JP2005353261A - Optical pickup device - Google Patents

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JP2005353261A JP2005136168A JP2005136168A JP2005353261A JP 2005353261 A JP2005353261 A JP 2005353261A JP 2005136168 A JP2005136168 A JP 2005136168A JP 2005136168 A JP2005136168 A JP 2005136168A JP 2005353261 A JP2005353261 A JP 2005353261A
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Junji Hashimura
淳司 橋村
Shinichiro Saito
真一郎 斉藤
Toru Kimura
徹 木村
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Konica Minolta Opto Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pickup device mounted with an objective optical element for appropriately recording and/or reproducing information on and/or from four kinds of disks having different recording density including high-density optical disks of two types of standards, DVDs and CDs, having different thicknesses in a protective substrate. <P>SOLUTION: An objective optical element OBJ1 specialized for a first optical disk and that OBJ2 specialized for a second optical disk are separately arranged. As a result, even if the thickness in the protective substrate differs, information can be appropriately recorded and/or reproduced to and/or from any of the optical disks by performing an optimum objective optical element design. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、異なる種類の光情報記録媒体に対して情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information on different types of optical information recording media.

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高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色SHGレーザ等、波長400〜420nmのレーザ光源が実用化されつつある。   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, Laser light sources with wavelengths of 400 to 420 nm, such as blue SHG lasers that perform wavelength conversion of infrared semiconductor lasers using harmonics, are being put into practical use.

これら青紫色レーザ光源を使用すると、DVD(デジタルバーサタイルディスク)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、23〜25GB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。   When these blue-violet laser light sources are used, when an objective lens having the same numerical aperture (NA) as that of a DVD (digital versatile disk) is used, it is possible to record information of 15 to 20 GB on an optical disk having a diameter of 12 cm. When the NA of the objective lens is increased to 0.85, 23 to 25 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基板厚みが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基板厚みが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記録/再生が行える高密度光ディスクプレーヤ/レコーダが望まれる。   By the way, two standards are currently proposed as high-density optical disks. One is a Blu-ray Disc (hereinafter abbreviated as BD) using an objective lens with NA of 0.85 and a protective substrate thickness of 0.1 mm, and the other is using an objective lens with NA of 0.65 to 0.67. This is an HD DVD (hereinafter abbreviated as HD) having a protective substrate thickness of 0.6 mm. In view of the possibility that these two standard high-density optical discs will be distributed in the market in the future, a high-density optical disc player / recorder capable of recording / reproducing on any high-density optical disc is desired.

一方、高密度光ディスクに対してのみ情報の記録/再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ/レコーダの製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したDVDやCD(コンパクトディスク)が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録/再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているDVDやCDに対しても同様に適切に情報の記録/再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ/レコーダとしての商品価値を高める。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ/レコーダ等に搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとDVD、更にはCDとの何れに対しても適切に情報を記録/再生できる性能を有することが望まれる。   On the other hand, it cannot be said that the value as a product of an optical disk player / recorder is sufficient just to be able to record / reproduce information only on a high density optical disk. In light of the reality that DVDs and CDs (compact discs) on which a wide variety of information is recorded are currently being sold, it is not possible to record / reproduce information on high-density optical discs. Similarly, it is possible to appropriately record / reproduce information on DVDs and CDs as well, increasing the commercial value as an optical disc player / recorder for high-density optical discs. From such a background, an optical pickup device mounted on an optical disc player / recorder for high density optical discs can record / reproduce information appropriately for both high density optical discs, DVDs, and even CDs. It is desirable to have

ここで、保護基板の厚みが互いに異なり、光源波長が同じである2種類の光ディスクに対してコンパチブルに記録/再生を行える2焦点対物レンズが、以下の特許文献1及び2に記載されている。特許文献1及び2に開示された2焦点対物レンズは、レンズ表面に形成した回折構造により、入射光束の光量を2つの焦点に配分することで、保護基板厚みが互いに異なる光ディスクの記録/再生を行うものである。また、以下の特許文献3には位相構造としての回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のDVD及びCDに対して共通に使用可能な対物光学系、及びこの対物光学系を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。   Here, Patent Documents 1 and 2 below describe bifocal objective lenses that can perform recording / reproduction compatible with two types of optical disks having different protective substrate thicknesses and the same light source wavelength. The bifocal objective lens disclosed in Patent Documents 1 and 2 records / reproduces optical discs having different protective substrate thicknesses by distributing the amount of incident light flux to two focal points by a diffractive structure formed on the lens surface. Is what you do. Patent Document 3 below has a diffractive structure as a phase structure, an objective optical system that can be used in common for high-density optical discs and conventional DVDs and CDs, and an optical pickup equipped with the objective optical system. An apparatus is described.

特開平9−179020号公報JP-A-9-179020 特開平9−120027号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-120027 ヨーロッパ公開第1304689号明細書European publication No. 1304689

然るに、上記の特許文献1及び2に開示された2焦点対物レンズは、記録/再生の対象となる光ディスクとして、NAが0.6のDVDとNAが0.45程度のコンパクトディスク(以下、CDと略記する)を想定しているため、NAが大きいBDとHDとに対して記録/再生を行うものを含めた4種類の光ディスクには対応していない。   However, the bifocal objective lenses disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above are DVDs with NA of 0.6 and compact discs (hereinafter referred to as CDs) with NA of about 0.65 as optical disks to be recorded / reproduced. Therefore, four types of optical discs including those for recording / reproducing with respect to BD and HD with large NA are not supported.

また、上記の特許文献3に記載されている対物光学系は、各々の光ディスクに情報の記録/再生を行う際の倍率差が大きいため、光ピックアップ装置において、対物光学系以外の光学部品を共通化する、複数種類の光源が集積化された光源モジュール等を使用する、等が困難であり、光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化を実現できないという問題がある。また特にCDに情報の記録/再生を行う際の倍率が大きいことから、レンズトラッキング時のコマ収差が大きくなり問題となる。   In addition, since the objective optical system described in Patent Document 3 has a large difference in magnification when information is recorded / reproduced on each optical disk, the optical pickup apparatus has a common optical component other than the objective optical system. It is difficult to use a light source module or the like in which a plurality of types of light sources are integrated, and there is a problem that the configuration of the optical pickup device cannot be simplified and the cost can not be reduced. In particular, since the magnification at the time of recording / reproducing information on a CD is large, coma aberration during lens tracking becomes large, which is a problem.

本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、保護基板厚みが互いに異なる2つの規格の高密度光ディスク、DVDとCDを含む、記録密度が異なる4種類のディスクに対して情報の記録及び/又は再生を適切に行うことができる対物光学素子を搭載した光ピックアップ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these problems. Information recording is performed on four types of discs having different recording densities, including high-density optical discs of two standards having different protective substrate thicknesses, DVD and CD. An object of the present invention is to provide an optical pickup device equipped with an objective optical element that can appropriately perform reproduction.

本明細書においては、情報の記録/再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色SHGレーザを使用する光ディスク(光情報記録媒体ともいう)を総称して「高密度光ディスク」といい、NA0.85の対物光学系により情報の記録/再生を行い、保護基板の厚さが0.1mm程度である規格の光ディスク(例えばBD)、NA0.65乃至0.67の対物光学系により情報の記録/再生を行い、保護基板の厚さが0.6mm程度である規格の光ディスク(例えばHD)も含むものとする。また、このような保護基板をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、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、保護基板或いは保護膜の厚さが0の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録/再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色SHGレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。   In this specification, an optical disk (also referred to as an optical information recording medium) that uses a blue-violet semiconductor laser or a blue-violet SHG laser as a light source for recording / reproducing information is generally referred to as a “high-density optical disk”, and NA0 Information is recorded / reproduced by an objective optical system of .85, an optical disc (eg, BD) having a protective substrate thickness of about 0.1 mm, and information is recorded by an objective optical system of NA 0.65 to 0.67. / It is assumed that an optical disc (for example, HD) of a standard that performs reproduction and has a protective substrate thickness of about 0.6 mm is also included. In addition to the optical disk having such a protective substrate on the information recording surface, the optical disk having a protective film with a thickness of several to several tens of nm on the information recording surface, the thickness of the protective substrate or the protective film It also includes an optical disc with 0. In this specification, the high-density optical disk includes a magneto-optical disk that uses a blue-violet semiconductor laser or a blue-violet SHG laser as a light source for recording / reproducing information.

なお、ここでいう「光情報記録媒体の保護基板の厚さが同一」とは、DVDの後継の大容量光記録媒体であり、DVD規格と高い互換性を有するHD DVDの規格(HD DVD規格)に準拠している範囲内でのDVD保護層との厚み違いは含むものとする。   Here, “the thickness of the protective substrate of the optical information recording medium is the same” means a large-capacity optical recording medium that succeeds the DVD, and is an HD DVD standard (HD DVD standard) having high compatibility with the DVD standard. The difference in thickness from the DVD protective layer within the range complying with the above) is included.

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系列光ディスクの総称である。   In this specification, DVD is a general term for DVD series optical discs such as DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, and DVD + RW. , CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW, etc.

請求項1記載の光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を用いて、第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体および第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録のみを行う光ピックアップ装置において、
波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを有し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生および/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1 (1)
を満たすことを特徴とする。
The optical pickup device according to claim 1 is a first optical information recording medium having a first protective substrate thickness t1 and a second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1) using a light beam having a wavelength λ1. In an optical pickup device that only reproduces information from an optical information recording medium and / or records information,
A first light source that emits a first light flux of wavelength λ1,
A first objective optical element and a second objective optical element provided separately from each other;
When reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, a first protective substrate is formed by using one of the first and second objective optical elements for the first light flux. By condensing on the information recording surface via
When reproducing information from and / or recording information from the second optical information recording medium, a second protective substrate is used by using the first light beam as the other of the first and second objective optical elements. Configured to be focused on the information recording surface via
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1 (1)
It is characterized by satisfying.

1つの対物光学素子を用いて、保護基板厚の異なる前記第1光情報記録媒体と前記第2光情報記録媒体の双方に対して情報の再生及び/又は記録を行う場合、一方の光情報記録媒体に対して球面収差を補正すると、もう一方の光情報記録媒体においては、保護基板厚さの差により、球面収差が発生してしまう。例えば一方の光情報記録媒体に対して球面収差補正を行った場合の、もう一方の光情報記録媒体における3次の球面収差W40は、
W40={Δt( nλ 2−1 )/( 8nλ 2 )}・NA4 (1)
で表される。ここでΔt:光情報記録媒体間の基板厚差、nλ:波長λにおける光情報記録媒体基板の屈折率、NA:対物光学素子(対物レンズともいう)の開口数、である。2種類の光情報記録媒体の保護基板厚差が(1)式にある条件のように大きいときには、この球面収差が大きくなり問題となる。これに対し、従来は対物光学素子に回折を用いたり共役長を可変としたりすることで、保護基板厚さの差に起因する球面収差を補正している。
When information is reproduced and / or recorded on both the first optical information recording medium and the second optical information recording medium having different protective substrate thicknesses using one objective optical element, one optical information recording is performed. When the spherical aberration is corrected for the medium, spherical aberration occurs in the other optical information recording medium due to the difference in the thickness of the protective substrate. For example, when spherical aberration correction is performed on one optical information recording medium, the third-order spherical aberration W40 in the other optical information recording medium is
W40 = {Δt (n λ 2 -1) / (8n λ 2)} · NA 4 (1)
It is represented by Where Δt: substrate thickness difference between optical information recording media, nλ: refractive index of optical information recording medium substrate at wavelength λ, NA: numerical aperture of objective optical element (also referred to as objective lens). When the difference in the thickness of the protective substrate between the two types of optical information recording media is large as in the condition given by the equation (1), this spherical aberration becomes large and becomes a problem. In contrast, conventionally, spherical aberration caused by the difference in the thickness of the protective substrate is corrected by using diffraction for the objective optical element or making the conjugate length variable.

1つの対物光学素子を用いて、保護基板厚の異なる前記第1光情報記録媒体と前記第2光情報記録媒体の双方に対して情報の再生及び/又は記録を行う場合、従来は対物光学素子に回折を用いたり共役長を可変としたりすることで、保護基板厚さの差に起因する球面収差を補正している。しかしながら、前記第1光情報記録媒体と前記第2光情報記録媒体への情報の記録及び/又は再生を行う際に、同一波長の光束を同じ回折構造を通過させるようにした場合、両媒体使用時に対して回折効率を同時に大きくすることが不可能となるから、どちらか一方の効率のみが高くなる。例えば2つの回折次数で効率をバランスさせた場合、それぞれの効率が高く出来ないので、光量不足の問題が発生してしまい望ましくない。また、対物光学素子の共役長を可変として保護基板厚差によって発生する球面収差の補正を行うことでそれぞれの光情報記録媒体に対応する場合には、2種類の光情報記録媒体の保護基板厚差が(1)式にある条件のように大きいときには、厚い方の保護基板厚を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び/又は再生を行うに際してワーキングディスタンス(以下WD)を確保するために必要となる対物光学素子の共役長が小さくなってしまい望ましくない。そこで、本発明においては、前記第1光情報記録媒体専用の対物光学素子と、前記第2光情報記録媒体専用の対物光学素子を別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物光学素子設計を行うことで、いずれの光情報記録媒体に対しても適切に情報の記録及び/又は再生を行えるようにしている。   In the case where information is reproduced and / or recorded on both the first optical information recording medium and the second optical information recording medium having different protective substrate thicknesses using one objective optical element, the objective optical element is conventionally used. The spherical aberration due to the difference in the thickness of the protective substrate is corrected by using diffraction or making the conjugate length variable. However, when recording and / or reproducing information to and from the first optical information recording medium and the second optical information recording medium, both media are used when light beams having the same wavelength are allowed to pass through the same diffraction structure. Since it becomes impossible to simultaneously increase the diffraction efficiency with respect to time, only one of the efficiency increases. For example, when the efficiency is balanced by two diffraction orders, each efficiency cannot be increased. In addition, in the case of dealing with each optical information recording medium by correcting the spherical aberration caused by the difference in thickness of the protective substrate with the conjugate length of the objective optical element being variable, the protective substrate thicknesses of two types of optical information recording media are used. When the difference is large as in the condition in the equation (1), in order to ensure a working distance (hereinafter referred to as WD) when recording and / or reproducing information on an optical information recording medium having a thicker protective substrate thickness. This is not desirable because the conjugate length of the objective optical element required for this is reduced. Therefore, in the present invention, the objective optical element dedicated to the first optical information recording medium and the objective optical element dedicated to the second optical information recording medium are separated from each other. By designing an objective optical element, information can be appropriately recorded and / or reproduced on any optical information recording medium.

請求項2に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ1の第1光束及び波長λ2(λ1≠λ2)の第2光束を用いて第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体および第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体及び前記第1及び第2情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を有する第3光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、第1光束を出射する第1光源と、第2光束を出射する第2光源と、互いに別体で設けられた第1の対物光学素子及び第2の対物光学素子とを有し、前記第1光源から出射された第1光束が前記第1又は第2対物光学素子に入射するまでに通過する光路と、前記第2光源から出射された第2光束が前記第1又は第2対物光学素子に入射するまでに通過する光路とは少なくとも一部が共通し、前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1および第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、前記第3光情報記録媒体からの情報の再生および/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1および第2の対物光学素子の内、いずれか一方を用いて前記第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1 (1)
を満たすことを特徴とするので、前記第1光源からの光束の光路と前記第2光源からの光束の行路とを全く独立して構成する場合と比べて、よりコンパクトな光ピックアップ装置が提供できる。特に、光路を独立した場合で最大限コンパクト化を実現しようとしても前記第1光束及び第2光束をそれぞれ出射する第1及び第2光源は光情報記録媒体の情報記録面とは垂直な方向に積層して設ける事になり、装置の厚み方向のコンパクト化には大きな障害となるが、本構成の場合にはそのような問題が生じない。
The optical pickup device according to claim 2, wherein the first optical information recording medium having the first protective substrate thickness t1 and the first optical information recording medium using the first light flux having the wavelength λ1 and the second light flux having the wavelength λ2 (λ1 ≠ λ2) The second optical information recording medium having a protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1) and the third optical information recording having a third protective substrate thickness t3 are different in recording density from the first and second information recording media. In an optical pickup device that reproduces information on a medium and / or records information, a first light source that emits a first light beam and a second light source that emits a second light beam are provided separately from each other. An optical path that includes an objective optical element and a second objective optical element, and passes through the first light beam emitted from the first light source before entering the first or second objective optical element; and the second light source. The second light beam emitted from the first or second objective The optical path that passes through before entering the optical element is at least partially in common, and when reproducing information and / or recording information from the first optical information recording medium, the first light flux is used as the first light beam. And one of the second objective optical elements is condensed on the information recording surface via the first protective substrate to reproduce information from the second optical information recording medium and / or When recording is performed, the first light beam is condensed on the information recording surface via the second protective substrate using the other of the first and second objective optical elements, and When reproducing information from and / or recording information from the third optical information recording medium, the third light beam is emitted from one of the first and second objective optical elements. Condensing light onto the information recording surface via a protective substrate The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are configured as follows:
2.5 <t2 / t1 (1)
Therefore, a more compact optical pickup device can be provided as compared with the case where the optical path of the light beam from the first light source and the path of the light beam from the second light source are configured completely independently. . In particular, the first and second light sources that emit the first light beam and the second light beam, respectively, in the direction perpendicular to the information recording surface of the optical information recording medium, even when trying to realize the maximum compactness when the optical paths are independent. However, in the case of this configuration, such a problem does not occur.

請求項3に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ1の第1光束及び波長λ2(λ1≠λ2)の第2光束を用いて第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体および第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体及び前記第1及び第2情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を有する第3光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
第1光束を出射する第1光源と、
第2光束を出射する第2光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子及び第2の対物光学素子とを有し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1および第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生および/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1および第2の対物光学素子の内、いずれか一方を用いて前記第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第1対物光学素子及び前記第2対物光学素子のいずれか一方は、少なくとも一つの光学面に位相構造を有すると共にプラスチックで構成され、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1 (1)
を満たすことを特徴とするので、前述した2種類の光情報記録媒体ばかりでなく、少なくとも3種類の光情報記録媒体に対する情報の記録及び/又は再生を、高光利用効率、低収差で高品質に行う事が可能である。
The optical pickup device according to claim 3 is a first optical information recording medium having a first protective substrate thickness t1 and at least a first light flux having a wavelength λ1 and a second light flux having a wavelength λ2 (λ1 ≠ λ2). The second optical information recording medium having a protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1) and the third optical information recording having a third protective substrate thickness t3 are different in recording density from the first and second information recording media. In an optical pickup device for reproducing information on a medium and / or recording information,
A first light source that emits a first luminous flux;
A second light source that emits a second light flux;
A first objective optical element and a second objective optical element provided separately from each other;
When reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, the first protective substrate is formed by using one of the first and second objective optical elements as the first light flux. By condensing on the information recording surface via
When reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information recording, the second light beam is used as the second light beam by using the other one of the first and second objective optical elements. It is performed by condensing on the information recording surface through a protective substrate,
When reproducing information from and / or recording information from the third optical information recording medium, the third light beam is used as the third light beam by using one of the first and second objective optical elements. Configured to be focused on the information recording surface through a protective substrate,
Either one of the first objective optical element and the second objective optical element has a phase structure on at least one optical surface and is made of plastic,
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1 (1)
In addition to the above-mentioned two types of optical information recording media, information recording and / or reproduction on at least three types of optical information recording media can be performed with high light utilization efficiency, low aberration, and high quality. It is possible to do.

つまり前記第1光情報記録媒体に対して用いられる対物光学素子と、前記第2光情報記録媒体に対して用いられる対物光学素子を別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物光学素子設計を行うことで、前記第1及び第2光情報記録媒体のいずれに対しても適切に情報の記録及び/又は再生を行えるようにしていることに加え、例えば前記第1及び第2光情報記録媒体と記録密度が異なり前記第3の保護基板厚t3を持つ第3光情報記録媒体に対しても、前記光源から出射される、前記第1の波長λ1より長い第2の波長λ2の光束を用いて情報の記録及び/又は再生を行うようにできるので、3種類の光情報情報記録媒体に対して情報の記録及び/又は再生が行えることとなる。例えばt1=0.085〜0.1mm、λ1=400〜420nmとして、t2=0.6mm、λ2=640〜670nmとすれば、BD、HDのみならずDVDへの対応も可能となり仕様向上を図れる。或いは、t2=1.2mm、λ2=780〜800nmとすれば、BD、HDのみならずCDに対して情報の再生及び/又は記録が可能となる。   In other words, the objective optical element used for the first optical information recording medium and the objective optical element used for the second optical information recording medium are separated, so that even when the protective substrate thickness is different, it is optimal. In addition to making it possible to appropriately record and / or reproduce information on both the first and second optical information recording media by designing the objective optical element, for example, the first and second optical information recording media A second optical information recording medium having a recording density different from that of the second optical information recording medium and having the third protective substrate thickness t3 is also emitted from the light source and is longer than the first wavelength λ1. Since information can be recorded and / or reproduced using a light beam with wavelength λ2, information can be recorded and / or reproduced on three types of optical information information recording media. For example, if t1 = 0.085 to 0.1 mm, λ1 = 400 to 420 nm, t2 = 0.6 mm, and λ2 = 640 to 670 nm, it is possible to support not only BD and HD but also DVD, and the specification can be improved. . Alternatively, if t2 = 1.2 mm and λ2 = 780 to 800 nm, it is possible to reproduce and / or record information on CD as well as BD and HD.

請求項4に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ1の第1光束、λ2(λ1≠λ2)の第2光束及びλ3(λ1≠λ3且つλ2≠λ3)の第3光束を用いて第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体、第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体、前記第1及び第2光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を持つ第3光情報記録媒体及び第4の保護基板厚t4(t4≠t1且つt4≠t2)を持つ第4光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、
前記波長λ2の第2光束を出射する第2光源と、
前記波長λ3の第3光束を出射する第3光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを有し、
前記第1光源から出射された第1光束が前記第1又は第2対物光学素子に入射するまでに通過する光路と、前記第2光源から出射された第2光束が前記第1又は第2対物光学素子に入射するまでに通過する光路とは少なくとも一部が共通し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1及び第2に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第3光束を前記第1及び第2に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第4の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1
を満たすことを特徴とするので、前記第1光源からの光束の光路と前記第2光源からの光束の行路とを全く独立して構成する場合の3光源を用いた光ピックアップ装置と比べて、更にコンパクトな光ピックアップ装置が提供できる。特に、光路を独立した場合で最大限コンパクト化を実現しようとしても前記第1光束及び第2光束をそれぞれ出射する第1及び第2光源は光情報記録媒体の情報記録面とは垂直な方向に積層して設ける事になり、装置の厚み方向のコンパクト化には大きな障害となるが、本構成の場合にはそのような問題が生じない。
The optical pickup device according to claim 4 uses the first light flux of wavelength λ1, the second light flux of λ2 (λ1 ≠ λ2), and the third light flux of λ3 (λ1 ≠ λ3 and λ2 ≠ λ3). The recording density is different from the first optical information recording medium having the protective substrate thickness t1, the second optical information recording medium having the second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1), and the first and second optical information recording media. , Reproduction of information and / or information of the fourth optical information recording medium having the third protective substrate thickness t3 and the fourth optical information recording medium having the fourth protective substrate thickness t4 (t4 ≠ t1 and t4 ≠ t2). In an optical pickup device that performs recording,
A first light source that emits a first light flux having the wavelength λ1;
A second light source that emits a second light flux having the wavelength λ2.
A third light source that emits a third light flux having the wavelength λ3;
A first objective optical element and a second objective optical element provided separately from each other;
An optical path through which the first light beam emitted from the first light source enters the first or second objective optical element, and a second light beam emitted from the second light source is the first or second objective. At least partly in common with the optical path that passes through before entering the optical element,
When reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, the first protective substrate is formed using one of the first and second objective elements with the first light flux. Through the condensing on the information recording surface,
When reproducing information from and / or recording information from the second optical information recording medium, a second protective substrate is used by using the first light beam as the other of the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface via
When reproducing information from the third optical information recording medium and / or recording information, the second light beam is used as the third light beam by using one of the first and second objective optical elements. It is performed by condensing on the information recording surface through a protective substrate,
In the case of reproducing information from the fourth optical information recording medium and / or recording information, the third light beam is used as the fourth light beam by using one of the first and second objective optical elements. Constructed by focusing on the information recording surface through a protective substrate,
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1
Compared with an optical pickup device using three light sources in the case where the optical path of the light beam from the first light source and the path of the light beam from the second light source are configured completely independently, Furthermore, a compact optical pickup device can be provided. In particular, the first and second light sources that emit the first light beam and the second light beam, respectively, in the direction perpendicular to the information recording surface of the optical information recording medium, even when trying to realize the maximum compactness when the optical paths are independent. However, in the case of this configuration, such a problem does not occur.

請求項5に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ1の第1光束、λ2(λ1≠λ2)の第2光束及びλ3(λ1≠λ3且つλ2≠λ3)の第3光束を用いて第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体、第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体、前記第1及び第2光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を持つ第3光情報記録媒体及び第4の保護基板厚t4(t4≠t1且つt4≠t2)を持つ第4光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、
前記波長λ2の第2光束を出射する第2光源と、
前記波長λ3の第3光束を出射する第3光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを有し、前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1及び第2に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第3光束を前記第1及び第2に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第4の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、前記第1対物光学素子及び前記第2対物光学素子のいずれか一方は、少なくとも一つの光学面に位相構造を有すると共にプラスチックで構成され、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1
を満たすことを特徴とするので、前述した2種類の光情報記録媒体ばかりでなく、少なくとも3種類の光情報記録媒体に対する情報の記録及び/又は再生を、高光利用効率、低収差で高品質に行う事が可能である。
The optical pickup device according to claim 5 uses the first light flux of at least wavelength λ1, the second light flux of λ2 (λ1 ≠ λ2), and the third light flux of λ3 (λ1 ≠ λ3 and λ2 ≠ λ3). The recording density is different from the first optical information recording medium having the protective substrate thickness t1, the second optical information recording medium having the second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1), and the first and second optical information recording media. , Reproduction of information and / or information of the fourth optical information recording medium having the third protective substrate thickness t3 and the fourth optical information recording medium having the fourth protective substrate thickness t4 (t4 ≠ t1 and t4 ≠ t2). In an optical pickup device that performs recording,
A first light source that emits a first light flux having the wavelength λ1;
A second light source that emits a second light flux having the wavelength λ2.
A third light source that emits a third light flux having the wavelength λ3;
In the case of having a first objective optical element and a second objective optical element which are provided separately from each other and performing information reproduction and / or information recording from the first optical information recording medium, One light beam is condensed on the information recording surface via the first protective substrate using one of the first and second objective elements,
When reproducing information from and / or recording information from the second optical information recording medium, a second protective substrate is used by using the first light beam as the other of the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface via
When reproducing information from the third optical information recording medium and / or recording information, the second light beam is used as the third light beam by using one of the first and second objective optical elements. It is performed by condensing on the information recording surface through a protective substrate,
In the case of reproducing information from the fourth optical information recording medium and / or recording information, the third light beam is used as the fourth light beam by using one of the first and second objective optical elements. The first objective optical element and the second objective optical element have a phase structure on at least one optical surface and are made of plastic. Consists of
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1
In addition to the above-mentioned two types of optical information recording media, information recording and / or reproduction on at least three types of optical information recording media can be performed with high light utilization efficiency, low aberration, and high quality. It is possible to do.

つまり、前記第1光情報記録媒体に対して用いられる対物光学素子と、前記第2光情報記録媒体に対して用いられる対物光学素子を別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物光学素子設計を行うことで、前記第1及び第2光情報記録媒体のいずれに対しても適切に情報の記録及び/又は再生を行えるようにしていることに加え、例えば前記第1及び第2光情報記録媒体と記録密度が異なり前記第3の保護基板厚t3を持つ第3光情報記録媒体及び前記第4の保護基板厚t4を持つ第4光情報記録媒体に対しても、前記光源から出射される、前記第1の波長λ1より長い第2の波長λ2の光束及び第3の波長λ3の光束を用いて情報の記録及び/又は再生を行うようにできるので、4種類の光情報情報記録媒体に対して情報の記録及び/又は再生が行えることとなる。例えばt3=0.6mm、λ2=640〜670nm、t4=1.2mm、λ3=780〜800nmとすれば、BD、HDのみならずCDの情報の再生及び/又は記録が可能となる。またここで、第4光情報記録媒体の再生に関しては、λ2の波長の光束を用いる構成もありうる。更に、第1対物光学素子と第2対物光学素子を組み合わせて、第1〜第3光情報記録媒体に加えて第4光情報記録媒体に対応させることで、4種類の光情報記録媒体に対し互換可能に情報の記録及び/又は再生を行えることとなる。   That is, the objective optical element used for the first optical information recording medium and the objective optical element used for the second optical information recording medium are separated from each other. In addition to making it possible to appropriately record and / or reproduce information on both the first and second optical information recording media by performing an optimum objective optical element design, for example, the first optical information recording medium And a third optical information recording medium having a recording density different from that of the second optical information recording medium and having the third protective substrate thickness t3 and a fourth optical information recording medium having the fourth protective substrate thickness t4. Information can be recorded and / or reproduced using a light beam having a second wavelength λ2 and a light beam having a third wavelength λ3 that are emitted from the light source and are longer than the first wavelength λ1. For optical information recording media And thus capable of performing recording and / or reproducing information. For example, when t3 = 0.6 mm, λ2 = 640 to 670 nm, t4 = 1.2 mm, and λ3 = 780 to 800 nm, it is possible to reproduce and / or record not only BD and HD but also CD information. Here, regarding the reproduction of the fourth optical information recording medium, there may be a configuration using a light beam having a wavelength of λ2. Further, by combining the first objective optical element and the second objective optical element so as to correspond to the fourth optical information recording medium in addition to the first to third optical information recording media, four types of optical information recording media can be used. Information can be recorded and / or reproduced in a compatible manner.

請求項6に記載の光ピックアップ装置は、請求項4又は5に記載の発明において、前記第1及び第2対物光学素子の一方は前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行うために用いられ、他方は前記第2乃至第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行うために用いられることを特徴とするが、これに限られることはない。   According to a sixth aspect of the present invention, in the optical pickup device according to the fourth or fifth aspect, one of the first and second objective optical elements reproduces information from the first optical information recording medium and / or information. The other is used for reproducing information and / or recording information from the second to fourth optical information recording media, but is not limited to this. There is no.

請求項7に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、前記第1又は第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う際、前記第1光源から出射した第1光束が前記第1又は第2光情報記録媒体に向かう光路内に、前記第1又は第2対物光学素子を可動して配置させる対物光学素子駆動手段を備えることを特徴とするので、前記対物光学素子駆動手段により、前記第1光源からの光束の光路を切り替えることができる。   An optical pickup device according to a seventh aspect is the invention according to any one of the first to sixth aspects, wherein when reproducing information from the first or second optical information recording medium and / or recording information, Objective optical element driving means for movably arranging the first or second objective optical element in an optical path of the first light beam emitted from the first light source toward the first or second optical information recording medium. Therefore, the optical path of the light beam from the first light source can be switched by the objective optical element driving means.

請求項8に記載の光ピックアップ装置は、請求項7に記載の発明において、前記対物光学素子駆動手段は、前記第1及び第2対物光学素子を保持し且つその各光軸が同一円周上に位置するよう保持する中心軸に対し回動可能なレンズホルダと、前記レンズホルダの端縁部に前記レンズホルダの中心軸に設けられた支軸を回転駆動する駆動手段とを有し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記駆動手段による前記レンズホルダの第1回動動作により保持されている前記第1対物光学素子を光路内に配置させ、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記駆動手段による前記レンズホルダの第2回動動作により保持されている前記第2対物光学素子を光路内に配置させることを特徴とする。
An optical pickup device according to an eighth aspect of the present invention is the optical pickup apparatus according to the seventh aspect, wherein the objective optical element driving means holds the first and second objective optical elements and their optical axes are on the same circumference. A lens holder that is rotatable with respect to a central axis that is held so as to be positioned at the center of the lens holder, and a driving unit that rotationally drives a support shaft provided on the central axis of the lens holder at an edge of the lens holder,
When reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, the first objective optical element held by the first rotating operation of the lens holder by the driving means is placed in the optical path. Placed in
When reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information, the second objective optical element held by the second rotating operation of the lens holder by the driving means is placed in the optical path. It is made to arrange in.

請求項9に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、前記第1及び第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録の際、前記第1及び第2対物光学素子を固定的に配置すると共に、前記第1光源から出射した第1光束が通過する光路内に配置された、入射する前記第1光束を、互いに異なる第1及び第2の方向に分離させるビームスプリッタを有し、
前記ビームスプリッタは、分離した前記第1光源から出射した第1光束の一部を前記第1対物光学素子に入射させる一方、第1光束の一部を前記第2対物光学素子に入射させるよう構成したことを特徴とするので、シンプルな構成で光路の切り替えを行える。
An optical pickup device according to a ninth aspect is the invention according to any one of the first to sixth aspects, wherein the information is reproduced from the first and second optical information recording media and / or the information is recorded. The first and second objective optical elements are fixedly arranged, and the incident first light beams arranged in the optical path through which the first light beam emitted from the first light source passes are different from each other. A beam splitter that splits in two directions,
The beam splitter is configured to cause a part of the first light beam emitted from the separated first light source to be incident on the first objective optical element, and to allow a part of the first light beam to be incident on the second objective optical element. Therefore, the optical path can be switched with a simple configuration.

請求項10に記載の光ピックアップ装置は、請求項9に記載の発明において、前記ビームスプリッタは、入射光束の変更方向成分によって入射光束を異なる2方向に分離する偏光ビームスプリッタであることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to the ninth aspect, the beam splitter is a polarization beam splitter that separates the incident light beam into two different directions according to a change direction component of the incident light beam. To do.

請求項11に記載の光ピックアップ装置は、請求項9に記載の発明において、前記ビームスプリッタは、前記入射光束を透過光と反射光とに分離するハーフミラーである事を特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the ninth aspect, the beam splitter is a half mirror that separates the incident light flux into transmitted light and reflected light.

請求項12に記載の光ピックアップ装置は、請求項9乃至11のいずれかに記載の発明において、前記第1光源と前記ビームスプリッタとの間の光路中にはλ/4波長板を配置することを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the optical pickup device according to any one of the ninth to eleventh aspects, a λ / 4 wavelength plate is disposed in an optical path between the first light source and the beam splitter. It is characterized by.

請求項13に記載の光ピックアップ装置は、請求項4乃至12のいずれかに記載の発明において、前記第1乃至第3光源は、パッケージ化された一つの光源ユニットとして構成されていることを特徴とする。   An optical pickup device according to a thirteenth aspect is the invention according to any one of the fourth to twelfth aspects, wherein the first to third light sources are configured as one packaged light source unit. And

請求項14に記載の光ピックアップ装置は、請求項4乃至12のいずれかに記載の発明において、前記第2及び第3光源は、パッケージ化された一つの光源ユニットとして構成されていることを特徴とする。   An optical pickup device according to a fourteenth aspect is the invention according to any one of the fourth to twelfth aspects, wherein the second and third light sources are configured as one packaged light source unit. And

請求項15に記載の光ピックアップ装置は、請求項12または13に記載の発明において、前記第1乃至第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録の際、前記第1及び第2対物光学素子がそれぞれ固定的に配置され、前記第1光源から出射した第1光束と、パッケージ化された前記第2及び第3光源から出射した第2及び第3光束とが入射する位置に配置され、入射した前記第1光束と、前記第2乃至第3光束とを選択的に透過又は反射させる波長選択素子と、前記波長選択素子を通過又は反射した前記第1乃至第3光束が入射する位置に配置され、入射光束を平行光にするコリメータと、
前記コリメータと通過した前記第1乃至第3光束のうち少なくとも一つの光束の光束系を変更するビームエキスパンダと、前記ビームエキスパンダを通過した前記第1乃至第3光束が共に入射する位置に配置された1/4波長板と、前記第1光束乃至第3光束が共に入射する位置に配置され、前記第1光束の一部を透過、一部を反射すると共に、前記第2及び第3光束は透過もしくは反射させる特性を有するハーフミラーと、を有し、
前記ハーフミラーを透過した第1光束の一部は前記第1対物光学素子に入射され、反射した第1光束の一部は前記第2対物光学素子に入射される一方、前記ハーフミラーを透過又は反射した第2及び第3光束は前記第1対物光学素子又は前記第2対物光学素子に入射されるよう構成されている事を特徴とする。
An optical pickup device according to a fifteenth aspect is the optical pickup device according to the twelfth or thirteenth aspect, wherein the first and the fourth optical information recording media are reproduced and / or recorded with the first and fourth optical information recording media. Positions where the second objective optical element is fixedly disposed and the first light beam emitted from the first light source and the second and third light beams emitted from the packaged second and third light sources are incident And a wavelength selection element that selectively transmits or reflects the incident first light flux and the second to third light fluxes, and the first to third light fluxes that have passed or reflected through the wavelength selection element. A collimator that is arranged at the incident position and converts the incident light beam into parallel light;
A beam expander that changes a light beam system of at least one of the first to third light beams that has passed through the collimator and a position at which the first to third light beams that have passed through the beam expander are incident together. The ¼ wavelength plate and the first to third light beams are disposed at a position where the first light beam and the third light beam are incident, and a part of the first light beam is transmitted and a part of the first light beam is reflected. Has a half mirror having the property of transmitting or reflecting,
A part of the first light beam transmitted through the half mirror is incident on the first objective optical element, and a part of the reflected first light beam is incident on the second objective optical element while being transmitted through the half mirror or The reflected second and third light beams are configured to be incident on the first objective optical element or the second objective optical element.

請求項16に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至15のいずれかに記載の発明において、前記第1及び第2の対物光学素子の内少なくとも一方は、プラスチックで構成されると共に、位相構造を有する単一の光学素子であることを特徴とする。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifteenth aspects, at least one of the first and second objective optical elements is made of plastic and has a phase structure. It is the single optical element which has these.

請求項17に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至15のいずれかに記載の発明において、前記第1及び第2の対物光学素子の少なくとも一方は、第1光学素子と第2光学素子とを含み、前記第1及び第2光学素子の少なくとも一方がプラスチックで構成された位相構造を有する光学素子であることを特徴とする。   An optical pickup device according to a seventeenth aspect is the invention according to any one of the first to fifteenth aspects, wherein at least one of the first and second objective optical elements includes a first optical element and a second optical element. And at least one of the first and second optical elements is an optical element having a phase structure made of plastic.

請求項18に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至15のいずれかに記載の発明において、前記第1及び第2の対物光学素子の少なくとも一方は、第1光学素子と第2光学素子とを含み、前記第1及び第2光学素子の一方はプラスチックで構成された光学素子であり、他方は位相構造を有する光学素子であることを特徴とする。
請求項19に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至15に記載の発明において、前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方は硝子レンズで構成されることを特徴とする。
An optical pickup device according to an eighteenth aspect is the invention according to any one of the first to fifteenth aspects, wherein at least one of the first and second objective optical elements includes a first optical element and a second optical element. One of the first and second optical elements is an optical element made of plastic, and the other is an optical element having a phase structure.
An optical pickup device according to a nineteenth aspect is the invention according to the first to fifteenth aspects, wherein one of the first and second objective optical elements is constituted by a glass lens.

請求項20に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ1(400nm≦λ1≦420nm)の第1光束、λ2(640nm≦λ2≦670nm)の第2光束及びλ3(780nm≦λ3≦800nm)の第3光束を用いて、第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体、第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体、前記第1及び第2光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を持つ第3光情報記録媒体及び第4の保護基板厚t4(t4≠t1且つt4≠t2)を持つ第4光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、
前記波長λ2の第2光束を出射する第2光源と、
前記波長λ3の第3光束を出射する第3光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを有し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物素子の内、第1対物光学素子を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、第2対物光学素子を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1及び第2対物光学素子の内、第2対物光学素子を用いて第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第3光束を前記第1及び第2対物光学素子の内、第2対物光学素子を用いて第4の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2とは、
2.5<t2/t1 (1)
を満たすとともに、
前記第2対物光学素子は、前記第1乃至第3光束の一部であって、光軸を含む中央光束部分が通過する第1領域と、前記中央光束部分よりも外側の中間光束部分が通過する第2領域とを有し、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う際は、前記第1及び第2領域を通過する第1光束を前記第2光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う際は、前記第1領域及び第2領域を通過する第2光束を前記第第3光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、
前記第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う際は、前記第1領域を通過する第3光束を前記第4光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることを特徴とする。
The optical pickup device according to claim 20, wherein the first light flux of at least wavelength λ1 (400 nm ≦ λ1 ≦ 420 nm), the second light flux of λ2 (640 nm ≦ λ2 ≦ 670 nm), and the third light flux of λ3 (780 nm ≦ λ3 ≦ 800 nm). Using a light beam, a first optical information recording medium having a first protective substrate thickness t1, a second optical information recording medium having a second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1), the first and second optical information The recording density is different from the recording medium, and the third optical information recording medium having the third protective substrate thickness t3 and the fourth optical information recording medium having the fourth protective substrate thickness t4 (t4 ≠ t1 and t4 ≠ t2). In an optical pickup device for reproducing information and / or recording information,
A first light source that emits a first light flux having the wavelength λ1;
A second light source that emits a second light flux having the wavelength λ2.
A third light source that emits a third light flux having the wavelength λ3;
A first objective optical element and a second objective optical element provided separately from each other;
In the case of reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, the first light beam is used as the first objective optical element among the first and second objective elements. By condensing on the information recording surface through the protective substrate of
In the case of reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information, the first luminous flux is used as the second objective optical element out of the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface through the protective substrate of 2,
In the case of reproducing information from the third optical information recording medium and / or recording information, the second light beam is used as the third light beam by using a second objective optical element among the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface through the protective substrate of
When reproducing information from the fourth optical information recording medium and / or recording information, the third light beam is used as the fourth light beam by using the second objective optical element among the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface through the protective substrate of
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1 (1)
While satisfying
The second objective optical element is a part of the first to third light beams, and a first region through which a central light beam portion including an optical axis passes, and an intermediate light beam portion outside the central light beam portion pass through. A second region to
When reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information, the first light flux passing through the first and second areas is placed on the information recording surface of the second optical information recording medium. Focused,
When reproducing information from the third optical information recording medium and / or recording information, the second light flux passing through the first area and the second area is used as the information recording surface of the third optical information recording medium. Focused on the top,
When reproducing information from the fourth optical information recording medium and / or recording information, the third light beam passing through the first area is condensed on the information recording surface of the fourth optical information recording medium. It is characterized by that.

本発明の光ピックアップ装置によれば、前記第1光情報記録媒体に対する対物光学素子と、前記第2光情報記録媒体に対する対物光学素子を別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物光学素子設計を行うことで、前記第1及び第2光情報記録媒体のいずれに対しても適切に情報の記録及び/又は再生を行えるようにしていることに加え、例えば前記第1及び第2光情報記録媒体と記録密度が異なり前記第3の保護基板厚t3を持つ第3光情報記録媒体及び前記第4の保護基板厚t4を持つ第4光情報記録媒体に対しても、前記光源から出射される、前記第1の波長λ1より長い第2の波長λ2の光束及び第3の波長λ3の光束を用いて情報の記録及び/又は再生を行うようにできるので、4種類の光情報情報記録媒体に対して情報の記録及び/又は再生が行えることとなる。特に第1対物光学素子を第1光情報記録媒体用とし、第2対物光学素子を第2〜第4光情報記録媒体の3種類の光情報記録媒体用とする形態を取っているため、広いワーキングディスタンスを確保して高光利用効率、低収差で高品質に行う事が可能となる。 According to the optical pickup device of the present invention, the objective optical element for the first optical information recording medium and the objective optical element for the second optical information recording medium are separated from each other. In addition to making it possible to appropriately record and / or reproduce information on both the first and second optical information recording media by performing an optimum objective optical element design, for example, the first optical information recording medium And a third optical information recording medium having a recording density different from that of the second optical information recording medium and having the third protective substrate thickness t3 and a fourth optical information recording medium having the fourth protective substrate thickness t4. Information can be recorded and / or reproduced using a light beam having a second wavelength λ2 and a light beam having a third wavelength λ3 that are emitted from the light source and are longer than the first wavelength λ1. Optical information recording medium And thus capable of performing recording and / or reproducing information for. In particular, the first objective optical element is used for the first optical information recording medium, and the second objective optical element is used for the three types of optical information recording media of the second to fourth optical information recording media. It is possible to ensure high working quality with high light utilization efficiency and low aberration while ensuring a working distance.

請求項21に記載の光ピックアップ装置は、請求項20に記載の発明において、前記第2対物光学素子は、前記第1領域に第1回折構造を形成し、前記第2領域に第2回折構造を形成しており、前記第2対物光学素子に対して、前記第1光束は収束光として入射する一方、前記第3光束は発散光として入射する構成からなることを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 21 is the optical pickup device according to claim 20, wherein the second objective optical element forms a first diffractive structure in the first region and a second diffractive structure in the second region. The first light beam is incident as convergent light on the second objective optical element, and the third light beam is incident as divergent light.

請求項22に記載の光ピックアップ装置は、請求項21に記載の発明において、前記第2対物光学素子は、前記第1回折構造に入射する第1乃至第3光束に対してはそれぞれ10次光、6次光、5次光として回折され、前記第2回折構造に入射する第1及び第2光束に対してはそれぞれ5次光、3次光として回折される構成を有することを特徴とする。   According to a twenty-second aspect of the present invention, in the invention according to the twenty-first aspect, the second objective optical element is a tenth-order beam for each of the first to third light beams incident on the first diffractive structure. , Diffracted as sixth-order light and fifth-order light, and diffracted as fifth-order light and third-order light, respectively, with respect to the first and second light beams incident on the second diffractive structure. .

請求項23に記載の光ピックアップ装置は、請求項21に記載の発明において、前記第2対物光学素子は、前記第1回折構造に入射する第1乃至第3光束に対してはそれぞれ2次光、1次光、1次光として回折され、前記第2回折構造に入射する第1及び第2光束に対してはそれぞれ2次光、1次光として回折される構成を有することを特徴とする。   In an optical pickup device according to a twenty-third aspect, in the invention according to the twenty-first aspect, the second objective optical element is a secondary light for each of the first to third light beams incident on the first diffractive structure. The first and second light beams diffracted as primary light and primary light and incident on the second diffractive structure are diffracted as secondary light and primary light, respectively. .

請求項24に記載の光ピックアップ装置は、請求項20乃至23のいずれかに記載の発明において、前記第1及び第2の対物光学素子の内、少なくとも一方はプラスチック材料で構成された回折構造を有する単一の光学素子であることを特徴とする。   An optical pickup device according to a twenty-fourth aspect is the invention according to any one of the twenty-second to twenty-third aspects, wherein at least one of the first and second objective optical elements has a diffractive structure made of a plastic material. It is the single optical element which has.

請求項25に記載の光ピックアップ装置は、請求項20乃至23のいずれかに記載の発明において、前記第1及び第2の対物光学素子の少なくとも一方は、第1光学素子と第2光学素子とを含み、前記第1及び第2光学素子の少なくとも一方がプラスチックで構成された回折構造を有する光学素子であることを特徴とする。   An optical pickup device according to a twenty-fifth aspect is the invention according to any one of the twenty-second to twenty-third aspects, wherein at least one of the first and second objective optical elements includes a first optical element and a second optical element. And at least one of the first and second optical elements is an optical element having a diffractive structure made of plastic.

請求項26に記載の光ピックアップ装置は、請求項20乃至25に記載の発明において、前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方は硝子レンズで構成されることを特徴とする。   An optical pickup device according to a twenty-sixth aspect is the invention according to any one of the twentieth to twenty-fifth aspects, wherein one of the first and second objective optical elements is constituted by a glass lens.

3種類の光情報記録媒体又は4種類の光情報記録媒体に前記対物光学素子を対応させる場合、少なくとも一方の対物光学素子は2種類の光情報記録媒体、又は3種類の光情報記録媒体の互換性を持つものとすることが望ましい。その際の互換性を与えるために、前記対物光学素子に位相構造を持たせることが望ましい。   When the objective optical element is made to correspond to three types of optical information recording media or four types of optical information recording media, at least one objective optical element is compatible with two types of optical information recording media or three types of optical information recording media. It is desirable to have sex. In order to provide compatibility at that time, it is desirable that the objective optical element has a phase structure.

ここで、対物光学素子の光学面上に形成する位相構造は、例えば第1波長λ1と第2波長λ2のように異なる波長の波長差に起因する色収差、及び/又は第1光情報記録媒体の保護基板と第2光情報記録媒体の保護基板のような異なる厚みに起因する球面収差を補正するための構造である。ここでいう色収差とは、波長差に起因する近軸像点位置の差、及び/又は、波長差に起因する球面収差を指す。   Here, the phase structure formed on the optical surface of the objective optical element has, for example, chromatic aberration caused by a wavelength difference between different wavelengths such as the first wavelength λ1 and the second wavelength λ2, and / or the first optical information recording medium. This is a structure for correcting spherical aberration caused by different thicknesses such as the protective substrate and the protective substrate of the second optical information recording medium. The chromatic aberration here refers to a difference in paraxial image point position caused by a wavelength difference and / or spherical aberration caused by a wavelength difference.

上述の位相構造は、回折構造、光路差付与構造の何れであっても良い。回折構造としては、図1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2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3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4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4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4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1乃至図4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。   The phase structure described above may be either a diffractive structure or an optical path difference providing structure. As schematically shown in FIG. 1, the diffractive structure includes a plurality of annular zones 100 and has a sawtooth shape in cross section including the optical axis, or a step 101 as schematically shown in FIG. Are formed of a plurality of annular zones 102 having the same effective diameter, and the cross-sectional shape including the optical axis is a staircase shape, or a staircase structure is formed inside as schematically shown in FIG. 4 or a plurality of annular zones 105 in which the direction of the step 104 is changed in the middle of the effective diameter as shown schematically in FIG. Some are in shape. As shown in FIG. 4, the optical path difference providing structure is composed of a plurality of annular zones 105 in which the direction of the step 104 is changed in the middle of the effective diameter, and the cross-sectional shape including the optical axis is a staircase shape. There is. Therefore, the structure schematically shown in FIG. 4 may be a diffractive structure or an optical path difference providing structure. 1 to 4 schematically show the case where each phase structure is formed on a plane, but each phase structure may be formed on a spherical surface or an aspherical surface.

また、本明細書において、「対物光学素子」とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された波長が互いに異なる光束を、記録密度が互いに異なる光ディスクのそれぞれの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子を少なくとも含む光学系を指す。対物光学系は集光素子のみから構成されていても良く、かかる場合には、集光素子の光学面上に位相構造が形成される。   Further, in this specification, the “objective optical element” is an optical pickup device that is arranged at a position facing the optical disk, and emits light beams having different wavelengths emitted from a light source, and information on optical disks having different recording densities. An optical system including at least a condensing element having a function of condensing on a recording surface. The objective optical system may be composed of only the condensing element. In such a case, a phase structure is formed on the optical surface of the condensing element.

更に、上述の集光素子と一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシングを行う光学素子がある場合には、これら光学素子と集光素子とから構成される光学系が対物光学素子となる。対物光学素子がこのように、複数の光学素子から構成される場合には、集光素子の光学面上に位相構造を形成しても良いが、位相構造の段差部分による光束のけられの影響を低減するためには、集光素子以外の光学素子の光学面上に位相構造を形成するのが好ましい。   Further, when there is an optical element that is integrated with the above-described condensing element and performs tracking and focusing by an actuator, an optical system composed of the optical element and the condensing element is an objective optical element. When the objective optical element is composed of a plurality of optical elements in this way, a phase structure may be formed on the optical surface of the light condensing element. In order to reduce this, it is preferable to form a phase structure on the optical surface of the optical element other than the light condensing element.

また、上述の集光素子は、プラスチックレンズであっても良いし、ガラスレンズであっても良い。集光素子をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系のプラスチック材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長405nmに対する温度25℃での屈折率N405が1.54乃至1.60の範囲内であって、−5℃から70℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長405nmに対する屈折率変化率dN405/dT(℃-1)が−10×10-5乃至−8×10-5の範囲内であるプラスチック材料を使用するのがより好ましい。 Moreover, the above-mentioned condensing element may be a plastic lens or a glass lens. When the condensing element is a plastic lens, it is preferable to use a cyclic olefin-based plastic material. Among the cyclic olefin-based materials, the refractive index N 405 at a temperature of 25 ° C. for a wavelength of 405 nm is 1.54 to 1.60. The refractive index change rate dN 405 / dT (° C. −1 ) with respect to the wavelength of 405 nm accompanying the temperature change within the temperature range of −5 ° C. to 70 ° C. is −10 × 10 −5 to −8 ×. More preferably, plastic materials that are in the range of 10 −5 are used.

また、集光素子をガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Tgが400℃以下であるガラス材料を使用すると、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Tgが低いガラス材料としては、例えば(株)住田光学ガラス製のK−PG325や、K−PG375(共に製品名)がある。   Further, when the condensing element is a glass lens, when a glass material having a glass transition point Tg of 400 ° C. or lower is used, molding at a relatively low temperature is possible, so that the life of the mold can be extended. . Examples of such a glass material having a low glass transition point Tg include K-PG325 and K-PG375 (both product names) manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd.

ところで、ガラスレンズは一般的にプラスチックレンズよりも比重が大きいため集光素子をガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物光学系を駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、集光素子をガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が3.0以下であるのが好ましく、2.8以下であるのがより好ましい。   By the way, since the specific gravity of the glass lens is generally larger than that of the plastic lens, if the condensing element is made of a glass lens, the weight is increased and a load is imposed on the actuator that drives the objective optical system. Therefore, when the condensing element is a glass lens, it is preferable to use a glass material having a small specific gravity. Specifically, the specific gravity is preferably 3.0 or less, and more preferably 2.8 or less.

また、上述の集光素子の材料として、プラスチック材料中に直径が30nm以下の粒子を分散させた材料を使用しても良い。温度が上昇すると屈折率が下がるプラスチック材料に、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機材料を均質に混成することで両者の屈折率の温度依存性を打ち消すことが可能となる。また、温度上昇に伴う屈折率上昇がプラスチック材料よりも小さい無機材料、例えばシリカ微粒子を均質に混成することでレンズとしての温度依存性を抑制する事も可能となる。
これにより、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変化が小さい光学材料(以下、かかる光学材料を「アサーマル樹脂」と呼ぶ)を得ることが出来る。
Further, as a material for the above-described light collecting element, a material in which particles having a diameter of 30 nm or less are dispersed in a plastic material may be used. By uniformly mixing an inorganic material whose refractive index increases as the temperature rises with a plastic material whose refractive index increases as the temperature rises, it becomes possible to cancel the temperature dependence of both refractive indices. In addition, it is possible to suppress temperature dependency as a lens by homogeneously mixing an inorganic material, for example, silica fine particles, whose refractive index increase accompanying the temperature increase is smaller than that of the plastic material.
Thereby, it is possible to obtain an optical material having a small refractive index change accompanying a temperature change (hereinafter referred to as “athermal resin”) while maintaining the moldability of the plastic material.

ここで、集光素子の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、以下の数式(数1)のAで表される。   Here, the temperature change of the refractive index of the condensing element will be described. The rate of change of the refractive index with respect to the temperature change is expressed by A in the following formula (Equation 1) by differentiating the refractive index n with the temperature T based on the Lorentz-Lorenz formula.

Figure 2005353261
但し、nはレーザ光源の波長に対する前記集光素子の屈折率であり、αは集光素子の線膨張係数であり、[R]は集光素子の分子屈折力である。
Figure 2005353261
However, n is the refractive index of the said condensing element with respect to the wavelength of a laser light source, (alpha) is a linear expansion coefficient of a condensing element, and [R] is the molecular refractive power of a condensing element.

一般的なプラスチック材料の場合は、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、アサーマル樹脂では、直径が30nm以下の微粒子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。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、集光素子の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。 In the case of a general plastic material, since the contribution of the second term is smaller than that of the first term, 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 athermal resin, by dispersing in a fine particle plastic material having a diameter of 30 nm or less, the contribution of the second term of the above formula is substantially increased, and the change due to the linear expansion of the first term is canceled out. I am letting. 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 the change in spherical aberration accompanying the temperature change of the condensing element.

例えば、アクリル樹脂(PMMA)に、酸化ニオブ(Nb25)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。母材となるプラスチック材料は、体積比で80、酸化ニオブは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。 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. 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.

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。   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.

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 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.

微粒子は無機物であることが好ましく、更に、酸化物であることが好ましい。そして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好ましい。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 inorganic and more preferably oxides. And it is preferable that it is an oxide which the oxidation state is saturated and does not oxidize any more. It is preferable to be an inorganic substance in order to keep the reaction with a plastic material which is a high molecular organic compound low, and because it is an oxide, it deteriorates transmittance and wavefront aberration due to long-term irradiation of a blue-violet laser. 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 wavefront 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素子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レーザの出力が十分高くない現状においては、集光素子の青紫色レーザ光束に対する透過率が低いと、記録速度の高速化、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素子の透過率低下を防ぐ上で好ましい。   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 element is lowered. In a high-density optical disc, the output of a blue-violet laser used for recording / reproducing information is not sufficiently high. If the transmittance of the condensing element to the blue-violet laser beam is low, the recording speed is increased, and the multilayer disc It is disadvantageous in terms of response. 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 the transmittance of the light collecting element.

本発明によれば、例えば高密度DVDと従来のDVD、CDの全てに対して適切に情報の記録及び/再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical pickup device capable of appropriately recording and / or reproducing information on, for example, all high-density DVDs and conventional DVDs and CDs.

(第1の実施の形態)
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。尚、本実施形態において、第1光ディスク〜第4光ディスクの記録密度(ρ1〜ρ4)は、ρ4<ρ3<ρ2<ρ1となっており、第1光ディスク〜第34ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行う際の、対物光学系OBJ1又はOBJ2の倍率を、第1倍率M1〜第4倍率M4とする。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。
(First embodiment)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the recording densities (ρ1 to ρ4) of the first optical disc to the fourth optical disc are ρ4 <ρ3 <ρ2 <ρ1, and information is recorded on the first optical disc to the 34th disc. The magnification of the objective optical system OBJ1 or OBJ2 at the time of reproduction is set as the first magnification M1 to the fourth magnification M4. However, the combination of wavelength, protective layer thickness, numerical aperture, recording density, and magnification is not limited to this.

図5は、高密度光ディスク(第1光ディスク又は第2光ディスク)、従来のDVD(第3光ディスク)及びCD(第4光ディスク)の全てに対して情報の記録/再生を行える、第1の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。   FIG. 5 shows a first embodiment in which information can be recorded / reproduced on all of a high-density optical disc (first optical disc or second optical disc), a conventional DVD (third optical disc), and a CD (fourth optical disc). It is a schematic sectional drawing of the optical pick-up apparatus concerning a form.

更に図6は、本実施の形態の光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。まず、対物光学素子駆動手段である対物レンズアクチュエータ装置から説明する。図6に示される対物レンズアクチュエータ装置10は、図5の光ピックアップ装置に配置されており、後述する半導体レーザからのレーザ光を、異なる光ディスクの情報記録面上にそれぞれ集光する対物光学素子OBJ1(第1の対物光学素子)、OBJ2(第2の対物光学素子)と、これらの対物光学素子OBJ1,OBJ2の光軸を,同一円周13A上に保持するレンズホルダ13と、このレンズホルダ13を円周13Aの中心軸の位置に設けられた支軸14を介して回転自在に且つこの回転の中心軸に沿って往復移動自在に保持するシャーシ15と、レンズホルダ13を支軸14に沿った方向に往復移動させるフォーカシングアクチュエータ(図示略)と、レンズホルダ13に回転動作を付勢して各対物光学素子OBJ1,OBJ2の位置決めを行うトラッキングアクチュエータ20とを備えている。この対物レンズアクチュエータ装置10には、各アクチュエータの動作制御を行う動作制御回路(図示略)が設けられている。   Further, FIG. 6 is a perspective view of an objective lens actuator device used in the optical pickup device of the present embodiment. First, an objective lens actuator device that is an objective optical element driving means will be described. The objective lens actuator device 10 shown in FIG. 6 is arranged in the optical pickup device of FIG. 5, and an objective optical element OBJ1 that condenses laser light from a semiconductor laser, which will be described later, on information recording surfaces of different optical disks. (First objective optical element), OBJ2 (second objective optical element), a lens holder 13 that holds the optical axes of these objective optical elements OBJ1 and OBJ2 on the same circumference 13A, and this lens holder 13 And a lens holder 13 along the support shaft 14. The chassis 15 holds the lens holder 13 along the support shaft 14 so as to be rotatable through a support shaft 14 provided at the position of the center axis of the circumference 13A. And a focusing actuator (not shown) that reciprocates in the selected direction, and the lens holder 13 is urged to rotate to move each of the objective optical elements OBJ1 and OBJ2. And a tracking actuator 20 for Me-decided. The objective lens actuator device 10 is provided with an operation control circuit (not shown) that controls the operation of each actuator.

対物光学素子OBJ1,OBJ2は、それぞれ円板状のレンズホルダ13の平板面を貫通した孔部に装備されており、レンズホルダ13の中心からそれぞれ等しい距離で配設されている。このレンズホルダ13は、その中心部でシャーシ15から立設された支軸14の上端部と回転自在に係合しており、この支軸14の下方には、図示を省略したフォーカシングアクチュエータが配設されている。   The objective optical elements OBJ1 and OBJ2 are respectively provided in holes penetrating the flat plate surface of the disk-shaped lens holder 13, and are disposed at equal distances from the center of the lens holder 13. The lens holder 13 is rotatably engaged with an upper end portion of a support shaft 14 erected from the chassis 15 at the center thereof, and a focusing actuator (not shown) is disposed below the support shaft 14. It is installed.

即ち、このフォーカシングアクチュエータは、支軸14の下端部に設けられた永久磁石とこの周囲に設けられたコイルとにより電磁ソレノイドを構成し、コイルに流す電流を調節することにより、支軸14及びレンズホルダ13に対して当該支軸14に沿った方向(図6における上下方向)への微小単位での往復移動を付勢し,焦点距離の調整を行うようになっている。   In other words, the focusing actuator includes an electromagnetic solenoid composed of a permanent magnet provided at the lower end portion of the support shaft 14 and a coil provided therearound, and by adjusting the current flowing through the coil, the support shaft 14 and the lens. The holder 13 is urged to reciprocate in minute units in the direction along the support shaft 14 (vertical direction in FIG. 6) to adjust the focal length.

また、前述したようにこのレンズホルダ13は、駆動手段であるトラッキングアクチュエータ20によって、光軸と平行な軸線を有する支軸14を中心とした第1回動動作又は第2回動動作が付与される。このトラッキングアクチュエータ20は、レンズホルダ13の端縁部に支軸14を挟んで対称に設けられた一対のトラッキングコイル21A,21Bと、レンズホルダ13の端縁部に近接してシャーシ15上の支軸14を挟んで対称となる位置にそれぞれ設けられた二組の対を成すマグネット22A,22B,23A,23Bとを備えている。   Further, as described above, the lens holder 13 is given a first rotation operation or a second rotation operation around the support shaft 14 having an axis parallel to the optical axis by the tracking actuator 20 which is a driving means. The The tracking actuator 20 includes a pair of tracking coils 21 </ b> A and 21 </ b> B that are symmetrically provided on the edge of the lens holder 13 with the support shaft 14 interposed therebetween, and a support on the chassis 15 that is close to the edge of the lens holder 13. There are two pairs of magnets 22A, 22B, 23A, and 23B provided at symmetrical positions with the shaft 14 in between.

そして、トラッキングコイル21A,21Bが、一方の対を成すマグネット22A,22Bと個々に対向するときには、対物光学素子OBJ1が反射ミラー16により反射されたレーザ光の光路上となるように、マグネット22A,22Bの位置が設定されており、また、マグネット23A,23Bと個々に対向するときには、対物レンズOBJ2がレーザ光の光路上となるように、マグネット23A,23Bの位置が設定されている。   When the tracking coils 21A and 21B are individually opposed to one pair of magnets 22A and 22B, the magnets 22A and 22B are arranged so that the objective optical element OBJ1 is on the optical path of the laser light reflected by the reflecting mirror 16. The positions of the magnets 23A and 23B are set so that the objective lens OBJ2 is on the optical path of the laser beam when the positions of the magnets 23A and 23B are individually opposed.

また、上述のレンズホルダ13には、トラッキングコイル21Aとマグネット22B又はマグネット23B,及びトラッキングコイル21Bとマグネット22A又はマグネット23Aとが対向することがないように、その回動範囲を制限する図示しないストッパが設けられている。   Further, the lens holder 13 described above has a stopper (not shown) that limits the rotation range so that the tracking coil 21A and the magnet 22B or magnet 23B and the tracking coil 21B and the magnet 22A or magnet 23A do not face each other. Is provided.

さらに、トラッキングアクチュエータ20は、円形のレンズホルダ13の外周の接線方向が光ディスクのトラックの接線方向と直交するように配設され、このレンズホルダ13に微小単位で回動動作を付勢することによりレーザ光のトラックに対する照射位置のズレの補正を行うためのものである。そのため、このトラッキング動作を行うために、例えば、各トラッキングコイル21A,21Bが各マグネット22A,22Bと対向した状態を保持しながら微妙にレンズホルダ13に回動を付勢する必要が生じる。   Further, the tracking actuator 20 is arranged so that the tangential direction of the outer periphery of the circular lens holder 13 is orthogonal to the tangential direction of the track of the optical disk, and the lens holder 13 is biased to rotate in minute units. This is for correcting the deviation of the irradiation position with respect to the track of the laser beam. Therefore, in order to perform this tracking operation, for example, it is necessary to slightly bias the lens holder 13 while keeping the tracking coils 21A and 21B facing the magnets 22A and 22B.

かかるトラッキング動作を行うために、各トラッキングコイル21A,21Bには、その内側に鉄片が装備されており、この鉄片が各マグネットに引き寄せられながら、これら各マグネットとの間に微妙な斥力を生じるように各トラッキングコイル21A,21Bに電流を流す制御が動作制御回路によって行われる構成となっている。   In order to perform such tracking operation, each tracking coil 21A, 21B is equipped with an iron piece on the inside thereof, and this iron piece is attracted to each magnet so that a delicate repulsive force is generated between these magnets. In addition, the operation control circuit controls the flow of current through the tracking coils 21A and 21B.

次に、光ピックアップ装置本体について説明する。本実施の形態においては、4種類の光ディスクODの情報記録面に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合、対物レンズアクチュエータ機構10のレンズホルダ13を回転させ、図5に示すように対物光学素子OBJ1又は対物光学素子OBJ2を光路内に挿入するものとする。尚、本実施の形態では、第1半導体レーザLD1と第2半導体レーザLD2は、同一基板に取り付けられ、いわゆる2レーザ1パッケージ2L1Pと呼ばれる単一ユニットを構成している。   Next, the optical pickup device main body will be described. In the present embodiment, when information is recorded and / or reproduced on the information recording surfaces of the four types of optical discs OD, the lens holder 13 of the objective lens actuator mechanism 10 is rotated, and the objective as shown in FIG. The optical element OBJ1 or the objective optical element OBJ2 is inserted into the optical path. In the present embodiment, the first semiconductor laser LD1 and the second semiconductor laser LD2 are attached to the same substrate and constitute a single unit called a so-called two-laser one package 2L1P.

[第1光ディスクOD1又は第2光ディスクOD2に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合]
まず、第1光源としての第1半導体レーザLD1(波長λ1=400nm〜420nm)から出射された光束は、ビームシェイパーBSでビーム形状を補正され、波長選択素子であるダイクロイックプリズムDPを通過し、コリメータCOLで平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタ(入射光束の内、第1の偏光方向成分の光束をある方向に出射させ、第1の偏光方向成分とは異なる第2の偏光成分を別の方向に出射させる特性を有するものをいう)PBSを通過して、光学素子L1,L2とを有するビームエキスパンダEXPに入射する。少なくとも一方(好ましくは光学素子L1)が光軸方向に可動のビームエキスパンダEXPは、平行光束の光束径を変更(ここでは拡大)し、色収差及び球面収差を補正する機能を有する。特に、ビームエキスパンダEXPの他方の光学素子L2の光学面には回折構造(回折輪帯)が形成されており、これにより第1半導体レーザLD1から出射された光束について色収差補正を行うようになっている。色収差補正用の回折構造は、光学素子L2のみならず、他の光学素子(コリメータCOL)等に設けても良い。尚、色収差補正機能は、回折構造によらず、位相構造、マルチレベルなどによっても達成可能である。
[When recording and / or reproducing information with respect to the first optical disc OD1 or the second optical disc OD2]
First, a light beam emitted from a first semiconductor laser LD1 (wavelength λ1 = 400 nm to 420 nm) as a first light source is corrected in beam shape by a beam shaper BS, passes through a dichroic prism DP that is a wavelength selection element, and then collimated. After being converted into a parallel light beam by COL, a polarization beam splitter (a light beam having a first polarization direction component out of an incident light beam is emitted in a certain direction, and a second polarization component different from the first polarization direction component is changed to another beam. It passes through the PBS (which has a characteristic of emitting light in the direction) and enters a beam expander EXP having optical elements L1 and L2. The beam expander EXP in which at least one (preferably the optical element L1) is movable in the optical axis direction has a function of changing (in this case, expanding) the luminous flux diameter of the parallel luminous flux and correcting chromatic aberration and spherical aberration. In particular, a diffractive structure (diffraction ring zone) is formed on the optical surface of the other optical element L2 of the beam expander EXP, whereby chromatic aberration correction is performed on the light beam emitted from the first semiconductor laser LD1. ing. The diffractive structure for correcting chromatic aberration may be provided not only in the optical element L2 but also in another optical element (collimator COL). Note that the chromatic aberration correction function can be achieved not only by the diffraction structure but also by a phase structure, multi-level, and the like.

このようにビームエキスパンダEXPを設けることで、色収差補正及び球面収差補正を行うことができ、更に、例えば高密度DVDが情報記録面を2層に有しているタイプの場合、光学素子L1を光軸方向に移動させることで、情報記録面の選択を行うこともできる。尚、色収差補正光学素子及び球面収差を抑制する手段は、ビームエキスパンダEXPでなく、回折構造等を設けた対物光学素子OBJ1(OBJ2)でも良い。   By providing the beam expander EXP in this manner, chromatic aberration correction and spherical aberration correction can be performed. Further, for example, in the case of a type in which a high-density DVD has two information recording surfaces, the optical element L1 is provided. The information recording surface can be selected by moving in the optical axis direction. The chromatic aberration correcting optical element and the means for suppressing the spherical aberration may be the objective optical element OBJ1 (OBJ2) provided with a diffractive structure or the like instead of the beam expander EXP.

図5において、ビームエキスパンダEXPを透過した光束は、1/4波長板QWP及び絞りAPを通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物光学素子OBJ1又はOBJ2により、第1光ディスクOD1の保護基板(厚さt1=0.085〜0.1mm)を介してその情報記録面に、又は第2光ディスクOD2の保護基板(厚さt2=0.55〜0.65mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   In FIG. 5, the light beam that has passed through the beam expander EXP passes through the quarter-wave plate QWP and the aperture stop AP, and the objective optical element OBJ1 or OBJ2 that is an objective optical element having only a refracting surface causes the first optical disc OD1. The information is recorded on the information recording surface via a protective substrate (thickness t1 = 0.085 to 0.1 mm) or via the protective substrate (thickness t2 = 0.55 to 0.65 mm) of the second optical disk OD2. The light is condensed on the recording surface to form a condensing spot.

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子OBJ1又はOBJ2、絞りAP、1/4波長板QWP、ビームエキスパンダEXPを透過して、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、シリンドリカルレンズCY1で非点収差が与えられ、センサレンズSL1を透過し、光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第1光ディスクOD1又は第2光ディスクOD2に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface is again transmitted through the objective optical element OBJ1 or OBJ2, the aperture AP, the quarter wave plate QWP, and the beam expander EXP, and reflected by the polarization beam splitter PBS. Since the astigmatism is given by the cylindrical lens CY1, and passes through the sensor lens SL1 and enters the light receiving surface of the photodetector PD, information is recorded on the first optical disc OD1 or the second optical disc OD2 using the output signal. A read signal of the recorded information is obtained.

また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第1半導体レーザLD1からの光束を第1光ディスクOD1又は第2光ディスクOD2の情報記録面上に結像するように対物光学素子OBJ1又はOBJ2を一体で移動させるようになっている。   In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector PD. Based on this detection, the focusing actuator (not shown) and the tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 image the light flux from the first semiconductor laser LD1 on the information recording surface of the first optical disc OD1 or the second optical disc OD2. Thus, the objective optical element OBJ1 or OBJ2 is moved integrally.

[第3光ディスクOD3に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合]
図5において、第2光源としての第2半導体レーザLD2(波長λ2=640nm〜670nm)から出射された光束は、ビームシェイパーBSでビーム形状を補正され、ダイクロイックプリズムDPを通過し、コリメータCOLで平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタPBSを通過して、光学素子L1,L2とを有するビームエキスパンダEXPに入射する。
[When recording and / or reproducing information on the third optical disc OD3]
In FIG. 5, the light beam emitted from the second semiconductor laser LD2 (wavelength λ2 = 640 nm to 670 nm) as the second light source has its beam shape corrected by the beam shaper BS, passes through the dichroic prism DP, and is parallel by the collimator COL. After being converted into a light beam, the light passes through the polarization beam splitter PBS and enters a beam expander EXP having optical elements L1 and L2.

ビームエキスパンダEXPを透過した光束は、1/4波長板QWP及び絞りAPを通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物光学素子OBJ1又はOBJ2により、第3光ディスクOD3の保護基板(厚さt3=0.55〜0.65mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   The light beam that has passed through the beam expander EXP passes through the quarter-wave plate QWP and the aperture AP, and is protected by the protective substrate (thickness) of the third optical disk OD3 by the objective optical element OBJ1 or OBJ2, which is an objective optical element having only a refractive surface. Through a distance t3 = 0.55 to 0.65 mm), the light is focused on the information recording surface to form a focused spot.

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子OBJ1又はOBJ2、絞りAP、1/4波長板QWP、ビームエキスパンダEXPを透過して、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、シリンドリカルレンズCY1で非点収差が与えられ、センサレンズSL1を透過し、光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第3光ディスクOD3に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface is again transmitted through the objective optical element OBJ1 or OBJ2, the aperture AP, the quarter wave plate QWP, and the beam expander EXP, and reflected by the polarization beam splitter PBS. Astigmatism is given by the cylindrical lens CY1, passes through the sensor lens SL1, and enters the light receiving surface of the photodetector PD. Therefore, the information recorded on the third optical disc OD3 is read using the output signal. A signal is obtained.

また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第2半導体レーザLD2からの光束を第3光ディスクOD3の情報記録面上に結像するように対物光学素子OBJ1又はOBJ2を一体で移動させるようになっている。   In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector PD. Based on this detection, the objective optical element is formed so that the focusing actuator (not shown) and the tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 form an image of the light beam from the second semiconductor laser LD2 on the information recording surface of the third optical disk OD3. OBJ1 or OBJ2 is moved together.

[第4光ディスクOD4に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合]
第3光源としての第3半導体レーザLD3(波長λ3=750nm〜820nm)から出射された光束は、ダイクロイックプリズムDPで反射され、コリメータCOLで光束径を絞られつつ平行光束となり、偏光ビームスプリッタPBSを通過して、光学素子L1,L2とを有するビームエキスパンダEXPに入射する。
[When recording and / or reproducing information on the fourth optical disc OD4]
The light beam emitted from the third semiconductor laser LD3 (wavelength λ3 = 750 nm to 820 nm) as the third light source is reflected by the dichroic prism DP, becomes a parallel light beam with its beam diameter being reduced by the collimator COL, and the polarization beam splitter PBS is It passes through and enters a beam expander EXP having optical elements L1 and L2.

ビームエキスパンダEXPを透過した光束は、1/4波長板QWP及び絞りAPを通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物光学素子OBJ1又はOBJ2により、第4光ディスクOD4の保護基板(厚さt4=1.2mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   The light beam that has passed through the beam expander EXP passes through the quarter-wave plate QWP and the aperture AP, and is protected by the objective optical element OBJ1 or OBJ2, which is an objective optical element having only a refracting surface. Is condensed on the information recording surface through a distance t4 = 1.2 mm) to form a condensed spot.

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子OBJ1又はOBJ2、絞りAP、1/4波長板QWP、ビームエキスパンダEXPを透過して、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、シリンドリカルレンズCY1で非点収差が与えられ、センサレンズSL1を透過し、光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第4光ディスクOD4に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface is again transmitted through the objective optical element OBJ1 or OBJ2, the aperture AP, the quarter wave plate QWP, and the beam expander EXP, and reflected by the polarization beam splitter PBS. Astigmatism is given by the cylindrical lens CY1, passes through the sensor lens SL1, and enters the light receiving surface of the photodetector PD. Therefore, the information recorded on the fourth optical disc OD4 is read using the output signal. A signal is obtained.

また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第3半導体レーザLD3からの光束を第4光ディスクOD4の情報記録面上に結像するように対物光学素子OBJ1又はOBJ2を一体で移動させるようになっている。   In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector PD. Based on this detection, the objective optical element is arranged such that the focusing actuator (not shown) and the tracking actuator 20 of the objective lens actuator mechanism 10 image the light beam from the third semiconductor laser LD3 on the information recording surface of the fourth optical disk OD4. OBJ1 or OBJ2 is moved together.

(第2の実施の形態)
図7は、第2の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においては、第1半導体レーザLD1と第2半導体レーザLD2と第3半導体レーザLD3は、同一基板に取り付けられ、いわゆる3レーザ1パッケージ3L1Pと呼ばれる単一ユニットを構成している。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to the second embodiment. In the present embodiment, the first semiconductor laser LD1, the second semiconductor laser LD2, and the third semiconductor laser LD3 are attached to the same substrate, and constitute a single unit called a so-called three-laser one package 3L1P.

第1半導体レーザLD1、第2半導体レーザLD2,第3半導体レーザLD3からそれぞれ出射された光束は、ビームシェイパーBSでビーム形状を補正され、コリメータCOLで光束径を絞られつつ平行光束となり、偏光ビームスプリッタPBSを通過して、光学素子L1,L2とを有するビームエキスパンダEXPに入射する。   The light beams emitted from the first semiconductor laser LD1, the second semiconductor laser LD2, and the third semiconductor laser LD3 are corrected in beam shape by the beam shaper BS, become parallel light beams while reducing the light beam diameter by the collimator COL, and are polarized beams. The light passes through the splitter PBS and enters a beam expander EXP having optical elements L1 and L2.

ビームエキスパンダEXPを透過した光束は、1/4波長板QWP及び絞りAPを通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物光学素子OBJ1又はOBJ2により、第1〜4光ディスクOD1〜4のいずれかの保護基板を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。   The light beam that has passed through the beam expander EXP passes through the quarter-wave plate QWP and the stop AP, and is transmitted through the first to fourth optical discs OD1 to OD1-4 by the objective optical element OBJ1 or OBJ2 that is an objective optical element having only a refractive surface. The light is condensed on the information recording surface via any of the protective substrates to form a light condensing spot.

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子OBJ1又はOBJ2、絞りAP、1/4波長板QWP、ビームエキスパンダEXPを透過して、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、シリンドリカルレンズCY1で非点収差が与えられ、センサレンズSL1を透過し、光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第1〜4光ディスクOD1〜4のいずれかに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface is again transmitted through the objective optical element OBJ1 or OBJ2, the aperture AP, the quarter-wave plate QWP, and the beam expander EXP, and reflected by the polarization beam splitter PBS. Since the astigmatism is given by the cylindrical lens CY1, it passes through the sensor lens SL1 and is incident on the light receiving surface of the photodetector PD, so that any one of the first to fourth optical discs OD1 to OD4 is used by using the output signal. A read signal of the recorded information is obtained.

また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構10のフォーカシングアクチュエータ(不図示)及びトラッキングアクチュエータ20が、第3半導体レーザLD3からの光束を第1〜4光ディスクOD1〜4のいずれかの情報記録面上に結像するように対物光学素子OBJ1又はOBJ2を一体で移動させるようになっている。   In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector PD. Based on this detection, the focusing actuator (not shown) of the objective lens actuator mechanism 10 and the tracking actuator 20 link the light beam from the third semiconductor laser LD3 onto any one of the information recording surfaces of the first to fourth optical disks OD1 to OD1-4. The objective optical element OBJ1 or OBJ2 is moved integrally so as to form an image.

尚、以上述べた実施の形態においては、2つの対物光学素子OBJ1,OBJ2を保持したレンズホルダ13を移動させることによって、いずれか一方の対物光学素子を機械的に光路内に挿入するようにしているが、本発明は、そのような実施の形態に限定されることはない。例えば、対物光学素子OBJ1,OBJ2の位置を固定し、可動ミラーや可動プリズムを用いて、使用する光ディスクに応じて光束がいずれかの対物光学素子に向かうように光路を変える構成や、可動部を用いないで偏光ビームスプリッタ等の偏光作用を利用して光路を変える構成の他、3つの光源から2つの対物光学素子に向かう光学系を独立して2つ設けても良い。ここで「固定」とは「フォーカシングのために光軸方向には動くが、光軸と垂直方向の移動はしない」という意味である。更に、対物光学素子OBJ1,OBJ2は必ずしも別体である必要はなく、例えばプラスチック樹脂から形成する場合、対物光学素子OBJ1,OBJ2を並設した光学素子を一体的に形成することもできる。   In the embodiment described above, one objective optical element is mechanically inserted into the optical path by moving the lens holder 13 holding the two objective optical elements OBJ1 and OBJ2. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the position of the objective optical elements OBJ1 and OBJ2 is fixed, and a movable mirror or movable prism is used to change the optical path so that the light beam is directed to one of the objective optical elements according to the optical disk to be used. In addition to a configuration in which an optical path is changed by using a polarization action such as a polarization beam splitter without using it, two optical systems directed from two light sources to two objective optical elements may be provided independently. Here, “fixed” means “moves in the optical axis direction for focusing but does not move in the direction perpendicular to the optical axis”. Further, the objective optical elements OBJ1 and OBJ2 are not necessarily separate from each other. For example, when the objective optical elements OBJ1 and OBJ2 are formed from a plastic resin, an optical element in which the objective optical elements OBJ1 and OBJ2 are arranged in parallel can be integrally formed.

(第3の実施の形態)
以下の図9、10は、上述した対物光学素子の位置を固定配置した場合のピックアップ装置構成例を示したものである。図9は、光路をビームスプリッタとしてのハーフミラーHMRにより分離し、各光軸が平行となるよう、固定的に配置されている第1対物光学素子OBJ3および第2対物光学素子OBJ4に光束を導き各ディスクの情報の記録及び/又は再生する構成を示したものである。
(Third embodiment)
9 and 10 below show examples of the configuration of the pickup device when the position of the objective optical element described above is fixedly arranged. In FIG. 9, the optical path is separated by a half mirror HMR as a beam splitter, and the light beam is guided to the first objective optical element OBJ3 and the second objective optical element OBJ4 which are fixedly arranged so that the optical axes are parallel to each other. 1 shows a configuration for recording and / or reproducing information on each disc.

図9では、BD又はHD用の第1光源としての半導体レーザーL1を備える一方、DVD/CD用の第2光源としての半導体レーザーL2及び第3光源としての半導体レーザーL3を1パッケージ化して設けた光源ユニット2L1Pを備えている。   In FIG. 9, a semiconductor laser L1 as a first light source for BD or HD is provided, while a semiconductor laser L2 as a second light source for DVD / CD and a semiconductor laser L3 as a third light source are provided in one package. A light source unit 2L1P is provided.

[第1光ディスクOD1又は第2光ディスクOD2に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合]
まず、第1光源としての第1半導体レーザL1(波長λ1=400nm〜420nm)から出射された光束は、第1偏光ビームスプリッタPBS1、ダイクロイックプリズムDPを通過し、コリメータCOLで平行光束とされた後、複数の光学素子を有するビームエキスパンダEXPに入射する。
[When recording and / or reproducing information with respect to the first optical disc OD1 or the second optical disc OD2]
First, a light beam emitted from a first semiconductor laser L1 (wavelength λ1 = 400 nm to 420 nm) as a first light source passes through a first polarization beam splitter PBS1 and a dichroic prism DP, and is converted into a parallel light beam by a collimator COL. , And enters a beam expander EXP having a plurality of optical elements.

ビームエキスパンダEXPを透過した光束は、1/4波長板QWP、絞りAP(図示せず)を通過し、ハーフミラーHMRにより光束の一部を透過、一部を反射させる。   The light beam that has passed through the beam expander EXP passes through a quarter-wave plate QWP and a stop AP (not shown), and part of the light beam is transmitted and reflected in part by the half mirror HMR.

ここでのハーフミラーHMRは、波長λ1の光束について、入射光束の大部分を透過光と反射光に分離させる構成であり、波長λ2,λ3の光束については入射光束の大部分を透過又は反射(図9は反射の構成)させる特性を有するものである。   The half mirror HMR here has a configuration in which most of the incident light beam is separated into transmitted light and reflected light with respect to the light beam with wavelength λ1, and most of the incident light beam is transmitted or reflected with respect to the light beams with wavelengths λ2 and λ3 ( FIG. 9 shows the characteristic of reflection).

第1光ディスクOD1に対して情報の記録又は再生を行う場合には、ハーフミラーHMRで透過した光束の一部を折り曲げミラーMRにて反射させ、光の進行方向を変更させて第2対物光学素子OBJ4に入射させ、第1光ディスクOD1の保護基板(厚さt1=0.085〜0.1mm)を介してその情報記録面に集光スポットを形成する。   When recording or reproducing information with respect to the first optical disc OD1, a part of the light beam transmitted by the half mirror HMR is reflected by the bending mirror MR, and the traveling direction of the light is changed to change the second objective optical element. The light is incident on OBJ4, and a condensed spot is formed on the information recording surface via the protective substrate (thickness t1 = 0.085 to 0.1 mm) of the first optical disc OD1.

これに対し、第2光ディスクOD2に対して情報の記録又は再生を行う場合には、前記ハーフミラーHMRで反射した光束の一部を第1対物光学素子OBJ3に入射させ、第2光ディスクOD2の保護基板(厚さt2=0.55〜0.65mm)を介してその情報記録面に集光スポットを形成する。   On the other hand, when recording or reproducing information on the second optical disk OD2, a part of the light beam reflected by the half mirror HMR is incident on the first objective optical element OBJ3 to protect the second optical disk OD2. A condensing spot is formed on the information recording surface through a substrate (thickness t2 = 0.55 to 0.65 mm).

そして、情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子OBJ3又はOBJ4、絞りAPを透過し、ハーフミラーHMRで反射し又は反射ミラーMRで反射されてハーフミラーHMRを透過し、1/4波長板QWP、ビームエキスパンダEXP、コリメータCOL、ダイクロイックプリズムDPを透過して、第1偏光ビームスプリッタPBS1で反射され、第1光検出器PD1の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第1光ディスクOD1又は第2光ディスクOD2に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   Then, the light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface is transmitted again through the objective optical element OBJ3 or OBJ4 and the aperture AP, reflected by the half mirror HMR, or reflected by the reflection mirror MR and transmitted through the half mirror HMR. Then, it passes through the quarter-wave plate QWP, the beam expander EXP, the collimator COL, and the dichroic prism DP, is reflected by the first polarization beam splitter PBS1, and is incident on the light receiving surface of the first photodetector PD1. A read signal of information recorded on the first optical disc OD1 or the second optical disc OD2 is obtained using the output signal.

また、第1光検出器PD1上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ(不図示)が、第1半導体レーザL1からの光束を第1光ディスクOD1又は第2光ディスクOD2の情報記録面上に結像するように対物光学素子OBJ3又はOBJ4を一体で移動させるようになっている。   In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape of the spot and a change in position on the first photodetector PD1. Based on this detection, a focusing actuator and a tracking actuator (not shown) of the objective lens actuator mechanism form an image of the light beam from the first semiconductor laser L1 on the information recording surface of the first optical disk OD1 or the second optical disk OD2. The objective optical element OBJ3 or OBJ4 is moved together.

[第3光ディスクOD3に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合]
第2光源としての第2半導体レーザL2(波長λ2=640nm〜670nm)から出射された光束は、第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過してダイクロイックプリズムDPで反射され、コリメータCOLで平行光束とされた後、ビームエキスパンダEXPに入射する。
[When recording and / or reproducing information on the third optical disc OD3]
The light beam emitted from the second semiconductor laser L2 (wavelength λ2 = 640 nm to 670 nm) as the second light source passes through the second polarization beam splitter PBS2, is reflected by the dichroic prism DP, and is collimated by the collimator COL. After that, it enters the beam expander EXP.

ビームエキスパンダEXPを透過した光束は、1/4波長板QWPを通過し、ハーフミラーHMRでその大部分が反射して第1対物光学素子OBJ3に入射され、第3光ディスクOD3の保護基板(厚さt3=0.55〜0.65mm)を介してその情報記録面に集光され集光スポットを形成する。   The light beam that has passed through the beam expander EXP passes through the quarter-wave plate QWP, is mostly reflected by the half mirror HMR, is incident on the first objective optical element OBJ3, and is a protective substrate (thickness) of the third optical disk OD3. Through a distance t3 = 0.55 to 0.65 mm), the light is condensed on the information recording surface to form a condensed spot.

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物光学素子OBJ3、絞りAPを透過し、ハーフミラーHMRで反射され、1/4波長板QWP、ビームエキスパンダEXP、コリメータCOLを透過して、ダイクロイックプリズムDPで反射され、第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射され、第2光検出器PD2の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第3光ディスクOD3に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface is transmitted again through the first objective optical element OBJ3 and the aperture AP, and is reflected by the half mirror HMR, and is reflected by the quarter-wave plate QWP, beam expander EXP, collimator. Since it passes through the COL, is reflected by the dichroic prism DP, is reflected by the second polarization beam splitter PBS2, and is incident on the light receiving surface of the second photodetector PD2, information is output to the third optical disc OD3 using the output signal. A read signal of the recorded information is obtained.

また、第2光検出器PD2上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ(不図示)が、第2半導体レーザL2からの光束を第3光ディスクOD3の情報記録面上に結像するように第1対物光学素子OBJ3を一体で移動させるようになっている。   Further, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the second photodetector PD2. Based on this detection, the first objective optical element so that the focusing actuator and the tracking actuator (not shown) of the objective lens actuator mechanism form an image of the light beam from the second semiconductor laser L2 on the information recording surface of the third optical disk OD3. The OBJ 3 is moved together.

[第4光ディスクOD4に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合]
第3光源としての第3半導体レーザL3(波長λ3=750nm〜820nm)から出射された光束は、第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過してダイクロイックプリズムDPで反射され、コリメータCOLで光束径を絞られつつ平行光束となり、ビームエキスパンダEXPに入射する。
[When recording and / or reproducing information on the fourth optical disc OD4]
The light beam emitted from the third semiconductor laser L3 (wavelength λ3 = 750 nm to 820 nm) as the third light source passes through the second polarization beam splitter PBS2 and is reflected by the dichroic prism DP, and the beam diameter is reduced by the collimator COL. However, it becomes a parallel light beam and enters the beam expander EXP.

ビームエキスパンダEXPを透過した光束は、1/4波長板QWP、絞りAPを通過し、ハーフミラーHMRでその大部分が反射されて第1対物光学素子OBJ3に入射され、第4光ディスクOD4の保護基板(厚さt4=1.2mm)を介してその情報記録面に集光され集光スポットを形成する。   The light beam that has passed through the beam expander EXP passes through the quarter-wave plate QWP and the aperture AP, and is mostly reflected by the half mirror HMR and incident on the first objective optical element OBJ3 to protect the fourth optical disk OD4. The light is condensed on the information recording surface through a substrate (thickness t4 = 1.2 mm) to form a condensed spot.

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物光学素子OBJ3を透過し、ハーフミラーHMRで反射され、1/4波長板QWP、ビームエキスパンダEXP、コリメータCOLを透過し、ダイクロイックプリズムDPで反射され、第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射され、第2光検出器PD2の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第4光ディスクOD4に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。   The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface is again transmitted through the first objective optical element OBJ3, reflected by the half mirror HMR, and transmitted through the quarter-wave plate QWP, the beam expander EXP, and the collimator COL. Then, since it is reflected by the dichroic prism DP, reflected by the second polarization beam splitter PBS2, and incident on the light receiving surface of the second photodetector PD2, information recorded on the fourth optical disc OD4 is recorded using the output signal. Is obtained.

また、第2光検出器PD2上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ(不図示)が、第3半導体レーザL3からの光束を第4光ディスクOD4の情報記録面上に結像するように第1対物光学素子OBJ3を一体で移動させるようになっている。   Further, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the second photodetector PD2. Based on this detection, the first objective optical element so that the focusing actuator and tracking actuator (not shown) of the objective lens actuator mechanism image the light beam from the third semiconductor laser L3 on the information recording surface of the fourth optical disk OD4. The OBJ 3 is moved together.

なお、ここでのビームエキスパンダEXPは複数の光学素子で構成され、少なくとも一つの光学素子が光軸方向に可動して、コリメータCOLからの平行光束の光束径を変更(ここでは拡大)する構成となっている。しかしビームエキスパンダEXPは他の機能として色収差や球面収差を補正する機能を有していても良い。なおここでの色収差とは、波長変動により生ずる色収差(球面色収差を含む)であり、球面収差とは、各ディスク間の保護基板厚み差により生ずる球面収差、温度変動により生ずる球面収差のいずれか少なくとも一つを指す。   The beam expander EXP here is composed of a plurality of optical elements, and at least one optical element is movable in the optical axis direction to change (enlarge in this case) the light beam diameter of the parallel light beam from the collimator COL. It has become. However, the beam expander EXP may have a function of correcting chromatic aberration and spherical aberration as another function. The chromatic aberration here is chromatic aberration (including spherical chromatic aberration) caused by wavelength variation. The spherical aberration is at least one of spherical aberration caused by a difference in thickness of the protective substrate between the disks and spherical aberration caused by temperature variation. Point to one.

また、これらの収差補正は、必ずしもビームエキスパンダEXPを複数の光学素子で可動する構成に限定されず、その光学面の少なくとも一つに複数の段差構造を形成して行うものであっても良い。ここでの段差構造には、前述した『位相構造』よりも更に広い概念を含むものであり、入射光束に対して回折作用を生じさせてそれらの収差を減らすための回折構造、位相差を生じさせてそれらの収差を減らすための位相構造、もしくはこれらの構造の両方を異なる光学面上にそれぞれ構成するか、又は同一光学面上に重畳させて構成する段差構造、波長選択性を持たせた階段状段差構造のいずれもその範疇に含まれる。勿論、ここでのビームエキスパンダEXPは複数の光学素子により構成しているが、単一の光学素子であっても良い。   Further, these aberration corrections are not necessarily limited to the configuration in which the beam expander EXP is movable by a plurality of optical elements, and may be performed by forming a plurality of step structures on at least one of the optical surfaces. . The step structure here includes a broader concept than the above-described “phase structure”, and produces a diffractive structure and a phase difference for reducing the aberration by causing a diffractive action on the incident light beam. Phase structure to reduce these aberrations, or both of these structures are configured on different optical surfaces, or they are superimposed on the same optical surface, and have wavelength selectivity Any of the step-like step structures is included in the category. Of course, the beam expander EXP here is composed of a plurality of optical elements, but may be a single optical element.

また、このような段差構造は、ビームエキスパンダEXPに限らず、他の光学素子(コリメータCOL)等に設けても良く、勿論、対物光学素子OBJ3(OBJ4)に設けるものであっても良い。   Further, such a step structure is not limited to the beam expander EXP but may be provided in another optical element (collimator COL) or the like, and of course, may be provided in the objective optical element OBJ3 (OBJ4).

このようにビームエキスパンダEXPを設けることで、色収差補正及び球面収差補正を行うことができ、更に、例えば高密度DVDが情報記録面を2層に有しているタイプの場合、光源側の光学素子を光軸方向に移動させることで、情報記録面の選択を行うこともできる。なお、本図では光検出器PD1、PD2をそれぞれ別々に備えているが、これらの光検出器は、第1乃至第3光源からの各光束に対して共用して用いられる一つのセンサで構成しても良い。その場合、図示される光検出器PD1、PD2は省略することができる。   By providing the beam expander EXP in this manner, chromatic aberration correction and spherical aberration correction can be performed. Further, for example, in the case of a type in which a high-density DVD has two information recording surfaces, optical on the light source side The information recording surface can be selected by moving the element in the optical axis direction. In this figure, the photodetectors PD1 and PD2 are provided separately, but these photodetectors are configured by one sensor that is used in common for each light flux from the first to third light sources. You may do it. In that case, the illustrated photodetectors PD1 and PD2 can be omitted.

また、本図ではコリメータCOLは3波長共用のもの1つ用いているが、これを第1の光ディスクOD1(例えばBD)用と、第3及び第4の光ディスクOD3,OD4(例えばDVD/CD用)の2つで用いても構わない。   Further, in this figure, one collimator COL is used for three wavelengths, but this is used for the first optical disk OD1 (for example, BD) and the third and fourth optical disks OD3, OD4 (for example, for DVD / CD). ) May be used.

また本図では、対物光学素子OBJ3、OBJ4に入射する光束の進行方向をそれぞれ変更するためハーフミラーHMRを用いた。これは光学系の素子数を減少させるための構成としては好ましい構成であるが必ずしもこれに限定されるものではない。   In this figure, a half mirror HMR is used to change the traveling direction of the light beam incident on the objective optical elements OBJ3 and OBJ4. This is a preferable configuration for reducing the number of elements of the optical system, but is not necessarily limited thereto.

つまりここで用いられるビームスプリッタは、入射光束を各対物光学素子に導く事が可能なように複数の進行方向に変更可能な構成であれば良く、ハーフミラーのような入射光束を選択的に透過、反射して行うものだけに限定されず、例えば偏光ビームスプリッタの様に入射光束の第1偏光方向成分と、それとは異なる偏光方向成分を持つ第2偏光方向成分とに分離する構成であっても良い。その場合、図9のような光学系の構成においては、第1偏光ビームスプリッタPBS1はハーフミラーにする必要がある。   In other words, the beam splitter used here may have any configuration that can be changed in a plurality of traveling directions so that the incident light beam can be guided to each objective optical element, and selectively transmits the incident light beam such as a half mirror. However, it is not limited to the one that is reflected, but for example, a polarization beam splitter is configured to separate a first polarization direction component of an incident light beam and a second polarization direction component having a polarization direction component different from the first polarization direction component. Also good. In that case, in the configuration of the optical system as shown in FIG. 9, the first polarization beam splitter PBS1 needs to be a half mirror.

図10は、図9のビームスプリッタとしてのハーフミラーHMRを省略し、反射ミラーMRを第1対物光学素子OBJ3に光束を導くための第1位置と、第2対物光学素子OBJ4に光束を導くための第2位置との間で移動させることにより、各光ディスクの情報の記録及び又は再生する構成を示したものであり、その他の構成については図9と同様であるので、詳細な説明は省略する。   FIG. 10 omits the half mirror HMR as the beam splitter in FIG. 9, and guides the light beam to the first position for guiding the light beam to the first objective optical element OBJ3 and the light beam to the second objective optical element OBJ4. FIG. 9 shows a configuration for recording and / or reproducing information on each optical disc by moving it to and from the second position. Since the other configurations are the same as those in FIG. 9, detailed description thereof is omitted. .

以上の実施の形態で、第1光源(例えば半導体レーザL1)と第2光源(例えば半導体レーザL2,L3)とは、各光源からの光束の光路の一部が共通化されているため、各光源を光軸方向に積層する必要がなく、配置レイアウトの自由度が向上する。   In the above embodiment, the first light source (for example, the semiconductor laser L1) and the second light source (for example, the semiconductor lasers L2 and L3) share a part of the optical path of the light flux from each light source. There is no need to stack light sources in the direction of the optical axis, and the degree of freedom in layout is improved.

次に、上述の実施の形態に好適な実施例について説明する。尚、以下の実施例において、NA1=0.85〜0.9であり、NA2=0.65〜0.67であり、NA3=0.60〜0.67であり、NA4=0.45〜0.53である。更に、HWLは回折格子のブレーズ化波長(例えば回折構造HOEの設計波長)であるものとする。又、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10-3)を、E(例えば、2.5E―3)を用いて表すものとする。 Next, examples suitable for the above-described embodiment will be described. In the following examples, NA1 = 0.85 to 0.9, NA2 = 0.65 to 0.67, NA3 = 0.60 to 0.67, and NA4 = 0.45. 0.53. Further, HWL is a blazed wavelength of the diffraction grating (for example, a design wavelength of the diffractive structure HOE). In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3 ) is represented by using E (for example, 2.5E-3).

尚、対物光学系の光学面は、それぞれ数2式に表1に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。   The optical surface of the objective optical system is formed as an aspherical surface that is symmetric about the optical axis and is defined by a mathematical formula in which the coefficients shown in Table 1 are substituted into Formula 2.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

ここで、X(h)は光軸方向の軸(光の進行方向を正とする)、κは円錐係数、A2iは非球面係数、hは光軸からの高さである。 Here, X (h) is an axis in the optical axis direction (the light traveling direction is positive), κ is a conical coefficient, A 2i is an aspherical coefficient, and h is a height from the optical axis.

また、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は数3式の光路差関数に、表1に示す係数を代入した数式で規定される。   Further, the optical path length given to the light flux of each wavelength by the diffractive structure is defined by a mathematical formula in which the coefficient shown in Table 1 is substituted into the optical path difference function of Formula 3.

Figure 2005353261
2iは光路差関数の係数である。
Figure 2005353261
B 2i is a coefficient of the optical path difference function.

(実施例A)
実施例Aでは、第1の対物光学素子は、HD(第2の光ディスク)及びDVD(第3の光ディスク)共用であり、第2の対物光学素子は、BD(第1の光ディスク)及びCD(第4の光ディスク)共用である。
(Example A)
In Example A, the first objective optical element is shared by HD (second optical disk) and DVD (third optical disk), and the second objective optical element is BD (first optical disk) and CD (first optical disk). (Fourth optical disc) shared.

実施例Aにおける第1の対物光学素子の実施例1〜6について説明する。
(実施例1〜4)
第1の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズL1で構成され、その光源側面S1には、図1で示すような鋸歯状の回折構造(以下、この回折構造を「回折構造DOE」という。)が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造DOEが形成されており、この位相構造によって第1の波長λ1=405nmの光束と、第2の波長λ2=655nmの光束は、それぞれの実施例において、以下の表1に示す次数において最も回折効率が高くなる。単玉レンズL1の光ディスク側面S2は非球面である。
Examples 1 to 6 of the first objective optical element in Example A will be described.
(Examples 1-4)
The first objective optical element is composed of a plastic single lens L1, and the light source side surface S1 has a sawtooth diffraction structure as shown in FIG. 1 (hereinafter, this diffraction structure is referred to as “diffractive structure DOE”). ) Is formed, and a diffraction structure DOE having a structure in which a plurality of annular zones formed with an optical axis as a center is formed, and a light beam having a first wavelength λ1 = 405 nm and a second wavelength λ2 are formed by this phase structure. = 655 nm luminous flux has the highest diffraction efficiency in the orders shown in Table 1 below in each example. The optical disk side surface S2 of the single lens L1 is aspheric.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

次に、第1の対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズL1は、d線での屈折率ndが1.5435であり、アッベ数νdが56.7のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.5601、λ2=655nmに対する屈折率は1.54073である。各実施例のレンズデータを表2〜5に示す。   Next, details of the first objective optical element will be described. The single lens L1 is a plastic lens having a refractive index nd at d-line of 1.5435 and an Abbe number νd of 56.7, a refractive index with respect to λ1 = 405 nm is 1.5601, and a refractive index with respect to λ2 = 655 nm. Is 1.54073. Tables 2 to 5 show lens data of each example.

Figure 2005353261
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Figure 2005353261
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Figure 2005353261
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Figure 2005353261
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単玉レンズL1の半導体レーザ光源側の光学面S1は、両光ディスクに対する使用NAがNA2で同じことから1つの領域で構成されているが、使用する光束の波長が第1の波長λ1と第2の波長λ2と違うことから(λ1<λ2)、第1半導体レーザからの第1光束が通過するNA2領域と、第2半導体レーザからの第2光束が通過するNA2領域では、第2光束に対するNA2領域の方が大きくなるので、第1光束のNA2領域に対応する光軸を含む第1領域AREA1と、第1光束のNA2から第2光束のNA2までの領域に対応する第2領域AREA2とに分割されていて、それぞれに別の位相構造を設けてもよい。   The optical surface S1 on the semiconductor laser light source side of the single lens L1 is composed of one region because the NA used for both optical disks is the same NA2, but the wavelength of the light beam used is the first wavelength λ1 and the second wavelength. Therefore, in the NA2 region through which the first light beam from the first semiconductor laser passes and the NA2 region through which the second light beam from the second semiconductor laser passes, the NA2 for the second light beam is different. Since the area becomes larger, the first area AREA1 including the optical axis corresponding to the NA2 area of the first light flux and the second area AREA2 corresponding to the area from the NA2 of the first light flux to the NA2 of the second light flux. They may be divided and provided with different phase structures.

回折構造DOEは、第1の波長λ1の第1光束と、第2の波長λ2の第2光束についてそれぞれに対応した光ディスクへの情報の記録及び/又は再生を行うための互換性を確保するとともに、単玉レンズL1をプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学素子の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化を抑制するための構造でもある。   The diffractive structure DOE ensures compatibility for recording and / or reproducing information to and from the optical disc corresponding to the first light flux having the first wavelength λ1 and the second light flux having the second wavelength λ2. In addition, this structure is also a structure for suppressing the chromatic aberration of the objective optical element in the blue-violet region and the spherical aberration change accompanying the temperature change, which are particularly problematic when the single lens L1 is formed of a plastic lens.

回折構造DOEにおいて、光軸に最も近い段差の高さdは、波長400nm〜420nmに対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOEに対して、第1光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。   In the diffractive structure DOE, the height d of the step closest to the optical axis is designed so that the diffraction efficiency of the desired order diffracted light is 100% with respect to the wavelength of 400 nm to 420 nm. When the first light beam is incident on the diffractive structure DOE in which the step depth is set in this way, diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and sufficient diffraction efficiency is obtained. Thus, chromatic aberration can be corrected.

例えば段差の高さを、波長400nmに対して+2次回折光の回折効率が100%となるように設計すれば、第1光束が入射すると、+2次回折光が約97%の回折効率で発生し、第2光束が入射すると、+1次回折光が約94%の回折効率で発生する、というような回折効率の振り分けが可能である。その他回折次数のペアについても同様の効率振り分けが可能であり、それぞれにおいて実用上十分な回折効率が得られる。また、ここで第1波長λ1に対して最適化することで、第2光束の回折効率を重視した構成としても良い。   For example, if the height of the step is designed so that the diffraction efficiency of + 2nd order diffracted light is 100% with respect to a wavelength of 400 nm, when the first light beam is incident, + 2nd order diffracted light is generated with a diffraction efficiency of about 97%, It is possible to sort the diffraction efficiency such that when the second light beam is incident, + 1st order diffracted light is generated with a diffraction efficiency of about 94%. For other diffraction order pairs, similar efficiency distribution is possible, and practically sufficient diffraction efficiency can be obtained for each pair. Further, by optimizing with respect to the first wavelength λ1, a configuration in which the diffraction efficiency of the second light flux is emphasized may be adopted.

さらに、回折構造DOEとして、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するようなものとした場合、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高NAのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げることが可能である。   Further, as the diffractive structure DOE, in the blue-violet region, when the wavelength of the incident light beam becomes longer, the spherical aberration changes in the direction of insufficient correction, and when the wavelength of the incident light beam becomes shorter, the spherical aberration becomes the overcorrection direction. Objective optical element that is a plastic lens with a high NA by canceling the spherical aberration change that occurs in the condensing element in accordance with the environmental temperature change It is possible to widen the usable temperature range.

このように回折構造DOEを用いることで、2種類の光ディスクに1つの対物光学素子で対応しながら、それぞれの光束の倍率M2、M3を0にすることが可能となる。全ての結像倍率を0とすることで、第2光ディスクと第3光ディスクに対して情報の記録/再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では光学面S1を回折構造DOEとしたが、回折構造DOEを光学面S2に設けてもよい。   By using the diffractive structure DOE as described above, the magnifications M2 and M3 of the respective light beams can be set to 0 while corresponding to two types of optical disks with one objective optical element. Setting all the imaging magnifications to 0 is very preferable because it solves the coma aberration problem caused by lens shift caused by tracking when recording / reproducing information on the second and third optical disks. It is a configuration. In this embodiment, the optical surface S1 is the diffractive structure DOE, but the diffractive structure DOE may be provided on the optical surface S2.

(実施例5)
第1の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズL1で構成され、光源側面S1及び光ディスク側面S2の両面が非球面である。かかる対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズL1は、d線での屈折率ndが1.5435であり、アッベ数νdが56.7のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.5601、λ2=655nmに対する屈折率は1.54073である。実施例5のレンズデータを表6に示す。
(Example 5)
The first objective optical element is composed of a plastic single lens L1, and both the light source side surface S1 and the optical disk side surface S2 are aspherical surfaces. Details of the objective optical element will be described. The single lens L1 is a plastic lens having a refractive index nd at d-line of 1.5435 and an Abbe number νd of 56.7, a refractive index with respect to λ1 = 405 nm is 1.5601, and a refractive index with respect to λ2 = 655 nm. Is 1.54073. Table 6 shows lens data of Example 5.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

(実施例6)
第1の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズL1で構成され、半導体レーザ光源側の光学面S1は、両光ディスクに対する使用NAがNA2で同じことから1つの領域で構成されていて、図3(c)、(d)で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOEが形成されており、この位相構造によって第1の波長λ1=405nmの光束は、回折されず0次光として透過し、第2の波長λ2=655nmの光束は+1次の方向に回折される。また単玉レンズL1の光ディスク側面S2は非球面である。
(Example 6)
The first objective optical element is composed of a plastic single lens L1, and the optical surface S1 on the side of the semiconductor laser light source is composed of one area because the NA used for both optical disks is the same NA2. A diffractive structure HOE, which is a structure in which a plurality of annular zones in which step structures as shown in (c) and (d) are formed, is arranged around the optical axis is formed, and the first wavelength is formed by this phase structure. The light beam having λ1 = 405 nm is transmitted without being diffracted as 0th order light, and the light beam having the second wavelength λ2 = 655 nm is diffracted in the + 1st order direction. The optical disk side surface S2 of the single lens L1 is aspheric.

次に、第1の対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズL1は、d線での屈折率ndが1.5435であり、アッベ数νdが56.7のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.5601、λ2=655nmに対する屈折率は1.54073である。実施例6のレンズデータを表7に示す。   Next, details of the first objective optical element will be described. The single lens L1 is a plastic lens having a refractive index nd at d-line of 1.5435 and an Abbe number νd of 56.7, a refractive index with respect to λ1 = 405 nm is 1.5601, and a refractive index with respect to λ2 = 655 nm. Is 1.54073. Table 7 shows lens data of Example 6.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

単玉レンズL1の半導体レーザ光源側の光学面S1は、図3(C)、(d)に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOEが形成されている。   As shown in FIGS. 3C and 3D, the optical surface S1 of the single lens L1 on the side of the semiconductor laser light source is arranged with a plurality of annular zones in which a staircase structure is formed around the optical axis. A diffractive structure HOE, which is a structured structure, is formed.

第1領域AREA1に形成された回折構造HOE1において、各輪帯内に形成された階段構造の深さDは、
D・(N1−1)/λ1=2・q (2)
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Pは5に設定されている。但し、λ1は第1の発光点EP1から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり(ここでは、λ1=0.405μm)、N1は波長λ1に対する媒質屈折率、qは自然数である。
In the diffraction structure HOE1 formed in the first area AREA1, the depth D of the staircase structure formed in each annular zone is
D · (N1-1) / λ1 = 2 · q (2)
The number of divisions P in each annular zone is set to 5. However, λ1 represents the wavelength of the laser beam emitted from the first emission point EP1 in units of micron (here, λ1 = 0.405 μm), N1 is a medium refractive index with respect to the wavelength λ1, and q is a natural number. It is.

光軸方向の深さDがこのように設定された階段構造に対して、第1波長λ1の第1光束が入射した場合、隣接する階段構造間では2×λ1(μm)の光路差が発生し、第1光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する(本明細書においては「0次回折光」という。)。   When the first light flux having the first wavelength λ1 is incident on the step structure in which the depth D in the optical axis direction is set in this way, an optical path difference of 2 × λ1 (μm) is generated between the adjacent step structures. The first light beam is transmitted without being diffracted because no substantial phase difference is given (referred to as “0th-order diffracted light” in this specification).

一方、この階段構造に対して、第2波長λ2(ここでは、λ2=0.655μm)の第2光束が入射した場合、隣接する階段構造間では{2×λ1/(N1−1)×(N2−1)/λ2}×λ2={2×0.405/(1.5601−1)×(1.54073−1)/0.655}×λ2=1.194・λ2(μm)の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Pは5に設定されているため、隣接する輪帯同士で第2波長λ2の1波長分の光路差が生じることになり((1.194−1)×5≒1)、第2光束は+1次の方向に回折する(+1次回折光)。このときの第2光束の+1次回折光の回折効率は、約87%となるが、DVDに対する情報の記録/再生には十分な光量である。   On the other hand, when a second light flux having a second wavelength λ2 (here, λ2 = 0.655 μm) is incident on the staircase structure, {2 × λ1 / (N1-1) × ( N2-1) / λ2} × λ2 = {2 × 0.405 / (1.56011-1) × (1.54073-1) /0.655} × λ2 = 1.194 · λ2 (μm) A difference occurs. Since the number of divisions P in each annular zone is set to 5, an optical path difference corresponding to one wavelength of the second wavelength λ2 occurs between adjacent annular zones ((1.194-1) × 5≈ 1) The second light beam is diffracted in the + 1st order direction (+ 1st order diffracted light). The diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the second light flux at this time is about 87%, but the amount of light is sufficient for recording / reproducing information with respect to the DVD.

このように回折構造HOEを用いることで2種類の光ディスクに1つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率M2、M3を全て0にすることが可能となる。全ての結像倍率を0とすることで、第2光ディスクと第3光ディスクに対して情報の記録/再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では、単玉レンズL1の半導体レーザ光源側の光学面S1を回折構造HOEとしたが、回折構造HOEを光ディスク側光学面S2に設けてもよい。   By using the diffractive structure HOE as described above, it is possible to set the magnifications M2 and M3 of the respective light beams to 0 while corresponding to two types of optical disks with one objective optical system. Setting all the imaging magnifications to 0 is very preferable because it solves the coma aberration problem caused by lens shift caused by tracking when recording / reproducing information on the second and third optical disks. It is a configuration. In this embodiment, the optical surface S1 of the single lens L1 on the semiconductor laser light source side is the diffractive structure HOE. However, the diffractive structure HOE may be provided on the optical disc side optical surface S2.

実施例Aにおいて、以上の第1の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第2の対物光学素子の実施例1〜2について説明する。
(実施例1)
第2の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズL1で構成され、その光源側面S1は、NA3内の領域に対応する光軸を含む第1領域AREA1と、NA3からNA1までの領域に対応する第2領域AREA2とに分割されていて、第1領域AREA1には、図1で示すような鋸歯状の回折構造(以下、この回折構造を「回折構造DOE」という。)が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造DOEが形成されており、この位相構造によって第1の波長λ1=405nmの光束は2次光として、第3の波長λ3=785nmの光束は1次光として回折する。第2領域AREA2は、第1領域AREA1のベースとなる非球面形状とは違う形状の非球面となっている。また単玉レンズL1の光ディスク側面S2は非球面である。
In Example A, Examples 1 and 2 of the second objective optical element that can be used in combination with the first objective optical element described above will be described.
(Example 1)
The second objective optical element is composed of a plastic single lens L1, and its light source side surface S1 corresponds to the first area AREA1 including the optical axis corresponding to the area in NA3 and the area from NA3 to NA1. The first region AREA1 is divided into a plurality of second regions AREA2, and a plurality of sawtooth diffraction structures as shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as “diffractive structures DOE”) are formed. A diffractive structure DOE having a structure in which an annular zone is arranged around the optical axis is formed. By this phase structure, a light beam having a first wavelength λ1 = 405 nm is converted into a secondary light, and a third wavelength λ3 = 785 nm. The light beam is diffracted as primary light. The second area AREA2 has an aspherical shape different from the aspherical shape that is the base of the first area AREA1. The optical disk side surface S2 of the single lens L1 is aspheric.

次に、第2の対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズL1は、d線での屈折率ndが1.5435であり、アッベ数νdが56.7のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.5601、λ3=785nmに対する屈折率は1.5372である。実施例1のレンズデータを表8に示す。   Next, details of the second objective optical element will be described. The single lens L1 is a plastic lens having a refractive index nd at d-line of 1.5435 and an Abbe number νd of 56.7, a refractive index with respect to λ1 = 405 nm is 1.5601, and a refractive index with respect to λ3 = 785 nm. Is 1.5372. Table 8 shows lens data of Example 1.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

単玉レンズL1の半導体レーザ光源側光学面S1の第2領域AREA2は、位相構造を持っていないが、ここに第1領域AREA1とは別の位相構造を設けてもよい。   The second area AREA2 of the semiconductor laser light source side optical surface S1 of the single lens L1 does not have a phase structure, but a phase structure different from the first area AREA1 may be provided here.

回折構造DOEは、第1の波長λ1の光束と、第3の波長λ3の光束についてそれぞれに対応した光ディスクへの情報の記録及び/又は再生を行うための互換性を確保するとともに、単玉レンズL1をプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造とすることも出来る。   The diffractive structure DOE ensures compatibility for recording and / or reproducing information to and from the optical disc corresponding to the light beam having the first wavelength λ1 and the light beam having the third wavelength λ3, and a single lens. A structure for suppressing the chromatic aberration of the objective optical system in the blue-violet region and the change of spherical aberration due to the temperature change, which are particularly problematic when L1 is formed of a plastic lens, can also be used.

回折構造DOEにおいて、光軸に最も近い段差の高さd1は、波長400nm〜420nmに対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOE1に対して、第1光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。   In the diffractive structure DOE, the height d1 of the step closest to the optical axis is designed so that the diffraction efficiency of diffracted light of a desired order is 100% with respect to a wavelength of 400 nm to 420 nm. When the first light beam enters the diffractive structure DOE1 in which the depth of the step is set in this way, diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and sufficient diffraction efficiency is obtained. Thus, chromatic aberration can be corrected.

例えば段差の高さを、波長400nmに対して回折効率が100%となるように設計すれば、第1光束が入射すると、+2次回折光が約97%の回折効率で発生し、第2光束が入射すると、+1次回折光が約94%の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。または第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   For example, if the height of the step is designed so that the diffraction efficiency is 100% with respect to a wavelength of 400 nm, when the first light beam is incident, + 2nd order diffracted light is generated with a diffraction efficiency of about 97%, and the second light beam is generated. When incident, it is possible to sort the diffraction efficiency that + 1st order diffracted light is generated with a diffraction efficiency of about 94%. Alternatively, a configuration in which the diffraction efficiency of the first light flux is emphasized by optimizing the first wavelength λ1 may be adopted.

さらに、回折構造DOEが、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有すると、環境温度変化に伴い単玉レンズで発生する球面収差変化を相殺することで、高NAのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げられる。   Further, in the diffractive structure DOE, in the blue-violet region, when the wavelength of the incident light beam becomes longer, the spherical aberration changes in the direction of insufficient correction, and when the wavelength of the incident light beam becomes shorter, the spherical aberration becomes the overcorrection direction. If the spherical aberration has a wavelength dependency that changes to the temperature of the objective optical element, which is a plastic lens with a high NA, by canceling the spherical aberration change that occurs in the single lens with the environmental temperature change, The range can be expanded.

単玉レンズL1の半導体レーザ光源側の光学面S1に設けられた回折構造DOEの各輪帯の幅は、第3光束に対して有限倍率(ここではM4=−0.166)としつつ、回折作用により+1次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造DOEによる球面収差の付加量と、BDの保護基板とCDの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造DOEとCDの保護基板とを透過した第3光束は、CDの情報記録面上に良好なスポットを形成する。また、本実施例では光学面S1を回折構造DOEとしたが、回折構造DOEを光学面S2に設けてもよい。   The width of each annular zone of the diffractive structure DOE provided on the optical surface S1 of the single lens L1 on the semiconductor laser light source side is diffracted with a finite magnification (here, M4 = −0.166) with respect to the third light flux. It is set so that spherical aberration in the direction of insufficient correction is added to the + 1st order diffracted light by the action. The additional amount of spherical aberration due to the diffractive structure DOE and the spherical aberration in the overcorrected direction caused by the difference in thickness between the BD protective substrate and the CD protective substrate cancel each other, so that the diffractive structure DOE and the CD protective substrate The third light flux that has passed through forms a good spot on the information recording surface of the CD. In this embodiment, the optical surface S1 is the diffractive structure DOE. However, the diffractive structure DOE may be provided on the optical surface S2.

(実施例2)
第2の対物光学素子は、プラスチックからなるL1レンズとガラス材料からなるL2レンズからなる。L1レンズは、そのディスク側面S2に、図3(c)、(d)で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOEが形成されており、この位相構造によって第1の波長λ1=405nmの光束は、回折されず0次光として透過し、第2の波長λ3=780nmの光束は+1次の方向に回折される。ここで本実施例では省略しているが、L1レンズの光源側面S1に、図2や図4で示すような輪帯構造が設けられていてもよい。この輪帯構造は、設計基準状態においては第1の波長λ1=405nmの光束も第2の波長λ3=780nmの光束も回折することなく透過するが、半導体レーザの波長誤差や、光ピックアップ装置使用時の温度上昇による半導体レーザ波長変化等、設計から波長がずれた場合に、輪帯構造が作用し、上記波長差や温度差で発生する収差を補正する働きをするものである。これら光学面S1のベースとなる面形状は平板形状で、光学面S2のベースとなる面形状は凹球面である。ここで、このベース面は平面や球面以外であっても良く、例えば非球面形状とすることで軸外収差の補正や高次収差のコントロール等に自由度が増えて有利となる。
(Example 2)
The second objective optical element includes an L1 lens made of plastic and an L2 lens made of glass material. In the L1 lens, a diffractive structure HOE having a structure in which a plurality of annular zones in which step structures as shown in FIGS. 3C and 3D are formed is arranged around the optical axis is formed on the disk side surface S2. With this phase structure, the light beam having the first wavelength λ1 = 405 nm is transmitted as 0th order light without being diffracted, and the light beam having the second wavelength λ3 = 780 nm is diffracted in the + 1st order direction. Although omitted in the present embodiment, an annular structure as shown in FIGS. 2 and 4 may be provided on the light source side surface S1 of the L1 lens. This ring zone structure transmits the light beam having the first wavelength λ1 = 405 nm and the light beam having the second wavelength λ3 = 780 nm without being diffracted in the design standard state, but the wavelength error of the semiconductor laser or the use of the optical pickup device When the wavelength deviates from the design, such as a change in the wavelength of the semiconductor laser due to a temperature rise, the annular structure acts to correct the aberration caused by the wavelength difference or temperature difference. The surface shape serving as the base of the optical surface S1 is a flat plate shape, and the surface shape serving as the base of the optical surface S2 is a concave spherical surface. Here, the base surface may be other than a flat surface or a spherical surface. For example, an aspherical surface is advantageous because it increases the degree of freedom in correcting off-axis aberrations and controlling higher-order aberrations.

一方、L2レンズはガラスモールド等で作成されるガラスの両面非球面レンズであり、L2レンズ単体ではL1レンズの凹球面で決まる有限倍率と、BDの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。本実施例のように、第1光束に対する第1倍率M1と、第3光束に対する第4倍率M4を同じ0とする場合、BDの保護基板と、CDの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子と、CDの保護基板とを透過した第3光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。本実施例では、この第3光束の球面収差補正過剰を、第3光束に対する倍率を有限倍率とすることでBDの保護基板とCDの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差を相殺して球面収差を補正している。   On the other hand, the L2 lens is a double-sided aspherical lens made of glass made of glass mold or the like, and the L2 lens alone has the smallest spherical aberration with respect to the combination of the finite magnification determined by the concave spherical surface of the L1 lens and the BD protective substrate. It is designed to be. When the first magnification M1 with respect to the first light flux and the fourth magnification M4 with respect to the third light flux are set to the same 0 as in the present embodiment, the objective is different depending on the thickness of the protective substrate for the BD and the protective substrate for the CD. The spherical aberration of the third light flux that has passed through the optical element and the CD protective substrate is in an overcorrected direction without the phase structure. In this embodiment, the spherical aberration in the overcorrected direction generated due to the difference in the thickness of the protective substrate for the BD and the protective substrate for the CD by setting the magnification for the third light flux to a finite magnification. To cancel out spherical aberration.

次に、第2の対物光学素子の詳細について説明する。L1レンズは、d線での屈折率ndが1.5087であり、アッベ数νdが56.3のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.52403、λ3=780nmに対する屈折率は1.50261である。また、L2レンズは、d線での屈折率ndが1.61544であり、アッベ数νdが60.0のガラスモールドレンズである。実施例2のレンズデータを表9に示す。   Next, details of the second objective optical element will be described. The L1 lens is a plastic lens having a refractive index nd of 1.5087 at the d-line and an Abbe number νd of 56.3, a refractive index of 1.52403 for λ1 = 405 nm, and a refractive index of 1 for λ3 = 780 nm. .50261. The L2 lens is a glass mold lens having a refractive index nd of 1.61544 at the d-line and an Abbe number νd of 60.0. Table 9 shows lens data of Example 2.

Figure 2005353261
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L1レンズとL2レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介するのが普通である。しかし、L1レンズの光学機能部(第1光束が通過する、L1レンズの領域)の周囲に、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を設け、かかるフランジ部とL2レンズの一部同士を融着や接着等で接合することで一体化されている構造とすることも可能である。   When the L1 lens and the L2 lens are integrated, it is common to use a separate lens frame. However, a flange portion formed integrally with the optical function portion is provided around the optical function portion of the L1 lens (the region of the L1 lens through which the first light beam passes), and a part of the flange portion and the L2 lens are connected to each other. It is also possible to have an integrated structure by joining by fusion bonding or adhesion.

L1レンズの光ディスク側の光学面S2は、図8に示すように、NA3内の領域に対応する光軸を含む第1領域AREA3と、NA3からNA1までの領域に対応する第2領域AREA4とに分割されており、第1領域AREA3には、図3(c)、(d)に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOEが形成されている。   As shown in FIG. 8, the optical surface S2 on the optical disk side of the L1 lens is divided into a first area AREA3 including an optical axis corresponding to the area in NA3, and a second area AREA4 corresponding to the area from NA3 to NA1. In the first area AREA3, as shown in FIGS. 3C and 3D, a plurality of annular zones having a staircase structure formed therein are arranged around the optical axis. A diffraction structure HOE is formed.

第3領域AREA3に形成された回折構造HOEにおいて、各輪帯内に形成された階段構造の深さD(μm)は、
D・(N1−1)/λ1=1・q (3)
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Pは2に設定されている。但し、λ1は発光点EP1から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり(ここでは、λ1=0.405μm)、N1は波長λ1に対するL1レンズの媒質屈折率、qは自然数である。
In the diffraction structure HOE formed in the third area AREA3, the depth D (μm) of the staircase structure formed in each annular zone is
D · (N1-1) / λ1 = 1 · q (3)
The number of divisions P in each annular zone is set to 2. Here, λ1 represents the wavelength of the laser beam emitted from the light emitting point EP1 in units of micron (here, λ1 = 0.405 μm), N1 is a medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ1, and q is a natural number. It is.

光軸方向の深さDがこのように設定された階段構造に対して、第1波長λ1の第1光束が入射した場合、隣接する階段構造間では1×λ1(μm)の光路差が発生し、第1光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに0次回折光として透過する。   When the first light flux having the first wavelength λ1 is incident on the staircase structure in which the depth D in the optical axis direction is set in this way, an optical path difference of 1 × λ1 (μm) is generated between the adjacent staircase structures. However, since the first light beam is not substantially given a phase difference, the first light beam is transmitted without being diffracted as zero-order diffracted light.

一方、この階段構造に対して、第3波長λ3(ここでは、λ3=0.780μm)の第3光束が入射した場合、隣接する階段構造間では{1×λ1/(N1−1)×(N3−1)/λ3}×λ3={1×0.405/(1.52403−1)×(1.50261−1)/0.780}×λ3=0.498・λ3(μm)の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Pは2に設定されているため、第3光束は±1次の方向にほぼ同じ回折効率で回折する(+1次回折光と−1次回折光)。本実施例では+1次回折光を用いてCDに対する情報の記録/再生を行っており、このときの第2光束の+1次回折光の回折効率は、40%強となる。また−1次回折光は、フレア光となる。   On the other hand, when a third light beam having a third wavelength λ3 (here, λ3 = 0.780 μm) is incident on the staircase structure, {1 × λ1 / (N1-1) × ( N3-1) / λ3} × λ3 = {1 × 0.405 / (1.52403-1) × (1.502661-1) /0.780} × λ3 = 0.498 · λ3 (μm) A difference occurs. Since the number P of divisions in each annular zone is set to 2, the third light beam is diffracted in the ± 1st order direction with substantially the same diffraction efficiency (+ 1st order diffracted light and −1st order diffracted light). In this embodiment, information is recorded / reproduced with respect to the CD using the + 1st order diffracted light, and the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the second light flux at this time is slightly over 40%. Further, the −1st order diffracted light becomes flare light.

ここで、+1次回折光の回折効率を高くするために、例えば階段形状の光軸と平行な面と光軸と平行でない方の面の傾きを最適化したり、例えば前記光軸と平行でない面の形状を波面収差的に望ましいとされる形状から少し変えたりすることが、よって改善することが出来る。また、L1レンズを構成する材料の媒質分散を変えて、なおかつ階段形状の分割数Pを変えることで効率を高くすることも可能である。   Here, in order to increase the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light, for example, the inclination of the surface parallel to the staircase-shaped optical axis and the surface not parallel to the optical axis is optimized, or the surface of the surface not parallel to the optical axis is It can be improved by slightly changing the shape from that which is desirable in terms of wavefront aberration. It is also possible to increase the efficiency by changing the medium dispersion of the material constituting the L1 lens and changing the number of divisions P of the staircase shape.

また、ここでL1レンズの光源側の光学面S1は、図8に示すように、NA3内の領域に対応する光軸を含む第1領域AREA1と、NA3からNA1までの領域に対応する第2領域AREA2とに分割されていてもよく、それぞれにおいて異なる位相関数を持つ複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造とする等で設計自由度を増やすことが出来る。   Further, here, the optical surface S1 on the light source side of the L1 lens has a first area AREA1 including an optical axis corresponding to the area in NA3 and a second area corresponding to the area from NA3 to NA1, as shown in FIG. It may be divided into areas AREA2, and the degree of freedom in design can be increased by adopting a structure in which a plurality of annular zones each having a different phase function are arranged around the optical axis.

L1レンズの光ディスク側の光学面S2に設けられた回折構造HOEの各輪帯の幅は、第3光束が入射した場合に、回折作用により+1次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造HOEによる球面収差の付加量と、BDの保護基板とCDの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造HOEとCDの保護基板とを透過した第3光束はCDの情報記録面上で良好なスポットを形成する。   The width of each annular zone of the diffractive structure HOE provided on the optical surface S2 on the optical disc side of the L1 lens adds spherical aberration in the direction of insufficient correction to the + 1st order diffracted light due to diffractive action when the third light beam is incident. Is set to be. The additional amount of spherical aberration due to the diffractive structure HOE and the spherical aberration in the overcorrected direction caused by the difference in thickness between the BD protective substrate and the CD protective substrate cancel each other, so that the diffractive structure HOE and the CD protective substrate The third light flux that has passed through forms a good spot on the information recording surface of the CD.

このように回折構造HOEを用いることで2種類の光ディスクに1つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率M1、M4を0にすることが可能となる。全ての結像倍率を0とすることで、第1光ディスクと第4光ディスクに対して情報の記録/再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では、L1レンズに回折構造HOEを設けたが、少なくとも1つの回折構造HOEをL2レンズに設けてもよい。   By using the diffractive structure HOE as described above, the magnifications M1 and M4 of the respective light beams can be made zero while corresponding to two types of optical disks with one objective optical system. Setting all the imaging magnifications to 0 is very preferable because it solves the coma aberration problem caused by lens shift caused by tracking when recording / reproducing information on the first optical disc and the fourth optical disc. It is a configuration. In this embodiment, the diffractive structure HOE is provided in the L1 lens. However, at least one diffractive structure HOE may be provided in the L2 lens.

更に、L1レンズの半導体レーザ光源側光学面S1の第1領域AREA1や第2領域AREA2、光ディスク側の光学面S2の第4領域AREA4には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造(以下、この回折構造を「回折構造DOE」という。)が形成されていても良い。かかる回折構造DOEは、対物光学素子の色収差を抑制するための構造である。   Further, the first area AREA1 and the second area AREA2 of the semiconductor laser light source side optical surface S1 of the L1 lens and the fourth area AREA4 of the optical surface S2 on the optical disk side have a plurality of rings having a sawtooth cross section including the optical axis. A diffraction structure composed of a band (hereinafter, this diffraction structure is referred to as “diffraction structure DOE”) may be formed. The diffractive structure DOE is a structure for suppressing chromatic aberration of the objective optical element.

回折構造DOEにおいて、光軸に最も近い段差の高さd1は、波長400nm〜420nmに対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOEに対して、第1光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。   In the diffractive structure DOE, the height d1 of the step closest to the optical axis is designed so that the diffraction efficiency of diffracted light of a desired order is 100% with respect to a wavelength of 400 nm to 420 nm. When the first light beam is incident on the diffractive structure DOE in which the step depth is set in this way, diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and sufficient diffraction efficiency is obtained. Thus, chromatic aberration can be corrected.

本実施例における第2の対物光学素子では、こういった回折構造DOEを設けていないが、これら回折構造DOEはL2レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造DOEは、L2レンズで回折構造DOEを設けた光学面全域を1つの領域として1つの回折構造DOEとしても構わないし、L2レンズで回折構造DOEを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の2つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造DOEを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第1光束と第3光束が共通に透過する領域では第1光束と第3光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。または第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   In the second objective optical element in this embodiment, such a diffractive structure DOE is not provided, but these diffractive structures DOE may be provided on the optical surface of the L2 lens. In this case, the diffractive structure DOE may be a single diffractive structure DOE with the entire optical surface in which the diffractive structure DOE is provided by the L2 lens as one region, or the optical surface in which the diffractive structure DOE is provided by the L2 lens is the optical axis. As the two concentric regions centered on each other, different diffractive structures DOE may be provided in each region. The diffraction efficiencies in the respective regions at this time may be such that the diffraction efficiencies are distributed to the first light flux and the third light flux in the region where the first light flux and the third light flux are transmitted in common. Alternatively, a configuration in which the diffraction efficiency of the first light flux is emphasized by optimizing the first wavelength λ1 may be adopted.

本実施例のL1レンズでは、ディスク側の光学面S2に回折構造HOEを形成したが、これとは、逆に、光学面S1に回折構造HOEを形成した構成としてもよい。   In the L1 lens of the present embodiment, the diffractive structure HOE is formed on the optical surface S2 on the disk side. On the contrary, the diffractive structure HOE may be formed on the optical surface S1.

(実施例B)
実施例Bでは、第1の対物光学素子は、HD(第2の光ディスク)及びCD(第4の光ディスク)共用であり、第2の対物光学素子は、BD(第1の光ディスク)及びDVD(第3の光ディスク)共用である。
(Example B)
In Example B, the first objective optical element is shared by HD (second optical disk) and CD (fourth optical disk), and the second objective optical element is BD (first optical disk) and DVD (first optical disk). (Third optical disc) shared.

実施例Bにおける第1の対物光学素子の実施例1〜4について説明する。
(実施例1〜2)
第1の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズL1で構成され、その光源側面S1には、図1で示すような鋸歯状の回折構造(以下、この回折構造を「回折構造DOE」という。)が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造DOEが形成されており、この位相構造によって第1の波長λ1=405nmの光束は2次光として、第3の波長λ3=785nmの光束は1次光として回折する。単玉レンズL1の光ディスク側面S2は非球面である。
Examples 1 to 4 of the first objective optical element in Example B will be described.
(Examples 1-2)
The first objective optical element is composed of a plastic single lens L1, and the light source side surface S1 has a sawtooth diffraction structure as shown in FIG. 1 (hereinafter, this diffraction structure is referred to as “diffractive structure DOE”). ) Is formed, and a diffraction structure DOE having a structure in which a plurality of annular zones formed with an optical axis as a center is formed. By this phase structure, a light beam having a first wavelength λ1 = 405 nm is converted into a secondary light. 3 has a wavelength λ3 = 785 nm and is diffracted as primary light. The optical disk side surface S2 of the single lens L1 is aspheric.

次に、対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズL1は、d線での屈折率ndが1.5435であり、アッベ数νdが56.7のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.5601、λ3=785nmに対する屈折率は1.5372である。実施例1のレンズデータを表10に示し、実施例2のレンズデータを表11に示す。   Next, details of the objective optical element will be described. The single lens L1 is a plastic lens having a refractive index nd at d-line of 1.5435 and an Abbe number νd of 56.7, a refractive index with respect to λ1 = 405 nm is 1.5601, and a refractive index with respect to λ3 = 785 nm. Is 1.5372. Table 10 shows the lens data of Example 1, and Table 11 shows the lens data of Example 2.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

Figure 2005353261
Figure 2005353261

単玉レンズL1の半導体レーザ光源側の光学面S1は、1つの領域で構成されているが、NA3内の領域に対応する光軸を含む第1領域AREA1と、NA3からNA2までの領域に対応する第2領域AREA2とに分割されていてそれぞれに別の位相構造を設けてもよい。   The optical surface S1 on the semiconductor laser light source side of the single lens L1 is composed of one region, but corresponds to the first region AREA1 including the optical axis corresponding to the region in NA3, and the regions from NA3 to NA2. The second region AREA2 may be divided and a different phase structure may be provided for each.

回折構造DOEは、第1の波長λ1の光束と、第3の波長λ3の光束についてそれぞれに対応した光ディスクへの情報の記録及び/又は再生を行うための互換性を確保するとともに、単玉レンズL1をプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造でもある。   The diffractive structure DOE ensures compatibility for recording and / or reproducing information to and from the optical disc corresponding to the light beam having the first wavelength λ1 and the light beam having the third wavelength λ3, and a single lens. It is also a structure for suppressing the chromatic aberration of the objective optical system in the blue-violet region and the spherical aberration change accompanying the temperature change, which are particularly problematic when L1 is formed of a plastic lens.

回折構造DOEにおいて、光軸に最も近い段差の高さd1は、波長400nm〜420nmに対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOE1に対して、第1光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。   In the diffractive structure DOE, the height d1 of the step closest to the optical axis is designed so that the diffraction efficiency of diffracted light of a desired order is 100% with respect to a wavelength of 400 nm to 420 nm. When the first light beam enters the diffractive structure DOE1 in which the depth of the step is set in this way, diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and sufficient diffraction efficiency is obtained. Thus, chromatic aberration can be corrected.

例えば段差の高さを、波長400nmに対して回折効率が100%となるように設計すれば、第1光束が入射すると、+2次回折光が約97%の回折効率で発生し、第2光束が入射すると、+1次回折光が約94%の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。または第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   For example, if the height of the step is designed so that the diffraction efficiency is 100% with respect to a wavelength of 400 nm, when the first light beam is incident, + 2nd order diffracted light is generated with a diffraction efficiency of about 97%, and the second light beam is generated. When incident, it is possible to sort the diffraction efficiency that + 1st order diffracted light is generated with a diffraction efficiency of about 94%. Alternatively, a configuration in which the diffraction efficiency of the first light flux is emphasized by optimizing the first wavelength λ1 may be adopted.

さらに、回折構造DOEは、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高NAのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。   Furthermore, in the diffractive structure DOE, in the blue-violet region, when the wavelength of the incident light beam becomes longer, the spherical aberration changes in the direction of insufficient correction, and when the wavelength of the incident light beam becomes shorter, the spherical aberration becomes the overcorrection direction. It has the wavelength dependence of spherical aberration that changes to Accordingly, the usable temperature range of the objective optical element, which is a high NA plastic lens, is expanded by canceling out the spherical aberration change generated in the light condensing element in accordance with the environmental temperature change.

単玉レンズL1の半導体レーザ光源側の光学面S1設けられた回折構造DOEの各輪帯の幅は、第3光束が入射した場合に、回折作用により+1次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造DOEによる球面収差の付加量と、BDの保護基板とCDの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造DOEとCDの保護基板とを透過した第3光束はCDの情報記録面上で良好なスポットを形成する。   The width of each annular zone of the diffractive structure DOE provided with the optical surface S1 on the semiconductor laser light source side of the single lens L1 is a spherical surface in the direction of insufficient correction with respect to the + 1st order diffracted light due to the diffractive action when the third light beam is incident. The aberration is set to be added. The additional amount of spherical aberration due to the diffractive structure DOE and the spherical aberration in the overcorrected direction caused by the difference in thickness between the BD protective substrate and the CD protective substrate cancel each other, so that the diffractive structure DOE and the CD protective substrate The third light flux that has passed through forms a good spot on the information recording surface of the CD.

このように回折構造DOEを用いることで2種類の光ディスクに1つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率M2、M4を0にすることが可能となる。全ての結像倍率を0とすることで、第1光ディスクと第2光ディスクに対して情報の記録/再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では光学面S1を回折構造DOEとしたが、回折構造DOEを光学面S2に設けてもよい。   By using the diffractive structure DOE as described above, it is possible to set the magnifications M2 and M4 of the respective light beams to 0 while corresponding to two types of optical disks with one objective optical system. Setting all the imaging magnifications to 0 is very preferable because it solves the coma aberration problem caused by lens shift caused by tracking when information is recorded / reproduced with respect to the first optical disc and the second optical disc. It is a configuration. In this embodiment, the optical surface S1 is the diffractive structure DOE. However, the diffractive structure DOE may be provided on the optical surface S2.

(実施例3)
第1の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズL1で構成され、光源側面S1及び光ディスク側面S2の両面が非球面である。
(Example 3)
The first objective optical element is composed of a plastic single lens L1, and both the light source side surface S1 and the optical disk side surface S2 are aspherical surfaces.

次に、第1の対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズL1は、d線での屈折率ndが1.5435であり、アッベ数νdが56.7のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.5601、λ3=785nmに対する屈折率は1.5372である。実施例3のレンズデータを表12に示す。   Next, details of the first objective optical element will be described. The single lens L1 is a plastic lens having a refractive index nd at d-line of 1.5435 and an Abbe number νd of 56.7, a refractive index with respect to λ1 = 405 nm is 1.5601, and a refractive index with respect to λ3 = 785 nm. Is 1.5372. Table 12 shows lens data of Example 3.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

単玉レンズL1は、レンズ単体で倍率M2=0とHDの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第1光束に対する第2倍率M2と、第3光束に対する第4倍率M4を同じ0とする場合、HDの保護基板と、CDの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子とCDの保護基板とを透過した第3光束の球面収差は補正過剰方向となってしまう。本実施例では、この第3光束の球面収差補正過剰を、第3光束に対する倍率を有限倍率とすることでHDの保護基板とCDの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差を相殺して球面収差を補正している。   The single lens L1 is designed so that the spherical aberration is minimized with respect to a combination of the lens M1 = 0 and the protective substrate of HD with a single lens. Therefore, as in the present embodiment, when the second magnification M2 for the first light flux and the fourth magnification M4 for the third light flux are the same 0, the difference in thickness between the HD protective substrate and the CD protective substrate As a result, the spherical aberration of the third light beam that has passed through the objective optical element and the CD protective substrate becomes an overcorrected direction. In this embodiment, the spherical aberration in the overcorrected direction generated due to the difference in thickness between the HD protective substrate and the CD protective substrate by setting the spherical aberration overcorrection of the third light flux to a finite magnification. To cancel out spherical aberration.

(実施例4)
第1の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズL1で構成され、その半導体レーザ光源側の光学面S1は、NA3内の領域に対応する光軸を含む第1領域AREA1と、NA3からNA2までの領域に対応する第2領域AREA2とに分割されていて、AREA1には、図3(c)、(d)で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOEが形成されており、この位相構造によって第1の波長λ1=405nmの光束は、回折されず0次光として透過し、第3の波長λ3=785nmの光束は+1次の方向に回折される。単玉レンズL1の光ディスク側面S2は非球面である。また半導体レーザ光源側の光学面S1の第2領域AREA2は平面であるが、ここに別の位相構造を設けてもよい。
(Example 4)
The first objective optical element is composed of a plastic single lens L1, and the optical surface S1 on the side of the semiconductor laser light source has a first area AREA1 including an optical axis corresponding to the area in NA3, and NA3 to NA2. The AREA1 is divided into a second area AREA2 corresponding to this area, and a plurality of annular zones in which a staircase structure as shown in FIGS. 3C and 3D is formed are arranged around the optical axis. A diffraction structure HOE is formed, and the light beam having the first wavelength λ1 = 405 nm is transmitted without being diffracted as the 0th order light, and the light beam having the third wavelength λ3 = 785 nm is +1. Diffracted in the following direction. The optical disk side surface S2 of the single lens L1 is aspheric. The second area AREA2 of the optical surface S1 on the semiconductor laser light source side is a flat surface, but another phase structure may be provided here.

次に、対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズL1は、d線での屈折率ndが1.5435であり、アッベ数νdが56.7のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.5601、λ3=785nmに対する屈折率は1.5372である。実施例4のレンズデータを表13に示す。   Next, details of the objective optical element will be described. The single lens L1 is a plastic lens having a refractive index nd at d-line of 1.5435 and an Abbe number νd of 56.7, a refractive index with respect to λ1 = 405 nm is 1.5601, and a refractive index with respect to λ3 = 785 nm. Is 1.5372. Table 13 shows lens data of Example 4.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

単玉レンズL1の半導体レーザ光源側の光学面S1は、図8に示すように、NA3内の領域に対応する光軸を含む第1領域AREA1と、NA3からNA2までの領域に対応する第2領域AREA2とに分割されており、第1領域AREA1には、図3(C)、(d)に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOEが形成されている。   As shown in FIG. 8, the optical surface S1 of the single lens L1 on the semiconductor laser light source side includes a first area AREA1 including an optical axis corresponding to the area in NA3, and a second area corresponding to areas from NA3 to NA2. The first area AREA1 is divided into a plurality of zones with a staircase structure formed therein as shown in FIGS. 3C and 3D, with the optical axis as the center. A diffractive structure HOE which is an arrayed structure is formed.

第3領域AREA1に形成された回折構造HOEにおいて、各輪帯内に形成された階段構造の深さDは、
D・(N1−1)/λ1=1・q (4)
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Pは2に設定されている。但し、λ1は発光点EP1から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり(ここでは、λ1=0.405μm)、N1は波長λ1に対するL1レンズの媒質屈折率、qは自然数である。
In the diffraction structure HOE formed in the third area AREA1, the depth D of the staircase structure formed in each annular zone is
D · (N1-1) / λ1 = 1 · q (4)
The number of divisions P in each annular zone is set to 2. Here, λ1 represents the wavelength of the laser beam emitted from the light emitting point EP1 in units of micron (here, λ1 = 0.405 μm), N1 is a medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ1, and q is a natural number. It is.

光軸方向の深さDがこのように設定された階段構造に対して、第1波長λ1の第1光束が入射した場合、隣接する階段構造間では1×λ1(μm)の光路差が発生し、第1光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに0次回折光として透過する。   When the first light flux having the first wavelength λ1 is incident on the staircase structure in which the depth D in the optical axis direction is set in this way, an optical path difference of 1 × λ1 (μm) is generated between the adjacent staircase structures. However, since the first light beam is not substantially given a phase difference, the first light beam is transmitted without being diffracted as zero-order diffracted light.

一方、この階段構造に対して、第3波長λ3(ここでは、λ3=0.785μm)の第3光束が入射した場合、隣接する階段構造間では{1×λ1/(N1−1)×(N3−1)/λ3}×λ3={1×0.405/(1.5601−1)×(1.5372−1)/0.785}×λ3=0.495・λ3(μm)の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Pは2に設定されているため、第3光束は±1次の方向にほぼ同じ回折効率で回折する(+1次回折光と−1次回折光)。本実施例では+1次回折光を用いてCDに対する情報の記録/再生を行っており、このときの第1光束の+1次回折光の回折効率は、40%強となる。また−1次回折光は、フレア光となる。   On the other hand, when a third light beam having a third wavelength λ3 (here, λ3 = 0.785 μm) is incident on the staircase structure, {1 × λ1 / (N1-1) × ( N3-1) / λ3} × λ3 = {1 × 0.405 / (1.5601-1) × (1.53722-1) /0.785} × λ3 = 0.495 · λ3 (μm) A difference occurs. Since the number P of divisions in each annular zone is set to 2, the third light beam is diffracted in the ± 1st order direction with substantially the same diffraction efficiency (+ 1st order diffracted light and −1st order diffracted light). In this embodiment, information is recorded / reproduced with respect to the CD using the + 1st order diffracted light, and the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the first light flux at this time is slightly over 40%. Further, the −1st order diffracted light becomes flare light.

ここで、+1次回折光の回折効率を高くするために、例えば階段形状の光軸と平行な面と光軸と平行でない方の面の傾きを最適化したり、例えば前記光軸と平行でない面の形状を波面収差的に望ましいとされる形状から少し変えたりすることが、よって改善することが出来る。また、L1レンズを構成する材料の媒質分散を変えて、なおかつ階段形状の分割数Pを変えることで効率を高くすることも可能である。   Here, in order to increase the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light, for example, the inclination of the surface parallel to the staircase-shaped optical axis and the surface not parallel to the optical axis is optimized, or the surface of the surface not parallel to the optical axis is It can be improved by slightly changing the shape from that which is desirable in terms of wavefront aberration. It is also possible to increase the efficiency by changing the medium dispersion of the material constituting the L1 lens and changing the number of divisions P of the staircase shape.

実施例Bにおいて、以上の第1の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第2の対物光学素子の実施例1〜2について説明する。
(実施例1)
第2の対物光学素子は、プラスチックレンズ2枚構成で、光源側からL1レンズ、L2レンズからなる。L1レンズは、その両面に回折型の位相構造が設けられていて、その光源側面S1には、図3で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOEが形成されており、この位相構造によって第1の波長λ1=405nmの光束は、回折されず0次光として透過し、第2の波長λ2=655nmの光束は+1次の方向に回折される。L1レンズの光ディスク側面S2には、図2や図4で示すような輪帯構造が設けられている。この輪帯構造は、設計基準状態においては第1の波長λ1=405nmの光束も第2の波長λ2=655nmの光束も回折することなく透過するが、半導体レーザの波長誤差や、光ピックアップ装置使用時の温度上昇による半導体レーザ波長変化やレンズ屈折率変化等、設計から波長や屈折率がずれた場合に、輪帯構造が作用し、上記波長差や温度差で発生する収差を補正する働きをするものである。これら光学面S1及びS2のベースとなる面形状は非球面形状である。L2レンズがプラスチックレンズの両面非球面レンズである。
Examples 1-2 of the second objective optical element that can be used in combination with the first objective optical element described above in Example B will be described.
Example 1
The second objective optical element is composed of two plastic lenses, and consists of an L1 lens and an L2 lens from the light source side. The L1 lens is provided with a diffractive phase structure on both sides thereof, and a plurality of annular zones having a staircase structure as shown in FIG. 3 are arranged around the optical axis on the light source side surface S1. A diffraction structure HOE which is a structure is formed. By this phase structure, a light beam having the first wavelength λ1 = 405 nm is transmitted without being diffracted as zero-order light, and a light beam having the second wavelength λ2 = 655 nm is transmitted by the + 1st order. Diffracted in the direction. An annular zone structure as shown in FIGS. 2 and 4 is provided on the optical disc side surface S2 of the L1 lens. In the design reference state, this ring zone structure transmits the light beam having the first wavelength λ1 = 405 nm and the light beam having the second wavelength λ2 = 655 nm without being diffracted, but the wavelength error of the semiconductor laser or the use of the optical pickup device When the wavelength or refractive index deviates from the design, such as semiconductor laser wavelength change or lens refractive index change due to temperature rise at the time, the ring zone structure acts to correct the aberration caused by the above wavelength difference or temperature difference. To do. The surface shape serving as the base of these optical surfaces S1 and S2 is an aspherical shape. The L2 lens is a double-sided aspheric lens made of a plastic lens.

次に、第2の対物光学素子の詳細について説明する。L1レンズは、d線での屈折率ndが1.5091であり、アッベ数νdが56.4のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.52469、λ2=655nmに対する屈折率は1.50650である。また、L2は、d線での屈折率ndが1.5435であり、アッベ数νdが56.7のプラスチックレンズである。また、それぞれの光学機能部(第1光束が通過する、L1レンズとL2レンズの領域)の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を有し、かかるフランジ部の一部同士を接合することで一体化されている。尚、L1レンズとL2レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介して両者を一体化してもよい。実施例1のレンズデータを表14に示す。   Next, details of the second objective optical element will be described. The L1 lens is a plastic lens having a refractive index nd at d-line of 1.5091 and an Abbe number νd of 56.4, a refractive index of 1.52469 for λ1 = 405 nm, and a refractive index of 1 for λ2 = 655 nm. .50650. L2 is a plastic lens having a refractive index nd of 1.5435 at the d-line and an Abbe number νd of 56.7. Each of the optical function parts (the region of the L1 lens and the L2 lens through which the first light beam passes) has a flange part formed integrally with the optical function part, and part of the flange parts are Are integrated by joining. In the case where the L1 lens and the L2 lens are integrated, they may be integrated via a separate lens frame. Table 14 shows lens data of Example 1.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

L1レンズの半導体レーザ光源側の光学面S1は、図8に示すように、NA2内の領域に対応する光軸を含む第1領域AREA1と、NA2からNA1までの領域に対応する第2領域AREA2とに分割されており、第1領域AREA1には、図3(a)、(b)に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造(以下、この回折構造を「回折構造HOE」という。)である回折構造HOE1が形成されている。   As shown in FIG. 8, the optical surface S1 of the L1 lens on the semiconductor laser light source side includes a first area AREA1 including an optical axis corresponding to the area in NA2, and a second area AREA2 corresponding to the area from NA2 to NA1. In the first area AREA1, as shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of annular zones having a staircase structure formed therein are arranged around the optical axis. A diffraction structure HOE1 which is a diffraction structure (hereinafter, this diffraction structure is referred to as “diffraction structure HOE”) is formed.

第1領域AREA1に形成された回折構造HOE1において、各輪帯内に形成された階段構造の深さD1(μm)は、
D1・(N1−1)/λ1=2・q (5)
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Pは5に設定されている。但し、λ1は第1の発光点EP1から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり(ここでは、λ1=0.405μm)、N1は波長λ1に対するL1レンズの媒質屈折率、qは自然数である。
In the diffraction structure HOE1 formed in the first area AREA1, the depth D1 (μm) of the staircase structure formed in each annular zone is
D1 · (N1-1) / λ1 = 2 · q (5)
The number of divisions P in each annular zone is set to 5. Where λ1 represents the wavelength of the laser beam emitted from the first light emitting point EP1 in units of micron (here, λ1 = 0.405 μm), and N1 is the medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ1. q is a natural number.

光軸方向の深さD1がこのように設定された階段構造に対して、第1波長λ1の第1光束が入射した場合、隣接する階段構造間では2×λ1(μm)の光路差が発生し、第1光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに0次回折光としてそのまま透過する。   When the first light flux having the first wavelength λ1 is incident on the staircase structure in which the depth D1 in the optical axis direction is set in this way, an optical path difference of 2 × λ1 (μm) is generated between the adjacent staircase structures. The first light beam is transmitted as it is as the 0th-order diffracted light without being diffracted because the phase difference is not substantially given.

一方、この階段構造に対して、第2波長λ2(ここでは、λ2=0.655μm)の第2光束が入射した場合、隣接する階段構造間では{2×λ1/(N1−1)×(N2−1)/λ2}×λ2={2×0.405/(1.52469−1)×(1.50650−1)/0.655}×λ2=1.194・λ2(μm)の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Pは5に設定されているため、隣接する輪帯同士で第2波長λ2の1波長分の光路差が生じることになり((1.194−1)×5≒1)、第2光束は+1次の方向に回折する(+1次回折光)。このときの第2光束の+1次回折光の回折効率は、約87%となるが、DVDに対する情報の記録/再生には十分な光量である。   On the other hand, when a second light flux having a second wavelength λ2 (here, λ2 = 0.655 μm) is incident on the staircase structure, {2 × λ1 / (N1-1) × ( N2-1) / λ2} × λ2 = {2 × 0.405 / (1.524669-1) × (1.50650-1) /0.655} × λ2 = 1.194 · λ2 (μm) A difference occurs. Since the number of divisions P in each annular zone is set to 5, an optical path difference corresponding to one wavelength of the second wavelength λ2 occurs between adjacent annular zones ((1.194-1) × 5≈ 1) The second light beam is diffracted in the + 1st order direction (+ 1st order diffracted light). The diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the second light flux at this time is about 87%, but the amount of light is sufficient for recording / reproducing information with respect to the DVD.

L1レンズの光ディスク側の光学面S2は、1つの領域からなる非球面に設けられた輪帯構造で、それぞれの輪帯間の段差D2(μm)は、
D2・(N1−1)/λ1=5 (6)
に設定されている。この段差に対して、第2波長λ2(ここでは、λ2=0.655μm)の第2光束が入射した場合、隣接する輪帯間では(5×λ1/(N1−1)・(N2−1)/λ2)×λ2(μm)の光路差が発生する。但し、N2は波長λ2に対するL1レンズの媒質屈折率である。第2波長λ2はλ2/(N2−1)とλ1/(N1−1)の比が略5:3の関係であるので、隣接する階段構造間では略3×λ2(μm)の光路差が発生し、第2光束も第1光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに0次回折光として透過する。
The optical surface S2 on the optical disc side of the L1 lens is an annular structure provided on an aspheric surface composed of one region, and the step D2 (μm) between the annular zones is
D2 · (N1-1) / λ1 = 5 (6)
Is set to When a second light flux having a second wavelength λ2 (here, λ2 = 0.655 μm) is incident on the step, (5 × λ1 / (N1-1) · (N2-1) between adjacent annular zones. ) / Λ2) × λ2 (μm). N2 is the medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ2. Since the ratio of λ2 / (N2-1) and λ1 / (N1-1) is approximately 5: 3 for the second wavelength λ2, there is an optical path difference of approximately 3 × λ2 (μm) between adjacent staircase structures. Similarly to the first light beam, the second light beam is transmitted without being diffracted and transmitted as the 0th-order diffracted light similarly to the first light beam.

しかし、第1の波長λ1の半導体レーザが、本来の0.405μmから、例えばλ1’=0.410μmに変化した場合、0.410μmに対するL1レンズの媒質屈折率は1.524であることから、隣接する輪帯間の光路差は、5×0.405/(1.52469−1)×(1.524−1)/0.410)×λ1’=4.933・λ1’(μm)となる。この光路差で発生する収差と対物光学素子全系で発生する収差が打ち消し合うことで波長変動に対する収差の補正を行っている。   However, when the semiconductor laser of the first wavelength λ1 is changed from the original 0.405 μm to, for example, λ1 ′ = 0.410 μm, the medium refractive index of the L1 lens with respect to 0.410 μm is 1.524. The optical path difference between adjacent annular zones is 5 × 0.405 / (1.52469-1) × (1.524-1) /0.410) × λ1 ′ = 4.933 · λ1 ′ (μm). Become. Aberrations due to wavelength fluctuations are corrected by canceling out aberrations caused by this optical path difference and aberrations occurring in the entire objective optical element system.

また、ここでL1レンズの光ディスク側の光学面S2は、図8に示すように、NA2内の領域に対応する光軸を含む第3領域AREA3と、NA2からNA1までの領域に対応する第4領域AREA4とに分割されていてもよく、それぞれにおいて異なる位相関数を持つ複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造とする等で設計自由度を増やすことが出来る。   Here, the optical surface S2 on the optical disk side of the L1 lens is, as shown in FIG. 8, a third area AREA3 including an optical axis corresponding to the area in NA2, and a fourth area corresponding to the area from NA2 to NA1. It may be divided into areas AREA4, and the degree of freedom in design can be increased by adopting a structure in which a plurality of annular zones having different phase functions are arranged around the optical axis.

第2の対物光学素子は、位相構造のないL1レンズとL2レンズの組合せで、第1波長λ1と倍率M1=0とBDの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第1光束に対する第1倍率M1と、第2光束に対する第2倍率M3を同じ0とする場合、BDの保護基板と、DVDの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子とDVDの保護基板とを透過した第2光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。   The second objective optical element is a combination of an L1 lens and an L2 lens having no phase structure, and is designed so that the spherical aberration is minimized with respect to the combination of the first wavelength λ1, the magnification M1 = 0 and the protective substrate of BD. Has been. Therefore, as in the present embodiment, when the first magnification M1 for the first light flux and the second magnification M3 for the second light flux are set to the same 0, the difference in thickness between the protective substrate for BD and the protective substrate for DVD As a result, the spherical aberration of the second light flux that has passed through the objective optical element and the DVD protective substrate becomes overcorrected without a phase structure.

L1レンズの半導体レーザ光源側の光学面S1設けられた回折構造HOE1の各輪帯の幅は、第2光束が入射した場合に、回折作用により+1次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造HOE1による球面収差の付加量と、BDの保護基板とDVDの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造HOE1とDVDの保護基板とを透過した第2光束はDVDの情報記録面上で良好なスポットを形成する。   The width of each annular zone of the diffractive structure HOE1 provided with the optical surface S1 on the semiconductor laser light source side of the L1 lens is such that when the second light beam is incident, spherical aberration in the direction of insufficient correction with respect to the + 1st order diffracted light is caused by the diffractive action It is set to be added. The added amount of spherical aberration due to the diffractive structure HOE1 and the spherical aberration in the overcorrected direction caused by the difference in thickness between the protective substrate of the BD and the protective substrate of the DVD cancel each other, so that the diffractive structure HOE1 and the protective substrate of the DVD The second light flux that has passed through forms a good spot on the information recording surface of the DVD.

このように回折構造HOEを用いることで2種類の光ディスクに1つの対物光学光学素子で対応しながらそれぞれの光束の倍率M1、M3を0にすることが可能となる。全ての結像倍率を0とすることで、第1光ディスクと第3光ディスクに対して情報の記録/再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では、L1レンズを回折構造HOEとしたが、少なくとも1つの回折構造HOEをL2レンズに設けてもよい。   By using the diffractive structure HOE as described above, it is possible to set the magnifications M1 and M3 of the respective light beams to 0 while corresponding to two types of optical disks with one objective optical element. Setting all the imaging magnifications to 0 is very preferable because it solves the coma aberration problem caused by lens shift caused by tracking when recording / reproducing information on the first optical disc and the third optical disc. It is a configuration. In this embodiment, the L1 lens is a diffractive structure HOE, but at least one diffractive structure HOE may be provided on the L2 lens.

更に、L1レンズの半導体レーザ光源側光学面S1の第2領域AREA2や光ディスク側の光学面S2には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造(以下、この回折構造を「回折構造DOE」という。)が形成されていても良い。回折構造DOEは、L2レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造である。   Furthermore, in the second area AREA2 of the optical surface S1 on the semiconductor laser light source side of the L1 lens and the optical surface S2 on the optical disc side, a diffractive structure (hereinafter, referred to as a cross-sectional shape including an optical axis) is composed of a plurality of annular bands having a sawtooth shape. This diffractive structure may be referred to as a “diffractive structure DOE”). The diffractive structure DOE is a structure for suppressing the chromatic aberration of the objective optical system in the blue-violet region and the spherical aberration change accompanying the temperature change, which are particularly problematic when the L2 lens is formed of a plastic lens.

回折構造DOEにおいて、光軸に最も近い段差の高さd1は、波長400nm〜420nmに対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOE1に対して、第1光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。   In the diffractive structure DOE, the height d1 of the step closest to the optical axis is designed so that the diffraction efficiency of diffracted light of a desired order is 100% with respect to a wavelength of 400 nm to 420 nm. When the first light beam enters the diffractive structure DOE1 in which the depth of the step is set in this way, diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and sufficient diffraction efficiency is obtained. Thus, chromatic aberration can be corrected.

本実施例における対物光学素子では、こういった回折構造DOEを設けていないが、これら回折構造DOEは前述第2領域AREA2以外にL2レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造DOEは、L2で回折構造DOEを設けた光学面全域を1つの領域として1つの回折構造DOEとしても構わないし、L2レンズで回折構造DOEを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の2つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造DOEを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第1光束と第2光束が共通に透過する領域では第1光束と第2光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。(例えば段差の高さを、波長400nm[Lレンズの、波長400nmに対する屈折率は1.5273]に対して回折効率が100%となるように設計すれば、第1光束が入射すると、+2次回折光が96.8%の回折効率で発生し、第2光束が入射すると、+1次回折光が93.9%の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。)または第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   In the objective optical element of the present embodiment, such a diffractive structure DOE is not provided, but these diffractive structures DOE may be provided on the optical surface of the L2 lens in addition to the second area AREA2. In this case, the diffractive structure DOE may be a single diffractive structure DOE with the entire optical surface provided with the diffractive structure DOE at L2 as one region, or the optical surface provided with the diffractive structure DOE with the L2 lens as the optical axis. As two concentric circular regions at the center, different diffractive structures DOE may be provided in the respective regions. The diffraction efficiencies in the respective regions at this time may be such that the diffraction efficiencies are distributed to the first light flux and the second light flux in a region where the first light flux and the second light flux are transmitted in common. (For example, if the height of the step is designed so that the diffraction efficiency is 100% with respect to the wavelength of 400 nm [the refractive index of the L lens with respect to the wavelength of 400 nm is 1.5273], when the first light beam is incident, +2 next time It is possible to sort the diffraction efficiency such that when the folded light is generated with a diffraction efficiency of 96.8% and the second light beam is incident, the + 1st order diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 93.9%. By optimizing with respect to λ1, a configuration in which the diffraction efficiency of the first light beam is emphasized may be adopted.

さらに、回折構造DOEは、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高NAのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。   Further, in the diffractive structure DOE, in the blue-violet region, when the wavelength of the incident light beam becomes longer, the spherical aberration changes in the direction of insufficient correction, and when the wavelength of the incident light beam becomes shorter, the spherical aberration becomes the overcorrection direction. It has the wavelength dependence of spherical aberration that changes to Accordingly, the usable temperature range of the objective optical element, which is a high NA plastic lens, is expanded by canceling out the spherical aberration change generated in the light condensing element in accordance with the environmental temperature change.

本実施例のL1レンズでは、半導体レーザ光源側の光学面S1に回折構造HOEを形成し、光ディスク側の光学面S2に輪帯構造を形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面S1に輪帯を形成し、光学面S2に回折構造HOEを形成した構成としてもよい。   In the L1 lens of the present embodiment, the diffractive structure HOE is formed on the optical surface S1 on the semiconductor laser light source side, and the annular zone structure is formed on the optical surface S2 on the optical disc side. An annular zone may be formed on the surface S1, and a diffractive structure HOE may be formed on the optical surface S2.

(実施例2)
第2の対物光学素子は、プラスチックからなるL1レンズとガラス材料からなるL2レンズからなる。L1レンズは、その両面に回折型の位相構造が設けられていて、その光源側面S1には、図3で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOEが形成されており、この位相構造によって第1の波長λ1=405nmの光束は、回折されず0次光として透過し、第2の波長λ2=655nmの光束は+1次の方向に回折される。L1レンズの光ディスク側面S2には、図2や図4で示すような輪帯構造が設けられている。この輪帯構造は、設計基準状態においては第1の波長λ1=405nmの光束も第2の波長λ2=655nmの光束も回折することなく透過するが、半導体レーザの波長誤差や、光ピックアップ装置使用時の温度上昇による半導体レーザ波長変化等、設計から波長がずれた場合に、輪帯構造が作用し、上記波長差や温度差で発生する収差を補正する働きをするものである。これら光学面S1及びS2のベースとなる面形状は平板形状である。
(Example 2)
The second objective optical element includes an L1 lens made of plastic and an L2 lens made of glass material. The L1 lens is provided with a diffractive phase structure on both sides thereof, and a plurality of annular zones having a staircase structure as shown in FIG. 3 are arranged around the optical axis on the light source side surface S1. A diffraction structure HOE which is a structure is formed. By this phase structure, a light beam having the first wavelength λ1 = 405 nm is transmitted without being diffracted as zero-order light, and a light beam having the second wavelength λ2 = 655 nm is transmitted by the + 1st order. Diffracted in the direction. An annular zone structure as shown in FIGS. 2 and 4 is provided on the optical disc side surface S2 of the L1 lens. In the design reference state, this ring zone structure transmits the light beam having the first wavelength λ1 = 405 nm and the light beam having the second wavelength λ2 = 655 nm without being diffracted, but the wavelength error of the semiconductor laser or the use of the optical pickup device When the wavelength deviates from the design, such as a change in the wavelength of the semiconductor laser due to a temperature rise, the annular structure acts to correct the aberration caused by the wavelength difference or temperature difference. The surface shape serving as the base of these optical surfaces S1 and S2 is a flat plate shape.

L2レンズは、ガラスモールド等で作成されるガラスの両面非球面レンズであり、対物光学素子はL2レンズ単体で倍率M1=0とBDの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第1光束に対する第1倍率M1と、第2光束に対する第3倍率M3を同じ0とする場合、BDの保護基板と、DVDの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子とDVDの保護基板とを透過した第2光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。   The L2 lens is a glass double-sided aspheric lens made of glass mold or the like, and the objective optical element is a single L2 lens so that the spherical aberration is minimized with respect to the combination of the magnification M1 = 0 and the protective substrate of BD. Designed to. Therefore, as in this embodiment, when the first magnification M1 for the first light flux and the third magnification M3 for the second light flux are set to the same 0, the difference in thickness between the protective substrate for BD and the protective substrate for DVD As a result, the spherical aberration of the second light flux that has passed through the objective optical element and the DVD protective substrate becomes overcorrected without a phase structure.

次に、第2の対物光学素子の詳細について説明する。L1レンズは、d線での屈折率ndが1.5091であり、アッベ数νdが56.4のプラスチックレンズであり、λ1=405nmに対する屈折率は1.52469、λ2=655nmに対する屈折率は1.50650である。また、L2レンズは、d線での屈折率ndが1.68893であり、アッベ数νdが31.1のガラスレンズである。実施例2のレンズデータを表15に示す。   Next, details of the second objective optical element will be described. The L1 lens is a plastic lens having a refractive index nd at d-line of 1.5091 and an Abbe number νd of 56.4, a refractive index of 1.52469 for λ1 = 405 nm, and a refractive index of 1 for λ2 = 655 nm. .50650. The L2 lens is a glass lens having a refractive index nd of d line of 1.68893 and an Abbe number νd of 31.1. Table 15 shows lens data of Example 2.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

L1レンズとL2レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介するのが普通である。しかし、L1レンズの光学機能部(第1光束が通過する、L1レンズの領域)の周囲に、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を設け、かかるフランジ部とL2レンズの一部同士を融着や接着等で接合することで一体化されている構造とすることも可能である。   When the L1 lens and the L2 lens are integrated, it is common to use a separate lens frame. However, a flange portion formed integrally with the optical function portion is provided around the optical function portion of the L1 lens (the region of the L1 lens through which the first light beam passes), and a part of the flange portion and the L2 lens are connected to each other. It is also possible to have an integrated structure by joining by fusion bonding or adhesion.

L1レンズの半導体レーザ光源側の光学面S1は、図8に示すように、NA2内の領域に対応する光軸を含む第1領域AREA1と、NA2からNA1までの領域に対応する第2領域AREA2とに分割されており、第1領域AREA1には、図3(a)、(b)に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造(以下、この回折構造を「回折構造HOE」という。)である回折構造HOE1が形成されている。   As shown in FIG. 8, the optical surface S1 of the L1 lens on the semiconductor laser light source side includes a first area AREA1 including an optical axis corresponding to the area in NA2, and a second area AREA2 corresponding to the area from NA2 to NA1. In the first area AREA1, as shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of annular zones having a staircase structure formed therein are arranged around the optical axis. A diffraction structure HOE1 which is a diffraction structure (hereinafter, this diffraction structure is referred to as “diffraction structure HOE”) is formed.

第1領域AREA1に形成された回折構造HOE1において、各輪帯内に形成された階段構造の深さD1(μm)は、
D1・(N1−1)/λ1=2・q (6)
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Pは5に設定されている。但し、λ1は第1の発光点EP1から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり(ここでは、λ1=0.405μm)、N1は波長λ1に対するL1レンズの媒質屈折率、qは自然数である。
In the diffraction structure HOE1 formed in the first area AREA1, the depth D1 (μm) of the staircase structure formed in each annular zone is
D1 · (N1-1) / λ1 = 2 · q (6)
The number of divisions P in each annular zone is set to 5. Where λ1 represents the wavelength of the laser beam emitted from the first light emitting point EP1 in units of micron (here, λ1 = 0.405 μm), and N1 is the medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ1. q is a natural number.

光軸方向の深さD1がこのように設定された階段構造に対して、第1波長λ1の第1光束が入射した場合、隣接する階段構造間では2×λ1(μm)の光路差が発生し、第1光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま0次回折光として透過する。   When the first light flux having the first wavelength λ1 is incident on the staircase structure in which the depth D1 in the optical axis direction is set in this way, an optical path difference of 2 × λ1 (μm) is generated between the adjacent staircase structures. However, since the first light beam is not substantially given a phase difference, it is transmitted as it is as the 0th-order diffracted light without being diffracted.

一方、この階段構造に対して、第2波長λ2(ここでは、λ2=0.655μm)の第2光束が入射した場合、隣接する階段構造間では{2×λ1/(N1−1)×(N2−1)/λ2}×λ2={2×0.405/(1.52469−1)×(1.50650−1)/0.655}×λ2=1.194・λ2(μm)の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Pは5に設定されているため、隣接する輪帯同士で第2波長λ2の1波長分の光路差が生じることになり((1.194−1)×5≒1)、第2光束は+1次の方向に回折する(+1次回折光)。このときの第2光束の+1次回折光の回折効率は、約87%となるが、DVDに対する情報の記録/再生には十分な光量である。   On the other hand, when a second light flux having a second wavelength λ2 (here, λ2 = 0.655 μm) is incident on the staircase structure, {2 × λ1 / (N1-1) × ( N2-1) / λ2} × λ2 = {2 × 0.405 / (1.524669-1) × (1.50650-1) /0.655} × λ2 = 1.194 · λ2 (μm) A difference occurs. Since the number of divisions P in each annular zone is set to 5, an optical path difference corresponding to one wavelength of the second wavelength λ2 occurs between adjacent annular zones ((1.194-1) × 5≈ 1) The second light beam is diffracted in the + 1st order direction (+ 1st order diffracted light). The diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the second light flux at this time is about 87%, but the amount of light is sufficient for recording / reproducing information with respect to the DVD.

L1レンズの光ディスク側の光学面S2は、1つの領域からなる非球面に設けられた輪帯構造で、それぞれの輪帯間の段差D2(μm)は、
D2・(N1−1)/λ1=5 (7)
に設定されている。この段差に対して、第2波長λ2(ここでは、λ2=0.655μm)の第2光束が入射した場合、隣接する輪帯間では(5×λ1/(N1−1)・(N2−1)/λ2)×λ2(μm)の光路差が発生する。但し、N2は波長λ2に対するL1レンズの媒質屈折率である。第2波長λ2はλ2/(N2−1)とλ1/(N1−1)の比が略5:3の関係であるので、隣接する階段構造間では略3×λ2(μm)の光路差が発生し、第2光束も第1光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに0次回折光として透過する。
The optical surface S2 on the optical disc side of the L1 lens is an annular structure provided on an aspheric surface composed of one region, and the step D2 (μm) between the annular zones is
D2 · (N1-1) / λ1 = 5 (7)
Is set to When a second light flux having a second wavelength λ2 (here, λ2 = 0.655 μm) is incident on the step, (5 × λ1 / (N1-1) · (N2-1) between adjacent annular zones. ) / Λ2) × λ2 (μm). N2 is the medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ2. Since the ratio of λ2 / (N2-1) and λ1 / (N1-1) is approximately 5: 3 for the second wavelength λ2, there is an optical path difference of approximately 3 × λ2 (μm) between adjacent staircase structures. Similarly to the first light beam, the second light beam is transmitted without being diffracted and transmitted as the 0th-order diffracted light similarly to the first light beam.

しかし、第1の波長λ1の半導体レーザが、本来の0.405μmから、例えばλ1’=0.410μmに変化した場合、0.410μmに対するL1レンズの媒質屈折率は1.524であることから、隣接する輪帯間の光路差は、5×0.405/(1.52469−1)×(1.524−1)/0.410)×λ1’=4.933・λ1’(μm)となる。この光路差で発生する収差と対物光学素子全系で発生する収差が打ち消し合うことで波長変動に対する収差の補正を行っている。   However, when the semiconductor laser of the first wavelength λ1 is changed from the original 0.405 μm to, for example, λ1 ′ = 0.410 μm, the medium refractive index of the L1 lens with respect to 0.410 μm is 1.524. The optical path difference between adjacent annular zones is 5 × 0.405 / (1.52469-1) × (1.524-1) /0.410) × λ1 ′ = 4.933 · λ1 ′ (μm). Become. Aberrations due to wavelength fluctuations are corrected by canceling out aberrations caused by this optical path difference and aberrations occurring in the entire objective optical element system.

また、ここでL1レンズの光ディスク側の光学面S2は、図8に示すように、NA2内の領域に対応する光軸を含む第3領域AREA3と、NA2からNA1までの領域に対応する第4領域AREA4とに分割されていてもよく、それぞれにおいて異なる位相関数を持つ複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造とする等で設計自由度を増やすことが出来る。   Here, the optical surface S2 on the optical disk side of the L1 lens is, as shown in FIG. 8, a third area AREA3 including an optical axis corresponding to the area in NA2, and a fourth area corresponding to the area from NA2 to NA1. It may be divided into areas AREA4, and the degree of freedom in design can be increased by adopting a structure in which a plurality of annular zones having different phase functions are arranged around the optical axis.

L1レンズの半導体レーザ光源側の光学面S1に設けられた回折構造HOE1の各輪帯の幅は、第2光束が入射した場合に、回折作用により+1次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造HOE1による球面収差の付加量と、BDの保護基板とDVDの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造HOE1とDVDの保護基板とを透過した第2光束はDVDの情報記録面上で良好なスポットを形成する。   The width of each annular zone of the diffractive structure HOE1 provided on the optical surface S1 on the semiconductor laser light source side of the L1 lens is the spherical aberration in the direction of insufficient correction with respect to the + 1st order diffracted light due to the diffractive action when the second light beam is incident. Is set to be added. The added amount of spherical aberration due to the diffractive structure HOE1 and the spherical aberration in the overcorrected direction caused by the difference in thickness between the protective substrate of the BD and the protective substrate of the DVD cancel each other, so that the diffractive structure HOE1 and the protective substrate of the DVD The second light flux that has passed through forms a good spot on the information recording surface of the DVD.

このように回折構造HOEを用いることで2種類の光ディスクに1つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率M1、M3を0にすることが可能となる。全ての結像倍率を0とすることで、第1光ディスクと第2光ディスクに対して情報の記録/再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例ではL1レンズを回折構造HOEとしたが、少なくとも1つの回折構造HOEをL2レンズに設けてもよい。   Thus, by using the diffractive structure HOE, it is possible to set the magnifications M1 and M3 of the respective light beams to 0 while corresponding to two types of optical disks with one objective optical system. Setting all the imaging magnifications to 0 is very preferable because it solves the coma aberration problem caused by lens shift caused by tracking when information is recorded / reproduced with respect to the first optical disc and the second optical disc. It is a configuration. In this embodiment, the L1 lens is a diffractive structure HOE, but at least one diffractive structure HOE may be provided on the L2 lens.

更に、L1レンズの半導体レーザ光源側光学面S1の第2領域AREA2や光ディスク側の光学面S2には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造(以下、この回折構造を「回折構造DOE」という。)が形成されていても良い。かかる回折構造DOEは、対物光学系の色収差を抑制するための構造である。   Further, the second area AREA2 of the semiconductor laser light source side optical surface S1 of the L1 lens and the optical surface S2 of the optical disk side have a diffraction structure (hereinafter referred to as a plurality of annular zones having a sawtooth cross section including the optical axis). This diffractive structure may be referred to as a “diffractive structure DOE”). The diffractive structure DOE is a structure for suppressing chromatic aberration of the objective optical system.

回折構造DOEにおいて、光軸に最も近い段差の高さd1は、波長400nm〜420nmに対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOE1に対して、第1光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。   In the diffractive structure DOE, the height d1 of the step closest to the optical axis is designed so that the diffraction efficiency of diffracted light of a desired order is 100% with respect to a wavelength of 400 nm to 420 nm. When the first light beam enters the diffractive structure DOE1 in which the depth of the step is set in this way, diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and sufficient diffraction efficiency is obtained. Thus, chromatic aberration can be corrected.

本実施例における第2の対物光学素子では、こういった回折構造DOEを設けていないが、これら回折構造DOEは前述第2領域AREA2以外にL2レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造DOEは、L2レンズで回折構造DOEを設けた光学面全域を1つの領域として1つの回折構造DOEとしても構わないし、L2レンズで回折構造DOEを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の2つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造DOEを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第1光束と第2光束が共通に透過する領域では第1光束と第2光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。(例えば段差の高さを、波長400nm[L1レンズの、波長400nmに対する屈折率は1.5273]に対して回折効率が100%となるように設計すれば、第1光束が入射すると、+2次回折光が96.8%の回折効率で発生し、第2光束が入射すると、+1次回折光が93.9%の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。)または第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   In the second objective optical element in this embodiment, such a diffractive structure DOE is not provided, but these diffractive structures DOE may be provided on the optical surface of the L2 lens in addition to the second area AREA2. In this case, the diffractive structure DOE may be a single diffractive structure DOE with the entire optical surface in which the diffractive structure DOE is provided by the L2 lens as one region, or the optical surface in which the diffractive structure DOE is provided by the L2 lens is the optical axis. As the two concentric regions centered on each other, different diffractive structures DOE may be provided in each region. The diffraction efficiencies in the respective regions at this time may be such that the diffraction efficiencies are distributed to the first light flux and the second light flux in a region where the first light flux and the second light flux are transmitted in common. (For example, if the height of the step is designed so that the diffraction efficiency is 100% with respect to the wavelength of 400 nm [the refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength of 400 nm is 1.5273], when the first light beam is incident, +2 next time It is possible to sort the diffraction efficiency such that when the folded light is generated with a diffraction efficiency of 96.8% and the second light beam is incident, the + 1st order diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 93.9%. By optimizing with respect to λ1, a configuration in which the diffraction efficiency of the first light beam is emphasized may be adopted.

さらに、回折構造DOEは、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高NAのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。   Furthermore, in the diffractive structure DOE, in the blue-violet region, when the wavelength of the incident light beam becomes longer, the spherical aberration changes in the direction of insufficient correction, and when the wavelength of the incident light beam becomes shorter, the spherical aberration becomes the overcorrection direction. It has the wavelength dependence of spherical aberration that changes to Accordingly, the usable temperature range of the objective optical element, which is a high NA plastic lens, is expanded by canceling out the spherical aberration change generated in the light condensing element in accordance with the environmental temperature change.

本実施例のL1レンズでは、半導体レーザ光源側の光学面S1に回折構造HOEを形成し、光ディスク側の光学面S2に輪帯構造を形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面S1に輪帯を形成し、光学面S2に回折構造HOEを形成した構成としてもよい。   In the L1 lens of the present embodiment, the diffractive structure HOE is formed on the optical surface S1 on the semiconductor laser light source side, and the annular zone structure is formed on the optical surface S2 on the optical disc side. An annular zone may be formed on the surface S1, and a diffractive structure HOE may be formed on the optical surface S2.

(実施例C)
実施例Cでは、第1の対物光学素子は、BD(第1の光ディスク)専用であり、第2の対物光学素子は、HD(第2の光ディスク)、DVD(第3の光ディスク)及びCD(第4の光ディスク)共用である。
(Example C)
In Example C, the first objective optical element is dedicated to BD (first optical disk), and the second objective optical element is HD (second optical disk), DVD (third optical disk), and CD (third optical disk). (Fourth optical disc) shared.

実施例Cにおける第1の対物光学素子の実施例について説明する。第1の対物光学素子は、ガラス材料の単玉レンズL1で構成され、光源側面S1及び光ディスク側面S2の両面が非球面である。d線での屈折率ndが1.6935であり、アッベ数νdが53.2であり、λ1=405nmに対する屈折率は1.71157である。実施例1のレンズデータを表16に示す。   An example of the first objective optical element in Example C will be described. The first objective optical element is composed of a single lens L1 made of a glass material, and both surfaces of the light source side surface S1 and the optical disk side surface S2 are aspherical surfaces. The refractive index nd at the d-line is 1.6935, the Abbe number νd is 53.2, and the refractive index with respect to λ1 = 405 nm is 1.71157. Table 16 shows lens data of Example 1.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

実施例Cにおいて、以上の第1の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第2の対物光学素子の実施例1、2について説明する。
(実施例1)
In Embodiment C, Embodiments 1 and 2 of the second objective optical element that can be used in combination with the first objective optical element described above will be described.
(Example 1)

第2の対物光学素子は、プラスチックからなるL1レンズからなる。   The second objective optical element is an L1 lens made of plastic.

L1レンズは、その光源側面S1に、図1で示すような断面が鋸歯状の階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造DOE1及び回折構造DOE2が設けられている。光源側面S1は、光軸を中心とした2つの領域で構成され、CD使用時の開口数NA3の領域に対応する内側領域では、回折構造DOE1によって第1の波長λ1=407nm、の光束は、10次光として回折し、第2の波長λ2=655nm、の光束は、6次光として回折し、第3の波長λ3=785nm、の光束は、5次光として回折される。一方、NA3の外側領域では、前記内側領域とは異なる回折構造DOE2によって、第1の波長λ1=407nm、の光束は、5次光として回折し、第2の波長λ2=655nm、の光束は、3次光として回折される。これら光源側面S1のベースとなる面形状、及び光ディスク側面S2のベースとなる面形状はそれぞれ2つの領域からなる非球面形状である。2つの領域を設けることにより、特にCD使用時の軸外特性を向上させている。尚、かかるL1レンズに入射する光束は、波長λ1の光束及び波長λ2に光束は収束光として入射し、波長λ3の光束は発散光として入射するようになっている。実施例1のレンズデータを表17に示す。   The L1 lens has a diffractive structure DOE1 and a diffractive structure DOE2 each having a structure in which a plurality of annular zones in which a stepped structure having a sawtooth cross section as shown in FIG. Is provided. The light source side surface S1 is composed of two regions centered on the optical axis, and in the inner region corresponding to the region of the numerical aperture NA3 when using the CD, the light beam having the first wavelength λ1 = 407 nm by the diffractive structure DOE1 is The light beam diffracted as the 10th-order light and having the second wavelength λ2 = 655 nm is diffracted as the 6th-order light, and the light beam having the third wavelength λ3 = 785 nm is diffracted as the fifth-order light. On the other hand, in the outer region of NA3, the light beam having the first wavelength λ1 = 407 nm is diffracted as fifth-order light by the diffractive structure DOE2 different from the inner region, and the light beam having the second wavelength λ2 = 655 nm is Diffracted as third-order light. Each of the surface shape serving as the base of the light source side surface S1 and the surface shape serving as the base of the optical disc side surface S2 is an aspherical shape including two regions. By providing two regions, off-axis characteristics are improved particularly when a CD is used. The light beam incident on the L1 lens is incident on the light beam having the wavelength λ1 and the light beam on the wavelength λ2 as convergent light, and the light beam having the wavelength λ3 is incident as divergent light. Table 17 shows lens data of Example 1.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

L1レンズの半導体レーザ光源側光学面S1の第1領域AREA1、第2領域AREA2には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造(以下、この回折構造を「回折構造DOE」という。)である回折構造DOE1、回折構造DOE2、が形成されている。   The first area AREA1 and the second area AREA2 of the semiconductor laser light source side optical surface S1 of the L1 lens have a diffractive structure (hereinafter, this diffractive structure is composed of a plurality of annular zones having a sawtooth cross section including the optical axis). A diffractive structure DOE1 and a diffractive structure DOE2 are formed.

回折構造DOE1、及び回折構造DOE2は、3つの異なる波長の光束を用いて情報の記録及び/又は再生を行うための構造であり、なお且つ、L1レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系OBJの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造である。 The diffractive structure DOE1 and the diffractive structure DOE2 are structures for recording and / or reproducing information using light beams having three different wavelengths, and are particularly problematic when the L1 lens is formed of a plastic lens. This is a structure for suppressing the chromatic aberration of the objective optical system OBJ in the blue-violet region and the spherical aberration change accompanying the temperature change.

回折構造DOE1において、光軸に最も近い段差の高さd1は、波長400nm〜420nmに対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOE1に対して、第1光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。   In the diffractive structure DOE1, the height d1 of the step closest to the optical axis is designed so that the diffraction efficiency of a desired order of diffracted light is 100% with respect to a wavelength of 400 nm to 420 nm. When the first light beam enters the diffractive structure DOE1 in which the depth of the step is set in this way, diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and sufficient diffraction efficiency is obtained. Thus, chromatic aberration can be corrected.

回折構造DOE2において、光軸に最も近い段差の高さd1は、例えば波長407nm(L1レンズの、波長407nmに対する屈折率は1.559806である)に対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOE1に対して、第1光束が入射すると、+5次回折光が、第2光束が入射すると、+3次回折光が、それぞれ100%に近い回折効率で発生するので、何れの波長領域において十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差を補正した場合でも、第2光束の波長領域における色収差補正が過剰になりすぎない。ここで、第1光束と第2光束に対して回折効率を振り分けるようにしたが、第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   In the diffractive structure DOE2, the height d1 of the step closest to the optical axis is, for example, that the diffraction efficiency of diffracted light of a desired order is 100 with respect to a wavelength of 407 nm (the refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength of 407 nm is 1.559806). It is designed to be%. When the first light beam enters the diffractive structure DOE1 in which the step depth is set in this way, the + 5th order diffracted light enters the second light beam and the + 3rd order diffracted light has a diffraction efficiency close to 100%. Therefore, sufficient diffraction efficiency can be obtained in any wavelength region, and even when chromatic aberration is corrected in the blue-violet region, chromatic aberration correction in the wavelength region of the second light flux does not become excessive. Here, the diffraction efficiency is distributed to the first light flux and the second light flux. However, by optimizing the first wavelength λ1, the diffraction efficiency of the first light flux may be emphasized.

本実施の形態における対物光学素子では、光ディスク側光学面S2にこういった回折構造DOEを設けていないが、これら回折構造DOEは、光学面S2上に設けても良い。その際の回折構造DOEは、L1レンズで回折構造DOEを設けた光学面全域を1つの領域として1つの回折構造DOEとしても構わないし、L1レンズで回折構造DOEを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の2又は3つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造DOEを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第1光束及至第3光束が共通に透過する領域では第1光束及至第3光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良いし、第1光束と第2光束が共通に透過する領域では第1光束と第2光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。また第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   In the objective optical element in the present embodiment, such a diffractive structure DOE is not provided on the optical disc side optical surface S2, but these diffractive structures DOE may be provided on the optical surface S2. In this case, the diffractive structure DOE may be a single diffractive structure DOE with the entire optical surface in which the diffractive structure DOE is provided by the L1 lens as one region, and the optical surface in which the diffractive structure DOE is provided by the L1 lens As the two or three concentric regions centered on each other, different diffractive structures DOE may be provided in each region. The diffraction efficiencies in the respective regions at this time may be such that the diffraction efficiencies are distributed to the first light flux and the third light flux in the region where the first light flux and the third light flux are transmitted in common. In the region where the second light flux is transmitted in common, the diffraction efficiency may be assigned to the first light flux and the second light flux. Further, by optimizing with respect to the first wavelength λ1, a configuration in which the diffraction efficiency of the first light flux is emphasized may be adopted.

さらに、回折構造DOE1、DOE2は、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高NAのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。   Further, in the diffractive structures DOE1 and DOE2, in the blue-violet region, when the wavelength of the incident light beam becomes longer, the spherical aberration changes in the direction of insufficient correction, and when the wavelength of the incident light beam becomes shorter, the spherical aberration is corrected. It has the wavelength dependence of spherical aberration that changes in the excess direction. Accordingly, the usable temperature range of the objective optical element, which is a high NA plastic lens, is expanded by canceling out the spherical aberration change generated in the light condensing element in accordance with the environmental temperature change.

実施例Cにおいて、以上の第1の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第2の対物光学素子の実施例2について説明する。
(実施例2)
In Example C, Example 2 of the second objective optical element that can be used in combination with the above first objective optical element will be described.
(Example 2)

第2の対物光学素子は、プラスチックからなるL1レンズからなる。   The second objective optical element is an L1 lens made of plastic.

L1レンズは、その光源側面S1に、図1で示すような断面が鋸歯状の階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造DOE1及び回折構造DOE2が設けられている。光源側面S1は、光軸を中心とした2つの領域で構成され、CD使用時の開口数NA3の領域に対応する内側領域では、回折構造DOE1によって第1の波長λ1=407nm、の光束は、2次光として回折し、第2の波長λ2=655nm、の光束は、1次光として回折し、第3の波長λ3=785nm、の光束は、1次光として回折される。一方、NA3の外側領域では、前記内側領域と同じ回折構造DOE1によって、第1の波長λ1=407nm、の光束は、2次光として回折し、第2の波長λ2=655nm、の光束は、1次光として回折される。これら光源側面S1のベースとなる面形状、及び光ディスク側面S2のベースとなる面形状は、それぞれ2つの領域において同じ非球面形状である。尚、かかるL1レンズに入射する光束は、波長λ1の光束は収束光として入射し、波長λ2の光束は平行光として入射し、波長λ3の光束は発散光として入射するようになっている。実施例2のレンズデータを表20に示す。   The L1 lens has a diffractive structure DOE1 and a diffractive structure DOE2 each having a structure in which a plurality of annular zones in which a stepped structure having a sawtooth cross section as shown in FIG. Is provided. The light source side surface S1 is composed of two regions centered on the optical axis, and in the inner region corresponding to the region of the numerical aperture NA3 when using the CD, the light beam having the first wavelength λ1 = 407 nm by the diffractive structure DOE1 is The light beam having the second wavelength λ2 = 655 nm is diffracted as the primary light, and the light beam having the third wavelength λ3 = 785 nm is diffracted as the primary light. On the other hand, in the outer region of NA3, the light beam having the first wavelength λ1 = 407 nm is diffracted as secondary light by the same diffraction structure DOE1 as the inner region, and the light beam having the second wavelength λ2 = 655 nm is 1 Diffracted as next light. The surface shape serving as the base of the light source side surface S1 and the surface shape serving as the base of the optical disk side surface S2 are the same aspherical shape in each of the two regions. As for the light beam incident on the L1 lens, the light beam with wavelength λ1 is incident as convergent light, the light beam with wavelength λ2 is incident as parallel light, and the light beam with wavelength λ3 is incident as divergent light. Table 20 shows lens data of Example 2.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

L1レンズの半導体レーザ光源側光学面S1の第1領域AREA1、第2領域AREA2には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造(以下、この回折構造を「回折構造DOE」という。)である回折構造DOE1が形成されている。   The first area AREA1 and the second area AREA2 of the semiconductor laser light source side optical surface S1 of the L1 lens have a diffractive structure (hereinafter, this diffractive structure is composed of a plurality of annular zones having a sawtooth cross section including the optical axis). A diffractive structure DOE1 which is “diffractive structure DOE”) is formed.

回折構造DOE1は、3つの異なる波長の光束を用いて情報の記録及び/又は再生を行うための構造であり、なお且つ、L1レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系OBJの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造である。   The diffractive structure DOE1 is a structure for recording and / or reproducing information using light beams of three different wavelengths, and is particularly problematic when the L1 lens is formed of a plastic lens. This is a structure for suppressing the chromatic aberration of the objective optical system OBJ and the spherical aberration change accompanying the temperature change.

回折構造DOE1において、光軸に最も近い段差の高さd1は、波長400nm〜420nmに対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOE1に対して、第1光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、第2光束が入射すると、回折光が90%以上の回折効率で発生し、第3光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。   In the diffractive structure DOE1, the height d1 of the step closest to the optical axis is designed so that the diffraction efficiency of the desired order diffracted light is 100% with respect to the wavelength of 400 nm to 420 nm. When the first light beam enters the diffractive structure DOE1 in which the step depth is set as described above, diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and when the second light beam is incident, the diffracted light is 90%. When the third light flux is generated with the above diffraction efficiency, the diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and sufficient diffraction efficiency can be obtained, and chromatic aberration can be corrected in the blue-violet region.

本実施の形態における対物光学素子では、光ディスク側光学面S2にこういった回折構造DOEを設けていないが、これら回折構造DOEは、光学面S2上に設けても良い。その際の回折構造DOEは、L1レンズで回折構造DOEを設けた光学面全域を2つの領域として異なる2つの回折構造DOEを設けても構わないし、L1レンズで回折構造DOEを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の2又は3つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造DOEを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第1光束及至第3光束が共通に透過する領域では第1光束及至第3光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良いし、第1光束と第2光束が共通に透過する領域では第1光束と第2光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。また第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   In the objective optical element in the present embodiment, such a diffractive structure DOE is not provided on the optical disc side optical surface S2, but these diffractive structures DOE may be provided on the optical surface S2. In this case, the diffractive structure DOE may be provided with two different diffractive structures DOE with the entire optical surface provided with the diffractive structure DOE with the L1 lens as two regions, or the optical surface provided with the diffractive structure DOE with the L1 lens. As a concentric two or three regions centered on the optical axis, different diffractive structures DOE may be provided in each region. The diffraction efficiencies in the respective regions at this time may be such that the diffraction efficiencies are distributed to the first light flux and the third light flux in the region where the first light flux and the third light flux are transmitted in common. In the region where the second light flux is transmitted in common, the diffraction efficiency may be assigned to the first light flux and the second light flux. Further, by optimizing with respect to the first wavelength λ1, a configuration in which the diffraction efficiency of the first light flux is emphasized may be adopted.

さらに、回折構造DOE1は、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高NAのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。   Further, in the diffractive structure DOE1, in the blue-violet region, when the wavelength of the incident light beam becomes longer, the spherical aberration changes in the direction of insufficient correction, and when the wavelength of the incident light beam becomes shorter, the spherical aberration becomes the overcorrection direction. It has the wavelength dependence of spherical aberration that changes to Accordingly, the usable temperature range of the objective optical element, which is a high NA plastic lens, is expanded by canceling out the spherical aberration change generated in the light condensing element in accordance with the environmental temperature change.

(実施例D)
実施例Dでは、第1の対物光学素子は、HD(第2の光ディスク)専用であり、第2の対物光学素子は、BD(第1の光ディスク)、DVD(第3の光ディスク)及びCD(第4の光ディスク)共用である。
(Example D)
In Example D, the first objective optical element is dedicated to HD (second optical disk), and the second objective optical element is BD (first optical disk), DVD (third optical disk), and CD (third optical disk). (Fourth optical disc) shared.

実施例Dにおける第1の対物光学素子の実施例1について説明する。
(実施例1)
第1の対物光学素子は、プラスチック材料の単玉レンズL1で構成され、光源側面S1及び光ディスク側面S2の両面が非球面である。λ1=407nmに対する屈折率は1.543である。実施例1のレンズデータを表18に示す。
Example 1 of the first objective optical element in Example D will be described.
(Example 1)
The first objective optical element is composed of a single lens L1 made of plastic material, and both surfaces of the light source side surface S1 and the optical disk side surface S2 are aspherical surfaces. The refractive index for λ1 = 407 nm is 1.543. Table 18 shows lens data of Example 1.

Figure 2005353261
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実施例Dにおいて、以上の第1の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第2の対物光学素子の実施例1について説明する。
(実施例1)
第2の対物光学素子は、プラスチックからなるL1レンズとガラス材料からなるL2レンズからなる。
In Example D, Example 1 of the second objective optical element that can be used in combination with the first objective optical element described above will be described.
(Example 1)
The second objective optical element includes an L1 lens made of plastic and an L2 lens made of glass material.

L1レンズは、その両面に回折型の位相構造が設けられていて、その光源側面S1及び光ディスク側面S2、の両面に、図3(a)〜(d)で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOEが形成されており、この位相構造によって第1の波長λ1=408nmの光束は、回折されず0次光として透過し、第2の波長λ2=658nm、第3の波長λ3=785nm、の光束は+1次の方向に回折される。これら光源側面S1のベースとなる面形状は非球面であり、光ディスク側面S2のベースとなる面形状は平板形状である。   The L1 lens is provided with a diffractive phase structure on both sides thereof, and step structures as shown in FIGS. 3A to 3D are formed on both sides of the light source side surface S1 and the optical disk side surface S2. A diffractive structure HOE having a structure in which a plurality of annular zones are arranged around the optical axis is formed. By this phase structure, a light beam having the first wavelength λ1 = 408 nm is transmitted without being diffracted as zero-order light, The light beam having the second wavelength λ2 = 658 nm and the third wavelength λ3 = 785 nm is diffracted in the + 1st order direction. The surface shape serving as the base of the light source side surface S1 is an aspherical surface, and the surface shape serving as the base of the optical disk side surface S2 is a flat plate shape.

L2レンズはガラスモールド等で作成されるガラスの両面非球面レンズであり、対物光学素子はL2レンズ単体で倍率M1=0とBDの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施例のように、第1光束に対する第2倍率M2と、第2光束に対する第3倍率M3、及び第3光束に対する第4倍率M4を同じ0とする場合、BDの保護基板とDVDの保護基板の厚さの違い、BDの保護基板とCDの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子とDVDの保護基板、対物光学素子とCDの保護基板とを透過した第2光束及び第3光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。   The L2 lens is a glass double-sided aspheric lens made of glass mold or the like, and the objective optical element is a single L2 lens so that the spherical aberration is minimized with respect to the combination of the magnification M1 = 0 and the protective substrate of BD. Designed. Therefore, when the second magnification M2 with respect to the first light flux, the third magnification M3 with respect to the second light flux, and the fourth magnification M4 with respect to the third light flux are set to the same 0 as in the present embodiment, the protective substrate of the BD and the DVD The second optical flux transmitted through the objective optical element and the DVD protective substrate, the objective optical element and the CD protective substrate, and the difference between the thickness of the protective substrate of the optical disc and the thickness of the protective substrate of the BD and the protective substrate of the CD. The spherical aberration of the third light beam becomes overcorrected without the phase structure.

次に、第2の対物光学素子の詳細について説明する。L1レンズは、d線での屈折率ndが1.5091であり、アッベ数νdが56.4のプラスチックレンズであり、λ1=408nmに対する屈折率は1.52424、λ2=658nmに対する屈折率は1.50642、λ3=785nmに対する屈折率は1.50324である。また、L2レンズは、d線での屈折率ndが1.6935であり、アッベ数νdが53.2のガラスレンズである。L1レンズとL2レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介するのが普通である。しかし、L1レンズの光学機能部(第1光束が通過する、L1レンズの領域)の周囲に、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を設け、かかるフランジ部とL2レンズの一部同士を融着や接着等で接合することで一体化されている構造とすることも可能である。実施例1のレンズデータを表19に示す。   Next, details of the second objective optical element will be described. The L1 lens is a plastic lens having a refractive index nd at the d-line of 1.5091 and an Abbe number νd of 56.4, a refractive index of 1.52424 for λ1 = 408 nm, and a refractive index of 1 for λ2 = 658 nm. The refractive index for .50642 and λ3 = 785 nm is 1.50324. The L2 lens is a glass lens having a refractive index nd of 1.6935 at the d-line and an Abbe number νd of 53.2. When the L1 lens and the L2 lens are integrated, it is common to use a separate lens frame. However, a flange portion formed integrally with the optical function portion is provided around the optical function portion of the L1 lens (the region of the L1 lens through which the first light beam passes), and a part of the flange portion and the L2 lens are connected to each other. It is also possible to have an integrated structure by joining by fusion bonding or adhesion. Table 19 shows lens data of Example 1.

Figure 2005353261
Figure 2005353261

L1レンズの半導体レーザ光源側の光学面S1は、図8に示すように、NA2内の領域に対応する光軸を含む第1領域AREA1と、NA2からNA1までの領域に対応する第2領域AREA2とに分割されており、第1領域AREA1には、図3(a)、(b)に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造(以下、この回折構造を「回折構造HOE」という。)である回折構造HOE1が形成されている。   As shown in FIG. 8, the optical surface S1 of the L1 lens on the semiconductor laser light source side includes a first area AREA1 including an optical axis corresponding to the area in NA2, and a second area AREA2 corresponding to the area from NA2 to NA1. In the first area AREA1, as shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of annular zones having a staircase structure formed therein are arranged around the optical axis. A diffraction structure HOE1 which is a diffraction structure (hereinafter, this diffraction structure is referred to as “diffraction structure HOE”) is formed.

第1領域AREA1に形成された回折構造HOE1において、各輪帯内に形成された階段構造の深さDは、
D・(N1−1)/λ1=2・q (10)
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Pは5に設定されている。但し、λ1は第1の発光点EP1から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり(ここでは、λ1=0.408μm)、N1は波長λ1に対するL1レンズの媒質屈折率、qは自然数である。
In the diffraction structure HOE1 formed in the first area AREA1, the depth D of the staircase structure formed in each annular zone is
D · (N1-1) / λ1 = 2 · q (10)
The number of divisions P in each annular zone is set to 5. However, λ1 represents the wavelength of the laser beam emitted from the first emission point EP1 in units of micron (here, λ1 = 0.408 μm), and N1 is the medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ1, q is a natural number.

光軸方向の深さDがこのように設定された階段構造に対して、第1波長λ1の第1光束が入射した場合、隣接する階段構造間では2×λ1(μm)の光路差が発生し、第1光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに0次回折光としてそのまま透過する。   When the first light flux having the first wavelength λ1 is incident on the step structure in which the depth D in the optical axis direction is set in this way, an optical path difference of 2 × λ1 (μm) is generated between the adjacent step structures. The first light beam is transmitted as it is as the 0th-order diffracted light without being diffracted because the phase difference is not substantially given.

また、この階段構造に対して、第3波長λ3(ここでは、λ3=0.785μm)の第3光束が入射した場合、隣接する階段構造間では(2×λ1/(N1−1)・(N3−1)/λ3)×λ3(μm)の光路差が発生する。但し、N3は波長λ3に対するL1レンズの媒質屈折率である。第3波長λ3は(N3−1)/λ3が(N1−1)/λ1の略2倍であるので、隣接する階段構造間では略1×λ3(μm)の光路差が発生し、第3光束も第1光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに0次回折光として透過する。   In addition, when a third light flux having a third wavelength λ3 (here, λ3 = 0.785 μm) is incident on the staircase structure, (2 × λ1 / (N1-1) · ( An optical path difference of (N3-1) / λ3) × λ3 (μm) occurs. N3 is the medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ3. Since (N3-1) / λ3 is approximately twice (N1-1) / λ1 in the third wavelength λ3, an optical path difference of approximately 1 × λ3 (μm) occurs between adjacent staircase structures. Similarly to the first light beam, the light beam is not diffracted and is transmitted as zero-order diffracted light because no phase difference is substantially given.

一方、この階段構造に対して、第2波長λ2(ここでは、λ2=0.658μm)の第2光束が入射した場合、隣接する階段構造間では{2×λ1/(N1−1)×(N2−1)/λ2}×λ2={2×0.408/(1.5242−1)×(1.5064−1)/0.658}×λ2=1.199・λ2(μm)の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Pは5に設定されているため、隣接する輪帯同士で第2波長λ2の1波長分の光路差が生じることになり((1.199−1)×5≒1)、第2光束は+1次の方向に回折する(+1次回折光)。このときの第2光束の+1次回折光の回折効率は、87.5%となるが、DVDに対する情報の記録/再生には十分な光量である。   On the other hand, when a second light flux having a second wavelength λ2 (here, λ2 = 0.658 μm) is incident on the staircase structure, {2 × λ1 / (N1-1) × ( N2-1) / λ2} × λ2 = {2 × 0.408 / (1.52422-1) × (1.5064-1) /0.658} × λ2 = 1.199 · λ2 (μm) A difference occurs. Since the number of divisions P in each annular zone is set to 5, an optical path difference corresponding to one wavelength of the second wavelength λ2 occurs between adjacent annular zones ((1.199-1) × 5≈ 1) The second light beam is diffracted in the + 1st order direction (+ 1st order diffracted light). At this time, the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the second light flux is 87.5%, but the amount of light is sufficient for recording / reproducing information with respect to the DVD.

L1レンズの光ディスク側の光学面S2は、図8に示すように、NA3内の領域に対応する光軸を含む第3領域AREA3と、NA3からNA1までの領域に対応する第4領域AREA4とに分割されており、第3領域AREA3には、図3(C)、(d)に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造HOE2が形成されている。   As shown in FIG. 8, the optical surface S2 on the optical disk side of the L1 lens has a third area AREA3 including the optical axis corresponding to the area in NA3, and a fourth area AREA4 corresponding to the area from NA3 to NA1. In the third area AREA3, as shown in FIGS. 3C and 3D, a plurality of annular zones having a staircase structure formed therein are arranged around the optical axis. A diffraction structure HOE2 is formed.

第3領域AREA3に形成された回折構造HOE2において、各輪帯内に形成された階段構造の深さDは、
D・(N1−1)/λ1=5・q (11)
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Pは2に設定されている。但し、λ1は第3の発光点EP1から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり(ここでは、λ1=0.408μm)、N1は波長λ1に対するL1レンズの媒質屈折率、qは自然数である。
In the diffraction structure HOE2 formed in the third region AREA3, the depth D of the staircase structure formed in each annular zone is
D · (N1-1) / λ1 = 5 · q (11)
The number of divisions P in each annular zone is set to 2. However, λ1 represents the wavelength of the laser beam emitted from the third light emitting point EP1 in units of micron (here, λ1 = 0.408 μm), N1 is the medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ1, q is a natural number.

光軸方向の深さDがこのように設定された階段構造に対して、第1波長λ1の第1光束が入射した場合、隣接する階段構造間では5×λ1(μm)の光路差が発生し、第1光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに0次回折光として透過する。   When the first light flux having the first wavelength λ1 is incident on the staircase structure in which the depth D in the optical axis direction is set in this way, an optical path difference of 5 × λ1 (μm) is generated between the adjacent staircase structures. However, since the first light beam is not substantially given a phase difference, the first light beam is transmitted without being diffracted as zero-order diffracted light.

また、この階段構造に対して、第2波長λ2(ここでは、λ2=0.658μm)の第2光束が入射した場合、隣接する階段構造間では(5×λ1/(N1−1)・(N2−1)/λ2)×λ2(μm)の光路差が発生する。但し、N2は波長λ2に対するL1レンズの媒質屈折率である。第2波長λ2はλ2/(N2−1)とλ1/(N1−1)の比が略5:3の関係であるので、隣接する階段構造間では略3×λ2(μm)の光路差が発生し、第2光束も第1光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに0次回折光として透過する。   In addition, when a second light beam having the second wavelength λ2 (here, λ2 = 0.658 μm) is incident on the staircase structure, (5 × λ1 / (N1-1) · ( An optical path difference of (N2-1) / λ2) × λ2 (μm) occurs. N2 is the medium refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength λ2. Since the ratio of λ2 / (N2-1) and λ1 / (N1-1) is approximately 5: 3 for the second wavelength λ2, there is an optical path difference of approximately 3 × λ2 (μm) between adjacent staircase structures. Similarly to the first light beam, the second light beam is transmitted without being diffracted and transmitted as the 0th-order diffracted light similarly to the first light beam.

一方、この階段構造に対して、第3波長λ3(ここでは、λ3=0.785μm)の第3光束が入射した場合、隣接する階段構造間では{5×λ1/(N1−1)×(N3−1)/λ3}×λ3={5×0.408/(1.5242−1)×(1.5050−1)/0.785}×λ3=2.5・λ3(μm)の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Pは2に設定されているため、第3光束は±1次の方向にほぼ同じ回折効率で回折する(+1次回折光と−1次回折光)。本実施例では+1次回折光を用いてCDに対する情報の記録/再生を行っており、このときの第2光束の+1次回折光の回折効率は、40%強となる。また−1次回折光は、フレア光となる。   On the other hand, when a third light beam having a third wavelength λ3 (here, λ3 = 0.785 μm) is incident on the staircase structure, {5 × λ1 / (N1-1) × ( N3-1) / λ3} × λ3 = {5 × 0.408 / (1.52422-1) × (1.5050-1) /0.785} × λ3 = 2.5 · λ3 (μm) A difference occurs. Since the number P of divisions in each annular zone is set to 2, the third light beam is diffracted in the ± 1st order direction with substantially the same diffraction efficiency (+ 1st order diffracted light and −1st order diffracted light). In this embodiment, information is recorded / reproduced with respect to the CD using the + 1st order diffracted light, and the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the second light flux at this time is slightly over 40%. Further, the −1st order diffracted light becomes flare light.

ここで、+1次回折光の回折効率を高くするために、例えば階段形状の光軸と平行な面と光軸と平行でない方の面の傾きを最適化したり、例えば前記光軸と平行でない面の形状を波面収差的に望ましいとされる形状から少し変えたりすることが、よって改善することが出来る。また、L1レンズを構成する材料の媒質分散を変えて、なおかつ階段形状の分割数Pを変えることで効率を高くすることも可能である。   Here, in order to increase the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light, for example, the inclination of the surface parallel to the staircase-shaped optical axis and the surface not parallel to the optical axis is optimized, or the surface of the surface not parallel to the optical axis is It can be improved by slightly changing the shape from that which is desirable in terms of wavefront aberration. It is also possible to increase the efficiency by changing the medium dispersion of the material constituting the L1 lens and changing the number of divisions P of the staircase shape.

L2レンズは、第1波長λ1とある有限倍率とBDの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第1光束に対する第1倍率M1と、第2光束に対する第3倍率M3と、第3光束に対する第4倍率M4とを同じ0とする場合、BDの保護基板と、DVDの保護基板、CDの保護基板の厚さの違いにより、L2レンズとDVDの保護基板とを透過した第2光束の球面収差、及びL2レンズとCDの保護基板とを透過した第3光束の球面収差は補正過剰方向となってしまう。   The L2 lens is designed so that the spherical aberration is minimized with respect to a combination of the first wavelength λ1, a certain finite magnification, and the protective substrate of the BD. Therefore, when the first magnification M1 with respect to the first light beam, the third magnification M3 with respect to the second light beam, and the fourth magnification M4 with respect to the third light beam are set to the same 0 as in the present embodiment, the protective substrate of the BD And the spherical aberration of the second light flux transmitted through the L2 lens and the DVD protective substrate due to the difference in thickness of the DVD protective substrate and the CD protective substrate, and the third transmitted through the L2 lens and the CD protective substrate. The spherical aberration of the light beam will be overcorrected.

L1レンズの半導体レーザ光源側の光学面S1設けられた回折構造HOE1と、L1レンズの光ディスク側の光学面S2に設けられた回折構造HOE2、の各輪帯の幅は、それぞれ第2光束、第3光束が入射した場合に、回折作用により+1次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造HOE1、回折構造HOE2による球面収差の付加量と、BDの保護基板とDVDの保護基板、CDの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造HOE1とDVDの保護基板とを透過した第2光束はDVDの情報記録面上で良好なスポットを形成し、回折構造HOE2とCDの保護基板とを透過した第3光束はCDの情報記録面上で良好なスポットを形成する。   The width of each annular zone of the diffractive structure HOE1 provided on the optical surface S1 on the semiconductor laser light source side of the L1 lens and the diffractive structure HOE2 provided on the optical surface S2 on the optical disk side of the L1 lens is respectively the second luminous flux and the second luminous flux. It is set so that spherical aberration in the direction of insufficient correction is added to the + 1st order diffracted light by the diffraction action when three light beams are incident. The amount of spherical aberration added by the diffractive structures HOE1 and HOE2 and the spherical aberration in the overcorrected direction caused by the difference in thickness between the BD protective substrate, the DVD protective substrate, and the CD protective substrate cancel each other. The second light beam transmitted through the diffractive structure HOE1 and the DVD protective substrate forms a good spot on the information recording surface of the DVD, and the third light beam transmitted through the diffractive structure HOE2 and the CD protective substrate is used to record the information on the CD. Forms a good spot on the surface.

このように回折構造HOEを2面用いることで3種類の光ディスクに1つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率M1、M3、M4を全て0にすることが可能となる。全ての結像倍率を0とすることで、第1光ディスクから第3光ディスクまで、全ての光ディスクに対して情報の記録/再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。   By using two diffractive structures HOE in this way, the magnifications M1, M3, and M4 of the respective light beams can be reduced to zero while corresponding to three types of optical disks with one objective optical system. By setting all the imaging magnifications to 0, the problem of coma aberration caused by lens shift due to tracking when recording / reproducing information on all optical discs from the first optical disc to the third optical disc is solved. Therefore, this is a very preferable configuration.

また本実施例ではL1レンズの両面を回折構造HOEとしたが、少なくとも1つの回折構造HOEをL2レンズに設けてもよく、回折構造HOEを2面用いれば、上記両面回折構造HOEと同じ効果を得ることが出来る。   In this embodiment, both surfaces of the L1 lens have the diffractive structure HOE. However, at least one diffractive structure HOE may be provided on the L2 lens. If two diffractive structures HOE are used, the same effect as the above double-sided diffractive structure HOE is obtained. Can be obtained.

更に、L1レンズの半導体レーザ光源側光学面S1の第2領域AREA2、又は、光ディスク側光学面S2の第4領域AREA4には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造(以下、この回折構造を「回折構造DOE」という。)である回折構造DOE1、回折構造DOE2、が形成されていても良い。   Further, in the second area AREA2 of the semiconductor laser light source side optical surface S1 of the L1 lens or the fourth area AREA4 of the optical surface S2 of the optical disc, a cross-sectional shape including the optical axis is composed of a plurality of annular zones having a sawtooth shape. A diffractive structure DOE1 and a diffractive structure DOE2 that are diffractive structures (hereinafter, this diffractive structure is referred to as “diffractive structure DOE”) may be formed.

回折構造DOE1は、L2レンズを例えばプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系OBJの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための、回折構造DOE2は、L2レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色と赤色、両領域における対物光学系OBJの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化を抑制するための構造である。   The diffractive structure DOE1 is a diffractive structure DOE2 for suppressing the chromatic aberration of the objective optical system OBJ in the blue-violet region and the change of spherical aberration due to the temperature change, which are particularly problematic when the L2 lens is formed of a plastic lens, for example. This is a structure for suppressing the chromatic aberration of the objective optical system OBJ in both the blue-purple and red colors, and the spherical aberration change due to the temperature change, which are particularly problematic when the L2 lens is formed of a plastic lens.

回折構造DOE1において、光軸に最も近い段差の高さd1は、波長400nm〜420nmに対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOE1に対して、第1光束が入射すると、回折光が95%以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。   In the diffractive structure DOE1, the height d1 of the step closest to the optical axis is designed so that the diffraction efficiency of a desired order of diffracted light is 100% with respect to a wavelength of 400 nm to 420 nm. When the first light beam enters the diffractive structure DOE1 in which the depth of the step is set in this way, diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 95% or more, and sufficient diffraction efficiency is obtained. Thus, chromatic aberration can be corrected.

回折構造DOE2において、光軸に最も近い段差の高さd1は、例えば波長400nm(L1レンズの、波長400nmに対する屈折率は1.5273である)に対して所望次数の回折光の回折効率が100%となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造DOE1に対して、第1光束が入射すると、+2次回折光が96.8%の回折効率で発生し、第2光束が入射すると、+1次回折光が93.9%の回折効率で発生するので、何れの波長領域において十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差を補正した場合でも、第2光束の波長領域における色収差補正が過剰になりすぎない。ここで、第1光束と第2光束に対して回折効率を振り分けるようにしたが、第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   In the diffractive structure DOE2, the height d1 of the step closest to the optical axis is, for example, that the diffraction efficiency of diffracted light of a desired order is 100 with respect to a wavelength of 400 nm (the refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength of 400 nm is 1.5273). It is designed to be%. When the first light beam enters the diffractive structure DOE1 in which the step depth is set as described above, + 2nd order diffracted light is generated with a diffraction efficiency of 96.8%, and when the second light beam enters, the + 1st order diffracted light is generated. Occurs at a diffraction efficiency of 93.9%, so that sufficient diffraction efficiency is obtained in any wavelength region, and even when chromatic aberration is corrected in the blue-violet region, chromatic aberration correction in the wavelength region of the second light flux is excessive. Not too much. Here, the diffraction efficiency is distributed to the first light flux and the second light flux. However, by optimizing the first wavelength λ1, the diffraction efficiency of the first light flux may be emphasized.

本実施例における対物光学素子では、こういった回折構造DOEを設けていないが、これら回折構造DOEは前述第2領域AREA2、第4領域AREA4以外にL2レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造DOEは、L2レンズで回折構造DOEを設けた光学面全域を1つの領域として1つの回折構造DOEとしても構わないし、前記L2レンズで回折構造DOEを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の2又は3つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造DOEを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第1光束及至第3光束が共通に透過する領域では第1光束及至第3光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い(例えば段差の高さを、波長400nm(L1レンズの、波長400nmに対する屈折率は1.5273である)に対して回折効率が100%となるように設計すれば、第1光束が入射すると、+2次回折光が96.8%の回折効率で発生し、第2光束が入射すると、+1次回折光が93.9%の回折効率で発生し、第3光束が入射すると、+1次回折光が99.2%の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。)し、第1光束と第2光束が共通に透過する領域では第1光束と第2光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。また第1波長λ1に対して最適化することで、第1光束の回折効率を重視した構成としても良い。   In the objective optical element in this embodiment, such a diffractive structure DOE is not provided, but these diffractive structures DOE may be provided on the optical surface of the L2 lens in addition to the second area AREA2 and the fourth area AREA4. In this case, the diffractive structure DOE may be a single diffractive structure DOE with the entire optical surface in which the diffractive structure DOE is provided by the L2 lens as one region, or the optical surface in which the diffractive structure DOE is provided by the L2 lens As two or three concentric regions centering on the axis, different diffractive structures DOE may be provided in each region. The diffraction efficiencies in the respective regions at this time may be set such that the diffraction efficiencies are distributed to the first light flux and the third light flux in the region where the first light flux and the third light flux are transmitted in common (for example, the height of the step). Is designed so that the diffraction efficiency is 100% with respect to the wavelength of 400 nm (the refractive index of the L1 lens with respect to the wavelength of 400 nm is 1.5273), the second-order diffracted light becomes 96. When the second light beam is incident at a diffraction efficiency of 8%, the + 1st order diffracted light is generated at a diffraction efficiency of 93.9%, and when the third light beam is incident, the + 1st order diffracted light is at a diffraction efficiency of 99.2%. It is possible to distribute the diffraction efficiency to the first light beam and the second light beam in a region where the first light beam and the second light beam are transmitted in common. Further, by optimizing with respect to the first wavelength λ1, a configuration in which the diffraction efficiency of the first light flux is emphasized may be adopted.

さらに、回折構造DOE1、DOE2は、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高NAのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。   Furthermore, in the diffractive structures DOE1 and DOE2, in the blue-violet region, when the wavelength of the incident light beam becomes longer, the spherical aberration changes in the direction of insufficient correction, and when the wavelength of the incident light beam becomes shorter, the spherical aberration is corrected. It has the wavelength dependence of spherical aberration that changes in the excess direction. Accordingly, the usable temperature range of the objective optical element, which is a high NA plastic lens, is expanded by canceling out the spherical aberration change generated in the light condensing element in accordance with the environmental temperature change.

本実施例のL1レンズでは、半導体レーザ光源側の光学面S1に回折構造HOEを形成し、光ディスク側の光学面S2に回折構造DOEを形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面S1に回折構造DOEを形成し、光学面S2に回折構造HOEを形成した構成としてもよい。   In the L1 lens of the present embodiment, the diffractive structure HOE is formed on the optical surface S1 on the semiconductor laser light source side, and the diffractive structure DOE is formed on the optical surface S2 on the optical disk side. The diffraction structure DOE may be formed on the surface S1, and the diffraction structure HOE may be formed on the optical surface S2.

回折構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a diffraction structure. 回折構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a diffraction structure. 回折構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a diffraction structure. 位相差付与構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a phase difference provision structure. 第1の実施の形態にかかる光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of optical pick-up apparatus PU1 concerning 1st Embodiment. 本実施の形態の光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。It is a perspective view of the objective lens actuator apparatus used for the optical pick-up apparatus of this Embodiment. 第2の実施の形態にかかる光ピックアップ装置PU2の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of optical pick-up apparatus PU2 concerning 2nd Embodiment. 対物光学素子の正面図(a)、側面図(b)、背面図(c)である。It is the front view (a) of an objective optical element, a side view (b), and a rear view (c). 光路をハーフミラーで分けて、対物光学素子に光路を導く光ピックアップ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical pick-up apparatus which divides | segments an optical path with a half mirror and guides an optical path to an objective optical element. 光路をミラーを移動させて分け、対物光学素子に光路を導く光ピックアップ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical pick-up apparatus which separates an optical path by moving a mirror, and guides an optical path to an objective optical element.

符号の説明Explanation of symbols

10 対物レンズアクチュエータ機構
20 トラッキングアクチュエータ
AP 絞り
BS ビームシェイパー
COL コリメータ
CY1 シリンドリカルレンズ
DOE 回折構造
DP ダイクロイックプリズム
EXP ビームエキスパンダ
HOE 回折構造
L1,L2 光学素子(レンズ)
LD1 半導体レーザ
LD2 半導体レーザ
LD3 半導体レーザ
OBJ1,OBJ2 対物光学素子
OD1〜4 光ディスク
PBS 偏光ビームスプリッタ
PD 光検出器
PU1 光ピックアップ装置
PU2 光ピックアップ装置
QWP 1/4波長板
SL1 センサレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Objective lens actuator mechanism 20 Tracking actuator AP Aperture BS Beam shaper COL Collimator CY1 Cylindrical lens DOE Diffraction structure DP Dichroic prism EXP Beam expander HOE Diffraction structure L1, L2 Optical element (lens)
LD1 Semiconductor laser LD2 Semiconductor laser LD3 Semiconductor lasers OBJ1 and OBJ2 Objective optical elements OD1 to 4 Optical disc PBS Polarizing beam splitter PD Photodetector PU1 Optical pickup device PU2 Optical pickup device QWP 1/4 wavelength plate SL1 Sensor lens

Claims (26)

波長λ1の光束を用いて、第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体および第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録のみを行う光ピックアップ装置において、
波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを有し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生および/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1 (1)
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
Reproduction of information from the first optical information recording medium having the first protective substrate thickness t1 and the second optical information recording medium having the second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1) using the light flux having the wavelength λ1 and In an optical pickup device that only records information
A first light source that emits a first light flux of wavelength λ1,
A first objective optical element and a second objective optical element provided separately from each other;
When reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, a first protective substrate is formed by using one of the first and second objective optical elements as the first light flux. By condensing on the information recording surface via
When reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information, a second protective substrate is used by using the first luminous flux as the other of the first and second objective optical elements. Configured to be focused on the information recording surface via
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1 (1)
An optical pickup device satisfying the requirements.
少なくとも波長λ1の第1光束及び波長λ2(λ1≠λ2)の第2光束を用いて第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体および第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体及び前記第1及び第2情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を有する第3光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
第1光束を出射する第1光源と、
第2光束を出射する第2光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子及び第2の対物光学素子とを有し、
前記第1光源から出射された第1光束が前記第1又は第2対物光学素子に入射するまでに通過する光路と、前記第2光源から出射された第2光束が前記第1又は第2対物光学素子に入射するまでに通過する光路とは少なくとも一部が共通し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1および第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生および/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1および第2の対物光学素子の内、いずれか一方を用いて前記第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1 (1)
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
A first optical information recording medium having a first protective substrate thickness t1 and a second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1) using at least a first luminous flux having a wavelength λ1 and a second luminous flux having a wavelength λ2 (λ1 ≠ λ2). Information recording and information recording of a third optical information recording medium having a third protective substrate thickness t3, which has a recording density different from that of the second optical information recording medium having the above and the first and second information recording media In an optical pickup device that performs
A first light source that emits a first luminous flux;
A second light source that emits a second light flux;
A first objective optical element and a second objective optical element provided separately from each other;
An optical path through which the first light beam emitted from the first light source enters the first or second objective optical element, and a second light beam emitted from the second light source is the first or second objective. At least partly in common with the optical path that passes through before entering the optical element,
When reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, the first protective substrate is formed by using one of the first and second objective optical elements as the first light flux. By condensing on the information recording surface via
When reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information recording, the second light beam is used as the second light beam by using the other one of the first and second objective optical elements. It is performed by condensing on the information recording surface through a protective substrate,
When reproducing information from and / or recording information from the third optical information recording medium, the third light beam is used as the third light beam by using one of the first and second objective optical elements. Configured to be focused on the information recording surface through a protective substrate,
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1 (1)
An optical pickup device satisfying the requirements.
少なくとも波長λ1の第1光束及び波長λ2(λ1≠λ2)の第2光束を用いて第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体および第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体及び前記第1及び第2情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を有する第3光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
第1光束を出射する第1光源と、
第2光束を出射する第2光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子及び第2の対物光学素子とを有し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1および第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生および/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1および第2の対物光学素子の内、いずれか一方を用いて前記第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第1対物光学素子及び前記第2対物光学素子のいずれか一方は、少なくとも一つの光学面に位相構造を有すると共にプラスチックで構成され、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1 (1)
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
A first optical information recording medium having a first protective substrate thickness t1 and a second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1) using at least a first luminous flux having a wavelength λ1 and a second luminous flux having a wavelength λ2 (λ1 ≠ λ2). Information recording and information recording of a third optical information recording medium having a third protective substrate thickness t3, which has a recording density different from that of the second optical information recording medium having the above and the first and second information recording media In an optical pickup device that performs
A first light source that emits a first luminous flux;
A second light source that emits a second light flux;
A first objective optical element and a second objective optical element provided separately from each other;
When reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, the first protective substrate is formed by using one of the first and second objective optical elements as the first light flux. By condensing on the information recording surface via
When reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information recording, the second light beam is used as the second light beam by using the other one of the first and second objective optical elements. It is performed by condensing on the information recording surface through a protective substrate,
When reproducing information from and / or recording information from the third optical information recording medium, the third light beam is used as the third light beam by using one of the first and second objective optical elements. Configured to be focused on the information recording surface through a protective substrate,
Either one of the first objective optical element and the second objective optical element has a phase structure on at least one optical surface and is made of plastic,
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1 (1)
An optical pickup device satisfying the requirements.
少なくとも波長λ1の第1光束、λ2(λ1≠λ2)の第2光束及びλ3(λ1≠λ3且つλ2≠λ3)の第3光束を用いて第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体、第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体、前記第1及び第2光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を持つ第3光情報記録媒体及び第4の保護基板厚t4(t4≠t1且つt4≠t2)を持つ第4光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、
前記波長λ2の第2光束を出射する第2光源と、
前記波長λ3の第3光束を出射する第3光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを有し、
前記第1光源から出射された第1光束が前記第1又は第2対物光学素子に入射するまでに通過する光路と、前記第2光源から出射された第2光束が前記第1又は第2対物光学素子に入射するまでに通過する光路とは少なくとも一部が共通し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1及び第2に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第3光束を前記第1及び第2に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第4の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
First optical information recording having a first protective substrate thickness t1 using at least a first light flux of wavelength λ1, a second light flux of λ2 (λ1 ≠ λ2), and a third light flux of λ3 (λ1 ≠ λ3 and λ2 ≠ λ3). The recording density is different from that of the medium, the second optical information recording medium having the second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1), and the first and second optical information recording media, and the second optical information recording medium having the third protective substrate thickness t3. In an optical pickup device for reproducing information and / or recording information on a third optical information recording medium and a fourth optical information recording medium having a fourth protective substrate thickness t4 (t4 ≠ t1 and t4 ≠ t2),
A first light source that emits a first light flux having the wavelength λ1;
A second light source that emits a second light flux having the wavelength λ2.
A third light source that emits a third light flux having the wavelength λ3;
A first objective optical element and a second objective optical element provided separately from each other;
An optical path through which the first light beam emitted from the first light source enters the first or second objective optical element, and a second light beam emitted from the second light source is the first or second objective. At least partly in common with the optical path that passes through before entering the optical element,
When reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, the first protective substrate is formed using one of the first and second objective elements with the first light flux. Through the condensing on the information recording surface,
When reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information, a second protective substrate is used by using the first luminous flux as the other of the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface via
When reproducing information and / or recording information from the third optical information recording medium, the second light beam is used as the third light beam by using one of the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface through a protective substrate,
When reproducing information and / or recording information from the fourth optical information recording medium, the third light beam is used as the fourth light beam by using one of the first and second objective optical elements. Constructed by focusing on the information recording surface through a protective substrate,
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1
An optical pickup device satisfying the requirements.
少なくとも波長λ1の第1光束、λ2(λ1≠λ2)の第2光束及びλ3(λ1≠λ3且つλ2≠λ3)の第3光束を用いて第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体、第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体、前記第1及び第2光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を持つ第3光情報記録媒体及び第4の保護基板厚t4(t4≠t1且つt4≠t2)を持つ第4光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、
前記波長λ2の第2光束を出射する第2光源と、
前記波長λ3の第3光束を出射する第3光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを有し、前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物素子の内、一方を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、他方を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1及び第2に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第3光束を前記第1及び第2に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第4の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第1対物光学素子及び前記第2対物光学素子のいずれか一方は、少なくとも一つの光学面に位相構造を有すると共にプラスチックで構成され、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2は、
2.5<t2/t1
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
First optical information recording having a first protective substrate thickness t1 using at least a first light flux of wavelength λ1, a second light flux of λ2 (λ1 ≠ λ2), and a third light flux of λ3 (λ1 ≠ λ3 and λ2 ≠ λ3). The recording density is different from that of the medium, the second optical information recording medium having the second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1), and the first and second optical information recording media, and the second optical information recording medium having the third protective substrate thickness t3. In an optical pickup device for reproducing information and / or recording information on a third optical information recording medium and a fourth optical information recording medium having a fourth protective substrate thickness t4 (t4 ≠ t1 and t4 ≠ t2),
A first light source that emits a first light flux having the wavelength λ1;
A second light source that emits a second light flux having the wavelength λ2.
A third light source that emits a third light flux having the wavelength λ3;
In the case of having a first objective optical element and a second objective optical element which are provided separately from each other and performing information reproduction and / or information recording from the first optical information recording medium, One light beam is condensed on the information recording surface via the first protective substrate using one of the first and second objective elements,
When reproducing information from and / or recording information from the second optical information recording medium, a second protective substrate is used by using the first light beam as the other of the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface via
When reproducing information from the third optical information recording medium and / or recording information, the second light beam is used as the third light beam by using one of the first and second objective optical elements. It is performed by condensing on the information recording surface through a protective substrate,
In the case of reproducing information from the fourth optical information recording medium and / or recording information, the third light beam is used as the fourth light beam by using one of the first and second objective optical elements. Constructed by focusing on the information recording surface through a protective substrate,
Either one of the first objective optical element and the second objective optical element has a phase structure on at least one optical surface and is made of plastic,
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1
An optical pickup device satisfying the requirements.
前記第1及び第2対物光学素子の一方は前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行うために用いられ、他方は前記第2乃至第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行うために用いられることを特徴とする請求項4又は5に記載の光ピックアップ装置。   One of the first and second objective optical elements is used for reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, and the other is from the second to fourth optical information recording media. 6. The optical pickup device according to claim 4, wherein the optical pickup device is used for reproducing information and / or recording information. 前記第1又は第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う際、前記第1光源から出射した第1光束が前記第1又は第2光情報記録媒体に向かう光路内に、前記第1又は第2対物光学素子を可動して配置させる対物光学素子駆動手段を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   When reproducing information from the first or second optical information recording medium and / or recording information, the first light beam emitted from the first light source is in an optical path toward the first or second optical information recording medium. 7. The optical pickup device according to claim 1, further comprising objective optical element driving means for movably arranging the first or second objective optical element. 前記対物光学素子駆動手段は、前記第1及び第2対物光学素子を保持し且つその各光軸が同一円周上に位置するよう保持する中心軸に対し回動可能なレンズホルダと、前記レンズホルダの端縁部に前記レンズホルダの中心軸に設けられた支軸を回転駆動する駆動手段とを有し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記駆動手段による前記レンズホルダの第1回動動作により保持されている前記第1対物光学素子を光路内に配置させ、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記駆動手段による前記レンズホルダの第2回動動作により保持されている前記第2対物光学素子を光路内に配置させることを特徴とする請求項7に記載の光ピックアップ装置。
The objective optical element driving means includes a lens holder that holds the first and second objective optical elements and is rotatable with respect to a central axis that holds the optical axes so as to be positioned on the same circumference, and the lens Drive means for rotationally driving a support shaft provided on the central axis of the lens holder at the edge of the holder;
When reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, the first objective optical element held by the first rotating operation of the lens holder by the driving means is placed in the optical path. Placed in
When reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information, the second objective optical element held by the second rotating operation of the lens holder by the driving means is placed in the optical path. The optical pickup device according to claim 7, wherein the optical pickup device is arranged in a position.
前記第1及び第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録の際、前記第1及び第2対物光学素子を固定的に配置すると共に、前記第1光源から出射した第1光束が通過する光路内に配置された、入射する前記第1光束を、互いに異なる第1及び第2の方向に分離させるビームスプリッタを有し、
前記ビームスプリッタは、分離した前記第1光源から出射した第1光束の一部を前記第1対物光学素子に入射させる一方、第1光束の一部を前記第2対物光学素子に入射させるよう構成したことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
When reproducing information and / or recording information from the first and second optical information recording media, the first and second objective optical elements are fixedly arranged and the first light emitted from the first light source is emitted. A beam splitter disposed in an optical path through which the light beam passes and separating the incident first light beam in first and second directions different from each other;
The beam splitter is configured to cause a part of the first light beam emitted from the separated first light source to be incident on the first objective optical element, and to allow a part of the first light beam to be incident on the second objective optical element. The optical pickup device according to claim 1, wherein the optical pickup device is an optical pickup device.
前記ビームスプリッタは、前記ビームスプリッタは、入射光束の偏光方向成分によって分離する偏光ビームスプリッタである事を特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 9, wherein the beam splitter is a polarization beam splitter that separates a beam according to a polarization direction component of an incident light beam. 前記ビームスプリッタは、入射光束を透過光と反射光とに分離するハーフミラーである事を特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 9, wherein the beam splitter is a half mirror that separates an incident light beam into transmitted light and reflected light. 前記第1光源と前記ビームスプリッタとの間の光路中にはλ/4波長板を配置することを特徴とする請求項9乃至11のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   12. The optical pickup device according to claim 9, wherein a λ / 4 wavelength plate is disposed in an optical path between the first light source and the beam splitter. 前記第1乃至第3光源は、パッケージ化された一つの光源ユニットとして構成されていることを特徴とする請求項4乃至12のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   13. The optical pickup device according to claim 4, wherein the first to third light sources are configured as a single packaged light source unit. 前記第2及び第3光源は、パッケージ化された一つの光源ユニットとして構成されていることを特徴とする請求項4乃至12のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   13. The optical pickup device according to claim 4, wherein the second and third light sources are configured as a single packaged light source unit. 前記第1乃至第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録の際、前記第1及び第2対物光学素子がそれぞれ固定的に配置され、
前記第1光源から出射した第1光束と、パッケージ化された前記第2及び第3光源から出射した第2及び第3光束とが入射する位置に配置され、入射した前記第1光束と、前記第2乃至第3光束とを選択的に透過又は反射させる波長選択素子と、
前記波長選択素子を通過又は反射した前記第1乃至第3光束が入射する位置に配置され、入射光束を平行光にするコリメータと、
前記コリメータと通過した前記第1乃至第3光束のうち少なくとも一つの光束の光束系を変更するビームエキスパンダと、
前記ビームエキスパンダを通過した前記第1乃至第3光束が共に入射する位置に配置された1/4波長板と、
前記第1光束乃至第3光束が共に入射する位置に配置され、前記第1光束の一部を透過、一部を反射すると共に、前記第2及び第3光束は透過もしくは反射させる特性を有するハーフミラーと、を有し、
前記ハーフミラーを透過した第1光束の一部は前記第1対物光学素子に入射され、反射した第1光束の一部は前記第2対物光学素子に入射される一方、
前記ハーフミラーを透過又は反射した第2及び第3光束は前記第1対物光学素子又は前記第2対物光学素子に入射されるよう構成されている事を特徴とする請求項12又は13記載の光ピックアップ装置。
When reproducing information from the first to fourth optical information recording media and / or recording information, the first and second objective optical elements are respectively fixedly arranged,
The first light flux emitted from the first light source and the second and third light fluxes emitted from the packaged second and third light sources are disposed at the incident positions, and the incident first light flux, A wavelength selection element that selectively transmits or reflects the second to third light fluxes;
A collimator that is disposed at a position where the first to third light fluxes that have passed or reflected through the wavelength selection element are incident, and that makes the incident light flux parallel light;
A beam expander that changes a light beam system of at least one of the first to third light beams that has passed through the collimator;
A quarter-wave plate disposed at a position where the first to third light beams that have passed through the beam expander are incident together;
The half light beam is disposed at a position where the first to third light beams are incident, and has a characteristic of transmitting or reflecting a part of the first light beam and transmitting or reflecting the second and third light beams. A mirror, and
While a part of the first light beam transmitted through the half mirror is incident on the first objective optical element, a part of the reflected first light beam is incident on the second objective optical element,
14. The light according to claim 12 or 13, wherein the second and third light beams transmitted or reflected by the half mirror are incident on the first objective optical element or the second objective optical element. Pickup device.
前記第1及び第2の対物光学素子の内少なくとも一方は、プラスチックで構成されると共に、位相構造を有する単一の光学素子であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The at least one of the first and second objective optical elements is made of plastic and is a single optical element having a phase structure, according to any one of claims 1 to 15. Optical pickup device. 前記第1及び第2の対物光学素子の少なくとも一方は、第1光学素子と第2光学素子とを含み、前記第1及び第2光学素子の一方はプラスチックで構成された光学素子であり、他方は位相構造を有する光学素子であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   At least one of the first and second objective optical elements includes a first optical element and a second optical element, and one of the first and second optical elements is an optical element made of plastic, and the other 16. The optical pickup device according to claim 1, wherein is an optical element having a phase structure. 前記第1及び第2の対物光学素子の少なくとも一方は、第1光学素子と第2光学素子とを含み、前記第1及び第2光学素子の少なくとも一方がプラスチックで構成された位相構造を有する光学素子であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   At least one of the first and second objective optical elements includes a first optical element and a second optical element, and at least one of the first and second optical elements has a phase structure made of plastic. The optical pickup device according to claim 1, wherein the optical pickup device is an element. 前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方は硝子レンズで構成されることを特徴とする請求項1乃至18のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to any one of claims 1 to 18, wherein one of the first and second objective optical elements is formed of a glass lens. 波長λ1(400nm≦λ1≦420nm)の第1光束、λ2(640nm≦λ2≦670nm)の第2光束及びλ3(780nm≦λ3≦800nm)の第3光束を用いて、第1の保護基板厚t1を持つ第1光情報記録媒体、第2の保護基板厚t2(t2≠t1)を持つ第2光情報記録媒体、前記第1及び第2光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第3の保護基板厚t3を持つ第3光情報記録媒体及び第4の保護基板厚t4(t4≠t1且つt4≠t2)を持つ第4光情報記録媒体の情報の再生及び/又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、
前記波長λ2の第2光束を出射する第2光源と、
前記波長λ3の第3光束を出射する第3光源と、
互いに別体で設けられた第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを有し、
前記第1光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物素子の内、第1対物光学素子を用いて第1の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第1光束を前記第1及び第2の対物光学素子の内、第2対物光学素子を用いて第2の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第2光束を前記第1及び第2対物光学素子の内、第2対物光学素子を用いて第3の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う場合は、前記第3光束を前記第1及び第2対物光学素子の内、第2対物光学素子を用いて第4の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第1の保護基板厚t1と前記第2の保護基板厚t2とは、
2.5<t2/t1 (1)
を満たすとともに、
前記第2対物光学素子は、前記第1乃至第3光束の一部であって、光軸を含む中央光束部分が通過する第1領域と、前記中央光束部分よりも外側の中間光束部分が通過する第2領域とを有し、
前記第2光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う際は、前記第1及び第2領域を通過する第1光束を前記第2光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、
前記第3光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う際は、前記第1領域及び第2領域を通過する第2光束を前記第第3光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、
前記第4光情報記録媒体からの情報の再生及び/又は情報の記録を行う際は、前記第1領域を通過する第3光束を前記第4光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることを特徴とする光ピックアップ装置。
A first protective substrate thickness t1 using a first light flux of wavelength λ1 (400 nm ≦ λ1 ≦ 420 nm), a second light flux of λ2 (640 nm ≦ λ2 ≦ 670 nm) and a third light flux of λ3 (780 nm ≦ λ3 ≦ 800 nm). Recording density is different from the first optical information recording medium having the second protective information, the second optical information recording medium having the second protective substrate thickness t2 (t2 ≠ t1), and the first and second optical information recording media. Light for reproducing information and / or recording information on a third optical information recording medium having a protective substrate thickness t3 and a fourth optical information recording medium having a fourth protective substrate thickness t4 (t4 ≠ t1 and t4 ≠ t2) In the pickup device,
A first light source that emits a first light flux having the wavelength λ1;
A second light source that emits a second light flux having the wavelength λ2.
A third light source that emits a third light flux having the wavelength λ3;
A first objective optical element and a second objective optical element provided separately from each other;
In the case of reproducing information from the first optical information recording medium and / or recording information, the first light beam is used as the first objective optical element among the first and second objective elements. By condensing on the information recording surface through the protective substrate of
In the case of reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information, the first luminous flux is used as the second objective optical element out of the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface through the protective substrate of 2,
In the case of reproducing information from the third optical information recording medium and / or recording information, the second light beam is used as the third light beam by using a second objective optical element among the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface through the protective substrate of
When reproducing information from the fourth optical information recording medium and / or recording information, the third light beam is used as the fourth light beam by using the second objective optical element among the first and second objective optical elements. By condensing on the information recording surface through the protective substrate of
The first protective substrate thickness t1 and the second protective substrate thickness t2 are:
2.5 <t2 / t1 (1)
While satisfying
The second objective optical element is a part of the first to third light beams, and a first region through which a central light beam portion including an optical axis passes, and an intermediate light beam portion outside the central light beam portion pass through. A second region to
When reproducing information from the second optical information recording medium and / or recording information, the first light flux passing through the first and second areas is placed on the information recording surface of the second optical information recording medium. Focused,
When reproducing information from the third optical information recording medium and / or recording information, the second light flux passing through the first area and the second area is used as the information recording surface of the third optical information recording medium. Focused on the top,
When reproducing information from the fourth optical information recording medium and / or recording information, the third light beam passing through the first area is condensed on the information recording surface of the fourth optical information recording medium. An optical pickup device characterized by that.
前記第2対物光学素子は、前記第1領域に第1回折構造を形成し、前記第2領域に前記第2回折構造を形成しており、前記第2対物光学素子に対して、前記第1光束は収束光として入射する一方、前記第3光束は発散光として入射する構成からなることを特徴とする請求項20に記載の光ピックアップ装置。 The second objective optical element has a first diffractive structure formed in the first region, and the second diffractive structure is formed in the second region. 21. The optical pickup device according to claim 20, wherein the light beam is incident as convergent light, and the third light beam is incident as divergent light. 前記第2対物光学素子は、前記第1回折構造に入射する第1乃至第3光束に対してはそれぞれ10次光、6次光、5次光として回折され、前記第2回折構造に入射する第1及び第2光束に対してはそれぞれ5次光、3次光として回折される構成を有することを特徴とする請求項21に記載の光ピックアップ装置。 The second objective optical element diffracts the first to third light beams incident on the first diffractive structure as 10th order light, 6th order light, and 5th order light, and enters the second diffractive structure. The optical pickup device according to claim 21, wherein the first and second light beams are diffracted as fifth-order light and third-order light, respectively. 前記第2対物光学素子は、前記第1回折構造に入射する第1乃至第3光束に対してはそれぞれ2次光、1次光、1次光として回折され、前記第2回折構造に入射する第1及び第2光束に対してはそれぞれ2次光、1次光として回折される構成を有することを特徴とする請求項21に記載の光ピックアップ装置。 The second objective optical element diffracts the first to third light beams incident on the first diffractive structure as secondary light, primary light, and primary light, respectively, and enters the second diffractive structure. The optical pickup device according to claim 21, wherein the first and second light beams are diffracted as secondary light and primary light, respectively. 前記第1及び第2の対物光学素子の内、少なくとも一方はプラスチック材料で構成された回折構造を有する単一の光学素子であることを特徴とする請求項20乃至23のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   24. The light according to claim 20, wherein at least one of the first and second objective optical elements is a single optical element having a diffractive structure made of a plastic material. Pickup device. 前記第1及び第2の対物光学素子の少なくとも一方は、第1光学素子と第2光学素子とを含み、前記第1及び第2光学素子の少なくとも一方がプラスチックで構成された回折構造を有する光学素子であることを特徴とする請求項20乃至23のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   At least one of the first and second objective optical elements includes a first optical element and a second optical element, and at least one of the first and second optical elements has a diffractive structure made of plastic. The optical pickup device according to claim 20, wherein the optical pickup device is an element. 前記第1及び第2の対物光学素子の内、一方は硝子レンズで構成されることを特徴とする請求項20乃至25に記載の光ピックアップ装置。
26. The optical pickup device according to claim 20, wherein one of the first and second objective optical elements is constituted by a glass lens.
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