった中間領域2と、その周囲に形成された周辺領域3とを含み、周辺領域3には回折構造が形成されている。例えば開口数NA0.65、保護層の厚さ0.6mmの高密度DVDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合には、領域1と領域2とを通過した光束を使用し、開口数NA0.85、保護層の厚さ0.1mmの高密度DVDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合には、領域1と領域3とを通過した光束を使用することができる。尚、領域3に形成された回折構造は、特に開口数NAが大きな領域での温度特性等の向上を図るために用いることができる。   On the other hand, if an objective lens as shown in FIG. 5 is used, different numerical apertures can be handled without using the above-described liquid crystal element. More specifically, the objective lens shown in FIG. 5 is formed on the optical surface S1, a central region 1 including the optical axis, a stepped intermediate region 2 formed around the central region 1, and a periphery thereof. And a peripheral region 3 in which a diffraction structure is formed. For example, when recording and / or reproducing information on a high-density DVD having a numerical aperture NA of 0.65 and a protective layer thickness of 0.6 mm, a light beam passing through the area 1 and the area 2 is used. When recording and / or reproducing information on a high-density DVD having a numerical aperture of 0.85 and a protective layer thickness of 0.1 mm, a light beam passing through the area 1 and the area 3 can be used. The diffractive structure formed in the region 3 can be used to improve temperature characteristics and the like particularly in a region where the numerical aperture NA is large.
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、対物レンズアクチュエータ装置は、図2に示す構成に限らず、図6に示すように、2つの対物レンズ109,209を保持したレンズホルダ13’を、リニアアクチュエータ30により、光軸と直交する方向に直線状にスライドさせる構成であっても良い。又、図2,6の構成において、レンズホルダ13,13’は一体でなくても良く、対物レンズ109,209をそれぞれ相対変位可能に保持した別体の部位を独立に移動させることで、一方の対物レンズを集光光学系の光路内に挿入しても良い。   As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments, and it is needless to say that modifications and improvements can be made as appropriate. For example, the objective lens actuator device is not limited to the configuration shown in FIG. 2, and as shown in FIG. 6, the lens holder 13 ′ holding the two objective lenses 109 and 209 is orthogonal to the optical axis by the linear actuator 30. It may be configured to slide linearly in the direction. In the configuration of FIGS. 2 and 6, the lens holders 13 and 13 'do not have to be integrated, and separate parts holding the objective lenses 109 and 209, respectively, capable of relative displacement can be moved independently. May be inserted in the optical path of the condensing optical system.
更に、図7に示すように、2つの対物レンズ109,209を保持したレンズホルダ13”は、光ディスク110のトラッキング方向にのみ移動するようにし、少なくとも高密度DVD用の対物レンズ109は、トラッキングラインTL上に位置させることで、高密度情報の記録及び/又は再生を可能としている。尚、DVD及び/又はCD用の対物レンズ209は、設計的に余裕があるので、トラッキングラインTLからずれた位置に配置しても、適切な情報の記録及び/又は再生が可能となる。対物レンズは、単一の素子でなく複数の素子からなっていても良く、その素材もガラス、プラスチックなど種々のものを用いて良い。   Further, as shown in FIG. 7, the lens holder 13 ″ holding the two objective lenses 109 and 209 is moved only in the tracking direction of the optical disk 110, and at least the objective lens 109 for high density DVD is provided with a tracking line. The recording and / or reproduction of high-density information is enabled by being positioned on the TL.The objective lens 209 for DVD and / or CD is deviated from the tracking line TL because there is a margin in design. The objective lens may be composed of a plurality of elements instead of a single element, and may be made of various materials such as glass and plastic. Anything can be used.
図8は、別な実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においても、第1の光ディスクDSC1又は第4の光ディスクDSC4に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合に、対物レンズアクチュエータ機構10のレンズホルダ(不図示)を回転させ、図8に示すように対物レンズ109を光路内に挿入し、第2の光ディスクDSC2又は第3の光ディスクDSC3に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合に、対物レンズ209を光路内に挿入するものとする。   FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to another embodiment. Also in the present embodiment, when recording and / or reproducing information on the first optical disc DSC1 or the fourth optical disc DSC4, the lens holder (not shown) of the objective lens actuator mechanism 10 is rotated, As shown in FIG. 8, the objective lens 209 is inserted into the optical path when information is recorded and / or reproduced on the second optical disc DSC2 or the third optical disc DSC3 by inserting the objective lens 109 into the optical path. Shall be.
図8において、第1光源としての第1半導体レーザBL(波長λ1=380nm〜450nm、ここでは405nm)から出射された光束(第1ビーム)は、ビームシェイパBSHで真円の光束形状とされた後、コリメータCLにより平行光束に変換され、光強度分布変換素子FTIで光強度分布が変換され、更にビームスプリッタBSを通過し、対物レンズ109により、第1の光ディスクDSC1の保護層(厚さt=0.09〜0.11mm、ここでは0.1mm)を介して、或いは第4の光ディスクDSC4の保護層(厚さt=0.5〜0.7mm、ここでは0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。その反射光を不図示の光検出器で読み取ることで、第1の光ディスクDSC1又は第4の光ディスクDSC4に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   In FIG. 8, a light beam (first beam) emitted from a first semiconductor laser BL (wavelength λ1 = 380 nm to 450 nm, here, 405 nm) as a first light source is formed into a perfectly circular light beam shape by a beam shaper BSH. Is converted into a parallel light beam by the collimator CL, the light intensity distribution is converted by the light intensity distribution conversion element FTI, further passes through the beam splitter BS, and is protected by the objective lens 109 on the protective layer (thickness t = 0.09 to 0.11 mm, here 0.1 mm) or through a protective layer (thickness t = 0.5 to 0.7 mm, here 0.6 mm) of the fourth optical disc DSC4. The light is focused on the information recording surface to form a focused spot. By reading the reflected light with a photodetector (not shown), a read signal of information recorded on the first optical disc DSC1 or the fourth optical disc DSC4 is obtained.
第1の対物光学素子である対物レンズ109は、少なくとも一方の光学面に回折構造を備えた光学素子109aと、非球面光学面を備えたレンズ109bとから構成されている。第1の光ディスクDSC1に対して情報の記録及び/又は再生を行うために開口数NA0.85とするので、レンズ109bの光学面の周辺領域まで使用する必要があるが、かかる領域では光軸直交面に対する傾き角が急すぎて、ここに回折構造を形成しても本来の機能を発揮できない恐れがある。そこで、本実施の形態においては、レンズ109bに回折構造を設ける代わりに、別の光学素子109a(平行平板であるとよい)に回折構造を設けて、第1,第4の光ディスクの保護層の厚さが異なることによる球面収差劣化を補正したり、色収差補正等を行うことができる。   The objective lens 109, which is the first objective optical element, includes an optical element 109a having a diffractive structure on at least one optical surface and a lens 109b having an aspherical optical surface. Since the numerical aperture NA is 0.85 in order to record and / or reproduce information on the first optical disc DSC1, it is necessary to use up to the peripheral area of the optical surface of the lens 109b. The inclination angle with respect to the surface is too steep, and the original function may not be exhibited even if a diffraction structure is formed here. Therefore, in the present embodiment, instead of providing a diffractive structure on the lens 109b, a diffractive structure is provided on another optical element 109a (preferably a parallel plate) to provide a protective layer for the first and fourth optical disks. It is possible to correct spherical aberration deterioration due to the difference in thickness, to perform chromatic aberration correction, and the like.
一方、図8において、第2光源としての第2半導体レーザDLと第3光源としての第3半導体レーザCHLとは1ユニット化された、いわゆる2レーザ1パッケージとなっている。第2半導体レーザDL(波長λ1=600nm〜700nm、ここでは650nm)から出射された光束は、異なる波長の光束に対して位相分布を変化させる光学素子DOEを通過しビームスプリッタBSで反射され、第2の対物光学素子である対物レンズ209により、第2の光ディスクDSC2の保護層(厚さt=0.5〜0.7mm、ここでは0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。その反射光を不図示の光検出器で読み取ることで、第2の光ディスクDSC2に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   On the other hand, in FIG. 8, the second semiconductor laser DL as the second light source and the third semiconductor laser CHL as the third light source are formed into one unit, that is, a so-called two-laser one package. A light beam emitted from the second semiconductor laser DL (wavelength λ1 = 600 nm to 700 nm, here 650 nm) passes through an optical element DOE that changes the phase distribution with respect to a light beam having a different wavelength, and is reflected by a beam splitter BS. The objective lens 209, which is the second objective optical element, is condensed on the information recording surface of the second optical disc DSC2 via the protective layer (thickness t = 0.5 to 0.7 mm, here 0.6 mm). Here, a focused spot is formed. By reading the reflected light with a photodetector (not shown), a read signal of information recorded on the second optical disc DSC2 is obtained.
更に、図8において、第3光源としての第3半導体レーザCHL(波長λ3=700nm〜800nm、ここでは780nm)からは、光学素子DOEを通過しビームスプリッタBSで反射され、対物レンズ209により第3の光ディスクDSC3の保護層(厚さt=1.1〜1.3mm、ここでは1.2mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   Further, in FIG. 8, a third semiconductor laser CHL (wavelength λ3 = 700 nm to 800 nm, here 780 nm) as a third light source passes through the optical element DOE and is reflected by the beam splitter BS. Through the protective layer (thickness t = 1.1 to 1.3 mm, here, 1.2 mm) of the optical disc DSC3, and forms a condensed spot there.
本実施の形態においては、異なる波長の光束に対して位相分布を変化させる光学素子DOEを設けることで、保護層の厚さが異なる第2の光ディスクDSC2と第3の光ディスクDSC3とに対して、それぞれ適切な情報の記録及び/又は再生を行えるようになっている。光学素子DOEに関しては、例えば特許第3047351号、特開平10−334504号等に詳細に開示があるので、以下説明を省略する。   In the present embodiment, by providing the optical element DOE that changes the phase distribution with respect to the light beams having different wavelengths, the second optical disc DSC2 and the third optical disc DSC3 having different protective layer thicknesses can be used. Each of them can record and / or reproduce appropriate information. The optical element DOE is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent No. 3047351, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-334504, and the like, and a description thereof will be omitted.
一方、光学素子DOEを設ける代わりに、対物レンズ209の光学面に回折構造を形成することもできる。かかる回折構造は、波長650nmの光束が通過したときに発生する最も効率が高い回折次数と、波長780nmの光束が通過したときに発生する最も効率が高い回折次数とが異なるように設定され、それにより保護層の厚さが異なる第2の光ディスクDSC2と第3の光ディスクDSC3とに対して、それぞれ適切な情報の記録及び/又は再生を行うことができる。このように異なる次数の回折光を用いることに関しては、例えば特開平9−120027号、特開2001−60336等に詳細に開示があるので、以下説明を省略する。   On the other hand, instead of providing the optical element DOE, a diffractive structure can be formed on the optical surface of the objective lens 209. Such a diffractive structure is set so that the highest diffraction order generated when a light beam having a wavelength of 650 nm passes therethrough is different from the highest diffraction order generated when a light beam having a wavelength of 780 nm passes therethrough. Accordingly, it is possible to perform appropriate recording and / or reproduction of information on the second optical disc DSC2 and the third optical disc DSC3 having different protective layer thicknesses. The use of diffracted lights of different orders in this way is disclosed in detail in, for example, JP-A-9-120027, JP-A-2001-60336, and the like, and a description thereof will be omitted below.
更に、回折構造を設ける代わりに、対物レンズ209の光学面にNPS(Non−Periodic Surface)構造を形成することもできる。かかるNPS構造は、光学面に輪帯状の凹部又は凸部を設けたものであり、使用する光学面の領域を分けることで、保護層の厚さが異なる第2の光ディスクDSC2と第3の光ディスクDSC3とに対して、それぞれ適切な情報の記録及び/又は再生を行うことができる。このようなNPS構造に関しては、例えば特開平11−2759号、特開平11−16190号、特開2001−51192等に詳細に開示があるので、以下説明を省略する。   Further, instead of providing a diffraction structure, an NPS (Non-Periodic Surface) structure may be formed on the optical surface of the objective lens 209. Such an NPS structure has a ring-shaped concave or convex portion provided on the optical surface, and the second optical disk DSC2 and the third optical disk having different protective layer thicknesses by dividing the optical surface region to be used. It is possible to perform appropriate recording and / or reproduction of information with respect to the DSC 3 respectively. Since such an NPS structure is disclosed in detail in, for example, JP-A-11-2759, JP-A-11-16190, and JP-A-2001-51192, the description is omitted below.
更に、対物レンズ109のレンズ109bをガラスモールド製にすると、温度変化に基づく屈折率変化に起因する収差劣化を抑えることができるが、プラスチック製とすれば安価に且つ容易に製造できる。レンズ109bをプラスチック製とした場合に特に問題となる温度変化に基づく屈折率変化に起因する収差の補正や色収差の補正は、コリメートレンズCLに回折構造やNPS構造を設けることで行うことができるし、光検出器で情報記録面のスポットを検出して、その収差を求め、リアルタイムで補正してもよい。或いは光路中に液晶素子を挿入し、温度センサに応じて液晶素子の特性を変化させるようにしてもよい。光学素子109aとレンズ109bを別な種類のプラスチック素材で形成し、温度を含む環境の変化に起因する光学特性の変化を緩和させたり、打ち消し合うようにしたりすることも可能である。   Further, if the lens 109b of the objective lens 109 is made of glass mold, it is possible to suppress the deterioration of aberration caused by a change in refractive index due to a change in temperature, but if it is made of plastic, it can be manufactured at low cost and easily. Correction of aberrations and chromatic aberration caused by a change in refractive index based on a temperature change, which is particularly problematic when the lens 109b is made of plastic, can be performed by providing a diffractive structure or an NPS structure in the collimating lens CL. Alternatively, a spot on the information recording surface may be detected by a photodetector, and its aberration may be obtained and corrected in real time. Alternatively, a liquid crystal element may be inserted in the optical path to change the characteristics of the liquid crystal element according to the temperature sensor. It is also possible to form the optical element 109a and the lens 109b from different types of plastic materials so as to mitigate or cancel out changes in optical characteristics due to changes in the environment including temperature.
ここで、ビームシェイパBSHと光強度分布変換素子FTIに関して説明する。特に高密度DVDに対して情報記録及び/又は再生を行う場合、第1光源からの光束の特性を向上させる必要がある。例えば405nm程度の光束を出射できる青紫色半導体レーザにおいては、光束断面形状が真円でなく楕円となっている。このような楕円形状の光束は、高密度DVDに対して適切な情報記録及び/又は再生を行う際の妨げとなりうる。これに対し、三角プリズムを組み合わせたビーム整形素子を用いることもできるが、光源から出射された光束がコリメートレンズを通過して平行光束になった後にビーム整形を行わないと収差が大きくなるという問題があり、ビーム成形素子の配置の自由度が制限され、光ピックアップ装置のコンパクト化が図れないこととなる。そこで、本実施の形態においては、第1光源である第1半導体レーザBLからの光束のみが通過する光路内において、第1半導体レーザBLとコリメートレンズCLとの間にビームシェイパBSHを配置することで、高密度DVDすなわち第1の光ディスクDSC1又は第4の光ディスクDSC4に対する適切な情報記録及び/又は再生を実現しながらも、コンパクトな構成を有する光ピックアップ装置を提供している。   Here, the beam shaper BSH and the light intensity distribution conversion element FTI will be described. In particular, when performing information recording and / or reproduction on a high-density DVD, it is necessary to improve the characteristics of the luminous flux from the first light source. For example, in a blue-violet semiconductor laser capable of emitting a light beam of about 405 nm, the light beam cross-sectional shape is not a perfect circle but an ellipse. Such an elliptical light beam may hinder proper information recording and / or reproduction for a high-density DVD. On the other hand, a beam shaping element combining a triangular prism can be used, but the problem is that aberration is increased unless the beam emitted from the light source passes through the collimating lens and becomes a parallel beam before beam shaping is performed. Therefore, the degree of freedom in the arrangement of the beam shaping elements is limited, and the compact optical pickup device cannot be achieved. Therefore, in the present embodiment, a beam shaper BSH is arranged between the first semiconductor laser BL and the collimating lens CL in an optical path through which only the light beam from the first semiconductor laser BL as the first light source passes. The present invention provides an optical pickup device having a compact configuration while realizing appropriate information recording and / or reproduction on a high-density DVD, that is, the first optical disc DSC1 or the fourth optical disc DSC4.
又、上述の青紫色半導体レーザにおいては、光強度分布が光軸付近で高く、周辺にゆくにつれて急激に低下するという、いわゆるガウシアン分布となっている。このようなガウシアン分布の光束は、高密度DVDに対して適切な情報記録及び/又は再生を行う際の妨げとなりうる。そこで、本実施の形態においては、ガウシアン分布であるレーザ光束の光強度分布の偏りを緩和すべく、光強度分布変換素子FTIを、第1光源である第1半導体レーザBLからの光束のみが通過する光路内において、コリメートレンズCLとビームスプリッタBSとの間に配置することで、通過する光束の周辺光量を相対的に増大させ、高密度DVDすなわち第1の光ディスクDSC1又は第4の光ディスクDSC4に対する適切な情報記録及び/又は再生を実現しながらも、コンパクトな構成を有する光ピックアップ装置を提供している。このような光強度分布変換素子FTIは、特に高い開口数NAを有する対物レンズを用いて集光スポットを形成する場合に有効であるが、例えば特開平11−258544号、特開2000−89161等に詳細に開示があるので、以下説明を省略する。尚、上述したビームシェイパBSHと光強度分布変換素子FTIとは、DVDすなわち第2の光ディスクDSC2又はCDすなわち第3の光ディスクDSC3に対して情報記録及び/又は再生を行う際に用いてもよいことはいうまでもない。   Further, the above-mentioned blue-violet semiconductor laser has a so-called Gaussian distribution in which the light intensity distribution is high near the optical axis and rapidly decreases toward the periphery. Such a light beam having a Gaussian distribution may hinder proper information recording and / or reproduction for a high-density DVD. Therefore, in the present embodiment, only the light beam from the first semiconductor laser BL as the first light source passes through the light intensity distribution conversion element FTI in order to reduce the bias of the light intensity distribution of the laser light beam having the Gaussian distribution. In the optical path, the light amount around the light beam passing therethrough is relatively increased by disposing the light beam between the collimator lens CL and the beam splitter BS, so that the high-density DVD, that is, the first optical disc DSC1 or the fourth optical disc DSC4, An optical pickup device having a compact configuration while realizing appropriate information recording and / or reproduction is provided. Such a light intensity distribution conversion element FTI is particularly effective when a condensed spot is formed using an objective lens having a high numerical aperture NA. For example, JP-A-11-258544, JP-A-2000-89161, etc. Since it is disclosed in detail, the description is omitted below. The beam shaper BSH and the light intensity distribution conversion element FTI described above may be used when recording and / or reproducing information on a DVD, that is, the second optical disc DSC2 or a CD, that is, a third optical disc DSC3. Needless to say.
第1の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of the optical pickup device according to the first embodiment. 光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an objective lens actuator device used in the optical pickup device. 第2の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view of an optical pickup device according to a second embodiment. 第3の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。FIG. 11 is a schematic sectional view of an optical pickup device according to a third embodiment. 対物レンズ109の断面図(a)及び正面図(b)である。It is sectional drawing (a) and front view (b) of the objective lens 109. 別な対物レンズアクチュエータ装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of another objective lens actuator device. 更に別な対物レンズアクチュエータ装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of another objective lens actuator device. 別な実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。FIG. 10 is a schematic sectional view of an optical pickup device according to another embodiment.
符号の説明Explanation of reference numerals
10 対物レンズアクチュエータ装置
13,13’、13” レンズホルダ
101 第1半導体レーザ
106,107 ビームエキスパンダ
109、209 対物レンズ
201 第2半導体レーザ
301 第3半導体レーザ
Reference Signs List 10 Objective lens actuator device 13, 13 ', 13 "Lens holder 101 First semiconductor laser 106, 107 Beam expander 109, 209 Objective lens 201 Second semiconductor laser 301 Third semiconductor laser

Claims (34)

  1. 波長λ1の第1光源と、波長λ2(λ1<λ2)の第2光源と、波長λ3(λ2<λ3)の第3光源と、第1の対物光学素子及び第2の対物光学素子を含む集光光学系とを有する光ピックアップ装置であって、
    前記第1の対物光学素子を介して、前記第1光源からの光束を、厚さt1の保護層を介して第1の情報記録密度D1を有する第1光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
    前記第2の対物光学素子を介して、前記第3光源からの光束を、厚さt3(t1<t3)の保護層を介して第3の情報記録密度D3(D1>D3)を有する第3光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
    前記第1の対物光学素子又は前記第2の対物光学素子を介して、前記第2光源からの光束を、厚さt2(t2<t3)の保護層を介して第2の情報記録密度D2(D1>D2>D3)を有する第2光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
    更に、前記第1の対物光学素子及び前記第2の対物光学素子を保持するレンズホルダと、
    前記第1光源から出射された光束が通過する光路中に、前記第1光源から出射された光束の波長変動によって生じる色収差を補正する色収差補正素子とを設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
    A collection including a first light source having a wavelength λ1, a second light source having a wavelength λ2 (λ1 <λ2), a third light source having a wavelength λ3 (λ2 <λ3), a first objective optical element, and a second objective optical element. An optical pickup device having an optical optical system,
    The light beam from the first light source is collected on the information recording surface of the first optical information recording medium having the first information recording density D1 via the first objective optical element via the protective layer having a thickness t1 via the first objective optical element. By illuminating, it is possible to record and / or reproduce information,
    Through the second objective optical element, the luminous flux from the third light source is passed through a protective layer having a thickness t3 (t1 <t3) to have a third information recording density D3 (D1> D3). By condensing the information on the information recording surface of the optical information recording medium, information can be recorded and / or reproduced.
    A light flux from the second light source is transmitted through the first objective optical element or the second objective optical element to a second information recording density D2 (via a protective layer having a thickness t2 (t2 <t3). D1>D2> D3), the information can be recorded and / or reproduced by converging the information on the information recording surface of the second optical information recording medium,
    A lens holder for holding the first objective optical element and the second objective optical element;
    An optical pickup device comprising: a chromatic aberration correction element for correcting chromatic aberration caused by a wavelength change of a light beam emitted from the first light source in an optical path through which a light beam emitted from the first light source passes.
  2. 前記第1光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第1の対物光学素子に入射す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。   2. The optical pickup device according to claim 1, wherein the light beam emitted from the first light source enters the first objective optical element in a state of a parallel light beam.
  3. 前記第2光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第1の対物光学素子または前記第2の対物光学素子のいずれか一方に入射することを特徴とする請求項1又は2に記載の光ピックアップ装置。   3. The light beam emitted from the second light source is incident on one of the first objective optical element and the second objective optical element in a state of a parallel light beam. 4. Optical pickup device.
  4. 前記第2光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記第1の対物光学素子または前記第2の対物光学素子のいずれか一方に入射することを特徴とする請求項1又は2に記載の光ピックアップ装置。   The luminous flux emitted from the second light source is incident on one of the first objective optical element and the second objective optical element in a divergent light flux state. Optical pickup device.
  5. 前記第3光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第2の対物光学素子に入射することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 1, wherein the light beam emitted from the third light source is incident on the second objective optical element in a state of a parallel light beam.
  6. 前記第3光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記第2の対物光学素子に入射することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 1, wherein the light beam emitted from the third light source is incident on the second objective optical element in a divergent light beam state.
  7. 前記色収差補正素子は、位相差付与構造を光学面に形成してなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   7. The optical pickup device according to claim 1, wherein the chromatic aberration correction element has a phase difference providing structure formed on an optical surface.
  8. 前記色収差補正素子は、少なくとも一方の光学機能面が光軸を中心とした複数の光学機能領域に分割され、該複数の光学機能領域のうちの少なくとも1つが、光軸を中心とした輪帯状の領域に分割され、かつ各輪帯に所定数の不連続な段差が設けられるとともに、当該不連続な段差が設けられた輪帯が連続的に配された構造である重畳型回折構造を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   In the chromatic aberration correction element, at least one optical functional surface is divided into a plurality of optical functional regions around the optical axis, and at least one of the plurality of optical functional regions has an annular shape around the optical axis. It has a superimposition type diffractive structure in which the zones are divided into zones and a predetermined number of discontinuous steps are provided in each zone, and the zones provided with the discontinuous steps are continuously arranged. The optical pickup device according to claim 1, wherein:
  9. 前記レンズホルダは、前記第1の対物光学素子又は前記第2の対物光学素子を、前記集光光学系の光路内に選択的に挿入可能とすることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   9. The lens holder according to claim 1, wherein the lens holder allows the first objective optical element or the second objective optical element to be selectively inserted into an optical path of the condensing optical system. An optical pickup device according to any one of the above.
  10. 前記レンズホルダは、前記第1の対物光学素子及び前記第2の対物光学素子を相対変位不能に保持することを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 1, wherein the lens holder holds the first objective optical element and the second objective optical element so as not to be relatively displaceable.
  11. 前記レンズホルダは、前記第1の対物光学素子及び前記第2の対物光学素子を相対変位可能に保持することを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 1, wherein the lens holder holds the first objective optical element and the second objective optical element so as to be relatively displaceable.
  12. 前記レンズホルダは、光軸と平行な軸まわりに回動することを特徴とする請求項9乃至11のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 9, wherein the lens holder rotates around an axis parallel to an optical axis.
  13. 前記レンズホルダは、光軸と交差する方向に移動することを特徴とする請求項9乃至11のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 9, wherein the lens holder moves in a direction intersecting an optical axis.
  14. 前記第1光源、前記第2光源及び前記第3光源は、前記集光光学系の光路内に挿入された前記対物光学素子からそれぞれ異なる距離に配置されていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   4. The light source according to claim 1, wherein the first light source, the second light source, and the third light source are arranged at different distances from the objective optical element inserted in an optical path of the light collecting optical system. 5. 14. The optical pickup device according to any one of 13.
  15. 前記第1光源、前記第2光源及び前記第3光源の少なくとも2つは、前記集光光学系の光路内に挿入された前記対物光学素子から等しい距離に配置されていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   At least two of the first light source, the second light source, and the third light source are arranged at an equal distance from the objective optical element inserted in an optical path of the condensing optical system. Item 14. The optical pickup device according to any one of Items 1 to 13.
  16. 前記第1の対物光学素子は単一の光学素子からなり、及び/又は前記第2の対物光学素子は単一の光学素子からなることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   16. The method according to claim 1, wherein the first objective optical element comprises a single optical element and / or the second objective optical element comprises a single optical element. Optical pickup device.
  17. 前記第1の対物光学素子は複数の光学素子からなり、及び/又は前記第2の対物光学素子は複数の光学素子からなることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup according to any one of claims 1 to 15, wherein the first objective optical element includes a plurality of optical elements, and / or the second objective optical element includes a plurality of optical elements. apparatus.
  18. 前記第1の対物光学素子及び/又は前記第2の対物光学素子は、ガラス素材から形成されていることを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   18. The optical pickup device according to claim 1, wherein the first objective optical element and / or the second objective optical element is formed of a glass material.
  19. 前記第1の対物光学素子及び/又は前記第2の対物光学素子は、プラスチック素材から形成されていることを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   18. The optical pickup device according to claim 1, wherein the first objective optical element and / or the second objective optical element is formed of a plastic material.
  20. 前記対物光学素子の開口数を調整する手段を有することを特徴とする請求項1乃至19のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   20. The optical pickup device according to claim 1, further comprising means for adjusting a numerical aperture of the objective optical element.
  21. 前記対物光学素子の温度変化に応じた球面収差劣化を抑制する手段を有することを特徴とする請求項1乃至20のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   21. The optical pickup device according to claim 1, further comprising: means for suppressing deterioration of spherical aberration according to a temperature change of the objective optical element.
  22. 前記第1光情報記録媒体の保護層の厚さt1は、0.09mm以上0.11mm以下であることを特徴とする請求項1乃至21のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   22. The optical pickup device according to claim 1, wherein a thickness t1 of the protective layer of the first optical information recording medium is 0.09 mm or more and 0.11 mm or less.
  23. 前記第1の対物光学素子を介して、前記第1光源からの光束を、厚さt4の保護層(0.55mm≦t4≦0.65mm)を介して第4の情報記録密度D4(D4>D2)を有する第4光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっていることを特徴とする請求項22に記載の光ピックアップ装置。   Through the first objective optical element, the light beam from the first light source is transmitted to a fourth information recording density D4 (D4>) via a protective layer having a thickness t4 (0.55 mm ≦ t4 ≦ 0.65 mm). 23. The optical pickup according to claim 22, wherein information can be recorded and / or reproduced by condensing the information on an information recording surface of a fourth optical information recording medium having D2). apparatus.
  24. 前記第1光情報記録媒体の保護層の厚さt1は、0.55mm以上0.65mm以下であることを特徴とする請求項1乃至21のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   22. The optical pickup device according to claim 1, wherein a thickness t1 of the protective layer of the first optical information recording medium is 0.55 mm or more and 0.65 mm or less.
  25. 前記第1光源からの光束のみが通過する光路内に、色収差の補正を行う光学素子を配置したことを特徴とする請求項1乃至24のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   25. The optical pickup device according to claim 1, wherein an optical element for correcting chromatic aberration is arranged in an optical path through which only the light beam from the first light source passes.
  26. 前記色収差の補正を行う光学素子は、回折構造又は位相差付与構造を備えたコリメートレンズであることを特徴とする請求項25に記載の光ピックアップ装置。   26. The optical pickup device according to claim 25, wherein the optical element that corrects the chromatic aberration is a collimator lens having a diffraction structure or a phase difference providing structure.
  27. 前記第1の対物光学素子は、回折構造を備えた光学素子と、非球面光学面を有するレンズとを有することを特徴とする請求項1乃至26のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   27. The optical pickup device according to claim 1, wherein the first objective optical element includes an optical element having a diffraction structure and a lens having an aspherical optical surface.
  28. 前記レンズはガラスモールド製であることを特徴とする請求項27に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 27, wherein the lens is made of a glass mold.
  29. 前記光学素子と前記レンズとは、それぞれ種類が異なるプラスチック素材から形成されていることを特徴とする請求項27に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 27, wherein the optical element and the lens are formed of different types of plastic materials.
  30. 前記第2光源又は前記第3光源からの光束が通過する光路内に、異なる波長の光束に対して位相分布を変化させる光学素子を配置したことを特徴とする請求項1乃至29のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   30. An optical element for changing a phase distribution with respect to a light beam having a different wavelength is disposed in an optical path through which a light beam from the second light source or the third light source passes. An optical pickup device as described in the above.
  31. 前記第2の対物光学素子は、回折構造を形成したレンズを有し、第2光源からの光束が前記回折構造を通過したときに発生する最も効率が高い回折次数と、第3の光束が前記回折構造を通過したときに発生する最も効率が高い回折次数とが異なるようになっていることを特徴とする請求項1乃至30のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The second objective optical element includes a lens having a diffractive structure, and the most efficient diffraction order generated when a light beam from a second light source passes through the diffractive structure; The optical pickup device according to any one of claims 1 to 30, wherein a highest diffraction order generated when the light passes through the diffraction structure is different.
  32. 前記第2の対物光学素子は、位相差付与構造を有することを特徴とする請求項1乃至30のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   31. The optical pickup device according to claim 1, wherein the second objective optical element has a phase difference providing structure.
  33. 前記第1光源からの光束のみが通過する光路内に、ビームシェイパを配置したことを特徴とする請求項1乃至32のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   33. The optical pickup device according to claim 1, wherein a beam shaper is disposed in an optical path through which only a light beam from the first light source passes.
  34. 前記第1光源からの光束のみが通過する光路内に、光強度分布変換素子を配置したことを特徴とする請求項1乃至33のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
    The optical pickup device according to any one of claims 1 to 33, wherein a light intensity distribution conversion element is arranged in an optical path through which only a light beam from the first light source passes.
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