JP2008234814A - Objective optical system for optical information recording/reproducing device and optical information recording/reproducing device - Google Patents

Objective optical system for optical information recording/reproducing device and optical information recording/reproducing device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an objective optical system for an optical information recording/reproducing device which has compatibility with multiple types of optical discs having specifications different from each other and which is capable of effectively correcting a longitudinal chromatic aberration caused when an optical disc having a high recording density is used, while achieving a simple configuration. <P>SOLUTION: The objective optical system for the optical information recording/reproducing device which has compatibility with multiple types of optical discs is provided, and the objective optical system includes a longitudinal chromatic aberration correction element having a negative power first lens and a positive power second lens made of materials different from each other and cemented together to correct a longitudinal chromatic aberration, at least one phase shift surface having a prescribed phase shift structure to give a predetermined optical path length difference of nearly three wavelengths to a first light beam, and an objective lens. The longitudinal chromatic aberration correction element is located along an optical path common to the first and second light beams on a light source side with respect to the objective lens and the longitudinal chromatic aberration correction element satisfies a prescribed condition in the relation with the phase shift structure. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置および該装置に搭載される対物光学系に関する。   The present invention relates to an optical information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information on / from a plurality of types of optical disks having different recording densities and protective layer thicknesses, and an objective optical system mounted on the apparatus.

光ディスクには、従来、CDやDVDといった記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。特に近年、情報記録のさらなる高容量化を実現すべく、DVDよりも一層記録密度の高い新規格の光ディスクが実用化されつつある。該新規格の光ディスクとしては、例えばHD DVDやBD(Blu-ray Disc)等がある。このような新規格の光ディスクは、DVDの保護層厚と同等もしくはそれ以下の保護層厚を有する。このように規格の異なる複数の光ディスクを使用するユーザの利便性に鑑み、近年、光情報記録再生装置、より厳密には装置内に設けられる対物光学系は、上記の三種類の光ディスクに対して互換性を持つことが要求される。   Conventionally, there are a plurality of standards for optical disks, such as CD and DVD, which have different recording densities and protective layer thicknesses. In particular, in recent years, a new standard optical disc having a higher recording density than that of a DVD has been put into practical use in order to realize a higher capacity for information recording. Examples of the new standard optical disc include HD DVD and BD (Blu-ray Disc). Such a new standard optical disc has a protective layer thickness equal to or less than the protective layer thickness of DVD. In view of the convenience of users who use a plurality of optical discs with different standards in this way, in recent years, optical information recording / reproducing apparatuses, more strictly, the objective optical system provided in the apparatus have been used for the above three types of optical disks. It is required to have compatibility.

なお、本文において、光情報記録再生装置と記した場合には、情報の記録専用装置、情報の再生専用装置、情報の記録および再生兼用装置、の全てを含むものとする。また、互換性を持つとは、使用する光ディスクを切り替えたとしても部品を交換したりすることなく情報の記録または再生が保証されることをいう。   In the text, the term “optical information recording / reproducing apparatus” includes all of the information recording apparatus, the information reproduction apparatus, and the information recording / reproducing apparatus. “Compatible” means that recording or reproduction of information is guaranteed without changing parts even if the optical disk to be used is switched.

一般に、装置が規格の異なる三種類の光ディスクに対して互換性を持つためには、まず、規格が異なる光ディスクの差し替え時に、保護層の厚みによって変化する球面収差を補正しつつ、情報の記録または再生に使用する光の開口数(NA)を変化させて記録密度の違いに対応した大きさのビームスポットを得る必要がある。一般にスポット径は波長が短いほど小さくできる。そこで使用する光ディスクの記録密度に応じて、複数の波長のレーザー光が使い分けられることが提案されている。例えば、DVD使用時には、CD使用時に用いられる約790nmより短い約660nmの波長のレーザー光が用いられる。また、該新規格の光ディスク使用時には、その記録密度の高さからDVDに対する情報の記録または再生時に用いられる波長よりもさらに短波長の光(例えば408nmあたりのいわゆる青色レーザー光)が用いられる。   In general, in order for an apparatus to be compatible with three types of optical discs with different standards, first, when replacing optical discs with different standards, while correcting spherical aberration that varies depending on the thickness of the protective layer, It is necessary to obtain a beam spot having a size corresponding to the difference in recording density by changing the numerical aperture (NA) of light used for reproduction. Generally, the spot diameter can be made smaller as the wavelength is shorter. Accordingly, it has been proposed that laser light having a plurality of wavelengths can be used properly in accordance with the recording density of the optical disk used. For example, when using a DVD, laser light having a wavelength of about 660 nm, which is shorter than about 790 nm used when using a CD, is used. In addition, when the optical disc of the new standard is used, light having a wavelength shorter than that used when recording or reproducing information on a DVD (for example, so-called blue laser light per 408 nm) is used because of its high recording density.

上記のような新規格の光ディスクを使用する場合、既存の光ディスクよりも記録密度が高いため、レーザー光を記録面においてより小径なスポットが形成されるように収束させる必要がある。そのためには、諸収差を良好に補正する必要がある。   When the optical disc of the new standard as described above is used, since the recording density is higher than that of the existing optical disc, it is necessary to converge the laser beam so that a spot having a smaller diameter is formed on the recording surface. For that purpose, it is necessary to correct various aberrations satisfactorily.

補正が必要とされる収差の一つとしては、例えば軸上色収差が挙げられる。軸上色収差は、光源から照射されるレーザー光の波長が微小に変動することによって発生する。軸上色収差を補正しようとする構成は、以下の特許文献1〜特許文献3に例示される。   One of the aberrations that need to be corrected is, for example, axial chromatic aberration. Axial chromatic aberration is caused by minute fluctuations in the wavelength of laser light emitted from a light source. The configurations for correcting axial chromatic aberration are exemplified in Patent Documents 1 to 3 below.

特開2001−337269号公報JP 2001-337269 A 特開2002−333575号公報JP 2002-333575 A 特開2006−65902号公報JP 2006-65902 A

特許文献1は、いわゆる青色レーザー光を用いて新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生を行う装置を開示している。特許文献1に記載の装置は、対物レンズの前段に正と負の二枚のレンズを接合してなる光学素子を配設することにより、軸上色収差を補正している。   Patent Document 1 discloses an apparatus for recording or reproducing information on a new standard optical disk using so-called blue laser light. The apparatus described in Patent Document 1 corrects longitudinal chromatic aberration by disposing an optical element formed by joining two positive and negative lenses in front of the objective lens.

しかし、上記特許文献1に記載の装置は、あくまで新規格の光ディスクのみに対して情報の記録または再生ができるように構成されている。そのため、新規格の光ディスク以外の光ディスクに対して軸上色収差が適切に補正されない場合もある。   However, the apparatus described in Patent Document 1 is configured so that information can be recorded or reproduced only on a new standard optical disc. For this reason, axial chromatic aberration may not be corrected appropriately for optical discs other than the new standard optical disc.

特許文献2も、特許文献1と同様に、いわゆる青色レーザー光を用いて新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生を行う装置を開示している。該装置は、集光光学系を構成するレンズのいずれかの面に回折構造を設けることにより、軸上色収差を補正している。   Similarly to Patent Document 1, Patent Document 2 also discloses an apparatus for recording or reproducing information on a new standard optical disk using so-called blue laser light. This apparatus corrects axial chromatic aberration by providing a diffractive structure on any surface of a lens constituting the condensing optical system.

しかし、一般に回折構造は、情報の記録または再生に使用する光の波長および回折次数によって一義的に決まってしまう。ここで、特許文献2に記載の装置は、特許文献1と同様に、あくまで新規格の光ディスクのみに対して情報の記録または再生ができるように構成されている。そのため、開示される回折構造は、いわゆる青色レーザー光を使用した場合に生じる軸上色収差を良好に補正するように設定される。従って、特許文献2に記載の構成に基づいて複数種類の光ディスクに対して互換性を有する装置を構築しようとしても、いわゆる青色レーザー光以外の波長の光を使用した場合に、該回折構造によって軸上色収差の量を適切にコントロールすることができない。   However, in general, the diffractive structure is uniquely determined by the wavelength and diffraction order of light used for recording or reproducing information. Here, similarly to Patent Document 1, the apparatus described in Patent Document 2 is configured to be able to record or reproduce information only on a new standard optical disk. Therefore, the disclosed diffractive structure is set so as to satisfactorily correct axial chromatic aberration that occurs when so-called blue laser light is used. Therefore, even if an attempt is made to construct a compatible device for a plurality of types of optical disks based on the configuration described in Patent Document 2, when light having a wavelength other than the so-called blue laser light is used, The amount of upper chromatic aberration cannot be properly controlled.

特許文献3は、新規格の光ディスク、DVDおよびCDの3種類の光ディスクに対して互換性を有する装置を開示している。該装置では、各光ディスクに対する情報の記録または再生に使用される各レーザー光の共通の光路中に一つ、新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に使用されるレーザー光の光路中に一つ、色収差補正素子が配置されている。つまり、新規格の光ディスク使用時は、二種類の光学素子によって色収差を補正し、DVDまたはCD使用時は、一種類の光学素子によって色収差を補正している。   Patent Document 3 discloses an apparatus that is compatible with three types of optical disks: a new standard optical disk, a DVD, and a CD. In this apparatus, one in the common optical path of each laser beam used for recording or reproducing information on each optical disc, and one in the optical path of laser beam used for recording or reproducing information on the new standard optical disc. A chromatic aberration correction element is arranged. That is, chromatic aberration is corrected by two types of optical elements when a new standard optical disk is used, and chromatic aberration is corrected by one type of optical elements when a DVD or CD is used.

しかし、特許文献3の構成では、色収差補正用の光学素子を複数個配設しなければならない。この部品点数の増加は、低コスト化や光学系全体の簡略化を妨げる要因となるため好ましくない。   However, in the configuration of Patent Document 3, a plurality of optical elements for correcting chromatic aberration must be provided. This increase in the number of parts is not preferable because it becomes a factor that hinders cost reduction and simplification of the entire optical system.

本発明は上記の事情に鑑み、規格が異なる複数種類の光ディスクに対して互換性を有するとともに、簡易な構成でありながらも、少なくとも記録密度が高い光ディスク使用時に発生する軸上色収差を効果的に補正することができる光情報記録再生装置用対物光学系および該対物光学系が好適に搭載される光情報記録再生装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention is compatible with a plurality of types of optical discs having different standards, and has a simple configuration, but at least effectively reduces axial chromatic aberration that occurs when using an optical disc with a high recording density. It is an object of the present invention to provide an objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus that can be corrected, and an optical information recording / reproducing apparatus in which the objective optical system is suitably mounted.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の光情報記録再生装置用対物光学系は、記録密度が高い順に第一と第二の光ディスクに対して、短波長側から順に第一の波長と第二の波長の二種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う、光情報記録再生装置における対物光学系であって、互いに異なる材料からなる負のパワーを持つ第一のレンズと正のパワーを持つ第二のレンズを接合して構成され、軸上色収差補正作用を有する色収差補正素子と、同心状の複数の屈折面に分割され、入射光束に対して所定の光路長差を付与する段差が互いに隣り合う屈折面の間に形成される位相シフト構造を有する位相シフト面を少なくとも一面と、対物レンズと、を有し、色収差補正素子および位相シフト面は、二種類の光束に共通の光路中にあり、色収差補正素子は対物レンズよりも光源側に配設されており、該位相シフト構造は、第一の波長の光束に対して略3波長分の光路長差を付与する第一の段差を有し、位相シフト構造の有効半径内での輪帯数をN、第一の波長での第一のレンズの屈折率をnB1、第一の波長での第二のレンズの屈折率をnB2、第二の波長での第一のレンズの屈折率をnR1、第二の波長での第二のレンズの屈折率をnR2、色収差補正素子の接合面の曲率半径をR、第一の波長での対物光学系の合成焦点距離をf1、第一の波長での対物レンズの屈折率をnB3、第二の波長での対物レンズの屈折率をnR3、とすると、以下の数1に示す条件(1)、

Figure 2008234814
を満たすことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1 has the first wavelength in order from the short wavelength side to the first and second optical discs in order of increasing recording density. An objective optical system in an optical information recording / reproducing apparatus that records or reproduces information with respect to each optical disc by selectively using two types of light beams having a second wavelength, and has a negative power made of different materials. A chromatic aberration correcting element having an axial chromatic aberration correcting action and a plurality of concentric refracting surfaces, and a predetermined optical path for the incident light beam. A phase shift surface having a phase shift structure in which a step providing a length difference is formed between adjacent refractive surfaces, and an objective lens, and a chromatic aberration correcting element and a phase shift surface, The chromatic aberration correction element is disposed on the light source side of the objective lens, and the phase shift structure has an optical path length of approximately three wavelengths with respect to the first wavelength light beam. A first step which gives a difference, the number of annular zones within the effective radius of the phase shift structure is N, the refractive index of the first lens at the first wavelength is nB1, and the first refractive index at the first wavelength; The refractive index of the second lens is nB2, the refractive index of the first lens at the second wavelength is nR1, the refractive index of the second lens at the second wavelength is nR2, and the radius of curvature of the joint surface of the chromatic aberration correcting element. Is R, the combined focal length of the objective optical system at the first wavelength is f1, the refractive index of the objective lens at the first wavelength is nB3, and the refractive index of the objective lens at the second wavelength is nR3. Condition (1) shown in the following equation 1,
Figure 2008234814
It is characterized by satisfying.

請求項1に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、規格が異なる少なくとも二種類の光ディスクに対する互換性を有することができ、かつそれぞれの光ディスクに対する情報の記録または再生時に発生する相対的な軸上色収差を補正することができる。   According to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, it is possible to have compatibility with at least two types of optical discs having different standards, and relative to each other when information is recorded or reproduced on each optical disc. Axial chromatic aberration can be corrected.

請求項2に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、以下の数2に示す条件(2)、

Figure 2008234814
を満たすことが望ましい。 According to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 2, the condition (2) shown in the following equation (2),
Figure 2008234814
It is desirable to satisfy.

さらに、請求項3に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、以下の数3に示す条件(3)、

Figure 2008234814
を満たすことが望ましい。 Furthermore, according to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 3, the condition (3) shown in the following equation (3),
Figure 2008234814
It is desirable to satisfy.

請求項4に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、位相シフト面を、対物レンズの少なくとも一方の面に配設してもよい。   According to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus described in claim 4, the phase shift surface may be disposed on at least one surface of the objective lens.

また、請求項5に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、位相シフト面を、対物レンズとは別個独立した光学素子に配設してもよい。   According to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus described in claim 5, the phase shift surface may be disposed on an optical element independent of the objective lens.

請求項6に記載の光情報記録再生装置用対物光学系は、記録密度が高い順に第一と第二の光ディスクに対して、短波長側から順に第一の波長と第二の波長の二種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置における対物光学系であって、互いに異なる材料からなる負のパワーを持つ第一のレンズと正のパワーを持つ第二のレンズを接合して構成され、軸上色収差補正作用を有する色収差補正素子と、回折構造を有する回折面を少なくとも一面と、対物レンズと、を有し、色収差補正素子および回折面は二種類の光束に共通の光路中にあり、色収差補正素子は対物レンズよりも光源側に配設されており、回折構造は、以下の数4、

Figure 2008234814
ただし、hは、光軸からの高さ、
、P、P、…は、それぞれ第iの光路差関数(iは自然数)における二次、四次、六次、…の係数、
mは、入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、入射光束の使用波長、を表す、
により表される少なくとも第一の光路差関数によって規定され、該回折構造は、第一の波長の光束に対して回折効率が最大となる回折次数が三次であり、第一の波長での第一のレンズの屈折率をnB1、第一の波長での第二のレンズの屈折率をnB2、第二の波長での第一のレンズの屈折率をnR1、第二の波長での第二のレンズの屈折率をnR2、色収差補正素子の接合面の曲率半径をR、第一の波長での対物光学系の合成焦点距離をf1、第一の波長での対物レンズの屈折率をnB3、第二の波長での対物レンズの屈折率をnR3、とすると、以下の数5に示す条件(4)、
Figure 2008234814
を満たすことを特徴とする。 The objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 6 has two types, a first wavelength and a second wavelength, in order from the short wavelength side with respect to the first and second optical disks in order from the highest recording density. Is an objective optical system in an optical information recording / reproducing apparatus that records or reproduces information with respect to each optical disc by using different light beams, and has a positive power with a first lens made of different materials and having a negative power A chromatic aberration correcting element having an axial chromatic aberration correcting action; at least one diffractive surface having a diffractive structure; and an objective lens. The chromatic aberration correcting element is disposed on the light source side with respect to the objective lens, and the diffractive structure is represented by the following formula 4,
Figure 2008234814
Where h is the height from the optical axis,
P 2 , P 4 , P 6 ,... Are coefficients of second order, fourth order, sixth order,... In the i th optical path difference function (i is a natural number),
m is the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency of the incident light beam,
λ represents the used wavelength of the incident light beam,
The diffraction structure is defined by at least a first optical path difference function represented by: the diffraction structure having a diffraction order that has the maximum diffraction efficiency with respect to a light beam of the first wavelength, and the first at the first wavelength. NB1, the refractive index of the second lens at the first wavelength is nB2, the refractive index of the first lens at the second wavelength is nR1, and the second lens at the second wavelength. NR2, the radius of curvature of the joint surface of the chromatic aberration correcting element is R, the synthetic focal length of the objective optical system at the first wavelength is f1, the refractive index of the objective lens at the first wavelength is nB3, and the second If the refractive index of the objective lens at a wavelength of nR3 is nR3, the condition (4) shown in the following formula 5
Figure 2008234814
It is characterized by satisfying.

請求項6に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、規格が異なる二種類の光ディスクに対する互換性を有することができ、かつそれぞれの光ディスクに対する情報の記録または再生時に発生する相対的な軸上色収差を補正することができる。   According to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 6, it is possible to have compatibility with two types of optical discs having different standards, and to generate relative information when recording or reproducing information on each optical disc. Axial chromatic aberration can be corrected.

請求項7に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、以下の数6に示す条件(5)、

Figure 2008234814
を満たすことが望ましい。 According to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 7, the condition (5) shown in the following formula 6
Figure 2008234814
It is desirable to satisfy.

さらに、請求項8に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、以下の数7に示す条件(6)、

Figure 2008234814
を満たすことが望ましい。 Furthermore, according to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 8, the condition (6) shown in the following equation 7
Figure 2008234814
It is desirable to satisfy.

請求項9に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、回折面を、対物レンズの少なくとも一方の面に配設してもよい。   According to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus described in claim 9, the diffractive surface may be disposed on at least one surface of the objective lens.

また、請求項10に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、回折面を、対物レンズとは別個独立した光学素子に配設してもよい。   According to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to the tenth aspect, the diffractive surface may be disposed on an optical element independent of the objective lens.

請求項11に記載の光情報記録再生装置用対物光学系によれば、第一のレンズは平凹レンズであり、第二のレンズは平凸レンズであり、色収差補正素子は、第一のレンズと第二のレンズの各曲面が接合面となるように構成されている。   According to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 11, the first lens is a plano-concave lens, the second lens is a plano-convex lens, and the chromatic aberration correcting element includes the first lens and the first lens. Each curved surface of the second lens is configured to be a cemented surface.

また、別の観点から、請求項12に記載の光情報記録再生装置は、記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の光束のうちいずれかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、第一の波長をλ1(nm)、第二の波長をλ2(nm)、第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、三種類の光束を照射する三つの光源と、請求項1から請求項11のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系と、を有し、第一の波長での、対物光学系の合成結像倍率をM1、第二の波長での、対物光学系の合成焦点距離および合成結像倍率をそれぞれf2、M2、第三の波長での、対物光学系の合成焦点距離および合成結像倍率をそれぞれf3、M3とすると、以下の条件(7)〜条件(9)、
−0.02<f1×M1<0.02…(7)
−0.02<f2×M2<0.02…(8)
−0.19<f3×M3<−0.05…(9)
を満たすことを特徴とする。
From another point of view, the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 12 is one of three kinds of light beams having first to third wavelengths with respect to first to third optical disks having different recording densities. Is an optical information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information to / from each optical disc, wherein the first wavelength is λ1 (nm), the second wavelength is λ2 (nm), and the third wavelength is If λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
NA1 for the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the first optical disc, NA2 for the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the second optical disc, and recording or reproducing information on the third optical disc If the required numerical aperture is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
The thickness of the protective layer of the first optical disc on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is t1, which is longer than the first wavelength. The recording layer of the second optical disc on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength is t2, and the information recording is performed using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. Or if the protective layer thickness of the third optical disk to be played is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And having three light sources for irradiating three kinds of light fluxes and the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 11, at a first wavelength, The objective optical system's composite imaging magnification at M1, the second wavelength, the objective optical system's synthetic focal length and the synthetic imaging magnification at f2, M2, and the third wavelength, respectively. When the combined imaging magnification is f3 and M3, respectively, the following conditions (7) to (9)
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (7)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (8)
−0.19 <f3 × M3 <−0.05 (9)
It is characterized by satisfying.

請求項12に記載の光情報記録再生装置によれば、規格が異なる三種類の光ディスクのうち、比較的記録密度が高い第一と第二の光ディスクそれぞれに対する情報の記録または再生時には、略平行光束を対物光学系に入射させることにより、軸上色収差および球面収差を補正することができる。また、記録密度が最も低い第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時には、発散光を対物光学系に入射させることにより、軸上色収差および球面収差を補正することができる。   According to the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 12, when recording or reproducing information on each of the first and second optical discs having a relatively high recording density among the three types of optical discs having different standards, the substantially parallel light flux Is incident on the objective optical system, axial chromatic aberration and spherical aberration can be corrected. In addition, when recording or reproducing information on the third optical disk having the lowest recording density, axial chromatic aberration and spherical aberration can be corrected by making divergent light incident on the objective optical system.

また、別の観点から、請求項13に記載の光情報記録再生装置は、記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の光束のうちいずれかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、第一の波長をλ1(nm)、第二の波長をλ2(nm)、第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、三種類の光束を照射する三つの光源と、請求項1から請求項5のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系と、を有し、位相シフト構造は、第一の段差とは異なる光路長差を付与する少なくとも第二の段差を有し、第一から第三の波長の光束は、いずれも略平行光束の状態で色収差補正素子に入射することを特徴とする。
From another point of view, the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 13 is any one of three kinds of light beams having first to third wavelengths with respect to first to third optical disks having different recording densities. Is an optical information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information to / from each optical disc, wherein the first wavelength is λ1 (nm), the second wavelength is λ2 (nm), and the third wavelength is If λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
NA1 is the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the first optical disc, NA2 is the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the second optical disc, and information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the numerical aperture required for NA is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
The thickness of the protective layer of the first optical disc on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is t1, which is longer than the first wavelength. The recording layer of the second optical disc on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength is t2, and the information recording is performed using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. Or if the thickness of the protective layer of the third optical disk to be reproduced is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And the three light sources for irradiating three kinds of light beams and the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the phase shift structure is a first At least a second step that gives a difference in optical path length different from the step of the first step, and the light beams having the first to third wavelengths are incident on the chromatic aberration correction element in a substantially parallel light beam state. .

請求項14に記載の光情報記録再生装置によれば、第二の段差は、第一の波長の光束に対して略偶数波長分の光路長差を付与することが好ましい。   According to the optical information recording / reproducing apparatus of the fourteenth aspect, it is preferable that the second step provides an optical path length difference of substantially even wavelengths with respect to the light beam having the first wavelength.

請求項13や請求項14に記載の光情報記録再生装置によれば、略平行光束を対物光学系に入射させ、かつ第一の波長の光束に対して略3波長分の光路長差を付与する第一の段差と、付与される光路長差が第一の段差とは異なる第二の段差と、の少なくとも二種類の段差を有する位相シフト構造を採用した。これにより、規格が異なる三種類の光ディスクいずれを使用した場合であっても、軸上色収差および球面収差の双方を良好に補正することができる。   According to the optical information recording / reproducing apparatus of claim 13 or claim 14, a substantially parallel light beam is made incident on the objective optical system, and an optical path length difference of approximately three wavelengths is given to the light beam of the first wavelength. A phase shift structure having at least two types of steps, that is, a first step that is different from the first step and a second step that is different in optical path length from the first step is employed. As a result, it is possible to satisfactorily correct both the longitudinal chromatic aberration and the spherical aberration even when any of the three types of optical discs having different standards is used.

また、別の観点から、請求項15に記載の光情報記録再生装置は、記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の光束のうちいずれかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、第一の波長をλ1(nm)、第二の波長をλ2(nm)、第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、三種類の光束を照射する三つの光源と、請求項6から請求項10のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系と、を有し、回折構造は、第一の光路差関数と、さらに第一の波長の光束に対して回折効率が最大になる回折次数が三次ではない第二の光路差関数との、少なくとも二種類の光路差関数で規定され、第一から第三の波長の光束は、いずれも略平行光束の状態で色収差補正素子に入射することを特徴とする。
From another point of view, the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 15 is any of three types of light beams having first to third wavelengths with respect to first to third optical discs having different recording densities. Is an optical information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information to / from each optical disc, wherein the first wavelength is λ1 (nm), the second wavelength is λ2 (nm), and the third wavelength is If λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
NA1 is the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the first optical disc, NA2 is the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the second optical disc, and information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the numerical aperture required for NA is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
The thickness of the protective layer of the first optical disc on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is t1, which is longer than the first wavelength. The recording layer of the second optical disc on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength is t2, and the information recording is performed using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. Or if the thickness of the protective layer of the third optical disk to be reproduced is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And the three light sources for irradiating three kinds of light beams and the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 6 to 10, wherein the diffractive structure is the first The optical path difference function is defined by at least two types of optical path difference functions, ie, a second optical path difference function having a diffraction order that has the maximum diffraction efficiency with respect to the light beam having the first wavelength, and is not a third order. The third wavelength light beam is incident on the chromatic aberration correction element in a substantially parallel light beam state.

請求項16に記載の光情報記録再生装置によれば、第二の光路差関数は、第一の波長の光束に対して回折効率が最大になる回折次数が略偶数次であることが好ましい。   According to the optical information recording / reproducing apparatus of the sixteenth aspect, it is preferable that the second optical path difference function has an even-order diffraction order at which the diffraction efficiency becomes maximum with respect to the light beam having the first wavelength.

請求項15や請求項16に記載の光情報記録再生装置によれば、略平行光束を対物光学系に入射させ、かつ第一の波長の光束に対する回折効率が最大となる回折次数が3次である第一の光路差関数と、該回折次数が第一の段差とは異なる第二の光路差関数と、の少なくとも二種類の光路差関数により規定される回折構造を採用した。これにより、規格が異なる三種類の光ディスクいずれを使用した場合であっても、軸上色収差および球面収差の双方を良好に補正することができる。   According to the optical information recording / reproducing apparatus of claim 15 or 16, the substantially parallel light beam is made incident on the objective optical system, and the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam of the first wavelength is the third order. A diffraction structure defined by at least two types of optical path difference functions, that is, a certain first optical path difference function and a second optical path difference function having a diffraction order different from that of the first step is employed. As a result, it is possible to satisfactorily correct both the longitudinal chromatic aberration and the spherical aberration even when any of the three types of optical discs having different standards is used.

さらに、請求項17に記載の光情報記録再生装置によれば、上記色収差補正素子が以下の数8に示す条件(10)、

Figure 2008234814
を満たすことが好ましい。 Furthermore, according to the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 17, the chromatic aberration correcting element has a condition (10) represented by the following equation 8:
Figure 2008234814
It is preferable to satisfy.

以上のように、本発明に係る光情報記録再生装置用対物光学系によれば、該対物光学系を構成する各光学部材に関して、所定の条件を満たすように構成することにより、二種類の光ディスクをそれぞれ使用した時に発生する軸上色収差を良好に補正することができる。   As described above, according to the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention, two types of optical disks can be obtained by configuring each optical member constituting the objective optical system so as to satisfy a predetermined condition. It is possible to satisfactorily correct the longitudinal chromatic aberration that occurs when each of these is used.

また、本発明に係る光情報記録再生装置は、上記のような対物光学系を使用し、かつ該対物光学系に含まれる位相シフト構造、あるいは回折構造や情報の記録または再生の対象となる光ディスクに応じて光源から照射される光束の発散度をコントロールしている。これにより、規格が異なる三種類の光ディスクのいずれを使用した場合であっても、軸上色収差や球面収差を良好に補正し、高精度な情報の記録または再生を実現することができる。   Further, an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention uses the above-described objective optical system, and an optical disc to be recorded or reproduced with a phase shift structure, a diffraction structure, or information included in the objective optical system. The divergence of the light beam emitted from the light source is controlled according to the above. As a result, even when any of the three types of optical discs having different standards is used, it is possible to satisfactorily correct axial chromatic aberration and spherical aberration, and to realize highly accurate information recording or reproduction.

以下、本発明に係る光情報記録再生装置用対物光学系について実施形態を説明する。本実施形態の対物光学系は、保護層厚、記録密度等といった規格がそれぞれ異なる三種類の光ディスクについて互換性を有する光情報記録再生装置に搭載される。   Embodiments of an objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention will be described below. The objective optical system of this embodiment is mounted on an optical information recording / reproducing apparatus having compatibility with three types of optical discs having different standards such as protective layer thickness and recording density.

以下では説明の便宜上、上記三種類の光ディスクのうち、記録密度が最も高い光ディスク(例えばHD DVD等の新規格の光ディスク)を第一の光ディスクD1、第一の光ディスクD1に比べて相対的に記録密度が低い光ディスク(例えばDVDやDVD−R等)を第二の光ディスクD2、記録密度が最も低い光ディスク(例えばCDやCD−R等)を第三の光ディスクD3、と記す。   In the following, for convenience of explanation, an optical disc having the highest recording density among the above three types of optical discs (for example, a new standard optical disc such as HD DVD) is recorded relative to the first optical disc D1 and the first optical disc D1. An optical disk having a low density (for example, DVD or DVD-R) is referred to as a second optical disk D2, and an optical disk having the lowest recording density (for example, CD or CD-R) is referred to as a third optical disk D3.

各光ディスクD1〜D3の保護層厚をそれぞれt1〜t3とすると、各保護層厚には、以下のような関係がある。   Assuming that the protective layer thicknesses of the optical disks D1 to D3 are t1 to t3, the protective layer thicknesses have the following relationship.

t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm

また、各光ディスクD1〜D3のそれぞれに対して情報の記録または再生を行う場合、記録密度の違いに対応した大きさのビームスポットが得られるように、必要とされるNAの値を変化させる必要がある。ここで、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生時に必要とされる最適な設計開口数を、それぞれNA1、NA2、NA3とすると、各実施形態において、NA1〜NA3には以下のような関係がある。
NA1>NA3かつNA2>NA3
Further, when recording or reproducing information on each of the optical discs D1 to D3, it is necessary to change the required NA value so that a beam spot having a size corresponding to the difference in recording density can be obtained. There is. Here, assuming that the optimum numerical apertures required for recording or reproducing information on each of the optical discs D1 to D3 are NA1, NA2, and NA3, respectively, in each embodiment, the following relationships are associated with NA1 to NA3. There is.
NA1> NA3 and NA2> NA3

つまり、記録密度の高い第一の光ディスクD1および第二の光ディスクD2に対する情報の記録または再生時には、より小径なスポットの形成が要求されるため、必要なNAが高くなる。これに対し、最も記録密度の低い第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時には、必要とされるNAは比較的小さい。なお、どの光ディスクも、情報の記録または再生時には、図示しないターンテーブル上に載置された状態で回転する。   That is, when recording or reproducing information with respect to the first optical disc D1 and the second optical disc D2 having a high recording density, formation of a spot with a smaller diameter is required, so that the necessary NA is increased. On the other hand, when recording or reproducing information on the third optical disc D3 having the lowest recording density, the required NA is relatively small. Note that any optical disk rotates while being placed on a turntable (not shown) when information is recorded or reproduced.

上記のように記録密度が異なる各光ディスクD1〜D3を使用する場合、各記録密度に対応した大きさのビームスポットが得られるように、それぞれ異なる波長のレーザー光が用いられる。以下、各記録密度に対応したスポット径を得るために好適な波長を設計波長という。具体的には、第一の光ディスクD1に対して情報の記録または再生を行う際には、最も小径のビームスポットを第一の光ディスクD1の記録面上において形成する。そのため第一の光ディスクD1使用時には、最も短波長(第一の波長)であるレーザー光(以下、第一のレーザー光という)が光源から照射される。また、第三の光ディスクD3に対して情報の記録または再生を行う際には、最も大きな径のビームスポットを第三の光ディスクD3の記録面上において形成する。そのため第三の光ディスクD3使用時には、最も長波長(第三の波長)であるレーザー光(以下、第三のレーザー光という)が光源から照射される。そして第二の光ディスクD2に対して情報の記録または再生を行う際には、第二の光ディスクD2の記録面上において比較的小径のスポットを形成する。そのため第二の光ディスクD2使用時には、第一のレーザー光よりは長波長であってかつ第三のレーザー光よりは短波長(第二の波長)であるレーザー光(以下、第二のレーザー光という)が光源から照射される。   When using the optical discs D1 to D3 having different recording densities as described above, laser beams having different wavelengths are used so as to obtain a beam spot having a size corresponding to each recording density. Hereinafter, a wavelength suitable for obtaining a spot diameter corresponding to each recording density is referred to as a design wavelength. Specifically, when information is recorded on or reproduced from the first optical disc D1, the beam spot having the smallest diameter is formed on the recording surface of the first optical disc D1. Therefore, when the first optical disc D1 is used, a laser beam having the shortest wavelength (first wavelength) (hereinafter referred to as the first laser beam) is irradiated from the light source. Further, when information is recorded on or reproduced from the third optical disc D3, a beam spot having the largest diameter is formed on the recording surface of the third optical disc D3. Therefore, when the third optical disc D3 is used, a laser beam having the longest wavelength (third wavelength) (hereinafter referred to as a third laser beam) is emitted from the light source. When information is recorded on or reproduced from the second optical disc D2, a spot having a relatively small diameter is formed on the recording surface of the second optical disc D2. Therefore, when the second optical disk D2 is used, a laser beam (hereinafter referred to as a second laser beam) having a longer wavelength than the first laser beam and a shorter wavelength (second wavelength) than the third laser beam. ) Is emitted from the light source.

図1は、第一実施形態の対物光学系30を有する光情報記録再生装置100の概略構成を表す模式図である。光情報記録再生装置100は、第一のレーザー光を照射する光源1A、第二のレーザー光を照射する光源1B、第三のレーザー光を照射する光源1C、回折格子2A、2B、2C、カップリングレンズ3A、3B、3C、ビームスプリッタ41、42、ハーフミラー5A、5B、5C、受光部6A、6B、6C、対物光学系30を有する。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical information recording / reproducing apparatus 100 having an objective optical system 30 of the first embodiment. The optical information recording / reproducing apparatus 100 includes a light source 1A for irradiating a first laser beam, a light source 1B for irradiating a second laser beam, a light source 1C for irradiating a third laser beam, diffraction gratings 2A, 2B, 2C, a cup. Ring lenses 3A, 3B, and 3C, beam splitters 41 and 42, half mirrors 5A, 5B, and 5C, light receiving units 6A, 6B, and 6C, and an objective optical system 30 are included.

図2(A)〜図2(C)は、各光ディスクD1〜D3使用時における対物光学系30および各光ディスクを含む光路を、使用する光ディスクごとに分けて示した図である。図2(A)は第一の光ディスクD1使用時の光路を、図2(B)は第二の光ディスクd2使用時の光路を、図2(C)は第三の光ディスク使用時の光路を、それぞれ表す。図2(A)〜(C)において、光情報記録再生装置100の基準軸AXは、図中一点鎖線で表示されている。図2(A)〜(C)に示す状態では、対物光学系30の光軸は基準軸AXと一致しているが、トラッキング動作などにより対物光学系30、または対物レンズ10の光軸が基準軸AXから外れる状態もある。   FIGS. 2A to 2C are diagrams showing the optical path including the objective optical system 30 and each optical disk when using each optical disk D1 to D3 separately for each optical disk to be used. 2A shows the optical path when using the first optical disk D1, FIG. 2B shows the optical path when using the second optical disk d2, and FIG. 2C shows the optical path when using the third optical disk. Represent each. 2A to 2C, the reference axis AX of the optical information recording / reproducing apparatus 100 is indicated by a one-dot chain line in the drawing. 2A to 2C, the optical axis of the objective optical system 30 coincides with the reference axis AX. However, the optical axis of the objective optical system 30 or the objective lens 10 is a reference by a tracking operation or the like. There is also a state in which it is off the axis AX.

図1、図2(A)〜(C)に示すように、対物光学系30は、光路上、各光源側から順に色収差補正素子20、対物レンズ10を有する。   As shown in FIGS. 1 and 2A to 2C, the objective optical system 30 includes a chromatic aberration correction element 20 and an objective lens 10 in order from the light source side on the optical path.

なお、光情報記録再生装置100では、上記の通り、各光ディスク使用時に必要とされるNAが各々異なることに対応する必要がある。そのため、光情報記録再生装置100では、図3(A)、(B)に示すような、第三のレーザー光の光束径を規定する開口制限素子が配設されていてもよい。   In the optical information recording / reproducing apparatus 100, it is necessary to cope with different NAs required when using each optical disk as described above. Therefore, the optical information recording / reproducing apparatus 100 may be provided with an aperture limiting element that defines the beam diameter of the third laser light as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B).

図3(A)は、一例として開口制限素子60を配設した状態の対物光学系30近傍を拡大して示す図である。図3に示すように、配設可能な開口制限素子60は、光源側から順に第一面61と第二面62を有する。図3(B)は、開口制限素子60を第一面62側から見た概略図である。図3(B)に示すように、開口制限素子60の第一面61は、同心円状に区分けされた二つの光透過領域63a、63bを有する。第一の光透過領域63aは、第一から第三までの全てのレーザー光を透過する性質を持つ。また、第二の光透過領域63bは、第一と第二のレーザー光のみ透過し、第三のレーザー光を遮蔽する性質を持つ。なお、本実施形態では、開口制限素子60を第二面62側から臨んでも図3(B)と同様の状態が観察される。このような開口制限素子60を色収差補正素子20と対物レンズ10の間に配設することにより、第三のレーザー光を所定の径に規定する(絞る)ことができる。つまり、必要とするスポットを第三の光ディスクD3上に形成することができる。   FIG. 3A is an enlarged view showing the vicinity of the objective optical system 30 in a state where the aperture limiting element 60 is disposed as an example. As shown in FIG. 3, the aperture limiting element 60 that can be disposed has a first surface 61 and a second surface 62 in order from the light source side. FIG. 3B is a schematic view of the aperture limiting element 60 viewed from the first surface 62 side. As shown in FIG. 3B, the first surface 61 of the aperture limiting element 60 has two light transmission regions 63a and 63b divided concentrically. The first light transmission region 63a has a property of transmitting all the first to third laser beams. The second light transmission region 63b has a property of transmitting only the first and second laser beams and shielding the third laser beam. In the present embodiment, the same state as in FIG. 3B is observed even when the aperture limiting element 60 is faced from the second surface 62 side. By disposing such an aperture limiting element 60 between the chromatic aberration correcting element 20 and the objective lens 10, the third laser beam can be defined (squeezed) to a predetermined diameter. That is, the required spot can be formed on the third optical disc D3.

図2(A)〜(C)に示すように、各光ディスクD1〜D3は、それぞれ保護層51、記録面52を有する。なお、実際の光ディスクD1〜D3において、記録面52は、保護層51と図示しない基板層あるいはレーベル層によって挟持されている。   As shown in FIGS. 2A to 2C, each of the optical disks D1 to D3 has a protective layer 51 and a recording surface 52, respectively. In the actual optical disks D1 to D3, the recording surface 52 is sandwiched between the protective layer 51 and a substrate layer or label layer (not shown).

図1、図2(A)〜(C)に示すように、各光源1A〜1Cから照射された第一〜第三の各レーザー光束は、各回折格子2A〜2C、各カップリングレンズ3A〜3C、ビームスプリッタ41、42を介して共通の光路に導かれ、対物光学系30に入射する。対物光学系30を透過した各光束は、情報の記録または再生の対象となる各光ディスクD1〜D3の記録面52近傍に収束する。記録面52で反射した各レーザー光は、入射時と同一の光路を戻り、ハーフミラー5A〜5Cを透過し、受光部6A〜6Cにより検出される。   As shown in FIG. 1 and FIGS. 2A to 2C, the first to third laser beams irradiated from the light sources 1A to 1C are the diffraction gratings 2A to 2C and the coupling lenses 3A to 3C, respectively. 3C is guided to a common optical path via the beam splitters 41 and 42 and enters the objective optical system 30. Each light beam that has passed through the objective optical system 30 converges in the vicinity of the recording surface 52 of each of the optical disks D1 to D3 to be recorded or reproduced. Each laser beam reflected by the recording surface 52 returns the same optical path as that at the time of incidence, passes through the half mirrors 5A to 5C, and is detected by the light receiving units 6A to 6C.

光情報記録再生装置100のように、各光ディスクD1〜D3使用時には異なる波長のレーザー光を用いる場合、対物レンズ10の屈折率の変化や、各光ディスクD1〜D3の保護層21の厚さの違いに起因して、球面収差が変化する。各光ディスクD1〜D3に対する互換性を光情報記録再生装置100に持たせるためには、いずれの光ディスクを使用した場合に発生する球面収差も良好に補正する必要がある。また、各光源から照射されるレーザー光は常に設計波長のままではなく、温度変化等の外的要因によって微小に変動することがある。波長の変動は軸上色収差を発生させる。軸上色収差が発生すると、モードホップなど波長変化が生じた際に各光ディスクの記録面上において情報の記録または再生に好適な径のスポットが形成されない。そのため光情報記録再生装置100では、球面収差と同様に軸上色収差も良好に補正する必要がある。   As in the optical information recording / reproducing apparatus 100, when using laser beams having different wavelengths when using the optical discs D1 to D3, changes in the refractive index of the objective lens 10 and differences in the thickness of the protective layer 21 of the optical discs D1 to D3. Due to this, the spherical aberration changes. In order to make the optical information recording / reproducing apparatus 100 compatible with each of the optical discs D1 to D3, it is necessary to satisfactorily correct spherical aberration that occurs when any of the optical discs is used. Also, the laser light emitted from each light source does not always remain at the design wavelength, and may fluctuate slightly due to external factors such as temperature changes. Wavelength variations cause axial chromatic aberration. When axial chromatic aberration occurs, a spot having a diameter suitable for recording or reproducing information is not formed on the recording surface of each optical disc when a wavelength change such as mode hop occurs. Therefore, in the optical information recording / reproducing apparatus 100, it is necessary to satisfactorily correct axial chromatic aberration as well as spherical aberration.

ただし、少ない枚数のレンズで構成される光情報記録再生装置用の対物光学系においては、第一の光ディスクD1使用時に発生する軸上色収差を略0に抑えようとすると、第二の光ディスクD2使用時に発生する軸上色収差が補正過剰になってしまう。また、同種の対物光学系においては、第二の光ディスクD2使用時に発生する軸上色収差を略0に抑えようとすると、第一の光ディスクD1使用時に発生する軸上色収差に対する補正が不足してしまう。そこで、複数の光ディスクに対して互換性を有しつつ、各光ディスク使用時に発生する軸上色収差を良好に補正すべく、本実施形態では、対物光学系30を以下のように構成している。   However, in an objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus constituted by a small number of lenses, if the axial chromatic aberration generated when the first optical disk D1 is used is suppressed to substantially zero, the second optical disk D2 is used. The axial chromatic aberration that sometimes occurs is overcorrected. Further, in the same type of objective optical system, if the axial chromatic aberration generated when the second optical disk D2 is used is suppressed to substantially zero, the correction for the axial chromatic aberration generated when the first optical disk D1 is used is insufficient. . Therefore, in this embodiment, the objective optical system 30 is configured as follows in order to satisfactorily correct the longitudinal chromatic aberration generated when using each optical disk while having compatibility with a plurality of optical disks.

対物レンズ10は、光源側から順に第一面11と第二面12を有する。対物レンズ10は、図2(A)〜(C)に示すように各面11、12とも非球面である両凸の単レンズである。非球面の形状は光軸からの高さがhとなる非球面上の座標点の該非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をX(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をC、円錐係数をK、4次、6次、8次、10次、12次…の非球面係数をA、A、A、A10、A12、として、以下の数9の式で表される。

Figure 2008234814
The objective lens 10 has a first surface 11 and a second surface 12 in order from the light source side. As shown in FIGS. 2A to 2C, the objective lens 10 is a biconvex single lens in which each of the surfaces 11 and 12 is an aspheric surface. The shape of the aspheric surface is the distance (sag amount) from the tangential plane on the optical axis of the aspherical surface at the coordinate point on the aspherical surface where the height from the optical axis is h, and X (h). The curvature (1 / r) above is C, the conic coefficient is K, the fourth, sixth, eighth, tenth, twelfth, etc. aspheric coefficients are A 4 , A 6 , A 8 , A 10 , A 12 is expressed by the following equation (9).
Figure 2008234814

対物レンズ10の少なくとも一方の面(本実施形態では第一面11)には、基準軸AXを中心とした同心状に複数に分割された屈折面と各屈折面の境界に形成される複数の微小な段差からなる位相シフト構造を設けられている。   On at least one surface (first surface 11 in the present embodiment) of the objective lens 10, a plurality of concentric divided refracting surfaces with a reference axis AX as a center and a plurality of refracting surface boundaries are formed. A phase shift structure composed of minute steps is provided.

また、上記位相シフト構造は、以下の光路差関数φi(h)により表すことができる。光路差関数φi(h)は、対物レンズ10の回折レンズとしての機能を光軸からの高さhにおける光路長付加量の形で表現したもので、該位相シフト構造、換言すれば回折構造における段差を設ける位置と高さを規定するものである。光路差関数φi(h)は、数4に示す式によって表される。   The phase shift structure can be represented by the following optical path difference function φi (h). The optical path difference function φi (h) expresses the function of the objective lens 10 as a diffractive lens in the form of an optical path length addition amount at a height h from the optical axis. In other words, in the diffractive structure. It defines the position and height at which the step is provided. The optical path difference function φi (h) is expressed by the equation shown in Equation 4.

Figure 2008234814
Figure 2008234814

数4に示す第iの光路差関数φi(h)において、Pi2、Pi4、Pi6、…はそれぞれ二次、四次、六次、…の係数である。mは使用するレーザー光の回折効率が最大となる回折次数を、λは使用する(入射する)レーザー光の設計波長を、それぞれ表す。 In the i-th optical path difference function φi (h) shown in Equation 4, P i2 , P i4 , P i6 ,... Are coefficients of the second order, fourth order, sixth order ,. m i represents the diffraction order at which the diffraction efficiency of the laser beam to be used is maximized, and λ represents the design wavelength of the laser beam to be used (incident).

本実施形態の対物レンズ10に設けられる位相シフト構造は、第一のレーザー光(より正確には第一の波長の光)に対して略3波長分の光路長差を付与するように構成される。すなわち本実施形態では、上記数4において、λは第一の波長に、m1は3に設定される。このように設定することにより、対物レンズ10に第一のレーザー光や第二のレーザー光を平行光束として入射させた場合に球面収差の発生を効果的に抑制することができる。 The phase shift structure provided in the objective lens 10 of the present embodiment is configured to give an optical path length difference of approximately three wavelengths to the first laser light (more precisely, light of the first wavelength). The That is, in the present embodiment, in the above formula 4, λ is set to the first wavelength and m 1 is set to 3. By setting in this way, it is possible to effectively suppress the occurrence of spherical aberration when the first laser beam or the second laser beam is incident on the objective lens 10 as a parallel light beam.

色収差補正素子20は、主として第一の光ディスクD1と第二の光ディスクD2使用時における軸上色収差の量を適切にコントロールするために配設される色収差補正用の光学素子である。色収差補正素子20は、互いに材料が異なる正のレンズと負のレンズを接合して構成される。本実施形態の色収差補正素子20は、光源側から順に平凹レンズ20aと平凸レンズ20bを互いの曲面を接合して構成される。図2(A)〜(C)では、各レンズ20a、20bの接合面に符号21を付している。   The chromatic aberration correcting element 20 is an optical element for correcting chromatic aberration, which is disposed mainly for appropriately controlling the amount of axial chromatic aberration when using the first optical disc D1 and the second optical disc D2. The chromatic aberration correction element 20 is configured by bonding a positive lens and a negative lens, which are made of different materials. The chromatic aberration correction element 20 of the present embodiment is configured by joining a curved surface of a plano-concave lens 20a and a plano-convex lens 20b in order from the light source. 2A to 2C, reference numeral 21 is attached to the joint surfaces of the lenses 20a and 20b.

ここで、色収差補正素子20は、第一の光ディスクD1と第二の光ディスクD2使用時における軸上色収差の量を適切にコントロールする作用を有するために、以下の条件(1)、(4)さらには条件(2)、(5)を満たすように構成される。 Here, since the chromatic aberration correcting element 20 has an action of appropriately controlling the amount of axial chromatic aberration when using the first optical disc D1 and the second optical disc D2, the following conditions (1), (4) and Is configured to satisfy the conditions (2) and (5).

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
ただし、Nは、有効半径内での輪帯数を、
nB1は、第一の設計波長での平凹レンズ20aの屈折率を、
nB2は、第一の設計波長での平凸レンズ20bの屈折率を、
nR1は、第二の設計波長での平凹レンズの屈折率を、
nR2は、第二の設計波長での平凸レンズの屈折率を、
nB3は、第一の設計波長での対物レンズの屈折率を、
nR3は、第二の設計波長での対物レンズの屈折率を、
Rは、色収差補正素子20の接合面21の曲率半径を、
f1は、第一の設計波長での対物光学系30の合成焦点距離を、それぞれ表す。
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Where N is the number of zones within the effective radius,
nB1 is the refractive index of the plano-concave lens 20a at the first design wavelength,
nB2 is the refractive index of the plano-convex lens 20b at the first design wavelength,
nR1 is the refractive index of the plano-concave lens at the second design wavelength,
nR2 is the refractive index of the plano-convex lens at the second design wavelength,
nB3 is the refractive index of the objective lens at the first design wavelength,
nR3 is the refractive index of the objective lens at the second design wavelength,
R represents the radius of curvature of the joint surface 21 of the chromatic aberration correction element 20,
f1 represents the combined focal length of the objective optical system 30 at the first design wavelength.

各条件(1)、(2)、(4)、(5)は、対物レンズ10第一面11の近軸パワー成分に関連して、色収差補正素子20を構成する各レンズ20a、20bの材料選択および接合面21の曲率半径を規定する条件である。条件(1)、(4)さらには条件(2)、(5)を満たすことにより、第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2のいずれを使用した場合に発生する軸上色収差も良好に補正することが可能になる。   Conditions (1), (2), (4), and (5) are related to the paraxial power component of the first surface 11 of the objective lens 10 and the materials of the lenses 20a and 20b constituting the chromatic aberration correction element 20. This is a condition for selecting and defining the radius of curvature of the joining surface 21. By satisfying the conditions (1), (4), and also the conditions (2) and (5), the axial chromatic aberration generated when either the first optical disk D1 or the second optical disk D2 is used can be corrected well. It becomes possible to do.

条件(1)、(4)の値が下限以下になると、特に第一の光ディスクD1使用時に発生する軸上色収差の補正が不足してしまうため好ましくない。また、条件(1)、(4)の値が上限以上になると、特に第二の光ディスクD2使用時に発生する軸上色収差の補正が過剰になってしまうため好ましくない。   If the values of the conditions (1) and (4) are below the lower limit, correction of axial chromatic aberration that occurs particularly when the first optical disk D1 is used is not preferable. Further, if the values of the conditions (1) and (4) are equal to or higher than the upper limit, the correction of the longitudinal chromatic aberration that occurs particularly when the second optical disc D2 is used is not preferable.

なお、一般に、使用する光ディスクの記録密度が高ければ高いほど、収差に対する許容範囲が狭くなることが知られる。そこで、第一の光ディスクD1使用時に発生する軸上色収差をより一層低減するために、対物光学系30は、以下の条件(3)、(6)を満たすように構成される。   In general, it is known that the higher the recording density of the optical disc used, the narrower the tolerance for aberration. Therefore, in order to further reduce the longitudinal chromatic aberration that occurs when the first optical disc D1 is used, the objective optical system 30 is configured to satisfy the following conditions (3) and (6).

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814

条件(3)、(6)の値が下限以下になると、第一の光ディスクD1使用時に発生する軸上色収差の補正が不足してしまい好ましくない。また、条件(3)、(6)の値が上限以上になると、第一の光ディスクD1使用時に発生する軸上色収差が過剰になってしまうため好ましくない。   If the values of the conditions (3) and (6) are below the lower limit, the correction of the longitudinal chromatic aberration that occurs when the first optical disc D1 is used is insufficient. On the other hand, if the values of the conditions (3) and (6) exceed the upper limit, the axial chromatic aberration generated when the first optical disc D1 is used becomes excessive, which is not preferable.

また、平凹レンズ20aと平凸レンズ20bは、以下の条件(10)を満たすように材料選択される。   The materials of the plano-concave lens 20a and the plano-convex lens 20b are selected so as to satisfy the following condition (10).

Figure 2008234814
Figure 2008234814

条件(10)は、第一の設計波長に対する各レンズ20a、20bの屈折率差と第二の設計波長に対する各レンズ20a、20bの屈折率差の比に関する条件である。該比を適切に設定することで対物レンズ10の結像倍率の絶対値を小さく抑えることができる。条件(10)の値が下限以下になると、第一の光ディスクD1使用時における対物レンズ10の結像倍率の絶対値が大きくなってしまうため好ましくない。また、条件(10)の値が上限以上になると、第二の光ディスクD2使用時における対物レンズ10の結像倍率の絶対値が大きくなってしまうため好ましくない。   Condition (10) is a condition relating to the ratio of the refractive index difference of each lens 20a, 20b to the first design wavelength and the refractive index difference of each lens 20a, 20b to the second design wavelength. By setting the ratio appropriately, the absolute value of the imaging magnification of the objective lens 10 can be kept small. If the value of the condition (10) is below the lower limit, the absolute value of the imaging magnification of the objective lens 10 when the first optical disc D1 is used is not preferable. On the other hand, if the value of the condition (10) exceeds the upper limit, the absolute value of the imaging magnification of the objective lens 10 when the second optical disk D2 is used is not preferable.

以上のように対物光学系30を使用することにより、比較的記録密度が高い二種類の光ディスクD1、D2について軸上色収差を良好に補正しつつ互換を達成している。本実施形態の光情報記録再生装置100は、このような対物光学系30を使用し、かつ使用する光ディスクに応じて発散度の異なるレーザー光を入射させることにより、規格の異なる三種類の光ディスクD1〜D3に関する互換を達成している。以下、この点について詳述する。   As described above, by using the objective optical system 30, the two types of optical disks D1 and D2 having a relatively high recording density achieve compatibility while correcting axial chromatic aberration satisfactorily. The optical information recording / reproducing apparatus 100 of this embodiment uses such an objective optical system 30 and makes laser light having different divergence incident according to the optical disk to be used, so that three types of optical disks D1 having different standards are used. ~ D3 compatibility is achieved. Hereinafter, this point will be described in detail.

通常、対物光学系30は、光情報記録再生装置100の基準軸AX上に配設される。しかし、情報の記録または再生の過程で実行されるトラッキングシフトによって、対物光学系30または、対物レンズ10の位置が基準軸AX上から外れることもある。この場合に、対物光学系30または対物レンズ10に平行光束が入射していれば収差の発生はないが、発散光や収束光などの非平行光が入射している場合にはコマ収差や非点収差といった軸外の収差が発生してしまう。上記の通り、一般に、情報の記録または再生に高NAが要求される光ディスクほど、収差に対する許容範囲が狭い。従って、情報の記録または再生に高NAが要求される光ディスク使用時は、対物光学系30がトラッキングシフト等した場合であっても、軸外光による諸収差の発生を抑えるために、対物光学系30には略平行光束を入射させることが望まれる。   Usually, the objective optical system 30 is disposed on the reference axis AX of the optical information recording / reproducing apparatus 100. However, the position of the objective optical system 30 or the objective lens 10 may deviate from the reference axis AX due to a tracking shift executed in the process of recording or reproducing information. In this case, if a parallel light beam is incident on the objective optical system 30 or the objective lens 10, no aberration is generated. However, if non-parallel light such as divergent light or convergent light is incident, coma aberration or non-magnification is not generated. An off-axis aberration such as point aberration occurs. As described above, generally, an optical disc that requires a high NA for recording or reproducing information has a narrower tolerance for aberration. Therefore, when using an optical disc that requires a high NA for recording or reproducing information, even if the objective optical system 30 is subjected to tracking shift or the like, the objective optical system is used to suppress the occurrence of various aberrations due to off-axis light. It is desired that a substantially parallel light beam is incident on 30.

例えば、上記の各条件を満たすように設計された対物光学系30を備える光情報記録再生装置100は、以下の条件(7)および条件(8)を満たすように設計される。
−0.02<f1×M1<0.02・・・(7)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(8)
ただし、M1は、第一の設計波長での対物光学系30の合成結像倍率を、
f2、M2は、それぞれ第二の設計波長での対物光学系30の合成焦点距離と合成結像倍率を、表す。
For example, the optical information recording / reproducing apparatus 100 including the objective optical system 30 designed to satisfy the above conditions is designed to satisfy the following conditions (7) and (8).
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (7)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (8)
However, M1 is the composite imaging magnification of the objective optical system 30 at the first design wavelength,
f2 and M2 respectively represent the combined focal length and the combined imaging magnification of the objective optical system 30 at the second design wavelength.

光情報記録再装置100内において、条件(7)および条件(8)を満たすように対物光学系30を設計することにより、第一の光ディスクD1や第二の光ディスクD2に対する情報の記録または再生時に使用される光は略平行光束となる。よって、上述したような対物光学系30の性能を効果的に発揮しつつ、より詳しくは軸上色収差や球面収差を良好に補正しつつ、トラッキングシフト時におけるコマ収差や非点収差の発生量を無視できる程度まで良好に小さくすることができる。
In the optical information recording / reproducing apparatus 100, the objective optical system 30 is designed so as to satisfy the conditions (7) and (8), so that information can be recorded or reproduced on the first optical disc D1 or the second optical disc D2. The light used is a substantially parallel light beam. Therefore, the amount of occurrence of coma and astigmatism during tracking shift can be reduced while effectively correcting the longitudinal chromatic aberration and spherical aberration while effectively exhibiting the performance of the objective optical system 30 as described above. It can be satisfactorily reduced to a negligible level.

なお、本実施形態では、光源1Aと光源1Bを、各光源1A、1Bから照射されたレーザー光が各カップリングレンズ3A、3Bによって平行光束に変換されるような位置に配設する。これにより、対物光学系30の合成結像倍率M1やM2を0にしている。すなわち本実施形態の各カップリングレンズ3A、3Bは、第一のレーザー光および第二のレーザー光に対して、コリメートレンズとして機能する。   In the present embodiment, the light source 1A and the light source 1B are arranged at positions where the laser beams emitted from the light sources 1A and 1B are converted into parallel light beams by the coupling lenses 3A and 3B. As a result, the combined image forming magnifications M1 and M2 of the objective optical system 30 are set to zero. That is, each coupling lens 3A, 3B of this embodiment functions as a collimating lens for the first laser light and the second laser light.

上記のように、収差に対する許容範囲が狭い各光ディスクD1、D2使用時の諸収差を有効に抑えるような位相シフト構造を対物レンズ10に設けた場合、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に平行光束を用いると球面収差が残存してしまう。そこで、第三の光ディスクD3使用時に発生する球面収差は、図2(C)に示すように対物光学系30に入射する光束を発散光にすることにより補正する。具体的には、第三の設計波長での対物光学系30の合成焦点距離をf3、合成結像倍率をM3とすると、光情報記録再生装置100内において、対物光学系30は、以下の条件(9)を満たすように設計される。
−0.19<f3×M3<−0.05・・・(9)
As described above, when the objective lens 10 is provided with a phase shift structure that effectively suppresses various aberrations when the optical disks D1 and D2 having a narrow tolerance for aberration are used, information is recorded or reproduced on the third optical disk D3. Sometimes using a parallel light beam leaves spherical aberration. Therefore, the spherical aberration generated when the third optical disk D3 is used is corrected by making the light beam incident on the objective optical system 30 into divergent light as shown in FIG. Specifically, assuming that the combined focal length of the objective optical system 30 at the third design wavelength is f3 and the combined imaging magnification is M3, the objective optical system 30 has the following conditions in the optical information recording / reproducing apparatus 100: Designed to satisfy (9).
−0.19 <f3 × M3 <−0.05 (9)

条件(9)の値が上限以上になると、光ディスクD3使用時において、オーバーな球面収差が残存してしまい好ましくない。また、条件(9)の値が下限以下になると、光ディスクD3使用時において、アンダーな球面収差が発生してしまい好ましくない。条件(9)を満たすように対物光学系30を設計することにより、第三の光ディスクD3使用時において、球面収差の発生を良好に抑えることができる。   If the value of the condition (9) exceeds the upper limit, excessive spherical aberration remains when the optical disc D3 is used, which is not preferable. On the other hand, when the value of the condition (9) is less than the lower limit, an under spherical aberration occurs when the optical disc D3 is used, which is not preferable. By designing the objective optical system 30 so as to satisfy the condition (9), it is possible to satisfactorily suppress the occurrence of spherical aberration when the third optical disc D3 is used.

なお、本発明に係る光情報記録再生装置は、必ずしも条件(9)を満たすように構成しなくても、上記と同様の効果を奏することができる。例えば、光源1Cを、自身から照射されたレーザー光がカップリングレンズ3Cによって平行光束に変換されるような位置に配設することにより、対物レンズ10の結像倍率を略0にする変形例が挙げられる。すなわち該変形例では、他のカップリングレンズ3A、3Bと同様に、カップリングレンズ3Cも、第三のレーザー光に対するコリメートレンズとしての機能を持つように配置、構成する。   Note that the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention can achieve the same effects as described above even if it is not necessarily configured to satisfy the condition (9). For example, there is a modification in which the imaging magnification of the objective lens 10 is made substantially zero by disposing the light source 1C at a position where the laser light emitted from the light source 1C is converted into a parallel light beam by the coupling lens 3C. Can be mentioned. That is, in this modification, like the other coupling lenses 3A and 3B, the coupling lens 3C is also arranged and configured to have a function as a collimating lens for the third laser light.

上記変形例の構成を採用する場合、第一から第三の各レーザー光で波長が異なることによる対物レンズ10の屈折率変化、および各光ディスクD1〜D3の保護層厚の差による球面収差を入射光束の発散度を調整する以外の手法で良好に補正する必要がある。そこで、本変形例では、対物光学系30内に配設される位相シフト構造を、屈折率変化や球面収差をそれぞれコントロールして略0に抑えるように設計している。具体的には、本変形例の位相シフト構造は、入射光束に対して付与する光路長差が異なる少なくとも二種類の段差を有する。このような位相シフト構造は、第一から第三の各レーザー光束における回折効率が最大となる回折次数の比率が互いに異なる少なくとも二種類の光路差関数により規定される。   In the case of adopting the configuration of the above modified example, the refractive index change of the objective lens 10 due to the difference in wavelength between the first to third laser beams and the spherical aberration due to the difference in the protective layer thickness of each of the optical discs D1 to D3 are incident. It is necessary to correct well by a method other than adjusting the divergence of the luminous flux. Therefore, in this modification, the phase shift structure disposed in the objective optical system 30 is designed so as to suppress the refractive index change and the spherical aberration to approximately 0 by controlling the refractive index change and the spherical aberration, respectively. Specifically, the phase shift structure of this modification has at least two types of steps that differ in the optical path length difference imparted to the incident light flux. Such a phase shift structure is defined by at least two types of optical path difference functions having different ratios of diffraction orders at which the diffraction efficiencies of the first to third laser light beams are maximum.

詳しくは、上記少なくとも二種類の段差のうち、少なくとも一種類の段差は、第一のレーザー光に対して、略3波長分の光路長差を付与する。つまり、該一種類の段差を規定する光路差関数におけるmは、3である。このように、少なくとも二種類の段差のうち、少なくとも一種類の段差が、第一のレーザー光に対して略奇数倍の波長分に相当する光路長差を付与するように構成されている場合、特に第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時の光利用効率が低下してしまう。そこで、他の段差は、特に第三の光ディスクD3使用時における光利用効率を高くするように設計される。詳しくは、当該他の段差は、第一のレーザー光に対して、略偶数倍の波長分に相当する光路長差を付与するように構成される。これにより、いずれの光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生においても、高い光利用効率を確保することができる。 Specifically, at least one of the at least two types of steps gives an optical path length difference of approximately three wavelengths to the first laser beam. That is, m 1 in the optical path difference function that defines the one type of step is 3. Thus, when at least one of the at least two types of steps is configured to give an optical path length difference corresponding to a substantially odd multiple of the wavelength of the first laser light, In particular, the light utilization efficiency at the time of recording or reproducing information on the third optical disk D3 is lowered. Therefore, the other steps are designed to increase the light use efficiency particularly when the third optical disc D3 is used. Specifically, the other steps are configured so as to give an optical path length difference corresponding to a substantially even multiple of wavelengths to the first laser light. Accordingly, high light utilization efficiency can be ensured in recording or reproducing information on any of the optical disks D1 to D3.

以上説明した本実施形態の対物光学系30および該光学系30を備える光情報記録再生装置100の具体的な実施例を4例、および従前の構成を比較例として以下に示す。   Four specific examples of the objective optical system 30 of the present embodiment described above and the optical information recording / reproducing apparatus 100 including the optical system 30 and a conventional configuration as a comparative example are shown below.

なお、各実施例に関して、第三の光ディスクD3使用時は、情報の記録または再生に好適な開口数を得るために図3(A)、(B)に示すような開口制限素子60を用いて光束径を規定している。そのため、図2(A)〜(C)に示すように、第三の光ディスクD3使用時は、第一、第二の光ディスクD1、D2使用時に比べて有効光束径が小さくなる。   In each example, when the third optical disc D3 is used, an aperture limiting element 60 as shown in FIGS. 3A and 3B is used to obtain a numerical aperture suitable for recording or reproducing information. Defines the beam diameter. Therefore, as shown in FIGS. 2A to 2C, when the third optical disk D3 is used, the effective light beam diameter is smaller than when the first and second optical disks D1 and D2 are used.

また、各実施例および比較例において使用される光ディスクは、保護層厚t1=0.6mmの最も記録密度の高い第一の光ディスクD1、保護層厚t2=0.6mmであり第一の光ディスクD1よりは記録密度の低い第二の光ディスクD2、保護層厚t3=1.2mmの最も記録密度の低い第三の光ディスクD3を想定する。   The optical disks used in the examples and comparative examples are the first optical disk D1 having the highest recording density with the protective layer thickness t1 = 0.6 mm, and the first optical disk D1 with the protective layer thickness t2 = 0.6 mm. Further, a second optical disk D2 having a lower recording density and a third optical disk D3 having the lowest recording density with a protective layer thickness t3 = 1.2 mm are assumed.

実施例1の光情報記録再生装置100は、図1および図2(A)〜(C)に示される。実施例2、3の光情報記録再生装置100も同様である。実施例1の光情報記録再生装置100に搭載される対物光学系30の具体的な仕様は、表1に示されている。   The optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 1 is shown by FIG. 1 and FIG. 2 (A)-(C). The same applies to the optical information recording / reproducing apparatus 100 of the second and third embodiments. Specific specifications of the objective optical system 30 mounted on the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 1 are shown in Table 1.

Figure 2008234814
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表1中、倍率Mの値が示すように、実施例1では、光ディスクD1〜D2使用時には、レーザー光は平行光束として、光ディスクD3使用時には、レーザー光は発散光束として、対物光学系30に入射する。表1に示す対物光学系30を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表2〜表4に示される。   As shown by the value of magnification M in Table 1, in Example 1, the laser light is incident on the objective optical system 30 as a parallel light beam when the optical disks D1 to D2 are used, and the laser light as a divergent light beam when the optical disk D3 is used. To do. Tables 2 to 4 show specific numerical configurations of the optical information recording / reproducing apparatus 100 including the objective optical system 30 shown in Table 1 when the optical discs D1 to D3 are used.

Figure 2008234814
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表2〜表4中の備考に示すように、面番号0が各光源1A〜1C、面番号1、2が各回折格子2A〜2C、面番号3、4が各カップリングレンズ3A〜3C、表2〜表3の面番号5、6がビームスプリッタ41、表2〜3の面番号7、8および表4の面番号5,6がビームスプリッタ42、表2〜3の面番号9〜11および表4の面番号7〜9が色収差補正素子20、表2〜3の面番号12、13および表4の面番号10、11が対物レンズ10、表2〜3の面番号14、15および表4の面番号12、13が媒体である各光ディスクD1〜D3の保護層51および記録面52を示している。表2〜表4中、rはレンズ各面の曲率半径(単位:mm)、dは情報の記録または再生時におけるレンズ厚またはレンズ間隔(単位:mm)、n(Xnm)は波長Xnmでの屈折率である。後述する実施例2および実施例3における各表においても同様である。   As shown in the remarks in Tables 2 to 4, the surface number 0 is the light sources 1A to 1C, the surface numbers 1 and 2 are the diffraction gratings 2A to 2C, the surface numbers 3 and 4 are the coupling lenses 3A to 3C, Surface numbers 5 and 6 in Tables 2 to 3 are beam splitters 41, surface numbers 7 and 8 in Tables 2 to 3, and surface numbers 5 and 6 in Table 4 are beam splitters 42, and surface numbers 9 to 11 in Tables 2 to 3. And surface numbers 7 to 9 in Table 4 are chromatic aberration correction elements 20, surface numbers 12 and 13 in Tables 2 to 3, and surface numbers 10 and 11 in Table 4 are objective lenses 10, and surface numbers 14 and 15 in Tables 2 to 3. The surface numbers 12 and 13 in Table 4 indicate the protective layer 51 and the recording surface 52 of each of the optical disks D1 to D3, which are media. In Tables 2 to 4, r is a radius of curvature (unit: mm) of each lens surface, d is a lens thickness or lens interval (unit: mm) at the time of recording or reproducing information, and n (Xnm) is a wavelength Xnm. Refractive index. The same applies to each table in Example 2 and Example 3 to be described later.

また、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表5〜7に示される。なお各表における表記Eは、10を基数、Eの右の数字を指数とする累乗を表している。   Further, the second surfaces of the coupling lenses 3A to 3C and the both surfaces 11 and 12 of the objective lens 10 are aspherical surfaces. Tables 5 to 7 show conical coefficients and aspheric coefficients that define the shape of each aspheric surface when information is recorded or reproduced on the first optical disc D1, the second optical disc D2, and the third optical disc D3. In addition, the notation E in each table | surface represents the power which uses 10 as the radix and the number on the right of E is an exponent.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
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実施例1の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造を規定するための光路差関数における係数P…は表8に示される。また、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表9に示される。表9に示すように、回折次数mは使用するレーザー光によって異なる値が設定されている。 Table 8 shows coefficients P 2 in the optical path difference function for defining the phase shift structure formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 1. Table 9 shows the diffraction order m at which the diffraction efficiency of each laser beam is maximized. As shown in Table 9, the diffraction order m is set to a different value depending on the laser beam used.

Figure 2008234814
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Figure 2008234814
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各表より、条件(4)、(5)の値は、0.631となる。また、条件(6)の値は、0.631となる。よって、実施例1の対物光学系30は、条件(4)〜(6)をすべて満たす。   From each table, the values of the conditions (4) and (5) are 0.631. The value of condition (6) is 0.631. Therefore, the objective optical system 30 of Example 1 satisfies all the conditions (4) to (6).

実施例1の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は具体的には表10に示される。表10は、実施例1の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲を示した表である。各輪帯の番号は光軸側から順に振られており、各輪帯の範囲は、光軸からの高さhmin〜hmaxで表されている。以下に説明する実施例で提示する同種の表に関しても同様とする。   The phase shift structure formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 1 is specifically shown in Table 10. Table 10 is a table showing ranges of each annular zone formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 1. The numbers of the annular zones are assigned in order from the optical axis side, and the range of each annular zone is represented by the heights hmin to hmax from the optical axis. The same applies to the same type of table presented in the examples described below.

Figure 2008234814
Figure 2008234814

表10に示すように、実施例1の対物レンズ10の第一面11の有効半径内の輪帯数Nは17個である。従って、条件(1)、(2)の値は、0.830となる。また、条件(3)の値は、0.978となる。よって、実施例1の対物光学系30は、条件(1)〜(3)をすべて満たす。   As shown in Table 10, the number N of ring zones within the effective radius of the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 1 is 17. Therefore, the values of the conditions (1) and (2) are 0.830. The value of condition (3) is 0.978. Therefore, the objective optical system 30 of Example 1 satisfies all the conditions (1) to (3).

さらに、実施例1の光情報記録再生装置100は、表1から分かるように、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が−0.077であり、条件(7)から条件(9)も満たす。   Further, as can be seen from Table 1, in the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 1, f1 × M1 is 0.000, f2 × M2 is 0.000, and f3 × M3 is −0.077. The conditions (9) are also satisfied from 7).

図4(A)〜(C)は、実施例1の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図4(A)が第一のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図4(B)が第二のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図4(C)が第三のレーザー光使用時に発生する球面収差を、それぞれ表す。各収差図において、実線が設計波長での球面収差を、破線が設計波長から+10nm変化した波長での球面収差を、それぞれ表す。なお、各図(A)〜(C)で示す球面収差図および線種の定義は、次に説明する比較例、および後述する各実施例で提示する球面収差図に関しても同様とする。   FIGS. 4A to 4C are aberration diagrams showing spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing apparatus 100 of the first embodiment. 4A shows the spherical aberration generated when the first laser beam is used, FIG. 4B shows the spherical aberration generated when the second laser beam is used, and FIG. 4C shows the third laser beam used. Each of the spherical aberrations that sometimes occurs is represented. In each aberration diagram, the solid line represents spherical aberration at the design wavelength, and the broken line represents spherical aberration at a wavelength changed by +10 nm from the design wavelength. The definitions of the spherical aberration diagrams and line types shown in each of the drawings (A) to (C) are the same for the comparative examples described below and the spherical aberration diagrams presented in each of the examples described later.

図5(A)〜(C)は、比較例の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。比較例は、実施例1の対物光学系30の代替として一枚の対物レンズのみを用いる以外は実施例1と略同一に構成された光情報記録再生装置100を想定する。   5A to 5C are aberration diagrams showing spherical aberrations that occur when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing apparatus 100 of the comparative example. The comparative example assumes an optical information recording / reproducing apparatus 100 configured substantially the same as that of the first embodiment except that only one objective lens is used as an alternative to the objective optical system 30 of the first embodiment.

図4(A)〜(C)および図5(A)〜(C)を比較すると、実施例1の対物光学系30を搭載した光情報記録再生装置100は、比較例の構成に比べ、各光ディスクD1、D2のいずれに対する情報の記録または再生時に生じる軸上色収差も良好に補正されていることが分かる。同様に実施例1の光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差が良好に補正されていることがわかる。つまり、実施例1の光情報記録再生装置100は、いずれの光ディスク使用時であっても、その記録面上において、情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。   When comparing FIGS. 4A to 4C and FIGS. 5A to 5C, the optical information recording / reproducing apparatus 100 equipped with the objective optical system 30 of Example 1 is different from the configuration of the comparative example. It can be seen that the axial chromatic aberration that occurs during recording or reproduction of information on either of the optical disks D1 and D2 is also well corrected. Similarly, in the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 1, it can be seen that the spherical aberration is satisfactorily corrected even when information is recorded or reproduced on any of the optical disks D1 to D3. That is, the optical information recording / reproducing apparatus 100 according to the first embodiment can form a spot suitable for recording or reproducing information on the recording surface regardless of which optical disk is used.

実施例2の光情報記録再生装置100は、図1に示される。実施例2の光情報記録再生装置100に搭載される対物光学系30の具体的な仕様は、表11に示されている。   An optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 2 is shown in FIG. Specific specifications of the objective optical system 30 mounted on the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 2 are shown in Table 11.

Figure 2008234814
Figure 2008234814

表11中、倍率Mの値が示すように、実施例2では、光ディスクD1〜D2使用時には、レーザー光は平行光束として、光ディスクD3使用時には、レーザー光は発散光束として、対物光学系30に入射する。表11に示す対物光学系30を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表12〜表14に示される。   As shown by the value of magnification M in Table 11, in Example 2, when the optical disks D1 to D2 are used, the laser light is incident on the objective optical system 30 as a parallel light beam, and when the optical disk D3 is used, the laser light is incident as a divergent light beam. To do. Tables 12 to 14 show specific numerical configurations when the optical discs D1 to D3 of the optical information recording / reproducing apparatus 100 including the objective optical system 30 shown in Table 11 are used.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814

また、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表15〜17に示される。   Further, the second surfaces of the coupling lenses 3A to 3C and the both surfaces 11 and 12 of the objective lens 10 are aspherical surfaces. Tables 15 to 17 show the conical coefficient and the aspheric coefficient that define the shape of each aspheric surface at the time of recording or reproducing information on the first optical disc D1, the second optical disc D2, and the third optical disc D3 in order.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814

実施例2の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造を規定するための光路差関数における係数P…は表18に示される。また、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表19に示される。表19に示すように、回折次数mは使用するレーザー光によって異なる値が設定されている。 Table 18 shows coefficients P 2 in the optical path difference function for defining the phase shift structure formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 2. Table 19 shows the diffraction order m at which the diffraction efficiency of each laser beam is maximized. As shown in Table 19, the diffraction order m is set to a different value depending on the laser beam used.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814

各表より、条件(4)、(5)の値は、0.833となる。よって、実施例2の対物光学系30は、条件(4)、(5)を満たす。   From each table, the values of conditions (4) and (5) are 0.833. Therefore, the objective optical system 30 of Example 2 satisfies the conditions (4) and (5).

実施例2の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は具体的には表20に示される。表20は、実施例2の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲を示した表である。   The phase shift structure formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 2 is specifically shown in Table 20. Table 20 is a table showing the range of each annular zone formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 2.

Figure 2008234814
Figure 2008234814

表20に示すように、実施例2の対物レンズ10の第一面11の有効半径内の輪帯数Nは23個である。従って、条件(1)、(2)の値は、1.017となる。よって、実施例2の対物光学系30は、条件(1)、(2)を満たす。   As shown in Table 20, the number N of ring zones within the effective radius of the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 2 is 23. Therefore, the values of the conditions (1) and (2) are 1.017. Therefore, the objective optical system 30 of Example 2 satisfies the conditions (1) and (2).

さらに、実施例2の光情報記録再生装置100は、表11から分かるように、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が−0.063であり、条件(7)から条件(9)も満たす。また、表12ないし表13から分かるように、(nB1−nB2)/(nR1−nR2)が−1.067であり、条件(10)も満たす。   Further, as can be seen from Table 11, in the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 2, f1 × M1 is 0.000, f2 × M2 is 0.000, f3 × M3 is −0.063, and the condition ( The conditions (9) are also satisfied from 7). As can be seen from Tables 12 to 13, (nB1-nB2) / (nR1-nR2) is -1.067, which also satisfies the condition (10).

図6(A)〜(C)は、実施例2の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図6(A)が第一のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図6(B)が第二のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図6(C)が第三のレーザー光使用時に発生する球面収差を、それぞれ表す。各収差図において、実線が設計波長での球面収差を、破線が設計波長から+10nm変化した波長での球面収差を、それぞれ表す。   FIGS. 6A to 6C are aberration diagrams showing spherical aberrations that occur when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing apparatus 100 of the second embodiment. 6A shows the spherical aberration that occurs when the first laser beam is used, FIG. 6B shows the spherical aberration that occurs when the second laser beam is used, and FIG. 6C shows the third laser beam that is used. Each of the spherical aberrations that sometimes occurs is represented. In each aberration diagram, the solid line represents spherical aberration at the design wavelength, and the broken line represents spherical aberration at a wavelength changed by +10 nm from the design wavelength.

図6(A)〜(C)に示すように、実施例2の対物光学系30を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1、D2のいずれに対する情報の記録または再生時に生じる軸上色収差も良好に補正されていることが分かる。同様に実施例2の光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差が良好に補正されていることがわかる。つまり、実施例2の光情報記録再生装置100は、いずれの光ディスク使用時であっても、その記録面上において、情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。   As shown in FIGS. 6A to 6C, the optical information recording / reproducing apparatus 100 equipped with the objective optical system 30 according to the second embodiment has an on-axis generated when information is recorded or reproduced on any one of the optical disks D1 and D2. It can be seen that the chromatic aberration is also corrected well. Similarly, it can be seen that the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 2 has the spherical aberration corrected satisfactorily at the time of recording or reproducing information on any of the optical disks D1 to D3. That is, the optical information recording / reproducing apparatus 100 according to the second embodiment can form a spot suitable for recording or reproducing information on the recording surface regardless of which optical disk is used.

実施例3の光情報記録再生装置100は、図1に示される。実施例3の光情報記録再生装置100に搭載される対物光学系30の具体的な仕様は、表21に示されている。   An optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 3 is shown in FIG. Table 21 shows specific specifications of the objective optical system 30 mounted on the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 3.

Figure 2008234814
Figure 2008234814

表21中、倍率Mの値が示すように、実施例3では、光ディスクD1〜D2使用時には、レーザー光は平行光束として、光ディスクD3使用時には、レーザー光は発散光束として、対物光学系30に入射する。表21に示す対物光学系30を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表22〜表24に示される。   As shown by the value of magnification M in Table 21, in Example 3, when the optical discs D1 to D2 are used, the laser light is incident on the objective optical system 30 as a parallel light beam, and when the optical disc D3 is used, the laser light is incident as a divergent light beam. To do. Specific numerical configurations of the optical information recording / reproducing apparatus 100 including the objective optical system 30 shown in Table 21 when the optical discs D1 to D3 are used are shown in Tables 22 to 24.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814

また、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表25〜27に示される。   Further, the second surfaces of the coupling lenses 3A to 3C and the both surfaces 11 and 12 of the objective lens 10 are aspherical surfaces. Tables 25 to 27 show the conical coefficient and the aspheric coefficient that define the shape of each aspheric surface when information is recorded or reproduced on the first optical disc D1, the second optical disc D2, and the third optical disc D3, respectively.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814

実施例3の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造を規定するための光路差関数における係数P…は表28に示される。また、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表29に示される。表29に示すように、回折次数mは使用するレーザー光によって異なる値が設定されている。 Table 28 shows coefficients P 2 in the optical path difference function for defining the phase shift structure formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 3. Table 29 shows the diffraction order m at which the diffraction efficiency of each laser beam is maximized. As shown in Table 29, the diffraction order m is set to a different value depending on the laser beam used.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814

各表より、条件(4)、(5)の値は、0.792となる。また、条件(6)の値は、0.840となる。よって、実施例3の対物光学系30は、条件(4)〜(6)をすべて満たす。   From each table, the values of the conditions (4) and (5) are 0.792. The value of condition (6) is 0.840. Therefore, the objective optical system 30 of Example 3 satisfies all the conditions (4) to (6).

実施例3の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は具体的には表30に示される。表30は、実施例3の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲を示した表である。   The phase shift structure formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 3 is specifically shown in Table 30. Table 30 is a table showing ranges of each annular zone formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 3.

Figure 2008234814
Figure 2008234814

表30に示すように、実施例3の対物レンズ10の第一面11の有効半径内の輪帯数Nは13個である。従って、条件(1)、(2)の値は、0.810となる。また、条件(3)の値は、0.861となる。よって、実施例3の対物光学系30は、条件(1)〜(3)をすべて満たす。   As shown in Table 30, the number N of ring zones within the effective radius of the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 3 is thirteen. Therefore, the values of the conditions (1) and (2) are 0.810. The value of condition (3) is 0.861. Therefore, the objective optical system 30 of Example 3 satisfies all the conditions (1) to (3).

さらに、実施例3の光情報記録再生装置100は、表21から分かるように、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が−0.179であり、条件(7)から条件(9)も満たす。また、表22ないし表23から分かるように、(nB1−nB2)/(nR1−nR2)が−0.852であり、条件(10)も満たす。   Further, as can be seen from Table 21, in the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 3, f1 × M1 is 0.000, f2 × M2 is 0.000, and f3 × M3 is −0.179. The conditions (9) are also satisfied from 7). Further, as can be seen from Tables 22 to 23, (nB1-nB2) / (nR1-nR2) is -0.852, which satisfies the condition (10).

図7(A)〜(C)は、実施例3の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図7(A)が第一のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図7(B)が第二のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図7(C)が第三のレーザー光使用時に発生する球面収差を、それぞれ表す。各収差図において、実線が設計波長での球面収差を、破線が設計波長から+10nm変化した波長での球面収差を、それぞれ表す。   FIGS. 7A to 7C are aberration diagrams showing spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing apparatus 100 of the third embodiment. 7A shows the spherical aberration generated when the first laser beam is used, FIG. 7B shows the spherical aberration generated when the second laser beam is used, and FIG. 7C shows the third laser beam used. Each of the spherical aberrations that sometimes occurs is represented. In each aberration diagram, the solid line represents spherical aberration at the design wavelength, and the broken line represents spherical aberration at a wavelength changed by +10 nm from the design wavelength.

図7(A)〜(C)に示すように、実施例3の対物光学系30を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1、D2のいずれに対する情報の記録または再生時に生じる軸上色収差も良好に補正されていることが分かる。同様に実施例3の光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差が良好に補正されていることがわかる。つまり、実施例3の光情報記録再生装置100は、いずれの光ディスク使用時であっても、その記録面上において、情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。   As shown in FIGS. 7A to 7C, the optical information recording / reproducing apparatus 100 on which the objective optical system 30 of the third embodiment is mounted is on an axis generated when information is recorded or reproduced on any one of the optical disks D1 and D2. It can be seen that the chromatic aberration is also corrected well. Similarly, it can be seen that the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 3 has the spherical aberration corrected satisfactorily at the time of recording or reproducing information on any of the optical disks D1 to D3. That is, the optical information recording / reproducing apparatus 100 according to the third embodiment can form a spot suitable for recording or reproducing information on the recording surface regardless of which optical disc is used.

実施例4の光情報記録再生装置100は、図1および図8(A)〜(C)に示される。なお図8(A)〜(C)は、図2(A)〜(C)に対応する図である。実施例4の光情報記録再生装置100に搭載される対物光学系30の具体的な仕様は、表31に示されている。   The optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 4 is shown by FIG. 1 and FIG. 8 (A)-(C). 8A to 8C correspond to FIGS. 2A to 2C. Specific specifications of the objective optical system 30 mounted on the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 4 are shown in Table 31.

Figure 2008234814
Figure 2008234814

表31中、倍率Mの値が示すように、実施例4では、いずれの光ディスクD1〜D3使用時にも平行光束を使用する。表31に示す対物光学系30を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表32〜表34に示される。   As shown by the value of magnification M in Table 31, in Example 4, a parallel light beam is used when any of the optical disks D1 to D3 is used. Specific numerical configurations of the optical information recording / reproducing apparatus 100 including the objective optical system 30 shown in Table 31 when the optical discs D1 to D3 are used are shown in Tables 32 to 34.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814

また、他の実施例と同様に、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表35〜37に示される。   Similarly to the other embodiments, the second surfaces of the coupling lenses 3A to 3C and both surfaces 11 and 12 of the objective lens 10 are aspherical surfaces. Tables 35 to 37 show conical coefficients and aspheric coefficients in order to define the shape of each aspheric surface when recording or reproducing information on the first optical disc D1, the second optical disc D2, and the third optical disc D3.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
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既述の通り、実施例4では、いずれの光ディスクD1〜D3使用時にも平行光束を利用する。従って、実施例4の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は二種類の光路差関数(第一の光路差関数、第二の光路差関数)によって規定される。第一の光路差関数と第二の光路差関数それぞれにおける係数Pi2…は表38に示される。また、各光路差関数における各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表39に示される。表39に示すように、回折次数mは使用するレーザー光によって異なる値が設定されている。 As described above, in the fourth embodiment, a parallel light beam is used when any of the optical disks D1 to D3 is used. Accordingly, the phase shift structure formed on the first surface 11 of the objective lens 10 of Example 4 is defined by two types of optical path difference functions (a first optical path difference function and a second optical path difference function). Table 38 shows coefficients P i2 ... In each of the first optical path difference function and the second optical path difference function. Table 39 shows the diffraction order m at which the diffraction efficiency of each laser beam is maximized in each optical path difference function. As shown in Table 39, the diffraction order m i is set a different value by the laser beam to be used.

Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814
Figure 2008234814

各表より、条件(4)、(5)の値は、0.67となる。また、条件(6)の値は、0.67となる。よって、実施例4の対物光学系30は、条件(4)〜(6)をすべて満たす。
From each table, the values of conditions (4) and (5) are 0.67. The value of condition (6) is 0.67. Therefore, the objective optical system 30 of Example 4 satisfies all the conditions (4) to (6).

図9(A)〜(C)は、実施例4の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図9(A)が第一のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図9(B)が第二のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図9(C)が第三のレーザー光使用時に発生する球面収差を、それぞれ表す。各収差図において、実線が設計波長での球面収差を、破線が設計波長から+10nm変化した波長での球面収差を、それぞれ表す。   FIGS. 9A to 9C are aberration diagrams illustrating spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing apparatus 100 of the fourth embodiment. 9A shows the spherical aberration generated when the first laser beam is used, FIG. 9B shows the spherical aberration generated when the second laser beam is used, and FIG. 9C shows the third laser beam used. Each of the spherical aberrations that sometimes occurs is represented. In each aberration diagram, the solid line represents spherical aberration at the design wavelength, and the broken line represents spherical aberration at a wavelength changed by +10 nm from the design wavelength.

図9(A)〜(C)に示すように、実施例4の対物光学系30を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1、D2のいずれに対する情報の記録または再生時に生じる軸上色収差も良好に補正されていることが分かる。同様に実施例4の光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差が良好に補正されていることがわかる。つまり、実施例4の光情報記録再生装置100は、いずれの光ディスク使用時であっても、その記録面上において、情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。   As shown in FIGS. 9A to 9C, the optical information recording / reproducing apparatus 100 on which the objective optical system 30 of the fourth embodiment is mounted is on the axis generated when information is recorded or reproduced on any one of the optical disks D1 and D2. It can be seen that the chromatic aberration is also corrected well. Similarly, it can be seen that the optical information recording / reproducing apparatus 100 of Example 4 has the spherical aberration corrected satisfactorily at the time of recording or reproducing information on any of the optical disks D1 to D3. That is, the optical information recording / reproducing apparatus 100 according to the fourth embodiment can form a spot suitable for recording or reproducing information on the recording surface regardless of which optical disc is used.

以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく以下に例示するように、様々な範囲で変形が可能である。   The above is the embodiment of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments, and can be modified in various ranges as exemplified below.

例えば、上記実施形態では、対物レンズ10の一方の面に位相シフト構造、換言すれば回折構造を配設している。本発明に係る対物光学系は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、位相シフト構造を持つ光学素子を対物レンズ10とは別個独立して配設することも可能である。この場合、該光学素子は、対物レンズ10よりも光源側に配設される。   For example, in the above embodiment, a phase shift structure, in other words, a diffractive structure is arranged on one surface of the objective lens 10. The objective optical system according to the present invention is not limited to such a configuration. For example, an optical element having a phase shift structure can be provided independently of the objective lens 10. In this case, the optical element is disposed closer to the light source than the objective lens 10.

また、上記実施形態では、第一から第三までの三種類の光ディスクに対して互換性を有する対物光学系および光情報記録再生装置を説明した。本発明は、必ずしも三種類の光ディスクに互換性を有する対物光学系および光情報記録再生装置に限定されるものではない。例えば、記録密度が高い二種類の光ディスクD1、D2にのみ互換性を有する対物光学系および光情報記録再生装置であっても好適に実施される。   In the above embodiment, the objective optical system and the optical information recording / reproducing apparatus having compatibility with the three types of optical disks from the first to the third have been described. The present invention is not necessarily limited to an objective optical system and an optical information recording / reproducing apparatus compatible with three types of optical disks. For example, even an objective optical system and an optical information recording / reproducing apparatus having compatibility only with two types of optical disks D1 and D2 having a high recording density are preferably implemented.

本発明の実施形態の光情報記録再生装置の概略構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing schematic structure of the optical information recording / reproducing apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の光情報記録再生装置を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示す図である。1 is a diagram showing an optical information recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention separately for each optical path when each optical disc is used. FIG. 図3(A)は、配設した本発明の実施形態の対物光学系の近傍を拡大して示す図である。図3(B)は、実施形態の開口制限素子を第一面側から臨んだ概略図である。FIG. 3A is an enlarged view showing the vicinity of the disposed objective optical system according to the embodiment of the present invention. FIG. 3B is a schematic view of the opening limiting element according to the embodiment as viewed from the first surface side. 実施例1の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram showing spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing apparatus of Example 1. 比較例の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 7 is an aberration diagram showing spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing apparatus of the comparative example. 実施例2の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing apparatus in Example 2. 実施例3の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 11 is an aberration diagram showing spherical aberration that occurs when the first to third laser lights are used in the optical information recording / reproducing apparatus in Example 3. 本発明の実施例4の光情報記録再生装置を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示す図である。It is a figure which shows separately the optical information recording / reproducing apparatus of Example 4 of this invention for every optical path at the time of each optical disk use. 実施例4の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 11 is an aberration diagram showing spherical aberration that occurs when the first to third laser lights are used in the optical information recording / reproducing apparatus in Example 4.

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B、1C 光源
2A、2B、2C 回折格子
3A、3B、3C カップリングレンズ
41、42 ビームスプリッタ
5A、5B、5C ハーフミラー
6A、6B、6C 受光部
10 対物レンズ
D1〜D3 光ディスク
100 光情報記録再生装置
1A, 1B, 1C Light source 2A, 2B, 2C Diffraction grating 3A, 3B, 3C Coupling lens 41, 42 Beam splitter 5A, 5B, 5C Half mirror 6A, 6B, 6C Light receiving unit 10 Objective lens D1-D3 Optical disc 100 Optical information Recording / playback device

Claims (17)

記録密度が高い順に少なくとも第一と第二の光ディスクに対して、短波長側から順に少なくとも第一の波長と第二の波長の二種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置における対物光学系であって、
互いに異なる材料からなる、負のパワーを持つ第一のレンズと正のパワーを持つ第二のレンズを接合して構成され、軸上色収差補正作用を有する色収差補正素子と、
同心状の複数の屈折面に分割され、入射光束に対して所定の光路長差を付与する段差が互いに隣り合う屈折面の間に形成される位相シフト構造を有する位相シフト面を少なくとも一面と、
対物レンズと、を有し、
前記色収差補正素子および位相シフト面は、前記二種類の光束に共通の光路中にあり、
前記色収差補正素子は、前記対物レンズよりも光源側に配設されており、
前記位相シフト構造は、前記第一の波長の光束に対して略3波長分の光路長差を付与する第一の段差を有し、
前記位相シフト構造の有効半径内での輪帯数をN、前記第一の波長での前記第一のレンズの屈折率をnB1、前記第一の波長での前記第二のレンズの屈折率をnB2、前記第二の波長での前記第一のレンズの屈折率をnR1、前記第二の波長での前記第二のレンズの屈折率をnR2、前記色収差補正素子の接合面の曲率半径をR、前記第一の波長での前記対物光学系の合成焦点距離をf1、前記第一の波長での前記対物レンズの屈折率をnB3、前記第二の波長での前記対物レンズの屈折率をnR3、とすると、以下の数1に示す条件(1)、
Figure 2008234814
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
Information is recorded or reproduced on each optical disc by selectively using at least the first and second optical fluxes in order from the short wavelength side to at least the first and second optical discs in descending order of recording density. An objective optical system in an optical information recording / reproducing apparatus for performing
A chromatic aberration correcting element having a longitudinal chromatic aberration correcting action, which is formed by joining a first lens having a negative power and a second lens having a positive power made of different materials;
At least one phase shift surface having a phase shift structure that is divided into a plurality of concentric refracting surfaces, and a step providing a predetermined optical path length difference with respect to an incident light beam is formed between adjacent refracting surfaces;
An objective lens,
The chromatic aberration correcting element and the phase shift surface are in an optical path common to the two types of light fluxes,
The chromatic aberration correction element is disposed closer to the light source than the objective lens,
The phase shift structure has a first step that gives an optical path length difference of approximately three wavelengths to the light flux of the first wavelength,
The number of annular zones within the effective radius of the phase shift structure is N, the refractive index of the first lens at the first wavelength is nB1, and the refractive index of the second lens at the first wavelength. nB2, the refractive index of the first lens at the second wavelength is nR1, the refractive index of the second lens at the second wavelength is nR2, and the radius of curvature of the joint surface of the chromatic aberration correcting element is R. F1 is the combined focal length of the objective optical system at the first wavelength, nB3 is the refractive index of the objective lens at the first wavelength, and nR3 is the refractive index of the objective lens at the second wavelength. Then, condition (1) shown in the following equation 1
Figure 2008234814
An objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, characterized in that:
請求項1に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
以下の数2に示す条件(2)、
Figure 2008234814
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
The objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1,
Condition (2) shown in the following formula 2,
Figure 2008234814
An objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, characterized in that:
請求項1または請求項2に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
さらに以下の数3に示す条件(3)、
Figure 2008234814
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
In the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1 or 2,
Furthermore, the condition (3) shown in the following formula 3,
Figure 2008234814
An objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, characterized in that:
請求項1から請求項3のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記位相シフト面は、前記対物レンズの少なくとも一方の面に配設されていることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
In the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, wherein the phase shift surface is disposed on at least one surface of the objective lens.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記位相シフト面は、前記対物レンズとは別個独立した光学素子に配設されていることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
In the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, wherein the phase shift surface is disposed in an optical element independent of the objective lens.
記録密度が高い順に少なくとも第一と第二の光ディスクに対して、短波長側から順に少なくとも第一の波長と第二の波長の二種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置における対物光学系であって、
互いに異なる材料からなる負のパワーを持つ第一のレンズと正のパワーを持つ第二のレンズを接合して構成され、軸上色収差補正作用を有する色収差補正素子と、
回折構造を有する回折面を少なくとも一面と、
対物レンズと、を有し、
前記色収差補正素子および前記回折面は、前記二種類の光束に共通の光路中にあり、
前記色収差補正素子は、前記対物レンズよりも光源側に配設されており、
前記回折構造は、以下の数4、
Figure 2008234814
ただし、hは、光軸からの高さ、
i2、Pi4、Pi6、…は、それぞれ第iの光路差関数(iは自然数)における二次、四次、六次、…の係数、
mは、前記入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、前記入射光束の使用波長、を表す、
により表される少なくとも第一の光路差関数によって規定され、
前記回折構造は、前記第一の波長の光束に対して回折効率が最大になる回折次数が三次であり、
前記第一の波長での前記第一のレンズの屈折率をnB1、前記第一の波長での前記第二のレンズの屈折率をnB2、前記第二の波長での前記第一のレンズの屈折率をnR1、前記第二の波長での前記第二のレンズの屈折率をnR2、前記色収差補正素子の接合面の曲率半径をR、前記第一の波長での前記対物光学系の合成焦点距離をf1、前記第一の波長での前記対物レンズの屈折率をnB3、前記第二の波長での前記対物レンズの屈折率をnR3、とすると、以下の数5に示す条件(4)、
Figure 2008234814
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
Information is recorded or reproduced on each optical disc by selectively using at least the first and second optical fluxes in order from the short wavelength side to at least the first and second optical discs in descending order of recording density. An objective optical system in an optical information recording / reproducing apparatus for performing
A chromatic aberration correcting element having an axial chromatic aberration correcting action, which is formed by joining a first lens having a negative power and a second lens having a positive power made of different materials;
At least one diffractive surface having a diffractive structure;
An objective lens,
The chromatic aberration correcting element and the diffractive surface are in an optical path common to the two kinds of light beams,
The chromatic aberration correction element is disposed closer to the light source than the objective lens,
The diffractive structure has the following formula 4,
Figure 2008234814
Where h is the height from the optical axis,
P i2 , P i4 , P i6 ,... Are coefficients of second order, fourth order, sixth order,... In the i th optical path difference function (i is a natural number), respectively.
m is the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency of the incident light beam,
λ represents a wavelength used for the incident light beam,
Defined by at least a first optical path difference function represented by:
The diffractive structure has a third diffraction order in which the diffraction efficiency is maximized with respect to the light flux of the first wavelength,
The refractive index of the first lens at the first wavelength is nB1, the refractive index of the second lens at the first wavelength is nB2, and the refraction of the first lens at the second wavelength. NR1, the refractive index of the second lens at the second wavelength is nR2, the radius of curvature of the joint surface of the chromatic aberration correction element is R, and the combined focal length of the objective optical system at the first wavelength Is f1, the refractive index of the objective lens at the first wavelength is nB3, and the refractive index of the objective lens at the second wavelength is nR3, the condition (4) shown in the following equation (5):
Figure 2008234814
An objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, characterized in that:
請求項6に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
以下の数6に示す条件(5)、
Figure 2008234814
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
The objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 6,
Condition (5) shown in Equation 6 below,
Figure 2008234814
An objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, characterized in that:
請求項6または請求項7に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
さらに以下の数7に示す条件(6)、
Figure 2008234814
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
In the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 6 or 7,
Furthermore, the condition (6) shown in the following formula 7,
Figure 2008234814
An objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, characterized in that:
請求項6から請求項8のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記回折面は、前記対物レンズの少なくとも一方の面に配設されていることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
In the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 6 to 8,
The objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, wherein the diffraction surface is disposed on at least one surface of the objective lens.
請求項6から請求項8のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記回折面は、前記対物レンズとは別個独立した光学素子に配設されていることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
In the objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 6 to 8,
The objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, wherein the diffractive surface is disposed in an optical element independent of the objective lens.
請求項1から請求項10のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一のレンズは平凹レンズであり、
前記第二のレンズは平凸レンズであり、
前記色収差補正素子は、前記第一、第二の各レンズの曲面が前記接合面となるように構成されていることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
The objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The first lens is a plano-concave lens;
The second lens is a plano-convex lens;
The objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus, wherein the chromatic aberration correcting element is configured such that a curved surface of each of the first and second lenses becomes the cemented surface.
記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の光束のうちいずれかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、
前記第一の波長をλ1(nm)、前記第二の波長をλ2(nm)、前記第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、
前記三種類の光束を照射する三つの光源と、
請求項1から請求項11のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系と、を有し、
前記第一の波長での、前記対物光学系の合成結像倍率をM1、前記第二の波長での、前記対物光学系の合成焦点距離および合成結像倍率をそれぞれf2、M2、前記第三の波長での、前記対物光学系の合成焦点距離および合成結像倍率をそれぞれf3、M3とすると、以下の条件(7)〜条件(9)、
−0.02<f1×M1<0.02…(7)
−0.02<f2×M2<0.02…(8)
−0.19<f3×M3<−0.05…(9)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
Optical information recording / reproduction for recording / reproducing information on / from each optical disc by using one of three kinds of light beams having first to third wavelengths for the first to third optical discs having different recording densities A device,
When the first wavelength is λ1 (nm), the second wavelength is λ2 (nm), and the third wavelength is λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
And
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disc is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disc is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the required numerical aperture is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
And
The protective layer thickness of the first optical disk on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is set to t1, which is longer than the first wavelength. The thickness of the protective layer of the second optical disc on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength is t2, and information is obtained using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. When the protective layer thickness of the third optical disc on which recording or reproduction is performed is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And
Three light sources for irradiating the three kinds of light fluxes;
An optical information recording / reproducing apparatus objective optical system according to any one of claims 1 to 11,
The synthetic imaging magnification of the objective optical system at the first wavelength is M1, and the synthetic focal length and synthetic imaging magnification of the objective optical system at the second wavelength are f2, M2, and the third, respectively. When the synthetic focal length and the synthetic imaging magnification of the objective optical system at the wavelength of f3 and f3 are respectively f3 and M3, the following conditions (7) to (9)
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (7)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (8)
−0.19 <f3 × M3 <−0.05 (9)
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の光束のうちいずれかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、
前記第一の波長をλ1(nm)、前記第二の波長をλ2(nm)、前記第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、
前記三種類の光束を照射する三つの光源と、
請求項1から請求項5のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系と、を有し、
前記位相シフト構造は、前記第一の段差と、前記第一の段差とは異なる光路長差を付与する少なくとも第二の段差を有し、
前記第一から第三の波長の光束は、いずれも略平行光束の状態で前記色収差補正素子に入射することを特徴とする光情報記録再生装置。
Optical information recording / reproduction for recording / reproducing information on / from each optical disc by using one of three kinds of light beams having first to third wavelengths for the first to third optical discs having different recording densities A device,
When the first wavelength is λ1 (nm), the second wavelength is λ2 (nm), and the third wavelength is λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
And
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disc is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disc is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the required numerical aperture is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
And
The protective layer thickness of the first optical disk on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is set to t1, which is longer than the first wavelength. The thickness of the protective layer of the second optical disc on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength is t2, and information is obtained using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. When the protective layer thickness of the third optical disc on which recording or reproduction is performed is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And
Three light sources for irradiating the three kinds of light fluxes;
An objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The phase shift structure has the first step and at least a second step that provides an optical path length difference different from the first step,
The optical information recording / reproducing apparatus, wherein the light beams having the first to third wavelengths are incident on the chromatic aberration correction element in a substantially parallel light beam state.
請求項13に記載の光情報記録再生装置において、
前記第二の段差は、前記第一の波長の光束に対して略偶数波長分の光路長差を付与することを特徴とする光情報記録再生装置。
The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 13,
The optical information recording / reproducing apparatus characterized in that the second step provides an optical path length difference of substantially even wavelengths to the light flux having the first wavelength.
記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の光束のうちいずれかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、
前記第一の波長をλ1(nm)、前記第二の波長をλ2(nm)、前記第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、
前記三種類の光束を照射する三つの光源と、
請求項6から請求項10のいずれかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系と、を有し、
前記回折構造は、前記第一の光路差関数と、さらに前記第一の波長の光束に対して回折効率が最大になる回折次数が三次ではない第二の光路差関数との、少なくとも二種類の光路差関数で規定され、
前記第一から第三の波長の光束は、いずれも略平行光束の状態で前記色収差補正素子に入射することを特徴とする光情報記録再生装置。
Optical information recording / reproduction for recording / reproducing information on / from each optical disc by using one of three kinds of light beams having first to third wavelengths for the first to third optical discs having different recording densities A device,
When the first wavelength is λ1 (nm), the second wavelength is λ2 (nm), and the third wavelength is λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
And
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disc is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disc is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the required numerical aperture is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
And
The protective layer thickness of the first optical disk on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is set to t1, which is longer than the first wavelength. The thickness of the protective layer of the second optical disc on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength is t2, and information is obtained using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. When the protective layer thickness of the third optical disc on which recording or reproduction is performed is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And
Three light sources for irradiating the three kinds of light fluxes;
An objective optical system for an optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 6 to 10,
The diffractive structure includes at least two types of the first optical path difference function and a second optical path difference function whose diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam having the first wavelength is not a third order. It is defined by the optical path difference function,
The optical information recording / reproducing apparatus, wherein the light beams having the first to third wavelengths are incident on the chromatic aberration correction element in a substantially parallel light beam state.
請求項15に記載の光情報記録再生装置において、
前記第二の光路差関数は、前記第一の波長の光束に対して回折効率が最大になる回折次数が略偶数次であることを特徴とする光情報記録再生装置。
The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 15,
2. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the second optical path difference function has a diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized with respect to the light beam having the first wavelength, which is substantially an even order.
請求項12から請求項16のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、
前記色収差補正素子が以下の数8に示す条件(10)、
Figure 2008234814
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
The optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 12 to 16,
Condition (10) where the chromatic aberration correcting element is shown in the following equation (8)
Figure 2008234814
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
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