JP2009037715A - Optical pickup apparatus and objective optical element - Google Patents

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Eiji Nomura
英司 野村
Yuichi Shin
勇一 新
Kohei Ota
耕平 大田
Seino Ikenaka
清乃 池中
Hideki Tanaka
秀樹 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pickup device using the same light flux compatible with BD and HD by using objective optical elements and to provide an objective optical element. <P>SOLUTION: In the optical pick up device wherein a light source that emits a light flux of a wavelength of λ1, and the optical pickup device that records and reproduces information by converging the light flux on a first optical disk with a protective layer having a thickness of t1 and converging the light flux on a second optical disk with a protective layer having a thickness of t2 (t1<t2), the objective optical element is made of plastic, and its optical surface is divided into a plurality of concentric regions, and the regions include at least one region for the first optical disk and at least one region for the second optical disk, the light flux passing through the region for the first optical disk is converged on the first optical disk, and not converged on the second optical disk, the light flux passing through the region for the second optical disk is converged on the second optical disk and not converged on the first optical disk, and an optical path difference giving structure is formed in the region for the first optical disk. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、同一の波長の光束を用いて異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置及び対物光学素子に関する。   The present invention relates to an optical pickup device and an objective optical element capable of recording and / or reproducing information interchangeably for different types of optical disks using light beams having the same wavelength.

近年、波長400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び/又は再生(以下、「記録及び/又は再生」を「記録/再生」と記載する)を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、NA0.85、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるBlu−ray Disc(以下、BDという)では、DVD(NA0.6、光源波長650nm、記憶容量4、7GB)と同じ大きさである直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり23〜27GBの情報の記録が可能であり、又、NA0.65、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるHD DVD(以下、HDという)では、直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり15〜20GBの情報の記録が可能である。このような光ディスクを、本明細書では高密度光ディスクと呼ぶ。   In recent years, research and development of high-density optical disc systems that can record and / or reproduce information (hereinafter, “recording and / or reproduction” is referred to as “recording / reproduction”) using a blue-violet semiconductor laser having a wavelength of about 400 nm. Development is progressing rapidly. As an example, in an optical disc for recording / reproducing information with specifications of NA 0.85 and light source wavelength 405 nm, so-called Blu-ray Disc (hereinafter referred to as BD), DVD (NA 0.6, light source wavelength 650 nm, storage capacity 4, 7 GB) Can record information of 23 to 27 GB per layer on an optical disk with a diameter of 12 cm, which is the same size as the above, and an optical disk that records and reproduces information with specifications of NA 0.65 and light source wavelength 405 nm, so-called With HD DVD (hereinafter referred to as HD), information of 15 to 20 GB per layer can be recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm. Such an optical disc is referred to as a high density optical disc in this specification.

ところで、一方の高密度光ディスクに対して適切に情報の記録/再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ/レコーダ(光情報記録再生装置)の製品としての価値は十分なものとはいえない。両方の高密度光ディスクに記録したソフトが既に市場で販売されている実情を考慮すると、いずれの高密度光ディスクに対しても同様に適切に情報の記録/再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ/レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。   By the way, simply saying that information can be appropriately recorded / reproduced with respect to one high-density optical disc cannot be said to have sufficient value as a product of an optical disc player / recorder (optical information recording / reproducing apparatus). Considering the fact that the software recorded on both high-density optical disks is already on the market, it is possible to record / reproduce information on both high-density optical disks in the same way. This leads to an increase in commercial value as an optical disc player / recorder for optical discs.

ところが、高密度光ディスクであるBDとHDについては、使用する光束の波長が同一であるにも関わらずそれぞれの保護基板の厚さが異なるため、波長差を利用して保護基板の厚さの差に基づいて発生する球面収差を補正することが困難である。従って、他の光ディスクとの互換に比べて、一つの対物光学素子を用いてBDとHDの互換性を持たせることはより困難であった。   However, for BD and HD, which are high-density optical discs, the thickness of each protective substrate is different even though the wavelength of the light beam used is the same. It is difficult to correct spherical aberration generated based on the above. Therefore, it is more difficult to provide compatibility between BD and HD using a single objective optical element, as compared with compatibility with other optical disks.

これに対し、特許文献1には、液晶を用いて、BDとHDの記録/再生時に異なる収差を与え、一つの対物光学素子での互換を可能としている対物光学素子及び光ピックアップ装置が記載されている。また、特許文献2には、回折効果を用いて同一波長の光束を振り分けることで、一つの対物光学素子でBDとHDの互換使用を可能としているピックアップ装置が記載されている。
特開2007−26540号公報 特開2006−147069号公報
On the other hand, Patent Document 1 describes an objective optical element and an optical pickup device that use liquid crystals to give different aberrations during recording / reproduction of BD and HD, and enable compatibility with one objective optical element. ing. Patent Document 2 describes a pickup device that enables BD and HD to be used interchangeably with a single objective optical element by sorting light beams of the same wavelength using a diffraction effect.
JP 2007-26540 A JP 2006-147069 A

然るに、上記の特許文献1に記載された光ピックアップ装置は、液晶を必要とするため、電力の供給、電気的制御などが必要となり、機構が複雑化し、コストが高くなってしまうという問題があった。   However, since the optical pickup device described in Patent Document 1 requires a liquid crystal, power supply and electrical control are necessary, which complicates the mechanism and increases the cost. It was.

また、上記の特許文献2に記載された光ピックアップ装置のように、回折効果を用いてBDとHDの互換使用を実現する場合、例えば光源から回折構造を通過して一方の光ディスクへ向かう光の利用効率(ここでいう利用効率は、対物光学素子の光源側の光学面に入射した光量に対して、光ディスク上のスポットに寄与する光量の比率)が40%(回折構造を利用した回折振り分けの場合、理論上50%を超えない)であるとすると、光ディスクから同じ回折構造を通過して光検出器に向かう光の利用効率(ここでいう利用効率は、対物光学素子の光ディスク側の光学面に入射した光量に対して、光検出器上のスポットに寄与する光量の比率)は40%になるから、トータルの利用効率で(ここでいう利用効率は、対物光学素子の光源側の光学面に入射した光量に対して、光検出器上のスポットに寄与する光量の比率)40%の二乗で16%の光しか利用できず、光源の発光強度を大幅に高める必要があり実用化は極めて困難であるといえる。   Further, as in the optical pickup device described in Patent Document 2 above, when realizing the compatible use of BD and HD using the diffraction effect, for example, the light from the light source passing through the diffraction structure to one of the optical disks Utilization efficiency (the utilization efficiency here is the ratio of the amount of light that contributes to the spot on the optical disk with respect to the amount of light incident on the optical surface on the light source side of the objective optical element) is 40% (diffractive distribution using a diffraction structure) (Theoretically does not exceed 50%), the utilization efficiency of light passing from the optical disk through the same diffraction structure toward the photodetector (the utilization efficiency here is the optical surface on the optical disk side of the objective optical element) The ratio of the amount of light that contributes to the spot on the photodetector with respect to the amount of light incident on the light detector is 40%, so the total utilization efficiency (the utilization efficiency here is the light on the light source side of the objective optical element) The ratio of the amount of light that contributes to the spot on the photodetector with respect to the amount of light incident on the surface is only 40% square, and only 16% of light can be used. It can be said that it is extremely difficult.

これに対し、対物光学素子の光学面に、BD用の屈折面とHD用の屈折面とを分割して設け、BDとHDの互換使用を実現しようとする試みがある。かかる試みによれば、液晶素子等を用いないので、構造が簡素化されて省エネが図れると共に、回折構造等を用いないので、光の利用効率を高めることができるというメリットがある。   On the other hand, there is an attempt to realize compatible use of BD and HD by separately providing a BD refractive surface and an HD refractive surface on the optical surface of the objective optical element. According to such an attempt, since a liquid crystal element or the like is not used, the structure can be simplified and energy can be saved, and since a diffraction structure or the like is not used, there is an advantage that the light use efficiency can be increased.

ところで、対物光学素子をプラスチックで成形すると、大量生産が可能になり、安価で高精度な面形状を創成できるというメリットがある一方、環境変化に対する屈折率変化が比較的大きいというデメリットがある。しかるに、特にBDの仕様によれば高NAであることから、対物光学素子に求められる収差の許容範囲が非常に狭くなるのに対し、プラスチック製の対物光学素子では、例えば環境温度変化による屈折率変化や光源の波長変化に起因して発生する球面収差が許容範囲を超えやすく、これにより適切な情報の記録/再生を行えなくなるという問題がある。   By the way, when the objective optical element is molded from plastic, mass production is possible, and there is a merit that a highly accurate surface shape can be created at a low cost. However, since the NA is particularly high according to the BD specification, the allowable range of aberration required for the objective optical element is very narrow, whereas in a plastic objective optical element, for example, the refractive index due to environmental temperature changes There is a problem that the spherical aberration caused by the change and the wavelength change of the light source tends to exceed the allowable range, thereby making it impossible to record / reproduce appropriate information.

本発明は、上述の問題を考慮したものであり、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるBDとHDの一つの対物光学素子での互換を可能とし、しかも、光利用効率が高く、環境温度変化が起きたとしても球面収差の変化を抑えられる光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することを目的とする。   The present invention takes the above-mentioned problems into consideration, enables compatibility between one objective optical element of BD and HD using the same light beam at a low cost without using a complicated mechanism, An object of the present invention is to provide an optical pickup device and an objective optical element that have high utilization efficiency and can suppress a change in spherical aberration even when an environmental temperature change occurs.

請求項1に記載の光ピックアップ装置は、波長λ1(380nm<λ1<450nm)の第1光束を出射する第1光源と、前記第1光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第1光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第1光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子はプラスチック製であって、その光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、少なくとも一つの第1光ディスク用領域と、少なくとも一つの第2光ディスク用領域とを有し、
前記第1光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第2光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光されず、
少なくとも一つの前記第1光ディスク用領域は、光路差付与構造を有することを特徴とする。
The optical pickup device according to claim 1 includes a first light source that emits a first light beam having a wavelength λ1 (380 nm <λ1 <450 nm), and an objective for condensing the first light beam on an information recording surface of an optical disc. A condensing optical system having an optical element;
The first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the first light beam is recorded on the information record of the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2). In an optical pickup device that records and / or reproduces information by focusing on a surface,
The objective optical element is made of plastic, and its optical surface is divided into a plurality of concentric regions,
The plurality of areas have at least one first optical disk area and at least one second optical disk area,
The first light flux that has passed through the area for the first optical disc is condensed on the information recording surface of the first optical disc, not condensed on the information recording surface of the second optical disc,
The first light flux that has passed through the area for the second optical disc is condensed on the information recording surface of the second optical disc, not condensed on the information recording surface of the first optical disc,
At least one of the first optical disk areas has an optical path difference providing structure.

本発明によれば、前記第1光ディスク用領域に光路差付与構造を形成することによって、前記第1光ディスク用領域を通過した光束の殆どが、前記第1光ディスクの情報記録面上にスポットを形成し、且つ情報記録面からの反射光の殆どが、前記第1光ディスク用領域を通過して、光ピックアップ装置の光検出器に受光されるため、従来の回折効果による光束の振り分け技術と比べると、遙かに光の利用効率を高めることができる。加えて、少なくとも一つの前記第1光ディスク用領域に光路差付与構造を形成することによって、種々の球面収差等の補正を行うことが出来、適切に情報の記録/再生を行うことができる。尚、前記第2光ディスク用領域を屈折面とすることで、同様に光の利用効率を高めることができるが、ここに光路差付与構造を設けても良い。   According to the present invention, by forming an optical path difference providing structure in the first optical disk area, most of the light beams that have passed through the first optical disk area form spots on the information recording surface of the first optical disk. In addition, since most of the reflected light from the information recording surface passes through the first optical disk area and is received by the photodetector of the optical pickup device, it is compared with the conventional light beam distribution technique using the diffraction effect. , Far more efficient use of light. In addition, by forming an optical path difference providing structure in at least one area for the first optical disc, various spherical aberrations can be corrected, and information can be recorded / reproduced appropriately. In addition, although the use efficiency of light can be similarly improved by making the said area | region for 2nd optical disks into a refracting surface, you may provide an optical path difference providing structure here.

請求項2に記載の光ピックアップ装置は、請求項1に記載の発明において、前記光路差付与構造は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the optical pickup device according to the first aspect, wherein the optical path difference providing structure corrects a spherical aberration caused by a temperature change.

請求項3に記載の光ピックアップ装置は、請求項1又は2に記載の発明において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
+0.00045≦δSAT1/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0027
但し、δSAT1は、前記第1光束の使用波長(波長変動なし)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(波長変動なし)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指し、fは、前記第1光束における前記対物光学素子の焦点距離を指す。
An optical pickup device according to a third aspect of the invention according to the first or second aspect satisfies the following conditional expression.
+ 0.00045 ≦ δSAT1 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0027
However, δSAT1 is δSA3 / δT of the objective optical element when performing recording and / or reproduction of the first optical disk at the use wavelength (no wavelength variation) of the first light beam, that is, the use wavelength of the first light beam. This refers to the temperature change rate of the third-order spherical aberration of the objective optical element when recording and / or reproducing the first optical disk (without wavelength variation), and f is the focal point of the objective optical element in the first light flux Refers to distance.

請求項4に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜3にいずれかに記載の発明において、前記第1光源から出射された光束の波長λ1が設計波長であるとした場合において、環境温度が25℃から55℃に変化した場合において、前記第1光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が0.010λ1rms以上0.070λ1rms以下を満たすことを特徴とする。   An optical pickup device according to a fourth aspect of the present invention is the optical pickup device according to any one of the first to third aspects, wherein the wavelength λ1 of the light beam emitted from the first light source is a design wavelength. When the temperature changes from 25 ° C. to 55 ° C., the amount of change in wavefront aberration on the information recording surface of the first optical disk satisfies 0.010λ1 rms to 0.070λ1 rms.

請求項5に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0≦δSAT2/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0017
但し、δSAT2は、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指す。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the optical pickup device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the following conditional expression is satisfied.
0 ≦ δSAT2 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0017
However, δSAT2 is δSA3 / δT of the objective optical element when performing recording and / or reproduction of the first optical disk at a wavelength used for the first light flux (wavelength variation accompanying temperature change is 0.05 nm / ° C.). That is, the temperature change of the third-order spherical aberration of the objective optical element at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk at the use wavelength of the first light beam (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.). Refers to the rate.

請求項6に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置の前記集光光学系は、カップリングレンズを有し、
前記カップリングレンズは、プラスチックレンズであり、
以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0≦δSAT3/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0012
但し、δSAT3は、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記カップリングレンズと前記対物光学素子を含んだ前記集光光学系全体のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記集光光学系全体の3次球面収差の温度変化率を指す。
The optical pickup device according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the condensing optical system of the optical pickup device has a coupling lens,
The coupling lens is a plastic lens;
The following conditional expression is satisfied.
0 ≦ δSAT3 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0012
However, δSAT3 is the coupling lens and the objective optical element at the time of recording and / or reproducing the first optical disc at the wavelength used for the first light flux (wavelength variation accompanying temperature change is 0.05 nm / ° C.). That is, recording and / or reproduction of the first optical disc at the use wavelength of the first light beam (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.) of the entire condensing optical system including It indicates the temperature change rate of the third-order spherical aberration of the entire focusing optical system.

請求項7に記載の光ピックアップ装置は、請求項2〜6のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造のみからなることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the second to sixth aspects, the optical path difference providing structure includes only the first basic structure that corrects the spherical aberration caused by the temperature change. It is characterized by becoming.

請求項8に記載の光ピックアップ装置は、請求項7に記載の発明において、前記第1基礎構造はNPS構造であることを特徴とする。   An optical pickup device according to an eighth aspect is the invention according to the seventh aspect, wherein the first basic structure is an NPS structure.

請求項9に記載の光ピックアップ装置は、請求項2〜6のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、前記対物光学素子の温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造と、前記第1光源から出射される光束の波長変化に基づく軸上色収差を補正する第2基礎構造とを重畳してなることを特徴とする。   An optical pickup device according to a ninth aspect is the invention according to any one of the second to sixth aspects, wherein the optical path difference providing structure corrects a spherical aberration caused by a temperature change of the objective optical element. The first basic structure is superposed on a second basic structure that corrects axial chromatic aberration based on a change in wavelength of a light beam emitted from the first light source.

請求項10に記載の光ピックアップ装置は、請求項9に記載の発明において、前記第1基礎構造はNPS構造であり、前記第2基礎構造は回折構造であることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to the ninth aspect, the first basic structure is an NPS structure, and the second basic structure is a diffractive structure.

請求項11に記載の光ピックアップ装置は、請求項10に記載の発明において、前記NPS構造は、前記NPS構造を通過した前記第1光束のp次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であり、前記回折構造は、前記回折構造を通過した前記第1光束のq次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であって、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
p≧q (1)
An optical pickup device according to an eleventh aspect is the optical pickup apparatus according to the tenth aspect, wherein the NPS structure has a p-th order diffracted light amount of the first light flux that has passed through the NPS structure, as compared to any other order of diffracted light amount. The diffractive structure is a structure that makes the q-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the diffractive structure larger than any other order diffracted light amount, and has the following conditional expression: It is characterized by satisfying.
p ≧ q (1)

請求項12に記載の光ピックアップ装置は、請求項10又は11に記載の発明において、前記回折構造及び前記NPS構造は、共に段差を有し、前記回折構造の段差の光軸方向の段差量が、前記NPS構造の段差の光軸方向の段差量よりも小さいことを特徴とする。   The optical pickup device according to a twelfth aspect is the invention according to the tenth or eleventh aspect, wherein the diffractive structure and the NPS structure both have a step, and a step amount in the optical axis direction of the step of the diffractive structure is small. The step amount of the NPS structure is smaller than the step amount in the optical axis direction.

請求項13に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜12のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、巨視的に見て、面頂点からの光軸方向距離が、光軸直交方向に向かうにつれて漸次大きくなった後、漸次小さくなることを特徴とする。   The optical pickup device according to a thirteenth aspect is the optical pickup device according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the optical path difference providing structure has an optical axis direction distance from a surface vertex when viewed macroscopically. It is characterized in that it gradually increases as it goes in the orthogonal direction and then gradually decreases.

請求項14に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜13のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は単玉であることを特徴とする。   An optical pickup device according to a fourteenth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to thirteenth aspects, the objective optical element is a single ball.

請求項15に記載の対物光学素子は、
波長λ1(380nm<λ1<450nm)の第1光束を出射する第1光源と、前記第1光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第1光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第1光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子はプラスチック製であって、その光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、少なくとも一つの第1光ディスク用領域と、少なくとも一つの第2光ディスク用領域とを有し、
前記第1光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第2光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光されず、
少なくとも一つの前記第1光ディスク用領域は、光路差付与構造を有することを特徴とする。
The objective optical element according to claim 15,
A condensing optical system having a first light source that emits a first light flux having a wavelength of λ1 (380 nm <λ1 <450 nm) and an objective optical element for condensing the first light flux on an information recording surface of an optical disc; ,
The first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the first light beam is recorded on the information record of the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2). In an objective optical element used in an optical pickup device that records and / or reproduces information by focusing light on a surface,
The objective optical element is made of plastic, and its optical surface is divided into a plurality of concentric regions,
The plurality of areas have at least one first optical disk area and at least one second optical disk area,
The first light flux that has passed through the area for the first optical disc is condensed on the information recording surface of the first optical disc, not condensed on the information recording surface of the second optical disc,
The first light flux that has passed through the area for the second optical disc is condensed on the information recording surface of the second optical disc, not condensed on the information recording surface of the first optical disc,
At least one of the first optical disk areas has an optical path difference providing structure.

請求項16に記載の対物光学素子は、請求項15に記載の発明において、前記光路差付与構造は、前記対物光学素子の温度変化に起因して発生する球面収差を補正することを特徴とする。   The objective optical element according to claim 16 is characterized in that, in the invention according to claim 15, the optical path difference providing structure corrects a spherical aberration generated due to a temperature change of the objective optical element. .

請求項17に記載の対物光学素子は、請求項15又は16に記載の発明において、 以下の条件式を満たすことを特徴とする。
+0.00045≦δSAT1/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0027
−0.045≦δSAλ/f(WFEλrms/(nm・mm))≦−0.0045
但し、δSAT1は、前記第1光束の使用波長(波長変動なし)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(波長変動なし)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指し、δSAλは、前記第1光束の使用波長における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際のδSA3/δλ、即ち、前記第1光束の使用波長における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の波長変化率を指し、fは、前記第1光束における前記対物光学素子の焦点距離を指す。
The objective optical element according to claim 17 is characterized in that, in the invention according to claim 15 or 16, the following conditional expression is satisfied.
+ 0.00045 ≦ δSAT1 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0027
−0.045 ≦ δSAλ / f (WFEλrms / (nm · mm)) ≦ −0.0045
However, δSAT1 is δSA3 / δT of the objective optical element at the time of recording and / or reproducing the first optical disk at the use wavelength (no wavelength variation) of the first light beam, that is, the use wavelength of the first light beam. The temperature change rate of the third-order spherical aberration of the objective optical element at the time of recording and / or reproducing the first optical disk (without wavelength variation), and δSAλ is the first use wavelength of the first light flux. ΔSA3 / δλ when recording and / or reproducing the optical disk, that is, the wavelength of the third-order spherical aberration of the objective optical element when recording and / or reproducing the first optical disk at the wavelength used by the first light beam It indicates the rate of change, and f indicates the focal length of the objective optical element in the first light flux.

請求項18に記載の対物光学素子は、請求項15〜17のいずれかに記載の発明において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0≦δSAT2/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0017
但し、δSAT2は、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指す。
The objective optical element according to claim 18 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 15 to 17, the following conditional expression is satisfied.
0 ≦ δSAT2 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0017
However, δSAT2 is δSA3 / δT of the objective optical element when performing recording and / or reproduction of the first optical disk at a wavelength used for the first light flux (wavelength variation accompanying temperature change is 0.05 nm / ° C.). That is, the temperature change of the third-order spherical aberration of the objective optical element at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk at the use wavelength of the first light beam (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.). Refers to the rate.

請求項19に記載の対物光学素子は、請求項16〜18のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造のみからなることを特徴とする。   The objective optical element according to claim 19 is the objective optical element according to any one of claims 16 to 18, wherein the optical path difference providing structure is composed only of the first basic structure that corrects the spherical aberration caused by the temperature change. It is characterized by becoming.

請求項20に記載の対物光学素子は、請求項19に記載の発明において、前記第1基礎構造はNPS構造であることを特徴とする。
The objective optical element described in claim 20 is characterized in that, in the invention described in claim 19, the first basic structure is an NPS structure.

請求項21に記載の対物光学素子は、請求項16〜18のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、前記対物光学素子の温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造と、前記第1光源から出射される光束の波長変化に基づく軸上色収差を補正する第2基礎構造とを重畳してなることを特徴とする。   The objective optical element according to claim 21 is the invention according to any one of claims 16 to 18, wherein the optical path difference providing structure corrects a spherical aberration caused by a temperature change of the objective optical element. The first basic structure is superposed on a second basic structure that corrects axial chromatic aberration based on a change in wavelength of a light beam emitted from the first light source.

請求項22に記載の対物光学素子は、請求項21に記載の発明において、前記第1基礎構造はNPS構造であり、前記第2基礎構造は回折構造であることを特徴とする。   The objective optical element according to claim 22 is characterized in that, in the invention according to claim 21, the first basic structure is an NPS structure and the second basic structure is a diffractive structure.

請求項23に記載の対物光学素子は、請求項17に記載の発明において、前記NPS構造は、前記NPS構造を通過した前記第1光束のp次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であり、前記回折構造は、前記回折構造を通過した前記第1光束のq次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であって、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
p≧q (1)
In the objective optical element according to claim 23, in the invention according to claim 17, the NPS structure is configured such that the p-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the NPS structure is higher than the diffracted light quantity of any other order. The diffractive structure is a structure that makes the q-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the diffractive structure larger than any other order diffracted light amount, and has the following conditional expression: It is characterized by satisfying.
p ≧ q (1)

請求項24に記載の対物光学素子は、請求項22又は23に記載の発明において、前記回折構造及び前記NPS構造は、共に段差を有し、前記回折構造の段差の光軸方向の段差量が、前記NPS構造の段差の光軸方向の段差量よりも小さいことを特徴とする。   An objective optical element according to a twenty-fourth aspect is the invention according to the twenty-second or twenty-third aspect, wherein the diffractive structure and the NPS structure both have a step, and a step amount in the optical axis direction of the step of the diffractive structure is small. The step amount of the NPS structure is smaller than the step amount in the optical axis direction.

請求項25に記載の対物光学素子は、請求項15〜24のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、巨視的に見て、面頂点からの光軸方向距離が、光軸直交方向に向かうにつれて漸次大きくなった後、漸次小さくなることを特徴とする。   The objective optical element according to claim 25 is the invention according to any one of claims 15 to 24, wherein the optical path difference providing structure has a distance in the optical axis direction from the surface vertex when viewed macroscopically. It is characterized in that it gradually increases as it goes in the orthogonal direction and then gradually decreases.

請求項26に記載の対物光学素子は、請求項15〜25のいずれかに記載の発明において、単玉であることを特徴とする。   An objective optical element according to a twenty-sixth aspect of the invention according to any one of the fifteenth to twenty-fifth aspects is a single ball.

本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも第1光ディスク及び第2光ディスクに対して情報の記録/再生を行うものである。光ピックアップ装置は、少なくとも一つの第一光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、第1光束を第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、第1光束を第2光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、光ピックアップ装置は、第1光ディスク又は第2光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。   The optical pickup device of the present invention records / reproduces information to / from at least the first optical disc and the second optical disc. The optical pickup device has at least one first light source. Furthermore, the optical pickup device has a condensing optical system for condensing the first light flux on the information recording surface of the first optical disc and condensing the first light flux on the information recording surface of the second optical disc. The optical pickup device also includes a light receiving element that receives a reflected light beam from the information recording surface of the first optical disc or the second optical disc.

光ピックアップ装置が、第1光ディスク及び第2光ディスクに加えて、第3光ディスク及び/又は第4光ディスクの記録/再生を行う装置である場合は、第1光源の他に、第2光源及び/又は第3光源を有してもよい。光ピックアップ装置が、第1光ディスク及び第2光ディスクに加えて、第3光ディスク及び/又は第4光ディスクの記録/再生を行う装置である場合は、集光光学系は、第2光源からの第2光束を第3光ディスクの情報記録面上に集光させ、第3光源からの第3光束を第4光ディスクの情報記録面上に集光させる。また、光ピックアップ装置が、第1光ディスク及び第2光ディスクに加えて、第3光ディスク及び/又は第4光ディスクの記録/再生を行う装置である場合は、第3光ディスク又は第4光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有してもよい。   When the optical pickup device is a device for recording / reproducing the third optical disc and / or the fourth optical disc in addition to the first optical disc and the second optical disc, in addition to the first light source, the second light source and / or You may have a 3rd light source. When the optical pickup device is a device that records / reproduces the third optical disc and / or the fourth optical disc in addition to the first optical disc and the second optical disc, the condensing optical system receives the second light from the second light source. The light beam is condensed on the information recording surface of the third optical disk, and the third light beam from the third light source is condensed on the information recording surface of the fourth optical disk. Further, when the optical pickup device is a device for recording / reproducing the third optical disc and / or the fourth optical disc in addition to the first optical disc and the second optical disc, the information recording surface of the third optical disc or the fourth optical disc A light receiving element that receives the reflected light beam from the light source may be included.

第1光ディスクは、厚さがt1の保護基板と情報記録面とを有する。第2光ディスクは厚さがt2(t1<t2)の保護基板と情報記録面とを有する。第1光ディスクと第2光ディスクは、記録/再生に用いられる光束の波長が同じである。第1光ディスクがBDであり、第2光ディスクがHDであることが好ましいが、これに限られるものではない。第3光ディスクや第4光ディスクを用いる場合、第3光ディスクは、厚さがt3(t2≦t3)の保護基板と情報記録面とを有する。第4光ディスクは、厚さがt4(t3<t4)の保護基板と情報記録面とを有する。第3光ディスクがDVDであり、第4光ディスクがCDであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第1光ディスク、第2光ディスク、第3光ディスク又は第4光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。   The first optical disc has a protective substrate having a thickness t1 and an information recording surface. The second optical disc has a protective substrate having a thickness t2 (t1 <t2) and an information recording surface. The first optical disc and the second optical disc have the same wavelength of light flux used for recording / reproduction. The first optical disk is preferably a BD and the second optical disk is preferably an HD, but the present invention is not limited to this. When the third optical disk or the fourth optical disk is used, the third optical disk has a protective substrate having a thickness t3 (t2 ≦ t3) and an information recording surface. The fourth optical disc has a protective substrate having a thickness t4 (t3 <t4) and an information recording surface. The third optical disk is preferably a DVD and the fourth optical disk is preferably a CD, but is not limited thereto. The first optical disc, the second optical disc, the third optical disc, or the fourth optical disc may be a multi-layer optical disc having a plurality of information recording surfaces.

BDは、NA0.85の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.1mm程度である。また、HDは、NA0.65乃至0.67の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.6mm程度である。更に、DVDとは、NA0.60〜0.67程度の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.6mm程度であるDVD系列光ディスクの総称であり、DVD−ROM、DVD−Video、DVD−Audio、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW等を含む。また、本明細書においては、CDとは、NA0.45〜0.51程度の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが1.2mm程度であるCD系列光ディスクの総称であり、CD−ROM、CD−Audio、CD−Video、CD−R、CD−RW等を含む。尚、記録密度については、BDの記録密度が最も高く、次いでHD、DVD、CDの順に低くなる。   In the BD, information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of 0.85, and the thickness of the protective substrate is about 0.1 mm. In the HD, information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of 0.65 to 0.67, and the thickness of the protective substrate is about 0.6 mm. Furthermore, DVD is a general term for DVD series optical discs in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of about 0.60 to 0.67 and the thickness of the protective substrate is about 0.6 mm. ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, DVD + RW, and the like are included. Further, in this specification, a CD is a CD series optical disc in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of about 0.45 to 0.51 and the protective substrate has a thickness of about 1.2 mm. It is a generic name and includes CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW, and the like. As for the recording density, the recording density of BD is the highest, followed by HD, DVD, and CD in that order.

なお、保護基板の厚さt1、t2、t3、t4に関しては、以下の条件式(2)、(3)、(4)、(5)を満たすことが好ましいが、これに限られない。   In addition, regarding the thicknesses t1, t2, t3, and t4 of the protective substrate, it is preferable to satisfy the following conditional expressions (2), (3), (4), and (5), but is not limited thereto.

0.0750mm≦t1≦0.1125mm (2)
0.5mm≦t2≦0.7mm (3)
0.5mm≦t3≦0.7mm (4)
1.0mm≦t4≦1.3mm (5)
0.0750 mm ≦ t1 ≦ 0.1125 mm (2)
0.5mm ≦ t2 ≦ 0.7mm (3)
0.5mm ≦ t3 ≦ 0.7mm (4)
1.0mm ≦ t4 ≦ 1.3mm (5)

本明細書において、第1光源、第2光源又は第3光源などの光源は好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。   In the present specification, the light source such as the first light source, the second light source or the third light source is preferably a laser light source. As the laser light source, a semiconductor laser, a silicon laser, or the like can be preferably used.

また、第1光ディスクとしてBDを用い、第2光ディスクとしてHDを用いる場合、第1光源から射出される第1光束の波長λ1は、380nm以上、450nm以下であることが好ましい。また、第3光ディスクとしてDVDを用い、第4光ディスクとしてCDを用いる場合、第2光源から射出される第2光束の波長λ2は好ましくは630nm以上、670nm以下であって、第3光源から射出される第3光束の波長λ3は好ましくは、760nm以上、820nm以下である。   When BD is used as the first optical disc and HD is used as the second optical disc, the wavelength λ1 of the first light beam emitted from the first light source is preferably 380 nm or more and 450 nm or less. When a DVD is used as the third optical disk and a CD is used as the fourth optical disk, the wavelength λ2 of the second light beam emitted from the second light source is preferably 630 nm or more and 670 nm or less, and is emitted from the third light source. The wavelength λ3 of the third light flux is preferably 760 nm or more and 820 nm or less.

受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に2つのサブの光検出器を設け、当該2つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。   As the light receiving element, a photodetector such as a photodiode is preferably used. Light reflected on the information recording surface of the optical disc enters the light receiving element, and a read signal of information recorded on each optical disc is obtained using the output signal. Furthermore, it detects the change in the amount of light due to the change in the shape and position of the spot on the light receiving element, performs focus detection and track detection, and moves the objective optical element for focusing and tracking based on this detection I can do it. The light receiving element may comprise a plurality of photodetectors. The light receiving element may have a main photodetector and a sub photodetector. For example, two sub photodetectors are provided on both sides of a photodetector that receives main light used for recording and reproducing information, and the sub light for tracking adjustment is received by the two sub photodetectors. It is good also as a simple light receiving element. The light receiving element may have a plurality of light receiving portions corresponding to the respective light sources.

集光光学系は、対物光学素子を有する。対物光学素子は、第1光束を第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光し、第1光束を第2光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、対物光学素子の他にコリメートレンズ等のカップリングレンズやビームエキスパンダーを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。ビームエキスパンダーとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角は変えず、光束の径を変えるレンズ群のことをいう。また、コリメートレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメートレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、集光光学系は、第1光ディスク、第2光ディスク用の対物光学素子の他に、第3光ディスク用の対物光学素子や、第4光ディスク用の対物光学素子を有していてもよい。また、第1光ディスク、第2光ディスク用の対物光学素子が、第3光ディスク及び/又は第4光ディスク用の対物光学素子を兼ねるようにしてもよい。   The condensing optical system has an objective optical element. The objective optical element focuses the first light flux on the information recording surface of the first optical disc so that information can be recorded / reproduced, and the first light flux is recorded / reproduced on the information recording surface of the second optical disc. Concentrate as much as possible. The condensing optical system may include only the objective optical element, but may include a coupling lens such as a collimator lens and a beam expander in addition to the objective optical element. The coupling lens is a single lens or a lens group that is disposed between the objective optical element and the light source and changes the divergence angle of the light beam. The beam expander is a lens group that is disposed between the objective optical element and the light source and changes the diameter of the light beam without changing the divergence angle of the light beam. The collimating lens is a kind of coupling lens, and is a lens that changes a light beam incident on the collimating lens into parallel light. Further, the condensing optical system has an optical element such as a diffractive optical element that divides the light beam emitted from the light source into a main light beam used for recording and reproducing information and two sub light beams used for tracking and the like. May be. The condensing optical system may have an objective optical element for the third optical disk and an objective optical element for the fourth optical disk in addition to the objective optical elements for the first optical disk and the second optical disk. The objective optical element for the first optical disk and the second optical disk may also serve as the objective optical element for the third optical disk and / or the fourth optical disk.

本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクが装填された状態で光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。対物光学素子は、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみでもよい。また、対物光学素子が複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズの組み合わせであってもよい。   In this specification, the objective optical element is disposed at a position facing the optical disk in a state where the optical disk is loaded in the optical pickup device, and has a function of condensing the light beam emitted from the light source on the information recording surface of the optical disk. An optical system having Preferably, the objective optical element is an optical system that is disposed at a position facing the optical disc in the optical pickup device and has a function of condensing a light beam emitted from the light source on the information recording surface of the optical disc, An optical system that can be integrally displaced at least in the optical axis direction by an actuator. The objective optical element may be composed of two or more lenses and optical elements, or may be only a single lens. When the objective optical element has a plurality of lenses, a combination of a flat optical element having an optical path difference providing structure and an aspherical lens may be used.

また、対物光学素子は、プラスチック製のレンズである。対物光学素子が単玉のレンズである場合、プラスチックレンズとなる。また、対物光学素子が複数の光学素子からなる場合、全ての光学素子がプラスチック製であることが好ましい。プラスチックとしては、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長405nmに対する温度25℃での屈折率が1.54乃至1.60の範囲内であって、−5℃から70℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長405nmに対する屈折率変化率dN/dT(℃-1)が−20×10-5乃至−5×10-5(より好ましくは、−10×10-5乃至−8×10-5)の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。 The objective optical element is a plastic lens. When the objective optical element is a single lens, it becomes a plastic lens. When the objective optical element is composed of a plurality of optical elements, it is preferable that all the optical elements are made of plastic. As the plastic, it is preferable to use a cyclic olefin-based resin material, and among the cyclic olefin-based materials, the refractive index at a temperature of 25 ° C. with respect to a wavelength of 405 nm is in the range of 1.54 to 1.60, and −5 The refractive index change rate dN / dT (° C. −1 ) with respect to the wavelength of 405 nm accompanying the temperature change in the temperature range from ℃ to 70 ° C. is −20 × 10 −5 to −5 × 10 −5 (more preferably −10 × is more preferable to use a resin material is 10 -5 to within the range of -8 × 10 -5). When the objective optical element is a plastic lens, the coupling lens is preferably a plastic lens.

第1光ディスクに対して情報を記録/再生ができるようにするために必要な対物光学素子の像側開口数をNA1とし、第2光ディスクに対して情報を記録/再生ができるようにするために必要な対物光学素子の像側開口数をNA2(NA1>NA2)とし、第3光ディスクに対して情報を記録/再生ができるようにするために必要な対物光学素子の像側開口数をNA3(NA2≧NA3)とし、第4光ディスクに対して情報を記録/再生ができるようにするために必要な対物光学素子の像側開口数をNA4(NA3>NA4)とする。NA1は、0.8以上、0.9以下であることが好ましい。より好ましくはNA1は0.85である。NA2及びNA3は、0.55以上、0.7以下であることが好ましい。より好ましくはNA2は0.65であり、NA3は0.65である。また、NA4は、0.4以上、0.55以下であることが好ましい。より好ましくは、NA4は0.45である。   In order to record / reproduce information to / from the second optical disk, NA1 is the image-side numerical aperture of the objective optical element necessary for recording / reproducing information on / from the first optical disk. The required image-side numerical aperture of the objective optical element is NA2 (NA1> NA2), and the image-side numerical aperture of the objective optical element necessary for recording / reproducing information on the third optical disk is NA3 ( NA2 ≧ NA3), and the image-side numerical aperture of the objective optical element necessary for recording / reproducing information with respect to the fourth optical disk is NA4 (NA3> NA4). NA1 is preferably 0.8 or more and 0.9 or less. More preferably, NA1 is 0.85. NA2 and NA3 are preferably 0.55 or more and 0.7 or less. More preferably, NA2 is 0.65 and NA3 is 0.65. NA4 is preferably 0.4 or more and 0.55 or less. More preferably, NA4 is 0.45.

対物光学素子は、少なくとも光軸を含む第1領域と、第1領域の周囲の第2領域とに分けられていてもよい。この第1領域と第2領域とは、対物光学素子の光学面上の第1領域と第2領域において、明確な構造の差異を設けてもよい。一方、対物光学素子に構成上明確な領域を設けずに、便宜上の領域としてもよい。また、第2領域の周囲に、更に第3領域を有していてもよい。   The objective optical element may be divided into a first region including at least the optical axis and a second region around the first region. The first region and the second region may have a clear structural difference between the first region and the second region on the optical surface of the objective optical element. On the other hand, the objective optical element may be a convenient area without providing a clear area in terms of configuration. Further, a third region may be further provided around the second region.

対物光学素子の第1領域を通過した第1光束は、第1光ディスク及び第2光ディスクの記録/再生に用いられ、第2領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの記録/再生に用いられ、第2光ディスクの記録/再生には用いられない。即ち、第1領域は、第1光ディスクと第2光ディスクの両方に用いられる所謂、共用領域(後述する第1光ディスク用領域+第2の光ディスク用領域)であり、第2領域は、第1光ディスクのみに用いられる所謂、専用領域(後述する第1光ディスク用領域)である、とも言える。第1領域は、NA2以下の領域である事が好ましく、第2領域は、NA2より大きく、NA1以下の領域であることが好ましい。例えば、第1光ディスクがBDであり、第2光ディスクがHDである場合、第1領域は、像側開口数(NA)が0.65以下の領域である事が好ましく、第2領域は、像側開口数が0.65より大きく、0.85以下の領域であることが好ましい。   The first light beam that has passed through the first area of the objective optical element is used for recording / reproduction of the first optical disk and the second optical disk, and the first light beam that has passed through the second area is used for recording / reproduction of the first optical disk. However, it is not used for recording / reproduction of the second optical disc. That is, the first area is a so-called shared area (first optical disk area + second optical disk area described later) used for both the first optical disk and the second optical disk, and the second area is the first optical disk. It can be said that this is a so-called dedicated area (first optical disk area to be described later) that is used only for this purpose. The first area is preferably an area of NA2 or less, and the second area is preferably an area larger than NA2 and NA1 or less. For example, when the first optical disk is a BD and the second optical disk is an HD, the first area is preferably an area having an image-side numerical aperture (NA) of 0.65 or less, and the second area is an image. It is preferable that the side numerical aperture is greater than 0.65 and 0.85 or less.

対物光学素子を別の観点で捉える場合、対物光学素子の光学面が同心円状の複数の領域に分割され、当該複数の領域が少なくとも一つの第1光ディスク用領域と少なくとも一つの第2光ディスク用領域とを有していると言える。尚、第1光ディスク用領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光され、第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、第2光ディスク領域を通過した第1光束は、第2光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光され、第1光ディスクの情報記録面上に集光されない。   When the objective optical element is viewed from another viewpoint, the optical surface of the objective optical element is divided into a plurality of concentric areas, and the plurality of areas are at least one first optical disk area and at least one second optical disk area. It can be said that it has. The first light flux that has passed through the first optical disk area is condensed so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the first optical disk, and is not condensed on the information recording surface of the second optical disk. The first light flux that has passed through the second optical disc area is condensed so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and is not condensed on the information recording surface of the first optical disc.

即ち、第1光ディスク用領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなり、第2光ディスクの情報記録面上では、情報の記録/再生ができないほどに収差が大きい。逆に、第2光ディスク用領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの情報記録面上では、情報の記録/再生ができないほどに収差が大きくなり、第2光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなる。   That is, the first light flux that has passed through the first optical disk area has a very small aberration on the information recording surface of the first optical disk, so that information cannot be recorded / reproduced on the information recording surface of the second optical disk. The aberration is large. On the other hand, the first light flux that has passed through the second optical disk area has a large aberration on the information recording surface of the first optical disk so that information cannot be recorded / reproduced. On the information recording surface of the second optical disk, Aberration is very small.

第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域は、それぞれ非球面屈折面であってもよいし、光路差付与構造が設けられていてもよい。また、対物光学素子は、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域のみを有していることが好ましい。また、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域は交互に設けられていることが好ましいが、これに限られない。光軸を含む最も中心の領域は、第1光ディスク用領域であっても、第2光ディスク用領域であってもよい。例えば、図1は、光軸を含む最も中央の領域が非球面屈折面である第1光ディスク用領域BAであり、その周囲に非球面屈折面である第2光ディスク用領域HAがあり、更にその周囲に非球面屈折面である第1光ディスク用領域BA2がある。また、図2は、光軸を含む最も中央の領域が非球面屈折面である第1光ディスク用領域BAであり、その周囲に光路差付与構造を有する第2光ディスク用領域HAがあり、更にその周囲に非球面屈折面である第1光ディスク用領域BA2がある。   Each of the first optical disk area and the second optical disk area may be an aspherical refracting surface, or may be provided with an optical path difference providing structure. The objective optical element preferably has only a first optical disk area and a second optical disk area. In addition, the first optical disk area and the second optical disk area are preferably provided alternately, but the present invention is not limited to this. The most central area including the optical axis may be the first optical disk area or the second optical disk area. For example, FIG. 1 shows a first optical disk area BA whose center area including the optical axis is an aspheric refracting surface, and a second optical disk area HA having an aspheric refracting surface around it. There is a first optical disk area BA2 which is an aspherical refracting surface. FIG. 2 shows a first optical disk area BA whose center area including the optical axis is an aspherical refracting surface, and a second optical disk area HA having an optical path difference providing structure around the first optical disk area BA. There is a first optical disk area BA2 which is an aspherical refracting surface.

また、対物光学素子の製造を容易にするという観点から、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とを合わせた輪帯数が、3以上、10以下であることが好ましい。輪帯数を3とする場合、例えば、図1に示すような、光軸を含む最も中央の領域を第1光ディスク用領域BA1とし、その周りを第2光ディスク用領域HA、更にその周りの最外周の領域(第2領域)を第1光ディスク用領域BA2とする例(但し、光路差付与構造は省略している)などが考えられる。尚、本発明者は、鋭意研究の結果、スポットのサイドロープを小さくし、しかも、対物光学素子の製造を容易にするという観点からは、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とを合わせた輪帯数を5以上、10以下とすることが好ましいことを見出した。更に好ましくは、輪帯数を6以上、10以下とすることである。尚、対物光学素子が、光源側の第1光学素子と光ディスク側の第2光学素子とを有する場合にも、上記の好ましい輪帯数の範囲を適用可能である。   Further, from the viewpoint of facilitating the production of the objective optical element, it is preferable that the total number of ring zones including the first optical disk area and the second optical disk area is 3 or more and 10 or less. When the number of ring zones is 3, as shown in FIG. 1, for example, the center area including the optical axis is the first optical disk area BA1, the surrounding area is the second optical disk area HA, and the surrounding area is the outermost area. An example in which the outer peripheral area (second area) is the first optical disk area BA2 (however, the optical path difference providing structure is omitted) can be considered. As a result of diligent research, the present inventor combined the first optical disk area and the second optical disk area from the viewpoint of reducing the side rope of the spot and facilitating the manufacture of the objective optical element. It has been found that the number of ring zones is preferably 5 or more and 10 or less. More preferably, the number of ring zones is 6 or more and 10 or less. It should be noted that the above-described preferable range of the number of annular zones can also be applied when the objective optical element has a first optical element on the light source side and a second optical element on the optical disk side.

次に、第2光ディスクの記録/再生を行う際に、第1光ディスク用領域を通過した光束が、デフォーカスエリアにかぶらないようにするために、第1光ディスク用領域を通過した光束が、第2光ディスクの情報記録面上でフレアになるような対物光学素子であることが好ましい。尚、具体的に「フレアにする」とは、第2光ディスクの情報記録面上で第1光ディスク用領域を通過した光がドーナツ型領域に分布することをいう。特に、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、そのドーナツ型領域の内径をΦ0.030mm以上となるようにすることが好ましい。複数のドーナツ型領域となる場合には、各ドーナツ型領域の内径のうち、最も小さい径がΦ0.030mm以上であることが好ましい。また、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合に、良好なフレアを発生させるためには、第1光ディスク(BD)における対物光学素子のワーキングディスタンス(WDBD)と、第2光ディスク(HD)における対物光学素子のワーキングディスタンス(WDHD)との差の値を(WDBD−WDHD)、−0.36(mm)以上、0.17(mm)以下とすることが好ましい。より好ましくは、−0.10(mm)以上、0.15(mm)以下とすることである。別の観点からは、以下の条件式(6)を満たすことが好ましい。
2・f1・NA1´> 2・f2・NA2´ (6)
尚、f1は第1光束における対物光学素子の第1光ディスク用領域の焦点距離、f2は第1光束における対物光学素子の第2光ディスク用領域の焦点距離、NA1´は対物光学素子の第1光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数、NA2´物光学素子の第2光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数を示す。尚、後述するような、対物光学素子が、光源側の第1光学素子と光ディスク側の第2光学素子とを有する場合にも、上記のフレアを発生させる好ましい条件を適用可能である。
Next, when performing recording / reproduction of the second optical disc, in order to prevent the light flux that has passed through the first optical disc area from falling on the defocus area, the light flux that has passed through the first optical disc area is 2 It is preferable that the objective optical element has a flare on the information recording surface of the optical disc. Specifically, “to flare” means that light that has passed through the first optical disk area on the information recording surface of the second optical disk is distributed in the donut-shaped area. In particular, when the first optical disc is a BD and the second optical disc is an HD, it is preferable that the inner diameter of the donut-shaped region be Φ0.030 mm or more. In the case of a plurality of donut-shaped regions, it is preferable that the smallest diameter among the inner diameters of each donut-shaped region is Φ0.030 mm or more. In order to generate a good flare when the first optical disc is a BD and the second optical disc is an HD, the working distance (WD BD ) of the objective optical element in the first optical disc (BD); the value of the difference between the working distance of the objective optical element (WD HD) in the second optical disk (HD) (WD BD -WD HD ), - 0.36 (mm) or more, to 0.17 (mm) or less Is preferred. More preferably, it is -0.10 (mm) or more and 0.15 (mm) or less. From another viewpoint, it is preferable that the following conditional expression (6) is satisfied.
2 ・ f1 ・ NA1 '> 2 ・ f2 ・ NA2' (6)
F1 is the focal length of the first optical disk area of the objective optical element in the first light flux, f2 is the focal distance of the second optical disk area of the objective optical element in the first light flux, and NA1 'is the first optical disk of the objective optical element. The maximum numerical aperture satisfying the sine condition of the area for use and the maximum numerical aperture satisfying the sine condition of the area for the second optical disk of the NA2 ′ optical element is shown. In addition, also when the objective optical element which has the 1st optical element by the side of a light source and the 2nd optical element by the side of an optical disk which are mentioned later is mentioned, the preferable conditions which generate | occur | produce said flare are applicable.

また、適切なスポット径を得るためには、以下の条件を満たすことが好ましい。尚、以下の条件は、対物光学素子が単玉レンズである場合に限らず、対物光学素子が、光源側の第1光学素子と光ディスク側の第2光学素子とを有する場合にも、以下の条件を適用可能である。   In order to obtain an appropriate spot diameter, the following conditions are preferably satisfied. The following conditions are not limited to the case where the objective optical element is a single lens, but also when the objective optical element includes the first optical element on the light source side and the second optical element on the optical disk side, Conditions are applicable.

先ず、光軸を含む最も中心に近い領域が第2光ディスク用領域である場合は、第1光ディスク用領域の最大像側開口数が、NA1よりも小さい事が好ましい。また、第1光ディスク用領域の最大有効径を、2・f1・NA1より小さくすることが好ましい。尚、f1とは、第1光束における対物光学素子の第1光ディスク用領域の焦点距離であり、NA1は、第1光ディスクの記録/再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、第1光ディスク用領域の最大像側開口数が、0.85よりも小さい事が好ましい。また、第1光ディスク用領域の最大有効径を、2・f1・0.85より小さくすることが好ましい。   First, when the region closest to the center including the optical axis is the second optical disc region, it is preferable that the maximum image-side numerical aperture of the first optical disc region is smaller than NA1. The maximum effective diameter of the first optical disk area is preferably smaller than 2 · f1 · NA1. Note that f1 is the focal length of the first optical disk area of the objective optical element in the first light flux, and NA1 indicates the image-side numerical aperture defined by the standard required for recording / reproduction of the first optical disk. . For example, when the first optical disk is a BD and the second optical disk is an HD, the maximum image-side numerical aperture of the first optical disk area is preferably smaller than 0.85. In addition, it is preferable that the maximum effective diameter of the first optical disk area is smaller than 2 · f1 · 0.85.

次に、光軸を含む最も中心に近い領域が第1光ディスク用領域である場合は、第2光ディスク用領域の最大像側開口数が、NA2よりも小さい事が好ましい。また、第2光ディスク用領域の最大有効径を、2・f2・NA2より小さくすることが好ましい。尚、f2とは、第1光束における対物光学素子の第2光ディスク用領域の焦点距離であり、NA2は、第2光ディスクの記録/再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、第2光ディスク用領域の最大像側開口数が、0.65よりも小さい事が好ましい。また、第2光ディスク用領域の最大有効径を、2・f2・0.65より小さくすることが好ましい。   Next, when the area closest to the center including the optical axis is the first optical disk area, the maximum image-side numerical aperture of the second optical disk area is preferably smaller than NA2. Further, it is preferable that the maximum effective diameter of the second optical disk area is smaller than 2 · f2 · NA2. Note that f2 is the focal length of the second optical disk area of the objective optical element in the first light flux, and NA2 is the image-side numerical aperture defined by the standard required for recording / reproduction of the second optical disk. . For example, when the first optical disk is a BD and the second optical disk is an HD, the maximum image-side numerical aperture of the second optical disk area is preferably smaller than 0.65. The maximum effective diameter of the second optical disk area is preferably smaller than 2 · f2 · 0.65.

次に、単玉レンズである対物光学素子の軸外特性を良好にするための構成として、1)第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域との非球面形状を変えるか、または、2)例えば、図2に示すように、第2光ディスク用領域に光路差付与構造を設ける、等の構成が考えられる。尚、ここでいう軸外特性を良好にするとは、光束が0.5°の斜入射で対物光学素子に入射したときに、波面収差が0.1RMS以下となることをいう。   Next, as a configuration for improving the off-axis characteristics of the objective optical element that is a single lens, 1) change the aspherical shape of the first optical disk area and the second optical disk area, or 2) For example, as shown in FIG. 2, a configuration in which an optical path difference providing structure is provided in the second optical disc region is conceivable. Here, to improve the off-axis characteristics means that the wavefront aberration becomes 0.1 RMS or less when the light beam enters the objective optical element at an oblique incidence of 0.5 °.

1)の第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域との非球面形状を異ならせる構成の場合、第1光ディスクの記録/再生時における対物光学素子のワーキングディスタンス(WD1)と、第2光ディスクの記録/再生時における対物光学素子のワーキングディスタンス(WD2)との差の絶対値(|WD1−WD2|)を0.1(mm)以上とするように設計する事が好ましい。 In the case of the configuration in which the first optical disk area and the second optical disk area have different aspherical shapes in 1 ), the working distance (WD 1 ) of the objective optical element during recording / reproduction of the first optical disk and the second optical disk It is preferable that the absolute value (| WD 1 −WD 2 |) of the difference from the working distance (WD 2 ) of the objective optical element at the time of recording / reproducing is 0.1 (mm) or more.

一方で、光学面において大きな段差を生じさせないようにするためには、2)のように第2光ディスク用領域に光路差付与構造を設けることにより、軸外特性を良好にする事が好ましい。他の設計条件に応じて、上述の1)の方法とするか、2)の方法とするかを使い分ければよい。   On the other hand, in order not to cause a large step on the optical surface, it is preferable to provide an off-axis characteristic by providing an optical path difference providing structure in the second optical disc area as in 2). Depending on other design conditions, the above method 1) or 2) may be used properly.

好ましい一態様として、第1光ディスク用領域に、後述するような温度変化に起因して発生する球面収差を補正する光路差付与構造を設け、第2光ディスク用領域に、段差を低減するための上述した光路差付与構造を設ける対物光学素子というものが挙げられる。この態様は、NAが大きな第1光ディスクの記録/再生において、温度変化が発生しても安定して記録/再生を行うことができ、しかも光学面に大きな段差がないため、製造がしやすく、更に、光量のロスを低減でき、光量の増加を可能とする。   As a preferred embodiment, an optical path difference providing structure that corrects spherical aberration caused by a temperature change as described later is provided in the first optical disc region, and the above-described method for reducing the level difference in the second optical disc region. What is called an objective optical element provided with the optical path difference providing structure. In this aspect, in recording / reproduction of the first optical disk having a large NA, recording / reproduction can be performed stably even if a temperature change occurs, and since there is no large step on the optical surface, it is easy to manufacture, Furthermore, the loss of light quantity can be reduced and the light quantity can be increased.

尚、単玉の対物光学素子の光ディスク側の光学面において、第1光ディスクの記録/再生に用いられる光束が通過する領域と、第2光ディスクの記録/再生に用いられる光束が通過する領域とが、重ならないような対物光学素子であると、光量のロスを減らすことができるため好ましい。この観点を重視する場合は、対物光学素子の輪帯数が少ない方が好ましい。例えば、3輪帯の対物光学素子であることが好ましい。   Incidentally, on the optical surface on the optical disc side of the single objective optical element, there are a region through which the light beam used for recording / reproduction of the first optical disc passes and a region through which the light beam used for recording / reproduction of the second optical disc passes. An objective optical element that does not overlap is preferable because the loss of light quantity can be reduced. When this viewpoint is emphasized, it is preferable that the number of annular zones of the objective optical element is small. For example, a three-band objective optical element is preferable.

また、単玉の対物光学素子を薄型化すると言う観点からは、対物光学素子の光学面表面に段差を設け、その段差はその段差を境とする光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる段差であることが望ましい。例えば、図3に示す例は、図1に示す対物光学素子に対し、中央の領域である第1光ディスク用領域において対物光学素子を薄型化する段差をさらに設けた例である。尚、このような段差を設けた場合でも球面収差と、正弦条件が必要な程度に補正されていることが望ましい。   Further, from the viewpoint of reducing the thickness of a single objective optical element, a step is provided on the surface of the optical surface of the objective optical element, and the step is a region on the far side of the region closer to the optical axis with the step as a boundary. It is desirable that the level difference be shorter than the optical path. For example, the example shown in FIG. 3 is an example in which a step for thinning the objective optical element is further provided in the first optical disc area, which is the central area, with respect to the objective optical element shown in FIG. Even when such a step is provided, it is desirable that the spherical aberration and the sine condition are corrected to a necessary level.

図3に示す例に限らず、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域との間の段差が、薄型化に寄与する段差であっても良い。また対物光学素子がプラスチックからなるので、プラスチックの温度変化で生じる球面収差変化を、温度変化に伴うレーザ発振波長の変化によって補うような回折作用を生じる段差であると好ましい。   The step between the first optical disc area and the second optical disc area is not limited to the example shown in FIG. In addition, since the objective optical element is made of plastic, it is preferable that the step be a step that produces a diffractive action that compensates for a change in spherical aberration caused by a change in temperature of the plastic by a change in laser oscillation wavelength accompanying the change in temperature.

対物光学素子の光学面に設けられたすべての段差の、光軸方向の符号込みの長さの和Δ(符号は、各段差の光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる場合を正とする)は以下の条件式(7)を満たすことが望ましい。
0.1mm ≦ Δ ≦ 1.0mm (7)
下限以上であると薄型化の効果が大きく、上限以下であると、薄型化しながら正弦条件を必要な程度に補正することが出来る。尚、「符号込みの長さの和」とは、正の長さの値と、負の長さの値が共に存在していた場合、それらをそのまま足すことをいう。例えば、正の長さの値が+1であって、負の長さの値が−0.5であった場合は、(+1)+(−0.5)=+0.5、即ち、+0.5が「符号込みの長さの和」である。
The sum Δ of the lengths of coding in the optical axis direction of all the steps provided on the optical surface of the objective optical element (sign is a region where the optical path of each step is closer to the optical axis than the region on the far side It is desirable that the following conditional expression (7) is satisfied in the case where it is shortened:
0.1 mm ≦ Δ ≦ 1.0 mm (7)
If it is above the lower limit, the effect of thinning is great, and if it is below the upper limit, the sine condition can be corrected to the required level while reducing the thickness. Note that “the sum of the coding lengths” means that when both a positive length value and a negative length value exist, they are added as they are. For example, if the positive length value is +1 and the negative length value is −0.5, (+1) + (− 0.5) = + 0.5, ie, +0. 5 is “the sum of the lengths of encoding”.

尚、図1に示すように、単玉の対物光学素子に、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域を設ける場合、各領域の境界で大きな段差(例えば、光軸方向に50μm以上の段差)を生じる可能性がある。この様な大きな段差は、対物光学素子を金型を用いて成形する場合、金型から光学素子を抜く際の支障となる可能性があり、対物光学素子の製造がより困難なものとなる。そこで、各領域の境界で大きな段差(例えば、光軸方向に50μm以上の段差)を生じる場合には、金型から抜きやすくするために、その段差部分に光軸に対して傾いている傾斜面(テーパ)を設けることが好ましい。例えば、図1に示すような、中間の領域が光軸方向に凹んでいる形状の場合には、図4に示すように、段差面が光軸の方を向いている面SS1のみを傾斜面とし、段差面が光軸とは逆の方向を向いている面SS2は傾斜面としないことが、光学性能に与える影響を最低限にし、テーパを設ける事による光量のロスを低減でき、金型から抜きやすくできるため、好ましい。   As shown in FIG. 1, when a single objective optical element is provided with a first optical disk area and a second optical disk area, a large step (for example, a step of 50 μm or more in the optical axis direction) at the boundary between the areas. ) May occur. Such a large step, when the objective optical element is molded using a mold, may become a hindrance when the optical element is removed from the mold, making the objective optical element more difficult to manufacture. Therefore, when a large step (for example, a step of 50 μm or more in the optical axis direction) occurs at the boundary of each region, the inclined surface is inclined with respect to the optical axis at the step portion so that it can be easily removed from the mold. (Taper) is preferably provided. For example, in the case where the intermediate region has a shape that is recessed in the optical axis direction as shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4, only the surface SS1 in which the step surface faces the optical axis is inclined. The surface SS2 in which the step surface faces in the direction opposite to the optical axis is not inclined, so that the influence on the optical performance can be minimized, and the loss of light amount due to the taper can be reduced. It is preferable because it can be easily removed from.

尚、対物光学素子は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正するための光路差付与構造を少なくとも一つの第1光ディスク用領域に有していることが好ましい。また、温度変化に起因して発生する球面収差とは、対物光学素子の温度変化に起因した屈折率変化に基づく球面収差と、温度変化に基づく光源の波長変化に基づく球面収差のいずれかのみの場合も、共に含む場合の、何れも含むものとする。   The objective optical element preferably has an optical path difference providing structure for correcting spherical aberration caused by a temperature change in at least one first optical disc region. Further, the spherical aberration caused by the temperature change is only one of the spherical aberration based on the refractive index change caused by the temperature change of the objective optical element and the spherical aberration based on the wavelength change of the light source based on the temperature change. In both cases, both cases are included.

尚、温度変化に起因して発生する球面収差を補正するための光路差付与構造を、全ての第1光ディスク用領域に設けることが好ましいが、一部の第1光ディスク用領域のみに設けてもよい。例えば、最も光軸に近い第1光ディスク用領域の構造が複雑になるのを避けるために、最も光軸に近い第1光ディスク用領域には温度変化に起因して発生する球面収差を補正するための光路差付与構造を設けないようにしてもよい。また、最も光軸から離れている第1光ディスク用領域にのみ温度変化に起因して発生する球面収差を補正するための光路差付与構造を設けるようにしてもよい。   It should be noted that the optical path difference providing structure for correcting the spherical aberration caused by the temperature change is preferably provided in all the first optical disk areas, but may be provided only in some of the first optical disk areas. Good. For example, in order to avoid the structure of the first optical disc region closest to the optical axis from becoming complicated, the first optical disc region closest to the optical axis is corrected for spherical aberration caused by a temperature change. The optical path difference providing structure may not be provided. In addition, an optical path difference providing structure for correcting spherical aberration caused by a temperature change may be provided only in the first optical disc region farthest from the optical axis.

なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。NPS構造も光路差付与構造の一種と捉えることができる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び/又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。   In addition, the optical path difference providing structure in this specification is a general term for structures that add an optical path difference to an incident light beam. The optical path difference providing structure also includes a phase difference providing structure for providing a phase difference. The NPS structure can also be regarded as a kind of optical path difference providing structure. The phase difference providing structure includes a diffractive structure. The optical path difference providing structure has a step, preferably a plurality of steps. This step adds an optical path difference and / or phase difference to the incident light flux. The optical path difference added by the optical path difference providing structure may be an integer multiple of the wavelength of the incident light beam or a non-integer multiple of the wavelength of the incident light beam. The steps may be arranged with a periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis, or may be arranged with a non-periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis.

尚、以下の条件式を満たすことが好ましい。
+0.00045≦δSAT1/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0027
但し、δSAT1は、第1光束の使用波長(波長変動なし)における第1光ディスクの記録/再生を行う際の前記対物光学素子のδSA3/δT、即ち、第1光束の使用波長(波長変動なし)における第1光ディスクの記録/再生を行う際の対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指し、fは、第1光束における対物光学素子の焦点距離を指す。
It is preferable that the following conditional expression is satisfied.
+ 0.00045 ≦ δSAT1 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0027
However, δSAT1 is δSA3 / δT of the objective optical element at the time of recording / reproducing the first optical disk at the wavelength used for the first light beam (no wavelength variation), that is, the wavelength used for the first light beam (no wavelength variation). Indicates the temperature change rate of the third-order spherical aberration of the objective optical element when performing recording / reproduction of the first optical disc in f, and f indicates the focal length of the objective optical element in the first light flux.

また、以下の条件式を満たすことが好ましい。
−0.045≦δSAλ/f(WFEλrms/(nm・mm))≦−0.0045
但し、δSAλは、第1光束の使用波長における第1光ディスクの記録/再生を行う際のδSA3/δλ、即ち、第1光束の使用波長における第1光ディスクの記録/再生を行う際の対物光学素子の3次球面収差の波長変化率を指し、fは、第1光束における対物光学素子の焦点距離を指す。
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expressions.
−0.045 ≦ δSAλ / f (WFEλrms / (nm · mm)) ≦ −0.0045
However, δSAλ is δSA3 / δλ when recording / reproducing the first optical disk at the used wavelength of the first light beam, that is, the objective optical element when recording / reproducing the first optical disk at the used wavelength of the first light beam. F represents the focal length of the objective optical element in the first light flux.

更に、以下の条件式を満たすことが好ましい。
0≦δSAT2/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0017
但し、δSAT2は、第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における第1光ディスクの記録/再生を行う際の対物光学素子のδSA3/δT、即ち、第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における第1光ディスクの記録/再生を行う際の対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指す。
Furthermore, it is preferable to satisfy the following conditional expression.
0 ≦ δSAT2 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0017
However, δSAT2 is δSA3 / δT of the objective optical element at the time of recording / reproducing on the first optical disk at the use wavelength of the first light beam (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.), that is, the first light beam. Is the temperature change rate of the third-order spherical aberration of the objective optical element when recording / reproducing the first optical disc at the wavelength used (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.).

また、光ピックアップ装置の集光光学系が、プラスチック製のカップリングレンズを有する場合、以下の条件式を満たすことが好ましい。
0≦δSAT3/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0012
但し、δSAT3は、第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における第1光ディスクの記録/再生を行う際のカップリングレンズと対物光学素子を含んだ集光光学系全体のδSA3/δT、即ち、第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における第1光ディスクの記録/再生を行う際の集光光学系全体の3次球面収差の温度変化率を指す。
Moreover, when the condensing optical system of an optical pick-up apparatus has a plastic coupling lens, it is preferable to satisfy the following conditional expressions.
0 ≦ δSAT3 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0012
However, δSAT3 is a condensing optical system including a coupling lens and an objective optical element for recording / reproducing the first optical disc at the wavelength used for the first light flux (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.). ΔSA3 / δT of the entire system, that is, the third spherical surface of the entire condensing optical system when recording / reproducing the first optical disk at the wavelength of use of the first light flux (wavelength variation accompanying temperature change is 0.05 nm / ° C.) Refers to the temperature change rate of aberration.

尚、光路差付与構造は温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造のみからなっていてもよいし、温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造と、第1光源から出射される光束の波長変化に基づく軸上色収差を補正する第2基礎構造とを重畳してなっていてもよい。尚、第1基礎構造はNPS構造であることが好ましく、第2基礎構造は回折構造であることが好ましい。   The optical path difference providing structure may consist of only the first basic structure that corrects the spherical aberration caused by the temperature change, or the first basic structure that corrects the spherical aberration caused by the temperature change. And a second basic structure for correcting axial chromatic aberration based on a change in wavelength of the light beam emitted from the first light source may be superimposed. The first basic structure is preferably an NPS structure, and the second basic structure is preferably a diffractive structure.

ここで、本明細書でいうNPS構造と回折構造の効果について、図5を用いて説明する。図5の横軸は対物光学素子の入射瞳における入射高さhを示し、縦軸は光軸を通過する光線と入射高さhを通過する光線との光路差を示している。曲線と横軸とで囲まれた部分の面積を収差の量と捉える事ができる。対物光学素子に入射する光束の波長xとし、環境温度25℃において、非球面の屈折面のみを有し、光軸を通過する光線といずれの入射高さhを通過する光線との光路差が0である(即ち横軸に重なる直線)対物光学素子を基準として考える。当該非球面の対物光学素子では、環境温度を、例えば55℃とした際には、ASで示されるように、光軸を通過する光線と入射高さhを通過する光線とでは光路差が生じ、ASと横軸で囲まれた面積に相当する収差が発生する。次に、当該非球面の対物光学素子に、波長xに最適化した輪帯状の段差構造Xを複数設ける。環境温度を55℃とし、波長xが当該段差構造Xを有する対物光学素子に入射した際に、曲線ASから全体的に横軸に近づいた滑らかな曲線DSとなる場合、当該段差構造Xは、本明細書でいう回折構造である。回折構造を設けることにより、光路差を示す曲線が全体的に横軸に近づくため、曲線と横軸で囲まれる面積が減少し、温度変化により生じる収差が減っている事が分かる。次に、前述の非球面の対物光学素子に、波長xに最適化した、前述とは異なる複数の輪帯状の段差構造Yを設ける。環境温度を55℃とし、波長xが当該段差構造Yを有する光学素子に入射した際に、曲線ASから不連続部を有する断続的なNPSで示す曲線となる場合、当該段差構造Yは、本明細書でいうNPS構造である。尚、NPS構造と回折構造とを組み合わせた場合、図5でNPS+DSで示す曲線となり、ハッチングで示すような面積に相当する収差となる。   Here, the effect of the NPS structure and the diffraction structure referred to in this specification will be described with reference to FIG. The horizontal axis in FIG. 5 represents the incident height h at the entrance pupil of the objective optical element, and the vertical axis represents the optical path difference between the light beam passing through the optical axis and the light beam passing through the incident height h. The area surrounded by the curve and the horizontal axis can be regarded as the amount of aberration. The optical path difference between a light beam having an aspheric refracting surface and passing through the optical axis and a light beam passing through any incident height h is assumed to be the wavelength x of the light beam incident on the objective optical element at an environmental temperature of 25 ° C. An objective optical element that is 0 (that is, a straight line overlapping the horizontal axis) is considered as a reference. In the aspheric objective optical element, when the environmental temperature is 55 ° C., for example, an optical path difference occurs between the light beam passing through the optical axis and the light beam passing through the incident height h as shown by AS. Aberration corresponding to the area surrounded by AS and the horizontal axis occurs. Next, a plurality of annular zone step structures X optimized for the wavelength x are provided on the aspheric objective optical element. When the ambient temperature is 55 ° C. and the wavelength x is incident on the objective optical element having the step structure X, when the curve DS becomes a smooth curve DS that approaches the horizontal axis as a whole, the step structure X is It is a diffractive structure as used in this specification. By providing the diffractive structure, since the curve indicating the optical path difference approaches the horizontal axis as a whole, the area surrounded by the curve and the horizontal axis is reduced, and it can be seen that the aberration caused by the temperature change is reduced. Next, a plurality of annular zone step structures Y different from those described above, which are optimized for the wavelength x, are provided on the aspheric objective optical element described above. When the ambient temperature is 55 ° C. and the wavelength x is incident on the optical element having the step structure Y, when the curve AS is a curve indicated by intermittent NPS having discontinuous portions, the step structure Y is It is an NPS structure as used in the specification. When the NPS structure and the diffractive structure are combined, a curve indicated by NPS + DS in FIG. 5 is obtained, and the aberration corresponding to the area indicated by hatching is obtained.

一般的には、温度特性(温度変化に対する収差劣化の特性)が向上するようなNPS構造を対物光学素子に設けると、波長特性(入射光束の波長変化に対する収差劣化の特性)は悪化する。より具体的には、温度特性を向上するNPS構造は、温度が高温側に変化した際、及び、波長が長波長側に変化した際には、球面収差がアンダー(補正不足)となる方向に変化するため、温度が高温側に変化した際に生じる球面収差のオーバー(補正過剰)度合いを低減するが、波長が長波長側に変化した際に生じる球面収差のアンダー度合いを増加させてしまう。一方、対物光学素子に回折構造を設けることで、軸上色収差の補正が可能となるが、波長特性がNPS構造とは逆の方向に変化する。即ち、回折構造は、波長が長波長側に変化した際に、球面収差がオーバーとなる方向に変化する。しかしながら、波長が変化した際に生じる球面収差の変化方向がNPS構造と回折構造とでは逆方向となり、丁度打ち消しあうように作用するため、NPS構造と回折構造を重ね合わせた構造を持つ対物光学素子では波長特性は良好となる。   Generally, when an objective optical element is provided with an NPS structure that improves temperature characteristics (aberration deterioration characteristics with respect to temperature changes), wavelength characteristics (aberration deterioration characteristics with respect to wavelength changes of incident light beams) deteriorate. More specifically, the NPS structure that improves the temperature characteristics is such that the spherical aberration becomes under (undercorrected) when the temperature changes to the high temperature side and when the wavelength changes to the long wavelength side. Therefore, although the degree of over-correction (overcorrection) of the spherical aberration that occurs when the temperature changes to the high temperature side is reduced, the degree of under-spherical aberration that occurs when the wavelength changes to the long wavelength side is increased. On the other hand, by providing a diffractive structure on the objective optical element, it is possible to correct axial chromatic aberration, but the wavelength characteristic changes in the opposite direction to that of the NPS structure. That is, the diffractive structure changes in a direction in which the spherical aberration is over when the wavelength is changed to the longer wavelength side. However, the change direction of the spherical aberration that occurs when the wavelength changes is the opposite direction between the NPS structure and the diffractive structure, and it works just to cancel out, so the objective optical element has a structure that superimposes the NPS structure and the diffractive structure. Then, the wavelength characteristic is good.

更に、NPS構造と回折構造とを、同一の光学面に設けられることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となる。また、光路差付与構造は、対物光学素子の光ディスク側の面よりも、対物光学素子の光源側の面に設けられることが好ましい。   Furthermore, by providing the NPS structure and the diffractive structure on the same optical surface, it is possible to reduce the eccentricity error during manufacturing. The optical path difference providing structure is preferably provided on the light source side surface of the objective optical element rather than the surface of the objective optical element on the optical disk side.

NPS構造は、NPS構造を通過した光束のp次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であり、回折構造は、回折構造を通過した光束のq次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であって、以下の条件式を満たすことが好ましい。
p≧q (1)
The NPS structure is a structure in which the p-order diffracted light amount of the light beam that has passed through the NPS structure is made larger than any other order diffracted light amount. It is preferable that the diffracted light quantity of any order is greater than the order, and the following conditional expression is satisfied.
p ≧ q (1)

尚、pは5又は4である事が好ましい。pを5又は4とすることで、環境温度変化時、及び/または、波長変化時に、NPS構造で生じる回折効率変化を小さく抑えることができるとともに、一方で、NPS構造の輪帯のピッチが細かくなりすぎる事も抑えられ、製造しやすい対物光学素子となるため好ましい。また、qは2又は1である事が好ましい。特に、(p、q)=(5,2)又は(4,2)であると回折効率が高まるので好ましい。   Note that p is preferably 5 or 4. By setting p to 5 or 4, it is possible to suppress a change in diffraction efficiency generated in the NPS structure when the environmental temperature changes and / or when the wavelength changes, and on the other hand, the pitch of the ring zone of the NPS structure is fine. It is preferable because it becomes an objective optical element that can be easily manufactured and can be suppressed. Further, q is preferably 2 or 1. In particular, (p, q) = (5, 2) or (4, 2) is preferable because the diffraction efficiency is increased.

回折構造の段差の光軸方向の段差量が、NPS構造の段差量よりも小さい事が好ましい。また、NPS構造と回折を重畳する場合かNPS構造のみを設ける場合かに関わらず、NPS構造の全ての段差量は、0.9・p・λ1/(n−1)以上、2.0・p・λ1/(n−1)以下を満たす事が好ましい。尚、nは波長λ1における対物光学素子の屈折率である。また、回折構造の全ての段差量は、0.9・q・λ1/(n−1)以上、2.0・q・λ1/(n−1)以下であることが好ましい。特に、NPS構造の段差量は、NA0.45以内において、0.9・p・λ1/(n−1)以上、1.1・p・λ1/(n−1)以下を満たす事が好ましい。また、回折構造の段差量は、NA0.45以内において、0.9・q・λ1/(n−1)以上、1.1・q・λ1/(n−1)以下であることが好ましい。   It is preferable that the step amount in the optical axis direction of the step of the diffractive structure is smaller than the step amount of the NPS structure. Regardless of whether the NPS structure and diffraction are superimposed or only the NPS structure is provided, all the step amounts of the NPS structure are 0.9 · p · λ1 / (n−1) or more, 2.0 · It is preferable to satisfy p · λ1 / (n−1) or less. Note that n is the refractive index of the objective optical element at the wavelength λ1. Moreover, it is preferable that all the steps of the diffractive structure are 0.9 · q · λ1 / (n-1) or more and 2.0 · q · λ1 / (n-1) or less. In particular, the step amount of the NPS structure preferably satisfies 0.9 · p · λ1 / (n−1) or more and 1.1 · p · λ1 / (n−1) or less within NA of 0.45. Further, the step height of the diffractive structure is preferably 0.9 · q · λ1 / (n-1) or more and 1.1 · q · λ1 / (n-1) or less within NA of 0.45.

NPS構造と回折構造を重ね合わせた光路差付与構造の全ての段差量は、以下の条件式(8)〜(11)に示すdA、dB、dC、dDの少なくとも3つからなることが好ましい。特に好ましくは、全ての段差量が、dA、dC、dDの3つのみからなることである。NPS構造の段差の位置が回折構造の段差の位置と一致する様に、NPS構造と回折構造とを重ねる事により、本構成が達成できる。
0.9・q・λ1/(n−1)≦dA≦2.0・q・λ1/(n−1) (8)
0.9・p・λ1/(n−1)≦dB≦2.0・p・λ1/(n−1) (9)
0.9・(p−q)・λ1/(n−1)≦dC≦2.0・(p−q)・λ1/(n−1) (10)
0.9・(p+q)・λ1/(n−1)≦dD≦2.0・(p+q)・λ1/(n−1) (11)
但し、nはλ1の光束における対物光学素子の屈折率を示す。
It is preferable that all the steps in the optical path difference providing structure in which the NPS structure and the diffractive structure are overlapped consist of at least three of dA, dB, dC, and dD shown in the following conditional expressions (8) to (11). Particularly preferably, all the steps are composed of only three of dA, dC, and dD. This configuration can be achieved by overlapping the NPS structure and the diffractive structure so that the position of the step of the NPS structure coincides with the position of the step of the diffractive structure.
0.9 · q · λ1 / (n-1) ≦ dA ≦ 2.0 · q · λ1 / (n-1) (8)
0.9 · p · λ1 / (n−1) ≦ dB ≦ 2.0 · p · λ1 / (n−1) (9)
0.9 · (p−q) · λ1 / (n−1) ≦ dC ≦ 2.0 · (pq) · λ1 / (n−1) (10)
0.9 · (p + q) · λ1 / (n−1) ≦ dD ≦ 2.0 · (p + q) · λ1 / (n−1) (11)
However, n shows the refractive index of the objective optical element in the light beam of λ1.

また、光路差付与構造の段差量は、NA0.45以内において全ての段差量が、以下の条件式(12)〜(15)に示す、dA‘、dB’、dC‘、dD’の少なくとも2つからなることが好ましい。特に好ましくは、NA0.45以内において全ての段差量がdA‘、dC’の2つのみからなることである。
0.9・q・λ1/(n−1)≦dA‘≦1.1・q・λ1/(n−1)
(12)
0.9・p・λ1/(n−1)≦dB‘≦1.1・p・λ1/(n−1)
(13)
0.9・(p−q)・λ1/(n−1)≦dC‘≦1.1・(p−q)・λ1/(n−1) (14)
0.9・(p+q)・λ1/(n−1)≦dD‘≦1.1・(p+q)・λ1/(n−1) (15)
Further, the level difference amount of the optical path difference providing structure is such that all the level differences within NA of 0.45 are at least two of dA ′, dB ′, dC ′, and dD ′ shown in the following conditional expressions (12) to (15). Preferably it consists of one. Particularly preferably, all the step amounts are only dA ′ and dC ′ within NA of 0.45.
0.9 · q · λ1 / (n−1) ≦ dA ′ ≦ 1.1 · q · λ1 / (n−1)
(12)
0.9 · p · λ1 / (n−1) ≦ dB ′ ≦ 1.1 · p · λ1 / (n−1)
(13)
0.9 · (p−q) · λ1 / (n−1) ≦ dC ′ ≦ 1.1 · (p−q) · λ1 / (n−1) (14)
0.9 · (p + q) · λ1 / (n−1) ≦ dD ′ ≦ 1.1 · (p + q) · λ1 / (n−1) (15)

また、NPS構造と回折構造とを重ね合わせた光路差付与構造を、形状の観点から、以下の様に捉える事もできる。   Further, the optical path difference providing structure in which the NPS structure and the diffractive structure are superposed can be grasped as follows from the viewpoint of the shape.

即ち、対物光学素子の光学面が、同心円状の複数の境界段差で区切られた複数の領域に分けられており、境界段差で区切られた各領域が、同心円状の複数の領域内段差を有している、という捉え方である。ここでいう境界段差が、前述のNPS構造の段差のことであり、領域内段差は、回折構造の段差のことである。回折構造の段差の光軸方向の段差量が、NPS構造の段差の光軸方向の段差量よりも小さいと好ましい。尚、境界段差は、NPS構造の段差と回折構造の段差が重なっている場合もあり得る。   In other words, the optical surface of the objective optical element is divided into a plurality of regions divided by a plurality of concentric boundary steps, and each region divided by the boundary steps has a plurality of concentric in-region steps. It is a way of thinking that it is doing. The boundary step here is a step of the above-mentioned NPS structure, and the in-region step is a step of the diffractive structure. The amount of step in the optical axis direction of the step of the diffractive structure is preferably smaller than the amount of step in the optical axis direction of the step of the NPS structure. Note that the boundary step may be the case where the step of the NPS structure and the step of the diffraction structure overlap.

なお、各領域のうち、光軸に近い側の領域では境界段差が光軸とは逆側を向いており、光軸から離れた側の領域では前記境界段差が光軸側を向いていることが好ましい。本明細書において「境界段差が光軸とは逆側を向いている」とは、図6における1,2,3のように、段差を構成する面が光軸とは逆の方向(矢印方向)を向いていることをいう。また、「境界段差が光軸側を向いている」とは、図6における4,5,6のように、段差を構成する面が光軸の方向(矢印方向)を向いていることをいう。即ち、NPS構造は、図6に示すような構造である事が好ましい。また、光軸とは逆側を向いている段差の数と、光軸側を向いている段差の数とが等しい事が好ましい。   In each region, the boundary step is facing away from the optical axis in the region near the optical axis, and the boundary step is facing the optical axis in the region away from the optical axis. Is preferred. In this specification, “the boundary step is facing the opposite side of the optical axis” means that the surface forming the step is the direction opposite to the optical axis (in the direction of the arrow) as shown in FIGS. ). Further, “the boundary step faces the optical axis side” means that the surface constituting the step faces the direction of the optical axis (arrow direction) as shown in FIGS. . That is, the NPS structure is preferably a structure as shown in FIG. Moreover, it is preferable that the number of steps facing the opposite side of the optical axis is equal to the number of steps facing the optical axis.

また、領域内段差は、全て光軸側を向いていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that all the steps in the region face the optical axis side.

また、各領域においては、境界段差の段差量は、領域内段差の段差量よりも大きいことが好ましい。   Further, in each region, the step amount of the boundary step is preferably larger than the step amount of the in-region step.

NPS構造と回折構造とを重ね合わせた光路差付与構造の設計方法としては、例えば、以下の様に設計することができる。まず、NPS構造の回折次数であるpを決め、そして、光学面をいくつの領域に分割するかを決めた後、非球面係数を用いた非球面の式に基づいて、NPS構造を設計することができる。次に、回折構造の回折次数であるqを決め、NPS構造の各領域において、位相差関数を用いて回折構造を設計することにより、NPS構造と回折構造が重ね合わせた光路差付与構造を得ることができる。位相差関数に基づいて回折構造を設計するので、位相差関数の位相差がm・2π毎(mは整数)に回折構造のピッチが対応するように設定される。この事により、回折構造のピッチは周期的であると捉えることができる。但し、NPS構造の各領域において光路差関数を用いて回折構造を設計する際に、NPS構造の段差(境界段差)と、各領域における回折構造の最も外側の段差の位置とが一致するように回折構造やNPS構造のピッチを若干ずらすなどの微調整を行うことも可能である。なお、本発明の光学素子の設計方法は上記に限定されるものではなく、結果として本発明の光学素子を得られればよく、いかなる設計方法であっても用いることが可能である。   As a design method of the optical path difference providing structure in which the NPS structure and the diffractive structure are superposed, for example, the design can be performed as follows. First, p, which is the diffraction order of the NPS structure, is determined, and after determining how many regions the optical surface is divided into, the NPS structure is designed based on the aspherical expression using the aspheric coefficient. Can do. Next, the diffraction order q of the diffractive structure is determined, and the diffractive structure is designed using a phase difference function in each region of the NPS structure, thereby obtaining an optical path difference providing structure in which the NPS structure and the diffractive structure are superimposed. be able to. Since the diffractive structure is designed based on the phase difference function, the phase difference of the phase difference function is set so that the pitch of the diffractive structure corresponds to every m · 2π (m is an integer). Accordingly, it can be understood that the pitch of the diffractive structure is periodic. However, when designing the diffractive structure using the optical path difference function in each region of the NPS structure, the step (boundary step) of the NPS structure and the position of the outermost step of the diffractive structure in each region match. It is also possible to perform fine adjustment such as slightly shifting the pitch of the diffractive structure or the NPS structure. In addition, the design method of the optical element of the present invention is not limited to the above, and any optical design method may be used as long as the optical element of the present invention can be obtained as a result.

なお、光路差付与構造は、巨視的に見て、面頂点からの光軸方向距離が、光軸直交方向に向かうにつれて漸次大きくなった後、漸次小さくなることが好ましい。本明細書において「巨視的に見て、面頂点からの光軸方向距離が、光軸直交方向に向かうにつれて漸次大きくなった後、漸次小さくなる」とは、図6に示すように、面頂点Pから光軸直交方向に、段差1,2,3と過ぎるにつれて順次面頂点から遠くなり、それを過ぎると逆に段差4,5,6と過ぎるにつれて順次面頂点Pに近づくような形状をいう。   In addition, it is preferable that the optical path difference providing structure is macroscopically smaller after the distance in the optical axis direction from the surface apex gradually increases as it goes in the direction orthogonal to the optical axis. In this specification, “when viewed macroscopically, the distance in the optical axis direction from the surface vertex gradually increases as it goes in the direction perpendicular to the optical axis”, as shown in FIG. In the direction perpendicular to the optical axis from P, the shape is such that it gradually becomes farther from the surface vertex as it passes through steps 1, 2, and 3, and gradually passes away from the surface vertex P as it passes through steps 4, 5, and 6 on the contrary. .

また、対物光学素子は、第3光ディスク及び/又は第4光ディスクの使用を可能とする互換用の光路差付与構造を有していてもよい。   The objective optical element may have a compatible optical path difference providing structure that enables the use of the third optical disk and / or the fourth optical disk.

更に、温度変化に起因して発生する球面収差を低減させる光路差付与構造に、第3光ディスクや第4光ディスクとの互換を目的とした光路差付与構造を、重ね合わせてもよい。尚、上述では、光路差付与構造を、光源側の光学面に設ける例について記載しているが、上述の目的のための光路差付与構造を、光ディスク側の光学面に設けるようにしてもよい。   Furthermore, an optical path difference providing structure for the purpose of compatibility with the third optical disk or the fourth optical disk may be superimposed on the optical path difference providing structure that reduces the spherical aberration caused by the temperature change. In the above description, the example in which the optical path difference providing structure is provided on the optical surface on the light source side is described. However, the optical path difference providing structure for the above-described purpose may be provided on the optical surface on the optical disc side. .

対物光学素子が、光源側の第1光学素子と光ディスク側の第2光学素子とを有する場合、第1光学素子が光路差付与構造を有していてもよい。この場合、第1光学素子は平板状である事が好ましく、第2光学素子は非球面を有するレンズであることが好ましいが、これに限られず、第1光学素子が非球面を有していてもよい。好ましい例としては、例えば、平板状の第1光学素子に段差を設け、それによって複数の領域に分割し、第1光学素子の最外周部に相当する領域は、平面とした構成である。更に、第3光ディスクや第4光ディスクとの互換を目的とした光路差付与構造や、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を、重ね合わせてもよい。   When the objective optical element includes the first optical element on the light source side and the second optical element on the optical disk side, the first optical element may have an optical path difference providing structure. In this case, the first optical element is preferably a flat plate, and the second optical element is preferably a lens having an aspheric surface. However, the present invention is not limited to this, and the first optical element has an aspheric surface. Also good. As a preferable example, for example, a step is provided in the flat plate-like first optical element, thereby dividing it into a plurality of areas, and the area corresponding to the outermost peripheral part of the first optical element is a flat structure. In addition, an optical path difference providing structure for compatibility with the third optical disk and the fourth optical disk, and an optical path difference providing structure for correcting aberration changes that occur when the temperature changes or changes in wavelength are superimposed. May be.

次に、光路差付与構造の段差量について説明する。かかる段差量の一例は、第1光束に対して波長λ1のa倍の光路差を与える段差量である。尚、aは、0以外の任意の正の整数である。この場合、段差量d1は、以下の式(8)で表すことができる。
d1=a・λ1/(n−1) (8)
但し、nは、波長λ1の光束における光路差付与構造を有する光学素子の屈折率である。
Next, the step amount of the optical path difference providing structure will be described. An example of such a step amount is a step amount that gives an optical path difference a times the wavelength λ1 to the first light flux. Note that a is an arbitrary positive integer other than 0. In this case, the step amount d1 can be expressed by the following equation (8).
d1 = a · λ1 / (n−1) (8)
Here, n is the refractive index of the optical element having the optical path difference providing structure for the light flux with wavelength λ1.

なお、第1光ディスクと第2光ディスクだけでなく、他の光ディスクに対する互換も一つの対物光学素子で行う場合、以下のような態様が考えられる。   Note that the following modes can be considered when compatibility with other optical discs as well as the first optical disc and the second optical disc is performed with one objective optical element.

第一の例としては、例えば、第3光源から射出される波長λ3の第3光束を当該対物光学素子により第4光ディスクの情報記録面上に集光させる場合であって、波長λ3が波長λ1の略整数倍である場合、回折構造によって第4光ディスクとの互換を可能にしようとすると、1)λ1の第1光束とλ3の第3光束とで、回折角を異ならせることが困難となり、また、2)第1光束と第3光束の回折角を異ならせることができる特殊な回折構造を用いた場合は、光利用効率が低下する、という問題がある。そこで、第2領域中に、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域に加えて、第4光ディスク用領域を設けるようにしてもよい。例えば、図7に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第4光ディスク用領域CD、第1光ディスク用領域BD、第2光ディスク用領域HD、更にその外側に、第2領域である第1光ディスク用領域BDを設ける例などが考えられる。尚、波長λ3が波長λ1の略整数倍であるとは、以下の条件式(9)を満たすことをいう。
(m−0.2)・λ1≦λ3≦(m+0.2)・λ1 (9)
尚、mは2以上の任意の正の整数を表す。
As a first example, for example, a third light beam having a wavelength λ3 emitted from a third light source is condensed on the information recording surface of the fourth optical disk by the objective optical element, and the wavelength λ3 is a wavelength λ1. If it is an approximate integer multiple of 1 and an attempt is made to enable compatibility with the fourth optical disk by the diffraction structure, 1) it becomes difficult to make the diffraction angles different between the first light flux of λ1 and the third light flux of λ3, 2) When a special diffraction structure that can make the diffraction angles of the first light flux and the third light flux different is used, there is a problem that the light use efficiency is lowered. Therefore, a fourth optical disk area may be provided in the second area in addition to the first optical disk area and the second optical disk area. For example, as shown in FIG. 7, the fourth optical disk area CD, the first optical disk area BD, the second optical disk area HD, and the second area outside the fourth optical disk area CD in order from the inner area including the optical axis. An example in which the first optical disk area BD is provided can be considered. Note that the fact that the wavelength λ3 is a substantially integer multiple of the wavelength λ1 means that the following conditional expression (9) is satisfied.
(M−0.2) · λ1 ≦ λ3 ≦ (m + 0.2) · λ1 (9)
Note that m represents an arbitrary positive integer of 2 or more.

また、上述のような第4光ディスク用領域を設ける場合、第4光ディスク用領域の最大像側開口数を、第4光ディスクの記録/再生に用いられる規格とされている開口数よりも小さくすることが好ましい。従って、第4光ディスク用領域の最大有効径が、2・f4・NA4より小さくなる事が好ましい。なお、f4は、第3光束における対物光学素子の第4光ディスク用領域の焦点距離、NA4は、第4光ディスクの記録/再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第4光ディスクがCDである場合、第4光ディスク用領域の最大像側開口数が0.45より小さい事が好ましい。より好ましくは、0.43以下である。また、第4光ディスクがCDである場合、第4光ディスク用領域の最大有効径が、2・fCD・0.45より小さい事が好ましく、より好ましくは、2・fCD・0.43以下である。なお、fCDは、CD用の光束における対物光学素子のCD専用領域の焦点距離を表す。   Further, when the fourth optical disk area as described above is provided, the maximum image-side numerical aperture of the fourth optical disk area is made smaller than the numerical aperture that is used as a standard for recording / reproducing of the fourth optical disk. Is preferred. Therefore, it is preferable that the maximum effective diameter of the fourth optical disk area is smaller than 2 · f4 · NA4. Note that f4 represents the focal length of the fourth optical disk area of the objective optical element in the third light flux, and NA4 represents the image-side numerical aperture defined by the standard required for recording / reproducing of the fourth optical disk. For example, when the fourth optical disk is a CD, the maximum image-side numerical aperture of the fourth optical disk area is preferably smaller than 0.45. More preferably, it is 0.43 or less. When the fourth optical disk is a CD, the maximum effective diameter of the fourth optical disk area is preferably smaller than 2 · fCD · 0.45, and more preferably 2 · fCD · 0.43 or less. Note that fCD represents the focal length of the CD-dedicated region of the objective optical element in the CD light flux.

さらに、第2領域内の、第4光ディスク用領域、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域の少なくとも一つに、光路差付与構造を設けることにより、第3光ディスク(例えば、DVD)の記録/再生を可能にするようにしてもよい。例えば、図8に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第4光ディスク用領域CD、第1光ディスク用領域BD、第2光ディスク用領域HD、更にその外側に、第2領域である第1光ディスク用領域BDとし、第4光ディスク用領域CD、内側の第1光ディスク用領域BD及び第2光ディスク用領域HDに、第3光ディスクの記録/再生を可能とする光路差付与構造DVDを設ける例などが考えられる。   Further, by providing an optical path difference providing structure in at least one of the fourth optical disk area, the first optical disk area, and the second optical disk area in the second area, the recording of the third optical disk (for example, DVD) is performed. / Reproduction may be enabled. For example, as shown in FIG. 8, the fourth optical disk area CD, the first optical disk area BD, the second optical disk area HD, and the second area on the outer side in order from the inner area including the optical axis. An optical path difference providing structure DVD that enables recording / reproduction of the third optical disk is provided in the fourth optical disk area CD, the inner first optical disk area BD, and the second optical disk area HD as the first optical disk area BD. Examples are possible.

また、本発明の対物光学素子を、第1光ディスク、第2光ディスクを含む複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させたハイブリッド光ディスクに適用する場合、第1光ディスクにおける対物光学素子のワーキングディスタンス(WD1)と、第2光ディスクにおける対物光学素子のワーキングディスタンス(WD2)とが異なることが好ましい。第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、即ち、BDとHDとを積層させたハイブリッド光ディスクを用いる場合、更に好ましくは、これらのワーキングディスタンスの差の値を(WD1−WD2)、50μm以上、250μm以下とする事が好ましい。更に好ましくは、100μm以上、250μm以下とする事である。尚、複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させた例としては、特開2007−42254に開示されているBD/HD/DVDの各記録層を片面に積層したハイブリッドディスクなどが挙げられる。 When the objective optical element of the present invention is applied to a hybrid optical disk in which recording layers of a plurality of types of optical disks including the first optical disk and the second optical disk are laminated on one optical disk, the objective optical element of the first optical disk It is preferable that the working distance (WD 1 ) and the working distance (WD 2 ) of the objective optical element in the second optical disc are different. When the first optical disc is BD and the second optical disc is HD, that is, when a hybrid optical disc in which BD and HD are laminated is used, it is more preferable to set the value of the difference between these working distances to (WD 1 −WD 2 ), preferably 50 μm or more and 250 μm or less. More preferably, it is 100 μm or more and 250 μm or less. An example in which recording layers of a plurality of types of optical disks are stacked on a single optical disk is a hybrid disk in which recording layers of BD / HD / DVDs are stacked on one side as disclosed in JP-A-2007-42254. Can be mentioned.

尚、図9に示すように、第1光ディスク及び第2光ディスク用の本発明の単玉の対物光学素子OL1と、他の光ディスク(例えば、第3光ディスク及び/又は第4光ディスク)用の対物光学素子OL2とを一体的に形成したレンズユニットを用いてもよい。尚、一体的に形成したレンズユニットとは、図9に示すように、第1の対物光学素子OL1及び第2の対物光学素子OL2とが融合している場合(例えば、第1の対物光学素子及び第2の対物光学素子とを有するレンズユニットを射出成形による一体成形により得る場合)だけでなく、図10又は図11に示すような、第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したり係合することなどによって一体化した光学素子であっても良い。   As shown in FIG. 9, the single objective optical element OL1 of the present invention for the first optical disc and the second optical disc and the objective optical for another optical disc (for example, the third optical disc and / or the fourth optical disc). A lens unit in which the element OL2 is integrally formed may be used. As shown in FIG. 9, the integrally formed lens unit is a case where the first objective optical element OL1 and the second objective optical element OL2 are fused (for example, the first objective optical element). And a second objective optical element as shown in FIG. 10 or FIG. 11 as well as a lens unit having a second objective optical element by integral molding by injection molding). The optical elements may be integrated by molding separately, and then fitting, adhering or engaging with each other.

図10は、第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの一例を示している。プラスチック製の第2の対物光学素子OL2が、その矩形板状のフランジ部FL2に段差部STを有する開口HLを形成しており、開口HL内の段差部STに、フランジ部FL1を保持されるようにして、本発明のプラスチック製の第1の対物光学素子OL1が光軸方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第1の対物光学素子OL1と第2の対物光学素子OL2が並列になったレンズユニットOEが形成される。   FIG. 10 shows an example of a lens unit in which the first objective optical element and the second objective optical element are engaged and integrally formed. The second objective optical element OL2 made of plastic forms an opening HL having a stepped portion ST in the rectangular plate-shaped flange portion FL2, and the flange portion FL1 is held by the stepped portion ST in the opening HL. In this way, the first objective optical element OL1 made of plastic according to the present invention is assembled from the optical axis direction and integrated by bonding or the like, and the first objective optical element OL1 and the second objective optical element OL2 are arranged in parallel. A lens unit OE is formed.

図11は、第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの別の例を示している。プラスチック製の第2の対物光学素子OL2が、その矩形板状のフランジ部FL2に段差部STを有する切欠CTを形成しており、切欠CT内の段差部STに、フランジ部FL1を保持されるようにして、本発明のプラスチック製の第1の対物光学素子OL1が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第1の対物光学素子OL1と第2の対物光学素子OL2が並列になったレンズユニットOEが形成される。   FIG. 11 shows another example of a lens unit in which the first objective optical element and the second objective optical element are engaged and integrally formed. The second objective optical element OL2 made of plastic forms a notch CT having a stepped portion ST in the rectangular plate-like flange portion FL2, and the flange portion FL1 is held by the stepped portion ST in the notch CT. In this way, the first objective optical element OL1 made of plastic of the present invention is assembled from the direction orthogonal to the optical axis and integrated by bonding or the like, so that the first objective optical element OL1 and the second objective optical element OL2 are combined. The lens units OE arranged in parallel are formed.

尚、図12に示すように、開口HL又は切欠CT内に段差STを形成することなく、第1の対物光学素子OL1のフランジ部FL1は、フランジ部FL2の上面で支持されても良い。或いは、図示していないが、プラスチック製の第1の対物光学素子OL1と、プラスチック製の第2の対物光学素子OL2とを、別部材である保持部材に組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口を有し、そこに対物レンズ部を嵌め込むように配置する事が好ましい。   As shown in FIG. 12, the flange portion FL1 of the first objective optical element OL1 may be supported on the upper surface of the flange portion FL2 without forming the step ST in the opening HL or the notch CT. Alternatively, although not shown, the plastic first objective optical element OL1 and the plastic second objective optical element OL2 may be integrated by being assembled to a holding member which is a separate member. In any case, it is preferable that the holding member has an opening, and the objective lens unit is fitted therein.

第1光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第1光束の、対物光学素子への入射光束の倍率m1が、下記の式(10)を満たすことである。
−0.02<m1<0.02 (10)
The first light beam may be incident on the objective optical element as parallel light, or may be incident on the objective optical element as divergent light or convergent light. Preferably, the magnification m1 of the first light beam incident on the objective optical element satisfies the following formula (10).
−0.02 <m1 <0.02 (10)

一方で、第1光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第1光束の対物光学素子への入射光束の倍率m1が、下記の式(11)を満たすことが好ましい。
−0.10<m1<0.00 (11)
On the other hand, when the first light flux is incident on the objective optical element as diverging light, the magnification m1 of the first light flux incident on the objective optical element preferably satisfies the following formula (11).
-0.10 <m1 <0.00 (11)

尚、第1光ディスクの記録/再生時と、第2光ディスク記録/再生時の両方において正弦条件を両立させるためには、以下の条件式(12)を満たすことが好ましい。
m11<m12 (12)
尚、m11は、第1光ディスクの記録/再生時の、第1光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示し、m12は、第2光ディスクの記録/再生時の、第1光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示す。
In order to make the sine condition compatible in both recording / reproduction of the first optical disk and recording / reproduction of the second optical disk, it is preferable to satisfy the following conditional expression (12).
m11 <m12 (12)
M11 represents the magnification of the first light beam incident on the objective optical element at the time of recording / reproduction of the first optical disk, and m12 represents the objective optical of the first light beam at the time of recording / reproduction of the second optical disk. The magnification of the incident light beam to the element is shown.

例えば、第1光ディスクの記録/再生時には、第1光束を対物光学素子に無限平行光として入射させ、第2光ディスクの記録/再生時には、第1光束を対物光学素子に有限収束光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。   For example, when recording / reproducing the first optical disk, the first light beam is incident on the objective optical element as infinite parallel light, and when recording / reproducing the second optical disk, the first light beam is incident on the objective optical element as finite convergent light. Is a preferred example.

光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。   The optical information recording / reproducing apparatus has an optical disc drive apparatus having the optical pickup device described above.

ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。   Here, the optical disk drive apparatus provided in the optical information recording / reproducing apparatus will be described. The optical disk drive apparatus can hold an optical disk mounted from the optical information recording / reproducing apparatus main body containing the optical pickup apparatus or the like. There are a system in which only the tray is taken out and a system in which the optical disk drive apparatus main body in which the optical pickup device or the like is stored is taken out.

上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。 ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。   An optical information recording / reproducing apparatus using each of the above-described methods is generally equipped with the following components, but is not limited thereto. An optical pickup device housed in a housing or the like, a drive source of an optical pickup device such as a seek motor that moves the optical pickup device together with the housing toward the inner periphery or outer periphery of the optical disc, and the optical pickup device housing the inner periphery or outer periphery of the optical disc These include a transfer means of an optical pickup device having a guide rail or the like that guides toward the head, a spindle motor that rotates the optical disk, and the like.

前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。   In addition to these components, the former method is provided with a tray that can be held in a state in which an optical disk is mounted and a loading mechanism for sliding the tray, and the latter method has no tray and loading mechanism. It is preferable that each component is provided in a drawer corresponding to a chassis that can be pulled out to the outside.

本発明によれば、簡単且つ低コストの構成で、BD及びHDに対して、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるBDとHDの一つの対物光学素子での互換を可能とし、しかも、光利用効率が高く、温度が変化した場合であっても安定して記録/再生を行える光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することが可能になる。   According to the present invention, with a simple and low-cost configuration, without using a complicated mechanism for BD and HD, it is compatible with one objective optical element of BD and HD that uses the same light beam at low cost. In addition, it is possible to provide an optical pickup device and an objective optical element that have high light utilization efficiency and can stably perform recording / reproduction even when the temperature changes.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図13は、第1光ディスクであるBDと第2光ディスクであるHDに対して適切に情報の記録/再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置PU1は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration of the optical pickup device PU1 of the present embodiment capable of appropriately recording / reproducing information with respect to the BD as the first optical disc and the HD as the second optical disc. is there. Such an optical pickup device PU1 can be mounted on an optical information recording / reproducing device. The present invention is not limited to the present embodiment.

光ピックアップ装置PU1は、対物光学素子OBJ、λ/4波長板QWP、コリメートレンズCL、偏光プリズムPBS、405nmのレーザ光束(光束)を射出する半導体レーザLD、センサ用レンズSL、BDの情報記録面RL1及びHDの情報記録面RL2からの反射光束を受光する受光素子PDを有する。尚、本実施の形態では、対物光学素子OBJは単玉であるが、2つ以上の光学素子を組み合わせて用いても良い。   The optical pickup device PU1 includes information recording surfaces of an objective optical element OBJ, a λ / 4 wavelength plate QWP, a collimating lens CL, a polarizing prism PBS, a semiconductor laser LD that emits a laser beam (light beam) of 405 nm, and sensor lenses SL and BD. It has a light receiving element PD that receives a reflected light beam from the information recording surface RL2 of RL1 and HD. In the present embodiment, the objective optical element OBJ is a single ball, but two or more optical elements may be used in combination.

対物光学素子OBJの光源側の光学面には、光軸を含む円状のBD用の第1領域AR1と、その周囲の輪帯状のHD用の第2領域AR2と、更にその周囲の輪帯状のBD用の第1領域AR3とが交互に形成されている。第1領域AR1,AR3には、環境温度の変化に応じて発生する球面収差を補正すべく、光路差付与構造が形成されており、図示していないが、巨視的に見て、面頂点からの光軸方向距離が、光軸直交方向に向かうにつれて漸次大きくなった後、漸次小さくなっている。   On the optical surface on the light source side of the objective optical element OBJ, a first area AR1 for a circular BD including the optical axis, a second area AR2 for HD in the surrounding ring zone, and a ring shape around the surrounding area. The first regions AR3 for BD are alternately formed. In the first regions AR1 and AR3, an optical path difference providing structure is formed in order to correct spherical aberration that occurs in response to changes in the environmental temperature. The optical axis direction distance gradually increases as it goes in the direction perpendicular to the optical axis, and then gradually decreases.

BDの記録/再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザLDから射出された光束(λ1=405nm)の発散光束は、実線で示すように、偏光プリズムPBSを透過し、コリメートレンズCLにより平行光束とされた後、λ/4波長板QWPにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子OBJによって厚さ0.0875mmの保護基板PL1を介して、BDの情報記録面RL1上に形成されるスポットとなる。   A case of recording / reproducing BD will be described. First, the divergent light beam of the light beam (λ1 = 405 nm) emitted from the blue-violet semiconductor laser LD is transmitted through the polarization prism PBS and converted into a parallel light beam by the collimator lens CL, as indicated by the solid line, and then the λ / 4 wavelength. Linearly polarized light is converted to circularly polarized light by the plate QWP, the diameter of the light beam is regulated by a diaphragm (not shown), and formed on the information recording surface RL1 of the BD via the protective substrate PL1 having a thickness of 0.0875 mm by the objective optical element OBJ. Become a spot.

このとき、対物光学素子OBJの第1領域AR1,AR3を通過した光束は、BDの情報記録面上に集光されスポットを形成するが、第2領域AR2を通過した光束はフレア光となって、BDの情報記録面上に集光スポットを形成しない。   At this time, the light beam that has passed through the first areas AR1 and AR3 of the objective optical element OBJ is condensed on the information recording surface of the BD to form a spot, but the light beam that has passed through the second area AR2 becomes flare light. , No focused spot is formed on the information recording surface of the BD.

情報記録面RL1上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OBJ、絞りを透過した後、λ/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズCLにより収斂光束とされ、偏光プリズムPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって、受光素子PDの受光面上に収束する。そして、受光素子PDの出力信号を用いて、2軸アクチュエータACにより対物光学素子OBJをフォーカシングやトラッキングさせることで、BDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL1 passes through the objective optical element OBJ and the aperture again, and then is converted from circularly polarized light to linearly polarized light by the λ / 4 wavelength plate QWP, and converged by the collimating lens CL. After being reflected by the polarizing prism PBS, the light is converged on the light receiving surface of the light receiving element PD by the sensor lens SL. Then, by using the output signal of the light receiving element PD to focus or track the objective optical element OBJ by the biaxial actuator AC, it is possible to read information recorded on the BD.

次に、HDの記録/再生を行う場合について説明する。青紫色半導体レーザLDから射出された光束(λ1=405nm)の発散光束は、一点鎖線で示すように、偏光プリズムPBSを透過し、コリメートレンズCLにより平行光束とされた後、λ/4波長板QWPにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子OBJによって厚さ0.6mmの保護基板PL2を介して、HDの情報記録面RL2上に形成されるスポットとなる。   Next, a case where HD recording / reproduction is performed will be described. The divergent light beam emitted from the blue-violet semiconductor laser LD (λ1 = 405 nm) passes through the polarizing prism PBS and is converted into a parallel light beam by the collimator lens CL, as indicated by a one-dot chain line, and then a λ / 4 wavelength plate The linearly polarized light is converted into circularly polarized light by QWP, the diameter of the light beam is regulated by a diaphragm (not shown), and formed on the information recording surface RL2 of HD via the protective substrate PL2 having a thickness of 0.6 mm by the objective optical element OBJ. Become a spot.

このとき、対物光学素子OBJの第2領域AR2を通過した光束は、HDの情報記録面上に集光されスポットを形成するが、第1領域AR1,AR3を通過した光束はフレア光となって、HDの情報記録面上に集光スポットを形成しない。(図1においてHDの記録/再生時には、光束は第1領域AR3に入射しない様に見えるが、実際は第1領域AR3にも入射している。)   At this time, the light beam that has passed through the second area AR2 of the objective optical element OBJ is condensed on the HD information recording surface to form a spot, but the light beam that has passed through the first areas AR1 and AR3 becomes flare light. , No condensing spot is formed on the information recording surface of HD. (In FIG. 1, during HD recording / reproduction, the light beam does not appear to enter the first area AR3, but actually enters the first area AR3.)

情報記録面RL2上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OBJ、絞りを透過した後、λ/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズCLにより収斂光束とされ、偏光プリズムPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって、受光素子PDの受光面上に収束する。そして、受光素子PDの出力信号を用いて、2軸アクチュエータACにより対物光学素子OBJをフォーカシングやトラッキングさせることで、HDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 again passes through the objective optical element OBJ and the aperture, and then converted from circularly polarized light to linearly polarized light by the λ / 4 wavelength plate QWP, and converged by the collimating lens CL. After being reflected by the polarizing prism PBS, the light is converged on the light receiving surface of the light receiving element PD by the sensor lens SL. Then, by using the output signal of the light receiving element PD to focus or track the objective optical element OBJ by the biaxial actuator AC, the information recorded on the HD can be read.

(実施例)
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。実施例1は、単玉レンズの対物光学素子である。表1に、実施例1のレンズデータを示す。表中のriは曲率半径、diは第i面から第i+1面までの光軸方向の位置、niは各面の屈折率を表している。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10-3)を、E(例えば、2.5×E−3)を用いて表すものとする。また、対物光学素子の光学面は、それぞれ数1式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。図14に実施例1の対物光学素子の断面図を示す。
(Example)
Next, examples that can be used in the above-described embodiment will be described. Example 1 is an objective optical element of a single lens. Table 1 shows lens data of Example 1. In the table, ri represents the radius of curvature, di represents the position in the optical axis direction from the i-th surface to the (i + 1) -th surface, and ni represents the refractive index of each surface. In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3 ) is represented using E (for example, 2.5 × E−3). In addition, the optical surface of the objective optical element is formed as an aspherical surface that is symmetric about the optical axis and is defined by mathematical formulas obtained by substituting the coefficients shown in Table 1 into Formula 1. FIG. 14 is a cross-sectional view of the objective optical element of Example 1.

Figure 2009037715
Figure 2009037715

実施例1において、第1光ディスクはBD、第2光ディスクはHDである。2−1面〜2−3面が、第1光ディスク用領域であり、2−4面が、第2光ディスク用領域であり、2−5面〜2−13面が、第1光ディスク用領域である。即ち、実施例1は、光軸を含む最も中心の領域が第1光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第2光ディスク用領域、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている3分割の構造であるが、第1光ディスク用領域は所定の段差で分けられた複数の面からなり、これにより光路差付与構造を形成している。この光路差付与構造によって、温度変化に起因して発生する球面収差を低減することができる。また、この光路差付与構造は第1基礎構造のみからなり、本実施例において第1基礎構造はNPS構造である。また、このNPS構造は、405nmの光束が入射した際に4次の回折光を最も多く発生させるNPS構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域は段差を除いて連続する非球面形状を有している。   In the first embodiment, the first optical disc is BD, and the second optical disc is HD. The 2-1 surface to the 2-3 surface are areas for the first optical disk, the 2-4 surface is the area for the second optical disk, and the 2-5 surface to the 2-13 surface are areas for the first optical disk. is there. That is, in Example 1, the most central region including the optical axis is the first optical disc region, and the second optical disc region and the second region are sequentially directed from there to the outside in the optical axis orthogonal direction. Although the optical disk area has a three-divided structure, the first optical disk area has a plurality of surfaces divided by predetermined steps, thereby forming an optical path difference providing structure. With this optical path difference providing structure, it is possible to reduce spherical aberration caused by temperature change. Further, this optical path difference providing structure is composed of only the first basic structure, and in this embodiment, the first basic structure is an NPS structure. Further, this NPS structure is an NPS structure that generates the fourth-order diffracted light most when a 405 nm light beam is incident. All the regions have an aspheric shape, and the first optical disc region has a continuous aspheric shape except for a step.

Figure 2009037715
Figure 2009037715

ここで、X(h)は光軸方向の軸(光の進行方向を正とする)、κは円錐係数、Aiは非球面係数、hは光軸からの高さ、rは近軸曲率半径である。   Here, X (h) is an axis in the optical axis direction (with the light traveling direction being positive), κ is a conical coefficient, Ai is an aspherical coefficient, h is a height from the optical axis, and r is a paraxial radius of curvature. It is.

表2に、第1光ディスク用領域に光路差付与構造を設けない比較例と、実施例1の対物光学素子とについて、本発明者らの行った比較検討結果を示す。レンズ材料の屈折率変化は,−9×E −05(/℃)である.表2の比較検討結果によれば、BD使用時に環境温度が30℃上昇したときの波面収差変化は、光源波長のシフトがないとした場合、比較例の3次球面収差が0.092λrmsであるのに対し、実施例1の3次球面収差は0.066λrmsと、−0.026λrmsの低減効果が確認された。尚、δSAT1/fの値は、0.0016(WFEλrms/(℃・mm))である。又、BD使用時に環境温度が30℃上昇したときの波面収差変化は、光源波長のシフトが+1.5nm(0.05nm/℃)であるとした場合、比較例の3次球面収差が0.100λrmsであるのに対し、実施例1の3次球面収差は0.042λrmsと、−0.058λrmsの低減効果が確認された。尚、δSAT2/fの値は、0.0010(WFEλrms/(℃・mm))である。   Table 2 shows the results of comparative studies conducted by the present inventors for the comparative example in which the optical path difference providing structure is not provided in the first optical disc region and the objective optical element of Example 1. The change in the refractive index of the lens material is -9 x E -05 (/ ° C). According to the results of the comparative study in Table 2, the change in wavefront aberration when the ambient temperature rises by 30 ° C. when using BD is that the third-order spherical aberration of the comparative example is 0.092 λrms when there is no shift in the light source wavelength. On the other hand, the third-order spherical aberration of Example 1 was confirmed to be 0.066 λrms and −0.026 λrms. The value of δSAT1 / f is 0.0016 (WFEλrms / (° C. mm)). Further, when the ambient temperature is increased by 30 ° C. when using the BD, the change in wavefront aberration is such that the third-order spherical aberration of the comparative example is 0.1 when the light source wavelength shift is +1.5 nm (0.05 nm / ° C.). In contrast to 100λrms, the third-order spherical aberration of Example 1 was confirmed to be 0.042λrms and a reduction effect of −0.058λrms. Note that the value of δSAT2 / f is 0.0010 (WFEλrms / (° C. mm)).

Figure 2009037715
Figure 2009037715

本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the objective optical element which concerns on this invention. 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the objective optical element which concerns on this invention. 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the objective optical element which concerns on this invention. 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図の一部である。It is a part of sectional drawing of an example of the objective optical element which concerns on this invention. 横軸に対物光学素子の入射瞳における光線高さを示し、縦軸に光軸を通過する光線と光線高さhを通過する光線との航路差を示すグラフである。The horizontal axis shows the light ray height at the entrance pupil of the objective optical element, and the vertical axis shows the difference in the navigation path between the light ray passing through the optical axis and the light ray passing through the light ray height h. 光路差付与構造の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an optical path difference providing structure. 本発明に係る対物光学素子の一例を光軸方向から見た際の概略図である。It is the schematic at the time of seeing an example of the objective optical element which concerns on this invention from an optical axis direction. 本発明に係る対物光学素子の一例を光軸方向から見た際の概略図である。It is the schematic at the time of seeing an example of the objective optical element which concerns on this invention from an optical axis direction. 本発明に係る対物光学素子を用いたレンズユニットの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the lens unit using the objective optical element which concerns on this invention. 本発明に係る対物光学素子を用いたレンズユニットの一例の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of an example of the lens unit using the objective optical element which concerns on this invention. 本発明に係る対物光学素子を用いたレンズユニットの一例の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of an example of the lens unit using the objective optical element which concerns on this invention. 本発明に係る対物光学素子を用いたレンズユニットの一例の断面図の一部である。It is a part of sectional drawing of an example of the lens unit using the objective optical element which concerns on this invention. 本発明に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the optical pick-up apparatus which concerns on this invention. 実施例1の対物光学素子の断面図であり、(a)はBD使用時の状態を示し、(b)はHD使用時の状態を示す。FIG. 2 is a cross-sectional view of the objective optical element of Example 1, where (a) shows the state when using BD, and (b) shows the state when using HD.

符号の説明Explanation of symbols

AR1,AR3 第1領域
AR2 第2領域
OBJ 対物光学素子
PU1 光ピックアップ装置
LD 青紫色半導体レーザ
AC 二軸アクチュエータ
PBS 偏光プリズム
CL コリメートレンズ
PL1 保護基板
PL2 保護基板
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
QWP λ/4波長板
AR1, AR3 First area AR2 Second area OBJ Objective optical element PU1 Optical pickup device LD Blue-violet semiconductor laser AC Biaxial actuator PBS Polarizing prism CL Collimating lens PL1 Protection substrate PL2 Protection substrate RL1 Information recording surface RL2 Information recording surface QWP λ / 4 wavelength plate

Claims (26)

波長λ1(380nm<λ1<450nm)の第1光束を出射する第1光源と、前記第1光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第1光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第1光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子はプラスチック製であって、その光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、少なくとも一つの第1光ディスク用領域と、少なくとも一つの第2光ディスク用領域とを有し、
前記第1光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第2光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光されず、
少なくとも一つの前記第1光ディスク用領域は、光路差付与構造を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
A condensing optical system having a first light source that emits a first light flux having a wavelength of λ1 (380 nm <λ1 <450 nm) and an objective optical element for condensing the first light flux on an information recording surface of an optical disc; ,
The first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the first light beam is recorded on the information record of the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2). In an optical pickup device that records and / or reproduces information by focusing on a surface,
The objective optical element is made of plastic, and its optical surface is divided into a plurality of concentric regions,
The plurality of areas have at least one first optical disk area and at least one second optical disk area,
The first light flux that has passed through the area for the first optical disc is condensed on the information recording surface of the first optical disc, not condensed on the information recording surface of the second optical disc,
The first light flux that has passed through the area for the second optical disc is condensed on the information recording surface of the second optical disc, not condensed on the information recording surface of the first optical disc,
At least one area for the first optical disc has an optical path difference providing structure.
前記光路差付与構造は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正することを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 1, wherein the optical path difference providing structure corrects spherical aberration caused by a temperature change. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の光ピックアップ装置。
+0.00045≦δSAT1/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0027
但し、δSAT1は、前記第1光束の使用波長(波長変動なし)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(波長変動なし)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指し、fは、前記第1光束における前記対物光学素子の焦点距離を指す。
The optical pickup device according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
+ 0.00045 ≦ δSAT1 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0027
However, δSAT1 is δSA3 / δT of the objective optical element when performing recording and / or reproduction of the first optical disk at the use wavelength (no wavelength variation) of the first light beam, that is, the use wavelength of the first light beam. This refers to the temperature change rate of the third-order spherical aberration of the objective optical element when recording and / or reproducing the first optical disk (without wavelength variation), and f is the focal point of the objective optical element in the first light flux Refers to distance.
前記第1光源から出射された光束の波長λ1が設計波長であるとした場合において、環境温度が25℃から55℃に変化した場合において、前記第1光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が0.010λ1rms以上0.070λ1rms以下を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   In the case where the wavelength λ1 of the light beam emitted from the first light source is the design wavelength, the wavefront aberration on the information recording surface of the first optical disk when the environmental temperature changes from 25 ° C. to 55 ° C. 4. The optical pickup device according to claim 1, wherein the change amount satisfies 0.010λ1 rms or more and 0.070λ1 rms or less. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
0≦δSAT2/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0017
但し、δSAT2は、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指す。
The optical pickup device according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
0 ≦ δSAT2 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0017
However, δSAT2 is δSA3 / δT of the objective optical element when performing recording and / or reproduction of the first optical disk at a wavelength used for the first light flux (wavelength variation accompanying temperature change is 0.05 nm / ° C.). That is, the temperature change of the third-order spherical aberration of the objective optical element at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk at the use wavelength of the first light beam (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.). Refers to the rate.
前記光ピックアップ装置の前記集光光学系は、カップリングレンズを有し、
前記カップリングレンズは、プラスチックレンズであり、
以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
0≦δSAT3/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0012
但し、δSAT3は、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記カップリングレンズと前記対物光学素子を含んだ前記集光光学系全体のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記集光光学系全体の3次球面収差の温度変化率を指す。
The condensing optical system of the optical pickup device has a coupling lens,
The coupling lens is a plastic lens;
The optical pickup device according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
0 ≦ δSAT3 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0012
However, δSAT3 is the coupling lens and the objective optical element at the time of recording and / or reproducing the first optical disc at the wavelength used for the first light flux (wavelength variation accompanying temperature change is 0.05 nm / ° C.). That is, recording and / or reproduction of the first optical disc at the use wavelength of the first light beam (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.) of the entire condensing optical system including It indicates the temperature change rate of the third-order spherical aberration of the entire focusing optical system.
前記光路差付与構造は温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造のみからなることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 2, wherein the optical path difference providing structure includes only a first basic structure that corrects a spherical aberration caused by a temperature change. 前記第1基礎構造はNPS構造であることを特徴とする請求項7に記載の光ピックアップ装置。   8. The optical pickup device according to claim 7, wherein the first basic structure is an NPS structure. 前記光路差付与構造は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造と、前記第1光源から出射される光束の波長変化に基づく軸上色収差を補正する第2基礎構造とを重畳してなることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical path difference providing structure includes a first basic structure that corrects spherical aberration caused by a temperature change, and a second basic structure that corrects axial chromatic aberration based on a wavelength change of a light beam emitted from the first light source. The optical pickup device according to claim 2, wherein the optical pickup device is superimposed. 前記第1基礎構造はNPS構造であり、前記第2基礎構造は回折構造であることを特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 9, wherein the first basic structure is an NPS structure, and the second basic structure is a diffractive structure. 前記NPS構造は、前記NPS構造を通過した前記第1光束のp次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であり、
前記回折構造は、前記回折構造を通過した前記第1光束のq次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であって、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項10に記載の光ピックアップ装置。
p≧q (1)
The NPS structure is a structure that makes the p-order diffracted light amount of the first light flux that has passed through the NPS structure larger than any other order diffracted light amount,
The diffractive structure is a structure that makes the q-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the diffractive structure larger than any other order diffracted light quantity, and satisfies the following conditional expression: Item 11. The optical pickup device according to Item 10.
p ≧ q (1)
前記回折構造及び前記NPS構造は、共に段差を有し、前記回折構造の段差の光軸方向の段差量が、前記NPS構造の段差の光軸方向の段差量よりも小さいことを特徴とする請求項10又は11に記載の光ピックアップ装置。   The diffractive structure and the NPS structure both have a step, and the step amount in the optical axis direction of the step in the diffractive structure is smaller than the step amount in the optical axis direction of the step in the NPS structure. Item 12. The optical pickup device according to Item 10 or 11. 前記光路差付与構造は、巨視的に見て、面頂点からの光軸方向距離が、光軸直交方向に向かうにつれて漸次大きくなった後、漸次小さくなることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical path difference providing structure is characterized in that, when viewed macroscopically, the distance in the optical axis direction from the surface apex gradually increases and then gradually decreases in the direction orthogonal to the optical axis. The optical pick-up apparatus in any one. 前記対物光学素子は単玉であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 1, wherein the objective optical element is a single ball. 波長λ1(380nm<λ1<450nm)の第1光束を出射する第1光源と、前記第1光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第1光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第1光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子はプラスチック製であって、その光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、少なくとも一つの第1光ディスク用領域と、少なくとも一つの第2光ディスク用領域とを有し、
前記第1光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第2光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光されず、
少なくとも一つの前記第1光ディスク用領域は、光路差付与構造を有することを特徴とする対物光学素子。
A condensing optical system having a first light source that emits a first light flux having a wavelength of λ1 (380 nm <λ1 <450 nm) and an objective optical element for condensing the first light flux on an information recording surface of an optical disc; ,
The first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the first light beam is recorded on the information record of the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2). In an objective optical element used in an optical pickup device that records and / or reproduces information by focusing light on a surface,
The objective optical element is made of plastic, and its optical surface is divided into a plurality of concentric regions,
The plurality of areas have at least one first optical disk area and at least one second optical disk area,
The first light flux that has passed through the area for the first optical disc is condensed on the information recording surface of the first optical disc, not condensed on the information recording surface of the second optical disc,
The first light flux that has passed through the area for the second optical disc is condensed on the information recording surface of the second optical disc, not condensed on the information recording surface of the first optical disc,
At least one area for the first optical disk has an optical path difference providing structure.
前記光路差付与構造は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正することを特徴とする請求項15に記載の対物光学素子。   The objective optical element according to claim 15, wherein the optical path difference providing structure corrects spherical aberration caused by a temperature change. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項15又は16に記載の対物光学素子。
+0.00045≦δSAT1/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0027
−0.045≦δSAλ/f(WFEλrms/(nm・mm))≦−0.0045
但し、δSAT1は、前記第1光束の使用波長(波長変動なし)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(波長変動なし)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指し、δSAλは、前記第1光束の使用波長における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際のδSA3/δλ、即ち、前記第1光束の使用波長における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の波長変化率を指し、fは、前記第1光束における前記対物光学素子の焦点距離を指す。
The objective optical element according to claim 15, wherein the following conditional expression is satisfied.
+ 0.00045 ≦ δSAT1 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0027
−0.045 ≦ δSAλ / f (WFEλrms / (nm · mm)) ≦ −0.0045
However, δSAT1 is δSA3 / δT of the objective optical element when recording and / or reproducing the first optical disk at the wavelength used (no wavelength variation) of the first light beam, that is, the wavelength used of the first light beam. The temperature change rate of the third-order spherical aberration of the objective optical element at the time of recording and / or reproducing the first optical disk (without wavelength variation), and δSAλ is the first use wavelength of the first light flux. ΔSA3 / δλ when recording and / or reproducing the optical disk, that is, the wavelength of the third-order spherical aberration of the objective optical element when recording and / or reproducing the first optical disk at the wavelength used by the first light beam It indicates the rate of change, and f indicates the focal length of the objective optical element in the first light flux.
以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項15〜17のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
0≦δSAT2/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0017
但し、δSAT2は、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子のδSA3/δT、即ち、前記第1光束の使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における前記第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の前記対物光学素子の3次球面収差の温度変化率を指す。
The optical pickup device according to claim 15, wherein the following conditional expression is satisfied.
0 ≦ δSAT2 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0017
However, δSAT2 is δSA3 / δT of the objective optical element when performing recording and / or reproduction of the first optical disk at a wavelength used for the first light flux (wavelength variation accompanying temperature change is 0.05 nm / ° C.). That is, the temperature change of the third-order spherical aberration of the objective optical element at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk at the use wavelength of the first light beam (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.). Refers to the rate.
前記光路差付与構造は温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造のみからなることを特徴とする請求項16〜18のいずれかに記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to any one of claims 16 to 18, wherein the optical path difference providing structure comprises only a first basic structure that corrects spherical aberration caused by a temperature change. 前記第1基礎構造はNPS構造であることを特徴とする請求項19に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 19, wherein the first basic structure is an NPS structure. 前記光路差付与構造は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正する第1基礎構造と、前記第1光源から出射される光束の波長変化に基づく軸上色収差を補正する第2基礎構造とを重畳してなることを特徴とする請求項16〜18のいずれかに記載の対物光学素子。   The optical path difference providing structure includes a first basic structure that corrects spherical aberration caused by a temperature change, and a second basic structure that corrects axial chromatic aberration based on a wavelength change of a light beam emitted from the first light source. The objective optical element according to claim 16, wherein the objective optical element is superposed. 前記第1基礎構造はNPS構造であり、前記第2基礎構造は回折構造であることを特徴とする請求項21に記載の対物光学素子。   The objective optical element according to claim 21, wherein the first basic structure is an NPS structure, and the second basic structure is a diffractive structure. 前記NPS構造は、前記NPS構造を通過した前記第1光束のp次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であり、
前記回折構造は、前記回折構造を通過した前記第1光束のq次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であって、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項22に記載の対物光学素子。
p≧q (1)
The NPS structure is a structure that makes the p-order diffracted light amount of the first light flux that has passed through the NPS structure larger than any other order diffracted light amount,
The diffractive structure is a structure that makes the q-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the diffractive structure larger than any other order diffracted light quantity, and satisfies the following conditional expression: Item 22. The objective optical element according to Item 22.
p ≧ q (1)
前記回折構造及び前記NPS構造は、共に段差を有し、前記回折構造の段差の光軸方向の段差量が、前記NPS構造の段差の光軸方向の段差量よりも小さいことを特徴とする請求項22又は23に記載の対物光学素子。   The diffractive structure and the NPS structure both have a step, and the step amount in the optical axis direction of the step in the diffractive structure is smaller than the step amount in the optical axis direction of the step in the NPS structure. Item 22. The objective optical element according to Item 22 or 23. 前記光路差付与構造は、巨視的に見て、面頂点からの光軸方向距離が、光軸直交方向に向かうにつれて漸次大きくなった後、漸次小さくなることを特徴とする請求項15〜24のいずれかに記載の対物光学素子。   The optical path difference providing structure is characterized in that, when viewed macroscopically, the distance in the optical axis direction from the surface apex gradually increases and then gradually decreases in the direction orthogonal to the optical axis. The objective optical element according to any one of the above. 単玉であることを特徴とする請求項15〜25のいずれかに記載の対物光学素子。   The objective optical element according to claim 15, wherein the objective optical element is a single ball.
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