JP2009087492A - Objective optical element for optical pickup device and optical pickup device - Google Patents

Objective optical element for optical pickup device and optical pickup device Download PDF

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JP2009087492A JP2007258288A JP2007258288A JP2009087492A JP 2009087492 A JP2009087492 A JP 2009087492A JP 2007258288 A JP2007258288 A JP 2007258288A JP 2007258288 A JP2007258288 A JP 2007258288A JP 2009087492 A JP2009087492 A JP 2009087492A
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秀樹 田中
Toru Kimura
徹 木村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an objective optical element for an optical pickup device and the optical pickup device, which inexpensively achieve interchangeable use of optical disks of different kinds while making incident luminous fluxes of the same wavelength on one objective optical element without depending on complex mechanism and which have high efficiency of use of light. <P>SOLUTION: The objective optical element is provided in which a refraction surface for BD and a refraction surface for HD are provided in a divided way, wherein the element is designed beforehand so that the number of aperture of image side becomes small, and a convergence spot is formed on an information recording surface of BD or an information recording surface of HD using the above number of aperture. Concretely, by satisfying expression (1), f<SB>BD</SB>≥(EPD<SB>BD</SB>/2NA<SB>BD</SB>), and expression (2), f<SB>HD</SB>>(EPD<SB>HD</SB>/2NA<SB>HD</SB>), the number of aperture of image side is made small formally, and even when so-called super resolution phenomenon is caused, a convergence spot having an appropriate diameter can be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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

近年、波長400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び/又は再生(以下、「記録及び/又は再生」を「記録/再生」と記載する)を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、NA0.85、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるBlu−ray Disc(以下、BDという)では、DVD(NA0.6、光源波長650nm、記憶容量4.7GB)と同じ大きさである直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり23〜27GBの情報の記録が可能であり、又、NA0.65、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるHD DVD(以下、HDという)では、直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり15〜20GBの情報の記録が可能である。このような光ディスクを、本明細書では高密度光ディスクと呼ぶ。   In recent years, research and development of high-density optical disc systems that can record and / or reproduce information (hereinafter, “recording and / or reproduction” is referred to as “recording / reproduction”) using a blue-violet semiconductor laser having a wavelength of about 400 nm. Development is progressing rapidly. As an example, in an optical disc for recording / reproducing information with specifications of NA 0.85 and light source wavelength 405 nm, so-called Blu-ray Disc (hereinafter referred to as BD), DVD (NA 0.6, light source wavelength 650 nm, storage capacity 4.7 GB) Can record information of 23 to 27 GB per layer on an optical disk with a diameter of 12 cm, which is the same size as the above, and an optical disk that records and reproduces information with specifications of NA 0.65 and light source wavelength 405 nm, so-called With HD DVD (hereinafter referred to as HD), information of 15 to 20 GB per layer can be recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm. Such an optical disc is referred to as a high density optical disc in this specification.

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

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

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

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

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

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

ところが、本発明者らの検討によれば、BD用の光学面領域とHD用の光学面領域とを分割して設けた対物光学素子を設計したところ、光利用効率を高める事はできたのだが、光ディスクに対する対物光学素子のチルト誤差の許容範囲が狭くなり、エラー信号を発生する恐れが高まってしまうことがわかった。更に、本発明者がその理由について検討を行った結果、その理由が、集光スポットが絞られすぎることによるものであることが判明した。   However, according to the study by the present inventors, when an objective optical element in which an optical surface area for BD and an optical surface area for HD are divided is designed, the light use efficiency can be improved. However, it was found that the tolerance range of the tilt error of the objective optical element with respect to the optical disk is narrowed, and the risk of generating an error signal is increased. Furthermore, as a result of examination of the reason by the present inventor, it has been found that the reason is that the focused spot is too narrowed.

本発明は、上述の問題を考慮したものであり、複雑な機構に頼ることなく且つ低コストで、一つの対物光学素子に同一波長の光束を入射させながら、異なる種類の光ディスクの互換使用を可能とし、しかも光利用効率の高い光ピックアップ装置用の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 takes the above-mentioned problems into consideration, and allows different types of optical disks to be used interchangeably while allowing light beams of the same wavelength to be incident on one objective optical element without depending on a complicated mechanism and at low cost. And it aims at providing the objective optical element and optical pick-up apparatus for optical pick-up apparatuses with high light utilization efficiency.

請求項1に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、波長λ1(380nm<λ1<450nm)の光束を出射する光源と、前記光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記光束を厚さ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、前記光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子において、
前記対物光学素子の光学面には、円状又は輪帯状の第1領域と第2領域とが光軸直交方向に並んで配置されており、最も光軸から遠い領域は前記第1領域であり、
前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、
前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、
以下の(1)、(2)式を満たすことを特徴とする。
1≧(EPD1/2NA1) (1)
2>(EPD2/2NA2) (2)
但し、
1:前記対物光学素子の前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束についての焦点距離
EPD1:前記第1光ディスク使用時における前記対物光学素子の有効径
NA1:前記第1光ディスクの規格での必要開口数
2:前記対物光学素子の前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束についての焦点距離
EPD2:前記第2光ディスク使用時における前記対物光学素子の有効径
NA2:前記第2光ディスクの規格での必要開口数
The objective optical element for an optical pickup device according to claim 1 includes a light source that emits a light beam having a wavelength λ1 (380 nm <λ1 <450 nm), and an objective optical for condensing the light beam on an information recording surface of an optical disk. A condensing optical system having an element;
The light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the light beam is collected on the information recording surface of the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2). In an objective optical element for an optical pickup device that records and / or reproduces information by light,
On the optical surface of the objective optical element, a circular or ring-shaped first region and a second region are arranged side by side in a direction orthogonal to the optical axis, and the region farthest from the optical axis is the first region. ,
The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first area is used for recording and / or reproduction of the first optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first area is used for recording and / or recording on the second optical disk. Or not used for regeneration,
The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is used for recording and / or reproduction of the second optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is used for recording and / or recording on the first optical disk. Or not used for regeneration,
The following (1) and (2) are satisfied.
f 1 ≧ (EPD 1 / 2NA 1 ) (1)
f 2 > (EPD 2 / 2NA 2 ) (2)
However,
f 1 : Focal length EPD 1 for the light flux having the wavelength λ1 that has passed through the first region of the objective optical element: Effective diameter NA 1 of the objective optical element when the first optical disk is used: Standard of the first optical disk Required numerical aperture f 2 : focal length EPD 2 for the light beam having the wavelength λ 1 that has passed through the second region of the objective optical element: effective diameter NA 2 of the objective optical element when the second optical disk is used: Necessary numerical aperture in the standard of the second optical disk

光ピックアップ装置用の対物光学素子における焦点距離をf、有効径をEPD、ある光ディスクに対する必要開口数をNAとすると、
f=(EPD/2NA) (0)
を満たすように対物光学素子を設計することが、一般的な技術常識とされている。本発明者らは、かかる技術常識に則り、BD用の光学面領域とHD用の光学面領域とを分割して設けた対物光学素子について、以下の式(10)、(20)を満たすように設計を行った。その結果、回折効果を用いる場合に比べて光利用効率を高める事はできたのだが、光ディスクに対する対物光学素子のチルト誤差の許容範囲が狭くなり、エラー信号を発生する恐れが高まってしまうことがわかった。更に、本発明者が検討を行ったところ、その理由が、集光スポットが絞られすぎることによるものであることが判明した。エラー信号の原因が絞られすぎた集光スポットにあることを本発明者が発見した事が、以下の本発明につながった。
BD=(EPDBD/2NABD) (10)
HD=(EPDHD/2NAHD) (20)
When the focal length in the objective optical element for the optical pickup device is f, the effective diameter is EPD, and the required numerical aperture for a certain optical disk is NA,
f = (EPD / 2NA) (0)
It is common technical common sense to design an objective optical element so as to satisfy the above. The present inventors satisfy the following formulas (10) and (20) for the objective optical element in which the optical surface area for BD and the optical surface area for HD are separately provided in accordance with such technical common sense. Designed to. As a result, although the light utilization efficiency could be improved compared to the case of using the diffraction effect, the allowable range of the tilt error of the objective optical element with respect to the optical disk is narrowed, and the possibility of generating an error signal may be increased. all right. Furthermore, as a result of studies by the present inventor, it has been found that the reason is that the focused spot is too narrowed. The fact that the inventor found out that the cause of the error signal was in a focused spot that was too narrowed led to the following present invention.
f BD = (EPD BD / 2NA BD ) (10)
f HD = (EPD HD / 2NA HD ) (20)

本発明者らは、BD用の領域を通過する光束はHDには用いられず、HD用の領域を通過する光束はBDに用いられないことから、いわゆる超解像現象が発生し、実際上の対物光学素子の像側開口数が大きくなるために集光スポットが絞られすぎるということに思い至った。いわゆる超解像現象が発生した場合には、(10)、(20)式の関係を満たすようにしても、設計通りの光学特性を得られなくなるからである。そこで、本発明者らは、BD用の光学面領域とHD用の光学面領域とを分割して設けた対物光学素子において、予め像側開口数が小さくなるように設計し、これを用いて、BDの情報記録面又はHDの情報記録面に集光スポットを形成しようと試みた。即ち、形式上、像側開口数を小さくし、いわゆる超解像現象が発生した場合でも、適正な径の集光スポットが形成でき、光ディスクに対する対物光学素子のチルト誤差の許容範囲を保て、エラー信号が発生しないようにしたのである。   The inventors of the present invention do not use the light flux that passes through the BD area for HD, and do not use the light flux that passes through the HD area for BD. This led to the idea that the condensing spot was too narrow because the image-side numerical aperture of the objective optical element of No. 1 increased. This is because when the so-called super-resolution phenomenon occurs, the optical characteristics as designed cannot be obtained even if the relationship of the expressions (10) and (20) is satisfied. Therefore, the present inventors have designed in advance an objective optical element in which the optical surface area for BD and the optical surface area for HD are separately provided so that the image-side numerical aperture is small, and this is used. An attempt was made to form a focused spot on the information recording surface of the BD or the information recording surface of the HD. That is, on the form, the image-side numerical aperture is reduced, so that even when a so-called super-resolution phenomenon occurs, a condensing spot with an appropriate diameter can be formed, and the allowable range of the tilt error of the objective optical element with respect to the optical disc can be maintained, An error signal is not generated.

ここで、どのようにして、形式上、像側開口数を小さくするかという問題が残る。像側開口数を変更するためには、有効径か焦点距離の少なくとも一方を変更する必要がある。しかるに、有効径を変更すると、光ピックアップ装置の光源とコリメートレンズとの関係までも全体的に変更しなくてはならず、大がかりな変更となってしまい、ピックアップメーカーにとって好ましい変更ではない。又、対物光学素子の有効径を変更することは、光ピックアップ装置における対物光学素子の周辺スペースの問題から容易ではない。これに対し、焦点距離は対物光学素子の設計変更だけで比較的容易に変えることができ、ピックアップメーカーも対応が比較的容易である。そこで、本発明者らは、焦点距離を変更し、(1),(2)式を満たすことによって、像側開口数を小さくすることが好ましい事をも見出したのである。   Here, there remains a problem of how to reduce the image-side numerical aperture in terms of form. In order to change the image-side numerical aperture, it is necessary to change at least one of the effective diameter and the focal length. However, if the effective diameter is changed, the relationship between the light source of the optical pickup device and the collimating lens must be changed as a whole, which is a major change and is not a preferable change for the pickup manufacturer. Also, it is not easy to change the effective diameter of the objective optical element due to the problem of the space around the objective optical element in the optical pickup device. On the other hand, the focal length can be changed relatively easily only by changing the design of the objective optical element, and it is relatively easy for the pickup manufacturer to cope with it. Therefore, the present inventors have also found that it is preferable to reduce the image-side numerical aperture by changing the focal length and satisfying the expressions (1) and (2).

しかも、(1)、(2)式を満たすことによって、ワーキングディスタンスが大きくなるというメリットも得られる。このメリットは、透明基板の厚さが厚いHD使用時に特に有利となる。   In addition, by satisfying the expressions (1) and (2), there is an advantage that the working distance is increased. This merit is particularly advantageous when using HD with a thick transparent substrate.

この様に、本発明は、BDとHDの互換を一つの光学系で可能とする対物光学素子において、A)高い光利用効率を得、B)光ディスクに対する対物光学素子のチルト誤差の許容範囲を保て、エラー信号の発生をなくし、C)対物光学素子の有効径を維持する事により、ピックアップメーカーの設計許容度を増やし、しかも、D)ワーキングディスタンスを伸ばすことができる、という4つの効果を一度に得る事を可能とするものである。   As described above, the present invention provides an objective optical element that enables compatibility between BD and HD with a single optical system, and A) obtains high light utilization efficiency, and B) provides an allowable range of tilt error of the objective optical element with respect to the optical disc. In addition, the four effects of eliminating the generation of error signals, C) increasing the design tolerance of the pickup manufacturer by maintaining the effective diameter of the objective optical element, and D) extending the working distance. It is possible to get at once.

請求項2に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項1に記載の発明において、以下の(1’)式を満たすことを特徴とするので、前記第1の光ディスクの情報記録面上により明瞭なスポット光を形成でき、前記第2の光ディスクの情報記録面上に適正な径のスポット光を形成できる。
1=(EPD1/2NA1) (1’)
The objective optical element for an optical pickup device according to claim 2 satisfies the following expression (1 ′) in the invention according to claim 1, and therefore the information recording surface of the first optical disc: A clearer spot light can be formed above, and a spot light with an appropriate diameter can be formed on the information recording surface of the second optical disk.
f 1 = (EPD 1 / 2NA 1 ) (1 ′)

請求項3に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項1に記載の発明において、以下の(1”)式を満たすことを特徴とするので、前記第1の光ディスク及び前記第2の光ディスクの情報記録面上に適正な径のスポット光を形成できるとともに、第1の光ディスクにおけるワーキングディスタンスをより長くする事が可能となる。
1>(EPD1/2NA1) (1”)
The objective optical element for an optical pickup device according to claim 3 satisfies the following expression (1 ″) in the invention according to claim 1. Therefore, the first optical disk and the second optical element are satisfied. Spot light with an appropriate diameter can be formed on the information recording surface of the optical disc, and the working distance of the first optical disc can be made longer.
f 1 > (EPD 1 / 2NA 1 ) (1 ″)

請求項4に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、NA1=0.85、NA2=0.65であることを特徴とする。これはすなわち、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合である。 An objective optical element for an optical pickup device according to a fourth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to third aspects, NA 1 = 0.85 and NA 2 = 0.65. . This is the case when the first optical disc is BD and the second optical disc is HD.

請求項5に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記第1領域と前記第2の領域の合計数は3以上10以下であることを特徴とする。この範囲を満たすことにより、サイドロープを抑え、且つ、製造が容易である対物光学素子を得ることが可能となる。より好ましくは、前記第1領域と前記第2の領域の合計数は4以上7以下である。   The objective optical element for an optical pickup device according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the total number of the first region and the second region is 3 or more and 10 or less. It is characterized by that. By satisfying this range, it is possible to obtain an objective optical element that suppresses the side rope and is easy to manufacture. More preferably, the total number of the first region and the second region is 4 or more and 7 or less.

請求項6に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1領域は、複数設けられており、その内の一つが光軸を含む円状の領域であることを特徴とする。   An objective optical element for an optical pickup device according to a sixth aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein a plurality of the first regions are provided, and one of the first regions has an optical axis. It is a circular region including it.

請求項7に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第2領域が複数設けられており、その内の一つが光軸を含む円状の領域であることを特徴とする。   The objective optical element for an optical pickup device according to a seventh aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein a plurality of the second regions are provided, one of which includes an optical axis. It is a circular region.

請求項8に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項1〜7のいずれかに記載の発明において、以下の(1A)式を満たすことを特徴とする。(1A)式を満たすことにより、第1光ディスクと第2光ディスクの片方だけがスポットが絞られすぎるということがなく、両方においてより良好なスポットを得ることが可能となるため好ましい。
0.80<(EPD1/2・f1・NA1)≦1 (1A)
より好ましくは、以下の(1B)式を満たす。多くの場合、BDの方がHDに比して多くの光量を求められるが、以下の(1B)式を満たす場合、BDの光量を、HDの光量よりも多くできるため、好ましい。特にBDで記録を行う場合に好ましい。
0.90<(EPD1/2・f1・NA1)≦1 (1B)
更に好ましくは、以下の(1C)式を満たす。以下の(1C)式を満たす場合、(1B)式よりも更にBDの光量を、HDの光量よりも多くできるため、好ましい。特にBDで記録を行う場合に好ましい。
0.95<(EPD1/2・f1・NA1)≦1 (1C)
An objective optical element for an optical pickup device according to an eighth aspect of the invention is characterized in that, in the invention according to any one of the first to seventh aspects, the following expression (1A) is satisfied. By satisfying the formula (1A), it is preferable that only one of the first optical disc and the second optical disc is not narrowed down, and a better spot can be obtained in both.
0.80 <(EPD 1/2 · f 1 · NA 1) ≦ 1 (1A)
More preferably, the following expression (1B) is satisfied. In many cases, BD requires a larger amount of light than HD. However, if the following equation (1B) is satisfied, the amount of BD can be greater than the amount of HD. It is particularly preferable when recording with BD.
0.90 <(EPD 1/2 · f 1 · NA 1) ≦ 1 (1B)
More preferably, the following expression (1C) is satisfied. When the following expression (1C) is satisfied, the light quantity of BD can be made larger than the light quantity of HD further than the expression (1B), which is preferable. It is particularly preferable when recording with BD.
0.95 <(EPD 1/2 · f 1 · NA 1) ≦ 1 (1C)

請求項9に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項1〜8のいずれかに記載の発明において、以下の(2A)式を満たすことを特徴とする。(2A)式を満たすことにより、第1光ディスクと第2光ディスクの片方だけがスポットが絞られすぎるということがなく、両方においてより良好なスポットを得ることが可能となるため好ましい。
0.70<(EPD2/2・f2・NA2)<1 (2A)
An objective optical element for an optical pickup device according to a ninth aspect satisfies the following expression (2A) in the invention according to any one of the first to eighth aspects. By satisfying the formula (2A), it is preferable that only one of the first optical disc and the second optical disc is not excessively focused, and a better spot can be obtained in both.
0.70 <(EPD 2/2 · f 2 · NA 2) <1 (2A)

請求項10に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項1〜9のいずれかに記載の発明において、前記第1光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットの径は0.38μm以上0.43μm以下であり、前記第2光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットの径は0.50μm以上0.55μm以下であることを特徴とする。従来技術に従い、(10)、(20)式を満足するように設計した対物光学素子を用いて集光スポットを形成すると、超解像現象が生じることによって、例えばBDにおいてはスポットの径が0.38μm未満となり、HDにおいてはスポットの径が0.50μm未満となるため、実際にスポット径を測定することで、本発明の対物光学素子とは明確に区別できる。スポット径の定義については明細書中で後述する。   An objective optical element for an optical pickup device according to a tenth aspect is the invention according to any one of the first to ninth aspects, wherein a spot formed on the information recording surface of the first optical disc has a diameter of 0.38 μm. The spot diameter formed on the information recording surface of the second optical disc is 0.50 μm or more and 0.55 μm or less. When a focused spot is formed using an objective optical element designed so as to satisfy the expressions (10) and (20) according to the prior art, a super-resolution phenomenon occurs. For example, in BD, the spot diameter is 0. Since the spot diameter in HD is less than 0.50 μm, it can be clearly distinguished from the objective optical element of the present invention by actually measuring the spot diameter. The definition of the spot diameter will be described later in the specification.

請求項11に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜10のいずれかに記載の対物光学素子を用いたことを特徴とする。   An optical pickup device according to an eleventh aspect uses the objective optical element according to any one of the first to tenth aspects.

請求項12に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、
波長λ1(380nm<λ1<450nm)の光束を出射する光源と、前記光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記光束を厚さ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、前記光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子において、
前記対物光学素子の光学面には、円状又は輪帯状の第1領域と第2領域とが光軸直交方向に並んで配置されており、最も光軸から遠い領域は前記第1領域であり、
前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、
前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、
前記第1光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットの径は0.38μm以上0.43μm以下であり、
前記第2光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットの径は0.50μm以上0.55μm以下であることを特徴とする。
The objective optical element for an optical pickup device according to claim 12,
A light collecting optical system having a light source that emits a light beam having a wavelength of λ1 (380 nm <λ1 <450 nm) and an objective optical element for condensing the light beam on an information recording surface of an optical disk;
The light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the light beam is collected on the information recording surface of the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2). In an objective optical element for an optical pickup device that records and / or reproduces information by light,
On the optical surface of the objective optical element, a circular or ring-shaped first region and a second region are arranged side by side in a direction orthogonal to the optical axis, and the region farthest from the optical axis is the first region. ,
The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first area is used for recording and / or reproduction of the first optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first area is used for recording and / or recording on the second optical disk. Or not used for regeneration,
The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is used for recording and / or reproduction of the second optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is used for recording and / or recording on the first optical disk. Or not used for regeneration,
The diameter of the spot formed on the information recording surface of the first optical disc is not less than 0.38 μm and not more than 0.43 μm,
The diameter of the spot formed on the information recording surface of the second optical disc is 0.50 μm or more and 0.55 μm or less.

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。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。   It is preferable that the first optical disc is a BD and the second optical disc is an HD. 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.

なお、保護基板の厚さt1、t2に関しては、以下の条件式、(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 and t2 of the protective substrate, it is preferable to satisfy the following conditional expressions (3) and (4), but is not limited thereto.

0.0750mm≦t1≦0.1125mm (3)
0.5mm≦t2≦0.7mm (4)
0.0750 mm ≦ t1 ≦ 0.1125 mm (3)
0.5mm ≦ t2 ≦ 0.7mm (4)

光ピックアップ装置は、少なくとも一つの光源と、集光光学系と、受光素子とを有する。   The optical pickup device includes at least one light source, a condensing optical system, and a light receiving element.

本明細書において、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 this specification, the 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、光源から射出される光束の波長λ1は、380nmより大きく、450nmより小さいことが好ましい。より好ましくは、λ1は、390nm以上、415nm以下である。尚、光源を2つ有し、それぞれの波長が380nmより大きく、450nmより小さい場合であって、2つの光源の波長差が20nm以下である場合は、いずれも本明細書でいう光源であり、本発明の範囲内であるとみなせるものとする。また、波長λ1の光束を出射する光源の他に、DVDやCDなど他の光ディスク用の光源を有していてもよい。   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 emitted from the light source is preferably larger than 380 nm and smaller than 450 nm. More preferably, λ1 is not less than 390 nm and not more than 415 nm. In addition, when it has two light sources and each wavelength is larger than 380 nm and smaller than 450 nm, and the wavelength difference between the two light sources is 20 nm or less, both are light sources as used in this specification, It shall be considered that it is within the scope of the present invention. Further, in addition to a light source that emits a light beam having a wavelength λ1, a light source for another optical disk such as a DVD or a CD may be included.

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、複数の光源を有する場合、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. Moreover, when it has a some light source, the light receiving element may have the some light-receiving part corresponding to each light source.

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

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

また、対物光学素子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、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。 When the objective 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 1.60. The refractive index change rate dN / dT (° C. −1 ) with respect to the wavelength of 405 nm accompanying the temperature change within the temperature range of −5 ° C. to 70 ° C. is −20 × 10 −5 to −5 × 10 It is more preferable to use a resin material in the range of −5 (more preferably −10 × 10 −5 to −8 × 10 −5 ). When the objective optical element is a plastic lens, the coupling lens is preferably a plastic lens.

対物光学素子の光学面には、円状又は輪帯状の第1領域と第2領域とが光軸直交方向に並んで配置されている。光軸を含む最も中心の領域が円状の領域となり、その周辺の領域は光軸を中心とする同心円の輪帯状の領域となる。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。第1領域と第2領域とは光軸直交方向に交互に並んで配置されている事が好ましいが、第1領域と第2領域の間に他の領域を含んだり、第1領域の中に他の領域を含むような構造であってもよい。     On the optical surface of the objective optical element, a circular or ring-shaped first region and a second region are arranged side by side in the direction perpendicular to the optical axis. The most central region including the optical axis is a circular region, and the surrounding region is a concentric ring-shaped region centering on the optical axis. 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. The first region and the second region are preferably arranged alternately in the direction perpendicular to the optical axis, but other regions may be included between the first region and the second region, or the first region may be included in the first region. The structure may include other regions.

対物光学素子の第1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1領域を通過した波長λ1の光束は、第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられない。また、第2領域を通過した波長λ1の光束は、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光ディスクの記録及び/又は再生に用いられない。なお、最も光軸から遠い領域は第1領域となる。最も中心の領域(光軸を含む領域)は、第1領域である場合もあれば、第2領域である場合もある。   The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first region of the objective optical element is used for recording / reproduction of the first optical disc, and the light beam having the wavelength of λ1 that has passed through the first region is used for recording and / or reproduction of the second optical disc. I can't. The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is used for recording / reproduction of the second optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is not used for recording and / or reproduction of the first optical disk. . The region farthest from the optical axis is the first region. The most central area (area including the optical axis) may be the first area or the second area.

対物光学素子は、高密度光ディスクと異なる第3光ディスク及び/又は第4光ディスクの使用を可能とする互換用の領域や光路差付与構造を有していてもよい。互換用の光路差付与構造は、第1領域又は第2領域に設けてもよいし、第1領域及び第2領域とは異なる他の領域を設け、そこに設けてもよい。また、対物光学素子は、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。また、対物光学素子の第1領域又は第2領域は、隣接する領域との段差の段差量を減らす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。   The objective optical element may have a compatible area or an optical path difference providing structure that enables use of a third optical disk and / or a fourth optical disk different from the high-density optical disk. The compatible optical path difference providing structure may be provided in the first region or the second region, or another region different from the first region and the second region may be provided and provided there. Further, the objective optical element may have an optical path difference providing structure for correcting the aberration change at the time of temperature change or wavelength change. In addition, the first region or the second region of the objective optical element may have an optical path difference providing structure for reducing the step amount of the step with the adjacent region. 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.

また、対物光学素子は、以下の(1)、(2)式を満たす。
1≧(EPD1/2NA1) (1)
2>(EPD2/2NA2) (2)
尚、f1は、対物光学素子の第1領域を通過した波長λ1の光束についての焦点距離を表す。また、EPD1は、第1光ディスク使用時における対物光学素子の有効径を表す。NA1は、第1光ディスクの規格での必要開口数を表す。(第1光ディスクがBDの場合、この値は0.85となる。)f2は、対物光学素子の第2領域を通過した波長λ1の光束についての焦点距離を表す。EPD2は、第2光ディスク使用時における対物光学素子の有効径を表す。NA2は、第2光ディスクの規格での必要開口数を表す。(第2光ディスクがHDの場合、この値は0.65となる。)
The objective optical element satisfies the following expressions (1) and (2).
f 1 ≧ (EPD 1 / 2NA 1 ) (1)
f 2 > (EPD 2 / 2NA 2 ) (2)
Note that f 1 represents the focal length of the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first region of the objective optical element. EPD 1 represents the effective diameter of the objective optical element when the first optical disk is used. NA 1 represents a necessary numerical aperture in the standard of the first optical disc. (When the first optical disc is a BD, this value is 0.85.) F 2 represents the focal length of the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second region of the objective optical element. EPD 2 represents the effective diameter of the objective optical element when the second optical disk is used. NA 2 represents a required numerical aperture in the standard of the second optical disc. (If the second optical disc is HD, this value is 0.65.)

なお、本明細書でいう有効径とは、以下の事をいう。EPD1は、光源側の光学面に入射する光束の外縁直径、又は、光軸から最も離れている第1領域の最外周部と光軸との距離の2倍であり、EPD2は、光軸から最も離れている第2領域の最外周部と光軸との距離の2倍である。 In addition, the effective diameter as used in this specification means the following things. EPD 1 is twice the outer edge diameter of the light beam incident on the optical surface on the light source side or the distance between the outermost peripheral portion of the first region farthest from the optical axis and the optical axis. EPD 2 This is twice the distance between the outermost peripheral portion of the second region farthest from the axis and the optical axis.

また、NA1及びNA2は、スポット径換算の開口数と捉えてもよい。この場合、NA1及びNA2は、以下の式で表す事が可能となる。
NA1=0.824×λ1/SD1
NA2=0.824×λ1/SD2
但し、SD1は、第1光ディスクの情報記録面上に形成されるスポット径を表し、SD2は、第2光ディスクの情報記録面上に形成されるスポット径を表す。なお、スポット径の定義については後述する。
NA 1 and NA 2 may be regarded as the numerical aperture in terms of spot diameter. In this case, NA 1 and NA 2 can be expressed by the following equations.
NA 1 = 0.824 × λ1 / SD 1
NA 2 = 0.824 × λ1 / SD 2
However, SD 1 represents the spot diameter formed on the information recording surface of the first optical disk, and SD 2 represents the spot diameter formed on the information recording surface of the second optical disk. The definition of the spot diameter will be described later.

また、第1領域と第2の領域の合計数は3以上10以下であることが好ましく、4以上7以下であることがより好ましい。第1の領域と第2の領域以外の領域を含む場合、それも含めての全ての領域の合計数が上記範囲を満たすことが好ましい。   Further, the total number of the first region and the second region is preferably 3 or more and 10 or less, and more preferably 4 or more and 7 or less. When a region other than the first region and the second region is included, it is preferable that the total number of all regions including the first region satisfies the above range.

また、以下の(1A)式を満たすことが好ましい。
0.80<(EPD1/2・f1・NA1)≦1 (1A)
より好ましくは、以下の(1B)式を満たす。
0.90<(EPD1/2・f1・NA1)≦1 (1B)
更に好ましくは、以下の(1C)式を満たす。
0.95<(EPD1/2・f1・NA1)≦1 (1C)
Moreover, it is preferable to satisfy | fill the following (1A) Formula.
0.80 <(EPD 1/2 · f 1 · NA 1) ≦ 1 (1A)
More preferably, the following expression (1B) is satisfied.
0.90 <(EPD 1/2 · f 1 · NA 1) ≦ 1 (1B)
More preferably, the following expression (1C) is satisfied.
0.95 <(EPD 1/2 · f 1 · NA 1) ≦ 1 (1C)

また、以下の(2A)式を満たすことが好ましい。
0.70<(EPD2/2・f2・NA2)<1 (2A)
Moreover, it is preferable to satisfy | fill the following (2A) Formula.
0.70 <(EPD 2/2 · f 2 · NA 2) <1 (2A)

第1光ディスクの情報記録面上に形成されるスポット径は0.38μm以上0.43μm以下であることが好ましい。また、第2光ディスクの情報記録面上に形成されるスポット径は0.50μm以上0.55μm以下であることが好ましい。なお、ここでいうスポット径とは、実際に対物光学素子に波長λ1の光束を入射させて形成した集光スポットにおいて強度が中心強度の1/e2となる位置でのスポットの直径をいう。また、第1光ディスクの情報記録面上に形成されるスポット径は、(2・f1・ 0.824・λ1)/EPD1よりも小さい事が好ましい。第2光ディスクの情報記録面上に形成されるスポット径は、(2・f2・ 0.824・λ1)/EPD2よりも小さい事が好ましい。 The spot diameter formed on the information recording surface of the first optical disc is preferably 0.38 μm or more and 0.43 μm or less. The spot diameter formed on the information recording surface of the second optical disc is preferably 0.50 μm or more and 0.55 μm or less. The spot diameter here refers to the diameter of a spot at a position where the intensity is 1 / e 2 of the central intensity in a focused spot that is actually formed by making a light beam of wavelength λ1 incident on the objective optical element. The spot diameter formed on the information recording surface of the first optical disk is preferably smaller than (2 · f 1 · 0.824 · λ1) / EPD 1 . The spot diameter formed on the information recording surface of the second optical disk is preferably smaller than (2 · f 2 · 0.824 · λ1) / EPD 2 .

次に、第2光ディスクの記録及び/又は再生を行う際に、第1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領域を通過した光束が、第2光ディスクの情報記録面上でフレアになるような対物光学素子であることが好ましい。尚、具体的に「フレアにする」とは、第2光ディスクの情報記録面上で第1領域を通過した光がドーナツ型領域に分布するか、第2領域を通過した光が形成するスポットを中心に薄く円状の領域に分布することをいう。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、第1光ディスク(BD)における対物光学素子のワーキングディスタンス(WDBD)は、0.55以上、0.64(mm)以下であることが好ましい。又、第2光ディスク(HD)における対物光学素子のワーキングディスタンス(WDHD)は、0.40以上、0.46(mm)以下であることが好ましい。また、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合に、良好なフレアを発生させるためには、第1光ディスク(BD)における対物光学素子のワーキングディスタンス(WDBD)と、第2光ディスク(HD)における対物光学素子のワーキングディスタンス(WDHD)との差の値を(WDBD−WDHD)、−0.36(mm)以上、0.17(mm)以下とすることが好ましい。より好ましくは、−0.10(mm)以上、0.15(mm)以下とすることである。 Next, when performing recording and / or reproduction of the second optical disk, the light beam that has passed through the first area is prevented from obscuring the second optical disk in order to prevent the light beam that has passed through the first area from getting over the defocus area. It is preferable that the objective optical element has a flare on the information recording surface. Specifically, “to make flare” means a spot formed by the light passing through the first area on the information recording surface of the second optical disc distributed in the donut-shaped area or formed by the light passing through the second area. Distribution in a thin circular region at the center. When the first optical disc is a BD and the second optical disc is an HD, the working distance (WD BD ) of the objective optical element in the first optical disc ( BD ) is 0.55 or more and 0.64 (mm). It is preferable that Moreover, the working distance of the objective optical element in the second optical disk (HD) (WD HD) is 0.40 or more and 0.46 (mm) or less. In order to generate a good flare when the first optical disc is a BD and the second optical disc is an HD, the working distance (WD BD ) of the objective optical element in the first optical disc (BD); the value of the difference between the working distance of the objective optical element (WD HD) in the second optical disk (HD) (WD BD -WD HD ), - 0.36 (mm) or more, to 0.17 (mm) or less Is preferred. More preferably, it is -0.10 (mm) or more and 0.15 (mm) or less.

対物光学素子の軸外特性を良好にするための構成として、1)第1領域と第2領域との非球面形状を変えるか、または、2)第2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。   As a configuration for improving the off-axis characteristics of the objective optical element, 1) change the aspherical shape of the first region and the second region, or 2) provide an optical path difference providing structure in the second region, etc. The configuration of can be considered. 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領域と第2領域との非球面形状を異ならせる構成の場合、第1光ディスクの記録及び/又は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光ディスクの記録及び/又は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 aspherical shapes of the first area and the second area in 1) are different, the working distance (WD1) of the objective optical element at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk, the recording of the second optical disk, and It is preferable that the absolute value (| WD1-WD2 |) of the difference from the working distance (WD2) of the objective optical element during reproduction is designed to be 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光ディスク専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 dedicated area as in 2). Depending on other design conditions, the above method 1) or 2) may be used properly.

波長λ1の光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、波長λ1の光束の、対物光学素子への入射光束の倍率m1が、下記の式(5)を満たすことである。   The light beam having the wavelength λ1 may be incident on the objective optical element as parallel light, or may be incident on the objective optical element as divergent light or convergent light. Preferably, the magnification m1 of the light beam having the wavelength λ1 incident on the objective optical element satisfies the following formula (5).

−0.01<m1<0.01 (5) -0.01 <m1 <0.01 (5)

一方で、波長λ1の光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、波長λ1の光束の対物光学素子への入射光束の倍率m1が、下記の式(6)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 objective optical element as diverging light, the magnification m1 of the light beam incident on the objective optical element of the light beam having the wavelength λ1 preferably satisfies the following formula (6).

−0.10<m1<0.00 (6)   -0.10 <m1 <0.00 (6)

尚、第1光ディスクの記録及び/又は再生時と、第2光ディスク記録及び/又は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(7)を満たすことが好ましい。
m11<m12 (7)
尚、m11は、第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、波長λ1の光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示し、m12は、第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、波長λ1の光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示す。
In order to make the sine condition compatible during both recording and / or reproduction of the first optical disk and recording and / or reproduction of the second optical disk, it is preferable to satisfy the following conditional expression (7).
m11 <m12 (7)
Here, m11 represents the magnification of the incident light beam on the objective optical element of the light beam having the wavelength λ1 at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk, and m12 is the wavelength at the time of recording and / or reproduction of the second optical disk. The magnification of the light beam incident on the objective optical element of the light beam of λ1 is shown.

例えば、第1光ディスクの記録及び/又は再生時には、波長λ1の光束を対物光学素子に無限平行光として入射させ、第2光ディスクの記録及び/又は再生時には、波長λ1の光束を対物光学素子に有限収束光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。   For example, when recording and / or reproducing the first optical disk, the light beam having the wavelength λ1 is incident on the objective optical element as infinite parallel light, and when recording and / or reproducing the second optical disk, the light beam having the wavelength λ1 is finite on the objective optical element. 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、複雑な機構に頼ることなく且つ低コストで、一つの対物光学素子に同一波長の光束を入射させながら、異なる種類の光ディスクの互換使用を可能とする光ピックアップ装置用の対物光学素子及び光ピックアップ装置を提供することが可能になる。しかも、本発明は、高い光利用効率を得、光ディスクに対する対物光学素子のチルト誤差の許容範囲を保て、エラー信号の発生をなくし、対物光学素子の有効径を維持する事により、ピックアップメーカーの設計許容度を増やし、しかも、ワーキングディスタンスを伸ばすことができる、光ピックアップ装置用の対物光学素子及び光ピックアップ装置を提供することが可能になる。   According to the present invention, an objective for an optical pickup device that enables compatible use of different types of optical disks while allowing a light beam of the same wavelength to be incident on one objective optical element without depending on a complicated mechanism and at a low cost. An optical element and an optical pickup device can be provided. Moreover, the present invention provides a high light utilization efficiency, maintains an allowable range of tilt error of the objective optical element with respect to the optical disc, eliminates the generation of an error signal, and maintains the effective diameter of the objective optical element. It is possible to provide an objective optical element for an optical pickup device and an optical pickup device that can increase design tolerance and extend a working distance.

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

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

対物光学素子OBJの屈折面からなる光源側の光学面には、光軸を含む円状のBD用の第1領域AR1と、その周囲の輪帯状のHD用の第2領域AR2と、更にその周囲の輪帯状のBD用の第1領域AR3とが交互に形成されている。   The optical surface on the light source side, which is a refractive surface of the objective optical element OBJ, has a first area AR1 for a circular BD including the optical axis, a second area AR2 for an HD in a ring shape around it, and further Surrounding ring-shaped first areas AR3 for BD are alternately formed.

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

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

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

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

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

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

(実施例)
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。実施例1〜4は、中心が第2領域であって、その周囲に、光軸直交方向に外側に向けて順番に、第1領域、第2領域、第1領域、第2領域及び第1領域の合計6つの領域を有する単玉レンズの対物光学素子である。また、以下の実施例において、第1光ディスクはBD、第2光ディスクはHDである。また、表1〜4におけるNAは、スポット径換算の開口数を表しているが、BDとHDの規格において必要開口数と規定されているBD用のNA0.85及びHD用のNA0.65と一致している。
(Example)
Next, examples that can be used in the above-described embodiment will be described. In the first to fourth embodiments, the center is the second region, and the first region, the second region, the first region, the second region, and the first region are sequentially arranged around the second region in the direction orthogonal to the optical axis. This is a single lens objective optical element having a total of six regions. In the following embodiments, the first optical disc is BD and the second optical disc is HD. NA in Tables 1 to 4 represents the numerical aperture in terms of the spot diameter, but NA of BD 0.85 and NA of HD 0.65 defined as the required numerical aperture in the BD and HD standards. Match.

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.

Figure 2009087492
Figure 2009087492

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)
表1に実施例1のレンズデータを示す。図2は、実施例1の対物光学素子の断面図であり、(a)がBD使用時の集光状態を示し、(b)がHD使用時の集光状態を示している。実施例1において、f1=1.765,f2=1.866、EPD1=3.000mm、EPD2=1.800mm、NA1=0.85,NA2=0.65,BDにおけるスポット径=0.390μm、HDにおけるスポット径=0.510μmである。このとき、(EPD1/2NA1)=1.765(=f1)、(EPD2/2NA2)=1.385(<f2)となる。又、(EPD1/2・fBD・NA1)=1.000、(EPD2/2・fHD・NA2)=0.742である。この実施例において、光学面の面積の割合は、BD用に94%、HD用に6%となっている。従って、多くの光量がBDに振り分けられるため、本実施例はBDの記録を行う場合に有利な実施例である。
Example 1
Table 1 shows lens data of Example 1. 2A and 2B are cross-sectional views of the objective optical element of Example 1. FIG. 2A shows a light condensing state when using BD, and FIG. 2B shows a light condensing state when using HD. In Example 1, f 1 = 1.765, f 2 = 1.866, EPD 1 = 3.000 mm, EPD 2 = 1.800 mm, NA 1 = 0.85, NA 2 = 0.65, spot at BD The diameter = 0.390 μm and the spot diameter in HD = 0.510 μm. At this time, (EPD 1 / 2NA 1 ) = 1.765 (= f 1 ) and (EPD 2 / 2NA 2 ) = 1.385 (<f 2 ). Further, (EPD 1/2 · f BD · NA 1) = 1.000, which is (EPD 2/2 · f HD · NA 2) = 0.742. In this embodiment, the ratio of the area of the optical surface is 94% for BD and 6% for HD. Accordingly, since a large amount of light is distributed to the BD, this embodiment is advantageous in the case of performing BD recording.

Figure 2009087492
Figure 2009087492

(実施例2)
表2に実施例2のレンズデータを示す。図3は、実施例2の対物光学素子の断面図であり、(a)がBD使用時の集光状態を示し、(b)がHD使用時の集光状態を示している。実施例2において、f1=1.812,f2=1.911、EPD1=3.000mm、EPD2=2.080mm、NA1=0.85,NA2=0.65,BDにおけるスポット径=0.393μm、HDにおけるスポット径=0.511μmである。このとき、(EPD1/2NA2)=1.765(<f1)、(EPD2/2NA2)=1.600(<f2)となる。又、(EPD1/2・f1・NA1)=0.974、(EPD2/2・f2・NA2)=0.837である。この実施例において、光学面の面積の割合は、BD用に77%、HD用に23%となっている。従って、多くの光量がBDに振り分けられるため、本実施例はBDの記録を行う場合に有利な実施例である。
(Example 2)
Table 2 shows lens data of Example 2. FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views of the objective optical element of Example 2. FIG. 3A shows a condensing state when using BD, and FIG. 3B shows a condensing state when using HD. In Example 2, spots at f 1 = 1.812, f 2 = 1.911, EPD 1 = 3.000 mm, EPD 2 = 2.080 mm, NA 1 = 0.85, NA 2 = 0.65, BD The diameter = 0.393 μm and the spot diameter in HD = 0.511 μm. At this time, (EPD 1 / 2NA 2 ) = 1.765 (<f 1 ) and (EPD 2 / 2NA 2 ) = 1.600 (<f 2 ). Further, (EPD 1/2 · f 1 · NA 1) = 0.974, which is (EPD 2/2 · f 2 · NA 2) = 0.837. In this embodiment, the ratio of the area of the optical surface is 77% for BD and 23% for HD. Accordingly, since a large amount of light is distributed to the BD, this embodiment is advantageous in the case of performing BD recording.

Figure 2009087492
Figure 2009087492

(実施例3)
表3に実施例3のレンズデータを示す。図4は、実施例3の対物光学素子の断面図であり、(a)がBD使用時の集光状態を示し、(b)がHD使用時の集光状態を示している。実施例3において、f1=1.941,f2=2.031、EPD1=3.000mm、EPD2=2.538mm、NA1=0.85,NA2=0.65,BDにおけるスポット径=0.391μm、HDにおけるスポット径=0.510μmである。このとき、(EPD1/2NA1)=1.765(<f1)、(EPD2/2NA2)=1.952(<f2)となる。又、(EPD1/2・f1・NA1)=0.909、(EPD2/2・f2・NA2)=0.960である。この実施例において、光学面の面積の割合は、BD用に53%、HD用に47%となっている。従って、BDとHDに略均等に光量が振り分けられるため、本実施例はBDとHDとで略同等の機能を適用する際に有利な実施例である。
(Example 3)
Table 3 shows lens data of Example 3. 4A and 4B are cross-sectional views of the objective optical element of Example 3. FIG. 4A shows a light condensing state when using BD, and FIG. 4B shows a light converging state when using HD. In Example 3, spots at f 1 = 1.941, f 2 = 2.031, EPD 1 = 3.000 mm, EPD 2 = 2.538 mm, NA 1 = 0.85, NA 2 = 0.65, BD The diameter = 0.391 μm, and the spot diameter in HD = 0.510 μm. At this time, (EPD 1 / 2NA 1 ) = 1.765 (<f 1 ) and (EPD 2 / 2NA 2 ) = 1.952 (<f 2 ). Further, (EPD 1/2 · f 1 · NA 1) = 0.909, which is (EPD 2/2 · f 2 · NA 2) = 0.960. In this embodiment, the ratio of the area of the optical surface is 53% for BD and 47% for HD. Accordingly, since the light amount is distributed substantially equally between the BD and the HD, this embodiment is advantageous when applying substantially the same function between the BD and the HD.

Figure 2009087492
Figure 2009087492

(実施例4)
表4に実施例4のレンズデータを示す。図5は、実施例4の対物光学素子の断面図であり、(a)がBD使用時の集光状態を示し、(b)がHD使用時の集光状態を示している。実施例4において、f1=2.059,f2=2.148、EPD1=3.000mm、EPD2=2.740mm、NA1=0.85,NA2=0.65,BDにおけるスポット径=0.393μm、HDにおけるスポット径=0.516μmである。このとき、(EPD1/2NA1)=1.765(<f1)、(EPD2/2NA2)=2.108(<f2)となる。又、(EPD1/2・f1・NA1)=0.857、(EPD2/2・f2・NA2)=0.981である。この実施例において、光学面の面積の割合は、BD用に27%、HD用に73%となっている。従って、多くの光量がHDに振り分けられるため、本実施例はHDの記録を行う場合に有利な実施例である。
Example 4
Table 4 shows lens data of Example 4. 5A and 5B are cross-sectional views of the objective optical element of Example 4. FIG. 5A shows a light condensing state when using BD, and FIG. 5B shows a light converging state when using HD. In Example 4, spots at f 1 = 2.059, f 2 = 2.148, EPD 1 = 3.000 mm, EPD 2 = 2.740 mm, NA 1 = 0.85, NA 2 = 0.65, BD The diameter = 0.393 μm, and the spot diameter in HD = 0.516 μm. At this time, (EPD 1 / 2NA 1 ) = 1.765 (<f 1 ) and (EPD 2 / 2NA 2 ) = 2.108 (<f 2 ). Further, (EPD 1/2 · f 1 · NA 1) = 0.857, which is (EPD 2/2 · f 2 · NA 2) = 0.981. In this embodiment, the ratio of the area of the optical surface is 27% for BD and 73% for HD. Accordingly, since a large amount of light is distributed to the HD, this embodiment is advantageous in the case of HD recording.

Figure 2009087492
Figure 2009087492

各実施例の主要な値を表5にまとめて示す。   The main values of each example are summarized in Table 5.

Figure 2009087492
Figure 2009087492

以上の実施例1〜4において、光ディスクに対して対物光学素子が少しチルトした場合であっても、エラー信号が発生しなかった。   In Examples 1 to 4 above, no error signal was generated even when the objective optical element was slightly tilted with respect to the optical disk.

本発明に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the optical pick-up apparatus which concerns on this invention. 実施例1の対物光学素子の断面図である。1 is a cross-sectional view of an objective optical element of Example 1. FIG. 実施例2の対物光学素子の断面図である。6 is a cross-sectional view of an objective optical element according to Example 2. FIG. 実施例3の対物光学素子の断面図である。7 is a cross-sectional view of an objective optical element according to Example 3. FIG. 実施例4の対物光学素子の断面図である。6 is a cross-sectional view of an objective optical element according to Example 4. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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

Claims (12)

波長λ1(380nm<λ1<450nm)の光束を出射する光源と、前記光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記光束を厚さ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、前記光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子において、
前記対物光学素子の光学面には、円状又は輪帯状の第1領域と第2領域とが光軸直交方向に並んで配置されており、最も光軸から遠い領域は前記第1領域であり、
前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、
前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、
以下の(1)、(2)式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物光学素子。
1≧(EPD1/2NA1) (1)
2>(EPD2/2NA2) (2)
但し、
1:前記対物光学素子の前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束についての焦点距離
EPD1:前記第1光ディスク使用時における前記対物光学素子の有効径
NA1:前記第1光ディスクの規格での必要開口数
2:前記対物光学素子の前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束についての焦点距離
EPD2:前記第2光ディスク使用時における前記対物光学素子の有効径
NA2:前記第2光ディスクの規格での必要開口数
A light collecting optical system having a light source that emits a light beam having a wavelength of λ1 (380 nm <λ1 <450 nm) and an objective optical element for condensing the light beam on an information recording surface of an optical disk;
The light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the light beam is collected on the information recording surface of the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2). In an objective optical element for an optical pickup device that records and / or reproduces information by light,
On the optical surface of the objective optical element, a circular or ring-shaped first region and a second region are arranged side by side in a direction orthogonal to the optical axis, and the region farthest from the optical axis is the first region. ,
The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first area is used for recording and / or reproduction of the first optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first area is used for recording and / or recording on the second optical disk. Or not used for regeneration,
The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is used for recording and / or reproduction of the second optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is used for recording and / or recording on the first optical disk. Or not used for regeneration,
An objective optical element for an optical pickup device characterized by satisfying the following expressions (1) and (2):
f 1 ≧ (EPD 1 / 2NA 1 ) (1)
f 2 > (EPD 2 / 2NA 2 ) (2)
However,
f 1 : Focal length EPD 1 for the light flux having the wavelength λ1 that has passed through the first region of the objective optical element: Effective diameter NA 1 of the objective optical element when the first optical disk is used: Standard of the first optical disk Required numerical aperture f 2 : focal length EPD 2 for the light beam having the wavelength λ 1 that has passed through the second region of the objective optical element: effective diameter NA 2 of the objective optical element when the second optical disk is used: Necessary numerical aperture in the standard of the second optical disk
以下の(1’)式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
1=(EPD1/2NA1) (1’)
The objective optical element for an optical pickup device according to claim 1, wherein the following expression (1 ′) is satisfied.
f 1 = (EPD 1 / 2NA 1 ) (1 ′)
以下の(1”)式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
1>(EPD1/2NA1) (1”)
The objective optical element for an optical pickup device according to claim 1, wherein the following expression (1 ″) is satisfied.
f 1 > (EPD 1 / 2NA 1 ) (1 ″)
NA1=0.85、NA2=0.65であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。 The objective optical element for an optical pickup device according to any one of claims 1 to 3, wherein NA 1 = 0.85 and NA 2 = 0.65. 前記第1領域と前記第2の領域の合計数は3以上10以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。   5. The objective optical element for an optical pickup device according to claim 1, wherein a total number of the first region and the second region is 3 or more and 10 or less. 前記第1領域は、複数設けられており、その内の一つが光軸を含む円状の領域であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。   6. The objective optical for an optical pickup device according to claim 1, wherein a plurality of the first regions are provided, and one of them is a circular region including the optical axis. element. 前記第2領域は、複数設けられており、その内の一つが光軸を含む円状の領域であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。   6. The objective optical for an optical pickup device according to claim 1, wherein a plurality of the second regions are provided, and one of them is a circular region including the optical axis. element. 以下の(1A)式を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
0.80<(EPD1/2・f1・NA1)≦1 (1A)
The objective optical element for an optical pickup device according to claim 1, wherein the following expression (1A) is satisfied.
0.80 <(EPD 1/2 · f 1 · NA 1) ≦ 1 (1A)
以下の(2A)式を満たすことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
0.70<(EPD2/2・f2・NA2)<1 (2A)
The objective optical element for an optical pickup device according to claim 1, wherein the following expression (2A) is satisfied.
0.70 <(EPD 2/2 · f 2 · NA 2) <1 (2A)
前記第1光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットの径は0.38μm以上0.43μm以下であり、前記第2光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットの径は0.50μm以上0.55μm以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。   The diameter of the spot formed on the information recording surface of the first optical disc is 0.38 μm or more and 0.43 μm or less, and the diameter of the spot formed on the information recording surface of the second optical disc is 0.50 μm or more and 0. The objective optical element for an optical pickup device according to claim 1, wherein the objective optical element is .55 μm or less. 請求項1〜10のいずれかに記載の対物光学素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。   An optical pickup device using the objective optical element according to claim 1. 波長λ1(380nm<λ1<450nm)の光束を出射する光源と、前記光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記光束を厚さ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、前記光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子において、
前記対物光学素子の光学面には、円状又は輪帯状の第1領域と第2領域とが光軸直交方向に並んで配置されており、最も光軸から遠い領域は前記第1領域であり、
前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、前記第1領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、
前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、前記第2領域を通過した前記波長λ1の光束は、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、
前記第1光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットの径は0.38μm以上0.43μm以下であり、
前記第2光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットの径は0.50μm以上0.55μm以下であることを特徴とする光ピックアップ装置用の対物光学素子。
A light collecting optical system having a light source that emits a light beam having a wavelength of λ1 (380 nm <λ1 <450 nm) and an objective optical element for condensing the light beam on an information recording surface of an optical disk;
The light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the light beam is collected on the information recording surface of the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2). In an objective optical element for an optical pickup device that records and / or reproduces information by light,
On the optical surface of the objective optical element, a circular or ring-shaped first region and a second region are arranged side by side in a direction orthogonal to the optical axis, and the region farthest from the optical axis is the first region. ,
The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first area is used for recording and / or reproduction of the first optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the first area is used for recording and / or recording on the second optical disk. Or not used for regeneration,
The light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is used for recording and / or reproduction of the second optical disk, and the light beam having the wavelength λ1 that has passed through the second area is used for recording and / or recording on the first optical disk. Or not used for regeneration,
The diameter of the spot formed on the information recording surface of the first optical disc is not less than 0.38 μm and not more than 0.43 μm,
An objective optical element for an optical pickup device, wherein a diameter of a spot formed on the information recording surface of the second optical disc is 0.50 μm or more and 0.55 μm or less.
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