JP2005222612A - Objective optical element and optical pickup device - Google Patents

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JP2005222612A JP2004029233A JP2004029233A JP2005222612A JP 2005222612 A JP2005222612 A JP 2005222612A JP 2004029233 A JP2004029233 A JP 2004029233A JP 2004029233 A JP2004029233 A JP 2004029233A JP 2005222612 A JP2005222612 A JP 2005222612A
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Hidekazu Totsuka
英和 戸塚
Katsuya Sakamoto
勝也 坂本
Mitsuru Mimori
満 三森
Yuichi Shin
勇一 新
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Konica Minolta Opto Inc
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Konica Minolta Opto Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an objective optical element capable of dealing with an optical media having different substrate thicknesses by using a plurality of wavelengths and also capable of dealing with optical media of not only a single layer but also of a multilayer. <P>SOLUTION: The optical element is divided into a plurality of areas. As for a DVD, the absolute value of a spherical aberration SA of the optical element is increased in proportion to separation from an optical axis, and different codes are assigned for every adjacent area. On the other hand, the absolute value of the aberration is made to be equal to or smaller than a specified value by providing an optical path difference imparting structure to an aperture area required for forming an conversion spot on a CD. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光ピックアップ装置、及び光ピックアップ装置に用いられる光学素子に関するものであり、より詳しくは、複数の層を有する光ディスクへの情報の書き込みに適した光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an optical pickup device and an optical element used for the optical pickup device, and more particularly to an optical pickup device suitable for writing information on an optical disc having a plurality of layers.

従来から現在にかけて、CD(コンパクト・ディスク)、DVD(ディジタル・ビデオ・ディスク、あるいはディジタル・バーサタイル・ディスク)などの光情報記録媒体(光ディスク、あるいはメディアともいう)に対して情報の再生・記録を行うための光ピックアップ装置(光ヘッド、光ヘッド装置などともいわれる)が開発・製造され、一般に普及している。   From the past to the present, information is reproduced and recorded on optical information recording media (also called optical discs or media) such as CDs (compact discs) and DVDs (digital video discs or digital versatile discs). Optical pickup devices (also referred to as optical heads, optical head devices, etc.) for carrying out have been developed and manufactured, and are in widespread use.

また最近では、波長405nm程度の光源を用いた、より高密度の情報記録を可能とした光情報記録媒体の規格についても研究開発も行われている。   Recently, research and development have also been conducted on a standard of an optical information recording medium that can record information at a higher density using a light source having a wavelength of about 405 nm.

そしてこのような光ピックアップ装置は、光源(主にレーザーダイオードが用いられる)から出射された光束を、ビーム整形プリズム、コリメータ、ビームスプリッタ、対物光学素子等の光学素子からなる光学系を介して光ディスクの情報記録面に集光させてスポットを形成し、記録面上の情報記録孔(ピットともいう)からの反射光を、再度光学系を介して今度はセンサー上に集光させ、電気信号に変換することにより情報を再生する。この際、情報記録孔の形状によって反射光の光束も変化するため、これを利用して、「0」「1」の情報を区別する。なお、光ディスクの情報記録面の上には保護基板(プラスティック製の保護層。カバーガラスともいう)が設けられている。   In such an optical pickup device, a light beam emitted from a light source (mainly a laser diode is used) is converted into an optical disk via an optical system including optical elements such as a beam shaping prism, a collimator, a beam splitter, and an objective optical element. The light is condensed on the information recording surface to form a spot, and the reflected light from the information recording hole (also referred to as pit) on the recording surface is condensed again on the sensor through the optical system, and converted into an electric signal. Information is reproduced by converting. At this time, since the light flux of the reflected light also changes depending on the shape of the information recording hole, information of “0” and “1” is distinguished using this. A protective substrate (a protective layer made of plastic, also referred to as a cover glass) is provided on the information recording surface of the optical disc.

またCD−R、CD−RW等の記録型メディアに情報の記録を行う場合、記録面上にレーザー光束によるスポットを形成し、記録面上の記録材に熱化学変化を生ぜしめる。これによってたとえばCD−Rの場合は熱拡散性色素が不可逆変化することにより、情報記録孔と同様の形状が形成される。CD−RWの場合は相変化型材料を用いているため、熱化学変化によって結晶状態と非晶質状態との間で可逆変化するので、情報の書き換えが可能である。   When information is recorded on a recording medium such as a CD-R or CD-RW, a spot by a laser beam is formed on the recording surface to cause a thermochemical change in the recording material on the recording surface. Thus, for example, in the case of CD-R, the heat diffusible dye is irreversibly changed to form the same shape as the information recording hole. In the case of CD-RW, since a phase change material is used, information can be rewritten because it changes reversibly between a crystalline state and an amorphous state by a thermochemical change.

そしてCD規格の光ディスクから情報を再生するための光ピックアップ装置は、対物レンズのNAが0.45前後であり、用いられる光源の波長は785nm前後である。また記録用としては、0.50程度のものが用いられることが多い。なお、CD規格の光ディスクの保護基板厚さは1.2mmである。   In an optical pickup device for reproducing information from a CD standard optical disk, the NA of the objective lens is around 0.45, and the wavelength of the light source used is around 785 nm. For recording, a recording material of about 0.50 is often used. The protective substrate thickness of the CD standard optical disk is 1.2 mm.

さて光情報記録媒体としてCDが広く普及しているが、ここ数年、DVDが普及している。これはCDに比べて保護基板厚を薄くし、さらに情報記録孔を小さくすることにより、情報記録量を多くしたもので、CDが約600〜700MB(メガバイト)程度であるのに対し、約4.7GB(ギガバイト)という大容量の記録容量を有し、映画等の動画像を記録した頒布媒体として用いられることが多い。   Now, CD is widely used as an optical information recording medium, but DVD has been popular for several years. This is an increase in the amount of information recorded by making the protective substrate thinner than the CD and further reducing the information recording hole. The CD is about 600 to 700 MB (megabytes), but about 4 .7 GB (gigabytes), which has a large recording capacity, and is often used as a distribution medium for recording moving images such as movies.

またDVD規格の光ディスクから情報を再生するための光ピックアップ装置は、原理的にはCD用のそれと同じであるが、前述のように情報記録孔が小さくなっていること等から、対物レンズのNAが0.60前後であり、用いられる光源の波長は655nm前後のものが用いられている。また記録用としては、0.65程度のものが用いられることが多い。なお、DVD規格の光ディスクの保護基板厚さは0.6mmである。   An optical pickup device for reproducing information from a DVD standard optical disc is in principle the same as that for a CD, but the NA of the objective lens is reduced because the information recording hole is small as described above. Is around 0.60, and the wavelength of the light source used is around 655 nm. Also, for recording, those with a value of about 0.65 are often used. The protective substrate thickness of the DVD standard optical disk is 0.6 mm.

またDVD規格の光ディスクについても記録型のものが既に実用化されており、DVD−RAM、DVD−RW/R、DVD+RW/Rなどの各規格がある。これらに関する技術的原理もまた、CD規格の場合と同じである。   Also, recordable optical discs of the DVD standard have already been put into practical use, and there are various standards such as DVD-RAM, DVD-RW / R, and DVD + RW / R. The technical principle regarding these is also the same as in the CD standard.

さて記録型DVDについて、DVD−ROMと同様に2層化する技術については様々な技術が提案されている。
例えば、基板を介して、1層目(上層)の反射層として薄い銀合金を使用し、反射率を18%にすることによって片面2層DVD−ROM規格に準拠させる。
さらに、1層目の記録面の透過率は50%以上とし、それによって2層目(下層)記録面の読み取りおよび記録を可能とする。1層目は透過される一部の光を吸収、反射するために2層目の記録面は高パワー感度をもっている。上層は透過される一部の光を吸収、反射する。また、下層の記録面は上層より高い反射率を有する(>50%)。下層・上層の記録面を透過することにより2層ディスクは反射率18%を有する。
Various techniques have been proposed for recording DVDs in the same manner as DVD-ROMs.
For example, a thin silver alloy is used as the first (upper) reflective layer through the substrate, and the reflectance is set to 18% so that the single-sided dual-layer DVD-ROM standard is satisfied.
Further, the transmittance of the recording surface of the first layer is 50% or more, thereby enabling reading and recording of the recording layer of the second layer (lower layer). Since the first layer absorbs and reflects part of the transmitted light, the recording surface of the second layer has high power sensitivity. The upper layer absorbs and reflects part of the transmitted light. Also, the lower recording surface has a higher reflectance than the upper layer (> 50%). The two-layer disc has a reflectivity of 18% by transmitting through the lower and upper recording surfaces.

このような多層に対応するためには、光学系を動的に駆動して、焦点位置を動かすことによって対応することが可能である。   In order to deal with such multilayers, it is possible to dynamically drive the optical system and move the focal position.

特許文献1には、異なった保護基板厚の光ディスクに対応するために、コリメータなどを駆動することによって、保護基板厚の異なる光ディスクごとに、最適な集光スポットを形成する技術が開示されている(特許文献1参照)。   Patent Document 1 discloses a technique for forming an optimum focused spot for each optical disk having a different protective substrate thickness by driving a collimator or the like in order to cope with optical disks having different protective substrate thicknesses. (See Patent Document 1).

特開平9−17023号公報JP-A-9-17023

しかしながら、この技術では、複数の波長を用いて、規格そのものが異なる光ディスクに対応する技術については開示がないし、またさらに同じ光学系を用いて、同じディスクの規格でありながら、同時に多層に対応する技術との組合せについては記載がない。   However, in this technology, there is no disclosure about a technology that uses a plurality of wavelengths and corresponds to an optical disc having different standards, and further uses the same optical system to support multiple layers at the same time while using the same disc standard. There is no description about combination with technology.

本発明者らの検討の結果、多層の光ディスクに対して、情報の書き込みをする際には、焦点深度を深くすることが好ましいことが判ったが、そのような知見については開示がない。   As a result of investigations by the present inventors, it has been found that it is preferable to increase the depth of focus when writing information to a multilayer optical disk, but such knowledge is not disclosed.

本発明は、このような従来技術の問題点にかんがみ、複数の波長を用いてそれぞれ異なった基板厚の光ディスクに対して情報の記録及び再生を行うことができ、同時に単層のみならず、多層の記録層を有する光ディスクに対しても対応可能な光ピックアップ装置及びそのような光ピックアップ装置に用いられる光学素子を提供することを目的とする。   In view of the problems of the prior art, the present invention can record and reproduce information on optical disks having different substrate thicknesses using a plurality of wavelengths, and at the same time, not only a single layer but also multiple layers. It is an object of the present invention to provide an optical pickup device that can cope with an optical disc having a recording layer and an optical element used in such an optical pickup device.

上記課題を解決するため、本発明に関する光学素子は、保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置の対物光学素子であって、前記光学素子は、光軸を中心とした複数の領域に分割されてなり、前記第1光源を用いて前記第1光情報記録媒体に対して集光スポットを形成した際に、光軸からの距離が長くなるにつれて、球面収差の絶対値が増大するようにせしめられ、かつ前記隣り合う複数の領域ごとに、球面収差の最大値の符号が異なるような屈折力を有し、前記第2光情報記録媒体に集光スポットを形成するのに必要な開口相当領域には、光路差付与構造が設けられ、収差の絶対値が所定値以下になるようにせしめられていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an optical element according to the present invention forms a focused spot using a first light source having a wavelength λ1 on a first optical information recording medium having a first recording surface with a protective substrate thickness t1. By using the second light source having the wavelength λ2 (λ1 <λ2) for the second optical information recording medium having the second recording surface with the protective substrate thickness t2 (t1 <t2) Information is reproduced and / or recorded by forming a focused spot, and has a third recording surface with a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth recording surface with a protective substrate thickness t4 (t4 <t2). An objective optical element of an optical pickup device that reproduces and / or records information by forming a focused spot on a three-optical information recording medium using a first light source having a wavelength λ1, the optical element comprising: Multiple around the optical axis When the condensed spot is formed on the first optical information recording medium using the first light source, the absolute value of the spherical aberration increases as the distance from the optical axis increases. And has a refractive power such that the sign of the maximum value of the spherical aberration is different for each of the plurality of adjacent regions, and is necessary for forming a focused spot on the second optical information recording medium. The aperture equivalent region is provided with an optical path difference providing structure so that the absolute value of the aberration is not more than a predetermined value.

本発明の具体的な態様では、前記隣り合う領域ごとに、球面収差の符号が異なることを特徴とする。
本発明の別の具体的な態様では、前記隣り合う領域の球面収差が連続的に変化することを特徴とする。
本発明のさらに別の具体的な態様では、5次以上の収差が大きいことを特徴とする。
In a specific aspect of the present invention, the sign of spherical aberration is different for each of the adjacent regions.
In another specific aspect of the present invention, the spherical aberration of the adjacent region continuously changes.
According to still another specific aspect of the present invention, the fifth or higher order aberration is large.

また上記課題を解決するため、別の本発明に関する光ピックアップ装置は、保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置であって、該光ピックアップ装置は、対物光学素子及び基板厚調整手段を有し、前記対物光学素子の光学機能面は、光軸を中心とした同心円状の少なくとも2つ以上の光学領域を有し、光軸を含んだ第1領域は、屈折面上に光路差付与構造を有してなり、前記第1記録面および前記第2記録面に対して集光スポットを形成できるように構成され、前記第1領域の外側に位置する輪帯状の第2領域は、前記第1光源を前記第1記録面に集光するとともに、前記第2光源を前記第2記録面に集光しない光学面とされており、前記基板厚調整手段は、前記集光スポットを形成する、最も前記光情報記録媒体に近い光学素子に入射する光束の発散角を変更する、及び/又は、前記集光スポットを形成する、最も前記光情報記録媒体に近い光学素子に入射する光束の位相を変化させる機能を有することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, another optical pickup device according to the present invention uses a first light source having a wavelength λ1 for a first optical information recording medium having a first recording surface with a protective substrate thickness t1. The information is reproduced and / or recorded by forming the second optical information recording medium having the second recording surface with the protective substrate thickness t2 (t1 <t2) and the second wavelength λ2 (λ1 <λ2). Information is reproduced and / or recorded by forming a focused spot using a light source, and a third recording surface having a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth recording having a protective substrate thickness t4 (t4 <t2). An optical pickup device that reproduces and / or records information by forming a condensing spot on a third optical information recording medium having a surface by using a first light source having a wavelength λ1. Objective optical element And an optical functional surface of the objective optical element has at least two or more concentric optical regions around the optical axis, and the first region including the optical axis is: An annular path having an optical path difference providing structure on the refracting surface and configured to be able to form a focused spot on the first recording surface and the second recording surface, and located outside the first region. The second region of the optical system is configured to condense the first light source onto the first recording surface and to be an optical surface that does not collect the second light source onto the second recording surface. Optical that is closest to the optical information recording medium that forms the condensed spot, changes a divergence angle of a light beam incident on an optical element closest to the optical information recording medium, and / or forms the condensed spot Have the function to change the phase of the light beam incident on the element And it features.

また、上記課題を解決するため、別の本発明に関する光ピックアップ装置は、保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置であって、該光ピックアップ装置は、前記各光情報記録媒体に集光スポットを形成するための集光光学系を有し、該集光光学系に含まれる少なくとも1つの光学素子である第1光学素子は、光軸を中心とした少なくとも2つの同心円状の光学領域を有し、光軸を含んだ第1領域および該第1領域の外側の第2領域は、ともに透過する光束に光路差を付与する光路差付与構造を有し、前記第1領域を透過した前記第1光源からの光束はm次回折光、前記第2領域を透過した前記第1光源からの光束はn(|n|>|m|)次回折光として出射して、前記第1記録面、前記第3記録面および前記第4記録面の集光スポット形成に寄与し、前記第1領域を透過した前記第2光源からの光束はm次回折光として出射して、前記第2記録面の集光スポット形成に寄与し、前記第2領域を透過した前記第2光源からの光束は集光スポット形成に寄与しないように形成されており、前記集光光学系に含まれる光学素子のうち、前記各光情報記録媒体にもっとも近い光学素子である第2光学素子の開口端の光量が、光軸の光量の0%以上70%以下であることを特徴とする光ピックアップ装置。(ただしn、mは整数)
これらの発明の具体的な態様では、前記第2光学素子の開口端の光量が、光軸の光量の10%以上20%以下であることを特徴とする。
In order to solve the above problem, another optical pickup device according to the present invention condenses light on a first optical information recording medium having a first recording surface with a protective substrate thickness t1 by using a first light source having a wavelength λ1. Information is reproduced and / or recorded by forming a spot, and a second optical information recording medium having a second recording surface with a protective substrate thickness t2 (t1 <t2) has a wavelength λ2 (λ1 <λ2). Information is reproduced and / or recorded by forming a condensing spot using two light sources, and a third recording surface with a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth with a protective substrate thickness t4 (t4 <t2). An optical pickup device for reproducing and / or recording information by forming a focused spot on a third optical information recording medium having a recording surface by using a first light source having a wavelength λ1. Said each light A first optical element that has a condensing optical system for forming a condensing spot on an information recording medium and that is at least one optical element included in the condensing optical system includes at least two optical axes centered on the optical axis. The first region including a concentric optical region, including the optical axis, and the second region outside the first region have an optical path difference providing structure for providing an optical path difference to a light beam transmitted through the first region. The light beam from the first light source that has passed through the first region is emitted as m-th order diffracted light, and the light beam from the first light source that has passed through the second region is emitted as n (| n |> | m |) -order diffracted light. A light beam from the second light source that has contributed to the formation of a condensing spot on the first recording surface, the third recording surface, and the fourth recording surface and transmitted through the first region is emitted as m-th order diffracted light, and 2 which contributed to the formation of a light-condensing spot on the recording surface and transmitted through the second region A light beam from the two light sources is formed so as not to contribute to the formation of a condensing spot, and among the optical elements included in the condensing optical system, a second optical element that is the optical element closest to each of the optical information recording media The optical pickup device is characterized in that the amount of light at the open end of the optical pickup is 0% to 70% of the amount of light on the optical axis. (Where n and m are integers)
In specific embodiments of these inventions, the light quantity at the opening end of the second optical element is 10% or more and 20% or less of the light quantity of the optical axis.

また上記課題を解決するため、別の本発明に関する光ピックアップ装置は、保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置であって、該光ピックアップ装置は、前記各光情報記録媒体に集光スポットを形成するための集光光学系を有し、該集光光学系に含まれる少なくとも1つの光学素子である第1光学素子は、光軸を中心とした少なくとも2つの同心円状の光学領域を有し、光軸を含んだ第1領域および該第1領域の外側の第2領域は、ともに透過する光束に光路差を付与する光路差付与構造を有し、前記第1領域を透過した前記第1光源からの光束はm次回折光、前記第2領域を透過した前記第1光源からの光束はn(|n|>|m|)次回折光として出射して、前記第1記録面、前記第3記録面および前記第4記録面の集光スポット形成に寄与し、前記第1領域を透過した前記第2光源からの光束はm次回折光として出射して、前記第2記録面の集光スポット形成に寄与し、前記第2領域を透過した前記第2光源からの光束は集光スポット形成に寄与しないように形成されており、前記集光光学系に含まれる光学素子のうち、前記各光情報記録媒体にもっとも近い光学素子である第2光学素子に入射する光束の光束径Hが、前記第2光学素子の焦点距離をfとしたとき、以下の式で定められる範囲であることを特徴とする。(ただしn、mは整数)
1.25f < H < 1.29f
本発明の具体的な態様では、m=1であることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, another optical pickup device according to the present invention uses a first light source having a wavelength λ1 for a first optical information recording medium having a first recording surface with a protective substrate thickness t1. The information is reproduced and / or recorded by forming the second optical information recording medium having the second recording surface with the protective substrate thickness t2 (t1 <t2) and the second wavelength λ2 (λ1 <λ2). Information is reproduced and / or recorded by forming a focused spot using a light source, and a third recording surface having a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth recording having a protective substrate thickness t4 (t4 <t2). An optical pickup device that reproduces and / or records information by forming a condensing spot on a third optical information recording medium having a surface by using a first light source having a wavelength λ1. , Each light A first optical element that has a condensing optical system for forming a condensing spot on the information recording medium and that is at least one optical element included in the condensing optical system has at least two optical centers around the optical axis. The first region including a concentric optical region, including the optical axis, and the second region outside the first region have an optical path difference providing structure for providing an optical path difference to a light beam transmitted through the first region. The light beam from the first light source that has passed through the first region is emitted as m-th order diffracted light, and the light beam from the first light source that has passed through the second region is emitted as n (| n |> | m |) -order diffracted light. A light beam from the second light source that has contributed to the formation of a condensing spot on the first recording surface, the third recording surface, and the fourth recording surface and transmitted through the first region is emitted as m-th order diffracted light, and 2 which contributes to the formation of a condensing spot on the second recording surface and transmits through the second area. The light beam from the light source is formed so as not to contribute to the formation of a condensing spot, and among the optical elements included in the condensing optical system, the second optical element that is the optical element closest to each of the optical information recording media. The light beam diameter H of the incident light beam is in a range determined by the following equation, where f is the focal length of the second optical element. (Where n and m are integers)
1.25f <H <1.29f
A specific aspect of the present invention is characterized in that m = 1.

本発明のさらに具体的な態様では、n=2〜5であることを特徴とする。   In a more specific aspect of the present invention, n = 2 to 5.

本発明のさらに別の具体的な態様では、前記第1光学素子はコリメータ、カップリング、ビームエキスパンダーのいずれかであることを特徴とする。   In still another specific aspect of the present invention, the first optical element is any one of a collimator, a coupling, and a beam expander.

本発明のさらに別の具体的な態様では、前記第2光学素子は対物光学素子であることを特徴とする。   In still another specific aspect of the present invention, the second optical element is an objective optical element.

本発明のさらに別の具体的な態様では、前記第1光学素子は前記第2光学素子と同じ素子であることを特徴とする。   In still another specific aspect of the present invention, the first optical element is the same element as the second optical element.

また上記課題を解決するため、別の本発明に関する光ピックアップ装置は、保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置であって、該光ピックアップ装置は、前記各光情報記録媒体に集光スポットを形成するための集光光学系を有し、該集光光学系に含まれる少なくとも1つの光学素子である第1光学素子は、光軸を中心とした少なくとも2つの同心円状の光学領域を有し、光軸を含んだ第1領域および該第1領域の外側の第2領域は、ともに透過する光束に光路差を付与する光路差付与構造を有し、前記第1領域を透過した前記第1光源からの光束はm次回折光、前記第2領域を透過した前記第1光源からの光束はn(|n|>|m|)次回折光として出射して、前記第1記録面、前記第3記録面および前記第4記録面の集光スポット形成に寄与し、前記第1領域を透過した前記第2光源からの光束はm次回折光として出射して、前記第2記録面の集光スポット形成に寄与し、前記第2領域を透過した前記第2光源からの光束は集光スポット形成に寄与しないように形成されており、前記第1記録面上の前記第1光源からの光束によって形成された集光スポットにおける正弦条件違反量が、光軸からの距離が長くなるに従ってオーバーになり、かつ前記第2記録面上の前記第2光源からの光束によって形成された集光スポットにおける正弦条件違反量が、光軸からの距離が長くなるに従ってアンダーになるように構成されていることを特徴とする。(ただしn、mは整数)
本発明の具体的な態様では、m=1であることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, another optical pickup device according to the present invention uses a first light source having a wavelength λ1 for a first optical information recording medium having a first recording surface with a protective substrate thickness t1. The information is reproduced and / or recorded by forming the second optical information recording medium having the second recording surface with the protective substrate thickness t2 (t1 <t2) and the second wavelength λ2 (λ1 <λ2). Information is reproduced and / or recorded by forming a focused spot using a light source, and a third recording surface having a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth recording having a protective substrate thickness t4 (t4 <t2). An optical pickup device that reproduces and / or records information by forming a condensing spot on a third optical information recording medium having a surface by using a first light source having a wavelength λ1. , Each light A first optical element that has a condensing optical system for forming a condensing spot on the information recording medium and that is at least one optical element included in the condensing optical system has at least two optical centers around the optical axis. The first region including a concentric optical region, including the optical axis, and the second region outside the first region have an optical path difference providing structure for providing an optical path difference to a light beam transmitted through the first region. The light beam from the first light source that has passed through the first region is emitted as m-th order diffracted light, and the light beam from the first light source that has passed through the second region is emitted as n (| n |> | m |) -order diffracted light. A light beam from the second light source that has contributed to the formation of a condensing spot on the first recording surface, the third recording surface, and the fourth recording surface and transmitted through the first region is emitted as m-th order diffracted light, and 2 which contributes to the formation of a condensing spot on the second recording surface and transmits through the second area. The light beam from the light source is formed so as not to contribute to the formation of the condensing spot, and the sine condition violation amount in the condensing spot formed by the light beam from the first light source on the first recording surface is from the optical axis. The sine condition violation amount at the focused spot formed by the light beam from the second light source on the second recording surface becomes lower as the distance from the optical axis becomes longer. It is comprised so that it may become. (Where n and m are integers)
A specific aspect of the present invention is characterized in that m = 1.

本発明のさらに具体的な態様では、n=2〜5であることを特徴とする。   In a more specific aspect of the present invention, n = 2 to 5.

また全ての発明の前記光路差付与構造は回折構造であることを特徴とする。
さらに、前記光路差付与構造は位相シフト構造であってもよい。
さらにまた、前記光路差付与構造はマルチレベル構造であってもよい。
Moreover, the optical path difference providing structure of all the inventions is a diffractive structure.
Furthermore, the optical path difference providing structure may be a phase shift structure.
Furthermore, the optical path difference providing structure may be a multi-level structure.

本発明によれば、複数の波長を用いてそれぞれ異なった基板厚の光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行うことができるとともに、単層の記録層を有する光ディスクのみならず、多層の記録層を有する光ディスクに対しても対応可能な光ピックアップ装置、及びそのような光ピックアップ装置に用いられる光学素子を提供することができる。   According to the present invention, information can be recorded and / or reproduced with respect to optical disks having different substrate thicknesses using a plurality of wavelengths, and not only an optical disk having a single recording layer but also multiple layers. It is possible to provide an optical pickup device that can cope with an optical disc having a recording layer, and an optical element used in such an optical pickup device.

以下図面に基づいて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, embodiments of the present invention are not limited thereto.

なお最初に、各実施例に共通して用いられる光学系について概略を説明する。   First, an outline of an optical system commonly used in each embodiment will be described.

図1は、本願発明に関わる光ピックアップ装置を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical pickup device according to the present invention.

本実施例では、主にDVD、CDの2フォーマット互換の光ピックアップ装置をターゲットとしており、第1光情報記録媒体として保護基板厚t1が0.6mmのDVD、第2光情報記録媒体として保護基板厚t2が1.2mmのCDを想定している。また第3光情報記録媒体として、2層のDVDを想定している。   In this embodiment, the target is mainly an optical pickup device compatible with two formats of DVD and CD, a DVD having a protective substrate thickness t1 of 0.6 mm as a first optical information recording medium, and a protective substrate as a second optical information recording medium. A CD with a thickness t2 of 1.2 mm is assumed. In addition, a dual-layer DVD is assumed as the third optical information recording medium.

これらを図1に沿って説明すると、第1光情報記録媒体である1層型DVDの保護基板p1の厚さがt1、第1記録面がr1である。同様に、第2光情報記録媒体であるCDの保護基板p2の厚さがt2、第1記録面がr2である。   These will be described with reference to FIG. 1. The thickness of the protective substrate p1 of the single-layer DVD as the first optical information recording medium is t1, and the first recording surface is r1. Similarly, the thickness of the protective substrate p2 of the CD that is the second optical information recording medium is t2, and the first recording surface is r2.

そして、第3光情報記録媒体である2層型DVDの保護基板p3の厚さがt3、第3記録面がr3である。そして保護基板p3と保護基板p4の厚さとの和がt4となる。第4記録面はr4である。なお、Bは基材を示し、図示しないが第1光情報記録媒体、第2光情報記録媒体も同様の基材を有する。   The thickness of the protective substrate p3 of the double-layer DVD that is the third optical information recording medium is t3, and the third recording surface is r3. The sum of the thicknesses of the protective substrate p3 and the protective substrate p4 is t4. The fourth recording surface is r4. In addition, B shows a base material, Although not shown in figure, the 1st optical information recording medium and the 2nd optical information recording medium also have the same base material.

ちなみに、p3の厚さであるt3は、0.53〜0.57mm、p4は0.61〜0.69mmの間で適宜選択される。
レーザーダイオードLDは、光源であり、第1光源(DVD用の光源)、第2光源(CD用の光源)の、2つの発光点を同一のパッケージに収めた、いわゆる2レーザー1パッケージの光源ユニットである。
By the way, t3 which is the thickness of p3 is appropriately selected between 0.53 and 0.57 mm, and p4 is appropriately selected between 0.61 and 0.69 mm.
The laser diode LD is a light source and is a so-called two-laser one-package light source unit in which two light emitting points of a first light source (light source for DVD) and a second light source (light source for CD) are housed in the same package. It is.

このパッケージのうち、第1光源を光軸上に位置するように調整するので、第2光源については光軸上からやや離れた処に位置するため、像高が生じてしまうが、この特性を改善するための技術も既に知られており、それらの技術を必要に応じて適用できる。ここでは図示しない補正板を用いることによりその補正を行っている。補正板にはグレーティングが形成されており、それによって光軸からのズレを補正する。   In this package, the first light source is adjusted so as to be positioned on the optical axis. Therefore, the second light source is positioned slightly away from the optical axis, so that an image height is generated. Techniques for improvement are already known and can be applied as needed. Here, the correction is performed by using a correction plate (not shown). A grating is formed on the correction plate, thereby correcting the deviation from the optical axis.

なお第1光源(波長λ1)として波長λ2が655nmの赤色レーザーが用いられるが、波長が630nm〜680nmである範囲のものを適宜採用することができる。第2光源(波長λ2)は780nmの赤外レーザーが用いられるが、波長が750nm〜800nmである範囲のものを適宜採用することができる。
LD1から投光された光束は、コリメータCOLに入射し、これによって無限平行光にコリメートされたのち、偏光ビームスプリッタプリズムPSを介して光源光束を対物光学素子Objに達し、光情報記録媒体の記録面に集光スポットを形成する。
A red laser having a wavelength λ2 of 655 nm is used as the first light source (wavelength λ1), but a laser having a wavelength in the range of 630 nm to 680 nm can be appropriately employed. As the second light source (wavelength λ2), an infrared laser having a wavelength of 780 nm is used, but a laser having a wavelength in the range of 750 nm to 800 nm can be appropriately employed.
The light beam projected from the LD 1 is incident on the collimator COL and collimated into infinite parallel light. After that, the light beam reaches the objective optical element Obj via the polarization beam splitter prism PS, and is recorded on the optical information recording medium. A focused spot is formed on the surface.

ここで特に図示していないが、LDから投光された光束を、ビーム品位向上のため、ビームシェイパーBSL(ビーム整形素子)を透過させてから、コリメータCOLに入射させてもよい。さらに対物光学素子に光束を入射させる前に、凹レンズと凸レンズとから構成されるビームエキスパンダーBEを経るようにさせても良い。   Although not particularly shown here, the light beam projected from the LD may be transmitted through the beam shaper BSL (beam shaping element) and then incident on the collimator COL in order to improve the beam quality. Further, before the light beam is incident on the objective optical element, it may be passed through a beam expander BE composed of a concave lens and a convex lens.

さて集光スポットを形成して情報記録面上で反射したのち、同じ経路をたどって、偏光ビームスプリッタプリズムPSによってセンサーレンズSLを経てセンサーPDに集光する。このセンサーPDによって光電変換され、電気的な信号となる。   After a condensing spot is formed and reflected on the information recording surface, it follows the same path, and is converged on the sensor PD by the polarizing beam splitter prism PS via the sensor lens SL. This sensor PD photoelectrically converts it into an electrical signal.

なおビームスプリッタBSと対物光学素子Objとの間には図示しないλ/4(四分の一波長)板が配置されており、往路と復路とでちょうど半波長分位相がずれて偏光方向が変わる。このため復路の光束はPSによって進行方向が変わる。   Note that a λ / 4 (quarter wavelength) plate (not shown) is disposed between the beam splitter BS and the objective optical element Obj, and the phase is shifted by exactly half a wavelength between the forward path and the return path, and the polarization direction changes. . For this reason, the traveling direction of the light flux in the return path changes depending on PS.

図示しないビームシェイパーBSLは、光軸に対して垂直なある方向と、この方向に対して垂直な方向の、2つの方向に対してそれぞれ異なった曲率を有している(光軸について、回転非対象な曲率を有している)。   The beam shaper BSL (not shown) has different curvatures in two directions, a certain direction perpendicular to the optical axis and a direction perpendicular to this direction (the rotation non-rotation about the optical axis). Have the target curvature).

光源から出射された光束は、半導体光源の構造上、光軸に対して垂直なある方向と、この方向に対して垂直な方向の、2つの方向に対してそれぞれ発散角が異なっており、光軸方向から見て楕円状のビームとなっているが、このままでは光ディスク用の光源光束として好ましくないため、ビームシェイパーBSLによって各々の方向に異なった屈折作用を与えることにより、出射光束が略円形断面のビームとなるようにしている。   Due to the structure of the semiconductor light source, the luminous flux emitted from the light source has different divergence angles in two directions: a direction perpendicular to the optical axis and a direction perpendicular to this direction. Although it is an elliptical beam when viewed from the axial direction, it is not preferable as a light source light beam for an optical disk as it is, so that the output light beam has a substantially circular cross section by giving different refraction actions in each direction by the beam shaper BSL. It is trying to become a beam.

なお対物光学素子Objは、この図では単一のレンズであるが、必要に応じて複数の光学素子から構成されるようにしてもよい。また材質はプラスティック樹脂でもよいし、ガラス製でもよい。   Note that the objective optical element Obj is a single lens in this figure, but may be constituted by a plurality of optical elements as necessary. The material may be plastic resin or glass.

また各LDから投光された光束が光ディスクの保護基板を介して情報記録面に集光する状態が図2に描かれているが、再生/記録する記録媒体の規格ごとに、光源と保護基板表面との距離は変わらないが、対物光学素子の基本的な位置(基準位置)がアクチュエータによって切り替わり、その基準位置からピント合わせ(フォーカシング)を行う。   FIG. 2 shows a state in which the light beam projected from each LD is condensed on the information recording surface via the protective substrate of the optical disc. The light source and the protective substrate for each standard of the recording medium to be reproduced / recorded. Although the distance from the surface does not change, the basic position (reference position) of the objective optical element is switched by the actuator, and focusing is performed from the reference position.

そして各々の光情報記録媒体の保護基板厚、さらにピットの大きさにより、対物光学素子Objに要求される開口数も異なる。ここでは、CD用の開口数は0.45、DVDの基本的な開口数は0.65としているが、CDについては0.43〜0.50、DVDについては0.58〜0.68の範囲で適宜選択している。   The numerical aperture required for the objective optical element Obj varies depending on the thickness of the protective substrate of each optical information recording medium and the size of the pits. Here, the numerical aperture for CD is 0.45 and the basic numerical aperture for DVD is 0.65, but it is 0.43 to 0.50 for CD and 0.58 to 0.68 for DVD. The range is appropriately selected.

なお不要光をカットするための絞りを対物光学素子の入射側に設けても良い。   A diaphragm for cutting unnecessary light may be provided on the incident side of the objective optical element.

また対物レンズOBLには平行光が入射しているが、コリメートせずに、有限発散光が入射するような構成であったり、有限収束光が入射する構成であってもよい。   Further, although parallel light is incident on the objective lens OBL, a configuration in which finite divergent light is incident without collimating or a configuration in which finite convergent light is incident may be employed.

さらに、上述の例に、入射光束の強度分布を変化させる光強度分布変換素子を採用することができる。   Furthermore, a light intensity distribution conversion element that changes the intensity distribution of the incident light beam can be employed in the above-described example.

光強度分布変換素子は、おもにガウシアン分布の入射光束を、異なった光強度分布の光束として出射する光学素子である。   The light intensity distribution conversion element is an optical element that mainly emits an incident light beam having a Gaussian distribution as a light beam having a different light intensity distribution.

これは目的に応じて、出射光束の光強度分布が略均一となるようにせしめたり、出射光束の最辺縁部の光強度が、光軸近傍の光強度の45〜90%となるようにせしめることが可能である。   Depending on the purpose, the light intensity distribution of the emitted light beam may be made substantially uniform, or the light intensity at the outermost edge of the emitted light beam may be 45 to 90% of the light intensity near the optical axis. It is possible to squeeze.

さて本発明では、光路中に存在するいずれかの光学素子に、光路差付与構造を設けて、光情報記録媒体の基板厚差に基づく球面収差補正を行なうようになっている。   In the present invention, any one of the optical elements existing in the optical path is provided with an optical path difference providing structure to perform spherical aberration correction based on the substrate thickness difference of the optical information recording medium.

光路差付与構造の代表的なものは、鋸歯状の回折構造である。   A typical optical path difference providing structure is a sawtooth diffractive structure.

これは光軸を中心として、同心円状に細かい段差を設けたものであり、隣り合う輪帯を通過した光束は、所定の光路差を与えられる。   This is a concentric fine step with the optical axis as the center, and the light flux that has passed through the adjacent annular zones is given a predetermined optical path difference.

そしてこの鋸歯のピッチ(回折パワー)や深さ(ブレイズド化波長)を設定することにより、DVDに対しては、特定のNA内の第1光源からの光束が1次回折光による集光スポットとして形成され、CDに対しては、同じNA内の第2光源からの光束が1次回折光による集光スポットとして形成されるようになっている。しかしその外側の領域(特定のNA以上の領域)からの光束については、DVDの場合はより高次、たとえば2次の回折光として集光スポット形成に寄与するし、CDの場合はフレア光となって集光スポット形成には寄与しない。   Then, by setting the pitch (diffraction power) and depth (blazed wavelength) of this saw blade, the light beam from the first light source in a specific NA is formed as a condensed spot by the first-order diffracted light for the DVD. For the CD, the light beam from the second light source in the same NA is formed as a condensed spot by the first-order diffracted light. However, the luminous flux from the outer area (area above a specific NA) contributes to the formation of a condensed spot as higher-order, for example, second-order diffracted light in the case of DVD, and flare light in the case of CD. Therefore, it does not contribute to the formation of the condensed spot.

このように、回折次数が等しい光、あるいは異なる光を利用することにより、各々の場合における回折効率を高くすることができ、光量を確保することができる。   Thus, by using light having the same diffraction order or different light, the diffraction efficiency in each case can be increased, and the amount of light can be secured.

このような回折構造は、光路差付与構造の一例であるが、他に公知の「位相差付与構造」や「マルチレベル構造」も採用することができる。   Such a diffractive structure is an example of an optical path difference providing structure, but other known “phase difference providing structure” and “multilevel structure” can also be employed.

位相差付与構造は、輪帯位相補正対物レンズ方式が、例えば特開平11−2759号や特開平11−16190号にその実施例が記載されている。   Examples of the phase difference providing structure include an annular phase correction objective lens system, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-2759 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-16190.

特開平11−2759号に記載されているのは、上述の通り基本的な対物レンズの面形状をDVDの記録再生において最適となるように設定し、CDの記録再生のために位相補正方式による補正を行う場合である。つまりDVD系で波面収差が最小となるように設計された対物レンズの表面に輪帯状に段差を形成し、DVD系での波面収差増大を抑制しつつCD系での波面収差を減少させるものである。   Japanese Patent Laid-Open No. 11-2759 describes that the surface shape of the basic objective lens is set to be optimum for DVD recording / reproduction as described above, and is based on a phase correction method for CD recording / reproduction. This is a case where correction is performed. In other words, an annular step is formed on the surface of the objective lens designed to minimize the wavefront aberration in the DVD system, and the wavefront aberration in the CD system is reduced while suppressing an increase in wavefront aberration in the DVD system. is there.

この技術ではDVD波長に対して位相制御素子は位相分布をほとんど変化させないため、RMS波面収差はDVD系に最適設計された対物レンズの値を維持し、CD系のRMS波面収差を低減するように作用するため、記録再生性能が波面収差に敏感なDVD系に対して有効である。   In this technique, since the phase control element hardly changes the phase distribution with respect to the DVD wavelength, the RMS wavefront aberration maintains the value of the objective lens optimally designed for the DVD system, and the RMS wavefront aberration of the CD system is reduced. Therefore, the recording / reproducing performance is effective for a DVD system sensitive to wavefront aberration.

またこれとは逆に基本的な対物レンズの光学性能を、CDの記録再生において最適となるように設定し、DVDの記録再生のために位相補正方式による補正を行う場合が特開平10−334504号に記載されている。   On the other hand, the optical performance of the basic objective lens is set so as to be optimal in CD recording / reproduction, and correction by the phase correction method is performed for DVD recording / reproduction. In the issue.

これらは何れも、DVDの記録再生、CDの記録再生共に、そのRMS(Root Mean Square)波面収差は改善されている。   Both of these have improved RMS (Root Mean Square) wavefront aberrations for both DVD recording and playback and CD recording and playback.

輪帯位相補正対物レンズの場合、例えば特開平11−16190号には、CDとDVDとの中間の基板厚の光ディスクを想定して、このような光ディスクの記録再生に最適となるように基本的な対物レンズの面形状を設定し、さらに位相補正方式によりDVDとCDの両方のRMS(Root Mean Square)波面収差補正を行う場合について記載されている。   In the case of an annular phase correction objective lens, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-16190, an optical disk having a substrate thickness intermediate between CD and DVD is assumed, so that it is optimal for recording and reproduction of such an optical disk. In this case, the surface shape of a simple objective lens is set, and RMS (Root Mean Square) wavefront aberration correction for both DVD and CD is performed by a phase correction method.

また特開2001−51192号では、各輪帯の段差量と面形状とを変えることで、RMS(Root Mean Square)波面収差を小さくし、光線の集光位置を一点にする技術が開示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2001-51192 discloses a technique for reducing the RMS (Root Mean Square) wavefront aberration and changing the focal position of the light beam to one point by changing the step amount and surface shape of each annular zone. Yes.

また、マルチレベル構造とは、所定の段数を有する階段状の形状を、周期的に繰り返した形状である。この階段の段数や、段の高さ、幅(ピッチ)は適宜設定でき、たとえば特開平9−54973号に記載されている。このような階段構造により、複数の波長に対して選択的に回折作用を生ぜしめることが可能になっている。   The multi-level structure is a shape in which a stepped shape having a predetermined number of steps is periodically repeated. The number of steps, the height and width (pitch) of the steps can be set as appropriate, and are described, for example, in JP-A-9-54973. With such a staircase structure, it is possible to selectively produce a diffractive action for a plurality of wavelengths.

またここでは、光ディスクフォーマットの基盤厚差にもとづく球面収差を補正する目的で光路差付与構造が採用されているが、それだけでなく、使用波長の波長差や、使用波長の変動(モードホップ)に基づいて生じる収差の補正にももちろん使用可能である。前者の場合は50ナノメートル以上の波長差に基づいて生じる球面色収差の補正であり、後者の場合は5nm以内の微小な波長変動を補正する。   Here, the optical path difference providing structure is adopted for the purpose of correcting the spherical aberration based on the difference in the substrate thickness of the optical disc format. However, not only that, but also the wavelength difference of the used wavelength and the fluctuation (mode hop) of the used wavelength. Of course, it can also be used to correct aberrations that occur based on it. The former case is correction of spherical chromatic aberration that occurs based on a wavelength difference of 50 nanometers or more, and the latter case corrects minute wavelength fluctuations within 5 nm.

この例では、回折構造を対物光学素子に設けた例を説明したが、コリメータやカップリングレンズなどの他の素子に設けることはもちろん可能である。   In this example, the example in which the diffractive structure is provided in the objective optical element has been described, but it is of course possible to provide it in other elements such as a collimator and a coupling lens.

また屈折面、非球面を有する光学素子に、このような素材を用いることが、もっとも好ましい。
〔第1実施形態〕
請求項1乃至4の発明について説明する。
It is most preferable to use such a material for an optical element having a refractive surface and an aspherical surface.
[First Embodiment]
The inventions of claims 1 to 4 will be described.

この発明では、対物光学素子を複数の領域に分割し、DVDに対する球面収差が、光軸から離れるに従って増大するような構造にする。具体的には、複数の領域毎に、非球面形状を異ならしめることによって可能である。   In the present invention, the objective optical element is divided into a plurality of regions so that the spherical aberration with respect to the DVD increases as the distance from the optical axis increases. Specifically, this is possible by making the aspherical shape different for each of a plurality of regions.

そして、光路差付与構造によって、CDに対する球面収差が許容範囲(好ましくは0)となるようにし、球面収差(SA)が、図3あるいは図4に示す球面収差図のようになる構造とする。   Then, the spherical aberration with respect to the CD is set within an allowable range (preferably 0) by the optical path difference providing structure, and the spherical aberration (SA) is as shown in the spherical aberration diagram shown in FIG. 3 or FIG.

請求項2の発明の場合は図3のような球面収差図となり、請求項3の発明の場合は図4のような球面収差図となる。
このような構造とすることにより、結果的にλ1の波長に対する焦点深度が深くなり、収差が大きくなるものの、様々な基板厚に対応することができる。
さらに収差が悪化する場合があるが、それを高次収差、特に5次以上の収差が悪化するようにすることにより、集光スポット形成に問題が生じないようにすることができる(請求項5)。
〔第2実施形態〕
請求項5の発明について説明する。
In the case of the invention of claim 2, the spherical aberration diagram is as shown in FIG. 3, and in the case of the invention of claim 3, the spherical aberration diagram is as shown in FIG.
With such a structure, as a result, the depth of focus with respect to the wavelength of λ1 becomes deep and the aberration increases, but it is possible to cope with various substrate thicknesses.
The aberration may be further deteriorated, but it is possible to prevent the formation of the condensed spot by causing the higher-order aberration, particularly the fifth-order aberration or more, to deteriorate. ).
[Second Embodiment]
The invention of claim 5 will be described.

この発明では、対物光学素子に設けた光路差付与構造を用いて、基板厚差による球面を補正するが、多層DVDに対応するため、他の光学素子を用いている。   In the present invention, the spherical surface due to the substrate thickness difference is corrected using the optical path difference providing structure provided in the objective optical element, but other optical elements are used in order to cope with the multilayer DVD.

ここではコリメータを基板厚調整手段として用い、光軸方向に移動することにより、対物光学素子に入射する光束の発散度合い(発散角)を変化させている。これによって図5に示すように、単層DVD、多層DVDのいずれにも好適な収差状態で集光することができるので大変好ましい。   Here, a collimator is used as the substrate thickness adjusting means, and the divergence degree (divergence angle) of the light beam incident on the objective optical element is changed by moving in the optical axis direction. As a result, as shown in FIG. 5, light can be condensed in a suitable aberration state for both single-layer DVD and multilayer DVD, which is very preferable.

また基板厚調整手段は、コリメータに限らず、ビームエキスパンダーなどでもよい。   The substrate thickness adjusting means is not limited to a collimator, and may be a beam expander or the like.

さらに位相差を与える手段として、液晶素子を用いることもできるし、発散角を変更する手段と組み合わせることもできる。
〔第3実施形態〕
請求項6乃至7の発明について説明する。
Further, as a means for giving a phase difference, a liquid crystal element can be used, or it can be combined with a means for changing the divergence angle.
[Third Embodiment]
The inventions of claims 6 to 7 will be described.

この発明においても、光路差付与構造を用いて、基板厚差による球面を補正するが、特にリム強度を意図的に低下させることにより、実質的に集光スポット径を大きくし、これをもってλ1の波長に対する焦点深度を深くせしめる。そしてこの結果収差が大きくなるものの、様々な基板厚に対応することができる。   Also in this invention, the spherical surface due to the substrate thickness difference is corrected by using the optical path difference providing structure, but in particular, the rim intensity is intentionally reduced to substantially increase the condensing spot diameter, and with this, λ1 Increase the depth of focus for the wavelength. As a result, although the aberration increases, it is possible to cope with various substrate thicknesses.

とくに、開口径端部の光量が、光軸近傍の光量の10〜20%程度に低減していることが、焦点深度を深くするのに有効である。   In particular, it is effective for increasing the depth of focus that the light quantity at the end portion of the aperture diameter is reduced to about 10 to 20% of the light quantity near the optical axis.

ここでリム強度を低下させるのは、光路中のどの光学素子でもよく、たとえばコリメータにそのような光学面を形成したり、コートなどによって同様の作用を得ても良い。さらに、対物光学素子自身にそのような作用を付与しても良い。
〔第4実施形態〕
請求項8の発明について説明する。
Here, the rim strength may be reduced by any optical element in the optical path. For example, such an optical surface may be formed on the collimator, or a similar effect may be obtained by coating or the like. Further, such an action may be imparted to the objective optical element itself.
[Fourth Embodiment]
The invention of claim 8 will be described.

これは第3実施形態と類似した考え方であるが、より確実に焦点深度を深くするために、入射光束の光束径を絞りによって制限することにより、集光スポット形状を定めていく方法である。   This is a concept similar to that of the third embodiment, but is a method of determining the shape of the focused spot by restricting the diameter of the incident light beam with a stop in order to increase the depth of focus more reliably.

本発明者らは検討の結果、単層DVD、多層DVDのいずれにも良好な集光スポットを形成するための最適な条件を見出した。   As a result of investigations, the present inventors have found an optimum condition for forming a good light-condensing spot on both a single layer DVD and a multilayer DVD.

すなわち、入射光束径と対物光学素子の焦点距離とから、開口径が求められ、また集光スポット径は、使用波長と開口径とから求められる値に比例する。   That is, the aperture diameter is obtained from the incident light beam diameter and the focal length of the objective optical element, and the focused spot diameter is proportional to the value obtained from the wavelength used and the aperture diameter.

ここで検討の結果得られた好適な開口径範囲に基づいて、対物光学素子の焦点距離と、入射光束径との関係が、以下のような条件を満たせば、単層DVD、多層DVDのいずれにも良好な集光スポットが形成できる。   Based on the preferable aperture diameter range obtained as a result of the examination, if the relationship between the focal length of the objective optical element and the incident light beam diameter satisfies the following conditions, either a single-layer DVD or a multi-layer DVD can be used. In addition, a good condensing spot can be formed.

1.25f < H < 1.29f
ここで請求項6の発明と、請求項8の発明にとって、ともに好ましい絞込みの条件について説明する。
1.25f <H <1.29f
Here, the preferable narrowing conditions for the invention of claim 6 and the invention of claim 8 will be described.

DVDの集光スポットを形成するためには、回折効率が高いことが好ましいので、m=1であることが好ましい(請求項9)。   In order to form a condensing spot of DVD, it is preferable that m = 1 because the diffraction efficiency is high (claim 9).

また周辺部は、DVD専用であり、CDは不要であることから、n=2〜5であることが好ましい(請求項10)。これによって、周辺部の回折ピッチが細かくならず、光学素子製造が容易になる。   Further, since the peripheral portion is exclusively for DVD and does not require a CD, it is preferable that n = 2 to 5 (claim 10). As a result, the diffraction pitch of the peripheral portion does not become fine, and the optical element can be manufactured easily.

さらに、第1光学素子が対物光学素子以外のコリメータ、カップリングレンズ、ビームエキスパンダーであれば、面形状が緩いため、光路差付与構造を形成しやすいという利点がある(請求項11)。   Further, when the first optical element is a collimator other than the objective optical element, a coupling lens, or a beam expander, there is an advantage that an optical path difference providing structure can be easily formed because the surface shape is loose.

そして第2光学素子が対物光学素子であれば、入射光と集光スポットとの関係が摂家値と大きく乖離しない構成に出来るという利点がある(請求項12)。   If the second optical element is an objective optical element, there is an advantage that the relationship between the incident light and the condensing spot can be made so as not to greatly deviate from the Celsius value (claim 12).

また第1光学素子と第2光学素子とが兼用の素子(例えば対物光学素子)である場合、光学素子の数を少なく、かつコンパクトにできるという利点がある(請求項13)。
〔第5実施形態〕
請求項14の発明について説明する。
Further, when the first optical element and the second optical element are dual-purpose elements (for example, objective optical elements), there is an advantage that the number of optical elements can be reduced and the apparatus can be made compact.
[Fifth Embodiment]
The invention of claim 14 will be described.

これはDVD、CDの集光スポットの正弦条件違反量(OSC)を操作して、結果的に被写界深度を深くせしめるものである。   This is to manipulate the sine condition violation amount (OSC) of the focused spot of DVD and CD, resulting in a deep depth of field.

図6に示すように、DVDの正弦条件違反量を、光軸から離れるにしたがってオーバーとなるように、逆にCDの正弦条件違反量を、光軸から離れるにしたがってアンダーとなるように形成する。これによって、DVDに対する被写界深度が深くなり、結果的に単層DVD、多層DVDのいずれにも良好な集光スポットを形成できる。   As shown in FIG. 6, the sine condition violation amount of DVD is formed to be over as it is away from the optical axis, and conversely, the sine condition violation amount of CD is formed to be under as it is away from the optical axis. . As a result, the depth of field with respect to the DVD is deepened, and as a result, a good condensing spot can be formed on both the single layer DVD and the multilayer DVD.

請求項15乃至16の発明の効果は、請求項9及び10の発明と同じ効果である。   The effects of the inventions of claims 15 to 16 are the same as those of the inventions of claims 9 and 10.

実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。It is a schematic diagram of the optical pick-up concerning embodiment. 各光情報記録媒体に集光スポットが形成される状態の模式図である。It is a schematic diagram of the state in which a condensing spot is formed on each optical information recording medium. 第1実施形態に関わる球面収差の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the spherical aberration in connection with 1st Embodiment. 第1実施形態に関わる球面収差の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the spherical aberration in connection with 1st Embodiment. 第2実施形態に関わる球面収差の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the spherical aberration in connection with 2nd Embodiment. 第5実施形態に関わる正弦条件違反量の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the sine condition violation amount concerning 5th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

LD…光源、 PD…センサー、 SL…センサーレンズ、 PS…プリズム(ビームスプリッタ)、 COL…コリメータ、 Obj…対物光学素子、 r1…第1記録面、 r2…第2記録面、 r3…第3記録面、 r4…第4記録面、 p1…第1保護層、 p2…第2保護層、 p3…第3保護層、 p4…第4保護層、 B…基材 LD ... light source, PD ... sensor, SL ... sensor lens, PS ... prism (beam splitter), COL ... collimator, Obj ... objective optical element, r1 ... first recording surface, r2 ... second recording surface, r3 ... third recording Surface, r4 ... fourth recording surface, p1 ... first protective layer, p2 ... second protective layer, p3 ... third protective layer, p4 ... fourth protective layer, B ... substrate

Claims (22)

保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置の対物光学素子であって、
前記光学素子は、光軸を中心とした複数の領域に分割されてなり、
前記第1光源を用いて前記第1光情報記録媒体に対して集光スポットを形成した際に、光軸からの距離が長くなるにつれて、球面収差の絶対値が増大するようにせしめられ、かつ前記隣り合う複数の領域ごとに、球面収差の最大値の符号が異なるような屈折力を有し、
前記第2光情報記録媒体に集光スポットを形成するのに必要な開口相当領域には、光路差付与構造が設けられ、収差の絶対値が所定値以下になるようにせしめられていることを特徴とする対物光学素子。
Information is reproduced and / or recorded by forming a focused spot on the first optical information recording medium having the first recording surface of the protective substrate thickness t1 using the first light source having the wavelength λ1.
Information reproduction by forming a focused spot using a second light source having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) on a second optical information recording medium having a second recording surface with a protective substrate thickness t2 (t1 <t2). And / or record,
A third optical information recording medium having a third recording surface having a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth recording surface having a protective substrate thickness t4 (t4 <t2) is collected using a first light source having a wavelength λ1. An objective optical element of an optical pickup device that reproduces and / or records information by forming a light spot,
The optical element is divided into a plurality of regions around the optical axis,
When a focused spot is formed on the first optical information recording medium using the first light source, the absolute value of the spherical aberration is increased as the distance from the optical axis increases, and Each of the plurality of adjacent regions has a refractive power such that the sign of the maximum value of spherical aberration is different,
An optical path difference providing structure is provided in a region corresponding to the aperture necessary for forming a focused spot on the second optical information recording medium so that the absolute value of the aberration is equal to or less than a predetermined value. An objective optical element.
前記隣り合う領域ごとに、球面収差の符号が異なることを特徴とする請求項1記載の対物光学素子。 The objective optical element according to claim 1, wherein the sign of the spherical aberration is different for each of the adjacent regions. 前記隣り合う領域の球面収差が連続的に変化することを特徴とする請求項1記載の対物光学素子。 The objective optical element according to claim 1, wherein the spherical aberration of the adjacent region continuously changes. 5次以上の収差が大きいことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の対物光学素子。 The objective optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the fifth-order or higher aberration is large. 保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置であって、
該光ピックアップ装置は、対物光学素子及び基板厚調整手段を有し、
前記対物光学素子の光学機能面は、光軸を中心とした同心円状の少なくとも2つ以上の光学領域を有し、
光軸を含んだ第1領域は、屈折面上に光路差付与構造を有してなり、前記第1記録面および前記第2記録面に対して集光スポットを形成できるように構成され、
前記第1領域の外側に位置する輪帯状の第2領域は、前記第1光源を前記第1記録面に集光するとともに、前記第2光源を前記第2記録面に集光しない光学面とされており、
前記基板厚調整手段は、前記集光スポットを形成する、最も前記光情報記録媒体に近い光学素子に入射する光束の発散角を変更する、及び/又は、前記集光スポットを形成する、最も前記光情報記録媒体に近い光学素子に入射する光束の位相を変化させる機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
Information is reproduced and / or recorded by forming a focused spot on the first optical information recording medium having the first recording surface of the protective substrate thickness t1 using the first light source having the wavelength λ1.
Information reproduction by forming a focused spot using a second light source having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) on a second optical information recording medium having a second recording surface with a protective substrate thickness t2 (t1 <t2). And / or record,
A third optical information recording medium having a third recording surface having a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth recording surface having a protective substrate thickness t4 (t4 <t2) is collected using a first light source having a wavelength λ1. An optical pickup device that reproduces and / or records information by forming a light spot,
The optical pickup device has an objective optical element and a substrate thickness adjusting means,
The optical functional surface of the objective optical element has at least two or more optical regions that are concentric around the optical axis,
The first region including the optical axis has an optical path difference providing structure on the refracting surface, and is configured such that a condensed spot can be formed on the first recording surface and the second recording surface,
An annular second region located outside the first region condenses the first light source on the first recording surface, and an optical surface that does not collect the second light source on the second recording surface. Has been
The substrate thickness adjusting means forms the condensed spot, changes a divergence angle of a light beam incident on an optical element closest to the optical information recording medium, and / or forms the condensed spot, An optical pickup device having a function of changing a phase of a light beam incident on an optical element close to an optical information recording medium.
保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置であって、
該光ピックアップ装置は、前記各光情報記録媒体に集光スポットを形成するための集光光学系を有し、
該集光光学系に含まれる少なくとも1つの光学素子である第1光学素子は、光軸を中心とした少なくとも2つの同心円状の光学領域を有し、光軸を含んだ第1領域および該第1領域の外側の第2領域は、ともに透過する光束に光路差を付与する光路差付与構造を有し、
前記第1領域を透過した前記第1光源からの光束はm次回折光、前記第2領域を透過した前記第1光源からの光束はn(|n|>|m|)次回折光として出射して、前記第1記録面、前記第3記録面および前記第4記録面の集光スポット形成に寄与し、
前記第1領域を透過した前記第2光源からの光束はm次回折光として出射して、前記第2記録面の集光スポット形成に寄与し、前記第2領域を透過した前記第2光源からの光束は集光スポット形成に寄与しないように形成されており、
前記集光光学系に含まれる光学素子のうち、前記各光情報記録媒体にもっとも近い光学素子である第2光学素子の開口端の光量が、光軸の光量の0%以上70%以下であることを特徴とする光ピックアップ装置。(ただしn、mは整数)
Information is reproduced and / or recorded by forming a focused spot on the first optical information recording medium having the first recording surface of the protective substrate thickness t1 using the first light source having the wavelength λ1.
Information reproduction by forming a focused spot using a second light source having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) on a second optical information recording medium having a second recording surface with a protective substrate thickness t2 (t1 <t2). And / or record,
A third optical information recording medium having a third recording surface having a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth recording surface having a protective substrate thickness t4 (t4 <t2) is collected using a first light source having a wavelength λ1. An optical pickup device that reproduces and / or records information by forming a light spot,
The optical pickup device has a condensing optical system for forming a condensing spot on each optical information recording medium,
The first optical element, which is at least one optical element included in the condensing optical system, has at least two concentric optical regions centered on the optical axis, the first region including the optical axis, and the first optical element The second region outside the one region has an optical path difference providing structure that provides an optical path difference to the light flux that passes through both regions,
The light beam from the first light source that has passed through the first region is emitted as the m-th order diffracted light, and the light beam from the first light source that has passed through the second region is emitted as the n (| n |> | m |) -order diffracted light. , Contributing to the formation of condensing spots on the first recording surface, the third recording surface and the fourth recording surface,
The light beam from the second light source that has passed through the first region is emitted as m-th order diffracted light, contributes to the formation of a condensing spot on the second recording surface, and from the second light source that has passed through the second region. The luminous flux is formed so as not to contribute to the formation of the focused spot,
Of the optical elements included in the condensing optical system, the light amount at the open end of the second optical element, which is the optical element closest to each optical information recording medium, is 0% to 70% of the light amount of the optical axis. An optical pickup device characterized by that. (Where n and m are integers)
前記第2光学素子の開口端の光量が、光軸の光量の10%以上20%以下である請求項6記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 6, wherein the light amount at the opening end of the second optical element is 10% or more and 20% or less of the light amount of the optical axis. 保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置であって、
該光ピックアップ装置は、前記各光情報記録媒体に集光スポットを形成するための集光光学系を有し、
該集光光学系に含まれる少なくとも1つの光学素子である第1光学素子は、光軸を中心とした少なくとも2つの同心円状の光学領域を有し、光軸を含んだ第1領域および該第1領域の外側の第2領域は、ともに透過する光束に光路差を付与する光路差付与構造を有し、
前記第1領域を透過した前記第1光源からの光束はm次回折光、前記第2領域を透過した前記第1光源からの光束はn(|n|>|m|)次回折光として出射して、前記第1記録面、前記第3記録面および前記第4記録面の集光スポット形成に寄与し、
前記第1領域を透過した前記第2光源からの光束はm次回折光として出射して、前記第2記録面の集光スポット形成に寄与し、前記第2領域を透過した前記第2光源からの光束は集光スポット形成に寄与しないように形成されており、
前記集光光学系に含まれる光学素子のうち、前記各光情報記録媒体にもっとも近い光学素子である第2光学素子に入射する光束の光束径Hが、前記第2光学素子の焦点距離をfとしたとき、以下の式で定められる範囲であることを特徴とする光ピックアップ装置。(ただしn、mは整数)
1.25f < H < 1.29f
Information is reproduced and / or recorded by forming a focused spot on the first optical information recording medium having the first recording surface of the protective substrate thickness t1 using the first light source having the wavelength λ1.
Information reproduction by forming a focused spot using a second light source having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) on a second optical information recording medium having a second recording surface with a protective substrate thickness t2 (t1 <t2). And / or record,
A third optical information recording medium having a third recording surface having a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth recording surface having a protective substrate thickness t4 (t4 <t2) is collected using a first light source having a wavelength λ1. An optical pickup device that reproduces and / or records information by forming a light spot,
The optical pickup device has a condensing optical system for forming a condensing spot on each optical information recording medium,
The first optical element, which is at least one optical element included in the condensing optical system, has at least two concentric optical regions centered on the optical axis, the first region including the optical axis, and the first optical element The second region outside the one region has an optical path difference providing structure that provides an optical path difference to the light flux that passes through both regions,
The light beam from the first light source that has passed through the first region is emitted as the m-th order diffracted light, and the light beam from the first light source that has passed through the second region is emitted as the n (| n |> | m |) -order diffracted light. , Contributing to the formation of condensing spots on the first recording surface, the third recording surface and the fourth recording surface,
The light beam from the second light source that has passed through the first region is emitted as m-th order diffracted light, contributes to the formation of a condensing spot on the second recording surface, and from the second light source that has passed through the second region. The luminous flux is formed so as not to contribute to the formation of the focused spot,
Of the optical elements included in the condensing optical system, the light beam diameter H of the light beam incident on the second optical element which is the optical element closest to each optical information recording medium represents the focal length of the second optical element as f. An optical pickup device having a range determined by the following formula: (Where n and m are integers)
1.25f <H <1.29f
m=1であることを特徴とする請求項6乃至8の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 6, wherein m = 1. n=2〜5であることを特徴とする請求項6乃至9の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。   10. The optical pickup device according to claim 6, wherein n = 2 to 5. 前記第1光学素子はコリメータ、カップリング、ビームエキスパンダーのいずれかであることを特徴とする請求項6乃至10の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。   11. The optical pickup device according to claim 6, wherein the first optical element is any one of a collimator, a coupling, and a beam expander. 前記第2光学素子は対物光学素子であることを特徴とする請求項6乃至11の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 6, wherein the second optical element is an objective optical element. 前記第1光学素子は前記第2光学素子と同じ素子であることを特徴とする請求項6乃至12の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 6, wherein the first optical element is the same element as the second optical element. 保護基板厚t1の第1記録面を有する第1光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t2(t1<t2)の第2記録面を有する第2光情報記録媒体に対して波長λ2(λ1<λ2)の第2光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行ない、
保護基板厚t3(t3<t2)の第3記録面及び保護基板厚t4(t4<t2)の第4記録面を有する第3光情報記録媒体に対して波長λ1の第1光源を用いて集光スポットを形成することにより情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置であって、
該光ピックアップ装置は、前記各光情報記録媒体に集光スポットを形成するための集光光学系を有し、
該集光光学系に含まれる少なくとも1つの光学素子である第1光学素子は、光軸を中心とした少なくとも2つの同心円状の光学領域を有し、光軸を含んだ第1領域および該第1領域の外側の第2領域は、ともに透過する光束に光路差を付与する光路差付与構造を有し、
前記第1領域を透過した前記第1光源からの光束はm次回折光、前記第2領域を透過した前記第1光源からの光束はn(|n|>|m|)次回折光として出射して、前記第1記録面、前記第3記録面および前記第4記録面の集光スポット形成に寄与し、
前記第1領域を透過した前記第2光源からの光束はm次回折光として出射して、前記第2記録面の集光スポット形成に寄与し、前記第2領域を透過した前記第2光源からの光束は集光スポット形成に寄与しないように形成されており、
前記第1記録面上の前記第1光源からの光束によって形成された集光スポットにおける正弦条件違反量が、光軸からの距離が長くなるに従ってオーバーになり、かつ前記第2記録面上の前記第2光源からの光束によって形成された集光スポットにおける正弦条件違反量が、光軸からの距離が長くなるに従ってアンダーになるように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。(ただしn、mは整数)
Information is reproduced and / or recorded by forming a focused spot on the first optical information recording medium having the first recording surface of the protective substrate thickness t1 using the first light source having the wavelength λ1.
Information reproduction by forming a focused spot using a second light source having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) on a second optical information recording medium having a second recording surface with a protective substrate thickness t2 (t1 <t2). And / or record,
A third optical information recording medium having a third recording surface having a protective substrate thickness t3 (t3 <t2) and a fourth recording surface having a protective substrate thickness t4 (t4 <t2) is collected using a first light source having a wavelength λ1. An optical pickup device that reproduces and / or records information by forming a light spot,
The optical pickup device has a condensing optical system for forming a condensing spot on each optical information recording medium,
The first optical element, which is at least one optical element included in the condensing optical system, has at least two concentric optical regions centered on the optical axis, the first region including the optical axis, and the first optical element The second region outside the one region has an optical path difference providing structure that provides an optical path difference to the light flux that passes through both regions,
The light beam from the first light source that has passed through the first region is emitted as the m-th order diffracted light, and the light beam from the first light source that has passed through the second region is emitted as the n (| n |> | m |) -order diffracted light. , Contributing to the formation of condensing spots on the first recording surface, the third recording surface and the fourth recording surface,
The light beam from the second light source that has passed through the first region is emitted as m-th order diffracted light, contributes to the formation of a condensing spot on the second recording surface, and from the second light source that has passed through the second region. The luminous flux is formed so as not to contribute to the formation of the focused spot,
The amount of violation of the sine condition in the condensing spot formed by the light beam from the first light source on the first recording surface becomes over as the distance from the optical axis becomes longer, and the amount on the second recording surface An optical pickup device, wherein a sine condition violation amount in a converging spot formed by a light beam from a second light source is configured to become under as the distance from the optical axis increases. (Where n and m are integers)
m=1であることを特徴とする請求項14記載の光ピックアップ装置。   15. The optical pickup device according to claim 14, wherein m = 1. n=2〜5であることを特徴とする請求項14又は15記載の光ピックアップ装置。   16. The optical pickup device according to claim 14, wherein n = 2 to 5. 前記光路差付与構造は回折構造であることを特徴とする請求項5乃至16の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 5, wherein the optical path difference providing structure is a diffractive structure. 前記光路差付与構造は位相シフト構造であることを特徴とする請求項5乃至16の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 5, wherein the optical path difference providing structure is a phase shift structure. 前記光路差付与構造はマルチレベル構造であることを特徴とする請求項5乃至16の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 5, wherein the optical path difference providing structure is a multi-level structure. 前記光路差付与構造は回折構造であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の対物光学素子。 The objective optical element according to claim 1, wherein the optical path difference providing structure is a diffractive structure. 前記光路差付与構造は位相シフト構造であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 1, wherein the optical path difference providing structure is a phase shift structure. 前記光路差付与構造はマルチレベル構造であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の光ピックアップ装置。
The optical pickup device according to claim 1, wherein the optical path difference providing structure is a multi-level structure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009054218A (en) * 2007-08-24 2009-03-12 Hitachi Maxell Ltd Objective optical element and optical head device

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