JP2009134791A - Optical pickup device and objective optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同一の波長の光束を用いる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 respect to different types of optical disks using light beams having the same wavelength.
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おり、既に製品として販売されているものもある。高密度光ディスクの一例として、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。 Research and development of a high-density optical disk system capable of recording and / or reproducing 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. Some are progressing rapidly and are already sold as products. As an example of a high-density optical disc, 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) It is possible to record information of 23 to 27 GB per layer on an optical disc having a diameter of 12 cm, which is the same size as 4, 7 GB), and recording / reproducing information with specifications of NA 0.65 and light source wavelength 405 nm. An optical disk to be used, so-called HD DVD (hereinafter referred to as HD), can record information of 15 to 20 GB per layer on an optical disk having a diameter of 12 cm.
ここで、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。現在において、BD、HDという2つの規格の光ディスクが併売されている現実をふまえると、一方の高密度光ディスクに対して情報の記録/再生ができるだけでは足らず、双方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。 Here, simply saying that information can be appropriately recorded / reproduced with respect to one of the high-density optical discs is not sufficient as a product of an optical disc player / recorder (optical information recording / reproducing apparatus). At present, based on the reality that optical discs of two standards, BD and HD, are sold together, it is not only possible to record / reproduce information on one high-density optical disc, and the same applies to both high-density optical discs. In addition, making it possible to appropriately record / reproduce information leads to an increase in commercial value as an optical disc player / recorder for high-density optical discs.
そのような中、特許文献1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の互換を可能としているピックアップ装置が記載されている。
ところで、近年、BDに対して情報の記録/再生ができる情報記録再生装置や、HDに対して情報の記録/再生ができる情報記録再生装置が、製品として各社から発売されているが、各製品に搭載された光ピックアップ装置の集光光学系では、BDの往路光学系倍率よりもHDの往路光学系倍率のほうが小さい場合が一般的である。これは、青紫色半導体レーザの射出光のファーフィールドパターン、各々の光ディスク用の対物光学素子の開口数や焦点距離、光検出器のセンサーサイズ等から決まる最適な往路光学系倍率が、BDとHDで互いに異なるからである。 By the way, in recent years, information recording / reproducing apparatuses capable of recording / reproducing information with respect to BD and information recording / reproducing apparatuses capable of recording / reproducing information with respect to HD have been released as products by various companies. In general, in the condensing optical system of the optical pickup device mounted on the HD, the HD optical path magnification is smaller than the BD optical path magnification. This is because the optimal optical path magnification determined by the far-field pattern of the emitted light from the blue-violet semiconductor laser, the numerical aperture and focal length of the objective optical element for each optical disc, the sensor size of the photodetector, etc. is BD and HD. This is because they are different from each other.
しかしながら、特許文献1に開示された対物光学素子は、BD使用時の焦点距離とHD使用時の焦点距離とがほぼ等しいため、BDとHDの各々に対して最適な往路光学系倍率を実現できなくなる恐れがある。また、BD使用時の焦点距離とHD使用時の焦点距離とがほぼ等しくても、BD使用時の倍率とHD使用時の倍率とを互いに異なる対物光学素子を使用することで、BDとHDの各々に対して最適な往路光学系倍率を有する光ピックアップ装置を実現できる。しかし、かかる場合、光源と対物光学素子との間に、光軸方向に大きく変位可能なカップリングレンズ等を設けなくてはならず、光ピックアップ装置の複雑化・大型化を招き、更にはコスト高を招く恐れがある。 However, since the focal length when using the BD and the focal length when using the HD are almost equal, the objective optical element disclosed in Patent Document 1 can realize the optimum optical path magnification for each of the BD and HD. There is a risk of disappearing. In addition, even if the focal length when using BD and the focal length when using HD are approximately equal, by using objective optical elements having different magnifications when using BD and HD, It is possible to realize an optical pickup device having an optimum outward optical system magnification for each. However, in such a case, it is necessary to provide a coupling lens or the like that can be largely displaced in the direction of the optical axis between the light source and the objective optical element. May cause high.
本発明は、上述の問題を考慮して、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つつも、BDとHDの各々に対して最適な往路光学系倍率を有する光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することを目的とする。 In consideration of the above-mentioned problems, the present invention enables compatibility between one objective optical element of BD and HD that uses the same light beam, and provides an optimum optical path magnification for each of BD and HD. An object of the present invention is to provide an optical pickup device and an objective optical element.
請求項1に記載の光ピックアップ装置は、波長λ1(380nm<λ1<450nm)の第1光束を出射する第1光源と、前記第1光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第1光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第1光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、少なくとも、前記光軸を含む第1領域と、前記第1領域の周囲の第2領域とに分割され、前記第1領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスク及び前記第2光ディスクの前記情報記録面上に集光されて情報の記録及び/又は再生に用いられ、前記第2領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの前記情報記録面上に集光されて情報の記録及び/又は再生に用いられ、
前記集光光学系は、前記対物光学素子の前記第1領域に相当する領域に補正面を有し、前記補正面は、段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有し、
前記第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の焦点距離f1と、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の焦点距離f2とが、以下の条件式(1)を満たし、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の倍率m11と、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の倍率m12とが、以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする。
f1<f2 (1)
│m11−m12│<0.02 (2)
但し、m11及びm12の符号は、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限収束光の状態で入射する場合を「正」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して無限平行光の状態で入射する場合を「ゼロ」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限発散束光の状態で入射する場合を「負」と定義する。
The optical pickup device according to claim 1 includes a first light source that emits a first light beam having a wavelength λ1 (380 nm <λ1 <450 nm), and an objective for condensing the first light beam on an information recording surface of an optical disc. A condensing optical system having an optical element; and condensing the first light flux on an information recording surface of a first optical disc having a protective layer having a thickness of t1, and the first light flux has a thickness of t2 (t1 <t2 In an optical pickup device that records and / or reproduces information by focusing on the information recording surface of the second optical disc having a protective layer)
The objective optical element is divided into at least a first region including the optical axis and a second region around the first region, and the first light flux that has passed through the first region is the first optical disc. The first light flux that has been focused on the information recording surface of the second optical disc and used for recording and / or reproducing information and passed through the second area is reflected on the information recording surface of the first optical disc. Collected and used for recording and / or reproducing information,
The condensing optical system has a correction surface in a region corresponding to the first region of the objective optical element, and the correction surface has a plurality of concentric annular zones centering on an optical axis divided by steps. Have
The focal length f1 of the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the first optical disc, and the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the second optical disc The focal length f2 satisfies the following conditional expression (1), the magnification m11 of the objective optical element of the first light flux at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk, and the recording of the second optical disk And / or the magnification m12 of the objective optical element of the first light flux during reproduction satisfies the following conditional expression (2).
f1 <f2 (1)
│m11-m12│ <0.02 (2)
However, the signs of m11 and m12 are “positive” when the first light beam is incident on the objective optical element in a finite convergent light state, and the first light beam is infinite parallel light with respect to the objective optical element. The case where the first light beam is incident on the objective optical element in the state of finite divergent light is defined as “negative”.
本実施の形態によれば、(1)式を満たすことにより、第1光ディスクの記録及び/又は再生時の往路光学系倍率よりも第2光ディスクの記録及び/又は再生時の往路光学系倍率のほうを小さく設定することが可能となり、第1光ディスクと第2光ディスクの各々に対して最適な往路光学系倍率を有する光ピックアップ装置を実現できる。また、(2)式を満たすように、第1光束の対物光学素子の倍率と第2光束の対物光学素子の倍率とがほぼ等しく設定することにより、カップリングレンズ等の駆動系の光軸方向への移動量を小さくすることができるので、光ピックアップ装置の簡素化・小型化を実現できる。 According to the present embodiment, by satisfying the expression (1), the outward optical system magnification at the time of recording and / or reproduction of the second optical disc is larger than the outward optical system magnification at the time of recording and / or reproduction of the first optical disc. Therefore, it is possible to realize an optical pickup device having an optimum optical path magnification for each of the first optical disc and the second optical disc. Further, by setting the magnification of the objective optical element of the first light beam and the magnification of the objective optical element of the second light beam so as to satisfy the expression (2), the optical axis direction of the drive system such as the coupling lens is set. Therefore, the optical pickup device can be simplified and downsized.
請求項2に記載の光ピックアップ装置は、請求項1に記載の発明において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
1.05×f1<f2<1.25×f1 (3)
An optical pickup device according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the following conditional expression is satisfied.
1.05 × f1 <f2 <1.25 × f1 (3)
本発明による光ピックアップ装置は、対物光学素子の焦点距離が(3)式を満たすことが好ましい。(3)式の下限を超えないようにすると第1光ディスクと第2光ディスクの各々に対する往路光学系倍率を、より最適な値にすることができる。また、(3)式の上限を超えないようにすると、第2光ディスクに対する対物光学素子の軸外特性を良好となり、第1光源の取り付け精度に対する公差を緩和することができるので、光ピックアップ装置の製造歩留まりの向上が可能となる。 In the optical pickup device according to the present invention, it is preferable that the focal length of the objective optical element satisfies the expression (3). If the lower limit of equation (3) is not exceeded, the outward optical system magnification for each of the first optical disc and the second optical disc can be set to a more optimal value. Further, if the upper limit of the expression (3) is not exceeded, the off-axis characteristics of the objective optical element with respect to the second optical disk can be improved, and the tolerance for the mounting accuracy of the first light source can be relaxed. The production yield can be improved.
請求項3に記載の光ピックアップ装置は、請求項1又は2に記載の発明において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−0.01<m11<0.01 (4)
−0.01<m12<0.01 (5)
An optical pickup device according to a third aspect of the invention according to the first or second aspect satisfies the following conditional expression.
−0.01 <m11 <0.01 (4)
-0.01 <m12 <0.01 (5)
本発明による光ピックアップ装置は、対物光学素子の倍率が(4)式、及び、(5)式を満たすことが好ましい。(4)式、及び、(5)式は、第1光ディスクの記録及び/又は再生時と第2光ディスクの記録及び/又は再生時に、対物光学素子に対して略平行光束が入射することを意味する。これにより、対物光学素子が光軸垂直方向にシフトした際に発生する収差を低減することができるので、トラッキング特性に優れた光ピックアップ装置を提供することが可能となる。 In the optical pickup device according to the present invention, it is preferable that the magnification of the objective optical element satisfies the expressions (4) and (5). Equations (4) and (5) mean that a substantially parallel light beam is incident on the objective optical element during recording and / or reproduction of the first optical disc and recording and / or reproduction of the second optical disc. To do. Thereby, aberrations that occur when the objective optical element is shifted in the direction perpendicular to the optical axis can be reduced, so that an optical pickup device having excellent tracking characteristics can be provided.
請求項4に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記補正面の前記複数の輪帯は、通過した前記第1光束が前記第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光し、通過した前記第1光束が前記第2光ディスクの情報記録面上では集光しない第1光ディスク用領域と、通過した前記第1光束が前記第1光ディスクの情報記録面上では集光せず、通過した前記第1光束が前記第2光ディスクの情報記録面上で情報の記録及び/又は再生ができるように集光する第2光ディスク用領域とを含むことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical pickup device according to any one of the first to third aspects, wherein the first luminous flux that has passed through the plurality of annular zones of the correction surface is recorded on the information on the first optical disc. The first optical disk area that is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the surface and the first luminous flux that has passed through is not condensed on the information recording surface of the second optical disk, and the first optical disk that has passed through. A second light beam is not condensed on the information recording surface of the first optical disc, and the first light beam that has passed through is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc. And an optical disk area.
回折効果を用いてBDとHDの互換を実現する場合、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%(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)16%の光しか利用できず、光利用効率の点で課題がある。本実施の形態によれば、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を提供できるようになる。 When realizing the compatibility between BD and HD using the diffraction effect, for example, the utilization efficiency of light passing from the light source to the one optical disk through the diffraction structure (the utilization efficiency here is the optical surface on the light source side of the objective optical element) Assuming that the ratio of the amount of light that contributes to the spot on the optical disk) is 40% (theoretically does not exceed 50%) with respect to the amount of light incident on the optical disk, the optical disk passes through the same diffraction structure toward the photodetector. The light utilization efficiency (the utilization efficiency here is 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 optical surface on the optical disk side of the objective optical element) is 40%. (Utilization efficiency here is 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 optical surface on the light source side of the objective optical element), and only 16% of light can be used. , Light utilization effect There is a problem in terms of. According to the present embodiment, it is possible to provide an optical pickup device that can be compatible with a single objective optical element of BD and HD that use the same light beam at a low cost and that has a high light utilization efficiency.
請求項5に記載の光ピックアップ装置は、請求項4に記載の発明において、前記対物光学素子は、前記第1領域及び前記第2領域を合わせて、3以上、10以下の輪帯を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical pickup device according to the fourth aspect, the objective optical element has a ring zone of 3 or more and 10 or less in total of the first region and the second region. It is characterized by.
本実施の態様によれば、製造が容易であり、段差の形状が製造誤差によって正確に転写されない場合の影響により、光利用効率が低減することを抑えることができる光ピックアップ装置を提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide an optical pickup device that is easy to manufacture and that can suppress a reduction in light utilization efficiency due to an effect in the case where the shape of a step is not accurately transferred due to a manufacturing error. it can.
請求項6に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記複数の輪帯は、前記第1光束が入射したときに、前記第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光するn次回折光と、前記第2光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光するm次回折光とを発生させる光路差付与構造であることを特徴とする。 An optical pickup device according to a sixth aspect of the present invention is the optical recording apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the plurality of annular zones has an information recording surface of the first optical disc when the first light flux is incident thereon. N-order diffracted light that is condensed so that information can be recorded and / or reproduced, and m-order diffracted light that is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc. It is an optical path difference providing structure to be generated.
これに対して、請求項6に記載の発明にあるように、回折効果を用いてBDとHDの互換を実現する場合は、サイドローブをBD専用の対物光学素子やHD専用の対物光学素子と同程度まで、小さくすることが可能であるため、サイドローブの影響によるクロストークも小さくでき、記録・再生特性に優れる光ピックアップ装置を提供できるようになる。また、光ディスクの記録面上に形成されたピットからの反射光(回折しない0次光)と反射回折光(±1次光)とが重なり合う領域内に、0次光と±1次光の位相差が半波長分ずれていない領域が発生しないため、変調信号となる有効な光量が減ることを防止でき、ジッターを良好に保つことが可能となり、この点からも情報の記録/再生特性を良好に維持することが可能となる。 On the other hand, as in the invention described in claim 6, when realizing the compatibility of BD and HD using the diffraction effect, the side lobe is connected to the objective optical element dedicated to BD or the objective optical element dedicated to HD. Since it can be reduced to the same extent, crosstalk due to the influence of side lobes can be reduced, and an optical pickup device having excellent recording / reproducing characteristics can be provided. In addition, in the region where the reflected light from the pits formed on the recording surface of the optical disc (the zero-order light that is not diffracted) and the reflected diffracted light (± first-order light) overlap, the order of the zero-order light and the ± first-order light Since there is no region where the phase difference is not shifted by half a wavelength, it is possible to prevent a decrease in the effective amount of light that becomes the modulation signal, and it is possible to maintain good jitter. From this point also, the information recording / reproducing characteristics are excellent. Can be maintained.
請求項7に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉のレンズからなり、前記対物光学素子が前記補正面を有する事を特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, the objective optical element is a single lens, and the objective optical element has the correction surface. Features.
請求項8に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、平板状の第1光学素子とレンズである第2光学素子を有し、前記第1光学素子が前記補正面を有する事を特徴とする。 The optical pickup device according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the objective optical element has a flat plate-like first optical element and a second optical element that is a lens, The first optical element has the correction surface.
請求項9に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜8のいずれかに記載の発明において、波長λ2(630nm<λ2<670nm)の第2光束を出射する第2光源を有し、前記第2光束を厚さt3(t1<t3)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ることによって情報の記録及び/又は再生を行うことを特徴とする。 An optical pickup device according to a ninth aspect includes the second light source that emits a second light flux having a wavelength λ2 (630 nm <λ2 <670 nm) in the invention according to any one of the first to eighth aspects, Information is recorded and / or reproduced by condensing two light beams on an information recording surface of a third optical disk having a protective layer having a thickness t3 (t1 <t3).
請求項10に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜9のいずれかに記載の発明において、波長λ3(760nm<λ3<820nm)の第3光束を出射する第3光源を有し、前記第3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/又は再生を行うことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the optical pickup device according to any one of the first to ninth aspects, further comprising a third light source that emits a third light flux having a wavelength λ3 (760 nm <λ3 <820 nm). Information is recorded and / or reproduced by focusing three light beams on an information recording surface of a fourth optical disk having a protective layer having a thickness t4 (t3 <t4).
請求項11に記載の光ピックアップ装置は、請求項10に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記第1光束を前記第1光ディスクと前記第2光ディスクの情報記録面上に集光する前記対物光学素子と、前記第2光束を前記第3光ディスクの情報記録面上に集光し、前記第3光束を前記第4光ディスクの情報記録面上に集光する第2対物光学素子とを有することを特徴とする。 An optical pickup device according to an eleventh aspect is the optical pickup device according to the tenth aspect, wherein the optical pickup device condenses the first light flux on information recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc. An objective optical element; and a second objective optical element that condenses the second light flux on the information recording surface of the third optical disc and condenses the third light flux on the information recording surface of the fourth optical disc. It is characterized by that.
請求項12に記載の対物光学素子は、波長λ1(380nm<λ1<450nm)の第1光束を出射する第1光源と、前記第1光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第1光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第1光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子において、
前記対物光学素子は、少なくとも、前記光軸を含む第1領域と、前記第1領域の周囲の第2領域とに分割され、前記第1領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスク及び前記第2光ディスクの前記情報記録面上に集光されて情報の記録及び/又は再生に用いられ、前記第2領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの前記情報記録面上に集光されて情報の記録及び/又は再生に用いられ、
前記対物光学素子は、前記第1領域に相当する領域に補正面を有し、前記補正面は、段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有し、
前記第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の焦点距離f1と、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の焦点距離f2とが、以下の条件式(1)を満たし、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の倍率m11と、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の倍率m12とが、以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする。
f1<f2 (1)
│m11−m12│<0.02 (2)
但し、m11及びm12の符号は、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限収束光の状態で入射する場合を「正」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して無限平行光の状態で入射する場合を「ゼロ」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限発散束光の状態で入射する場合を「負」と定義する。
The objective optical element according to claim 12 is a first light source that emits a first light flux having a wavelength λ1 (380 nm <λ1 <450 nm), and an objective for condensing the first light flux on an information recording surface of an optical disc. A condensing optical system having an optical element; and condensing the first light flux on an information recording surface of a first optical disc having a protective layer having a thickness of t1, and the first light flux has a thickness of t2 (t1 <t2 In the objective optical element for an optical pickup device that records and / or reproduces information by focusing on the information recording surface of the second optical disk having the protective layer of
The objective optical element is divided into at least a first region including the optical axis and a second region around the first region, and the first light flux that has passed through the first region is the first optical disc. The first light flux that has been focused on the information recording surface of the second optical disc and used for recording and / or reproducing information and passed through the second area is reflected on the information recording surface of the first optical disc. Collected and used for recording and / or reproducing information,
The objective optical element has a correction surface in a region corresponding to the first region, and the correction surface has a plurality of concentric annular zones around an optical axis divided by steps.
The focal length f1 of the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the first optical disc, and the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the second optical disc The focal length f2 satisfies the following conditional expression (1), the magnification m11 of the objective optical element of the first light flux at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk, and the recording of the second optical disk And / or the magnification m12 of the objective optical element of the first light flux during reproduction satisfies the following conditional expression (2).
f1 <f2 (1)
│m11-m12│ <0.02 (2)
However, the signs of m11 and m12 are “positive” when the first light beam is incident on the objective optical element in a finite convergent light state, and the first light beam is infinite parallel light with respect to the objective optical element. The case where the first light beam is incident on the objective optical element in the state of finite divergent light is defined as “negative”.
請求項13に記載の対物光学素子は、請求項12に記載の発明において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
1.05×f1<f2<1.25×f1 (3)
The objective optical element described in claim 13 is characterized in that, in the invention described in claim 12, the following conditional expression is satisfied.
1.05 × f1 <f2 <1.25 × f1 (3)
請求項14に記載の対物光学素子は、請求項12又は13に記載の発明において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−0.01<m11<0.01 (4)
−0.01<m12<0.01 (5)
The objective optical element according to claim 14 is characterized in that, in the invention according to claim 12 or 13, the following conditional expression is satisfied.
−0.01 <m11 <0.01 (4)
-0.01 <m12 <0.01 (5)
請求項15に記載の対物光学素子は、請求項12〜14のいずれかに記載の発明において、前記補正面の前記複数の輪帯は、通過した前記第1光束が前記第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光し、通過した前記第1光束が前記第2光ディスクの情報記録面上では集光しない第1光ディスク用領域と、通過した前記第1光束が前記第1光ディスクの情報記録面上では集光せず、通過した前記第1光束が前記第2光ディスクの情報記録面上で情報の記録及び/又は再生ができるように集光する第2光ディスク用領域とを含むことを特徴とする。 The objective optical element according to claim 15 is the information recording apparatus according to any one of claims 12 to 14, wherein the first luminous flux that has passed through the plurality of annular zones of the correction surface is recorded on the information on the first optical disc. The first optical disk area that is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the surface and the first luminous flux that has passed through is not condensed on the information recording surface of the second optical disk, and the first optical disk that has passed through. A second light beam is not condensed on the information recording surface of the first optical disc, and the first light beam that has passed through is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc. And an optical disk area.
請求項16に記載の対物光学素子は、請求項15に記載の発明において、前記対物光学素子は、前記第1領域及び前記第2領域を合わせて、3以上、10以下の輪帯を有することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 16 is the invention according to claim 15, wherein the objective optical element has a ring zone of 3 or more and 10 or less in total of the first region and the second region. It is characterized by.
請求項17に記載の対物光学素子は、請求項12〜16のいずれかに記載の発明において、前記複数の輪帯は、前記第1光束が入射したときに、前記第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光するn次回折光と、前記第2光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光するm次回折光とを発生させる光路差付与構造であることを特徴とする。 The objective optical element according to claim 17 is the information recording surface of the first optical disc according to any one of claims 12 to 16, wherein the plurality of annular zones have the first optical flux incident thereon. N-order diffracted light that is condensed so that information can be recorded and / or reproduced, and m-order diffracted light that is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc. It is an optical path difference providing structure to be generated.
請求項18に記載の対物光学素子は、請求項12〜17のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉のレンズからなり、前記対物光学素子が前記補正面を有する事を特徴とする。 The objective optical element according to claim 18 is the invention according to any one of claims 12 to 17, wherein the objective optical element is a single lens, and the objective optical element has the correction surface. Features.
請求項19に記載の対物光学素子は、請求項12〜17のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、平板状の第1光学素子とレンズである第2光学素子を有し、前記第1光学素子が前記補正面を有する事を特徴とする。 The objective optical element according to claim 19 is the invention according to any one of claims 12 to 17, wherein the objective optical element includes a flat plate-like first optical element and a second optical element that is a lens. The first optical element has the correction surface.
本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも第1光ディスク及び第2光ディスクに対して情報の記録/再生行うものである。光ピックアップ装置は、少なくとも一つの第一光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、第1光束を第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、第1光束を第2光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、光ピックアップ装置は、第1光ディスク又は第2光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。 The optical pickup apparatus of the present invention records / reproduces information with respect to at least the first optical disc and the second optical disc. The optical pickup device has at least one first light source. Furthermore, the optical pickup device has a condensing optical system for condensing the first light flux on the information recording surface of the first optical disc and condensing the first light flux on the information recording surface of the second optical disc. The optical pickup device also includes a light receiving element that receives a reflected light beam from the information recording surface of the first optical disc or the second optical disc.
光ピックアップ装置が、第1光ディスク及び第2光ディスクに加えて、第3光ディスク及び/又は第4光ディスクの記録/再生を行う装置である場合は、第1光源の他に、第2光源及び/又は第3光源を有してもよい。光ピックアップ装置が、第1光ディスク及び第2光ディスクに加えて、第3光ディスク及び/又は第4光ディスクの記録/再生を行う装置である場合は、集光光学系は、第2光源からの第2光束を第3光ディスクの情報記録面上に集光させ、第3光源からの第3光束を第4光ディスクの情報記録面上に集光させる。また、光ピックアップ装置が、第1光ディスク及び第2光ディスクに加えて、第3光ディスク及び/又は第4光ディスクの記録/再生を行う装置である場合は、第3光ディスク又は第4光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有してもよい。 When the optical pickup device is a device for recording / reproducing the third optical disc and / or the fourth optical disc in addition to the first optical disc and the second optical disc, in addition to the first light source, the second light source and / or You may have a 3rd light source. When the optical pickup device is a device that records / reproduces the third optical disc and / or the fourth optical disc in addition to the first optical disc and the second optical disc, the condensing optical system receives the second light from the second light source. The light beam is condensed on the information recording surface of the third optical disk, and the third light beam from the third light source is condensed on the information recording surface of the fourth optical disk. Further, when the optical pickup device is a device for recording / reproducing the third optical disc and / or the fourth optical disc in addition to the first optical disc and the second optical disc, the information recording surface of the third optical disc or the fourth optical disc A light receiving element that receives the reflected light beam from the light source may be included.
第1光ディスクは、厚さがt1の保護基板と情報記録面とを有する。第2光ディスクは厚さがt2(t1<t2)の保護基板と情報記録面とを有する。第1光ディスクと第2光ディスクは、記録/再生に用いられる光束の波長が同じである。第1光ディスクがBDであり、第2光ディスクがHDであることが好ましいが、これに限られるものではない。第3光ディスクや第4光ディスクを用いる場合、第3光ディスクは、厚さがt3(t2≦t3)の保護基板と情報記録面とを有する。第4光ディスクは、厚さがt4(t3<t4)の保護基板と情報記録面とを有する。第3光ディスクがDVDであり、第4光ディスクがCDであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第1光ディスク、第2光ディスク、第3光ディスク又は第4光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。 The first optical disc has a protective substrate having a thickness t1 and an information recording surface. The second optical disc has a protective substrate having a thickness t2 (t1 <t2) and an information recording surface. The first optical disc and the second optical disc have the same wavelength of light flux used for recording / reproduction. The first optical disk is preferably a BD and the second optical disk is preferably an HD, but the present invention is not limited to this. When the third optical disk or the fourth optical disk is used, the third optical disk has a protective substrate having a thickness t3 (t2 ≦ t3) and an information recording surface. The fourth optical disc has a protective substrate having a thickness t4 (t3 <t4) and an information recording surface. The third optical disk is preferably a DVD and the fourth optical disk is preferably a CD, but is not limited thereto. The first optical disc, the second optical disc, the third optical disc, or the fourth optical disc may be a multi-layer optical disc having a plurality of information recording surfaces.
BDは、NA0.85の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.1mm程度である。また、HDは、NA0.65乃至0.67の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.6mm程度である。更に、DVDとは、NA0.60〜0.67程度の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.6mm程度であるDVD系列光ディスクの総称であり、DVD−ROM、DVD−Video、DVD−Audio、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW等を含む。また、本明細書においては、CDとは、NA0.45〜0.51程度の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが1.2mm程度であるCD系列光ディスクの総称であり、CD−ROM、CD−Audio、CD−Video、CD−R、CD−RW等を含む。尚、記録密度については、BDの記録密度が最も高く、次いでHD、DVD、CDの順に低くなる。 In the BD, information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of 0.85, and the thickness of the protective substrate is about 0.1 mm. In the HD, information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of 0.65 to 0.67, and the thickness of the protective substrate is about 0.6 mm. Furthermore, DVD is a general term for DVD series optical discs in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of about 0.60 to 0.67 and the thickness of the protective substrate is about 0.6 mm. ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, DVD + RW, and the like are included. Further, in this specification, a CD is a CD series optical disc in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of about 0.45 to 0.51 and the protective substrate has a thickness of about 1.2 mm. It is a generic name and includes CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW, and the like. As for the recording density, the recording density of BD is the highest, followed by HD, DVD, and CD in that order.
なお、保護基板の厚さt1、t2、t3、t4に関しては、以下の条件式(6)、(7)、(8)、(9)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 (6), (7), (8), and (9), but is not limited thereto.
0.0750mm≦t1≦0.1125mm (6)
0.5mm≦t2≦0.7mm (7)
0.5mm≦t3≦0.7mm (8)
1.0mm≦t4≦1.3mm (9)
0.0750 mm ≦ t1 ≦ 0.1125 mm (6)
0.5mm ≦ t2 ≦ 0.7mm (7)
0.5mm ≦ t3 ≦ 0.7mm (8)
1.0mm ≦ t4 ≦ 1.3mm (9)
本明細書において、第1光源、第2光源又は第3光源などの光源は好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。 In the present specification, the light source such as the first light source, the second light source or the third light source is preferably a laser light source. As the laser light source, a semiconductor laser, a silicon laser, or the like can be preferably used.
また、第1光ディスクとしてBDを用い、第2光ディスクとしてHDを用いる場合、第1光源から射出される第1光束の波長λ1は、380nm以上、450nm以下であることが好ましい。また、第3光ディスクとしてDVDを用い、第4光ディスクとしてCDを用いる場合、第2光源から射出される第2光束の波長λ2は好ましくは630nm以上、670nm以下であって、第3光源から射出される第3光束の波長λ3は好ましくは、760nm以上、820nm以下である。 When BD is used as the first optical disc and HD is used as the second optical disc, the wavelength λ1 of the first light beam emitted from the first light source is preferably 380 nm or more and 450 nm or less. When a DVD is used as the third optical disk and a CD is used as the fourth optical disk, the wavelength λ2 of the second light beam emitted from the second light source is preferably 630 nm or more and 670 nm or less, and is emitted from the third light source. The wavelength λ3 of the third light flux is preferably 760 nm or more and 820 nm or less.
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に2つのサブの光検出器を設け、当該2つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。 As the light receiving element, a photodetector such as a photodiode is preferably used. Light reflected on the information recording surface of the optical disc enters the light receiving element, and a read signal of information recorded on each optical disc is obtained using the output signal. Furthermore, it detects the change in the amount of light due to the change in the shape and position of the spot on the light receiving element, performs focus detection and track detection, and moves the objective optical element for focusing and tracking based on this detection I can do it. The light receiving element may comprise a plurality of photodetectors. The light receiving element may have a main photodetector and a sub photodetector. For example, two sub photodetectors are provided on both sides of a photodetector that receives main light used for recording and reproducing information, and the sub light for tracking adjustment is received by the two sub photodetectors. It is good also as a simple light receiving element. The light receiving element may have a plurality of light receiving portions corresponding to the respective light sources.
集光光学系は、対物光学素子を有する。対物光学素子は、第1光束を第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光し、第1光束を第2光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、対物光学素子の他にコリメーター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、コリメーターレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメーターレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。コリメータレンズ等のカップリングレンズは発散度変更手段として用いる事も可能である。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、集光光学系は、第1光ディスク、第2光ディスク用の対物光学素子の他に、第3光ディスク用の第2対物光学素子、第4光ディスク用の第2対物光学素子、又は、第3光ディスク及び第4光ディスク兼用の第2対物光学素子を有していてもよい。また、第1光ディスク、第2光ディスク用の対物光学素子が、第3光ディスク及び/又は第4光ディスク用の対物光学素子を兼ねるようにしてもよい。 The condensing optical system has an objective optical element. The objective optical element focuses the first light flux on the information recording surface of the first optical disc so that information can be recorded / reproduced, and the first light flux is recorded / reproduced on the information recording surface of the second optical disc. Concentrate as much as possible. The condensing optical system may include only the objective optical element, but may include a coupling lens such as a collimator lens and a beam expander in addition to the objective optical element. The coupling lens is a single lens or a lens group that is disposed between the objective optical element and the light source and changes the divergence angle of the light beam. The beam expander is a lens group that is disposed between the objective optical element and the light source and changes the diameter of the light beam without changing the divergence angle of the light beam. The collimator lens is a kind of coupling lens, and is a lens that changes a light beam incident on the collimator lens into parallel light. A coupling lens such as a collimator lens can also be used as the divergence changing means. 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 includes a second objective optical element for the third optical disk, a second objective optical element for the fourth optical disk, or a third optical element. You may have the 2nd objective optical element combined with an optical disk and a 4th optical disk. The objective optical element for the first optical disk and the second optical disk may also serve as the objective optical element for the third optical disk and / or the fourth optical disk.
本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクが装填された状態で光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。対物光学素子は、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみでもよい。また、対物光学素子は、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.
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.
対物光学素子は、少なくとも光軸を含む第1領域と、第1領域の周囲の第2領域とに分けられる。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 objective 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.
対物光学素子の第1領域を通過した第1光束は、第1光ディスク及び第2光ディスクの記録/再生に用いられ、第2領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの記録/再生に用いられ、第2光ディスクの記録/再生には用いられない。即ち、第1領域は、第1光ディスクと第2光ディスクの両方に用いられる所謂、共用領域であり、第2領域は、第1光ディスクのみに用いられる所謂、専用領域である、とも言える。第1領域は、NA2以下の領域である事が好ましく、第2領域は、NA2より大きく、NA1以下の領域であることが好ましい。例えば、第1光ディスクがBDであり、第2光ディスクがHDである場合、第1領域は、像側開口数(NA)が0.65以下の領域である事が好ましく、第2領域は、像側開口数が0.65より大きく、0.85以下の領域であることが好ましい。 The first light beam that has passed through the first area of the objective optical element is used for recording / reproduction of the first optical disk and the second optical disk, and the first light beam that has passed through the second area is used for recording / reproduction of the first optical disk. However, it is not used for recording / reproduction of the second optical disc. That is, it can be said that the first area is a so-called shared area used for both the first optical disk and the second optical disk, and the second area is a so-called dedicated area used only for the first optical disk. The first area is preferably an area of NA2 or less, and the second area is preferably an area larger than NA2 and NA1 or less. For example, when the first optical disk is a BD and the second optical disk is an HD, the first area is preferably an area having an image-side numerical aperture (NA) of 0.65 or less, and the second area is an image. It is preferable that the side numerical aperture is greater than 0.65 and 0.85 or less.
対物光学素子は、第3光ディスク及び/又は第4光ディスクの使用を可能とする互換用の光路差付与構造を有していてもよい。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。 The objective optical element may have a compatible optical path difference providing structure that enables use of the third optical disk and / or the fourth optical disk. 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.
光ピックアップ装置の集光光学系は、対物光学素子の第1領域に相当する領域に補正面を有している。補正面は、段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有している。対物光学素子が補正面を有していることが好ましいが、対物光学素子の他に、補正素子を有し、当該補正素子が補正面を有していてもよい。この場合、対物光学素子と補正素子とは、トラッキング時などにおいて、光軸直交方向に同一の動きを行うものとする。尚、補正面の外側にあたる領域、即ち、対物光学素子の第2領域に相当する領域は、単なる屈折面としてもよい。 The condensing optical system of the optical pickup device has a correction surface in a region corresponding to the first region of the objective optical element. The correction surface has a plurality of concentric ring zones centered on the optical axis divided by steps. The objective optical element preferably has a correction surface. However, in addition to the objective optical element, the objective optical element may have a correction element, and the correction element may have a correction surface. In this case, the objective optical element and the correction element perform the same movement in the direction orthogonal to the optical axis during tracking. Note that a region corresponding to the outside of the correction surface, that is, a region corresponding to the second region of the objective optical element may be a simple refracting surface.
補正面の例は、大きく三つの例に分けられる。 Examples of the correction surface are roughly divided into three examples.
補正面の第1の例は、補正面の複数の輪帯が、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とを含む場合である。第1光ディスク用領域は、通過した第1光束が第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する一方で、通過した第1光束が第2光ディスクの情報記録面上では集光しない領域である。第2光ディスク用領域は、その逆に、通過した第1光束が第1光ディスクの情報記録面上では集光せず、通過した第1光束が第2光ディスクの情報記録面上で情報の記録/再生ができるように集光する領域である。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。 A first example of the correction surface is a case where a plurality of annular zones on the correction surface includes a first optical disk area and a second optical disk area. The first optical disk area condenses the passed first light beam so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the first optical disk, while the passed first light beam passes the information recording surface of the second optical disk. The region above does not collect light. In the second optical disk area, conversely, the passed first light beam is not collected on the information recording surface of the first optical disk, and the passed first light beam is recorded / recorded on the information recording surface of the second optical disk. It is an area where light is collected so that it can be reproduced. 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.
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.
この第1の例においては、補正面の第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。 In the first example, it is preferable that both the first optical disk area and the second optical disk area on the correction surface are refracting surfaces. In this case, the first optical disk area passes through the refraction action. The light flux that has been collected is condensed on the information recording surface of the first optical disc, and the light flux that has passed through the second optical disc area is condensed on the information recording surface of the second optical disc. 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.
なお、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域の一方は、第1光束を透過し(第1光束に対してパワーを有さない)、他方は、通過した第1光束に対して、光ディスクの情報記録面上で情報の記録/再生が可能に集光するように収差を補正する(第1光束に対してパワーを有する)構成としてもよい。特に、対物光学素子が補正素子である第1光学素子と非球面レンズである第2光学素子とを有し、非球面レンズのみで、第1光ディスク又は第2光ディスクのいずれかに対して、保護基板を介して情報記録面上に第1光束を集光できるような光学性能を、非球面レンズが有している場合に、上述の構成とする事が好ましい。例えば、非球面レンズが、非球面レンズのみでBDに対して第1光束を情報記録面に集光できるような設計となっている場合、補正面の第1光ディスク(BD)用領域は、第1光束を透過し、第2光ディスク(HD)用領域は、第1光束に対して、HDの情報記録面上で集光するように収差を補正するような構造を有していることが好ましい。 One of the first optical disk area and the second optical disk area transmits the first light beam (has no power with respect to the first light beam), and the other is the optical disk with respect to the passed first light beam. Aberrations may be corrected (having power with respect to the first light flux) so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface. In particular, the objective optical element has a first optical element that is a correction element and a second optical element that is an aspheric lens, and only the aspheric lens protects the first optical disk or the second optical disk. In the case where the aspherical lens has an optical performance capable of condensing the first light beam on the information recording surface via the substrate, it is preferable to adopt the above-described configuration. For example, when the aspherical lens is designed so that only the aspherical lens can focus the first light beam on the information recording surface with respect to the BD, the first optical disk (BD) area of the correction surface is It is preferable that the second optical disc (HD) region transmits one light beam and has a structure that corrects aberration so that the first light beam is condensed on the information recording surface of HD. .
それとは異なり、第1光ディスク用領域は、通過した第1光束に対して、第1光ディスクの情報記録面上で情報の記録/再生が可能に集光するように収差を補正し、第2光ディスク用領域は、通過した第2光ディスクの情報記録面上で情報の記録/再生が可能に集光するように収差を補正する構成としてもよい。特に、対物光学素子が補正素子である第1光学素子と非球面レンズである第2光学素子とを有し、非球面レンズのみでは、第1光ディスク又は第2光ディスクのいずれに対しても、保護基板を介して情報記録面上に第1光束を集光できない場合は、上述の構成とする事が好ましい。例えば、非球面レンズが、非球面レンズのみでBDに対してもHDに対しても第1光束を集光できない設計となっている場合、補正面の第1光ディスク(BD)用領域は、第1光束に対して、BDの情報記録面上で集光するように収差を補正し、第2光ディスク(HD)用領域は、第1光束に対して、HDの情報記録面上で集光するように収差を補正するような構造を有していることが好ましい。 On the other hand, the first optical disc area corrects the aberration so that the first light beam that has passed through is focused on the information recording surface of the first optical disc so that information can be recorded / reproduced. The use area may be configured to correct aberration so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the second optical disk that has passed. In particular, the objective optical element includes a first optical element that is a correction element and a second optical element that is an aspheric lens, and the aspheric lens alone protects both the first optical disc and the second optical disc. In the case where the first light beam cannot be condensed on the information recording surface via the substrate, the above-described configuration is preferable. For example, when the aspherical lens is designed so that only the aspherical lens can not collect the first light flux with respect to BD or HD, the first optical disk (BD) area of the correction surface is The aberration is corrected so that one light beam is condensed on the BD information recording surface, and the second optical disc (HD) region is condensed on the HD information recording surface with respect to the first light beam. It is preferable to have a structure that corrects aberrations.
次に、第2の補正面の例を述べる。この例では、補正面の複数の領域が、通過した第1光束を第1光ディスクの情報記録面上に集光し、且つ、通過した第1光束を第2光ディスクの情報記録面上にも集光する領域を含む場合である。補正面の一部の領域が、前述した第1の補正面の例であり、残りの領域が、この第2の例で示す領域であってもよいし、補正面の複数の領域の全ての領域が、この第2の例で示す領域であってもよい。 Next, an example of the second correction surface will be described. In this example, the plurality of regions of the correction surface condense the first light beam that has passed through the information recording surface of the first optical disc, and the first light beam that has passed through also be collected on the information recording surface of the second optical disc. This is a case including a light emitting region. The partial region of the correction surface may be an example of the first correction surface described above, and the remaining region may be the region shown in the second example, or all of the plurality of regions of the correction surface may be included. The region may be the region shown in the second example.
この第2の例においては、その領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの情報記録面上で、収差がある程度は残留するが、記録/再生が可能な程度に集光され、同様に、第2光ディスクの情報記録面上においても、収差がある程度は残留するが、記録/再生が可能な程度に集光される。 In this second example, the first light flux that has passed through the area remains focused on the information recording surface of the first optical disc to some extent, but is condensed to such an extent that it can be recorded / reproduced. Even on the information recording surface of the second optical disc, although aberration remains to some extent, the light is condensed to such an extent that recording / reproduction is possible.
なお、上述の場合において、補正面の複数の領域に、第1光ディスク優先領域と第2光ディスク優先領域が含まれるようにしてもよい。第1光ディスク優先領域は、通過した第1光束が第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、且つ、通過した第1光束が第2光ディスクの情報記録面上でも情報の記録/再生ができる様に集光するが、第1光ディスクの情報記録面上でより収差が小さくなるようにする収差補正する領域である。一方、第2光ディスク優先領域は、通過した第1光束が第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、且つ、通過した第1光束が第2光ディスクの情報記録面上でも情報の記録/再生ができる様に集光するが、第2光ディスクの情報記録面上でより収差が小さくなるようにする収差補正する領域である。第1光ディスク優先領域と第2光ディスク優先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光ディスク優先領域であっても、第2光ディスク優先領域であってもよい。 In the above case, the first optical disk priority area and the second optical disk priority area may be included in the plurality of areas on the correction surface. The first optical disc priority area concentrates the passed first light flux so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the first optical disc, and the passed first light flux is the information recording surface of the second optical disc. This is a region where aberration is corrected so that information can be recorded / reproduced on the top, but aberration is reduced on the information recording surface of the first optical disc. On the other hand, in the second optical disc priority area, the passed first light flux is condensed so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the first optical disc, and the passed first light flux is information on the second optical disc. This is a region where aberration is corrected so that information can be recorded / reproduced on the recording surface, but aberration is reduced on the information recording surface of the second optical disc. The first optical disc priority area and the second optical disc priority 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 priority area or the second optical disk priority area.
補正面の第3の例は、補正面の複数の輪帯が、第1光束が入射したときに、第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光するn次回折光と、第2光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光するm次回折光とを発生させる光路差付与構造である場合である。ここで、光路差付与構造から出射される回折光のうち、最も光量の多い回折光の次数をn、次に光量の多い回折光の次数をmとすれば好ましいが、それに限られず、最も光量の多い回折光の次数をm、次に光量の多い回折光の次数をnとしてもよい。(n,m)の組み合わせとしては、(0,+1)、(+1,+2)、(+2,+3)、(+1,−1)、(+2,−2)、(+3,−3)という組み合わせが好ましい例として挙げられる。 In the third example of the correction surface, a plurality of annular zones on the correction surface condense so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the first optical disc when the first light flux enters. This is a case where the optical path difference providing structure generates n-th order diffracted light and m-th order diffracted light that is collected so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc. Here, among the diffracted lights emitted from the optical path difference providing structure, it is preferable that the order of the diffracted light with the largest amount of light is n, and the order of the diffracted light with the next largest amount of light is m. The order of diffracted light with a large amount of light may be m, and the order of diffracted light with the next largest amount of light may be n. As combinations of (n, m), combinations of (0, +1), (+1, +2), (+2, +3), (+1, -1), (+2, -2), (+3, -3) Is a preferred example.
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 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.
光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。各輪帯は段差で区切られていることが好ましい。また、光路差付与構造は、光軸を含む断面形状が階段状のパターンが繰り返されるタイプの構造であることが好ましい。また、複数の光路差付与構造を同一領域に重畳した構造としてもよい。「重畳」とは、文字通り重ね合わせるという意味である。本明細書において、ある基礎構造と別の基礎構造がそれぞれ他の光学面に設けられている場合や、ある基礎構造と別の基礎構造とが同一の光学面にあったとしても、それぞれ異なる領域に設けられており、重なる領域が一切ない場合は、本明細書における重畳ではない。 The optical path difference providing structure preferably has a plurality of concentric annular zones centered on the optical axis. Each annular zone is preferably separated by a step. Further, the optical path difference providing structure is preferably a type of structure in which a step-like pattern having a cross-sectional shape including the optical axis is repeated. A plurality of optical path difference providing structures may be superposed on the same region. “Superimposition” means literally overlapping. In this specification, even if a certain foundation structure and another foundation structure are provided on other optical surfaces, or even if a certain foundation structure and another foundation structure are on the same optical surface, they are different areas. In the case where there is no overlapping region, it is not superposition in this specification.
次に、上述した補正面の第1及び第2の例の構成の詳細について以下に記載する。 Next, details of the configuration of the first and second examples of the correction surface described above will be described below.
対物光学素子が、単玉のレンズからなる場合、対物光学素子が補正面を有していてもよい。この場合、単玉対物レンズの非球面の第1領域に、段差を設け、それによって複数の輪帯に分割し、第2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。 When the objective optical element is composed of a single lens, the objective optical element may have a correction surface. In this case, a step may be provided in the aspherical first region of the single objective lens, thereby dividing the plurality of annular zones, and the second region may be left as a refractive surface. It is preferable that the first optical disk area and the second area in the first area have the same aspheric shape, and the second optical disk area has a different aspheric shape.
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領域と第2領域とを合わせた輪帯数が、3以上、10以下であることが好ましい。輪帯数を3とする場合、例えば、図1に示すような、光軸を含む最も中央の領域を第1光ディスク用領域BA1とし、その周りを第2光ディスク用領域HA、更にその周りの最外周の領域(第2領域)を第1光ディスク用領域BA2とする例などが考えられる。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領域と第2領域とを合わせた輪帯数を5以上、10以下とすることが好ましいことを見出した。更に好ましくは、輪帯数を6以上、10以下とすることである。尚、後述するような、対物光学素子が、光源側の第1光学素子と光ディスク側の第2光学素子とを有する場合にも、上記の好ましい輪帯数の範囲を適用可能である。 Further, from the viewpoint of facilitating the production of the objective optical element, it is preferable that the number of annular zones including the first region and the second region is 3 or more and 10 or less. When the number of ring zones is 3, as shown in FIG. 1, for example, the center area including the optical axis is the first optical disk area BA1, the surrounding area is the second optical disk area HA, and the surrounding area is the outermost area. An example in which the outer peripheral area (second area) is the first optical disk area BA2 can be considered. As a result of earnest research, the present inventor has made the number of annular zones combining the first region and the second region from the viewpoint of reducing the side rope of the spot and facilitating the manufacture of the objective optical element. Has been found to be preferably 5 or more and 10 or less. More preferably, the number of ring zones is 6 or more and 10 or less. In addition, also when the objective optical element as mentioned later has the 1st optical element by the side of a light source, and the 2nd optical element by the side of an optical disk, the said range of preferable ring zones is applicable.
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光ディスク用領域を通過した光束が、デフォーカスエリアにかぶらないようにするために、第1光ディスク用領域を通過した光束が、第2光ディスクの情報記録面上でフレアになるような対物光学素子であることが好ましい。尚、具体的に「フレアにする」とは、第2光ディスクの情報記録面上で第1光ディスク用領域を通過した光がドーナツ型領域に分布することをいう。特に、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、そのドーナツ型領域の内径をΦ0.030mm以上となるようにすることが好ましい。複数のドーナツ型領域となる場合には、各ドーナツ型領域の内径のうち、最も小さい径がΦ0.030mm以上であることが好ましい。また、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合に、良好なフレアを発生させるためには、第1光ディスク(BD)における対物光学素子のワーキングディスタンス(WDBD)と、第2光ディスク(HD)における対物光学素子のワーキングディスタンス(WDHD)との差の値を(WDBD−WDHD)、−0.36(mm)以上、0.17(mm)以下とすることが好ましい。より好ましくは、−0.10(mm)以上、0.15(mm)以下とすることである。別の観点からは、以下の条件式(10)を満たすことが好ましい。
2・f1・NA1´> 2・f2・NA2´ (10)
尚、f1は第1光束における対物光学素子の第1光ディスク用領域の焦点距離、f2は第1光束における対物光学素子の第2光ディスク用領域の焦点距離、NA1´は対物光学素子の第1光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数、NA2´物光学素子の第2光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数を示す。尚、後述するような、対物光学素子が、光源側の第1光学素子と光ディスク側の第2光学素子とを有する場合にも、上記のフレアを発生させる好ましい条件を適用可能である。
Next, when performing recording and / or reproduction of the second optical disc, the light flux that has passed through the first optical disc area is prevented so that the light flux that has passed through the first optical disc area does not cover the defocus area. It is preferable that the objective optical element has a flare on the information recording surface of the second optical disc. Specifically, “to flare” means that light that has passed through the first optical disk area on the information recording surface of the second optical disk is distributed in the donut-shaped area. In particular, when the first optical disc is a BD and the second optical disc is an HD, it is preferable that the inner diameter of the donut-shaped region be Φ0.030 mm or more. In the case of a plurality of donut-shaped regions, it is preferable that the smallest diameter among the inner diameters of each donut-shaped region is Φ0.030 mm or more. In order to generate a good flare when the first optical disc is a BD and the second optical disc is an HD, the working distance (WD BD ) of the objective optical element in the first optical disc (BD); the value of the difference between the working distance of the objective optical element (WD HD) in the second optical disk (HD) (WD BD -WD HD ), - 0.36 (mm) or more, to 0.17 (mm) or less Is preferred. More preferably, it is -0.10 (mm) or more and 0.15 (mm) or less. From another viewpoint, it is preferable that the following conditional expression (10) is satisfied.
2 ・ f1 ・ NA1 '> 2 ・ f2 ・ NA2' (10)
F1 is the focal length of the first optical disk area of the objective optical element in the first light flux, f2 is the focal distance of the second optical disk area of the objective optical element in the first light flux, and NA1 'is the first optical disk of the objective optical element. The maximum numerical aperture satisfying the sine condition of the area for use and the maximum numerical aperture satisfying the sine condition of the area for the second optical disk of the NA2 ′ optical element is shown. In addition, also when the objective optical element which has the 1st optical element by the side of a light source and the 2nd optical element by the side of an optical disk which are mentioned later is mentioned, the preferable conditions which generate | occur | produce said flare are applicable.
また、適切なスポット径を得るためには、以下の条件を満たすことが好ましい。尚、以下の条件は、対物光学素子が単玉レンズである場合に限らず、対物光学素子が、光源側の第1光学素子と光ディスク側の第2光学素子とを有する場合にも、以下の条件を適用可能である。 In order to obtain an appropriate spot diameter, the following conditions are preferably satisfied. The following conditions are not limited to the case where the objective optical element is a single lens, but also when the objective optical element includes the first optical element on the light source side and the second optical element on the optical disk side, Conditions are applicable.
先ず、光軸を含む最も中心に近い領域が第2光ディスク用領域である場合は、第1光ディスク用領域の最大像側開口数が、NA1よりも小さい事が好ましい。また、第1光ディスク用領域の最大有効径を、2・f1・NA1より小さくすることが好ましい。尚、f1とは、第1光束における対物光学素子の第1光ディスク用領域の焦点距離であり、NA1は、第1光ディスクの記録及び/又は再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、第1光ディスク用領域の最大像側開口数が、0.85よりも小さい事が好ましい。また、第1光ディスク用領域の最大有効径を、2・f1・0.85より小さくすることが好ましい。 First, when the region closest to the center including the optical axis is the second optical disc region, it is preferable that the maximum image-side numerical aperture of the first optical disc region is smaller than NA1. The maximum effective diameter of the first optical disk area is preferably smaller than 2 · f1 · NA1. Note that f1 is the focal length of the first optical disk area of the objective optical element in the first light flux, and NA1 is the image-side numerical aperture defined by the standard required for recording and / or reproduction of the first optical disk. Indicates. For example, when the first optical disk is a BD and the second optical disk is an HD, the maximum image-side numerical aperture of the first optical disk area is preferably smaller than 0.85. In addition, it is preferable that the maximum effective diameter of the first optical disk area is smaller than 2 · f1 · 0.85.
次に、光軸を含む最も中心に近い領域が第1光ディスク用領域である場合は、第2光ディスク用領域の最大像側開口数が、NA2よりも小さい事が好ましい。また、第2光ディスク用領域の最大有効径を、2・f2・NA2より小さくすることが好ましい。尚、f2とは、第1光束における対物光学素子の第2光ディスク用領域の焦点距離であり、NA2は、第2光ディスクの記録及び/又は再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、第2光ディスク用領域の最大像側開口数が、0.65よりも小さい事が好ましい。また、第2光ディスク用領域の最大有効径を、2・f2・0.65より小さくすることが好ましい。 Next, when the area closest to the center including the optical axis is the first optical disk area, the maximum image-side numerical aperture of the second optical disk area is preferably smaller than NA2. Further, it is preferable that the maximum effective diameter of the second optical disk area is smaller than 2 · f2 · NA2. Note that f2 is the focal length of the second optical disk area of the objective optical element in the first light flux, and NA2 is the image-side numerical aperture defined by the standard required for recording and / or reproduction of the second optical disk. Indicates. For example, when the first optical disk is a BD and the second optical disk is an HD, the maximum image-side numerical aperture of the second optical disk area is preferably smaller than 0.65. The maximum effective diameter of the second optical disk area is preferably smaller than 2 · f2 · 0.65.
次に、単玉レンズである対物光学素子の軸外特性を良好にするための構成として、1)第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域との非球面形状を変えるか、または、2)例えば、図2に示すように、第2光ディスク用領域に光路差付与構造を設ける、等の構成が考えられる。尚、ここでいう軸外特性を良好にするとは、光束が0.5°の斜入射で対物光学素子に入射したときに、波面収差が0.1RMS以下となることをいう。 Next, as a configuration for improving the off-axis characteristics of the objective optical element that is a single lens, 1) change the aspherical shape of the first optical disk area and the second optical disk area, or 2) For example, as shown in FIG. 2, a configuration in which an optical path difference providing structure is provided in the second optical disc region is conceivable. Here, to improve the off-axis characteristics means that the wavefront aberration becomes 0.1 RMS or less when the light beam enters the objective optical element at an oblique incidence of 0.5 °.
1)の第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域との非球面形状を異ならせる構成の場合、第1光ディスクの記録及び/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 first optical disc area and the second optical disc area have different aspherical shapes in 1 ), the working distance (WD 1 ) of the objective optical element during recording and / or reproduction of the first optical disc, 2 Design so that the absolute value (| WD 1 -WD 2 |) of the difference from the working distance (WD 2 ) of the objective optical element during recording and / or reproduction of the optical disc is 0.1 (mm) or more. Is preferred.
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、単玉の対物光学素子の光ディスク側の光学面において、第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられる光束が通過する領域と、第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられる光束が通過する領域とが、重ならないような対物光学素子であると、光量のロスを減らすことができるため好ましい。この観点を重視する場合は、対物光学素子の輪帯数が少ない方が好ましい。例えば、3輪帯の対物光学素子であることが好ましい。 Incidentally, on the optical surface of the single objective optical element on the optical disc side, a region through which a light beam used for recording and / or reproduction of the first optical disc passes and a light beam used for recording and / or reproduction of the second optical disc pass. It is preferable to use an objective optical element that does not overlap with the area to be processed because loss of light quantity can be reduced. When this viewpoint is emphasized, it is preferable that the number of annular zones of the objective optical element is small. For example, a three-band objective optical element is preferable.
また、単玉の対物光学素子を薄型化すると言う観点からは、対物光学素子の光学面表面に段差を設け、その段差はその段差を境とする光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる段差であることが望ましい。例えば、図3に示す例は、図1に示す対物光学素子に対し、中央の領域である第1光ディスク用領域において対物光学素子を薄型化する段差をさらに設けた例である。尚、このような段差を設けた場合でも球面収差と、正弦条件が必要な程度に補正されていることが望ましい。 Further, from the viewpoint of reducing the thickness of a single objective optical element, a step is provided on the surface of the optical surface of the objective optical element, and the step is a region on the far side of the region closer to the optical axis with the step as a boundary. It is desirable that the level difference be shorter than the optical path. For example, the example shown in FIG. 3 is an example in which a step for thinning the objective optical element is further provided in the first optical disc area, which is the central area, with respect to the objective optical element shown in FIG. Even when such a step is provided, it is desirable that the spherical aberration and the sine condition are corrected to a necessary level.
図3に示す例に限らず、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域との間の段差が、薄型化に寄与する段差であっても良い。また対物光学素子がプラスチックからなる場合は、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。また対物光学素子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. When the objective optical element is made of plastic, it may be a step that produces a diffractive action that compensates for the spherical aberration change caused by the temperature change of the plastic by the change of the laser oscillation wavelength accompanying the temperature change. When the objective optical element is made of glass, the influence of temperature change is small, so that it is easy to obtain a deep step without degrading temperature characteristics.
対物光学素子の光学面に設けられたすべての段差の、光軸方向の符号込みの長さの和Δ(符号は、各段差の光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる場合を正とする)は以下の条件式(11)を満たすことが望ましい。
0.1mm ≦ Δ ≦ 1.0mm (11)
下限以上であると薄型化の効果が大きく、上限以下であると、薄型化しながら正弦条件を必要な程度に補正することが出来る。尚、「符号込みの長さの和」とは、正の長さの値と、負の長さの値が共に存在していた場合、それらをそのまま足すことをいう。例えば、正の長さの値が+1であって、負の長さの値が−0.5であった場合は、(+1)+(−0.5)=+0.5、即ち、+0.5が「符号込みの長さの和」である。
The sum Δ of the lengths of coding in the optical axis direction of all the steps provided on the optical surface of the objective optical element (sign is a region where the optical path of each step is closer to the optical axis than the region on the far side It is desirable that the following conditional expression (11) is satisfied in the case where it is shortened.
0.1 mm ≦ Δ ≦ 1.0 mm (11)
If it is above the lower limit, the effect of thinning is great, and if it is below the upper limit, the sine condition can be corrected to the required level while reducing the thickness. Note that “the sum of the coding lengths” means that when both a positive length value and a negative length value exist, they are added as they are. For example, if the positive length value is +1 and the negative length value is −0.5, (+1) + (− 0.5) = + 0.5, ie, +0. 5 is “the sum of the lengths of encoding”.
尚、図1に示すように、単玉の対物光学素子に、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域を設ける場合、各領域の境界で大きな段差(例えば、光軸方向に50μm以上の段差)を生じる可能性がある。この様な大きな段差は、対物光学素子を金型を用いて成形する場合、金型から光学素子を抜く際の支障となる可能性があり、対物光学素子の製造がより困難なものとなる。そこで、各領域の境界で大きな段差(例えば、光軸方向に50μm以上の段差)を生じる場合には、金型から抜きやすくするために、その段差部分に光軸に対して傾いている傾斜面(テーパ)を設けることが好ましい。例えば、図1に示すような、中間の領域が光軸方向に凹んでいる形状の場合には、図4に示すように、段差面が光軸の方を向いている面SS1のみを傾斜面とし、段差面が光軸とは逆の方向を向いている面SS2は傾斜面としないことが、光学性能に与える影響を最低限にし、テーパを設ける事による光量のロスを低減でき、金型から抜きやすくできるため、好ましい。 As shown in FIG. 1, when a single objective optical element is provided with a first optical disk area and a second optical disk area, a large step (for example, a step of 50 μm or more in the optical axis direction) at the boundary between the areas. ) May occur. Such a large step, when the objective optical element is molded using a mold, may become a hindrance when the optical element is removed from the mold, making the objective optical element more difficult to manufacture. Therefore, when a large step (for example, a step of 50 μm or more in the optical axis direction) occurs at the boundary of each region, the inclined surface is inclined with respect to the optical axis at the step portion so that it can be easily removed from the mold. (Taper) is preferably provided. For example, in the case where the intermediate region has a shape that is recessed in the optical axis direction as shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4, only the surface SS1 in which the step surface faces the optical axis is inclined. The surface SS2 in which the step surface faces in the direction opposite to the optical axis is not inclined, so that the influence on the optical performance can be minimized, and the loss of light amount due to the taper can be reduced. It is preferable because it can be easily removed from.
更に、補正面の構造に、第3光ディスクや第4光ディスクとの互換を目的とした光路差付与構造や、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を、重ね合わせてもよい。好ましい例の一つは、対物光学素子の第1領域に補正面を設け、第2領域のみに、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や、第2領域と第1領域の第1光ディスク用領域に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 compatibility with the third optical disk and the fourth optical disk is used for the structure of the correction surface, and an optical path difference for correcting aberration changes that occur when temperature changes or wavelength changes. The providing structure may be overlapped. One preferable example is that an optical path difference providing structure is provided in which a correction surface is provided in the first region of the objective optical element, and only the second region is corrected for a change in aberration caused by a temperature change or a wavelength change. And an optical path difference providing structure in the first optical disc area in the second area and the first area. In the above description, the example in which the optical path difference providing structure is provided on the optical surface on the light source side is described. However, the optical path difference providing structure for the above-described purpose may be provided on the optical surface on the optical disc side. .
対物光学素子が、光源側の第1光学素子と光ディスク側の第2光学素子とを有する場合、第1光学素子が補正面を有していてもよい。この場合、第1光学素子は平板状である事が好ましく、第2光学素子は非球面を有するレンズであることが好ましいが、これに限られず、第1光学素子が非球面を有していてもよい。好ましい例としては、例えば、平板状の第1光学素子の第1領域に相当する領域に、段差を設け、それによって複数の領域に分割し、第1光学素子の第2領域に相当する領域は、平面とした構成である。更に、補正面の構造に、第3光ディスクや第4光ディスクとの互換を目的とした光路差付与構造や、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を、重ね合わせてもよい。好ましい例の一つは、第1光学素子の第1領域に補正面を設け、第1光学素子及び/又は第2光学素子の第2領域のみに、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。 When the objective optical element includes the first optical element on the light source side and the second optical element on the optical disk side, the first optical element may have a correction surface. In this case, the first optical element is preferably a flat plate, and the second optical element is preferably a lens having an aspheric surface. However, the present invention is not limited to this, and the first optical element has an aspheric surface. Also good. As a preferable example, for example, a step is provided in a region corresponding to the first region of the flat plate-like first optical element, thereby dividing the region into a plurality of regions, and a region corresponding to the second region of the first optical element is The configuration is a plane. Furthermore, an optical path difference providing structure for the purpose of compatibility with the third optical disk and the fourth optical disk is used for the structure of the correction surface, and an optical path difference for correcting aberration changes that occur when temperature changes or wavelength changes. The providing structure may be overlapped. One preferred example is that a correction surface is provided in the first region of the first optical element, and aberrations that occur when the temperature changes or the wavelength changes only in the second region of the first optical element and / or the second optical element. In this configuration, an optical path difference providing structure for the purpose of correcting the change is provided.
平板状の第1光学素子が補正面を有する場合、第1光学素子の光源側の面が補正面を有していてもよいが、好ましくは、第1光学素子の光ディスク側(第2光学素子側とも言える)の面が補正面を有していることである。この構成によって、光ディスクに入射する光束と光ディスクから反射する光束とが、全く同一に重ならなかった場合であっても、光束が軸外となることを避けやすくなるため好ましい。また、第1光学素子の両方の面に補正面を設けてもよい。 When the flat first optical element has a correction surface, the light source side surface of the first optical element may have a correction surface. Preferably, the optical disk side of the first optical element (second optical element) The surface (which can also be said to be a side) has a correction surface. This configuration is preferable because the light beam incident on the optical disk and the light beam reflected from the optical disk can be easily prevented from being off-axis even if they are not exactly the same. Further, correction surfaces may be provided on both surfaces of the first optical element.
補正面が、平板状の第1光学素子に設けられている場合、補正面の複数の領域が、平板部分の領域と、非球面形状の領域を有していることが好ましいが、これに限られない。平板状の第1光学素子に設けられた補正面の複数の領域が、何れも非球面を有していてもよい。 When the correction surface is provided on the flat plate-like first optical element, it is preferable that the plurality of regions of the correction surface have a flat plate portion region and an aspherical region. I can't. Any of the plurality of regions of the correction surface provided in the flat plate-like first optical element may have an aspherical surface.
平板状の第1光学素子の補正面が、平板部分の領域と、非球面形状の領域を有している場合、平板部分の領域が、第1光ディスク用領域又は第2光ディスク用領域の一方であり、非球面形状の領域が、他方であることが好ましい。 When the correction surface of the flat plate-like first optical element has a flat plate portion region and an aspherical region, the flat plate portion region is one of the first optical disc region and the second optical disc region. It is preferable that the aspherical region is the other.
第1及び第2の補正面が平板状の第1光学素子に設けられている場合の好ましい1例を図5を用いて説明する。図5に示すように、この例では、対物光学素子OEが、平板状の第1光学素子L1と、非球面レンズである第2光学素子L2と、第1光学素子L1と第2光学素子を保持・固定する枠体HEとを有する。第2光学素子L2は、それのみで第1光束をBDの情報記録面上に集光できるように設計されている。第1光学素子L1の第1面S1の第1領域A1であるNA0.65以下の領域には、補正面CSが設けられている。第1光学素子L1の第1面S1の第2領域A2であるNA0.65より大きく、NA0.85以下の領域は、平面となっている。 A preferred example in the case where the first and second correction surfaces are provided on the flat plate-like first optical element will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, in this example, the objective optical element OE includes a flat plate-shaped first optical element L1, a second optical element L2 that is an aspherical lens, a first optical element L1, and a second optical element. It has a frame HE to hold and fix. The second optical element L2 is designed so as to be able to focus the first light beam on the information recording surface of the BD by itself. A correction surface CS is provided in a region of NA 0.65 or less that is the first region A1 of the first surface S1 of the first optical element L1. A region larger than NA 0.65 that is the second region A2 of the first surface S1 of the first optical element L1 and NA 0.85 or less is a flat surface.
補正面CSは、平面上の領域BAと、非球面を有する領域HAとを有する複数の領域に、段差によって分けられている。平面上の領域BAと非球面を有する領域HAとは交互に設けられている。平面上の領域BAは、第1光ディスク(BD)用領域であり、非球面を有する領域HAは、第2光ディスク(HD)用領域である。第2光学素子がBDに最適化された設計であるため、第1光学素子を透過した第1光束、即ち、平面上の領域であるBD用領域BAを通過した第1光束は、第2光学素子によって、BDの情報記録面上に集光される。一方、第1光束は第2光学素子のみでは、HDの情報記録面に集光されないため、第1光学素子のHD用領域HAを第1光束が通過することによって、非球面形状によって収差を付与される。これにより、第1光学素子と第2光学素子とが共同して収差を与える事により、HD用領域を通過した第1光束は、HDの情報記録面上に集光される。なお、非球面形状を有するHD用領域は、光軸近くでは段差が光軸とは逆側を向いており、光軸から離れた領域では段差が光軸の方を向いた構造となっている。また、その間の遷移領域では、段差を有さない非球面が設けられている。 The correction surface CS is divided into a plurality of regions having a region BA on a plane and a region HA having an aspherical surface by steps. The area BA on the plane and the area HA having the aspherical surface are alternately provided. The area BA on the plane is a first optical disk (BD) area, and the area HA having an aspherical surface is a second optical disk (HD) area. Since the second optical element is designed to be optimized for BD, the first light beam that has passed through the first optical element, that is, the first light beam that has passed through the BD area BA, which is an area on the plane, It is condensed on the information recording surface of the BD by the element. On the other hand, since the first light beam is not condensed on the HD information recording surface only by the second optical element, the first light beam passes through the HD area HA of the first optical element, thereby giving an aberration due to the aspherical shape. Is done. As a result, the first optical element and the second optical element jointly give aberration, so that the first light flux that has passed through the HD region is condensed on the HD information recording surface. Note that the HD region having an aspherical shape has a structure in which the step is directed opposite to the optical axis near the optical axis, and the step is directed toward the optical axis in a region away from the optical axis. . In addition, an aspherical surface having no step is provided in the transition region therebetween.
即ち、BDの記録/再生を行う際は、第1光学素子L1の第1領域A1のBD用領域BAと第2領域A2を通過した光束が、第2光学素子によって、BDの情報記録面上に集光され、第1光学素子L1の第1領域A1のHD用領域HAを通過した光束はBDの情報記録面上に集光されない。一方、HDの記録/再生を行う際は、第1光学素子L1の第1領域A1のHD用領域HAを通過した第1光束が、第2光学素子によって、HDの情報記録面上に集光され、第1光学素子の第1領域A1のBD用領域BA及び第2領域を通過した第1光束は、HDの情報記録面上に集光されない。 That is, when BD recording / reproduction is performed, the light beam that has passed through the BD area BA and the second area A2 in the first area A1 of the first optical element L1 is reflected on the BD information recording surface by the second optical element. The light flux that has been focused on and passed through the HD area HA of the first area A1 of the first optical element L1 is not collected on the information recording surface of the BD. On the other hand, when recording / reproducing HD, the first light flux that has passed through the HD area HA of the first area A1 of the first optical element L1 is condensed on the information recording surface of the HD by the second optical element. Thus, the first light flux that has passed through the BD area BA and the second area of the first area A1 of the first optical element is not condensed on the HD information recording surface.
次に、上述した補正面の第1及び第2の例における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 step in the first and second examples of the correction surface described above will be described. Examples of the level difference are roughly divided into three types.
第1の例は、補正面の段差の段差量が、第1光束に対して波長λ1のa倍の光路差を与える段差量である場合である。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(12)で表すことができる。
d1=a・λ1/(n−1) (12)
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。
The first example is a case where the step amount of the step on the correction surface is a step amount that gives an optical path difference of a times the wavelength λ1 to the first light flux. Note that a is an arbitrary positive integer other than 0. In this case, the step amount d1 can be expressed by the following equation (12).
d1 = a · λ1 / (n−1) (12)
Here, n is the refractive index of the optical element having a correction surface for the light flux with wavelength λ1.
例えば、対物光学素子が、BDに最適化された単玉レンズである場合、第1光束をBDの情報記録面に集光した場合、図6(a)に示すように収差は殆ど発生しない。次に、第2光学素子のみを用いて第1光束をHDの情報記録面に集光した場合、図6(b)に示すように大きな収差が発生してしまう。尚、図6に示した収差図は、第1領域のみの収差図である。 For example, when the objective optical element is a single lens optimized for BD, when the first light beam is condensed on the information recording surface of the BD, almost no aberration occurs as shown in FIG. Next, when the first light beam is condensed on the HD information recording surface using only the second optical element, a large aberration occurs as shown in FIG. The aberration diagram shown in FIG. 6 is an aberration diagram of only the first region.
そこで、対物光学素子として、図5に示したような補正面を有する平板状の第1光学素子とBDに最適化されたレンズである第2光学素子とを有する対物光学素子を用い、段差量が(11)式を満たすようにすると、第1領域における収差は図7に示すような結果となる。図7(a)は、BDにおける収差を示し、図7(b)は、HDにおける収差を示している。尚、この場合、a=1としている。 Therefore, as the objective optical element, an objective optical element having a flat plate-like first optical element having a correction surface as shown in FIG. 5 and a second optical element which is a lens optimized for BD is used, and the amount of the step is set. 7 satisfies the expression (11), the aberration in the first region is as shown in FIG. FIG. 7A shows the aberration in BD, and FIG. 7B shows the aberration in HD. In this case, a = 1.
なお、段差量は、補正面の全ての段差で等しくする必要はない。例えば、補正面の光軸に近い領域での段差を大きくし、補正面の光軸から遠い領域での段差を小さくしてもよい。又は、その逆であってもよい。例えば、段差量が(12)式を満たすようにしながら、補正面の光軸に近い領域での段差についてはa=2とし、補正面の光軸から遠い領域での段差については、a=1とした場合、第1領域における収差は図8に示すような結果となる。図8(a)は、BDにおける収差を示し、図8(b)は、HDにおける収差を示している。 Note that the step amount need not be equal for all steps on the correction surface. For example, the step in the region near the optical axis of the correction surface may be increased, and the step in the region far from the optical axis of the correction surface may be decreased. Or the reverse may be sufficient. For example, while the amount of the step satisfies the equation (12), a = 2 is set for the step in the region near the optical axis of the correction surface, and a = 1 is set for the step in the region far from the optical axis of the correction surface. In this case, the aberration in the first region is as shown in FIG. FIG. 8A shows the aberration in BD, and FIG. 8B shows the aberration in HD.
第2の例は、補正面の段差の段差量が、第1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(13)で表すことができる。
d1=b・λ1/(n−1) (13)
The second example is a case where the step amount of the step on the correction surface is a step amount that gives an optical path difference b times the wavelength λ1 to the first light flux. 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 (13).
d1 = b · λ1 / (n−1) (13)
対物光学素子として、図5に示したような補正面を有する平板状の第1光学素子とBDに最適化されたレンズである第2光学素子とを有する対物光学素子を用い、段差量が(13)式を満たすようにすると、第1領域における収差は図9に示すような結果となる。図9(a)は、BDにおける収差を示し、図9(b)は、HDにおける収差を示している。尚、この場合、b=1+0.5としている。 As the objective optical element, an objective optical element having a flat plate-shaped first optical element having a correction surface as shown in FIG. 5 and a second optical element which is a lens optimized for BD is used, and the step amount is ( When the expression (13) is satisfied, the aberration in the first region is as shown in FIG. FIG. 9A shows the aberration in BD, and FIG. 9B shows the aberration in HD. In this case, b = 1 + 0.5.
第3の例は、補正面の段差の段差量が、第1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(14)で表すことができる。
d1=c・λ1/(n−1) (14)
A third example is a case where the step amount of the step on the correction surface is a step amount that gives an optical path difference c times the wavelength λ1 to the first light flux. 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 (14).
d1 = c · λ1 / (n−1) (14)
対物光学素子として、図5に示したような補正面を有する平板状の第1光学素子とBDに最適化されたレンズである第2光学素子とを有する対物光学素子を用い、段差量が(14)式を満たすようにすると、第1領域における収差は図10に示すような結果となる。図10(a)は、BDにおける収差を示し、図10(b)は、HDにおける収差を示している。尚、この場合、c=1+0.8としている。 As the objective optical element, an objective optical element having a flat plate-shaped first optical element having a correction surface as shown in FIG. 5 and a second optical element which is a lens optimized for BD is used, and the step amount is ( When the expression (14) is satisfied, the aberration in the first region is as shown in FIG. FIG. 10A shows the aberration in BD, and FIG. 10B shows the aberration in HD. In this case, c = 1 + 0.8.
また、補正面が、第1光ディスク(BD)用領域と、第2光ディスク(HD)用領域を有するタイプでなく、補正面の複数の領域が、何れの領域も、通過した第1光束が第1光ディスクの情報記録面上に(いくらかの収差は残留するが)記録/再生ができる様に集光し、通過した第1光束が第2光ディスクの情報記録面上にも(いくらかの収差は残留するが)記録/再生ができる様に集光するような構成である場合、第1領域における収差は図11に示すような結果となる。図11(a)は、BDにおける収差を示し、図11(b)は、HDにおける収差を示している。この場合、BDにおいてもHDにおいてもほぼ同量の収差が発生しているため、第1光ディスク優先領域や第2光ディスク優先領域はこの例においては存在していない。 Further, the correction surface is not of a type having a first optical disc (BD) region and a second optical disc (HD) region, and a plurality of regions of the correction surface are passed through the first light flux that has passed through any region. 1. Condensed light on the information recording surface of one optical disc (although some aberrations remain) so that it can be recorded / reproduced, and the first light flux that has passed through also on the information recording surface of the second optical disc (some aberrations remain) However, when the light is collected so as to be recorded / reproduced, the aberration in the first region is as shown in FIG. FIG. 11 (a) shows the aberration in BD, and FIG. 11 (b) shows the aberration in HD. In this case, since the same amount of aberration occurs in both BD and HD, the first optical disk priority area and the second optical disk priority area do not exist in this example.
なお、第1光ディスクと第2光ディスクだけでなく、他の光ディスクに対する互換も一つの対物光学素子で行う場合、以下のような態様が考えられる。 Note that the following modes can be considered when compatibility with other optical discs as well as the first optical disc and the second optical disc is performed with one objective optical element.
第一の例としては、例えば、第3光源から射出される波長λ3の第3光束を当該対物光学素子により第4光ディスクの情報記録面上に集光させる場合であって、波長λ3が波長λ1の略整数倍である場合、回折構造によって第4光ディスクとの互換を可能にしようとすると、1)λ1の第1光束とλ3の第3光束とで、回折角を異ならせることが困難となり、また、2)第1光束と第3光束の回折角を異ならせることができる特殊な回折構造を用いた場合は、光利用効率が低下する、という問題がある。そこで、第1領域中に、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域に加えて、第4光ディスク用領域を設けるようにしてもよい。例えば、図12に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第4光ディスク用領域CD、第1光ディスク用領域BD、第2光ディスク用領域HD、更にその外側に、第2領域である第1光ディスク用領域BDを設ける例などが考えられる。尚、波長λ3が波長λ1の略整数倍であるとは、以下の条件式(15)を満たすことをいう。
(m−0.2)・λ1≦λ3≦(m+0.2)・λ1 (15)
尚、mは2以上の任意の正の整数を表す。
As a first example, for example, a third light beam having a wavelength λ3 emitted from a third light source is condensed on the information recording surface of the fourth optical disk by the objective optical element, and the wavelength λ3 is a wavelength λ1. If it is an approximate integer multiple of 1 and an attempt is made to enable compatibility with the fourth optical disk by the diffraction structure, 1) it becomes difficult to make the diffraction angles different between the first light flux of λ1 and the third light flux of λ3, 2) When a special diffraction structure that can make the diffraction angles of the first light flux and the third light flux different is used, there is a problem that the light use efficiency is lowered. Therefore, a fourth optical disk area may be provided in the first area in addition to the first optical disk area and the second optical disk area. For example, as shown in FIG. 12, the fourth optical disk area CD, the first optical disk area BD, the second optical disk area HD, and the second area outside of the fourth optical disk area CD in order from the inner area including the optical axis. An example in which the first optical disk area BD is provided can be considered. Note that the fact that the wavelength λ3 is a substantially integer multiple of the wavelength λ1 means that the following conditional expression (15) is satisfied.
(M−0.2) · λ1 ≦ λ3 ≦ (m + 0.2) · λ1 (15)
Note that m represents an arbitrary positive integer of 2 or more.
また、上述のような第4光ディスク用領域を設ける場合、第4光ディスク用領域の最大像側開口数を、第4光ディスクの記録及び/又は再生に用いられる規格とされている開口数よりも小さくすることが好ましい。従って、第4光ディスク用領域の最大有効径が、2・f4・NA4より小さくなる事が好ましい。なお、f4は、第3光束における対物光学素子の第4光ディスク用領域の焦点距離、NA4は、第4光ディスクの記録及び/又は再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第4光ディスクがCDである場合、第4光ディスク用領域の最大像側開口数が0.45より小さい事が好ましい。より好ましくは、0.43以下である。また、第4光ディスクがCDである場合、第4光ディスク用領域の最大有効径が、2・fCD・0.45より小さい事が好ましく、より好ましくは、2・fCD・0.43以下である。なお、fCDは、CD用の光束における対物光学素子のCD専用領域の焦点距離を表す。 In addition, when the fourth optical disk area as described above is provided, the maximum image-side numerical aperture of the fourth optical disk area is smaller than the numerical aperture that is standard for recording and / or reproduction of the fourth optical disk. It is preferable to do. Therefore, it is preferable that the maximum effective diameter of the fourth optical disk area is smaller than 2 · f4 · NA4. Note that f4 represents the focal length of the fourth optical disk area of the objective optical element in the third light flux, and NA4 represents the image-side numerical aperture defined by the standard required for recording and / or reproduction of the fourth optical disk. For example, when the fourth optical disk is a CD, the maximum image-side numerical aperture of the fourth optical disk area is preferably smaller than 0.45. More preferably, it is 0.43 or less. When the fourth optical disk is a CD, the maximum effective diameter of the fourth optical disk area is preferably smaller than 2 · fCD · 0.45, and more preferably 2 · fCD · 0.43 or less. Note that fCD represents the focal length of the CD-dedicated region of the objective optical element in the CD light flux.
さらに、第1領域内の、第4光ディスク用領域、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域の少なくとも一つに、光路差付与構造を設けることにより、第3光ディスク(例えば、DVD)の記録及び/又は再生を可能にするようにしてもよい。例えば、図13に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第4光ディスク用領域CD、第1光ディスク用領域BD、第2光ディスク用領域HD、更にその外側に、第2領域である第1光ディスク用領域BDとし、第4光ディスク用領域CD、内側の第1光ディスク用領域BD及び第2光ディスク用領域HDに、第3光ディスクの記録及び/又は再生を可能とする光路差付与構造DVDを設ける例などが考えられる。 Further, by providing an optical path difference providing structure in at least one of the fourth optical disk area, the first optical disk area, and the second optical disk area in the first area, the recording of the third optical disk (for example, DVD) is performed. And / or playback may be enabled. For example, as shown in FIG. 13, in order from the inner area including the optical axis, the fourth optical disk area CD, the first optical disk area BD, the second optical disk area HD, and the second area outside thereof. Optical path difference providing structure DVD that enables recording and / or reproduction of the third optical disk in the first optical disk area BD, the fourth optical disk area CD, the inner first optical disk area BD, and the second optical disk area HD. An example of providing the can be considered.
また、本発明の対物光学素子を、第1光ディスク、第2光ディスクを含む複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させたハイブリッド光ディスクに適用する場合、第1光ディスクにおける対物光学素子のワーキングディスタンス(WD1)と、第2光ディスクにおける対物光学素子のワーキングディスタンス(WD2)とが異なることが好ましい。第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、即ち、BDとHDとを積層させたハイブリッド光ディスクを用いる場合、更に好ましくは、これらのワーキングディスタンスの差の値を(WD1−WD2)、50μm以上、250μm以下とする事が好ましい。更に好ましくは、100μm以上、250μm以下とする事である。尚、複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させた例としては、特開2007−42254に開示されているBD/HD/DVDの各記録層を片面に積層したハイブリッドディスクなどが挙げられる。 When the objective optical element of the present invention is applied to a hybrid optical disk in which recording layers of a plurality of types of optical disks including the first optical disk and the second optical disk are laminated on one optical disk, the objective optical element of the first optical disk It is preferable that the working distance (WD 1 ) and the working distance (WD 2 ) of the objective optical element in the second optical disc are different. When the first optical disc is BD and the second optical disc is HD, that is, when a hybrid optical disc in which BD and HD are laminated is used, it is more preferable to set the value of the difference between these working distances to (WD 1 −WD 2 ), preferably 50 μm or more and 250 μm or less. More preferably, it is 100 μm or more and 250 μm or less. An example in which recording layers of a plurality of types of optical disks are stacked on a single optical disk is a hybrid disk in which recording layers of BD / HD / DVDs are stacked on one side as disclosed in JP-A-2007-42254. Can be mentioned.
尚、図14に示すように、第1光ディスク及び第2光ディスク用の本発明の単玉の対物光学素子OL1と、他の光ディスク(例えば、第3光ディスク及び/又は第4光ディスク)用の対物光学素子OL2とを一体的に形成したレンズユニットを用いてもよい。尚、一体的に形成したレンズユニットとは、図14に示すように、第1の対物光学素子OL1及び第2の対物光学素子OL2とが融合している場合(例えば、第1の対物光学素子及び第2の対物光学素子とを有するレンズユニットを射出成形による一体成形により得る場合)だけでなく、図15又は図16に示すような、第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したり係合することなどによって一体化した光学素子であっても良い。 As shown in FIG. 14, the single objective optical element OL1 of the present invention for the first optical disc and the second optical disc and the objective optical for another optical disc (for example, the third optical disc and / or the fourth optical disc). A lens unit in which the element OL2 is integrally formed may be used. As shown in FIG. 14, the integrally formed lens unit is a case where the first objective optical element OL1 and the second objective optical element OL2 are fused (for example, the first objective optical element). And a second objective optical element as shown in FIG. 15 or FIG. 16, and a lens unit having a second objective optical element and a second objective optical element. The optical elements may be integrated by molding separately, and then fitting, adhering or engaging with each other.
図15は、第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの一例を示している。プラスチック製の第2の対物光学素子OL2が、その矩形板状のフランジ部FL2に段差部STを有する開口HLを形成しており、開口HL内の段差部STに、フランジ部FL1を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第1の対物光学素子OL1が光軸方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第1の対物光学素子OL1と第2の対物光学素子OL2が並列になったレンズユニットOEが形成される。 FIG. 15 shows an example of a lens unit in which the first objective optical element and the second objective optical element are engaged and integrally formed. The second objective optical element OL2 made of plastic forms an opening HL having a stepped portion ST in the rectangular plate-shaped flange portion FL2, and the flange portion FL1 is held by the stepped portion ST in the opening HL. In this way, the first objective optical element OL1 made of glass or plastic of the present invention is assembled from the optical axis direction and integrated by adhesion or the like, and the first objective optical element OL1 and the second objective optical element are integrated. A lens unit OE in which OL2 is arranged in parallel is formed.
図16は、第1の対物光学素子と第2の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの別の例を示している。プラスチック製の第2の対物光学素子OL2が、その矩形板状のフランジ部FL2に段差部STを有する切欠CTを形成しており、切欠CT内の段差部STに、フランジ部FL1を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第1の対物光学素子OL1が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第1の対物光学素子OL1と第2の対物光学素子OL2が並列になったレンズユニットOEが形成される。 FIG. 16 shows another example of a lens unit in which the first objective optical element and the second objective optical element are engaged and integrally formed. The second objective optical element OL2 made of plastic forms a notch CT having a stepped portion ST in the rectangular plate-like flange portion FL2, and the flange portion FL1 is held by the stepped portion ST in the notch CT. In this way, the first objective optical element OL1 made of glass or plastic of the present invention is assembled from the direction orthogonal to the optical axis and integrated by adhesion or the like, and the first objective optical element OL1 and the second objective optical are integrated. A lens unit OE in which the elements OL2 are arranged in parallel is formed.
尚、図17に示すように、開口HL又は切欠CT内に段差STを形成することなく、第1の対物光学素子OL1のフランジ部FL1は、フランジ部FL2の上面で支持されても良い。或いは、図示していないが、ガラス製又はプラスチック製の第1の対物光学素子OL1と、プラスチック製の第2の対物光学素子OL2とを、別部材である保持部材に組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口を有し、そこに対物レンズ部を嵌め込むように配置する事が好ましい。 As shown in FIG. 17, the flange portion FL1 of the first objective optical element OL1 may be supported on the upper surface of the flange portion FL2 without forming the step ST in the opening HL or the notch CT. Alternatively, although not shown, the first objective optical element OL1 made of glass or plastic and the second objective optical element OL2 made of plastic may be integrated by assembling to a holding member which is a separate member. good. In any case, it is preferable that the holding member has an opening, and the objective lens unit is fitted therein.
尚、第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、第1光束の対物光学素子の焦点距離f1と、第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、第1光束の対物光学素子の焦点距離f2とが、以下の条件式(1)を満たすことが好ましい。また、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、以下の条件式(1)を満たすことが好ましい。また、以下の条件式(2)を満たすことが好ましい。
f1<f2 (1)
│m11−m12│<0.02 (2)
但し、m11及びm12の符号は、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限収束光の状態で入射する場合を「正」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して無限平行光の状態で入射する場合を「ゼロ」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限発散束光の状態で入射する場合を「負」と定義する。
Incidentally, the focal length f1 of the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the first optical disc and the focal length f2 of the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the second optical disc. Preferably satisfies the following conditional expression (1). Further, it is preferable that the following conditional expression (1) is satisfied both during recording and / or reproduction of the first optical disk and during recording and / or reproduction of the second optical disk. Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expression (2).
f1 <f2 (1)
│m11-m12│ <0.02 (2)
However, the signs of m11 and m12 are “positive” when the first light beam is incident on the objective optical element in a finite convergent light state, and the first light beam is infinite parallel light with respect to the objective optical element. The case where the first light beam is incident on the objective optical element in the state of finite divergent light is defined as “negative”.
また、以下の式を満たすと、好ましい。
1.05×f1<f2<1.25×f1 (3)
Moreover, it is preferable to satisfy the following formula.
1.05 × f1 <f2 <1.25 × f1 (3)
また、以下の式を満たすと、より好ましい。
1.10×f1<f2<1.20×f1 (3‘)
Moreover, it is more preferable when the following formula is satisfied.
1.10 × f1 <f2 <1.20 × f1 (3 ′)
さらに、以下の式を満たすと、より好ましい。
│m11−m12│<0.01 (2‘)
Furthermore, it is more preferable when the following formula is satisfied.
│m11-m12│ <0.01 (2 ')
尚、対物光学素子の倍率は、対物光学素子の物体側主点から物点までの距離をs、対物光学素子の像側主点から像点までの距離をs'としたとき、s'/sで定義される。ここで、sやs'はそれぞれ、物体側主点、像側主点を基準とする。即ち、対物光学素子に対して有限発散光束が入射する場合は、sの符号は「+」、対物光学素子に対して有限収束光束が入射する場合は、sの符号は「−」となる。 The magnification of the objective optical element is s ′ /, where s is the distance from the object side principal point of the objective optical element to the object point, and s ′ is the distance from the image side principal point of the objective optical element to the image point. defined by s. Here, s and s ′ are based on the object side principal point and the image side principal point, respectively. That is, when a finite divergent light beam is incident on the objective optical element, the sign of s is “+”, and when a finite convergent light beam is incident on the objective optical element, the sign of s is “−”.
例えば、第1光ディスクの記録及び/又は再生時には、第1光束を対物光学素子に無限平行光として入射させ、第2光ディスクの記録及び/又は再生時には、第1光束を対物光学素子に無限平行光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。この態様の場合、以下の条件式(4)、(5)を満たすことが好ましい。
−0.01<m11<0.01 (4)
−0.01<m12<0.01 (5)
For example, when recording and / or reproducing a first optical disk, the first light beam is incident on the objective optical element as infinite parallel light, and when recording and / or reproducing the second optical disk, the first light beam is incident on the objective optical element. As an example, a preferred embodiment is a mode in which the light is incident. In the case of this aspect, it is preferable to satisfy the following conditional expressions (4) and (5).
−0.01 <m11 <0.01 (4)
-0.01 <m12 <0.01 (5)
尚、集光光学系の往路光学系倍率は、集光光学系の往路における物体側主点から物点までの距離をS、集光光学系の往路における像側主点から像点までの距離をS'としたとき、S'/Sで定義される。ここで、SやS'はそれぞれ物体側主点、像側主点を基準とする。集光光学系は倒立系であるので、集光光学系の往路光学系倍率の符合は負となる。 The forward optical system magnification of the condensing optical system is the distance from the object side principal point to the object point in the outward path of the condensing optical system, and the distance from the image side principal point to the image point in the outward path of the condensing optical system. Where S ′ is defined as S ′ / S. Here, S and S ′ are based on the object side principal point and the image side principal point, respectively. Since the condensing optical system is an inverted system, the sign of the forward optical system magnification of the condensing optical system is negative.
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18は、第1光ディスクであるBDと第2光ディスクであるHDと第3光ディスクであるDVDと第4光ディスクであるCDとに対して、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. 18 shows that information can be appropriately recorded and / or reproduced on the first optical disc BD, the second optical disc HD, the third optical disc DVD, and the fourth optical disc CD. It is a figure which shows schematically the structure of optical pick-up apparatus PU1 of this Embodiment. 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、BD/HD用の第1対物光学素子OL1、CD/DVD用の第2対物光学素子OL2、第1反射面RP1と第2反射面RP2とを有するダイクロイックミラーDM、λ/4波長板QWP、負レンズL1と正レンズL2とから構成されたカップリングレンズCL、正レンズL2を光軸方向に変位させるアクチュエータACT、偏光ビームスプリッタPBS、波長λ1=405nmのレーザ光束(第1光束)を射出する半導体レーザLD1(第1光源)と、波長λ2=650nmのレーザ光束(第2光束)を射出する半導体レーザ(第2光源)と波長λ3=785nmのレーザ光束(第3光束)を射出する半導体レーザ(第3光源)とを共通のパッケージに収容した2レーザ1パッケージ2L1P、センサ用レンズSL、BDの情報記録面RL1、HDの情報記録面RL2、DVDの情報記録面RL3、CDの情報記録面RL4からの反射光束を受光する受光素子PDとを有する。正レンズL2を光軸方向に変位させるアクチュエータACTは、主に、情報記録面を複数有する多層型の光ディスクにおいて層間ジャンプを行う際に用いられる。 The optical pickup device PU1 includes a first objective optical element OL1 for BD / HD, a second objective optical element OL2 for CD / DVD, a dichroic mirror DM having a first reflecting surface RP1 and a second reflecting surface RP2, λ / 4-wavelength plate QWP, coupling lens CL composed of negative lens L1 and positive lens L2, actuator ACT for displacing positive lens L2 in the direction of the optical axis, polarization beam splitter PBS, laser beam with wavelength λ1 = 405 nm (first A semiconductor laser LD1 (first light source) that emits a light beam), a semiconductor laser (second light source) that emits a laser beam (second light beam) having a wavelength λ2 = 650 nm, and a laser beam (third light beam) having a wavelength λ3 = 785 nm. 2 laser, 1 package 2L1P, and sensor lens S, in which a semiconductor laser (third light source) emitting light is housed in a common package , And a light receiving element PD for receiving the light beam reflected from the BD information recording surface RL1, HD information recording surface RL2, DVD information recording surface RL3, CD information recording surface RL4. The actuator ACT that displaces the positive lens L2 in the optical axis direction is mainly used when performing an interlayer jump in a multilayer optical disc having a plurality of information recording surfaces.
尚、ここでは第1対物光学素子OL1として、単玉のレンズの例が示されているが、この対物光学素子に代えて、図1に示すような複数の光学素子からなる対物光学素子を使用してもよい。第2対物光学素子OL2としては、良く知られているDVD/CD互換用の対物光学素子を用いることができる。このように、波長λ1の光束は第1対物光学素子OL1に入射させ、波長λ2,λ3の光束は第2対物光学素子OL2に入射させると、光ピックアップ装置の構成を簡素化できる。 Here, an example of a single lens is shown as the first objective optical element OL1, but instead of this objective optical element, an objective optical element comprising a plurality of optical elements as shown in FIG. 1 is used. May be. As the second objective optical element OL2, a well-known objective optical element for DVD / CD compatibility can be used. As described above, the configuration of the optical pickup device can be simplified if the light beam having the wavelength λ1 is incident on the first objective optical element OL1 and the light beams having the wavelengths λ2 and λ3 are incident on the second objective optical element OL2.
第1対物光学素子OL1の光学面は、開口数NA0.65の位置を境界として、光軸を含む第1領域と、第1領域の周囲の第2領域とに分割されている。この第1領域には補正面が設けられている。補正面は、段差によって分割された光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有する。この場合、補正面の複数の輪帯は、通過した第1光束がBD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、通過した第1光束が第2光ディスクの情報記録面上では集光しない第1光ディスク用領域と、通過した第1光束が第1光ディスクの情報記録面上では集光せず、通過した第1光束が第2光ディスクの情報記録面上で情報の記録/再生ができるように集光する第2光ディスク用領域とが含まれる。或いは、補正面に光路差付与構造である回折構造を付与しても良い。この場合、回折構造に第1光束が入射したときに、BD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n次回折光と、HD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m次回折光とが発生するようになる。 The optical surface of the first objective optical element OL1 is divided into a first region including the optical axis and a second region around the first region with a numerical aperture NA of 0.65 as a boundary. A correction surface is provided in the first region. The correction surface has a plurality of concentric annular zones centered on the optical axis divided by the steps. In this case, the plurality of annular zones on the correction surface are condensed so that the passed first light beam can be recorded / reproduced on the information recording surface of the BD, and the passed first light beam is recorded on the information record of the second optical disc. The area for the first optical disc that is not condensed on the surface and the first light flux that has passed through are not condensed on the information recording surface of the first optical disc, and the first light flux that has passed through is not recorded on the information recording surface of the second optical disc. And a second optical disc area that collects light so that recording / reproduction can be performed. Alternatively, a diffractive structure that is an optical path difference providing structure may be provided on the correction surface. In this case, when the first light beam is incident on the diffractive structure, the nth-order diffracted light that is condensed so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the BD, and information recording / recording on the information recording surface of the HD The m-th order diffracted light is collected so that it can be reproduced.
BDの記録/再生時の、波長λ1の1光束の第1対物光学素子OL1の焦点距離f1と、HDの記録/再生時の、波長λ1の1光束の第1対物光学素子OL1の焦点距離f2とは、以下の条件式(1)を満たす。又、BDの記録/再生時の、波長λ1の1光束の第1対物光学素子OL1の倍率m11と、HDの記録/再生時の、波長λ1の1光束の第1対物光学素子OL1の倍率m12とは、以下の条件式(2)を満たす。
f1<f2 (1)
│m11−m12│<0.02 (2)
但し、m11及びm12の符号は、第1光束が前第1対物光学素子OL1に対して有限収束光の状態で入射する場合を「正」、第1光束が第1対物光学素子OL1に対して無限平行光の状態で入射する場合を「ゼロ」、第1光束が第1対物光学素子OL1に対して有限発散束光の状態で入射する場合を「負」と定義する。
The focal length f1 of the first objective optical element OL1 with one light beam of wavelength λ1 during recording / reproduction of BD and the focal length f2 of the first objective optical element OL1 with one light beam of wavelength λ1 during recording / reproduction of HD. Satisfies the following conditional expression (1). Also, the magnification m11 of the first objective optical element OL1 with one light beam of wavelength λ1 during recording / reproduction of BD and the magnification m12 of the first objective optical element OL1 with one light beam of wavelength λ1 during recording / reproduction of HD. Satisfies the following conditional expression (2).
f1 <f2 (1)
│m11-m12│ <0.02 (2)
However, the signs m11 and m12 are “positive” when the first light beam is incident on the front first objective optical element OL1 in the state of finite convergent light, and the first light beam is incident on the first objective optical element OL1. The case where the light enters in the state of infinite parallel light is defined as “zero”, and the case where the first light beam enters the first objective optical element OL1 in the state of finite divergent light is defined as “negative”.
BDの記録/再生を行う場合について説明する。まず、正レンズL2から射出される第1光束が平行光束となる位置に、正レンズL2をアクチュエータACTにより光軸方向に移動させた後、青紫色半導体レーザLD1を発光させる(このときの正レンズL2の位置を第1の位置とする)。青紫色半導体レーザLD1から射出された第1光束(λ1=405nm)の発散光束は、ダイクロイックプリズムDP、偏光ビームスプリッタPBSを透過し、カップリングレンズ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、ダイクロイックミラーDMの第1反射面RP1を通過し第2反射面RP2で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第1対物光学素子OL1によって厚さ0.1mm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, after moving the positive lens L2 in the optical axis direction by the actuator ACT to a position where the first light beam emitted from the positive lens L2 becomes a parallel light beam, the blue-violet semiconductor laser LD1 emits light (the positive lens at this time). The position of L2 is the first position). The divergent light beam of the first light beam (λ1 = 405 nm) emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 passes through the dichroic prism DP and the polarization beam splitter PBS, and is converted into a parallel light beam by the coupling lens CL, and then λ / 4 wavelength. The linearly polarized light is converted into circularly polarized light by the plate QWP, passes through the first reflecting surface RP1 of the dichroic mirror DM, is reflected by the second reflecting surface RP2, and the diameter of the light beam is regulated by a diaphragm (not shown), and the first objective optical element OL1 As a result, the spot is formed on the information recording surface RL1 of the BD via the protective substrate PL1 having a thickness of 0.1 mm.
このとき、第1対物光学素子OL1の第1領域を通過した光束の一部と、第2領域を通過した光束が、BDの情報記録面RL1上に集光されスポットを形成する。 At this time, a part of the light beam that has passed through the first region of the first objective optical element OL1 and the light beam that has passed through the second region are condensed on the information recording surface RL1 of the BD to form a spot.
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、再び第1対物光学素子OL1、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーDMの第2反射面RP1で反射され第1反射面RP2を通過し、λ/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズCLにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって非点収差が与えられ、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、不図示のアクチュエータにより第1対物光学素子OL1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 first objective optical element OL1 and the diaphragm again, and then is reflected by the second reflecting surface RP1 of the dichroic mirror DM and passes through the first reflecting surface RP2. , Converted from circularly polarized light to linearly polarized light by the λ / 4 wavelength plate QWP, converged by the coupling lens CL, reflected by the polarization beam splitter PBS, and then given astigmatism by the sensor lens SL. It converges on the light receiving surface of the PD. Then, using the output signal of the light receiving element PD, the information recorded on the BD can be read by focusing or tracking the first objective optical element OL1 by an actuator (not shown).
次に、HDの記録/再生を行う場合について説明する。まず、アクチュエータACTにより正レンズL2を第1の位置に移動させた後、青紫色半導体レーザLD1を発光させる。青紫色半導体レーザLD1から射出された第1光束(λ1=405nm)の発散光束は、ダイクロイックプリズムDP、偏光ビームスプリッタPBSを透過し、カップリングレンズ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、ダイクロイックミラーDMの第1反射面RP1を通過し第2反射面RP2で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第1対物光学素子OL1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. First, after the positive lens L2 is moved to the first position by the actuator ACT, the blue-violet semiconductor laser LD1 is caused to emit light. The divergent light beam of the first light beam (λ1 = 405 nm) emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 passes through the dichroic prism DP and the polarization beam splitter PBS, and is converted into a parallel light beam by the coupling lens CL, and then λ / 4 wavelength. The linearly polarized light is converted into circularly polarized light by the plate QWP, passes through the first reflecting surface RP1 of the dichroic mirror DM, is reflected by the second reflecting surface RP2, and the diameter of the light beam is regulated by a diaphragm (not shown). Accordingly, the spot is formed on the HD information recording surface RL2 via the protective substrate PL2 having a thickness of 0.6 mm.
このとき、第1対物光学素子OL1の第1領域を通過した、BDに集光する光束とは別の光束が、HDの情報記録面上RL2に集光されスポットを形成する。また、第1対物光学素子OL1の第2領域を通過した光束は大きな球面収差をもつため、HDの情報記録面上RL2に集光されず、フレア成分となるので、HDの開口に対応する開口制限素子は不要である。 At this time, a light beam that has passed through the first region of the first objective optical element OL1 and is different from the light beam condensed on the BD is condensed on the HD information recording surface RL2 to form a spot. Further, since the light beam that has passed through the second region of the first objective optical element OL1 has a large spherical aberration, it is not condensed on the RL2 on the HD information recording surface but becomes a flare component, so that the aperture corresponding to the aperture of the HD A limiting element is not necessary.
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、再び第1対物光学素子OL1、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーDMの第2反射面RP1で反射され第1反射面RP2を通過し、λ/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズCLにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって非点収差が与えられ、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、不図示のアクチュエータにより第1対物光学素子OL1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 passes through the first objective optical element OL1 and the diaphragm again, and then is reflected by the second reflecting surface RP1 of the dichroic mirror DM and passes through the first reflecting surface RP2. , Converted from circularly polarized light to linearly polarized light by the λ / 4 wavelength plate QWP, converged by the coupling lens CL, reflected by the polarization beam splitter PBS, and then given astigmatism by the sensor lens SL. It converges on the light receiving surface of the PD. Then, using the output signal of the light receiving element PD, the information recorded on the HD can be read by causing the first objective optical element OL1 to be focused or tracked by an actuator (not shown).
次に、DVDの記録/再生を行う場合について説明する。まず、2レーザ1パッケージ2L1Pの赤色半導体レーザから射出された第2光束(λ1=650nm)が正レンズL2を透過後に平行光束となるように、正レンズL2をアクチュエータACTにより光軸方向に変位させた後(このときの正レンズL2の位置を第2の位置とする)、2レーザ1パッケージ2L1Pの赤色半導体レーザを発光させる。2レーザ1パッケージ2L1Pの赤色半導体レーザから射出された第2光束(λ1=650nm)の発散光束は、ダイクロイックプリズムDPで反射され、偏光ビームスプリッタPBSを透過し、カップリングレンズ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、ダイクロイックミラーDMの第1反射面RP1で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第2対物光学素子OL2によって厚さ0.6mmの保護基板PL3を介して、DVDの情報記録面RL3上に形成されるスポットとなる。 Next, a case where DVD recording / reproduction is performed will be described. First, the positive lens L2 is displaced in the optical axis direction by the actuator ACT so that the second light beam (λ1 = 650 nm) emitted from the red semiconductor laser of the two lasers 1 package 2L1P passes through the positive lens L2 and becomes a parallel light beam. After that (the position of the positive lens L2 at this time is the second position), the red semiconductor laser of the two-laser one package 2L1P is caused to emit light. The divergent light beam of the second light beam (λ1 = 650 nm) emitted from the red laser diode of 2 lasers 1 package 2L1P is reflected by the dichroic prism DP, passes through the polarization beam splitter PBS, and is converted into a parallel light beam by the coupling lens CL. Then, the light is converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the λ / 4 wavelength plate QWP, reflected by the first reflecting surface RP1 of the dichroic mirror DM, the light beam diameter is regulated by the diaphragm (not shown), and the second objective optical element OL2 The spot is formed on the information recording surface RL3 of the DVD through the protective substrate PL3 having a thickness of 0.6 mm.
情報記録面RL3上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第2対物光学素子OL2、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーDMの第1反射面RP1で反射され、λ/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズCLにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって非点収差が与えられ、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、不図示のアクチュエータにより第2対物光学素子OL2をフォーカシングやトラッキングさせることで、DVD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 RL3 passes through the second objective optical element OL2 and the diaphragm again, and is then reflected by the first reflecting surface RP1 of the dichroic mirror DM, and is reflected by the λ / 4 wavelength plate QWP. After being converted from circularly polarized light into linearly polarized light, converged by the coupling lens CL and reflected by the polarizing beam splitter PBS, astigmatism is given by the sensor lens SL and converges on the light receiving surface of the light receiving element PD. . Then, using the output signal of the light receiving element PD, the information recorded on the DVD can be read by causing the second objective optical element OL2 to be focused or tracked by an actuator (not shown).
次に、CDの記録/再生を行う場合について説明する。2レーザ1パッケージ2L1Pの赤外半導体レーザから射出された第3光束(λ1=785nm)が正レンズL2を透過後に平行光束となるように、正レンズL2をアクチュエータACTにより光軸方向に変位させた後(このときの正レンズL2の位置を第3の位置とする)、2レーザ1パッケージ2L1Pの赤外半導体レーザを発光させる。尚、正レンズL2の第3の位置は、第2の位置よりもダイクロイックミラーDMに近い位置である。2レーザ1パッケージ2L1Pの赤外半導体レーザから射出された第3光束(λ3=785nm)の発散光束は、ダイクロイックプリズムDPで反射され、偏光ビームスプリッタPBSを透過し、カップリングレンズ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、ダイクロイックミラーDMの第1反射面RP1で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第2対物光学素子OL2によって厚さ1.2mmの保護基板PL4を介して、CDの情報記録面RL4上に形成されるスポットとなる。 Next, a case where CD recording / reproduction is performed will be described. The positive lens L2 is displaced in the optical axis direction by the actuator ACT so that the third light beam (λ1 = 785 nm) emitted from the infrared laser diode of the two lasers 1 package 2L1P becomes a parallel light beam after passing through the positive lens L2. After (the position of the positive lens L2 at this time is the third position), the infrared laser diode of the two lasers 1 package 2L1P is caused to emit light. Note that the third position of the positive lens L2 is closer to the dichroic mirror DM than the second position. The divergent light beam of the third light beam (λ3 = 785 nm) emitted from the infrared laser diode of 2 laser 1 package 2L1P is reflected by the dichroic prism DP, passes through the polarization beam splitter PBS, and is converted into a parallel light beam by the coupling lens CL. Then, the light is converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the λ / 4 wavelength plate QWP, reflected by the first reflecting surface RP1 of the dichroic mirror DM, the light beam diameter thereof is regulated by the diaphragm (not shown), and the second objective optical element OL2 Thus, the spot is formed on the information recording surface RL4 of the CD via the protective substrate PL4 having a thickness of 1.2 mm.
情報記録面RL4上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第2対物光学素子OL2、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーDMの第1反射面RP1で反射され、λ/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズCLにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって非点収差が与えられ、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、不図示のアクチュエータにより第2対物光学素子OL2をフォーカシングやトラッキングさせることで、CD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 RL4 is again transmitted through the second objective optical element OL2 and the aperture, and then reflected by the first reflecting surface RP1 of the dichroic mirror DM, and is reflected by the λ / 4 wavelength plate QWP. After being converted from circularly polarized light into linearly polarized light, converged by the coupling lens CL and reflected by the polarizing beam splitter PBS, astigmatism is given by the sensor lens SL and converges on the light receiving surface of the light receiving element PD. . Then, using the output signal of the light receiving element PD, the information recorded on the CD can be read by causing the second objective optical element OL2 to be focused or tracked by an actuator (not shown).
(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。以下の実施例は、いずれも単玉レンズの対物光学素子であり、プラスチック製である。また、第1光ディスクはBD、第2光ディスクはHDである。尚、以下に述べる実施例において設けられた光路差付与構造は、以下の光路差関数φ(mm)で表せる。
[光路差関数]
φ=λ/λB×dor×(B2y2+B4y4+B6y6+B8y8+B10y10)
但し、
φ:光路差関数
λ:回折構造に入射する光束の波長
λB:製造波長
dor:光ディスクに対する記録/再生に使用する回折光の回折次数
y:光軸からの距離
B2,B4,B6,B8,B10:回折面係数
(Example)
Next, examples that can be used in the above-described embodiment will be described. Each of the following examples is a single lens objective optical element and is made of plastic. The first optical disc is BD, and the second optical disc is HD. The optical path difference providing structure provided in the embodiments described below can be expressed by the following optical path difference function φ (mm).
[Optical path difference function]
φ = λ / λ B × dor × (B 2 y 2 + B 4 y 4 + B 6 y 6 + B 8 y 8 + B 10 y 10 )
However,
φ: optical path difference function λ: wavelength of light beam incident on the diffractive structure λ B : manufacturing wavelength dor: diffraction order of diffracted light used for recording / reproducing with respect to the optical disk y: distances B 2 , B 4 , B 6 from the optical axis , B 8 , B 10 : Diffraction surface coefficients
又、対物光学素子の光学面は、それぞれ以下の非球面表現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。
[非球面表現式]
z=(y2/R)/[1+√{1−(K+1)(y/R)2}]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14+A16y16+A18y18+A20y20
但し、
z:非球面形状(非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離)
y:光軸からの距離
R:曲率半径
K:コーニック係数
A4,A6,A8,A10,A12,A14,A16,A18,A20:非球面係数
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 a mathematical formula in which the coefficients shown in the table are substituted into the following aspherical expression.
[Aspherical expression]
z = (y 2 / R) / [1 + √ {1- (K + 1) (y / R) 2}] + A 4 y 4 + A 6 y 6 + A 8 y 8 + A 10 y 10 + A 12 y 12 + A 14 y 14 + A 16 y 16 + A 18 y 18 + A 20 y 20
However,
z: Aspherical shape (distance in the direction along the optical axis from the apex of the aspherical surface)
y: distance from the optical axis R: radius of curvature K: conic coefficient A 4, A 6, A 8 , A 10, A 12, A 14, A 16, A 18, A 20: aspherical coefficients
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。 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).
(実施例1)
実施例1のレンズデータを表1に示す。実施例1では、物体側の光学面が、第2光ディスクの有効径に相当する開口数NA0.65の位置(光軸からの高さ1.300mmの位置)を境界として、光軸を含む第1領域と、第1領域の周囲の第2領域とに分割されている。この第1領域には補正面が設けられており、補正面は、段差によって分割された光軸を中心とする同心円状の5つの輪帯を有する。この5つの輪帯は、光軸を含む最も中心の領域が第2光ディスク専用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に、第1光ディスク専用領域、第2光ディスク専用領域、第1光ディスク専用領域、第2光ディスク専用領域となっている。尚、第1領域の外側には、第2領域としての第1光ディスク専用領域が形成されている。
Example 1
Table 1 shows lens data of Example 1. In Example 1, the optical surface on the object side includes the optical axis with the position of the numerical aperture NA 0.65 corresponding to the effective diameter of the second optical disk (position of height 1.300 mm from the optical axis) as a boundary. The area is divided into one area and a second area around the first area. This first region is provided with a correction surface, and the correction surface has five concentric annular zones centered on the optical axis divided by the steps. In these five annular zones, the center area including the optical axis is the second optical disk dedicated area, and from there toward the outside in the optical axis orthogonal direction, the first optical disk dedicated area, the second optical disk dedicated area, A first optical disk dedicated area and a second optical disk dedicated area are provided. A first optical disc dedicated area as a second area is formed outside the first area.
実施例1においては、第2光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f2と、第1光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f1との比を1.13に設定することで、BD使用時とHD使用時に各々最適な往路光学系倍率を有する光ピックアップ装置を実現できる。また、第1光ディスク使用時の倍率を0、第2光ディスク使用時の倍率を0と設定することで、トラッキング特性の良好な光ピックアップ装置を実現できる。 In Example 1, the ratio of the focal length f2 of the objective optical element when the second optical disc is used to the focal length f1 of the objective optical element when the first optical disc is used is set to 1.13, so that the BD is used. And an optical pickup device each having an optimum optical path magnification when using HD. In addition, by setting the magnification when using the first optical disk to 0 and setting the magnification when using the second optical disk to 0, an optical pickup device with good tracking characteristics can be realized.
(実施例2)
実施例2のレンズデータを表2に示す。実施例2では、物体側の光学面が、第2光ディスクの有効径に相当する開口数NA0.65の位置(光軸からの高さ1.205mmの位置)を境界として、光軸を含む第1領域と、第1領域の周囲の第2領域とに分割されている。この第1領域には補正面が設けられており、補正面には、第1光束が入射したときに、第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光する0次回折光(すなわち、回折作用を受けない光)と、第2光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び/又は再生ができるように集光する1次回折光とを発生させる光路差付与構造としての回折構造が形成されている。尚、第1領域の外側には、第2領域としての第1光ディスク専用領域が形成されており、第2領域には、光路差付与構造が形成されていない。
(Example 2)
Table 2 shows lens data of Example 2. In Example 2, the optical surface on the object side includes the optical axis with the numerical aperture NA 0.65 corresponding to the effective diameter of the second optical disc as a boundary (position with a height of 1.205 mm from the optical axis). The area is divided into one area and a second area around the first area. The first area is provided with a correction surface, and the correction surface is focused so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the first optical disc when the first light beam enters. Optical path difference providing structure for generating 0th-order diffracted light (that is, light that is not subjected to diffraction action) and 1st-order diffracted light that is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc The diffraction structure is formed. A first optical disc dedicated area as a second area is formed outside the first area, and an optical path difference providing structure is not formed in the second area.
実施例2においては、第2光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f2と、第1光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f1との比を1.17に設定することで、BD使用時とHD使用時に各々最適な往路光学系倍率を有する光ピックアップ装置を実現できる。また、第1光ディスク使用時の倍率を0、第2光ディスク使用時の倍率を0と設定することで、トラッキング特性の良好な光ピックアップ装置を実現できる。
(実施例3)
実施例3のレンズデータを表3に示す。実施例3では、物体側の光学面が、第2光ディスクの有効径に相当する開口数NA0.65の位置(光軸からの高さ1.000mmの位置)を境界として、光軸を含む第1領域と、第1領域の周囲の第2領域とに分割されている。この第1領域には補正面が設けられており、補正面は、段差によって分割された光軸を中心とする同心円状の2つの輪帯を有する。この2つの輪帯は、光軸を含む最も中心の領域が第1光ディスク専用領域であり、そこから光軸直交方向の外側が第2光ディスク専用領域となっている。尚、第1領域の外側には、第2領域としての第1光ディスク専用領域が形成されている。
In Example 2, the ratio of the focal length f2 of the objective optical element when the second optical disc is used to the focal length f1 of the objective optical element when the first optical disc is used is set to 1.17, so that the BD is used. And an optical pickup device each having an optimum optical path magnification when using HD. In addition, by setting the magnification when using the first optical disk to 0 and setting the magnification when using the second optical disk to 0, an optical pickup device with good tracking characteristics can be realized.
(Example 3)
Table 3 shows lens data of Example 3. In Example 3, the optical surface on the object side includes the optical axis with the position of the numerical aperture NA 0.65 corresponding to the effective diameter of the second optical disc (the position having a height of 1.000 mm from the optical axis) as a boundary. The area is divided into one area and a second area around the first area. The first area is provided with a correction surface, and the correction surface has two concentric ring zones centered on the optical axis divided by the steps. In these two annular zones, the central area including the optical axis is the first optical disk dedicated area, and the outer side in the direction orthogonal to the optical axis is the second optical disk dedicated area. A first optical disc dedicated area as a second area is formed outside the first area.
実施例3においては、第2光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f2と、第1光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f1との比を1.10に設定することで、BD使用時とHD使用時に各々最適な往路光学系倍率を有する光ピックアップ装置を実現できる。また、第1光ディスク使用時の倍率を0、第2光ディスク使用時の倍率を0と設定することで、トラッキング特性の良好な光ピックアップ装置を実現できる。 In Example 3, the ratio of the focal length f2 of the objective optical element when the second optical disc is used to the focal length f1 of the objective optical element when the first optical disc is used is set to 1.10, so that the BD is used. And an optical pickup device each having an optimum optical path magnification when using HD. In addition, by setting the magnification when using the first optical disk to 0 and setting the magnification when using the second optical disk to 0, an optical pickup device with good tracking characteristics can be realized.
(実施例4)
実施例4のレンズデータを表4に示す。実施例4では、物体側の光学面が、第2光ディスクの有効径に相当する開口数NA0.65の位置(光軸からの高さ1.000mmの位置)を境界として、光軸を含む第1領域と、第1領域の周囲の第2領域とに分割されている。この第1領域には補正面が設けられており、補正面は、段差によって分割された光軸を中心とする同心円状の5つの輪帯を有する。この5つの輪帯は、光軸を含む最も中心の領域が第2光ディスク専用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に、第1光ディスク専用領域、第2光ディスク専用領域、第1光ディスク専用領域、第2光ディスク専用領域となっている。尚、第1領域の外側には、第2領域としての第1光ディスク専用領域が形成されている。
Example 4
Table 4 shows lens data of Example 4. In Example 4, the optical surface on the object side includes the optical axis with the position of the numerical aperture NA 0.65 corresponding to the effective diameter of the second optical disc (the position having a height of 1.000 mm from the optical axis) as a boundary. The area is divided into one area and a second area around the first area. This first region is provided with a correction surface, and the correction surface has five concentric annular zones centered on the optical axis divided by the steps. In these five annular zones, the center area including the optical axis is the second optical disk dedicated area, and from there toward the outside in the optical axis orthogonal direction, the first optical disk dedicated area, the second optical disk dedicated area, A first optical disk dedicated area and a second optical disk dedicated area are provided. A first optical disc dedicated area as a second area is formed outside the first area.
実施例4においては、第2光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f2と、第1光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f1との比を1.10に設定することで、BD使用時とHD使用時に各々最適な往路光学系倍率を有する光ピックアップ装置を実現できる。また、第1光ディスク使用時の倍率を0、第2光ディスク使用時の倍率を0と設定することで、トラッキング特性の良好な光ピックアップ装置を実現できる。 In Example 4, the ratio of the focal length f2 of the objective optical element when the second optical disc is used to the focal length f1 of the objective optical element when the first optical disc is used is set to 1.10, so that the BD is used. And an optical pickup device each having an optimum optical path magnification when using HD. In addition, by setting the magnification when using the first optical disk to 0 and setting the magnification when using the second optical disk to 0, an optical pickup device with good tracking characteristics can be realized.
(実施例5)
実施例5のレンズデータを表5に示す。実施例4では、物体側の光学面が、第2光ディスクの有効径に相当する開口数NA0.65の位置(光軸からの高さ0.880mmの位置)を境界として、光軸を含む第1領域と、第1領域の周囲の第2領域とに分割されている。この第1領域には補正面が設けられており、補正面は、段差によって分割された光軸を中心とする同心円状の2つの輪帯を有する。この2つの輪帯は、光軸を含む最も中心の領域が第1光ディスク専用領域であり、そこから光軸直交方向の外側が第2光ディスク専用領域となっている。尚、第1領域の外側には、第2領域としての第1光ディスク専用領域が形成されている。
(Example 5)
Table 5 shows lens data of Example 5. In Example 4, the optical surface on the object side includes the optical axis with the position of the numerical aperture NA 0.65 corresponding to the effective diameter of the second optical disc (the position having a height of 0.880 mm from the optical axis) as a boundary. The area is divided into one area and a second area around the first area. The first area is provided with a correction surface, and the correction surface has two concentric ring zones centered on the optical axis divided by the steps. In these two annular zones, the central area including the optical axis is the first optical disk dedicated area, and the outer side in the direction orthogonal to the optical axis is the second optical disk dedicated area. A first optical disc dedicated area as a second area is formed outside the first area.
実施例5においては、第2光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f2と、第1光ディスク使用時の対物光学素子の焦点距離f1との比を1.06に設定することで、BD使用時とHD使用時に各々最適な往路光学系倍率を有する光ピックアップ装置を実現できる。また、第1光ディスク使用時の倍率を0、第2光ディスク使用時の倍率を0と設定することで、トラッキング特性の良好な光ピックアップ装置を実現できる。 In Example 5, the ratio of the focal length f2 of the objective optical element when the second optical disk is used to the focal length f1 of the objective optical element when the first optical disk is used is set to 1.06, so that the BD is used. And an optical pickup device each having an optimum optical path magnification when using HD. In addition, by setting the magnification when using the first optical disk to 0 and setting the magnification when using the second optical disk to 0, an optical pickup device with good tracking characteristics can be realized.
2L1P 2レーザ1パッケージ
A1 第1領域
A2 第2領域
L1 第1光学素子
L2 第2光学素子
BA BD専用領域
HA HD専用領域
OA 光軸
CS 補正面
DM ダイクロイックミラー
HE 枠体
OL 対物光学素子
S1 第1光学面
S2 第2光学面
PU1 光ピックアップ装置
LD1 青紫色半導体レーザ
ACT アクチュエータ
PBS 偏光ビームスプリッタPBS
PD 受光素子
SL センサレンズ
CL カップリングレンズ
PL1〜PL4 保護基板
RL1〜RL4 情報記録面
QWP λ/4波長板
2L1P 2 laser 1 package A1 1st area A2 2nd area L1 1st optical element L2 2nd optical element BA BD exclusive area HA HD exclusive area OA Optical axis CS Correction surface DM Dichroic mirror HE Frame body OL Objective optical element S1 1st Optical surface S2 Second optical surface PU1 Optical pickup device LD1 Blue-violet semiconductor laser ACT Actuator PBS Polarizing beam splitter PBS
PD light receiving element SL sensor lens CL coupling lens PL1 to PL4 protective substrate RL1 to RL4 information recording surface QWP λ / 4 wavelength plate
Claims (19)
前記対物光学素子は、少なくとも、前記光軸を含む第1領域と、前記第1領域の周囲の第2領域とに分割され、前記第1領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスク及び前記第2光ディスクの前記情報記録面上に集光されて情報の記録及び/又は再生に用いられ、前記第2領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの前記情報記録面上に集光されて情報の記録及び/又は再生に用いられ、
前記集光光学系は、前記対物光学素子の前記第1領域に相当する領域に補正面を有し、前記補正面は、段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有し、
前記第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の焦点距離f1と、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の焦点距離f2とが、以下の条件式(1)を満たし、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の倍率m11と、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の倍率m12とが、以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
f1<f2 (1)
│m11−m12│<0.02 (2)
但し、m11及びm12の符号は、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限収束光の状態で入射する場合を「正」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して無限平行光の状態で入射する場合を「ゼロ」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限発散束光の状態で入射する場合を「負」と定義する。 A condensing optical system having a first light source that emits a first light flux having a wavelength of λ1 (380 nm <λ1 <450 nm) and an objective optical element for condensing the first light flux on an information recording surface of an optical disc; The first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the information on the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2) is collected. In an optical pickup device that records and / or reproduces information by focusing on a recording surface,
The objective optical element is divided into at least a first region including the optical axis and a second region around the first region, and the first light flux that has passed through the first region is the first optical disc. The first light flux that has been focused on the information recording surface of the second optical disc and used for recording and / or reproducing information and passed through the second area is reflected on the information recording surface of the first optical disc. Collected and used for recording and / or reproducing information,
The condensing optical system has a correction surface in a region corresponding to the first region of the objective optical element, and the correction surface has a plurality of concentric annular zones centering on an optical axis divided by steps. Have
The focal length f1 of the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the first optical disc, and the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the second optical disc The focal length f2 satisfies the following conditional expression (1), the magnification m11 of the objective optical element of the first light flux at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk, and the recording of the second optical disk And / or the magnification m12 of the objective optical element of the first light flux during reproduction satisfies the following conditional expression (2).
f1 <f2 (1)
│m11-m12│ <0.02 (2)
However, the signs of m11 and m12 are “positive” when the first light beam is incident on the objective optical element in a finite convergent light state, and the first light beam is infinite parallel light with respect to the objective optical element. The case where the first light beam is incident on the objective optical element in the state of finite divergent light is defined as “negative”.
1.05×f1<f2<1.25×f1 (3) The optical pickup device according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
1.05 × f1 <f2 <1.25 × f1 (3)
−0.01<m11<0.01 (4)
−0.01<m12<0.01 (5) The optical pickup device according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
−0.01 <m11 <0.01 (4)
-0.01 <m12 <0.01 (5)
前記第1光束を前記第1光ディスクと前記第2光ディスクの情報記録面上に集光する前記対物光学素子と、
前記第2光束を前記第3光ディスクの情報記録面上に集光し、前記第3光束を前記第4光ディスクの情報記録面上に集光する第2対物光学素子とを有することを特徴とする請求項10に記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device is:
The objective optical element that focuses the first light flux on the information recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc;
And a second objective optical element for condensing the second light beam on the information recording surface of the third optical disk and condensing the third light beam on the information recording surface of the fourth optical disk. The optical pickup device according to claim 10.
前記対物光学素子は、少なくとも、前記光軸を含む第1領域と、前記第1領域の周囲の第2領域とに分割され、前記第1領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスク及び前記第2光ディスクの前記情報記録面上に集光されて情報の記録及び/又は再生に用いられ、前記第2領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの前記情報記録面上に集光されて情報の記録及び/又は再生に用いられ、
前記対物光学素子は、前記第1領域に相当する領域に補正面を有し、前記補正面は、段差によって区切られた光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有し、
前記第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の焦点距離f1と、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の焦点距離f2とが、以下の条件式(1)を満たし、前記第1光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の倍率m11と、前記第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、前記第1光束の前記対物光学素子の倍率m12とが、以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする対物光学素子。
f1<f2 (1)
│m11−m12│<0.02 (2)
但し、m11及びm12の符号は、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限収束光の状態で入射する場合を「正」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して無限平行光の状態で入射する場合を「ゼロ」、前記第1光束が前記対物光学素子に対して有限発散束光の状態で入射する場合を「負」と定義する。 A condensing optical system having a first light source that emits a first light flux having a wavelength of λ1 (380 nm <λ1 <450 nm) and an objective optical element for condensing the first light flux on an information recording surface of an optical disc; The first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having the protective layer having the thickness t1, and the information on the second optical disk having the protective layer having the thickness t2 (t1 <t2) is collected. In an objective optical element for an optical pickup device that records and / or reproduces information by focusing on a recording surface,
The objective optical element is divided into at least a first region including the optical axis and a second region around the first region, and the first light flux that has passed through the first region is the first optical disc. The first light flux that has been focused on the information recording surface of the second optical disc and used for recording and / or reproducing information and passed through the second area is reflected on the information recording surface of the first optical disc. Collected and used for recording and / or reproducing information,
The objective optical element has a correction surface in a region corresponding to the first region, and the correction surface has a plurality of concentric annular zones around an optical axis divided by steps.
The focal length f1 of the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the first optical disc, and the objective optical element of the first light flux during recording and / or reproduction of the second optical disc The focal length f2 satisfies the following conditional expression (1), the magnification m11 of the objective optical element of the first light flux at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk, and the recording of the second optical disk The objective optical element, wherein the magnification m12 of the objective optical element of the first light flux satisfies the following conditional expression (2) during reproduction.
f1 <f2 (1)
│m11-m12│ <0.02 (2)
However, the signs of m11 and m12 are “positive” when the first light beam is incident on the objective optical element in a finite convergent light state, and the first light beam is infinite parallel light with respect to the objective optical element. The case where the first light beam is incident on the objective optical element in the state of finite divergent light is defined as “negative”.
1.05×f1<f2<1.25×f1 (3) The objective optical element according to claim 12, wherein the following conditional expression is satisfied.
1.05 × f1 <f2 <1.25 × f1 (3)
−0.01<m11<0.01 (4)
−0.01<m12<0.01 (5) The objective optical element according to claim 12, wherein the following conditional expression is satisfied.
−0.01 <m11 <0.01 (4)
-0.01 <m12 <0.01 (5)
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JP2007308769A JP2009134791A (en) | 2007-11-29 | 2007-11-29 | Optical pickup device and objective optical element |
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