JP4375107B2 - Optical pickup device - Google Patents

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Description

本発明は、光ディスクに情報を書き込むまたは光ディスクから情報を読み出す(以下、光ディスクに情報を書き込むまたは光ディスクから情報を読み出すことを、「光ディスクの記録・再生」という。)ための光ピックアップ装置に関し、特に、少なくても2つの異なる使用波長の光束を用いて光ディスクの記録・再生を行うための光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an optical pickup device for writing information on an optical disc or reading information from an optical disc (hereinafter, writing information on an optical disc or reading information from an optical disc is referred to as “recording / reproducing of an optical disc”). The present invention relates to an optical pickup device for recording / reproducing an optical disc using light beams having at least two different working wavelengths.

従来、CD、DVD等で知られる光ディスクは、音楽情報、映像情報等の保存、または、コンピュータから出力されるデータの記録等に広く使われている。そして、近年の高度情報化の進展にともない、光ディスクの大容量化、高密度化の要求が益々強まっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, optical disks known as CDs and DVDs are widely used for storing music information, video information, etc., recording data output from a computer, and the like. With the advancement of advanced information technology in recent years, demands for larger capacity and higher density of optical discs are increasing.

光ディスクへの記録の高密度化を達成するためには、対物レンズを介して集光される光線のスポットの径(以下、スポット径という。)を小さくする必要がある。一般に、このスポット径は、使用する光束の波長(以下、使用波長という。)に比例し、光学系の開口数(NA)に反比例することが知られており、上記の高密度化のためには、使用波長を短くするか、光学系の開口数を大きくすればよい。   In order to achieve high recording density on the optical disc, it is necessary to reduce the spot diameter of the light beam collected through the objective lens (hereinafter referred to as spot diameter). In general, this spot diameter is known to be proportional to the wavelength of the light beam used (hereinafter referred to as the used wavelength) and inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the optical system. In this case, the wavelength used may be shortened or the numerical aperture of the optical system may be increased.

CDからDVDへの高密度化は、使用波長を、約780nmから約650nmに短くすると共に、光学系の開口数を、0.45から0.60または0.65に増大することで実現されている。そして、今後の更なる高密度化のために、光源として440nmより短い波長の光束を用いた光学装置が検討されている。   Densification from CD to DVD is realized by shortening the operating wavelength from about 780 nm to about 650 nm and increasing the numerical aperture of the optical system from 0.45 to 0.60 or 0.65. Yes. In order to further increase the density in the future, an optical apparatus using a light beam having a wavelength shorter than 440 nm as a light source has been studied.

これらの光学装置には、従来の光ディスクの記録・再生ができることが求められる。上記の要請、すなわち、複数の使用波長の光束を用いて光ディスクの記録・再生を行うという要請に応えるべく、2つの使用波長のうちの一方の使用波長の光束に対して収差の最小化がなされた対物レンズ以外に、残りの使用波長の光束に対して回折により収差等を補正する別素子(以下、収差補正素子という。)を設けるという方法がとられていた(特許文献1参照)。
特開2003−177226号公報
These optical devices are required to be able to record / reproduce conventional optical disks. In order to meet the above requirement, that is, to record / reproduce an optical disk using light beams having a plurality of use wavelengths, aberrations are minimized with respect to one of the two use wavelengths. In addition to the objective lens, there has been a method of providing another element (hereinafter referred to as an aberration correction element) that corrects aberrations and the like by diffraction with respect to the remaining light beam having the used wavelength (see Patent Document 1).
JP 2003-177226 A

しかし、このような従来の光ディスクの記録・再生を行うための技術では、上記の対物レンズと収差補正素子との間で生じる偏心により新たに収差が発生するという問題があった。   However, such a conventional technique for recording / reproducing an optical disc has a problem that new aberration is generated due to decentration generated between the objective lens and the aberration correction element.

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、収差補正素子等の光学素子と対物レンズとが偏心することによって生ずる収差量を従来の装置よりも低減することが可能な光ピックアップ装置を提供するものである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an optical pickup capable of reducing the amount of aberration caused by decentering of an optical element such as an aberration correction element and an objective lens as compared with a conventional apparatus. A device is provided.

以上の点を考慮して、請求項1に係る発明は、第1の使用波長λ (380nm≦λ ≦440nm)の光束を用いて第1の光ディスクに対して記録・再生が可能であり、第2の使用波長λ (630nm≦λ ≦680nm)の光束を用いて第2の光ディスクに対して記録・再生が可能な光ピックアップ装置であって前記第1の使用波長λ の光束を出射する第1の光源と、前記第2の使用波長λ の光束を出射する第2の光源と、前記第1の使用波長λ の光束の波面を一定に保ち、前記第2の使用波長λ の光束の波面を変化させる特定波長波面調整素子と、前記特定波長波面調整素子を通過した光束を前記使用波長に応じて予め決められた前記光ディスクに集光させる対物レンズと、前記光ディスクから反射された光束を受光する受光素子と、を備え、前記対物レンズは、その光軸と交わる2つの面前記第1の使用波長λの光束を用いて前記第1の光ディスクに対する記録・再生を開口数0.6以上で行う場合に、像高0.05mmの位置における3次の軸外コマ収差がRMS値で0.6λ 以上となるとともに前記光軸上の波面収差がRMS値で0.03λ 以下となる非球面の形状を有する構成をなす。 In view of the above, the invention according to claim 1 can first recording and reproducing for the first optical disk with a light beam using a wavelength λ 1 (380nm ≦ λ 1 ≦ 440nm) is , an optical pickup apparatus capable of recording and reproducing the second optical disk by using the light flux of the second wavelength used λ 2 (630nm ≦ λ 2 ≦ 680nm), the first used wavelength lambda 1 of a first light source for emitting a light beam, the second light source for emitting a second light flux used wavelength lambda 2, keeping the wave front of the first working wavelength lambda 1 of the light beam constant, the second a specific wavelength wavefront adjustment element for changing a wavefront of the light beam used wavelength lambda 2, an objective lens for converging a light flux passing through the specific wavelength wavefront adjusting element to the optical disc determined in advance in accordance with the used wavelength, the Receives the light beam reflected from the optical disk Comprising a light receiving element, the that, the objective lens, the two surfaces intersecting with the optical axis, the first used wavelength lambda 1 of the numerical aperture of the recording and reproducing for the first optical disc using a light beam 0 .6 or higher, the third-order off-axis coma aberration at an image height of 0.05 mm is an RMS value of 0.6 λ 1 or more, and the wavefront aberration on the optical axis is an RMS value of 0.03λ. It has a configuration having an aspherical shape of 1 or less .

この構成により、特定波長波面調整素子が第1の使用波長の光束の波面を変化させずに第2の使用波長の光束の波面変化させ、対物レンズの光軸と交わる2つの面の形状を、光ディスクの記録・再生を行う場合に、像高0.05mmの位置における軸外コマ収差がRMS値で0.6波長以上となるようにして偏心の影響を低減するようにしたため、収差補正素子等の光学素子と対物レンズとが偏心することによって生ずる収差量を従来の装置よりも低減することが可能な光ピックアップ装置を実現できる。
また、対物レンズは、その光軸と交わる2つの面が、第1の使用波長の光束を用いて第1の光ディスクの記録・再生を開口数0.6以上で行う場合に、光軸上の波面収差がRMS値で0.03波長以下となる非球面の形状を有しているため、第1の使用波長の光束を用いて第1の光ディスクの記録・再生を行う際の軸上の収差の最適化を図ることができる、すなわち回折限界性能を有する光ピックアップ装置を実現できる。
With this configuration, the specific wavelength wavefront adjusting element changes the wavefront of the light beam having the second use wavelength without changing the wavefront of the light beam having the first use wavelength, and the shape of the two surfaces intersecting with the optical axis of the objective lens is changed. Since the off-axis coma aberration at the position where the image height is 0.05 mm is made to have an RMS value of 0.6 wavelength or more when the optical disc is recorded / reproduced, the influence of decentration is reduced. Thus, an optical pickup device capable of reducing the amount of aberration caused by the decentering of the optical element and the objective lens can be realized as compared with the conventional device.
The objective lens has two surfaces intersecting the optical axis on the optical axis when the first optical disk is recorded / reproduced with a numerical aperture of 0.6 or more using a light beam having the first used wavelength. Since the wavefront aberration has an aspherical shape with an RMS value of 0.03 wavelength or less, the axial aberration when the first optical disk is recorded / reproduced using the light beam having the first use wavelength. Can be achieved, that is, an optical pickup device having diffraction-limited performance can be realized.

また、請求項2に係る発明は、請求項1において、前記特定波長波面調整素子は、光軸を中心軸とする複数の円筒形状の段差部のうち最も内側にある前記段差部に囲まれた円形部と、隣り合う前記段差部に挟まれた輪帯部とを有し、前記段差部および前記輪帯部は前記光軸に垂直な平面を有し、前記第1の使用波長λの光束に対して、前記第1の使用波長λの整数倍に0.9〜1.1をかけた値の位相差を生じさせ、前記対物レンズで発生する前記第2の使用波長λ の波面収差を低減する位相補正素子である構成を有している。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the specific wavelength wavefront adjusting element is surrounded by the innermost stepped portion of a plurality of cylindrical stepped portions having an optical axis as a central axis. A circular portion and an annular portion sandwiched between the adjacent step portions, the step portion and the annular portion have a plane perpendicular to the optical axis, and the first use wavelength λ 1 the light flux of the first wavelength used lambda 1 integral multiple causing the phase difference between the value obtained by multiplying the 0.9 to 1.1, the objective lens said second used wavelength lambda 2 generated by It has a configuration which is a phase correction element you reduce the wavefront aberration.

この構成により、請求項1の効果に加え、特定波長波面調整素子を、第1の使用波長λの光束に対して、第1の使用波長λの整数倍に0.9〜1.1をかけた値の位相差を生じさせる位相補正素子としたため、実質的な波面の変化を生じさせず、他の使用波長の光束の波面を変化させることができる光ピックアップ装置を実現できる。 By this configuration, in addition to the effect of claim 1, a specific wavelength wavefront adjustment element with respect to the first use wavelength lambda 1 of the light beam, the first integral multiple of the operating wavelength lambda 1 of 0.9 to 1.1 Therefore, an optical pickup device that can change the wavefront of a light beam having another use wavelength without causing a substantial wavefront change can be realized.

また、請求項3に係る発明は、請求項1において、前記特定波長波面調整素子が、前記第2の使用波長λの光束に対して、回折を生じさせる回折格子である構成を有している。 Further, The invention according to claim 3, in claim 1, wherein the specific wavelength wavefront adjusting element, to the second operating wavelength lambda 2 of the light beam, has a configuration which is a diffraction grating causing a diffraction Yes.

この構成により、請求項1の効果に加え、特定波長波面調整素子を、第2の使用波長λの光束に対して回折を生じさせる回折格子としたため、第1の使用波長λで実質的な波面の変化を生じさせず、第2の使用波長λの光束の波面を変化させることができる光ピックアップ装置を実現できる。 By this configuration, in addition to the effect of claim 1, a specific wavelength wavefront adjustment element, due to a diffraction grating causing a diffraction for the second used wavelength lambda 2 of the light beam, substantially at the first working wavelength lambda 1 without causing a change in the wavefront, the optical pickup device can be realized capable of changing a wavefront of the second used wavelength lambda 2 of the light beam.

また、請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれか1項において、前記対物レンズの前記2つの面は、前記第1の使用波長λの光束を用いて前記第1の光ディスクの記録・再生を行う場合に、像高0.05mmの位置における3次の軸外コマ収差がRMS値で1.0λ から1.6λ の間にある構成を有する。 The invention according to claim 4, in any one of claims 1 to 3, wherein the two surfaces of the objective lens, the using the first light flux of the wavelength used lambda 1 of the first light when conducting recording and reproducing of the disc, with a near-Ru configuration between 1.6Ramuda 1 from 1.0λ 1 3-order off-axis coma in the position of the image height 0.05mm is in RMS value.

この構成により、請求項1ないし3のいずれか1項の効果に加え、偏心により発生する収差をさらに低減することが可能な光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of any one of the first to third aspects, an optical pickup device that can further reduce aberrations caused by decentration can be realized.

本発明は、特定波長波面調整素子が第1の使用波長の光束の波面を変化させずに第2の使用波長の光束の波面変化させ、対物レンズの光軸と交わる2つの面の形状を、光ディスクの記録・再生を行う場合に、像高0.05mmの位置における軸外コマ収差がRMS値で0.6波長以上となるようにして偏心の影響を低減するようにしたため、収差補正素子等の光学素子と対物レンズとが偏心することによって生ずる収差量を従来の装置よりも低減できるという効果を有する光ピックアップ装置を提供できる。このことにより、両者を一体化して用いる場合、両者の光軸合わせが容易となり、もって組み立てコストの低減が図れる。また、両者を別体で装置に組み込むことも可能であり、その場合、オートフォーカスまたはトラッキングサーボは、対物レンズに対してのみ作用させればよく、両者一体化された部材に作用させる場合に比し、収差補正素子の重量分だけ負荷が軽減されることになり、装置の高速化、低電力化が図れる。 According to the present invention, the specific wavelength wavefront adjusting element changes the wavefront of the light beam having the second use wavelength without changing the wavefront of the light beam having the first use wavelength, and the shapes of the two surfaces intersecting the optical axis of the objective lens are changed. Since the off-axis coma aberration at the position where the image height is 0.05 mm is made to have an RMS value of 0.6 wavelength or more when the optical disc is recorded / reproduced, the influence of decentration is reduced. It is possible to provide an optical pickup apparatus having an effect that the amount of aberration caused by the decentering of the optical element and the objective lens can be reduced as compared with the conventional apparatus. As a result, when both are used in an integrated manner, the optical axes can be easily aligned, and the assembly cost can be reduced. It is also possible to incorporate both of them separately into the device. In that case, the autofocus or tracking servo only needs to act on the objective lens, compared with the case of acting on both integrated members. In addition, the load is reduced by the weight of the aberration correction element, and the speed and power consumption of the apparatus can be increased.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置のブロック構成を示す図である。図1において、光ピックアップ装置100は、使用波長λの光束を発する第1の光源1、使用波長λの光束を発する第2の光源2、第1のビームスプリッタ3、第2のビームスプリッタ4、コリメータ5、反射板6、特定波長波面調整素子7、対物レンズ8、および、受光素子11を備える。 FIG. 1 is a diagram showing a block configuration of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention. 1, the optical pickup apparatus 100 includes a first light source 1, 2 second light source that emits a light beam of the used wavelength lambda 2, the first beam splitter 3 that emits a light beam using a wavelength lambda 1, the second beam splitter 4, a collimator 5, a reflector 6, a specific wavelength wavefront adjusting element 7, an objective lens 8, and a light receiving element 11.

光ピックアップ装置100は、光ディスク9、10に情報を書き込み、光ディスク9、10から情報を読み出す「光ディスクの記録・再生」を、2つの使用波長λ、λの光束を用いて複数種類の光ディスク(以下、光ディスクの種類は2種類とし、それぞれ、第1の光ディスクおよび第2の光ディスクとする。)に対して行う。なお、光ディスクの記録・再生に用いる光束の使用波長λ、λは、光ディスク9、10の種類に応じて予め決められているものとする。 The optical pickup device 100 performs “recording / reproducing of an optical disc” by writing information on the optical discs 9 and 10 and reading information from the optical discs 9 and 10 using a plurality of types of optical discs using two light beams having wavelengths λ 1 and λ 2. (Hereinafter, there are two types of optical discs, which are a first optical disc and a second optical disc, respectively). It is assumed that the wavelengths λ 1 and λ 2 of the light beam used for recording / reproducing of the optical disc are predetermined according to the type of the optical discs 9 and 10.

第1の光源1は、例えば、半導体レーザで構成され、405nm近傍の波長λ(380nm≦λ≦440nm)で発散光束を直線偏光で出射するようになっている。同様に、第2の光源2は、例えば、半導体レーザで構成され、655nm近傍の波長λ(630nm≦λ≦680nm)で発散光束を直線偏光で出射するようになっている。ここで、第1の光源1からの光束の偏光方向と、第2の光源2からの光束の偏光方向とは、互いに直交するように第1の光源1と第2の光源2とが配置されている。また、第2の使用波長の値は、従来のDVD等への互換性を考慮したものである。 The first light source 1 is constituted by, for example, a semiconductor laser, and emits a divergent light beam with linearly polarized light at a wavelength λ 1 (380 nm ≦ λ 1 ≦ 440 nm) in the vicinity of 405 nm. Similarly, the second light source 2 is composed of, for example, a semiconductor laser, and emits a divergent light beam with linearly polarized light at a wavelength λ 2 in the vicinity of 655 nm (630 nm ≦ λ 2 ≦ 680 nm). Here, the first light source 1 and the second light source 2 are arranged so that the polarization direction of the light beam from the first light source 1 and the polarization direction of the light beam from the second light source 2 are orthogonal to each other. ing. The value of the second wavelength used is based on compatibility with a conventional DVD or the like.

第1のビームスプリッタ3は、第1の光源1からの光束を透過させ、第2の光源2からの光束を反射させ、それぞれを同一の光軸上に導く役割を持つ。第2のビームスプリッタ4は、第1の光源1および第2の光源2からの光束を透過させると共に、第1の光ディスク9の情報記録面および第2の光ディスク10の情報記録面からの反射光束を反射させ、受光素子11に導く役割を有する。なお、ビームスプリッタ3、4の代わりにハーフミラーを用いるのでもよい。   The first beam splitter 3 has a role of transmitting the light beam from the first light source 1 and reflecting the light beam from the second light source 2 so as to guide them onto the same optical axis. The second beam splitter 4 transmits the light beams from the first light source 1 and the second light source 2 and reflects the light beams from the information recording surface of the first optical disk 9 and the information recording surface of the second optical disk 10. The light is reflected and guided to the light receiving element 11. A half mirror may be used instead of the beam splitters 3 and 4.

コリメータ5は、第1の光源1および第2の光源2からの光束をほぼ平行光に変換する役割を持ち、ガラス、合成樹脂等からなり焦点距離が10mmから20mm程度のレンズを用いることが好適である。また、反射板6として、反射鏡、プリズム等を用いることができる。   The collimator 5 has a role of converting light beams from the first light source 1 and the second light source 2 into substantially parallel light, and it is preferable to use a lens made of glass, synthetic resin or the like and having a focal length of about 10 mm to 20 mm. It is. Further, as the reflecting plate 6, a reflecting mirror, a prism, or the like can be used.

特定波長波面調整素子7は、2つの使用波長λ、λのうちの特定の使用波長(以下、この使用波長を第1の使用波長λとする。)の光束の波面を一定に保ち位相を波長の整数倍、変化させ、位相を実質的に変化させないようになっている。すなわち、第1の使用波長λの光束に対しては、特定波長波面調整素子7があたかも存在しないかのように作用するようになっている。 Specific wavelength wavefront adjustment element 7, the two used wavelength lambda 1, the particular wavelength used of lambda 2 (hereinafter referred to. The wavelength used in the first use wavelength lambda 1) maintaining the wavefront of the light beam constant The phase is changed by an integral multiple of the wavelength so that the phase is not substantially changed. That is, the specific wavelength wavefront adjusting element 7 acts on the light beam having the first use wavelength λ 1 as if it does not exist.

一方、第2の使用波長λの光束に対しては、位相の変化を可能とし、第2の使用波長λの光束の波面を調整できるようになっている。このため、特定波長波面調整素子7は、第2の使用波長λの光束の波面を変え、光ディスク10に入射する光束の収差を補正でき、第1の使用波長λの光束に対しては、特定波長波面調整素子7があたかも存在しないかのように作用するようになっている。特定波長波面調整素子7としては、位相補正素子、波長λの光束を回折させず波長λの光束を回折させる回折素子等を用いるのが好適である。 On the other hand, the phase of the light beam having the second use wavelength λ 2 can be changed, and the wavefront of the light beam having the second use wavelength λ 2 can be adjusted. For this reason, the specific wavelength wavefront adjusting element 7 can change the wavefront of the light beam having the second use wavelength λ 2 to correct the aberration of the light beam incident on the optical disc 10, and for the light beam having the first use wavelength λ 1. The specific wavelength wavefront adjusting element 7 acts as if it does not exist. Specific wavelength wavefront adjustment element 7, the phase correcting element, to use a diffraction element or the like which diffracts the light beam of wavelength lambda 2 without diffracting the light flux with wavelength lambda 1 is preferred.

また、対物レンズ8は、特定波長波面調整素子7を通過した光束を使用波長λ、λに応じて予め決められた光ディスクに集光させる(本実施の形態では、第1の使用波長λの光束を第1の光ディスクに集光させ、第2の使用波長λの光束を第2の光ディスクに集光させる。)ようになっている。具体的には、焦点距離が1mmから5mm程度、開口数が0.6以上、第1の使用波長λの光束に対して軸上の波面収差がRMS値で0.03λ以下、軸外像高0.05mmのおける波面収差の3次のコマ収差成分がRMS値で0.6λより大きい特性を有する、ガラス、合成樹脂等からなるレンズを用いるのが好適である。 The objective lens 8 condenses the light beam that has passed through the specific wavelength wavefront adjusting element 7 onto an optical disc that is predetermined according to the use wavelengths λ 1 and λ 2 (in this embodiment, the first use wavelength λ The first light beam is condensed on the first optical disk, and the light beam having the second use wavelength λ 2 is condensed on the second optical disk. Specifically, the focal length is about 1 mm to 5 mm, the numerical aperture is 0.6 or more, the axial wavefront aberration is 0.03λ 1 or less in terms of the RMS value with respect to the light beam having the first use wavelength λ 1 , and off-axis. third-order coma aberration components of wavefront aberration definitive image height 0.05mm has 0.6Ramuda 1 greater characteristics RMS value, glass, it is preferred to use a lens made of synthetic resin or the like.

第1の光源1によって発せられた光束は、第1のビームスプリッタ3、第2のビームスプリッタ4およびコリメータ5を順に透過し、反射板6で反射し、特定波長波面調整素子7および対物レンズ8を透過して第1の光ディスク9の情報記録面に集光する。同様に、第2の光源2によって発せられた光束は、第2の光ディスク10の情報記録面に集光させられる。第1の光ディスク9または第2の光ディスク10の情報記録面に集光させられた光束は、それぞれ、各情報記録面で反射され、対物レンズ8および特定波長波面調整素子7を順に透過し、反射板6で反射され、コリメータ5を透過し、第2のビームスプリッタ4で反射されて受光素子11に入る。   The light beam emitted by the first light source 1 sequentially passes through the first beam splitter 3, the second beam splitter 4, and the collimator 5, is reflected by the reflecting plate 6, and has a specific wavelength wavefront adjusting element 7 and an objective lens 8. And is condensed on the information recording surface of the first optical disc 9. Similarly, the light beam emitted by the second light source 2 is condensed on the information recording surface of the second optical disk 10. The light beams condensed on the information recording surface of the first optical disc 9 or the second optical disc 10 are reflected by the respective information recording surfaces, and sequentially pass through the objective lens 8 and the specific wavelength wavefront adjusting element 7 for reflection. Reflected by the plate 6, transmitted through the collimator 5, reflected by the second beam splitter 4, and enters the light receiving element 11.

受光素子11からの出力信号を用いて、第1の光ディスク9の情報記録面、または、第2の光ディスク10の情報記録面に記録された情報の読み取り信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が得られるようになっている。なお、光ピックアップ装置100には、上記フォーカスエラー信号に基づいて、レンズを光軸方向に移動する機構(フォーカスサーボ)、及び上記トラッキングエラー信号に基づいて、レンズを光軸にほぼ垂直の方向に移動する機構(トラッキングサーボ)が含まれるが、図1に示す構成では省略されている。   An output signal from the light receiving element 11 is used to obtain a read signal, a focus error signal, and a tracking error signal for information recorded on the information recording surface of the first optical disc 9 or the information recording surface of the second optical disc 10. It is supposed to be. The optical pickup device 100 includes a mechanism (focus servo) for moving the lens in the optical axis direction based on the focus error signal, and the lens in a direction substantially perpendicular to the optical axis based on the tracking error signal. A moving mechanism (tracking servo) is included, but is omitted in the configuration shown in FIG.

本発明は、軸外の像高0.05mmにおける波面収差の3次のコマ収差成分がRMS値で0.6λより大きい軸外特性を有するレンズを使用するものであり、これにより、後述するように、対物レンズ8と特定波長波面調整素子7との偏心が原因で発生する収差の大きさを低減できる。以下の実施例では、軸外コマ収差を有する対物レンズの具体的な形状と、この対物レンズに応じて使用する特定波長波面調整素子7の素子形状と、両者の偏心に応じて発生する収差量と、を示す。以下では、特定波長波面調整素子7が位相補正素子であるものとする。 The present invention has the third order coma aberration components of wavefront aberration at the image height 0.05mm off-axis uses a lens having a 0.6Ramuda 1 larger axis characteristics in RMS value, thereby, she will be described later As described above, the magnitude of the aberration caused by the eccentricity between the objective lens 8 and the specific wavelength wavefront adjusting element 7 can be reduced. In the following embodiments, the specific shape of the objective lens having off-axis coma aberration, the element shape of the specific wavelength wavefront adjusting element 7 used according to the objective lens, and the amount of aberration generated according to the decentration of both And. In the following, it is assumed that the specific wavelength wavefront adjusting element 7 is a phase correcting element.

また、比較対象として、軸外コマ収差のない対物レンズと、この対物レンズに応じて使用する位相補正素子を用いた構成例(以下、比較例という。)を取り上げ、対物レンズの形状と、位相補正素子の形状と、両者の偏心によって発生する収差量と、を示し、比較する。この実施例と比較例との比較によって、軸外コマ収差の大きさに依存して偏心が原因で発生する収差の大きさが異なることを示す。   Further, as a comparison object, a configuration example using an objective lens without off-axis coma aberration and a phase correction element used in accordance with the objective lens (hereinafter, referred to as a comparative example) is taken up. The shape of the correction element and the amount of aberration caused by the decentration of both are shown and compared. A comparison between this example and the comparative example shows that the magnitude of the aberration caused by the eccentricity differs depending on the magnitude of the off-axis coma aberration.

以下、特定波長波面調整素子7および対物レンズ8についての具体的な実施例、および、その比較例について説明する。   Hereinafter, specific examples of the specific wavelength wavefront adjusting element 7 and the objective lens 8 and comparative examples thereof will be described.

本発明の実施例に係る対物レンズ8を具体的な数値をあげて説明する。対物レンズ8は、軸外像高0.05mmにおける波面収差の3次のコマ収差成分がRMS値で0.6λとなるように設計されている(図2参照)。表1は、使用波長λ、λの、対物レンズ8の焦点距離fと、対物レンズ8のレンズ材料の屈折率nとを示す表である。 The objective lens 8 according to the embodiment of the present invention will be described with specific numerical values. Objective lens 8, the third-order coma aberration components of wavefront aberration at off-axis image height 0.05mm is designed to be 0.6Ramuda 1 in RMS value (see FIG. 2). Table 1 is a table showing the focal length f of the objective lens 8 and the refractive index n of the lens material of the objective lens 8 at the used wavelengths λ 1 and λ 2 .

ここで、λは使用波長の中心波長(第1の使用波長405nm、第2の使用波長660nm)であり、焦点距離fは、第1の使用波長および第2の使用波長に対して、それぞれ、3.00mm、3.09mmであり、屈折率nは、第1の使用波長および第2の使用波長に対して、それぞれ、1.5208、1.5057である。また、対物レンズ8は両面非球面単レンズであり、レンズ中心厚は1.84mmである。   Here, λ is the center wavelength of the used wavelength (first used wavelength 405 nm, second used wavelength 660 nm), and the focal length f is relative to the first used wavelength and the second used wavelength, respectively. 3.00 mm and 3.09 mm, and the refractive index n is 1.5208 and 1.5057, respectively, for the first use wavelength and the second use wavelength. The objective lens 8 is a double-sided aspheric single lens, and the lens center thickness is 1.84 mm.

Figure 0004375107
Figure 0004375107

対物レンズ8の非球面形状は、以下の式(1)基づいて決定されるものとした。   The aspheric shape of the objective lens 8 was determined based on the following formula (1).

Figure 0004375107
Figure 0004375107

ここで、記号iは非球面次数であり、2、4、6、8、10のいずれかをとる。また、記号jは面番号であり、光源側の面を面番号1、光ディスク側の面を面番号2とした。さらに、記号hは光軸からの距離(以下、高さという。)であり、記号zは第j面非球面の頂点の接平面(一般に、光軸近傍で非球面に接し、光軸に垂直な面。)からその非球面上の高さhの点までの光軸方向の距離であり、r、k、ai,j、およびjは第j面の決定に係る各係数である。 Here, the symbol i is an aspherical order and takes one of 2, 4, 6, 8, and 10. The symbol j is the surface number, the surface on the light source side is surface number 1, and the surface on the optical disk side is surface number 2. Further, symbol h is a distance from the optical axis (hereinafter referred to as height), and symbol z j is a tangent plane of the apex of the j-th surface aspheric surface (generally, in contact with the aspheric surface near the optical axis, Vertical plane.) To the point of height a on the aspheric surface in the optical axis direction, and r j , k j , a i, j , and j are coefficients for determining the j-th plane. is there.

表2に上記の式(1)で用いる各係数の値を示す。   Table 2 shows the values of the coefficients used in the above equation (1).

Figure 0004375107
Figure 0004375107

表2において、「E−p(pは整数)」は、「×10−p」を意味する。 In Table 2, “Ep (p is an integer)” means “× 10 −p ”.

次に、この対物レンズの軸外特性について説明する。図2は、対物レンズ8の第1の使用波長(405nm)に対する軸外特性を示すグラフである。図2に示すグラフの横軸は、軸上からの距離を示す像高(mm単位)であり、縦軸は、波面収差を波長λ単位かつRMS値で表したものである。図2において、実線はすべての種類の収差を含む波面収差(以下、トータル波面収差と称する)を示し、破線は3次のコマ収差を示す。以下、特に断る場合を除き、他の図についても同様とする。対物レンズ8は、図2に示す横軸(像高)が0mmの位置すなわち軸上では、トータル波面収差の値がほぼ0であり、像高0.05mmの軸外で3次のコマ収差がRMS値でほぼ0.6λとなるように設計されている。 Next, the off-axis characteristics of the objective lens will be described. FIG. 2 is a graph showing off-axis characteristics of the objective lens 8 with respect to the first use wavelength (405 nm). The horizontal axis of the graph shown in FIG. 2 is the image height (in mm) indicating the distance from the axis, and the vertical axis represents the wavefront aberration in units of wavelength λ and RMS value. In FIG. 2, a solid line indicates wavefront aberration including all types of aberrations (hereinafter referred to as total wavefront aberration), and a broken line indicates third-order coma aberration. The same applies to the other drawings unless otherwise specified. In the objective lens 8, the value of the total wavefront aberration is almost 0 at the position where the horizontal axis (image height) shown in FIG. 2 is 0 mm, that is, on the axis, and the third-order coma aberration is off-axis at the image height of 0.05 mm. It is designed to be substantially 0.6Ramuda 1 in RMS value.

図3は、第2の使用波長λ(660nm)における対物レンズ8の軸外特性を示すグラフである。図3に示す軸上のトータル波面収差は、トータル波面収差がRMS値で0.124λあり、光ディスクの記録・再生を行うことができるまでの小さい収差にはなっていない。図4は、対物レンズ8に第2の使用波長の光束を通過させたときに瞳の位置(以下、瞳位置という。)で発生する波面収差の分布形状を示す図である。横軸は、瞳の半径を1.0に正規化したときの動径方向の座標を示し、縦軸は、波面収差を波長で規格化したときの値を示す。 FIG. 3 is a graph showing off-axis characteristics of the objective lens 8 at the second use wavelength λ 2 (660 nm). Total wavefront aberration on the axis shown in FIG. 3, the total wavefront aberration is located 0.124Ramuda 2 in RMS value, not in a small aberration to be able to perform recording and reproducing of the optical disc. FIG. 4 is a diagram showing a distribution shape of wavefront aberration generated at the position of the pupil (hereinafter referred to as the pupil position) when the light beam having the second use wavelength is passed through the objective lens 8. The horizontal axis indicates the radial coordinate when the pupil radius is normalized to 1.0, and the vertical axis indicates the value when the wavefront aberration is normalized by the wavelength.

図5は、図4に示す波面収差を低減するための特定波長波面調整素子7の断面構造の一例を示す断面図であり、特定波長波面調整素子7の光軸51を含む面を断面とする。図5に示す特定波長波面調整素子7は、位相補正素子であり、第2の使用波長λ(660nm)の光束に対して生ずる波面収差を低減でき、第1の使用波長(405nm)の光束については、第1の使用波長(405nm)の整数倍の位相差を発生させるものである。具体的には、第1の使用波長λの整数倍に0.9〜1.1をかけた値の位相差を生じさせるようにするのでもよい。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of the specific wavelength wavefront adjusting element 7 for reducing the wavefront aberration shown in FIG. 4, and a plane including the optical axis 51 of the specific wavelength wavefront adjusting element 7 is taken as a cross section. . The specific wavelength wavefront adjusting element 7 shown in FIG. 5 is a phase correction element, and can reduce wavefront aberration generated with respect to the light beam having the second use wavelength λ 2 (660 nm), and the light beam having the first use wavelength (405 nm). Is a phase difference that is an integral multiple of the first wavelength used (405 nm). Specifically, a phase difference having a value obtained by multiplying an integral multiple of the first use wavelength λ 1 by 0.9 to 1.1 may be generated.

図5において、符号δ(i=51、52、53)は、それぞれ光軸51を中心軸とする輪状の段差部であり、符号φ(i=51、52、53)は、上記の段差部δ(i=51、52、53)の直径である。すなわち、段差部δ(i=51、52、53)は、光軸を中心軸とする円筒形状をなす。また、符号S(k=52、53)は隣り合う段差部δと段差部δk−1で挟まれた輪帯部である。なお、符号S51は段差部δ51に囲まれた円形部、符号S54は段差部δ53より外側の輪帯部であり、S51からS54までの符号で示される面は、すべて光軸に垂直な平面である。 In FIG. 5, symbol δ i (i = 51, 52, 53) is a ring-shaped step portion having the optical axis 51 as a central axis, and symbol φ i (i = 51, 52, 53) is This is the diameter of the stepped portion δ i (i = 51, 52, 53). That is, the step portion δ i (i = 51, 52, 53) has a cylindrical shape with the optical axis as the central axis. Reference sign S k (k = 52, 53) is a ring zone portion sandwiched between adjacent step portions δ k and step portions δ k-1 . Note that reference numeral S 51 is a circular part surrounded by the step part δ 51 , reference numeral S 54 is an annular part outside the step part δ 53 , and all the surfaces indicated by reference numerals S 51 to S 54 are light A plane perpendicular to the axis.

51からS54までの符号で示される面が、光軸方向にそれぞれ異なる位置になるように位相補正素子としての特定波長波面調整素子7を形成し、第2の使用波長λ(660nm)の光束に対して位相補正し、第1の使用波長(405nm)の光束に対しては、位相が実質上変化しないようになっている。図5において、符号52によって特定される面は、対物レンズ側の面であり、平面とした。 The specific wavelength wavefront adjusting element 7 as the phase correcting element is formed so that the surfaces indicated by the symbols S 51 to S 54 are in different positions in the optical axis direction, and the second wavelength used λ 2 (660 nm) Thus, the phase of the first light beam (405 nm) is not substantially changed. In FIG. 5, the surface specified by reference numeral 52 is a surface on the objective lens side and is a flat surface.

表3に、円形部δ51の光軸上の位置を基準位置(原点とする。)としたときの輪帯部S(k=52、53、54)の光軸方向の距離と、直径φk(k=51、52、53)の数値を示す。 Table 3 shows the distance and diameter of the annular zone S k (k = 52, 53, 54) in the optical axis direction when the position on the optical axis of the circular portion δ 51 is set as the reference position (the origin). The numerical value of φk (k = 51, 52, 53) is shown.

Figure 0004375107
Figure 0004375107

なお、表3において、輪帯部S(k=52、53、54)の光軸方向の距離の符号は、対物レンズ側の面52を向く方向を正とした。なお、位相補正素子としての特定波長波面調整素子7に用いた材料の屈折率を表4に示す。 In Table 3, the sign of the distance in the optical axis direction of the annular zone S k (k = 52, 53, 54) is positive in the direction facing the surface 52 on the objective lens side. Table 4 shows the refractive index of the material used for the specific wavelength wavefront adjusting element 7 as the phase correcting element.

Figure 0004375107
Figure 0004375107

図6は、上記の式(1)および表3、4によって特定される特定波長波面調整素子(位相補正素子)7を用いたときに、第2の使用波長λ(660nm)に対して瞳位置で発生する波面収差の分布形状を示す図である。図6に示すグラフの横軸と縦軸は、図4に示すグラフの場合と同様である。 FIG. 6 shows the pupil for the second used wavelength λ 2 (660 nm) when the specific wavelength wavefront adjusting element (phase correcting element) 7 specified by the above equation (1) and Tables 3 and 4 is used. It is a figure which shows the distribution shape of the wavefront aberration which generate | occur | produces in a position. The horizontal axis and the vertical axis of the graph shown in FIG. 6 are the same as those of the graph shown in FIG.

位相補正素子としての特定波長波面調整素子7を設けたことにより、トータルの波面収差がRMS値で0.048λと、位相補正素子の無いときの0.124λに比して充分小さくすることができ、位相補正素子により第2の使用波長(660nm)でも光ディスクの記録・再生が良好に行える程度まで収差を低減できる。 By providing the specific wavelength wavefront adjusting element 7 as a phase correction element, the total wavefront aberration is 0.048λ 2 in RMS value, which is sufficiently smaller than 0.124λ 2 when there is no phase correction element. In addition, the aberration can be reduced to such an extent that the optical disk can be recorded and reproduced satisfactorily by the phase correction element even at the second use wavelength (660 nm).

また、対物レンズ8と特定波長波面調整素子(位相補正素子)7との偏心の程度を表す偏心量に対する、上記の偏心により発生する波面収差の大きさを図7に示す。図7において、横軸は対物レンズ8と特定波長波面調整素子7との偏心量(単位はmm)、縦軸は波面収差のRMS値(単位は波長)である。また、実線はトータルの波面収差であり、破線は3次のコマ収差である。   FIG. 7 shows the magnitude of the wavefront aberration generated by the above decentering with respect to the decentering amount representing the degree of decentering between the objective lens 8 and the specific wavelength wavefront adjusting element (phase correcting element) 7. In FIG. 7, the horizontal axis represents the amount of eccentricity (unit: mm) between the objective lens 8 and the specific wavelength wavefront adjusting element 7, and the vertical axis represents the RMS value (unit: wavelength) of the wavefront aberration. The solid line is the total wavefront aberration, and the broken line is the third-order coma aberration.

図7に基づいて、対物レンズ8と特定波長波面調整素子(位相補正素子)7の偏心が光軸に垂直方向に0.05mmであるとき、この偏心によって発生する3次のコマ収差成分はRMS値で0.024λとなっている。コマ収差成分がRMS値で0.024λであるという値が、従来の構成よりも充分小さくなっていることを、以下に比較例を示し説明する。 Based on FIG. 7, when the decentering of the objective lens 8 and the specific wavelength wavefront adjusting element (phase correcting element) 7 is 0.05 mm in the direction perpendicular to the optical axis, the third-order coma aberration component generated by this decentering is RMS. It has become a 0.024λ 2 in value. The fact that the value that the coma aberration component is the RMS value of 0.024λ is sufficiently smaller than the conventional configuration will be described below by showing a comparative example.

上記実施例と比較するために、軸外像高0.05mmにおける波面収差の3次コマ収差成分がRMS値で0.0λである対物レンズを用いた場合を以下に示す。ここで、使用する光源1、2の中心波長、対物レンズの焦点距離fと、対物レンズのレンズ材料の屈折率nは、表1に示すものとし、実施例で用いたものと同じものとした。また、対物レンズは両面非球面単レンズであり、レンズ中心厚は1.84mmである。 For comparison with the above embodiment, a case where the third-order coma aberration components of wavefront aberration at off-axis image height 0.05mm was used objective lens is 0.0Ramuda 1 in RMS value below. Here, the center wavelength of the light sources 1 and 2 used, the focal length f of the objective lens, and the refractive index n of the lens material of the objective lens are as shown in Table 1, and are the same as those used in the examples. . The objective lens is a double-sided aspherical single lens, and the lens center thickness is 1.84 mm.

レンズの非球面形状は、式(1)および以下の表5に示す各係数に基づいて特定されるものとする。   It is assumed that the aspherical shape of the lens is specified based on Equation (1) and the coefficients shown in Table 5 below.

Figure 0004375107
Figure 0004375107

表5において、「E−p(pは整数)」は、「×10−p」を意味する。 In Table 5, “Ep (p is an integer)” means “× 10 −p ”.

図8は、比較例に係る対物レンズの第1の使用波長(405nm)に対する軸外特性を示すグラフである。対物レンズは、図8に示す横軸(像高)が0mmの位置すなわち軸上では、トータル波面収差の値がほぼ0であり、像高0.05mmの軸外で3次のコマ収差がRMS値でほぼ0.0λとなるように設計されている。 FIG. 8 is a graph showing off-axis characteristics with respect to the first use wavelength (405 nm) of the objective lens according to the comparative example. In the objective lens, the value of the total wavefront aberration is almost 0 at the position where the horizontal axis (image height) shown in FIG. 8 is 0 mm, that is, on the axis, and the third-order coma aberration is off-axis at the image height of 0.05 mm. It is designed to be substantially 0.0Ramuda 1 in value.

図9は、比較例に係る対物レンズの第2の使用波長λ(660nm)に対する軸外特性を示すグラフである。図9に示す軸上のトータル波面収差は、トータル波面収差のRMS値が0.272λあり、光ディスクの記録・再生を行うことができるまでの小さい収差にはなっていない。図10は、比較例に係る対物レンズに第2の使用波長の光束を通過させたときに瞳位置で発生する波面収差の分布形状を示す図である。 FIG. 9 is a graph illustrating off-axis characteristics of the objective lens according to the comparative example with respect to the second use wavelength λ 2 (660 nm). Total wavefront aberration on the axis shown in FIG. 9, RMS value of the total wavefront aberration There 0.272λ 2, not in a small aberration to be able to perform recording and reproducing of the optical disc. FIG. 10 is a diagram illustrating a distribution shape of wavefront aberration generated at the pupil position when a light beam having the second use wavelength is passed through the objective lens according to the comparative example.

第2の使用波長λ(660nm)で光ディスクの記録・再生を可能とするために、第1の使用波長(405nm)の整数倍の位相差を発生させる位相補正素子を用いて、上記の図10で示した波面収差を低減する。図11は、比較例に係る位相補正素子の断面図であり、光軸111を含む面を断面とする。 In order to enable recording / reproduction of an optical disc at the second use wavelength λ 2 (660 nm), the above-described diagram is used by using a phase correction element that generates a phase difference that is an integral multiple of the first use wavelength (405 nm). The wavefront aberration indicated by 10 is reduced. FIG. 11 is a cross-sectional view of a phase correction element according to a comparative example, and a plane including the optical axis 111 is a cross section.

図11において、符号δ(i=111、112、・・・、118)は、それぞれ光軸111を中心軸とする輪状の段差部であり、符号φ(i=111、112、・・・、118)は、上記の段差部δ(i=111、112、・・・、118)の直径である。すなわち、段差部δ(i=111、112、・・・、118)は、光軸を中心軸とする円筒形状をなす。また、符号S(k=112、113、・・・、118)は隣り合う段差部δと段差部δk−1で挟まれた輪帯部である。なお、符号S111は段差部δ111に囲まれた円形部、符号S119は段差部δ118より外側の輪帯部であり、S111からS119までの符号で示される面は、すべて光軸に垂直な平面である。 In FIG. 11, symbols δ i (i = 111, 112,..., 118) are ring-shaped step portions having the optical axis 111 as a central axis, respectively, and symbols φ i (i = 111, 112,...). , 118) is the diameter of the stepped portion δ i (i = 111, 112,..., 118). That is, the step portion δ i (i = 111, 112,..., 118) has a cylindrical shape with the optical axis as the central axis. Reference sign S k (k = 112, 113,..., 118) denotes a ring zone that is sandwiched between adjacent step portions δ k and step portions δ k−1 . Note that reference numeral S 111 is a circular part surrounded by the step part δ 111 , reference numeral S 119 is an annular part outside the step part δ 118 , and all surfaces indicated by reference numerals from S 111 to S 119 are light A plane perpendicular to the axis.

111からS119までの符号で示される面が、光軸方向にそれぞれ異なる位置になるように位相補正素子を形成し、第2の使用波長λ(660nm)に対して位相補正し、第1の使用波長(405nm)に対しては、位相が実質上変化しないようになっている。図11において、符号112によって特定される面は、対物レンズ側の面であり、平面とした。 A phase correction element is formed so that surfaces indicated by reference numerals S 111 to S 119 are in different positions in the optical axis direction, phase correction is performed with respect to the second use wavelength λ 2 (660 nm), The phase does not change substantially for a wavelength of 1 used (405 nm). In FIG. 11, the surface specified by reference numeral 112 is a surface on the objective lens side, and is a flat surface.

表6に、円形部S111の光軸上の位置を基準(原点とする。)としたときの輪帯部S(k=112、113、・・・、119)の光軸方向の距離と、直径φk(k=111、112、・・・、118)の数値を示す。 Table 6 shows the distance in the optical axis direction of the annular zone S k (k = 112, 113,..., 119) when the position on the optical axis of the circular portion S 111 is used as a reference (the origin). And the numerical value of the diameter φk (k = 111, 112,..., 118).

Figure 0004375107
Figure 0004375107

なお、表6において、輪帯部S(k=112、113、・・・、119)の光軸方向の距離の符号は、対物レンズ側の面112を向く方向を正とした。また、位相補正素子に用いた材料の屈折率を表4に示すものとし、上記の実施例の場合と同様にした。 In Table 6, the sign of the distance in the optical axis direction of the annular zone S k (k = 112, 113,..., 119) is positive in the direction facing the surface 112 on the objective lens side. In addition, the refractive index of the material used for the phase correction element is shown in Table 4, and was the same as in the case of the above example.

図12は、上記の式(1)および表4、6によって特定される位相補正素子(比較例にかかる位相補正素子)を用いたときの、第2の使用波長λ(660nm)に対する瞳位置での波面収差の分布形状を示す図である。図12に示すグラフの横軸と縦軸は、図4に示すグラフの場合と同様である。位相補正素子を設けたことにより、トータルの波面収差がRMS値で0.051λと、位相補正素子の無いときの0.272λに比して充分小さくすることができ、位相補正素子により第2の使用波長(660nm)でも光ディスクの記録・再生が良好に行える程度まで収差を低減できる。 FIG. 12 shows the pupil position with respect to the second use wavelength λ 2 (660 nm) when the phase correction element (phase correction element according to the comparative example) specified by the above equation (1) and Tables 4 and 6 is used. It is a figure which shows the distribution shape of the wavefront aberration in FIG. The horizontal axis and the vertical axis of the graph shown in FIG. 12 are the same as those of the graph shown in FIG. By providing the phase correction element, the total wavefront aberration can be sufficiently reduced to 0.051λ 2 in terms of RMS value compared to 0.272λ 2 when there is no phase correction element. The aberration can be reduced to the extent that recording / reproducing of the optical disk can be satisfactorily performed even at a working wavelength of 2 (660 nm).

また、対物レンズと位相補正素子との偏心量に対する、上記の偏心により発生する波面収差の大きさを図13に示す。図13において、横軸は対物レンズと位相補正素子との偏心量(単位はmm)、縦軸は波面収差のRMS値(単位は波長)である。また、実線はトータルの波面収差であり、破線は3次のコマ収差である。   FIG. 13 shows the magnitude of the wavefront aberration caused by the decentration with respect to the decentration amount between the objective lens and the phase correction element. In FIG. 13, the horizontal axis represents the amount of decentering between the objective lens and the phase correction element (unit: mm), and the vertical axis represents the RMS value of wavefront aberration (unit: wavelength). The solid line is the total wavefront aberration, and the broken line is the third-order coma aberration.

図13に基づいて、比較例に係る対物レンズと位相補正素子の偏心が光軸に垂直方向に0.05mmであるとき、この偏心によって発生する3次のコマ収差成分はRMS値で0.049λとなっている。上記の実施例では、コマ収差成分がRMS値で0.024λであり、比較例について得られる値の約半分になっている。これは、本発明の対物レンズ8が、軸外コマ収差を有するように設計したことによる。 Based on FIG. 13, when the decentering of the objective lens and the phase correcting element according to the comparative example is 0.05 mm in the direction perpendicular to the optical axis, the third-order coma aberration component generated by this decentering is 0.049λ in RMS value. 2 In the above embodiment, the coma component is 0.024λ 2 in RMS value, which is about half of the value obtained for the comparative example. This is because the objective lens 8 of the present invention is designed to have off-axis coma.

図14は、本発明に係る特定波長波面調整素子7および対物レンズ8を用いたときの、像高0.05mmにおける対物レンズの3次コマ収差のRMS値と、偏心0.05mmで発生する3次コマ収差のRMS値との関係を示す図である。図14に示すグラフに基づいて、対物レンズ8の軸外特性として、像高0.05mmのおける3次コマ収差がRMS値で0.6λ以上あれば、偏心に対する感度が軸外コマ収差のないレンズの場合(比較例)と比較しての半分以下となることがしめされる。また、図14に基づいて、像高0.05mmのおける3次コマ収差がRMS値で1.0λから1.6λである対物レンズを用いることが、偏心により発生する収差を低減するため、さらに好適である。   FIG. 14 shows the RMS value of the third-order coma aberration of the objective lens at an image height of 0.05 mm when the specific wavelength wavefront adjusting element 7 and the objective lens 8 according to the present invention are used, and 3 generated with an eccentricity of 0.05 mm. It is a figure which shows the relationship with the RMS value of a next coma aberration. Based on the graph shown in FIG. 14, if the third-order coma aberration at an image height of 0.05 mm is 0.6λ or more as an off-axis characteristic of the objective lens 8, the sensitivity to decentration has no off-axis coma aberration. It is shown that it is less than half that of the lens (comparative example). Further, based on FIG. 14, the use of an objective lens in which the third-order coma aberration at an image height of 0.05 mm has an RMS value of 1.0λ to 1.6λ reduces the aberration caused by decentration. Is preferred.

上記では、特定波長波面調整素子7として位相補正素子を例に取り上げて説明したが、第1の使用波長の光束の波面を実質的に変化させず、第2の使用波長の光束を回折させる回折格子を用いるのでもよい。   In the above description, the phase correction element is taken as an example of the specific wavelength wavefront adjusting element 7. However, the diffraction that diffracts the light beam having the second use wavelength without substantially changing the wavefront of the light beam having the first use wavelength. A lattice may be used.

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置は、特定波長波面調整素子が第1の使用波長の光束の波面を変化させずに位相を変化させ、対物レンズの光軸と交わる2つの面の形状を、光ディスクの記録・再生を行う場合に、像高0.05mmの位置における軸外コマ収差がRMS値で0.6波長以上となるようにして偏心の影響を低減するようにしたため、収差補正素子等の光学素子と対物レンズとが偏心することによって生ずる収差量を従来の装置よりも低減できる。   As described above, in the optical pickup device according to the embodiment of the present invention, the specific wavelength wavefront adjusting element changes the phase without changing the wavefront of the light beam having the first use wavelength, and the optical axis of the objective lens The shape of the two intersecting surfaces reduces the influence of decentration so that the off-axis coma aberration at the position of an image height of 0.05 mm is 0.6 wavelength or more when the optical disk is recorded / reproduced. As a result, the amount of aberration caused by the decentering of the optical element such as the aberration correction element and the objective lens can be reduced as compared with the conventional apparatus.

また、特定波長波面調整素子を、第1の使用波長λの光束に対して、第1の使用波長λの整数倍に0.9〜1.1をかけた値の位相差を生じさせる位相補正素子としたため、実質的な波面の変化を生じさせず、他の使用波長の光束の波面を変化させることができる。 Moreover, a specific wavelength wavefront adjusting element, causes a phase difference with respect to the first use wavelength lambda 1 of the light beam, multiplied by 0.9 to 1.1 in the first integral multiple of the operating wavelength lambda 1 value Since the phase correction element is used, it is possible to change the wavefront of a light beam having another use wavelength without causing a substantial wavefront change.

また、特定波長波面調整素子を、第1の使用波長λの光束に対して回折を生じさせる回折格子としたため、実質的な波面の変化を生じさせず、他の使用波長の光束の波面を変化させることができる。 In addition, since the specific wavelength wavefront adjusting element is a diffraction grating that generates diffraction with respect to the light beam having the first use wavelength λ 1 , the wavefront of the light beam having another use wavelength can be changed without causing a substantial wavefront change. Can be changed.

また、対物レンズの光軸と交わる2つの面が、第1の使用波長の光束を用いて第1の種類の光ディスクの記録・再生を開口数0.6以上で行う場合に、光軸上の波面収差がRMS値で0.03波長以下となる非球面の形状を有しているため、第1の使用波長の光束を用いて光ディスクの記録・再生を行う際の光軸での収差の最適化を図ることができる。   In addition, when two surfaces intersecting the optical axis of the objective lens perform recording / reproduction of the first type of optical disk with a numerical aperture of 0.6 or more using a light beam having the first used wavelength, the optical axis of the objective lens Since the wavefront aberration has an aspherical shape with an RMS value of 0.03 wavelength or less, the optimal aberration at the optical axis when recording / reproducing an optical disk using a light beam having the first wavelength used Can be achieved.

本発明に係る光ピックアップ装置は、収差補正素子等の光学素子と対物レンズとが偏心することによって生ずる収差量を従来の装置よりも低減できるという効果が有用な光ピックアップ装置等の用途にも適用できる。   The optical pickup device according to the present invention is also applicable to uses such as an optical pickup device in which the effect of reducing the amount of aberration caused by the decentering of an optical element such as an aberration correction element and an objective lens can be reduced as compared with a conventional device. it can.

本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概念的なブロック構成を示す図The figure which shows the notional block structure of the optical pick-up apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施例に係る対物レンズの第1の使用波長に対する軸外特性を示すグラフThe graph which shows the off-axis characteristic with respect to the 1st use wavelength of the objective lens which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る対物レンズの第2の使用波長に対する軸外特性を示すグラフThe graph which shows the off-axis characteristic with respect to the 2nd use wavelength of the objective lens which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る対物レンズに第2の使用波長の光束を通過させたときに瞳位置で発生する波面収差の分布形状を示す図The figure which shows the distribution shape of the wave-front aberration which generate | occur | produces in a pupil position when the light beam of the 2nd use wavelength is passed through the objective lens which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る光ピックアップ装置を構成する特定波長波面調整素子の断面構造を示す断面図Sectional drawing which shows the cross-section of the specific wavelength wavefront adjusting element which comprises the optical pick-up apparatus based on the Example of this invention 本発明の実施例に係る特定波長波面調整素子(位相補正素子)を用いたときに、第2の使用波長に対して瞳位置で発生する波面収差の分布形状を示す図The figure which shows the distribution shape of the wavefront aberration which generate | occur | produces in a pupil position with respect to the 2nd use wavelength when the specific wavelength wavefront adjustment element (phase correction element) which concerns on the Example of this invention is used. 本発明の実施例に係る対物レンズと特定波長波面調整素子(位相補正素子)との偏心量に対する、偏心により発生する波面収差の大きさを示す図The figure which shows the magnitude | size of the wavefront aberration which generate | occur | produces by eccentricity with respect to the eccentricity amount of the objective lens and specific wavelength wavefront adjusting element (phase correction element) which concern on the Example of this invention. 比較例に係る対物レンズの第1の使用波長に対する軸外特性を示すグラフThe graph which shows the off-axis characteristic with respect to the 1st use wavelength of the objective lens which concerns on a comparative example 比較例に係る対物レンズの第2の使用波長に対する軸外特性を示すグラフThe graph which shows the off-axis characteristic with respect to the 2nd use wavelength of the objective lens which concerns on a comparative example 比較例に係る対物レンズに第2の使用波長の光束を通過させたときに瞳位置で発生する波面収差の分布形状を示す図The figure which shows the distribution shape of the wavefront aberration generate | occur | produced in a pupil position when the light beam of the 2nd use wavelength is passed through the objective lens which concerns on a comparative example. 比較例に係る位相補正素子の断面構造を示す断面図Sectional drawing which shows the cross-section of the phase correction element which concerns on a comparative example 比較例に係る位相補正素子を用いたときに、第2の使用波長に対して瞳位置で発生する波面収差の分布形状を示す図The figure which shows the distribution shape of the wavefront aberration which generate | occur | produces in a pupil position with respect to 2nd use wavelength when the phase correction element which concerns on a comparative example is used. 比較例に係る対物レンズと位相補正素子との偏心量に対する、偏心により発生する波面収差の大きさを示す図The figure which shows the magnitude | size of the wavefront aberration which generate | occur | produces by eccentricity with respect to the eccentric amount of the objective lens and phase correction element which concern on a comparative example 本発明に係る特定波長波面調整素子および対物レンズを用いたときの、像高0.05mmにおける対物レンズの3次コマ収差のRMS値と、偏心0.05mmで発生する3次コマ収差のRMS値との関係を示す図The RMS value of the third-order coma aberration of the objective lens at the image height of 0.05 mm and the RMS value of the third-order coma aberration generated at the decentration of 0.05 mm when the specific wavelength wavefront adjusting element and the objective lens according to the present invention are used. Diagram showing the relationship

符号の説明Explanation of symbols

1、2 光源
3、4 ビームスプリッタ
5 コリメータ
51、111 光軸
52、112 対物レンズ側の面
6 反射板
7 特定波長波面調整素子
8 対物レンズ
9、10 光ディスク
11 受光素子
100 光ピックアップ装置
δ(i=51、52、53、111、112、・・・、118) 段差部
φ(i=51、52、53、111、112、・・・、118) 段差部の直径
(i=51、111) 円形部
(i=52、53、54、112、113、・・・、119) 輪帯部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Light source 3, 4 Beam splitter 5 Collimator 51, 111 Optical axis 52, 112 Surface on the objective lens side 6 Reflecting plate 7 Specific wavelength wavefront adjusting element 8 Objective lens 9, 10 Optical disk 11 Light receiving element 100 Optical pickup device δ i ( i = 51, 52, 53, 111, 112,..., 118) Stepped portion φ i (i = 51, 52, 53, 111, 112,..., 118) Diameter of stepped portion S i (i = 51, 111) Circular portion S i (i = 52, 53, 54, 112, 113,..., 119) Ring zone portion

Claims (4)

第1の使用波長λ (380nm≦λ ≦440nm)の光束を用いて第1の光ディスクに対して記録・再生が可能であり、第2の使用波長λ (630nm≦λ ≦680nm)の光束を用いて第2の光ディスクに対して記録・再生が可能な光ピックアップ装置であって
前記第1の使用波長λ の光束を出射する第1の光源と、
前記第2の使用波長λ の光束を出射する第2の光源と、
前記第1の使用波長λ の光束の波面を一定に保ち、前記第2の使用波長λ の光束の波面を変化させる特定波長波面調整素子と、
前記特定波長波面調整素子を通過した光束を前記使用波長に応じて予め決められた前記光ディスクに集光させる対物レンズと
前記光ディスクから反射された光束を受光する受光素子と、を備え、
前記対物レンズは、その光軸と交わる2つの面前記第1の使用波長λの光束を用いて前記第1の光ディスクに対する記録・再生を開口数0.6以上で行う場合に、像高0.05mmの位置における3次の軸外コマ収差がRMS値で0.6λ 以上となるとともに前記光軸上の波面収差がRMS値で0.03λ 以下となる非球面の形状を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
The first working wavelength lambda 1 is capable of recording and reproducing for the first optical disk with a light beam (380nm ≦ λ 1 ≦ 440nm) , a second used wavelength λ 2 (630nm ≦ λ 2 ≦ 680nm) an optical pickup apparatus capable of recording and reproducing the second optical disk by using a light flux,
A first light source that emits a light beam having the first use wavelength λ 1 ;
A second light source that emits a light beam having the second use wavelength λ 2 ;
Said first keeping the wave front of the used wavelength lambda 1 of the light beam constant, the second specific wavelength wavefront adjusting device used to change the wavefront of the wavelength lambda 2 of the light beam,
An objective lens for converging a light flux passing through the specific wavelength wavefront adjusting element to the optical disc determined in advance in accordance with the used wavelength,
A light receiving element for receiving a light beam reflected from the optical disc ,
The objective lens, when two surfaces intersecting with the optical axis thereof, recording and reproducing for the first optical disc performed by the numerical aperture of 0.6 or more using the first light flux of the wavelength used lambda 1, Aspherical shape in which the third-order off-axis coma aberration at an image height of 0.05 mm is an RMS value of 0.6 λ 1 or more and the wavefront aberration on the optical axis is an RMS value of 0.03λ 1 or less. optical pickup device comprising a Turkey which have a.
前記特定波長波面調整素子は、光軸を中心軸とする複数の円筒形状の段差部のうち最も内側にある前記段差部に囲まれた円形部と、隣り合う前記段差部に挟まれた輪帯部とを有し、前記段差部および前記輪帯部は前記光軸に垂直な平面を有し、前記第1の使用波長λの光束に対して、前記第1の使用波長λの整数倍に0.9〜1.1をかけた値の位相差を生じさせ、前記対物レンズで発生する前記第2の使用波長λ の波面収差を低減する位相補正素子である請求項1に記載の光ピックアップ装置。 The specific wavelength wavefront adjusting element includes a circular portion surrounded by the innermost stepped portion among a plurality of cylindrical stepped portions having an optical axis as a central axis, and an annular zone sandwiched between the adjacent stepped portions. The step portion and the annular zone portion have a plane perpendicular to the optical axis, and an integer of the first use wavelength λ 1 with respect to the light beam having the first use wavelength λ 1 doubles causing the phase difference between the value obtained by multiplying the 0.9 to 1.1, in the claim 1 is a phase correction element you reduce the second wavefront aberration in the used wavelength lambda 2 that occur with the objective lens The optical pickup device described. 前記特定波長波面調整素子は、前記第2の使用波長λの光束に対して、回折を生じさせる回折格子である請求項1に記載の光ピックアップ装置。 2. The optical pickup device according to claim 1, wherein the specific wavelength wavefront adjusting element is a diffraction grating that generates diffraction with respect to the light beam having the second use wavelength λ 2 . 前記対物レンズの前記2つの面は、前記第1の使用波長λの光束を用いて前記第1の光ディスクの記録・再生を行う場合に、像高0.05mmの位置における3次の軸外コマ収差がRMS値で1.0λ から1.6λ の間にある請求項1から3までのいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。 The two surfaces of the objective lens, when said first performing use with a light beam wavelength lambda 1 recording and reproducing of the first optical disc, the third-order axes in the position of image height 0.05mm the optical pickup device according to any one of 1.0Ramuda 1 comatic aberration in RMS value of claims 1 between Ru near the 1.6Ramuda 1 to 3.
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