JP3277140B2 - Objective lens and optical pickup device - Google Patents

Objective lens and optical pickup device

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JP3277140B2
JP3277140B2 JP09987897A JP9987897A JP3277140B2 JP 3277140 B2 JP3277140 B2 JP 3277140B2 JP 09987897 A JP09987897 A JP 09987897A JP 9987897 A JP9987897 A JP 9987897A JP 3277140 B2 JP3277140 B2 JP 3277140B2
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optical
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の情
報記録媒体に光学的に情報を記録または再生する光ピッ
クアップ装置に関する。詳しくは、異なる基板厚さを有
する光記録媒体に対して正確な記録再生動作が可能な光
ピックアップ装置に関する。
The present invention relates to an optical pickup device for optically recording or reproducing information on an information recording medium such as an optical disk. More specifically, the present invention relates to an optical pickup device capable of performing accurate recording / reproducing operations on optical recording media having different substrate thicknesses.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクは大量の情報信号を高
密度で記録することができるため、オーディオ、ビデ
オ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進めら
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, optical discs are capable of recording a large amount of information signals at high density, and thus have been used in many fields such as audio, video, and computers.

【0003】現在、広く市販されているコンパクトディ
スク(CD)、ビデオディスク、ミニディスク(MD)
やコンピュータ用の光磁気ディスクなどは同じく厚さ
1.2mmの基板を用いている。このため、光ピックア
ップの対物レンズも厚さ1.2mmの基板によって発生
する収差を補正するように設計されている。
At present, compact discs (CDs), video discs, and mini discs (MD) are widely commercially available.
Also, a magneto-optical disk for a computer or the like uses a substrate having a thickness of 1.2 mm. For this reason, the objective lens of the optical pickup is also designed to correct the aberration generated by the substrate having a thickness of 1.2 mm.

【0004】一方、記録容量の増大を図っていくために
様々な検討がなされている。その中には対物レンズの
開口数(NA)を大きくして光学的な分解能を向上させ
る方法や、記録層を多層に設ける方法などがある。
On the other hand, various studies have been made to increase the recording capacity. Among them, there are a method of improving the optical resolution by increasing the numerical aperture (NA) of the objective lens, and a method of providing a multilayer recording layer.

【0005】対物レンズのNAを大きくすると、集光
ビーム径が比例して小さくなるため記録容量を増大させ
ることが可能であるが、ディスク傾きの許容誤差がNA
の3乗に比例して小さくなるため、ディスク傾きの許容
誤差を同程度に収めるにはディスクの基板厚さを薄くす
る必要がある。例えば、対物レンズのNA0.5、基板
厚さ1.2mmの場合と同程度のディスク傾き許容誤差
を有するのは対物レンズのNA0.6、基板厚さ0.6
mm程度である。
[0005] When the NA of the objective lens is increased, the diameter of the condensed beam is reduced in proportion, so that the recording capacity can be increased.
Therefore, it is necessary to reduce the thickness of the disk substrate in order to keep the allowable error of the disk inclination at the same level. For example, the objective lens NA of 0.5 and the substrate thickness of 1.2 mm have the same disk tilt tolerance as the objective lens NA of 0.6 and the substrate thickness of 0.6.
mm.

【0006】しかしながら、このようにディスクの基板
厚さを薄くすると従来の基板厚さの光ディスクとの互換
性が保てなくなる。
However, when the substrate thickness of the disk is reduced as described above, compatibility with an optical disk having a conventional substrate thickness cannot be maintained.

【0007】記録層をある程度の厚さの透明基板を介
して複数設けた多層ディスクの場合も1枚のディスクで
記録容量が大幅に増加する。しかし、各記録層で対物レ
ンズから見た基板厚さが異なるため1つの光ピックアッ
プでは正確な情報の記録再生ができない。
[0007] Even in the case of a multi-layer disc provided with a plurality of recording layers via a transparent substrate having a certain thickness, the recording capacity of one disc is greatly increased. However, since the thickness of the substrate as viewed from the objective lens differs in each recording layer, accurate recording and reproduction of information cannot be performed with one optical pickup.

【0008】以上ような問題点を解決する方法として、
例えば特開平7−182690号公報には、機械的に変
換レンズを出し入れする方法が提案されている。
As a method for solving the above problems,
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-182690 proposes a method of mechanically inserting and removing a conversion lens.

【0009】この方法では、変換レンズが挿入されてい
ない場合にある基板厚みの光記録媒体に適合するように
光学系が設定されている。そして、他の基板厚み光記録
媒体に対してアクセスする場合に変換レンズが挿入さ
れ、他の光記録媒体に適合するように光路が変えられ
る。これにより、少なくとも2種類の基板厚みを有する
光記録媒体に対して情報を記録・再生・消去することが
可能となる。
In this method, the optical system is set to be compatible with an optical recording medium having a certain substrate thickness when no conversion lens is inserted. Then, when accessing an optical recording medium having another substrate thickness, a conversion lens is inserted, and the optical path is changed so as to be compatible with the other optical recording medium. As a result, information can be recorded / reproduced / erased on / from an optical recording medium having at least two types of substrate thicknesses.

【0010】この変換レンズは、凹レンズ,凸レンズ,
ホログラムレンズ等で形成され、半導体レーザ(光源)
と対物レンズの間の、光ヘッドの固定側に配置され、対
物レンズとは一体には移動しない。
This conversion lens includes a concave lens, a convex lens,
Semiconductor laser (light source) formed by hologram lens etc.
It is arranged on the fixed side of the optical head between the and the objective lens, and does not move integrally with the objective lens.

【0011】また、特開平7−302437号公報で
は、対物レンズが複数の領域に分割されており、それぞ
れの領域が仕様の異なるレンズ面形状を有するという2
焦点対物レンズが提案されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-302439, the objective lens is divided into a plurality of regions, and each region has a lens surface shape having different specifications.
Focus objectives have been proposed.

【0012】この2焦点対物レンズは、たとえば、同心
円状に複数の領域に分割されたレンズであり、この分割
された各領域に入射した光束はそれぞれ2種類の光記録
媒体のどちらかに集光されるようになっている。このた
め、この方法では、常に2種類の光路を通る光束が出射
されており、各光束がそれぞれ異なる基板厚みの光記録
媒体上の集光スポットに対応させられている。
The bifocal objective lens is, for example, a lens which is concentrically divided into a plurality of regions, and a light beam incident on each of the divided regions is focused on one of two types of optical recording media. It is supposed to be. For this reason, in this method, a light beam that always passes through two types of light paths is emitted, and each light beam is made to correspond to a condensed spot on an optical recording medium having a different substrate thickness.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た変換レンズ自身を出し入れする方法(特開平7−18
2690号公報)では、変換レンズを挿入した際、対物
レンズの光軸と変換レンズの光軸を精度良く一致させる
必要がある他、変換レンズの光軸方向の位置決め精度や
傾き精度を高くする必要がある。従って、変換レンズを
高精度に出し入れする機構が必要となり、装置が大型に
なり、コストアップを招き、量産性にも問題がある。さ
らには、レンズ自身が可動するため、周囲環境によりレ
ンズ位置等が変化し易く、信頼性の点からも問題があ
る。
However, the above-mentioned method of taking in and out of the conversion lens itself (Japanese Patent Laid-Open No. 7-18 / 1994)
No. 2690), when the conversion lens is inserted, it is necessary to precisely match the optical axis of the objective lens with the optical axis of the conversion lens, and it is necessary to increase the positioning accuracy and the inclination accuracy of the conversion lens in the optical axis direction. There is. Therefore, a mechanism for moving the conversion lens in and out with high accuracy is required, which increases the size of the apparatus, increases the cost, and has a problem in mass productivity. Further, since the lens itself is movable, the lens position and the like easily change depending on the surrounding environment, and there is a problem in terms of reliability.

【0014】一方、2焦点対物レンズを用いる方法(特
開平7−302437号公報)では、新規に付加する部
品・機構等が必要なく、この点では優れているが、複数
に分割することにより、まず分割した面積比に応じて光
利用効率が低下する。また、分割する(対物レンズの形
状に不連続点を設ける)ことにより集光スポットのメイ
ンビーム径は小さくなるものの、サイドローブ強度が大
きくなってしまい、結果として実質的なビーム径が大き
くなってしまうという問題があった。
On the other hand, the method using a bifocal objective lens (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-302439) does not require newly added parts and mechanisms, and is excellent in this respect. First, the light use efficiency decreases according to the divided area ratio. Further, by dividing (providing a discontinuous point in the shape of the objective lens), the main beam diameter of the focused spot is reduced, but the side lobe intensity is increased, and as a result, the substantial beam diameter is increased. There was a problem that it would.

【0015】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであって、光学的な性能を低下させること
なく、量産性に優れ、かつ信頼性に優れたローコストの
対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a low-cost objective lens and an optical system which are excellent in mass productivity and excellent in reliability without deteriorating optical performance. It is an object to provide a pickup device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述する課題
を解決するためになされたものであり、基板厚みの異な
る2種類の光記録媒体に対応する1焦点の対物レンズで
あって、外周部分は基板厚みの薄い方の光記録媒体に対
して発生する波面収差が略0となり、内周部分は前記2
種類の光記録媒体の中間の基板厚みに対して発生する波
面収差が最小となるよう設定されており、かつ、不連続
点を持たない形状に形成されてなるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems.
It has been made to solve the, a first focal point of the objective lens corresponding to the two kinds of optical recording media having different substrate thicknesses, the outer peripheral portion is generated for the thinner optical recording medium having a substrate thickness The wavefront aberration becomes substantially zero, and
The wavefront aberration generated for an intermediate substrate thickness of the type of optical recording medium is set to be minimum, and is formed in a shape having no discontinuity.

【0017】また、本発明は、基板厚みの異なる2種類
の光記録媒体に対応する対物レンズであって、前記対物
レンズは、(式1)に示す1つの非球面式で表され、レ
ンズ半径位置rの低次の非球面係数が基板厚みの厚い光
記録媒体に対応して決められ、高次の非球面係数が基板
厚みの薄い光記録媒体に対応して決められてなることを
特徴とする対物レンズ。 Z=r2/R/(1+(1―(1+K)×(r/R)20.5)+B×r4 +C×r6+D×r8+E×r10+・・・ (式1) Z:面頂点からの深さ、r:レンズ半径位置、 R:近軸の曲率半径、K:円錐定数、 B,C,D,E,・・・ :r2nの非球面係数(nは
2,3,4,5・・・)
The present invention is also an objective lens corresponding to two types of optical recording media having different substrate thicknesses, wherein the objective lens is represented by one aspherical formula shown in (Equation 1), and has a lens radius The low order aspherical coefficient at the position r is determined corresponding to an optical recording medium having a large substrate thickness, and the high order aspherical coefficient is determined according to an optical recording medium having a small substrate thickness. Objective lens. Z = r 2 / R / (1+ (1− (1 + K) × (r / R) 2 ) 0.5 ) + B × r 4 + C × r 6 + D × r 8 + E × r 10 +... : Depth from surface vertex, r: lens radius position, R: paraxial radius of curvature, K: conical constant, B, C, D, E,...: Aspheric coefficient of r2n (n is 2, 3) , 4,5 ...)

【0018】本発明に記載の光ピックアップ装置は、光
源と、前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器
を有し、基板厚みの異なる2種類の光記録媒体とに対し
て情報の記録再生が可能な光ピックアップ装置におい
て、前記光源からの光ビームを前記光記録媒体上に集光
する対物レンズが、上述の対物レンズからなるものであ
る。
An optical pickup device according to the present invention has a light source and a photodetector for receiving reflected light from the optical recording medium, and transmits information to two types of optical recording media having different substrate thicknesses. In an optical pickup device capable of recording and reproduction, an objective lens for condensing a light beam from the light source on the optical recording medium comprises the above-mentioned objective lens.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の対物レンズ及び光ピック
アップ装置の一実施の形態について図面を参照しながら
説明する。なお、ここでは、基板厚み1.2mmのCD
と0.6mmのDVDの2種類の光記録媒体に対応する
対物レンズ及び光ピックアップ装置について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of an objective lens and an optical pickup device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a CD having a substrate thickness of 1.2 mm is used.
The objective lens and the optical pickup device corresponding to the two types of optical recording media of DVD and 0.6 mm DVD will be described.

【0020】図1は、本実施の形態の光ピックアップ装
置の概略構成を説明する説明図である。1は、光源であ
る半導体レーザ、及び、光検出器並びにホログラムを含
むホログラムレーザユニットである。このホログラムレ
ーザユニット1から出射した光束はコリメータレンズ2
を通り、立ち上げミラー3で反射され、対物レンズ4に
より光ディスク5上に集光される。光ディスク5で反射
された光束は、同様に対物レンズ4、立ち上げミラー
3、コリメータレンズ2を通ってホログラムレーザユニ
ット1に入射し、情報信号とピックアップ制御信号(ト
ラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号)が検出され
る。そして、このトラッキング誤差信号及びフォーカス
誤差信号に基づき図示しない制御部により光ピックアッ
プ装置が駆動され、光ディスク5の所望の位置にジャス
トフォーカスした光ビームが照射されるようになる。な
お、ここで、本実施の形態では小型化が可能なホログラ
ムレーザユニットを採用した例を記載しているが、一般
的なレーザと光検出器がそれぞれ別に構成されている光
学系であっても同じである。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an optical pickup device according to the present embodiment. Reference numeral 1 denotes a hologram laser unit including a semiconductor laser as a light source, a photodetector, and a hologram. The light beam emitted from the hologram laser unit 1 is
Is reflected by the rising mirror 3 and is condensed on the optical disk 5 by the objective lens 4. The light beam reflected by the optical disk 5 similarly enters the hologram laser unit 1 through the objective lens 4, the rising mirror 3, and the collimator lens 2, and the information signal and the pickup control signal (tracking error signal and focus error signal) are converted. Is detected. Then, the optical pickup device is driven by a control unit (not shown) based on the tracking error signal and the focus error signal, so that a light beam that has just been focused on a desired position on the optical disk 5 is irradiated. Here, in the present embodiment, an example is described in which a hologram laser unit capable of downsizing is adopted, but an optical system in which a general laser and a photodetector are separately configured may be used. Is the same.

【0021】次に、本ピックアップに搭載される対物レ
ンズ4について説明する。なお、ここでは、基板厚みの
異なる2種類の光記録媒体をDVD,CDとして説明す
る。
Next, the objective lens 4 mounted on the present pickup will be described. Here, two types of optical recording media having different substrate thicknesses will be described as DVD and CD.

【0022】本ピックアップ装置の対物レンズ4は、t
1(=0.6mm),t2(=1.2mm)をそれぞれD
VD,CDの基板厚さ,NA1(=0.6),NA2(=
0.38)をそれぞれDVD,CDの開口数としたとき
に、外周部分(開口数NA2に対応する部分よりも外周
側の領域)が基板厚さt1(DVD)に対して波面収差
が略0となるよう形成されている(但し、光ビームの波
長は650nm)。また、内周部分(開口数NA2に対
応する部分よりも内周側の領域)は基板厚さがt1より
大きくt2よりも小さいものに対して波面収差が最小と
なるように形成されている(この基板厚みを以下では内
周部最適基板厚みと記す)。また、焦点が1つとなるよ
うに、対物レンズ4の外周部分と内周部分は連続的に変
化している(不連続点を持たないように変化してい
る)。
The objective lens 4 of this pickup device is t
1 (= 0.6 mm) and t 2 (= 1.2 mm)
VD, CD substrate thickness, NA 1 (= 0.6), NA 2 (=
0.38) are the numerical apertures of DVD and CD, respectively, and the outer peripheral portion (the area on the outer peripheral side from the portion corresponding to the numerical aperture NA 2 ) has a wavefront aberration with respect to the substrate thickness t 1 (DVD). The light beam is formed to be substantially zero (the wavelength of the light beam is 650 nm). The inner peripheral portion (region on the inner peripheral side of the portion corresponding to the numerical aperture NA 2 ) is formed such that the wavefront aberration is minimized when the substrate thickness is larger than t 1 and smaller than t 2. (This substrate thickness is hereinafter referred to as an inner peripheral portion optimum substrate thickness). Further, the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the objective lens 4 change continuously so as to have one focal point (change so as not to have a discontinuous point).

【0023】以下、この対物レンズ4について図2,
3,4を用いて更に詳しく説明する。
Hereinafter, this objective lens 4 will be described with reference to FIGS.
This will be described in more detail with reference to FIGS.

【0024】図2は、本実施の形態の対物レンズ4の内
周部最適基板厚みと、CD,DVD再生時における内周
部分のみの波面収差の関係を示す図である。この図から
内周部分までもDVDに適合させた場合(内周部最適基
板厚み=0.6)にはCD再生時に0.07λ(rms
値)の波面収差が得られるが、内周部最適基板厚みを増
大するとともに、CD再生時における波面収差が減少す
ることが分かる。一般に、光ピックアップの結像光学系
全体の収差は0.07λ以下である必要があると言われ
ており、特にDVDのような高密度光記録媒体の場合
は、より小さい波面収差であることが要求される。そこ
で対物レンズ自身としては波面収差は0.04λ以下で
あることが好ましく、このことを考慮すると、内周部最
適基板厚みは0.06mmより大きく0.95以下に設
定することが望ましい。但し、ここでは、基板としてポ
リカーボネートを仮定している。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the optimum inner peripheral substrate thickness of the objective lens 4 of the present embodiment and the wavefront aberration of only the inner peripheral portion during CD and DVD reproduction. From this figure, when the inner peripheral portion is adapted to DVD (inner peripheral portion optimal substrate thickness = 0.6), 0.07λ (rms
It can be seen that the wavefront aberration of (value) is obtained, but the wavefront aberration at the time of reproducing the CD decreases as the inner peripheral portion optimum substrate thickness increases. In general, it is said that the aberration of the entire imaging optical system of the optical pickup needs to be 0.07λ or less. In particular, in the case of a high-density optical recording medium such as a DVD, the wavefront aberration may be smaller. Required. Therefore, it is preferable that the objective lens itself has a wavefront aberration of 0.04λ or less, and in consideration of this, it is desirable to set the inner peripheral portion optimum substrate thickness to be greater than 0.06 mm and 0.95 or less. However, here, polycarbonate is assumed as the substrate.

【0025】図3は、DVDに対してのみ適合した対物
レンズ(比較例)と、本発明の一実施の形態の対物レン
ズを比較する図である。図において、横軸は対物レンズ
の中心からの光の入射位置までの距離を示しており、縦
軸はその位置における光路長差(対物レンズ中心を透過
した光との光路長差)を示している。図3(a)の比較
例の対物レンズでは、すべての領域において光路長差が
略0となるように設定されているが、図3(b)におい
ては開口数NA2に対応する部分よりも外周側では略一
定値となり、内周側では光路長差が連続して変化するよ
う設定されている。ここで、外周側の光路長差が略一定
となっている部分では、DVDに対して波面収差が略0
となるように設定されている。
FIG. 3 is a diagram comparing an objective lens (comparative example) suitable only for a DVD with an objective lens according to an embodiment of the present invention. In the figure, the horizontal axis indicates the distance from the center of the objective lens to the incident position of light, and the vertical axis indicates the optical path length difference at that position (the optical path length difference from the light transmitted through the center of the objective lens). I have. In the objective lens of the comparative example of FIG. 3A, the optical path length difference is set to be substantially 0 in all the regions. However, in FIG. 3B, the difference is larger than the portion corresponding to the numerical aperture NA 2. The value is set to be substantially constant on the outer peripheral side and to be continuously changed on the inner peripheral side. Here, in a portion where the optical path length difference on the outer peripheral side is substantially constant, the wavefront aberration is almost zero with respect to the DVD.
It is set to be.

【0026】図4は、上記図2に示した2種類の対物レ
ンズを用いて、CDを再生した場合における光路長差を
示す図である。図4において(a)は比較例,(b)は
本実施の形態の対物レンズを示している。この図に示す
ように、本実施の形態の場合には、CD再生時における
光路長差が小さくなっている。つまり、CD再生時に発
生する波面収差量を抑えている訳である。
FIG. 4 is a diagram showing an optical path length difference when a CD is reproduced using the two types of objective lenses shown in FIG. 4A shows a comparative example, and FIG. 4B shows the objective lens of the present embodiment. As shown in this figure, in the case of the present embodiment, the optical path length difference during CD reproduction is small. That is, the amount of wavefront aberration generated during CD reproduction is suppressed.

【0027】図5は、本実施の形態の対物レンズによ
り、内周部最適基板厚みの光記録媒体を再生したと仮定
した場合の光路長差を示す図である。図4において
(a)は比較例,(b)は本実施の形態の対物レンズを
示している。この図に示すように、本実施の形態の場
合、内周部分(中心からNA2に対応する部分より内周
側の部分)では内周部最適基板厚みに対しては光路長差
が極僅かになる。
FIG. 5 is a diagram showing an optical path length difference when it is assumed that an optical recording medium having an optimum inner peripheral substrate thickness is reproduced by the objective lens of the present embodiment. 4A shows a comparative example, and FIG. 4B shows the objective lens of the present embodiment. As shown in this figure, in the case of the present embodiment, the optical path length difference is very small in the inner peripheral portion (the portion on the inner peripheral side from the portion corresponding to NA 2 from the center) with respect to the inner peripheral portion optimum substrate thickness. become.

【0028】以上示したように、本実施の形態の対物レ
ンズでは、DVD再生の際に大きな問題となる外周側を
発生する波面収差が略0となる形状とし、大きな問題と
ならない内周側を基板厚みがDVDよりも厚いものに対
して波面収差が最小となるような形状としている(DV
Dに対しては波面収差を持つような形状としている)た
め、CDに対しては、何ら光学手段を付加すること無
く、本レンズのみでも再生特性を向上可能であり、か
つ、DVD時の特性も損なうことが無い、つまり、DV
D,CDの両方に対して安定に再生動作を行うことが可
能となる。
As described above, the objective lens according to the present embodiment has such a shape that the wavefront aberration generated on the outer peripheral side, which is a major problem during DVD reproduction, becomes substantially zero, and the inner peripheral side, which does not cause a major problem, is used. The shape is such that the wavefront aberration is minimized when the substrate is thicker than a DVD (DV
D has a wavefront aberration), so for a CD, the reproduction characteristics can be improved by using only this lens without adding any optical means, and the characteristics at the time of DVD can be improved. Is not impaired, that is, DV
The reproduction operation can be stably performed for both D and CD.

【0029】また、外周部分と内周部分が連続的に変化
している(不連続点を持たないように変化している)た
め、サイドロープが大きくならず、光ビームスポット径
の増大を抑制できる。
Further, since the outer peripheral portion and the inner peripheral portion change continuously (change so as not to have a discontinuity), the side rope does not become large and the increase in the light beam spot diameter is suppressed. it can.

【0030】以下に、このような対物レンズの具体例に
ついて説明する。
Hereinafter, a specific example of such an objective lens will be described.

【0031】一般的に、対物レンズ4は非球面形状を有
しており、そのレンズの非球面式は、 Z=r2/R/(1+(1―(1+K)×(r/R)2
0.5)+B×r4+C×r6+D×r8+E×r10+・・・ で表される。なお、ここで、 Z:面頂点(光出射面と光軸との交点)からの深さ(光
軸方向の距離) r:レンズ半径位置(半径方向の距離) R:近軸の曲率半径 K:円錐定数 B,C,D,E,・・・ :r2nの非球面係数(nは
2,3,4,5・・・) である。
Generally, the objective lens 4 has an aspherical shape, and the aspherical expression of the lens is as follows: Z = r 2 / R / (1+ (1− (1 + K) × (r / R) 2 ) )
0.5 ) + B × r 4 + C × r 6 + D × r 8 + E × r 10 +... Here, Z: Depth (distance in the optical axis direction) from the surface vertex (intersection between the light exit surface and the optical axis) r: Lens radial position (radial distance) R: Paraxial radius of curvature K : Conical constants B, C, D, E,...: Aspherical coefficients of r 2n (n is 2, 3, 4, 5,...).

【0032】本対物レンズ4は、図6に示すように、開
口数0.38のCDエリアAと開口数0.6のDVDエ
リアB(Aのエリアも含んでいる)を有しており(一般
的には、CDの場合、レーザ波長が780nmで開口数
0.45程度であるため、DVDで使用されるレーザ波
長650nmで換算すると、開口数0.38程度とな
る。)、上記非球面式を用いて、以下のように設計され
る。
As shown in FIG. 6, the objective lens 4 has a CD area A having a numerical aperture of 0.38 and a DVD area B having a numerical aperture of 0.6 (including the area of A). Generally, in the case of a CD, the laser wavelength is about 780 nm and the numerical aperture is about 0.45. Therefore, when the laser wavelength used for DVD is 650 nm, the numerical aperture is about 0.38.) It is designed as follows using the equation.

【0033】(1)まず最初に、Bのエリアのレンズ形
状をDVD(基板厚さ0.6mm)に合わせ、各係数の
最適化を行う。この段階において、対物レンズ4はDV
Dに対して波面収差が極僅かになるように設定される。
(1) First, the lens shape in the area B is adjusted to DVD (substrate thickness: 0.6 mm), and each coefficient is optimized. At this stage, the objective lens 4 is
The wavefront aberration is set to be extremely small with respect to D.

【0034】(2)次に、この最適化されたレンズをベ
ースにして、Aのエリア内においてCDに合うよう近軸
の曲率半径Rのみを最適化して、波面収差を出来る限り
小さくする。
(2) Next, based on the optimized lens, only the paraxial radius of curvature R is optimized in the area A so as to match the CD, and the wavefront aberration is reduced as much as possible.

【0035】(3)上記(2)の段階終了後のレンズで
は、AのエリアにおいてCDに適合するように係数Rが
設定されたため、DVDを再生する際に大きな収差が発
生してしまう。そこで、次に、Bのエリア(全域)にお
いてDVDに合うように高次(ここでは8次〜16次)
までの非球面係数のみを最適化する。
(3) In the lens after the end of the step (2), since the coefficient R is set in the area A so as to conform to the CD, a large aberration occurs when reproducing the DVD. Then, next, in the area B (entire area), a higher order (here, 8th to 16th order) is set so as to fit the DVD.
Only the aspheric coefficients up to are optimized.

【0036】上記のように高次の係数のみを操作して、
係数が変化したとしても、レンズ内周部の形状変化量は
小さくなる。したがって、この(3)の操作後において
もレンズ内周部は依然としてCD再生時に適合する形状
となっている。したがって、CD再生時に与える影響は
小さい。
By operating only the higher order coefficients as described above,
Even if the coefficient changes, the shape change amount of the inner peripheral portion of the lens becomes small. Therefore, even after the operation (3), the inner peripheral portion of the lens still has a shape suitable for CD reproduction. Therefore, the influence upon reproducing the CD is small.

【0037】また、逆に、レンズ内周部はCDに対応し
た形状であってもそれにより発生する波面収差量は小さ
い。このため、上記のように高次の係数だけを最適化す
ることで、より面積の大きな外周部の形状をDVD再生
に適合する形状にして、DVDの再生をも良好に行うこ
とができる。
Conversely, even if the inner peripheral portion of the lens has a shape corresponding to a CD, the amount of wavefront aberration generated thereby is small. For this reason, by optimizing only the higher-order coefficients as described above, the shape of the outer peripheral portion having a larger area can be changed to a shape suitable for DVD reproduction, and DVD reproduction can be performed well.

【0038】以上のようにして設計された対物レンズは
その焦点距離が上記した条件を満たしている。この対物
レンズにより、DVD,CDを再生した場合の波面収差
の一例をあげると、例えばDVD:0.02λ、CD:
0.05λ程度になる。
The focal length of the objective lens designed as described above satisfies the above condition. As an example of the wavefront aberration when DVD and CD are reproduced by this objective lens, for example, DVD: 0.02λ, CD:
It becomes about 0.05λ.

【0039】従来のピックアップ装置に用いられる対物
レンズのように、DVD(CD)のみに対応して最適化
した場合、DVD(CD)を再生するときは波面収差が
0.01λ以下、CD(DVD)を再生するときは波面
収差は0.07λ程度であったため、一方のみの再生に
しか利用でないが、本実施の形態の対物レンズによれ
ば、DVD,CDの両方の再生を良好に行うことができ
る。
When optimized only for DVD (CD) like an objective lens used in a conventional pickup device, when reproducing DVD (CD), the wavefront aberration is 0.01 λ or less, and CD (DVD) )), The wavefront aberration was about 0.07λ, so that only one of them is used for reproduction. However, according to the objective lens of the present embodiment, both DVD and CD can be reproduced well. Can be.

【0040】なお、本実施の形態では、上記(2)にお
いて近軸Rの調整を行い、(3)において非球面式の高
次の係数の調整を行っているが、これに限るものではな
く、非球面式における低次の係数をCDの再生に適合さ
せて決定し、高次の係数をDVDの再生に適合させて決
定しても良い。
In this embodiment, although the paraxial R is adjusted in (2) and the higher order coefficient of the aspherical surface is adjusted in (3), the present invention is not limited to this. Alternatively, the lower-order coefficients in the aspherical surface equation may be determined so as to be suitable for CD reproduction, and the higher-order coefficients may be determined so as to be suitable for DVD reproduction.

【0041】(参考例) 次に、図7は、本発明の参考例となるピックアップ装置
に用いる対物レンズの構成を示す図である。この対物レ
ンズ4’は実施の形態1におけるCDエリアAの境界の
外側にリング状に遮光帯6を設けたものである。特に、
このリング状の遮光帯を設けた部分はCDを再生する際
に、悪影響を及ぼす部分であり、この部分の光を除去す
ることで、記録再生特性を良好にすることができる。以
下に、この対物レンズ4’について説明する。
[0041] (Reference Example) Next, FIG. 7 is a diagram showing the structure of an objective lens used in pickups device as a reference example of the present invention. This objective lens 4 ′ has a ring-shaped light shielding band 6 provided outside the boundary of the CD area A in the first embodiment. In particular,
The portion where the ring-shaped light-shielding band is provided is a portion that has an adverse effect when reproducing a CD, and by removing the light in this portion, the recording / reproducing characteristics can be improved. Hereinafter, the objective lens 4 'will be described.

【0042】まず、実施の形態1で示した対物レンズを
用いて(遮光帯6が無いものと仮定して)上記した悪影
響について説明する。対物レンズを図7の様にA(内周
エリア(CDエリア))、内周エリアの境界外側のC
(境界エリア)、更に外側のD(外周エリア)の3つの
部分に分けると、CD再生時において、CDエリアAの
部分を通過した光束は、ディスクの信号面上では収差の
少ない絞れたビームとなり、情報信号を正しく受け取り
光検出器へと戻される。一方、外周エリアDを通過した
光束は、CD再生時において、大きく収差を履いたぼけ
たビームとなり、光検出器へは入射しない。そして、境
界エリアCを通過した光束は、CD再生時において、C
DエリアAを通過した光束ほど絞れてはいないが外周エ
リアDを通過したほどぼけてもいないので、ノイズとい
う形で光検出器に入射することになる。
First, the above-mentioned adverse effects will be described using the objective lens described in the first embodiment (assuming that there is no light-shielding band 6). As shown in FIG. 7, the objective lens is denoted by A (inner area (CD area)), and C outside the boundary of the inner area
(Boundary area) and further outside D (outer peripheral area), the light flux that has passed through the CD area A during CD playback becomes a focused beam with less aberration on the signal surface of the disc. , The information signal is correctly received and returned to the photodetector. On the other hand, the light beam that has passed through the outer peripheral area D becomes a blurred beam with a large aberration during CD reproduction, and does not enter the photodetector. The luminous flux that has passed through the boundary area C is C
The luminous flux that has passed through the D area A is not so narrow but is not as blurry as it has passed through the outer peripheral area D, so that it enters the photodetector in the form of noise.

【0043】そこで、本実施の形態では、上記境界エリ
アC(CDに応じた開口数に対応する領域の外側のエリ
ア)を遮光体5によって覆い、光束の通過を遮断する。
このように、境界エリアCを通過する光を遮断すること
で、ノイズ成分を除去することができ、記録再生特性を
より良好にできる。
Therefore, in this embodiment, the boundary area C (the area outside the area corresponding to the numerical aperture corresponding to the CD) is covered with the light shield 5 to block the passage of the light beam.
Thus, by blocking the light passing through the boundary area C, the noise component can be removed, and the recording / reproducing characteristics can be further improved.

【0044】境界エリアCに形成する遮光帯6のリング
部分の幅は、0.05mmから0.2mm程度の範囲で
あり、幅は大きい方が記録再生特性は良好となるが、逆
に、対物レンズ全面を利用するDVD等を記録再生する
際には、光利用効率の損失が大きくなるため、両者の特
性を考慮して最適な幅にするのが好ましい。
The width of the ring portion of the light-shielding band 6 formed in the boundary area C is in the range of about 0.05 mm to 0.2 mm. The larger the width, the better the recording / reproducing characteristics. When recording / reproducing a DVD or the like that uses the entire surface of the lens, loss of light use efficiency increases. Therefore, it is preferable to set the optimum width in consideration of both characteristics.

【0045】なお、実施の形態1、2では2種類の光記
録媒体がCD,DVDである場合について説明したがこ
れに限るものではない。
In the first and second embodiments, the case where the two types of optical recording media are a CD and a DVD has been described, but the present invention is not limited to this.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明の対物レンズは外周部分を基板厚
みの薄い光記録媒体に対して波面収差が略0となるよう
に設定し、内周部分を基板厚みが2種類の光記録媒体の
中間の光記録媒体に対して最小となるように設定されて
いるため、2種類の記録媒体の両方を1つの1焦点の対
物レンズにより良好に記録再生することができる。ま
た、不連続点を持たないように形成されているため、サ
イドロープの拡大を抑制することができる。
According to the objective lens of the present invention, the outer peripheral portion is set so that the wavefront aberration is substantially zero with respect to an optical recording medium having a small substrate thickness, and the inner peripheral portion is formed of an optical recording medium having two types of substrate thicknesses. Since the minimum value is set for the intermediate optical recording medium, both of the two types of recording media can be recorded and reproduced favorably by one single-focus objective lens. In addition, since it is formed so as not to have a discontinuity point, the expansion of the side rope can be suppressed.

【0047】また、非球面式の低次の係数が基板厚みの
大きい光記録媒体に対応するように設定し、高次の係数
が基板厚みの小さい光記録媒体に対応するように設定す
ることで、異なる厚みを有する2種類の基板の両者に対
して対応でき、かつ、サイドロープの拡大を抑制でき
る。
Further, the lower order coefficient of the aspherical surface type is set so as to correspond to an optical recording medium having a large substrate thickness, and the higher order coefficient is set so as to correspond to an optical recording medium having a small substrate thickness. Therefore, it is possible to cope with both types of substrates having different thicknesses, and it is possible to suppress the expansion of the side rope.

【0048】[0048]

【0049】また、上記したような対物レンズを用いた
光ピックアップ装置によれば、何ら新規に付加する部品
・機構が必要無く、小型で量産性にすぐれ、かつ信頼性
に優れたローコストの光ピックアップ装置を提供でき
る。
Further, according to the optical pickup device using the objective lens as described above, a low cost optical pickup which is small, excellent in mass productivity, and excellent in reliability, does not require any newly added parts and mechanisms. Equipment can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1の光ピックアップ装置の
概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical pickup device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】内周部最適基板厚みと波面収差との関係を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an inner peripheral portion optimum substrate thickness and a wavefront aberration.

【図3】実施の形態1と比較例の対物レンズによりDV
Dを再生する場合の光路長差を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a DV using the objective lenses according to the first embodiment and the comparative example.
FIG. 9 is a diagram illustrating an optical path length difference when reproducing D.

【図4】実施の形態1と比較例の対物レンズによりCD
を再生する場合の光路長差を示す図である。
FIG. 4 shows a CD using the objective lenses of the first embodiment and the comparative example.
FIG. 6 is a diagram showing an optical path length difference when reproducing the image.

【図5】実施の形態1の対物レンズにより、内周部最適
基板厚みの光記録媒体を再生する場合の光路長差を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a difference in optical path length when an objective lens according to the first embodiment reproduces an optical recording medium having an inner peripheral portion having an optimum substrate thickness.

【図6】本発明の対物レンズの概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of the objective lens of the present invention.

【図7】本発明の参考例の光ピックアップ装置に用いる
対物レンズの概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of an objective lens used in an optical pickup device according to a reference example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4,4’ 対物レンズ 6 遮光帯 A CDエリア B DVDエリア C 境界エリア D 外周エリア 4, 4 'objective lens 6 light-shielding zone A CD area B DVD area C boundary area D outer peripheral area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/12 - 7/135 G02B 3/00 - 3/10 G02B 13/00 - 13/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G11B 7 /12-7/135 G02B 3/00-3/10 G02B 13/00-13/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板厚みの異なる2種類の光記録媒体に
対応する1焦点の対物レンズであって、 外周部分は基板厚みの薄い方の光記録媒体に対して発生
する波面収差が略0となり、内周部分は前記2種類の光
記録媒体の中間の基板厚みに対して発生する波面収差が
最小となるよう設定されており、かつ、不連続点を持た
ない形状に形成されてなることを特徴とする対物レン
ズ。
1. A single-focus objective lens corresponding to two types of optical recording media having different substrate thicknesses, wherein the outer peripheral portion has substantially zero wavefront aberration generated for an optical recording medium having a smaller substrate thickness. The inner peripheral portion is set so that the wavefront aberration generated with respect to the intermediate substrate thickness of the two types of optical recording media is minimized, and is formed in a shape having no discontinuity. Objective lens featured.
【請求項2】 基板厚みの異なる2種類の光記録媒体に
対応する対物レンズであって、 前記対物レンズは、(式1)に示す1つの非球面式で表
され、レンズ半径位置rの低次の非球面係数が基板厚み
の厚い光記録媒体に対応して決められ、高次の非球面係
数が基板厚みの薄い光記録媒体に対応して決められてな
ることを特徴とする対物レンズ。 Z=r2/R/(1+(1―(1+K)×(r/R)20.5)+B×r4 +C×r6+D×r8+E×r10+・・・ (式1) Z:面頂点からの深さ、r:レンズ半径位置、 R:近軸の曲率半径、K:円錐定数、 B,C,D,E,・・・ :r2nの非球面係数(nは
2,3,4,5・・・)
2. An objective lens corresponding to two types of optical recording media having different substrate thicknesses, wherein the objective lens is represented by one aspherical formula shown in (Equation 1), and has a low lens radius position r. An objective lens wherein the next aspheric coefficient is determined according to an optical recording medium having a thick substrate, and the higher aspheric coefficient is determined according to an optical recording medium having a thin substrate. Z = r 2 / R / (1+ (1− (1 + K) × (r / R) 2 ) 0.5 ) + B × r 4 + C × r 6 + D × r 8 + E × r 10 +... : Depth from surface vertex, r: lens radius position, R: paraxial radius of curvature, K: conical constant, B, C, D, E,...: Aspheric coefficient of r2n (n is 2, 3) , 4,5 ...)
【請求項3】 光源と、前記光記録媒体からの反射光を
受光する光検出器を有し、基板厚みの異なる2種類の光
記録媒体とに対して情報の記録再生が可能な光ピックア
ップ装置において、 前記光源からの光ビームを前記光記録媒体上に集光する
対物レンズが、請求項1又は請求項2に記載の対物レン
ズからなることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. An optical pickup device having a light source and a photodetector for receiving light reflected from the optical recording medium, and capable of recording and reproducing information on two types of optical recording media having different substrate thicknesses. The optical pickup device according to claim 1, wherein an objective lens for condensing a light beam from the light source on the optical recording medium comprises the objective lens according to claim 1 or 2 .
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