JP2006286140A - Optical pickup and optical information processor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact optical pickup and optical information processor by concentrating optical components and specifying movable parts. <P>SOLUTION: An expander optical system 104 is a two-group construction of two lenses. A lens 104a is a single lens of a positive refracting power, whereas a lens 104b is a single lens of a negative refracting power and they are placed on an optical axis of an emitted light from a semiconductor laser 101. A diffraction grating is formed on a face on the side of an optical recording medium 110 of the lens 104b, a light flux from a light source is divided into three beams of a zero order diffracted light and ± primary diffracted lights, and a main beam of zero diffracting light and sub-spot of the ± primary diffracted light form three spots linearly with equal intervals on a recording surface of the optical recording medium 110. By dynamic control of each lens of the expander optical system 104, the spots of the three beams are on-truck positions in accordance with the kind of the optical recording media. Also in accordance with the respective optical recording media, a spherical aberration deterioration equivalency quantity caused by a substrate thickness error and a coma aberrantion deterioration equivalency quantity due to tilt are corrected to obtain an optimum characteristic. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数種類または多層の光記録媒体に対して、情報の記録、再生または消去の少なくともいずれか1以上を行う光ピックアップおよび光情報処理装置に関するものである。   The present invention relates to an optical pickup and an optical information processing apparatus that perform at least one of information recording, reproduction, and erasing on a plurality of types or multilayer optical recording media.
映像情報、音声情報、またはコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量0.65GBのCD、記録容量4.7GBのDVDなどの光記録媒体が普及しつつある。そして、近年、さらなる記録密度の向上および大容量化の要求が強くなっている。   As means for storing video information, audio information, or data on a computer, optical recording media such as a CD with a recording capacity of 0.65 GB and a DVD with a recording capacity of 4.7 GB are becoming widespread. In recent years, there has been an increasing demand for further improvement in recording density and increase in capacity.
このような光記録媒体の記録密度を上げる手段としては、光記録媒体に情報の書き込みまたは読み出しを行う光ピックアップにおいて、対物レンズの開口数(以下、NAという)を大きくすること、あるいは、光源の波長を短くすることにより、この対物レンズによって集光され、光記録媒体上に形成されるビームスポットを小径化することが有効である。   As means for increasing the recording density of such an optical recording medium, in an optical pickup for writing or reading information on the optical recording medium, the numerical aperture (hereinafter referred to as NA) of the objective lens is increased, or the light source It is effective to reduce the diameter of the beam spot that is collected by the objective lens and formed on the optical recording medium by shortening the wavelength.
そこで、例えば「CD系光記録媒体」では、対物レンズのNAが0.50、光源の波長が780nmとされているのに対して、「CD系光記録媒体」よりも高記録密度化がなされた「DVD系光記録媒体」では、対物レンズのNAが0.65、光源の波長が660nmとされている。そして、光記録媒体は、前述したように、さらなる記録密度の向上および大容量化が望まれており、そのためには、対物レンズのNAを0.65よりもさらに大きく、あるいは、光源の波長を660nmよりもさらに短くすることが望まれている。   Therefore, for example, in the “CD optical recording medium”, the NA of the objective lens is 0.50 and the wavelength of the light source is 780 nm, whereas the recording density is higher than that of the “CD optical recording medium”. In the “DVD optical recording medium”, the NA of the objective lens is 0.65 and the wavelength of the light source is 660 nm. As described above, the optical recording medium is desired to further improve the recording density and increase the capacity. For this purpose, the NA of the objective lens is set to be larger than 0.65 or the wavelength of the light source is increased. It is desired to make it shorter than 660 nm.
このような大容量の光記録媒体および光情報処理装置として、2つの規格が提案されている。1つは、非特許文献1に記載されているような、青色の波長領域の光源とNA0.85の対物レンズを用いて、22GB相当の容量確保を満足する「Blu-ray Disc」の規格(以下、BDという)である。もう1つは、非特許文献2に記載されているような、青色波長は同じであるが、NA0.65の対物レンズを用いて、20GB相当の容量確保を満足する「HD−DVD」の規格(以下、HDという)である。   Two standards have been proposed for such a large-capacity optical recording medium and optical information processing apparatus. One is a standard of “Blu-ray Disc” that satisfies the capacity securing of 22 GB by using a light source in a blue wavelength region and an objective lens of NA 0.85 as described in Non-Patent Document 1. Hereinafter referred to as BD). The other is the “HD-DVD” standard which has the same blue wavelength as described in Non-Patent Document 2, but satisfies a capacity of 20 GB using an objective lens of NA 0.65. (Hereinafter referred to as HD).
前者はDVD系に比べ短波長化、高NA化の変更により大容量化を行い、後者は高NA化を行わない代わりに信号処理の工夫により線記録密度の向上を可能とし、ランド・グルーブ記録の採用によりトラックピッチを狭くすることで大容量化を行っている。
特開2001−312831号公報 特開2001−357550号公報 奥万寿男、外8名,「Blu-ray Discが目指すもの」,日経エレクトロニクス,2003.03.31号,p.135-150 山田尚志、外4名,「DVDから生まれた次世代仕様「HD DVD」,日経エレクトロニクス,2003.10.13号,p.125-134
The former increases the capacity by shortening the wavelength and increasing the NA, compared to the DVD system, and the latter allows the linear recording density to be improved by improving signal processing instead of increasing the NA. To increase the capacity by narrowing the track pitch.
JP 2001-312831 A JP 2001-357550 A Manju Oku, 8 other people, "What Blu-ray Disc aims", Nikkei Electronics, No. 2003.03.31, p.135-150 Naoshi Yamada, 4 others, "Next generation specification born from DVD" HD DVD ", Nikkei Electronics, 2003.10.13, p.125-134
このように青色波長帯域の光源を用いた前記2規格が提案されている。しかしながら、利用者としてはこれら2規格の光記録媒体を区別なく同一の光情報処理装置で取り扱えることが望ましい。   Thus, the two standards using a light source in the blue wavelength band have been proposed. However, as a user, it is desirable that these two standards of optical recording media can be handled by the same optical information processing apparatus without distinction.
最も簡単な方法としては、複数の光ピックアップを搭載する方法がある。しかし、この方法では、小型化,低コスト化を達成することは難しい。そこで、基板厚、NAが異なる2つの青色規格に対して、共通の光源、かつ共通の対物レンズで記録あるいは再生を行うことができる光ピックアップであることが望まれる。   As the simplest method, there is a method of mounting a plurality of optical pickups. However, with this method, it is difficult to achieve downsizing and cost reduction. Therefore, an optical pickup that can perform recording or reproduction with a common light source and a common objective lens for two blue standards having different substrate thicknesses and NAs is desired.
また、光情報処理システムのトラックエラー(以下、TEという)信号の検出方法は種々あるが、代表的なものとして、DPP(差動プッシュプル)法が知られている。DPP法とは、図24に示すように、3つのビームのスポットを光記録媒体の記録面にトラック前後方向の位置でトラック左右方向に1/2トラックピッチずらして直線的かつ等間隔に配置し、トラック(グルーブ)上に位置するメインスポットm1の反射光を4分割受光素子で検出し、メインスポットm1が位置するトラックに隣接する内周側のランド上に位置するサブスポットs1、およびメインスポットm1が位置するトラックに隣接する外周側のランド上に位置するサブスポットs2の反射光をそれぞれ2分割受光素子で検出し、この4分割受光素子および2分割受光素子毎にそれぞれ検出信号の加減算を行って3つのプッシュプル信号を得て、これらのオフセットを打ち消すように所定の演算式でTE信号を算出するようにしたものである。   There are various methods for detecting a track error (hereinafter referred to as TE) signal in an optical information processing system. As a typical method, a DPP (differential push-pull) method is known. In the DPP method, as shown in FIG. 24, the spots of the three beams are arranged on the recording surface of the optical recording medium linearly and at equal intervals by shifting the track pitch by 1/2 track pitch in the track lateral direction at the position in the track longitudinal direction. The reflected light of the main spot m1 located on the track (groove) is detected by the four-divided light receiving element, the sub spot s1 located on the inner peripheral land adjacent to the track where the main spot m1 is located, and the main spot The reflected light of the sub-spot s2 located on the outer peripheral land adjacent to the track on which m1 is located is detected by the two-divided light receiving element, and the detection signal is added and subtracted for each of the four-divided light receiving element and the two-divided light receiving element. To obtain three push-pull signals and calculate the TE signal with a predetermined arithmetic expression so as to cancel these offsets. It is.
前記の3つのスポットは、光源から射出された1本の光束を、回折格子により0次回折光と±1次回折光の少なくとも3本の光束に分割して光記録媒体上に照射することによって得られる。なお、回折格子をその格子方向をディスク径方向に対して所定の角度傾けて光ピックアップ内に配設することにより、光ピックアップが射出する光束が光記録媒体上に形成する3つのスポットは、トラックの接線方向に対して所定角だけ傾いて直線的に配置され、結果、トラック前後方向の位置でトラック左右方向に1/2トラックピッチずつずれた配置に3つのスポットを得ることができる。   The three spots are obtained by irradiating an optical recording medium by dividing one light beam emitted from a light source into at least three light beams of 0th order diffracted light and ± 1st order diffracted light by a diffraction grating. . The three spots formed on the optical recording medium by the light beam emitted from the optical pickup are tracked by arranging the diffraction grating in the optical pickup with the grating direction inclined at a predetermined angle with respect to the disk radial direction. As a result, the three spots can be obtained in an arrangement shifted by ½ track pitch in the left-right direction of the track at the position in the front-rear direction of the track.
さて、前記青色系記録媒体の2規格についてもDPP法が用いられているが、両媒体において、そのトラックピッチは異なるものである。例えば、Blu-ray Discの規格(BD)のトラックピッチの0.3μmに対して、HD−DVDの規格(HD)のトラックピッチは0.45μmである。そして各々に対応した回折格子を2枚挿入した場合、使用しない側の回折光がフレア光となってしまう。そこで、1枚の回折格子を光軸中心に回動させる方法が考えられる(特許文献1,2参照)。   The DPP method is also used for the two standards of the blue recording medium, but the track pitch is different between the two media. For example, the track pitch of the HD-DVD standard (HD) is 0.45 μm while the track pitch of the Blu-ray Disc standard (BD) is 0.3 μm. When two diffraction gratings corresponding to each are inserted, diffracted light on the unused side becomes flare light. Therefore, a method of rotating one diffraction grating about the optical axis can be considered (see Patent Documents 1 and 2).
光ピックアップの外の課題として、光記録媒体のチルト(傾き)、あるいは透明基板厚の厚み誤差に伴う収差の発生が知られている。これは光源の短波長化、対物レンズの開口数(NA)をより大きくした場合、すなわち光記録媒体上に集光するスポットを小径化により高密度化を図るほど、マージンが低下する。   As a problem outside the optical pickup, the occurrence of aberration associated with the tilt (tilt) of the optical recording medium or the thickness error of the transparent substrate is known. This is because when the wavelength of the light source is shortened and the numerical aperture (NA) of the objective lens is increased, that is, as the spot focused on the optical recording medium is densified to increase the density, the margin decreases.
また、光記録媒体の透明基板の厚み誤差によっては球面収差が発生する。この球面収差が発生すると、光記録媒体の情報記録面上に形成されるスポットが劣化するため、正常な記録再生動作を行うことができなくなる。光記録媒体の透明基板の厚み誤差によって発生する球面収差は、一般的に以下の(数1)で   Also, spherical aberration occurs due to the thickness error of the transparent substrate of the optical recording medium. When this spherical aberration occurs, the spot formed on the information recording surface of the optical recording medium deteriorates, so that normal recording / reproducing operation cannot be performed. The spherical aberration caused by the thickness error of the transparent substrate of the optical recording medium is generally expressed by the following (Equation 1).
与えられる。ここで、λは使用波長、NAは対物レンズの開口数、nは光記録媒体の等価屈折率、Δtは球面収差が最小となるスポット位置からの光軸方向へのずれを表す。 Given. Here, λ is the wavelength used, NA is the numerical aperture of the objective lens, n is the equivalent refractive index of the optical recording medium, and Δt is the deviation in the optical axis direction from the spot position where the spherical aberration is minimized.
図25(a)はNA0.85、基板厚0.1mm、使用波長405nmの光記録媒体(BD)における光記録媒体の基板厚誤差に伴う各収差量を示したものである。図25(a)中SAは球面収差、COMAはコマ収差、ASは非点収差、TOTALはこれらの3次収差の総合値、STREHLはスポットのピーク強度を表す。図25(b)はNA0.65、基板厚0.6mm、使用波長405nmの光記録媒体(HD)における光記録媒体の基板厚誤差に伴う各収差量を示したものである。   FIG. 25A shows the amount of each aberration associated with the substrate thickness error of the optical recording medium in an optical recording medium (BD) having NA of 0.85, a substrate thickness of 0.1 mm, and a working wavelength of 405 nm. In FIG. 25A, SA represents spherical aberration, COMA represents coma, AS represents astigmatism, TOTAL represents the total value of these third-order aberrations, and STREHL represents the peak intensity of the spot. FIG. 25B shows the amount of each aberration associated with the substrate thickness error of the optical recording medium in an optical recording medium (HD) having NA of 0.65, substrate thickness of 0.6 mm, and operating wavelength of 405 nm.
通常、光記録媒体からの信号の読み出しにおいて、波面収差値はマレシャルクライテリオン(0.07λrms)より小さくする必要があることが経験上知られており、波面収差には対物レンズの収差や光記録媒体の傾きによる収差も含めて考える必要があるので、W40rmsの許容量は約0.07λrmsの1/2以下にすることが必要とされている。また光記録媒体の基板厚誤差はその成形公差を±10μm程度見込む必要があり、光記録媒体(BD)については補正が必要である。   In general, it is known from experience that a wavefront aberration value needs to be smaller than a Marechal criterion (0.07 λrms) in reading a signal from an optical recording medium. The wavefront aberration includes aberrations of an objective lens and an optical recording medium. Therefore, the allowable amount of W40 rms is required to be less than or equal to 1/2 of about 0.07 λrms. Further, the substrate thickness error of the optical recording medium needs to allow a forming tolerance of about ± 10 μm, and the optical recording medium (BD) needs to be corrected.
また、光記録媒体のチルト(傾き)によってはコマ収差が発生する。このコマ収差が発生すると、光記録媒体の情報記録面上に形成されるスポットが劣化するため、正常な記録再生動作を行うことができなくなる。光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差は、一般的に以下の(数2)   Further, coma aberration occurs depending on the tilt (tilt) of the optical recording medium. When this coma aberration occurs, the spot formed on the information recording surface of the optical recording medium is deteriorated, so that normal recording / reproducing operation cannot be performed. The coma generated by the tilt of the optical recording medium is generally expressed by the following (Equation 2).
で与えられる。ここで、nは光記録媒体の透明基板の屈折率、dは透明基板の厚み、NAは対物レンズの開口数、λは光源の波長、θは光記録媒体のチルト量を意味する。 Given in. Here, n is the refractive index of the transparent substrate of the optical recording medium, d is the thickness of the transparent substrate, NA is the numerical aperture of the objective lens, λ is the wavelength of the light source, and θ is the tilt amount of the optical recording medium.
図26(a)はNA0.85、基板厚0.1mm、使用波長405nmの光記録媒体(BD)において、光記録媒体のチルトに伴う各収差量を示したものである。同様に、図26(b)はNA0.65、基板厚0.6mm、使用波長405nmの光記録媒体(HD)において、光記録媒体のチルトに伴う各収差量を示したものである。   FIG. 26A shows the amount of each aberration associated with the tilt of the optical recording medium in an optical recording medium (BD) having an NA of 0.85, a substrate thickness of 0.1 mm, and a working wavelength of 405 nm. Similarly, FIG. 26B shows the amount of each aberration associated with the tilt of the optical recording medium in the optical recording medium (HD) having NA 0.65, substrate thickness 0.6 mm, and operating wavelength 405 nm.
前述したように、光記録媒体からの信号の読み出しにおいて、波面収差値はマレシャルクライテリオン(0.07λrms)より小さくする必要があることが経験上知られており、波面収差には対物レンズの収差や光記録媒体厚み誤差による収差も含めて考える必要があるので、W31rmsの許容量は約0.07λrmsの1/2以下にすることが必要とされている。また光記録媒体の製造公差、光記録媒体の取付け精度から±0.3deg程度のチルトが生じることを見込む必要があり、光記録媒体(HD)については補正が必要である。   As described above, it is known from experience that when reading a signal from an optical recording medium, the wavefront aberration value needs to be smaller than the Marechal criterion (0.07λrms). Since it is necessary to consider the aberration caused by the thickness error of the optical recording medium, the allowable amount of W31 rms is required to be less than or equal to 1/2 of about 0.07 λrms. Further, it is necessary to expect a tilt of about ± 0.3 deg from the manufacturing tolerance of the optical recording medium and the mounting accuracy of the optical recording medium, and correction is required for the optical recording medium (HD).
以上のように光記録媒体(BD)と光記録媒体(HD)を共に記録および/または再生する光ピックアップにおいては、各媒体のトラックピッチの違いに伴い発生する3ビームのサブスポット位置の修正を行う必要がある。また、光記録媒体(BD)の基板厚誤差に伴い発生する球面収差と、光記録媒体(HD)のチルトによって発生するコマ収差を共に補正する必要がある。いずれも動的な可動機構が必要となるものであり、各々に対して可動機構を設けることは、部品点数を増加させ、光ピックアップの大型化を招いてしまうという問題があった。   As described above, in the optical pickup that records and / or reproduces both the optical recording medium (BD) and the optical recording medium (HD), the correction of the sub-spot position of the three beams generated due to the difference in the track pitch of each medium is corrected. There is a need to do. Further, it is necessary to correct both the spherical aberration that occurs due to the substrate thickness error of the optical recording medium (BD) and the coma aberration that occurs due to the tilt of the optical recording medium (HD). In any case, a dynamic movable mechanism is required, and providing a movable mechanism for each of them has a problem of increasing the number of components and increasing the size of the optical pickup.
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、光学部品の集約と可動部位の特定化を図り、小型化した光ピックアップおよび光情報処理装置を提供することを目的とする。   The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and aims to provide an optical pickup and an optical information processing apparatus that are miniaturized by consolidating optical components and specifying movable parts. To do.
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載した光ピックアップは、波長λ1,基板厚t1,使用開口数NA1の第1の光記録媒体と、波長λ1、基板厚t2(>t1)、使用開口数NA2(<NA1)の第2の光記録媒体に対して情報の記録および/または再生を行う光ピックアップにおいて、光源と、光源からの光束を光記録媒体に集光するための対物レンズと、屈折力が正負異なる2枚のレンズから構成され、レンズのいずれか1面に光束を3ビームに分割する回折格子が形成されたエキスパンダ光学系と、第1,第2の光記録媒体いずれかを判別した判別信号に基づいて、エキスパンダ光学系の各レンズを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an optical pickup according to a first aspect of the present invention includes a first optical recording medium having a wavelength λ1, a substrate thickness t1, a used numerical aperture NA1, a wavelength λ1, a substrate thickness t2 ( > T1) In an optical pickup for recording and / or reproducing information with respect to a second optical recording medium having a numerical aperture NA2 (<NA1), a light source and a light beam from the light source are condensed on the optical recording medium And an expander optical system in which a diffraction grating that divides a light beam into three beams is formed on any one surface of the objective lens, and first and second lenses. Drive means for driving each lens of the expander optical system based on a discrimination signal for discriminating one of the optical recording media.
さらに、請求項2に記載した光ピックアップは、請求項1の光ピックアップであって、エキスパンダ光学系が、第2の光記録媒体を認識した場合は、第1の光記録媒体と比べて収斂光によるオーバーの球面収差を発生させることを特徴とする。   Furthermore, the optical pickup according to claim 2 is the optical pickup according to claim 1, wherein when the expander optical system recognizes the second optical recording medium, the optical pickup is converged as compared with the first optical recording medium. An over-spherical aberration caused by light is generated.
また、請求項3に記載した光ピックアップは、厚み方向に情報記録面がp層(p≧2)形成され、対物レンズに近い手前側の(p−q)層はトラックピッチの狭い情報記録層、対物レンズより遠い奥側のq層はトラックピッチの広い情報記録層からなる光記録媒体に対して情報の記録および/または再生を行う光ピックアップにおいて、光源と、光源からの光束を光記録媒体に集光するための対物レンズと、屈折力が正負異なる2枚のレンズから構成され、レンズのいずれか1面に光束を3ビームに分割する回折格子が形成されたエキスパンダ光学系と、(p−q)層〜q層のいずれか1層を選択する選択信号に基づいて、エキスパンダ光学系の各レンズを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。   In the optical pickup according to claim 3, the information recording surface is formed with a p layer (p ≧ 2) in the thickness direction, and the (pq) layer on the near side near the objective lens is an information recording layer with a narrow track pitch. In an optical pickup for recording and / or reproducing information on an optical recording medium comprising an information recording layer having a wide track pitch, the q layer on the far side from the objective lens is a light source and a light flux from the light source is recorded on the optical recording medium. An expander optical system that includes an objective lens for condensing light and two lenses having different refractive powers, and a diffraction grating that divides a light beam into three beams is formed on one surface of the lens; drive means for driving each lens of the expander optical system based on a selection signal for selecting one of the p-q) to q layers.
さらに、請求項4に記載した光ピックアップは、請求項3の光ピックアップであって、エキスパンダ光学系が、光記録媒体の対物レンズに近い手前側の(p−q)層の選択時には収斂光によるアンダーの球面収差を発生させ、対物レンズより遠い奥側のq層の選択時には(p−q)層に比べて収斂光によるオーバーの球面収差を発生させることを特徴とする。   The optical pickup according to claim 4 is the optical pickup according to claim 3, wherein the expander optical system selects convergent light when selecting the near (pq) layer close to the objective lens of the optical recording medium. The under spherical aberration due to the above is generated, and when the q layer farther from the objective lens is selected, the over spherical aberration due to the convergent light is generated as compared with the (pq) layer.
また、請求項5〜8に記載した光ピックアップは、請求項1〜4の光ピックアップであって、エキスパンダ光学系の駆動手段が、光束を3ビームに分割する回折格子を形成したレンズを光軸中心に回動させる第1の駆動手段と、エキスパンダ光学系の少なくとも一方のレンズを光軸方向に移動させる第2の駆動手段と、エキスパンダ光学系の少なくとも一方のレンズを光軸直交面内の光記録媒体半径方向に可動させる第3の駆動手段とを備えたこと、さらに、エキスパンダ光学系の第1の駆動手段が、光ピックアップの組付工程において、光記録媒体に3ビームがオントラックとなる状態の第1中立点を記憶し、第2,第3の駆動手段が、光ピックアップの組付工程において、収差最良または情報信号最良となる状態の第2,第3中立点を記憶し、光記録媒体のセット時に記憶した第1〜第3中立点にレンズを初期移動すること、さらに、エキスパンダ光学系の光束を3ビームに分割する回折格子を形成するレンズ面が、エキスパンダ光学系の4つのレンズ面のうち、曲率半径が最も大きいレンズ面であること、または前記レンズ面が、平面であることを特徴とする
また、請求項9に記載した光ピックアップは、請求項3,4の光ピックアップであって、光記録媒体が、対物レンズ側から少なくとも0.1mm,0.6mm,1.2mmのいずれか2以上の厚み位置に情報記録面を有することを特徴とする。
The optical pickup according to any one of claims 5 to 8 is the optical pickup according to any one of claims 1 to 4, wherein the drive means of the expander optical system emits a lens formed with a diffraction grating that divides the light beam into three beams. First driving means for rotating about the axis, second driving means for moving at least one lens of the expander optical system in the optical axis direction, and at least one lens of the expander optical system for the optical axis orthogonal plane And a third drive unit that is movable in the radial direction of the optical recording medium, and further, the first drive unit of the expander optical system has three beams on the optical recording medium in the assembly process of the optical pickup. The first neutral point in the on-track state is stored, and the second and third driving means determine the second and third neutral points in the best state of aberration or the information signal in the optical pickup assembly process. Record The lens surface that initially moves the lens to the first to third neutral points stored at the time of setting the optical recording medium, and further forms a diffraction grating that divides the light beam of the expander optical system into three beams is provided by the expander. Of the four lens surfaces of the optical system, the lens surface has the largest radius of curvature, or the lens surface is a plane. The optical pickup according to claim 9 is characterized in that: 4 is characterized in that the optical recording medium has an information recording surface at a thickness position of at least two of 0.1 mm, 0.6 mm, and 1.2 mm from the objective lens side.
また、請求項10〜12に記載した光ピックアップは、請求項1〜4の光ピックアップであって、対物レンズが、第1の光記録媒体に対して収差最良となるレンズであって、対物レンズとエキスパンダ光学系の間に、回折素子または位相シフタ素子を備えたこと、さらに、回折素子または位相シフタ素子が、光記録媒体に応じて、異なる回折次数の光束を選択的に用いること、回折素子または位相シフタ素子を、対物レンズと一体成形し、かつ素子面を対物レンズの光源側表面に形成したことを特徴とする。   An optical pickup according to any one of claims 10 to 12 is the optical pickup according to any one of claims 1 to 4, wherein the objective lens is a lens having the best aberration with respect to the first optical recording medium, and the objective lens A diffraction element or phase shifter element between the optical system and the expander optical system, and the diffraction element or phase shifter element selectively uses light beams of different diffraction orders depending on the optical recording medium, The element or the phase shifter element is formed integrally with the objective lens, and the element surface is formed on the light source side surface of the objective lens.
また、請求項13に記載した光情報処理装置は、光記録媒体に情報の記録および/または再生を行う光情報処理装置において、請求項1〜12のいずれか1項に記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする。   An optical information processing apparatus according to claim 13 is an optical information processing apparatus for recording and / or reproducing information on an optical recording medium, and includes the optical pickup according to any one of claims 1 to 12. It is characterized by that.
前記構成によれば、屈折力が正負異なる2枚のレンズから構成され、いずれかの1面に3ビーム分割する回折格子が形成されたエキスパンダ光学系によって、第1の光記録媒体(BD),第2の光記録媒体(HD),多層記録媒体に対して、トラックエラー検出用のサブスポット位置の最適化、光記録媒体(BD)の基板厚誤差に伴い発生する球面収差、光記録媒体(HD)のチルトによって発生するコマ収差を補正でき、情報記録層の異なる光記録媒体を1つの光ピックアップにより記録および/または再生することができる。   According to the above-described configuration, the first optical recording medium (BD) is formed by the expander optical system that includes two lenses having different refractive powers and has a diffraction grating that splits three beams on one surface. , Optimization of sub-spot position for track error detection with respect to second optical recording medium (HD), multilayer recording medium, spherical aberration caused by substrate thickness error of optical recording medium (BD), optical recording medium The coma generated by the tilt of (HD) can be corrected, and optical recording media having different information recording layers can be recorded and / or reproduced by one optical pickup.
本発明によれば、光記録媒体(BD),光記録媒体(HD)や多層記録媒体のトラックピッチの違いに伴うDPP法によるトラックエラー検出用のサブスポット位置の最適化と、光記録媒体(BD)の基板厚誤差に伴い発生する球面収差と、光記録媒体(HD)のチルトによって発生するコマ収差のそれぞれを、1つのエキスパンダ光学系により補正することができるという効果を奏する。   According to the present invention, optimization of a sub-spot position for track error detection by the DPP method associated with a difference in track pitch of an optical recording medium (BD), an optical recording medium (HD), or a multilayer recording medium, and an optical recording medium ( Each of the spherical aberration caused by the substrate thickness error of BD) and the coma caused by the tilt of the optical recording medium (HD) can be corrected by one expander optical system.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1における光ピックアップの概略構成を示す図である。本実施の形態1は、第1の光記録媒体である「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの青色系光記録媒体」の光記録媒体(BD)と第2の光記録媒体である「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの青色系光記録媒体」の光記録媒体(HD)を共に、記録および/または再生できる光ピックアップを例として説明する。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup according to Embodiment 1 of the present invention. In the first embodiment, the first optical recording medium is an optical recording medium (BD) that is a “blue optical recording medium having a working wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm”. As an example, an optical pickup capable of recording and / or reproducing together with an optical recording medium (HD) of a “blue optical recording medium having a working wavelength of 405 nm, NA of 0.66, and a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is taken as an example. explain.
図1に示す光ピックアップの要部は、波長405nmの半導体レーザ101、コリメートレンズ102、偏光ビームスプリッタ103、エキスパンダ光学系104、偏向プリズム105、液晶開口制限素子106、収差補正回折光学素子107、1/4波長板108、対物レンズ109、検出レンズ111、受光素子112より構成されている。ここで、対物レンズ109は、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの青色系光記録媒体」の光記録媒体(BD)に対し、無限系で波面収差が最小になるように設計されている。一般に対物レンズは高NAになるほど公差が厳しくなるので、NA0.85と0.65で比べると、NA0.85で望ましい特性を出す方が難しくなるので、特に、NA0.85で収差が補正された非球面レンズを使う。   1 includes a semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm, a collimating lens 102, a polarizing beam splitter 103, an expander optical system 104, a deflecting prism 105, a liquid crystal aperture limiting element 106, an aberration correcting diffractive optical element 107, A quarter wavelength plate 108, an objective lens 109, a detection lens 111, and a light receiving element 112 are included. Here, the objective lens 109 has an infinite system and minimizes the wavefront aberration with respect to the optical recording medium (BD) of “blue optical recording medium having a working wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm”. Designed to be In general, the tolerance becomes more severe as the objective lens becomes higher NA. Compared with NA 0.85 and 0.65, it is more difficult to obtain desirable characteristics with NA 0.85, and in particular, aberration was corrected with NA 0.85. Use an aspheric lens.
また、光記録媒体はそれぞれ基板厚さが異なる光記録媒体で、光記録媒体(BD)110aは基板厚さが0.1mmの青色系光記録媒体で、光記録媒体(HD)110bは基板厚さが0.6mmの青色系光記録媒体である。記録または再生時にはいずれかの光記録媒体のみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。   The optical recording media are optical recording media having different substrate thicknesses, the optical recording medium (BD) 110a is a blue optical recording medium having a substrate thickness of 0.1 mm, and the optical recording medium (HD) 110b is a substrate thickness. This is a blue optical recording medium having a thickness of 0.6 mm. At the time of recording or reproducing, only one of the optical recording media is set in a rotating mechanism (not shown) and rotated at a high speed.
まず、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの青色系光記録媒体」の光記録媒体(BD)を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ103、エキスパンダ光学系104を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、液晶開口制限素子106、収差補正回折光学素子107を不感帯透過し、1/4波長板108を通過し円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、光記録媒体(BD)110a上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の記録、再生あるいは消去が行われる。光記録媒体(BD)110aから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ103で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、受光素子112に至る。受光素子112からは、情報信号,サーボ信号が検出される。   First, a description will be given of a case where an optical recording medium (BD) of “blue optical recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” is recorded or reproduced. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is made substantially parallel light by the collimator lens 102, passes through the polarization beam splitter 103 and the expander optical system 104, and is deflected by 90 degrees by the deflecting prism 105. , Passes through the liquid crystal aperture limiting element 106 and the aberration-correcting diffractive optical element 107, passes through the quarter-wave plate 108, becomes circularly polarized light, enters the objective lens 109, and is a minute spot on the optical recording medium (BD) 110a. It is condensed as. Information is recorded, reproduced, or erased by this spot. The light beam reflected from the optical recording medium (BD) 110a becomes circularly polarized light in the opposite direction to the outward path, is converted into substantially parallel light again, passes through the quarter-wave plate 108, and becomes linearly polarized light orthogonal to the outward path. The light is reflected by the beam splitter 103, is converged by the detection lens 111, and reaches the light receiving element 112. An information signal and a servo signal are detected from the light receiving element 112.
次に、「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの青色系光記録媒体」の光記録媒体(HD)を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ103、エキスパンダ光学系104を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、液晶開口制限素子106でNA0.65に制限され、収差補正回折光学素子107において所定の球面収差が付加され、対物レンズ109に入射し、光記録媒体(HD)110b上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の記録、再生あるいは消去が行われる。光記録媒体(HD)110bから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ103で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、受光素子112に至る。受光素子112からは、情報信号,サーボ信号が検出される。   Next, a description will be given of a case where an optical recording medium (HD) of “a blue optical recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.65, and a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded or reproduced. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is made substantially parallel light by the collimator lens 102, passes through the polarization beam splitter 103 and the expander optical system 104, and is deflected by 90 degrees by the deflecting prism 105. The aperture is limited to 0.66 by the liquid crystal aperture limiting element 106, a predetermined spherical aberration is added by the aberration correcting diffractive optical element 107, and the light enters the objective lens 109 and is condensed as a minute spot on the optical recording medium (HD) 110 b. Is done. Information is recorded, reproduced, or erased by this spot. The light beam reflected from the optical recording medium (HD) 110b becomes circularly polarized light in the opposite direction to the outward path, again becomes substantially parallel light, passes through the quarter wavelength plate 108, and becomes linearly polarized light orthogonal to the forward path, and is polarized. The light is reflected by the beam splitter 103, is converged by the detection lens 111, and reaches the light receiving element 112. An information signal and a servo signal are detected from the light receiving element 112.
前述したエキスパンダ光学系104の構成について説明する。エキスパンダ光学系104は、レンズ2枚の2群構成であり、光源の半導体レーザ101側をレンズ104a、光記録媒体110側をレンズ104bとすると、レンズ104aは正の屈折力のレンズ、レンズ104bは負の屈折力のレンズであり、共に単レンズである。そして、両レンズは半導体レーザ101から光記録媒体110に向かって出射される出射光の光軸上に配されている。   The configuration of the expander optical system 104 will be described. The expander optical system 104 has a two-group configuration of two lenses. When the semiconductor laser 101 side of the light source is the lens 104a and the optical recording medium 110 side is the lens 104b, the lens 104a is a lens having a positive refractive power, and the lens 104b. Are negative refractive power lenses, both of which are single lenses. Both lenses are arranged on the optical axis of outgoing light emitted from the semiconductor laser 101 toward the optical recording medium 110.
なお、エキスパンダ光学系104のレンズ104bの光記録媒体110側面には回折格子が形成されており、光源からの光束がこの回折格子に入射して0次回折光および±1次回折光の少なくとも3本の光束に分割される。回折格子により分割された光束は、そのうち0次回折光が情報の記録,再生用のメインビームとして、±1次回折光がトラッキング制御用のサブスポットとして利用されるものである。対物レンズ109を経て光記録媒体110の記録面上に収束し、0次回折光および±1次回折光により直線的かつ等間隔に並んだ3つのスポットが記録面上に形成される。   A diffraction grating is formed on the side surface of the optical recording medium 110 of the lens 104b of the expander optical system 104. A light beam from the light source enters the diffraction grating, and at least three of 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light. Are divided into luminous fluxes. Among the light beams divided by the diffraction grating, the 0th order diffracted light is used as a main beam for recording and reproducing information, and the ± 1st order diffracted light is used as a sub-spot for tracking control. Three spots that converge on the recording surface of the optical recording medium 110 through the objective lens 109 and are linearly arranged at equal intervals by the zero-order diffracted light and the ± first-order diffracted light are formed on the recording surface.
そして、エキスパンダ光学系104は、図2に示すようにアクチュエータ等の駆動手段上に搭載され、光記録媒体(BD)110aの場合は、その基板厚誤差によって生じる球面収差劣化相当量を検知し、エキスパンダ光学系104のレンズを動的に制御し最適な特性を得ることが可能である。また、光記録媒体(HD)110bの場合は、そのチルトによって生じるコマ収差劣化相当量を検知し、エキスパンダ光学系104のレンズを動的に制御し最適な特性を得ることが可能である。   The expander optical system 104 is mounted on driving means such as an actuator as shown in FIG. 2, and in the case of the optical recording medium (BD) 110a, it detects a spherical aberration deterioration equivalent amount caused by the substrate thickness error. The lens of the expander optical system 104 can be dynamically controlled to obtain optimum characteristics. In the case of the optical recording medium (HD) 110b, it is possible to detect the coma aberration degradation equivalent amount caused by the tilt and dynamically control the lens of the expander optical system 104 to obtain optimum characteristics.
ここで、エキスパンダ光学系104を動的に制御する方法、すなわち球面収差およびコマ収差を補正する方法について、図2を参照しながら以下に説明する。なお、図2において光学部品は図1と同じである。エキスパンダ光学系104を構成するレンズ104aとレンズ104bは、その駆動手段であるアクチュエータ114a,114b,114上に保持されている。アクチュエータ114aは、レンズ104aを光軸方向に1軸駆動するように構成されている。これにより、レンズ104aとレンズ104bの間隔を可変にすることができる。また、アクチュエータ114bは、レンズ104bを光軸直交方向の1軸、具体的には光記録媒体半径方向に可動するように構成されている。そしてアクチュエータ114は、レンズ104bを光軸中心に回動させるように構成されている。   Here, a method for dynamically controlling the expander optical system 104, that is, a method for correcting spherical aberration and coma aberration will be described below with reference to FIG. In FIG. 2, the optical components are the same as those in FIG. The lens 104a and the lens 104b constituting the expander optical system 104 are held on actuators 114a, 114b, 114 which are driving means. The actuator 114a is configured to drive the lens 104a uniaxially in the optical axis direction. Thereby, the space | interval of the lens 104a and the lens 104b can be made variable. The actuator 114b is configured to move the lens 104b in one axis perpendicular to the optical axis, specifically in the radial direction of the optical recording medium. The actuator 114 is configured to rotate the lens 104b about the optical axis.
なお、アクチュエータの具体的手段としては、一般に知られているボイスコイル型アクチュエータや、ピエゾアクチュエータなどを用いればよい。   In addition, as a specific means of the actuator, a generally known voice coil type actuator, piezoelectric actuator, or the like may be used.
図3はエキスパンダ光学系の調整処理を示すフローチャートである。光情報処理装置の電源投入後,エキスパンダ光学系のレンズ状態が予めメモリされた所定位置に移動される(ステップS1)。所定位置とは、組付工程において最適値としてメモリされたものであり,例えば光記録媒体(BD)に対して3ビームがオントラック,収差最良の状態となる位置である。   FIG. 3 is a flowchart showing the adjustment process of the expander optical system. After the optical information processing apparatus is turned on, the lens state of the expander optical system is moved to a predetermined position stored in advance (step S1). The predetermined position is stored as an optimum value in the assembling process, and is, for example, a position where three beams are in an on-track and aberration best state with respect to the optical recording medium (BD).
媒体がセットされると(ステップS2)、光記録媒体(BD)、光記録媒体(HD)いずれかを検出する(ステップS3)。媒体の判別方法としては、
1.光記録媒体をセットする段階に、LED(発光ダイオード)と受光素子からなる厚み検出用光学系を設けておき、その出力に基づき判別する。
2.フォーカスエラー信号を検出し、その合焦付近でTE(トラックエラー)信号が検出されるかで判別する。
3.光記録媒体のカートリッジ形状を異なるものとしておき、その差に基づいて判別する。
4.光記録媒体のラベル上に記載されたバーコードで媒体種類を印刷しておき、その情報をバーコードリーダにて読み取ることにより判別する。
5.合焦位置までの対物レンズアクチュエータの可動量に基づいて判別する。
などの方法が挙げられる。
When the medium is set (step S2), either the optical recording medium (BD) or the optical recording medium (HD) is detected (step S3). As a method of determining the medium,
1. At the stage of setting the optical recording medium, a thickness detecting optical system including an LED (light emitting diode) and a light receiving element is provided, and the determination is made based on the output.
2. A focus error signal is detected, and it is determined whether a TE (track error) signal is detected in the vicinity of the focus.
3. The cartridge shape of the optical recording medium is set to be different, and the determination is made based on the difference.
4). The medium type is printed with a barcode written on the label of the optical recording medium, and the information is determined by reading the information with a barcode reader.
5. The determination is made based on the movable amount of the objective lens actuator up to the in-focus position.
And the like.
そして、光記録媒体(BD)の場合は(ステップS3のYes)、図2に示すSA補正ドライバ31は制御信号に従い、後述する収差補正動作を行いながら、記録や再生の処理が行われる(ステップS4)。   In the case of an optical recording medium (BD) (Yes in step S3), the SA correction driver 31 shown in FIG. 2 performs recording and reproduction processing while performing an aberration correction operation described later according to the control signal (step). S4).
光記録媒体(BD)でない場合は(ステップS3のNo)、3ビーム補正ドライバ33に制御信号が送られ、3ビームが光記録媒体(HD)に対してオントラックとなるように回動される(ステップS5)。その後、チルト補正ドライバ32は制御信号に従い、後述する収差補正動作を行いながら、記録や再生の処理が行われる(ステップS6)。   If it is not an optical recording medium (BD) (No in step S3), a control signal is sent to the three-beam correction driver 33, and the three beams are rotated so as to be on-track with respect to the optical recording medium (HD). (Step S5). Thereafter, the tilt correction driver 32 performs recording and reproduction processing according to the control signal while performing an aberration correction operation described later (step S6).
また、図2に示すエキスパンダ光学系104のレンズ104bは対物レンズ109の光軸を中心として回動可能であり、アクチュエータ114によって光記録媒体(BD)110a、光記録媒体(HD)110bで回動角を切り替えることができる。この回動角は、図示しない内部メモリなどに記憶されており、媒体セット前に予め光記録媒体(BD)110aに最適な中立点(基準位置)に移動させておき、光記録媒体(HD)110bが挿入されたことを認識した場合、中立点からメモリに記憶されている所定の回動角をCPU34が取得し、図4(a),(b)に示すが如く、その角度に応じて3ビーム補正ドライバ33を調整してレンズ104bを回転させる。   Further, the lens 104b of the expander optical system 104 shown in FIG. 2 is rotatable about the optical axis of the objective lens 109, and is rotated by the actuator 114 between the optical recording medium (BD) 110a and the optical recording medium (HD) 110b. The moving angle can be switched. This rotation angle is stored in an internal memory (not shown) or the like, and is moved in advance to a neutral point (reference position) optimum for the optical recording medium (BD) 110a before the medium is set, so that the optical recording medium (HD) When it is recognized that 110b has been inserted, the CPU 34 obtains a predetermined rotation angle stored in the memory from the neutral point, and as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), according to the angle. The three-beam correction driver 33 is adjusted to rotate the lens 104b.
なお、図4(a),(b)に示すように,本実施の形態1においては光記録媒体(BD),光記録媒体(HD)においてNAの切り替えが行われるため、3ビームのスポットサイズも変わる。さらに、光記録媒体(BD),光記録媒体(HD)においてNAが切り替わることにより、サブスポットs1,s2とメインスポットm1のスポット間隔がわずかに変わるため、この変化分も考慮してオントラックとなるような回動処理が行われる。   As shown in FIGS. 4A and 4B, since the NA is switched in the optical recording medium (BD) and the optical recording medium (HD) in the first embodiment, the spot size of the three beams. Will also change. Furthermore, since the NA between the optical recording medium (BD) and the optical recording medium (HD) is switched, the spot interval between the sub-spots s1, s2 and the main spot m1 slightly changes. Such a rotation process is performed.
また、レンズ104bを回動する回動部構成としては、図5に示すように,レンズ104bが固定されている玉枠26を固定枠25で保持した構成となっており、固定枠25上にはピエゾ素子21aとロッド22a、およびピエゾ素子21bとロッド22bの組合せが配置されており、その配置は光軸中心に対称となっている。このことにより、ピエゾ素子21a,21bが等価な伸縮動作により玉枠26が回動する。さらに玉枠26にはLED24が配置され、このLED24と対向位置に固定枠25上のPSD(半導体光入射位置検出素子)23が配置され、回転角を検出できるようになっている。   Further, as shown in FIG. 5, the rotating portion configuration for rotating the lens 104 b is a configuration in which a ball frame 26 to which the lens 104 b is fixed is held by a fixed frame 25. A combination of a piezo element 21a and a rod 22a, and a combination of the piezo element 21b and a rod 22b is arranged, and the arrangement is symmetrical about the optical axis. As a result, the ball frame 26 is rotated by an expansion and contraction operation equivalent to the piezo elements 21a and 21b. Further, an LED 24 is arranged on the ball frame 26, and a PSD (semiconductor light incident position detecting element) 23 on the fixed frame 25 is arranged at a position opposite to the LED 24 so that the rotation angle can be detected.
さらに、図2に示すエキスパンダ光学系104のアクチュエータ114a,114bは、それぞれSA補正ドライバ31、チルト補正ドライバ32を介してCPU34に接続されている。CPU34は、ピークホールド回路37を介してTE信号生成部36からの信号が入力されるとともに、RF信号生成部35からの信号が入力される。さらに、CPU34内には、補正プロファイルメモリ(図示せず)が設けられている。   Further, the actuators 114a and 114b of the expander optical system 104 shown in FIG. 2 are connected to the CPU 34 via the SA correction driver 31 and the tilt correction driver 32, respectively. The CPU 34 receives a signal from the TE signal generator 36 and a signal from the RF signal generator 35 via the peak hold circuit 37. Further, a correction profile memory (not shown) is provided in the CPU 34.
また、図2に示す受光素子112は8分割されており、各検出面A〜Hからの検出信号Sa〜ShをTE信号生成部36およびRF信号生成部35へ供給する。TE信号生成部36は、検出信号Sa〜Shを使用して(数3)   The light receiving element 112 shown in FIG. 2 is divided into eight parts, and the detection signals Sa to Sh from the detection surfaces A to H are supplied to the TE signal generation unit 36 and the RF signal generation unit 35. The TE signal generation unit 36 uses the detection signals Sa to Sh (Equation 3)
に従ってTE信号を生成してピークホールド回路37へ供給する。ピークホールド回路37は、TE信号のピークレベルをホールドし、CPU34に供給する。また、RF信号生成部35は、検出信号Sa〜Sdを使用して(数4) And a TE signal is generated and supplied to the peak hold circuit 37. The peak hold circuit 37 holds the peak level of the TE signal and supplies it to the CPU 34. Further, the RF signal generation unit 35 uses the detection signals Sa to Sd (Equation 4).
に従ってRF信号を生成し、これをCPU34へ供給する。 According to the above, an RF signal is generated and supplied to the CPU 34.
CPU34は、ピークホールド回路37から受け取ったTE信号とRF信号生成部35から受け取ったRF信号とを利用し、後述するTE信号の振幅最大となるレンズ位置とRF信号の振幅最大となるレンズ位置の差を測定するオフセット測定処理を行う。このオフセット測定処理により得られたオフセット量を使用して、例えば媒体毎の球面収差補正もしくは球面収差補正を指示する補正プロファイルを作成する補正プロファイル作成処理、および補正プロファイルに従って基板厚補正もしくは球面収差補正を行う補正処理を実行する。すなわち光記録媒体の種類に応じてレンズ104a,104bを可動させる。   The CPU 34 uses the TE signal received from the peak hold circuit 37 and the RF signal received from the RF signal generation unit 35 to determine the lens position with the maximum amplitude of the TE signal and the lens position with the maximum amplitude of the RF signal, which will be described later. Perform an offset measurement process to measure the difference. Using the offset amount obtained by this offset measurement process, for example, a correction profile creation process for creating a correction profile instructing spherical aberration correction or spherical aberration correction for each medium, and substrate thickness correction or spherical aberration correction according to the correction profile The correction process is performed. That is, the lenses 104a and 104b are moved according to the type of optical recording medium.
また、前述の補正プロファイルは、光記録媒体の半径方向における位置、例えば内周領域、中周領域、外周領域の3つの領域に分割し、各領域における最適収差補正量を規定したものとすることができる。   In addition, the correction profile described above is divided into three positions of the optical recording medium in the radial direction, for example, an inner peripheral area, an intermediate peripheral area, and an outer peripheral area, and the optimum aberration correction amount in each area is defined. Can do.
なお、光記録媒体が未記録媒体の場合は、媒体上の各位置においてRF信号が得られないので、RF信号振幅が最大となる収差補正量を得ることができない。そこで、TE信号振幅が最大となる収差補正量を代替値として用いる。しかしながら、RF信号振幅が最大となる収差補正量と、TE信号振幅が最大となる収差補正量とは、必ずしも一致せず、オフセット量を有する。すなわち、未記録媒体では、TE信号振幅が最大となる収差補正量を取得し、それとオフセット量とによりRF信号振幅が最大となる収差量を算出して最適収差量に設定する。こうすることにより、既記録媒体でも未記録媒体でも、最適収差量を決定して補正プロファイルを作成することが可能となる。   When the optical recording medium is an unrecorded medium, an RF signal cannot be obtained at each position on the medium, so that an aberration correction amount that maximizes the RF signal amplitude cannot be obtained. Therefore, an aberration correction amount that maximizes the TE signal amplitude is used as an alternative value. However, the aberration correction amount that maximizes the RF signal amplitude does not necessarily match the aberration correction amount that maximizes the TE signal amplitude, and has an offset amount. That is, for an unrecorded medium, an aberration correction amount that maximizes the TE signal amplitude is acquired, and the aberration amount that maximizes the RF signal amplitude is calculated based on the acquired aberration correction amount and set to the optimum aberration amount. By doing so, it is possible to determine the optimum aberration amount and create a correction profile for both the recorded medium and the unrecorded medium.
次に、光記録媒体(BD)の基板厚誤差に伴い発生する球面収差を補正する処理を、図6のフローチャートを用いて説明する。球面収差補正は、基本的に図2に示すCPU34が、RF信号振幅が最大となる球面収差補正量を決定し、その量に基づいてSA補正ドライバ31を制御してレンズ104aを可動させる。   Next, a process for correcting the spherical aberration that occurs due to the substrate thickness error of the optical recording medium (BD) will be described with reference to the flowchart of FIG. In the spherical aberration correction, the CPU 34 shown in FIG. 2 basically determines a spherical aberration correction amount that maximizes the RF signal amplitude, and controls the SA correction driver 31 based on this amount to move the lens 104a.
いま、媒体がセットされると、CPU34は、オフセット量ΔSAの測定処理を実行する(ステップS10〜S17)。   Now, when the medium is set, the CPU 34 performs measurement processing of the offset amount ΔSA (steps S10 to S17).
具体的には、媒体上のRF信号が得られる既記録領域とRF信号が得られない未記録領域との境界位置において、RF信号振幅が最大となる球面収差量とTE信号振幅が最大となる球面収差量とを取得し、その差としてオフセット量ΔSAを算出する。また、未記録媒体の場合はリードインエリア内に予め記録が行われているプリライト部の境界部で検出すればよい。   Specifically, the spherical aberration amount that maximizes the RF signal amplitude and the TE signal amplitude are maximized at the boundary position between the recorded area where the RF signal is obtained on the medium and the unrecorded area where the RF signal is not obtained. The spherical aberration amount is acquired, and the offset amount ΔSA is calculated as the difference. Further, in the case of an unrecorded medium, it may be detected at the boundary portion of the prewrite portion where recording is performed in advance in the lead-in area.
さらに、オフセット量測定処理について詳細に説明する。まず、CPU34は、セットされた媒体が未記録媒体であるか否かを判定する(ステップS10)。既記録媒体の場合、プリライト部の直前に管理情報などが既に記録されていることから、反対に未記録の場合は記録されていないことを利用すればよい。   Further, the offset amount measurement process will be described in detail. First, the CPU 34 determines whether or not the set medium is an unrecorded medium (step S10). In the case of an already recorded medium, management information or the like has already been recorded immediately before the prewrite part. On the contrary, if it has not been recorded, the fact that it has not been recorded may be used.
ステップS10の処理において、未記録媒体であると判定された場合(ステップS10のYes)、CPU34は、プリライト部において球面収差補正量を変化させてRF信号振幅が最大となる収差補正量SA(α)を検出する(ステップS11)。   If it is determined in step S10 that the recording medium is an unrecorded medium (Yes in step S10), the CPU 34 changes the spherical aberration correction amount in the pre-write unit, and the aberration correction amount SA (α ) Is detected (step S11).
プリライト部近傍の未記録部において球面収差補正量を変化させてTE信号振幅が最大となる収差補正量SA(β)を検出する(ステップS12)。   The aberration correction amount SA (β) that maximizes the TE signal amplitude is detected by changing the spherical aberration correction amount in the unrecorded portion near the pre-write portion (step S12).
そして、CPU34は、収差補正量SA(α)とSA(β)からオフセット量ΔSAを算出し、内部メモリなどに記憶する(ステップS13)。   Then, the CPU 34 calculates an offset amount ΔSA from the aberration correction amounts SA (α) and SA (β) and stores it in an internal memory (step S13).
一方、ステップS10の処理で媒体が未記録媒体ではないと判定された場合(ステップS10のNo)、CPU34は、媒体内周から外周へRF信号の境界有無を探索する(ステップS14)。この探索は、トラッキングサーボをオープンとした状態で媒体内周から外周に向かって光ピックアップを可動させ、その過程で得られるRF信号の振幅の変化を監視することにより実行される。RF信号の境界有無では、それまで得られていたRF信号振幅が無くなるので、その位置をRF信号の境界有無に設定すればよい。   On the other hand, if it is determined in the process of step S10 that the medium is not an unrecorded medium (No in step S10), the CPU 34 searches for the presence / absence of an RF signal boundary from the medium inner periphery to the outer periphery (step S14). This search is executed by moving the optical pickup from the inner circumference of the medium toward the outer circumference with the tracking servo open, and monitoring the change in the amplitude of the RF signal obtained in the process. In the presence or absence of the RF signal boundary, the RF signal amplitude obtained so far disappears, so the position may be set to the presence or absence of the RF signal boundary.
そして、RF信号の境界有無を確認して(ステップS15)、境界有無が見つかった場合(ステップS15のYes)、その近傍の既記録部において球面収差補正量を変化させてRF信号振幅が最大となる収差補正量SA(α)を検出する(ステップS16)。   Then, the presence / absence of the boundary of the RF signal is confirmed (step S15). When the presence / absence of the boundary is found (Yes in step S15), the spherical aberration correction amount is changed in the recorded portion in the vicinity to maximize the RF signal amplitude. An aberration correction amount SA (α) is detected (step S16).
また、近傍の未記録部において収差補正量SA(β)を変化させてTE信号振幅が最大となる収差補正量SA(β)を検出する(ステップS17)。   In addition, the aberration correction amount SA (β) that maximizes the TE signal amplitude is detected by changing the aberration correction amount SA (β) in a nearby unrecorded portion (step S17).
そして、CPU34は、収差補正量SA(α)と収差補正量SA(β)からオフセット量ΔSAを算出し、内部メモリなどに記憶する(ステップS13)。   Then, the CPU 34 calculates an offset amount ΔSA from the aberration correction amount SA (α) and the aberration correction amount SA (β) and stores it in an internal memory or the like (step S13).
以上のように、オフセット量測定処理により、記録済み媒体であっても、未記録媒体であっても、オフセット量ΔSAを得ることができる。   As described above, the offset amount ΔSA can be obtained by the offset amount measurement process regardless of whether it is a recorded medium or an unrecorded medium.
引き続き、CPU34は補正プロファイルの作成を行う(ステップS18〜S22)。まず、CPU34は、媒体上の予め決められた補正基準位置へ光ピックアップを移動する(ステップS18)。補正基準位置とは、球面収差補正を行う位置であり、例えば内周、中周、外周の3つの領域とすることができる。よって、最初は、補正基準位置は内周領域に設定される。   Subsequently, the CPU 34 creates a correction profile (steps S18 to S22). First, the CPU 34 moves the optical pickup to a predetermined correction reference position on the medium (step S18). The correction reference position is a position at which spherical aberration correction is performed, and can be, for example, three regions of an inner circumference, a middle circumference, and an outer circumference. Therefore, initially, the correction reference position is set to the inner peripheral area.
CPU34はその補正基準位置を読み取り、RF信号が得られるか否かを判定する(ステップS19)。このステップS19の処理にて、RF信号が得られない場合(ステップS19のNo)、その補正基準位置は未記録領域であることがわかる。よって、CPU34はTE信号振幅を利用して最適SA補正量を決定する。すなわち、その補正基準位置で球面収差量を変化させつつTE信号振幅を検出し、TE信号振幅が最大となる球面収差補正量を決定する(ステップS20)。   The CPU 34 reads the correction reference position and determines whether or not an RF signal can be obtained (step S19). If no RF signal is obtained in the process of step S19 (No in step S19), it can be seen that the correction reference position is an unrecorded area. Therefore, the CPU 34 determines the optimum SA correction amount using the TE signal amplitude. That is, the TE signal amplitude is detected while changing the spherical aberration amount at the correction reference position, and the spherical aberration correction amount that maximizes the TE signal amplitude is determined (step S20).
次に、CPU34は、先のオフセット量測定処理により得たオフセット量ΔSAを、ステップS20の処理で得られた球面収差量に加算する。加算により得られた球面収差量は、RF信号振幅が最大となる球面収差量に相当し、これを最適SA補正量とする(ステップS21)。   Next, the CPU 34 adds the offset amount ΔSA obtained by the previous offset amount measurement process to the spherical aberration amount obtained by the process of step S20. The amount of spherical aberration obtained by the addition corresponds to the amount of spherical aberration that maximizes the RF signal amplitude, and is used as the optimum SA correction amount (step S21).
一方、ステップS19の処理において、RF信号が得られた場合(ステップS19のYes)、その補正基準位置で球面収差補正量を変化させてRF信号振幅が最大となる球面収差補正量を決定し、それを最適SA補正量とする(ステップS23)。   On the other hand, when the RF signal is obtained in the process of step S19 (Yes in step S19), the spherical aberration correction amount is changed at the correction reference position to determine the spherical aberration correction amount that maximizes the RF signal amplitude. This is set as the optimum SA correction amount (step S23).
そして、CPU34は、ステップS31またはステップS23の処理で得られた最適SA補正量を補正プロファイルメモリに記憶する(ステップS22)。   Then, the CPU 34 stores the optimum SA correction amount obtained in the process of step S31 or step S23 in the correction profile memory (step S22).
以上の処理によって、補正プロファイルが作成されると、CPU34は球面収差補正を行いつつ記録または再生の動作を行う。   When a correction profile is created by the above processing, the CPU 34 performs a recording or reproducing operation while correcting spherical aberration.
次に、記録または再生に伴って行われる球面収差補正処理(ステップS24〜28)について説明する。   Next, the spherical aberration correction process (steps S24 to S28) performed with recording or reproduction will be described.
まず、CPU34は、ユーザにより媒体への情報の記録または媒体からの情報の再生指示がなされたか否かを判定する(ステップS24)。そして、記録または再生の指示がなされた場合(ステップS24のYes)、CPU34はTE信号などを利用して記録または再生の対象となるアドレスを取得し(ステップS25)、そのアドレスに対応する最適SA補正量をCPU34内の補正プロファイルメモリ(図示せず)から取得する(ステップS26)。   First, the CPU 34 determines whether or not an instruction for recording information on the medium or reproducing information from the medium is given by the user (step S24). When an instruction for recording or reproduction is given (Yes in step S24), the CPU 34 obtains an address to be recorded or reproduced using a TE signal or the like (step S25), and an optimum SA corresponding to that address. The correction amount is acquired from a correction profile memory (not shown) in the CPU 34 (step S26).
そして、CPU34は、SA補正ドライバ31を制御して、得られた最適SA補正量に従って球面収差補正を行う(ステップS27)。   Then, the CPU 34 controls the SA correction driver 31 to perform spherical aberration correction according to the obtained optimum SA correction amount (step S27).
さらに、CPU34はユーザにより記録または再生の終了指示が入力されたか否かを判定し(ステップS28)、終了指示が入力されるまでの間はステップS25〜S27の処理を繰り返す(ステップS28のNo)。そして、終了指示が入力されると処理を終了する(ステップS28のYes)。   Further, the CPU 34 determines whether or not an instruction to end recording or reproduction is input by the user (step S28), and repeats the processing of steps S25 to S27 until the end instruction is input (No in step S28). . Then, when an end instruction is input, the process ends (Yes in step S28).
以上説明したように、本実施の形態1では、まず、記録または再生の対象となる媒体上の既記録部と未記録部の境界からRF信号振幅が最大となる球面収差補正量とTE信号振幅が最大となる球面収差補正量を求め、それらからオフセット量ΔSAを算出する。次に、当該媒体上の基準補正位置について、既記録であればRF信号に基づいて、未記録であればTE信号とオフセット量ΔSAに基づいて、最適SA補正量を決定し、補正プロファイルとして記憶する。そして、当該媒体の記録または再生時には、補正プロファイルを参照して球面収差補正を行う。   As described above, in the first embodiment, first, the spherical aberration correction amount and the TE signal amplitude that maximize the RF signal amplitude from the boundary between the recorded portion and the unrecorded portion on the recording or reproducing target medium. Is obtained from the spherical aberration correction amount, and the offset amount ΔSA is calculated therefrom. Next, with respect to the reference correction position on the medium, the optimum SA correction amount is determined based on the RF signal if already recorded, and based on the TE signal and the offset amount ΔSA if not recorded, and stored as a correction profile. To do. When recording or reproducing the medium, spherical aberration correction is performed with reference to the correction profile.
なお、媒体毎に作成された補正プロファイルを使用して球面収差補正を行うので、媒体の種類などを問わず、球面収差補正を正確に実行することができる。   Since spherical aberration correction is performed using a correction profile created for each medium, spherical aberration correction can be accurately executed regardless of the type of medium.
また、記録または再生を実行する光情報処理装置自体が最適SA量を決定して補正プロファイルを作成するので、光情報処理装置の光ピックアップや光学系などの特性にばらつきがあっても、その特性を前提とした最適SA量を得ることができる。   In addition, since the optical information processing apparatus itself that performs recording or reproduction determines the optimum SA amount and creates a correction profile, even if the characteristics of the optical pickup, optical system, etc. of the optical information processing apparatus vary, the characteristics The optimum SA amount based on
さらに、実際の記録や再生に先立って補正プロファイルを作成するので、装置の光学系の経年変化による特性の変動や、記録または再生中の温度変化による特性変動による影響が少ない。   Furthermore, since a correction profile is created prior to actual recording and reproduction, there is little influence due to characteristic fluctuation due to aging of the optical system of the apparatus and characteristic fluctuation due to temperature change during recording or reproduction.
同様に、本実施の形態1においては、エキスパンダ光学系104のレンズ104bを光軸直交方向に移動させることにより、光記録媒体のチルトにより発生するコマ収差についても補正可能である。まず、記録または再生の対象となる媒体上の既記録部と未記録部の境界からRF信号振幅が最大となるコマ収差補正量とTE信号振幅が最大となるコマ収差補正量を求め、それらからオフセット量ΔTiltを算出する。次に、当該媒体上の基準補正位置について、既記録であればRF信号に基づいて、未記録であればTE信号とオフセット量ΔTiltに基づいて、最適コマ収差補正量を決定し、補正プロファイルとして記憶する。そして、当該媒体の記録または再生時には、補正プロファイルを参照してチルト補正を行う。   Similarly, in the first embodiment, the coma aberration generated by the tilt of the optical recording medium can be corrected by moving the lens 104b of the expander optical system 104 in the direction orthogonal to the optical axis. First, the coma aberration correction amount that maximizes the RF signal amplitude and the coma aberration correction amount that maximizes the TE signal amplitude are obtained from the boundary between the recorded portion and the unrecorded portion on the recording or reproduction target medium. An offset amount ΔTilt is calculated. Next, with respect to the reference correction position on the medium, an optimum coma aberration correction amount is determined based on the RF signal if already recorded, and based on the TE signal and the offset amount ΔTilt if not recorded. Remember. When recording or reproducing the medium, tilt correction is performed with reference to the correction profile.
なお、チルトの方向としては、回転方向と半径方向の2方向に分けられるが、主に問題となるのは半径方向であり、補正方向としては半径方向のみでよい。これは光記録媒体が平面に作製されず、ある程度の反りを持ち、半径方向に御椀のような反りを有するためである。   Although the tilt direction can be divided into two directions, that is, the rotational direction and the radial direction, the main problem is the radial direction, and only the radial direction may be used as the correction direction. This is because the optical recording medium is not manufactured in a flat surface, has a certain degree of warping, and has a warp like a mikoshi in the radial direction.
ここで、具体的な光記録媒体の基板厚に対する球面収差の補正について説明する。まず、光記録媒体(BD)の厚み誤差から発生する球面収差については、エキスパンダ光学系104のレンズ104a,レンズ104bのレンズ間隔を変化させることで補正可能である。つまり、エキスパンダ光学系104のいずれかのレンズを光軸方向に移動させることにより光記録媒体(BD)の厚み誤差により生じる球面収差を補正する。   Here, the correction of the spherical aberration with respect to the substrate thickness of a specific optical recording medium will be described. First, spherical aberration caused by the thickness error of the optical recording medium (BD) can be corrected by changing the lens interval between the lens 104a and the lens 104b of the expander optical system 104. That is, the spherical aberration caused by the thickness error of the optical recording medium (BD) is corrected by moving any lens of the expander optical system 104 in the optical axis direction.
光記録媒体の厚み誤差が、設計値に対して0μm〜20μmとなったときに、エキスパンダ光学系104がない場合の収差値と、レンズ104aとレンズ104bを光軸中心に間隔を変化させて補正したときの収差値を図7(a),(b)に示す。   When the thickness error of the optical recording medium becomes 0 μm to 20 μm with respect to the design value, the aberration value when there is no expander optical system 104 and the distance between the lens 104a and the lens 104b about the optical axis are changed. Aberration values when corrected are shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b).
図7(a)に示すグラフから、エキスパンダ光学系104がない場合、収差の規定値である0.035λrmsとなるのは、基板厚誤差が約4μmのときである。しかしながら、光記録媒体の厚み誤差は、媒体作製時の射出成形精度によるものであり、一般的に±10μm程度の厚み誤差が発生してしまうことが知られており、エキスパンダ光学系104なしでは許容できないことがわかる。   From the graph shown in FIG. 7A, when the expander optical system 104 is not provided, the specified aberration value of 0.035 λrms is obtained when the substrate thickness error is about 4 μm. However, it is known that the thickness error of the optical recording medium is due to the injection molding accuracy at the time of manufacturing the medium, and generally a thickness error of about ± 10 μm occurs. Without the expander optical system 104, It turns out that it is unacceptable.
一方、図7(b)に示すように、レンズ104aとレンズ104bを光軸中心に間隔を変化させて補正した場合、基板厚誤差は±20μm以上許容でき、前記製造公差±10μmと比較すると製造可能なものになっていることがわかる。   On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the lens 104a and the lens 104b are corrected by changing the distance around the center of the optical axis, the substrate thickness error can be allowed to be ± 20 μm or more, and compared with the manufacturing tolerance ± 10 μm. You can see that it is possible.
次に、光記録媒体(HD)のチルトから発生するコマ収差については、エキスパンダ光学系104のレンズ104bを、光記録媒体の半径方向にシフトさせることで補正可能である。   Next, coma aberration generated from the tilt of the optical recording medium (HD) can be corrected by shifting the lens 104b of the expander optical system 104 in the radial direction of the optical recording medium.
ここで、光記録媒体のチルトが、0deg〜0.4degとなったときに、エキスパンダ光学系104がない場合の収差値と、レンズ104bのシフト量を変化させて補正したときの収差値を図8(a),(b)に示す。   Here, when the tilt of the optical recording medium becomes 0 deg to 0.4 deg, the aberration value when there is no expander optical system 104 and the aberration value when the shift amount of the lens 104b is changed and corrected. It shows to Fig.8 (a), (b).
図8(a)に示すグラフから、エキスパンダ光学系104がない場合、収差の規定値である0.035λrmsとなるのは、光記録媒体のチルト量が0.15degのときである。しかしながら、光記録媒体(HD)のチルト量は光記録媒体自身が保有しているもの、光記録媒体をターンテーブル(図示しない)上にチャッキングする際に生じるものなどを考慮すると、±0.3deg相当発生することが知られており、チルト補正なしではこれを許容できないことがわかる。   From the graph shown in FIG. 8A, when the expander optical system 104 is not provided, the specified aberration value of 0.035λrms is obtained when the tilt amount of the optical recording medium is 0.15 deg. However, the tilt amount of the optical recording medium (HD) is ± 0. 0 in consideration of what the optical recording medium itself has and what occurs when the optical recording medium is chucked on a turntable (not shown). It is known that 3 deg equivalent occurs, and it can be seen that this cannot be allowed without tilt correction.
一方、図8(b)に示すように、レンズ104bのシフト量を変化させて補正した場合、光記録媒体のチルト量は±0.4degまで許容でき、製造可能なものになっていることがわかる。   On the other hand, as shown in FIG. 8B, when correction is performed by changing the shift amount of the lens 104b, the tilt amount of the optical recording medium can be allowed to be ± 0.4 deg, and can be manufactured. Recognize.
また、本実施の形態1の光ピックアップにおいては、図1に示すように光記録媒体(BD)に最適化された対物レンズにより、基板厚の異なる光記録媒体(HD)を互換するために、収差補正回折光学素子107と液晶開口制限素子106を配置してなる。   Further, in the optical pickup of the first embodiment, in order to make the optical recording medium (HD) having different substrate thickness compatible with the objective lens optimized for the optical recording medium (BD) as shown in FIG. An aberration correcting diffractive optical element 107 and a liquid crystal aperture limiting element 106 are arranged.
収差補正回折光学素子107は図9(a)に示すように、光軸を中心に複数本の輪帯からなる。この収差補正回折光学素子107は、図9(b)に示すように、その断面が鋸歯形状、または図9(c)に示すように、階段形状となるように形成される。例えば、鋸歯形状断面の回折光学素子(回折格子)は回折効率が他より高いので有利である。回折光学素子断面形状の作成法として、フォトリソグラフィ技術を応用する方法と、ダイヤモンドバイトなどで精密切削する方法がある。また金型に所望形状の雛形を形成しておき、射出成形またはベースとなる部材に樹脂を塗布し、これを型で押さえて紫外線を照射することにより硬化させるいわゆる2P(photo-polymer)法で透明材料から複数の回折光学素子を複製することもできる。   As shown in FIG. 9A, the aberration-correcting diffractive optical element 107 includes a plurality of annular zones around the optical axis. The aberration-correcting diffractive optical element 107 is formed so that its cross section has a sawtooth shape as shown in FIG. 9B or a step shape as shown in FIG. 9C. For example, a diffractive optical element (diffraction grating) having a sawtooth cross section is advantageous because it has a higher diffraction efficiency than others. As a method for creating the cross-sectional shape of the diffractive optical element, there are a method of applying a photolithography technique and a method of precision cutting with a diamond tool or the like. In addition, a so-called 2P (photo-polymer) method is used in which a mold having a desired shape is formed on a mold, a resin is applied to an injection molding or base member, and the mold is pressed by a mold and cured by irradiating ultraviolet rays. It is also possible to duplicate a plurality of diffractive optical elements from a transparent material.
この収差補正回折光学素子107は、図10(a),(b)に示すように、その0次回折光を、対物レンズ109を介して光記録媒体(BD)110a上に、また1次回折光を対物レンズ109を介して光記録媒体(HD)110b上に集光するように、形成されている。なお、0次回折光、1次回折光は、それぞれ他の基板厚の光記録媒体上に合焦状態にないので、これら回折光は記録または再生にはほとんど影響しない。   As shown in FIGS. 10A and 10B, the aberration correction diffractive optical element 107 transmits the zero-order diffracted light on the optical recording medium (BD) 110a via the objective lens 109 and the first-order diffracted light. It is formed so as to be condensed on the optical recording medium (HD) 110b through the objective lens 109. Note that the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light are not in focus on the optical recording media having different substrate thicknesses, so that these diffracted lights have little influence on recording or reproduction.
なお、回折次数として、0次回折光をNA0.85に選択した理由は、対物レンズ109が、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの青色系光記録媒体」の光記録媒体(BD)に対し、無限系で波面収差が最小になるように設計されているためである。   Note that the reason why the 0th-order diffracted light is selected to be NA 0.85 as the diffraction order is that the objective lens 109 is light of “blue optical recording medium having a working wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm”. This is because the recording medium (BD) is designed to have a minimum wavefront aberration in an infinite system.
また、図10(a),(b)では、簡単のため図1で記載されている収差補正回折光学素子107と対物レンズ109の間にある1/4波長板108を省略している。   In FIGS. 10A and 10B, for the sake of simplicity, the quarter-wave plate 108 between the aberration-correcting diffractive optical element 107 and the objective lens 109 shown in FIG. 1 is omitted.
次に、図11に示す具体的な回折効率計算例として、図9のブレーズ断面形状の回折光学素子について格子溝深さdを0μm〜2μmに変化させ、基材として、例えばHOYA社製のガラスMLaC110(nd=69.4、νd=53.2)を用いて作製した場合の、回折効率の変化を算出したものである。回折光学素子の回折効率ηmは(数5)   Next, as a specific example of calculating the diffraction efficiency shown in FIG. 11, the grating groove depth d of the blazed cross-sectional diffractive optical element shown in FIG. 9 is changed from 0 μm to 2 μm, and the base material is, for example, glass made by HOYA. This is a change in diffraction efficiency calculated when using MLaC110 (nd = 69.4, νd = 53.2). The diffraction efficiency ηm of the diffractive optical element is (Expression 5)
で表される。(数5)において、dは格子溝深さ、mは回折次数、nは材料屈折率を示している。 It is represented by In (Expression 5), d is the grating groove depth, m is the diffraction order, and n is the material refractive index.
図11は、横軸に回折光学素子の溝深さd、縦軸に回折光学素子の回折効率の変化を算出した結果である。図11中の“B0”,“B1”,“B2”,“B3”はそれぞれ0次回折光、1次回折光、2次回折光、3次回折光の回折効率を示す。   FIG. 11 shows the result of calculating the groove depth d of the diffractive optical element on the horizontal axis and the change in diffraction efficiency of the diffractive optical element on the vertical axis. “B0”, “B1”, “B2”, and “B3” in FIG. 11 indicate the diffraction efficiencies of the 0th-order diffracted light, 1st-order diffracted light, 2nd-order diffracted light, and 3rd-order diffracted light, respectively.
この回折効率の選択としては、図11に示すように、回折効率は回折光学素子の溝深さで調整できるため、光記録媒体(BD)、光記録媒体(HD)の照射パワー特性に応じて溝深さを選択してやればよい。一般に小径スポットほどパワーが集約される。光記録媒体上のビームスポット径は波長λに比例し、NAに反比例して小さくなり、パワーとしてはスポット面積に反比例して大きくなる。すなわちNA0.85とNA0.65を比較した場合、光記録媒体上に集光されるパワーは(0.85/0.65)の比率でNA0.85の方が大きくなる。よって、光記録媒体(BD)と光記録媒体(HD)が同一材料、同一の線速で使用される場合は、各媒体で必要とされる集光パワーは同等であるため、0次回折光と1次回折光の効率比が1:1.7となるようにすればよい。すなわち格子溝深さは0.32μm付近を選択してやればよい。 As shown in FIG. 11, the diffraction efficiency can be adjusted by adjusting the groove depth of the diffractive optical element, so that the diffraction efficiency can be selected according to the irradiation power characteristics of the optical recording medium (BD) and the optical recording medium (HD). What is necessary is just to select the groove depth. In general, the smaller the diameter spot, the more power is collected. The beam spot diameter on the optical recording medium is proportional to the wavelength λ and decreases in inverse proportion to NA, and the power increases in inverse proportion to the spot area. That is, when comparing NA 0.85 and NA 0.65, the power collected on the optical recording medium is larger at NA 0.85 at a ratio of (0.85 / 0.65) 2 . Therefore, when the optical recording medium (BD) and the optical recording medium (HD) are used with the same material and the same linear velocity, the condensing power required for each medium is equivalent, and therefore the 0th-order diffracted light and The efficiency ratio of the first-order diffracted light may be set to 1: 1.7. That is, the lattice groove depth may be selected in the vicinity of 0.32 μm.
あるいは、光記録媒体(BD),光記録媒体(HD)のいずれか一方のみは再生専用の光情報処理装置であれば、再生側の効率を小さくすれば、もう一方の光記録媒体に対しては十分なパワーを照射することが可能となり高速化も容易となる。   Alternatively, if only one of the optical recording medium (BD) and the optical recording medium (HD) is a reproduction-only optical information processing apparatus, if the reproduction side efficiency is reduced, the other optical recording medium can be used. Makes it possible to irradiate with sufficient power and facilitates speeding up.
また、光記録媒体(BD)と光記録媒体(HD)では使用開口数(NA)が各々0.85,0.65と異なる。開口制限素子としては図12(a)に示すような選択的な環状遮光フィルタとして機能する液晶素子を用いればよい。すなわち、環状のパターンを持った液晶シャッタ106aからなり、対物レンズに入射する光束の外周部を透過あるいは遮光するものである。図12(b),(c)に示すように、電圧を印加しないとき、すなわち、液晶オフ状態のときは全面透過し、そして、電圧を印加したとき、すなわち、液晶オン状態のとき部分的に透過する素子を用いればよい。   The numerical aperture (NA) used for the optical recording medium (BD) and the optical recording medium (HD) is different from 0.85 and 0.65, respectively. As the aperture limiting element, a liquid crystal element that functions as a selective annular light shielding filter as shown in FIG. That is, the liquid crystal shutter 106a has an annular pattern, and transmits or blocks the outer periphery of the light beam incident on the objective lens. As shown in FIGS. 12B and 12C, when no voltage is applied, that is, when the liquid crystal is off, the entire surface is transmitted, and when a voltage is applied, that is, when the liquid crystal is on, it is partially. An element that transmits light may be used.
次に、図13(a),(b)に示す、対物レンズ109および収差補正回折光学素子107、そしてエキスパンダ光学系104の形状に関して、以下に具体的な数値事例を挙げて説明する。   Next, the shape of the objective lens 109, the aberration correction diffractive optical element 107, and the expander optical system 104 shown in FIGS. 13A and 13B will be described below with specific numerical examples.
ここで、レンズ面の非球面形状は、光軸方向の座標:X、光軸直交方向の座標:Y、近軸曲率半径:R、円錐定数:K、高次の係数:A,B,C,D,E,F,…を用いて、周知の非球面式を(数6)   Here, the aspherical shape of the lens surface is: coordinate in the optical axis direction: X, coordinate in the optical axis orthogonal direction: Y, paraxial radius of curvature: R, conic constant: K, higher order coefficients: A, B, C , D, E, F,.
で表される。 It is represented by
また、回折光学素子の位相関数φ(r)は、回折次数をm、波長をλ、光軸からの半径をr、係数C1〜C5を用いて、(数7)   Further, the phase function φ (r) of the diffractive optical element is expressed as follows using the diffraction order m, the wavelength λ, the radius from the optical axis r, and coefficients C1 to C5:
で表される。 It is represented by
本実施の形態1における光学系の構成について図13(a),(b)、図14を用いて説明する。ここで、対物レンズ109は、使用波長405nm、NA0.85、f:1.765mm、nd:1.694、νd:53.2であり、図14中の記号は、以下のとおりである。「OBJ」は物点(光源としての半導体レーザ)を意味するが、エキスパンダ光学系104への入射ビームは「無限系」であり、曲率半径:RDYおよび厚さ:THIの「INFINITY (無限大)」は光源が無限遠にあることを意味する。なお、特に断らない限り、長さの次元を持つ量の単位は「mm」である。「S1」〜「S4」はエキスパンダ光学系104の各レンズ面を表し、「S1」はエキスパンダ光学系104のレンズ104aにおける光源側面、「S2」は対物レンズ109側面を意味する。   The configuration of the optical system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 13A, 13B, and 14. FIG. Here, the objective lens 109 has a working wavelength of 405 nm, NA of 0.85, f: 1.765 mm, nd: 1.694, and νd: 53.2. Symbols in FIG. 14 are as follows. “OBJ” means an object point (semiconductor laser as a light source), but the incident beam to the expander optical system 104 is “infinite system”, and “INFINITY (infinity) with radius of curvature: RDY and thickness: THI”. ) "Means that the light source is at infinity. Unless otherwise specified, the unit of the quantity having the dimension of length is “mm”. “S1” to “S4” represent lens surfaces of the expander optical system 104, “S1” represents the light source side surface of the lens 104a of the expander optical system 104, and “S2” represents the side surface of the objective lens 109.
また、「S1」の厚さ2.00mmがレンズ104aの肉厚を意味する。「S2」の厚さはエキスパンダ光学系104の各レンズ間の距離を表す。球面収差補正時はこの間隔が中立位置から変化させる。「S5」は収差補正回折光学素子107の光源側面、「S6」は光記録媒体側面を意味する。「S7」は光ピックアップ用の対物レンズ109の光源側面、「S8」は光記録媒体側面を意味する。なお、レンズ140bの「S4」はエキスパンダ光学系104の4つのレンズ面のうち、曲率半径が最も大きいレンズ面あるいは平面であり、光束を3ビームに分割する回折格子が形成されている。   The thickness of “S1” of 2.00 mm means the thickness of the lens 104a. The thickness of “S2” represents the distance between the lenses of the expander optical system 104. When correcting spherical aberration, this interval is changed from the neutral position. “S5” means the side surface of the light source of the aberration correcting diffractive optical element 107, and “S6” means the side surface of the optical recording medium. “S7” means the side surface of the light source of the objective lens 109 for optical pickup, and “S8” means the side surface of the optical recording medium. Note that “S4” of the lens 140b is a lens surface or a plane having the largest curvature radius among the four lens surfaces of the expander optical system 104, and a diffraction grating for dividing the light beam into three beams is formed.
この例における対物レンズ109の肉厚は2.38mmであり、「S8」の欄の曲率半径の右側に記載された厚さ0.43mmは「ワーキングディスタンス:WD」を示す。「S9」は光記録媒体110の光照射側基板の光源側面、「S10」は同記録面に合致した面であり、これらの面「S9」,「S10」の間隔、すなわち、基板厚は光記録媒体(BD)110aについては0.1mm、光記録媒体(HD)110bについては0.6mmで、nd:1.516310、νd:64.1である。「WL:波長」は使用波長(405nm)を表す。   The thickness of the objective lens 109 in this example is 2.38 mm, and the thickness of 0.43 mm described on the right side of the radius of curvature in the column “S8” indicates “working distance: WD”. “S9” is a light source side surface of the light irradiation side substrate of the optical recording medium 110, and “S10” is a surface that matches the recording surface. The space between these surfaces “S9” and “S10”, that is, the substrate thickness is light. The recording medium (BD) 110a is 0.1 mm, the optical recording medium (HD) 110b is 0.6 mm, nd: 1.551610, and νd: 64.1. “WL: Wavelength” represents a used wavelength (405 nm).
得られた対物レンズ109と収差補正回折光学素子107とエキスパンダ光学系104を組合せた光学系の軸上波面収差は、光記録媒体(BD)に記録再生する系(0次回折光)については0.0027λrms、光記録媒体(HD)に記録再生する系(1次回折光)については0.0007λrmsであり、マレシャル限界0.07λrms以下に抑えられている。   The on-axis wavefront aberration of the optical system obtained by combining the objective lens 109, the aberration correction diffractive optical element 107, and the expander optical system 104 is 0 for the system (0th order diffracted light) recorded / reproduced on the optical recording medium (BD). The system (first-order diffracted light) for recording / reproducing on / from an optical recording medium (HD) is 0.0007λrms, which is suppressed to the Marshall limit of 0.07λrms or less.
なお、収差補正回折光学素子107は、対物レンズ109と一体化してもよい。図15(a),(b)に示すように非球面の対物レンズ109の光源側の入射面上に回折光学素子を形成し、回折光学素子および対物レンズ109の出射面はいずれも非球面形状とした。よって、第1面(S2)および第2面(S3)は一体集光レンズとした回折光学素子面および出射面である。自動設計して製造された各非球面レンズのデータは図16に示すとおりである。   The aberration correction diffractive optical element 107 may be integrated with the objective lens 109. As shown in FIGS. 15A and 15B, a diffractive optical element is formed on the incident surface on the light source side of the aspherical objective lens 109, and both the diffractive optical element and the exit surface of the objective lens 109 are aspherical. It was. Therefore, the first surface (S2) and the second surface (S3) are a diffractive optical element surface and an output surface which are integrated condenser lenses. Data of each aspherical lens manufactured by automatic design is as shown in FIG.
これにより得られた対物レンズと回折光学素子を組合せた系の軸上の波面収差は光記録媒体(BD)について0.0049λrms、光記録媒体(HD)について0.0005λrmsであり、マレシャル限界0.07λrms以下に抑えられている。   The on-axis wavefront aberration of the system obtained by combining the objective lens and the diffractive optical element thus obtained is 0.0011λrms for the optical recording medium (BD) and 0.0005λrms for the optical recording medium (HD), and the Marshall limit is 0.00. It is suppressed to 07λrms or less.
3ビームの位置補正を行うためのエキスパンダ光学系104のレンズ104bの回動としては、予めメモリされた値から微調整してもよい。例えば、メモリからの情報に基づいた調整として粗調整を行い、続いてTE信号の振幅が最大、あるいは受光素子112で検出されるサブスポットs1,s2のプッシュプル信号とメインスポットm1のプッシュプル信号の位相が180度ずれた回動角を求めて、その位置に微調整して固定するものであってもよい。   The rotation of the lens 104b of the expander optical system 104 for correcting the position of the three beams may be finely adjusted from a value stored in advance. For example, coarse adjustment is performed as adjustment based on information from the memory, and then the amplitude of the TE signal is maximized, or the push-pull signals of the sub-spots s1 and s2 detected by the light receiving element 112 and the push-pull signal of the main spot m1 Alternatively, a rotation angle with a phase difference of 180 degrees may be obtained and finely adjusted and fixed at that position.
なお、エキスパンダ光学系104の可動方法として、レンズ104aを光軸方向に、レンズ104bを光軸直交面内の光記録媒体半径方向に移動させる場合について説明したが、レンズ104a、レンズ104bの一方のみを可動するようにしてもよい。その場合は、可動するレンズを光軸方向および光軸直交面内の光記録媒体半径方向の2軸に可動するアクチュエータに搭載すればよい。   Note that, as a method of moving the expander optical system 104, the case where the lens 104a is moved in the optical axis direction and the lens 104b is moved in the radial direction of the optical recording medium in the plane orthogonal to the optical axis has been described. You may make it move only. In that case, the movable lens may be mounted on an actuator that moves in two directions in the optical axis direction and the radial direction of the optical recording medium in the plane orthogonal to the optical axis.
また、本実施の形態1では、エキスパンダ光学系104は、光源側に正の屈折力のレンズを使用し、光記録媒体側に負の屈折力のレンズを使用することで収差補正を行ったが、光学系の構成によっては、逆でもよい。具体的には光ピックアップ全体として小型化が可能な方を選べばよい。   In the first embodiment, the expander optical system 104 performs aberration correction by using a lens having a positive refractive power on the light source side and a lens having a negative refractive power on the optical recording medium side. However, the reverse may be possible depending on the configuration of the optical system. Specifically, it is only necessary to select one that can be miniaturized as a whole optical pickup.
さらに、エキスパンダ光学系104が、球面収差の補正とコリメートレンズとしての役割とを兼ね備えてもよい。この場合には、部品点数を削減することができ、光ピックアップの製造の手間やコストを削減することができる。   Furthermore, the expander optical system 104 may have both a spherical aberration correction and a role as a collimating lens. In this case, the number of parts can be reduced, and the labor and cost of manufacturing the optical pickup can be reduced.
また、本実施の形態1では、対物レンズ109として、単玉レンズを使用しているが、貼り合せレンズなど用いてもよい。あるいは3群以上のレンズから構成されたものを使用してもよい。   In the first embodiment, a single lens is used as the objective lens 109, but a bonded lens or the like may be used. Or you may use what was comprised from the lens of 3 groups or more.
そして、本実施の形態1では、光源の波長が405nmの光学系を例示したが、使用波長はこれに限定されるものではなく、その他の波長においてもその効果は変わらない。   In the first embodiment, an optical system having a light source wavelength of 405 nm has been exemplified. However, the wavelength used is not limited to this, and the effect does not change at other wavelengths.
なお、実際の光学系では、光記録媒体の基板厚み誤差以外の製造誤差も含まれているのでRF信号の振幅あるいはTE信号などを監視しつつ、最適な条件となるように、収差補正光学系の最適状態を光ピックアップ組付段階に記憶しておいてもよい。   In the actual optical system, manufacturing errors other than the substrate thickness error of the optical recording medium are also included. Therefore, the aberration correction optical system is adjusted so as to satisfy the optimum conditions while monitoring the amplitude of the RF signal or the TE signal. May be stored in the optical pickup assembly stage.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。前述した実施の形態1との違いは、エキスパンダ光学系が、2つの記録媒体互換時に発生する球面収差も合わせて補正するように構成したものである。すなわち、図1における収差補正回折光学素子107をなくすことが可能となる。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The difference from the first embodiment described above is that the expander optical system is configured to also correct spherical aberration that occurs when two recording media are compatible. That is, the aberration correction diffractive optical element 107 in FIG. 1 can be eliminated.
図17は本発明の実施の形態2における光ピックアップの概略構成を示す図である。図17に示すように、光ピックアップの要部は、波長405nmの半導体レーザ101、コリメートレンズ102、偏光ビームスプリッタ103、エキスパンダ光学系104’、偏向プリズム105、液晶開口制限素子106、1/4波長板108、対物レンズ109、検出レンズ111、受光素子112より構成されている。   FIG. 17 is a diagram showing a schematic configuration of the optical pickup according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, the main parts of the optical pickup are a semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm, a collimating lens 102, a polarizing beam splitter 103, an expander optical system 104 ′, a deflecting prism 105, a liquid crystal aperture limiting element 106, and 1/4. It comprises a wave plate 108, an objective lens 109, a detection lens 111, and a light receiving element 112.
まず、図17に示す光ピックアップにおいて、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの青色系光記録媒体」の光記録媒体(BD)を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ103、エキスパンダ光学系104’にて所定の収斂ビームに変換され、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、液晶開口制限素子106を不感帯透過し、1/4波長板108を通過し円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、光記録媒体(BD)110a上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の記録、再生あるいは消去が行われる。光記録媒体(BD)110aから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ103で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、受光素子112に至る。受光素子112からは、情報信号,サーボ信号が検出される。   First, description will be made regarding a case where an optical recording medium (BD) of “blue optical recording medium having a working wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” is recorded or reproduced in the optical pickup shown in FIG. . The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102 and converted into a predetermined convergent beam by the polarization beam splitter 103 and the expander optical system 104 ′. Is deflected through the liquid crystal aperture limiting element 106, passes through the quarter-wave plate 108, becomes circularly polarized light, enters the objective lens 109, and is a small spot on the optical recording medium (BD) 110a. It is condensed as. Information is recorded, reproduced, or erased by this spot. The light beam reflected from the optical recording medium (BD) 110a becomes circularly polarized light in the opposite direction to the outward path, is converted into substantially parallel light again, passes through the quarter-wave plate 108, and becomes linearly polarized light orthogonal to the outward path. The light is reflected by the beam splitter 103, is converged by the detection lens 111, and reaches the light receiving element 112. An information signal and a servo signal are detected from the light receiving element 112.
次に、「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの青色系光記録媒体」の光記録媒体(HD)を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ103、エキスパンダ光学系104’を無限系透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、液晶開口制限素子106でNA0.65に制限され、対物レンズ109に入射し、光記録媒体(HD)110b上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の記録、再生あるいは消去が行われる。光記録媒体(HD)110bから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ103で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、受光素子112に至る。受光素子112からは、情報信号,サーボ信号が検出される。   Next, a description will be given of a case where an optical recording medium (HD) of “a blue optical recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.65, and a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded or reproduced. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102, passes through the polarization beam splitter 103 and the expander optical system 104 ′ infinitely, and the optical path is changed by 90 by the deflecting prism 105. Is deflected by the liquid crystal aperture limiting element 106 to be NA 0.65, enters the objective lens 109, and is condensed as a minute spot on the optical recording medium (HD) 110b. Information is recorded, reproduced, or erased by this spot. The light beam reflected from the optical recording medium (HD) 110b becomes circularly polarized light in the opposite direction to the outward path, again becomes substantially parallel light, passes through the quarter wavelength plate 108, and becomes linearly polarized light orthogonal to the forward path, and is polarized. The light is reflected by the beam splitter 103, is converged by the detection lens 111, and reaches the light receiving element 112. An information signal and a servo signal are detected from the light receiving element 112.
図18は、一般的な対物レンズの基板厚みと発散度の関係を示したグラフである。横軸は基板厚み、縦軸は対物レンズに入射する光束の発散度の関数で使用状態における対物レンズの倍率である。対物レンズより基板側へ出射する光束は常に収斂光であるので、対物レンズに収斂光が入射するときの符号を「+」,発散光が入射するときの符号は「−」とする。また、この倍率が「0」のときは、対物レンズへは平行光が入射する。図18中の曲線は各基板厚に対し、波面収差を最小とする倍率を結んだものであり、例えば基板厚Xで平行光入射が最良の場合、基板厚が厚くなるほど「−」すなわち発散光、薄くなるほど「+」すなわち収斂光を入射させてやると収差が小さくなるということが一般に知られる。   FIG. 18 is a graph showing the relationship between the substrate thickness and the divergence of a general objective lens. The horizontal axis represents the thickness of the substrate, and the vertical axis represents the magnification of the objective lens in use as a function of the divergence of the light beam incident on the objective lens. Since the light beam emitted from the objective lens toward the substrate is always convergent light, the sign when the convergent light is incident on the objective lens is “+”, and the sign when the divergent light is incident is “−”. When this magnification is “0”, parallel light enters the objective lens. The curve in FIG. 18 is obtained by connecting the magnification for minimizing the wavefront aberration with respect to each substrate thickness. For example, when the parallel light incidence is the best at the substrate thickness X, “−”, that is, divergent light increases as the substrate thickness increases. It is generally known that as the thickness becomes thinner, “+”, that is, when the convergent light is incident, the aberration becomes smaller.
本実施の形態2においては、図19(a),(b)に示すように光記録媒体(BD)110aおよび光記録媒体(HD)110b共に収斂光入射で収差最良となる対物レンズ109の形状が得られる。光記録媒体(BD)110aの場合は、基板厚が薄くなった分で生じるオーバーの球面収差を、収斂光によるアンダーの収差で打ち消しており、光記録媒体(HD)110bの場合は、光記録媒体(BD)110aに比べて収斂度が小さい倍率を与えている。   In the second embodiment, as shown in FIGS. 19A and 19B, both the optical recording medium (BD) 110a and the optical recording medium (HD) 110b have the shape of the objective lens 109 that has the best aberration when incident with convergent light. Is obtained. In the case of the optical recording medium (BD) 110a, the over spherical aberration caused by the thinning of the substrate thickness is canceled out by the under aberration caused by the convergent light. In the case of the optical recording medium (HD) 110b, the optical recording is performed. A magnification with a small convergence is given compared to the medium (BD) 110a.
また、エキスパンダ光学系104’は、実施の形態1と同様に、3ビームの回転調整と、光記録媒体(BD)110aの基板厚誤差に伴う球面収差、光記録媒体(HD)110bのチルトに伴うコマ収差を補正する手段であり、これらの補正動作は、実施の形態1と同様である。   Similarly to the first embodiment, the expander optical system 104 ′ is configured to adjust the rotation of the three beams, the spherical aberration accompanying the substrate thickness error of the optical recording medium (BD) 110a, and the tilt of the optical recording medium (HD) 110b. The correction operation is the same as that of the first embodiment.
前述の実施の形態1では光記録媒体(BD)110a,光記録媒体(HD)110bのいずれの場合も中立点においては、エキスパンダ光学系104からの光束は平行光が出射されたが、本実施の形態2ではエキスパンダ光学系104’からの光束は光記録媒体(BD)110a,光記録媒体(HD)110bいずれも収斂系であり、光記録媒体(HD)110bの場合は光記録媒体(BD)110aに比べて収斂度が小さい状態となっている。   In Embodiment 1 described above, in both cases of the optical recording medium (BD) 110a and the optical recording medium (HD) 110b, parallel light is emitted from the expander optical system 104 at the neutral point. In the second embodiment, the light beam from the expander optical system 104 ′ is a convergent system for both the optical recording medium (BD) 110a and the optical recording medium (HD) 110b. In the case of the optical recording medium (HD) 110b, the optical recording medium is used. (BD) The degree of convergence is smaller than that of 110a.
すなわち、光記録媒体の判別に応じて、収斂度合いがコントロールされる構成である。光記録媒体(BD)110aと判別された場合は収斂系となるようにレンズ104a’とレンズ104b’が光軸中心に間隔が調整され、その後に基板厚誤差による球面収差補正が開始される。また光記録媒体(HD)110bと判別されれば、光記録媒体(BD)110aよりは小さめの収斂度合いにセットされるようにレンズ104a’とレンズ104b’が光軸中心との間隔を調整され、その後に光記録媒体のチルトによるコマ収差補正が開始される。   That is, the degree of convergence is controlled according to the discrimination of the optical recording medium. When the optical recording medium (BD) 110a is determined, the distance between the lens 104a 'and the lens 104b' is adjusted to the center of the optical axis so as to be a convergent system, and thereafter spherical aberration correction due to substrate thickness error is started. If the optical recording medium (HD) 110b is determined, the distance between the lens 104a ′ and the lens 104b ′ is adjusted so that the convergence degree is smaller than that of the optical recording medium (BD) 110a. Thereafter, coma aberration correction is started by tilting the optical recording medium.
また、図19(a),(b)に示す具体的な構成の対物レンズ109およびエキスパンダ光学系104’の数値事例を図20に示す。   FIG. 20 shows numerical examples of the objective lens 109 and the expander optical system 104 ′ having the specific configurations shown in FIGS. 19 (a) and 19 (b).
図21は本発明の実施の形態3における多層の光記録媒体の例を示す模式図であり、多層光記録媒体110eの情報記録面として、厚み方向に情報記録面がp層(p≧2)形成され、対物レンズに近い手前側の(p−q)層はトラックピッチの狭く記録密度の高い情報記録層11で、対物レンズより遠い奥側のq層はトラックピッチが広く記録密度の低い情報記録層14からなる光記録媒体であってもよい。その場合、光ピックアップとしては、情報記録密度の高い(p−q)層には第1のNAの光束を集光させ、奥側のq層は、第1のNAより小さい開口数の第2のNAの光束を集光させればよい。   FIG. 21 is a schematic diagram illustrating an example of a multilayer optical recording medium according to Embodiment 3 of the present invention. As the information recording surface of the multilayer optical recording medium 110e, the information recording surface is a p layer (p ≧ 2) in the thickness direction. The (pq) layer on the near side close to the objective lens is the information recording layer 11 with a narrow track pitch and high recording density, and the q layer on the far side far from the objective lens is information with a wide track pitch and low recording density. An optical recording medium comprising the recording layer 14 may be used. In this case, as the optical pickup, the light flux of the first NA is condensed on the (pq) layer having a high information recording density, and the second q layer having a numerical aperture smaller than that of the first NA is condensed on the back q layer. The light flux of NA may be condensed.
前述した実施の形態1と同様に高NAの手前側(p−q)層に対しては球面収差を補正し、低NA、基板厚の大きい奥側のq層ではコマ収差を補正する必要があり、実施の形態1〜3で説明した収差補正光学系およびその制御手段を用いて、これを補正することが可能である。   As in the first embodiment described above, it is necessary to correct spherical aberration for the front side (pq) layer having a high NA, and to correct coma aberration for the q layer on the back side having a low NA and a large substrate thickness. Yes, this can be corrected using the aberration correction optical system and its control means described in the first to third embodiments.
さらに、多層の光記録媒体としては、例えば図22に示すように、実施の形態1の光記録媒体(BD)および光記録媒体(HD)に相当する2つのフォーマットを兼ね備えた多層光記録媒体110fであってもよい。すなわち、図22において、情報記録層11aは「最適NA0.85、光照射側基板厚0.1mm」の層であり、情報記録層14aは「NA0.65、光照射側基板厚0.6mm」の層である。   Furthermore, as a multilayer optical recording medium, for example, as shown in FIG. 22, a multilayer optical recording medium 110f having two formats corresponding to the optical recording medium (BD) and the optical recording medium (HD) of the first embodiment. It may be. That is, in FIG. 22, the information recording layer 11a is a layer having “optimal NA 0.85, light irradiation side substrate thickness 0.1 mm”, and the information recording layer 14a is “NA 0.65, light irradiation side substrate thickness 0.6 mm”. Layer.
このような多層光記録媒体110fの場合、情報記録層11a,14aに応じて3ビームを回転調整し、情報記録層11aに対してはコマ収差補正機構を中立点に保持し、球面収差補正機構を最良位置に補正し、情報記録層14aに対しては球面収差補正機構を中立点に保持し、コマ収差補正機構を最良位置に補正するようにすればよい。   In the case of such a multilayer optical recording medium 110f, the three beams are rotated and adjusted in accordance with the information recording layers 11a and 14a, and the coma aberration correcting mechanism is held at the neutral point for the information recording layer 11a. Is corrected to the best position, the spherical aberration correction mechanism is held at the neutral point for the information recording layer 14a, and the coma aberration correction mechanism is corrected to the best position.
図23は本発明の実施の形態4における光情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。前述した各実施の形態における光記録媒体に対して、情報信号の記録および/または再生を行う装置であり、前述した光ピックアップに相当する光ピックアップ51を備えて構成されている。そして光記録媒体110を回転駆動するスピンドルモータ58と、情報信号の記録,再生を行うに当たって使用する光ピックアップ51を光記録媒体110の内外周に移動操作するための送りモータ52と、所定の変調および復調処理を行う変復調回路54と、光ピックアップ51のサーボ制御などを行うサーボ制御回路53と、光情報処理装置の全体の制御を行うシステムコントローラ56とを備えている。   FIG. 23 is a block diagram showing a schematic configuration of the optical information processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. This is an apparatus for recording and / or reproducing information signals with respect to the optical recording medium in each of the above-described embodiments, and includes an optical pickup 51 corresponding to the optical pickup described above. A spindle motor 58 that rotationally drives the optical recording medium 110, a feed motor 52 for moving the optical pickup 51 used for recording and reproducing information signals to the inner and outer circumferences of the optical recording medium 110, and a predetermined modulation And a modulation / demodulation circuit 54 that performs demodulation processing, a servo control circuit 53 that performs servo control of the optical pickup 51, and a system controller 56 that controls the entire optical information processing apparatus.
図23に示すスピンドルモータ58は、サーボ制御回路53により駆動制御され、所定の回転数で回転駆動される。すなわち、記録,再生の対象となる光記録媒体110は、スピンドルモータ58の駆動軸上にチャッキングされ、サーボ制御回路53により駆動制御される。このスピンドルモータ58によって、光記録媒体110は所定の回転数で回転駆動される。   The spindle motor 58 shown in FIG. 23 is driven and controlled by the servo control circuit 53 and is driven to rotate at a predetermined rotational speed. That is, the optical recording medium 110 to be recorded and reproduced is chucked on the drive shaft of the spindle motor 58 and driven and controlled by the servo control circuit 53. By this spindle motor 58, the optical recording medium 110 is rotationally driven at a predetermined rotational speed.
光ピックアップ51は、光記録媒体110に対する情報信号の記録および再生を行うとき、前述したように、回転駆動される光記録媒体110に対してレーザ光を照射し、その戻り光束を検出する。この光ピックアップ51は、変復調回路54に接続されている。そして、情報信号の記録を行う際には、外部回路55から入力され変復調回路54によって所定の変調処理が施された信号が光ピックアップ51に供給される。光ピックアップ51は、変復調回路54から供給される信号に基づいて、光記録媒体110に対して、光強度変調が施されたレーザ光を照射する。また、情報信号の再生を行う際には、光ピックアップ51は、回転駆動される光記録媒体110に対して、一定の出力のレーザ光を照射し、その戻り光から再生信号が生成され、この再生信号が変復調回路54に供給される。   When recording and reproducing information signals to and from the optical recording medium 110, the optical pickup 51 irradiates the optical recording medium 110 that is rotationally driven with laser light and detects the return light flux as described above. This optical pickup 51 is connected to a modem circuit 54. When recording the information signal, a signal input from the external circuit 55 and subjected to a predetermined modulation process by the modulation / demodulation circuit 54 is supplied to the optical pickup 51. Based on the signal supplied from the modulation / demodulation circuit 54, the optical pickup 51 irradiates the optical recording medium 110 with laser light that has undergone light intensity modulation. When reproducing the information signal, the optical pickup 51 irradiates the rotationally driven optical recording medium 110 with a laser beam having a constant output, and a reproduction signal is generated from the return light. The reproduction signal is supplied to the modem circuit 54.
また、この光ピックアップ51は、サーボ制御回路53にも接続されている。そして、情報信号の記録,再生時に、回転駆動される光記録媒体110によって反射されて戻ってきた戻り光束から、前述したように、フォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号が生成され、それらのサーボ信号がサーボ制御回路53に供給される。   The optical pickup 51 is also connected to a servo control circuit 53. Then, as described above, the focus servo signal and the tracking servo signal are generated from the return light beam reflected and returned by the rotationally driven optical recording medium 110 at the time of recording and reproducing the information signal. It is supplied to the servo control circuit 53.
変復調回路54は、システムコントローラ56および外部回路55に接続されている。この変復調回路54は、情報信号を光記録媒体110に記録するときに、システムコントローラ56による制御のもとで、光記録媒体110に記録する信号を外部回路55から受け取り、この信号に対して所定の変調処理を施す。変復調回路54によって変調された信号は、光ピックアップ51に供給される。   The modem circuit 54 is connected to the system controller 56 and the external circuit 55. The modulation / demodulation circuit 54 receives a signal to be recorded on the optical recording medium 110 from the external circuit 55 under the control of the system controller 56 when the information signal is recorded on the optical recording medium 110, and performs a predetermined process on the signal. The modulation process is performed. The signal modulated by the modem circuit 54 is supplied to the optical pickup 51.
また、この変復調回路54は、情報信号を光記録媒体110から再生するときに、システムコントローラ56による制御のもとで、光記録媒体110から再生された再生信号を光ピックアップ51から受け取り、この再生信号に対して所定の復調処理を施す。そして、変復調回路54によって復調された信号は、変復調回路54から外部回路55へ出力される。   Further, the modem circuit 54 receives a reproduction signal reproduced from the optical recording medium 110 from the optical pickup 51 under the control of the system controller 56 when reproducing the information signal from the optical recording medium 110, and performs this reproduction. A predetermined demodulation process is performed on the signal. Then, the signal demodulated by the modem circuit 54 is output from the modem circuit 54 to the external circuit 55.
送りモータ52は、情報信号の記録および再生を行うとき、光ピックアップ51を光記録媒体110の径方向で所定の位置に移動させるためのものであり、サーボ制御回路53からの制御信号に基づいて駆動される。すなわち、この送りモータ52は、サーボ制御回路53に接続されており、サーボ制御回路53により制御される。   The feed motor 52 is for moving the optical pickup 51 to a predetermined position in the radial direction of the optical recording medium 110 when recording and reproducing the information signal, and based on a control signal from the servo control circuit 53. Driven. That is, the feed motor 52 is connected to the servo control circuit 53 and is controlled by the servo control circuit 53.
サーボ制御回路53は、システムコントローラ56による制御のもとで、光ピックアップ51が光記録媒体110に対向する所定の位置に移動されるように、送りモータ52を制御する。また、サーボ制御回路53は、スピンドルモータ58にも接続しており、システムコントローラ56による制御のもとで、スピンドルモータ58の動作を制御する。すなわち、サーボ制御回路53は、光記録媒体110に対する情報信号の記録および再生時に、この光記録媒体110が所定の回転数で回転駆動されるように、スピンドルモータ58を制御する。   The servo control circuit 53 controls the feed motor 52 so that the optical pickup 51 is moved to a predetermined position facing the optical recording medium 110 under the control of the system controller 56. The servo control circuit 53 is also connected to the spindle motor 58 and controls the operation of the spindle motor 58 under the control of the system controller 56. That is, the servo control circuit 53 controls the spindle motor 58 so that the optical recording medium 110 is rotationally driven at a predetermined rotational speed when information signals are recorded and reproduced on the optical recording medium 110.
さらに、サーボ制御回路53は、光ピックアップ51にも接続されており、情報信号の記録および再生時には、光ピックアップ51から再生信号およびサーボ信号を受け取り、このサーボ信号に基づいて、光ピックアップ51に搭載された2軸アクチュエータ(図示せず)によるフォーカスサーボおよびトラッキングサーボの制御を行い、さらに、エキスパンダ光学系の各1軸アクチュエータを制御して、エキスパンダ光学系の各レンズ群の間隔等を調整して収差の補正を行う。   Further, the servo control circuit 53 is also connected to the optical pickup 51. When recording and reproducing information signals, the servo control circuit 53 receives a reproduction signal and a servo signal from the optical pickup 51, and is mounted on the optical pickup 51 based on the servo signal. The focus servo and tracking servo are controlled by the two-axis actuator (not shown), and each one-axis actuator of the expander optical system is controlled to adjust the distance between the lens groups of the expander optical system. Then, the aberration is corrected.
これにより、複数種類や多層の光記録媒体に対して、1つの光ピックアップにより情報の記録、再生あるいは消去できる小型化した光情報処理を得ることができる。   Thereby, it is possible to obtain a miniaturized optical information processing capable of recording, reproducing, or erasing information with a single optical pickup for a plurality of types or multilayer optical recording media.
本発明に係る光ピックアップおよび光情報処理装置は、光記録媒体トラックピッチの違いに伴うトラックエラー検出用のサブスポット位置の最適化、光記録媒体の基板厚誤差に伴い発生する球面収差と、チルトによって発生するコマ収差のそれぞれを1つのエキスパンダ光学系により補正でき、複数種類または多層の光記録媒体に対して、情報の記録、再生または消去の少なくともいずれか1以上を行う光ピックアップおよび光情報処理装置に有用である。   An optical pickup and an optical information processing apparatus according to the present invention are designed to optimize a sub-spot position for detecting a track error associated with a difference in track pitch of an optical recording medium, a spherical aberration caused by a substrate thickness error of the optical recording medium, and a tilt. And an optical information which can correct each of coma generated by the optical recording medium by one expander optical system, and perform at least one of information recording, reproduction and erasing on a plurality of types or multilayer optical recording media Useful for processing equipment.
本発明の実施の形態1における光ピックアップの概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the optical pick-up in Embodiment 1 of this invention. 本実施の形態1における光ピックアップのエキスパンダ光学系の制御部分を示す図The figure which shows the control part of the expander optical system of the optical pick-up in this Embodiment 1. 本実施の形態1におけるエキスパンダ光学系の調整処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the adjustment process of the expander optical system in this Embodiment 1. 本実施の形態1における3ビームの(a)は光記録媒体(BD)、(b)は光記録媒体(HD)のオントラックしたスポット位置を示す図(A) of three beams in the first embodiment is an optical recording medium (BD), and (b) is a diagram showing an on-track spot position of the optical recording medium (HD). 本実施の形態1におけるエキスパンダ光学系のレンズを回動する回動部を示す斜視図The perspective view which shows the rotation part which rotates the lens of the expander optical system in this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1における基板厚誤差に伴い発生する球面収差の補正処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the correction process of the spherical aberration which arises with the board | substrate thickness error in this Embodiment 1. 本実施の形態1における光記録媒体(BD)の(a)はエキスパンダ光学系あり、(b)はエキスパンダ光学系なしの基板厚誤差特性を示す図(A) of the optical recording medium (BD) in Embodiment 1 has an expander optical system, and (b) is a diagram showing a substrate thickness error characteristic without an expander optical system. 本実施の形態1における光記録媒体(HD)の(a)はエキスパンダ光学系あり、(b)はエキスパンダ光学系なしのチルト特性を示す図(A) of the optical recording medium (HD) according to the first embodiment has an expander optical system, and (b) shows a tilt characteristic without the expander optical system. 本実施の形態1における(a)は収差補正回折光学素子の正面図、(b)は鋸歯形状の輪帯断面図、(c)は階段形状の輪帯断面図In Embodiment 1, (a) is a front view of the aberration-correcting diffractive optical element, (b) is a sawtooth-shaped annular zone sectional view, and (c) is a step-like annular zone sectional view. 本実施の形態1における収差補正回折光学素子と対物レンズの(a)は0次回折光、(b)は1次回折光の集光状態を示す図(A) of the aberration correction diffractive optical element and the objective lens in the first embodiment is a 0th-order diffracted light, and (b) is a diagram showing a focused state of the 1st-order diffracted light 本実施の形態1における具体的な回折効率計算例を示す図The figure which shows the specific diffraction efficiency calculation example in this Embodiment 1. 本実施の形態1における(a)は液晶開口制限素子の正面図、(b)は液晶オフ状態の断面図、(c)は液晶オン状態の断面図(A) in the first embodiment is a front view of the liquid crystal aperture limiting element, (b) is a sectional view in a liquid crystal off state, and (c) is a sectional view in a liquid crystal on state. 本実施の形態1における対物レンズ、収差補正回折光学素子、エキスパンダ光学系の(a)は光記録媒体(BD)、(b)は光記録媒体(HD)の集光状態を示す図(A) of the objective lens, the aberration correction diffractive optical element, and the expander optical system according to the first embodiment is a diagram showing a light condensing state of the optical recording medium (BD) and (b). 本実施の形態1における対物レンズ、収差補正回折光学素子、エキスパンダ光学系の具体的な数値事例を示す図The figure which shows the specific numerical example of the objective lens in this Embodiment 1, an aberration correction diffractive optical element, and an expander optical system 本実施の形態1における対物レンズの光源入射面に回折光学素子を形成した(a)は光記録媒体(BD)、(b)は光記録媒体(HD)の集光状態を示す図FIG. 5A is a diagram illustrating a light condensing state of an optical recording medium (BD), and FIG. 5B is a diagram illustrating a condensing state of the optical recording medium (HD), in which a diffractive optical element is formed on a light source incident surface of an objective lens according to the first embodiment. 本実施の形態1における対物レンズのレンズデータを示す図The figure which shows the lens data of the objective lens in this Embodiment 1. 本発明の実施の形態2における光ピックアップの概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the optical pick-up in Embodiment 2 of this invention. 本実施の形態2における対物レンズの基板厚みと発散度の関係を示す図The figure which shows the relationship between the board | substrate thickness of the objective lens in this Embodiment 2, and a divergence degree 本実施の形態2における対物レンズ、エキスパンダ光学系の(a)は光記録媒体(BD)、(b)は光記録媒体(HD)の集光状態を示す図(A) of the objective lens and the expander optical system according to the second embodiment is a diagram showing a condensing state of the optical recording medium (BD), and (b) is a condensing state of the optical recording medium (HD). 本実施の形態2における対物レンズ、エキスパンダ光学系の具体的な数値事例を示す図The figure which shows the specific numerical example of the objective lens in this Embodiment 2, and an expander optical system. 本発明の実施の形態3における多層の光記録媒体の例を示す模式図Schematic diagram showing an example of a multilayer optical recording medium in Embodiment 3 of the present invention 本実施の形態3における多層の光記録媒体の別の例を示す模式図Schematic diagram showing another example of the multilayer optical recording medium in the third embodiment 本発明の実施の形態4における光情報処理装置の概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the optical information processing apparatus in Embodiment 4 of this invention 従来のDPP法を説明する図The figure explaining the conventional DPP method 従来の(a)は光記録媒体(BD)、(b)は光記録媒体(HD)のエキスパンダ光学系なしの基板厚誤差特性を示す図The conventional (a) is the optical recording medium (BD), (b) is a diagram showing the substrate thickness error characteristics of the optical recording medium (HD) without the expander optical system. 従来の(a)は光記録媒体(BD)、(b)は光記録媒体(HD)のエキスパンダ光学系なしのチルト特性を示す図The conventional (a) is the optical recording medium (BD), and (b) is the optical recording medium (HD) showing the tilt characteristics without the expander optical system.
符号の説明Explanation of symbols
11,11a,12,13,14,14a 情報記録層
21a,21b ピエゾ素子
22a,22b ロッド
23 PSD
24 LED
25 固定枠
26 玉枠
31 SA補正ドライバ
32 チルト補正ドライバ
33 3ビーム補正ドライバ
34 CPU
35 RF信号生成部
36 TE信号生成部
37 ピークホールド回路
51 光ピックアップ
52 送りモータ
53 サーボ制御回路
54 変復調回路
55 外部回路
56 システムコントローラ
58 スピンドルモータ
101 半導体レーザ
102 コリメートレンズ
103 偏光ビームスプリッタ
104,104’ エキスパンダ光学系
104a,104b,104a’,104b’ レンズ
105 偏向プリズム
106 液晶開口制限素子
106a 液晶シャッタ
107 収差補正回折光学素子
108 1/4波長板
109 対物レンズ
110 光記録媒体
110a 光記録媒体(BD)
110b 光記録媒体(HD)
110e,110f 多層光記録媒体
111 検出レンズ
112 受光素子
114,114a,114b アクチュエータ
11, 11a, 12, 13, 14, 14a Information recording layers 21a, 21b Piezo elements 22a, 22b Rod 23 PSD
24 LED
25 Fixed frame 26 Ball frame 31 SA correction driver 32 Tilt correction driver 33 Three beam correction driver 34 CPU
35 RF signal generator 36 TE signal generator 37 Peak hold circuit 51 Optical pickup 52 Feed motor 53 Servo control circuit 54 Modulation / demodulation circuit 55 External circuit 56 System controller 58 Spindle motor 101 Semiconductor laser 102 Collimator lens 103 Polarizing beam splitter 104, 104 ' Expander optical system 104a, 104b, 104a ', 104b' Lens 105 Deflection prism 106 Liquid crystal aperture limiting element 106a Liquid crystal shutter 107 Aberration correction diffractive optical element 108 1/4 wavelength plate 109 Objective lens 110 Optical recording medium 110a Optical recording medium (BD )
110b Optical recording medium (HD)
110e, 110f Multi-layer optical recording medium 111 Detection lens 112 Light receiving element 114, 114a, 114b Actuator

Claims (13)

  1. 波長λ1,基板厚t1,使用開口数NA1の第1の光記録媒体と、波長λ1、基板厚t2(>t1)、使用開口数NA2(<NA1)の第2の光記録媒体に対して情報の記録および/または再生を行う光ピックアップにおいて、
    光源と、前記光源からの光束を光記録媒体に集光するための対物レンズと、屈折力が正負異なる2枚のレンズから構成され、前記レンズのいずれか1面に前記光束を3ビームに分割する回折格子が形成されたエキスパンダ光学系と、前記第1,第2の光記録媒体いずれかを判別した判別信号に基づいて、前記エキスパンダ光学系の各レンズを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする光ピックアップ。
    Information for a first optical recording medium having a wavelength λ1, a substrate thickness t1, a used numerical aperture NA1, and a second optical recording medium having a wavelength λ1, a substrate thickness t2 (> t1), and a used numerical aperture NA2 (<NA1) In an optical pickup for recording and / or reproducing
    Consists of a light source, an objective lens for condensing the light beam from the light source on an optical recording medium, and two lenses having different positive and negative refractive powers, and the light beam is divided into three beams on one surface of the lens An expander optical system having a diffraction grating formed thereon, and drive means for driving each lens of the expander optical system based on a discrimination signal that discriminates one of the first and second optical recording media. An optical pickup characterized by that.
  2. 前記エキスパンダ光学系が、第2の光記録媒体を認識した場合は、第1の光記録媒体と比べて収斂光によるオーバーの球面収差を発生させることを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。   2. The optical pickup according to claim 1, wherein when the expander optical system recognizes the second optical recording medium, the expander optical system generates over-spherical aberration due to convergent light as compared with the first optical recording medium. .
  3. 厚み方向に情報記録面がp層(p≧2)形成され、対物レンズに近い手前側の(p−q)層はトラックピッチの狭い情報記録層、前記対物レンズより遠い奥側のq層はトラックピッチの広い情報記録層からなる光記録媒体に対して情報の記録および/または再生を行う光ピックアップにおいて、
    光源と、前記光源からの光束を光記録媒体に集光するための対物レンズと、屈折力が正負異なる2枚のレンズから構成され、前記レンズのいずれか1面に前記光束を3ビームに分割する回折格子が形成されたエキスパンダ光学系と、前記(p−q)層〜q層のいずれか1層を選択する選択信号に基づいて、前記エキスパンダ光学系の各レンズを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする光ピックアップ。
    An information recording surface is formed in a p-layer (p ≧ 2) in the thickness direction, the (pq) layer on the near side near the objective lens is an information recording layer with a narrow track pitch, and the q layer on the far side far from the objective lens is In an optical pickup for recording and / or reproducing information on an optical recording medium comprising an information recording layer having a wide track pitch,
    Consists of a light source, an objective lens for condensing the light beam from the light source on an optical recording medium, and two lenses having different positive and negative refractive powers, and the light beam is divided into three beams on one surface of the lens And an expander optical system in which a diffraction grating is formed, and a drive means for driving each lens of the expander optical system based on a selection signal for selecting any one of the (pq) to q layers And an optical pickup.
  4. 前記エキスパンダ光学系が、光記録媒体の対物レンズに近い手前側の(p−q)層の選択時には収斂光によるアンダーの球面収差を発生させ、前記対物レンズより遠い奥側のq層の選択時には前記(p−q)層に比べて収斂光によるオーバーの球面収差を発生させることを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ。   When the expander optical system selects the near (pq) layer close to the objective lens of the optical recording medium, it generates under spherical aberration due to convergent light, and selects the q layer farther from the objective lens. 4. The optical pickup according to claim 3, wherein over-spherical aberration due to convergent light is sometimes generated as compared with the (pq) layer.
  5. 前記エキスパンダ光学系の駆動手段が、光束を3ビームに分割する回折格子を形成したレンズを光軸中心に回動させる第1の駆動手段と、前記エキスパンダ光学系の少なくとも一方のレンズを光軸方向に移動させる第2の駆動手段と、前記エキスパンダ光学系の少なくとも一方のレンズを光軸直交面内の光記録媒体半径方向に可動させる第3の駆動手段とを備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光ピックアップ。   The drive means for the expander optical system is a first drive means for rotating a lens formed with a diffraction grating that divides a light beam into three beams around the optical axis, and at least one lens of the expander optical system A second driving unit that moves in the axial direction; and a third driving unit that moves at least one lens of the expander optical system in the radial direction of the optical recording medium in the plane orthogonal to the optical axis. The optical pickup according to any one of claims 1 to 4.
  6. 前記エキスパンダ光学系の第1の駆動手段が、光ピックアップの組付工程において、光記録媒体に3ビームがオントラックとなる状態の第1中立点を記憶し、第2,第3の駆動手段が、光ピックアップの組付工程において、収差最良または情報信号最良となる状態の第2,第3中立点を記憶し、光記録媒体のセット時に前記記憶した第1〜第3中立点にレンズを初期移動することを特徴とする請求項5記載の光ピックアップ。   The first drive means of the expander optical system stores a first neutral point in a state where the three beams are on-track in the optical recording medium in the assembly process of the optical pickup, and second and third drive means However, in the assembly process of the optical pickup, the second and third neutral points in the state where the aberration is best or the information signal is best are stored, and the lens is placed at the stored first to third neutral points when the optical recording medium is set. 6. The optical pickup according to claim 5, wherein the optical pickup is initially moved.
  7. 前記エキスパンダ光学系の光束を3ビームに分割する回折格子を形成するレンズ面が、前記エキスパンダ光学系の4つのレンズ面のうち、曲率半径が最も大きいレンズ面であることを特徴とする請求項5記載の光ピックアップ。   The lens surface forming a diffraction grating that divides the light beam of the expander optical system into three beams is a lens surface having the largest curvature radius among the four lens surfaces of the expander optical system. Item 5. The optical pickup according to Item 5.
  8. 前記エキスパンダ光学系の光束を3ビームに分割する回折格子を形成するレンズ面が、平面であることを特徴とする請求項5記載の光ピックアップ。   6. The optical pickup according to claim 5, wherein a lens surface forming a diffraction grating for dividing the light beam of the expander optical system into three beams is a flat surface.
  9. 前記光記録媒体が、対物レンズ側から少なくとも0.1mm,0.6mm,1.2mmのいずれか2以上の厚み位置に情報記録面を有することを特徴とする
    請求項3または4記載の光ピックアップ。
    5. The optical pickup according to claim 3, wherein the optical recording medium has an information recording surface at a thickness position of at least two of 0.1 mm, 0.6 mm, and 1.2 mm from the objective lens side. .
  10. 前記対物レンズが、第1の光記録媒体に対して収差最良となるレンズであって、
    前記対物レンズとエキスパンダ光学系の間に、回折素子または位相シフタ素子を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光ピックアップ。
    The objective lens is a lens that has the best aberration with respect to the first optical recording medium,
    The optical pickup according to claim 1, further comprising a diffraction element or a phase shifter element between the objective lens and the expander optical system.
  11. 前記回折素子または位相シフタ素子が、光記録媒体に応じて、異なる回折次数の光束を選択的に用いることを特徴とする請求項10記載の光ピックアップ。   11. The optical pickup according to claim 10, wherein the diffraction element or the phase shifter element selectively uses light beams having different diffraction orders depending on the optical recording medium.
  12. 前記回折素子または位相シフタ素子を、対物レンズと一体成形し、かつ素子面を前記対物レンズの光源側表面に形成したことを特徴とする請求項10記載の光ピックアップ。   11. The optical pickup according to claim 10, wherein the diffractive element or phase shifter element is formed integrally with an objective lens, and an element surface is formed on a light source side surface of the objective lens.
  13. 光記録媒体に情報の記録および/または再生を行う光情報処理装置において、請求項1〜12のいずれか1項に記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする光情報処理装置。   13. An optical information processing apparatus for recording and / or reproducing information on an optical recording medium, comprising the optical pickup according to any one of claims 1 to 12.
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