JP4148520B2 - Objective lens for optical pickup and optical pickup device - Google Patents

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Description

この発明は、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対するデータの記録または再生を行う光ピックアップ装置および該装置に用いられる対物レンズに関する。   The present invention relates to an optical pickup device that records or reproduces data on and from a plurality of types of optical disks having different recording densities and protective layer thicknesses, and an objective lens used in the device.

光ディスクには、記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。例えば、CD(コンパクトディスク)よりもDVD(デジタルバーサタイルディスク)の記録密度は高く、保護層が薄い。そこで、規格が異なる光ディスクの切り替え時には、保護層の厚みによって変化してしまう球面収差を補正しつつ、情報の記録または再生に使用する光の開口数(NA)を変化させて記録密度の違いに対応したビームスポットが得られるようにする必要がある。   There are multiple standards for optical disks with different recording densities and protective layer thicknesses. For example, a DVD (digital versatile disk) has a higher recording density and a protective layer is thinner than a CD (compact disk). Therefore, when switching between optical discs of different standards, the spherical aberration that changes depending on the thickness of the protective layer is corrected, and the numerical aperture (NA) of the light used for recording or reproducing information is changed to change the recording density. It is necessary to obtain a corresponding beam spot.

例えば、DVDの記録または再生には、CD専用の光学系より高NAの光学系を用いてビームスポットを絞る必要がある。スポット径は波長が短いほど小さくなるため、DVDを利用する光学系では、CD専用の光学系で用いられていた約780nmより短い約660nmの発振波長のレーザー光源を用いる。そのため近年、光情報記録再生装置には、波長の異なるレーザー光を発振可能な光源部を有する光ピックアップ装置が使用されている。なお、本文において、光情報記録再生装置と記した場合には、情報の記録専用装置、情報の再生専用装置、情報の記録および再生兼用装置、の全てを含むものとする。   For example, when recording or reproducing a DVD, it is necessary to narrow the beam spot using an optical system having a higher NA than that of an optical system dedicated to CD. Since the spot diameter becomes smaller as the wavelength becomes shorter, an optical system using a DVD uses a laser light source having an oscillation wavelength of about 660 nm, which is shorter than about 780 nm used in an optical system dedicated to CD. Therefore, in recent years, an optical pickup apparatus having a light source unit that can oscillate laser beams having different wavelengths has been used in an optical information recording / reproducing apparatus. In the text, the term “optical information recording / reproducing apparatus” includes all of the information recording apparatus, the information reproduction apparatus, and the information recording / reproducing apparatus.

また、CDとDVDの各光ディスクに対して、それぞれ良好な状態で各光ディスクの記録面位置にレーザー光を収束させる手段の一つとして、対物レンズの一面に輪帯状の微細な段差を有する回折構造を設けた対物レンズを光ピックアップ装置に搭載する技術が実用化されている。上記のような対物レンズは、該回折構造によって発生する球面収差が入射光束の波長に依存して変化する特徴を利用して、保護層厚の異なる各光ディスクに対応して、常に記録面上にレーザー光が良好な状態で収束するようにしている。   Further, as one of means for converging laser light to the recording surface position of each optical disk in a good state for each optical disk of CD and DVD, a diffractive structure having a ring-shaped fine step on one surface of the objective lens A technique for mounting an objective lens provided with an optical pickup device on an optical pickup device has been put into practical use. The objective lens as described above is always on the recording surface corresponding to each optical disc having a different protective layer thickness by utilizing the feature that the spherical aberration generated by the diffraction structure changes depending on the wavelength of the incident light beam. The laser beam is focused in a good state.

該対物レンズの回折構造が設けられた面は、詳しくは光軸近傍に位置する内側領域と、該内側領域の外側にある外側領域とに分けられる。内側領域は、CDに対する情報の記録または再生用の光が該CDの記録面において良好に収束し、かつDVDに対する情報の記録または再生用の光が該DVDの記録面において良好に収束するような回折構造を備えている。外側領域は、CDに対する情報の記録または再生用の光がCDの記録面において収束に寄与せず、DVDに対する情報の記録または再生用の光のみが該DVDの記録面において良好に収束するような回折構造を備えている。   More specifically, the surface of the objective lens on which the diffractive structure is provided is divided into an inner region located in the vicinity of the optical axis and an outer region outside the inner region. The inner area is such that light for recording or reproducing information on the CD is well converged on the recording surface of the CD, and light for recording or reproducing information on the DVD is well converged on the recording surface of the DVD. It has a diffractive structure. The outer region is such that light for recording or reproducing information on the CD does not contribute to convergence on the recording surface of the CD, and only light for recording or reproducing information on the DVD converges favorably on the recording surface of the DVD. It has a diffractive structure.

上記のような構造により、CDに対する情報の記録または再生用の光のうち、外側領域を透過した光束は、大きな球面収差を有するため記録面上では拡散してしまい、内側領域を透過した光束のみが記録面上で収束し、比較的大径のスポットを形成する。また、DVDに対する情報の記録または再生用の光は、外側領域を透過する光束も収差を持たずに収束するためNAが大きくなり、記録密度の高いDVDに対する情報の記録または再生に適した小径のスポットを形成する。   With the structure as described above, among the light for recording or reproducing information with respect to the CD, the light beam transmitted through the outer region diffuses on the recording surface because it has a large spherical aberration, and only the light beam transmitted through the inner region. Converge on the recording surface to form a relatively large-diameter spot. Further, the light for recording or reproducing information on the DVD has a small NA suitable for recording or reproducing information on a DVD having a high recording density because the light beam transmitted through the outer region is converged without any aberration, so that the NA increases. A spot is formed.

DVDとCDのような対応波長の異なる光ディスクに互換性を有する対物レンズおよび該対物レンズを搭載した光ピックアップ装置は、例えば以下の特許文献1に開示される。   An objective lens having compatibility with optical disks having different corresponding wavelengths, such as DVD and CD, and an optical pickup device equipped with the objective lens are disclosed in, for example, Patent Document 1 below.

特開2000−81566号公報JP 2000-81666 A

近年、情報記録のさらなる高容量化を実現すべく、より一層記録密度の高い新規格の光ディスクが実用化されつつある。該光ディスクとしては、例えばHD DVD等がある。このような光ディスクは、DVDの保護層厚と同等もしくはそれ以下の保護層厚を有する。また、該光ディスクに対する情報の記録または再生時には、その記録密度の高さからDVDに対する情報の記録または再生時に用いられる波長よりもさらに短波長な光束(例えば405nmあたりのいわゆる青色レーザー光)を使用することが要求される。   In recent years, new standard optical discs with higher recording density are being put into practical use in order to achieve higher capacity for information recording. Examples of the optical disc include an HD DVD. Such an optical disc has a protective layer thickness equal to or less than the protective layer thickness of DVD. Further, when recording or reproducing information on the optical disc, a light beam (for example, so-called blue laser light per 405 nm) having a wavelength shorter than the wavelength used when recording or reproducing information on a DVD is used due to its high recording density. Is required.

HD DVD等の新規格の光ディスクの実用化に伴い、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に互換性を持つ新たな光情報記録再生装置の早期実現が望まれている。該装置の早期実現には、上記のどの光ディスクを使用した場合でも、入射光束を各光ディスクの記録面上に良好に収束させる対物レンズが必要となる。しかしながら、上述したように、特許文献1に例示されるような従来の対物レンズは、あくまでCDとDVDに対して情報の記録または再生を行うとき好適となるように設計されている。つまり、従来の対物レンズは、新規格の光ディスクを使用することは全く想定されていない。そのため、従来の対物レンズに青色レーザー光を入射させると、新規格の光ディスクの記録面上において球面収差を始めとする諸収差が発生してしまい、該新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に適したスポットを形成することができなかった。   With the practical application of new standard optical discs such as HD DVD, it is desired to quickly realize a new optical information recording / reproducing apparatus compatible with recording or reproducing information on existing optical discs and new standard optical discs. In order to realize the apparatus at an early stage, an objective lens that favorably converges the incident light beam on the recording surface of each optical disk is required regardless of which optical disk is used. However, as described above, the conventional objective lens as exemplified in Patent Document 1 is designed to be suitable when information is recorded or reproduced on a CD and a DVD. That is, the conventional objective lens is not supposed to use a new standard optical disc. For this reason, when blue laser light is incident on a conventional objective lens, various aberrations such as spherical aberration occur on the recording surface of the new standard optical disc, and recording or reproducing information on the new standard optical disc. A suitable spot could not be formed.

また、新規格のディスクとDVDに対して情報の記録または再生を行うとき好適な対物レンズ及び該対物レンズを搭載した光ピックアップ装置は、例えば以下の特許文献2に開示されている。   Further, an objective lens suitable for recording or reproducing information on a new standard disk and DVD and an optical pickup device equipped with the objective lens are disclosed in, for example, Patent Document 2 below.

特開2001−93179号公報JP 2001-93179 A

しかし、特許文献2に例示される対物レンズは、あくまで新規格のディスクとDVDに対して情報の記録または再生を行うとき好適となるよう設計されているが、CDを使用することは全く想定されていない。   However, the objective lens exemplified in Patent Document 2 is designed to be suitable for recording or reproducing information on a new standard disc and DVD, but it is completely assumed that a CD is used. Not.

以上より、既存のディスクであるCDやDVDおよび新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に互換性を持つように、対物レンズのさらなる改善が望まれていた。   From the above, further improvement of the objective lens has been desired so as to be compatible with information recording or reproduction with respect to existing discs such as CDs and DVDs and new standard optical discs.

そこで本発明は上記の事情に鑑み、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生時にも各ディスクの記録面上において球面収差を抑えて良好なスポットを形成することができる光ピックアップ用対物レンズおよび該対物レンズを搭載する光ピックアップ装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above circumstances, the present invention is capable of forming a good spot by suppressing spherical aberration on the recording surface of each disk during recording or reproduction of information on either an existing optical disk or a new standard optical disk. An object of the present invention is to provide a pickup objective lens and an optical pickup device on which the objective lens is mounted.

上記課題を解決するため、本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置であって、対物レンズを備え、上記の第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1≧NA2>NA3
であり、第一の波長、及び、第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が対物レンズに入射し、前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の式(1)から式(3)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(2)
−0.29<f3×M3<−0.19・・・(3)
を満たしており、さらに、対物レンズの少なくとも一面には回折構造が設けられ、該回折構造の前記第三の波長の光束を前記第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域において、各光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が二次、前記第二の波長の光束および前記第三の波長の光束が一次であることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the optical pickup device of the present invention uses each of three types of light beams having first to third wavelengths for a plurality of optical discs having at least two types of protective layer thicknesses. Is an optical pickup device that records or reproduces information with respect to the optical recording apparatus, and includes an objective lens, and records or reproduces information using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths. The protective layer thickness of the first optical disk is t1, the protective layer thickness of the second optical disk on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength longer than the first wavelength, t2, When the thickness of the protective layer of the third optical disk on which information is recorded or reproduced using the light beam having the longest third wavelength among the three wavelengths is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disk is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disk is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disk. If the required numerical aperture is NA3,
NA1 ≧ NA2> NA3
The first wavelength and the second wavelength light flux are substantially parallel light, and the third wavelength light flux is divergent light incident on the objective lens, and information is recorded or reproduced on the first optical disc. The imaging magnification is M1, the focal length is f1, and the information is recorded or reproduced on the second optical disc, the imaging magnification is M2, the focal length is f2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. When the imaging magnification is M3 and the focal length is f3, the following equations (1) to (3),
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (2)
−0.29 <f3 × M3 <−0.19 (3)
Further, at least one surface of the objective lens is provided with a diffractive structure, and in the first region for converging the light beam of the third wavelength of the diffractive structure on the recording surface of the third optical disc, The diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for each light beam is characterized in that the light beam of the first wavelength is secondary, the light beam of the second wavelength, and the light beam of the third wavelength are primary.

ここで、第一の光ディスクとは、上述した新規格の光ディスク、より詳しくはDVDよりも高容量の情報記録が可能で、情報の記録または再生には青色レーザー光を用いる光ディスクが該当する。また、第二の光ディスクとは例えばDVDが該当する。第三の光ディスクとは、例えばCDやCD−Rが該当する。   Here, the first optical disc corresponds to the above-mentioned new standard optical disc, more specifically, an information disc capable of recording information with a capacity higher than that of a DVD, and an optical disc using blue laser light for recording or reproducing information. The second optical disk corresponds to, for example, a DVD. The third optical disk corresponds to, for example, a CD or a CD-R.

本発明に係る光ピックアップ装置における対物レンズは、第一の波長、及び、第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が入射し、かつ、少なくとも1面に上記のような回折構造を有している。これにより、第一から第三の波長の光束が、各光ディスク面上に良好に収束され、かつ、各光束の利用効率を高めている。 In the objective lens in the optical pickup device according to the present invention, the light beams having the first wavelength and the second wavelength are substantially parallel light, and the light beam having the third wavelength is divergent light incident on at least one surface. It has a diffractive structure as described above. As a result, the light beams having the first to third wavelengths are favorably converged on each optical disk surface, and the utilization efficiency of each light beam is enhanced.

図1(A)〜図1(D)は、回折構造を有する対物レンズに前記第一〜第三の波長の各光束が入射したときの回折効率が、該回折構造の輪帯の段差の量によりどのように変化するかを示すグラフである。図1(A)〜図1(D)は、順に、0次回折光、1次回折光、2次回折光、3次回折光における第一〜第三の波長の回折効率を示す。各グラフにおいて、第一の波長は実線、第二の波長は点線、第三の波長は一点鎖線で示している。また、各グラフにまたがる三本の線分のうち、線分L1は第一の波長で1λ分の輪帯高さを、線分L2は第一の波長で2λ分の輪帯高さを、線分L3は第一の波長で3λ分の輪帯高さを表す。なお、回折構造を有する対物レンズの材料は、d線の屈折率が1.5434、アッベ数が56のものを想定する。図1(A)〜図1(D)に示すように、第一の領域において、最も回折効率が高くなる回折次数を第一の波長で2次に設定した場合、線分L2に示すように、第二および第三の波長において、最も回折効率が高くなる回折次数は1次であることがわかる。   FIGS. 1A to 1D show the diffraction efficiency when the light beams having the first to third wavelengths are incident on an objective lens having a diffractive structure. It is a graph which shows how it changes by. FIGS. 1A to 1D sequentially show diffraction efficiencies of first to third wavelengths in 0th-order diffracted light, first-order diffracted light, second-order diffracted light, and third-order diffracted light. In each graph, the first wavelength is indicated by a solid line, the second wavelength is indicated by a dotted line, and the third wavelength is indicated by a one-dot chain line. Of the three line segments spanning each graph, the line segment L1 has an annular zone height of 1λ at the first wavelength, and the line segment L2 has an annular zone height of 2λ at the first wavelength, The line segment L3 represents the ring zone height of 3λ at the first wavelength. The objective lens material having a diffractive structure is assumed to have a refractive index of d-line of 1.5434 and an Abbe number of 56. As shown in FIG. 1 (A) to FIG. 1 (D), when the diffraction order at which the diffraction efficiency is highest in the first region is set to the second order at the first wavelength, as shown in the line segment L2. It can be seen that at the second and third wavelengths, the diffraction order with the highest diffraction efficiency is the first order.

つまり、本発明に係る光ピックアップ装置において、対物レンズは、第一の領域において最も回折効率が高くなる回折次数を、第一の波長の光束は二次、第二の波長及び第三の波長の光束は一次に設定することにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生時に十分な光量のスポットを各記録面上において確保している。 In other words, in the optical pickup device according to the present invention , the objective lens has the diffraction order with the highest diffraction efficiency in the first region, and the light flux of the first wavelength has the secondary, second, and third wavelengths. By setting the light beam to the first order, a spot having a sufficient amount of light is secured on each recording surface when information is recorded or reproduced on each optical disk.

従来のCDとDVDに対する情報の記録または再生にのみ対応した対物レンズでは、回折構造を持たせることで、異なる2つの波長に対して球面収差を補正することはできる。しかし、本特許のように、異なる3つの波長の場合、設計自由度が不足するために球面収差を補正することはできない。そこで、異なる3つの波長のうち、2つの波長に対しては回折構造により球面収差を補正し、残りの1つの波長に対しては対物レンズに入射する光束の発散度を異ならせることにより球面収差を補正している。   A conventional objective lens that only supports recording or reproduction of information on CDs and DVDs can correct spherical aberration for two different wavelengths by providing a diffractive structure. However, as in this patent, in the case of three different wavelengths, the spherical aberration cannot be corrected due to insufficient design freedom. Therefore, spherical aberration is corrected by diffractive structure for two of the three different wavelengths, and the divergence of the light beam incident on the objective lens is changed for the remaining one wavelength. Is corrected.

本発明に係る光ピックアップ装置は、上記のように第一の波長の光束の回折次数を二次に、第二の波長及び第三の波長の光束の回折次数を一次に設定している。本発明においては、第一の波長は405nm相当、第三の波長は780nm相当を想定しており、回折構造により第一の波長と第三の波長の相対的な球面収差を補正することはできない。これは、回折レンズ(回折構造)のパワーが、回折次数をm、波長をλ、格子ピッチをdとすると、m×λ/dで表されるため、第一の波長に対する二次回折光と第三の波長に対する一次回折光は、回折レンズよりほぼ同じパワーを受けるからである。 In the optical pickup device according to the present invention , as described above, the diffraction orders of the light beam having the first wavelength are set to the second order, and the diffraction orders of the light beams having the second wavelength and the third wavelength are set to the first order. In the present invention, it is assumed that the first wavelength is equivalent to 405 nm and the third wavelength is equivalent to 780 nm, and the relative spherical aberration between the first wavelength and the third wavelength cannot be corrected by the diffractive structure. . This is because the power of the diffractive lens (diffraction structure) is expressed as m × λ / d, where m is the diffraction order, λ is the wavelength, and d is the grating pitch. This is because the first-order diffracted light for the three wavelengths receives substantially the same power from the diffractive lens.

有限系を利用した場合、軸外コマ収差により、トラッキング動作時の収差悪化が避けられない。情報の記録または再生に高いNAが要求されればされるほど、収差許容量が小さくなる。従って、本発明に係る光ピックアップ装置は、情報の記録または再生に高いNAが要求される第一および第二の光ディスク使用時には、対物レンズには略平行光束が入射し、比較的低いNAの第三の光ディスク使用時には、対物レンズには発散光束が入射するようになっている。これにより、該対物レンズがトラッキングシフトした場合であっても、第一及び第二の光ディスク使用時には、コマ収差や非点収差の発生量は、ほぼ無視できるほど小さくできる。なお、第一の領域は、上記の通り、第一から第三の波長の光束を、それぞれ第一から第三の光ディスクの記録面上に収束させるための領域で、対物レンズの光軸近傍に設けられる。 When a finite system is used, aberration deterioration during tracking operation is inevitable due to off-axis coma. The higher the NA required for recording or reproducing information, the smaller the aberration tolerance. Therefore, the optical pickup device according to the present invention has a substantially parallel light flux incident on the objective lens when the first and second optical discs that require a high NA for recording or reproducing information, and a relatively low NA. When the third optical disk is used, a divergent light beam enters the objective lens. Thereby, even when the objective lens is tracking-shifted, when the first and second optical disks are used, the amount of coma and astigmatism generated can be made almost negligible. As described above, the first region is a region for converging the light beams of the first to third wavelengths on the recording surfaces of the first to third optical discs, respectively, in the vicinity of the optical axis of the objective lens. Provided.

各光源と光ディスクとの間に配設されるカップリングレンズの焦点距離は、波長差による屈折率により異なる。従って、各光源から照射された光束を共通のカップリングレンズを介して記録面に導く構成において、第一の波長の光束を照射する光源と第二の波長の光束を照射する光源が同一基板上にある場合、つまり各光源がカップリングレンズから同距離にある場合、対物レンズに入射する光束のうち第一及び第二の波長の少なくとも一方は、収束光、もしくは発散光にならざるを得ない。そこで、本発明に係る光ピックアップ装置では、第一、または第二の光ディスク使用時、上記の式(1)および式(2)を満たすように結像倍率が極力小さくなるように対物レンズが配置される。これにより、トラッキング動作時の収差の発生量を小さくすることができる。 The focal length of the coupling lens disposed between each light source and the optical disc varies depending on the refractive index due to the wavelength difference. Accordingly, in the configuration in which the light beams emitted from the respective light sources are guided to the recording surface via a common coupling lens, the light source that emits the light beam of the first wavelength and the light source that emits the light beam of the second wavelength are on the same substrate. In other words, when each light source is at the same distance from the coupling lens, at least one of the first and second wavelengths of the light beam incident on the objective lens must be convergent light or divergent light. . Therefore, in the optical pickup device according to the present invention, when the first or second optical disk is used, the objective lens is arranged so that the imaging magnification is as small as possible so as to satisfy the above expressions (1) and (2). Is done . Thereby, the amount of aberration generated during the tracking operation can be reduced.

本発明に係る光ピックアップ装置では、第三の光ディスク使用時、上記の式(3)を満たすように構成される。式(3)の上限を超えると、オーバーな球面収差が残存してしまい好ましくない。また、式(3)の下限を下回ると、アンダーな球面収差が発生してしまい好ましくない。 The optical pickup device according to the present invention is configured to satisfy the above formula (3) when the third optical disk is used. Exceeding the upper limit of formula (3) is not preferable because excessive spherical aberration remains. On the other hand, if the value is below the lower limit of the expression (3), an under spherical aberration occurs, which is not preferable.

このように本発明によれば、既存の光ディスク(第二の光ディスク、第三の光ディスク)に対する情報の記録または再生時のみならず、新たな規格の光ディスク(第一の光ディスク)に対する情報の記録または再生時においても球面収差を抑えて記録面上に良好なスポットを形成することができる。   As described above, according to the present invention, not only when information is recorded or reproduced on an existing optical disc (second optical disc, third optical disc), but also when information is recorded or reproduced on an optical disc of a new standard (first optical disc). Even during reproduction, it is possible to suppress the spherical aberration and form a good spot on the recording surface.

本発明に係る光ピックアップ装置によれば、上記対物レンズの回折構造には、第一の波長の光束および第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域が設けられる。また該第二の領域の回折効率が最大になる回折次数は、第一の波長の光束が三次、第二の波長の光束が二次である。 According to the optical pickup device of the present invention, the diffraction structure of the objective lens converges the first wavelength light beam and the second wavelength light beam on the recording surfaces of the first optical disk and the second optical disk, respectively. And a second region that does not contribute to the convergence of the light beam having the third wavelength is provided . The diffraction orders at which the diffraction efficiency of the second region is maximized are the third-order light flux of the first wavelength and the second-order light flux of the second wavelength.

このような第二の領域を設けることにより、第三の波長の光束を拡散することができる。なお、第二の領域は、第一の領域よりも外側に設けられる。   By providing such a second region, the light beam having the third wavelength can be diffused. Note that the second region is provided outside the first region.

具体的には、図1(A)〜図1(D)に示すように、第二の領域において、最も回折効率が高くなる回折次数を第一の波長で3次に設定した場合、線分L3に示すように、第三の波長において1次回折光と2次回折光に分散させることができる。従って、第二の領域を透過した第三の波長の光束は、第三のディスク上への収束に対する寄与は小さくなる。   Specifically, as shown in FIG. 1A to FIG. 1D, in the second region, when the diffraction order at which the diffraction efficiency is highest is set to the third order at the first wavelength, a line segment is obtained. As indicated by L3, the first-order diffracted light and the second-order diffracted light can be dispersed at the third wavelength. Accordingly, the light beam having the third wavelength transmitted through the second region has a small contribution to the convergence on the third disk.

また第二の領域を設けることにより、特に第一の波長、及び第二の波長の光束に対する温度変化による波面収差の劣化を抑えることもできる。すなわち、基準の所定温度(基準温度)で略無収差のプラスチックの屈折レンズは、温度が高くなるとレーザーの発振波長が長くなるため、屈折率が低くなり、結果としてオーバーの球面収差が生じる。該オーバーの球面収差を回折構造で補正するには、アンダーの球面収差を与える必要がある。   In addition, by providing the second region, it is possible to suppress deterioration of wavefront aberration due to a temperature change particularly with respect to the light beams having the first wavelength and the second wavelength. In other words, a plastic refractive lens that is substantially free of aberrations at a predetermined reference temperature (reference temperature) has a higher refractive index because the laser oscillation wavelength becomes longer as the temperature increases, resulting in over spherical aberration. In order to correct the over spherical aberration with the diffraction structure, it is necessary to provide under spherical aberration.

本発明に係る光ピックアップ装置において、対物レンズは、第一の領域において、回折効率が最大となる回折次数が、第一の波長の光束で二次、第二の波長の光束で一次に設定されている。この場合、回折構造のパワーは、第一の波長の光束使用時の方が大きくなる。この回折構造は、第一の波長の光束使用時と第二の波長の光束使用時とで屈折レンズで発生する球面収差をキャンセルするためには、第一の波長の光束使用時に第二の波長の光束使用時よりオーバーな球面収差を発生させるように設定する必要がある。しかし、このような回折構造では、使用する波長が長波長側に変化すると球面収差がオーバー側に変化する特性があるため、温度が高くなった場合に、上記のように屈折レンズ自体に起因して発生する、基準温度時よりオーバーの球面収差に対して、さらにオーバーな球面収差を与えてしまう。よって、温度変化による収差劣化が大きくなる。 In the optical pickup device according to the present invention , in the first region, the diffraction order in which the diffraction efficiency is maximized is set to be the second order with the first wavelength light beam and the first order with the second wavelength light beam. ing. In this case, the power of the diffractive structure is greater when the light beam having the first wavelength is used. This diffractive structure uses the second wavelength when using the first wavelength beam in order to cancel the spherical aberration that occurs in the refractive lens when using the first wavelength beam and when using the second wavelength beam. Therefore, it is necessary to set so as to generate a spherical aberration that is higher than that when using the luminous flux. However, such a diffractive structure has a characteristic that the spherical aberration changes to the over side when the wavelength used is changed to the long wavelength side, so that when the temperature is increased, it is caused by the refractive lens itself as described above. In this case, an excessive spherical aberration is given to an excessive spherical aberration that occurs at a reference temperature. Therefore, aberration deterioration due to temperature change increases.

一方、回折効率が最大となる回折次数が、第一の波長の光束で三次、第二の波長の光束で二次となるような第二の領域の回折構造のパワーは、第二の波長の光束使用時の方が大きくなる。そのため、この回折構造は、第二の波長の光束使用時に第一の波長の光束使用時よりアンダーな球面収差を発生させるように設定すると、使用する波長が長波長側に変化すると球面収差がアンダー側に変化する特性を持ち、温度が高くなった場合に生じる、基準温度時よりオーバーな球面収差を補正することができる。結果として、第二の領域により第一の波長、及び第二の波長の光束に対する波面収差の劣化を抑えることができる。   On the other hand, the power of the diffractive structure in the second region where the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency is the third order for the first wavelength light beam and the second order for the second wavelength light beam is the second wavelength. Larger when using luminous flux. For this reason, if this diffraction structure is set to generate spherical aberration that is under when using a light beam with the second wavelength, the spherical aberration is under when the wavelength used changes to the longer wavelength side. It has a characteristic that changes to the side, and can correct spherical aberration that occurs when the temperature rises and is higher than that at the reference temperature. As a result, it is possible to suppress deterioration of wavefront aberration for the first wavelength and the light flux of the second wavelength by the second region.

本発明に係る光ピックアップ装置において、対物レンズは、さらに次の(4)式、
f1×NA1>f2×NA2・・・(4)
を満たすように構成される。そして、上記回折構造には、第二の領域の外側に、第一の波長の光束のみを効率よく収束させる第三の領域が設けられる。該第三の領域において、第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、第二の領域において第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なるように設定される。このような第三の領域を設けることにより、該第三の領域を透過する第二及び第三の波長の光束を拡散することができる。
In the optical pickup device according to the present invention, the objective lens further includes the following equation (4):
f1 × NA1> f2 × NA2 (4)
Configured to meet . Then, the above-mentioned diffractive structure, the outer side of the second region, the third region to converge only light flux of the first wavelength efficiently is provided. In the third region, the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the first wavelength light beam is set to be different from the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the first wavelength light beam in the second region. Is done. By providing such a third region, it is possible to diffuse the light beams having the second and third wavelengths that pass through the third region.

具体的には、例えば第三の領域において、第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数を1次に設定した場合、図1(A)〜図1(D)中、線分L1に示すように、第二及び第三の波長の光束は、ともに0次回折光と1次回折光に分散することができる。従って、第三の領域を透過した第二及び第三の波長の光束は、第二及び第三のディスク上への収束に対する寄与は小さくなる。 Specifically, for example, in the third region, when the diffraction order at which the diffraction efficiency with respect to the light beam having the first wavelength is maximized is set to the first order, a line segment in FIGS. 1 (A) to 1 (D). As indicated by L1, both the second and third light beams can be dispersed into the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light. Accordingly, the second and third light fluxes transmitted through the third region have a smaller contribution to convergence on the second and third disks.

本発明に係る別の形態の光ピックアップ装置において、対物レンズは、次の(5)式、
f1×NA1<f2×NA2・・・(5)
を満たすように構成される。そして、このような対物レンズの回折構造には、第二の領域の外側に、第二の波長の光束のみを効率よく収束させる第三の領域が設けられる。該第三の領域において、第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、第二の領域において第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なるように設定される。このような第三の領域を設けることにより、該第三の領域を透過する第一及び第三の波長の光束を拡散することができる。
In an optical pickup device according to another aspect of the present invention, the objective lens has the following equation (5):
f1 × NA1 <f2 × NA2 (5)
Configured to meet . Such a diffractive structure of the objective lens is provided with a third region for efficiently converging only the light beam having the second wavelength outside the second region. In the third region, the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam of the second wavelength is set to be different from the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam of the second wavelength in the second region. Is done. By providing such a third region, it is possible to diffuse the light beams having the first and third wavelengths that pass through the third region.

また、第一の波長をλ1、第三の波長をλ3、第一の波長λ1に対する対物レンズの屈折率をn1、第三の波長λ3に対する対物レンズの屈折率をn3、とすると、以下の式(6)、
λ1/(n1−1):λ3/(n3−1)≒1:2・・・(6)
を満たすような三種類の光束を照射する光源を備える光ピックアップ装置に搭載される。このような光ピックアップ装置は、少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクのいずれに対しても、情報の記録または再生を行うことができる。
When the first wavelength is λ1, the third wavelength is λ3, the refractive index of the objective lens for the first wavelength λ1 is n1, and the refractive index of the objective lens for the third wavelength λ3 is n3, (6),
λ1 / (n1-1): λ3 / (n3-1) ≈1: 2 (6)
It is mounted on an optical pickup device having a light source that irradiates three types of light fluxes that satisfy the above conditions. Such an optical pickup device can record or reproduce information on any of a plurality of optical disks having at least two types of protective layer thicknesses.

また、本発明に係る光ピックアップ用対物レンズは、少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置における対物レンズであって、第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1≧NA2>NA3
であり、第一の波長および第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が対物レンズに入射し、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の式(1)から式(3)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(2)
−0.29<f3×M3<−0.19・・・(3)
を満たす。そして、該対物レンズは、以下の式(4)、
f1×NA1>f2×NA2・・・(4)
を満たし、さらに、少なくとも一面に回折構造を有する。回折構造は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域、第一の領域の外側に、第一の波長の光束および第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域、第二の領域の外側に、第一の波長の光束のみを収束させる第三の領域を有する。そして、第一の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、第一の波長の光束が二次、第二の波長の光束および第三の波長の光束が一次であり、第二の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、第一の波長の光束が三次、第二の波長の光束が二次であり、第三の領域において、第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、第二の領域において第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なるように構成される。また、本発明に係る別の形態の対物レンズは、以下の式(5)、
f1×NA1<f2×NA2・・・(5)
を満たし、さらに、少なくとも一面には回折構造を有する。回折構造は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域、第一の領域の外側に、第一の波長の光束および第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域、第二の領域の外側に、第二の波長の光束のみを結像させる第三の領域を有する。そして、第一の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、第一の波長の光束が二次、第二の波長の光束および第三の波長の光束が一次であり、第二の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、第一の波長の光束が三次、第二の波長の光束が二次であり、第三の領域において、第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、第二の領域において第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なるように構成される。
The objective lens for an optical pickup according to the present invention uses the three types of light beams having the first to third wavelengths for a plurality of optical discs having at least two types of protective layer thicknesses, thereby providing information on each optical disc. Protecting a first optical disc, which is an objective lens in an optical pickup device that records or reproduces information on which information is recorded or reproduced using a light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths The layer thickness is t1, the protective layer thickness of the second optical disc on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength longer than the first wavelength is t2, and the thickness of the first to third wavelengths is the largest. If the thickness of the protective layer of the third optical disk on which information is recorded or reproduced using a long third wavelength light beam is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disk is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disk is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disk. If the required numerical aperture is NA3,
NA1 ≧ NA2> NA3
The first and second light fluxes are substantially parallel light, and the third light flux is divergent light incident on the objective lens. The image magnification is M1, the focal length is f1, the imaging magnification is M2 when the information is recorded or reproduced on the second optical disc, the focal length is f2, and the imaging magnification is obtained when the information is recorded or reproduced on the third optical disc. Is M3 and the focal length is f3, the following formulas (1) to (3),
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (2)
−0.29 <f3 × M3 <−0.19 (3)
To meet. And this objective lens is the following formula | equation (4),
f1 × NA1> f2 × NA2 (4)
The filled, further have a diffractive structure on at least one surface. The diffractive structure has a first region for converging a third wavelength light beam on the recording surface of the third optical disc, and a first wavelength light beam and a second wavelength light beam outside the first region , respectively. Only the light beam of the first wavelength is outside the second region and the second region which are converged on the recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc and do not contribute to the convergence of the light beam of the third wavelength. Has a third region to converge. Then, in the first region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized, the light flux secondary first wavelength, Ri luminous flux and the third light flux is the primary der wavelength of the second wavelength, the second In the region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized is that the light beam of the first wavelength is the third order, the light beam of the second wavelength is the second order, and in the third region, the diffraction efficiency for the light beam of the first wavelength is The diffraction order that is maximized is configured to be different from the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam having the first wavelength in the second region. In addition, an objective lens according to another aspect of the present invention has the following formula (5),
f1 × NA1 <f2 × NA2 (5)
And at least one surface has a diffractive structure. The diffractive structure has a first region for converging a third wavelength light beam on the recording surface of the third optical disc, and a first wavelength light beam and a second wavelength light beam outside the first region, respectively. Only the light flux of the second wavelength is outside the second region and the second region which are converged on the recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc and do not contribute to the convergence of the light flux of the third wavelength. Has a third region. In the first region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized is that the light beam of the first wavelength is secondary, the light beam of the second wavelength and the light beam of the third wavelength are primary, and the second region In the third region, the diffraction order with the maximum diffraction efficiency is the third order for the light flux of the first wavelength and the second order for the light flux of the second wavelength. The diffraction order is configured to be different from the diffraction order at which the diffraction efficiency with respect to the light beam having the second wavelength is maximized in the second region.

以上のように、本発明によれば、回折構造の回折次数を適切に設定すると共に、該回折構造で除去しきれない収差を結像倍率の調整によって良好に抑えることにより、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生時にも各ディスクの記録面上において球面収差を抑えて良好なスポットを形成可能な光ピックアップ用対物レンズおよび該対物レンズを搭載する光ピックアップ装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the diffraction order of the diffractive structure is appropriately set, and aberrations that cannot be removed by the diffractive structure are satisfactorily suppressed by adjusting the imaging magnification. Provided are an optical pickup objective lens capable of forming a good spot by suppressing spherical aberration on a recording surface of each disc during recording or reproduction of information on any standard optical disc, and an optical pickup device equipped with the objective lens. be able to.

以下、この発明に係る光ピックアップ用対物レンズ30および該対物レンズ30を搭載する光ピックアップ装置100の実施形態を説明する。光ピックアップ装置100は、保護層の厚みや記録密度が異なる第一から第三の光ディスクD1〜D3に対して互換性を有する光情報記録再生装置に搭載される。   Hereinafter, an embodiment of an optical pickup objective lens 30 and an optical pickup apparatus 100 equipped with the objective lens 30 according to the present invention will be described. The optical pickup device 100 is mounted on an optical information recording / reproducing device having compatibility with the first to third optical discs D1 to D3 having different protective layer thicknesses and recording densities.

図2は、光ピックアップ装置の概略構成を表す模式図である。光ピックアップ装置は、第一〜第三光源10A〜10C、カップリングレンズ20A〜20C、対物レンズ30、ビームスプリッタ41、42を有する。図2に示すように、各光源10A〜10Cから照射され各カップリングレンズ20A〜20Cを透過した各光束は、二つのビームスプリッタ41、42によって共通の光路に導かれ、対物レンズ30に入射する。対物レンズを透過した光束は、情報の記録または再生の対象となる光ディスクD1〜D3の記録面上に収束する。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical pickup device. The optical pickup device includes first to third light sources 10A to 10C, coupling lenses 20A to 20C, an objective lens 30, and beam splitters 41 and 42. As shown in FIG. 2, each light beam irradiated from each light source 10 </ b> A to 10 </ b> C and transmitted through each coupling lens 20 </ b> A to 20 </ b> C is guided to a common optical path by two beam splitters 41 and 42 and enters the objective lens 30. . The light beam that has passed through the objective lens converges on the recording surface of the optical discs D1 to D3 to be recorded or reproduced.

図3(A)〜図3(C)は、図2を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて図示した光ピックアップ装置100の概略構成を表す図である。すなわち、図3(A)〜図3(C)は、順に、第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における構成図である。図2、図3において、光ピックアップ装置100の基準軸は、図中一点鎖線で表示されている。また、第一光源10Aから照射された光束は実線で、第二光源10Bから照射された光束は破線で、第三光源10Cから照射された光束は点線で、それぞれ描かれている。図2、図3に示す状態では、対物レンズの光軸は光学系の基準軸と一致しているが、トラッキング動作などにより対物レンズの光軸が光学系の基準軸から外れる状態もある。   FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating a schematic configuration of the optical pickup device 100 illustrated in FIG. 2 separately for each optical path when each optical disk is used. That is, FIGS. 3A to 3C are configuration diagrams at the time of recording or reproducing information on the first optical disc D1, the second optical disc D2, and the third optical disc D3 in order. 2 and 3, the reference axis of the optical pickup device 100 is indicated by a one-dot chain line in the drawings. The light beam emitted from the first light source 10A is drawn with a solid line, the light beam emitted from the second light source 10B is drawn with a broken line, and the light beam emitted from the third light source 10C is drawn with a dotted line. In the state shown in FIGS. 2 and 3, the optical axis of the objective lens coincides with the reference axis of the optical system, but the optical axis of the objective lens may deviate from the reference axis of the optical system due to a tracking operation or the like.

なお本実施形態では、記録密度が最も高い光ディスク(例えばHD DVD等の新規格の光ディスク)を第一の光ディスクD1、第一の光ディスクD1に比べて相対的に記録密度が低い(例えばDVDやDVD−R等)を第二の光ディスクD2、記録密度が最も低い光ディスク(例えばCDやCD−R等)を第三の光ディスクD3と記す。また、各光ディスクD1〜D3の保護層厚をそれぞれt1〜t3とすると、各保護層厚には、以下のような関係がある。
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
なお、どの光ディスクも情報の記録または再生時は、図示しないターンテーブル上に載置され回転駆動される。
In the present embodiment, an optical disc having the highest recording density (for example, a new standard optical disc such as HD DVD) has a relatively lower recording density (for example, DVD or DVD) than the first optical disc D1 and the first optical disc D1. -R, etc.) is referred to as the second optical disk D2, and the optical disk having the lowest recording density (eg, CD, CD-R, etc.) is referred to as the third optical disk D3. Further, assuming that the protective layer thicknesses of the optical disks D1 to D3 are t1 to t3, the protective layer thicknesses have the following relationship.
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
All optical disks are placed on a turntable (not shown) and rotated when information is recorded or reproduced.

各光ディスクD1〜D3のそれぞれに対して情報の記録または再生を行う場合、記録密度の違いに対応したビームスポットが得られるように、必要とされるNAの値を変化させる必要がある。ここで、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生時に必要とされるNAを、それぞれNA1、NA2、NA3とすると、各NAには以下のような関係がある。
NA1≧NA2>NA3
つまり、最も記録密度の高い第一の光ディスクD1に対する情報の記録または再生時には、より小径なビームスポットの形成が要求されるため、必要なNAが高くなる。
When recording or reproducing information on each of the optical discs D1 to D3, it is necessary to change the required NA value so that a beam spot corresponding to the difference in recording density can be obtained. Here, assuming that NAs required for recording or reproducing information on each of the optical discs D1 to D3 are NA1, NA2, and NA3, each NA has the following relationship.
NA1 ≧ NA2> NA3
That is, when recording or reproducing information on the first optical disc D1 having the highest recording density, it is required to form a beam spot with a smaller diameter, so that the necessary NA becomes high.

第一光源10Aは、第一の光ディスクD1に対して情報の記録または再生を行う際に用いられる。つまり、第一光源10Aは、第一の光ディスクD1の記録面上において最も小径のビームスポットを形成するために、三つの光源のうち最も短波長(第一の波長)であるレーザー光(以下、第一のレーザー光という)を照射する。第三光源10Cは、第三の光ディスクD3に対して情報の記録または再生を行う際に用いられる。つまり、第三光源10Cは、第三の光ディスクD3の記録面上において最も大径のビームスポットを形成するために、三つの光源のうち最も長波長(第三の波長)であるレーザー光(以下、第三のレーザー光という)を照射する。第二光源10Bは、記録密度の高い第二の光ディスクD2に対して情報の記録または再生を行う際に用いられる。つまり、第二光源10Bは、第二の光ディスクD2の記録面上において比較的小径のビームスポットを形成するために、第一のレーザー光よりは長波長であってかつ第三のレーザー光よりは短波長(第二の波長)であるレーザー光(以下、第二のレーザー光という)を照射する。   The first light source 10A is used when information is recorded on or reproduced from the first optical disc D1. That is, the first light source 10A has a laser beam having the shortest wavelength (first wavelength) of the three light sources (hereinafter referred to as “the first wavelength”) in order to form the beam spot having the smallest diameter on the recording surface of the first optical disc D1. The first laser beam). The third light source 10C is used when information is recorded on or reproduced from the third optical disc D3. That is, the third light source 10C is a laser beam having the longest wavelength (third wavelength) of the three light sources (hereinafter referred to as “the third wavelength”) in order to form the beam spot having the largest diameter on the recording surface of the third optical disc D3. The third laser beam). The second light source 10B is used when information is recorded on or reproduced from the second optical disc D2 having a high recording density. In other words, the second light source 10B has a longer wavelength than the first laser beam and more than the third laser beam in order to form a relatively small beam spot on the recording surface of the second optical disc D2. Laser light (hereinafter referred to as second laser light) having a short wavelength (second wavelength) is irradiated.

なお、各光源10A〜10Cは、それぞれ独立して異なる場所に配設されていてもよいし、単一の基板上に所定方向に並べて配設されていてもよい。各光源10A〜10Cを独立して異なる場所に配設する場合、各光源10A〜10Cから照射されたレーザー光は、図2に示すように、各カップリングレンズ20A〜20Cを透過した後、各ビームスプリッタ41、42によって合成され、対物レンズ30に導かれる。   In addition, each light source 10A-10C may be independently arrange | positioned in a different place, and may be arrange | positioned along with the predetermined direction on the single board | substrate. When the light sources 10A to 10C are independently arranged at different locations, the laser light emitted from the light sources 10A to 10C passes through the coupling lenses 20A to 20C as shown in FIG. The beams are combined by the beam splitters 41 and 42 and guided to the objective lens 30.

対物レンズ30は、各光源側から順に第一面30aと第二面30bを有する。対物レンズ30は、図3(A)〜図3(C)に示すように両面30a、30bとも非球面である両凸のプラスチック製単レンズである。上述した通り、各光ディスクD1〜D3は、D1またはD2とD3で保護層の厚さが異なり、各ディスク使用時に用いる光束の波長も異なるので、対物レンズ30の屈折率も異なる。このため、情報の記録または再生に使用される光ディスクによって球面収差が変化する。そこで、本実施形態においては、対物レンズ30の少なくとも一方の面(本実施形態では面30a)に光軸を中心とした複数の微細な段差を有する輪帯状の回折構造を設ける。   The objective lens 30 has a first surface 30a and a second surface 30b in order from each light source side. As shown in FIGS. 3A to 3C, the objective lens 30 is a biconvex plastic single lens in which both surfaces 30a and 30b are aspherical surfaces. As described above, in each of the optical disks D1 to D3, the thickness of the protective layer is different between D1 or D2 and D3, and the wavelength of the light beam used when each disk is used is also different, so that the refractive index of the objective lens 30 is also different. For this reason, the spherical aberration varies depending on the optical disk used for recording or reproducing information. Therefore, in the present embodiment, an annular diffractive structure having a plurality of fine steps centered on the optical axis is provided on at least one surface of the objective lens 30 (surface 30a in the present embodiment).

図4は、対物レンズ30の光軸AXを含む面での断面形状の第一面30a近傍の拡大図である。対物レンズ30の第一面30aは、以下のように形成される。第一面30aは、光軸の周囲に位置する第一の領域31と、第一の領域31の周囲に位置する第二の領域32と、第二の領域33の最外周からレンズ外周部(不図示)までの第三の領域33と、を有する。第一から第三の各領域31〜33に形成される各輪帯状の段差は、面30aの内側から外側に向かって、隣接する輪帯に対して光路長差が特定の波長の略整数倍となるように形成される。   FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the first surface 30 a having a cross-sectional shape on the surface including the optical axis AX of the objective lens 30. The first surface 30a of the objective lens 30 is formed as follows. The first surface 30 a includes a first region 31 positioned around the optical axis, a second region 32 positioned around the first region 31, and a lens outer peripheral portion (from the outermost periphery of the second region 33). And a third region 33 up to (not shown). Each annular zone-shaped step formed in each of the first to third regions 31 to 33 has an optical path length difference with respect to the adjacent annular zone from the inner side to the outer side of the surface 30a. It is formed to become.

第一の領域31は、第一から第三の各レーザー光がそれぞれ対応する光ディスクD1〜D3の記録面において良好に収束するような回折構造を備える。具体的には、該回折構造は、第一と第二のレーザー光の波長差により対物レンズ10の屈折レンズ部分で生じる球面収差の変化をキャンセルするような球面収差の波長特性を有し、かつ、回折効率が最大となる回折次数が、第一のレーザー光は二次、それ以外は一次となるように設計される。つまり、第一の領域31は、図1(A)〜図1(D)中、線分L2に対応する段差量を持つ。このように、第一のレーザー光における二次光の回折効率が最大となるように設計された第一の領域31は、第一の波長の該回折構造の輪帯によって与えられる光路長差が第三の波長に略等しくなる。つまり、本実施形態の第一の領域31は、第三の光ディスクD3使用時における第三のレーザー光の利用効率も高いという利点がある。   The first region 31 has a diffractive structure that allows the first to third laser beams to converge well on the recording surfaces of the corresponding optical disks D1 to D3. Specifically, the diffractive structure has a wavelength characteristic of spherical aberration that cancels a change in spherical aberration that occurs in the refractive lens portion of the objective lens 10 due to the wavelength difference between the first and second laser beams, and The diffraction order that maximizes the diffraction efficiency is designed so that the first laser beam is secondary, and the others are primary. That is, the first region 31 has a level difference corresponding to the line segment L2 in FIGS. 1 (A) to 1 (D). As described above, the first region 31 designed to maximize the diffraction efficiency of the secondary light in the first laser light has an optical path length difference given by the annular zone of the diffraction structure of the first wavelength. It is approximately equal to the third wavelength. That is, the first region 31 of the present embodiment has an advantage that the utilization efficiency of the third laser beam is high when the third optical disc D3 is used.

第二の領域32は、第一のレーザー光および第二のレーザー光がそれぞれ対応する光ディスクD1、D2の記録面において略無収差で良好に収束するような回折構造を有する。具体的には、該回折構造は、第一のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が三次、第二のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が二次となるように設計される。つまり、第二の領域32は、図1(A)〜図1(D)中、線分L3に対応する段差量を持つ。このように設計された第二の領域32を透過した第三のレーザー光は、第一の領域31を透過した第三のレーザー光と波面の位相が揃わない。つまり、第二の領域32は、第三のレーザー光の収束には寄与しない。   The second region 32 has a diffractive structure in which the first laser beam and the second laser beam converge well with substantially no aberration on the recording surfaces of the corresponding optical disks D1 and D2, respectively. Specifically, the diffractive structure is designed so that the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the first laser beam is the third order, and the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the second laser beam is the second order. The That is, the second region 32 has a level difference corresponding to the line segment L3 in FIGS. 1 (A) to 1 (D). The phase of the wave front of the third laser light transmitted through the second region 32 designed in this way does not match that of the third laser light transmitted through the first region 31. That is, the second region 32 does not contribute to the convergence of the third laser beam.

第三の領域33は、対物レンズ30が、以下の式(4)または式(5)、
f1×NA1>f2×NA2・・・(4)
f1×NA1<f2×NA2・・・(5)
を満たす場合に設けられる領域である。
In the third region 33, the objective lens 30 has the following formula (4) or formula (5),
f1 × NA1> f2 × NA2 (4)
f1 × NA1 <f2 × NA2 (5)
It is an area provided when satisfying.

対物レンズ30が式(4)を満たすときに設けられる第三の領域33は、第一のレーザー光が第一の光ディスクD1の記録面において略無収差で良好に結像するような回折構造を有する。ここで、第三の領域33は、第二の領域32とは異なり、第二のレーザー光の収束には寄与しない。そのため、該回折構造は、第一のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が第二の領域32における第一のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域33は、第一のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。   The third region 33 provided when the objective lens 30 satisfies the formula (4) has a diffractive structure in which the first laser beam forms a good image with substantially no aberration on the recording surface of the first optical disc D1. Have. Here, unlike the second region 32, the third region 33 does not contribute to the convergence of the second laser beam. Therefore, the diffractive structure is designed such that the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the first laser light is different from the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the first laser light in the second region 32. . At the time of designing, the third region 33 is blazed so that the diffraction efficiency with respect to the first laser beam is maximized.

対物レンズ30が式(5)を満たすときに設けられる第三の領域33は、第二のレーザー光が第二の光ディスクD2の記録面において略無収差で良好に収束するような回折構造を有する。ここで、第三の領域33は、第二の領域32とは異なり、第一のレーザー光の収束には寄与しない。そのため、該回折構造は、第二のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が第二の領域32における第二のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域33は、第二のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。   The third region 33 provided when the objective lens 30 satisfies the formula (5) has a diffractive structure in which the second laser light is converged well with substantially no aberration on the recording surface of the second optical disc D2. . Here, unlike the second region 32, the third region 33 does not contribute to the convergence of the first laser beam. Therefore, the diffractive structure is designed such that the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the second laser light is different from the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the second laser light in the second region 32. . At the time of designing, the third region 33 is blazed so that the diffraction efficiency with respect to the second laser beam is maximized.

上記のように各領域31〜33の回折構造を設計することにより、上述した各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生時に好適なNA(NA1〜NA3)が得られる。   By designing the diffractive structure of each of the regions 31 to 33 as described above, a suitable NA (NA1 to NA3) can be obtained at the time of recording or reproducing information on each of the optical discs D1 to D3.

また上記のような回折構造をもつ対物レンズ30が装置100の基準軸上にある場合、第一の光ディスクD1または第二の光ディスクD2に対する情報の記録または再生時、対物レンズ30を透過したレーザー光は、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束する。しかし、対物レンズ30がトラッキングによって該基準軸上からずれた場合、対物レンズ30には軸外光が入射する。この際、対物レンズへ発散光が入射した場合、コマ収差等が発生してしまう。一般に、情報の記録または再生に高NAが要求される光ディスクほど、収差に対する許容範囲が狭い。従って、第一の光ディスクD1または第二の光ディスクD2に対する情報の記録または再生時、対物レンズ30がトラッキングシフトした場合であっても、軸外光による諸収差の発生を抑えるために、対物レンズ30には略平行光束を入射させる。具体的には、第一の光ディスクD1使用時における対物レンズ30の結像倍率をM1、焦点距離をf1、第二の光ディスクD2使用時における対物レンズ30の結像倍率をM2、焦点距離をf2、とすると、対物レンズ30は、以下の式(1)及び式(2)を満たすように配置される。
−0.02<f1×M1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(2)
In addition, when the objective lens 30 having the diffractive structure as described above is on the reference axis of the apparatus 100, laser light transmitted through the objective lens 30 during recording or reproduction of information with respect to the first optical disc D1 or the second optical disc D2. Converges on the recording surface of each optical disc with substantially no aberration. However, when the objective lens 30 is displaced from the reference axis by tracking, off-axis light is incident on the objective lens 30. At this time, when divergent light enters the objective lens, coma aberration or the like occurs. In general, an optical disc that requires a high NA for recording or reproducing information has a narrower tolerance for aberration. Therefore, in order to suppress the occurrence of various aberrations due to off-axis light even when the objective lens 30 is tracking-shifted during recording or reproduction of information with respect to the first optical disc D1 or the second optical disc D2, the objective lens 30 is used. A substantially parallel light beam is incident on. Specifically, the imaging magnification of the objective lens 30 when the first optical disc D1 is used is M1, the focal length is f1, the imaging magnification of the objective lens 30 when the second optical disc D2 is used is M2, and the focal length is f2. Then, the objective lens 30 is disposed so as to satisfy the following expressions (1) and (2).
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (2)

式(1)および式(2)を満たすように対物レンズ30を配置することにより、第一の光ディスクD1、及び第二の光ディスクD2使用時に、トラッキング動作時に発生するコマ収差や非点収差を良好に抑えることができる。   By arranging the objective lens 30 so as to satisfy the expressions (1) and (2), the coma and astigmatism generated during the tracking operation are good when the first optical disk D1 and the second optical disk D2 are used. Can be suppressed.

本実施形態では、第一光源10Aと第二光源10Bを、各光源10A、10Bから照射されたレーザー光が各カップリングレンズ20A、20Bによって平行光束に変換されるような位置に配設することにより、対物レンズ30の結像倍率を0にしている。すなわち本実施形態の各カップリングレンズ20A、20Bは、第一のレーザー光および第二のレーザー光に対して、コリメートレンズとして機能する。   In the present embodiment, the first light source 10A and the second light source 10B are arranged at positions where the laser light emitted from the light sources 10A and 10B is converted into parallel light beams by the coupling lenses 20A and 20B. Thus, the imaging magnification of the objective lens 30 is set to zero. That is, each coupling lens 20A, 20B of this embodiment functions as a collimating lens for the first laser light and the second laser light.

上記のように、収差に対する許容範囲が狭い各光ディスクD1、D2使用時の収差を有効に抑えるように対物レンズ30を設計すると、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に発生する球面収差が十分に抑えきれない。そこで、第三の光ディスクD3使用時に発生する球面収差は、図3(C)に示すように対物レンズ30に入射する光束を発散光にすることにより補正する。具体的には、第三の光ディスクD3使用時における対物レンズ30の結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、対物レンズ30は、以下の式(3)を満たすように配置される。
−0.29<f3×M3<−0.19・・・(3)
As described above, when the objective lens 30 is designed so as to effectively suppress the aberration when using each of the optical discs D1 and D2 having a narrow tolerance for aberration, spherical aberration generated when information is recorded or reproduced on the third optical disc D3. I can't keep it down. Therefore, the spherical aberration generated when the third optical disk D3 is used is corrected by making the light beam incident on the objective lens 30 into divergent light as shown in FIG. Specifically, when the imaging magnification of the objective lens 30 when the third optical disc D3 is used is M3 and the focal length is f3, the objective lens 30 is arranged so as to satisfy the following expression (3).
−0.29 <f3 × M3 <−0.19 (3)

式(3)を満たすように対物レンズ30を配置することにより、第三の光ディスクD3使用時に発生する球面収差を良好に抑えることができる。   By arranging the objective lens 30 so as to satisfy the expression (3), it is possible to satisfactorily suppress spherical aberration that occurs when the third optical disc D3 is used.

なお、上述したように、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に光束の収束に寄与する領域は、第一の領域31のみである。従って、第一の領域31の回折構造は、第三のレーザーの利用効率を高くするような輪帯構造にすることが望ましい。本実施形態では、第一のレーザーの波長は二次回折光を利用するため、第一のレーザーの波長の該回折構造の輪帯によって与えられる光路長差が第三のレーザーの波長と略等しくなる。従って、第一の領域31は、第一のレーザーの波長の約二倍の波長でブレーズ化することで、第一、および第三のレーザー光の利用効率を高くすることができる。また、第二の光ディスクD2使用時に第二のレーザー光の利用効率を高めるために、第一の領域31の光軸近傍の輪帯は、第二の波長に近い波長でブレーズ化しても良い。   As described above, the first region 31 is the only region that contributes to the convergence of the light beam when recording or reproducing information on the third optical disc D3. Therefore, it is desirable that the diffractive structure of the first region 31 is an annular structure that increases the utilization efficiency of the third laser. In this embodiment, since the wavelength of the first laser uses second-order diffracted light, the optical path length difference provided by the ring zone of the diffractive structure of the wavelength of the first laser is substantially equal to the wavelength of the third laser. . Therefore, the use efficiency of the first and third laser beams can be increased by blazing the first region 31 at a wavelength about twice the wavelength of the first laser. Further, in order to increase the utilization efficiency of the second laser beam when the second optical disc D2 is used, the annular zone in the vicinity of the optical axis of the first region 31 may be blazed at a wavelength close to the second wavelength.

上記のような構成により、図3(A)〜(C)にそれぞれ示すように、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生時、使用する光ディスクに対応する光源から照射されたレーザー光は、各カップリングレンズ20A〜20Cと各ビームスプリッタ41、42と対物レンズ30を介して光ディスクの記録面近傍に収束し、情報の記録または再生に好適なスポットを形成する。   With the configuration as described above, as shown in FIGS. 3A to 3C, when recording or reproducing information on each of the optical discs D1 to D3, the laser light emitted from the light source corresponding to the optical disc to be used is It converges in the vicinity of the recording surface of the optical disc via each coupling lens 20A-20C, each beam splitter 41, 42, and objective lens 30, and forms a spot suitable for recording or reproducing information.

以上説明した、図3(A)〜図3(C)に示す光ピックアップ装置100は、使用する各レーザー光の波長が対物レンズ30の屈折率を考慮しつつ比較した場合、回折レンズ構造による収差補正が困難な関係にあっても、各光ディスクの記録面に良好なスポットを形成し、情報の記録または再生を可能にしている。該関係とは、具体的には、第一のレーザー光の波長をλ1、第三のレーザー光の波長をλ3、第一の波長λ1に対する対物レンズ30の屈折率をn1、第三の波長λ3に対する対物レンズ30の屈折率をn3、とすると、以下の式(6)のような関係をいう。
λ1/(n1−1):λ3/(n3−1)≒1:2・・・(6)
In the optical pickup device 100 shown in FIGS. 3A to 3C described above, when the wavelength of each laser beam used is compared in consideration of the refractive index of the objective lens 30, the aberration due to the diffractive lens structure Even if the correction is difficult, good spots are formed on the recording surface of each optical disc, and information can be recorded or reproduced. Specifically, the relationship is that the wavelength of the first laser light is λ1, the wavelength of the third laser light is λ3, the refractive index of the objective lens 30 with respect to the first wavelength λ1 is n1, and the third wavelength λ3. When the refractive index of the objective lens 30 with respect to n is n3, the following relationship (6) is satisfied.
λ1 / (n1-1): λ3 / (n3-1) ≈1: 2 (6)

式(6)のような関係がある場合、第一の波長λ1の光束の回折次数を二次、第三の波長λ3の光束の回折次数を一次に設定すると、第一の波長λ1に対する二次回折光と第三の波長λ3に対する一次回折光は、回折レンズよりほぼ同じパワーを受けるため、第一および第三の波長差による屈折率変化とディスク保護層厚の差による相対的な球面収差を回折構造で補正することはできない。従って、本実施形態の対物レンズ30は、記録密度が高く収差の許容範囲が狭い第一および第二の光ディスク使用時には、面30aに設けられた回折構造によって収差を略完全に補正し、第三の光ディスク使用時には、回折構造と対物レンズの結像倍率によって収差を補正している。つまり光ピックアップ対物レンズ30や装置100は、式(6)のような関係がある複数の光ディスクに互換性を持つレンズもしくは装置といえる。   When there is a relationship such as Equation (6), if the diffraction order of the light beam having the first wavelength λ1 is set to the second order and the diffraction order of the light beam having the third wavelength λ3 is set to the first order, then the second order for the first wavelength λ1. Since the first-order diffracted light and the first-order diffracted light for the third wavelength λ3 receive almost the same power from the diffractive lens, it diffracts the relative spherical aberration due to the refractive index change due to the first and third wavelength differences and the disc protective layer thickness difference It cannot be corrected by the structure. Therefore, the objective lens 30 of the present embodiment corrects the aberration almost completely by the diffractive structure provided on the surface 30a when the first and second optical disks having a high recording density and a narrow tolerance range of the aberration are used. When using this optical disc, the aberration is corrected by the imaging magnification of the diffractive structure and the objective lens. That is, it can be said that the optical pickup objective lens 30 and the apparatus 100 are lenses or apparatuses compatible with a plurality of optical disks having the relationship represented by the formula (6).

以上説明した実施形態に基づく具体的な実施例2例を提示する。各実施例は、いずれも保護層厚が0.6mmの第一の光ディスクD1および第二の光ディスクD2と、保護層厚が1.2mmの第三の光ディスクD3との互換性を有する光ピックアップ用対物レンズ30を搭載する光ピックアップ装置100に関するものである。   Two specific examples based on the embodiment described above are presented. In each of the embodiments, the first optical disk D1 and the second optical disk D2 each having a protective layer thickness of 0.6 mm are compatible with the third optical disk D3 having a protective layer thickness of 1.2 mm. The present invention relates to an optical pickup device 100 on which an objective lens 30 is mounted.

実施例1の光ピックアップ装置100を表す概略図は図3(A)〜図3(C)に示される。実施例1の対物レンズ30の具体的な仕様は、表1に示されている。   Schematic diagrams illustrating the optical pickup device 100 of the first embodiment are shown in FIGS. 3 (A) to 3 (C). Specific specifications of the objective lens 30 of Example 1 are shown in Table 1.

Figure 0004148520
Figure 0004148520

表1中、設計波長とは、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生の際に最も適した波長のことである。後に示す表10においても同様である。表1に示す対物レンズ30を備える光ピックアップ装置100の具体的数値構成は表2〜表4に示される。   In Table 1, the design wavelength is a wavelength most suitable for recording or reproducing information on each of the optical discs D1 to D3. The same applies to Table 10 shown later. Specific numerical configurations of the optical pickup device 100 including the objective lens 30 shown in Table 1 are shown in Tables 2 to 4.

Figure 0004148520
Figure 0004148520
Figure 0004148520
Figure 0004148520
Figure 0004148520
Figure 0004148520

表2〜表4は、順に、第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における光ピックアップ装置100の具体的数値構成である。   Tables 2 to 4 show specific numerical configurations of the optical pickup device 100 at the time of recording or reproducing information on the first optical disc D1, the second optical disc D2, and the third optical disc D3 in order.

表2〜表4中の備考に示すように、面番号0が各光源10A〜10C、面番号1、2が各カップリングレンズ20A〜20C、表2〜表3の面番号3、4がビームスプリッタ41、表2〜3の面番号5、6及び表4の面番号3、4がビームスプリッタ42、表2〜3の面番号7、8及び表4の面番号5、6が対物レンズ30、表2〜3の面番号9、10及び表4の面番号7、8が媒体である各光ディスクD1〜D3の保護層および記録面を示している。表2〜表4中、rはレンズ各面の曲率半径(単位:mm)、dは情報の記録または再生時におけるレンズ厚またはレンズ間隔(単位:mm)、n(Xnm)は波長Xnmでの屈折率である。後述の実施例2で示す各表についても同様である。   As shown in the remarks in Tables 2 to 4, the surface number 0 is the light sources 10A to 10C, the surface numbers 1 and 2 are the coupling lenses 20A to 20C, and the surface numbers 3 and 4 in Tables 2 to 3 are the beams. The splitter 41, the surface numbers 5 and 6 in Tables 2 and 3, the surface numbers 3 and 4 in Table 4 are the beam splitter 42, the surface numbers 7 and 8 in Tables 2 and 3, and the surface numbers 5 and 6 in Table 4 are the objective lens 30. Surface numbers 9 and 10 in Tables 2 to 3 and surface numbers 7 and 8 in Table 4 indicate the protective layer and recording surface of each optical disk D1 to D3, which is a medium. In Tables 2 to 4, r is a radius of curvature (unit: mm) of each lens surface, d is a lens thickness or lens interval (unit: mm) at the time of recording or reproducing information, and n (Xnm) is a wavelength Xnm. Refractive index. The same applies to each table shown in Example 2 described later.

表2〜表4に示すように対物レンズ30の第一面30aは、第一から第三の三つの領域からなっている。それぞれ第一から第三の各領域31〜33の範囲を光軸AXからの高さhで表すと、
第一の領域31…h≦1.53、
第二の領域32…1.53<h≦1.87、
第三の領域33…1.87<h≦1.95、となる。
As shown in Tables 2 to 4, the first surface 30a of the objective lens 30 includes first to third regions. When the range of each of the first to third regions 31 to 33 is expressed by a height h from the optical axis AX,
First region 31... H ≦ 1.53,
Second region 32... 1.53 <h ≦ 1.87,
The third region 33... 1.87 <h ≦ 1.95.

また、各カップリングレンズ20A〜20Cの第二面、および対物レンズ30の両面30a、30bは非球面である。その形状は光軸からの高さがhとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をX(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をC、円錐係数をK、4次、6次、8次、10次、12次の非球面係数をA,A,A,A10,A12として、以下の式で表される。

Figure 0004148520
The second surfaces of the coupling lenses 20A to 20C and both surfaces 30a and 30b of the objective lens 30 are aspheric. The shape is such that the distance (sag amount) from the tangential plane on the aspherical optical axis of the coordinate point on the aspherical surface where the height from the optical axis is h is X (h), on the aspherical optical axis. Is the curvature (1 / r) of C, the conic coefficient is K, the fourth, sixth, eighth, tenth, and twelfth aspheric coefficients are A 4 , A 6 , A 8 , A 10 , A 12 , It is expressed by the following formula.
Figure 0004148520

第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表5〜7に示される。   Tables 5 to 7 show conical coefficients and aspheric coefficients that define the shape of each aspheric surface when information is recorded or reproduced on the first optical disc D1, the second optical disc D2, and the third optical disc D3.

Figure 0004148520
Figure 0004148520
Figure 0004148520
Figure 0004148520
Figure 0004148520
Figure 0004148520

なお各表における表記Eは、10を基数、Eの右の数字を指数とする累乗を表している。以下に示す各表においても同様である。   In addition, the notation E in each table | surface represents the power which uses 10 as the radix and the number on the right of E is an exponent. The same applies to each table shown below.

さらに、対物レンズ30の第一面30aに形成された回折構造は、以下の光路差関数φ(h)により表される。

Figure 0004148520
Furthermore, the diffractive structure formed on the first surface 30a of the objective lens 30 is represented by the following optical path difference function φ (h).
Figure 0004148520

光路差関数φ(h)は、回折レンズの機能を光軸からの高さhでの光路長付加量の形で表現したものである。P、P、P、…はそれぞれ2次、4次、6次、…の係数である。該回折構造を規定する光路差関数係数P、…は、表8に示される。mは第一から第三の各領域31〜33において各レーザー光の回折効率が最大となる回折次数を表す。回折次数mは使用するレーザー光によって領域ごとに異なる値が設定されており、詳しくは表9に示される。 The optical path difference function φ (h) represents the function of the diffractive lens in the form of an additional optical path length at a height h from the optical axis. P 2 , P 4 , P 6 ,... Are secondary, fourth, sixth,. The optical path difference function coefficients P 2 ,... That define the diffractive structure are shown in Table 8. m represents the diffraction order at which the diffraction efficiency of each laser beam is maximized in each of the first to third regions 31 to 33. The diffraction order m is set to a different value for each region depending on the laser beam to be used, and details are shown in Table 9.

Figure 0004148520
Figure 0004148520
Figure 0004148520
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実施例1の光ピックアップ装置100の対物レンズ30は、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が−0.232であり、式(1)から式(3)を満たす。また、f1×NA1が1.95、f2×NA2が1.87であり、式(4)を満たす。従って対物レンズ30は、第二の領域32において第一のレーザー光に対する回折効率が最大になる回折次数(3次)とは異なる最大回折次数(1次)の第三の領域33がある。また、表1に示すように実施例1の光ピックアップ装置100は、式(6)が1:2となる。   In the objective lens 30 of the optical pickup device 100 according to the first exemplary embodiment, f1 × M1 is 0.000, f2 × M2 is 0.000, and f3 × M3 is −0.232. The equations (1) to (3) Meet. Further, f1 × NA1 is 1.95 and f2 × NA2 is 1.87, which satisfies Expression (4). Accordingly, the objective lens 30 has a third region 33 having a maximum diffraction order (first order) different from the diffraction order (third order) in which the diffraction efficiency with respect to the first laser beam is maximized in the second region 32. Further, as shown in Table 1, in the optical pickup device 100 of the first embodiment, the expression (6) is 1: 2.

図5は、光ピックアップ用装置100において、第一のレーザー光が対物レンズ30を透過することにより発生する球面収差を表す収差図である。同様に、図6は、第二のレーザー光が対物レンズ30を透過することにより発生する球面収差を表し、図7は、第三のレーザー光が対物レンズ30を透過することにより発生する球面収差を表す。図5〜7に示すように、式(6)の関係を持つ光ピックアップ装置100は、式(1)から式(3)を満たすことにより、どの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても球面収差を良好に補正して、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。以上が実施例1の光ピックアップ装置100の説明である。   FIG. 5 is an aberration diagram showing spherical aberration that occurs when the first laser light passes through the objective lens 30 in the optical pickup device 100. Similarly, FIG. 6 shows spherical aberration that occurs when the second laser light passes through the objective lens 30, and FIG. 7 shows spherical aberration that occurs when the third laser light passes through the objective lens 30. Represents. As shown in FIGS. 5 to 7, the optical pickup device 100 having the relationship of the formula (6) satisfies the formulas (1) to (3), so that any optical disc can be recorded or reproduced. Spherical aberration can be corrected well, and spots suitable for recording or reproducing information can be formed on the recording surface. The above is the description of the optical pickup device 100 according to the first embodiment.

次に実施例2の光ピックアップ装置100を説明する。実施例2の光ピックアップ装置100は、書き込み可能な第三の光ディスク(例えばCD−R等)使用時に必要とされる比較的高いNA(ここでは0.50を想定)を該光ディスクD3に対応する設計開口数としている。実施例2の光ピックアップ装置100を表す概略図は、図8(A)〜図8(C)に示される。図8(A)〜(C)に示すように、実施例2の光ピックアップ装置100は、第二のレーザー光を平行光束に変換するための光学部材として、第一のレーザー光を平行光束に変換するコリメートレンズ200Aと同一構成のコリメートレンズ200A’を使用している。その他の構成は、実施例1と同一であるため、ここでの説明は省略する。実施例2の光ピックアップ装置100の対物レンズ30の具体的な仕様は、表10に示されている。また表10に示す対物レンズ30を備える光ピックアップ装置100の具体的数値構成を表11〜表13に示す。   Next, the optical pickup device 100 according to the second embodiment will be described. The optical pickup device 100 according to the second embodiment corresponds to the optical disc D3 with a relatively high NA (assuming 0.50 here) required when using a writable third optical disc (for example, a CD-R). Designed numerical aperture. Schematic diagrams showing the optical pickup device 100 of the second embodiment are shown in FIGS. 8 (A) to 8 (C). As shown in FIGS. 8A to 8C, the optical pickup device 100 according to the second embodiment converts the first laser beam into a parallel beam as an optical member for converting the second laser beam into a parallel beam. A collimating lens 200A ′ having the same configuration as that of the collimating lens 200A to be converted is used. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted here. Specific specifications of the objective lens 30 of the optical pickup device 100 according to the second embodiment are shown in Table 10. Tables 11 to 13 show specific numerical configurations of the optical pickup device 100 including the objective lens 30 shown in Table 10.

Figure 0004148520
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表11〜表13は、順に、第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における光ピックアップ装置100の具体的数値構成である。   Tables 11 to 13 are specific numerical configurations of the optical pickup device 100 at the time of recording or reproducing information with respect to the first optical disc D1, the second optical disc D2, and the third optical disc D3 in order.

表11〜表13中の備考に示すように、面番号0が各光源10A〜10C、面番号1、2が各カップリングレンズ200A、200A’、200C、表11と表12の面番号3、4がビームスプリッタ41、表2〜3の面番号5、6及び表4の面番号3、4がビームスプリッタ42、表11と表12の面番号7、8及び表13の面番号5、6が対物レンズ30、表11と表12の面番号9、10及び表4の面番号7、8が媒体である各光ディスクD1〜D3の保護層および記録面を示している。   As shown in the remarks in Tables 11 to 13, the surface number 0 is the light sources 10A to 10C, the surface numbers 1 and 2 are the coupling lenses 200A, 200A ′, 200C, the surface numbers 3 of Tables 11 and 12, 4 is a beam splitter 41, surface numbers 5 and 6 in Tables 2 and 3 and surface numbers 3 and 4 in Table 4 are beam splitters 42, surface numbers 7 and 8 in Tables 11 and 12 and surface numbers 5 and 6 in Table 13. Indicates the protective layer and the recording surface of each of the optical disks D1 to D3 in which the objective lens 30, surface numbers 9 and 10 in Tables 11 and 12 and surface numbers 7 and 8 in Table 4 are media.

表10に示すように、第一の光ディスクD1使用時と第二の光ディスクD2使用時における、対物レンズ30での有効径が同一になる。従って、実施例2の光ピックアップ装置100に配設される対物レンズ30の第一面30aは、第三の領域は設けられず、表11〜表13に示すように第一の領域31と第二の領域32からなっている。各領域31、32の範囲を光軸AXからの高さhで表すと、
第一の領域31…h≦1.70、
第二の領域32…1.70<h≦1.95、となる。
As shown in Table 10, the effective diameter of the objective lens 30 is the same when the first optical disc D1 is used and when the second optical disc D2 is used. Accordingly, the first surface 30a of the objective lens 30 disposed in the optical pickup device 100 of the second embodiment is not provided with the third region, and the first region 31 and the first surface as shown in Tables 11 to 13, respectively. It consists of two regions 32. When the range of each region 31, 32 is represented by the height h from the optical axis AX,
First region 31... H ≦ 1.70,
The second region 32... 1.70 <h ≦ 1.95.

また、各カップリングレンズ200A、200A’、200Cの第二面、および対物レンズ30の両面30a、30bは上記数1の式によって形状が規定される非球面である。第一の光ディスクD1または第二の光ディスクD2使用時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は表14に、第三の光ディスクD3使用時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は表15に、それぞれ示される。   The second surfaces of the coupling lenses 200A, 200A ′, and 200C and the both surfaces 30a and 30b of the objective lens 30 are aspheric surfaces whose shapes are defined by the above equation (1). Table 14 shows the cone coefficient and aspheric coefficient that define the shape of each aspheric surface when using the first optical disk D1 or the second optical disk D2, and Table 14 shows the cone that defines the shape of each aspheric surface when using the third optical disk D3. The coefficients and aspherical coefficients are shown in Table 15, respectively.

Figure 0004148520
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さらに、対物レンズ30の第一面30aには、各領域31、32で異なる回折構造が形成される。該回折構造は、上記数2の式により表される。該回折構造を規定する光路差関数係数P、…は、表16に示される。各領域31、32において各レーザー光の回折効率が最大となる回折次数mは、表17に示される。 Further, different diffractive structures are formed on the first surface 30 a of the objective lens 30 in the regions 31 and 32. The diffractive structure is represented by the formula 2 above. The optical path difference function coefficients P 2 ,... That define the diffraction structure are shown in Table 16. Table 17 shows the diffraction order m at which the diffraction efficiency of each laser beam is maximized in each of the regions 31 and 32.

Figure 0004148520
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実施例2の光ピックアップ装置100の対物レンズ30は、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が−0.237であり、式(1)から式(3)を満たす。また、表1に示すように実施例1の光ピックアップ装置100は、式(6)が1:2となる。   In the objective lens 30 of the optical pickup device 100 of the second embodiment, f1 × M1 is 0.000, f2 × M2 is 0.000, and f3 × M3 is −0.237, and the equations (1) to (3) Meet. Further, as shown in Table 1, in the optical pickup device 100 of the first embodiment, the expression (6) is 1: 2.

図9は、光ピックアップ用装置100において、第一のレーザー光が対物レンズ30を透過することにより発生する球面収差を表す収差図である。同様に、図10は、第二のレーザー光が対物レンズ30を透過することにより発生する球面収差を表し、図11は、第三のレーザー光が対物レンズ30を透過することにより発生する球面収差を表す。図9〜11に示すように、式(6)の関係を持つ光ピックアップ装置100は、式(1)から式(3)を満たすことにより、どの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても球面収差を良好に補正して、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。   FIG. 9 is an aberration diagram showing spherical aberration that occurs when the first laser light passes through the objective lens 30 in the optical pickup device 100. Similarly, FIG. 10 shows spherical aberration that occurs when the second laser light passes through the objective lens 30, and FIG. 11 shows spherical aberration that occurs when the third laser light passes through the objective lens 30. Represents. As shown in FIGS. 9 to 11, the optical pickup device 100 having the relationship of the expression (6) satisfies the expressions (1) to (3), so that any optical disc can be recorded or reproduced. Spherical aberration can be corrected well, and spots suitable for recording or reproducing information can be formed on the recording surface.

以上が本発明の具体的な実施例である。なお、上記の各実施例はあくまでも本発明に係る対物レンズの一例である。つまり本発明に係る対物レンズは、各実施例の具体的数値構成に限定されるものではない。例えば回折構造を設ける面は、第一面30aではなく、第二面30bであってもよい。また、第一面と第二面の両方に回折構造を設けても良い。   The above is a specific embodiment of the present invention. In addition, each said Example is an example of the objective lens based on this invention to the last. That is, the objective lens according to the present invention is not limited to the specific numerical configuration of each embodiment. For example, the surface on which the diffractive structure is provided may be the second surface 30b instead of the first surface 30a. Moreover, you may provide a diffraction structure in both the 1st surface and the 2nd surface.

また、各実施例で提示した設計開口数も例示である。つまり本発明に係る対物レンズは、第二の光ディスクD2に必要な高いNA(約0.65程度)を該ディスクD2に対応する設計開口数とすることができる。   The design numerical aperture presented in each example is also an example. In other words, in the objective lens according to the present invention, a high NA (about 0.65) necessary for the second optical disc D2 can be set to a design numerical aperture corresponding to the disc D2.

第一〜第三の波長をもつ各光束が、回折構造を備えた対物レンズに入射したとき、その回折効率が、輪帯の段差の量によりどのように変化するかを示したグラフである。It is a graph which shows how the diffraction efficiency changes with the amount of the level | step difference of an annular zone, when each light beam which has 1st-3rd wavelength injects into the objective lens provided with the diffraction structure. 光ピックアップ用対物レンズを搭載する光ピックアップ装置の概略構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing schematic structure of the optical pick-up apparatus which mounts the objective lens for optical pick-ups. 本発明の実施形態の光ピックアップ装置を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示している。The optical pickup device according to the embodiment of the present invention is shown separately for each optical path when each optical disk is used. 本発明の実施形態の光ディスク用対物レンズの光軸を含む面での断面形状の第一面近傍の拡大図である。It is an enlarged view near the 1st surface of the section shape in the field including the optical axis of the objective lens for optical discs of the embodiment of the present invention. 第一のレーザー光透過時に実施例1の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram illustrating spherical aberration that occurs in the objective lens according to Example 1 when the first laser beam is transmitted. 第二のレーザー光透過時に実施例1の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram illustrating spherical aberration that occurs in the objective lens according to Example 1 when the second laser beam is transmitted. 第三のレーザー光透過時に実施例1の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram illustrating spherical aberration that occurs in the objective lens according to Example 1 when the third laser beam is transmitted. 実施例2の光ピックアップ装置を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示している。The optical pickup device of Example 2 is shown separately for each optical path when each optical disk is used. 第一のレーザー光透過時に実施例2の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram illustrating spherical aberration that occurs in the objective lens according to Example 2 when the first laser beam is transmitted. 第二のレーザー光透過時に実施例2の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram illustrating spherical aberration that occurs in the objective lens according to Example 2 when the second laser beam is transmitted. 第三のレーザー光透過時に実施例2の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。FIG. 9 is an aberration diagram illustrating spherical aberration that occurs in the objective lens according to Example 2 when the third laser beam is transmitted.

符号の説明Explanation of symbols

10A〜10C 光源
20A〜20C カップリングレンズ
30 対物レンズ
31 第一の領域
32 第二の領域
33 第三の領域
41、42 ビームスプリッタ
D1〜D3 光ディスク
100 光ピックアップ装置
200A、200A’、200C カップリングレンズ
10A to 10C Light source 20A to 20C Coupling lens 30 Objective lens 31 First region 32 Second region 33 Third region 41, 42 Beam splitter D1 to D3 Optical disc 100 Optical pickup device 200A, 200A ′, 200C Coupling lens

Claims (5)

少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置であって、
対物レンズを備え、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1≧NA2>NA3
であり、
第一の波長、及び、第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が前記対物レンズに入射し、前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の式(1)から式(3)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(2)
−0.29<f3×M3<−0.19・・・(3)
を満たしており、
前記対物レンズは、以下の式(4)、
f1×NA1>f2×NA2・・・(4)
を満たし、
さらに、前記対物レンズの少なくとも一面には回折構造が設けられ、
前記回折構造は、
前記第三の波長の光束を前記第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域
前記第一の領域の外側に、前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束のみを収束させる第三の領域
を有し、
前記第一の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が二次、前記第二の波長の光束および前記第三の波長の光束が一次であり、
前記第二の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が三次、前記第二の波長の光束が二次であり、
前記第三の領域において、前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
An optical pickup device for recording or reproducing information with respect to each optical disc by selectively using three types of light beams having first to third wavelengths for a plurality of optical discs having at least two types of protective layer thicknesses,
With an objective lens,
The protective layer thickness of the first optical disc on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is t1, and the second is longer than the first wavelength. Information recording or reproduction is performed using a light beam having a wavelength of t2 and a protective layer thickness of the second optical disk is t2, and information recording is performed using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. Or if the protective layer thickness of the third optical disk to be played is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disc is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disc is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the required numerical aperture is NA3,
NA1 ≧ NA2> NA3
And
First wavelength, and substantially parallel light flux of the second wavelength, the light flux of the third wavelength is divergent light enters the objective lens, at the time of recording or reproducing information for the first optical disc, The imaging magnification is M1, the focal length is f1, and when recording or reproducing information on the second optical disk, the imaging magnification is M2, the focal distance is f2, and when recording or reproducing information on the third optical disk, When the imaging magnification is M3 and the focal length is f3, the following equations (1) to (3),
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (2)
−0.29 <f3 × M3 <−0.19 (3)
Meets
The objective lens has the following formula (4):
f1 × NA1> f2 × NA2 (4)
The filling,
Furthermore, a diffractive structure is provided on at least one surface of the objective lens,
The diffractive structure is
A first region for converging the light flux of the third wavelength on the recording surface of the third optical disc ;
Outside the first region, the light flux of the first wavelength and the light flux of the second wavelength are converged on the recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc, respectively, and the third A second region that does not contribute to the convergence of the light flux of the wavelength,
A third region that converges only the light beam having the first wavelength outside the second region.
Have
In the first region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized, Ri the first light flux having a wavelength of the secondary, the second light flux and the third light flux is the primary der of wavelengths,
In the second region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized is that the luminous flux of the first wavelength is the third order, the luminous flux of the second wavelength is the second order,
In the third region, the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam having the first wavelength is different from the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam of the first wavelength in the second region. An optical pickup device.
少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置であって、
対物レンズを備え、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1≧NA2>NA3
であり、
第一の波長、及び、第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が前記対物レンズに入射し、前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の式(1)から式(3)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(2)
−0.29<f3×M3<−0.19・・・(3)
を満たしており、
前記対物レンズは、以下の式(5)、
f1×NA1<f2×NA2・・・(5)
を満たし、
さらに、前記対物レンズの少なくとも一面には回折構造が設けられ、
前記回折構造は、
前記第三の波長の光束を前記第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域、
前記第一の領域の外側に、前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域、
前記第二の領域の外側に、前記第二の波長の光束のみを結像させる第三の領域
を有し、
前記第一の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が二次、前記第二の波長の光束および前記第三の波長の光束が一次であり、
前記第二の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が三次、前記第二の波長の光束が二次であり、
前記第三の領域において、前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
An optical pickup device for recording or reproducing information with respect to each optical disc by selectively using three types of light beams having first to third wavelengths for a plurality of optical discs having at least two types of protective layer thicknesses,
With an objective lens,
The protective layer thickness of the first optical disc on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is t1, and the second is longer than the first wavelength. Information recording or reproduction is performed using a light beam having a wavelength of t2 and a protective layer thickness of the second optical disk is t2, and information recording is performed using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. Or if the protective layer thickness of the third optical disk to be played is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disc is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disc is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the required numerical aperture is NA3,
NA1 ≧ NA2> NA3
And
The first wavelength and the second wavelength light flux are substantially parallel light, and the third wavelength light flux is divergent light incident on the objective lens, and when recording or reproducing information on the first optical disc, The imaging magnification is M1, the focal length is f1, and when recording or reproducing information on the second optical disk, the imaging magnification is M2, the focal distance is f2, and when recording or reproducing information on the third optical disk, When the imaging magnification is M3 and the focal length is f3, the following equations (1) to (3),
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (2)
−0.29 <f3 × M3 <−0.19 (3)
Meets
The objective lens has the following formula (5),
f1 × NA1 <f2 × NA2 (5)
The filling,
Furthermore, a diffractive structure is provided on at least one surface of the objective lens,
The diffractive structure is
A first region for converging the light flux of the third wavelength on the recording surface of the third optical disc;
Outside the first region, the light flux of the first wavelength and the light flux of the second wavelength are converged on the recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc, respectively, and the third A second region that does not contribute to the convergence of the light flux of the wavelength,
A third region that images only the light beam having the second wavelength outside the second region.
Have
In the first region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized is that the light flux of the first wavelength is secondary, the light flux of the second wavelength and the light flux of the third wavelength are primary,
In the second region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized is that the luminous flux of the first wavelength is the third order, the luminous flux of the second wavelength is the second order,
In the third region, the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam having the second wavelength is different from the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam of the second wavelength in the second region. An optical pickup device characterized by that.
請求項1または請求項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、
前記各光束を照射する光源をさらに有し、
前記第一の波長をλ1、前記第三の波長をλ3、前記第一の波長λ1に対する前記対物レンズの屈折率をn1、前記第三の波長λ3に対する前記対物レンズの屈折率をn3、とすると、以下の式(6)、
λ1/(n1−1):λ3/(n3−1)≒1:2・・・(6)
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pick-up apparatus in any one of Claim 1 or Claim 2 ,
A light source for irradiating each of the luminous fluxes;
When the first wavelength is λ1, the third wavelength is λ3, the refractive index of the objective lens with respect to the first wavelength λ1 is n1, and the refractive index of the objective lens with respect to the third wavelength λ3 is n3. , The following formula (6),
λ1 / (n1-1): λ3 / (n3-1) ≈1: 2 (6)
An optical pickup device satisfying the requirements.
少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置における対物レンズであって、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1≧NA2>NA3
であり、
第一の波長、及び、第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が前記対物レンズに入射し、前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の式(1)から式(3)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(2)
−0.29<f3×M3<−0.19・・・(3)
を満たし、
前記対物レンズは、以下の式(4)、
f1×NA1>f2×NA2・・・(4)
を満たし、
さらに、前記対物レンズの少なくとも一面に回折構造を有し、
前記回折構造は、
前記第三の波長の光束を前記第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域
前記第一の領域の外側に、前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域、
前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束のみを収束させる第三の領域
を有し、
前記第一の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が二次、前記第二の波長の光束および前記第三の波長の光束が一次であり、
前記第二の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が三次、前記第二の波長の光束が二次であり、
前記第三の領域において、前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
An objective lens in an optical pickup device that records or reproduces information on each optical disc by using three types of light beams having first to third wavelengths for a plurality of optical discs having at least two types of protective layer thicknesses. There,
The protective layer thickness of the first optical disc on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is t1, and the second is longer than the first wavelength. Information recording or reproduction is performed using a light beam having a wavelength of t2 and a protective layer thickness of the second optical disk is t2, and information recording is performed using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. Or if the protective layer thickness of the third optical disk to be played is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disc is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disc is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the required numerical aperture is NA3,
NA1 ≧ NA2> NA3
And
First wavelength, and, substantially parallel light flux of the second wavelength, the light flux of the third wavelength is divergent light enters the objective lens, at the time of recording or reproducing information for the first optical disc, The imaging magnification is M1, the focal length is f1, and when recording or reproducing information on the second optical disk, the imaging magnification is M2, the focal distance is f2, and when recording or reproducing information on the third optical disk, When the imaging magnification is M3 and the focal length is f3, the following equations (1) to (3),
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (2)
−0.29 <f3 × M3 <−0.19 (3)
The filling,
The objective lens has the following formula (4):
f1 × NA1> f2 × NA2 (4)
The filling,
Further comprising a diffractive structure on at least one surface of the objective lens,
The diffractive structure is
A first region for converging the light flux of the third wavelength on the recording surface of the third optical disc ;
Outside the first region, the light flux of the first wavelength and the light flux of the second wavelength are converged on the recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc, respectively, and the third A second region that does not contribute to the convergence of the light flux of the wavelength,
A third region that converges only the light beam having the first wavelength outside the second region.
Have
In the first region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized, Ri the first light flux having a wavelength of the secondary, the second light flux and the third light flux is the primary der of wavelengths,
In the second region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized is that the luminous flux of the first wavelength is the third order, the luminous flux of the second wavelength is the second order,
In the third region, the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam having the first wavelength is different from the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam of the first wavelength in the second region. An optical pickup objective lens.
少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置における対物レンズであって、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1≧NA2>NA3
であり、
第一の波長、及び、第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が前記対物レンズに入射し、前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の式(1)から式(3)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(2)
−0.29<f3×M3<−0.19・・・(3)
を満たし、
前記対物レンズは、以下の式(5)、
f1×NA1<f2×NA2・・・(5)
を満たし、
さらに、前記対物レンズの少なくとも一面には回折構造が設けられ、
前記回折構造は、
前記第三の波長の光束を前記第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域、
前記第一の領域の外側に、前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域、
前記第二の領域の外側に、前記第二の波長の光束のみを結像させる第三の領域
を有し、
前記第一の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が二次、前記第二の波長の光束および前記第三の波長の光束が一次であり、
前記第二の領域において、回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が三次、前記第二の波長の光束が二次であり、
前記第三の領域において、前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
An objective lens in an optical pickup device that records or reproduces information on each optical disc by using three types of light beams having first to third wavelengths for a plurality of optical discs having at least two types of protective layer thicknesses. There,
The protective layer thickness of the first optical disc on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is t1, and the second is longer than the first wavelength. Information recording or reproduction is performed using a light beam having a wavelength of t2 and a protective layer thickness of the second optical disk is t2, and information recording is performed using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. Or if the protective layer thickness of the third optical disk to be played is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disc is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disc is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the required numerical aperture is NA3,
NA1 ≧ NA2> NA3
And
First wavelength, and substantially parallel light flux of the second wavelength, the light flux of the third wavelength is divergent light enters the objective lens, at the time of recording or reproducing information for the first optical disc, The imaging magnification is M1, the focal length is f1, and when recording or reproducing information on the second optical disk, the imaging magnification is M2, the focal distance is f2, and when recording or reproducing information on the third optical disk, When the imaging magnification is M3 and the focal length is f3, the following equations (1) to (3),
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (2)
−0.29 <f3 × M3 <−0.19 (3)
The filling,
The objective lens has the following formula (5),
f1 × NA1 <f2 × NA2 (5)
The filling,
Furthermore, a diffractive structure is provided on at least one surface of the objective lens,
The diffractive structure is
A first region for converging the light flux of the third wavelength on the recording surface of the third optical disc;
Outside the first region, the light flux of the first wavelength and the light flux of the second wavelength are converged on the recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc, respectively, and the third A second region that does not contribute to the convergence of the light flux of the wavelength,
A third region that images only the light beam having the second wavelength outside the second region.
Have
In the first region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized is that the light flux of the first wavelength is secondary, the light flux of the second wavelength and the light flux of the third wavelength are primary,
In the second region, the diffraction order at which the diffraction efficiency is maximized is that the luminous flux of the first wavelength is the third order, the luminous flux of the second wavelength is the second order,
In the third region, the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam having the second wavelength is different from the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency for the light beam of the second wavelength in the second region. An objective lens for an optical pickup.
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