JP2005317103A - Optical element and optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ピックアップ装置に用いられる光学素子及び光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical element used in an optical pickup device and an optical pickup device.
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第2高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色SHGレーザ等の波長405nmのレーザ光源が実用化されつつある。
これら青紫色レーザ光源を使用すると、デジタルバーサタイルディスク(以下、DVDと略記する)と同じ開口数(NA)の対物レンズを使用する場合で、直径12cmの光ディスクに対して、15〜20GBの情報の記録が可能となり、対物レンズのNAを0.85にまで高めた場合には、直径12cmの光ディスクに対して、23〜27GBの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。
In recent years, in an optical pickup device, a laser light source used as a light source for reproducing information recorded on an optical disc and recording information on the optical disc has been shortened. For example, a blue-violet semiconductor laser, A laser light source having a wavelength of 405 nm such as a blue-violet SHG laser that performs wavelength conversion of an infrared semiconductor laser using harmonic generation is being put into practical use.
When these blue-violet laser light sources are used, when an objective lens having the same numerical aperture (NA) as that of a digital versatile disk (hereinafter abbreviated as DVD) is used, information of 15 to 20 GB is recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm. Recording becomes possible, and when the NA of the objective lens is increased to 0.85, 23 to 27 GB of information can be recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm. Hereinafter, in this specification, an optical disk and a magneto-optical disk using a blue-violet laser light source are collectively referred to as a “high density optical disk”.
ところで、高密度光ディスクとして、現在2つの規格が提案されている。1つはNA0.85の対物レンズを使用し保護層厚みが0.1mmであるブルーレイディスク(以下、BDと略記する)であり、もう1つはNA0.65乃至0.67の対物レンズを使用し保護層厚みが0.6mmであるHD DVD(以下、HDと略記する)である。将来、市場にこれら2つの規格の高密度光ディスクが流通する可能性があることを鑑みると、何れの高密度光ディスクに対しても既存のDVDも記録・再生を行なうことができる互換用光ピックアップ装置は重要であり、中でも対物レンズで互換を行なう1レンズ方式は最も理想的な形態である。 By the way, two standards are currently proposed as high-density optical disks. One is a Blu-ray disc (hereinafter abbreviated as BD) with an NA0.85 objective lens and a protective layer thickness of 0.1 mm, and the other is an NA0.65 to 0.67 objective lens. And an HD DVD (hereinafter abbreviated as HD) having a protective layer thickness of 0.6 mm. In view of the possibility that these two high-density optical discs will be distributed in the market in the future, compatible optical pickup devices capable of recording / reproducing existing DVDs on any high-density optical disc Is important, and among them, the one-lens system that is compatible with the objective lens is the most ideal form.
互換性を持つ光ピックアップ装置では、従来より、複数の光ディスクに使用される光束の波長や保護基板厚が異なることに起因して発生する球面収差の補正方法として、対物光学系への入射光束の発散度合いを変えたり、あるいは、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知られている。
また、BDは情報記録面に集光するスポット面積が小さく、他の記録媒体と比べてNAが非常に高いことから、対物レンズの焦点深度が小さくなり、瞬時的な波長変動がおきたときに色収差が発生するという問題があるので、波長変動に対するレンズの特性(波長特性)を回折構造を用いて改善させる技術が知られている。
Conventionally, in an optical pickup device having compatibility, as a method for correcting spherical aberration caused by the difference in the wavelength of the light beam used in a plurality of optical disks and the thickness of the protective substrate, the incident light beam to the objective optical system is corrected. There are known techniques for changing the degree of divergence or providing a diffractive structure on the optical surface of an optical element constituting an optical pickup device.
Also, BD has a small spot area focused on the information recording surface, and NA is very high compared to other recording media. Therefore, when the focal depth of the objective lens is reduced and instantaneous wavelength fluctuation occurs. Since there is a problem that chromatic aberration occurs, there is known a technique for improving a lens characteristic (wavelength characteristic) against a wavelength variation by using a diffraction structure.
また、光ピックアップ装置は、例えば、対物レンズ、カップリングレンズ、ビームエキスパンダー等、種々の光学素子を組み合わせて構成されており、これら光学素子は軽量かつ安価なプラスチック製であることが多いが、プラスチックは温度変化により屈折率が変化するという特徴を有するため、例えばプラスチック製の対物レンズでは、温度上昇により球面収差がオーバー方向に発生するという問題が生じる。
そこで、このような温度変化に対するレンズの特性(温度特性)を改善するべく、対物レンズの光学面に回折構造を設け、回折構造により球面収差をアンダー方向に発生させることにより、温度上昇によりオーバー方向に発生した球面収差を相殺する技術が知られている。
In addition, the optical pickup device is configured by combining various optical elements such as an objective lens, a coupling lens, and a beam expander, and these optical elements are often made of lightweight and inexpensive plastic. Has a characteristic that the refractive index changes due to a temperature change. For example, in a plastic objective lens, there arises a problem that spherical aberration occurs in the over direction due to a temperature rise.
Therefore, in order to improve the lens characteristics (temperature characteristics) against such temperature changes, a diffractive structure is provided on the optical surface of the objective lens, and spherical aberration is generated in the under direction by the diffractive structure. There is known a technique for canceling the spherical aberration generated in the above.
このように、近年、回折構造は互換性達成や波長特性及び温度特性改善など様々な用途に用いられており、このような機能を、例えば、対物レンズに設けた回折構造のみに持たせるようなレンズ設計は困難であるという問題が生じている。そこで、対物レンズに回折構造を設けると共に、対物レンズとは別体に設けたコリメートレンズにも回折構造を設けて色収差の補正を行ないつつ、2種類の光ディスク間での互換を達成する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、特許文献1に記載された技術を用いてもなお上記波長特性や温度特性の改善は十分であるとはいえず、レンズ設計の自由度を向上させることができる技術的手段が求められている。 However, even if the technique described in Patent Document 1 is used, the above-described wavelength characteristics and temperature characteristics cannot be improved sufficiently, and technical means capable of improving the degree of freedom in lens design are required. Yes.
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、波長特性及び温度特性を改善できる光学素子及び光ピックアップ装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an optical element and an optical pickup device that can improve the wavelength characteristics and temperature characteristics in consideration of the above-described problems.
本明細書においては、上述したBDやHD以外にも、情報記録面上に数〜数十nm程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが0(ゼロ)の光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。
本明細書においては、DVDとは、DVD−ROM、DVD−Video、DVD−Audio、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW等のDVD系列の光ディスクの総称であり、CDとは、CD−ROM、CD−Audio、CD−Video、CD−R、CD−RW等のCD系列の光ディスクの総称である。
In the present specification, in addition to the above-described BD and HD, an optical disc having a protective film with a thickness of several to several tens of nm on the information recording surface, and the protective layer or protective film has a thickness of 0 (zero). These optical disks are also included in the high density optical disk.
In this specification, DVD is a general term for DVD optical discs such as DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, DVD + RW, and the like. Is a general term for optical discs of CD series such as CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW and the like.
以上の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、少なくとも、保護基板厚d[mm]の光ディスクに対して、波長λ(390nm≦λ≦420nm)の光束を用いて情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる光学素子において、前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成され、前記光ピックアップ装置の使用温度が30℃上昇した際に生じる球面収差SA1[λRMS]が(1)式を満たすことを特徴とする。
|(SA1/λ2)・(Δn3/Δt)・NA4・2d・109|≦9.9 (1)
但し、SA1は3次、5次、7次の二乗和、Δn3/Δtは前記混合材料の温度変化による屈折率変化、NAは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that at least an optical disk having a protective substrate thickness d [mm] is used for reproducing information by using a light beam having a wavelength λ (390 nm ≦ λ ≦ 420 nm). In the optical element used for the optical pickup device that performs recording, the optical element is made of resin as a base material, and the refractive index is changed by the temperature change of the resin opposite to the change in refractive index (Δn 1 / Δt). Spherical aberration SA 1 [λRMS], which is made of a mixed material in which fine particles having a change (Δn 2 / Δt) are dispersed in the resin and is generated when the operating temperature of the optical pickup device is increased by 30 ° C., is (1 ) Is satisfied.
| (SA 1 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δt) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 9.9 (1)
Where SA 1 is the third-order, fifth-order, and seventh-order square sum, Δn 3 / Δt is the refractive index change due to the temperature change of the mixed material, and NA is the numerical aperture on the exit side of the objective lens included in the optical pickup device. is there.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の光学素子において、(2)式を満たすことを特徴とする。
|(Δn1/Δt)|≧2・|(Δn3/Δt)| (2)
According to a second aspect of the present invention, in the optical element of the first aspect, the expression (2) is satisfied.
| (Δn 1 / Δt) | ≧ 2 · | (Δn 3 / Δt) | (2)
請求項1に記載の発明のように、光学素子が、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成され、光ピックアップ装置の使用温度が30℃上昇した際に生じる球面収差SA1が上記(1)式を満たすように設定することにより、温度変化に対する屈折率の変化量を抑制することで温度変化に対する球面収差補正が可能となり、高NAの単レンズでありながら、環境温度が変化しても集光性能が劣化しない光学素子とすることが可能である。
なお、このように、樹脂(例えばプラスチック材料)中に微細粒子(例えば無機微粒子)を混合することで、プラスチック材料の成形性を保持したまま、温度変化に伴う屈折率を低減した新しい光学材料を本明細書では、「アサーマル樹脂」と呼ぶ。
分散させる微細粒子の温度変化による屈折率変化(Δn3/Δt)は必ずしも母材料のものと逆符号でなくてもよい。母材料の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)より小さな値であればよいが、そうすると目的の混合材料を得るために多く分散させなければならなくなり、成形性が悪くなる。したがって、Δn3/ΔλはΔn1/Δλの逆符号であることが望ましい。
また、高NAの光学素子(出射側NA0.6〜0.9)であって、波長λの光ディスク用ピックアップ光学系に用いる光学素子は(1)式を満たすようなSA1であれば、該当NAの光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。
また、例えばHD用のNA0.65の対物レンズを用いる際には|(SA1/λ2)・(Δn3/Δt)・NA4・2d・109|≦4.0を満たすことが好ましく、例えばBD用のNA0.85の対物レンズを用いる際には|(SA1/λ2)・(Δn3/Δt)・NA4・2d・109|≦9.9を満たすことが好ましい。
As in the invention of claim 1, the optical element, a resin as a base material, the refractive index change (Δn 1 / Δt) and the opposite sign change in refractive index due to temperature change due to the temperature change of the resin ([Delta] n 2 / The spherical aberration SA 1 that is formed by a mixed material in which fine particles having Δt) are dispersed in the resin and that is generated when the operating temperature of the optical pickup device rises by 30 ° C. is set so as to satisfy the above formula (1). Therefore, it is possible to correct spherical aberration with respect to temperature change by suppressing the amount of change in refractive index with respect to temperature change, and the optical element that does not deteriorate the condensing performance even if the environmental temperature changes even though it is a single lens with high NA Is possible.
In this way, by mixing fine particles (for example, inorganic fine particles) in a resin (for example, plastic material), a new optical material having a reduced refractive index due to temperature change while maintaining the moldability of the plastic material. In this specification, it is called “athermal resin”.
The refractive index change (Δn 3 / Δt) due to the temperature change of the fine particles to be dispersed does not necessarily have the opposite sign to that of the base material. A value smaller than the refractive index change (Δn 1 / Δt) due to the temperature change of the base material may be used, but in this case, a large amount must be dispersed in order to obtain the target mixed material, resulting in poor moldability. Therefore, it is desirable that Δn 3 / Δλ is a reverse sign of Δn 1 / Δλ.
Further, if the optical element is a high NA optical element (emission side NA 0.6 to 0.9) and the optical element used for the optical disk pickup optical system having the wavelength λ is SA1 satisfying the expression (1), the NA Recording and reproduction can be performed without any problem on an optical disc.
For example, when using an objective lens with an NA of 0.65 for HD, it is preferable to satisfy | (SA 1 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δt) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 4.0. For example, when using an objective lens with NA of 0.85 for BD, it is preferable that | (SA 1 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δt) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 9.9.
このようなアサーマル樹脂を光学素子の材料として使用することで、NA0.85のレンズでありながら別体補正素子を必要としない単レンズを射出成形により大量生産することが可能となるという利点がある。 By using such an athermal resin as the material of the optical element, there is an advantage that it is possible to mass-produce a single lens which is a lens of NA 0.85 but does not require a separate correction element by injection molding. .
ここで、本発明の光学素子における屈折率の温度変化について説明する。温度変化に対する屈折率の変化率は、Lorentz−Lorenzの公式に基づいて、屈折率nを温度tで微分することにより、次の式(1)中のAで表される。
一般的なプラスチック材料の場合は、式1の第1項に比べて第2項の寄与が小さいので第2項はほぼ無視出来る。たとえば、アクリル樹脂(PMMA)の場合、線膨張係数αは7×10-5である、上式に代入すると、A=−12×10-5となり、実測値と概ね一致する。
ここで、本発明の光学素子では、例えば直径が50nm以下の微細粒子をプラスチック材料中に分散させることにより、実質的に上式の第2項の寄与を大きくし、第1項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。
In the case of a general plastic material, the contribution of the second term is smaller than that of the first term in Equation 1, so the second term can be almost ignored. For example, in the case of acrylic resin (PMMA), the linear expansion coefficient α is 7 × 10 −5, and if it is substituted into the above equation, A = −12 × 10 −5 , which substantially matches the actual measurement value.
Here, in the optical element of the present invention, for example, by dispersing fine particles having a diameter of 50 nm or less in a plastic material, the contribution of the second term of the above formula is substantially increased, and by the linear expansion of the first term. I try to counteract changes.
具体的には、従来は−12×10-5程度であった温度変化に対する屈折率変化率を、絶対値で10×10-5未満に抑えることが好ましい。より好ましくは、8×10-5未満、更に好ましくは、6×10-5未満に抑えることが、温度変化に伴う球面収差変化を低減するうえで好ましい。
例えば、アクリル樹脂(PMMA)に、酸化二オブ(Nb2O5)の微粒子を分散させることにより、このような温度変化に対する屈折率変化の依存性を解消することが出来る。
請求項2の発明のように混合材料の温度変化による屈折率変化Δn3/Δtが母材料の温度変化による屈折率変化Δn1/Δtの50%以下であれば、環境温度が30℃上昇した際に発生する球面収差をマレシャル限界0.07[λrms]以下に補正した光学素子とすることが可能である。
Specifically, it is preferable to suppress the refractive index change rate with respect to the temperature change, which was conventionally about −12 × 10 −5 , to an absolute value of less than 10 × 10 −5 . More preferably, it is preferably less than 8 × 10 −5 , and more preferably less than 6 × 10 −5 , in order to reduce a change in spherical aberration accompanying a temperature change.
For example, by dispersing fine particles of niobium oxide (Nb 2 O 5 ) in acrylic resin (PMMA), the dependency of the refractive index change on the temperature change can be eliminated.
If the refractive index change Δn 3 / Δt due to the temperature change of the mixed material is 50% or less of the refractive index change Δn 1 / Δt due to the temperature change of the base material as in the invention of claim 2, the environmental temperature increased by 30 ° C. It is possible to obtain an optical element in which spherical aberration occurring at this time is corrected to a Marshall limit of 0.07 [λrms] or less.
母材となるプラスチック材料は、体積比で80、酸化二オブは20程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる技術も知られており、必要な分散状態を生じさせることが出来る。
尚、この体積比率は、温度変化に対する屈折率の変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。
体積比率では、上記の例では80:20であるが、90:10〜60:40までの間で適宜調整可能である。90:10よりも体積比率が小さいと屈折率変化抑制の効果が小さくなり、逆に、60:40を超えるとアサーマル樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。
The plastic material used as the base material has a volume ratio of 80 and niobium oxide in a ratio of about 20, and these are uniformly mixed. There is a problem that the fine particles are likely to aggregate, but a technique of applying a charge to the particle surface to disperse the particles is also known, and a necessary dispersion state can be generated.
This volume ratio can be appropriately increased or decreased in order to control the rate of change in refractive index with respect to temperature change, and a plurality of types of nano-sized inorganic particles can be blended and dispersed.
The volume ratio is 80:20 in the above example, but can be appropriately adjusted between 90:10 and 60:40. If the volume ratio is smaller than 90:10, the effect of suppressing the change in refractive index is reduced. Conversely, if the volume ratio exceeds 60:40, a problem occurs in the moldability of the athermal resin, which is not preferable.
また、微細粒子は酸化物であることが好ましく、酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることがより好ましい。
また、微細粒子が無機物であることは、高分子有機化合物であるプラスチック材料との反応を低く抑えるために好ましく、また酸化物であることによって、青紫色レーザーの長時間の照射に伴う透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る。特に、高温下において青紫色レーザーが照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物であれば、酸化による透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る
The fine particles are preferably oxides, and more preferably oxides that are saturated in oxidation state and do not oxidize any more.
In addition, it is preferable that the fine particles are inorganic in order to keep the reaction with the plastic material, which is a high molecular organic compound, low, and because it is an oxide, the transmittance deterioration due to long-term irradiation of the blue-violet laser And wavefront aberration deterioration can be prevented. In particular, oxidation is likely to be accelerated under the severe condition of being irradiated with a blue-violet laser at a high temperature. However, with such an inorganic oxide, it is possible to prevent transmittance deterioration and wave aberration deterioration due to oxidation.
尚、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径が大きいと、入射光束の散乱が生じやすくなり集光レンズの透過率が低下する。高密度光ディスクにおいて、情報の記録/再生に使用される青紫色半導体レーザーでは、長時間にわたり安定したレーザー発振を得られるレーザパワーは30mW程度であるので、光学素子の青紫色レーザーに対する透過率が低いと、情報の記録の高速化、多層ディスク対応という観点で不利となる。従って、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径は、好ましくは20nm以下、更に好ましくは10〜15nm以下であることが集光レンズの透過率低下を防ぐうえで好ましい。 When the diameter of the fine particles dispersed in the plastic material is large, the incident light beam is easily scattered and the transmittance of the condensing lens is lowered. In a blue-violet semiconductor laser used for recording / reproducing information in a high-density optical disk, the laser power with which a stable laser oscillation can be obtained for a long time is about 30 mW, so the transmittance of the optical element with respect to the blue-violet laser is low. This is disadvantageous in terms of speeding up of information recording and compatibility with multilayer discs. Accordingly, the diameter of the fine particles dispersed in the plastic material is preferably 20 nm or less, and more preferably 10 to 15 nm or less in order to prevent a decrease in transmittance of the condenser lens.
請求項3記載の発明は、少なくとも、保護基板厚d[mm]の光ディスクに対して、波長λ(390nm≦λ≦420nm)の光束を用いて情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる光学素子において、前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の波長変化による屈折率変化(Δn1/Δλ)と逆符号の波長変化による屈折率変化(Δn2/Δλ)をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical pickup device that reproduces and / or records information using a light beam having a wavelength λ (390 nm ≦ λ ≦ 420 nm) for at least an optical disc having a protective substrate thickness d [mm]. In the optical element used, the optical element is made of resin as a base material, and has a refractive index change (Δn 1 / Δλ) due to a wavelength change of the resin and a refractive index change (Δn 2 / Δλ) due to a wavelength change opposite in sign. It is characterized by comprising a mixed material in which fine particles are dispersed in the resin.
請求項3に記載の発明のように、光学素子が、樹脂を母材料とし、樹脂の波長変化による屈折率変化(Δn1/Δλ)と逆符号の波長変化による屈折率変化(Δn2/Δλ)をもつ微細粒子を樹脂中に分散させた混合材料により構成することにより、波長変化に対する屈折率の変化量を抑制することが可能となり、光源の波長が基準波長からずれたとしても球面収差をよく補正した光学素子とすることができる。さらに、高NAの単レンズでありながら、従来と比較してレンズ設計の自由度が増し、対物レンズの色収差を小さくできるなどの効果を得られる。
分散させる微細粒子の波長変化による屈折率変化(Δn3/Δλ)は必ずしも母材料のものと逆符号でなくてもよい。母材料の波長変化による屈折率変化(Δn1/Δλ)より小さな値であればよいが、そうすると目的の混合材料を得るために多く分散させなければならなくなり、成形性が悪くなる。したがって、Δn3/ΔλはΔn1/Δλの逆符号であることが望ましい。
As in the embodiment described in claim 3, the optical element, a resin as a base material, the refractive index change due to the wavelength change of the resin (Δn 1 / Δλ) and opposite sign change in refractive index due to the wavelength change of (Δn 2 / Δλ It is possible to suppress the amount of change in the refractive index with respect to the wavelength change, and even if the wavelength of the light source deviates from the reference wavelength, the spherical aberration is reduced. A well corrected optical element can be obtained. Furthermore, although it is a single lens having a high NA, the degree of freedom in lens design is increased as compared with the conventional lens, and the effects of reducing the chromatic aberration of the objective lens can be obtained.
The refractive index change (Δn 3 / Δλ) due to the wavelength change of the fine particles to be dispersed does not necessarily have the opposite sign to that of the base material. The value may be smaller than the refractive index change (Δn 1 / Δλ) due to the wavelength change of the base material. However, in order to obtain a target mixed material, a large amount of dispersion is required, and the moldability deteriorates. Therefore, it is desirable that Δn 3 / Δλ is a reverse sign of Δn 1 / Δλ.
請求項4記載の発明は、請求項3に記載の光学素子において、前記混合材料のd線でのアッベ数νd3が(3)式を満たすことを特徴とする。
1.1・νd1≦νd3 (3)
但し、νd1は前記母材料のd線でのアッベ数であり、νd1及びνd3はともにνd=(nd−1)/(nF−nc)から求められ、ndは前記母材料のd線での屈折率であり、nFは前記母材料のF線での屈折率であり、ncは前記母材料のC線での屈折率である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical element according to the third aspect, the Abbe number ν d3 of the mixed material at the d-line satisfies the expression (3).
1.1 ・ ν d1 ≦ ν d3 (3)
Where ν d1 is the Abbe number of the base material on the d-line, and νd 1 and ν d3 are both obtained from ν d = (n d −1) / (n F −n c ), where n d is a refractive index at the d-line of the base material, n F is the refractive index at the F-line of the base material, the n c is the refractive index at C line of the base material.
請求項4の発明のように混合材料d線でのアッベ数νd3が母材料のd線でのアッベ数νd1と比較して1.1倍以上であれば、従来の樹脂に比べて分散が小さくなった分、基準波長とのずれがある際の球面収差をマレシャル限界0.077[λrms]以下に補正することが可能である。 If the Abbe number ν d3 in the mixed material d-line is 1.1 times or more compared to the Abbe number νd 1 in the d-line of the base material as in the invention of claim 4, it is dispersed as compared with the conventional resin. Therefore, the spherical aberration when there is a deviation from the reference wavelength can be corrected to a Marshall limit of 0.077 [λrms] or less.
請求項5記載の発明は、請求項3又は4に記載の光学素子において、前記波長λが±5nm変動した際に生じる球面収差SA2[λRMS]が(4)式を満たすことを特徴とする。
|(SA2/λ2)・(Δn3/Δλ)・NA4・2d・109|≦18.5 (4)
但し、SA1は3次、5次、7次の二乗和、Δn3/Δλは前記混合材料の波長変化による屈折率変化、NAは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
The invention according to claim 5 is the optical element according to claim 3 or 4, characterized in that the spherical aberration SA 2 [λRMS] generated when the wavelength λ fluctuates ± 5 nm satisfies the equation (4). .
| (SA 2 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δλ) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 18.5 (4)
Where SA 1 is the third-order, fifth-order, and seventh-order square sum, Δn 3 / Δλ is the refractive index change due to the wavelength change of the mixed material, and NA is the numerical aperture on the exit side of the objective lens included in the optical pickup device. is there.
ところで球面収差はNAの4乗に比例して大きくなることがよく知られている。したがって高NAの光学素子(出射側NA0.6〜0.9)であっても請求項5の発明のように(4)式を満たすようなSA2であれば、該当NAの光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。
また、例えばHD用のNA0.65の対物レンズを用いる際には|(SA2/λ2)・(Δn3/Δλ)・NA4・2d・109|≦7.8を満たすことが好ましく、例えばBD用のNA0.85の対物レンズを用いる際には|(SA2/λ2)・(Δn3/Δλ)・NA4・2d・109|≦18.5を満たすことが好ましい。
It is well known that spherical aberration increases in proportion to the fourth power of NA. Therefore, even if it is a high NA optical element (emission side NA 0.6 to 0.9), if it is SA2 that satisfies the expression (4) as in the invention of claim 5, recording can be performed without problem on the optical disk of the corresponding NA. And can play.
For example, when an objective lens with NA of 0.65 for HD is used, it is preferable that | (SA 2 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δλ) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 7.8 is satisfied. For example, when using an objective lens with NA of 0.85 for BD, it is preferable to satisfy | (SA 2 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δλ) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 18.5.
請求項6記載の発明は、請求項3〜5のいずれか一項に記載の光学素子において、前記波長λが±1nm変動した際に、前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δfb[nm]が(5)式を満たすことを特徴とする。
|Δfb/λ|≦0.4 (5)
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the third to fifth aspects, when the wavelength λ fluctuates ± 1 nm, the condensed spot formed on the information recording surface of the optical disc The wavefront aberration minimum position change amount Δfb [nm] in the optical axis direction satisfies the expression (5).
| Δfb / λ | ≦ 0.4 (5)
請求項6の発明のように、混合材料で製造した光学素子において波長λが±1nm変動した際に前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δfb(nm)が(5)式を満たす値であれば、モードホップによる波長変動が発生しても該当λを用いる光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。さらにNA0.8〜0.9の光学素子であると球面収差はNAの4乗に比例するので、温度変化に対応して球面収差を補正することに重点を置くと、NA0.65前後のものと比較して波長変化時の収差劣化が顕著になる。温度特性と波長特性を同時に満足させるとΔfbを小さくすることは難しいが、(5)式を満たすΔfbならば液晶などの別体補子で補正することが可能であり、該当NAの光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。 As in the invention of claim 6, when the wavelength λ fluctuates by ± 1 nm in an optical element made of a mixed material, the change in the minimum position of wavefront aberration in the optical axis direction at the focused spot formed on the information recording surface of the optical disc If the amount Δfb (nm) is a value satisfying the expression (5), recording and reproduction can be performed without any problem on an optical disk using the corresponding λ even if a wavelength variation due to mode hop occurs. Further, in the case of an optical element with NA of 0.8 to 0.9, since spherical aberration is proportional to the fourth power of NA, when focusing on correcting spherical aberration in response to temperature change, an element with NA of around 0.65 As compared with, the aberration deterioration at the time of wavelength change becomes remarkable. If the temperature characteristic and the wavelength characteristic are satisfied at the same time, it is difficult to reduce Δfb. However, if Δfb satisfying the equation (5) is satisfied, it can be corrected by a separate complement such as a liquid crystal, and this is a problem in an optical disc of the corresponding NA Can be recorded and played back.
請求項7記載の発明は、少なくとも、保護基板厚d[mm]の光ディスクに対して、波長λ(390nm≦λ≦420nm)の光束を用いて情報の再生及び/又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられる光学素子において、前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子Aと、前記樹脂の波長変化による屈折率変化(Δn1/Δλ)と逆符号の波長変化による屈折率変化(Δn2/Δλ)をもつ微細粒子Bとを前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is an optical pickup device that reproduces and / or records information by using a light beam having a wavelength λ (390 nm ≦ λ ≦ 420 nm) for at least an optical disc having a protective substrate thickness d [mm]. In the optical element used, the optical element is made of resin as a base material, and has a refractive index change (Δn 1 / Δt) due to a temperature change of the resin and a refractive index change (Δn 2 / Δt) due to a temperature change opposite in sign. Fine particles A and fine particles B having a refractive index change (Δn 1 / Δλ) due to a wavelength change of the resin and a refractive index change (Δn 2 / Δλ) due to a wavelength change of the opposite sign were dispersed in the resin. It is characterized by comprising a mixed material.
請求項7に記載の発明のように、光学素子が、樹脂を母材料とし、樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子Aと、前記樹脂の波長変化による屈折率変化(Δn1/Δλ)と逆符号の波長変化による屈折率変化(Δn2/Δλ)をもつ微細粒子Bとを樹脂中に分散させた混合材料により構成することにより、温度変化に対する屈折率の変化量と波長変化に対する屈折率の変化量を共に抑制することが可能となる。 As in the invention of claim 7, the optical element, a resin as a base material, the refractive index change due to the temperature change of the resin (Δn 1 / Δt) and the opposite sign change in refractive index due to temperature change (Δn 2 / Δt ) And fine particles B having a refractive index change (Δn 1 / Δλ) due to a wavelength change of the resin and a refractive index change (Δn 2 / Δλ) due to a wavelength change of the opposite sign are dispersed in the resin. By using the mixed material, it is possible to suppress both the amount of change in refractive index with respect to temperature change and the amount of change in refractive index with respect to wavelength change.
請求項8記載の発明は、請求項7に記載の光学素子において、前記微細粒子Aと前記微細粒子Bとが異なる粒子であることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the optical element according to claim 7, wherein the fine particles A and the fine particles B are different particles.
母材料である樹脂に分散させる前記微細粒子Aと前記微細粒子Bの合計体積と母材料の体積との比は40:60を超えると混合材料の成形性が悪くなってしまうが、請求項8に記載のように、微細粒子Aと微細粒子Bとが異なる粒子とすれば、目的の混合材料を得るためにA、B2つの粒子の体積割合を自由にかえることができる。具体的には、得られる混合材料の温度変化を重視するのであれば微細粒子Aを、得られる混合材料の波長変化における屈折率変化を重視するのであれば微細粒子Bを他方の微細粒子よりも多く分散することができる。なお、微細粒子Aおよび微細粒子Bはそれぞれ1種類の微細粒子であるとは限らない。 If the ratio of the total volume of the fine particles A and the fine particles B dispersed in the resin, which is a base material, to the volume of the base material exceeds 40:60, the moldability of the mixed material is deteriorated. If the fine particles A and the fine particles B are different from each other as described in (1), the volume ratio of the two particles A and B can be freely changed in order to obtain a target mixed material. Specifically, if importance is attached to the temperature change of the resulting mixed material, the fine particles A are more important than the other fine particles if the refractive index change in the wavelength change of the obtained mixed material is important. Many can be dispersed. Note that each of the fine particles A and the fine particles B is not necessarily one kind of fine particles.
請求項9記載の発明は、請求項7に記載の光学素子において、前記微細粒子Aと前記微細粒子Bとが同一の粒子であることを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the optical element according to claim 7, wherein the fine particles A and the fine particles B are the same particles.
母材料である樹脂に分散させる微細粒子の体積と母材料の体積との比は40:60を超えると混合材料の成形性が悪くなってしまうが、請求項9に記載のように、微細粒子Aと微細粒子Bが同一の粒子であることで、屈折率変化抑制効果を十分生じつつ成形性にも影響を問題ないアサーマル樹脂とすることができる。 If the ratio of the volume of the fine particles dispersed in the resin as the base material to the volume of the base material exceeds 40:60, the moldability of the mixed material deteriorates. When A and the fine particles B are the same particles, an athermal resin that has a sufficient effect of suppressing the refractive index change and does not affect the moldability can be obtained.
請求項10記載の発明は、請求項7〜9のいずれか一項に記載の光学素子において、前記光ピックアップ装置の使用温度が30℃上昇した際に生じる球面収差SA1[λRMS]が(1)式を満たすことを特徴とする。
|(SA1/λ2)・(Δn3/Δt)・NA4・2d・109|≦9.9 (1)
但し、SA1は3次、5次、7次の二乗和、Δn3/Δtは前記混合材料の温度変化による屈折率変化、NAは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
According to a tenth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the seventh to ninth aspects, the spherical aberration SA 1 [λRMS] generated when the operating temperature of the optical pickup device increases by 30 ° C. is (1). ) Is satisfied.
| (SA 1 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δt) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 9.9 (1)
Where SA 1 is the third-order, fifth-order, and seventh-order square sum, Δn 3 / Δt is the refractive index change due to the temperature change of the mixed material, and NA is the numerical aperture on the exit side of the objective lens included in the optical pickup device. is there.
請求項10の発明のように、環境温度が30℃上昇した際に発生する球面収差SA1[λrms]が(1)式を満たす数値であれば、SA1はマレシャル限界0.07[λrms]以下であり、保護基盤厚d[mm]の光ディスクにおいて該当NAで問題なく記録および再生ができる。
If the spherical aberration SA1 [λrms] generated when the environmental temperature rises by 30 ° C. is a numerical value satisfying the expression (1) as in the invention of
請求項11記載の発明は、請求項10に記載の光学素子において、(2)式を満たすことを特徴とする。
|(Δn1/Δt)|≧2・|(Δn3/Δt)| (2)
An eleventh aspect of the present invention is the optical element according to the tenth aspect, wherein the expression (2) is satisfied.
| (Δn 1 / Δt) | ≧ 2 · | (Δn 3 / Δt) | (2)
請求項11の発明のように、温度による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子Aと波長変化による屈折率変化(Δn2/Δλ)をもつ微細粒子Bを母材料である樹脂に分散した混合材料の温度変化による屈折率変化(Δn3/Δt)が母材料の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)の50%以下であれば、環境温度が30℃上昇した際に発生する球面収差をマレシャル限界0.07[λrms]以下に補正した光学素子とすることが可能である。
As in the invention of
請求項12記載の発明は、請求項7〜11のいずれか一項に記載の光学素子において、前記混合材料のd線でのアッベ数νd3が(3)式を満たすことを特徴とする。
1.1・νd1≦νd3 (3)
但し、νd1は前記母材料のd線でのアッベ数であり、νd1及びνd3はともにνd=(nd−1)/(nF−nc)から求められ、ndは前記母材料のd線での屈折率であり、nFは前記母材料のF線での屈折率であり、ncは前記母材料のC線での屈折率である。
The invention according to
1.1 ・ ν d1 ≦ ν d3 (3)
Where ν d1 is the Abbe number of the base material at the d-line, and νd 1 and ν d3 are both obtained from ν d = (n d −1) / (n F −n c ), where n d is a refractive index at the d-line of the base material, n F is the refractive index at the F-line of the base material, the n c is the refractive index at C line of the base material.
請求項12の発明のように混合材料d線でのアッベ数νd3が母材料のd線でのアッベ数νd1と比較して1.1倍以上であれば、従来の樹脂に比べて分散が小さくなった分、基準波長とのずれがある際の球面収差をマレシャル限界0.07[λrms]以下に補正することが可能である。
If the Abbe number ν d3 in the mixed material d-line is 1.1 times or more compared to the Abbe number νd 1 in the d-line of the base material as in the invention of
請求項13記載の発明は、請求項7〜12のいずれか一項に記載の光学素子において、前記波長λが±5nm変動した際に生じる球面収差SA2[λRMS]が(4)式を満たすことを特徴とする。
|(SA2/λ2)・(Δn3/Δλ)・NA4・2d・109|≦18.5 (4)
但し、SA1は3次、5次、7次の二乗和、Δn3/Δλは前記混合材料の波長変化による屈折率変化、NAは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the seventh to twelfth aspects, the spherical aberration SA 2 [λRMS] generated when the wavelength λ fluctuates ± 5 nm satisfies the equation (4). It is characterized by that.
| (SA 2 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δλ) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 18.5 (4)
Where SA 1 is the third-order, fifth-order, and seventh-order square sum, Δn 3 / Δλ is the refractive index change due to the wavelength change of the mixed material, and NA is the numerical aperture on the exit side of the objective lens included in the optical pickup device. is there.
波長λ(390nm〜420nm)が±5nm変化した波長λ'の際に発生する球面収差SA2はNAの4乗に比例して大きくなる。したがって請求項13の発明のように(4)式を満たすようなSA2であれば、該当NAの光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。 The spherical aberration SA2 that occurs when the wavelength λ ′ (390 nm to 420 nm) is changed by ± 5 nm increases in proportion to the fourth power of NA. Therefore, if the SA2 satisfies the expression (4) as in the thirteenth aspect of the invention, recording and reproduction can be performed without any problem on the optical disk having the NA.
請求項14記載の発明は、請求項7〜13のいずれか一項に記載の光学素子において、前記波長λが±1nm変動した際に、前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δfb[nm]が(5)式を満たすことを特徴とする。
|Δfb/λ|≦0.4 (5)
A fourteenth aspect of the present invention is the optical element according to any one of the seventh to thirteenth aspects, wherein the condensed spot formed on the information recording surface of the optical disc when the wavelength λ varies ± 1 nm. The wavefront aberration minimum position change amount Δfb [nm] in the optical axis direction satisfies the expression (5).
| Δfb / λ | ≦ 0.4 (5)
請求項14の発明のように、混合材料で製造した光学素子において波長λが±1nm変動した際に前記光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける光軸方向の波面収差最小位置変化量Δfb(nm)が(5)式を満たす値であれば、モードホップによる波長変動が生じても該当λを用いる光ディスクにおいて問題なく記録および再生ができる。
As in the invention of
請求項15記載の発明は、請求項3〜14のいずれか一項に記載の光学素子において、前記波長λの光束に対する前記母材料及び前記混合材料の屈折率をそれぞれN1及びN3、前記光学素子の光源側の光学面の最大有効径をhmax、前記光学面の前記hmaxにおける接線と光軸とが成す角度をαと規定したとき、(6)式及び(7)式を満たすことを特徴とする。
N1<N3 (6)
26.0°≦α (7)
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the third to fourteenth aspects, the refractive indexes of the base material and the mixed material with respect to the light flux having the wavelength λ are N 1 and N 3 , respectively. when defined maximum effective diameter h max of the light source side optical surface of the optical element, the angle formed by the tangent and the optical axis in the h max of the optical surface and alpha, satisfies the expression (6) and (7) It is characterized by that.
N 1 <N 3 (6)
26.0 ° ≦ α (7)
請求項15に記載の発明のように、N1<N3の条件下において、光学面の最大有効径hmaxにおける接線と光軸とがなす角度αが上記(7)式を満たすことにより、光源側の光学面の曲率を抑えることができる。緩やかな曲率となることでレンズの面が相対的にシフト、チルト(偏芯)した際、大きな曲率の光学素子よりもコマ収差劣化が小さい。よって(7)式を満たすことで製造上の偏芯許容度を大きくして生産性を向上することができる。
As in the invention described in
請求項16記載の発明は、請求項1〜15のいずれか一項に記載の光学素子において、前記混合材料中の前記微細粒子の平均粒径が50nm以下であることを特徴とする。
The invention according to
微細粒子の平均粒径が50nmを超えると、得られる混合材料が濁るなどして透明性が低下し、光学素子の光透過率が70%以下になる。好ましくは20nm以下、さらに好ましくは10〜15nm以下が好ましい。
本発明において用いる微細粒子としては、例えば、酸化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等、これら酸化物との組み合わせで形成されるリン酸塩、硫酸塩等、を挙げることができる。
When the average particle size of the fine particles exceeds 50 nm, the resulting mixed material becomes cloudy and the transparency is lowered, and the light transmittance of the optical element becomes 70% or less. Preferably it is 20 nm or less, More preferably, it is 10-15 nm or less.
Examples of the fine particles used in the present invention include oxide fine particles. More specifically, for example, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, Phosphate and sulfate formed in combination with oxides such as indium oxide, tin oxide, lead oxide, and lithium oxides of double oxide such as lithium niobate, potassium niobate, and lithium tantalate Etc.
また、本発明の無機微粒子としては、半導体結晶組成の微粒子も好ましく利用できる。該半導体結晶組成には特に制限はないが、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものが望ましい。具体的な組成例としては、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第14族元素の単体、リン(黒リン)等の周期表第15族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第16族元素の単体、炭化ケイ素(SiC)等の複数の周期表第14族元素からなる化合物、酸化錫(IV)(SnO2)、硫化錫(II,IV)(Sn(II)Sn(IV)S3)、硫化錫(IV)(SnS2)、硫化錫(II)(SnS)、セレン化錫(II)(SnSe)、テルル化錫(II)(SnTe)、硫化鉛(II)(PbS)、セレン化鉛(II)(PbSe)、テルル化鉛(II)(PbTe)等の周期表第14族元素と周期表第16族元素との化合物、窒化ホウ素(BN)、リン化ホウ素(BP)、砒化ホウ素(BAs)、窒化アルミニウム(AlN)、リン化アルミニウム(AlP)、砒化アルミニウム(AlAs)、アンチモン化アルミニウム(AlSb)、窒化ガリウム(GaN)、リン化ガリウム(GaP)、砒化ガリウム(GaAs)、アンチモン化ガリウム(GaSb)、窒化インジウム(InN)、リン化インジウム(InP)、砒化インジウム(InAs)、アンチモン化インジウム(InSb)等の周期表第13族元素と周期表第15族元素との化合物(あるいはIII−V族化合物半導体)、硫化アルミニウム(Al2S3)、セレン化アルミニウム(Al2Se3)、硫化ガリウム(Ga2S3)、セレン化ガリウム(Ga2Se3)、テルル化ガリウム(Ga2Te3)、酸化インジウム(In2O3)、硫化インジウム(In2S3)、セレン化インジウム(In2Se3)、テルル化インジウム(In2Te3)等の周期表第13族元素と周期表第16族元素との化合物、塩化タリウム(I)(TlCl)、臭化タリウム(I)(TlBr)、ヨウ化タリウム(I)(TlI)等の周期表第13族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化亜鉛(ZnO)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、テルル化亜鉛(ZnTe)、酸化カドミウム(CdO)、硫化カドミウム(CdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、テルル化カドミウム(CdTe)、硫化水銀(HgS)、セレン化水銀(HgSe)、テルル化水銀(HgTe)等の周期表第12族元素と周期表第16族元素との化合物(あるいはII−VI族化合物半導体)、硫化砒素(III)(As2S3)、セレン化砒素(III)(As2Se3)、テルル化砒素(III)(As2Te3)、硫化アンチモン(III)(Sb2S3)、セレン化アンチモン(III)(Sb2Se3)、テルル化アンチモン(III)(Sb2Te3)、硫化ビスマス(III)(Bi2S3)、セレン化ビスマス(III)(Bi2Se3)、テルル化ビスマス(III)(Bi2Te3)等の周期表第15族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化銅(I)(Cu2O)、セレン化銅(I)(Cu2Se)等の周期表第11族元素と周期表第16族元素との化合物、塩化銅(I)(CuCl)、臭化銅(I)(CuBr)、ヨウ化銅(I)(CuI)、塩化銀(AgCl)、臭化銀(AgBr)等の周期表第11族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化ニッケル(II)(NiO)等の周期表第10族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化コバルト(II)(CoO)、硫化コバルト(II)(CoS)等の周期表第9族元素と周期表第16族元素との化合物、四酸化三鉄(Fe3O4)、硫化鉄(II)(FeS)等の周期表第8族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化マンガン(II)(MnO)等の周期表第7族元素と周期表第16族元素との化合物、硫化モリブデン(IV)(MoS2)、酸化タングステン(IV)(WO2)等の周期表第6族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化バナジウム(II)(VO)、酸化バナジウム(IV)(VO2)、酸化タンタル(V)(Ta2O5)等の周期表第5族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化チタン(TiO2、Ti2O5、Ti2O3、Ti5O9等)等の周期表第4族元素と周期表第16族元素との化合物、硫化マグネシウム(MgS)、セレン化マグネシウム(MgSe)等の周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2O4)、セレン化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2Se4)、硫化銅(II)クロム(III)(CuCr2S4)、セレン化水銀(II)クロム(III)(HgCr2Se4)等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート(BaTiO3)等が挙げられる。なお、G.Schmidら;Adv.Mater.,4巻,494頁(1991)に報告されている(BN)75(BF2)15F15や、D.Fenskeら;Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,29巻,1452頁(1990)に報告されているCu146Se73(トリエチルホスフィン)22のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
これらの微粒子は、1種類の無機微粒子を用いてもよく、また複数種類の無機微粒子を併用してもよい。
As the inorganic fine particles of the present invention, fine particles having a semiconductor crystal composition can also be preferably used. Although there is no restriction | limiting in particular in this semiconductor crystal composition, What does not produce absorption, light emission, fluorescence, etc. in the wavelength range used as an optical element is desirable. Specific examples of the composition include simple elements of
As these fine particles, one kind of inorganic fine particles may be used, or a plurality of kinds of inorganic fine particles may be used in combination.
請求項17記載の発明は、請求項1〜16のいずれか一項に記載の光学素子において、単玉のレンズで構成されていることを特徴とする。
The invention according to
従来のプラスチック製の光学素子においては、環境温度が30℃上昇した際の球面収差を補正するために構成を2枚とする技術があるが、レンズ2枚の組み立て調整や部品点数が増加するなどのコストアップは避けられない。また、パソコン用途のピックアップには軽量で薄型化が望まれている。したがって請求項17のように、光学素子を1枚構成とすることで、2枚構成の課題を解決でき、レンズが軽量でコンパクトなピックアップとすることができる。 In the conventional plastic optical element, there is a technique of using two components to correct spherical aberration when the environmental temperature rises by 30 ° C., but the assembly adjustment of two lenses and the number of parts increase. The cost increase is inevitable. In addition, it is desired that a pickup for a personal computer is lightweight and thin. Therefore, according to the seventeenth aspect, by using one optical element, the problem of the two-element structure can be solved, and the pickup can be made light and compact.
請求項18記載の発明は、請求項1〜17のいずれか一項に記載の光学素子を備えることを特徴とする。 An eighteenth aspect of the invention includes the optical element according to any one of the first to seventeenth aspects.
本発明によれば、波長特性及び温度特性を改善できる光学素子及び光ピックアップ装置を得られる。 According to the present invention, an optical element and an optical pickup device that can improve wavelength characteristics and temperature characteristics can be obtained.
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、BD20(光ディスク)に対して適切に情報の記録/再生を行える光ピックアップ装置10の構成を概略的に示す図である。BDの光学的仕様は、波長λ=405nm、保護層22の厚さd=0.1mm、開口数NA=0.85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。また、光ディスクとして、開口数NA=0.65程度、保護層PLの厚さd=0.6mm程度のHDを用いても良い。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an
However, the combination of the wavelength, the thickness of the protective layer, and the numerical aperture is not limited to this. Further, as the optical disc, an HD having a numerical aperture NA of about 0.65 and a thickness d of the protective layer PL of about 0.6 mm may be used.
光ピックアップ装置10は、光源としての青紫色半導体レーザー11、偏光ビームスプリッター12、1/4波長板16、コリメートレンズ13、絞り18、対物レンズ30(本発明の光学素子)、フォーカシング/トラッキング用の2軸アクチュエータ19、シリンドリカルレンズ17、凹レンズ14、及び光検出器15とから構成される。
青紫色半導体レーザー11から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッター12を通過し、1/4波長板16、及びコリメートレンズ13を経て円偏光の平行光束となった後、絞り18により光束径が規制され、対物レンズ30によって高密度光ディスク20の保護層22を介して情報記録面21上に形成されるスポットとなる。
The
The divergent light beam emitted from the blue-
情報記録面21で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズ30、絞り18、及びコリメートレンズ13を経て収斂光束となった後、1/4波長板16を透過することで直線偏光となり、偏光ビームスプリッター12によって反射され、シリンドリカルレンズ17、凹レンズ14を経ることにより非点収差が与えられ、光検出器15に収束する。そして、光検出器15の出力信号を用いて高密度光ディスク20の情報記録面21に記録された情報を読み取ることが出来る。
尚、波長400nm程度のレーザー光を射出する光源として、青紫色半導体レーザーの代わりに、第二高調波発生法を利用したSHG青紫色レーザーを使用しても良い。
The reflected light beam modulated by the information pits on the
As a light source for emitting laser light having a wavelength of about 400 nm, an SHG blue-violet laser using a second harmonic generation method may be used instead of the blue-violet semiconductor laser.
次に、対物レンズ30の構成について説明する。
対物レンズは、その光源側の光学面と光ディスク側の光学面が共に非球面で構成された一群一枚構成のアサーマル樹脂製の単レンズである。
Next, the configuration of the
The objective lens is a single lens made of athermal resin having a group of one element in which both the optical surface on the light source side and the optical surface on the optical disk side are aspherical.
アサーマル樹脂は、母材料としての樹脂に対して、この樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子を分散させた混合材料であり、光ピックアップ装置10の使用温度が30℃上昇した際に生じる球面収差SA1[λRMS]が(1)式を満たすように設定されている。
0.6≦|(SA1/λ2)・(Δn3/Δt)・NA2・2d・108|≦1.3 (1)
但し、SA1は3次、5次、7次の二乗和、Δn3/Δtは混合材料の温度変化による屈折率変化、NAは光ピックアップ装置が有する対物レンズの開口数である。
Athermal resin disperses fine particles having a refractive index change (Δn 1 / Δt) due to a temperature change of this resin and a refractive index change (Δn 2 / Δt) due to a temperature change opposite to that of the resin as a base material. The spherical aberration SA 1 [λRMS] generated when the operating temperature of the
0.6 ≦ | (SA 1 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δt) · NA 2 · 2d · 10 8 | ≦ 1.3 (1)
Where SA 1 is the sum of squares of the third, fifth and seventh orders, Δn 3 / Δt is the refractive index change due to the temperature change of the mixed material, and NA is the numerical aperture of the objective lens of the optical pickup device.
対物レンズの光学面には位相構造が設けられている。位相構造としては、回折構造、光路差付与構造の何れであっても良く、回折構造としては、図2に模式的に示すように、複数の輪帯100から構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるものや、図3に模式的に示すように、段差101の方向が有効径内で同一である複数の輪帯102から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものや、図4に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯103から構成されるものや、図5に模式的に示すように、段差104の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯105から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。また、光路差付与構造としては、図5に模式的に示すように、段差104の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯105から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。従って、図5に模式的に示した構造は、回折構造である場合もあるし、光路差付与構造である場合もある。尚、図2乃至図5は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。尚、本明細書では、図2、3、及び5に示したような複数の輪帯から構成される回折構造を記号「DOE」で表し、図4に示したような内部に階段構造が形成された複数の輪帯から構成される回折構造を記号「HOE」で表すものとする。
A phase structure is provided on the optical surface of the objective lens. The phase structure may be either a diffractive structure or an optical path difference providing structure. As schematically shown in FIG. 2, the diffractive structure includes a plurality of
このような位相構造を設けることにより、例えば、温度変化に伴う半導体レーザーの波長が変化した場合における球面収差を抑制したり、製造誤差により発振波長が基準波長からずれた半導体レーザーを使用した場合での球面収差を抑制したり、或いは、レーザーのモードホッピングにより、入射光束の波長が瞬時的に変化した場合においても良好な記録/再生特性を維持できる。 By providing such a phase structure, for example, when a semiconductor laser whose oscillation wavelength is deviated from the reference wavelength due to a manufacturing error is used or when spherical aberration is suppressed when the wavelength of the semiconductor laser is changed due to a temperature change. The recording / reproducing characteristics can be maintained even when the wavelength of the incident light beam is instantaneously changed by suppressing the spherical aberration or by the mode hopping of the laser.
また、本実施の形態においては、光ピックアップ装置10が1つのレーザ光源11を備え、1種類の規格(或いは、記録密度)の光ディスク(本実施の形態においてはBD)に対する情報の再生/記録を行なうものとしたが、これに限らず、2つ以上の光源を用いて、2種類以上の規格の光ディスク(例えば、高密度光ディスクとDVDや、高密度光ディスクとDVDとCDと間での互換性を有する光ピックアップ装置の構成としてもよい。例えば、高密度光ディスクとDVDの間で互換性を有する光ピックアップ装置とする場合、対物レンズに設けた位相構造を利用して、高密度光ディスク用の第1波長λ1とDVD用の第2波長λ2の波長差に起因する色収差、及び/又は、高密度光ディスクの保護層とDVDの保護層の厚みの差に起因する球面収差を補正することができる。なお、ここでいう色収差とは、波長差に起因する光軸方向の波面収差最小位置変動を指す。例えば、位相構造を、波長λ1及びλ2の光束のうち少なくとも1つの光束に対して正の回折作用を与える回折構造とすることで、回折作用を与えた光束の波長変動に起因して発生する色収差を抑制することができる。
In the present embodiment, the
以上のように、本実施の形態に示した対物レンズ(光学素子)及び光ピックアップ装置によれば、対物レンズを、母材料としての樹脂に対して、この樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子を分散させた混合材料(アサーマル樹脂)からなる単玉のレンズで構成し、光ピックアップ装置10の使用温度が30℃上昇した際に生じる球面収差SA1[λRMS]が上記(1)式を満たすように設定している。
As described above, according to the objective lens (optical element) and the optical pickup device described in the present embodiment, the objective lens is made of a refractive index change (Δn) due to a temperature change of the resin with respect to the resin as a base material. 1 / Δt), which is composed of a single lens made of a mixed material (athermal resin) in which fine particles having a refractive index change (Δn 2 / Δt) with a temperature change of the opposite sign is used, and the
このように、従来より一般的に用いられている樹脂(プラスチック樹脂)とは逆符号のdn/dtを持つ微細粒子を、当該樹脂に混合させることで温度変化による屈折率変化(dn/dt)を減少させたアサーマル樹脂を対物レンズの材料とすることで、温度変化に対する屈折率の変化量を抑制することが可能となり、高NAの単レンズでありながら、環境温度が変化しても集光性能が劣化しない光学素子とすることが可能である。 Thus, the refractive index change (dn / dt) due to a temperature change is obtained by mixing fine particles having dn / dt of the opposite sign to that of a resin (plastic resin) generally used in the past, into the resin. As a material for the objective lens, an athermal resin with a reduced squeezing can suppress the amount of change in the refractive index with respect to temperature change, and it is a single lens with high NA, but it can collect light even if the environmental temperature changes. An optical element whose performance is not deteriorated can be obtained.
なお、上記実施の形態においては、対物レンズが、樹脂を母材料とし、樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されるものとしたが、これに限らず、対物レンズを、樹脂を母材料とし、この樹脂の波長変化による屈折率変化(Δn1/Δλ)と逆符号の波長変化による屈折率変化(Δn2/Δλ)をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成してもよく、あるいは、樹脂を母材料とし、この樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子Aと、この樹脂の波長変化による屈折率変化(Δn1/Δλ)と逆符号の波長変化による屈折率変化(Δn2/Δλ)をもつ微細粒子Bとを樹脂中に分散させた混合材料により構成してもよい。 In the above-described embodiment, the objective lens uses a resin as a base material, and the refractive index change (Δn 1 / Δt) due to a temperature change of the resin and the refractive index change (Δn 2 / Δt) due to a temperature change opposite to the sign. However, the present invention is not limited to this, and the objective lens is made of a resin as a base material, and the refractive index change (Δn 1 / [Delta] [lambda]) and fine particles having a refractive index change ([Delta] n < 2 > / [Delta] [lambda]) due to a wavelength change of the opposite sign may be constituted by a mixed material dispersed in the resin, or a resin as a base material, A fine particle A having a refractive index change (Δn 1 / Δt) due to a temperature change and a refractive index change (Δn 2 / Δt) due to a temperature change of the opposite sign, and a refractive index change (Δn 1 / Δλ) due to a wavelength change of the resin. Refractive index due to wavelength change with opposite sign You may comprise by the mixed material which disperse | distributed the fine particle B which has a change ((DELTA) n < 2 > / (DELTA) (lambda)) in resin.
これにより、波長変化に対する屈折率の変化量を抑制することが可能となり、高NAの単レンズでありながら、従来と比較してレンズ設計の自由度が増し、結果として例えばレンズ製造上の偏芯許容度を大きくしたり、対物レンズの色収差を小さくできるなどの効果を得られる。
また、このようなアサーマル樹脂の機能と、当該対物レンズの光学面に設けた位相構造が有する機能とを併用することで、例えば、温度変化に伴う半導体レーザーの波長が変化した場合における球面収差を抑制したり、製造誤差により発振波長が基準波長からずれた半導体レーザーを使用した場合での球面収差を抑制したり、或いは、レーザーのモードホッピングにより、入射光束の波長が瞬時的に変化した場合における記録/再生特性をより向上させることができる。
As a result, it is possible to suppress the amount of change in the refractive index with respect to the wavelength change, and the degree of freedom in lens design is increased as compared with the conventional lens even though it is a single lens having a high NA. Effects such as increasing the tolerance and reducing the chromatic aberration of the objective lens can be obtained.
In addition, by combining the function of such an athermal resin and the function of the phase structure provided on the optical surface of the objective lens, for example, spherical aberration when the wavelength of the semiconductor laser changes due to temperature change can be reduced. Suppressing, suppressing spherical aberration when using a semiconductor laser whose oscillation wavelength deviates from the reference wavelength due to manufacturing errors, or when the wavelength of the incident light beam changes instantaneously due to laser mode hopping Recording / reproduction characteristics can be further improved.
次に、上記実施の形態で示した光学素子の実施例について説明する。
表1に実施例1のレンズデータを示す。
Table 1 shows lens data of Example 1.
表1に示すように、本実施例においては、本発明の光学素子を対物レンズに適用している。この対物レンズはBD専用として用いられるものであり、波長λ=405nmのときの焦点距離f1=1.78mm、倍率=0に設定されている。 As shown in Table 1, in this example, the optical element of the present invention is applied to an objective lens. This objective lens is used exclusively for BD, and is set to a focal length f1 = 1.78 mm and a magnification = 0 when the wavelength λ = 405 nm.
対物レンズの入射面(第2面)及び出射面(第3面)は、次式数2に表1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、第3面には回折構造DOEが形成されている。この回折構造DOEは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、h(mm)を光軸に垂直な方向の高さ、B2iを光路差関数係数、nを入射光束の回折光のうち最大の回折効率を有する回折光の回折次数、λ(nm)を回折構造に入射する光束の波長、λB(nm)を回折構造の製造波長とするとき、次の数3式に表1に示す係数を代入して定義される光路差関数φ(h)(mm)で表される。
また、本実施例の対物レンズにおいては、SA1=0.059λrms、Δn3/Δt=−5.31×10-05、NA=0.850、d=0.100(mm)に設定されており、|(SA1/λ2)・(Δn3/Δt)・NA4・2d・109|=8.08となることから、上記(1)式を満たすことが分かる。
また、Δn1/Δt=−9.81×10-05、Δn3/Δt=−5.31×10-05に設定されており、(Δn1/Δt)/(Δn3/Δt)=1.85となることから、上記(2)式を満たすことが分かる。
Here, x is an axis in the optical axis direction (the light traveling direction is positive), κ is a conic coefficient, and A 2i is an aspheric coefficient.
A diffractive structure DOE is formed on the third surface. This diffractive structure DOE is represented by an optical path difference added to the transmitted wavefront by this structure. The optical path difference is such that h (mm) is the height in the direction perpendicular to the optical axis, B 2i is the optical path difference function coefficient, n is the diffraction order of the diffracted light having the maximum diffraction efficiency out of the diffracted light of the incident light flux, λ When (nm) is the wavelength of the light beam incident on the diffractive structure and λB (nm) is the manufacturing wavelength of the diffractive structure, the optical path difference function φ () defined by substituting the coefficient shown in Table 1 into the following equation (3) h) Expressed in mm.
In the objective lens of the present example, SA 1 = 0.059λrms, Δn 3 /Δt=-5.31×10 -05, NA = 0.850, is set to d = 0.100 (mm) Since | (SA 1 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δt) · NA 4 · 2d · 10 9 | = 8.08, it is understood that the above equation (1) is satisfied.
Further, Δn 1 /Δt=-9.81×10 -05, is set to Δn 3 /Δt=-5.31×10 -05, (Δn 1 / Δt) / (Δn 3 / Δt) = 1 .85, it is understood that the above expression (2) is satisfied.
表2に実施例2のレンズデータを示す。
表2に示すように、本実施例においては、本発明の光学素子を対物レンズに適用している。この対物レンズはBD専用として用いられるものであり、波長λ=405nmのときの焦点距離f1=1.77mm、倍率=0に設定されている。 As shown in Table 2, in this example, the optical element of the present invention is applied to an objective lens. This objective lens is used exclusively for BD, and is set to a focal length f1 = 1.77 mm and a magnification = 0 when the wavelength λ = 405 nm.
対物レンズの入射面(第2面)及び出射面(第3面)は、上記数2式に表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。
また、第3面には回折構造DOEが形成されている。この回折構造DOEは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数3式に表2に示す係数を代入して定義される光路差関数φ(h)(mm)で表される。
なお、回折構造DOEのブレーズ化波長λBは1.0mmである。
また、本実施例の対物レンズにおいては、νd1=57、νd3=63に設定されており、1.1×νd1=62.7となることから、上記(3)式を満たすことが分かる。
また、SA2=0.048λrms、Δn3/Δλ=−1.468×10-04、NA=0.850、d=0.100(mm)に設定されており、|(SA2/λ2)・(Δn3/Δt)・NA4・2d・109|=18.16となることから、上記(4)式を満たすことが分かる。
また、Δfb=152nmであり、|Δfb/λ|=0.375となることから、上記(5)式を満たすことが分かる。
また、N1=1.5603、N3=1.5619、hmax=3.0mm、α=26.28°に設定されていることから、上記(6)式及び(7)式を満たすことが分かる。
The entrance surface (second surface) and the exit surface (third surface) of the objective lens are aspherical surfaces that are axisymmetric about the optical axis L and are defined by a mathematical formula in which the coefficients shown in Table 2 are substituted into the formula (2). Is formed.
A diffractive structure DOE is formed on the third surface. This diffractive structure DOE is represented by an optical path difference added to the transmitted wavefront by this structure. Such an optical path difference is represented by an optical path difference function φ (h) (mm) defined by substituting the coefficient shown in Table 2 into the above equation (3).
The blazed wavelength λB of the diffractive structure DOE is 1.0 mm.
Further, in the objective lens of this example, ν d1 = 57 and ν d3 = 63 are set, and 1.1 × ν d1 = 62.7, so that the above expression (3) is satisfied. I understand.
SA 2 = 0.048λrms, Δn 3 /Δλ=−1.468×10 −04 , NA = 0.850, d = 0.100 (mm) are set, and | (SA 2 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δt) · NA 4 · 2d · 10 9 | = 18.16, it is understood that the above expression (4) is satisfied.
Moreover, since Δfb = 152 nm and | Δfb / λ | = 0.375, it is understood that the above expression (5) is satisfied.
Further, since N 1 = 1.5603, N 3 = 1.5619, h max = 3.0 mm, and α = 26.28 °, the above expressions (6) and (7) are satisfied. I understand.
10 光ピックアップ装置
11 青紫色半導体レーザー
12 偏光ビームスプリッター
13 コリメートレンズ
20 高密度光ディスク
30 対物レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成され、
前記光ピックアップ装置の使用温度が30℃上昇した際に生じる球面収差SA1[λRMS]が(1)式を満たすことを特徴とする光学素子。
|(SA1/λ2)・(Δn3/Δt)・NA4・2d・109|≦9.9 (1)
但し、SA1は3次、5次、7次の二乗和、Δn3/Δtは前記混合材料の温度変化による屈折率変化、NAは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。 At least an optical element used in an optical pickup device that reproduces and / or records information using a light beam having a wavelength λ (390 nm ≦ λ ≦ 420 nm) with respect to an optical disc having a protective substrate thickness d [mm].
The optical element uses resin as a base material, and fine particles having a refractive index change (Δn 1 / Δt) due to a temperature change of the resin and a refractive index change (Δn 2 / Δt) due to a temperature change opposite to the sign in the resin. Composed of a mixed material dispersed in
An optical element characterized in that spherical aberration SA 1 [λRMS] generated when the operating temperature of the optical pickup device rises by 30 ° C. satisfies the expression (1).
| (SA 1 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δt) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 9.9 (1)
Where SA 1 is the third-order, fifth-order, and seventh-order square sum, Δn 3 / Δt is the refractive index change due to the temperature change of the mixed material, and NA is the numerical aperture on the exit side of the objective lens included in the optical pickup device. is there.
|(Δn1/Δt)|≧2・|(Δn3/Δt)| (2) The optical element according to claim 1, wherein the expression (2) is satisfied.
| (Δn 1 / Δt) | ≧ 2 · | (Δn 3 / Δt) | (2)
前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の波長変化による屈折率変化(Δn1/Δλ)と逆符号の波長変化による屈折率変化(Δn2/Δλ)をもつ微細粒子を前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されることを特徴とする光学素子。 At least an optical element used in an optical pickup device that reproduces and / or records information using a light beam having a wavelength λ (390 nm ≦ λ ≦ 420 nm) with respect to an optical disc having a protective substrate thickness d [mm].
The optical element uses resin as a base material, and fine particles having a refractive index change (Δn 1 / Δλ) due to a wavelength change of the resin and a refractive index change (Δn 2 / Δλ) due to a wavelength change of the opposite sign are contained in the resin. An optical element comprising a mixed material dispersed in an optical element.
1.1・νd1≦νd3 (3)
但し、νd1は前記母材料のd線でのアッベ数であり、νd1及びνd3はともにνd=(nd−1)/(nF−nc)から求められ、ndは前記母材料のd線での屈折率であり、nFは前記母材料のF線での屈折率であり、ncは前記母材料のC線での屈折率である。 The optical element according to claim 3, wherein an Abbe number ν d3 of the mixed material at the d-line satisfies the expression (3).
1.1 ・ ν d1 ≦ ν d3 (3)
Where ν d1 is the Abbe number of the base material at the d-line, and νd 1 and ν d3 are both obtained from ν d = (n d −1) / (n F −n c ), where n d is a refractive index at the d-line of the base material, n F is the refractive index at the F-line of the base material, the n c is the refractive index at C line of the base material.
|(SA2/λ2)・(Δn3/Δλ)・NA4・2d・109|≦18.5 (4)
但し、SA1は3次、5次、7次の二乗和、Δn3/Δλは前記混合材料の波長変化による屈折率変化、NAは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。 5. The optical element according to claim 3, wherein spherical aberration SA 2 [λRMS] generated when the wavelength λ fluctuates by ± 5 nm satisfies the expression (4).
| (SA 2 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δλ) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 18.5 (4)
Where SA 1 is the third-order, fifth-order, and seventh-order square sum, Δn 3 / Δλ is the refractive index change due to the wavelength change of the mixed material, and NA is the numerical aperture on the exit side of the objective lens included in the optical pickup device. is there.
|Δfb/λ|≦0.4 (5) When the wavelength λ fluctuates ± 1 nm, the minimum amount of change Δfb [nm] in the optical axis direction of the focused spot formed on the information recording surface of the optical disk satisfies the equation (5). The optical element according to any one of claims 3 to 5.
| Δfb / λ | ≦ 0.4 (5)
前記光学素子は、樹脂を母材料とし、前記樹脂の温度変化による屈折率変化(Δn1/Δt)と逆符号の温度変化による屈折率変化(Δn2/Δt)をもつ微細粒子Aと、前記樹脂の波長変化による屈折率変化(Δn1/Δλ)と逆符号の波長変化による屈折率変化(Δn2/Δλ)をもつ微細粒子Bとを前記樹脂中に分散させた混合材料により構成されることを特徴とする光学素子。 At least an optical element used in an optical pickup device that reproduces and / or records information using a light beam having a wavelength λ (390 nm ≦ λ ≦ 420 nm) with respect to an optical disc having a protective substrate thickness d [mm].
The optical element has a resin as a base material, fine particles A having a refractive index change (Δn 1 / Δt) due to a temperature change of the resin and a refractive index change (Δn 2 / Δt) due to a temperature change of the opposite sign, and It is composed of a mixed material in which fine particles B having refractive index change (Δn 1 / Δλ) due to wavelength change of resin and refractive index change (Δn 2 / Δλ) due to wavelength change of opposite sign are dispersed in the resin. An optical element.
|(SA1/λ2)・(Δn3/Δt)・NA4・2d・109|≦9.9 (1)
但し、SA1は3次、5次、7次の二乗和、Δn3/Δtは前記混合材料の温度変化による屈折率変化、NAは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。 10. The optical element according to claim 7, wherein spherical aberration SA 1 [λRMS] generated when the operating temperature of the optical pickup device is increased by 30 ° C. satisfies the expression (1).
| (SA 1 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δt) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 9.9 (1)
Where SA 1 is the third-order, fifth-order, and seventh-order square sum, Δn 3 / Δt is the refractive index change due to the temperature change of the mixed material, and NA is the numerical aperture on the exit side of the objective lens included in the optical pickup device. is there.
|(Δn1/Δt)|≧2・|(Δn3/Δt)| (2) The optical element according to claim 10, wherein the expression (2) is satisfied.
| (Δn 1 / Δt) | ≧ 2 · | (Δn 3 / Δt) | (2)
1.1・νd1≦νd3 (3)
但し、νd1は前記母材料のd線でのアッベ数であり、νd1及びνd3はともにνd=(nd−1)/(nF−nc)から求められ、ndは前記母材料のd線での屈折率であり、nFは前記母材料のF線での屈折率であり、ncは前記母材料のC線での屈折率である。 The optical element according to claim 7, wherein an Abbe number ν d3 of the mixed material at the d-line satisfies the expression (3).
1.1 ・ ν d1 ≦ ν d3 (3)
Where ν d1 is the Abbe number of the base material on the d-line, and νd 1 and ν d3 are both obtained from ν d = (n d −1) / (n F −n c ), where n d is a refractive index at the d-line of the base material, n F is the refractive index at the F-line of the base material, the n c is the refractive index at C line of the base material.
|(SA2/λ2)・(Δn3/Δλ)・NA4・2d・109|≦18.5 (4)
但し、SA1は3次、5次、7次の二乗和、Δn3/Δλは前記混合材料の波長変化による屈折率変化、NAは前記光ピックアップ装置が含む対物レンズの出射側の開口数である。 The optical element according to claim 7, wherein spherical aberration SA 2 [λRMS] generated when the wavelength λ fluctuates by ± 5 nm satisfies the expression (4).
| (SA 2 / λ 2 ) · (Δn 3 / Δλ) · NA 4 · 2d · 10 9 | ≦ 18.5 (4)
Where SA 1 is the third-order, fifth-order, and seventh-order square sum, Δn 3 / Δλ is the refractive index change due to the wavelength change of the mixed material, and NA is the numerical aperture on the exit side of the objective lens included in the optical pickup device. is there.
|Δfb/λ|≦0.4 (5) When the wavelength λ fluctuates ± 1 nm, the minimum amount of change Δfb [nm] in the optical axis direction of the focused spot formed on the information recording surface of the optical disk satisfies the equation (5). The optical element according to any one of claims 7 to 13.
| Δfb / λ | ≦ 0.4 (5)
N1<N3 (6)
26.0°≦α (7) The refractive indexes of the base material and the mixed material with respect to the light flux of the wavelength λ are N 1 and N 3 , the maximum effective diameter of the optical surface on the light source side of the optical element is h max , and the tangent line at the h max of the optical surface The optical element according to any one of claims 3 to 14, wherein the expression (6) and the expression (7) are satisfied when an angle between the optical axis and the optical axis is defined as α.
N 1 <N 3 (6)
26.0 ° ≦ α (7)
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