JP2005141800A - 発散角変換素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】AODとDVDとCDとの互換性を有し、光量確保と収差補正を両立した発散角変換素子及び光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】波長λ2の光束と波長λ3の光束が共に通過する発散角変換素子の前記波長λ2と前記波長λ3の光束に対する光学系倍率m2とm3とが互いに異なり、第2光源の発光点から第2光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T2(mm)と、第3光源の発光点から第3光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T3(mm)とが、T2+0.6=T3を満たす。
【選択図】図1
【解決手段】波長λ2の光束と波長λ3の光束が共に通過する発散角変換素子の前記波長λ2と前記波長λ3の光束に対する光学系倍率m2とm3とが互いに異なり、第2光源の発光点から第2光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T2(mm)と、第3光源の発光点から第3光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T3(mm)とが、T2+0.6=T3を満たす。
【選択図】図1
Description
本発明は、発散角変換素子及び光ピックアップ装置に関する。
近年、波長400nm程度の青色レーザー光を用いることにより光情報記録媒体(光ディスク)の記録密度を高め、記憶容量を大きくしたいわゆる高密度光ディスクの研究・開発が進められている。
高密度光ディスクの規格としては、例えば、対物レンズの像側開口数(NA)を0.85程度、保護基板厚を約0.1mmとするものや、NA及び保護基板厚を従来のDVD(デジタルバーサタイルディスク)と同程度の約0.65及び約0.6mmに抑えたものが知られている。以下の説明においては、NAを0.65程度、保護基板厚を0.6mm程度とする高密度光ディスクを「AOD(Advanced Optical Disc)」と表記する。
高密度光ディスクの規格としては、例えば、対物レンズの像側開口数(NA)を0.85程度、保護基板厚を約0.1mmとするものや、NA及び保護基板厚を従来のDVD(デジタルバーサタイルディスク)と同程度の約0.65及び約0.6mmに抑えたものが知られている。以下の説明においては、NAを0.65程度、保護基板厚を0.6mm程度とする高密度光ディスクを「AOD(Advanced Optical Disc)」と表記する。
そして、このような高密度光ディスクと、DVDやCD(コンパクトディスク)等の従来より広く用いられている光ディスクとの互換性を有する光ピックアップ装置に関する技術が種々提案されている。
なお、AOD/DVD/CDに用いられる光束の波長λ1/λ2/λ3はそれぞれ約400nm/約650nm/約780nmであり、保護基板厚t1/t2/t3はそれぞれ約0.6mm/約0.6mm/約1.2mmである。
このような複数種類の光ディスク間での互換を達成するには、各光ディスクに用いる光束の光量を確保しつつ、波長や保護基板厚の差に起因して発生する収差を補正する必要があり、光ピックアップ装置を構成する光学素子の光学面に回折構造を設ける技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に開示された発明は、DVD/CD互換用の光ピックアップ装置であり、対物レンズの直前に配置したホログラムコリメータレンズを配置することで、1次回折光を用いてDVDの再生等を行い、非回折光を用いてCDの再生等を行うものである。
特開平8−249707号公報
なお、AOD/DVD/CDに用いられる光束の波長λ1/λ2/λ3はそれぞれ約400nm/約650nm/約780nmであり、保護基板厚t1/t2/t3はそれぞれ約0.6mm/約0.6mm/約1.2mmである。
このような複数種類の光ディスク間での互換を達成するには、各光ディスクに用いる光束の光量を確保しつつ、波長や保護基板厚の差に起因して発生する収差を補正する必要があり、光ピックアップ装置を構成する光学素子の光学面に回折構造を設ける技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に開示された発明は、DVD/CD互換用の光ピックアップ装置であり、対物レンズの直前に配置したホログラムコリメータレンズを配置することで、1次回折光を用いてDVDの再生等を行い、非回折光を用いてCDの再生等を行うものである。
ところが、上記特許文献1に開示された発明では、非回折光を用いてCDの再生等を行うので、回折光を利用した場合と比較して十分な収差補正機能を有しているとは言えなかった。
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、AODとDVDとCDとの互換性を有し、光量確保と収差補正を両立した発散角変換素子及び光ピックアップ装置を提供することである。
以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、第1光源から出射される波長λ1(380nm≦λ1≦450nm)の光束を用いて保護基板厚t1mmの第1光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行い、第2光源から出射される波長λ2(600nm≦λ2≦700nm)の光束を用いて保護基板厚t2mm(t1≦t2)の第2光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行い、第3光源から出射される波長λ3(750nm≦λ3≦800nm)の光束を用いて保護基板厚t3mm(t2≦t3)の第3光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行う光ピックアップ装置に使用する発散角変換素子において、
前記波長λ2の光束及び前記波長λ3の光束が共に通過する前記発散角変換素子の前記波長λ2及び前記波長λ3の光束に対する光学系倍率m2及びm3が互いに異なり、
前記第2光源の発光点から前記第2光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T2(mm)と、前記第3光源の発光点から前記第3光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T3(mm)とが、
T2+0.6=T3
を満たすことを特徴とする。
前記波長λ2の光束及び前記波長λ3の光束が共に通過する前記発散角変換素子の前記波長λ2及び前記波長λ3の光束に対する光学系倍率m2及びm3が互いに異なり、
前記第2光源の発光点から前記第2光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T2(mm)と、前記第3光源の発光点から前記第3光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T3(mm)とが、
T2+0.6=T3
を満たすことを特徴とする。
本明細書中において、「色収差」とは、光の波長が+1nm変化した場合に、光情報記録媒体上の集光スポットの光軸方向に関する波面収差最小位置の変動量を、対物光学素子から遠ざかる方向を正として表したものをいう。
また、「〜素子自体の色収差」とは、当該素子単体で評価した場合であって、光の波長が+1nm変化した場合に、その集光スポットの光軸方向に関する波面収差最小位置の変動量を、対物光学素子から遠ざかる方向を正として表したものをいう。
また、「像面側の開口数」とは、光情報記録媒体の情報記録面上に形成される集光スポットのスポット径から換算される開口数(ビーム径換算NA)をいう。
また、プラスチックやガラス等の一般的な光学材料からなる光学素子を使用する場合でも、光学材料の分散により当該光学素子の光学系倍率は波長の変化に応じて変化することになるが、本発明において「発散角変換素子の波長λ2及び波長λ3の光束に対する光学系倍率m2及びm3が互いに異なる」とは、発散角変換素子に、例えば回折構造等の波長依存性(波長選択性)を有する構造を設けることにより、上述したような分散に起因した光学系倍率の変化と比較してより大きな光学系倍率の変化(差異)を生じさせることをいう。
請求項1に記載の発明によれば、第2光束と第3光束の共通光路中に波長選択性を有する発散角変換素子L2を配置することで、DVDとCDとで光源から対物レンズまでの光学系を共通化することができる。
また、「〜素子自体の色収差」とは、当該素子単体で評価した場合であって、光の波長が+1nm変化した場合に、その集光スポットの光軸方向に関する波面収差最小位置の変動量を、対物光学素子から遠ざかる方向を正として表したものをいう。
また、「像面側の開口数」とは、光情報記録媒体の情報記録面上に形成される集光スポットのスポット径から換算される開口数(ビーム径換算NA)をいう。
また、プラスチックやガラス等の一般的な光学材料からなる光学素子を使用する場合でも、光学材料の分散により当該光学素子の光学系倍率は波長の変化に応じて変化することになるが、本発明において「発散角変換素子の波長λ2及び波長λ3の光束に対する光学系倍率m2及びm3が互いに異なる」とは、発散角変換素子に、例えば回折構造等の波長依存性(波長選択性)を有する構造を設けることにより、上述したような分散に起因した光学系倍率の変化と比較してより大きな光学系倍率の変化(差異)を生じさせることをいう。
請求項1に記載の発明によれば、第2光束と第3光束の共通光路中に波長選択性を有する発散角変換素子L2を配置することで、DVDとCDとで光源から対物レンズまでの光学系を共通化することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発散角変換素子において、t1=t2であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発散角変換素子において、−1/50≦m2≦1/50、1/10≦m3≦1/4を満たすことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発散角変換素子において、前記発散角変換素子の少なくとも一つの光学面に第1回折構造が設けられていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発散角変換素子において、前記第1回折構造が鋸歯状の回折輪帯からなることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発散角変換素子において、前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束の1次回折光により前記第2光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光により前記第3光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行うことを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項4に記載の発散角変換素子において、前記第1回折構造が、その内部に所定数の不連続な段差が形成された複数の輪帯が連続的に光軸を中心として配された重畳型回折構造であることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項4に記載の発散角変換素子において、前記光ピックアップ装置使用時において、前記波長λ2の光束により前記第2光情報記録媒体の情報記録面上に形成される第2集光スポットの色収差が情報の再生及び/又は記録に必要な範囲内に抑えられていることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発散角変換素子において、前記第2集光スポットの色収差の絶対値を0.2μm/nm以下に抑えることで、前記色収差が情報の再生及び/又は記録に必要な範囲内に抑えられていることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項8又は9に記載の発散角変換素子において、
前記発散角変換素子の光学面のうち前記第1回折構造が設けられていない光学面に第2回折構造が設けられていることを特徴とする。
前記発散角変換素子の光学面のうち前記第1回折構造が設けられていない光学面に第2回折構造が設けられていることを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の発散角変換素子において、前記発散角変換素子は、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合にその発散角を大きくして出射することを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の発散角変換素子において、前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束のn22(n22は自然数)次回折光を用いて前記第2光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束のn23(n23は自然数)次回折光を用いて前記第3光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記n22と前記n23との組合せ(n22,n23)が、
(n22,n23)=(2,1)、(0,1)又は(1,0)
を満たすことを特徴とする。
前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束のn23(n23は自然数)次回折光を用いて前記第3光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記n22と前記n23との組合せ(n22,n23)が、
(n22,n23)=(2,1)、(0,1)又は(1,0)
を満たすことを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、請求項1〜12のいずれか一項に記載の発散角変換素子において、前記波長λ2の入射光束を平行光として出射することを特徴とする。
請求項14に記載の発明は、請求項1〜13のいずれか一項に記載の発散角変換素子において、プラスチック製であることを特徴とする。
請求項15に記載の発明は、第1光源から出射される波長λ1(380nm≦λ1≦450nm)の光束を用いて保護基板厚t1mmの第1光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行い、第2光源から出射される波長λ2(600nm≦λ2≦700nm)の光束を用いて保護基板厚t2mm(t1≦t2)の第2光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行い、第3光源から出射される波長λ3(750nm≦λ3≦800nm)の光束を用いて保護基板厚t3mm(t2≦t3)の第3光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ1の光束のみが通過するコリメートレンズと、前記波長λ2及びλ3の光束のみが通過する発散角変換素子と、前記波長λ1、λ2及びλ3の光束が通過する対物光学素子とを備え、
前記波長λ2の光束及び前記波長λ3の光束が共に通過する前記発散角変換素子の前記波長λ2及び前記波長λ3の光束に対する光学系倍率m2及びm3が互いに異なり、
前記第2光源の発光点から前記第2光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T2(mm)と、前記第3光源の発光点から前記第3光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T3(mm)とが、
T2+0.6=T3
を満たすことを特徴とする。
前記波長λ1の光束のみが通過するコリメートレンズと、前記波長λ2及びλ3の光束のみが通過する発散角変換素子と、前記波長λ1、λ2及びλ3の光束が通過する対物光学素子とを備え、
前記波長λ2の光束及び前記波長λ3の光束が共に通過する前記発散角変換素子の前記波長λ2及び前記波長λ3の光束に対する光学系倍率m2及びm3が互いに異なり、
前記第2光源の発光点から前記第2光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T2(mm)と、前記第3光源の発光点から前記第3光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T3(mm)とが、
T2+0.6=T3
を満たすことを特徴とする。
請求項16に記載の発明は、請求項15に記載の光ピックアップ装置において、t1=t2であることを特徴とする。
請求項17に記載の発明は、請求項15又は16に記載の光ピックアップ装置において、−1/50≦m2≦1/50、1/10≦m3≦1/4を満たすことを特徴とする。
請求項18に記載の発明は、請求項15〜17のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記発散角変換素子の少なくとも一つの光学面に第1回折構造が設けられていることを特徴とする。
前記発散角変換素子の少なくとも一つの光学面に第1回折構造が設けられていることを特徴とする。
請求項19に記載の発明は、請求項18に記載の光ピックアップ装置において、
前記第1回折構造が鋸歯状の回折輪帯からなることを特徴とする。
前記第1回折構造が鋸歯状の回折輪帯からなることを特徴とする。
請求項20に記載の発明は、請求項19に記載の光ピックアップ装置において、前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束の1次回折光により前記第2光情報記録媒体上に対する情報の再生及び/又は記録を行い、前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光により前記第3光情報記録媒体上に対する情報の再生及び/又は記録を行うことを特徴とする。
請求項21に記載の発明は、請求項18に記載の光ピックアップ装置において、前記第1回折構造が、その内部に所定数の不連続な段差が形成された複数の輪帯が連続的に光軸を中心として配された重畳型回折構造であることを特徴とする。
請求項22に記載の発明は、請求項18に記載の光ピックアップ装置において、前記光ピックアップ装置使用時において、前記波長λ1の光束により前記第1光情報記録媒体の情報記録面上に形成される第1集光スポットの色収差及び前記波長λ2の光束により前記第2光情報記録媒体の情報記録面上に形成される第2集光スポットの色収差が共に情報の再生及び/又は記録に必要な範囲内に抑えられていることを特徴とする。
請求項23に記載の発明は、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集光スポットの色収差の絶対値を0.15μm/nm以下に抑え、前記第2集光スポットの色収差の絶対値を0.2μm/nm以下に抑えることで、前記色収差が情報の再生及び/又は記録に必要な範囲内に抑えられていることを特徴とする。
請求項24に記載の発明は、請求項22又は23に記載の光ピックアップ装置において、前記発散角変換素子の光学面のうち前記第1回折構造が設けられていない光学面に第2回折構造が設けられていることを特徴とする。
請求項25に記載の発明は、請求項24に記載の光ピックアップ装置において、前記発散角変換素子は、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合にその発散角を大きくして出射することを特徴とする。
請求項26に記載の発明は、請求項25に記載の光ピックアップ装置において、前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束のn22(n22は自然数)次回折光を用いて前記第2光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束のn23(n23は自然数)次回折光を用いて前記第3光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記n22と前記n23との組合せ(n22,n23)が、
(n22,n23)=(2,1)、(0,1)又は(1,0)
を満たすことを特徴とする。
前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束のn23(n23は自然数)次回折光を用いて前記第3光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記n22と前記n23との組合せ(n22,n23)が、
(n22,n23)=(2,1)、(0,1)又は(1,0)
を満たすことを特徴とする。
請求項27に記載の発明は、請求項26に記載の光ピックアップ装置において、(n22,n23)=(0,1)を満たし、
前記対物光学素子自体が有する色収差の絶対値が、前記第1光源から出射される光束に対して0.10μm/nm以下であることを特徴とする。
前記対物光学素子自体が有する色収差の絶対値が、前記第1光源から出射される光束に対して0.10μm/nm以下であることを特徴とする。
請求項28に記載の発明は、請求項22又は23に記載の光ピックアップ装置において、前記コリメートレンズの少なくとも一つの光学面に回折構造が設けられていることを特徴とする。
請求項29に記載の発明は、請求項28に記載の光ピックアップ装置において、前記コリメートレンズは入射光束の波長が長波長側にシフトした場合には発散光を出射することを特徴とする。
請求項30に記載の発明は、請求項29に記載の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子自体が有する色収差の値が、前記第1光源から出射される光束に対して−0.5μm/nm〜−0.6μm/nmの範囲内であることを特徴とする。
請求項31に記載の発明は、請求項15〜30のいずれか一項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光学面のうち少なくとも一つの光学面に回折構造が設けられていることを特徴とする。
請求項32に記載の発明は、請求項31に記載の光ピックアップ装置において、前記波長λ3の光束が前記対物光学素子から回折作用を受けることにより生じる回折光の回折効率のうち最大の回折効率E3が、
30%≦E3≦60%
を満たすことを特徴とする。
30%≦E3≦60%
を満たすことを特徴とする。
請求項33に記載の発明は、請求項15〜32のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記波長λ1の光束は前記対物光学素子に平行光として入射することを特徴とする。
請求項34に記載の発明は、請求項15〜33のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第2光源と前記第3光源はパッケージ化された光源ユニットであることを特徴とする。
請求項35に記載の発明は、請求項15〜34のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子がプラスチック製であることを特徴とする。
請求項36に記載の発明は、請求項15〜35のいずれか一項に光ピックアップ装置において、前記第1光源と前記コリメートレンズとの間にビームシェイパーを備えることを特徴とする。
請求項37に記載の発明は、請求項15〜36のいずれか一項に光ピックアップ装置において、前記発散角変換素子は、前記波長λ2の入射光束を平行光として出射することを特徴とする。
請求項38に記載の発明は、請求項15〜37のいずれか一項に光ピックアップ装置において、前記発散角変換素子がプラスチック製であることを特徴とする。
本発明によれば、AODとDVDとCDとの互換性を有し、光量確保と収差補正を両立した発散角変換素子及び光ピックアップ装置を得られる。
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図1は、AOD(第1光情報記録媒体)とDVD(第2光情報記録媒体)とCD(第3光情報記録媒体)との何れに対しても適切に情報の記録/再生を行える第1の光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。AODの光学的仕様は、波長λ1=407nm、保護層PL1の厚さt1=0.6mm、開口数NA1=0.65であり、DVDの光学的仕様は、波長λ2=655nm、保護層PL2の厚さt2=0.6mm、開口数NA2=0.65であり、CDの光学的仕様は、波長λ3=785nm、保護層PL3の厚さt3=1.2mm、開口数NA3=0.51である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
図1は、AOD(第1光情報記録媒体)とDVD(第2光情報記録媒体)とCD(第3光情報記録媒体)との何れに対しても適切に情報の記録/再生を行える第1の光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。AODの光学的仕様は、波長λ1=407nm、保護層PL1の厚さt1=0.6mm、開口数NA1=0.65であり、DVDの光学的仕様は、波長λ2=655nm、保護層PL2の厚さt2=0.6mm、開口数NA2=0.65であり、CDの光学的仕様は、波長λ3=785nm、保護層PL3の厚さt3=1.2mm、開口数NA3=0.51である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
光ピックアップ装置PU1は、AODに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され407nmのレーザ光束(第1光束)を射出する青紫色半導体レーザLD1(第1光源)、第1光束用の光検出器PD1、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され655nmのレーザ光束(第2光束)を射出する赤色半導体レーザLD2(第2光源)とCDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され785nmのレーザ光束(第3光束)を射出する赤外半導体レーザLD3(第3光源)とが一体化された光源ユニットLU23、第2光束及び第3光束共通の光検出器PD23、第1光束のみが通過するコリメートレンズL1(第1補正素子)、第2光束及び第3光束が通過すると共に光学面上に第1回折構造が形成された発散角変換素子L2、各レーザ光束を情報記録面RL1、RL2,RL3上に集光させる機能を有する対物レンズ(対物光学素子)OBJ、第1のビームスプリッタBS1、第2のビームスプリッタBS2、第3のビームスプリッタBS3、絞りSTO、センサーレンズSEN1及びSEN2等から構成されている。
なお、詳しい説明は後述するが、第1補正素子L1及び対物レンズOBJにも回折構造が設けられている。
なお、詳しい説明は後述するが、第1補正素子L1及び対物レンズOBJにも回折構造が設けられている。
光ピックアップ装置PU1において、AODに対して情報の記録/再生を行う場合には、図1において実線でその光線経路を描いたように、まず、青紫色半導体レーザLD1を発光させる。青紫色半導体レーザLD1から射出された発散光束は、第1のビームスプリッタBS1を通過し、第1補正素子L1を透過することにより平行光束に変換された後、第2のビームスプリッタBS2を通過して、対物光学素子OBJに至る。
そして、対物光学素子OBJの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第1光束の所定次数の回折光を、AODの保護層PL1を介して情報記録面RL1上に集光させることでスポット(第1集光スポット)を形成する。この第1集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には、第1集光スポットの色収差の絶対値を0.15μm/nm以下に抑えている。
そして、対物光学素子OBJの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第1光束の所定次数の回折光を、AODの保護層PL1を介して情報記録面RL1上に集光させることでスポット(第1集光スポット)を形成する。この第1集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には、第1集光スポットの色収差の絶対値を0.15μm/nm以下に抑えている。
そして、対物光学素子OBJは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC(図示せず)によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面RL1で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OBJ、第2のビームスプリッタBS2、第1補正素子L1を通過し、第1のビームスプリッタBS1で分岐され、センサーレンズSEN1により非点収差が与えられて、光検出器PD1の受光面上に収束する。そして、光検出器PD1の出力信号を用いてAODに記録された情報を読み取ることができる。
また、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合には、図1において一点鎖線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザLD2を発光させる。赤色半導体レーザLD2から射出された発散光束は、第3のビームスプリッタBS3を通過し、発散角変換素子L2を透過する際に平行光束に変換されると共に、第1回折構造により回折作用を受け、その1次回折光が第2のビームスプリッタBS2で反射して、対物光学素子OBJに至る。
そして、対物光学素子OBJの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第2光束の所定次数の回折光を、DVDの保護層PL2を介して情報記録面RL2上に集光させることでスポット(第2集光スポット)を形成する。この第2集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には、第2集光スポットの色収差の絶対値を0.2μm/nm以下に抑えている。
また、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合には、図1において一点鎖線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザLD2を発光させる。赤色半導体レーザLD2から射出された発散光束は、第3のビームスプリッタBS3を通過し、発散角変換素子L2を透過する際に平行光束に変換されると共に、第1回折構造により回折作用を受け、その1次回折光が第2のビームスプリッタBS2で反射して、対物光学素子OBJに至る。
そして、対物光学素子OBJの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第2光束の所定次数の回折光を、DVDの保護層PL2を介して情報記録面RL2上に集光させることでスポット(第2集光スポット)を形成する。この第2集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には、第2集光スポットの色収差の絶対値を0.2μm/nm以下に抑えている。
そして、対物光学素子OBJは、その周辺に配置された2軸アクチュエータACによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面RL2で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OBJ、第2のビームスプリッタBS2、発散角変換素子L2を通過し、第3のビームスプリッタBS3で分岐され、光検出器PD23の受光面上に収束する。そして、光検出器PD23の出力信号を用いてDVDに記録された情報を読み取ることができる。
また、CDに対して情報の記録/再生を行う場合には、図1において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤外半導体レーザLD3を発光させる。赤外半導体レーザLD3から射出された発散光束は、第3のビームスプリッタBS3を通過し、発散角変換素子L2を透過する際に平行光束に変換されると共に、第1回折構造により回折作用を受け、その1次回折光が第2のビームスプリッタBS2で反射して、対物光学素子OBJに至る。
そして、対物光学素子OBJの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第3光束のn3(n3は自然数)次回折光を、CDの保護層PL3を介して情報記録面RL3上に集光させることでスポット(第3集光スポット)を形成する。この第3集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられている。
そして、対物光学素子OBJの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第3光束のn3(n3は自然数)次回折光を、CDの保護層PL3を介して情報記録面RL3上に集光させることでスポット(第3集光スポット)を形成する。この第3集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられている。
そして、対物光学素子OBJは、その周辺に配置された2軸アクチュエータACによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面RL3で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OBJ、第2のビームスプリッタBS2、発散角変換素子L2を通過し、第3のビームスプリッタBS3で分岐され、光検出器PD23の受光面上に収束する。そして、光検出器PD23の出力信号を用いてCDに記録された情報を読み取ることができる。
対物光学素子OBJは、第1〜第3光束を光ディスクの情報記録面RL1〜RL3上に集光させる機能を有する両面非球面の単玉のプラスチックレンズである。なお、複数の光学素子を組み合わせて対物光学素子を構成してもよい。
対物光学素子OBJの入射面には、図2に示すようなブレーズ型回折構造DOEが形成されている。ブレーズ型回折構造DOEは、第1光源から出射される光束に対して対物光学素子OBJ自体が有する色収差を補正するために設けられており、具体的には、色収差の絶対値が0.15μm/nm以下となるように設計されている。
対物光学素子OBJの入射面には、図2に示すようなブレーズ型回折構造DOEが形成されている。ブレーズ型回折構造DOEは、第1光源から出射される光束に対して対物光学素子OBJ自体が有する色収差を補正するために設けられており、具体的には、色収差の絶対値が0.15μm/nm以下となるように設計されている。
第1補正素子L1は、第1光源LD1から発散光として出射された第1光束を平行光として出射するコリメート機能を有すると共に、その出射面に図2に示したものと同様のブレーズ型回折構造DOEが形成されている。このブレーズ型回折構造DOEは、第1光源から出射される光束に対して第1補正素子L1自体が有する色収差を補正するために設けられており、具体的には、色収差の絶対値が2.1μm/nm以下となるように設計されている。
発散角変換素子L2は、第1回折構造として、その入射面に図2に示したものと同様のブレーズ型回折構造DOEが形成されている。そして、発散角変換素子L2は、第1回折構造が有する波長選択性を利用することで、第2光源LD2から発散光として出射された第2光束を平行光として出射するコリメート機能と、第3光源LD3から発散光として出射された第3光束の発散角を、より小さい発散角に変更して出射する機能を有しており、発散角変換素子L2の波長λ2と波長λ3の光束に対する光学系倍率m2とm3とを互いに異なる値とすることができる。
また、第2光源LD2の発光点からDVDの情報記録面RL2までの光軸上の距離T2(mm)と、第3光源LD3の発光点からCDの情報記録面RL3までの光軸上の距離T3(mm)とは、T2+0.6=T3を満たす。これは、CDの保護層PL3の厚さt3(=1.2mm)がDVDの保護層PL2の厚さt2(=0.6mm)よりも0.6mmだけ厚いことに起因するものである。
なお、m2及びm3を、−1/50≦m2≦1/50、1/10≦m3≦1/4を満たす範囲内とすることが好ましい。
また、第2光源LD2の発光点からDVDの情報記録面RL2までの光軸上の距離T2(mm)と、第3光源LD3の発光点からCDの情報記録面RL3までの光軸上の距離T3(mm)とは、T2+0.6=T3を満たす。これは、CDの保護層PL3の厚さt3(=1.2mm)がDVDの保護層PL2の厚さt2(=0.6mm)よりも0.6mmだけ厚いことに起因するものである。
なお、m2及びm3を、−1/50≦m2≦1/50、1/10≦m3≦1/4を満たす範囲内とすることが好ましい。
なお、発散角変換素子L2の第1回折構造や対物光学素子OBJ及び第1補正素子L1に形成する回折構造としては、例えば図3に示すような、内部に階段構造が形成された複数の輪帯Rが、光軸を中心として配列された構造である重畳型回折構造HOEであってもよい。
一般的な重畳型回折構造HOEの構造及び設計手法について説明すると、各輪帯R内に形成された階段構造の1段あたりの深さd0は、d0=k×λ1/(n1−1)(μm)で算出される値に設定され、各輪帯Rの分割数Nは5に設定されている。但し、λ1は青紫色半導体レーザから射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり(ここでは、λ1=0.408μm)、n1は収差補正素子L1の波長λ1に対する屈折率である(ここでは、n1=1.5242)。
この重畳型回折構造HOEに対して、波長λ1のレーザ光束が入射した場合、隣接する階段間ではk×λ1(μm)の光路差が発生し、波長λ1のレーザ光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する。尚、以下の説明では、重畳型回折構造により実質的に位相差が与えられずにそのまま透過する光束を0次回折光という。
この重畳型回折構造HOEに対して、波長λ1のレーザ光束が入射した場合、隣接する階段間ではk×λ1(μm)の光路差が発生し、波長λ1のレーザ光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する。尚、以下の説明では、重畳型回折構造により実質的に位相差が与えられずにそのまま透過する光束を0次回折光という。
例えばk=2の場合、この重畳型回折構造HOEに対して、赤色半導体レーザから射出される波長λ2(ここでは、λ2=0.658μm)のレーザ光束が入射した場合、隣接する階段間ではd0×(n2−1)−λ2=0.13μmの光路差が生じることになり、5分割された輪帯R1つ分では、0.13×5=0.65μmと波長λ2の1波長分の光路差が生じるので、隣接する輪帯Rを透過した波面がそれぞれ1波長ずれて重なり合うことになる。即ち、この重畳型回折構造HOEにより波長λ2の光束は1次方向に回折される回折光となる。尚、n2は収差補正素子L2の波長λ2に対する屈折率である(ここでは、n2=1.5064)。このときの波長λ2のレーザ光束の1次回折光の回折効率は、87.5%となるが、DVDに対する情報の記録/再生には十分な光量である。
対物光学素子OBJに重畳型回折構造HOEを形成する場合には、重畳型回折構造HOEの作用により、AODとDVDとの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することができる。
対物光学素子OBJに重畳型回折構造HOEを形成する場合には、重畳型回折構造HOEの作用により、AODとDVDとの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することができる。
また、このような構造とした重畳型回折構造HOEに対して、赤外半導体レーザから射出される波長λ3(ここでは、λ3=0.785μm)のレーザ光束が入射した場合、λ3≒2×λ1であるので、隣接する階段間では1×λ3(μm)の光路差が発生し、波長λ3のレーザ光束も波長λ1のレーザ光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する(0次回折光)。
対物光学素子OBJに重畳型回折構造HOEを形成する場合には、対物光学素子OBJでは、波長λ1と波長λ3とに対する倍率を異ならしめることで、AODとCDとの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することができる。
なお、本実施の形態においては、第1補正素子L1には第1光束のみが通過するので、上述したような、重畳型回折構造HOEの波長選択性を利用する必要は無いが、例えば、第1補正素子L1を、第2のビームスプリッターBS2と対物光学素子OBJの間に配置する場合には、第1補正素子L1には第1〜第3光束が通過することになるので、この場合には、第1補正素子L1に重畳型回折構造HOEを形成し、重畳型回折構造HOEの波長選択性を利用して、第1補正素子では第1光束に対してのみ回折作用を与え、第2光束及び第3光束には回折作用を与えない構成にすることができる。
また、以上の説明は、重畳型回折構造HOEに第1〜第3の光束が入射する場合を想定して、重畳型回折構造HOEに第1〜第3光束の3波長に対する波長選択性を持たせる場合の設計手法に関するものであり、この手法に基づいて、第2光束と第3光束の2波長に対する波長選択性を第1回折構造に持たせることが可能となる。
対物光学素子OBJに重畳型回折構造HOEを形成する場合には、対物光学素子OBJでは、波長λ1と波長λ3とに対する倍率を異ならしめることで、AODとCDとの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することができる。
なお、本実施の形態においては、第1補正素子L1には第1光束のみが通過するので、上述したような、重畳型回折構造HOEの波長選択性を利用する必要は無いが、例えば、第1補正素子L1を、第2のビームスプリッターBS2と対物光学素子OBJの間に配置する場合には、第1補正素子L1には第1〜第3光束が通過することになるので、この場合には、第1補正素子L1に重畳型回折構造HOEを形成し、重畳型回折構造HOEの波長選択性を利用して、第1補正素子では第1光束に対してのみ回折作用を与え、第2光束及び第3光束には回折作用を与えない構成にすることができる。
また、以上の説明は、重畳型回折構造HOEに第1〜第3の光束が入射する場合を想定して、重畳型回折構造HOEに第1〜第3光束の3波長に対する波長選択性を持たせる場合の設計手法に関するものであり、この手法に基づいて、第2光束と第3光束の2波長に対する波長選択性を第1回折構造に持たせることが可能となる。
以上のように、本実施の形態に示した発散角変換素子L2及び光ピックアップ装置PU1によれば、第2光束と第3光束の共通光路中に波長選択性を有する発散角変換素子L2を配置することで、DVDとCDとで光源から対物レンズまでの光学系を共通化することができる。
また、第2光源LD2と第3光源LD3とを一体化した光源ユニットLU23を用いて、発散角変換素子に第2光束と第3光束を入射させる構成とすることで、DVDとCDにおいて十分な光量と収差抑制機能を得られる。
なお、発散角変換素子L2の光学面のうち第1回折構造が設けられていない光学面に第2回折構造を設けても良い。
この場合、第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる波長λ2の光束の1次回折光が、第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる波長λ2の光束のn22(n22は自然数)次回折光を用いてDVDに対する情報の再生及び/又は記録を行い、第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる波長λ3の光束の1次回折光が、第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束のn23(n23は自然数)次回折光を用いてCDに対する情報の再生及び/又は記録を行うものとし、n22とn23との組合せ(n22,n23)=(2,1)、(0,1)又は(1,0)を満たすことが好ましい。
また、(n22,n23)=(0,1)を満たし、対物光学素子自体が有する色収差の絶対値が、第1光源から出射される光束に対して0.10μm/nm以下とすることが好ましい。
また、第1補正素子の少なくとも一つの光学面に回折構造が設け、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合には発散光を出射させることが好ましい。この場合、対物光学素子自体が有する色収差の値が、第1光源から出射される光束に対して−0.5μm/nm〜−0.6μm/nmの範囲内であることが好ましい。
また、第2光源LD2と第3光源LD3とを一体化した光源ユニットLU23を用いて、発散角変換素子に第2光束と第3光束を入射させる構成とすることで、DVDとCDにおいて十分な光量と収差抑制機能を得られる。
なお、発散角変換素子L2の光学面のうち第1回折構造が設けられていない光学面に第2回折構造を設けても良い。
この場合、第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる波長λ2の光束の1次回折光が、第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる波長λ2の光束のn22(n22は自然数)次回折光を用いてDVDに対する情報の再生及び/又は記録を行い、第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる波長λ3の光束の1次回折光が、第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束のn23(n23は自然数)次回折光を用いてCDに対する情報の再生及び/又は記録を行うものとし、n22とn23との組合せ(n22,n23)=(2,1)、(0,1)又は(1,0)を満たすことが好ましい。
また、(n22,n23)=(0,1)を満たし、対物光学素子自体が有する色収差の絶対値が、第1光源から出射される光束に対して0.10μm/nm以下とすることが好ましい。
また、第1補正素子の少なくとも一つの光学面に回折構造が設け、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合には発散光を出射させることが好ましい。この場合、対物光学素子自体が有する色収差の値が、第1光源から出射される光束に対して−0.5μm/nm〜−0.6μm/nmの範囲内であることが好ましい。
次に、上記実施の形態で示した光ピックアップ装置、第1補正素子及び発散角変換素子の第1の実施例について説明する。
表1、表2に各光学素子のレンズデータを示す。
表1、表2に各光学素子のレンズデータを示す。
表1に示すように、本実施例の対物レンズは、波長λ1=407nmのときの焦点距離f1=3.1mm、像側開口数NA1=0.65に設定されており、波長λ2=655nmのときの焦点距離f2=3.19mm、像側開口数NA2=0.65に設定されており、波長λ3=785nmのときの焦点距離f3=3.16mm、像側開口数NA3=0.51に設定されている。
また、本実施例においては、第1補正素子の出射面(第4面)、発散角変換素子の入射面(第3面)及び出射面(第4面)、対物光学素子(対物レンズ)の入射面(第6面)にブレーズ型回折構造が形成されている。
また、本実施例においては、第1補正素子の出射面(第4面)、発散角変換素子の入射面(第3面)及び出射面(第4面)、対物光学素子(対物レンズ)の入射面(第6面)にブレーズ型回折構造が形成されている。
また、第1光束及び第2光束に対する倍率m1、m2はほぼ0であり、第1光束及び第2光束は対物レンズに平行光として入射し、第3光束に対する倍率m3は負であり、第3光束は対物レンズに発散光として入射する構成となっている。
第1補正素子の入射面(第3面)及び出射面(第4面)、発散角変換素子の入射面(第3面)及び出射面(第4面)、対物光学素子(対物レンズ)の入射面(第6面)及び出射面(第七面)には、それぞれ次式(数1)に表1及び表2に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Lの周りに軸対称な非球面に形成されている。
ここで、X(h)は光軸方向の軸(光の進行方向を正とする)、κは円錐係数、A2iは非球面係数である。
また、回折輪帯のピッチは数2の光路差関数に、表2に示す係数を代入した数式で規定される。
次に、上記実施の形態で示した光ピックアップ装置、第1補正素子及び発散角変換素子の第2の実施例について説明する。
本実施例は、上記第1の実施の形態のように、第1光束に対する対物光学素子自体の色収差と第1補正素子自体の色収差を共にほぼゼロとすることにより、光ピックアップ装置使用時における第1集光スポットの色収差を情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑え、また、第2光束に対する対物光学素子自体の正の色収差を、発散角変換素子自体の負の色収差により相殺することにより、光ピックアップ装置使用時における第2集光スポットの色収差を情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えた光ピックアップ装置に関するものである。
表3、表4に各光学素子のレンズデータを示す。
本実施例は、上記第1の実施の形態のように、第1光束に対する対物光学素子自体の色収差と第1補正素子自体の色収差を共にほぼゼロとすることにより、光ピックアップ装置使用時における第1集光スポットの色収差を情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑え、また、第2光束に対する対物光学素子自体の正の色収差を、発散角変換素子自体の負の色収差により相殺することにより、光ピックアップ装置使用時における第2集光スポットの色収差を情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えた光ピックアップ装置に関するものである。
表3、表4に各光学素子のレンズデータを示す。
表3に示すように、本実施例の対物レンズは、波長λ1=407nmのときの焦点距離f1=3.1mm、像側開口数NA1=0.65に設定されており、波長λ2=655nmのときの焦点距離f2=3.16mm、像側開口数NA2=0.65に設定されており、波長λ3=785nmのときの焦点距離f3=3.09mm、像側開口数NA3=0.51に設定されている。
また、本実施例においては、第1補正素子の出射面(第4面)、発散角変換素子の出射面(第4面)、対物光学素子(対物レンズ)の入射面(第6面)にブレーズ型回折構造が形成されている。
また、本実施例においては、第1補正素子の出射面(第4面)、発散角変換素子の出射面(第4面)、対物光学素子(対物レンズ)の入射面(第6面)にブレーズ型回折構造が形成されている。
また、第1光束及び第2光束に対する倍率m1、m2はほぼ0であり、第1光束及び第2光束は対物レンズに平行光として入射し、第3光束に対する倍率m3は負であり、第3光束は対物レンズに発散光として入射する構成となっている。
第1補正素子の入射面(第3面)及び出射面(第4面)、発散角変換素子の入射面(第3面)及び出射面(第4面)、対物光学素子(対物レンズ)の入射面(第6面)及び出射面(第七面)には、それぞれ上記数1に表3及び表4に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Lの周りに軸対称な非球面に形成されている。
また、回折輪帯のピッチは上記数2の光路差関数に、表4に示す係数を代入した数式で規定される。
次に、上記実施の形態で示した光ピックアップ装置、第1補正素子及び発散角変換素子の第3の実施例について説明する。
本実施例は、上記第2の実施の形態のように、第2光束に対する対物光学素子自体の色収差と発散角変換素子自体の色収差を共にほぼゼロとすることにより、光ピックアップ装置使用時における第2集光スポットの色収差を情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑え、また、第1光束に対する対物光学素子自体の負の色収差を、第1補正素子自体の正の色収差により相殺することにより、光ピックアップ装置使用時における第1集光スポットの色収差を情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えた光ピックアップ装置に関するものである。
表5、表6に各光学素子のレンズデータを示す。
本実施例は、上記第2の実施の形態のように、第2光束に対する対物光学素子自体の色収差と発散角変換素子自体の色収差を共にほぼゼロとすることにより、光ピックアップ装置使用時における第2集光スポットの色収差を情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑え、また、第1光束に対する対物光学素子自体の負の色収差を、第1補正素子自体の正の色収差により相殺することにより、光ピックアップ装置使用時における第1集光スポットの色収差を情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えた光ピックアップ装置に関するものである。
表5、表6に各光学素子のレンズデータを示す。
表5に示すように、本実施例の対物レンズは、波長λ1=407nmのときの焦点距離f1=3.1mm、像側開口数NA1=0.65に設定されており、波長λ2=655nmのときの焦点距離f2=3.21mm、像側開口数NA2=0.65に設定されており、波長λ3=785nmのときの焦点距離f3=3.23mm、像側開口数NA3=0.51に設定されている。
また、本実施例においては、第1補正素子の出射面(第4面)、発散角変換素子の出射面(第4面)、対物光学素子(対物レンズ)の入射面(第6面)にブレーズ型回折構造が形成されている。
また、本実施例においては、第1補正素子の出射面(第4面)、発散角変換素子の出射面(第4面)、対物光学素子(対物レンズ)の入射面(第6面)にブレーズ型回折構造が形成されている。
また、第1光束及び第2光束に対する倍率m1、m2はほぼ0であり、第1光束及び第2光束は対物レンズに平行光として入射し、第3光束に対する倍率m3は負であり、第3光束は対物レンズに発散光として入射する構成となっている。
第1補正素子の入射面(第3面)及び出射面(第4面)、発散角変換素子の入射面(第3面)及び出射面(第4面)、対物光学素子(対物レンズ)の入射面(第6面)及び出射面(第七面)には、それぞれ上記数1に表5及び表6に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Lの周りに軸対称な非球面に形成されている。
また、回折輪帯のピッチは上記数2の光路差関数に、表6に示す係数を代入した数式で規定される。
LD 光源
OBJ 対物レンズ
PU 光ピックアップ装置
RL 情報記録面
OBJ 対物レンズ
PU 光ピックアップ装置
RL 情報記録面
Claims (38)
- 第1光源から出射される波長λ1(380nm≦λ1≦450nm)の光束を用いて保護基板厚t1mmの第1光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行い、第2光源から出射される波長λ2(600nm≦λ2≦700nm)の光束を用いて保護基板厚t2mm(t1≦t2)の第2光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行い、第3光源から出射される波長λ3(750nm≦λ3≦800nm)の光束を用いて保護基板厚t3mm(t2≦t3)の第3光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行う光ピックアップ装置に使用する発散角変換素子において、
前記波長λ2の光束及び前記波長λ3の光束が共に通過する前記発散角変換素子の前記波長λ2及び前記波長λ3の光束に対する光学系倍率m2及びm3が互いに異なり、
前記第2光源の発光点から前記第2光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T2(mm)と、前記第3光源の発光点から前記第3光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T3(mm)とが、
T2+0.6=T3
を満たすことを特徴とする発散角変換素子。 - t1=t2であることを特徴とする請求項1に記載の発散角変換素子。
- −1/50≦m2≦1/50
1/10≦m3≦1/4
を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の発散角変換素子。 - 前記発散角変換素子の少なくとも一つの光学面に第1回折構造が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の発散角変換素子。
- 前記第1回折構造が鋸歯状の回折輪帯からなることを特徴とする請求項4に記載の発散角変換素子。
- 前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束の1次回折光により前記第2光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光により前記第3光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行うことを特徴とする請求項5に記載の発散角変換素子。
- 前記第1回折構造が、その内部に所定数の不連続な段差が形成された複数の輪帯が連続的に光軸を中心として配された重畳型回折構造であることを特徴とする請求項4に記載の発散角変換素子。
- 前記光ピックアップ装置使用時において、前記波長λ2の光束により前記第2光情報記録媒体の情報記録面上に形成される第2集光スポットの色収差が情報の再生及び/又は記録に必要な範囲内に抑えられていることを特徴とする請求項4に記載の発散角変換素子。
- 前記第2集光スポットの色収差の絶対値を0.2μm/nm以下に抑えることで、前記色収差が情報の再生及び/又は記録に必要な範囲内に抑えられていることを特徴とする請求項8に記載の発散角変換素子。
- 前記発散角変換素子の光学面のうち前記第1回折構造が設けられていない光学面に第2回折構造が設けられていることを特徴とする請求項8又は9に記載の発散角変換素子。
- 前記発散角変換素子は、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合にその発散角を大きくして出射することを特徴とする請求項10に記載の発散角変換素子。
- 前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束のn22(n22は自然数)次回折光を用いて前記第2光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束のn23(n23は自然数)次回折光を用いて前記第3光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記n22と前記n23との組合せ(n22,n23)が、
(n22,n23)=(2,1)、(0,1)又は(1,0)
を満たすことを特徴とする請求項11に記載の発散角変換素子。 - 前記波長λ2の入射光束を平行光として出射することを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の発散角変換素子。
- プラスチック製であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の発散角変換素子。
- 第1光源から出射される波長λ1(380nm≦λ1≦450nm)の光束を用いて保護基板厚t1mmの第1光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行い、第2光源から出射される波長λ2(600nm≦λ2≦700nm)の光束を用いて保護基板厚t2mm(t1≦t2)の第2光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行い、第3光源から出射される波長λ3(750nm≦λ3≦800nm)の光束を用いて保護基板厚t3mm(t2≦t3)の第3光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ1の光束のみが通過するコリメートレンズと、前記波長λ2及びλ3の光束のみが通過する発散角変換素子と、前記波長λ1、λ2及びλ3の光束が通過する対物光学素子とを備え、
前記波長λ2の光束及び前記波長λ3の光束が共に通過する前記発散角変換素子の前記波長λ2及び前記波長λ3の光束に対する光学系倍率m2及びm3が互いに異なり、
前記第2光源の発光点から前記第2光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T2(mm)と、前記第3光源の発光点から前記第3光情報記録媒体の情報記録面までの光軸上の距離T3(mm)とが、
T2+0.6=T3
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。 - t1=t2であることを特徴とする請求項15に記載の光ピックアップ装置。
- −1/50≦m2≦1/50
1/10≦m3≦1/4
を満たすことを特徴とする請求項15又は16に記載の光ピックアップ装置。 - 前記発散角変換素子の少なくとも一つの光学面に第1回折構造が設けられていることを特徴とする請求項15〜17のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記第1回折構造が鋸歯状の回折輪帯からなることを特徴とする請求項18に記載の光ピックアップ装置。
- 前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束の1次回折光により前記第2光情報記録媒体上に対する情報の再生及び/又は記録を行い、前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光により前記第3光情報記録媒体上に対する情報の再生及び/又は記録を行うことを特徴とする請求項19に記載の光ピックアップ装置。
- 前記第1回折構造が、その内部に所定数の不連続な段差が形成された複数の輪帯が連続的に光軸を中心として配された重畳型回折構造であることを特徴とする請求項18に記載の光ピックアップ装置。
- 前記光ピックアップ装置使用時において、前記波長λ1の光束により前記第1光情報記録媒体の情報記録面上に形成される第1集光スポットの色収差及び前記波長λ2の光束により前記第2光情報記録媒体の情報記録面上に形成される第2集光スポットの色収差が共に情報の再生及び/又は記録に必要な範囲内に抑えられていることを特徴とする請求項18に記載の光ピックアップ装置。
- 前記第1集光スポットの色収差の絶対値を0.15μm/nm以下に抑え、前記第2集光スポットの色収差の絶対値を0.2μm/nm以下に抑えることで、前記色収差が情報の再生及び/又は記録に必要な範囲内に抑えられ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。
- 前記発散角変換素子の光学面のうち前記第1回折構造が設けられていない光学面に第2回折構造が設けられていることを特徴とする請求項22又は23に記載の光ピックアップ装置。
- 前記発散角変換素子は、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合にその発散角を大きくして出射することを特徴とする請求項24に記載の光ピックアップ装置。
- 前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ2の光束のn22(n22は自然数)次回折光を用いて前記第2光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記第1回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束の1次回折光が、前記第2回折構造から回折作用を受けることにより生じる前記波長λ3の光束のn23(n23は自然数)次回折光を用いて前記第3光情報記録媒体に対する情報の再生及び/又は記録を行い、
前記n22と前記n23との組合せ(n22,n23)が、
(n22,n23)=(2,1)、(0,1)又は(1,0)
を満たす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。 - (n22,n23)=(0,1)を満たし、
前記対物光学素子自体が有する色収差の絶対値が、前記第1光源から出射される光束に対して0.10μm/nm以下であることを特徴とする請求項26に記載の光ピックアップ装置。 - 前記コリメートレンズの少なくとも一つの光学面に回折構造が設けられていることを特徴とする請求項22又は23に記載の光ピックアップ装置。
- 前記コリメートレンズは入射光束の波長が長波長側にシフトした場合には発散光を出射することを特徴とする請求項28に記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物光学素子自体が有する色収差の値が、前記第1光源から出射される光束に対して−0.5μm/nm〜−0.6μm/nmの範囲内であることを特徴とする請求項29に記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物光学素子の光学面のうち少なくとも一つの光学面に回折構造が設けられていることを特徴とする請求項15〜30のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記波長λ3の光束が前記対物光学素子から回折作用を受けることにより生じる回折光の回折効率のうち最大の回折効率E3が、
30%≦E3≦60%
を満たすことを特徴とする請求項31に記載の光ピックアップ装置。 - 前記波長λ1の光束は前記対物光学素子に平行光として入射することを特徴とする請求項15〜32のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記第2光源と前記第3光源はパッケージ化された光源ユニットであることを特徴とする請求項15〜33のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物光学素子がプラスチック製であることを特徴とする請求項15〜34のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記第1光源と前記コリメートレンズとの間にビームシェイパーを備えることを特徴とする請求項15〜35のいずれか一項に光ピックアップ装置。
- 前記発散角変換素子は、前記波長λ2の入射光束を平行光として出射することを特徴とする請求項15〜36のいずれか一項に光ピックアップ装置。
- 前記発散角変換素子がプラスチック製であることを特徴とする請求項15〜37のいずれか一項に光ピックアップ装置。
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