JP2009181645A - 対物光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】BDとHDに対し互換使用可能で、集光スポットの光量を確保し、サイドローブを有効に抑、フレアの問題を克服し、ワーキングディスタンスを確保できる対物光学素子を提供する。
【解決手段】対物光学素子は、一つの光学面が同心円状の第1光ディスク用領域と、第2光ディスク用領域と、共用領域からなる複数の領域に分割され、共用領域は光路差付与構造を有し、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だけに集光され、第2光ディスク用領域を通過した第1光束は、第2光ディスクの情報記録面上だけに集光され、共用領域の光路差付与構造を第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、n次回祈光は、第1光ディスクの情報記録面上に集光され、m次回折光は、第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)である。
【選択図】図7
【解決手段】対物光学素子は、一つの光学面が同心円状の第1光ディスク用領域と、第2光ディスク用領域と、共用領域からなる複数の領域に分割され、共用領域は光路差付与構造を有し、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だけに集光され、第2光ディスク用領域を通過した第1光束は、第2光ディスクの情報記録面上だけに集光され、共用領域の光路差付与構造を第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、n次回祈光は、第1光ディスクの情報記録面上に集光され、m次回折光は、第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)である。
【選択図】図7
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それに用いる対物光学素子に関する。
近年、波長400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び/又は再生(以下、「記録及び/又は再生」を「記録/再生」と記載する)を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、NA0.85、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるBlu−ray Disc(以下、BDという)では、DVD(NA0.6、光源波長650nm、記憶容量4、7GB)と同じ大きさである直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり23〜27GBの情報の記録が可能であり、又、NA0.65、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるHD DVD(以下、HDという)では、直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり15〜20GBの情報の記録が可能である。
ところで、かかるタイプ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、多種多様な情報を記録したDVDやCD(コンパクトディスク)が販売されている現実をふまえると、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、例えばユーザが所有しているDVDやCD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。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ/レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、複数の種類の光ディスクに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録/再生できる性能を有することが望まれる。
特に、BDとHDについては、使用する光束の波長が同一であるにも関わらずそれぞれの保護基板の厚さが異なるため、波長差を利用して保護基板の厚さの差に基づいて発生する球面収差を補正することが困難である。従って、他の光ディスクとの互換に比べて、一つの対物光学素子を用いてBDとHDの互換性を持たせることはより困難であった。
そのような中、特許文献1には、4つ以上の専用領域と1つ以上の共用領域とを有し、共用領域が屈折面から形成され、BDとHDの互換を可能としている対物光学素子が開示されている。又、特許文献2には、回折効果を用いて同一波長の光束を振り分けることで、複数の光学素子からなる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。
特開2007−305256号公報
特許第3953091号明細書
ここで、特許文献1に記載されている対物光学素子は、その光学面においてBD用の領域とHD用の領域を分けて用いることで、同一波長の光束をBDの情報記録面とHDの情報記録面に集光することができるが、サイドローブが増大するという問題に際し、中央に共用領域を設けることで、サイドローブを抑えるようにしている。しかしながら、特許文献1の技術によれば、BD用の領域における焦点距離と、HD用の領域における焦点距離がほぼ等しいので、片方の光ディスクに集光する際に、必要光の集光位置に対してフレアの集光位置が接近し、エラー信号を発生させる恐れがある。又、保護基板の厚いHDの使用時に、十分なワーキングディスタンスを確保しにくいという問題もある。
また、上記の特許文献2に記載された光ピックアップ装置のように、回折効果を用いてBDとHDの互換を実現する場合、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、光量のロスの問題があった。
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、同一の光束を用いるBDとHDに対する互換使用を一つの対物光学素子で可能とし、情報の記録/再生に必要な集光スポットの光量を確保しながらも、サイドローブを有効に抑えることができ、更にフレアと必要光の集光位置が近接してしまうという問題を克服すると共に、ワーキングディスタンスを確保できる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子を提供することを目的とする。
請求項1に記載の対物光学素子は、波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、前記第1光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第1光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第1光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子は、少なくとも一つの光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、第1光ディスク用領域と、第2光ディスク用領域と、共用領域とを有し、
前記共用領域は、光路差付与構造を有しており、
前記第1光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第2光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記共用領域を通過した前記第1光束の一部が前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光束の一部が前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されることを特徴とする。
前記対物光学素子は、少なくとも一つの光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、第1光ディスク用領域と、第2光ディスク用領域と、共用領域とを有し、
前記共用領域は、光路差付与構造を有しており、
前記第1光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第2光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記共用領域を通過した前記第1光束の一部が前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光束の一部が前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されることを特徴とする。
以下、第1光ディスクをBD、第2光ディスクをHDとして説明する。光学面を、BDの情報記録面に集光するBD用領域と、HDの情報記録面に集光するHD用領域とに分け、共用領域が一切ない対物光学素子を用いた場合、集光スポットの外側に形成される輪帯状のサイドローブの光量が増大してしまい、このサイドローブが別のトラック上にのった場合に誤検出が発生する恐れがある。かかる現象は、例えばHD使用時には、BD用領域を通過した第1光束がHDの情報記録面に集光しないことから、領域の境界での光量差が大きくなり、いわゆる超解像現象が生じて集光スポットが細り、その影響によりサイドローブの光量が増大するものとされる。
本発明によれば、前記共用領域に光路差付与構造を設けているので、前記第1光ディスクの使用時においても、前記第2光ディスクの使用時においても、共に、サイドローブを低く抑えることが可能となる。更に、本発明によれば、互いのスポットの集光位置を光軸方向に比較的大きくずらすことが出来、これにより必要光とフレア光の位置をより大きくずらすことが可能となり、エラー信号の発生を抑えることができると共に、対物光学素子を小径化した場合でも、保護層が厚い第2光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行う際のワーキングディスタンスを十分に確保出来るので、コンパクトで使い勝手の良い光ピックアップ装置を提供できる。
また、上記の特許文献2に記載された光ピックアップ装置のように、回折効果を用いてBDとHDの互換を実現する場合に比して、色収差も良好になるという効果が得られることも本発明者が見出した。
請求項2に記載の対物光学素子は、請求項1に記載の発明において、前記共用領域の前記光路差付与構造を前記第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、
n、mは互いに異なる整数(0を含む)であることを特徴とする。
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、
n、mは互いに異なる整数(0を含む)であることを特徴とする。
請求項3に記載の対物光学素子は、請求項1又は2に記載の発明において、波長λ1が以下の条件式を満たすことを特徴とする。
380nm<λ1<450nm (1)
380nm<λ1<450nm (1)
請求項4に記載の対物光学素子は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記共用領域は、前記光学面において光軸を含む位置に配置されていることを特徴とする。
請求項5に記載の対物光学素子は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であることを特徴とする。
請求項6に記載の対物光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第2光ディスク用領域は、前記共用領域の周囲に隣接して配置されていることを特徴とする。
請求項7に記載の対物光学素子は、請求項6に記載の発明において、前記m次回折光の回折効率が前記n次回折光の回折効率より大きいことを特徴とする。
請求項8に記載の対物光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1光ディスク用領域は、前記共用領域の周囲に隣接して配置されていることを特徴とする。
請求項9に記載の対物光学素子は、請求項8に記載の発明において、前記n次回折光の回折効率が前記m次回折光の回折効率より大きいことを特徴とする。
請求項10に記載の対物光学素子は、請求項5に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
|m|=|n|+1 (2)
|m|=|n|+1 (2)
請求項11に記載の対物光学素子は、請求項10に記載の発明において、
(n、m)=(0,1)、(1,2)、(2,3)
であることを特徴とする。
(n、m)=(0,1)、(1,2)、(2,3)
であることを特徴とする。
請求項12に記載の対物光学素子は、請求項10又は11に記載の発明において、前記光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量d1(μm)が以下のいずれかの式を満たすことを特徴とする。
0.15<d1<0.65 (3)
0.75<d1<1.55 (4)
1.40<d1<2.45 (5)
0.15<d1<0.65 (3)
0.75<d1<1.55 (4)
1.40<d1<2.45 (5)
請求項13に記載の対物光学素子は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、光軸を含む断面における形状が階段状の構造が繰り返されている形状であることを特徴とする。
請求項14に記載の対物光学素子は、請求項13に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
│m│=│n│ (6)
│m│=│n│ (6)
請求項15に記載の対物光学素子は、請求項14に記載の発明において、
(n、m)=(1,−1)、(2,−2)、(3,−3)
であることを特徴とする。
(n、m)=(1,−1)、(2,−2)、(3,−3)
であることを特徴とする。
請求項16に記載の対物光学素子は、請求項14又は15に記載の発明において、前記光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量d1(μm)が以下の式を満たすことを特徴とする。
d1=(q−0.5)・λ1/(nー1) (7)
但し、qは自然数、λ1は前記第1の光束の波長(μm)、nは前記対物光学素子の屈折率を表す。
d1=(q−0.5)・λ1/(nー1) (7)
但し、qは自然数、λ1は前記第1の光束の波長(μm)、nは前記対物光学素子の屈折率を表す。
請求項17に記載の対物光学素子は、請求項14〜16のいずれかに記載の発明において、前記階段状の構造が偶数の分割面を有することを特徴とする。
請求項18に記載の対物光学素子は、請求項1〜17のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造により、前記m次回折光に付加される光路差を次式で定義される光路差関数φ(h)=λ/λB×m×ΣBihi で表したとき、次式で定義される前記m次回折光の回折パワーPD(m)が負であることを特徴とする。
PD(m)=−2×m×B2 (8)
PD(m)=−2×m×B2 (8)
請求項19に記載の対物光学素子は、請求項1〜18のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、光軸から光軸直交方向に離れるに従い、光路長が長くなる方に変位する輪帯を有することを特徴とする。
請求項20に記載の対物光学素子は、請求項1〜19のいずれかに記載の発明において、前記第1光束を前記対物光学素子により前記第1光ディスクの情報記録面上に集光したとき、及び、前記第1光束を前記対物光学素子により前記第2光ディスクの情報記録面上に集光したとき、共に、集光スポット光の強度の最大値に対して、1次のサイドローブの最大値は3%以下であることを特徴とする。
請求項21に記載の対物光学素子は、請求項1〜20のいずれかに記載の発明において、第1光束を対物光学素子により第1光ディスクの情報記録面上に集光したとき、及び、第1光束を対物光学素子により第2光ディスクの情報記録面上に集光したとき、共に、集光スポット光の強度の最大値に対して、1次、2次及び3次のサイドローブにおける最大値は3%以下であることを特徴とする。
請求項22に記載の対物光学素子は、請求項1〜21のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
0.05 <L/f (9)
但し、L[mm]は前記対物光学素子の前記光路差付与構造を通過し、前記第2光ディスクの透明基板を通過した第1光束が形成するスポットのうち、スポット強度が最も強くなる第1スポットの近軸集光位置とスポット強度が前記第1スポットの次に強くなる第2スポットの近軸集光位置との間の距離を指し、f[mm]は、前記第2光ディスクの前記透明基板を通過し、前記第1スポットを形成する前記第1光束の焦点距離を指す。
0.05 <L/f (9)
但し、L[mm]は前記対物光学素子の前記光路差付与構造を通過し、前記第2光ディスクの透明基板を通過した第1光束が形成するスポットのうち、スポット強度が最も強くなる第1スポットの近軸集光位置とスポット強度が前記第1スポットの次に強くなる第2スポットの近軸集光位置との間の距離を指し、f[mm]は、前記第2光ディスクの前記透明基板を通過し、前記第1スポットを形成する前記第1光束の焦点距離を指す。
請求項23に記載の対物光学素子は、請求項1〜22のいずれかに記載の発明において、前記第1光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をf1とし、前記第2光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をf2としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
1 < f2/f1 (10)
1 < f2/f1 (10)
請求項24に記載の対物光学素子は、請求項1〜23のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
1 < l2/l1 (11)
但し、l1=WD1+t1/n1であり、WD1は、前記第1光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t1は前記第1光ディスクの保護層の厚さ、n1は前記第1光ディスクの保護層の屈折率を表し、l2=WD2+t2/n2であり、WD2は、前記第2光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t2は前記第2光ディスクの保護層の厚さ、n2は前記第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。
1 < l2/l1 (11)
但し、l1=WD1+t1/n1であり、WD1は、前記第1光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t1は前記第1光ディスクの保護層の厚さ、n1は前記第1光ディスクの保護層の屈折率を表し、l2=WD2+t2/n2であり、WD2は、前記第2光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t2は前記第2光ディスクの保護層の厚さ、n2は前記第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。
請求項25に記載の対物光学素子は、請求項1〜24のいずれかに記載の発明において、前記第1光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をf1とし、前記第2光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をf2としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
0.97 ≦ f2/f1 ≦ 1.13 (12)
0.97 ≦ f2/f1 ≦ 1.13 (12)
請求項26に記載の対物光学素子は、請求項1〜25のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
1.03 ≦ l2/l1 ≦ 1.75 (13)
但し、l1=WD1+t1/n1であり、WD1は、前記第1光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t1は前記第1光ディスクの保護層の厚さ、n1は前記第1光ディスクの保護層の屈折率を表し、l2=WD2+t2/n2であり、WD2は、前記第2光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t2は前記第2光ディスクの保護層の厚さ、n2は前記第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。
1.03 ≦ l2/l1 ≦ 1.75 (13)
但し、l1=WD1+t1/n1であり、WD1は、前記第1光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t1は前記第1光ディスクの保護層の厚さ、n1は前記第1光ディスクの保護層の屈折率を表し、l2=WD2+t2/n2であり、WD2は、前記第2光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t2は前記第2光ディスクの保護層の厚さ、n2は前記第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。
請求項27に記載の対物光学素子は、請求項1〜26のいずれかに記載の発明において、前記第1光ディスク用領域の数と前記第2光ディスク用領域の数は等しいことを特徴とする。
請求項28に記載の対物光学素子は、請求項1〜27のいずれかに記載の発明において、前記共用領域が形成された前記対物光学素子の光学面の前記第1光ディスク使用時の有効径の面積に対する、前記共用領域の面積の割合は、5%以上、50%以下であることを特徴とする。
請求項29に記載の対物光学素子は、請求項28に記載の発明において、前記共用領域の前記光路差付与構造を前記第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)であって、
前記n次回折光の回折効率ηn(%)と前記m次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、10以上であって、
前記対物光学素子を光軸方向から見た際の、前記共用領域の面積の前記対物光学素子全体の面積に対する割合は、15%以上、40%以下であることを特徴とする。
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)であって、
前記n次回折光の回折効率ηn(%)と前記m次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、10以上であって、
前記対物光学素子を光軸方向から見た際の、前記共用領域の面積の前記対物光学素子全体の面積に対する割合は、15%以上、40%以下であることを特徴とする。
請求項30に記載の対物光学素子は、請求項28に記載の発明において、前記共用領域の前記光路差付与構造を前記第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)であって、
前記n次回折光の回折効率ηn(%)と前記m次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、−10以下であって、
前記対物光学素子を光軸方向から見た際の、前記共用領域の面積の前記対物光学素子全体の面積に対する割合は、5%以上、25%以下であることを特徴とする。
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)であって、
前記n次回折光の回折効率ηn(%)と前記m次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、−10以下であって、
前記対物光学素子を光軸方向から見た際の、前記共用領域の面積の前記対物光学素子全体の面積に対する割合は、5%以上、25%以下であることを特徴とする。
請求項31に記載の対物光学素子は、請求項28に記載の発明において、前記共用領域の前記光路差付与構造を前記第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)であって、
前記n次回折光の回折効率ηn(%)と前記m次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、−10より大きく、10より小さいという範囲を満たし、
前記対物光学素子を光軸方向から見た際の、前記共用領域の面積の前記対物光学素子全体の面積に対する割合は、10%以上、35%以下であることを特徴とする。
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)であって、
前記n次回折光の回折効率ηn(%)と前記m次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、−10より大きく、10より小さいという範囲を満たし、
前記対物光学素子を光軸方向から見た際の、前記共用領域の面積の前記対物光学素子全体の面積に対する割合は、10%以上、35%以下であることを特徴とする。
請求項32に記載の対物光学素子は、請求項1〜31のいずれかに記載の発明において、単レンズであることを特徴とする。
請求項33に記載の対物光学素子は、請求項1〜32のいずれかに記載の発明において、樹脂レンズであることを特徴とする。
請求項34に記載の光ピックアップ装置は、波長λ1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、請求項1〜33のいずれかに記載の対物光学素子を有することを特徴とする。
請求項35に記載の光ピックアップ装置は、請求項34に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、波長λ2(λ1<λ2)の第2光束を出射する第2光源と、前記第2光束を厚さt3(t2≦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ための第2対物光学素子を有し、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。
請求項36に記載の光ピックアップ装置は、請求項35に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、波長λ3(λ2<λ3)の第3光束を出射する第3光源を有し、前記第2対物光学素子は前記第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が可能であり、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。
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、第一光源からの第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。
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。
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。
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。
なお、保護基板の厚さt1、t2、t3、t4に関しては、以下の条件式(14)、(15)、(16)、(17)を満たすことが好ましいが、これに限られない。
0.0750mm≦t1≦0.1125mm (14)
0.5mm≦t2≦0.7mm (15)
0.5mm≦t3≦0.7mm (16)
1.0mm≦t4≦1.3mm (17)
0.5mm≦t2≦0.7mm (15)
0.5mm≦t3≦0.7mm (16)
1.0mm≦t4≦1.3mm (17)
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。
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。
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。
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。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、集光光学系は、第1光ディスク、第2光ディスク用の対物光学素子の他に、第3光ディスク用の対物光学素子や、第4光ディスク用の対物光学素子を有していてもよい。また、第1光ディスク、第2光ディスク用の対物光学素子が、第3光ディスク及び/又は第4光ディスク用の対物光学素子を兼ねるようにしてもよい。
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。また、対物光学素子として単玉のレンズを用いる場合、2つの対向する光学面は、曲率半径の絶対値が異なることが好ましい。対物光学素子を光ピックアップ装置に装填した際に、曲率半径の絶対値が小さい光学面が光源側の光学面となり、曲率半径の絶対値が大きい光学面が光ディスク側の光学面となることが好ましい。
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。
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。
対物光学素子は、少なくとも一つの光学面が同心円状の複数の領域に分割される。当該複数の領域は、少なくとも一つの第1光ディスク用領域と、少なくとも一つの第2光ディスク用領域と、少なくとも一つの共用領域とを有する。これらの領域は、対物光学素子の光学面上において、明確な構造の差異を設けてもよいし、構成上明確な領域を設けずに便宜上の領域としてもよい。第1光ディスク用領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの情報記録面上に集光され、第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、第2光ディスクの情報記録面上に集光されないため第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、第2光ディスク用領域を通過した第1光束は、第2光ディスクの情報記録面上に集光され、第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられ、第1光ディスクの情報記録面上に集光されないため第1光ディスクの記録及び/又は再生に用いられず、共用領域を通過した第1光束は、一部が第1光ディスクの情報記録面上に集光され、他の一部が第2光ディスクの情報記録面上に集光され、第1光ディスク及び第2光ディスクの記録及び/又は再生に用いられる。これにより、サイドローブを有効に抑制できる。 尚、同心円状の複数の領域は、対物光学素子の光源側の光学面(曲率半径の絶対値が小さい光学面であることが好ましい)に設けられていることが好ましい。また、対物光学素子の光ディスク側の光学面(曲率半径の絶対値が大きい光学面であることが好ましい)には、同心円状の複数の領域が設けられておらず、非球面形状の屈折面となっていることが好ましい。
尚、光学面の複数の領域において最も光軸から遠い領域は、第1光ディスク用領域であると好ましい。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、像側開口数が0.65より大きく、0.85以下の領域は第1光ディスク用領域であると好ましい。
対物光学素子の共用領域は光路差付与構造を有する。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。共用領域に設けられる光路差付与構造は好ましくは回折構造である。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。同一領域に複数の光路差付与構造を設ける場合、これらを重畳させても良い。「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、ある光路差付与構造と別の光路差付与構造がそれぞれ他の光学面に設けられている場合や、ある光路差付与構造と別の光路差付与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。
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。また、光路差付与構造は、様々な断面形状(光軸を含む面での断面形状)をとり得る。一般的な光路差付与構造の断面形状としては、図8(a)や(b)に示されるような、光路差付与構造の光軸を含む断面形状がブレーズ形状や、図8(c)、(d)や(e)に示すような階段状の構造が繰り返される形状(図8(c)に示される形状は本明細書において6つの分割面を有し、図8(d)に示される形状は本明細書において4つの分割面を有し、図8(e)に示される形状は本明細書において2つの分割面を有するという)などがあるが、本発明に好適なのは、m次回折光とn次回折光の回折効率を任意に振り分けることができるブレーズ形状の光路差付与構造である。ここで、ブレーズ形状とは、図8(a)、(b)に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということであり、別の言い方としては、光路差付与構造がベース面に対して、直角でも平行でもない、斜めの面を有するということである。また、階段状の構造とは、図8(c)、(d)又は(e)に示すように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、階段状ということであり、別の言い方としては、光路差付与構造が光軸から離れるにつれて順次シフトした複数の光学面と、光学面同士を連結する光軸に対して平行な面とから形成されているといえる。
光路差付与構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。 ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の1単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。
光路差付与構造が、階段状の構造を複数有する場合、単位形状である、階段状の構造が繰り返された形状となる。さらに、ベース面の方向に進むに従って、徐々に階段の大きさが大きくなっていく形状や、徐々に階段の大きさが小さくなっていく形状であってもよいが、光軸方向(又は通過する光線の方向)の長さはほとんど変化しないことが好ましい。
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、共用領域が好ましいが、第1光ディスク用領域又は第2光ディスク用領域のいずれかであってもよい。即ち、光軸を含む領域が屈折面であって、その周囲に光路差付与構造を有する領域を設けてもよい。最も周辺の領域が第1光ディスク領域となることがほとんどであるため、第1光ディスク用領域の方が第2光ディスク用領域に比して面積が大きくなりやすく、そのため第2光ディスクの使用時にサイドローブが出やすくなる傾向がある。それをできる限り軽減するためにも、第1光ディスク用領域の数と第2光ディスク用領域の数は等しいことが好ましい。しかしながら、第1光ディスク用領域の数と第2光ディスク用領域の数が、異なることを妨げるものではない。異なっている場合、その差は1であることが望ましい。
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。
この例においては、第1光ディスク用領域及び第2光ディスク用領域は、共に屈折面であることが好ましく、この場合、屈折作用を利用して、第1光ディスク用領域を通過した光束を第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、第2光ディスク用領域を通過した光束を第2光ディスクの情報記録面上に集光させるということを成し遂げている。このような構成とすることで、対物光学素子の光学面の全面を回折面とした回折振分方式の対物光学素子に比して、光ディスクの情報記録面上での反射光が対物光学素子を通過する際に、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。尚、対物光学素子が、第1光ディスク用領域を複数有する場合、少なくとも1つの第1光ディスク用領域の非球面係数を他の第1光ディスク用領域の非球面係数と異ならせるようにしてもよい。また、対物光学素子が、第2光ディスク用領域を複数有する場合、少なくとも1つの第2光ディスク用領域の非球面係数を他の第2光ディスク用領域の非球面係数と異ならせるようにしてもよい。
尚、本発明者は、鋭意研究の結果、スポットのサイドローブを小さくし、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、対物光学素子の輪帯数を3以上、10以下とすることが好ましいことを見出した。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共用領域BHA(但し光路差付与構造は省略している)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を第1光ディスク用領域BAとする例などが考えられる。また、例えば、輪帯数を5つとする場合は、図12に示すように光軸を含む領域を共用領域CMとし、その外側に、第2光ディスク用領域A2、第1光ディスク用領域A1、第2光ディスク用領域A2、第1光ディスク用領域A1を有する場合などが挙げられる。更に好ましくは、輪帯数を4以上、8以下とすることである。
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、各領域の境界で光軸方向に10μm以上の段差を生じる可能性がある。この様な段差は、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2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。
次に、本発明においては、同じ波長の第1光束を、保護基板厚が異なる第1光ディスクの情報記録面と第2光ディスクの情報記録面とに集光するために、共用領域に光路差付与構造を形成している。この光路差付与構造は、好ましくは回折構造であり、第1光束が通過したときに、m(mは整数)次回折光とn(nは整数)次回折光とを発生させ、n次回折光は、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され、m次回折光は、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される。尚、mとnは異なる整数(0を含む)である。このとき、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域は屈折面であってもよいし、光路差付与構造を有していてもよい。
尚、光軸を含む領域が共用領域であり、第2光ディスク用領域が、共用領域の周囲に隣接して配置されている場合、m次回折光の回折効率がn次回折光の回折効率より大きいと好ましい。この時、光路差付与構造の光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であると、m次回折光とn次回折光の回折効率を比較的自由に振り分けて設計できるため好ましい。
これに対し、光軸を含む領域が共用領域であり、第1光ディスク用領域が、共用領域の周囲に隣接して配置されている場合、n次回折光の回折効率がm次回折光の回折効率より大きいと好ましい。この時も、光路差付与構造の光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であると、m次回折光とn次回折光の回折効率を比較的自由に振り分けて設計できるため好ましい。
かかる場合、以下の式を満たすことが好ましい。
|m|=|n|+1 (2)
尚、回折次数であるm又はnが正の値であることは、回折作用が、屈折作用のみの光線の方向よりも光線を収束させる方向に働く場合を意味する。回折次数であるm又はnが負の値であることは、回折作用が、屈折作用のみの光線の方向よりも光線を発散させる方向に働く場合を意味する。
|m|=|n|+1 (2)
尚、回折次数であるm又はnが正の値であることは、回折作用が、屈折作用のみの光線の方向よりも光線を収束させる方向に働く場合を意味する。回折次数であるm又はnが負の値であることは、回折作用が、屈折作用のみの光線の方向よりも光線を発散させる方向に働く場合を意味する。
より好ましくは、以下の値をとることである。
(n、m)=(0,1)、(1,2)、(2,3)
(n、m)=(0,1)、(1,2)、(2,3)
尚、上述を満たすために、光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量d1(μm)が以下のいずれかの式を満たすことが好ましい。
0.15<d1<0.65 (3)
0.75<d1<1.55 (4)
1.40<d1<2.45 (5)
0.15<d1<0.65 (3)
0.75<d1<1.55 (4)
1.40<d1<2.45 (5)
0.15<d1<0.65である場合、(n、m)=(0,1)を達成することが可能となり、0.75<d1<1.55である場合、(n、m)=(1,2)を達成することが可能となり、1.40<d1<2.45である場合、(n、m)=(2,3)を達成することが可能となる。
尚、λ1が、400nm以上、410nm以下である場合は、d1(μm)が以下のいずれかの式を満たすことが好ましい。
0.20<d1<0.55 (3‘)
0.80<d1<1.45 (4‘)
1.45<d1<2.35 (5‘)
0.20<d1<0.55 (3‘)
0.80<d1<1.45 (4‘)
1.45<d1<2.35 (5‘)
また、別の表現をすると、光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量d1(μm)が以下の式を満たすことが好ましい。
d1=pλ1/(n−1)
但し、pは任意の数を表す。nは対物光学素子のλ1における屈折率を表す。λ1は第1光束の波長(μm)を表す。
d1=pλ1/(n−1)
但し、pは任意の数を表す。nは対物光学素子のλ1における屈折率を表す。λ1は第1光束の波長(μm)を表す。
(n、m)=(0,1)を得たい場合、pは0.3以上、0.7以下であることが好ましい。(n、m)=(1,2)を得たい場合、pは1.3以上、1.7以下であることが好ましい。(n、m)=(2,3)を得たい場合、pは2.3以上、2.7以下であることが好ましい。
また、(n、m)=(0,1)である場合であって、n次回折光とm次の光量をほぼ同量にしたい場合は、pは0.45以上、0.55以下であることが好ましい。(n、m)=(0,1)である場合であって、第1光ディスクに用いられる光量を増やすためにn次回折光の光量を増やしたい場合は、pは0.3以上、0.45未満であることが好ましい。(n、m)=(0,1)である場合であって、第2光ディスクに用いられる光量を増やすためにm次回折光の光量を増やしたい場合は、pは0.6以上、0.7以下であることが好ましい。
(n、m)=(1,2)である場合であって、n次回折光とm次の光量をほぼ同量にしたい場合は、pは1.45以上、1.55以下であることが好ましい。(n、m)=(1,2)である場合であって、第1光ディスクに用いられる光量を増やすためにn次回折光の光量を増やしたい場合は、pは1.3以上、1.45未満であることが好ましい。(n、m)=(1,2)である場合であって、第2光ディスクに用いられる光量を増やすためにm次回折光の光量を増やしたい場合は、pは1.55より大きく、1.7以下であることが好ましい。
(n、m)=(2,3)である場合であって、n次回折光とm次の光量をほぼ同量にしたい場合は、pは2.45以上、2.55以下であることが好ましい。(n、m)=(2,3)である場合であって、第1光ディスクに用いられる光量を増やすためにn次回折光の光量を増やしたい場合は、pは2.3以上、2.45未満であることが好ましい。(n、m)=(2,3)である場合であって、第2光ディスクに用いられる光量を増やすためにm次回折光の光量を増やしたい場合は、pは2.55より大きく、2.7以下であることが好ましい。
これに対し、光路差付与構造の光軸を含む断面における形状が階段状である場合、以下の式を満たすことが好ましい。
│m│=│n│ (6)
│m│=│n│ (6)
尚、上述を満たすために、光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量d1(μm)が以下の式を満たすことが好ましい。
(q−0.45)・λ1/(nー1) ≦ d1 ≦ (q−0.55)・λ1/(nー1)
但し、qは自然数を表す。λ1は第1の光束の波長(μm)を表す。nは対物光学素子の屈折率を表す。尚、ここでいう階段状の形状の段差量d1は、図8(c)に示すように、小さい段差の段差量をいう。階段状の形状の段差量は、小さい段差の段差量が全てほぼ等しいことが好ましく、全て等しいことがより好ましい。
(q−0.45)・λ1/(nー1) ≦ d1 ≦ (q−0.55)・λ1/(nー1)
但し、qは自然数を表す。λ1は第1の光束の波長(μm)を表す。nは対物光学素子の屈折率を表す。尚、ここでいう階段状の形状の段差量d1は、図8(c)に示すように、小さい段差の段差量をいう。階段状の形状の段差量は、小さい段差の段差量が全てほぼ等しいことが好ましく、全て等しいことがより好ましい。
より好ましくは、以下を満たすことである。
d1=(q−0.5)・λ1/(nー1) (7)
尚、qは、1以上、5以下であることが好ましく、より好ましくは、1以上、3以下であり、最も好ましくは1である。
d1=(q−0.5)・λ1/(nー1) (7)
尚、qは、1以上、5以下であることが好ましく、より好ましくは、1以上、3以下であり、最も好ましくは1である。
上記の条件を満たすことにより、以下の値をとることが可能となる。
(n、m)=(1,−1)、(2,−2)、(3,−3)
(n、m)=(1,−1)、(2,−2)、(3,−3)
尚、階段状の構造が偶数の分割面を有することが好ましい。例えば、階段状の構造が2つの分割面を有する場合は、図8(e)に示すような形状となる。(分割面は、a,bの2面)このとき、(n、m)=(1,−1)となる。階段状の構造が4つの分割面を有する場合は、図8(d)に示すような形状となる。(分割面は、a,b,c,dの4面)このとき、(n、m)=(2,−2)となる。階段状の構造が6つの分割面を有する場合は、図8(c)に示すような形状となる。(分割面は、a,b,c,d,e,fの6面)このとき、(n、m)=(3,−3)となる。
また、共用領域の光路差付与構造により、m次回折光に付加される光路差を次式で定義される光路差関数φ(h)=λ/λB×m×ΣBihi で表したとき、次式で定義されるm次回折光の回折パワーPD(m)が負であることが好ましい。
PD(m)=−2×m×B2 (8)
PD(m)=−2×m×B2 (8)
HDなどの第2光ディスクで使用するm次回折光の回折パワーPD(m)を負にすることにより、保護層が厚いHDなどの第2光ディスクを使用する場合でも、ワーキングディスタンスを十分に確保することが可能となり、例えば、対物光学素子の薄型化が要求されるスリムタイプのピックアップに最適な対物光学素子を提供できる。
また、共用領域の光路差付与構造は、光軸から光軸直交方向に離れるに従い、光路長が長くなる方に変位する輪帯を有することが好ましい。尚、光軸から光軸直交方向にはなれるに従い、光路長が長くなる方に変位する輪帯とは、図10(a)に示すように、光路差付与構造の段差面A、B、C、Dが、矢印方向のように光軸とは逆の向きを向いていることを意味する。従って、図10(b)に示すような、光路差付与構造の段差面が、矢印方向のように光軸の方を向いているような形状は、光軸から光軸直交方向に離れるに従い、光路長が長くなる方に変位する輪帯ではない。図10(a)のような形状にする事により、m次回折光やn次回折光の回折次数を負の値にする事が可能となるため好ましい。
尚、第1光束を対物光学素子により第1光ディスクの情報記録面上に集光したとき、及び、第1光束を対物光学素子により第2光ディスクの情報記録面上に集光したとき、共に、集光スポット光の強度の最大値に対して、1次のサイドローブの最大値は3%以下であると好ましい。より好ましくは、2%以下である。図9におけるエアリーディスクの中心強度Aが、集光スポット光の強度の最大値であり、その隣の強度Bが1次のサイドローブの最大値である。従って、B/A*100の値が3以下になることが好ましい。
また、第1光束を対物光学素子により第1光ディスクの情報記録面上に集光したとき、及び、第1光束を対物光学素子により第2光ディスクの情報記録面上に集光したとき、共に、集光スポット光の強度の最大値に対して、1次、2次及び3次のサイドローブの最大値は3%以下であると好ましい。より好ましくは、2%以下である。図9におけるエアリーディスクの中心強度Aが、集光スポット光の強度の最大値である。また、図9においては、その隣である1次の強度B、その隣の2次の強度C、その隣の3次の強度Dのうち、1次の強度Bが最も大きいため、強度Bが1次、2次及び3次のサイドローブの最大値である。従って、図9においては、B/A*100の値が3以下になることが好ましい。
尚、上述のようにサイドローブを低減させる(例えば、第1光ディスクにおいてもサイドローブを2%以下とし、第2光ディスクにおいてもサイドローブを2%以下とする)ためには、共用領域が形成された対物光学素子の光学面の第1光ディスク使用時の有効径の面積に対する、共用領域の面積の割合が、5%以上、50%以下であることが好ましい。例えば、図12に対物光学素子を光軸方向から見た際の投影図が記載されている。この状態において、共用領域CMの面積の、対物光学素子全体の面積(即ち、共用領域CM、第2光ディスク用領域A2、第1光ディスク用領域A1、第2光ディスク用領域A2及び第1光ディスク用領域A1の全ての面積を合わせた値)に対する割合が、5%以上、50%以下であることが好ましい。即ち、ここでいう面積とは、対物光学素子を平面に射影した際の面積であり、実際の対物光学素子の表面積ではない。特に、対物光学素子が、図12に示すように、1つの共用領域、2つの第1光ディスク用領域、2つの第2光ディスク用領域を有する対物光学素子である場合に、上記割合を満たすことが好ましい。対物光学素子の領域数が、上記以外の例である場合は、第1光ディスクの使用時と第2光ディスクの使用時の両方において、サイドローブが小さくなるように、共用領域の面積比を適宜変更することができる。
また、共用領域においてn次回折光とm次の光量をほぼ同量にしたい場合、例えば、n次回折光の回折効率ηn(%)とm次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、
−10より大きく、10より小さいという範囲を満たす場合、対物光学素子を光軸方向から見た際の、共用領域の面積の対物光学素子全体の面積に対する割合は、10%以上、35%以下とすることが、サイドローブを低減するという観点から好ましい。特に、対物光学素子が、図12に示すように、1つの共用領域、2つの第1光ディスク用領域、2つの第2光ディスク用領域を有する対物光学素子である場合に、上記割合を満たすことが好ましい。
−10より大きく、10より小さいという範囲を満たす場合、対物光学素子を光軸方向から見た際の、共用領域の面積の対物光学素子全体の面積に対する割合は、10%以上、35%以下とすることが、サイドローブを低減するという観点から好ましい。特に、対物光学素子が、図12に示すように、1つの共用領域、2つの第1光ディスク用領域、2つの第2光ディスク用領域を有する対物光学素子である場合に、上記割合を満たすことが好ましい。
また、第1光ディスクに用いられる光量を増やすために共用領域においてn次回折光の光量を増やしたい場合、例えば、n次回折光の回折効率ηn(%)とm次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、10以上という範囲を満たす場合、対物光学素子を光軸方向から見た際の、共用領域の面積の対物光学素子全体の面積に対する割合は、15%以上、40%以下とすることが、サイドローブを低減するという観点から好ましい。特に、対物光学素子が、図12に示すように、1つの共用領域、2つの第1光ディスク用領域、2つの第2光ディスク用領域を有する対物光学素子である場合に、上記割合を満たすことが好ましい。
また、第2光ディスクに用いられる光量を増やすために共用領域においてm次回折光の光量を増やしたい場合、例えば、m次回折光の回折効率ηn(%)とm次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、−10以下という範囲を満たす場合、対物光学素子を光軸方向から見た際の、共用領域の面積の対物光学素子全体の面積に対する割合は、5%以上、25%以下とすることが、サイドローブを低減するという観点から好ましい。特に、対物光学素子が、図12に示すように、1つの共用領域、2つの第1光ディスク用領域、2つの第2光ディスク用領域を有する対物光学素子である場合に、上記割合を満たすことが好ましい。
次に、第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際に、第2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2光ディスク用領域を通過した光束が、第1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。又、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1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際に、第2光ディスク用領域を通過した光束が、第1光ディスクの情報記録面上で集光されず、十分広がっていること、又は、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、第2光ディスクの情報記録面上で集光されず、十分広がっていることを示す。
また、以下の式を満たすことが好ましい。
0.05 <L/f (9)
但し、L[mm]は対物光学素子の光路差付与構造を通過し、第2光ディスクの透明基板を通過した第1光束が形成するスポットのうち、スポット強度が最も強くなる第1スポットの近軸集光位置とスポット強度が第1スポットの次に強くなる第2スポットの近軸集光位置との間の距離を表す。また、f[mm]は、第2光ディスクの透明基板を通過し、第1スポットを形成する第1光束の焦点距離を表す。上記式を満たすことにより、フレアを十分に飛ばす事が可能となるため好ましい。尚、m次回折光が第1スポットを形成し、n次回折光が第2スポットを形成することが好ましい。
0.05 <L/f (9)
但し、L[mm]は対物光学素子の光路差付与構造を通過し、第2光ディスクの透明基板を通過した第1光束が形成するスポットのうち、スポット強度が最も強くなる第1スポットの近軸集光位置とスポット強度が第1スポットの次に強くなる第2スポットの近軸集光位置との間の距離を表す。また、f[mm]は、第2光ディスクの透明基板を通過し、第1スポットを形成する第1光束の焦点距離を表す。上記式を満たすことにより、フレアを十分に飛ばす事が可能となるため好ましい。尚、m次回折光が第1スポットを形成し、n次回折光が第2スポットを形成することが好ましい。
第1光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離をf1とし、第2光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離をf2としたときに、以下の式を満たすことが好ましい。 1 < f2/f1 (10)
上記式を満たすことにより、フレアの距離を取る事ができ、フレアが集光スポットに悪影響を及ぼすことを防げるため好ましい。
上記式を満たすことにより、フレアの距離を取る事ができ、フレアが集光スポットに悪影響を及ぼすことを防げるため好ましい。
より好ましくは、以下の式を満たすことである。
1.02 < f2/f1 (10‘)
1.02 < f2/f1 (10‘)
また、別の表現で表す場合、以下のように表すこともできる。
1 < l2/l1 (11)
但し、l1=WD1+t1/n1を表す。WD1は、第1光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t1は第1光ディスクの保護層の厚さを表す。n1は第1光ディスクの保護層の屈折率を表す。l2=WD2+t2/n2を表す。WD2は、第2光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t2は第2光ディスクの保護層の厚さを表す。n2は第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。
上記式を満たすことによっても、フレアの距離を取る事ができ、フレアが集光スポットに悪影響を及ぼすことを防げるため好ましい。
1 < l2/l1 (11)
但し、l1=WD1+t1/n1を表す。WD1は、第1光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t1は第1光ディスクの保護層の厚さを表す。n1は第1光ディスクの保護層の屈折率を表す。l2=WD2+t2/n2を表す。WD2は、第2光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t2は第2光ディスクの保護層の厚さを表す。n2は第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。
上記式を満たすことによっても、フレアの距離を取る事ができ、フレアが集光スポットに悪影響を及ぼすことを防げるため好ましい。
より好ましくは、以下の式を満たすことである。
1.1 < l2/l1 (11‘)
1.1 < l2/l1 (11‘)
対物光学素子が単玉のレンズである場合、第1光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離をf1とし、第2光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離をf2としたときに、以下の式を満たすことが好ましい。
0.97 ≦ f2/f1 ≦ 1.13 (12)
0.97 ≦ f2/f1 ≦ 1.13 (12)
または、以下の式を満たすことが好ましい。
1.03 ≦ l2/l1 ≦ 1.75 (13)
但し、l1=WD1+t1/n1を表す。WD1は、第1光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t1は第1光ディスクの保護層の厚さを表す。n1は第1光ディスクの保護層の屈折率を表す。l2=WD2+t2/n2を表す。WD2は、第2光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t2は第2光ディスクの保護層の厚さを表す。n2は第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。尚、本明細書において、ワーキングディスタンスとは、対物光学素子の光ディスク側の光学面頂点から光ディスク表面までの距離を指すものとする。
1.03 ≦ l2/l1 ≦ 1.75 (13)
但し、l1=WD1+t1/n1を表す。WD1は、第1光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t1は第1光ディスクの保護層の厚さを表す。n1は第1光ディスクの保護層の屈折率を表す。l2=WD2+t2/n2を表す。WD2は、第2光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t2は第2光ディスクの保護層の厚さを表す。n2は第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。尚、本明細書において、ワーキングディスタンスとは、対物光学素子の光ディスク側の光学面頂点から光ディスク表面までの距離を指すものとする。
単玉のレンズからなる対物光学素子を用いれば、よりコストを抑えることが出来、製造工数も低減できる。しかしながら、BDとHDの保護基板の厚さが異なるにも関わらず、単玉のレンズは光学面が2面しかないであるため、複数の光学素子を有する対物光学素子においては発生しない問題が発生する。それは、いずれか一方の光ディスクに対してしかのみ正弦条件を満足させることができないという問題である。即ち、光ディスク側の光学面を、BD使用時に正弦条件を満足するような形状とした場合、HD使用時には正弦条件が満足されないこととなり、HD使用時に軸外特性が悪化する恐れがある。それにより、ピックアップの組み立て時に光源の位置調整の精度を非常に高めなければならなくなり、コストの増大、ピックアップ装置製造収率の低下などが発生し得る。さらに、トラッキングを検出するために3ビーム法を採用しているピックアップ装置においては、サブビームがコマ収差の原因となってしまい、トラッキング特性が悪化するという問題も発生し得る。また、正弦条件が満足されない場合、スポットが太ってしまい、光ディスクに対する適切な記録及び/又は再生が困難になるという問題も生じ得る。そこで、上述の条件式の少なくともいずれかを満たすことにより、複雑な機構を用いることなく、いずれの光ディスク使用時においても良好な軸外特性を確保できる対物光学素子を提供することが可能となる。
また、対物光学素子の2つの光学面のうち光ディスク側の光学面(好ましくは、曲率半径の絶対値が大きい方の光学面)は、第1光ディスク使用時に正弦条件を満足するような非球面形状とされていることが好ましい。第1光ディスク使用時に正弦条件を満足する、とは、第1光ディスク使用時に半画角0.5°での対物光学素子のコマ収差の発生量が25mλ1rms以下であることが好ましく、更に好ましくは、20mλ1rms以下である。
より好ましくは、以下の式のいずれかを満たすことである。
1.00 ≦ f2/f1 ≦ 1.10 (12‘)
1.10 ≦ l2/l1 ≦ 1.40 (13‘)
1.00 ≦ f2/f1 ≦ 1.10 (12‘)
1.10 ≦ l2/l1 ≦ 1.40 (13‘)
以上より、フレアを飛ばすことができ、フレア光が必要な光の集光スポットに悪影響を及ぼすことを防止でき、且つ、軸外特性を良好にできる好ましい範囲として以下の式を満たすことが好ましい。
1.02 < f2/f1 ≦ 1.10 (12“)
1.10 < l2/l1 ≦ 1.40 (13‘)
1.02 < f2/f1 ≦ 1.10 (12“)
1.10 < l2/l1 ≦ 1.40 (13‘)
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。
好ましい例の一つは、第1光ディスク用領域又は第2光ディスク用領域に、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を設ける構成である。
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。
一例としては、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光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、共用領域に加えて、第4光ディスク用領域を設けるようにしてもよい。
さらに、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。
尚、図3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3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4又は図5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。
図4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。
図5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。
尚、図6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。
第1光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第1光束の、対物光学素子への入射光束の倍率m1が、下記の式(18)を満たすことである。
−0.02<m1<0.02 (18)
一方で、第1光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第1光束の対物光学素子への入射光束の倍率m1が、下記の式(19)を満たすことが好ましい。
−0.10<m1<0.00 (19)
尚、第1光ディスクの記録及び/又は再生時と、第2光ディスク記録及び/又は再生時の両方において正弦条件を両立させるためには、以下の条件式(20)を満たすことが好ましい。
m11<m12 (20)
尚、m11は、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への入射光束の倍率を示し、m12は、第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、第1光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示す。
m11<m12 (20)
尚、m11は、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への入射光束の倍率を示し、m12は、第2光ディスクの記録及び/又は再生時の、第1光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示す。
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有限収束光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。
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。
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。
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。
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。
本発明によれば、同一の光束を用いるBDとHDに対する互換使用を一つの対物光学素子で可能とし、情報の記録/再生に必要な集光スポットの光量を確保しながらも、サイドローブを有効に抑えることができ、更にフレアの問題を克服すると共に、BD,HD共に、ワーキングディスタンスを確保できる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子を提供することが可能になる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図7は、第1光ディスクであるBDと第2光ディスクであるHDに対して適切に情報の記録及び/又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置PU1は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
光ピックアップ装置PU1は、対物光学素子OBJ、1/4波長板QWP、コリメートレンズCL、偏光プリズムPBS、405nmのレーザ光束(第1光束)を射出する半導体レーザLD(第1光源)と、センサ用レンズSL、BDの情報記録面RL1及びHDの情報記録面RL2からの反射光束を受光する受光素子PDとを有する。
プラスチック製の単玉レンズである対物光学素子OBJの光源側の光学面には、光軸を含む円状の共用領域AR1と、その周囲の輪帯状の第2光ディスク用領域AR2と、その周囲の輪帯状の第1光ディスク用領域AR3と、その周囲の輪帯状の第2光ディスク用領域AR4と、更にその周囲の輪帯状の第1光ディスク用領域AR5とが形成されており、領域AR2〜AR5はいずれも屈折面が形成されているが、共用領域AR1には、光軸を含む断面がブレーズ形状の回折構造が形成されている。第1光束が入射したときに、共用領域AR1の回折構造は、回折光のうち最も強度が高い回折光として、m次回折光とn次回折光とを発生させる(m、nは互いに異なる整数)。
n次回折光と、第1光ディスク領域AR3,AR5を通過した第1光束は、BDの情報記録面RL1上に集光スポットを形成するが、HDの情報記録面RL2上に集光スポットを形成しない。一方、m次回折光と、第2光ディスク領域AR2,AR4を通過した第1光束は、HDの情報記録面RL2上に集光スポットを形成するが、BDの情報記録面RL1上に集光スポットを形成しない。尚、対物光学素子OBJは以下の条件式を満たす。
0.97 < f2/f1 < 1.13 (12)
1.03 < l2/l1 < 1.75 (13)
但し、f1は、BDの情報記録面に集光される際の対物光学素子OBJの焦点距離であり、f2は、HDの情報記録面に集光される際の対物光学素子OBJの焦点距離である。また、l1=WD1+t1/n1を表す。WD1は、第1光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t1は第1光ディスクの保護層の厚さを表す。n1は第1光ディスクの保護層の屈折率を表す。l2=WD2+t2/n2を表す。WD2は、第2光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t2は第2光ディスクの保護層の厚さを表す。n2は第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。
0.97 < f2/f1 < 1.13 (12)
1.03 < l2/l1 < 1.75 (13)
但し、f1は、BDの情報記録面に集光される際の対物光学素子OBJの焦点距離であり、f2は、HDの情報記録面に集光される際の対物光学素子OBJの焦点距離である。また、l1=WD1+t1/n1を表す。WD1は、第1光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t1は第1光ディスクの保護層の厚さを表す。n1は第1光ディスクの保護層の屈折率を表す。l2=WD2+t2/n2を表す。WD2は、第2光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。t2は第2光ディスクの保護層の厚さを表す。n2は第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。
BDの記録/再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザLDから射出された第1光束(λ1=405nm)の発散光束は、偏光プリズムPBSを透過し、コリメートレンズCLにより平行光束とされた後、1/4波長板QWPにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子OBJによって厚さ0.0875mmの保護基板PL1を介して、BDの情報記録面RL1上に形成されるスポットとなる。
このとき、n次回折光と、第1光ディスク領域AR3,AR5を通過した第1光束は、BDの情報記録面RL1上に集光されスポットを形成し、m次回折光と、第2光ディスク領域AR2,AR4を通過した第1光束はBDの情報記録面RL1上ではフレアとなる。
情報記録面RL1上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OBJ、絞りを透過した後、1/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズCLにより収斂光束とされ、偏光プリズムPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって、受光素子PDの受光面上に収束する。そして、受光素子PDの出力信号を用いて、2軸アクチュエータACにより対物光学素子OBJをフォーカシングやトラッキングさせることで、BDに記録された情報を読み取ることができる。
次に、HDの記録/再生を行う場合について説明する。青紫色半導体レーザLDから射出された第1光束(λ1=405nm)の発散光束は、偏光プリズムPBSを透過し、コリメートレンズCLにより平行光束とされた後、1/4波長板QWPにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子OBJによって厚さ0.6mmの保護基板PL2を介して、HDの情報記録面RL2上に形成されるスポットとなる。
このとき、m次回折光と、第2光ディスク領域AR2,AR4を通過した第1光束は、HDの情報記録面RL2上に集光されスポットを形成し、n次回折光と、第1光ディスク領域AR3,AR5を通過した第1光束はHDの情報記録面RL2上ではフレアとなる。
情報記録面RL2上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OBJ、絞りを透過した後、1/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズCLにより収斂光束とされ、偏光プリズムPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって、受光素子PDの受光面上に収束する。そして、受光素子PDの出力信号を用いて、2軸アクチュエータACにより対物光学素子OBJをフォーカシングやトラッキングさせることで、HDに記録された情報を読み取ることができる。
以下、本発明の別の実施の形態を、図面を参照して説明する。図11は、第1光ディスクであるBDと第2光ディスクであるHD、さらに第3光ディスクであるDVDと第4光ディスクであるCD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PU2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PU2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。
光ピックアップ装置PU2は、BDとHDの記録/再生に用いられる本発明の光学素子にかかる第1の対物光学素子OL1、DVDとCDの記録/再生に用いられる光路差付与構造を有する第2の対物光学素子OL2、ダイクロイックミラーDM、1/4波長板λ/4、コリメートレンズCL、偏光プリズムPBS、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、655nmのレーザ光束(第2光束)と780nmのレーザ光束(第3光束)を射出する半導体レーザLD2(第2光源、第3光源が1パッケージ化されたもの)、センサ用レンズSL、BD(OD1)、HD(OD2)、DVD(OD3)、CD(OD4)の情報記録面からの反射光束を受光する受光素子PDとを有する。
プラスチック製の単玉レンズである対物光学素子OL1の構成は、図7に係るOEと同様であるので、省略する。
BDの記録/再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザ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、偏光プリズムPBSを透過し、コリメートレンズCLにより平行光束とされた後、1/4波長板λ/4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の最初の面を透過し、次の面で反射される。その後、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第1の対物光学素子OL1によって厚さ0.0875mmの保護基板を介して、BDの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
このとき、n次回折光と、第1光ディスク領域AR3,AR5を通過した第1光束は、BDの情報記録面上に集光されスポットを形成し、m次回折光と、第2光ディスク領域AR2,AR4を通過した第1光束はBDの情報記録面上ではフレアとなる。
情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OL1、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーDMで反射され、1/4波長板λ/4により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズCLにより収斂光束とされ、偏光プリズムPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって、受光素子PDの受光面上に収束する。そして、受光素子PDの出力信号を用いて、2軸アクチュエータACにより対物光学素子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。
次に、HDの記録/再生を行う場合について説明する。青紫色半導体レーザ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、偏光プリズムPBSを透過し、コリメートレンズCLにより平行光束とされた後、1/4波長板λ/4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の最初の面を透過し、次の面で反射される。図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子OL1によって厚さ0.6mmの保護基板を介して、HDの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
このとき、m次回折光と、第2光ディスク領域AR2,AR4を通過した第1光束は、HDの情報記録面上に集光されスポットを形成し、n次回折光と、第1光ディスク領域AR3,AR5を通過した第1光束はHDの情報記録面上ではフレアとなる。
情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OL1、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーDMで反射され。1/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズCLにより収斂光束とされ、偏光プリズムPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって、受光素子PDの受光面上に収束する。そして、受光素子PDの出力信号を用いて、2軸アクチュエータACにより対物光学素子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。
DVDの記録/再生を行う場合について説明する。まず、光源パッケージLD2の赤色レーザーから射出された第2光束(λ2=655nm)の発散光束は、ダイクロイックプリズムDPで反射され、偏光プリズムPBSを透過し、コリメートレンズCLにより平行光束とされた後、1/4波長板λ/4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の最初の面で反射される。その後、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第2の対物光学素子OL2によって厚さ0.6mmの保護基板を介して、DVDの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
このとき、第2の対物光学素子には光路差付与構造が形成されており、当該光路差付与構造を通過して発生した1次回折光が、DVDの情報記録面上に集光されスポットを形成する。
情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OL2、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーDMで反射され、1/4波長板λ/4により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズCLにより収斂光束とされ、偏光プリズムPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって、受光素子PDの受光面上に収束する。そして、受光素子PDの出力信号を用いて、2軸アクチュエータACにより対物光学素子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。
次に、CDの記録/再生を行う場合について説明する。光源パッケージLD2の赤外レーザーから射出された第3光束(λ1=780nm)の発散光束は、ダイクロイックプリズムDPで反射され、偏光プリズムPBSを透過し、コリメートレンズCLにより平行光束とされた後、1/4波長板λ/4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の最初の面で反射される。図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子OL2によって厚さ1.2mmの保護基板を介して、CDの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
このとき、第2の対物光学素子には光路差付与構造が形成されており、当該光路差付与構造を通過して発生した1次回折光が、CDの情報記録面上に集光されスポットを形成する。
情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子OL2、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーDMで反射され、1/4波長板QWPにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズCLにより収斂光束とされ、偏光プリズムPBSで反射した後、センサ用レンズSLによって、受光素子PDの受光面上に収束する。そして、受光素子PDの出力信号を用いて、2軸アクチュエータACにより対物光学素子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。
(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。以下の実施例において、第1光ディスクはBD、第2光ディスクはHDである。また、以下の実施例1〜3において、対物光学素子は、光軸を含む最も中央の領域が共用領域であり、その外側に、第2光ディスク用領域、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして最外周部に、第1光ディスク用領域を有する、5領域の対物光学素子である。また、共用領域には回折構造があり、共用領域を通過して発生した0次回折光(透過光)がBDの情報記録面上に集光し、1次回折光がHDの情報記録面上に集光するように設計されている。(即ち、n=0、m=1である。)
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。以下の実施例において、第1光ディスクはBD、第2光ディスクはHDである。また、以下の実施例1〜3において、対物光学素子は、光軸を含む最も中央の領域が共用領域であり、その外側に、第2光ディスク用領域、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして最外周部に、第1光ディスク用領域を有する、5領域の対物光学素子である。また、共用領域には回折構造があり、共用領域を通過して発生した0次回折光(透過光)がBDの情報記録面上に集光し、1次回折光がHDの情報記録面上に集光するように設計されている。(即ち、n=0、m=1である。)
尚、以降の表中のriは曲率半径、diは第i面から第i+1面までの光軸方向の位置、niは各面の屈折率を表している。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10-3)を、E(例えば、2.5×E−3)を用いて表すものとする。また、対物光学素子の光学面は、それぞれ数1式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
ここで、X(h)は光軸方向の軸(光の進行方向を正とする)、κは円錐係数、Aiは非球面係数、hは光軸からの高さ、rは近軸曲率半径である。
更に、光路差付与構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数2式の光路差関数に、表1に示す係数を代入した数式で規定される。
λは入射光束の波長、λBは製造波長(ブレーズ化波長)、dorは回折次数、Ciは光路差関数の係数である。
(実施例1)
実施例1は、対物光学素子の有効径(半径)が1.5であるのに対して、共用領域が有効径0.8のところまで存在している実施例である。共用領域の面積比は28%となっている。また、共用領域の回折構造における回折効率は、0次回折光がηn=60.7%、1次回折光がηm=22.8%と、BDに対して多くの光量が振り分けられるように設計されている。
実施例1は、対物光学素子の有効径(半径)が1.5であるのに対して、共用領域が有効径0.8のところまで存在している実施例である。共用領域の面積比は28%となっている。また、共用領域の回折構造における回折効率は、0次回折光がηn=60.7%、1次回折光がηm=22.8%と、BDに対して多くの光量が振り分けられるように設計されている。
表1に実施例1のレンズデータを示し、表2に実施例1の各種パラメータを示す。図13は、実施例1の対物光学素子における断面図をBD使用時の光路と共に示した図であり、図14は、実施例1の対物光学素子における断面図をHD使用時の光路と共に示した図である。
表2からも分かるように、BDにおけるサイドローブの最大値が1.08%、HDにおけるサイドローブの最大値が1.88%と、いずれも2%より小さく抑えられており、良好な結果が得られていることが分かる。また、画角0.5°での軸外収差が、BDで0.0194λrms、HDで0.0622λrmsとマレシャル限界以下の値に押さえられており、軸外収差の値においても良好な結果が得られていることが分かる。
(実施例2)
実施例2は、対物光学素子の有効径(半径)が1.5であるのに対して、共用領域が有効径0.7のところまで存在している実施例である。共用領域の面積比は22%となっている。また、共用領域の回折構造における回折効率は、0次回折光がηn=40.5%、1次回折光がηm=40.5%と、共用領域においてBDとHDに同量の光量が振り分けられるように設計されている。
実施例2は、対物光学素子の有効径(半径)が1.5であるのに対して、共用領域が有効径0.7のところまで存在している実施例である。共用領域の面積比は22%となっている。また、共用領域の回折構造における回折効率は、0次回折光がηn=40.5%、1次回折光がηm=40.5%と、共用領域においてBDとHDに同量の光量が振り分けられるように設計されている。
表3に実施例2のレンズデータを示し、表4に実施例2の各種パラメータを示す。図15は、実施例2の対物光学素子における断面図をBD使用時の光路と共に示した図であり、図16は、実施例2の対物光学素子における断面図をHD使用時の光路と共に示した図である。
表4からも分かるように、BDにおけるサイドローブの最大値が1.66%、HDにおけるサイドローブの最大値が1.64%と、いずれも2%より小さく抑えられており、良好な結果が得られていることが分かる。また、画角0.5°での軸外収差が、BDで0.0194λrms、HDで0.0589λrmsとマレシャル限界以下の値に押さえられており、軸外収差の値においても良好な結果が得られていることが分かる。
(実施例3)
実施例3は、対物光学素子の有効径(半径)が1.5であるのに対して、共用領域が有効径0.5のところまで存在している実施例である。共用領域の面積比は11%となっている。また、共用領域の回折構造における回折効率は、0次回折光がηn=22.8%、1次回折光がηm=60.7%と、HDに対して多くの光量が振り分けられるように設計されている。
実施例3は、対物光学素子の有効径(半径)が1.5であるのに対して、共用領域が有効径0.5のところまで存在している実施例である。共用領域の面積比は11%となっている。また、共用領域の回折構造における回折効率は、0次回折光がηn=22.8%、1次回折光がηm=60.7%と、HDに対して多くの光量が振り分けられるように設計されている。
表5に実施例3のレンズデータを示し、表6に実施例3の各種パラメータを示す。図17は、実施例3の対物光学素子における断面図をBD使用時の光路と共に示した図であり、図18は、実施例3の対物光学素子における断面図をHD使用時の光路と共に示した図である。
表5からも分かるように、BDにおけるサイドローブの最大値が1.99%、HDにおけるサイドローブの最大値が1.97%と、いずれも2%より小さく抑えられており、良好な結果が得られていることが分かる。また、画角0.5°での軸外収差が、BDで0.0194λrms、HDで0.0514λrmsとマレシャル限界以下の値に押さえられており、軸外収差の値においても良好な結果が得られていることが分かる。
AR1 共用領域
AR2、AR4 第2光ディスク用領域
AR3、AR5 第1光ディスク用領域
OA 光軸
OBJ、OL1,OL2 対物光学素子
PU1、PU2 光ピックアップ装置
LD 青紫色半導体レーザ
AC 二軸アクチュエータ
PBS 偏光プリズム
CL コリメートレンズ
PL1 保護基板
PL2 保護基板
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
QWP 1/4波長板(λ/4波長板)
AR2、AR4 第2光ディスク用領域
AR3、AR5 第1光ディスク用領域
OA 光軸
OBJ、OL1,OL2 対物光学素子
PU1、PU2 光ピックアップ装置
LD 青紫色半導体レーザ
AC 二軸アクチュエータ
PBS 偏光プリズム
CL コリメートレンズ
PL1 保護基板
PL2 保護基板
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
QWP 1/4波長板(λ/4波長板)
Claims (36)
- 波長λ1の第1光束を出射する第1光源と、前記第1光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第1光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第1光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子は、少なくとも一つの光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、第1光ディスク用領域と、第2光ディスク用領域と、共用領域とを有し、
前記共用領域は、光路差付与構造を有しており、
前記第1光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第2光ディスク用領域を通過した前記第1光束は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記共用領域を通過した前記第1光束の一部が前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第1光束の一部が前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されることを特徴とする対物光学素子。 - 前記共用領域の前記光路差付与構造を前記第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、
n、mは互いに異なる整数(0を含む)であることを特徴とする請求項1に記載の対物光学素子。 - 波長λ1が以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の対物光学素子。
380nm<λ1<450nm (1) - 前記共用領域は、前記光学面において光軸を含む位置に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の対物光学素子。
- 前記光路差付与構造は、光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の対物光学素子。
- 前記第2光ディスク用領域は、前記共用領域の周囲に隣接して配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の対物光学素子。
- 前記m次回折光の回折効率が前記n次回折光の回折効率より大きいことを特徴とする請求項6に記載の対物光学素子。
- 前記第1光ディスク用領域は、前記共用領域の周囲に隣接して配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の対物光学素子。
- 前記n次回折光の回折効率が前記m次回折光の回折効率より大きいことを特徴とする請求項8に記載の対物光学素子。
- 以下の式を満たすことを特徴とする請求項5に記載の対物光学素子。
|m|=|n|+1 (2) - (n、m)=(0,1)、(1,2)、(2,3)
であることを特徴とする請求項10に記載の対物光学素子。 - 前記光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量d1(μm)が以下のいずれかの式を満たすことを特徴とする請求項10又は11に記載の対物光学素子。
0.15<d1<0.65 (3)
0.75<d1<1.55 (4)
1.40<d1<2.45 (5) - 前記光路差付与構造は、光軸を含む断面における形状が階段状の構造が繰り返されている形状であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の対物光学素子。
- 以下の式を満たすことを特徴とする請求項13に記載の対物光学素子。
│m│=│n│ (6) - (n、m)=(1,−1)、(2,−2)、(3,−3)
であることを特徴とする請求項14に記載の対物光学素子。 - 前記光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量d1(μm)が以下の式を満たすことを特徴とする請求項14又は15に記載の対物光学素子。
d1=(q−0.5)・λ1/(nー1) (7)
但し、qは自然数、λ1は前記第1の光束の波長(μm)、nは前記対物光学素子の屈折率を表す。 - 前記階段状の構造が偶数の分割面を有することを特徴とする請求項14〜16のいずれかに記載の対物光学素子。
- 前記光路差付与構造により、前記m次回折光に付加される光路差を次式で定義される光路差関数φ(h)=λ/λB×m×ΣBihi で表したとき、次式で定義される前記m次回折光の回折パワーPD(m)が負であることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の対物光学素子。
PD(m)=−2×m×B2 (8) - 前記光路差付与構造は、光軸から光軸直交方向に離れるに従い、光路長が長くなる方に変位する輪帯を有することを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の対物光学素子。
- 前記第1光束を前記対物光学素子により前記第1光ディスクの情報記録面上に集光したとき、及び、前記第1光束を前記対物光学素子により前記第2光ディスクの情報記録面上に集光したとき、共に、集光スポット光の強度の最大値に対して、1次のサイドローブの最大値は3%以下であることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の対物光学素子。
- 第1光束を対物光学素子により第1光ディスクの情報記録面上に集光したとき、及び、第1光束を対物光学素子により第2光ディスクの情報記録面上に集光したとき、共に、集光スポット光の強度の最大値に対して、1次、2次及び3次のサイドローブにおける最大値は3%以下であることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の対物光学素子。
- 以下の式を満たすことを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の対物光学素子。
0.05 <L/f (9)
但し、L[mm]は前記対物光学素子の前記光路差付与構造を通過し、前記第2光ディスクの透明基板を通過した第1光束が形成するスポットのうち、スポット強度が最も強くなる第1スポットの近軸集光位置とスポット強度が前記第1スポットの次に強くなる第2スポットの近軸集光位置との間の距離を指し、f[mm]は、前記第2光ディスクの前記透明基板を通過し、前記第1スポットを形成する前記第1光束の焦点距離を指す。 - 前記第1光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をf1とし、前記第2光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をf2としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項1〜22のいずれかに記載の対物光学素子。
1 < f2/f1 (10) - 以下の式を満たすことを特徴とする請求項1〜23のいずれかに記載の対物光学素子。
1 < l2/l1 (11)
但し、l1=WD1+t1/n1であり、WD1は、前記第1光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t1は前記第1光ディスクの保護層の厚さ、n1は前記第1光ディスクの保護層の屈折率を表し、l2=WD2+t2/n2であり、WD2は、前記第2光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t2は前記第2光ディスクの保護層の厚さ、n2は前記第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。 - 前記第1光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をf1とし、前記第2光ディスクの情報記録面に集光される際の前記対物光学素子の焦点距離をf2としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項1〜24のいずれかに記載の対物光学素子。
0.97 ≦ f2/f1 ≦ 1.13 (12) - 以下の式を満たすことを特徴とする請求項1〜25のいずれかに記載の対物光学素子。
1.03 ≦ l2/l1 ≦ 1.75 (13)
但し、l1=WD1+t1/n1であり、WD1は、前記第1光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t1は前記第1光ディスクの保護層の厚さ、n1は前記第1光ディスクの保護層の屈折率を表し、l2=WD2+t2/n2であり、WD2は、前記第2光ディスク使用時の前記対物光学素子のワーキングディスタンス、t2は前記第2光ディスクの保護層の厚さ、n2は前記第2光ディスクの保護層の屈折率を表す。 - 前記第1光ディスク用領域の数と前記第2光ディスク用領域の数は等しいことを特徴とする請求項1〜26のいずれかに記載の対物光学素子。
- 前記共用領域が形成された前記対物光学素子の光学面の前記第1光ディスク使用時の有効径の面積に対する、前記共用領域の面積の割合は、5%以上、50%以下であることを特徴とする請求項1〜27のいずれかに記載の対物光学素子。
- 前記共用領域の前記光路差付与構造を前記第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)であって、
前記n次回折光の回折効率ηn(%)と前記m次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、10以上であって、
前記対物光学素子を光軸方向から見た際の、前記共用領域の面積の前記対物光学素子全体の面積に対する割合は、15%以上、40%以下であることを特徴とする請求項28に記載の対物光学素子。 - 前記共用領域の前記光路差付与構造を前記第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)であって、
前記n次回折光の回折効率ηn(%)と前記m次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、−10以下であって、
前記対物光学素子を光軸方向から見た際の、前記共用領域の面積の前記対物光学素子全体の面積に対する割合は、5%以上、25%以下であることを特徴とする請求項28に記載の対物光学素子。 - 前記共用領域の前記光路差付与構造を前記第1光束が通過することにより、n次回折光とm次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
前記n次回祈光は、前記第1光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記m次回折光は、前記第2光ディスクの情報記録面上に集光され、n、mは互いに異なる整数(0を含む)であって、
前記n次回折光の回折効率ηn(%)と前記m次回折光の回折光の回折効率ηm(%)との差、ηn−ηmの値が、−10より大きく、10より小さいという範囲を満たし、
前記対物光学素子を光軸方向から見た際の、前記共用領域の面積の前記対物光学素子全体の面積に対する割合は、10%以上、35%以下であることを特徴とする請求項28に記載の対物光学素子。 - 単レンズであることを特徴とする請求項1〜31のいずれかに記載の対物光学素子。
- 樹脂レンズであることを特徴とする請求項1〜32のいずれかに記載の対物光学素子。
- 波長λ1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、
請求項1〜33のいずれかに記載の対物光学素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記光ピックアップ装置は、
波長λ2(λ1<λ2)の第2光束を出射する第2光源と、
前記第2光束を厚さt3(t2≦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ための第2対物光学素子を有し、
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請求項34に記載の光ピックアップ装置。 - 前記光ピックアップ装置は、
波長λ3(λ2<λ3)の第3光束を出射する第3光源を有し、
前記第2対物光学素子は前記第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が可能であり、
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請求項35に記載の光ピックアップ装置。
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