JP2009070545A - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光ピックアップ装置100は、405nm、660nm、790nmの光を発する第1、第2、第3光源1A、1B、1Cを備える。405nmの光束は、カップリングレンズ3Aにより収束光とされ、660nmの光束はカップリングレンズ3Bにより平行光とされ、790nmの光束はカップリングレンズ3Cにより発散光とされて対物レンズ10に入射し、各ディスク面上にスポットを形成する。対物レンズ10のレンズ面11には段差構造が形成され、その作用と所定の倍率を満たす配置とにより、波長の違いと保護層の厚さの違いにより生じる球面収差を補正すると共に、温度変化による球面収差の発生量を小さく抑える。
【選択図】図1
Description
第1の光ディスクの使用時に最も短い第1の波長の光束を発する第1光源と、
第2の光ディスクの使用時に第1の波長よりも長い第2の波長の光束を発する第2光源と、
第3の光ディスクの使用時に最も長い第3の波長の光束を発する第3光源と、
少なくとも一方の面に、同心状に分割され、境界部分の段差で第1の波長の入射光束に対してほぼ2波長分の光路長差を与える複数の輪帯状の屈折面を備えた段差構造を有し、各光源からの光束を各光ディスク上に収束させる共通の対物レンズと、
第1光源から発した光束を対物レンズに対して収束光として入射させ、第2、第3光源から発した光束を対物レンズに対して所定の状態で入射させる複数のカップリングレンズとを備え、
第1の光ディスクの使用時の対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf1、M1、第2の光ディスクの使用時の対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf2、M2として、
−0.35<f2×M2−f1×M1<−0.07・・・(1)
を満たすよう対物レンズが配置されていることを特徴とする。
第1の光ディスクの使用時に最も短い第1の波長の光束を発する第1光源と、
第2の光ディスクの使用時に第1の波長の光束よりも短い第2の波長の光束を発する第2光源と、
第3の光ディスクの使用時に最も長い第3の波長の光束を発する第3光源と、
少なくとも一方の面に、同心状に分割され、境界部分の段差で入射光束に対して光路長差を与える複数の輪帯状の屈折面を備えた段差構造を有し、各光源からの光束を各光ディスク上に収束させる共通の対物レンズと、
第1光源から発した光束を対物レンズに対して収束光として入射させ、第2、第3光源から発した光束を対物レンズに対して所定の状態で入射させる複数のカップリングレンズとを備え、
第1の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA1、第2の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA2、第3の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA3として、
NA1>NA3 かつNA2>NA3
の関係を満たし、
段差構造は、開口数NA3を確保するのに必要な第1の領域において、第1の波長のほぼ2波長分の光路長差を付与し、
第1の光ディスクの使用時の対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf1、M1、第2の光ディスクの使用時の対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf2、M2として、
−0.35<f2×M2−f1×M1<−0.07・・・(1)
を満たすよう対物レンズが配置されていることを特徴とする。
びt2が約0.6mmであり、第3の光ディスクの保護層の厚さt3が約1.2mmである場合が想定できる。
−0.25<f2×M2−f1×M1<−0.07・・・(2)
0.05<f1×M1<0.25・・・(3)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(4)
を満たすように対物レンズを配置することが望ましい。
−0.26<f3×M3−f1×M1<−0.15・・・(5)
を満たすように対物レンズを配置することが望ましい。
-0.35<f2×M2−f1×M1<-0.17 ・・・(6)
0.10<f1×M1<0.35 ・・・(7)
-0.02<f2×M2<0.02 ・・・(4)
-0.31<f3×M3−f1×M1<-0.20 ・・・(8)
波長が650〜800nm程度であることを前提とすると、利用する回折次数は第1の波長の光束については2次、第2,第3の波長の光束については1次となり、いずれの光ディスクに対しても高い効率で光源からの光束を利用することができる。また、このように2次、1次の回折光を使用し、各光ディスク使用時の倍率を適切に設定することにより、いずれの光ディスクの使用時にも球面収差の発生を抑えることができる。特に、記録密度の高い第1の光ディスクの使用時に対物レンズに対して収束光を入射させることにより、温度変化時に生じる球面収差を小さく抑えることができる。
形成する。そして、CDからの反射光は、往路と同一の光路を辿り、ハーフミラー5Cを透過して検出器6Cに入射する。
NA1>NA3 かつNA2>NA3
の関係を満たす。具体的には、NA1=0.65、NA2=0.60、NA3=0.48である。
対物レンズ10の焦点距離および結像倍率をそれぞれf1、M1、DVDの使用時における対物レンズ10の焦点距離および結像倍率をそれぞれf2、M2、CDの使用時における対物レンズ10の焦点距離および結像倍率をそれぞれf3、M3、として、以下の条件 (1)を満たし、より好ましくは、条件(2)〜(5)、
−0.35<f2×M2−f1×M1<−0.07・・・(1)
−0.25<f2×M2−f1×M1<−0.07・・・(2)
0.05<f1×M1<0.25・・・(3)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(4)
−0.26<f3×M3−f1×M1<−0.15・・・(5)
を満たすよう対物レンズ10が配置されている。
1.95<(λ1/(n1−1))/(λ3/(n3−1))<2.20・・・(9)
ここで、λ1は第1の波長、λ3は第3の波長、n1は第1の波長λ1に対する対物レンズ10の屈折率、n3は第3の波長λ3に対する対物レンズの屈折率である。
X(h)=Ch2/(1+√(1-(1+κ)C2h2))+A4h4+A6h6+A8h8+… …(10)
実施例1の第1カップリングレンズ3Aと対物レンズ10の円錐係数κ、非球面係数A4〜A12は、表6に示される。第2カップリングレンズ3Bの係数は表7、第3カップリングレンズ3Cの係数は表8に示される。なお、表中の記号Eは10の累乗を示し、例えば「1.4070E-04」は「1.4070×10-04」を意味する。
φ(h)=(P2h2+P4h4+P6h6+…)×m×λ
により定義される光路差関数φ(h)により表すことができる。光路差関数φ(h)は、回折面上での光軸からの高さhの点において、回折レンズ構造により回折されなかった場合の仮想的な光線と、回折レンズ構造により回折された光線との光路差を示す。光路差関数係数の値を以下の表9に示す。
して開口制限機能を持たせることができ、スポット径を所望の値に設定できる。また、第2領域の段差構造は、各段差に405nmの光束で2波長分(あるいは−2波長分)の光路長差を与える段差構造と、5波長分(あるいは略−5波長分)の光路長差を与える段差構造とを合成した形状となっている。光路長差が異なる2種類の段差を有することで、波長405nmの光束と波長660nmの光束を、それぞれHD DVD及びDVDの記録面上に収束させるとともに、微小な波長変化時に生じる球面収差をコントロールすることができる。表19では、それぞれの形状を定義する2種類の光路差関数を規定している。
格子2Eを介して第2カップリングレンズ3Eにより平行光とされ、ビームスプリッタ43により反射され、対物レンズ10Aに入射し、これにより収束されてDVD又はCDの記録面上にスポットを形成する。記録面からの反射光は、いずれも往路と同一の光路を辿り、回折格子2Eにより偏向されて第2モジュール1E上の検出器に入射する。
DVDの使用時に対物レンズに対して収束光を入射させることにより、温度変化時に生じる球面収差を小さく抑えることができる。また、DVDの使用時に対物レンズに対して平行光を入射させているため、DVD使用時のトラッキング特性を良好に保つことができる。
−0.35<f2×M2−f1×M1<−0.07・・・(1)
-0.35<f2×M2−f1×M1<-0.17 ・・・(6)
0.10<f1×M1<0.35 ・・・(7)
-0.02<f2×M2<0.02 ・・・(4)
-0.31<f3×M3−f1×M1<-0.20 ・・・(8)
1A,1B,1C 光源
2A,2B,2C 回折格子
3A,3B,3C カップリングレンズ
10 対物レンズ
BD,HD DVD,DVD,CD 光ディスク
Claims (15)
- 保護層の厚さがt1で記録密度が最も高い第1の光ディスク、保護層の厚さがt2で記録密度が前記第1の光ディスクよりも低い第2の光ディスク、及び、保護層の厚さがt3(ただし、t1≦t2<t3を満たす)で記録密度が最も低い第3の光ディスクを対象として情報を再生し、または、記録する光ピックアップ装置において、
前記第1の光ディスクの使用時に最も短い第1の波長の光束を発する第1光源と、
前記第2の光ディスクの使用時に前記第1の波長の光束よりも長い第2の波長の光束を発する第2光源と、
前記第3の光ディスクの使用時に最も長い第3の波長の光束を発する第3光源と、
少なくとも一方の面に、同心状に分割され、境界部分の段差で前記第1の波長の入射光束に対してほぼ2波長分の光路長差を与える複数の輪帯状の屈折面を備えた段差構造を有し、前記各光源からの光束を各光ディスク上に収束させる共通の対物レンズと、
前記第1光源から発した光束を前記対物レンズに対して収束光として入射させ、前記第2、第3光源から発した光束を前記対物レンズに対して所定の状態で入射させる複数のカップリングレンズとを備え、
前記第1の光ディスクの使用時の前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf1、M1、前記第2の光ディスクの使用時の前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf2、M2として、
−0.35<f2×M2−f1×M1<−0.07・・・(1)
を満たすよう前記対物レンズが配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 保護層の厚さがt1で記録密度が最も高い第1の光ディスク、保護層の厚さがt2で記録密度が前記第1の光ディスクよりも低い第2の光ディスク、及び、保護層の厚さがt3(ただし、t1≦t2<t3を満たす)で記録密度が最も低い第3の光ディスクを対象として情報を再生し、または、記録する光ピックアップ装置において、
前記第1の光ディスクの使用時に最も短い第1の波長の光束を発する第1光源と、
前記第2の光ディスクの使用時に前記第1の波長の光束よりも長い第2の波長の光束を発する第2光源と、
前記第3の光ディスクの使用時に最も長い第3の波長の光束を発する第3光源と、
少なくとも一方の面に、同心状に分割され、境界部分の段差で入射光束に対して光路長差を与える複数の輪帯状の屈折面を備えた段差構造を有し、前記各光源からの光束を各光ディスク上に収束させる共通の対物レンズと、
前記第1光源から発した光束を前記対物レンズに対して収束光として入射させ、前記第2、第3光源から発した光束を前記対物レンズに対して所定の状態で入射させる複数のカップリングレンズとを備え、
前記第1の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA1、前記第2の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA2、前記第3の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA3として、
NA1>NA3 かつNA2>NA3
の関係を満たし、
前記段差構造は、開口数NA3を確保するのに必要な第1の領域において、境界部分の段差で前記第1の波長のほぼ2波長分の光路長差を付与し、
前記第1の光ディスクの使用時の前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf1、M1、前記第2の光ディスクの使用時の前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf2、M2として、
−0.35<f2×M2−f1×M1<−0.07・・・(1)
を満たすよう前記対物レンズが配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記第1、第2の光ディスク保護層の厚さt1及びt2が約0.6mmであり、前記第3の光ディスクの保護層の厚さt3が約1.2mmであり、
−0.25<f2×M2−f1×M1<−0.07・・・(2)
を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の光ピックアップ装置。 - さらに、以下の条件(3)、
0.05<f1×M1<0.25・・・(3)
を満たすように前記対物レンズを配置したことを特徴とする請求項3に記載の光ピックアップ装置。 - さらに、以下の条件(4)、
−0.02<f2×M2<0.02・・・(4)
を満たすように前記対物レンズを配置したことを特徴とする請求項3または4に記載の光ピックアップ装置。 - 前記第3の光ディスクの使用時における前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf3、M3として、
−0.26<f3×M3−f1×M1<−0.15・・・(5)
を満たすよう前記対物レンズが配置されていることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 - 前記第1、第3の光ディスク保護層の厚さの差t3−t1が0.1mm以上であり、前記第2の光ディスクの保護層の厚さt2が約0.6mmであり、
-0.35<f2×M2−f1×M1<-0.17 ・・・(6)
を満たすよう前記対物レンズが配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光ピックアップ装置。 - さらに、以下の条件(7)、
0.10<f1×M1<0.35 ・・・(7)
を満たすことを特徴とする請求項7に記載の光ピックアップ装置。 - さらに、以下の条件(4)、
-0.02<f2×M2<0.02 ・・・(4)
を満たすことを特徴とする請求項7または8に記載の光ピックアップ装置。 - 前記第3の光ディスクの使用時における前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれf3、M3として、以下の条件(8)、
-0.31<f3×M3−f1×M1<-0.20 ・・・(8)
を満たすことを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 - 前記第1の領域の外側に、前記第1、第2の波長の光束をそれぞれ前記第1、第2の光ディスク上に収束させ、前記第3の波長の光束の収束には寄与しない第2の領域を有し、
前記段差構造は、前記第2の領域において、前記第1の波長のほぼ2波長分またはほぼ−2波長分の光路長差を与える段差と、前記第1の波長のほぼ5波長分またはほぼ−5波長分の光路長差を与える段差とから構成されることを特徴とする請求項2〜10のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 - 前記第1の波長の光束が前記対物レンズに入射する際の有効光束径が、前記第2の波長の光束が前記対物レンズに入射する際の有効光束径より大きく、
前記第2の領域の外側に、前記第1の波長の光束のみを前記第1の光ディスク上に収束させ、前記第2、第3の光束の収束には寄与しない第3の領域を有し、
前記段差構造は、前記第3の領域において、前記第1の波長の光束に対して前記第2の
領域の段差が与えるのとは異なる光路長差を与える段差を有することを特徴とする請求項11に記載の光ピックアップ装置。 - 前記段差構造は、前記第3の領域において、前記第1の波長のほぼ1波長分またはほぼ−1波長分の光路差を与える段差を持つことを特徴とする請求項12に記載の光ピックアップ装置。
- 前記第1の波長の光束が前記対物レンズに入射する際の有効光束径が、前記第2の波長の光束が前記対物レンズに入射する際の有効光束径より小さく、
前記第2の領域の外側に、前記第2の波長の光束のみを前記第2の光ディスク上に収束させ、前記第1、第3の光束の収束には寄与しない第3の領域を有し、
前記段差構造は、前記第3の領域において、前記第2の波長の光束に対して前記第2の領域の段差が与えるのとは異なる光路長差を与える段差を有することを特徴とする請求項11に記載の光ピックアップ装置。 - 前記段差構造は、前記第3の領域において、前記第2の波長のほぼ1波長分またはほぼ−1波長分の光路差を与える段差を持つことを特徴とする請求項14に記載の光ピックアップ装置。
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