JP2007035240A - Objective optical system for optical pickup apparatus and optical pickup apparatus - Google Patents

Objective optical system for optical pickup apparatus and optical pickup apparatus Download PDF

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Kazuyoshi Noguchi
一能 野口
Yuichi Shin
勇一 新
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an objective optical system for an optical pickup apparatus that can suppress occurrence of a ghost and can secure a working distance while temperature characteristics are improved and to provide the optical pickup apparatus using the same. <P>SOLUTION: The objective optical system for the optical pickup apparatus is constituted of a first lens and a second lens made of plastic. Each lens has a refractive power. Thereby the curvature of each optical surface is relaxed to improve temperature characteristics. Since the refractive power P1 of the first lens and the power P of the whole system of the first and the second lenses satisfy the predetermined condition, the refractive power of the first lens is not made too high and an improvement effect of the temperature characteristics and securing of the working distance can be attained. Since opposite optical surfaces of the first lens are convex surfaces, adverse influence on a detector by reflection light can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ピックアップ装置用対物光学系及び光ピックアップ装置に関し、特にプラスチック製の複数のレンズを用いてなる光ピックアップ装置用対物光学系及びそれを用いた光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an objective optical system for an optical pickup device and an optical pickup device, and more particularly to an objective optical system for an optical pickup device using a plurality of plastic lenses and an optical pickup device using the same.

近年、波長400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録/再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、NA0.85、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるBlu−ray Disc(以下、BDという)では、DVD(NA0.6、光源波長650nm、記憶容量4、7GB)と同じ大きさである直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり23〜27GBの情報の記録が可能であり、又、NA0.65、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるHD DVD(以下、HDという)では、直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり15〜20GBの情報の記録が可能である。尚、BDでは、光ディスクの傾き(スキュー)に起因して発生するコマ収差が増大するため、DVDにおける場合よりも保護層を薄く設計し(DVDの0.6mmに対して、0.1mm)、スキューによるコマ収差量を低減している。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。   In recent years, research and development of a high-density optical disk system capable of recording / reproducing information using a blue-violet semiconductor laser having a wavelength of about 400 nm is rapidly progressing. As an example, in an optical disc for recording / reproducing information with specifications of NA 0.85 and light source wavelength 405 nm, so-called Blu-ray Disc (hereinafter referred to as BD), DVD (NA 0.6, light source wavelength 650 nm, storage capacity 4, 7 GB) Can record information of 23 to 27 GB per layer on an optical disk with a diameter of 12 cm, which is the same size as the above, and an optical disk that records and reproduces information with specifications of NA 0.65 and light source wavelength 405 nm, so-called With HD DVD (hereinafter referred to as HD), information of 15 to 20 GB per layer can be recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm. In the BD, since coma aberration generated due to the tilt (skew) of the optical disk increases, the protective layer is designed to be thinner than in the DVD (0.1 mm with respect to 0.6 mm of the DVD) The amount of coma due to skew is reduced. Hereinafter, in this specification, such an optical disc is referred to as a “high-density optical disc”.

ところで、プラスチック製のレンズは、ガラス製のレンズと比較して、低温(120℃程度)での射出成形が可能であり、金型の寿命も長く確保できると共に、材料費も安価であるので、低コストで安定した精度を維持しながら大量生産できるという利点がある。そこで、特許文献1においては、開口数NA0.85を実現できるプラスチック製の単レンズからなる光ピックアップ装置用の対物光学系を提案している。   By the way, a plastic lens can be injection-molded at a low temperature (about 120 ° C.), can ensure a long mold life, and has a low material cost compared to a glass lens. There is an advantage that mass production is possible while maintaining stable accuracy at low cost. Therefore, Patent Document 1 proposes an objective optical system for an optical pickup device composed of a plastic single lens capable of realizing a numerical aperture NA of 0.85.

しかるに、プラスチック製の単レンズは、以上のような利点を有するが、一方で、温度変化に伴う屈折率変化により発生する球面収差が大きくなるという問題がある。これは、屈折率変化に伴いプラスチック製の単レンズで発生する球面収差変化が、開口数の4乗(NA4)に比例して増加するためであり、特に高開口数を実現するために、曲率が大きい光学面を形成した場合、温度変化に伴う屈折率変化がより顕著になる傾向がある。なお、以下の説明においては、温度変化時の光学素子の特性を「温度特性」ということがある。 However, the single lens made of plastic has the advantages as described above, but on the other hand, there is a problem that the spherical aberration generated due to the refractive index change accompanying the temperature change becomes large. This is because the change in spherical aberration that occurs in a plastic single lens with a change in refractive index increases in proportion to the fourth power of the numerical aperture (NA 4 ), and in particular, in order to achieve a high numerical aperture, When an optical surface having a large curvature is formed, the refractive index change with temperature change tends to become more prominent. In the following description, the characteristics of the optical element when the temperature changes may be referred to as “temperature characteristics”.

プラスチック製の単レンズの温度特性を補正する技術として、単レンズの光学面に、回折構造と光軸方向に延びる複数の段差構造(NPS:non−periodic phase structure)を設けることで、色収差の補正と温度特性の補正を行う技術が、特許文献2に記載されている。このような段差構造を光学面に設けることで、温度特性を向上させることができる。   As a technique for correcting temperature characteristics of a single lens made of plastic, correction of chromatic aberration is achieved by providing a single lens optical surface with a diffraction structure and a plurality of step structures (NPS: non-periodic phase structure) extending in the optical axis direction. Patent Document 2 discloses a technique for correcting temperature characteristics. By providing such a step structure on the optical surface, the temperature characteristics can be improved.

ところが、光ピックアップ装置に用いるレーザ光源において、その中心波長が瞬時的に数nmとぶ、いわゆるモードホッピングを起こす場合があるが、NPSなどの微小段差構造を設けると、波長ズレに応じて球面収差を増大させる、いわゆる波長特性が悪いという問題がある。又、高開口数の単レンズの光学面にNPSなどの微小段差構造を設けると、光線のケラレなどが生じ、光透過率が低下するという問題がある。
特開2001−324673号公報 国際公開第02/41307号パンフレット
However, in the laser light source used in the optical pickup device, there is a case where the center wavelength instantaneously causes a few nm, so-called mode hopping may occur. There is a problem of increasing so-called wavelength characteristics. Further, when a minute step structure such as NPS is provided on the optical surface of a single lens having a high numerical aperture, there is a problem that light vignetting occurs and the light transmittance is lowered.
JP 2001-324673 A International Publication No. 02/41307 Pamphlet

これに対し、温度特性を改善するために、対物光学系を2つのレンズから構成する試みがある。より具体的には、各レンズに屈折パワーを持たせることによって、その光学面における曲率を緩めて温度特性を改善しようとするものである。ところが、2つのレンズのいずれかの光学面を平面とすると、光源からの光束が平面で反射し、反射光が光検出器に検出されてゴーストが生じる恐れがある。これに対し、平面の光学面を有するレンズを光軸に対して傾ければ、ゴーストの発生を抑制できるが、その代わりにコマ収差が発生する恐れがある。   On the other hand, there is an attempt to configure the objective optical system from two lenses in order to improve the temperature characteristics. More specifically, by providing each lens with refractive power, the curvature at the optical surface is relaxed to improve the temperature characteristics. However, if any one of the optical surfaces of the two lenses is a flat surface, the light beam from the light source is reflected by the flat surface, and the reflected light may be detected by the photodetector to cause a ghost. On the other hand, if a lens having a flat optical surface is tilted with respect to the optical axis, the occurrence of ghosts can be suppressed, but there is a risk that coma will occur instead.

又、対物光学系を2つのレンズから構成した場合、ワーキングディスタンスに関する問題が生じる。より具体的には、光源側のレンズの屈折パワーを増大させれば、対物光学系の温度特性は改善されるが、ワーキングディスタンスが短くなって、光ピックアップ装置に搭載する上で問題となる。一方、光源側のレンズの屈折パワーを減少させれば、ワーキングディスタンスは確保されるが、温度特性の改善効果が薄くなるという問題がある。   Further, when the objective optical system is composed of two lenses, a problem relating to working distance occurs. More specifically, if the refractive power of the lens on the light source side is increased, the temperature characteristic of the objective optical system is improved, but the working distance is shortened, which causes a problem in mounting in the optical pickup device. On the other hand, if the refractive power of the lens on the light source side is reduced, the working distance is ensured, but there is a problem that the effect of improving the temperature characteristics becomes thin.

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、温度特性を改善しつつ、ゴーストの発生を抑制でき且つワーキングディスタンスを確保できる光ピックアップ装置用対物光学系及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and uses the objective optical system for an optical pickup device that can suppress the occurrence of ghost and can ensure the working distance while improving the temperature characteristics and the same. An object is to provide an optical pickup device.

請求項1に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、第1光源から出射される波長λ1の第1光束を用いて、厚さt1の保護層を有する第1光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いることができる光ピックアップ装置用対物光学系において、
光源側に配置される正の屈折パワーを有するプラスチック製の第1レンズと、前記第1レンズよりも光情報記録媒体側に配置される正の屈折パワーを有するプラスチック製の第2レンズとにより構成され、
前記第1レンズの光学面は両面とも凸面であるとともに、前記第1レンズの屈折パワーをP1、対物光学系の全系のパワーをPとしたとき、下記の式を満たすことを特徴とする。
0.04 < P1/P < 0.24 (1)
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 1 is an information recording surface of a first optical information recording medium having a protective layer having a thickness t1 using a first light beam having a wavelength λ1 emitted from a first light source. In an objective optical system for an optical pickup device that can be used for an optical pickup device that records and / or reproduces information,
A plastic first lens having a positive refractive power disposed on the light source side, and a plastic second lens having a positive refractive power disposed on the optical information recording medium side than the first lens. And
The optical surfaces of the first lens are both convex surfaces, and satisfy the following expression, where P1 is the refractive power of the first lens and P is the power of the entire objective optical system.
0.04 <P1 / P <0.24 (1)

この対物光学系では、プラスチックの前記第1レンズと前記第2レンズとから構成し、各レンズに屈折パワーを持たせることによって、その光学面における曲率を緩めて温度特性を改善する。更に、前記第1レンズの両光学面が凸面であるので、反射光による検出器への悪影響を抑制することができる。加えて、前記第1レンズの屈折パワーP1と、前記第1レンズ及び前記第2レンズからなる全系のパワーPとの配分を式(1)の範囲としているので、第1レンズの屈折パワーが大きくなりすぎず、従って温度特性の改善効果とワーキングディスタンスの確保とを両立することができる。   This objective optical system is composed of the first lens and the second lens made of plastic, and by giving each lens refractive power, the curvature on the optical surface is relaxed and the temperature characteristics are improved. Furthermore, since both optical surfaces of the first lens are convex surfaces, it is possible to suppress an adverse effect on the detector due to the reflected light. In addition, since the distribution of the refractive power P1 of the first lens and the power P of the entire system composed of the first lens and the second lens is within the range of the expression (1), the refractive power of the first lens is Therefore, the temperature characteristic does not become too large, and therefore both the effect of improving the temperature characteristics and the securing of the working distance can be achieved.

より具体的には、P1/Pを上式(1)の下限より大きくすることで、前記対物光学系が温度変化した場合や、前記光源の発振波長が基準波長からずれた場合でも球面収差を良好に抑えることができ、これを用いた光ピックアップ装置において情報の記録及び/又は再生を適切に行うことが出来る。又、前記対物光学系全系のパワーに対する前記第1レンズの屈折パワーを大きくすると、温度変化時、波長変化時に変化する波面収差量は小さくすることが出来る一方で、ワーキングディスタンス(作動距離)が小さくなる傾向があることは上述したが、上式(1)の上限より小さくすることにより、必要なワーキングディスタンスを確保することが出来る。   More specifically, by making P1 / P larger than the lower limit of the above equation (1), spherical aberration can be reduced even when the objective optical system changes in temperature or when the oscillation wavelength of the light source deviates from the reference wavelength. It is possible to satisfactorily suppress, and information can be appropriately recorded and / or reproduced in an optical pickup device using the same. Also, when the refractive power of the first lens is increased with respect to the power of the entire objective optical system, the amount of wavefront aberration that changes when the temperature changes and the wavelength changes can be reduced, while the working distance (working distance) is reduced. As described above, the tendency to decrease is as described above, but the necessary working distance can be ensured by making it smaller than the upper limit of the above equation (1).

請求項2に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項1に記載の発明において、前記第1レンズの光源側の光学面、前記第1レンズの光情報記録媒体側の光学面及び前記第2レンズの光源側の光学面のうち、少なくとも1つの光学面に第1位相構造を有することを特徴とする。   An objective optical system for an optical pickup device according to a second aspect is the optical system according to the first aspect, wherein the optical surface on the light source side of the first lens, the optical surface on the optical information recording medium side of the first lens, and the optical surface Of the optical surfaces on the light source side of the second lens, at least one optical surface has a first phase structure.

前記第1位相構造を設けることにより、その機能を利用して、さらに温度特性を改善することができる。特に、前記第1レンズを両凸面としているため、このいずれかの光学面に位相構造を設けることは、成形転写性上好ましく、かつ回折効率などの光利用効率の点でも良いといえる。たとえば前記第1レンズがメニスカス形状であるとした場合、その光学面に光路差付与構造を設けると、光学面の深い部位に設けた位相構造における回折効率の低下や、成形転写性の悪化等が発生するため、実用上好ましくないのに対し、本発明のように両凸面のいずれかに設けるのであれば、そのような不具合を抑制できる。   By providing the first phase structure, the temperature characteristics can be further improved by utilizing the function. In particular, since the first lens is a biconvex surface, it is preferable to provide a phase structure on any one of these optical surfaces from the viewpoint of molding transferability and light utilization efficiency such as diffraction efficiency. For example, assuming that the first lens has a meniscus shape, if an optical path difference providing structure is provided on the optical surface, a decrease in diffraction efficiency in a phase structure provided in a deep part of the optical surface, a deterioration in molding transferability, etc. However, if it is provided on either of the two convex surfaces as in the present invention, such a problem can be suppressed.

また、本明細書において、「位相構造」とは、光軸方向の段差を複数有し、入射光束に対して光路差(位相差)を付加する構造の総称である。この段差により入射光束に付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。このような位相構造の具体的な例としては、上記の段差が光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置された回折構造や、上記の段差が光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置された光路差付与構造(位相差付与構造ともいう)である。   Further, in this specification, the “phase structure” is a general term for a structure having a plurality of steps in the optical axis direction and adding an optical path difference (phase difference) to the incident light flux. The optical path difference added to the incident light flux by this step may be an integer multiple of the wavelength of the incident light flux or a non-integer multiple of the wavelength of the incident light flux. Specific examples of such a phase structure include a diffractive structure in which the above steps are arranged at periodic intervals in the direction perpendicular to the optical axis, and the above steps are arranged at non-periodic intervals in the direction perpendicular to the optical axis. This is an optical path difference providing structure (also referred to as a phase difference providing structure).

また、本明細書においては、「第1位相構造」は、光軸を含む中心領域と該中心領域の外側に微細な段差をもって分割された複数の輪帯とから構成される構造であって、所定の温度においては、隣接する輪帯を透過する波面間で入射光束の波長の整数倍の光路差を発生し、温度が前記所定の温度から変化した場合においては、屈折率の変化に伴い、隣接する輪帯を透過する波面間で発生する光路差が入射光束の波長の整数倍からずれるような特性を有する構造を指す。   Further, in the present specification, the “first phase structure” is a structure composed of a central region including the optical axis and a plurality of annular zones divided with a fine step outside the central region, At a predetermined temperature, an optical path difference that is an integral multiple of the wavelength of the incident light beam is generated between wavefronts that pass through adjacent annular zones, and when the temperature changes from the predetermined temperature, along with a change in refractive index, This refers to a structure having such a characteristic that an optical path difference generated between wavefronts passing through adjacent annular zones deviates from an integral multiple of the wavelength of an incident light beam.

請求項3に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項2に記載の発明において、前記第1位相構造は、環境温度が変化した際に生じる波面収差の劣化を抑制する機能を有することを特徴とする。   The objective optical system for an optical pickup device according to a third aspect is the invention according to the second aspect, wherein the first phase structure has a function of suppressing deterioration of wavefront aberration that occurs when the environmental temperature changes. It is characterized by.

前記第1位相構造は、回折構造を含む光路差付与構造であって良く、上述したNPSなども含む概念である。一般的に、位相構造は、加工性、成形性の観点から曲率の小さな光学面に設けることが望ましいが、前記第1レンズの焦点距離を固定としたときに、両凸の形状にすれば最も曲率を小さく出来る。   The first phase structure may be an optical path difference providing structure including a diffractive structure, and is a concept including the NPS described above. In general, it is desirable to provide the phase structure on an optical surface with a small curvature from the viewpoint of workability and moldability. However, when the focal length of the first lens is fixed, it is most preferable if the biconvex shape is used. The curvature can be reduced.

請求項4に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項2に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、第2光源から出射される波長λ2(λ1<λ2)の第2光束を、前記光ピックアップ装置用対物光学系を介して厚さt2の保護層を有する第2光情報記録媒体の情報記録面に対して集光させることにより、情報の記録及び/又は再生を行うことができることを特徴とするので、例えば高密度光ディスクとDVD或いはCDに対して、互換可能に情報の記録及び/又は再生をおこなうことができる。   The objective optical system for an optical pickup device according to a fourth aspect is the optical system according to the second aspect, wherein the optical pickup device emits a second light flux having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) emitted from a second light source. Information can be recorded and / or reproduced by focusing on the information recording surface of the second optical information recording medium having a protective layer having a thickness of t2 through the objective optical system for the optical pickup device. Therefore, for example, information can be recorded and / or reproduced in a compatible manner with a high-density optical disc and a DVD or CD.

請求項5に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項7に記載の発明において、前記第1レンズの屈折パワーをP1,前記第1レンズと前記第2レンズの合成パワーをPとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
0.04 < P1/P < 0.15 (2)
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 5 is the optical system according to claim 7, wherein the refractive power of the first lens is P1, and the combined power of the first lens and the second lens is P. Sometimes, the following formula is satisfied.
0.04 <P1 / P <0.15 (2)

P1/Pを上式(2)の下限より大きくすることで、前記対物光学系が温度変化した場合や、前記光源の発振波長が基準波長からずれた場合でも球面収差を良好に抑えることができ、これを用いた光ピックアップ装置において情報の記録及び/又は再生を適切に行うことが出来る。又、前記対物光学系全系のパワーに対する前記第1レンズの屈折パワーを大きくすると、温度変化時、波長変化時に変化する波面収差量は小さくすることが出来る一方で、ワーキングディスタンスが小さくなる傾向があることは上述したが、上式(2)の上限より小さくすることにより、前記波長λ2の前記第2光束を考慮した上でも、必要なワーキングディスタンスを確保することが出来る。   By making P1 / P larger than the lower limit of the above equation (2), spherical aberration can be satisfactorily suppressed even when the objective optical system changes in temperature or when the oscillation wavelength of the light source deviates from the reference wavelength. In the optical pickup device using this, information can be recorded and / or reproduced appropriately. In addition, when the refractive power of the first lens is increased with respect to the power of the entire objective optical system, the amount of wavefront aberration that changes when the temperature changes and the wavelength changes can be reduced, while the working distance tends to decrease. As described above, the necessary working distance can be ensured by considering the second light flux having the wavelength λ2 by making it smaller than the upper limit of the above equation (2).

請求項6に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項4又は5に記載の発明において、前記波長λ1の第1光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ2の第2光束が通過したときに、1次回折光の光量が最も高くなる第2位相構造を有する光学面を備えたことを特徴とする。   The objective optical system for an optical pickup device according to a sixth aspect is the optical system according to the fourth or fifth aspect, wherein when the first light flux having the wavelength λ1 passes, the light amount of the 0th-order diffracted light becomes the highest, An optical surface having a second phase structure in which the amount of the first-order diffracted light is the highest when the second light flux having the wavelength λ2 passes is provided.

前記第2位相構造を設けることによって、前記波長λ2の第2光束が通過したときのみ回折効果を付与することができ、それにより前記第1光情報記録媒体の保護層の厚さt1と、前記第2光情報記録媒体の保護層の厚さt2との差に起因して発生する球面収差を補正することができる。   By providing the second phase structure, it is possible to provide a diffraction effect only when the second light flux having the wavelength λ2 passes, thereby the thickness t1 of the protective layer of the first optical information recording medium, Spherical aberration that occurs due to the difference from the thickness t2 of the protective layer of the second optical information recording medium can be corrected.

請求項7に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項4〜6のいずれかに記載の発明において
前記第1位相構造は、それが形成される光学面において、光軸を中心とする複数の輪帯に分割され、隣り合う各輪帯は光軸と平行な所定の深さdの段差で隔てられており、
前記波長λ1、λ2が以下の条件を満足するとき、
390nm<λ1<420nm (3)
640nm<λ2<680nm (4)
前記深さdは、以下の条件式を満足することを特徴とする。
1.7×λ1/{n(λ1)−1} ≦ d ≦ 2.3×λ1/{n(λ1)−1} (5)
ただし、n(λ1)は前記第1位相構造を構成する材料の波長λ1における屈折率である。
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 7 is the invention according to any one of claims 4 to 6, wherein the first phase structure is centered on an optical axis on an optical surface on which the first phase structure is formed. Divided into a plurality of annular zones, each adjacent annular zone is separated by a step of a predetermined depth d parallel to the optical axis,
When the wavelengths λ1 and λ2 satisfy the following conditions:
390 nm <λ1 <420 nm (3)
640 nm <λ2 <680 nm (4)
The depth d satisfies the following conditional expression.
1.7 × λ1 / {n (λ1) −1} ≦ d ≦ 2.3 × λ1 / {n (λ1) −1} (5)
Here, n (λ1) is the refractive index at the wavelength λ1 of the material constituting the first phase structure.

前記第1位相構造の段差を、隣り合う輪帯同士、基準状態で波長λ1について2波長分の光路差を付与するようにすると、温度が設計基準温度から変化した場合や、波長が基準波長から変化した場合に発生する波長λ1の光束に対する波面収差をフリンジZernike多項式の36項まででフィットした際のフィットエラーを小さくすることが出来る。   If the step difference of the first phase structure is set such that two adjacent optical zones have an optical path difference corresponding to two wavelengths for the wavelength λ1 in the reference state, the temperature is changed from the design reference temperature, or the wavelength is changed from the reference wavelength. It is possible to reduce the fitting error when the wavefront aberration with respect to the light beam having the wavelength λ1 generated by the change is fitted up to 36 terms of the fringe Zernike polynomial.

請求項8に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項4〜6のいずれかに記載の発明において、
前記第1位相構造は、それが形成される光学面において、光軸を中心とする複数の輪帯に分割され、隣り合う各輪帯は光軸と平行な所定の深さdの段差で隔てられており、
前記波長λ1、λ2が以下の条件を満足するとき、
390nm<λ1<420nm (6)
640nm<λ2<680nm (7)
前記深さdは、以下の条件式を満足することを特徴とする。
4.7×λ1/{n(λ1)−1} ≦ d ≦ 5.3×λ1/{n(λ1)−1} (8)
ただし、n(λ1)は前記第1位相構造を構成する材料の波長λ1における屈折率である。
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 8 is the invention according to any one of claims 4 to 6,
The first phase structure is divided into a plurality of annular zones centering on the optical axis on the optical surface on which the first phase structure is formed, and each adjacent annular zone is separated by a step having a predetermined depth d parallel to the optical axis. And
When the wavelengths λ1 and λ2 satisfy the following conditions:
390 nm <λ1 <420 nm (6)
640 nm <λ2 <680 nm (7)
The depth d satisfies the following conditional expression.
4.7 × λ1 / {n (λ1) −1} ≦ d ≦ 5.3 × λ1 / {n (λ1) −1} (8)
Here, n (λ1) is the refractive index at the wavelength λ1 of the material constituting the first phase structure.

前記第1位相構造の段差を、隣り合う輪帯同士、基準状態で波長λ1について5波長分の光路差を付与するようにすると、設計基準温度、基準波長状態での波長λ2の光束に対する波面収差をフリンジZernike多項式の36項まででフィットした際のフィットエラーを小さくすることが出来る。   When the step difference of the first phase structure is set to give an optical path difference of 5 wavelengths with respect to the wavelength λ1 in the reference state between adjacent annular zones, the wavefront aberration with respect to the light flux having the wavelength λ2 at the design reference temperature and the reference wavelength state Fit error when fitting up to 36 terms of fringe Zernike polynomial can be reduced.

請求項9に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項4に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、第3光源から出射される波長λ3(λ2<λ3)の第3光束を、前記光ピックアップ装置用対物光学系を介して厚さt3の保護層を有する第3光情報記録媒体の情報記録面に対して集光させることにより、情報の記録及び/又は再生を行うことができることを特徴とするので、例えば高密度光ディスクとDVDとCDとに対して、互換可能に情報の記録及び/又は再生をおこなうことができる。   An objective optical system for an optical pickup device according to a ninth aspect is the invention according to the fourth aspect, wherein the optical pickup device emits a third light flux having a wavelength λ3 (λ2 <λ3) emitted from a third light source. Information can be recorded and / or reproduced by focusing on the information recording surface of the third optical information recording medium having a protective layer having a thickness of t3 through the objective optical system for the optical pickup device. Therefore, information can be recorded and / or reproduced in a compatible manner with, for example, a high-density optical disc, a DVD, and a CD.

請求項10に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項9に記載の発明において、前記第1レンズの屈折パワーをP1,前記第1レンズと前記第2レンズの合成パワーをPとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
0.04 < P1/P < 0.11 (9)
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 10 is the optical system according to claim 9, wherein the refractive power of the first lens is P1, and the combined power of the first lens and the second lens is P. Sometimes, the following formula is satisfied.
0.04 <P1 / P <0.11 (9)

P1/Pを上式(9)の下限より大きくすることで、前記対物光学系が基準温度から+30度温度変化した場合や、前記光源の発振波長が基準波長から+5nm変化した場合でも球面収差を良好に抑えることができ、これを用いた光ピックアップ装置において情報の記録及び/又は再生を適切に行うことが出来る。又、前記対物光学系全系のパワーに対する前記第1レンズの屈折パワーを大きくすると、温度変化時、波長変化時に変化する波面収差量は小さくすることが出来る一方で、ワーキングディスタンスが小さくなる傾向があることは上述したが、上式(9)の上限より小さくすることにより、前記波長λ3の前記第3光束を考慮した上でも、必要なワーキングディスタンスを確保することが出来る。   By making P1 / P larger than the lower limit of the above equation (9), spherical aberration is reduced even when the objective optical system changes by +30 degrees from the reference temperature or when the oscillation wavelength of the light source changes by +5 nm from the reference wavelength. It is possible to satisfactorily suppress, and information can be appropriately recorded and / or reproduced in an optical pickup device using the same. In addition, when the refractive power of the first lens is increased with respect to the power of the entire objective optical system, the amount of wavefront aberration that changes when the temperature changes and the wavelength changes can be reduced, while the working distance tends to decrease. As described above, the necessary working distance can be ensured by considering the third light flux having the wavelength λ3 by making it smaller than the upper limit of the above equation (9).

請求項11に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項9または10に記載の発明において、前記厚さt1,t2,t3は、t1≦t2<t3を満たし、
前記波長λ1の第1光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ2の第2光束が通過したときに、1次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ3の第3光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなる第2位相構造を備えた光学面と、
前記波長λ1の第1光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ2の第2光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ3の第3光束が通過したときに、1次回折光の光量が最も高くなる第3位相構造を備えた光学面と、を有することを特徴とする。
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 11 is the invention according to claim 9 or 10, wherein the thicknesses t1, t2, and t3 satisfy t1 ≦ t2 <t3,
When the first light beam having the wavelength λ1 passes, the light amount of the 0th-order diffracted light becomes the highest, and when the second light beam having the wavelength λ2 passes, the light amount of the first-order diffracted light becomes the highest, An optical surface having a second phase structure in which the amount of zero-order diffracted light is highest when the third light beam passes;
When the first light beam having the wavelength λ1 passes, the light amount of the 0th-order diffracted light becomes the highest, and when the second light beam having the wavelength λ2 passes, the light amount of the 0th-order diffracted light becomes the highest, And an optical surface having a third phase structure in which the amount of the first-order diffracted light becomes the highest when the third light beam passes.

前記第2位相構造に加えて前記第3位相構造を設けることによって、前記波長λ3の第3光束が通過したときのみ回折効果を付与することができ、それにより前記第1光情報記録媒体の保護層の厚さt1と、前記第3光情報記録媒体の保護層の厚さt3との差に起因して発生する球面収差を補正することができる。   By providing the third phase structure in addition to the second phase structure, it is possible to provide a diffraction effect only when the third light flux having the wavelength λ3 passes, thereby protecting the first optical information recording medium. Spherical aberration caused by the difference between the layer thickness t1 and the thickness t3 of the protective layer of the third optical information recording medium can be corrected.

請求項12に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項9〜11のいずれかに記載の発明において、
前記第1位相構造は、それが形成される光学面において、光軸を中心とする複数の輪帯に分割され、隣り合う各輪帯は光軸と平行な所定の深さdの段差で隔てられており、
前記波長λ1、λ2が以下の条件を満足するとき、
390nm<λ1<420nm (10)
640nm<λ2<680nm (11)
760nm<λ3<805nm (12)
前記深さdは、以下の条件式を満足することを特徴とする。
1.7×λ1/{n(λ1)−1} ≦ d ≦ 2.3×λ1/{n(λ1)−1} (13)
ただし、n(λ1)は前記第1位相構造を構成する材料の波長λ1における屈折率である。
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 12 is the invention according to any one of claims 9 to 11,
The first phase structure is divided into a plurality of annular zones centering on the optical axis on the optical surface on which the first phase structure is formed, and each adjacent annular zone is separated by a step having a predetermined depth d parallel to the optical axis. And
When the wavelengths λ1 and λ2 satisfy the following conditions:
390 nm <λ1 <420 nm (10)
640 nm <λ2 <680 nm (11)
760 nm <λ3 <805 nm (12)
The depth d satisfies the following conditional expression.
1.7 × λ1 / {n (λ1) −1} ≦ d ≦ 2.3 × λ1 / {n (λ1) −1} (13)
Here, n (λ1) is the refractive index at the wavelength λ1 of the material constituting the first phase structure.

前記第1位相構造の段差を、隣り合う輪帯同士、基準状態で波長λ1について2波長分の光路差を付与するようにすると、温度が設計基準温度から変化した場合や、波長が基準波長から変化した場合に発生する波長λ1の光束に対する波面収差をフリンジZernike多項式の36項まででフィットした際のフィットエラーを小さくすることが出来る。   If the step difference of the first phase structure is set such that two adjacent optical zones have an optical path difference corresponding to two wavelengths for the wavelength λ1 in the reference state, the temperature is changed from the design reference temperature, or the wavelength is changed from the reference wavelength. It is possible to reduce the fitting error when the wavefront aberration with respect to the light beam having the wavelength λ1 generated by the change is fitted up to 36 terms of the fringe Zernike polynomial.

請求項13に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項9〜11のいずれかに記載の発明において、
前記第1位相構造は、それが形成される光学面において、光軸を中心とする複数の輪帯に分割され、隣り合う各輪帯は光軸と平行な所定の深さdの段差で隔てられており、
前記波長λ1、λ2が以下の条件を満足するとき、
390nm<λ1<420nm (14)
640nm<λ2<680nm (15)
760nm<λ3<805nm (16)
前記深さdは、以下の条件式を満足することを特徴とする。
9.7×λ1/{n(λ1)−1} ≦ d ≦ 10.3×λ1/{n(λ1)−1} (17)
ただし、n(λ1)は前記第1位相構造を構成する材料の波長λ1における屈折率である。
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 13 is the invention according to any one of claims 9 to 11,
The first phase structure is divided into a plurality of annular zones centering on the optical axis on the optical surface on which the first phase structure is formed, and each adjacent annular zone is separated by a step having a predetermined depth d parallel to the optical axis. And
When the wavelengths λ1 and λ2 satisfy the following conditions:
390 nm <λ1 <420 nm (14)
640 nm <λ2 <680 nm (15)
760 nm <λ3 <805 nm (16)
The depth d satisfies the following conditional expression.
9.7 × λ1 / {n (λ1) −1} ≦ d ≦ 10.3 × λ1 / {n (λ1) −1} (17)
Here, n (λ1) is the refractive index at the wavelength λ1 of the material constituting the first phase structure.

前記第1位相構造の段差を、隣り合う輪帯同士、基準状態で波長λ1について10波長分の光路差を付与するようにすると、設計基準温度、基準波長状態での波長λ2の光束に対する波面収差をフリンジZernike多項式の36項まででフィットした際のフィットエラーを小さくすることが出来る。   When the step difference of the first phase structure is such that an optical path difference corresponding to 10 wavelengths with respect to the wavelength λ1 in the reference state between adjacent annular zones is given, the wavefront aberration with respect to the light flux having the wavelength λ2 in the design reference temperature and the reference wavelength state Fit error when fitting up to 36 terms of fringe Zernike polynomial can be reduced.

請求項14に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項1〜13のいずれかに記載の発明において、単独の前記第1レンズに対して倍率m1=0で光束を照射し、その透過光を測定したときに、波面収差は0.070λ1rms以下であり、単独の前記第2レンズに対して倍率m2=P1/P(ただしP1:前記第1レンズの屈折パワー、P:前記第1レンズと前記第2レンズの合成パワー)で光束を照射し、その透過光を測定したときに、波面収差は0.070λ1rms以下であることを特徴とする。   An objective optical system for an optical pickup device according to a fourteenth aspect is the invention according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the single first lens is irradiated with a light beam at a magnification of m1 = 0 and transmitted therethrough. When measuring light, the wavefront aberration is 0.070λ1 rms or less, and the magnification m2 = P1 / P (where P1: refractive power of the first lens, P: the first lens) with respect to the single second lens. And the combined power of the second lens), the wavefront aberration is 0.070λ1 rms or less when the transmitted light is measured.

前記第1レンズと前記第2レンズについて、それぞれ単体の状態で収差を抑えることで、任意の組み合わせでも、レンズの個体差に関わらず球面収差が低い前記対物光学系を提供できる。   By suppressing the aberration in a single state for each of the first lens and the second lens, it is possible to provide the objective optical system having a low spherical aberration regardless of the individual difference of the lenses even in any combination.

請求項15に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項1〜14のいずれかに記載の発明において、
前記第2レンズが、一般化学式(I);
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 15 is the invention according to any one of claims 1 to 14,
The second lens has a general chemical formula (I);

Figure 2007035240
(式中、R1は、炭素数2〜20の炭化水素基群から選ばれる1種ないし2種以上の二価の基、R2は、水素および炭素数1〜5の炭化水素基からなる群から選ばれる1種ないし2種以上の一価の基、xおよびyは共重合比を示し、x/yが5/95以上、95/5以下となる実数である。)
で表現される環状オレフィン系共重合体にヒンダードアミン系耐光安定剤と耐熱安定剤が添加された材料で構成されることを特徴とするので、耐光性、耐熱安定性に優れた光ピックアップ装置用対物光学系を提供できる。
Figure 2007035240
(In the formula, R1 is one or more divalent groups selected from a hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, and R2 is a group consisting of hydrogen and a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. (One or more selected monovalent groups, x and y are copolymerization ratios, and x / y is a real number of 5/95 or more and 95/5 or less.)
It is composed of a material in which a hindered amine light-resistant stabilizer and a heat-resistant stabilizer are added to the cyclic olefin-based copolymer expressed by the objective for an optical pickup device having excellent light resistance and heat-resistant stability. An optical system can be provided.

前記一般化学式(I)において、R1は好ましくは炭素数2〜12の炭化水素基群から選ばれる1種ないし2種以上の二価の基であり、さらに好ましくは、一般化学式(II);   In the general chemical formula (I), R1 is preferably one or more divalent groups selected from the group of hydrocarbon groups having 2 to 12 carbon atoms, and more preferably the general chemical formula (II);

Figure 2007035240
(式中、pは、0乃至2の整数である。)
で表される二価の基であり、最も好ましくは、前記一般化学式(II)においてpが0または1である二価の基である。R1の構造は1種のみを用いても、2種以上を併用しても構わない。また、前記化学式(I)において、R2の例としては水素、メチル基、エチル基、n-プロピル基、I-プロビル基、n-ブチル基、2-メチルプロビル基等が挙げられるが、好ましくは、水素及び/または−CH3であり、最も好ましくは水素である。
Figure 2007035240
(In the formula, p is an integer of 0 to 2.)
Most preferably, it is a divalent group in which p is 0 or 1 in the general chemical formula (II). The structure of R1 may be used alone or in combination of two or more. In the chemical formula (I), examples of R2 include hydrogen, methyl group, ethyl group, n-propyl group, I-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, etc. Is hydrogen and / or —CH 3, most preferably hydrogen.

また、共重合のタイプは本発明において全く制限されるものではなく、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、交互共重合等、公知の様々な共重合タイプを適用することができるが、好ましくはランダムコポリマーである。   In addition, the type of copolymerization is not limited at all in the present invention, and various known copolymerization types such as random copolymer, block copolymer, alternating copolymerization and the like can be applied, but random copolymer is preferable. .

(ヒンダードアミン系耐光安定剤)
ヒンダードアミン系耐光安定剤(D)の具体例としては、N,N’,N’’,N’’’−テトラキス−(4,6−ビス(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−アミン、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンとN,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕、1,6−ヘキサンジアミン−N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)とモルフォリン−2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジンとの重縮合物、ポリ〔(6−モルフォリノ−s−トリアジン−2,4−ジイル)〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕−ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕、などのピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量ヒンダードアミン系耐光安定剤;コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールと3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量ヒンダードアミン系耐光安定剤などが挙げられる。
(Hindered amine light resistance stabilizer)
Specific examples of the hindered amine light-resistant stabilizer (D) include N, N ′, N ″, N ′ ″-tetrakis- (4,6-bis (butyl- (N-methyl-2,2,6, 6-tetramethylpiperidin-4-yl) amino) -triazin-2-yl) -4,7-diazadecane-1,10-amine, dibutylamine and 1,3,5-triazine and N, N′-bis ( 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) butylamine polycondensate, poly [{(1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2, 4-diyl} {(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino} hexamethylene {(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino}], 1,6- Hexanediamine-N, N′-bis (2,2,6,6-tetramethyl (Lu-4-piperidyl) and morpholine-2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine, poly [(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl) [( 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino] -hexamethylene [(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino], etc., and the piperidine ring via the triazine skeleton Multiple-bonded high molecular weight hindered amine light stabilizers; polymer of dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic Acid, 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinol and 3,9-bis (2-hydroxy-1,1-dimethylethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro High molecular weight hindered amine light stabilizers in which piperidine rings are bonded via an ester bond, such as a mixed esterified product with [5,5] undecane.

これらのうち好適なヒンダードアミン系耐光安定剤は、ポリ〔{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕である。   Among these, preferred hindered amine light stabilizers are poly [{6- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl} {(2, 2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino} hexamethylene {(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino}].

ヒンダードアミン系耐光安定剤(D)の量は、重合体(A)100重量部に対して、通常0.01〜1.5重量部、好ましくは0.03〜1.0重量部、より好ましくは0.05〜0.5重量部である。   The amount of the hindered amine light resistance stabilizer (D) is usually 0.01 to 1.5 parts by weight, preferably 0.03 to 1.0 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the polymer (A). 0.05 to 0.5 parts by weight.

(熱安定剤)
また、任意成分として配合される耐熱安定剤としては、テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタン、β-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸アルキルエステル、2,2'-オキザミドビス[エチル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートなどのフェノール系酸化防止剤、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、1,2-ヒドロキシステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールジステアレート、ペンタエリスリトールトリステアレートなどの多価アルコール脂肪酸エステルなどを挙げることができ、また、ジステアリルペンタエリスリトールジフォスファイト、フェニル-4,4'-イソプロピリデンジフェノール-ペンタエリスリトールジフォスファイト、ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジフォスファイト、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト等のリン系安定剤を使用してもよい。これらは単独で配合してもよいが、組み合わせて配合してもよい。たとえばテトラキス[メチレン-3-(3.5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタンとステアリン酸亜鉛とグリセリンモノステアレートとの組み合わせなどを例示できる。これらの安定剤は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
(Heat stabilizer)
Further, as a heat stabilizer to be blended as an optional component, tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) methane, β- (3,5-di-t Phenol-type antioxidants such as 2-butyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid alkyl ester, 2,2'-oxamide bis [ethyl-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, stearin Fatty acid metal salts such as zinc acid, calcium stearate, calcium 1,2-hydroxystearate, polyvalent such as glycerin monostearate, glycerin distearate, pentaerythritol monostearate, pentaerythritol distearate, pentaerythritol tristearate Alcohol fatty acid esters and the like, and distearyl pentaerythritol diphor Phyto, phenyl-4,4'-isopropylidenediphenol-pentaerythritol diphosphite, bis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, tris (2,4-di Phosphorus stabilizers such as -t-butylphenyl) phosphite may be used. These may be blended alone or in combination. For example, a combination of tetrakis [methylene-3- (3.5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) methane, zinc stearate and glycerin monostearate can be exemplified. These stabilizers can be used alone or in combination of two or more.

請求項16に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項1〜15のいずれかに記載の発明において、前記前記第1レンズ及び第2レンズのうち少なくとも一方が、母材となる樹脂に30ナノメートル以下の粒子を分散させた材料で形成されていることを特徴とする。このような樹脂材料は、通常の光学用との樹脂に比べ、温度変化に対する屈折率変化が小さいという特徴を有するので、温度特性を改善するためにレンズに位相構造を設ける等のレンズ設計及びレンズ成形への負荷を軽減することができる。また、前記第1位相構造による温度特性の改善効果を穏やかにすることが出来るので、その分、波長特性の悪化を抑えることができる。あるいは、前記第1位相構造による温度特性の改善効果をそのまま維持すると、前記第1レンズのパワーを小さく出来るので、ワーキングディスタンスを長く確保することが出来る。   The objective optical system for an optical pickup device according to claim 16 is the invention according to any one of claims 1 to 15, wherein at least one of the first lens and the second lens is made of a resin serving as a base material. It is formed of a material in which particles of 30 nanometers or less are dispersed. Such a resin material has a feature that a change in refractive index with respect to a temperature change is smaller than that of a resin for ordinary optical use. Therefore, in order to improve temperature characteristics, a lens design such as providing a lens with a phase structure and a lens. The load on molding can be reduced. In addition, since the effect of improving the temperature characteristics by the first phase structure can be moderated, the deterioration of the wavelength characteristics can be suppressed correspondingly. Alternatively, if the effect of improving the temperature characteristics by the first phase structure is maintained as it is, the power of the first lens can be reduced, so that a long working distance can be ensured.

請求項17に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項16に記載の発明において、前記微粒子は無機粒子であることを特徴とする。   An objective optical system for an optical pickup device according to a seventeenth aspect is the invention according to the sixteenth aspect, wherein the fine particles are inorganic particles.

請求項18に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項16に記載の発明において、前記微粒子は無機酸化物の粒子であることを特徴とする。   The objective optical system for an optical pickup device according to an eighteenth aspect is the invention according to the sixteenth aspect, wherein the fine particles are inorganic oxide particles.

請求項19に記載の光ピックアップ装置用対物光学系は、請求項16〜18のいずれかに記載の発明において、前記少なくとも一方のレンズの温度が1℃上昇した場合の屈折率変化量を|A|としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
|A| < 8 × 10-5 (18)
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 19 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 16 to 18, the amount of change in refractive index when the temperature of the at least one lens rises by 1 ° C. When |, the following expression is satisfied.
| A | <8 × 10 -5 (18)

母材となる樹脂に30ナノメートル以下の粒子を分散させた材料として、アサーマル樹脂が知られている。アサーマル樹脂は、通常の光学用との樹脂に比べ、温度変化に対する屈折率変化が小さいという特徴を有するので、前記第1位相構造による温度特性の改善効果を穏やかにすることが出来るので、その分、波長特性の悪化を抑えることができる。あるいは、前記第1位相構造による温度特性の改善効果をそのまま維持すると、前記第1レンズのパワーを小さく出来るので、ワーキングディスタンスを長く確保することが出来る。   An athermal resin is known as a material in which particles of 30 nanometers or less are dispersed in a resin as a base material. Since the athermal resin has a feature that the refractive index change with respect to the temperature change is small compared to a normal optical resin, the effect of improving the temperature characteristics by the first phase structure can be moderated. , Deterioration of wavelength characteristics can be suppressed. Alternatively, if the effect of improving the temperature characteristics by the first phase structure is maintained as it is, the power of the first lens can be reduced, so that a long working distance can be ensured.

一般に、透明な樹脂材料に粉末を混合させると、光の散乱が生じ、透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粉末を透過光束の波長より小さい平均粒径が30nm以下の微粒子とすることにより、散乱が事実上発生しないようにできることがわかってきた。ここで、このような樹脂材料としては、母材となる樹脂の温度変化に伴う屈折率変化率よりも大きい屈折率変化率を有する平均粒径が30nm以下の微粒子を分散させた樹脂材料であることが好ましい。尚、屈折率変化率が大きいとは、母材となる樹脂の屈折率変化率の符号が負である場合には、それよりもゼロに近い負の屈折率変化率であるもの、および符号が正である屈折率変化率であるもの全てを含むものである。   In general, when powder is mixed with a transparent resin material, light scattering occurs and the transmittance decreases, so that it has been difficult to use as an optical material. It has been found that by using fine particles having a diameter of 30 nm or less, scattering can be virtually prevented. Here, such a resin material is a resin material in which fine particles having a refractive index change rate larger than a refractive index change rate accompanying a temperature change of a resin serving as a base material and having an average particle size of 30 nm or less are dispersed. It is preferable. In addition, when the sign of the refractive index change rate of the resin that is the base material is negative, the refractive index change rate is large, the negative refractive index change rate that is closer to zero than that, and the sign is It includes everything that is a positive refractive index change rate.

さて樹脂材料は、温度が上昇することにより、屈折率が低下してしまうが、無機粒子を分散、混合することにより、屈折率変化を低減しうるようにすることも知られている。具体的には、従来は−1.2×10-4程度であった屈折率変化Aを、絶対値で8×10-5未満に抑えることが好ましく、より好ましくは絶対値で6×10-5未満にすることがよい。そして、さらに好ましくは絶対値で4×10-5未満にするのがよい。レンズの材料として、母材となる樹脂に30ナノメートル以下、好ましくは20ナノメートル以下、さらに好ましくは10〜15ナノメートルの微粒子を分散させた材料を利用することで、屈折率の温度依存性が無いか、あるいは温度依存性を低減したレンズを提供できる。 The refractive index of the resin material is lowered when the temperature rises, but it is also known that the refractive index change can be reduced by dispersing and mixing inorganic particles. Specifically, the conventionally -1.2 × 10 -4 about a a refractive index change A, it is preferable to suppress to less than 8 × 10 -5 in an absolute value, more preferably the absolute value 6 × 10 - It should be less than 5 . More preferably, the absolute value is less than 4 × 10 −5 . By using a material in which fine particles of 30 nanometers or less, preferably 20 nanometers or less, more preferably 10 to 15 nanometers are dispersed in the base resin as the material of the lens, the temperature dependence of the refractive index is obtained. It is possible to provide a lens having no temperature dependence or reduced temperature dependency.

たとえば、アクリル樹脂に、酸化ニオブ(Nb25)の微粒子を分散させている。母材となる樹脂は、体積比で80、酸化ニオブは20程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる等の技術により、必要な分散状態を生じさせることが出来る。酸化ニオブの代わりに、酸化シリコン(SiO2)の微粒子を用いても良い。 For example, niobium oxide (Nb 2 O 5 ) fine particles are dispersed in an acrylic resin. The base resin is 80 by volume and niobium oxide is about 20 and these are uniformly mixed. Although the fine particles tend to aggregate, a necessary dispersion state can be generated by a technique such as applying a charge to the particle surface to disperse the particles. Instead of niobium oxide, fine particles of silicon oxide (SiO 2 ) may be used.

後述するように、母材となる樹脂と粒子との混合・分散は、レンズの射出成形時にインラインで行うことが好ましい。いいかえると、混合・分散した後は、レンズに成形される迄、冷却・固化されないことが好ましい。   As will be described later, it is preferable to mix and disperse the base resin and particles in-line during the injection molding of the lens. In other words, after mixing and dispersing, it is preferable that the material is not cooled and solidified until it is molded into a lens.

なお、この体積比率は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類の微粒子をブレンドして分散させることも可能である。   The volume ratio can be appropriately increased or decreased in order to control the rate of change of the refractive index with respect to the temperature, and a plurality of types of fine particles can be blended and dispersed.

比率では、上記の例では80:20、すなわち4:1であるが、90:10(9:1)から60:40(3:2)までの間で適宜調整可能である。9:1よりも多くすることにより温度変化抑制の効果が大きくなり、逆に3:2よりも少なくすることにより樹脂の成形性に問題が生じることがなく好ましい。   In the above example, the ratio is 80:20, that is, 4: 1, but can be appropriately adjusted between 90:10 (9: 1) and 60:40 (3: 2). By increasing the ratio more than 9: 1, the effect of suppressing the temperature change is increased, and conversely, by decreasing the ratio to less than 3: 2, there is no problem in resin moldability, which is preferable.

微粒子は無機物であることが好ましく、さらに酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。   The fine particles are preferably inorganic and more preferably oxides. And it is preferable that it is an oxide which the oxidation state is saturated and does not oxidize any more.

無機物であることは、高分子有機化合物である母材となる樹脂との反応を低く抑えられるために好ましく、また酸化物であることによって、使用に伴う劣化を防ぐことが出来る。特に高温化や、レーザ光を照射されるという過酷な条件において、樹脂の酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物の微粒子であれば、酸化による劣化を防ぐことが出来る。   The inorganic substance is preferable because the reaction with the resin serving as a base material, which is a high molecular organic compound, can be suppressed to a low level, and the use of the oxide can prevent deterioration due to use. In particular, oxidation of the resin is easily promoted under severe conditions such as high temperature and irradiation with laser light. However, such inorganic oxide fine particles can prevent deterioration due to oxidation.

また、その他の要因による樹脂の酸化を防止するために、酸化防止剤を添加することも勿論可能である。   Of course, it is possible to add an antioxidant in order to prevent oxidation of the resin due to other factors.

ちなみに、母材となる樹脂は、特開2004−144951号公報、特開2004−144953号公報、特開2004−144954号公報等に記載されているような樹脂を適宜好ましく採用することができる。   Incidentally, as the base resin, resins such as those described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2004-144951, 2004-144953, and 2004-144554 can be preferably used as appropriate.

請求項20に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜19に記載の光ピックアップ装置用対物光学系を有することを特徴とする。   An optical pickup device according to a twentieth aspect includes the objective optical system for an optical pickup device according to the first to nineteenth aspects.

本明細書中において、対物光学系とは、光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズを含む光学系を指し、そのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズ群を指すものとする。   In this specification, the objective optical system is a lens having a light condensing function that is arranged to face the optical information recording medium at the position closest to the optical information recording medium in a state where the optical information recording medium is loaded in the optical pickup device. And a lens group that can be operated at least in the optical axis direction by an actuator together with the lens.

本発明によれば、低コストでありながら、温度特性に優れた光ピックアップ装置用対物光学系及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an objective optical system for an optical pickup device excellent in temperature characteristics while being low in cost, and an optical pickup device using the same.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、異なる光情報記録媒体(光ディスクともいう)であるBDとDVDとCDに対して適切に情報の記録/再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置PU1は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第1光情報記録媒体をBDとし、第2光情報記録媒体をDVDとし、第3光情報記録媒体をCDとするが、第1光情報記録媒体はHDであっても良い。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical pickup device PU1 of the present embodiment that can appropriately record / reproduce information with respect to BD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (also referred to as optical disks). It is. Such an optical pickup device PU1 can be mounted on an optical information recording / reproducing device. Here, the first optical information recording medium is BD, the second optical information recording medium is DVD, and the third optical information recording medium is CD, but the first optical information recording medium may be HD.

光ピックアップ装置PU1は、BDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され405nmの青紫色レーザ光束(第1光束)を射出する青紫色半導体レーザLD1、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され658nmの赤色レーザ光束(第2光束)を射出する第1の発光点EP1と、CDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され783nmの赤外レーザ光束(第3光束)を射出する第2の発光点EP2とを一つのチップ上に形成したDVD/CD用レーザ光源ユニットLU、BD/DVD/CD共用の光検出器PD、鏡枠で一体的に固定された第1レンズL1と第2レンズL2とからなりレーザ光束を情報記録面RL1、RL2、RL3上に集光させる機能を有する対物光学系OU、2軸アクチュエータAC1、カップリングレンズCUL、第1偏光ビームスプリッタBS1、第2偏光ビームスプリッタBS2、λ/4波長板QWP、情報記録面RL1、RL2及びRL3からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズSENとから構成されている。尚、BD用の光源として、上述の青紫色半導体レーザLD1の他に青紫色SHGレーザを使用することもできる。   The optical pickup device PU1 records / reproduces information to / from the blue-violet semiconductor laser LD1 and DVD that emits a 405 nm blue-violet laser beam (first beam) when recording / reproducing information on the BD. The first emission point EP1 that emits a 658 nm red laser beam (second beam) and the 783 nm infrared laser beam (first beam) that is emitted when information is recorded / reproduced with respect to a CD. The second light emitting point EP2 that emits (three luminous fluxes) is integrally fixed by a laser light source unit LU for DVD / CD formed on one chip, a photodetector PD for BD / DVD / CD, and a lens frame. An objective optical system OU comprising a first lens L1 and a second lens L2 and having a function of condensing a laser beam on the information recording surfaces RL1, RL2, RL3, a biaxial actuator AC1, Sensor lens SEN for adding astigmatism to the reflected light beam from the pulling lens CUL, the first polarizing beam splitter BS1, the second polarizing beam splitter BS2, the λ / 4 wavelength plate QWP, the information recording surfaces RL1, RL2, and RL3. It consists of and. In addition to the blue-violet semiconductor laser LD1 described above, a blue-violet SHG laser can also be used as a light source for BD.

光ピックアップ装置PU1において、BDに対して情報の記録/再生を行う場合には、青紫色半導体レーザLD1を発光させる。青紫色半導体レーザLD1から射出された発散光束は、図1において実線でその光線経路を描いたように、第1偏光ビームスプリッタBS1により反射され、第2偏光ビームスプリッタBS2を通過した後、カップリングレンズCULにより平行光束に変換され、λ/4波長板QWPを通過し、図示しない絞りSTOにより光束径が規制され、対物光学系OUによってBDの保護層PL1を介して情報記録面RL1上に形成されるスポットとなる。対物光学系OUは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。   In the optical pickup device PU1, when recording / reproducing information with respect to the BD, the blue-violet semiconductor laser LD1 is caused to emit light. The divergent light beam emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 is reflected by the first polarization beam splitter BS1, passes through the second polarization beam splitter BS2, and then coupled as depicted by the solid line in FIG. The light beam is converted into a parallel light beam by the lens CUL, passes through the λ / 4 wavelength plate QWP, the light beam diameter is regulated by the stop STO (not shown), and formed on the information recording surface RL1 by the objective optical system OU via the protective layer PL1 of the BD Become a spot. The objective optical system OU performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed in the periphery thereof.

情報記録面RL1で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系OU及びλ/4波長板QWPを透過した後、カップリングレンズCULを通過する際に収斂光束となり、第2偏光ビームスプリッタBS2、第1偏光ビームスプリッタBS1を透過した後、センサーレンズSENにより非点収差が付加され、光検出器PDの受光面上に収束する。そして、光検出器PDの出力信号を用いてBDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL1 is transmitted again through the objective optical system OU and the λ / 4 wave plate QWP, and then becomes a convergent light beam when passing through the coupling lens CUL. After passing through BS2 and the first polarizing beam splitter BS1, astigmatism is added by the sensor lens SEN and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. And the information recorded on BD can be read using the output signal of photodetector PD.

また、光ピックアップ装置PU1において、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合には、第1の発光点EP1を発光させる。第1の発光点EP1から射出された発散光束は、図1において破線でその光線経路を描いたように、第2偏光ビームスプリッタBS2により反射され、カップリングレンズCULにより平行光束に変換された後、λ/4波長板QWPを通過し、対物光学系OUによってDVDの保護層PL2を介して情報記録面RL2上に形成されるスポットとなる。対物光学系OUは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。   Further, when recording / reproducing information with respect to the DVD in the optical pickup device PU1, the first light emitting point EP1 is caused to emit light. The divergent light beam emitted from the first light emitting point EP1 is reflected by the second polarization beam splitter BS2 and converted into a parallel light beam by the coupling lens CUL, as shown by the broken line in FIG. , And passes through the λ / 4 wavelength plate QWP and becomes a spot formed on the information recording surface RL2 by the objective optical system OU via the protective layer PL2 of the DVD. The objective optical system OU performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed in the periphery thereof.

情報記録面RL2で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系OU及びλ/4波長板QWPを透過した後、カップリングレンズCULを通過する際に収斂光束となり、第2偏光ビームスプリッタBS2、第1偏光ビームスプリッタBS1を透過した後、センサーレンズSENにより非点収差が付加され、光検出器PDの受光面上に収束する。そして、光検出器PDの出力信号を用いてDVDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 again passes through the objective optical system OU and the λ / 4 wavelength plate QWP, and then becomes a convergent light beam when passing through the coupling lens CUL. After passing through BS2 and the first polarizing beam splitter BS1, astigmatism is added by the sensor lens SEN and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. And the information recorded on DVD can be read using the output signal of photodetector PD.

また、光ピックアップ装置PU1において、CDに対して情報の記録/再生を行う場合には、第2の発光点EP2を発光させる。第2の発光点EP2から射出された発散光束は、図1において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第2偏光ビームスプリッタBS2により反射され、カップリングレンズCULにより平行光束に変換された後、λ/4波長板QWPを通過し、対物光学系OUによってCDの保護層PL3を介して情報記録面RL3上に形成されるスポットとなる。対物光学系OUは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。   Further, when recording / reproducing information with respect to a CD in the optical pickup device PU1, the second light emitting point EP2 is caused to emit light. The divergent light beam emitted from the second light emitting point EP2 is reflected by the second polarization beam splitter BS2 and converted into a parallel light beam by the coupling lens CUL, as depicted in the dashed line in FIG. Thereafter, the spot passes through the λ / 4 wavelength plate QWP and becomes a spot formed on the information recording surface RL3 by the objective optical system OU via the CD protective layer PL3. The objective optical system OU performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed in the periphery thereof.

情報記録面RL3で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系OU及びλ/4波長板QWPを透過した後、カップリングレンズCULを通過する際に収斂光束となり、第2偏光ビームスプリッタBS2、第1偏光ビームスプリッタBS1を透過した後、センサーレンズSENにより非点収差が付加され、光検出器PDの受光面上に収束する。そして、光検出器PDの出力信号を用いてCDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL3 is transmitted again through the objective optical system OU and the λ / 4 wave plate QWP, and then becomes a convergent light beam when passing through the coupling lens CUL. After passing through BS2 and the first polarizing beam splitter BS1, astigmatism is added by the sensor lens SEN and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. And the information recorded on CD can be read using the output signal of photodetector PD.

対物光学系OUの第1レンズL1は、両方の光学面が凸状の非球面(凸面)となっている。本実施の形態では、第1レンズL1の光源側に第1位相構造と第3位相構造を重畳しており、第1レンズL1の光ディスク側に第2位相構造を設けている。「重畳」とは、第1レンズの断面を概略的に示す図2に示すように、微細階段状構造の第1位相構造(a)と、微細輪帯構造の第3位相構造(b)とを足し合わせることで、両方の機能を兼ね備えた構造(c)を形成することを言う。尚、第3位相構造がCD互換用(波長λ1,λ2の光束については0次回折光の強度が最も高くなり、波長λ3については0次回折光の強度が最も高くなる)の回折構造である。又、第1レンズL1の光源側に第3位相構造を設けることで、他の面に設けるよりCDの作動距離を長くすることが出来る。   In the first lens L1 of the objective optical system OU, both optical surfaces are convex aspheric surfaces (convex surfaces). In the present embodiment, the first phase structure and the third phase structure are superimposed on the light source side of the first lens L1, and the second phase structure is provided on the optical disk side of the first lens L1. As shown in FIG. 2 schematically showing a cross section of the first lens, “superimposition” means that the first phase structure (a) having a fine step structure and the third phase structure (b) having a fine annular structure Is added to form the structure (c) having both functions. Note that the third phase structure is a diffractive structure for CD compatibility (the intensity of the 0th-order diffracted light is the highest for the light beams of wavelengths λ1 and λ2 and the intensity of the 0th-order diffracted light is the highest for the wavelength λ3). Further, by providing the third phase structure on the light source side of the first lens L1, the working distance of the CD can be made longer than that provided on the other surface.

(実施例)
以下、本実施の形態に好適な実施例について説明する。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10-3)を、E(例えば、2.5E―3)を用いて表すものとする。
(Example)
Hereinafter, examples suitable for the present embodiment will be described. In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3 ) is represented by using E (for example, 2.5E-3).

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

Figure 2007035240
Figure 2007035240

また、回折構造(位相構造)により各波長の光束に対して与えられる光路差は、数2式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。   Further, the optical path difference given to the light flux of each wavelength by the diffractive structure (phase structure) is defined by a mathematical formula obtained by substituting the coefficient shown in the table into the optical path difference function of Formula 2.

Figure 2007035240
Figure 2007035240

(実施例1)
実施例2のレンズデータ(設計波長、焦点距離、像面側開口数、倍率を含む)を表2に示す。実施例2の対物光学系の断面を図4に示す。実施例2は、両側の光学面が凸状の非球面である。なお、実施例2においては、各輪帯で付与される光路差のみ記載しており、この光路差が付与される段差が第1レンズの光源側の光学面に付与されているものとする。本実施例において、P1/Pは0.07である。表中、第1位相構造の欄において、iは輪帯番号、hi-1は輪帯が始まる光軸垂直方向の光軸からの高さ、hiは輪帯が終了する光軸垂直方向の光軸からの高さ、光軸方向の段差は光源から保護層に向かう方向を正とする。
Example 1
Table 2 shows lens data (including design wavelength, focal length, image plane side numerical aperture, and magnification) of Example 2. A cross section of the objective optical system of Example 2 is shown in FIG. In Example 2, the optical surfaces on both sides are convex aspheric surfaces. In the second embodiment, only the optical path difference given in each annular zone is described, and the step to which this optical path difference is given is given to the optical surface on the light source side of the first lens. In this embodiment, P1 / P is 0.07. In the table, in the column of the first phase structure, i is the zone number, hi-1 is the height from the optical axis in the optical axis vertical direction where the annular zone starts, and hi is the light in the optical axis vertical direction at which the annular zone ends. The height from the axis and the step in the optical axis direction are positive in the direction from the light source to the protective layer.

Figure 2007035240
Figure 2007035240

本発明は、以上の実施の形態及び実施例に限られない。第1位相構造は、第1レンズの光源側の光学面、第1レンズの光情報記録媒体側の光学面及び第2レンズの光源側の光学面のうちのいずれかに設けられても良い。又、高密度光ディスクのみに対して情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置、或いは高密度光ディスクとDVD又はCDに対して互換可能に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置にも、本発明の対物光学系を適用できる。   The present invention is not limited to the above embodiments and examples. The first phase structure may be provided on any one of an optical surface on the light source side of the first lens, an optical surface on the optical information recording medium side of the first lens, and an optical surface on the light source side of the second lens. Also, an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information only on a high-density optical disc, or an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information compatible with a high-density optical disc and DVD or CD. The objective optical system of the present invention can be applied.

本実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the optical pick-up apparatus of this Embodiment. 位相構造の重畳を示す図である。It is a figure which shows the superimposition of a phase structure. 実施例1の対物光学系の断面図であるが、第1レンズと第2レンズとを固定する鏡枠は省略している。Although it is sectional drawing of the objective optical system of Example 1, the lens frame which fixes a 1st lens and a 2nd lens is abbreviate | omitted. 実施例2の対物光学系の断面図であるが、第1レンズと第2レンズとを固定する鏡枠は省略している。Although it is sectional drawing of the objective optical system of Example 2, the lens frame which fixes a 1st lens and a 2nd lens is abbreviate | omitted.

符号の説明Explanation of symbols

AC1 2軸アクチュエータ
BS1 偏光ビームスプリッタ
BS2 偏光ビームスプリッタ
CUL カップリングレンズ
EP1 発光点
EP2 発光点
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
LD1 青紫色半導体レーザ
LU レーザ光源ユニット
OU 対物光学系
PD 光検出器
PU1 光ピックアップ装置
QWP λ/4波長板
SEN センサーレンズ
STO 絞り
AC1 Biaxial actuator BS1 Polarization beam splitter BS2 Polarization beam splitter CUL Coupling lens EP1 Light emission point EP2 Light emission point L1 First lens L2 Second lens LD1 Blue-violet semiconductor laser LU Laser light source unit OU Objective optical system PD Photodetector PU1 Optical pickup Device QWP λ / 4 wave plate SEN Sensor lens STO Aperture

Claims (20)

第1光源から出射される波長λ1の第1光束を用いて、厚さt1の保護層を有する第1光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いることができる光ピックアップ装置用対物光学系において、
光源側に配置される正の屈折パワーを有するプラスチック製の第1レンズと、前記第1レンズよりも光情報記録媒体側に配置される正の屈折パワーを有するプラスチック製の第2レンズとにより構成され、
前記第1レンズの光学面は両面とも凸面であるとともに、前記第1レンズの屈折パワーをP1、対物光学系の全系のパワーをPとしたとき、下記の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用対物光学系。
0.04 < P1/P < 0.24 (1)
An optical pickup device that records and / or reproduces information on an information recording surface of a first optical information recording medium having a protective layer having a thickness t1, using a first light flux having a wavelength λ1 emitted from a first light source In the objective optical system for an optical pickup device that can be used for
A plastic first lens having a positive refractive power disposed on the light source side, and a plastic second lens having a positive refractive power disposed on the optical information recording medium side than the first lens. And
The optical surface of the first lens is convex on both sides, and the light satisfies the following formula, where P1 is the refractive power of the first lens and P is the power of the entire objective optical system. Objective optical system for pickup devices.
0.04 <P1 / P <0.24 (1)
前記第1レンズの光源側の光学面、前記第1レンズの光情報記録媒体側の光学面及び前記第2レンズの光源側の光学面のうち、少なくとも1つの光学面に第1位相構造を有することを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置用対物光学系。   At least one optical surface has a first phase structure among an optical surface on the light source side of the first lens, an optical surface on the optical information recording medium side of the first lens, and an optical surface on the light source side of the second lens. The objective optical system for an optical pickup device according to claim 1. 前記第1位相構造は、環境温度が変化した際に生じる波面収差の劣化を抑制する機能を有することを特徴とする請求項2に記載の光ピックアップ装置用対物光学系。   The objective optical system for an optical pickup device according to claim 2, wherein the first phase structure has a function of suppressing deterioration of wavefront aberration that occurs when an environmental temperature changes. 前記光ピックアップ装置は、第2光源から出射される波長λ2(λ1<λ2)の第2光束を、前記光ピックアップ装置用対物光学系を介して厚さt2の保護層を有する第2光情報記録媒体の情報記録面に対して集光させることにより、情報の記録及び/又は再生を行うことができることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学系。   The optical pickup device has a second optical information recording having a protective layer having a thickness of t2 through the objective optical system for the optical pickup device for the second light flux having the wavelength λ2 (λ1 <λ2) emitted from the second light source. The objective optical system for an optical pickup device according to any one of claims 1 to 3, wherein information can be recorded and / or reproduced by focusing on an information recording surface of the medium. 前記第1レンズの屈折パワーをP1,前記第1レンズと前記第2レンズの合成パワーをPとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項4に記載の光ピックアップ装置用対物光学系。
0.04 < P1/P < 0.15 (2)
5. The objective optical system for an optical pickup device according to claim 4, wherein when the refractive power of the first lens is P1, and the combined power of the first lens and the second lens is P, the following expression is satisfied. system.
0.04 <P1 / P <0.15 (2)
前記波長λ1の第1光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ2の第2光束が通過したときに、1次回折光の光量が最も高くなる第2位相構造を有する光学面を備えたことを特徴とする請求項4又は5に記載の光ピックアップ装置用対物光学系。   A second phase structure in which the light amount of the 0th-order diffracted light becomes the highest when the first light beam having the wavelength λ1 passes and the light amount of the first-order diffracted light becomes the highest when the second light beam having the wavelength λ2 passes. 6. The objective optical system for an optical pickup device according to claim 4, further comprising an optical surface having the optical surface. 前記第1位相構造は、それが形成される光学面において、光軸を中心とする複数の輪帯に分割され、隣り合う各輪帯は光軸と平行な所定の深さdの段差で隔てられており、
前記波長λ1、λ2が以下の条件を満足するとき、
390nm<λ1<420nm (3)
640nm<λ2<680nm (4)
前記深さdは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学系。
1.7×λ1/{n(λ1)−1} ≦ d ≦ 2.3×λ1/{n(λ1)−1} (5)
ただし、n(λ1)は前記第1位相構造を構成する材料の波長λ1における屈折率である。
The first phase structure is divided into a plurality of annular zones centering on the optical axis on the optical surface on which the first phase structure is formed, and each adjacent annular zone is separated by a step having a predetermined depth d parallel to the optical axis. And
When the wavelengths λ1 and λ2 satisfy the following conditions:
390 nm <λ1 <420 nm (3)
640 nm <λ2 <680 nm (4)
The objective optical system for an optical pickup device according to any one of claims 4 to 6, wherein the depth d satisfies the following conditional expression.
1.7 × λ1 / {n (λ1) −1} ≦ d ≦ 2.3 × λ1 / {n (λ1) −1} (5)
Here, n (λ1) is the refractive index at the wavelength λ1 of the material constituting the first phase structure.
前記第1位相構造は、それが形成される光学面において、光軸を中心とする複数の輪帯に分割され、隣り合う各輪帯は光軸と平行な所定の深さdの段差で隔てられており、
前記波長λ1、λ2が以下の条件を満足するとき、
390nm<λ1<420nm (6)
640nm<λ2<680nm (7)
前記深さdは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学系。
4.7×λ1/{n(λ1)−1} ≦ d ≦ 5.3×λ1/{n(λ1)−1} (8)
ただし、n(λ1)は前記第1位相構造を構成する材料の波長λ1における屈折率である。
The first phase structure is divided into a plurality of annular zones centering on the optical axis on the optical surface on which the first phase structure is formed, and each adjacent annular zone is separated by a step having a predetermined depth d parallel to the optical axis. And
When the wavelengths λ1 and λ2 satisfy the following conditions:
390 nm <λ1 <420 nm (6)
640 nm <λ2 <680 nm (7)
The objective optical system for an optical pickup device according to any one of claims 4 to 6, wherein the depth d satisfies the following conditional expression.
4.7 × λ1 / {n (λ1) −1} ≦ d ≦ 5.3 × λ1 / {n (λ1) −1} (8)
Here, n (λ1) is the refractive index at the wavelength λ1 of the material constituting the first phase structure.
前記光ピックアップ装置は、第3光源から出射される波長λ3(λ2<λ3)の第3光束を、前記光ピックアップ装置用対物光学系を介して厚さt3の保護層を有する第3光情報記録媒体の情報記録面に対して集光させることにより、情報の記録及び/又は再生を行うことができることを特徴とする請求項4に記載の光ピックアップ装置用対物光学系。   The optical pickup device has a third optical information recording having a protective layer having a thickness of t3 through which a third light beam having a wavelength λ3 (λ2 <λ3) emitted from a third light source is passed through the objective optical system for the optical pickup device. 5. The objective optical system for an optical pickup device according to claim 4, wherein information can be recorded and / or reproduced by condensing light onto the information recording surface of the medium. 前記第1レンズの屈折パワーをP1,前記第1レンズと前記第2レンズの合成パワーをPとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置用対物光学系。
0.04 < P1/P < 0.11 (9)
10. The objective optical system for an optical pickup device according to claim 9, wherein when the refractive power of the first lens is P1 and the combined power of the first lens and the second lens is P, the following expression is satisfied: system.
0.04 <P1 / P <0.11 (9)
前記厚さt1,t2,t3は、t1≦t2<t3を満たし、
前記波長λ1の第1光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ2の第2光束が通過したときに、1次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ3の第3光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなる第2位相構造を備えた光学面と、
前記波長λ1の第1光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ2の第2光束が通過したときに、0次回折光の光量が最も高くなり、前記波長λ3の第3光束が通過したときに、1次回折光の光量が最も高くなる第3位相構造を備えた光学面と、を有することを特徴とする請求項9又は10に記載の光ピックアップ装置用対物光学系。
The thicknesses t1, t2, and t3 satisfy t1 ≦ t2 <t3,
When the first light beam having the wavelength λ1 passes, the light amount of the 0th-order diffracted light becomes the highest, and when the second light beam having the wavelength λ2 passes, the light amount of the first-order diffracted light becomes the highest, An optical surface having a second phase structure in which the amount of zero-order diffracted light is highest when the third light beam passes;
When the first light beam having the wavelength λ1 passes, the light amount of the 0th-order diffracted light becomes the highest, and when the second light beam having the wavelength λ2 passes, the light amount of the 0th-order diffracted light becomes the highest, 11. The objective optical for an optical pickup device according to claim 9, further comprising: an optical surface having a third phase structure in which the amount of the first-order diffracted light is highest when the third light beam passes. system.
前記第1位相構造は、それが形成される光学面において、光軸を中心とする複数の輪帯に分割され、隣り合う各輪帯は光軸と平行な所定の深さdの段差で隔てられており、
前記波長λ1、λ2が以下の条件を満足するとき、
390nm<λ1<420nm (10)
640nm<λ2<680nm (11)
760nm<λ3<805nm (12)
前記深さdは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学系。
1.7×λ1/{n(λ1)−1} ≦ d ≦ 2.3×λ1/{n(λ1)−1} (13)
ただし、n(λ1)は前記第1位相構造を構成する材料の波長λ1における屈折率である。
The first phase structure is divided into a plurality of annular zones centering on the optical axis on the optical surface on which the first phase structure is formed, and each adjacent annular zone is separated by a step having a predetermined depth d parallel to the optical axis. And
When the wavelengths λ1 and λ2 satisfy the following conditions:
390 nm <λ1 <420 nm (10)
640 nm <λ2 <680 nm (11)
760 nm <λ3 <805 nm (12)
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 9, wherein the depth d satisfies the following conditional expression.
1.7 × λ1 / {n (λ1) −1} ≦ d ≦ 2.3 × λ1 / {n (λ1) −1} (13)
Here, n (λ1) is the refractive index at the wavelength λ1 of the material constituting the first phase structure.
前記第1位相構造は、それが形成される光学面において、光軸を中心とする複数の輪帯に分割され、隣り合う各輪帯は光軸と平行な所定の深さdの段差で隔てられており、
前記波長λ1、λ2が以下の条件を満足するとき、
390nm<λ1<420nm (14)
640nm<λ2<680nm (15)
760nm<λ3<805nm (16)
前記深さdは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学系。
9.7×λ1/{n(λ1)−1} ≦ d ≦ 10.3×λ1/{n(λ1)−1} (17)
ただし、n(λ1)は前記第1位相構造を構成する材料の波長λ1における屈折率である。
The first phase structure is divided into a plurality of annular zones centering on the optical axis on the optical surface on which the first phase structure is formed, and each adjacent annular zone is separated by a step having a predetermined depth d parallel to the optical axis. And
When the wavelengths λ1 and λ2 satisfy the following conditions:
390 nm <λ1 <420 nm (14)
640 nm <λ2 <680 nm (15)
760 nm <λ3 <805 nm (16)
The objective optical system for an optical pickup device according to claim 9, wherein the depth d satisfies the following conditional expression.
9.7 × λ1 / {n (λ1) −1} ≦ d ≦ 10.3 × λ1 / {n (λ1) −1} (17)
Here, n (λ1) is the refractive index at the wavelength λ1 of the material constituting the first phase structure.
単独の前記第1レンズに対して倍率m1=0で光束を照射し、その透過光を測定したときに、波面収差は0.070λ1rms以下であり、単独の前記第2レンズに対して倍率m2=P1/P(ただしP1:前記第1レンズの屈折パワー、P:前記第1レンズと前記第2レンズの合成パワー)で光束を照射し、その透過光を測定したときに、波面収差は0.070λ1rms以下であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学系。   When the single first lens is irradiated with a light beam at a magnification m1 = 0 and the transmitted light is measured, the wavefront aberration is 0.070λ1 rms or less, and the single lens 2 has a magnification m2 = When the light beam is irradiated with P1 / P (where P1: refractive power of the first lens, P: combined power of the first lens and the second lens) and the transmitted light is measured, the wavefront aberration is 0. The objective optical system for an optical pickup device according to claim 1, wherein the objective optical system is 070λ1 rms or less. 前記第2レンズが、一般化学式(I);
Figure 2007035240
(式中、R1は、炭素数2〜20の炭化水素基群から選ばれる1種ないし2種以上の二価の基、R2は、水素および炭素数1〜5の炭化水素基からなる群から選ばれる1種ないし2種以上の一価の基、xおよびyは共重合比を示し、x/yが5/95以上、95/5以下となる実数である。)
で表現される環状オレフィン系共重合体にヒンダードアミン系耐光安定剤と耐熱安定剤が添加された材料で構成されることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学系。
The second lens has a general chemical formula (I);
Figure 2007035240
(In the formula, R1 is one or more divalent groups selected from a hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, and R2 is a group consisting of hydrogen and a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. (One or more selected monovalent groups, x and y are copolymerization ratios, and x / y is a real number of 5/95 or more and 95/5 or less.)
The objective for an optical pickup device according to any one of claims 1 to 14, comprising a material obtained by adding a hindered amine light-resistant stabilizer and a heat-resistant stabilizer to a cyclic olefin copolymer represented by Optical system.
前記前記第1レンズ及び第2レンズのうち少なくとも一方が、母材となる樹脂に30ナノメートル以下の粒子を分散させた材料で形成されていることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学系。   15. At least one of the first lens and the second lens is formed of a material in which particles of 30 nanometers or less are dispersed in a resin as a base material. Objective optical system for optical pickup device as described in 1. 前記微粒子は無機粒子であることを特徴とする請求項16に記載の光ピックアップ装置用対物光学系。   The objective optical system for an optical pickup device according to claim 16, wherein the fine particles are inorganic particles. 前記微粒子は無機酸化物の粒子であることを特徴とする請求項16に記載の光ピックアップ装置用対物光学系。   The objective optical system for an optical pickup device according to claim 16, wherein the fine particles are inorganic oxide particles. 前記少なくとも一方のレンズの温度が1℃上昇した場合の屈折率変化量を|A|としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項16〜18のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学系。
|A| < 8 × 10-5 (18)
19. The optical pickup device according to claim 16, wherein the following expression is satisfied, where | A | is a refractive index change amount when the temperature of the at least one lens is increased by 1 ° C. Objective optical system.
| A | <8 × 10 -5 (18)
請求項1〜19に記載の光ピックアップ装置用対物光学系を有することを特徴とする光ピックアップ装置。

An optical pickup device comprising the objective optical system for an optical pickup device according to claim 1.

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