JP4371225B2 - 光ピックアップ装置の光学系、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置 - Google Patents
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前記光学系は、前記第1光情報記録媒体と前記第2光情報記録媒体と前記第3光情報記録媒体に対する情報の記録及び/又は再生に共通して使用される対物光学系と、前記第1波長λ1乃至前記第3波長λ3の光束が共通して通過する共通光路に配設された第1色収差補正素子と、前記第1波長λ1の光束のみが通過する専用光路に配設された第2色収差補正素子とを有し、
前記対物光学系は、少なくとも2つの位相構造を有し、前記第1色収差補正素子は、d線のアッベ数が互いに異なる正レンズと負レンズとを有し、前記第2色収差補正素子は、色収差補正構造を有することを特徴とする。
(1) 対物光学系に、上述の2種類の球面収差を補正するための2つの位相構造を形成した場合、それらに加えて色収差を補正するための位相構造を更に設けると、それぞれの波長のレーザ光束が通過する位相構造の数が多くなるため、形状誤差による透過率低下が大きな問題を招くこととなる。
(2) 光情報記録媒体間の球面収差を補正するための位相構造に、青紫色領域の色収差を補正するための機能を持たせることも可能であるが、かかる場合には、位相構造の形状が微細になるため、回折パターンの形状誤差による回折効率の低下の影響がより大きくなる。一方、位相構造の形状が微細にならないように設計を行ったとしても、光情報記録媒体間の球面収差補正機能、或いは、青紫色領域の色収差補正機能が不十分になるため、光情報記録媒体間の互換性と色収差の補正の両立が達成出来ない恐れがある。
|ΔWD1|>0.35μm (1)
(1)式は、対物光学系の色収差の残留度合いを表す。対物光学系自身には色収差補正機能を持たせずに、色収差を残留させた設計とすることで、対物光学系の透過率を、何れの波長の光束に対しても高くすることが可能となる。
0.35μm≧|ΔWD2|>0.20μm (2)
(2)式は、第1色収差補正素子による対物光学系の色収差補正度合いを表す。(2)式の上限以下とすると、第2色収差補正素子の色補正機能の負担が大きくなり過ぎないため、第2色収差補正素子の製造が容易になり、第2色収差補正素子の透過率を向上させることができる。また、(2)式の下限より大きいと、赤色領域(たとえば波長λ2を含む領域)や赤外色領域(たとえば波長λ3を含む領域)での第1色収差補正素子の球面収差が大きくなり過ぎないので、第2光情報記録媒体(たとえばDVD)や第3光情報記録媒体(たとえばCD)に対する情報の記録再生時の対物光学系のトラッキング特性が向上する。
|ΔWD3|≦0.20μm (3)
(3)式は、第2色収差補正素子による対物光学系の色収差補正度合いを表す。(3)式を満たすことで、第1光源(たとえば青紫色レーザ光源)から射出される第1光束の波長が瞬間的に変化した場合でも第1光情報記録媒体の情報記録面上での集光スポット径の増大を抑制できる。
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図1を用いて本発明の光ピックアップ光学系及びこの光ピックアップ光学系を用いた光ピックアップ装置について説明する。尚、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置PU1は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。
次に、対物光学系OUとビームエキスパンダーEXP(第1色収差補正素子)と第1コリメータCOL(第2色収差補正素子)から構成され、図1に示した光ピックアップ装置PU1の光ピックアップ装置の光学系として最適な光学系の具体的な数値実施例を、比較例と比較して例示する。本実施例において、対物光学系OUを構成する収差補正レンズ群CLは樹脂製であり、対物レンズOLはガラス製(HOYA社製BACD5)である。尚、対物レンズOLを樹脂製としてもよい。また、ビームエキスパンダーEXPを構成する第1レンズL1と第2レンズL2はともにガラス製である。本実施例と比較例との違いは、本実施例が第1コリメータCOL(第2色収差補正素子)を含んでいるのに対して、比較例は含んでいない点である。それに合わせて、ビームエキスパンダーEXPの第2レンズL2の正レンズと負レンズの仕様が異なっている。
[光路差関数]
φ=λ/λB×dor×(B2y2+B4y4+B6y6+B8y8+B10y10)
但し、
φ:光路差関数
λ:回折構造に入射する光束の波長
λB:製造波長
dor:光ディスクに対する記録/再生に使用する回折光の回折次数
y:光軸からの距離
B2,B4,B6,B8,B10:回折面係数
[非球面表現式]
z=(y2/R)/[1+√{1−(K+1)(y/R)2}]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14+A16y16+A18y18+A20y20
但し、
z:非球面形状(非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離)
y:光軸からの距離
R:曲率半径
Κ:コーニック係数
A4,A6,A8,A10,A12,A14,A16,A18,A20:非球面係数
AC2 1軸アクチュエータ
B 鏡枠
BS1 第1偏光ビームスプリッタ
BS2 第2偏光ビームスプリッタ
CL 収差補正レンズ群
COL1 第1コリメータ
COL2 第2コリメータ
EP1 第1の発光点
EP2 第2の発光点
EXP ビームエキスパンダー
CL1 第1レンズ
CL2 第2レンズ
LD 青紫色半導体レーザ
LM レーザモジュール
L1 第1収差補正レンズ
L2 第2収差補正レンズ
OU 対物光学系
PD 光検出器
PL1 保護層
PL2 保護層
PL3 保護層
PS1 第1位層構造
PS2 第2位相構造
PU1 光ピックアップ装置
QWP 1/4波長板
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
RL3 情報記録面
SEN センサーレンズ
STO 絞り
X 光軸
Claims (16)
- 第1光源と、第2光源と、第3光源と、光学系とを有し、前記第1光源から射出される第1波長λ1の第1光束を前記光学系を介して厚さt1の保護層を有する第1光情報記録媒体の情報記録面に対して集光させることによって情報の再生及び/又は記録を行い、前記第2光源から射出される第2波長λ2(λ2>λ1)の第2光束を前記光学系を介して厚さt2(t2≧t1)の保護層を有する第2光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び/又は記録を行い、前記第3光源から射出される第3波長λ3(λ3>λ2)の第3光束を前記光学系を介して厚さt3(t3>t2)の保護層を有する第3光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって情報の再生及び/又は記録を行う光ピックアップ装置の光学系であって、
前記光学系は、前記第1光情報記録媒体と前記第2光情報記録媒体と前記第3光情報記録媒体に対する情報の記録及び/又は再生に共通して使用される対物光学系と、前記第1波長λ1乃至前記第3波長λ3の光束が共通して通過する共通光路に配設された第1色収差補正素子と、前記第1波長λ1の光束のみが通過する専用光路に配設された第2色収差補正素子とを有し、
前記対物光学系は、少なくとも2つの位相構造を有し、前記第1色収差補正素子は、d線のアッベ数が互いに異なる正レンズと負レンズとを有し、前記第2色収差補正素子は、色収差補正構造を有することを特徴とする光ピックアップ装置の光学系。 - 前記保護層の厚さt2は、前記保護層の厚さt1より大きく(t2>t1)、前記対物光学系が有する前記少なくとも2つの位相構造のうちの一つが、前記保護層の厚さt1と前記保護層の厚さt2との差に起因する球面収差を補正する機能を有し、別の一つが、前記保護層の厚さt1と前記保護層の厚さt3との差に起因する球面収差を補正する機能を有することを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記保護層の厚さt2は、前記保護層の厚さt1に等しく(t2=t1)、前記対物光学系が有する前記少なくとも2つの位相構造のうちの一つが、前記第1波長λ1と前記第2波長λ2との差に起因する球面収差を補正する機能を有し、別の一つが、前記保護層の厚さt1と前記保護層の厚さt3との差に起因する球面収差を補正する機能を有することを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記対物光学系が有する前記少なくとも2つの位相構造は、いずれも回折構造であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記第1色収差補正素子が有する前記正レンズと前記負レンズは、互いに接合されてなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記第1色収差補正素子が有する前記正レンズと前記負レンズは、ともにガラスレンズであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記第1色収差補正素子は、前記第1光束乃至前記第3光束の光束径を変換して射出するビームエキスパンダーであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記第2色収差補正素子の色収差補正構造は、互いにd線のアッベ数が互いに異なる正レンズと負レンズとを有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記第2色収差補正素子の色収差補正構造は、少なくとも1つの位相構造を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記第2色収差補正素子が有する前記少なくとも1つの位相構造は、回折構造であることを特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記第2色収差補正素子は、前記第1光源から射出される前記第1光束の発散角を変換して射出するカップリングレンズであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
- 前記対物光学系は、前記第1波長λ1が1nm波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔWD1が以下の式を満たすことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
|ΔWD1|>0.35μm (1) - 前記対物光学系と前記第1色収差補正素子とから構成される光学系は、前記第1波長λ1が1nm波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔWD2が以下の式を満たすことを特徴とする請求項12に記載の光ピックアップ装置の光学系。
0.35μm≧|ΔWD2|>0.20μm (2) - 前記対物光学系と前記第1色収差補正素子と第2色収差補正素子とから構成される光学系は、前記第1波長λ1が1nm波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔWD3が以下の式を満たすことを特徴とする請求項13に記載の光ピックアップ装置の光学系。
|ΔWD3|≦0.20μm (3) - 請求項1乃至14のいずれかに記載の光学系を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。
- 請求項15に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
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