JP2009037717A - Objective optical element and optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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 with different types of optical discs.
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 disk is called a high density optical disk.
また、現在において、多種多様な情報を記録したDVDやCD(コンパクトディスク)が販売されている現実をふまえると、一台のプレーヤーで可能な限り様々なタイプの光ディスクに対して適切に情報の記録/再生ができるようにすることが望まれている。更に、光ピックアップ装置がノート型パソコン等に搭載されることも考慮すると、複数種の光ディスクに対する互換性を有するのみでは足らず、そのコンパクト化を更に推進する事が重要である。 Also, given the reality that DVDs and CDs (compact discs) on which a wide variety of information is recorded are currently being sold, information can be appropriately recorded on as many different types of optical discs as possible with a single player. It is desired to enable reproduction. Furthermore, considering that the optical pickup device is mounted on a notebook personal computer or the like, it is not only necessary to have compatibility with a plurality of types of optical discs, but it is important to further promote downsizing.
ここで、光ピックアップ装置において、単一の対物レンズを用いて異なる光ディスクの互換使用が可能になれば、コンパクト化を実現する上で好ましいと言える。ところが、高密度光ディスクの仕様を考慮すると、対物レンズの共通化を図ることは技術的に難易度が高く、コストアップになる可能性がある。特に、BDとHDとでは、保護基板厚が異なるにも関わらず、同じ波長の光束を使用するので、回折構造を用いて収差補正を行うことができず、対物レンズの共通化が難しいという実情がある。 Here, in the optical pickup device, it is preferable to realize compactness if it is possible to use different optical disks interchangeably using a single objective lens. However, considering the specifications of the high-density optical disk, it is technically difficult to use the objective lens in common, which may increase the cost. In particular, BD and HD use light beams having the same wavelength even though the protective substrate thickness is different, so that aberration correction cannot be performed using a diffractive structure, and it is difficult to share an objective lens. There is.
光ピックアップ装置において、異なる4種の光ディスクに対する「互換」と「コンパクト化」を両立させ、更に好ましい光学性能を得るために、2つの対物レンズを用いる試みがある。かかる試みにおいて、開口数が近いことから、BD専用の対物レンズと、HD/DVD/CD共用の対物レンズの2つを用いることが考えられる。しかしながら、特許文献1に記載されるように、BDで使用する光束の波長と、HDで使用する光束の波長が同じであるために、青紫色半導体レーザから出射された光束を、BD専用の対物レンズと、HD/DVD/CD共用の対物レンズに振り分ける構成が必要となる。
ここで、上記の特許文献1に記載された光ピックアップ装置は、光束の振り分けに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る。又、特許文献2〜4に記載された光ピックアップ装置は、光束の振り分けに特殊な偏光方式を用いているために、構成が複雑となり、調整誤差が生じやすく再現性も低下するという問題がある。 Here, since the optical pickup device described in Patent Document 1 requires a liquid crystal to distribute the light flux, it requires power supply, electrical control, etc., which complicates the mechanism and increases the cost. There is a problem of end. In addition, since the optical pickup devices described in Patent Documents 2 to 4 use a special polarization method for distributing the light flux, there is a problem that the configuration is complicated, adjustment errors are likely to occur, and reproducibility is reduced. .
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、4種類の光ディスクの互換を可能とする対物光学素子及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an objective optical element and an optical pickup device that can be compatible with four types of optical disks at low cost without using a complicated mechanism. To do.
請求項1に記載の光学素子は、単一又は複数の光源と、第1対物レンズ部及び第2対物レンズ部とを有し、前記第1対物レンズ部は、波長λ1の光束を厚さ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、前記波長λ1の光束を厚さ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/又は再生を行い、前記第2対物レンズ部は、波長λ2(λ1<λ2)の光束を厚さt3(t3≧t2)の保護層を有する第3光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記波長λ3(λ2≦λ3)の光束を厚さt4(t3<t4)の保護層を有する第4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用の光学素子において、
前記光学素子は前記第1対物レンズ部と前記第2対物レンズ部とを組み合わせてなり、
前記第1レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有し、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光しない少なくとも1つの第1光ディスク用領域と、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光しない少なくとも1つの第2光ディスク用領域とを含み、
前記第2レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有することを特徴とする。
The optical element according to claim 1 includes a single or a plurality of light sources, a first objective lens unit, and a second objective lens unit, and the first objective lens unit has a light flux having a wavelength λ1 having a thickness t1. Condensing on the information recording surface of the first optical disc having the protective layer, and condensing the light beam having the wavelength λ1 on the information recording surface of the second optical disc having the protective layer of thickness t2 (t1 <t2). Information is recorded and / or reproduced by the second objective lens unit on the information recording surface of the third optical disc having a protective layer having a thickness of t3 (t3 ≧ t2) with a light beam of wavelength λ2 (λ1 <λ2). Information is recorded and / or reproduced by condensing the light beam having the wavelength λ3 (λ2 ≦ λ3) onto the information recording surface of the fourth optical disc having a protective layer having a thickness t4 (t3 <t4). In an optical element for an optical pickup device that performs
The optical element is a combination of the first objective lens part and the second objective lens part,
The optical surface of the first lens unit has a plurality of concentric annular zones centered on the optical axis, and the plurality of annular zones pass the light beam having the wavelength λ1 passing through the information recording surface of the first optical disc. At least one first optical disk area where the light beam having the wavelength λ1 condensed and passed is not condensed on the information recording surface of the second optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 passed through is recorded on the information recording medium on the second optical disk. Including at least one second optical disc area in which the light beam having the wavelength λ1 that is condensed on the surface and that has passed therethrough is not condensed on the information recording surface of the first optical disc,
The optical surface of the second lens unit has a plurality of concentric annular zones around the optical axis.
本発明によれば、前記第1光ディスク用領域を通過した前記波長λ1の光束を前記第1光ディスクの情報記録面に集光することが出来、且つ前記第2光ディスク用領域を通過した通過した前記波長λ1の光束を前記第2光ディスクの情報記録面に集光することにより、同じ第1対物レンズ部を用いて、同じ波長λ1の光束を振り分けることができ、例えば回折構造等による振り分けに対して光の利用効率を高く維持でき、輪帯ピッチを大きくとれることから製造容易性も向上する。又、前記第2対物レンズ部は、前記波長λ2の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記波長λ3の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光することができるので、光路切替機構を設ける必要がなく、装置の低コスト化・簡素化を図れる。更に、波長λ1〜λ3の光束の光路の一部を共用したり、完全に分離したりすることができ、光学系のレイアウトの自由度が向上する。以上により、4種類の光ディスクのいずれに対しても適切に情報を記録/再生できる。また、本発明の光学素子は、個々に成形した2つのレンズを用いる場合に比べて、フランジ部を共通化できるため、レンズ間の間隔を狭められるというメリットがある。また、組み立て調整の簡易化や低コスト化を図ることができるというメリットもある。尚、第2対物レンズ部の構成としては、第1対物レンズ部のように、第3光ディスクで使用する領域と、第4光ディスクで使用する領域とを分割したタイプでも良いが、波長λ2が波長λ3と異なる場合には、回折効果を有効に利用できるので、回折構造による振り分けとすることが望ましい。 According to the present invention, the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first optical disk area can be condensed on the information recording surface of the first optical disk, and has passed through the second optical disk area. By condensing the light beam having the wavelength λ1 on the information recording surface of the second optical disc, the light beam having the same wavelength λ1 can be distributed using the same first objective lens unit. The utilization efficiency of light can be maintained high, and since the ring pitch can be increased, the manufacturability is also improved. The second objective lens unit may focus the light beam having the wavelength λ2 on the information recording surface of the third optical disc, and may focus the light beam having the wavelength λ3 on the information recording surface of the fourth optical disc. Therefore, it is not necessary to provide an optical path switching mechanism, and the apparatus can be reduced in cost and simplified. Furthermore, a part of the optical path of the light beams having the wavelengths λ1 to λ3 can be shared or completely separated, and the degree of freedom in the layout of the optical system is improved. As described above, information can be appropriately recorded / reproduced on any of the four types of optical disks. Further, the optical element of the present invention has a merit that the interval between the lenses can be narrowed since the flange portion can be made common as compared with the case where two lenses molded individually are used. There is also an advantage that assembly adjustment can be simplified and cost can be reduced. The configuration of the second objective lens section may be a type in which the area used for the third optical disk and the area used for the fourth optical disk are divided as in the first objective lens section, but the wavelength λ2 is the wavelength. If it is different from λ3, the diffraction effect can be used effectively, so it is desirable to sort by the diffraction structure.
請求項2に記載の光学素子は、請求項1に記載の発明において、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した前記波長λ2の光束が前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した前記波長λ3の光束が前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した輪帯は、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光することを特徴とする。
An optical element according to a second aspect is the optical element according to the first aspect, wherein the light flux having the wavelength λ2 that has passed through the central annular zone including the optical axis of the plurality of annular zones of the second objective lens unit is provided. Condensing on the information recording surface of the third optical disc, and the light beam having the wavelength λ3 that has passed through is condensed on the information recording surface of the fourth optical disc,
Of the plurality of annular zones in the second objective lens section, the annular zone formed outside the central annular zone including the optical axis collects the light flux having the wavelength λ3 on the information recording surface of the third optical disc. Without condensing, the light beam having the wavelength λ4 is condensed on the information recording surface of the fourth optical disc,
Out of the plurality of annular zones in the second objective lens portion, the outer zone formed on the outermost side does not collect the luminous flux having the wavelength λ4 on the information recording surface of the fourth optical disc, but the luminous flux having the wavelength λ3. The light is condensed on the information recording surface of the third optical disc.
請求項3に記載の光学素子は、請求項1又は2に記載の発明において、前記波長λ2は、前記波長λ3と等しいことを特徴とするので、単一の光源を用いることが出来、装置の低コスト化・簡素化を図れる。 The optical element according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 1 or 2, the wavelength λ2 is equal to the wavelength λ3, so that a single light source can be used. Cost reduction and simplification can be achieved.
請求項4に記載の光学素子は、請求項1又は2に記載の発明において、前記波長λ2は前記波長λ3と異なり、前記光源は、前記波長λ2の光束を出射する第1の発光部と、前記波長λ3の光束を出射する第2の発光部とを有することを特徴とするので、入手しやすい光源を用いて適切な集光スポットを形成することができる。 The optical element according to claim 4 is the optical element according to claim 1 or 2, wherein the wavelength λ2 is different from the wavelength λ3, and the light source emits a light beam having the wavelength λ2. And a second light-emitting portion that emits a light beam having the wavelength λ3. Therefore, an appropriate condensing spot can be formed using a readily available light source.
請求項5に記載の光学素子は、請求項4に記載の発明において、前記第1の発光部と前記第2の発光部とは、同一のパッケージに収容されていることを特徴とするので、装置のコンパクト化を図れる。 The optical element according to claim 5 is characterized in that, in the invention according to claim 4, the first light emitting part and the second light emitting part are accommodated in the same package. The device can be made compact.
請求項6に記載の光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であり、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であることを特徴とする。 An optical element according to a sixth aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein the number of the plurality of annular zones of the first objective lens portion is an odd number, and the second objective lens portion The number of the plurality of annular zones is an even number.
請求項7に記載の光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であり、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であることを特徴とする。 The optical element according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the number of the plurality of annular zones of the first objective lens unit is an even number, and the optical element of the second objective lens unit is The number of the plurality of annular zones is an odd number.
請求項8に記載の光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に偶数であることを特徴とする。 An optical element according to an eighth aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein the number of the plurality of annular zones of the first objective lens section and the plurality of the second objective lens section. The number of annular zones is both an even number.
請求項9に記載の光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に奇数であることを特徴とする。 An optical element according to a ninth aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein the number of the plurality of annular zones of the first objective lens portion and the plurality of the second objective lens portions. The number of annular zones is both odd.
請求項10に記載の光学素子は、請求項1に記載の発明において、前記第2対物レンズ部は、光軸を含む中央領域と、当該中央領域よりも外側に配置された周辺領域とを含む少なくとも2つの領域に分割され、
前記中央領域と前記複数の領域とは、それぞれ前記複数の輪帯を含み、
前記中央領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記中央領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記周辺領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光するが、前記周辺領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光しないことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, the second objective lens unit includes a central region including the optical axis and a peripheral region disposed outside the central region. Divided into at least two regions,
The central region and the plurality of regions each include the plurality of annular zones,
The light beam having the wavelength λ2 that has passed through the central region is condensed on the information recording surface of the third optical disc, and the light beam having the wavelength λ3 that has passed through the central region is collected on the information recording surface of the fourth optical disc. Light
The light beam having the wavelength λ2 that has passed through the peripheral area is collected on the information recording surface of the third optical disc, while the light beam having the wavelength λ3 that has passed through the peripheral region is collected on the information recording surface of the fourth optical disc. It does not shine.
前記光学素子をこのように構成することで、金型構造や成形時の調整を良好にするという効果が得られる。 By configuring the optical element in this way, the effect of improving the mold structure and the adjustment during molding can be obtained.
請求項11に記載の光学素子は、請求項10に記載の発明において、前記周辺領域には、通過する光束の波長に応じて光路差を付与する光路差付与構造が形成されていることを特徴とするので、前記周辺領域を通過した前記波長λ3の光束をフレアにすることができる。 An optical element according to an eleventh aspect is the optical element according to the tenth aspect, wherein an optical path difference providing structure for providing an optical path difference according to a wavelength of a light beam passing therethrough is formed in the peripheral region. Therefore, the light flux having the wavelength λ3 that has passed through the peripheral region can be made flare.
請求項12に記載の光学素子は、請求項1〜11のいずれかに記載の発明において、 第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とは一体成形により、一体的に形成されていることを特徴とする。 The optical element according to claim 12 is the invention according to any one of claims 1 to 11, wherein the first objective lens part and the second objective lens part are integrally formed by integral molding. Features.
請求項13に記載の光学素子は、請求項1〜11のいずれかに記載の発明において、第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とを係合して一体的に形成していることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eleventh aspects, the first objective lens portion and the second objective lens portion are engaged and formed integrally. Features.
請求項14に記載の光学素子は、請求項13に記載の発明において、前記第1対物レンズ部はガラス製であり、前記第2対物レンズ部はプラスチック製であることを特徴とする。 The optical element according to claim 14 is characterized in that, in the invention according to claim 13, the first objective lens part is made of glass and the second objective lens part is made of plastic.
請求項15に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜14のいずれかに記載の光学素子を用いたことを特徴とする。 An optical pickup device according to a fifteenth aspect uses the optical element according to any one of the first to fourteenth aspects.
本発明の光ピックアップ装置は、第1光ディスク〜第4光ディスクに対して互換可能に情報の記録/再生行うものである。光ピックアップ装置は、波長λ1〜波長λ3の光束を出射する少なくとも一つの光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ1の光束を第2光ディスクの情報記録面上に集光させる第1対物レンズ部と、波長λ2の光束を第3光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ4の光束を第4光ディスクの情報記録面上に集光させる第2対物レンズ部とを有する光学素子を備える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〜第4光ディスクの情報記録面からの各反射光束を受光する受光素子を有する。 The optical pickup apparatus of the present invention records and reproduces information in a manner compatible with the first to fourth optical disks. The optical pickup device has at least one light source that emits a light beam having a wavelength λ1 to a wavelength λ3. Further, the optical pickup device condenses the light beam having the wavelength λ1 on the information recording surface of the first optical disc, and collects the light beam having the wavelength λ1 on the information recording surface of the second optical disc; A condensing optical system comprising an optical element having a second objective lens unit that condenses the light beam of λ2 on the information recording surface of the third optical disk and condenses the light beam of wavelength λ4 on the information recording surface of the fourth optical disk Have The optical pickup device also includes a light receiving element that receives each reflected light beam from the information recording surfaces of the first optical disc to the fourth optical disc.
光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を出射する第1光源の他に、波長λ2の光束を出射する第2光源及び/又は波長λ3の光束を出射する第3光源を有することが好ましい。 In addition to the first light source that emits the light beam having the wavelength λ1, the optical pickup device preferably includes a second light source that emits the light beam having the wavelength λ2 and / or a third light source that emits the light beam having the wavelength λ3.
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(1)、(2)、(3)、(4)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 (1), (2), (3), and (4), but is not limited thereto.
0.0750mm≦t1≦0.1125mm (1)
0.5mm≦t2≦0.7mm (2)
0.5mm≦t3≦0.7mm (3)
1.0mm≦t4≦1.3mm (4)
0.0750 mm ≦ t1 ≦ 0.1125 mm (1)
0.5mm ≦ t2 ≦ 0.7mm (2)
0.5mm ≦ t3 ≦ 0.7mm (3)
1.0mm ≦ t4 ≦ 1.3mm (4)
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波長λ1の光束の波長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波長λ2の光束の波長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波長λ3の光束の波長λ3は好ましくは、760nm以上、820nm以下である。但し、波長λ2と波長λ3を同一波長とし、第3光ディスクと第4光ディスクの記録及び/又は再生を共通の光源により行うようにしてもよい。 When BD is used as the first optical disk and HD is used as the second optical disk, the wavelength λ1 of the light beam having the wavelength λ1 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 light beam having the wavelength λ2 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 light beam having the wavelength λ3 is preferably 760 nm or more and 820 nm or less. However, the wavelength λ2 and the wavelength λ3 may be the same wavelength, and recording and / or reproduction of the third optical disc and the fourth optical disc may be performed by a common light source.
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、光学素子を有する。光学素子の第1レンズ部は、波長λ1の光束を第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、波長λ1の光束を第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。光学素子の第2対物レンズ部は、波長λ2の光束を第3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、波長λ3の光束を第4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、光学素子のみを有していても良いが、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、光学素子の対物レンズ部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、光学素子の対物レンズ部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。 The condensing optical system has an optical element. The first lens portion of the optical element condenses the light beam having the wavelength λ1 so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the first optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 is formed on the information recording surface of the second optical disk. Light is collected so that information can be recorded / reproduced. The second objective lens portion of the optical element condenses the light beam having the wavelength λ2 so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the third optical disk, and the light beam of the wavelength λ3 is focused on the information recording surface of the fourth optical disk. The light is collected so that information can be recorded / reproduced. The condensing optical system may include only an optical element, but may include a coupling lens such as a collimator lens or a beam expander in addition to the optical element. The coupling lens is a single lens or a lens group that is disposed between the optical element of the objective lens portion of the 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 lens portion of the 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.
本明細書において、対物レンズ部とは、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。光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。光学素子が複数の対物レンズ部を有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。また、光学素子の対物レンズ部は、光路差付与構造を有していてもよい。また、光学素子の対物レンズ部は屈折面が非球面であることが好ましい。 In this specification, the objective lens unit 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 The optical element may be a glass lens, a plastic lens, or a hybrid lens in which an optical path difference providing structure or the like is provided on a glass lens with a photocurable resin or the like. When the optical element has a plurality of objective lens portions, a glass lens and a plastic lens may be mixed and used. The objective lens portion of the optical element may have an optical path difference providing structure. The objective lens portion of the optical element preferably has an aspheric refractive surface.
また、光学素子の対物レンズ部をプラスチックレンズとする場合は、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、対物レンズ部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。 In the case where the objective lens portion of the optical element is a plastic lens, it is preferable to use a cyclic olefin-based resin material. Among the cyclic olefin-based materials, the refractive index at a temperature of 25 ° C. with respect to a wavelength of 405 nm is 1.54 to 1.54. The refractive index change rate dN / dT (° C. −1 ) is −20 × 10 −5 to −− with respect to the wavelength of 405 nm in accordance with the temperature change in the temperature range of −60 ° C. to 70 ° C. It is more preferable to use a resin material in the range of 5 × 10 −5 (more preferably −10 × 10 −5 to −8 × 10 −5 ). When the objective lens portion 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再生及び/又は記録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再生及び/又は記録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再生及び/又は記録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再生及び/又は記録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。NA2及びNA3は、0.55以上、0.7以下であることが好ましい。また、NA4は、0.4以上、0.55以下であることが好ましい。 The objective optical element necessary for reproducing and / or recording information on the first optical disk is NA1, and the objective optical necessary for reproducing and / or recording information on the second optical disk is NA1. The image-side numerical aperture of the element is NA2 (NA1> NA2), and the image-side numerical aperture of the objective optical element necessary for reproducing and / or recording information on the third optical disk is NA3 (NA2 ≧ NA3), Let NA4 (NA3> NA4) be the image-side numerical aperture of the objective optical element necessary for reproducing and / or recording information on the fourth optical disk. NA1 is preferably 0.8 or more and 0.9 or less. NA2 and NA3 are preferably 0.55 or more and 0.7 or less. NA4 is preferably 0.4 or more and 0.55 or less.
光学素子の第1対物レンズ部の光学面は、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領域とに分けられる。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 optical surface of the first objective lens portion of the optical element is 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.
第1対物レンズ部の第1領域を通過した波長λ1の光束は、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領域を通過した波長λ1の光束は、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ようにしても良い。この場合、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 light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first area of the first objective lens unit is used for recording / reproduction of the first optical disk and the second optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is recorded on the first optical disk. It may be used for / reproduction and not used for recording / reproduction of the second optical disk. In this case, 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.
第1対物レンズ部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も言える。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 first objective lens unit 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 includes at least one first optical disk area and at least one second optical disk. It can be said that it has a use area. 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.
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BA1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。 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 BA1 in which the 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 therearound. There is a first optical disk area BA2 which is an aspherical refracting surface.
また、第1対物レンズ部は、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が、少なくとも一つの共用領域を有していてもよい。共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、且つ、共用領域を通過した第1光束は第2光ディスクの情報記録面上にも情報の記録/再生ができるように集光される。この場合、共用領域は光軸を含む最も内側の領域であることが好ましい。 The first objective lens section preferably has only the first optical disk area and the second optical disk area, but may have at least one shared area. The first light flux that has passed through the common area is focused on the information recording surface of the first optical disc so that information can be recorded / reproduced, and the first light flux that has passed through the common area is the information recording surface of the second optical disc. The light is also collected so that information can be recorded / reproduced. In this case, the shared area is preferably the innermost area including the optical axis.
また、第1対物レンズ部は、温度変化時や波長変化時に収差変化を補正するための光路差付与構造を有していてもよい。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。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 first objective lens unit may have an optical path difference providing structure for correcting aberration change when temperature changes or wavelength changes. 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 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.
この第1の例においては、第1光ディスク用領域及び第2光ディスク用領域は、共に屈折面であることが好ましく、この場合、屈折作用を利用して、第1光ディスク用領域を通過した光束を第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、第2光ディスク用領域を通過した光束を第2光ディスクの情報記録面上に集光させるということを成し遂げている。このような構成とすることで、光ディスクの情報記録面上での反射光が補正面を通過する際に、光量のロスを低減する事ができるため好ましい。この場合、受光素子として比較的低感度の受光素子を用いることが可能となるので、光ピックアップ装置のコストを削減することが可能となる。しかしながら、第1対物レンズ部に第1光ディスク用領域及び第2光ディスク用領域を設けず、代わりに、回折構造を設け、第1対物レンズ部を通過する第1光束を、回折作用を利用してm次の回折光とn次の回折光に振り分け、m次の回折光を第1光ディスクの情報記録面に集光させ、n次の回折光を第2光ディスクの情報記録面に集光させるようにしてもよい。 In this first example, both the first optical disk area and the second optical disk area are preferably refracting surfaces. In this case, the light beam that has passed through the first optical disk area is refracted. The light is condensed on the information recording surface of the first optical disk, and the light beam that has passed through the second optical disk area is condensed on the information recording surface of the second optical disk. Such a configuration is preferable because a loss of light amount can be reduced when reflected light on the information recording surface of the optical disc passes through the correction surface. In this case, a light receiving element having a relatively low sensitivity can be used as the light receiving element, so that the cost of the optical pickup device can be reduced. However, the first objective lens portion is not provided with the first optical disc region and the second optical disc region. Instead, a diffractive structure is provided, and the first light beam passing through the first objective lens portion is diffracted using the diffraction action. Sorting into m-th order diffracted light and n-th order diffracted light, condensing m-th order diffracted light on the information recording surface of the first optical disc, and condensing n-th order diffracted light on the information recording surface of the second optical disc It may be.
対物光学素子の第1対物レンズ部において、その非球面の第1領域に段差を設け、それによって複数の領域(第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域)に分割し、第2領域(第1光ディスク用領域)は屈折面のままとしてもよい。尚、第1領域中の第1光ディスク用領域と第2領域(第1光ディスク用領域)とは、同じ非球面形状とし、第2光ディスク用領域はそれと異なる形状の非球面形状とする事が好ましい。 In the first objective lens portion of the objective optical element, a step is provided in the first area of the aspheric surface, thereby dividing it into a plurality of areas (first optical disk area and second optical disk area), and the second area (first optical disk). 1 optical disk area) may be left as a refractive surface. The first optical disk area and the second area (first optical disk area) in the first area are preferably the same aspherical shape, and the second optical disk area is preferably an aspherical shape different from that. .
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対物レンズ部の第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とを併せた輪帯数が、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、第1対物レンズ部の断面を示す図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。 Further, from the viewpoint of facilitating the manufacture of the objective optical element, the number of annular zones including the first optical disk area and the second optical disk area of the first objective lens unit may be 3 or more and 10 or less. preferable. When the number of annular zones is 3, for example, the center area including the optical axis is the first optical disk area BA1 as shown in FIG. 1 showing the cross section of the first objective lens portion, and the second optical disk is surrounded by the area. An example in which the area HA and the outermost peripheral area (second area) around the area HA are used as the first optical disk area BA2 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.
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第1対物レンズ部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)における第1対物レンズ部のワーキングディスタンス(WDBD)と、第2光ディスク(HD)における第1対物レンズ部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(5)を満たすことが好ましい。
2・f1・NA1´> 2・f2・NA2´ (5)
尚、f1は波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第1光ディスク用領域の焦点距離、f2は波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第2光ディスク用領域の焦点距離、NA1´は第1対物レンズ部の第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。
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 first objective lens unit 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 first objective lens section in the first optical disc (BD). If the value of a difference between a working distance of the first objective lens unit in the second optical disk (HD) (WD HD) ( WD BD -WD HD), - 0.36 (mm) or more, 0.17 (mm) The following is preferable. 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 (5) is satisfied.
2 ・ f1 ・ NA1 '> 2 ・ f2 ・ NA2' (5)
Here, f1 is the focal length of the first optical disk area of the first objective lens section in the light beam of wavelength λ1, f2 is the focal distance of the second optical disk area of the first objective lens section in the light beam of wavelength λ1, and NA1 ′ is the first. The maximum numerical aperture satisfying the sine condition of the first optical disk area of one objective lens unit and the maximum numerical aperture satisfying the sine condition of the second optical disk area of the NA2 ′ object optical element are shown.
また、適切なスポット径を得るためには、第1対物レンズ部は以下の条件を満たすことが好ましい。 In order to obtain an appropriate spot diameter, the first objective lens unit preferably satisfies the following conditions.
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、波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第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 first objective lens portion in the light beam having the wavelength λ1, and NA1 is an image-side aperture defined by the standard that is necessary for recording / reproduction of the first optical disk. Indicates a number. 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、波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第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 a focal length of the second optical disk area of the first objective lens unit in the light beam having the wavelength λ1, and NA2 is an image-side aperture defined by the standard necessary for recording / reproducing of the second optical disk. Indicates a number. 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、光学素子の第1対物レンズ部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 first objective lens portion of the optical element, 1) change the aspherical shape between 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.
尚、光学素子の第1対物レンズ部における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、輪帯数が少ない方が好ましい。例えば、3輪帯の第1対物レンズ部であることが好ましい。第1対物レンズ部の輪帯数は奇数でも偶数でも良いし、第2対物レンズ部の輪帯数は奇数でも偶数でも良い。 In the optical surface on the optical disc side of the first objective lens portion of the optical element, 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. It is preferable to use an objective optical element that does not overlap with each other since the loss of light quantity can be reduced. When this viewpoint is emphasized, it is preferable that the number of ring zones is small. For example, it is preferable that the first objective lens unit has three zones. The number of annular zones of the first objective lens portion may be odd or even, and the number of annular zones of the second objective lens portion may be odd or even.
また、対物光学素子を薄型化すると言う観点からは、第1対物レンズ部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に示す第1対物レンズ部に対し、中央の領域である第1光ディスク用領域において第1対物レンズ部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 the objective optical element, a step is provided on the surface of the optical surface of the first objective lens unit, and the step is closer to the region closer to the optical axis than the region far from the step. Also, it is desirable that the step has a step that shortens the optical path. For example, the example shown in FIG. 3 is an example in which a step for thinning the first objective lens unit is further provided in the first optical disc region, which is the central region, with respect to the first objective lens unit 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。また第1対物レンズ部がプラスチックからなる場合は、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っても良い。また第1対物レンズ部がガラスからなる場合は、温度変化の影響が小さいので、温度特性を劣化させることなく深い段差を得ることが容易である。 The step between the first optical disc area and the second optical disc area is not limited to the example shown in FIG. In the case where the first objective lens portion is made of plastic, it may be a step that produces a diffractive action that compensates for a change in spherical aberration caused by a temperature change of the plastic by a change in laser oscillation wavelength accompanying the temperature change. Further, when the first objective lens portion is made of glass, it is easy to obtain a deep step without deteriorating temperature characteristics because the influence of temperature change is small.
第1対物レンズ部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(6)を満たすことが望ましい。
0.1mm ≦ Δ ≦ 1.0mm (6)
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 first objective lens part (the sign is a region closer to the optical axis of each step than a region farther from the side. In the case where the optical path is shortened, it is desirable that the following conditional expression (6) is satisfied.
0.1 mm ≦ Δ ≦ 1.0 mm (6)
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、第1対物レンズ部に、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、第1対物レンズ部を金型を用いて成形する場合、金型から第1対物レンズ部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 the first objective lens unit is provided with the first optical disk area and the 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 level difference may interfere with the removal of the first objective lens part from the mold when the first objective lens part is molded using a mold, making it more difficult to manufacture the objective optical element. It will be something. 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.
更に、補正面の構造に、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。好ましい例の一つは、第1対物レンズ部の第1光ディスク用領域に、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設ける構成である。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 correcting the change in aberration that occurs when the temperature or wavelength changes may be superimposed on the structure of the correction surface. One preferred example is a configuration in which an optical path difference providing structure is provided in the first optical disc region of the first objective lens unit for the purpose of correcting a change in aberration that occurs when the temperature or wavelength changes. 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. .
次に、第1対物レンズ部の段差の段差量について説明する。段差量の例としては、大きく3通りに分けられる。 Next, the step amount of the first objective lens portion will be described. Examples of the level difference are roughly divided into three types.
第1の例は、第1対物レンズ部の段差の段差量が、波長λ1の光束に対して波長λ1のa倍の光路差を与える段差量である場合である。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(7)で表すことができる。
d1=a・λ1/(n−1) (7)
但し、nは、波長λ1の光束における補正面を有する光学素子の屈折率である。
In the first example, the step amount of the step of the first objective lens unit is a step amount that gives an optical path difference of a times the wavelength λ1 to the light beam having the wavelength λ1. 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 (7).
d1 = a · λ1 / (n−1) (7)
Here, n is the refractive index of the optical element having a correction surface for the light flux with wavelength λ1.
第2の例は、第1対物レンズ部段差の段差量が、波長λ1の光束に対して波長λ1のb倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、bは、0又は任意の正の整数とxの和である。xは、0.4以上、0.6以下の任意の値である。この場合、段差量d2は、以下の式(8)で表すことができる。
d1=b・λ1/(n−1) (8)
A second example is a case where the step amount of the first objective lens step is a step amount that gives an optical path difference of b times the wavelength λ1 to the light beam having the wavelength λ1. Note that b is 0 or the sum of any positive integer and x. x is an arbitrary value between 0.4 and 0.6. In this case, the step amount d2 can be expressed by the following equation (8).
d1 = b · λ1 / (n−1) (8)
第3の例は、第1対物レンズ部の段差の段差量が、波長λ1の光束に対して波長λ1のc倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、cは、0又は任意の正の整数とyの和である。yは、0より大きく、0.4未満か、0.6より大きく、1未満の任意の値である。この場合、段差量d3は、以下の式(9)で表すことができる。
d1=c・λ1/(n−1) (9)
The third example is a case where the step amount of the step of the first objective lens portion is a step amount that gives an optical path difference c times the wavelength λ1 to the light beam having the wavelength λ1. Note that c is 0 or the sum of any positive integer and y. y is an arbitrary value greater than 0 and less than 0.4 or greater than 0.6 and less than 1. In this case, the step amount d3 can be expressed by the following equation (9).
d1 = c · λ1 / (n−1) (9)
また、本発明の光学素子の第1対物レンズ部を、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第1対物レンズ部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第1対物レンズ部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 first objective lens portion of the optical element of the present invention is applied to a hybrid optical disc in which recording layers of a plurality of types of optical discs including the first optical disc and the second optical disc are laminated on one optical disc, the first optical disc It is preferable that the working distance (WD 1 ) of the first objective lens portion in the second optical disc is different from the working distance (WD 2 ) of the first objective lens portion in the second optical disc. 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.
第2対物レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有する。第2対物レンズ部として適用可能な態様としては、大きく2つの種類に分類される。 The optical surface of the second objective lens unit has a plurality of concentric annular zones around the optical axis. The modes applicable as the second objective lens unit are roughly classified into two types.
一つ目の態様は以下である。第2対物レンズ部の複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した波長λ2の光束が第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した波長λ3の光束が第4光ディスクの情報記録面に集光する。また、第2対物レンズ部における複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した少なくとも一つの輪帯は、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光する。そして、第2対物レンズ部における複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、波長λ4の光束を第4光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光する。 The first aspect is as follows. In the central annular zone including the optical axes of the plurality of annular zones of the second objective lens unit, the light flux having the wavelength λ2 that has passed is condensed on the information recording surface of the third optical disc, and the light flux having the wavelength λ3 that has passed is the fourth. Condensed on the information recording surface of the optical disc. In addition, among the plurality of annular zones in the second objective lens unit, at least one annular zone formed outside the central annular zone including the optical axis transmits a light beam having a wavelength λ3 to the information recording surface of the third optical disc. Without condensing, the light beam of wavelength λ4 is condensed on the information recording surface of the fourth optical disk. Of the plurality of annular zones in the second objective lens section, the outermost annular zone does not collect the light beam having the wavelength λ4 on the information recording surface of the fourth optical disk, and the light beam having the wavelength λ3. Focus on the information recording surface.
即ち、第1の態様は、第2対物レンズ部が、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光する第4光ディスク用領域と、波長λ4の光束を第4光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光する第3光ディスク用領域と、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光し、波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光する共用領域を有する態様とも言える。この態様においては、主に屈折作用を利用して第3光ディスクと第4光ディスクの互換を可能としている。 That is, according to the first aspect, the second objective lens unit does not collect the light beam having the wavelength λ3 on the information recording surface of the third optical disk, but condenses the light beam having the wavelength λ4 on the information recording surface of the fourth optical disk. A region for the fourth optical disc, a region for the third optical disc for condensing the light beam of wavelength λ3 on the information recording surface of the third optical disc without condensing the light beam of wavelength λ4 on the information recording surface of the fourth optical disc, and a wavelength of λ3 It can be said that it has a common area for condensing the light beam on the information recording surface of the third optical disk and condensing the light beam of wavelength λ4 on the information recording surface of the fourth optical disk. In this aspect, the third optical disc and the fourth optical disc can be interchanged mainly using the refraction action.
第1の態様においては、波長λ2は波長λ3と等しくてもよく、波長λ2は波長λ3と異なっていてもよい。 In the first embodiment, the wavelength λ2 may be equal to the wavelength λ3, and the wavelength λ2 may be different from the wavelength λ3.
第2の態様としては、第2対物レンズ部が、光軸を含む中央領域と、中央領域よりも外側に配置された周辺領域とを含む少なくとも2つの領域に分割され、中央領域と周辺領域とは、それぞれ複数の輪帯を含み、中央領域を通過した波長λ2の光束は、第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、中央領域を通過した波長λ3の光束は、第4光ディスクの情報記録面に集光し、周辺領域を通過した波長λ2の光束は、第3光ディスクの情報記録面に集光するが、周辺領域を通過した波長λ3の光束は、第4光ディスクの情報記録面に集光しない態様が挙げられる。第2対物レンズ部の中央領域も周辺領域も光路差付与構造を有することが好ましい。 As a second aspect, the second objective lens unit is divided into at least two regions including a central region including the optical axis and a peripheral region disposed outside the central region, the central region and the peripheral region Includes a plurality of ring zones, and the light beam having the wavelength λ2 that has passed through the central region is condensed on the information recording surface of the third optical disc, and the light beam having the wavelength λ3 that has passed through the central region is the information on the fourth optical disc. The light beam having the wavelength λ2 that has been condensed on the recording surface and passed through the peripheral area is condensed on the information recording surface of the third optical disc, while the light beam having the wavelength λ3 that has passed through the peripheral region is focused on the information recording surface of the fourth optical disc. The aspect which does not condense is mentioned. It is preferable that both the central region and the peripheral region of the second objective lens portion have an optical path difference providing structure.
例えば、第3光ディスクとしてDVD、第4光ディスクとしてCDを用いる場合、中央領域はNA4以下の領域であることが好ましい。また、中央領域を波長λ2の光束および波長λ3の光束が通過する際に回折光が発生することが好ましく、波長λ2の光束においても波長λ3の光束においても同じ次数の回折光が最も多く発生することが好ましい。従って、この態様においては、主に回折作用を利用して第3光ディスクと第4光ディスクの互換を可能とすることが好ましい。 For example, when a DVD is used as the third optical disk and a CD is used as the fourth optical disk, the central area is preferably an area of NA4 or less. Further, it is preferable that diffracted light is generated when the light beam having the wavelength λ2 and the light beam having the wavelength λ3 pass through the central region, and the same order of diffracted light is generated most in the light beam having the wavelength λ2 and the light beam having the wavelength λ3 It is preferable. Therefore, in this aspect, it is preferable that the third optical disc and the fourth optical disc can be compatible mainly using the diffraction action.
本発明の光学素子は、図5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第1対物レンズ部OL1と、第3光ディスク及び第4光ディスク用の対物レンズOL2とを一体的に形成している。尚、一体的に形成した対物光学素子とは、図5に示すように、第1の対物レンズ部OL1及び第2の対物レンズOL2とが融合している場合(例えば、第1対物レンズ部及び第2対物レンズ部とを有する対物光学素子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6〜9に示すような、第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とを別々に成形し、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. 5, the optical element of the present invention includes a single objective lens OL1 of the present invention for the first optical disk and the second optical disk, an objective lens OL2 for the third optical disk and the fourth optical disk, Are integrally formed. As shown in FIG. 5, the integrally formed objective optical element includes a case where the first objective lens section OL1 and the second objective lens OL2 are fused (for example, the first objective lens section and the second objective lens section). (When an objective optical element having a second objective lens part is obtained by integral molding by injection molding), the first objective lens part and the second objective lens part are separately molded as shown in FIGS. In addition, the optical element may be integrated by being fitted later, bonded, or engaged.
図6は、第1対物レンズ部と第2対物レンズ部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の対物レンズ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HOL内の段差部STに、フランジ部FL1を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第1の第1対物レンズ部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の第1対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2が並列になったレンズユニットOEが形成される。 FIG. 6 shows an example of a lens unit in which the first objective lens unit and the second objective lens unit are integrally formed. The second objective lens 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 HOL. Thus, the first objective lens portion OL1 made of glass or plastic of the present invention is assembled from the optical axis direction and integrated by bonding or the like, and the first first objective lens portion OL1 and the second objective lens portion are integrated. A lens unit OE in which the lens portions OL2 are arranged in parallel is formed.
図7は、第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とを係合して一体的に形成している対物光学素子の別の例を示している。プラスチック製の第2対物レンズ部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、本発明のガラス製又はプラスチック製の第1の第1対物レンズ部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対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2が並列になったレンズユニットOEが形成される。 FIG. 7 shows another example of the objective optical element in which the first objective lens unit and the second objective lens unit are integrally formed. The second objective lens portion OL2 made of plastic forms a cutout CT having a stepped portion ST in the rectangular plate-shaped flange portion FL2 so that the flange portion FL1 is held by the stepped portion ST in the cutout CT. Thus, the first objective lens portion OL1 made of glass or plastic of the present invention is assembled from the direction orthogonal to the optical axis and integrated by bonding or the like, and the first objective lens portion OL1 and the second objective lens portion are integrated. A lens unit OE in which OL2 is arranged in parallel is formed.
尚、図8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の第1対物レンズ部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9に示すように、ガラス製又はプラスチック製の第1対物レンズ部OL1と、プラスチック製の第2対物レンズ部OL2とを、別部材である保持部材Hに、それぞれ切欠CT1,CT2内の段部ST1,ST2を介して組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口又は切欠を有し、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. 8, the flange portion FL1 of the first first objective lens portion 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, as shown in FIG. 9, the first objective lens portion OL1 made of glass or plastic and the second objective lens portion OL2 made of plastic are provided in separate holding members H in the notches CT1 and CT2, respectively. These may be integrated by assembling via the step portions ST1 and ST2. In any case, it is preferable that the holding member has an opening or a notch, and the objective lens unit is fitted therein.
図10は、第1対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2とを係合して一体的に形成している対物光学素子の更に別の例を示しており、図で上方が光源側、下方が光ディスク側となっている。第2対物レンズ部OL2は、保持部材Hと一体的に形成されており、保持部材Hの開口に、第2対物レンズ部OL1が挿入されて固着されるようになっている。ここでは、第1対物レンズ部OL1の光学面は、光軸を含む第1輪帯R1と、その外側に向かって順に、第2輪帯R2、第3輪帯R3,第4輪帯R4、第5輪帯R5を形成している。第1輪帯R1,第3輪帯R3、第5輪帯R5は、点線で示すように同一の非球面AS上にあり、波長λ1の光束をBDの情報記録面上に集光するようになっている所謂第1光ディスク用領域である。一方、第2輪帯R2,第4輪帯R4は、非球面ASに対して光ディスク側に引っ込んだ形状となっていて、波長λ1の光束をHDの情報記録面上に集光する所謂第2光ディスク用領域である。 FIG. 10 shows still another example of an objective optical element that is integrally formed by engaging the first objective lens portion OL1 and the second objective lens portion OL2. The lower side is the optical disc side. The second objective lens portion OL2 is formed integrally with the holding member H, and the second objective lens portion OL1 is inserted into and fixed to the opening of the holding member H. Here, the optical surface of the first objective lens section OL1 includes the first annular zone R1 including the optical axis, and the second annular zone R2, the third annular zone R3, the fourth annular zone R4, in order toward the outside. A fifth annular zone R5 is formed. The first annular zone R1, the third annular zone R3, and the fifth annular zone R5 are on the same aspherical surface AS as indicated by the dotted line, so that the light flux having the wavelength λ1 is condensed on the information recording surface of the BD. This is a so-called first optical disk area. On the other hand, the second annular zone R2 and the fourth annular zone R4 are shaped so as to be retracted toward the optical disk side with respect to the aspherical surface AS, and so-called second so that the light flux having the wavelength λ1 is condensed on the information recording surface of HD. This is an optical disk area.
波長λ1の光束は、平行光として第1対物レンズ部に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として第1対物レンズ部に入射してもよい。好ましくは、波長λ1の光束の、第1対物レンズ部への入射光束の倍率m1が、下記の式(11)を満たすことである。 The light beam having the wavelength λ1 may be incident on the first objective lens unit as parallel light, or may be incident on the first objective lens unit as divergent light or convergent light. Preferably, the magnification m1 of the light beam having the wavelength λ1 incident on the first objective lens unit satisfies the following formula (11).
−0.02<m1<0.02 (11) −0.02 <m1 <0.02 (11)
一方で、波長λ1の光束を発散光として第1対物レンズ部に入射させる場合、波長λ1の光束の第1対物レンズ部への入射光束の倍率m1が、下記の式(12)を満たすことが好ましい。 On the other hand, when the light beam having the wavelength λ1 is incident on the first objective lens unit as diverging light, the magnification m1 of the light beam incident on the first objective lens unit of the light beam having the wavelength λ1 satisfies the following formula (12). preferable.
−0.10<m1<0.00 (12) -0.10 <m1 <0.00 (12)
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(13)を満たすことが好ましい。
m11<m12 (13)
尚、m11は、第1光ディスクの記録/再生時の、波長λ1の光束の第1対物レンズ部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、波長λ1の光束の第1対物レンズ部への入射光束の倍率を示す。
In order to make the sine condition compatible during 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 (13).
m11 <m12 (13)
Here, m11 represents the magnification of the light beam incident on the first objective lens portion of the light beam having the wavelength λ1 at the time of recording / reproduction of the first optical disk, and m12 represents the wavelength of λ1 at the time of recording / reproduction of the second optical disk. The magnification of the light beam incident on the first objective lens portion of the light beam is shown.
例えば、第1光ディスクの記録/再生時には、波長λ1の光束を第1対物レンズ部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、波長λ1の光束を第1対物レンズ部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, a light beam having a wavelength λ1 is incident on the first objective lens unit as infinite parallel light, and when recording / reproducing the second optical disk, the light beam having a wavelength λ1 is finite on the first objective lens unit. A preferred example is an embodiment in which the light is incident as convergent light.
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、光利用効率の高い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 with high light utilization efficiency.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図11は、BD(第1の光ディスクともいう)、HD(第2の光ディスクともいう)、DVD(第3の光ディスクともいう)及びCD(第4の光ディスクともいう)の全てに対して情報の記録/再生を行える、第1の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。本実施の形態においては、第2半導体レーザLD2と、第3半導体レーザLD3とが、同一の筐体内に収納された、いわゆる2レーザ1パッケージ2L1Pとなっている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 shows information for all of BD (also referred to as first optical disk), HD (also referred to as second optical disk), DVD (also referred to as third optical disk), and CD (also referred to as fourth optical disk). It is a schematic sectional drawing of the optical pick-up apparatus concerning 1st Embodiment which can perform recording / reproduction | regeneration. In the present embodiment, the second semiconductor laser LD2 and the third semiconductor laser LD3 are a so-called two-laser one package 2L1P housed in the same casing.
第1対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2とを一体的に有する光学素子OE(図10参照)は、レンズホルダHLDに支持されている。レンズホルダHLDは、アクチュエータACTにより少なくとも2次元的に可動に支持されている。アクチュエータACTは、光ピックアップ装置のフレーム(不図示)に対して位置調整可能に取り付けられたアクチュエータべースACTBを有している。また、図10に示すように、第1対物レンズ部は第1光ディスク用領域R1,R3,R5と第2光ディスク用領域R2,R4とを有し、R5とR4の境界が丁度NA0.65に相当する位置となっている。また、第2対物レンズ部は中央領域と周辺領域が共に光路差付与構造を有しており、中央領域と周辺領域の境界が丁度NA0.45に相当する位置となっている。 The optical element OE (see FIG. 10) integrally including the first objective lens portion OL1 and the second objective lens portion OL2 is supported by the lens holder HLD. The lens holder HLD is movably supported at least two-dimensionally by the actuator ACT. Actuator ACT has actuator base ACTB attached so that position adjustment was possible to the frame (not shown) of an optical pick-up device. As shown in FIG. 10, the first objective lens unit has first optical disk areas R1, R3, R5 and second optical disk areas R2, R4, and the boundary between R5 and R4 is exactly NA 0.65. It is a corresponding position. In addition, the second objective lens portion has an optical path difference providing structure in both the central region and the peripheral region, and the boundary between the central region and the peripheral region is just a position corresponding to NA 0.45.
BDに対して情報の記録/再生を行う場合について説明する。図11において、第1の光源としての第1半導体レーザLD1(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は、第1回折格子G1を通過する。 A case of recording / reproducing information with respect to a BD will be described. In FIG. 11 , a light beam emitted from a first semiconductor laser LD1 (wavelength λ1 = 380 nm to 450 nm) serving as a first light source passes through a beam shaper BS and the shape of the light beam is corrected, and then a first collimator. The light enters the lens CL1 and becomes a parallel light beam. The light beam emitted from the first collimating lens CL1 passes through the first diffraction grating G1.
第1回折格子G1を通過した光束は、第1偏光ビームスプリッタPBS1を通過し、更に第1のλ/4波長板QWP1を通過して、第1対物レンズ部OL1の第1光ディスク用領域R1,R3,R5により集光されて、BDの保護層(厚さt1=0.1mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第1対物レンズ部OL1の第2光ディスク用領域を通過した光束は、BDの情報記録面に集光されない。 The light beam that has passed through the first diffraction grating G1 passes through the first polarizing beam splitter PBS1, passes through the first λ / 4 wavelength plate QWP1, and then passes through the first optical disc region R1, the first objective lens section OL1. The light is condensed by R3 and R5, and is condensed on the information recording surface through a protective layer (thickness t1 = 0.1 mm) of BD to form a condensing spot. The light beam that has passed through the second optical disk area of the first objective lens section OL1 is not condensed on the information recording surface of the BD.
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物レンズ部OL1、第1のλ/4波長板QWP1を通過して、第1偏光ビームスプリッタPBS1で反射され、更に第1センサレンズSL1を介して第1光検出器PD1の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、BDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。 Then, the light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the first objective lens section OL1 and the first λ / 4 wavelength plate QWP1, is reflected by the first polarizing beam splitter PBS1, and further Since the light enters the light receiving surface of the first photodetector PD1 via the one sensor lens SL1, a read signal of information recorded on the BD is obtained using the output signal.
また、第1光検出器PD1上で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う。この検出に基づいて、第1半導体レーザLD1からの光束をBDの情報記録面に結像するように、第1対物レンズ部OL1をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。 In addition, focus detection and track detection are performed by detecting changes in the shape of the spot on the first photodetector PD1 and changes in the amount of light due to position changes. Based on this detection, the actuator ACT is driven so that the first objective lens section OL1 is moved together with the lens holder HLD so that the light flux from the first semiconductor laser LD1 is imaged on the information recording surface of the BD.
HDに対して情報の記録/再生を行う場合について説明する。第1の光源としての第1半導体レーザLD1(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は、第1回折格子G1を通過する。 A case where information is recorded / reproduced with respect to the HD will be described. The light beam emitted from the first semiconductor laser LD1 (wavelength λ1 = 380 nm to 450 nm) as the first light source is incident on the first collimating lens CL1 after passing through the beam shaper BS and correcting the shape of the light beam. And becomes a parallel light flux. The light beam emitted from the first collimating lens CL1 passes through the first diffraction grating G1.
第1回折格子G1を通過した光束は、第1偏光ビームスプリッタPBS1を通過し、更に第1のλ/4波長板QWP1を通過して、第1対物レンズ部OL1の第2光ディスク用領域R2,R4により集光されて、HDの保護層(厚さt2=0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第1対物レンズ部OL1の第1光ディスク用領域を通過した光束は、HDの情報記録面に集光されない。 The light beam that has passed through the first diffraction grating G1 passes through the first polarization beam splitter PBS1, passes through the first λ / 4 wavelength plate QWP1, and then passes through the second optical disc region R2, of the first objective lens section OL1. The light is condensed by R4 and condensed on the information recording surface through an HD protective layer (thickness t2 = 0.6 mm) to form a condensing spot. The light beam that has passed through the first optical disk area of the first objective lens section OL1 is not condensed on the HD information recording surface.
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物レンズ部OL1、第1のλ/4波長板QWP1を通過して、第1偏光ビームスプリッタPBS1で反射され、更に第1センサレンズSL1を介して第1光検出器PD1の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、HDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。 The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the first objective lens section OL1 and the first λ / 4 wave plate QWP1, is reflected by the first polarization beam splitter PBS1, and further Since the light is incident on the light receiving surface of the first photodetector PD1 via the one sensor lens SL1, a read signal of information recorded in the HD is obtained using the output signal.
また、第1光検出器PD1上で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う。この検出に基づいて、第1半導体レーザLD1からの光束をHDの情報記録面に結像するように、第1対物レンズ部OL1をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。 In addition, focus detection and track detection are performed by detecting changes in the shape of the spot on the first photodetector PD1 and changes in the amount of light due to position changes. Based on this detection, the actuator ACT is driven so that the first objective lens section OL1 is moved together with the lens holder HLD so that the light flux from the first semiconductor laser LD1 is imaged on the information recording surface of HD.
DVDに対して情報の記録/再生を行う場合について説明する。第2半導体レーザLD2(波長λ2=600nm〜700nm)から出射された光束は、2レーザ1パッケージ2L1Pから外部へと出た後、回折補正素子DEを通過し、更に第2コリメートレンズCL2に入射して平行光束となる。第2コリメートレンズCL2から出射した光束は、第2回折格子G2を通過し、更に第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過して、更に第2のλ/4波長板QWP2を通過して、第2対物レンズ部OL2により集光されて、DVDの保護層(厚さt3=0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第2対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においても周辺領域においても1次の回折光が最も多く発生し、当該1次の回折光がDVDの情報記録面に集光する。 A case of recording / reproducing information on a DVD will be described. The light beam emitted from the second semiconductor laser LD2 (wavelength λ2 = 600 nm to 700 nm) exits from the two laser 1 package 2L1P, passes through the diffraction correction element DE, and further enters the second collimating lens CL2. Becomes parallel light flux. The light beam emitted from the second collimating lens CL2 passes through the second diffraction grating G2, passes through the second polarizing beam splitter PBS2, passes through the second λ / 4 wavelength plate QWP2, and passes through the second objective. The light is condensed by the lens portion OL2 and is condensed on the information recording surface via the protective layer (thickness t3 = 0.6 mm) of the DVD to form a condensing spot. When the light beam passes through the optical path difference providing structure of the second objective lens unit, the most primary diffracted light is generated in both the central region and the peripheral region, and the primary diffracted light is generated on the information recording surface of the DVD. Condensate.
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第2対物レンズ部OL2、第2のλ/4波長板QWP2を通過し、第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射され、更に第2センサレンズSL2及び光軸補正素子SEを介して第2光検出器PD2の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、DVDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。 Then, the light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the second objective lens section OL2 and the second λ / 4 wavelength plate QWP2, is reflected by the second polarizing beam splitter PBS2, and further the second Since the light enters the light receiving surface of the second photodetector PD2 through the sensor lens SL2 and the optical axis correction element SE, a read signal of information recorded on the DVD can be obtained using the output signal.
また、第2光検出器PD2上で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う。この検出に基づいて、第2半導体レーザLD2からの光束をDVDの情報記録面に結像するように、第2対物レンズ部OL2をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。 Further, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the second photodetector PD2. Based on this detection, the actuator ACT is driven so that the second objective lens section OL2 is moved together with the lens holder HLD so that the light beam from the second semiconductor laser LD2 forms an image on the information recording surface of the DVD.
CDに対して情報の記録/再生を行う場合について説明する。第3半導体レーザLD3(波長λ3=700nm〜800nm)から出射された光束は、2レーザ1パッケージ2L1Pから外部へと出た後、回折補正素子DEを通過し、更に第2コリメートレンズCL2に入射して平行光束となる。第2コリメートレンズCL2から出射した光束は、第2回折格子G2を通過し、更に第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過する。 A case where information is recorded / reproduced on a CD will be described. A light beam emitted from the third semiconductor laser LD3 (wavelength λ3 = 700 nm to 800 nm) exits from the two laser 1 package 2L1P, passes through the diffraction correction element DE, and further enters the second collimating lens CL2. Becomes parallel light flux. The light beam emitted from the second collimating lens CL2 passes through the second diffraction grating G2, and further passes through the second polarizing beam splitter PBS2.
第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過した光束は、第2のλ/4波長板QWP2を通過して、第2対物レンズ部OL2により集光されて、CDの保護層(厚さt4=1.2mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第2対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においては1次の回折光が最も多く発生し、当該1次の回折光がCDの情報記録面に集光する。一方で、周辺領域においては1次の回折光が最も多く発生するが、当該1次の回折光は、CDの情報記録面では集光せず、フレアとなる。 The light beam that has passed through the second polarizing beam splitter PBS2 passes through the second λ / 4 wavelength plate QWP2, is condensed by the second objective lens unit OL2, and is protected by a CD protective layer (thickness t4 = 1.2 mm). ) To be focused on the information recording surface through which a condensing spot is formed. When the light beam passes through the optical path difference providing structure of the second objective lens unit, the first-order diffracted light is generated most in the central region, and the first-order diffracted light is condensed on the information recording surface of the CD. On the other hand, the first-order diffracted light is generated most in the peripheral region, but the first-order diffracted light is not condensed on the information recording surface of the CD, but becomes flare.
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第2対物レンズ部OL2、第2のλ/4波長板QWP2を通過し、第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射され、更に第2センサレンズSL2及び光軸補正素子SEを介して第2光検出器PD2の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、CDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。 Then, the light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the second objective lens section OL2 and the second λ / 4 wavelength plate QWP2, is reflected by the second polarizing beam splitter PBS2, and further the second Since the light enters the light receiving surface of the second photodetector PD2 via the sensor lens SL2 and the optical axis correction element SE, a read signal of information recorded on the CD is obtained using the output signal.
また、第2光検出器PD2上で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う。この検出に基づいて、第3半導体レーザLD3からの光束をCDの情報記録面に結像するように、第2対物レンズ部OL2をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。 Further, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the second photodetector PD2. Based on this detection, the actuator ACT is driven so that the second objective lens section OL2 is moved together with the lens holder HLD so that the light beam from the third semiconductor laser LD3 forms an image on the information recording surface of the CD.
図12は、BD(第1の光ディスクともいう)、HD(第2の光ディスクともいう)、DVD(第3の光ディスクともいう)及びCD(第4の光ディスクともいう)の全てに対して情報の記録/再生を行える、第2の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。 FIG. 12 shows information for all of BD (also referred to as first optical disk), HD (also referred to as second optical disk), DVD (also referred to as third optical disk) and CD (also referred to as fourth optical disk). It is a schematic sectional drawing of the optical pick-up apparatus concerning 2nd Embodiment which can perform recording / reproduction | regeneration.
図12に示すように、第1対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2とを一体的に有する対物光学素子OE(図10参照)を支持するレンズホルダHLDは、アクチュエータACTにより少なくとも2次元的に可動に支持されている。アクチュエータACTは、光ピックアップ装置のフレーム(不図示)に対して、アクチュエータべースACTBを介して取り付けられている。 As shown in FIG. 12, the lens holder HLD that supports the objective optical element OE (see FIG. 10) integrally including the first objective lens portion OL1 and the second objective lens portion OL2 is at least two-dimensionally formed by the actuator ACT. Is movably supported. The actuator ACT is attached to the frame (not shown) of the optical pickup device via the actuator base ACTB.
BDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合について説明する。図12において、第1の光源としての第1半導体レーザLD1(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は、光源から出射した光束を記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離するための光学手段である回折格子Gを通過し、更に偏光ビームスプリッタPBS、エキスパンダーレンズEXP及び第1のダイクロイックプリズムDP1、λ/4波長板QWPを通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2で反射される。 A case where information is recorded and / or reproduced on a BD will be described. In FIG. 12, the light beam emitted from the first semiconductor laser LD1 (wavelength λ1 = 380 nm to 450 nm) as the first light source passes through the beam shaper BS, and the shape of the light beam is corrected, and then the first collimator. The light enters the lens CL1 and becomes a parallel light beam. The light beam emitted from the first collimator lens CL1 passes through a diffraction grating G, which is an optical means for separating the light beam emitted from the light source into a main beam for recording / reproducing and a sub beam for detecting a tracking error signal. The light passes through the splitter PBS, the expander lens EXP, the first dichroic prism DP1, and the λ / 4 wavelength plate QWP, and is reflected by the second dichroic prism DP2.
第2のダイクロイックプリズムDP2で反射された光束は、第1対物レンズ部OL1の第1光ディスク用領域により集光されて、BDの保護層(厚さt1=0.1mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第1対物レンズ部OL1の第2光ディスク用領域を通過した光束は、BDの情報記録面に集光されない。 The light beam reflected by the second dichroic prism DP2 is condensed by the first optical disk area of the first objective lens section OL1, and the information recording is performed via the protective layer (thickness t1 = 0.1 mm) of the BD. The light is focused on the surface and a focused spot is formed here. The light beam that has passed through the second optical disk area of the first objective lens section OL1 is not condensed on the information recording surface of the BD.
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物レンズ部OL1を通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2で反射され、λ/4波長板QWP1、第1のダイクロイックプリズムDP1、エキスパンダーレンズEXPを通過して、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、更にセンサレンズSLを通過し、光軸補正素子SEを通過して光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、BDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。 Then, the light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the first objective lens section OL1, is reflected by the second dichroic prism DP2, and is reflected by the λ / 4 wavelength plate QWP1 and the first dichroic prism DP1. Then, the light passes through the expander lens EXP, is reflected by the polarization beam splitter PBS, passes through the sensor lens SL, passes through the optical axis correction element SE, and enters the light receiving surface of the photodetector PD. By using this, a read signal of information recorded on the BD is obtained.
また、光検出器PD上で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う。この検出に基づいて、第1半導体レーザLD1からの光束をBDの情報記録面に結像するように、第1対物レンズ部OL1をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。 In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector PD. Based on this detection, the actuator ACT is driven so that the first objective lens section OL1 is moved together with the lens holder HLD so that the light flux from the first semiconductor laser LD1 is imaged on the information recording surface of the BD.
HDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合について説明する。第1の光源としての第1半導体レーザLD1(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は、光源から出射した光束を記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離するための光学手段である回折格子Gを通過し、更に偏光ビームスプリッタPBS、エキスパンダーレンズEXP及び第1のダイクロイックプリズムDP1、λ/4波長板QWPを通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2で反射される。 A case where information is recorded and / or reproduced on the HD will be described. The light beam emitted from the first semiconductor laser LD1 (wavelength λ1 = 380 nm to 450 nm) as the first light source is incident on the first collimating lens CL1 after passing through the beam shaper BS and correcting the shape of the light beam. And becomes a parallel light flux. The light beam emitted from the first collimator lens CL1 passes through a diffraction grating G, which is an optical means for separating the light beam emitted from the light source into a main beam for recording / reproducing and a sub beam for detecting a tracking error signal. The light passes through the splitter PBS, the expander lens EXP, the first dichroic prism DP1, and the λ / 4 wavelength plate QWP, and is reflected by the second dichroic prism DP2.
第2のダイクロイックプリズムDP2で反射された光束は、第1対物レンズ部OL1の第2光ディスク用領域により集光されて、HDの保護層(厚さt2=0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第1対物レンズ部OL1の第1光ディスク用領域を通過した光束は、HDの情報記録面に集光されない。 The light beam reflected by the second dichroic prism DP2 is condensed by the second optical disk area of the first objective lens section OL1, and the information is recorded through the HD protective layer (thickness t2 = 0.6 mm). The light is focused on the surface and a focused spot is formed here. The light beam that has passed through the first optical disk area of the first objective lens section OL1 is not condensed on the HD information recording surface.
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物レンズ部OL1を通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2で反射され、λ/4波長板QWP1、第1のダイクロイックプリズムDP1、エキスパンダーレンズEXPを通過して、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、更にセンサレンズSLを通過し、光軸補正素子SEを通過して光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、HDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。 Then, the light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the first objective lens section OL1, is reflected by the second dichroic prism DP2, and is reflected by the λ / 4 wavelength plate QWP1 and the first dichroic prism DP1. Then, the light passes through the expander lens EXP, is reflected by the polarization beam splitter PBS, passes through the sensor lens SL, passes through the optical axis correction element SE, and enters the light receiving surface of the photodetector PD. By using this, a read signal of information recorded in the HD can be obtained.
また、光検出器PD上で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う。この検出に基づいて、第1半導体レーザLD1からの光束をHDの情報記録面に結像するように、第1対物レンズ部OL1をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。 In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector PD. Based on this detection, the actuator ACT is driven so that the first objective lens section OL1 is moved together with the lens holder HLD so that the light flux from the first semiconductor laser LD1 is imaged on the information recording surface of HD.
DVDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合について説明する。第2半導体レーザLD2(波長λ2=600nm〜700nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は回折格子Gを通過し、更に偏光ビームスプリッタPBS及びエキスパンダーレンズEXP及び第1のダイクロイックプリズムDP1、λ/4波長板QWPを通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2を通過し、立ち上げミラーMで反射される。 A case where information is recorded and / or reproduced on a DVD will be described. The light beam emitted from the second semiconductor laser LD2 (wavelength λ2 = 600 nm to 700 nm) passes through the beam shaper BS, the shape of the light beam is corrected, and then enters the first collimator lens CL1 to become a parallel light beam. . The light beam emitted from the first collimating lens CL1 passes through the diffraction grating G, and further passes through the polarizing beam splitter PBS, the expander lens EXP, the first dichroic prism DP1, and the λ / 4 wavelength plate QWP, and the second dichroic prism DP2. And reflected by the rising mirror M.
立ち上げミラーMで反射された光束は、第2対物レンズ部OL2により集光されて、DVDの保護層(厚さt3=0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第2対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においても周辺領域においても1次の回折光が最も多く発生し、当該1次の回折光がDVDの情報記録面に集光する。 The light beam reflected by the rising mirror M is collected by the second objective lens section OL2 and collected on the information recording surface via the DVD protective layer (thickness t3 = 0.6 mm) and collected here. A light spot is formed. When the light beam passes through the optical path difference providing structure of the second objective lens unit, the most primary diffracted light is generated in both the central region and the peripheral region, and the primary diffracted light is generated on the information recording surface of the DVD. Condensate.
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第2対物レンズ部OL2を通過し、立ち上げミラーMで反射され、第2のダイクロイックプリズムDP2、λ/4波長板QWP、第1のダイクロイックプリズムDP1、エキスパンダーレンズEXPを通過し、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、更にセンサレンズSLを通過し、光軸補正素子SEを通過して光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、DVDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。 Then, the light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the second objective lens portion OL2, is reflected by the rising mirror M, and is reflected by the second dichroic prism DP2, the λ / 4 wavelength plate QWP, 1 passes through the dichroic prism DP1 and the expander lens EXP, is reflected by the polarization beam splitter PBS, further passes through the sensor lens SL, passes through the optical axis correction element SE, and enters the light receiving surface of the photodetector PD. Using the output signal, a read signal of information recorded on the DVD can be obtained.
また、光検出器PD上で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う。この検出に基づいて、第2半導体レーザLD2からの光束をDVDの情報記録面に結像するように、第2対物レンズ部OL2をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。 In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector PD. Based on this detection, the actuator ACT is driven so that the second objective lens section OL2 is moved together with the lens holder HLD so that the light beam from the second semiconductor laser LD2 forms an image on the information recording surface of the DVD.
第3半導体レーザLD3はホログラムレーザであり、光源であるレーザチップLCと光検出器PD3がパッケージ化されている。CDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合について説明する。 The third semiconductor laser LD3 is a hologram laser, and a laser chip LC as a light source and a photodetector PD3 are packaged. A case where information is recorded and / or reproduced on a CD will be described.
第3半導体レーザLD3(波長λ3=700nm〜800nm)のレーザチップLCから出射された光束は、第2コリメートレンズCL2を通過して発散角を変更された後、第1のダイクロイックプリズムDP1で反射された後、λ/4波長板QWP及び第2のダイクロイックプリズムDP2を通過し、立ち上げミラーMで反射され、第2対物レンズ部OL2により集光されて、CDの保護層(厚さt4=1.2mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第2対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においては1次の回折光が最も多く発生し、当該1次の回折光がCDの情報記録面に集光する。一方で、周辺領域においては1次の回折光が最も多く発生するが、当該1次の回折光は、CDの情報記録面では集光せず、フレアとなる。 The light beam emitted from the laser chip LC of the third semiconductor laser LD3 (wavelength λ3 = 700 nm to 800 nm) is reflected by the first dichroic prism DP1 after passing through the second collimating lens CL2 and changing the divergence angle. After that, the light passes through the λ / 4 wavelength plate QWP and the second dichroic prism DP2, is reflected by the rising mirror M, is condensed by the second objective lens section OL2, and is a CD protective layer (thickness t4 = 1) .2 mm) to be focused on the information recording surface to form a focused spot. When the light beam passes through the optical path difference providing structure of the second objective lens unit, the first-order diffracted light is generated most in the central region, and the first-order diffracted light is condensed on the information recording surface of the CD. On the other hand, the first-order diffracted light is generated most in the peripheral region, but the first-order diffracted light is not condensed on the information recording surface of the CD, but becomes flare.
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第2対物レンズ部OL2を通過し、立ち上げミラーMで反射され、第2のダイクロイックプリズムDP2、λ/4波長板QWPを通過し、第1のダイクロイックプリズムDP1で反射され、更に第2コリメートレンズCL2により集光されて第3半導体レーザLD3内の光検出器PD3の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、CDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。 The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface again passes through the second objective lens section OL2, is reflected by the rising mirror M, and passes through the second dichroic prism DP2 and the λ / 4 wavelength plate QWP. Then, the light is reflected by the first dichroic prism DP1, further condensed by the second collimating lens CL2, and incident on the light receiving surface of the photodetector PD3 in the third semiconductor laser LD3. A read signal of information recorded in the information is obtained.
また、第3光検出器PD3上で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う。この検出に基づいて、第3半導体レーザLD3からの光束をCDの情報記録面上に結像するように、第2対物レンズ部OL2をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。 Further, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the third photodetector PD3. Based on this detection, the actuator ACT is driven so that the second objective lens section OL2 is moved together with the lens holder HLD so that the light beam from the third semiconductor laser LD3 is imaged on the information recording surface of the CD.
(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1〜5は、単玉レンズ形状の第1対物レンズ部のレンズデータである。これと組み合わせるべき第2対物レンズ部のレンズデータは、DVDとCDを互換可能なレンズであればどのような態様でも採用することができるため、レンズデータは割愛する。ここで、実施例1〜4はBDのワーキングディスタンスとHDのワーキングディスタンスをと等しくした例であり、実施例5はBDのワーキングディスタンスとHDのワーキングディスタンスとを異ならせた例である。実施例1〜5の中で、実施例1、5は3輪帯の実施例であり、実施例2は4輪帯の実施例であり、実施例3は5輪帯の実施例、実施例4は6輪帯の実施例である。
(Example)
Next, examples that can be used in the above-described embodiment will be described. Examples 1 to 5 are lens data of the first objective lens portion having a single lens shape. The lens data of the second objective lens portion to be combined with this can be used in any manner as long as it is a lens compatible with DVD and CD. Here, Examples 1 to 4 are examples in which the working distance of BD is equal to the working distance of HD, and Example 5 is an example in which the working distance of BD is different from the working distance of HD. Among Examples 1 to 5, Examples 1 and 5 are examples of a three-wheel zone, Example 2 is an example of a four-wheel zone, and Example 3 is an example and example of a five-zone. Reference numeral 4 is an example of a six-wheel zone.
尚、以降の表中の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。 In the following tables, ri is the radius of curvature, di is the position in the optical axis direction from the i-th surface to the (i + 1) -th surface, and ni is 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.
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.
(実施例1)
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輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、2つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、中心の第1光ディスク用領域とその外側の第2光ディスク用領域との間の段差の量をできるだけ減らし、製造しやすい設計となっている。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図13に示す。図13(a)がBDに対する集光状態であり、図13(b)がHDに対する集光状態である。
Example 1
In the first embodiment, the center area including the optical axis is the first optical disk area, and from there toward the outside in the optical axis orthogonal direction, the second optical disk area and the second area are sequentially arranged. It is a structure of a three-ring zone in which a region is provided. All the areas have an aspheric shape, and the two first optical disk areas have the same aspheric shape. In addition, the design is easy to manufacture by reducing the amount of step between the central first optical disk area and the outer second optical disk area as much as possible. FIG. 13 shows the lens shape and the light collection state for each of BD and HD. FIG. 13A shows a condensing state for BD, and FIG. 13B shows a condensing state for HD.
表1に実施例1のレンズデータを示す。 Table 1 shows lens data of Example 1.
(実施例2)
実施例2は、光軸を含む最も中心の領域が第2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1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして、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4輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、2つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、2つの第2光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図14に示す。図14(a)がBDに対する集光状態であり、図14(b)がHDに対する集光状態である。実施例1をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
(Example 2)
In Example 2, the center area including the optical axis is the second optical disk area, and from there toward the outside in the optical axis orthogonal direction, the first optical disk area, the second optical disk area, This is a four-band structure in which a first optical disk area, which is two areas, is provided. All the regions have an aspheric shape, the two first optical disc regions have the same aspheric shape, and the two second optical disc regions also have the same aspheric shape, The first optical disk area and the second optical disk area have different aspherical shapes. FIG. 14 shows the lens shape and the light collection state for each of BD and HD. FIG. 14A shows a condensing state for BD, and FIG. 14B shows a condensing state for HD. Since the design is based on the first embodiment, the level difference in the optical axis direction is also suppressed.
表2に実施例2のレンズデータを示す。 Table 2 shows lens data of Example 2.
(実施例3)
実施例3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1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして、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5輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、3つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、2つの第2光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図15に示す。図15(a)がBDに対する集光状態であり、図15(b)がHDに対する集光状態である。実施例1をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
(Example 3)
In the third embodiment, the center area including the optical axis is the first optical disk area, and from there, the second optical disk area, the first optical disk area, and the second optical disk in this order toward the outside in the optical axis orthogonal direction. This is a five-ring zone structure in which a first optical disk area, which is a second area, is provided. All the regions have an aspheric shape, the three first optical disc regions have the same aspheric shape, and the two second optical disc regions also have the same aspheric shape, The first optical disk area and the second optical disk area have different aspherical shapes. FIG. 15 shows the lens shape and the light collection state for each of BD and HD. FIG. 15A shows a condensing state for BD, and FIG. 15B shows a condensing state for HD. Since the design is based on the first embodiment, the level difference in the optical axis direction is also suppressed.
表3に実施例3のレンズデータを示す。 Table 3 shows lens data of Example 3.
(実施例4)
実施例4は、光軸を含む最も中心の領域が第2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1光ディスク用領域、第2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、そして、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6輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、3つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、3つの第2光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図16に示す。図16(a)がBDに対する集光状態であり、図16(b)がHDに対する集光状態である。実施例1をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
Example 4
In the fourth embodiment, the center area including the optical axis is the second optical disk area, and from there toward the outside in the optical axis orthogonal direction, the first optical disk area, the second optical disk area, and the first optical disk in order. This is a six-band structure in which an area for the first optical disk, an area for the second optical disk, and an area for the first optical disk as the second area are provided. All the regions have an aspheric shape, the three first optical disc regions have the same aspheric shape, and the three second optical disc regions also have the same aspheric shape, The first optical disk area and the second optical disk area have different aspherical shapes. FIG. 16 shows the lens shape and the light collection state for each of BD and HD. FIG. 16A shows a light collection state for BD, and FIG. 16B shows a light collection state for HD. Since the design is based on the first embodiment, the level difference in the optical axis direction is also suppressed.
表4に実施例4のレンズデータを示す。 Table 4 shows lens data of Example 4.
(実施例5)
実施例5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輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、2つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、BDにおけるワーキングディスタンスとHDにおけるワーキングディスタンスとを異ならせている。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図17に示す。図17(a)がBDに対する集光状態であり、図17(b)がHDに対する集光状態である。
(Example 5)
In the fifth embodiment, the center area including the optical axis is the first optical disk area, and from there toward the outside in the optical axis orthogonal direction, the second optical disk area and the second area are sequentially arranged. It is a structure of a three-ring zone in which a region is provided. All the areas have an aspheric shape, and the two first optical disk areas have the same aspheric shape. In addition, the working distance in BD is different from the working distance in HD. FIG. 17 shows the lens shape and the light collection state for each of BD and HD. FIG. 17A shows a condensing state for BD, and FIG. 17B shows a condensing state for HD.
表5に実施例5のレンズデータを示す。 Table 5 shows lens data of Example 5.
尚、BD使用時におけるワーキングディスタンスとHD使用時におけるワーキングディスタンスとが等しい実施例1において、HD使用時における光束の入射角0.5度でシミュレーションを行なったところ、波面収差の値が0.1622λrmsとなっている。一方、BD使用時におけるワーキングディスタンスとHD使用時におけるワーキングディスタンスとが異なる実施例5において、HD使用時における光束の入射角0.5度でシミュレーションを行なったところ、波面収差の値が0.0908λrmsとなっている。従って、BD使用時におけるワーキングディスタンスとHD使用時におけるワーキングディスタンスが異なる方が、斜入射光束の波面収差の値が小さくなり、軸外特性が良好になることがわかる。 In Example 1 where the working distance when using BD is the same as the working distance when using HD, a simulation was performed with an incident angle of the light beam of 0.5 when using HD, and the value of wavefront aberration was 0.1622 λrms. It has become. On the other hand, in Example 5 where the working distance when using BD is different from the working distance when using HD, a simulation was performed with an incident angle of the light beam of 0.5 when using HD. It has become. Therefore, it can be seen that the wavefront aberration value of the obliquely incident light beam becomes smaller and the off-axis characteristics become better when the working distance when using BD is different from the working distance when using HD.
また、図18に、実施例1〜4における輪帯数とサイドローブの値との関係を表すグラフを示す。又、以下の表6に、輪帯数とサイドローブの値を載せる。図18及び表6からわかるように、輪帯数が多くなるほどサイドローブの値が少なくなっており、特に輪帯数が5か6の場合が好ましい。これ以上輪帯数を増やしても、サイドローブの値には影響が少ない一方で、輪帯数が増える分、製造が困難になるため、製造の容易さとサイドローブの良好さのバランスの観点からは、輪帯数が5又は6が好ましい事が分かる。 FIG. 18 is a graph showing the relationship between the number of annular zones and the side lobe values in Examples 1 to 4. Table 6 below lists the number of ring zones and side lobe values. As can be seen from FIG. 18 and Table 6, the value of the side lobe decreases as the number of ring zones increases, and it is particularly preferable when the number of ring zones is 5 or 6. Increasing the number of rings more than this has little effect on the side lobe value, but increases the number of rings, making manufacturing difficult, so from the viewpoint of balance between ease of manufacturing and good side lobe Indicates that the number of ring zones is preferably 5 or 6.
また、実施例1〜5における焦点距離、スポット径、ストレール比、サイドローブなどのスペックデータをまとめたものを、表7に記載する。 Table 7 shows a summary of spec data such as focal length, spot diameter, Strehl ratio, side lobe, etc. in Examples 1 to 5.
A1 第1領域
A2 第2領域
BA1,BA2 BD専用領域
HA HD専用領域
OA 光軸
CL コリメートレンズ
CL1 第1コリメートレンズ
CL2 第2コリメートレンズ
CS 補正面
CT 切欠
CT1,CT2 切欠
DE 回折補正素子
DP1 第1ダイクロイックプリズム
DP2 第2ダイクロイックプリズム
EXP エキスパンダーレンズ
FL1 フランジ部
FL2 フランジ部
G 回折格子
G1 第1回折格子
G2 第2回折格子
H 保持部材
HA 第1光ディスク用領域
HD 第2光ディスク用領域
HE 枠体
HL 開口
HLD レンズホルダ
HOL 開口
LC レーザチップ
LD 半導体レーザ
LD 青紫色半導体レーザ
LD1 第1の半導体レーザ
LD2 第2の半導体レーザ
LD3 第3の半導体レーザ
M 立ち上げミラー
OE 対物光学素子
OL1 第1対物レンズ部
OL2 第2対物レンズ部
PBS 偏光ビームスプリッタ
PBS1 第1偏光ビームスプリッタ
PBS2 第2偏光ビームスプリッタ
PD 光検出器又は受光素子
PD1 第1光検出器
PD2 第2光検出器
PD3 第3光検出器
QWP λ/4波長板
QWP1 第1のλ/4波長板
QWP2 第2のλ/4波長板
R1 輪帯
R2 輪帯
R3 輪帯
R4 輪帯
R5 輪帯
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
SE 光軸補正素子
SL センサレンズ
SL1 センサレンズ
SL2 センサレンズ
ST 段差
ST1,ST2 段部
A1 1st area A2 2nd area BA1, BA2 BD exclusive area HA HD exclusive area OA Optical axis CL Collimating lens CL1 1st collimating lens CL2 2nd collimating lens CS Correction surface CT Notch CT1, CT2 Notch DE Diffraction correction element DP1 1st Dichroic prism DP2 Second dichroic prism EXP Expander lens FL1 Flange part FL2 Flange part G Diffraction grating G1 First diffraction grating G2 Second diffraction grating H Holding member HA First optical disk area HD Second optical disk area HE Frame HL Opening HLD Lens holder HOL Aperture LC Laser chip LD Semiconductor laser LD Blue-violet semiconductor laser LD1 First semiconductor laser LD2 Second semiconductor laser LD3 Third semiconductor laser M Raising mirror OE Objective optical element OL1 First objective lens OL2 Second objective lens PBS Polarization beam splitter PBS1 First polarization beam splitter PBS2 Second polarization beam splitter PD Photodetector or light receiving element PD1 First photodetector PD2 Second photodetector PD3 Third photodetector QWP λ / Four-wave plate QWP1 First λ / 4 wave plate QWP2 Second λ / 4 wave plate R1 Ring zone R2 Ring zone R3 Ring zone R4 Ring zone R5 Ring zone RL1 Information recording surface RL2 Information recording surface SE Optical axis correction element SL Sensor lens SL1 Sensor lens SL2 Sensor lens ST Step ST1, ST2 Step
Claims (15)
前記光学素子は前記第1対物レンズ部と前記第2対物レンズ部とを組み合わせてなり、
前記第1対物レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有し、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面には集光しない少なくとも1つの第1光ディスク用領域と、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面には集光しない少なくとも1つの第2光ディスク用領域とを含み、
前記第2対物レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有することを特徴とする光学素子。 Information of the first optical disc having a single or a plurality of light sources, a first objective lens unit, and a second objective lens unit, wherein the first objective lens unit has a protective layer having a thickness t1 for a light beam having a wavelength λ1. Information is recorded and / or reproduced by condensing on the recording surface and condensing the light beam having the wavelength λ1 on the information recording surface of the second optical disc having the protective layer with thickness t2 (t1 <t2). The second objective lens unit focuses the light beam having the wavelength λ2 (λ1 <λ2) on the information recording surface of the third optical disc having the protective layer having the thickness t3 (t3 ≧ t2), and the wavelength λ3 (λ2 In an optical element for an optical pickup device that records and / or reproduces information by condensing a light beam of ≦ λ3) onto an information recording surface of a fourth optical disk having a protective layer having a thickness t4 (t3 <t4) ,
The optical element is a combination of the first objective lens part and the second objective lens part,
The optical surface of the first objective lens unit has a plurality of concentric annular zones centered on the optical axis, and the plurality of annular zones have the light flux of the wavelength λ1 passed through the information recording of the first optical disc. At least one first optical disk area where the light beam having the wavelength λ1 that is condensed and passed on the surface does not converge on the information recording surface of the second optical disk, and the light beam that has passed the wavelength λ1 is reflected on the second optical disk. Including at least one second optical disc region in which the light beam having the wavelength λ1 that is condensed on the information recording surface and passed therethrough is not condensed on the information recording surface of the first optical disc,
The optical element of the second objective lens section has a plurality of concentric annular zones centered on the optical axis.
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した輪帯は、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光することを特徴とする請求項1に記載の光学素子。 In the central annular zone including the optical axis of the plurality of annular zones of the second objective lens unit, the light flux having the wavelength λ2 that has passed is condensed on the information recording surface of the third optical disc and the wavelength λ3 that has passed therethrough. Is condensed on the information recording surface of the fourth optical disc,
Of the plurality of annular zones in the second objective lens section, the annular zone formed outside the central annular zone including the optical axis collects the light flux having the wavelength λ3 on the information recording surface of the third optical disc. Without condensing, the light beam having the wavelength λ4 is condensed on the information recording surface of the fourth optical disc,
Out of the plurality of annular zones in the second objective lens portion, the outer zone formed on the outermost side does not collect the luminous flux having the wavelength λ4 on the information recording surface of the fourth optical disc, but the luminous flux having the wavelength λ3. The optical element according to claim 1, wherein the optical element is focused on an information recording surface of the third optical disc.
前記光源は、前記波長λ2の光束を出射する第1の発光部と、前記波長λ3の光束を出射する第2の発光部とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子。 The wavelength λ2 is different from the wavelength λ3,
3. The optical element according to claim 1, wherein the light source includes a first light emitting unit that emits a light beam having the wavelength λ <b> 2 and a second light emitting unit that emits the light beam having the wavelength λ <b> 3. .
前記中央領域と前記周辺領域とは、それぞれ前記複数の輪帯を含み、
前記中央領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記中央領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記周辺領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光するが、前記周辺領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光しないことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。 The second objective lens unit is divided into at least two regions including a central region including the optical axis and a peripheral region disposed outside the central region.
The central region and the peripheral region each include the plurality of annular zones,
The light beam having the wavelength λ2 that has passed through the central region is condensed on the information recording surface of the third optical disc, and the light beam having the wavelength λ3 that has passed through the central region is collected on the information recording surface of the fourth optical disc. Light
The light beam having the wavelength λ2 that has passed through the peripheral area is collected on the information recording surface of the third optical disc, while the light beam having the wavelength λ3 that has passed through the peripheral region is collected on the information recording surface of the fourth optical disc. The optical element according to claim 1, wherein the optical element does not emit light.
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