JP2010153006A - 対物光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波長λ1の範囲における異なる2波長λ11、λ12(ただしλ11<λ12、且つλ12−λ11=5nm)の光束を対物光学素子に入射させて、波面収差を測定したときに得られる3次、5次の球面収差を、それぞれSA3(λ11)、SA5(λ11)、SA3(λ12)、SA5(λ12)[単位:λrms]とすると、ΔSA3及びΔSA5が共に0より大きく、以下の式を満たす。
ΔSA3:ΔSA5=α:1 (1)
ただし、ΔSA3=SA3(λ12)−SA3(λ11)、ΔSA5=SA5(λ12)−SA5(λ11)であり、5≦α≦9である。
【選択図】図5
Description
前記対物光学素子は、単玉であって、光軸を含む中心領域と、その周囲に設けられた周辺領域とを少なくとも有し、前記中心領域には中心領域回折構造が形成されており、
前記中心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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第2光束は前記第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され、
前記周辺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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記周辺領域を通過した前記第2光束は前記第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されず、
前記波長λ1の範囲における異なる2波長λ11、λ12(ただしλ11<λ12、且つλ12−λ11=5nm)の光束を前記対物光学素子に入射させて、波面収差を測定したときに得られる3次、5次の球面収差を、それぞれSA3(λ11)、SA5(λ11)、SA3(λ12)、SA5(λ12)[単位:λrms]とすると、ΔSA3及びΔSA5が共に0より大きく、以下の式を満たすことを特徴とする。
ΔSA3:ΔSA5=α:1 (1)
ただし、ΔSA3=SA3(λ12)−SA3(λ11)、ΔSA5=SA5(λ12)−SA5(λ11)であり、5≦α≦9である。
0.18>ΔSA3>ΔSA5>0 (2)
0.1>ΔSA3>0.03>ΔSA5>0 (2’)
更に、以下の式を満たすとより好ましい。
0.18>ΔSA3>0.06>ΔSA5>0 (2”)
ΔW=W(λ12)−W(λ11)
ΔW = CSAL(20ρ6+6βρ4−6(3+β)ρ2+(4+β))+SAH (3)
ただし、
W:波面収差(ベストフォーカスにおける)[λ]
ρ:相対瞳径(有効径の中心を0、最外高さを1とする)
CSAL:低次球面収差係数[λrms]
SAH:7次以上の球面収差のトータル量[λrms]
β:0≦β≦4の範囲における任意の値
−0.030≦SAH≦0.030 (4)
0.00<CSAL<0.03 (5)
0.01<CSAL<0.03 (5’)
0≦|N*d(n−1)/λ1|≦25 (6)
但し、
d:前記周辺領域に設けられた回折構造の平均輪帯段差[nm]
n:前記対物光学素子の素材の波長λ1における屈折率
λ1:前記第1光束の波長[nm]
N:前記周辺領域に設けられた回折構造の輪帯数
前記波長λ1の範囲における異なる2波長λ11、λ12(ただしλ11<λ12、且つλ12−λ11=5nm)の光束を前記対物光学素子に入射させて、波面収差を測定したときに得られる3次、5次の球面収差を、それぞれSA3(λ11)、SA5(λ11)、SA3(λ12)、SA5(λ12)[単位:λrms]とすると、ΔSA3及びΔSA5が共に0より大きく、以下の式を満たすことを特徴とする。
ΔSA3:ΔSA5=α:1 (1)
ただし、ΔSA3=SA3(λ12)−SA3(λ11)、ΔSA5=SA5(λ12)−SA5(λ11)であり、5≦α≦9である。
0.5mm≦t2≦0.7mm (8)
1.0mm≦t3≦1.3mm (9)
1.8×λ1<λ3<2.0×λ1 (11)
但し、η11は中心領域における第1光束の回折効率を表し、η21は周辺領域における第1光束の回折効率を表す。なお、中心領域の回折効率を第2、第3波長の光束重視とした場合には、中心領域の第1光束の回折効率は低くなるが、第1光ディスクの開口数が第3光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第1光束の有効径全体で考えると中心領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。
[1]同一の焦点距離、レンズ厚さ、開口数を有し、同一の材料で形成され、中央及び周辺領域回折構造が形成されない対物光学素子の透過率を、中心領域、周辺領域に分けて測定する。この際、中心領域の透過率は、周辺領域に入射する光束を遮断して測定し、周辺領域の透過率は中心領域に入射する光束を遮断して測定する。
[2]中央及び周辺領域回折構造を有する対物光学素子の透過率を、中心領域と周辺領域に分けて測定する。
[3]上記[2]の結果を[1]の結果で割った値を各領域の回折効率とする。
0.7≦d/f1≦1.5 (13)
1.0≦d/f1≦1.3 (13)'
−0.005<m1<0.005 (14)
−0.005<m2<0.005 (15)
−0.005<m3<0.005 (16)
−0.025<m3<0.00 (16')
0.18>ΔSA3>ΔSA5>0 (1)
ΔSA3:ΔSA5=α:1 (2)
0≦|N*d*(n−1)/λ1|≦25 (4)
ただし、ΔSA3=SA3(λ12)−SA3(λ11)、ΔSA5=SA5(λ12)−SA5(λ11)であり、5≦α≦9であり、
d:周辺領域回折構造の平均輪帯段差[nm]
n:対物光学素子の素材の屈折率
λ1:第1光束の波長[nm]
N:周辺領域回折構造の輪帯数
である。
ΔW=W(λ12)−W(λ11)
ΔW= CSAL(20ρ6+6βρ4−6(3+β)ρ2+(4+β))+SAH (3)
ただし、
W:波面収差(ベストフォーカスにおける)[λrms]
ρ:相対瞳径(有効径の中心を0、最外高さを1とする)
CSAL:低次球面収差係数
SAH:7次以上の球面収差のトータル量[λrms]
β:0≦β≦4の範囲における任意の値
以下、上述した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。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)を用いて表す場合がある。また、対物光学素子の光学面は、それぞれ数2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。
表1に実施例1のレンズデータを示す。実施例1において、中心領域回折構造は、図6(a)に示す5レベルの階段構造を持ち、第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、―1次回折光が最大の回折光量を有し、第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、―2次回折光が最大の回折光量を有するものである。又、中間領域回折構造は、図6(c)に示す3レベルの階段構造を持ち、第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、0次回折光が最大の回折光量を有し、第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、―1次回折光が最大の回折光量を有するものである。尚、周辺領域回折構造は、ブレーズ型でも階段型でも良いが、第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、4次回折光が最大の回折光量を有するものである。本実施例においては、ΔSA3は+0.054λrms,ΔSA5は+0.009λrmsであって、且つΔSA3:ΔSA5=6:1であり、上記(1)、(2)式を満たし、対物光学素子の素材はプラスチックであり、|N*d*(n−1)/λ1|は16であって、上記(6)式を満たす。更に、本実施例は、ΔW = CSAL(20ρ6+6βρ4−6(3+β)ρ2+(4+β))+SAH という条件式(3)を満たす。CSALはβ=1のとき0.009となり、またSAHは0.016λrmsであって、上記(4)、(5)式を満たす。
表2に実施例2のレンズデータを示す。実施例2において、中心領域回折構造は、図6(b)に示す2レベルの階段型の回折構造と、ブレーズ型の回折構造とを重畳している。2レベル階段型回折構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、0次回折光が最大の回折光量を有し、当該構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、0次回折光が最大の回折光量を有し、当該構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、±1次回折光が最大の回折光量を有する。ブレーズ型回折構造に第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、2次回折光が最大の回折光量を有し、当該構造に第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有し、当該構造に第3光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有する。又、中間領域回折構造は、ブレーズ型構造を持ち、第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、2次回折光が最大の回折光量を有し、第2光束が入射した場合に発生する回折光のうち、1次回折光が最大の回折光量を有するものである。尚、周辺領域回折構造は、ブレーズ型構造を持ち、第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、2次回折光が最大の回折光量を有するものである。本実施例においては、ΔSA3は+0.102λrms,ΔSA5は+0.012λrmsであって、且つΔSA3:ΔSA5=8.5:1であり、上記(1)、(2)式を満たし、対物光学素子の素材はプラスチックであり、|d(n−1)/λ1*N|は16であって、上記(6)式を満たす。更に、本実施例は、ΔW = CSAL(20ρ6+6βρ4−6(3+β)ρ2+(4+β))+SAH という条件式(3)を満たす。CSALはβ=3.5のとき0.012となり、またSAHは0.025λrmsであって、上記(4)式、(5)式を満たす。
BS 偏光ビームスプリッタ
DP ダイクロイックプリズム
CN 中心領域
COL コリメートレンズ
LD1 半導体レーザ
LD2 半導体レーザ
LD3 半導体レーザ
LDP レーザユニット
MD 周辺領域
OBJ 対物光学素子
OT 最周辺領域
PD 受光素子
PL1 保護基板
PL2 保護基板
PL3 保護基板
PU1 光ピックアップ装置
QWP λ/4波長板
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
RL3 情報記録面
SCN スポット中心部
SMD スポット中間部
SN センサレンズ
SOT スポット周辺部
Claims (12)
- 波長λ1(375nm≦λ1≦435nm)の第1光束を出射する第1光源と、波長λ2(λ1<λ2)の第2光束を出射する第2光源と、対物光学素子とを有し、前記対物光学素子は、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2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、単玉であって、光軸を含む中心領域と、その周囲に設けられた周辺領域とを少なくとも有し、前記中心領域には中心領域回折構造が形成されており、
前記中心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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第2光束は前記第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され、
前記周辺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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記周辺領域を通過した前記第2光束は前記第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されず、
前記波長λ1の範囲における異なる2波長λ11、λ12(ただしλ11<λ12、且つλ12−λ11=5nm)の光束を前記対物光学素子に入射させて、波面収差を測定したときに得られる3次、5次の球面収差を、それぞれSA3(λ11)、SA5(λ11)、SA3(λ12)、SA5(λ12)[単位:λrms]とすると、ΔSA3及びΔSA5が共に0より大きく、以下の式を満たすことを特徴とする対物光学素子。
ΔSA3:ΔSA5=α:1 (1)
ただし、ΔSA3=SA3(λ12)−SA3(λ11)、ΔSA5=SA5(λ12)−SA5(λ11)であり、5≦α≦9である。 - 前記対物光学素子は、波長λ3(λ2<λ3)の第3光束を出射する第3光源を更に有し、前記第3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られる対物光学素子であり、
前記対物光学素子は、前記中心領域と前記周辺領域の間に設けられた中間領域を有しており、
前記中心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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第2光束は前記第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され、前記中心領域を通過した前記第3光束は前記第3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、
前記中間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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第2光束は前記第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され、前記中間領域を通過した前記第3光束は前記第3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ず、
前記周辺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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記周辺領域を通過した前記第2光束は前記第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されず、前記周辺領域を通過した前記第3光束は前記第3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ないようになっていることを特徴とする請求項1に記載の対物光学素子。 - 前記2波長λ11、λ12(λ11<λ12)の光束を前記対物光学素子に入射させて、測定することにより得られた波面収差を、それぞれW(λ11)、W(λ12)としたとき、以下の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。
ΔW=W(λ12)−W(λ11)
ΔW = CSAL(20ρ6+6βρ4−6(3+β)ρ2+(4+β))+SAH (3)
ただし、
W:波面収差(ベストフォーカスにおける)[λrms]
ρ:相対瞳径(有効径の中心を0、最外高さを1とする)
CSAL:低次球面収差係数
SAH:7次以上の球面収差
β:0≦β≦4の範囲における任意の値 - 以下の式を満たすことを特徴とする請求項3に記載の対物光学素子。
−0.030≦SAH≦0.030 (4) - 以下の式を満たすことを特徴とする請求項3又は4に記載の対物光学素子。
0.00<CSAL<0.03 (5) - 前記中央領域回折構造に前記第1光束が入射した場合に発生する回折光のうち、0次以外の次数の回折光が最大の回折光量を有す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。
- 以下の式を満たすことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の対物光学素子。
0≦|N*d(n−1)/λ1|≦25 (6)
但し、
d:前記周辺領域に設けられた回折構造の平均輪帯段差[nm]
n:前記対物光学素子の素材の波長λ1における屈折率
λ1:前記第1光束の波長[nm]
N:前記周辺領域に設けられた回折構造の輪帯数 - 前記対物光学素子において、前記周辺領域は屈折面であることを特徴とする請求項7に記載の対物光学素子。
- 前記対物光学素子において、前記周辺領域は回折構造を有することを特徴とする請求項7に記載の対物光学素子。
- 波長λ1(375nm≦λ1≦435nm)の第1光束を出射する第1光源と、
波長λ2(λ1<λ2)の第2光束を出射する第2光源と、
対物光学素子とを有し、
前記対物光学素子は、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2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、単玉であって、光軸を含む中心領域と、その周囲に設けられた周辺領域とを少なくとも有し、前記中心領域には中心領域回折構造が形成されており、
前記中心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、前記中心領域を通過した前記第2光束は前記第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され、
前記周辺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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記周辺領域を通過した前記第2光束は前記第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されず、
前記波長λ1の範囲における異なる2波長λ11、λ12(ただしλ11<λ12、且つλ12−λ11=5nm)の光束を前記対物光学素子に入射させて、波面収差を測定したときに得られる3次、5次の球面収差を、それぞれSA3(λ11)、SA5(λ11)、SA3(λ12)、SA5(λ12)[単位:λrms]とすると、ΔSA3及びΔSA5が共に0より大きく、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
ΔSA3:ΔSA5=α:1 (1)
ただし、ΔSA3=SA3(λ12)−SA3(λ11)、ΔSA5=SA5(λ12)−SA5(λ11)であり、5≦α≦9である。 - 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光源を更に有し、
前記対物光学素子は、前記第3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、
前記対物光学素子は、前記中心領域と前記周辺領域の間に設けられた中間領域を有しており、
前記中心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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第2光束は前記第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され、前記中心領域を通過した前記第3光束は前記第3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、
前記中間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情報の記録及び/又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第2光束は前記第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され、前記中間領域を通過した前記第3光束は前記第3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ず、
前記周辺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、前記周辺領域を通過した前記第2光束は前記第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、前記周辺領域を通過した前記第3光束は前記第3光ディスクの情報記録面上に集光されないようになってい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。 - 前記第1光源と前記対物光学素子との間に設けられた倍率変更手段を有することを特徴とする請求項10又は11に記載の光ピックアップ装置。
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2008
- 2008-12-26 JP JP2008332640A patent/JP2010153006A/ja active Pending
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