JP2008130190A - Coupling lens and optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数種類の単色光を用いる多波長用光学系であって、例えばCD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)やHD−DVD(High Density Digital Versatile Disc)やBlu−rayなど種類が異なる光記録媒体に対応できる互換型光ディスク装置に用いられうるカップリングレンズ及びそれを用いた光ピックアップ装置に関する。 The present invention is a multi-wavelength optical system that uses a plurality of types of monochromatic light, such as CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), HD-DVD (High Density Digital Versatile Disc), and Blu-ray. The present invention relates to a coupling lens that can be used in a compatible optical disc apparatus that can handle different optical recording media, and an optical pickup device using the same.
近年の光ディスクの大容量化、高密度化の進展により、HD−DVDやブルーレイディスクなどの新規格の高密度光ディスクが提案され、実用化されている。これに伴い、上記新規格の高密度光ディスクと従来のCDやDVDなどの種類が異なる光ディスクとを共に記録・再生することができる互換型光ディスク装置が望まれている。 With the recent increase in capacity and density of optical discs, new standard high-density optical discs such as HD-DVD and Blu-ray discs have been proposed and put into practical use. Accordingly, there is a demand for a compatible optical disk apparatus capable of recording / reproducing both the new standard high-density optical disk and the conventional optical disks of different types such as CD and DVD.
記録容量が向上した高密度光ディスクに対する記録・再生を可能とするためには、光ディスク装置に用いる光ピックアップ装置の光学系から得られる光スポットの径を小さくする必要がある。スポット径はλ/NA(ここで、λは光源の波長、NAは対物レンズの開口数)に比例するため、短波長化及び高開口数化によりスポット径を小さくすることができる。短波長化については、上述の通り、波長約400nmの青紫色半導体レーザの研究が進んでおり、実用化されている。 In order to enable recording / reproduction with respect to a high-density optical disc having an improved recording capacity, it is necessary to reduce the diameter of the light spot obtained from the optical system of the optical pickup device used in the optical disc apparatus. Since the spot diameter is proportional to λ / NA (where λ is the wavelength of the light source and NA is the numerical aperture of the objective lens), the spot diameter can be reduced by shortening the wavelength and increasing the numerical aperture. Regarding the shortening of the wavelength, as described above, research on a blue-violet semiconductor laser having a wavelength of about 400 nm has been advanced and put into practical use.
ところで、一般的に、光ピックアップ装置では、光ディスクの再生時に係るレーザーパワーより、記録時に係るレーザーパワーの方が大きくなる。そのため、再生から記録の切り替え時に、光の波長が数nm大きくなる現象いわゆるモードホッピング現象が生じる。このモードホッピング現象に伴い、フォーカス位置がずれる。このフォーカスずれは、対物レンズをオートフォーカスさせることにより解消できるが、光の波長が約400nmと短い場合、従来よりもフォーカスずれは大きくなる。そのため、オートフォーカスするまでの数nsecの間は、フォーカスずれによる記録不良が生じる。従って、モードホッピング現象によるフォーカスずれ量すなわち色収差を小さくするための補正が必要となる。 By the way, in general, in the optical pickup device, the laser power at the time of recording is larger than the laser power at the time of reproducing the optical disk. Therefore, when switching from reproduction to recording, a phenomenon in which the wavelength of light increases by several nanometers, a so-called mode hopping phenomenon occurs. With this mode hopping phenomenon, the focus position shifts. This focus shift can be eliminated by auto-focusing the objective lens. However, when the wavelength of light is as short as about 400 nm, the focus shift becomes larger than the conventional one. For this reason, a recording failure occurs due to a focus shift for several nsec until autofocusing is performed. Therefore, it is necessary to make correction to reduce the amount of defocus due to the mode hopping phenomenon, that is, chromatic aberration.
この課題に対し、特許文献1には、回折パターンの回折作用により、色収差を補正するレンズが開示されている。また、特許文献2には、回折作用を用いない方法で、光利用効率を下げずに、色収差を補正するカップリングレンズが開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の回折作用を利用する方法は、輪帯の総数を増やすことになり、回折効率すなわち光利用効率の低下につながる。また、特許文献2に記載の色収差補正用カップリングレンズは、波長約400nmの青紫色半導体レーザの単波長専用となっており、CD(波長約780nm)やDVD(波長約650nm)などと共に2波長以上で利用可能な互換対物レンズとして使用することができなかった。そのため、CD、DVD及び上記新規格の高密度光ディスクの全てに対応する3波長互換対物レンズを利用し、3波長の光学系を共通にすることにより、光ピックアップ装置の小型化を図ることができなかった。
However, the method using the diffraction action described in
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、2波長以上で利用可能であり、光利用効率が高い色収差補正用カップリングレンズを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a chromatic aberration correcting coupling lens that can be used at two or more wavelengths and has high light utilization efficiency.
本発明の第1の態様に係るカップリングレンズは、複数の波長を有する光束を光記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズの光源側に配置され、前記対物レンズ側の面に光軸を中心とした同心円状の段差からなる複数の輪帯を備えた色収差補正用のカップリングレンズであって、波長λ1=380〜430nmとし、λ1を用いて前記段差の大きさをd=m1λ1/(n1−1)(ただし、m1は実数、n1は波長λ1におけるカップリングレンズの屈折率)とすると、9.9≦m1≦10.1であるものである。これにより、2波長以上で利用可能であり、光利用効率が高い色収差補正用カップリングレンズを提供することができる。 The coupling lens according to the first aspect of the present invention is disposed on the light source side of an objective lens that focuses a light beam having a plurality of wavelengths on the information recording surface of the optical recording medium, and light is applied to the surface on the objective lens side. A coupling lens for correcting chromatic aberration having a plurality of annular zones composed of concentric steps centered on an axis, wherein the wavelength λ 1 = 380 to 430 nm, and the size of the step is d using λ 1 = M 1 λ 1 / (n 1 -1) (where m 1 is a real number and n 1 is the refractive index of the coupling lens at wavelength λ 1 ), 9.9 ≦ m 1 ≦ 10.1 It is. As a result, it is possible to provide a chromatic aberration correcting coupling lens that can be used at two or more wavelengths and has high light utilization efficiency.
本発明の態様2に係るカップリングレンズは、上記発明の態様において、前記波長λ1、波長λ2=630〜690nm及び波長λ3=760〜810nmの3波長を含むことを特徴とするものである。本発明は上記3波長を用いる場合に特に適している。 A coupling lens according to aspect 2 of the present invention is characterized in that, in the aspect of the invention described above, the coupling lens includes three wavelengths of the wavelength λ 1 , the wavelength λ 2 = 630 to 690 nm, and the wavelength λ 3 = 760 to 810 nm. is there. The present invention is particularly suitable when the above three wavelengths are used.
本発明の態様3に係るカップリングレンズは、上記発明の態様において、前記段差の大きさd=m2λ2/(n2−1)=m3λ3/(n3−1)(ただし、m2、m3は実数、n2、n3は各々波長λ2、λ3におけるカップリングレンズの屈折率)とすると、5.9≦m2≦6.1かつ4.9≦m3≦5.1であることを特徴とするものである。これにより、上記3波長において、効果的に色収差を補正することができる。
The coupling lens according to
本発明の態様4に係るカップリングレンズは、上記発明の態様において、前記輪帯は各々異なる非球面形状を有することを特徴とするものである。 A coupling lens according to aspect 4 of the present invention is characterized in that, in the aspect of the invention described above, the annular zones have different aspheric shapes.
本発明の態様5に係るカップリングレンズは、上記発明の態様において、前記波長λ1、λ2及びλ3において、各前記輪帯における波面収差の大きさが0.035λ以下となるような幅で前記輪帯が形成されていることを特徴とするものである。 The coupling lens according to Aspect 5 of the present invention is the coupling lens according to the aspect of the invention described above, wherein the wavefront aberration in each of the annular zones is 0.035λ or less at the wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 . And the ring zone is formed.
本発明の態様6に係る光ピックアップ装置は、上記発明の態様カップリングレンズを備えたものである。 An optical pickup device according to Aspect 6 of the present invention includes the aspect coupling lens according to the above-described invention.
本発明によれば、2波長以上で利用可能であり、光利用効率が高い色収差補正用カップリングレンズを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a chromatic aberration correcting coupling lens that can be used at two or more wavelengths and has high light utilization efficiency.
以下に、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化されている。 Embodiments of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following embodiment. Further, in order to clarify the explanation, the following description and drawings are appropriately omitted and simplified.
本実施の形態は、本発明に係るカップリングレンズを光ディスク装置に適用したものである。本実施の形態では、CD用の光源とDVD用の光源とHD−DVD用の光源との3つの光源を搭載したモジュールを用いた場合を例示するが、光源の数は3つに限定されることはなく、2つ以上であればよい。 In the present embodiment, the coupling lens according to the present invention is applied to an optical disc apparatus. In this embodiment, the case where a module equipped with three light sources including a light source for CD, a light source for DVD, and a light source for HD-DVD is used, but the number of light sources is limited to three. There is nothing, and two or more is sufficient.
本発明に係るカップリングレンズは、対物レンズと組み合わせることにより、異なる種類の光ディスクに対し、それぞれ任意の光線高さを通る光線の光路を色収差が出ない、又は少ない状態とするように非球面形状となっている。これにより、それぞれの光ディスクに対して十分に色収差の補正された状態としている。しかも回折作用を用いずに、屈折光線のみで実現するものであるため、回折効率の光量ロスが生じない。 The coupling lens according to the present invention has an aspherical shape so that the optical path of a light beam passing through an arbitrary light beam height has no or little chromatic aberration when combined with an objective lens. It has become. As a result, the chromatic aberration is sufficiently corrected for each optical disc. In addition, since it is realized by using only the refracted light without using the diffraction action, there is no loss of light amount due to diffraction efficiency.
図1は本発明に係るカップリングレンズ30の構成を示した図であり、(a)は正面図、(b)は断面図である。図1に示すように、出射側のレンズ面は光軸(図1(b)におけるz軸)を中心としてレンズ半径方向に同心円状に予め定められた隣接段差量dで、固有の非球面形状を有する少なくとも2つ以上の輪帯が形成されている。ここで本発明における非球面形状は、光軸からの高さがhとなる非球面上の座標点における非球面の光軸上での入射面の接平面からの距離をZ(h)、非球面の光軸上での曲率(1/曲率半径)をC、コーニック係数をK、4次から16次までの非球面係数をそれぞれA4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、定数Bとして、以下の数1で表される。
また、本発明に係るカップリングレンズでは、HD−DVD用レーザ(波長λ1=380〜430nm)、DVD用レーザ(波長λ2=630〜690nm)、CD用レーザ(波長λ3=760〜810nm)の3波長を使用するピックアップ装置用の光学系において、上記3波長における対物レンズの色収差を補正できるように、隣接段差量が調整されたている。隣接段差量dは、d=m1λ1/(n1−1)=m2λ2/(n2−1)=m3λ3/(n3−1)(ただし、m1、m2、m3は実数、n1、n2、n3は各々波長λ1、λ2、λ3におけるカップリングレンズの屈折率)と表記でき、上記3波長において色収差を完全に無くすには、m1、m2、m3すべてを自然数とする必要がある。しかし、これは現実不可能である。本発明に係るカップリングレンズでは、m1≒10、m2≒6、m3≒5を実現できた。より詳細には、9.9≦m1≦10.1かつ5.9≦m2≦6.1かつ4.9≦m3≦5.1である。これにより、上記3波長すべてにおいて効果的に色収差を補正できる。 Further, in the coupling lens according to the present invention, an HD-DVD laser (wavelength λ 1 = 380 to 430 nm), a DVD laser (wavelength λ 2 = 630 to 690 nm), a CD laser (wavelength λ 3 = 760 to 810 nm). In the optical system for the pickup device using the three wavelengths, the adjacent step amount is adjusted so that the chromatic aberration of the objective lens at the three wavelengths can be corrected. The adjacent step amount d is calculated as follows: d = m 1 λ 1 / (n 1 −1) = m 2 λ 2 / (n 2 −1) = m 3 λ 3 / (n 3 −1) (where m 1 , m 2 and m 3 can be expressed as real numbers, and n 1 , n 2 , and n 3 can be expressed as refractive indexes of coupling lenses at wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 , respectively. To completely eliminate chromatic aberration at the above three wavelengths, All of m 1 , m 2 and m 3 need to be natural numbers. But this is not possible. In the coupling lens according to the present invention, m 1 ≈10, m 2 ≈6, and m 3 ≈5 were realized. More specifically, 9.9 ≦ m 1 ≦ 10.1 and 5.9 ≦ m 2 ≦ 6.1 and 4.9 ≦ m 3 ≦ 5.1. As a result, chromatic aberration can be effectively corrected at all three wavelengths.
図2は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成図である。光ピックアップ装置は、図2に示すように、光源10、ハーフミラー20、色収差補正用カップリングレンズ30、絞り40、対物レンズ50を備えている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the optical pickup device according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the optical pickup device includes a
図2に示すように、光源10から出射された発散光は、ハーフミラー20を通り、色収差補正用カップリングレンズ30で略平行光束となり、無限系となる。この平行光束は、絞り40を通り対物レンズ50に入射される。対物レンズ50を透過した光束は、対物レンズ50により光ディスク60上に集光される。
As shown in FIG. 2, the divergent light emitted from the
光ディスク60から反射した光は、対物レンズ50、色収差補正用カップリングレンズ40を通過し、ハーフミラー20によって反射される。ハーフミラー20を反射した光は、検出レンズを通り光検出器に入射され(不図示)、光電変換されることによりフォーカスサーボ信号、トラックサーボ信号、及び再生信号などを生成する。
The light reflected from the
(実施例)
以下に本発明の具体的な実施例について説明する。本実施例に係る光ピックアップ装置では、HD−DVD用レーザ(波長λ1=407nm)、DVD用レーザ(波長λ2=658nm)、CD用レーザ(波長λ3=785nm)の3波長を使用する。
(Example)
Specific examples of the present invention will be described below. In the optical pickup device according to the present embodiment, three wavelengths of an HD-DVD laser (wavelength λ 1 = 407 nm), a DVD laser (wavelength λ 2 = 658 nm), and a CD laser (wavelength λ 3 = 785 nm) are used. .
本実施例に係る色収差補正用カップリングレンズ30については、図1に示した光出射面を光軸から半径方向に20個の輪帯に区分し、各々の区間の面形状を、青紫色半導体レーザの色収差を低減するように設定した。具体的には、図1に示した出射面及び入射面について、数1における各定数B、K、A4、A6、A8、A10、A12を表1及び表2の通りに定めた。なお、出射面のすべての輪帯及び入射面において、A14=A16=0である。
ここで、隣接段差量dは、特にHD−DVD用レーザにおける対物レンズの色収差を補正でき、かつ、上記3波長に互換性を有するように、隣接段差量が調整されたている。具体的には、本発明に係る色収差補正用カップリングレンズでは、HD−DVD用レーザであるλ1=407nmにおける色収差補正を優先してd=10×λ1/(n1−1)=5.98×λ2/(n2−1)=4.98×λ3/(n3−1)に調整されている(n1、n2、n3は各々波長λ1、λ2、λ3における対物レンズの屈折率)。 Here, the adjacent step amount d is adjusted so that the chromatic aberration of the objective lens in the HD-DVD laser can be corrected and the three wavelengths are compatible. Specifically, in the chromatic aberration correction coupling lens according to the present invention, d = 10 × λ 1 / (n 1 −1) = 5 giving priority to chromatic aberration correction at λ 1 = 407 nm which is an HD-DVD laser. .98 × λ2 / (n 2 −1) = 4.98 × λ 3 / (n 3 −1) (n 1 , n 2 , n 3 are respectively adjusted to wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3. Refractive index of objective lens at
また、色収差補正用カップリングレンズ30の中心厚は1.5mm、対物レンズ50の中心厚は1.28mmである。色収差補正用カップリングレンズ30及び対物レンズ50にはPMMA(ポリメチルメタクリレート)、光ディスクにはPC(ポリカーボネート)を使用した。表3には、使用した硝材の各波長における屈折率を示す。硝材はこれらに限定されるものではないが、各波長における屈折率は1.45〜1.55であることが好ましい。
図3〜5には、光源10から出射し、カップリングレンズ30により略平行光に変換された光束の波面収差図を示す。横軸は瞳半径、縦軸は波面収差である。図3は、波長λ1=407nmの場合、図4は、波長λ2=658nmの場合、図5は、波長λ3=785nmの場合を示す。
3 to 5 are wavefront aberration diagrams of a light beam emitted from the
図3に示すように、波長λ1=407nmの青色レーザの場合、波面収差は略0λで一定である。これは、輪帯の隣接段差量d×(n1-1)が波長λ1の丁度10倍だからである。 As shown in FIG. 3, in the case of a blue laser having a wavelength λ 1 = 407 nm, the wavefront aberration is substantially 0λ. This is because the adjacent step amount d × (n 1 −1) of the annular zone is exactly 10 times the wavelength λ 1 .
図4に示すように、波長λ2=658nmの場合、波面収差は輪帯ごとに不連続な値となる。これは、輪帯の隣接段差量d×(n2-1)が波長λ2の約5.98倍であり、丁度6倍ではないからである。しかしながら、波面収差の大きさは最大で0.02λと非常に小さい。 As shown in FIG. 4, when the wavelength λ 2 = 658 nm, the wavefront aberration becomes a discontinuous value for each annular zone. This is because the adjacent step amount d × (n 2 −1) of the annular zone is about 5.98 times the wavelength λ 2 and not exactly 6 times. However, the magnitude of the wavefront aberration is as small as 0.02λ at the maximum.
図5に示すように、波長λ3=785nmの場合も、波長λ2=658nmの場合と同様に、波面収差は輪帯ごとに不連続な値となる。これは、輪帯の隣接段差量d×(n3-1)が波長λ3の約4.98倍であり、丁度5倍ではないからである。しかしながら、波面収差の大きさは最大で0.02λと非常に小さい。 As shown in FIG. 5, in the case of the wavelength λ 3 = 785 nm, the wavefront aberration becomes a discontinuous value for each annular zone as in the case of the wavelength λ 2 = 658 nm. This is because the adjacent step amount d × (n 3 −1) of the annular zone is about 4.98 times the wavelength λ 3 and not exactly 5 times. However, the magnitude of the wavefront aberration is as small as 0.02λ at the maximum.
上述の通り、本発明に係るカップリングレンズは、上記3波長すべてにおいて良好な波面収差特性を有する。 As described above, the coupling lens according to the present invention has good wavefront aberration characteristics at all three wavelengths.
対物レンズ50の入射側の面R1及び出射側の面R2についても、光軸からの高さがhとなる非球面上の座標点における非球面の光軸上での入射面及び出射面各々の接平面からの距離Z(h)(ただし、単位はmm)を数1で表すことができる(従って、面R1及び面R2いずれにおいても、数1における定数B=0)。数1における各定数K、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16を表4の通りに定めた。
図6〜8には、光源10から出射し、カップリングレンズ30及び対物レンズ50を通過した光束の波面収差図を示す。横軸は瞳半径、縦軸は波面収差である。図6は、波長λ1=407nmの場合、図7は、波長λ2=658nmの場合、図8は、波長λ3=785nmの場合を示す。
6 to 8 are wavefront aberration diagrams of a light beam emitted from the
図6に示すように、波長λ1=407nmの青色レーザの場合、波面収差は略0λで一定である。これは、輪帯の隣接段差量d×(n1-1)が波長λ1の丁度10倍だからである。 As shown in FIG. 6, in the case of a blue laser having a wavelength λ 1 = 407 nm, the wavefront aberration is substantially 0λ. This is because the adjacent step amount d × (n 1 −1) of the annular zone is exactly 10 times the wavelength λ 1 .
図7に示すように、波長λ2=658nmの場合、波面収差は輪帯ごとに不連続な値となる。これは、輪帯の隣接段差量d×(n2-1)が波長λ2の約5.98倍であり、丁度6倍ではないからである。しかしながら、Total波面収差は0.0070λrmsと非常に小さい。ここで、有効径内では、カップリングレンズ30の中央から10番目の輪帯まで使用されている。
As shown in FIG. 7, when the wavelength λ 2 = 658 nm, the wavefront aberration is a discontinuous value for each annular zone. This is because the adjacent step amount d × (n 2 −1) of the annular zone is about 5.98 times the wavelength λ 2 and not exactly 6 times. However, the total wavefront aberration is very small as 0.0070λrms. Here, within the effective diameter, the
図8に示すように、波長λ3=785nmの場合も、波長λ2=658nmの場合と同様に、波面収差は輪帯ごとに不連続な値となる。これは、輪帯の隣接段差量d×(n3-1)が波長λ3の約4.98倍であり、丁度5倍ではないからである。しかしながら、Total波面収差は0.0093λrmsと非常に小さい。ここで、有効径内では、カップリングレンズ30の中央から4番目の輪帯まで使用されている。
As shown in FIG. 8, in the case of the wavelength λ 3 = 785 nm, the wavefront aberration becomes a discontinuous value for each annular zone as in the case of the wavelength λ 2 = 658 nm. This is because the adjacent step amount d × (n 3 −1) of the annular zone is about 4.98 times the wavelength λ 3 and not exactly 5 times. However, the total wavefront aberration is as small as 0.0093 λrms. Here, within the effective diameter, the fourth annular zone from the center of the
(比較例)
比較例では、輪帯のないノーマルカップリングレンズを用いた。この数1における各定数を表5の通りに定めた。表5に示す通り、出射面の面形状が実施例と異なる。また、それ以外の条件は、実施例と同一条件である。
In the comparative example, a normal coupling lens without a ring zone was used. Each constant in this
図9には、光源10から出射し、比較例のカップリングレンズ30により略平行光に変換された光束の波面収差図を示す。横軸は瞳半径、縦軸は波面収差である。代表して、波長λ2=658nmの場合を示す。
FIG. 9 shows a wavefront aberration diagram of a light beam emitted from the
比較例のカップリングレンズには輪帯が形成されていないため、波面収差は連続した値となり、最大の波面収差の大きさは約0.48λと実施例に比べ非常に大きい。また、実施例のカップリングレンズでは、この波長λ2=658nmでの比較例のカップリングレンズのデータに基づき、各輪帯での波面収差の大きさが最大0.023734となるように、輪帯の幅を決定した。具体的に、図9において、輪帯の段差形成位置を矢印で示した。この輪帯の幅は、上記3波長すべてにおいて、各輪帯における波面収差の大きさが0.035λ以下となるように決定するのが好ましい。 Since no ring zone is formed in the coupling lens of the comparative example, the wavefront aberration is a continuous value, and the maximum wavefront aberration is about 0.48λ, which is very large compared to the example. Further, in the coupling lens of the example, based on the data of the coupling lens of the comparative example at this wavelength λ 2 = 658 nm, the maximum wavefront aberration in each annular zone is 0.023734. The width of the band was determined. Specifically, in FIG. 9, the step formation position of the annular zone is indicated by an arrow. The width of the annular zone is preferably determined so that the magnitude of the wavefront aberration in each annular zone is 0.035λ or less for all three wavelengths.
表6〜8には、実施例において、光源10から出射し、カップリングレンズ30及び対物レンズ50を通過した光束の波面収差及び色収差を、比較例とともに示す。表6は、波長λ1=407nmの場合、表7は、波長λ2=658nmの場合、表8は、波長λ3=785nmの場合を示す。波面収差については、Total波面収差とともに、参考までに、球面収差の3次成分であるSA3及び球面収差の5次成分であるSA5も示す。また、色収差については、表6には、基準波長である407nmから±1nmずれた場合のフォーカスの位置ずれすなわち色収差及び両者の大きさの平均値を示めす。表7及び8には、各々の基準波長である658nm及び785nmから±3nmずれた場合の色収差及び両者の大きさの1nm当たりの平均値を示めす。
表6に示すように、波長λ1=407nmの場合、比較例の波面収差が0.0000λrmsであるのに対し、実施例の波面収差は0.0001λrmsであるが、極めて良好な数値である。また、比較例の色収差の平均値が0.498μm/nmと大きく問題があるのに対し、実施例の色収差の平均値は0.069μm/nmであり、一桁小さくなり、極めて良好な数値まで向上している。 As shown in Table 6, when the wavelength λ 1 = 407 nm, the wavefront aberration of the comparative example is 0.0000 λrms, whereas the wavefront aberration of the example is 0.0001 λrms, which is a very good numerical value. In addition, the average value of chromatic aberration of the comparative example is as large as 0.498 μm / nm, whereas the average value of chromatic aberration of the example is 0.069 μm / nm, which is an order of magnitude smaller and reaches a very good value. It has improved.
表7に示すように、波長λ2=658nmの場合、比較例の波面収差が0.0017λrmsであるのに対し、実施例の波面収差は0.0070λrmsでありやや劣るが、非常に良好な数値である。また、比較例の色収差の平均値が0.116μm/nmであるのに対し、実施例の色収差の平均値は0.122μm/nmと同等であり、良好な数値である。 As shown in Table 7, when the wavelength λ 2 = 658 nm, the wavefront aberration of the comparative example is 0.0017 λrms, whereas the wavefront aberration of the example is 0.0070 λrms, which is slightly inferior, but is a very good numerical value. It is. Further, while the average value of chromatic aberration in the comparative example is 0.116 μm / nm, the average value of chromatic aberration in the example is equivalent to 0.122 μm / nm, which is a favorable numerical value.
表8に示すように、波長λ3=785nmの場合、比較例の波面収差が0.0021λrmsであるのに対し、実施例の波面収差は0.0093λrmsでありやや劣るが、非常に良好な数値である。また、比較例の色収差の平均値が0.068μm/nmであるのに対し、実施例の色収差の平均値は0.053μm/nmであり、若干向上し、極めて良好な数値である。 As shown in Table 8, when the wavelength λ 3 = 785 nm, the wavefront aberration of the comparative example is 0.0021 λrms, whereas the wavefront aberration of the example is 0.0093 λrms, which is slightly inferior, but is a very good numerical value. It is. In addition, the average value of chromatic aberration in the comparative example is 0.068 μm / nm, whereas the average value of chromatic aberration in the example is 0.053 μm / nm, which is slightly improved and is a very good numerical value.
次に、図10を用いて、光源10から出射されカップリングレンズ30で変換された後、対物レンズ50を通過した後、光ディスク60上において集光された光スポットのビームプロファイルについて説明する。
Next, a beam profile of a light spot which is emitted from the
光スポットは、図10に示すようなビームプロファイルをしている。横軸が位置を示し、縦軸が光強度である。縦軸の光強度は、ピーク強度を1にするように規格化されている。図10に示すように、ピークからの距離が長くなるに従って光強度が弱くなり、ある位置において光強度が極小となり略0の光強度となる。この極小点からさらにピークからの距離が長くなると、サイドローブと呼ばれる高次項の光強度が存在する。このピークを含む極小点と極小点との間を0次スポットと呼ぶ。また、0次スポットの周りにできるサイドローブ領域を1次リングと呼ぶ。 The light spot has a beam profile as shown in FIG. The horizontal axis indicates the position, and the vertical axis is the light intensity. The light intensity on the vertical axis is normalized so that the peak intensity is 1. As shown in FIG. 10, the light intensity becomes weaker as the distance from the peak becomes longer, and the light intensity becomes minimum at a certain position and becomes substantially zero. As the distance from the peak further increases from this minimum point, there is a high-order term light intensity called a side lobe. A space between the local minimum point including this peak is called a zeroth order spot. A side lobe region formed around the zero-order spot is called a primary ring.
光スポット特性は、3つのパラメータから特徴づけられる。第1のパラメータは、光スポットの広がりを示す1/e2スポット径(e:自然対数の底(≒2.71828))である。スポットの光ピーク強度の1/e2(≒13.5%)の光強度を持つ二点AB間の距離を、この光スポットのスポット径としている。この1/e2スポット径D=0.82×λ/NA(NAは開口数、λは光の波長)と表される。従って、スポット径は波長に比例し、NAに反比例する。この1/e2スポット径が小さいほど、光ディスクの情報記録面において光が照射される領域が小さくなるため、良好な解像度を得ることができる。 The light spot characteristic is characterized by three parameters. The first parameter is 1 / e 2 spot diameter (e: base of natural logarithm (≈2.771828)) indicating the spread of the light spot. The distance between two points AB having a light intensity of 1 / e 2 (≈13.5%) of the light peak intensity of the spot is defined as the spot diameter of this light spot. This 1 / e 2 spot diameter D = 0.82 × λ / NA (NA is the numerical aperture, and λ is the wavelength of light). Therefore, the spot diameter is proportional to the wavelength and inversely proportional to NA. The smaller the 1 / e 2 spot diameter, the smaller the area irradiated with light on the information recording surface of the optical disc, so that a good resolution can be obtained.
第2のパラメータは、1次リング内のピークにおける光強度に対する0次スポット内のピークにおける光強度の割合であるサイドローブ特性である。サイドローブが小さい光スポットのほうが良好な光スポットであるといえる。これは、光ディスクに光を集光した場合に、光ディスクの情報記録面を反射して得られる信号内には、1次リングにおいて照射された位置の光ディスクから反射された光がノイズとして入ってしまう。そのため、サイドローブが大きい光スポットにおいては、ノイズの大きい信号を生じさせてしまうことになる。そのため、サイドローブ特性が小さい光スポットのほうが、良好な光スポットと考えられる。 The second parameter is a sidelobe characteristic that is a ratio of the light intensity at the peak in the zero-order spot to the light intensity at the peak in the primary ring. It can be said that a light spot having a smaller side lobe is a better light spot. This is because when light is collected on the optical disk, the light reflected from the optical disk at the position irradiated on the primary ring enters as noise in the signal obtained by reflecting the information recording surface of the optical disk. . Therefore, in a light spot with a large side lobe, a noisy signal is generated. Therefore, a light spot having a smaller sidelobe characteristic is considered to be a better light spot.
第3のパラメータは、0次スポット内の総光量である0次光量である。この0次光量はこの光スポットの光強度に相当する。0次光量が大きい光スポットにおいては、光ディスクに照射されたときに生じる信号強度を大きくすることができるため、より0次光量の大きい光スポットを用いるほうがS/N比(シグナル/ノイズ比)の高い良好な信号を得ることができる。 The third parameter is the 0th-order light amount that is the total light amount in the 0th-order spot. This 0th-order light amount corresponds to the light intensity of this light spot. In a light spot with a large 0th-order light amount, the signal intensity generated when the optical disk is irradiated can be increased. Therefore, the S / N ratio (signal / noise ratio) is better when a light spot with a larger 0th-order light amount is used. A high and good signal can be obtained.
表9〜11には、実施例の上記3つのスポット特性を比較例とともに示す。表9は、波長λ1=407nmの場合、表10は、波長λ2=658nmの場合、表11は、波長λ3=785nmの場合を示す。1/e2スポット径については、xy平面に形成された光スポットのx方向のスポット径Dx及びy方向のスポット径Dyを示す。また、サイドローブ特性については、xy平面に形成された光スポットのx方向のサイドローブSLx、y方向のサイドローブSLy及び最大値SLmaxを示す。
表9に示すように、波長λ1=407nmの場合、実施例の1/e2スポット径はDx及びDyいずれも0.513μmであるのに対し、比較例の1/e2スポット径もDx及びDyいずれも0.513μmであり、全く同一の値である。また、比較例のサイドローブの最大値SLmaxが1.8%であるのに対し、実施例のSLmaxは1.7%であり、0.1%向上している。さらに、比較例の0次光量が83.8%であるのに対し、実施例の0次光量は83.9%であり、若干向上している。すなわち、波長λ1=407nmにおける実施例の光スポット特性は、比較例と同等である。 As shown in Table 9, when the wavelength λ 1 = 407 nm, the 1 / e 2 spot diameter of the example is 0.513 μm for both Dx and Dy, whereas the 1 / e 2 spot diameter of the comparative example is also Dx. And Dy are both 0.513 μm, which is the same value. Further, while the maximum value SLmax of the side lobe of the comparative example is 1.8%, the SLmax of the example is 1.7%, which is an improvement of 0.1%. Further, the 0th-order light amount of the comparative example is 83.8%, whereas the 0th-order light amount of the example is 83.9%, which is slightly improved. That is, the light spot characteristics of the example at the wavelength λ 1 = 407 nm are equivalent to those of the comparative example.
表10に示すように、波長λ2=658nmの場合、実施例の1/e2スポット径はDx及びDyいずれも0.830μmであるのに対し、比較例の1/e2スポット径もDx及びDyいずれも0.830μmであり、全く同一の値である。また、比較例のサイドローブの最大値SLmaxが1.8%であるのに対し、実施例のSLmaxは1.7%であり、0.1%向上している。さらに、比較例の0次光量が83.8%であるのに対し、実施例の0次光量は83.7%であり、同等である。すなわち、波長λ2=658nmにおける実施例の光スポット特性は、比較例と同等である。 As shown in Table 10, when the wavelength λ 2 = 658 nm, the 1 / e 2 spot diameter of the example is 0.830 μm for both Dx and Dy, whereas the 1 / e 2 spot diameter of the comparative example is also Dx. And Dy are both 0.830 μm and are exactly the same value. Further, while the maximum value SLmax of the side lobe of the comparative example is 1.8%, the SLmax of the example is 1.7%, which is an improvement of 0.1%. Further, the 0th-order light amount of the comparative example is 83.8%, whereas the 0th-order light amount of the example is 83.7%, which is equivalent. That is, the light spot characteristics of the example at the wavelength λ 2 = 658 nm are equivalent to those of the comparative example.
表11に示すように、波長λ3=785nmの場合、実施例の1/e2スポット径はDx及びDyいずれも1.287μmであるのに対し、比較例の1/e2スポット径はDx及びDyいずれも1.289μmであり、同等である。また、比較例のサイドローブの最大値SLmaxが1.8%であるのに対し、実施例のSLmaxも1.8%であり、全く同一の値である。さらに、比較例の0次光量が83.8%であるのに対し、実施例の0次光量は83.5%であり、同等である。すなわち、波長λ3=785nmにおける実施例の光スポット特性は、比較例と同等である。 As shown in Table 11, when the wavelength λ 3 = 785 nm, the 1 / e 2 spot diameter of the example is 1.287 μm for both Dx and Dy, whereas the 1 / e 2 spot diameter of the comparative example is Dx. And Dy are both 1.289 μm and are equivalent. Further, while the maximum value SLmax of the side lobe of the comparative example is 1.8%, the SLmax of the example is 1.8%, which is exactly the same value. Further, the 0th-order light amount of the comparative example is 83.8%, whereas the 0th-order light amount of the example is 83.5%, which is equivalent. That is, the light spot characteristics of the example at the wavelength λ 3 = 785 nm are equivalent to those of the comparative example.
上述の通り、本発明に係るカップリングレンズを用いることにより、比較例に対し、上記3波長において良好な波面収差特性及び光スポット特性を保持しつつ、波長λ1=407nmにおける色収差を劇的に向上させることができる。これにより、2波長以上で利用可能であり、光利用効率が高い色収差補正用カップリングレンズを提供することができる。 As described above, by using the coupling lens according to the present invention, the chromatic aberration at the wavelength λ 1 = 407 nm is drastically maintained while maintaining good wavefront aberration characteristics and light spot characteristics at the three wavelengths. Can be improved. As a result, it is possible to provide a chromatic aberration correcting coupling lens that can be used at two or more wavelengths and has high light utilization efficiency.
10 光源
20 ハーフミラー
30 色収差補正用カップリングレンズ
40 絞り
50 対物レンズ
60 光ディスク
DESCRIPTION OF
Claims (6)
波長λ1=380〜430nmとし、λ1を用いて前記段差の大きさをd=m1λ1/(n1−1)(ただし、m1は実数、n1は波長λ1におけるカップリングレンズの屈折率)とすると、
9.9≦m1≦10.1であるカップリングレンズ。 Arranged on the light source side of the objective lens for condensing light beams having a plurality of wavelengths on the information recording surface of the optical recording medium, and having a plurality of annular zones composed of concentric steps centered on the optical axis on at least one surface A chromatic aberration correction coupling lens provided,
Wavelength λ 1 = 380 to 430 nm, and using λ 1 , the step size is d = m 1 λ 1 / (n 1 −1) (where m 1 is a real number and n 1 is a coupling at wavelength λ 1 The refractive index of the lens)
Coupling lens in which 9.9 ≦ m 1 ≦ 10.1.
5.9≦m2≦6.1かつ4.9≦m3≦5.1であることを特徴とする請求項2に記載のカップリングレンズ。 Step size d = m 2 λ 2 / (n 2 −1) = m 3 λ 3 / (n 3 −1) (where m 2 and m 3 are real numbers, and n 2 and n 3 each have a wavelength λ 2 and the refractive index of the coupling lens at λ 3 )
The coupling lens according to claim 2, wherein 5.9 ≦ m 2 ≦ 6.1 and 4.9 ≦ m 3 ≦ 5.1.
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