JP4497542B2 - Optical pickup device, optical disk device, and information processing device - Google Patents

Optical pickup device, optical disk device, and information processing device Download PDF

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本発明は、光ピックアップ装置、光ディスク装置及び情報処理装置に係り、さらに詳しくは、複数種類の光ディスクに対してデータの記録、再生、及び消去のうちの少なくともいずれかを行うのに用いられる光ピックアップ装置、該光ピックアップ装置を備える光ディスク装置、及び該光ディスク装置を備える情報処理装置に関する。   The present invention relates to an optical pickup device, an optical disc device, and an information processing device. More specifically, the present invention relates to an optical pickup used for performing at least one of data recording, reproduction, and erasing on a plurality of types of optical discs. The present invention relates to a device, an optical disk device including the optical pickup device, and an information processing device including the optical disk device.

近年、デジタル技術の進歩及びデータ圧縮技術の向上に伴い、音楽、映画、写真及びコンピュータソフトなどの情報(以下「コンテンツ」ともいう)を記録するための情報記録媒体(メディア)として、CD(compact disc)やDVD(digital versatile disc)などの光ディスクが注目されるようになり、その低価格化とともに、光ディスクを情報記録の対象媒体とする光ディスク装置が普及するようになった。   In recent years, with the advancement of digital technology and the improvement of data compression technology, CD (compact) is used as an information recording medium (media) for recording information (hereinafter also referred to as “content”) such as music, movies, photographs, and computer software. Optical discs such as discs and DVDs (digital versatile discs) have attracted attention, and along with the reduction in price, optical disc apparatuses that use optical discs as information recording media have become widespread.

光ディスク装置では、光ディスクのスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光の微小スポットを形成することにより情報の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の再生などを行っている。この光ディスク装置には、光ディスクの記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するために、光ピックアップ装置が設けられている。   In an optical disc apparatus, information is recorded by forming a micro-spot of laser light on a recording surface on which spiral or concentric tracks of an optical disc are formed, and information is reproduced based on reflected light from the recording surface. Is going. This optical disc apparatus is provided with an optical pickup device for irradiating the recording surface of the optical disc with laser light and receiving reflected light from the recording surface.

通常、光ピックアップ装置は、レーザ光を所定の発光パワー(出力)で出射する光源、その光源から出射されるレーザ光を情報記録媒体の記録面に導くとともに、記録面で反射されたレーザ光を所定の受光位置まで導く光学系、及びその受光位置に配置された受光素子などを備えている。   In general, an optical pickup device emits laser light with a predetermined light emission power (output), guides the laser light emitted from the light source to the recording surface of the information recording medium, and reflects the laser light reflected by the recording surface. An optical system that leads to a predetermined light receiving position and a light receiving element arranged at the light receiving position are provided.

CDは、光束の入射面と記録面との間隔である基板厚が1.2mmであり、発振波長が780nmの光源、及び開口数が0.4の対物レンズを用いることとされている。DVDは、基板厚が0.6mmであり、発振波長が660nmの光源、及び開口数が0.6の対物レンズを用いることとされている。   The CD uses a light source having a substrate thickness of 1.2 mm, which is a distance between the incident surface of the light beam and the recording surface, an oscillation wavelength of 780 nm, and an objective lens having a numerical aperture of 0.4. The DVD is supposed to use a light source having a substrate thickness of 0.6 mm, an oscillation wavelength of 660 nm, and an objective lens having a numerical aperture of 0.6.

また、コンテンツの情報量は、年々増加する傾向にあり、光ディスクの記録容量の更なる増加が期待されている。そこで、Blu−ray Disc(以下「BD」と略述する)やHD−DVD(High Definition DVD、以下「HD」と略述する)の規格が提唱された。BDは基板厚が0.1mmであり、発振波長が405nmの光源、及び開口数が0.85の対物レンズを用いることとされている。一方、HDは基板厚が0.6mmであり、発振波長が405nmの光源、及び開口数が0.65の対物レンズを用いることとされている。   Further, the amount of content information tends to increase year by year, and a further increase in the recording capacity of the optical disc is expected. Therefore, standards for Blu-ray Disc (hereinafter abbreviated as “BD”) and HD-DVD (High Definition DVD, abbreviated as “HD”) have been proposed. The BD uses a light source having a substrate thickness of 0.1 mm, an oscillation wavelength of 405 nm, and an objective lens having a numerical aperture of 0.85. On the other hand, HD uses a light source having a substrate thickness of 0.6 mm, an oscillation wavelength of 405 nm, and an objective lens having a numerical aperture of 0.65.

ところで、パーソナルコンピュータ(以下「パソコン」と略述する)などの情報処理装置の小型化、低コスト化が急速に進み、それに伴って、情報処理装置に搭載される光ディスク装置として、複数種類の光ディスクにアクセス可能な光ディスク装置が求められている。これを実現するには、複数種類の光ディスクに対応可能な光ピックアップ装置が必要である。この場合に光ピックアップ装置では、対物レンズを含めた光学系の多くを共用することが望ましいため、光ディスクに応じた複数の光源を備え、1つの対物レンズで記録面へ必要な開口数で光を収束する光ピックアップ装置が各種提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。なお、いわゆる回折レンズについては例えば特許文献3に開示されている。   By the way, downsizing and cost reduction of information processing apparatuses such as personal computers (hereinafter simply referred to as “personal computers”) are rapidly progressing, and as a result, a plurality of types of optical disks are installed as optical disk apparatuses mounted on the information processing apparatuses. There is a need for an optical disk device that can access the disk. In order to realize this, an optical pickup device that can handle a plurality of types of optical disks is required. In this case, since it is desirable for the optical pickup device to share most of the optical system including the objective lens, the optical pickup device is provided with a plurality of light sources corresponding to the optical disc and emits light with a necessary numerical aperture to the recording surface with one objective lens. Various converging optical pickup devices have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). A so-called diffractive lens is disclosed in, for example, Patent Document 3.

しかしながら、特許文献1に開示されている装置では、光源から出射される光束の波長が、温度変化などに起因して変動すると、収差が発生し、記録及び再生が正常に行われないおそれがあった。また、特許文献2に開示されている装置では、色収差補正手段を対物レンズと連動させる必要があるため、設計が制約され、小型化が阻害されるとともに、対物レンズを駆動するアクチュエータの負荷が大きくなり、消費電力が増大するという不都合があった。   However, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, if the wavelength of the light beam emitted from the light source fluctuates due to a temperature change or the like, aberration may occur and recording and reproduction may not be performed normally. It was. Further, in the apparatus disclosed in Patent Document 2, since the chromatic aberration correcting unit needs to be interlocked with the objective lens, the design is restricted, miniaturization is inhibited, and the load on the actuator that drives the objective lens is large. As a result, the power consumption increases.

特開2003−207714号公報JP 2003-207714 A 特開2003−255114号公報JP 2003-255114 A 特開2001−195769号公報JP 2001-195769 A

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、大型化を招くことなく、複数種類の光ディスクから所望の信号を精度良く安定して取得することができる光ピックアップ装置を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to provide an optical pickup device capable of accurately and stably acquiring desired signals from a plurality of types of optical disks without causing an increase in size. Is to provide.

また、本発明の第2の目的は、大型化を招くことなく、複数種類の光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことができる光ディスク装置を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide an optical disc apparatus capable of accurately and stably accessing a plurality of types of optical discs without causing an increase in size.

また、本発明の第3の目的は、大型化を招くことなく、複数種類の光ディスクから情報を正しく取得することができる情報処理装置を提供することにある。   A third object of the present invention is to provide an information processing apparatus that can correctly acquire information from a plurality of types of optical disks without causing an increase in size.

本発明は、第1の観点からすると、複数種類の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうちの少なくともいずれかを行うときに用いられ、第1の波長の光を出射する第1の光源、及び前記第1の波長と異なる第2の波長の光を出射する第2の光源を含む複数の光源と;前記第1の波長の光に対応する第1の光ディスクに対して最適化され、前記各光源から出射された光を対応する光ディスクの記録面に集光する対物レンズと、前記第1、第2の光源と前記対物レンズとの間で、前記第1の光源からの光束と前記第2の光源からの光束の共通光路上に配置され、光軸を中心とする複数の輪帯状領域に分割され、隣接する輪帯状領域の境界に段差が設けられた位相シフタ面を有する位相シフト素子と、を含む光学系と;を備える光ピックアップ装置において、前記第1の光ディスクに対応した前記対物レンズの第1の開口径は、前記第2の光ディスクに対応した前記対物レンズの第2の開口径よりも大きく、前記位相シフタ面では、光軸を中心とする前記第2の開口径に対応する径の内側において、光軸から遠くなるにつれて各輪帯状領域の光軸方向の厚さが薄くなるように段差が形成され、該段差の大きさは前記第1の波長の偶数倍の光路差が生じる大きさであり、前記位相シフト素子に入射する前記第2の光源からの光束は発散光であり、該発散光の物点距離は、前記位相シフト素子がないときに前記第2の光ディスクの記録面における波面収差が最小となる物点距離よりも小さいことを特徴とする光ピックアップ装置である From the first viewpoint, the present invention is used when at least one of information recording, reproduction, and erasing is performed on a plurality of types of optical disks, and the first wavelength that emits light of the first wavelength is used. A plurality of light sources, and a plurality of light sources including a second light source that emits light having a second wavelength different from the first wavelength; optimized for a first optical disc corresponding to the light having the first wavelength A light beam from the first light source between the objective lens for condensing the light emitted from each light source on the recording surface of the corresponding optical disc, and the first and second light sources and the objective lens. And a phase shifter surface arranged on a common optical path of the light flux from the second light source, divided into a plurality of annular zones centered on the optical axis, and provided with a step at the boundary between adjacent annular zones And an optical system including a phase shift element. In the up-apparatus, the first aperture diameter of the objective lens corresponding to the first optical disc is larger than the second aperture diameter of the objective lens corresponding to the second optical disc. A step is formed on the inner side of the diameter corresponding to the second opening diameter with the optical axis as the center so that the thickness in the optical axis direction of each annular zone decreases as the distance from the optical axis increases. the size is the size of the optical path difference of even multiples of the first wavelength is generated, the light flux from the second light source to be incident on the phase shift element is divergent light, the object distance of the diverging light In the optical pickup device, the wavefront aberration on the recording surface of the second optical disk is smaller than the object point distance at which the wavefront aberration is minimized when the phase shift element is not provided.

本発明は、第2の観点からすると、複数種類の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうちの少なくともいずれかを行うときに用いられ、第1の波長の光を出射する第1の光源、及び前記第1の波長と異なる第2の波長の光を出射する第2の光源を含む複数の光源と;前記第1の波長の光に対応する第1の光ディスクに対して最適化され、前記各光源から出射された光を対応する光ディスクの記録面に集光する対物レンズと、前記第1、第2の光源と前記対物レンズとの間で、前記第1の光源からの光束と前記第2の光源からの光束の共通光路上に配置され、光軸を中心とする複数の輪帯状領域に分割され、隣接する輪帯状領域の境界に段差が設けられた位相シフタ面を有する位相シフト素子と、を含む光学系と;を備える光ピックアップ装置において、前記第1の光ディスクに対応した前記対物レンズの第1の開口径は、前記第2の光ディスクに対応した前記対物レンズの第2の開口径よりも大きく、前記位相シフタ面では、光軸を中心とする前記第2の開口径に対応する径の内側において、光軸から遠くなるにつれて各輪帯状領域の光軸方向の厚さが薄くなるように段差が形成され、該段差の大きさは前記第1の波長の偶数倍の光路差が生じる大きさであり、前記位相シフト素子に入射する前記第2の光源からの光束は発散光であり、前記対物レンズが光軸に直交する方向にシフトしたときに、前記対物レンズで付与されるコマ収差の極性と、前記対物レンズが前記第2の光ディスクに対して最適化されていると仮定した場合に付与されるコマ収差の極性とが、互いに逆極性になるように、前記発散光の物点距離が設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置である From the second point of view, the present invention is used when at least one of recording, reproducing, and erasing information on a plurality of types of optical disks, and emits light of a first wavelength. A plurality of light sources, and a plurality of light sources including a second light source that emits light having a second wavelength different from the first wavelength; optimized for a first optical disc corresponding to the light having the first wavelength A light beam from the first light source between the objective lens for condensing the light emitted from each light source on the recording surface of the corresponding optical disc, and the first and second light sources and the objective lens. And a phase shifter surface arranged on a common optical path of the light flux from the second light source, divided into a plurality of annular zones centered on the optical axis, and provided with a step at the boundary between adjacent annular zones And an optical system including a phase shift element. In the up-apparatus, the first aperture diameter of the objective lens corresponding to the first optical disc is larger than the second aperture diameter of the objective lens corresponding to the second optical disc. A step is formed on the inner side of the diameter corresponding to the second opening diameter with the optical axis as the center so that the thickness in the optical axis direction of each annular zone decreases as the distance from the optical axis increases. The magnitude is such that an optical path difference that is an even multiple of the first wavelength is generated, the luminous flux from the second light source incident on the phase shift element is divergent light, and the objective lens is orthogonal to the optical axis. The polarity of the coma aberration applied by the objective lens when it is shifted in the direction of the rotation and the polarity of the coma aberration applied when it is assumed that the objective lens is optimized for the second optical disc And each other So that the opposite polarity, it is an optical pickup device according to claim in which the object distance of the diverging light is set.

記各光ピックアップ装置において、前記位相シフト素子は、平行平板の一方の面に前記位相シフタ面が形成された素子であることとすることができる。 In the above SL each optical pickup device, before Symbol phase shift element may be a be an element the phase shifter surface is formed on one surface of the parallel plate.

記各光ピックアップ装置において、前記共通光路上に配置され、前記第1の光源から出射された光束の発散角及び前記第2の光源から出射された光束の発散角を、それぞれ最適な発散角に変換する変換光学素子を更に備え、前記位相シフト素子は、前記変換光学素子と一体化していることとすることができる。なお、本明細書では、「一体化」には、2つの素子を接着剤などで接着することだけでなく、一つの基板に各素子の機能を持たせることも含む。 In the above SL each optical pickup device is disposed in front Symbol common optical path, the divergence angle of the divergence angle and light beam emitted from the second light source of the light beam emitted from the first light source, respectively optimum divergence A conversion optical element for converting into a corner may be further provided, and the phase shift element may be integrated with the conversion optical element. In this specification, “integration” includes not only bonding two elements with an adhesive or the like but also providing a single substrate with the function of each element.

記各光ピックアップ装置において、前記第1の光源から出射された光束の光路と前記第2の光源から出射された光束の光路とが交差する位置に配置され、各光路を前記共通光路とする光路合成素子を更に備え、前記位相シフト素子は、前記光路合成素子と一体化していることとすることができる。 In the above SL each optical pickup device is disposed in a position where the front Stories optical paths of the light beam emitted from the second light source of the light flux emitted from the first light source intersect with the common optical path of each optical path The phase shift element may be integrated with the optical path synthesis element.

本発明は、第3の観点からすると、複数種類の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくともいずれかが可能な光ディスク装置において、本発明の光ピックアップ装置を備えることを特徴とする光ディスク装置である。 According to a third aspect of the present invention , an optical disc apparatus capable of at least one of recording, reproducing and erasing information on a plurality of types of optical discs includes the optical pickup device of the present invention. It is an optical disk device.

これによれば、大型化を招くことなく、複数種類の光ディスクから所望の信号を精度良く安定して取得することができる本発明の光ピックアップ装置を備えているため、大型化を招くことなく、複数種類の光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。 According to this, since the optical pickup device of the present invention capable of accurately and stably acquiring desired signals from a plurality of types of optical discs without causing an increase in size is provided, without increasing the size, Access to a plurality of types of optical disks can be performed accurately and stably.

本発明は、第4の観点からすると、複数種類の光ディスクにアクセス可能な情報処理装置において、本発明の光ディスク装置を備えることを特徴とする情報処理装置である。 According to a fourth aspect of the present invention , an information processing apparatus capable of accessing a plurality of types of optical disks includes the optical disk apparatus of the present invention .

これによれば、本発明の光ドライブ装置を備えているため、大型化を招くことなく、複数種類の光ディスクから情報を正しく取得することが可能となる。
According to this, since the optical drive device of the present invention is provided, it is possible to correctly acquire information from a plurality of types of optical discs without causing an increase in size.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図16(B)に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置23の概略構成が示されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical pickup device 23 according to an embodiment of the present invention.

図1に示される光ピックアップ装置23は、光源51a、コリメートレンズ52、ビームスプリッタ54a、偏光ビームスプリッタ54b、プリズム53、位相シフタ103、1/4波長板55、開口制限素子105、対物レンズ60、発散角変換レンズ107、ホログラムユニット110、検出レンズ58、受光器59a、及び駆動系(図示省略)などを備えている。   1 includes a light source 51a, a collimating lens 52, a beam splitter 54a, a polarizing beam splitter 54b, a prism 53, a phase shifter 103, a quarter wavelength plate 55, an aperture limiting element 105, an objective lens 60, A divergence angle conversion lens 107, a hologram unit 110, a detection lens 58, a light receiver 59a, a drive system (not shown), and the like are provided.

この光ピックアップ装置23は、複数種類の規格に準拠した光ディスクに対応可能であり、本実施形態では、一例としてBlu−ray Discの規格に準拠した光ディスク(以下「BD」と略述する)及び従来のDVDの規格に準拠した光ディスク(以下「DVD」と略述する)に対応可能であるものとする。   The optical pickup device 23 is compatible with optical discs conforming to a plurality of types of standards. In the present embodiment, as an example, an optical disc conforming to the Blu-ray Disc standard (hereinafter abbreviated as “BD”) and a conventional one. It is possible to support an optical disc (hereinafter abbreviated as “DVD”) conforming to the DVD standard.

光ディスクにおける光束の入射面から記録面までの距離、いわゆる基板厚は、BDでは0.1mmであり、DVDでは0.6mmである。また、対物レンズの適切な開口数は、BDでは0.85であり、DVDでは0.6である。なお、本実施形態では、特にBDとDVDとを区別する場合には、光ディスク15aをBDとし、光ディスク15bをDVDとする。   The distance from the incident surface of the light beam to the recording surface in the optical disc, the so-called substrate thickness, is 0.1 mm for BD and 0.6 mm for DVD. The appropriate numerical aperture of the objective lens is 0.85 for BD and 0.6 for DVD. In the present embodiment, in particular, when distinguishing between BD and DVD, the optical disk 15a is BD and the optical disk 15b is DVD.

前記光源51aは、中心波長が405nmのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。なお、光源51aから出射される光束の最大強度出射方向を+Z方向とする。また、一例として光源51aからは直線偏光(ここではP偏光)の光束が出射されるものとする。   The light source 51a includes a semiconductor laser that emits laser light having a central wavelength of 405 nm. Note that the maximum intensity emission direction of the light beam emitted from the light source 51a is the + Z direction. As an example, it is assumed that a light beam of linearly polarized light (here, P-polarized light) is emitted from the light source 51a.

前記ホログラムユニット110は、光源51b、受光器59b及びホログラム素子109などから構成されている。光源51bは、中心波長が660nmのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。なお、光源51bから出射される光束の最大強度出射方向を−Y方向とする。また、光源51bからは光源51aと同じ直線偏光(ここではP偏光)の光束が出射されるものとする。受光器59bは、光源51bの近傍に配置され、光源51bから出射され、光ディスク15(正確には光ディスク15b)で反射された戻り光束を受光する。この受光器59bは、RF信号、ウォブル信号及びサーボ信号などが含まれる信号(光電変換信号)を生成するための複数の受光素子(又は受光領域)を含んで構成されている。ホログラム素子109は、光源51bの−Y側に配置され、戻り光束を受光器59bの受光面方向に偏向する。   The hologram unit 110 includes a light source 51b, a light receiver 59b, a hologram element 109, and the like. The light source 51b has a semiconductor laser that emits laser light having a center wavelength of 660 nm. Note that the maximum intensity emission direction of the light beam emitted from the light source 51b is defined as the -Y direction. The light source 51b emits the same linearly-polarized light beam (here, P-polarized light) as the light source 51a. The light receiver 59b is disposed in the vicinity of the light source 51b, and receives the return light beam emitted from the light source 51b and reflected by the optical disc 15 (more precisely, the optical disc 15b). The light receiver 59b includes a plurality of light receiving elements (or light receiving regions) for generating a signal (photoelectric conversion signal) including an RF signal, a wobble signal, a servo signal, and the like. The hologram element 109 is disposed on the −Y side of the light source 51b and deflects the returning light beam toward the light receiving surface of the light receiver 59b.

前記コリメートレンズ52は、光源51aの+Z側に配置され、光源51aから出射された光束を略平行光とする。   The collimating lens 52 is disposed on the + Z side of the light source 51a, and the light beam emitted from the light source 51a is made into substantially parallel light.

前記発散角変換レンズ107は、ホログラムユニット110の−Y側に配置され、光源51bから出射され、ホログラム素子109を透過した光束の発散角を予め設定されている適切な発散角に変換する。   The divergence angle conversion lens 107 is disposed on the −Y side of the hologram unit 110, and converts the divergence angle of the light beam emitted from the light source 51b and transmitted through the hologram element 109 into an appropriate divergence angle set in advance.

前記ビームスプリッタ54aは、コリメートレンズ52の+Z側であり、かつ発散角変換レンズ107の−Y側に配置されている。このビームスプリッタ54aは、波長選択性を有し、波長が405nmの光束に対しては透過率が高く、波長が660nmの光束に対しては反射率が高い。従って、ビームスプリッタ54aは、コリメートレンズ52からの光束の大部分をそのまま透過させ、発散角変換レンズ107からの光束を+Z方向に分岐する。   The beam splitter 54 a is disposed on the + Z side of the collimating lens 52 and on the −Y side of the divergence angle conversion lens 107. This beam splitter 54a has wavelength selectivity, and has a high transmittance for a light beam having a wavelength of 405 nm, and a high reflectance for a light beam having a wavelength of 660 nm. Accordingly, the beam splitter 54a transmits most of the light beam from the collimating lens 52 as it is, and branches the light beam from the divergence angle conversion lens 107 in the + Z direction.

前記偏光ビームスプリッタ54bは、ビームスプリッタ54aの+Z側に配置されている。この偏光ビームスプリッタ54bは、入射光束の偏光状態に応じてその反射率が異なっている。ここでは、偏光ビームスプリッタ54bは、P偏光に対する反射率が小さく、S偏光に対する反射率が大きい。従って、偏光ビームスプリッタ54bは、ビームスプリッタ54aからの光束の大部分をそのまま透過させる。   The polarizing beam splitter 54b is disposed on the + Z side of the beam splitter 54a. The polarization beam splitter 54b has a different reflectance depending on the polarization state of the incident light beam. Here, the polarization beam splitter 54b has a low reflectance for P-polarized light and a high reflectance for S-polarized light. Accordingly, the polarization beam splitter 54b transmits most of the light beam from the beam splitter 54a as it is.

前記プリズム53は、偏光ビームスプリッタ54bの+Z側に配置され、偏光ビームスプリッタ54bからの光束の光路を−Y方向に曲げる。なお、プリズム53に代えて反射ミラーを用いても良い。   The prism 53 is disposed on the + Z side of the polarization beam splitter 54b and bends the optical path of the light beam from the polarization beam splitter 54b in the -Y direction. Note that a reflecting mirror may be used instead of the prism 53.

前記位相シフタ103は、プリズム53の−Y側に配置され、入射光束の波面の位相を不連続に変化させ、光束の波長の違い及び基板厚の違いにより発生する収差を補正する。なお、この位相シフタ103の構造及び作用については後述する。   The phase shifter 103 is disposed on the −Y side of the prism 53, and changes the phase of the wavefront of the incident light beam discontinuously, thereby correcting the aberration caused by the difference in the wavelength of the light beam and the difference in the substrate thickness. The structure and operation of the phase shifter 103 will be described later.

前記1/4波長板55は、位相シフタ103の−Y側に配置され、入射光束に1/4波長の光学的位相差を付与する。   The quarter wavelength plate 55 is disposed on the −Y side of the phase shifter 103, and imparts an optical phase difference of a quarter wavelength to the incident light beam.

前記開口制限素子105は、1/4波長板55の−Y側に配置され、光ディスク15に適切な開口数に応じて対物レンズ60に入射する光束のビーム径を規定する。ここでは、開口制限素子105は波長選択性を有し、波長が405nmの光束に対しては、開口数0.85に対応する光束が対物レンズ60に入射されるようにビーム径を規定し、波長が660nmの光束に対しては、開口数0.6に対応する光束が対物レンズ60に入射されるようにビーム径を規定する。また、開口制限素子105は、対物レンズ60と連動する。具体的には、対物レンズ60を保持するレンズホルダ110に開口制限素子105が固定されている。これにより、対物レンズ60がトラッキング方向にシフトしても良好な光スポットを形成することができる。   The aperture limiting element 105 is disposed on the −Y side of the quarter-wave plate 55 and defines the beam diameter of the light beam incident on the objective lens 60 according to an appropriate numerical aperture on the optical disc 15. Here, the aperture limiting element 105 has wavelength selectivity, and for a light beam having a wavelength of 405 nm, a beam diameter is defined so that a light beam corresponding to a numerical aperture of 0.85 is incident on the objective lens 60, For a light beam having a wavelength of 660 nm, the beam diameter is defined so that a light beam corresponding to a numerical aperture of 0.6 is incident on the objective lens 60. Further, the aperture limiting element 105 is interlocked with the objective lens 60. Specifically, the aperture limiting element 105 is fixed to the lens holder 110 that holds the objective lens 60. Thereby, a good light spot can be formed even if the objective lens 60 is shifted in the tracking direction.

前記対物レンズ60は、開口制限素子105の−Y側に配置され、開口制限素子105からの光束を光ディスク15の記録面に集光する。この対物レンズ60は、開口数が0.85であり、一例として、設計上、BDに対して最適化されている。すなわち、対物レンズ60の設計波長は405nmであり、一例として図2に示されるように、入射光束の波長が405nmのときに波面収差が0.01λrms以下となるように設計されている。本実施形態では、対物レンズ60は、一例として図3〜図4(B)に示されるように、光軸方向の一側の面と他側の面は互いに異なる非球面形状を有している。なお、偏芯公差については大量生産が可能な値を確保している。   The objective lens 60 is disposed on the −Y side of the aperture limiting element 105 and condenses the light beam from the aperture limiting element 105 on the recording surface of the optical disc 15. The objective lens 60 has a numerical aperture of 0.85 and is optimized for BD by design as an example. That is, the design wavelength of the objective lens 60 is 405 nm, and as an example, as shown in FIG. 2, the wavefront aberration is designed to be 0.01 λrms or less when the wavelength of the incident light beam is 405 nm. In the present embodiment, the objective lens 60 has, as an example, as shown in FIGS. 3 to 4B, one surface in the optical axis direction and the other surface have different aspheric shapes. . As for the eccentricity tolerance, a value capable of mass production is secured.

前記検出レンズ58は、偏光ビームスプリッタ54bの+Y側に配置され、偏光ビームスプリッタ54aで+Y方向に分岐された戻り光束を前記受光器59aの受光面に集光する。この受光器59aは、RF信号、ウォブル信号及びサーボ信号などが含まれる信号(光電変換信号)を生成するための複数の受光素子(又は受光領域)を含んで構成されている。   The detection lens 58 is disposed on the + Y side of the polarization beam splitter 54b and condenses the return light beam branched in the + Y direction by the polarization beam splitter 54a on the light receiving surface of the light receiver 59a. The light receiver 59a includes a plurality of light receiving elements (or light receiving regions) for generating a signal (photoelectric conversion signal) including an RF signal, a wobble signal, a servo signal, and the like.

前記駆動系(図示省略)は、対物レンズ60の光軸方向であるフォーカス方向に対物レンズ60を微少駆動するためのフォーカシングアクチュエータ、及びトラッキング方向に対物レンズ60を微少駆動するためのトラッキングアクチュエータを有している。   The drive system (not shown) has a focusing actuator for minutely driving the objective lens 60 in the focus direction, which is the optical axis direction of the objective lens 60, and a tracking actuator for minutely driving the objective lens 60 in the tracking direction. is doing.

ここでは、光ディスク15がBDのときに光源51a及び受光器59aの出力信号が選択され、光ディスク15がDVDのときに光源51b及び受光器59bの出力信号が選択されるようになっている。   Here, the output signals of the light source 51a and the light receiver 59a are selected when the optical disk 15 is a BD, and the output signals of the light source 51b and the light receiver 59b are selected when the optical disk 15 is a DVD.

ここで、前記位相シフタ103の構造について説明する。   Here, the structure of the phase shifter 103 will be described.

本実施形態では、一例として、位相シフタ103には硝材として樹脂が用いられ、波長が405nmの光束の屈折率は1.563であり、波長が660nmの光束の屈折率は1.536であり、波長が780nmの光束の屈折率は1.531である。   In the present embodiment, as an example, the phase shifter 103 is made of resin as a glass material. The refractive index of a light beam having a wavelength of 405 nm is 1.563, and the refractive index of a light beam having a wavelength of 660 nm is 1.536. The refractive index of a light beam having a wavelength of 780 nm is 1.531.

位相シフタ103は、一例として図5及び図6に示されるように、光軸を中心とした複数の輪帯状領域に分割され、隣接する輪帯状領域との境界が段差を有する位相シフタ面が、平行平板の一方の面に形成されたものである。ここでは、位相シフタ面は、11個の輪帯状領域(r1〜r11)に分割されており、直径d2の位置までは光軸から離れるにしたがって、輪帯状領域の厚みが薄くなっている。また、隣接する輪帯状領域との境界における段差は、対物レンズ60の設計波長(ここでは405nm)の2N(Nは整数)倍の光路差が、位相シフタ103で生じるように設定されている。本実施形態では、一例として、一つの段差の大きさは、1.44μmである。これにより、輪帯状領域r6に対して、輪帯状領域r5、r7では2倍の光路差が生じ、輪帯状領域r4、r8では4倍の光路差が生じ、輪帯状領域r3、r9では6倍の光路差が生じ、輪帯状領域r2、r10では8倍の光路差が生じ、輪帯状領域r1、r11では10倍の光路差が生じる。Z軸方向に関する各段差の光軸からの距離は、それぞれ0.37mm、0.57mm、0.73mm、0.93mm、1.19mm、1.81mm、1.87mm、1.90mm、1.97mm、及び2.00mmである。なお、d1は開口数0.85に対応する径であり、d2は開口数0.6に対応する径である。   As shown in FIG. 5 and FIG. 6 as an example, the phase shifter 103 is divided into a plurality of annular zones centered on the optical axis, and a phase shifter surface having a step between the adjacent annular zones, It is formed on one surface of the parallel plate. Here, the phase shifter surface is divided into 11 ring-shaped regions (r1 to r11), and the thickness of the ring-shaped region decreases as the distance from the optical axis increases to the position of the diameter d2. Further, the step at the boundary with the adjacent annular zone is set so that an optical path difference 2N (N is an integer) times the design wavelength (here, 405 nm) of the objective lens 60 is generated in the phase shifter 103. In the present embodiment, as an example, the size of one step is 1.44 μm. As a result, a double optical path difference is generated in the annular regions r5 and r7 with respect to the annular region r6, a four times optical path difference is generated in the annular regions r4 and r8, and six times in the annular regions r3 and r9. An optical path difference of 8 times occurs in the annular regions r2 and r10, and an optical path difference of 10 times occurs in the annular regions r1 and r11. The distance from the optical axis of each step in the Z-axis direction is 0.37 mm, 0.57 mm, 0.73 mm, 0.93 mm, 1.19 mm, 1.81 mm, 1.87 mm, 1.90 mm, 1.97 mm, respectively. , And 2.00 mm. Here, d1 is a diameter corresponding to a numerical aperture of 0.85, and d2 is a diameter corresponding to a numerical aperture of 0.6.

なお、位相シフタ面における段差の大きさ、及び各段差の光軸からの距離は、本実施形態に限定されるものではなく、対物レンズ60の形状及び設計波長、位相シフタ103を構成する材料、適切な開口数などによって異なる。   The size of the step on the phase shifter surface and the distance from the optical axis of each step are not limited to the present embodiment, but the shape and design wavelength of the objective lens 60, the material constituting the phase shifter 103, It depends on the appropriate numerical aperture.

次に、前記位相シフタ103の作用を説明する。   Next, the operation of the phase shifter 103 will be described.

光ディスク15がBDの場合には、光源51aからの光束は、一例として図7に符号Laで示されるように、略平行光状態で位相シフタ103に入射する。光束の波長変動が小さいときには、位相シフタ103に入射した光束は、位相シフタ面における段差に対して不感であり、位相シフタ103では何ら作用を受けることなくそのまま透過する。   When the optical disk 15 is a BD, the light beam from the light source 51a is incident on the phase shifter 103 in a substantially parallel light state as indicated by a symbol La in FIG. When the wavelength variation of the light beam is small, the light beam incident on the phase shifter 103 is insensitive to the step on the phase shifter surface, and is transmitted through the phase shifter 103 as it is without any action.

一方、光ディスク15がDVDの場合には、光源51bからの光束は、一例として図7に符号Lbで示されるように、発散光状態で位相シフタ103に入射する。本実施形態では、発散光の物点距離は34.5mmである。なお、波長の違い、開口数の違い、及び基板厚の違いを対物レンズ60の有限倍率変換のみで補正する場合の物点距離は38mmである。物点距離34.5mmで入射した光束は、一例として図8に補正前として示されるように、光軸から離れるにしたがって位相が遅れるような収差を有しているが、位相シフタ103により、一例として図8に補正後として示されるように、位相シフタ面の段差の部分で、波面の位相が不連続に変化し、BDの場合との、波長の違い、適切な開口数の違い、及び基板厚の違いによって発生する収差が補正される。なお、図8における横軸は、光軸からの距離を示している。この場合のように、光源51bからの光束が発散光であり、その物点距離が、対物レンズ60の有限倍率変換のみで補正する場合の物点距離よりも小さいときには、d2とd1間の段差は必須ではない。   On the other hand, when the optical disk 15 is a DVD, the light beam from the light source 51b is incident on the phase shifter 103 in a divergent light state as indicated by a symbol Lb in FIG. In the present embodiment, the object point distance of divergent light is 34.5 mm. Note that the object point distance when the difference in wavelength, the difference in numerical aperture, and the difference in substrate thickness are corrected only by the finite magnification conversion of the objective lens 60 is 38 mm. A light beam incident at an object point distance of 34.5 mm has an aberration that the phase is delayed as the distance from the optical axis is increased, as shown in FIG. 8 as an example before correction. As shown in FIG. 8 after correction, the phase of the wavefront changes discontinuously at the stepped portion of the phase shifter surface, the difference in wavelength, the appropriate numerical aperture, and the substrate from the BD Aberrations caused by differences in thickness are corrected. The horizontal axis in FIG. 8 indicates the distance from the optical axis. As in this case, when the luminous flux from the light source 51b is divergent light and the object point distance is smaller than the object point distance when the object lens 60 is corrected only by the finite magnification conversion, the step between d2 and d1. Is not required.

従来の位相シフタの例が図9(A)及び図9(B)に示されている。図9(A)に示される位相シフタS1は17段の段差を有し、光束Lbは略平行光状態で入射するようになっている。図9(B)に示される位相シフタS2は6段の段差を有し、光束Lbは物点距離が54mmの発散光状態で入射するようになっている。位相シフタS1、S2では、いずれも光束Lbが入射する領域では、本実施形態における位相シフタ103と異なり、光軸近傍の領域の厚みが外側の領域の厚みよりも薄くなっている。また、位相シフタS1、S2は、開口制限素子105とともに、対物レンズ60と連動するように配置されている。   An example of a conventional phase shifter is shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B). The phase shifter S1 shown in FIG. 9A has 17 steps, and the light beam Lb is incident in a substantially parallel light state. The phase shifter S2 shown in FIG. 9B has six steps, and the light beam Lb is incident in a divergent light state with an object distance of 54 mm. In each of the phase shifters S1 and S2, in the region where the light beam Lb is incident, unlike the phase shifter 103 in the present embodiment, the thickness of the region near the optical axis is thinner than the thickness of the outer region. The phase shifters S1 and S2 are arranged so as to be interlocked with the objective lens 60 together with the aperture limiting element 105.

一般に、光源近傍の温度は25℃〜80℃の範囲で変化し、それによって光源から出射される光束の中心波長が3nm程度変化することが知られている。そして、他の要因も考慮すると、光源から出射される光束の中心波長は±5nm程度ばらつくことが予想される。   In general, it is known that the temperature in the vicinity of the light source changes in the range of 25 ° C. to 80 ° C., thereby changing the center wavelength of the light beam emitted from the light source by about 3 nm. In consideration of other factors, the center wavelength of the light beam emitted from the light source is expected to vary by about ± 5 nm.

位相シフタS1に、波長が412nmの光束が入射したときの波面の状態の一例が図10に示されている。これによると、大きな収差が発生していることがわかる。また、波面収差に対する光源51aから出射される光束の波長変化の影響が、各位相シフタについてそれぞれ図11に示されている。例えば波面収差の劣化量の許容値を0.02λrmsとすると、従来の位相シフタS1、及びS2では、それぞれ波長変化量としては約1nm、及び約3nmしか許容することができない。一方、本実施形態における位相シフタ103では、波長変化量として約7nmを許容することができる。すなわち、398nm〜412nmまで許容できる。   An example of the state of the wavefront when a light beam having a wavelength of 412 nm is incident on the phase shifter S1 is shown in FIG. According to this, it can be seen that a large aberration occurs. Further, the influence of the wavelength change of the light beam emitted from the light source 51a on the wavefront aberration is shown in FIG. 11 for each phase shifter. For example, if the allowable value of the degradation amount of the wavefront aberration is 0.02λrms, the conventional phase shifters S1 and S2 can only allow the wavelength change amounts of about 1 nm and about 3 nm, respectively. On the other hand, in the phase shifter 103 in the present embodiment, a wavelength change amount of about 7 nm can be allowed. That is, 398 nm to 412 nm are acceptable.

これは、従来の位相シフタS1及びS2では、波長変化により生じる位相シフタの色収差の発生方向と、対物レンズの色収差の発生方向とが、互いに同じ方向であり、例えば波長が長波長側にシフトすると、位相シフタの色収差及び対物レンズの色収差は、いずれも光軸から離れるにしたがって位相が進むこととなり、各色収差が加算されるためである。   This is because in the conventional phase shifters S1 and S2, the chromatic aberration generation direction of the phase shifter caused by the wavelength change and the chromatic aberration generation direction of the objective lens are the same direction, for example, when the wavelength shifts to the longer wavelength side. This is because the chromatic aberration of the phase shifter and the chromatic aberration of the objective lens both increase in phase as they move away from the optical axis, and the respective chromatic aberrations are added.

一方、位相シフタ103では、波長変化より生じる位相シフタの色収差の発生方向と、対物レンズの色収差の発生方向とが、互いに反対方向であり、かつd2とd1の間にも段差が形成されていることにより、例えば波長が長波長側にシフトすると、位相シフタの色収差は光軸から離れるにしたがって位相が遅くなり、対物レンズの色収差は光軸から離れるにしたがって位相が進むこととなり、各色収差が互いに打ち消し合う。従って、光源における製品間のばらつきや、光源近傍の温度変化、出力変化に起因して、光源51aから出射される光束の波長が設計波長から変化した場合でも、良好な波面を保つことができ、その結果として、波長変動に強い高精度な光ピックアップ装置を提供することが可能となる。   On the other hand, in the phase shifter 103, the chromatic aberration generation direction of the phase shifter caused by the wavelength change and the chromatic aberration generation direction of the objective lens are opposite to each other, and a step is also formed between d2 and d1. Thus, for example, when the wavelength shifts to the longer wavelength side, the phase shifter chromatic aberrations become slower as they move away from the optical axis, and the objective lens chromatic aberrations move forward as they move away from the optical axis. Negate each other. Therefore, even when the wavelength of the light beam emitted from the light source 51a changes from the design wavelength due to variations between products in the light source, temperature changes in the vicinity of the light source, and output changes, a good wavefront can be maintained. As a result, it is possible to provide a highly accurate optical pickup device that is resistant to wavelength fluctuations.

また、図12には、軸ずれによるコマ収差の発生量が、各位相シフタについてそれぞれ示されている。従来の位相シフタS1、及びS2では、軸ずれに伴うコマ収差の劣化が大きい。コマ収差の劣化許容量を0.02λrms以下とすると、それぞれの軸ずれ許容量は約8μm、及び約23μmと小さく、位相シフタの組付け位置の公差が厳しい。一方、位相シフタ103では、軸ずれ量が0.1mm以下ではコマ収差の劣化がほとんど生じない。従って、組付け位置の公差が大きくなるだけでなく、対物レンズ60と連動する必要がなくなり、トラッキングアクチュエータの負担を小さくすることができる。   FIG. 12 also shows the amount of coma generated due to the axis deviation for each phase shifter. In the conventional phase shifters S1 and S2, the deterioration of the coma due to the axis deviation is large. Assuming that the coma aberration deterioration tolerance is 0.02λrms or less, the respective axis deviation tolerances are as small as about 8 μm and about 23 μm, and the tolerance of the phase shifter assembly position is severe. On the other hand, in the phase shifter 103, when the amount of axial deviation is 0.1 mm or less, coma aberration hardly occurs. Therefore, not only the tolerance of the assembly position is increased, but it is not necessary to interlock with the objective lens 60, and the burden on the tracking actuator can be reduced.

本実施形態における位相シフタ103では、従来の位相シフタに比べて、軸ずれによるコマ収差の劣化量が小さい理由について図13〜図16(B)を用いて説明する。図13には、位相シフタ103がなく、光束Lbが発散光状態で対物レンズ60に入射する場合が示されている。図14には、対物レンズ60に代えて、DVDに最適化されている対物レンズ60´が用いられ、光束Lbが平行光状態で対物レンズ60´に入射する場合が示されている。図13において、軸ずれが0mmのときの波面形状が図15(A)に示され、0.1mmのときの波面形状が図15(B)に示され、0.2mmのときの波面形状が図15(C)に示されている。また、図14において、軸ずれが0mmのときの波面形状図16(A)に示され、0.2mmのときの波面形状が図16(B)に示されている。すなわち、軸ずれが0mmのときは、球面収差が示され、軸ずれが0mm以外のときは、球面収差+コマ収差が示されている。   In the phase shifter 103 according to the present embodiment, the reason why the deterioration amount of coma aberration due to the axis deviation is smaller than that of the conventional phase shifter will be described with reference to FIGS. FIG. 13 shows a case where there is no phase shifter 103 and the light beam Lb is incident on the objective lens 60 in a divergent light state. FIG. 14 shows a case where an objective lens 60 ′ optimized for DVD is used in place of the objective lens 60, and the light beam Lb is incident on the objective lens 60 ′ in a parallel light state. In FIG. 13, the wavefront shape when the axis deviation is 0 mm is shown in FIG. 15A, the wavefront shape when 0.1 mm is shown in FIG. 15B, and the wavefront shape when 0.2 mm is shown. It is shown in FIG. Further, in FIG. 14, the wavefront shape when the axis deviation is 0 mm is shown in FIG. 16A, and the wavefront shape when 0.2 mm is shown in FIG. 16B. That is, when the axis deviation is 0 mm, spherical aberration is shown, and when the axis deviation is other than 0 mm, spherical aberration + coma aberration is shown.

軸ずれが0mmのときの波面形状を比較すると、図15(A)における波面収差と図16(A)における波面収差とは、互いに逆極性となっている。これにより、対物レンズ60による球面収差と位相シフタ103による球面収差とは打ち消し合うこととなり、これにより、波長の違い、基板厚の違い、及び開口数の違いにより発生する球面収差が補正されている。   Comparing the wavefront shapes when the axial deviation is 0 mm, the wavefront aberration in FIG. 15A and the wavefront aberration in FIG. 16A have opposite polarities. As a result, the spherical aberration due to the objective lens 60 and the spherical aberration due to the phase shifter 103 cancel each other, and thereby the spherical aberration caused by the difference in wavelength, substrate thickness, and numerical aperture is corrected. .

軸ずれが0.2mmのときの波面形状を比較すると、図15(C)におけるコマ収差と図16(B)におけるコマ収差とは、互いに逆極性となっている。これにより、光学系全体のコマ収差を打ち消し合うことができ、有限倍率が高い光学系であっても、位相シフタ103を対物レンズ60と連動させることなく、軸ずれに起因するコマ収差を補正することができる。これにより、組付け公差が大きく、高精度で安定した光ピックアップ装置を提供することができる。   Comparing the wavefront shapes when the axial deviation is 0.2 mm, the coma aberration in FIG. 15C and the coma aberration in FIG. 16B have opposite polarities. Thereby, coma aberration of the entire optical system can be canceled out, and even in an optical system with a high finite magnification, the coma aberration caused by the axis deviation is corrected without interlocking the phase shifter 103 with the objective lens 60. be able to. As a result, it is possible to provide a highly accurate and stable optical pickup device having a large assembly tolerance.

以上説明したように、本実施形態に係る光ピックアップ装置23によると、光軸中心からd2までは、周辺に向かうに従い位相シフタ面の光軸方向の厚さが薄くなるように段差が形成され、d2とd1の間にも段差が形成されているため、DVDのときに、波長の違い、基板厚の違い、及び開口数の違いにより発生する収差を光利用効率の低下を招くことなく補正できる。また、光源51aからの光束の波長が、設計波長から変化した場合でも、位相シフタ面で発生する色収差と対物レンズで発生する色収差とを互いに打ち消すことができる。すなわち、波長変動に強く、複数種類の光ディスクから、それぞれ所望の信号を精度良く安定して取得することができる。   As described above, according to the optical pickup device 23 according to the present embodiment, a step is formed from the center of the optical axis to d2 such that the thickness in the optical axis direction of the phase shifter surface decreases toward the periphery, Since a step is also formed between d2 and d1, aberrations caused by a difference in wavelength, a difference in substrate thickness, and a difference in numerical aperture can be corrected without causing a decrease in light utilization efficiency in DVD. . Further, even when the wavelength of the light beam from the light source 51a is changed from the design wavelength, the chromatic aberration generated on the phase shifter surface and the chromatic aberration generated on the objective lens can be canceled each other. That is, it is resistant to wavelength fluctuations, and desired signals can be acquired from a plurality of types of optical disks with high accuracy and stability.

また、位相シフタ103が、対物レンズ60の色収差を補正する機能を有しているため、色収差補正用の素子を別途設ける必要が無く、部品点数の低減、低コスト化、小型化を実現することができる。   In addition, since the phase shifter 103 has a function of correcting the chromatic aberration of the objective lens 60, it is not necessary to separately provide an element for correcting chromatic aberration, and the number of parts can be reduced, the cost can be reduced, and the size can be reduced. Can do.

また、位相シフタ103に入射する光源51bからの光束が発散光であるため、位相シフタ103にて付与する位相差を小さくすることができる。これにより、段差の数を少なくすることができる。   Further, since the light beam from the light source 51b incident on the phase shifter 103 is divergent light, the phase difference imparted by the phase shifter 103 can be reduced. Thereby, the number of steps can be reduced.

また、位相シフタ103は、対物レンズ60と連動しなくても、軸ずれによるコマ収差を補正することができるため、トラッキングアクチュエータの負荷の増大を抑制することができる。これにより、光ピックアップ装置の設計の自由度が制限されず、小型化を促進することができる。また、消費電力の増加を抑制することができる。   Further, the phase shifter 103 can correct the coma aberration due to the axial deviation without interlocking with the objective lens 60, and therefore, it is possible to suppress an increase in the load of the tracking actuator. Thereby, the freedom degree of design of an optical pick-up apparatus is not restrict | limited, and size reduction can be accelerated | stimulated. In addition, an increase in power consumption can be suppressed.

また、位相シフタ103でのコマ収差と対物レンズ60でのコマ収差とが互いに逆の極性が逆となるように、発散光の物点距離が設定されているため、対物レンズ60と位相シフタ103との軸ずれ公差を大きすることができる。   Further, since the object point distance of the diverging light is set so that the coma aberration in the phase shifter 103 and the coma aberration in the objective lens 60 are opposite to each other, the objective lens 60 and the phase shifter 103 are set. Can be increased.

また、位相シフタ面が、平行平板上に形成されているため、低コスト化を図ることが可能となる。   In addition, since the phase shifter surface is formed on a parallel plate, the cost can be reduced.

また、安価な対物レンズを用いることができるので、低コスト化を図ることが可能となる。   In addition, since an inexpensive objective lens can be used, the cost can be reduced.

さらに、アクセス対象の光ディスクがBD及びDVDのいずれであっても、単一の対物レンズで、良好な光スポットが記録面に形成されるため、装置の小型化及び低コスト化が可能となる。   Furthermore, regardless of whether the optical disk to be accessed is a BD or a DVD, a good light spot is formed on the recording surface with a single objective lens, so that the apparatus can be reduced in size and cost.

また、一例として図17に示されるように、本実施形態に係る光ピックアップ装置23を備える光ディスク装置20は、光ディスク15がBD及びDVDのいずれであってもS/N比の高い信号が光ピックアップ装置23から出力されるため、BD及びDVDのいずれに対してもアクセスを精度良く行うことができる。従って、複数種類の光ディスクへのアクセスを精度良く行うことが可能となる。また、光ピックアップ装置23の小型化及び低コスト化により、光ディスク装置20の小型化及び低コスト化が可能となる。   As an example, as shown in FIG. 17, the optical disc device 20 including the optical pickup device 23 according to this embodiment has a signal with a high S / N ratio regardless of whether the optical disc 15 is a BD or a DVD. Since it is output from the device 23, it is possible to access both BD and DVD with high accuracy. Therefore, it is possible to access a plurality of types of optical disks with high accuracy. Further, the optical pickup device 23 can be reduced in size and cost by reducing the size and cost thereof.

また、この光ディスク装置20を備える情報処理装置は、BD及びDVDのいずれに対してもアクセスを精度良く行うことができるため、複数種類の光ディスクから情報を正しく取得することが可能となる。また、光ピックアップ装置23の小型化及び低コスト化により、情報処理装置の小型化及び低コスト化が可能となる。   In addition, since the information processing apparatus including the optical disc apparatus 20 can accurately access both the BD and the DVD, it is possible to correctly acquire information from a plurality of types of optical discs. Further, the downsizing and cost reduction of the optical pickup device 23 enables the downsizing and cost reduction of the information processing device.

なお、上記実施形態において、図18に示されるように、前記位相シフタ103と前記偏光ビームスプリッタ54bとを一体化しても良い。具体的には、位相シフタ103における段差が形成されていないほうの面を偏光ビームスプリッタ54bと張り合わせても良い。また、偏光ビームスプリッタ54bの+Z側の面に、位相シフタ103と同等の位相シフタ面を形成しても良い。すなわち、同一基板上に位相シフタ103と偏光ビームスプリッタ54bとを設けても良い。なお、位相シフタ103と一体化される部品は、偏光ビームスプリッタ54bに限定されず、例えば図19に示されるように、ビームスプリッタ54aと偏光ビームスプリッタ54bとの間に前記コリメートレンズ52を配置し、該コリメートレンズ52と一体化しても良い。要するに、位相シフタ103は、共通光路中に配置されているいずれかの光学素子と一体化することができる。これにより、部品点数を少なくすることができ、低コスト化、小型化をさらに促進することができる。   In the above embodiment, the phase shifter 103 and the polarization beam splitter 54b may be integrated as shown in FIG. Specifically, the surface of the phase shifter 103 where no step is formed may be bonded to the polarization beam splitter 54b. Further, a phase shifter surface equivalent to the phase shifter 103 may be formed on the surface on the + Z side of the polarization beam splitter 54b. That is, the phase shifter 103 and the polarization beam splitter 54b may be provided on the same substrate. The component integrated with the phase shifter 103 is not limited to the polarization beam splitter 54b. For example, as shown in FIG. 19, the collimator lens 52 is disposed between the beam splitter 54a and the polarization beam splitter 54b. The collimating lens 52 may be integrated. In short, the phase shifter 103 can be integrated with any one of the optical elements disposed in the common optical path. Thereby, the number of parts can be reduced, and cost reduction and size reduction can be further promoted.

また、上記実施形態では、開口制限素子105が対物レンズ60と連動する場合について説明したが、これに限定されるものではない。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the aperture restriction element 105 interlock | cooperates with the objective lens 60, it is not limited to this.

また、上記実施形態では、光ディスク15がBDのときに精度良く記録及び再生ができるように設計されている場合について説明したが、これに限らず、光ディスク15がDVDのときに精度良く記録及び再生ができるように設計されていても良い。この場合には、前記位相シフタ103は、光ディスク15がBDのときに、波長の違い、開口数の違い、及び基板厚の違いによって発生する収差を補正するように、その位相シフタ面が形成されることとなる。   In the above-described embodiment, the case where the optical disc 15 is designed to be recorded and reproduced with high accuracy when the optical disc 15 is a BD has been described. It may be designed to be able to. In this case, the phase shifter 103 is formed with a phase shifter surface so as to correct aberrations caused by differences in wavelength, numerical aperture, and substrate thickness when the optical disk 15 is a BD. The Rukoto.

また、上記実施形態では、光源が2つの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図20に示されるように、3つの光源が設けられても良い。図20では、さらにCDの規格に準拠した光ディスク(以下「CD」と略述する)にも対応できるように、上記実施形態における光ピックアップ装置23に、位相シフタ113、ビームスプリッタ54c、発散角変換レンズ117、位相シフタ113及びホログラムユニット120が付加されている。なお、CDの基板厚は1.2mmである。この場合にも、光ディスク15がBD、DVD及びCDのいずれであっても、それぞれ所望の信号を精度良く安定して取得することができる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where there were two light sources, this invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 20, three light sources may be provided. In FIG. 20, the phase shifter 113, the beam splitter 54 c, and the divergence angle conversion are added to the optical pickup device 23 in the above embodiment so as to be compatible with an optical disc (hereinafter abbreviated as “CD”) compliant with the CD standard. A lens 117, a phase shifter 113, and a hologram unit 120 are added. The substrate thickness of the CD is 1.2 mm. In this case as well, regardless of whether the optical disk 15 is a BD, a DVD, or a CD, a desired signal can be obtained with high accuracy and stability.

上記ホログラムユニット120は、光源51c、受光器59c及びホログラム素子119などから構成されている。光源51cは、光ディスク15がCDのときに選択され、中心波長が780nmのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。なお、光源51cから出射される光束の最大強度出射方向を−Y方向とする。また、一例として光源51cからは光源51aと同じ直線偏光(ここではP偏光)の光束が出射されるものとする。受光器59cは、光源51cの近傍に配置され、光源51cから出射され、光ディスク15で反射された戻り光束を受光する。この受光器59cは、RF信号、ウォブル信号及びサーボ信号などを含む信号(光電変換信号)を生成するための複数の受光素子(又は受光領域)を含んで構成されている。ホログラム素子119は、光源51cの−Y側に配置され、戻り光束を受光器59cの受光面方向に偏向する。   The hologram unit 120 includes a light source 51c, a light receiver 59c, a hologram element 119, and the like. The light source 51c has a semiconductor laser that is selected when the optical disk 15 is a CD and emits a laser beam having a center wavelength of 780 nm. Note that the maximum intensity emission direction of the light beam emitted from the light source 51c is defined as the -Y direction. In addition, as an example, it is assumed that the light source 51c emits the same linearly polarized light beam (here, P-polarized light) as the light source 51a. The light receiver 59c is disposed in the vicinity of the light source 51c, and receives the return light beam emitted from the light source 51c and reflected by the optical disc 15. The light receiver 59c includes a plurality of light receiving elements (or light receiving regions) for generating a signal (photoelectric conversion signal) including an RF signal, a wobble signal, a servo signal, and the like. The hologram element 119 is disposed on the −Y side of the light source 51c, and deflects the return light beam toward the light receiving surface of the light receiver 59c.

発散角変換レンズ117は、ホログラムユニット120の−Y側に配置され、光源51cから出射された光束の発散角を変換する。   The divergence angle conversion lens 117 is disposed on the −Y side of the hologram unit 120, and converts the divergence angle of the light beam emitted from the light source 51c.

ビームスプリッタ54cは、前記ビームスプリッタ54aと偏光ビームスプリッタ54bとの間の光路上であり、かつ発散角変換レンズ117の−Y側に配置されている。このビームスプリッタ54cは、波長選択性を有し、波長が405nmの光束及び660nmに対しては透過率が高く、波長が780nmの光束に対しては反射率が高くなるように設定されている。従って、ビームスプリッタ54cは、ビームスプリッタ54aからの光束の大部分をそのまま透過させ、発散角変換レンズ117からの光束を+Z方向に分岐する。   The beam splitter 54c is disposed on the −Y side of the divergence angle conversion lens 117 on the optical path between the beam splitter 54a and the polarization beam splitter 54b. The beam splitter 54c has wavelength selectivity, and is set so that the transmittance is high for a light beam having a wavelength of 405 nm and 660 nm, and the reflectance is high for a light beam having a wavelength of 780 nm. Therefore, the beam splitter 54c transmits most of the light beam from the beam splitter 54a as it is, and branches the light beam from the divergence angle conversion lens 117 in the + Z direction.

開口制限素子115は、波長選択性を有し、波長が405nmの光束に対しては、開口数0.85に対応する光束が対物レンズ60に入射されるようにビーム径を規定し、波長が660nmの光束に対しては、開口数0.65に対応する光束が対物レンズ60に入射されるようにビーム径を規定し、波長が780nmの光束に対しては、開口数0.40に対応する光束が対物レンズ60に入射されるようにビーム径を規定する。   The aperture limiting element 115 has wavelength selectivity, and for a light beam having a wavelength of 405 nm, the beam diameter is defined so that a light beam corresponding to a numerical aperture of 0.85 is incident on the objective lens 60. For a 660 nm light beam, the beam diameter is defined so that a light beam corresponding to a numerical aperture of 0.65 is incident on the objective lens 60, and for a light beam having a wavelength of 780 nm, a numerical aperture of 0.40 is supported. The beam diameter is defined so that the luminous flux to be incident on the objective lens 60.

位相シフタ113は、前記位相シフタ103と1/4波長板55との間に配置されている。位相シフタ113は、一例として図21に示されるように、光軸を中心とした3つの輪帯状領域(R1〜R3)に分割されており、各輪帯状領域は、光軸から離れるにしたがって、厚みが薄くなるように設定されている。また、各輪帯状領域における厚みの段差は、対物レンズ60の設計波長(ここでは405nm)の5N(Nは整数)倍の光路差が生じるように設定されている。従って、波長が405nmの光束及び波長が660nmの光束は、位相シフタ113の段差を感じない。一例として、位相シフタ113には、硝材として樹脂が用いられ、波長が405nmの光束の屈折率nは1.563であり、波長が660nmの光束の屈折率nは1.536であり、波長が780nmの光束の屈折率nは1.531である。また、一段の高さは3.6μmである。これにより、輪帯状領域R3に対して、輪帯状領域R2では5倍の光路差が生じ、輪帯状領域R1では10倍の光路差が生じる。Z軸方向に関する各段差の位置は光軸を基準として、それぞれ1.11mm、1.22mm、及び1.28mmである。なお、d3は、開口数0.40に対応する径である。   The phase shifter 113 is disposed between the phase shifter 103 and the quarter wavelength plate 55. As shown in FIG. 21 as an example, the phase shifter 113 is divided into three annular regions (R1 to R3) centered on the optical axis, and each annular region is separated from the optical axis. The thickness is set to be thin. Further, the thickness step in each annular zone is set such that an optical path difference of 5N (N is an integer) times the design wavelength (here, 405 nm) of the objective lens 60 is generated. Accordingly, the light flux having a wavelength of 405 nm and the light flux having a wavelength of 660 nm do not feel the step of the phase shifter 113. As an example, the phase shifter 113 uses resin as a glass material, the refractive index n of a light beam having a wavelength of 405 nm is 1.563, the refractive index n of a light beam having a wavelength of 660 nm is 1.536, and the wavelength is The refractive index n of the light beam of 780 nm is 1.531. Further, the height of one step is 3.6 μm. As a result, a five-fold optical path difference is generated in the annular zone R2 and a ten-fold optical path difference is generated in the annular zone R1 with respect to the annular zone R3. The position of each step in the Z-axis direction is 1.11 mm, 1.22 mm, and 1.28 mm, respectively, with respect to the optical axis. D3 is a diameter corresponding to a numerical aperture of 0.40.

なお、位相シフタ113における段差の高さ、及び段差の半径位置は、本実施形態に限定されるものではなく、対物レンズ60の形状、対物レンズ60の設計波長、位相シフタ113を構成する材料、開口数によって異なる。   The height of the step in the phase shifter 113 and the radial position of the step are not limited to the present embodiment. The shape of the objective lens 60, the design wavelength of the objective lens 60, the material constituting the phase shifter 113, It depends on the numerical aperture.

一例として図22に示されるように、光源51aからの光束Laは、平行光状態で位相シフタ113及び対物レンズ60に入射し、光源51bからの光束Lbは、物点距離34.5mmの発散光状態で位相シフタ113に入射し、光源51cからの光束Lcは、物点距離40.0mmの発散光状態で位相シフタ113に入射する。   As an example, as shown in FIG. 22, the light beam La from the light source 51a is incident on the phase shifter 113 and the objective lens 60 in a parallel light state, and the light beam Lb from the light source 51b is divergent light having an object point distance of 34.5 mm. The light beam Lc from the light source 51c enters the phase shifter 113 in a divergent light state with an object point distance of 40.0 mm.

なお、図22では、開口制限素子115と1/4波長板55と位相シフタ113は、それぞれ対物レンズ60と連動しているが、それぞれ光路上に固定されても良い。   In FIG. 22, the aperture limiting element 115, the quarter wavelength plate 55, and the phase shifter 113 are linked to the objective lens 60, respectively, but may be fixed on the optical path.

物点距離34.5mmで位相シフタ113に入射した光源51cからの光束Lcは、一例として図23に補正前として示されるように、光軸から離れるにしたがって位相が遅れるような収差を有しているが、位相シフタ113により、一例として図23に補正後として示されるように、段差の部分で、波面の位相が不連続に変化し、収差が補正されている。なお、図23における横軸は光軸からの距離を示している。   The light beam Lc from the light source 51c incident on the phase shifter 113 at an object point distance of 34.5 mm has an aberration that the phase is delayed as the distance from the optical axis is increased as shown in FIG. However, the phase shifter 113 corrects the aberration by changing the phase of the wavefront discontinuously at the step as shown in FIG. 23 as an example after correction. Note that the horizontal axis in FIG. 23 indicates the distance from the optical axis.

この場合において、一例として図24に示されるように、開口制限素子115と1/4波長板55と位相シフタ113と位相シフタ103が、それぞれ対物レンズ60と連動して駆動されても良い。   In this case, as shown in FIG. 24 as an example, the aperture limiting element 115, the quarter wavelength plate 55, the phase shifter 113, and the phase shifter 103 may be driven in conjunction with the objective lens 60, respectively.

また、この場合において、各光源からの光束がいずれも平行光状態であってもよい。   In this case, all the light beams from the respective light sources may be in a parallel light state.

また、この場合において、一例として図25に示されるように、平行平板の一方の面に位相シフタ103の位相シフタ面が形成され、他方の面に位相シフタ113の位相シフタ面が形成されても良い。これにより、部品点数を少なくすることができ、小型化、低コスト化を更に促進することができる。   Further, in this case, as shown in FIG. 25 as an example, the phase shifter surface of the phase shifter 103 is formed on one surface of the parallel plate and the phase shifter surface of the phase shifter 113 is formed on the other surface. good. Thereby, the number of parts can be reduced, and further downsizing and cost reduction can be further promoted.

また、この場合において、一例として図26に示されるように、位相シフタ103の位相シフト面の段差と位相シフタ113の位相シフト面の段差とが加算された位相シフト面が、平行平板の一方の面に形成されても良い。これにより、部品点数を少なくすることができ、さらなる小型化、低コスト化を実現することができる。   In this case, as shown in FIG. 26 as an example, the phase shift surface obtained by adding the step of the phase shift surface of the phase shifter 103 and the step of the phase shift surface of the phase shifter 113 is one of the parallel plates. It may be formed on the surface. Thereby, the number of parts can be reduced, and further downsizing and cost reduction can be realized.

そして、更に、図26に示される平行平板の他側の面に、前記1/4波長板55と同等の機能、あるいは前記開口制限素子115と同等の機能を付加しても良い。これにより、部品点数を少なくすることができ、さらなる小型化、低コスト化を実現することができる。   Further, a function equivalent to the quarter-wave plate 55 or a function equivalent to the aperture limiting element 115 may be added to the other surface of the parallel plate shown in FIG. Thereby, the number of parts can be reduced, and further downsizing and cost reduction can be realized.

また、この場合において、一例として図27及び図28に示されるように、前記位相シフタ103に代えてホログラム素子104を用いても良い。このホログラム素子104は、次の(1)式で定義された光路差関数Φb(mm)で示される回折構造を有している。(1)式におけるhは、光軸に垂直な方向の高さ(mm)である。また、b2=1.4384×10-2、b4=5.1678×10-4、b6=−3.2876×10-4、b8=1.7535×10-4、b10=−5.2368×10-5、b12=6.3337×10-6、である。 In this case, as an example, a hologram element 104 may be used in place of the phase shifter 103 as shown in FIGS. The hologram element 104 has a diffractive structure represented by an optical path difference function Φb (mm) defined by the following equation (1). In the formula (1), h is a height (mm) in a direction perpendicular to the optical axis. Also, b 2 = 1.4384 × 10 −2 , b 4 = 5.1678 × 10 −4 , b 6 = −3.2876 × 10 −4 , b 8 = 1.7535 × 10 −4 , b 10 = −5.2368 × 10 −5 , b 12 = 6.3337 × 10 −6 .

Φb=b22+b44+b66+b88+b1010+b1212+・・・・・ ……(1) Φb = b 2 h 2 + b 4 h 4 + b 6 h 6 + b 8 h 8 + b 10 h 10 + b 12 h 12 + (1)

一例として、ホログラム素子104には、硝材として樹脂が用いられ、波長が405nmの光束の屈折率は1.563であり、波長が660nmの光束の屈折率は1.536であり、波長が780nmの光束の屈折率は1.531である。また、溝はブレーズ状に形成され、その深さは5.8μmである。この深さは、波長が405nmの光束及び波長が780nmの光束はそのまま透過し、波長が660nmの光束は一次回折光の回折効率が60%となる深さである。ホログラム素子104によって、DVDのときに、波長の違い及び基板厚の違いに起因して発生する収差を補正している。この場合でも、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。   As an example, the hologram element 104 uses resin as a glass material, the refractive index of a light beam having a wavelength of 405 nm is 1.563, the refractive index of a light beam having a wavelength of 660 nm is 1.536, and the wavelength is 780 nm. The refractive index of the light beam is 1.531. Further, the groove is formed in a blazed shape, and its depth is 5.8 μm. This depth is such that a light beam having a wavelength of 405 nm and a light beam having a wavelength of 780 nm are transmitted as they are, and a light beam having a wavelength of 660 nm is such that the diffraction efficiency of the first-order diffracted light is 60%. The hologram element 104 corrects aberrations caused by the difference in wavelength and the difference in substrate thickness in the case of DVD. Even in this case, an effect equivalent to that of the above embodiment can be obtained.

さらに、ホログラム素子104と位相シフタ113とを一体に形成しても良い。例えば、平行平板の一方の面にホログラム素子104と同等の回折素子が形成され、他方の面に位相シフタ113と同等の位相シフタ面が形成された素子を用いても良い。これにより、部品点数を削減することができ、更に小型化及び低コスト化を図ることができる。   Further, the hologram element 104 and the phase shifter 113 may be integrally formed. For example, an element in which a diffraction element equivalent to the hologram element 104 is formed on one surface of a parallel plate and a phase shifter surface equivalent to the phase shifter 113 is formed on the other surface may be used. Thereby, the number of parts can be reduced, and further downsizing and cost reduction can be achieved.

また、ホログラム素子104からの出射光は発散光であり、対物レンズ60へは発散光で入射される。これにより、対物レンズ60とホログラム素子104とが互いに軸ずれを生じても、発散光が対物レンズ60を透過するときに発生するコマ収差と、ホログラム素子104により光学的位相差が付与された波面が対物レンズ60を透過するときに発生するコマ収差とが、逆極性となるため、互いに打ち消し合うことができ、光学系全体のコマ収差の増加は抑制されることとなる。従って、ホログラム素子104の組付け公差を大きくすることが可能である。   The light emitted from the hologram element 104 is divergent light and is incident on the objective lens 60 as divergent light. Thereby, even if the objective lens 60 and the hologram element 104 are misaligned with each other, coma aberration generated when divergent light passes through the objective lens 60 and the wavefront to which an optical phase difference is given by the hologram element 104. Since the coma generated when the light passes through the objective lens 60 has the opposite polarity, they can cancel each other, and the increase of the coma aberration of the entire optical system is suppressed. Therefore, the assembly tolerance of the hologram element 104 can be increased.

また、位相シフタ113に代えて、光源51cからの光束を回折し、CDのときに生じる収差を補正するホログラム素子を用いても良い。   Further, instead of the phase shifter 113, a hologram element that diffracts the light beam from the light source 51c and corrects the aberration generated in the case of CD may be used.

以上説明したように、本発明のピックアップ装置によれば、大型化を招くことなく、複数種類の光ディスクから所望の信号を精度良く取得するのに適している。また、本発明の光ディスク装置によれば、大型化を招くことなく、複数種類の光ディスクへのアクセスを精度良く行うのに適している。また、本発明の情報処理装置によれば、大型化を招くことなく、複数種類の光ディスクから情報を正しく取得するのに適している。   As described above, the pickup device of the present invention is suitable for accurately obtaining desired signals from a plurality of types of optical disks without causing an increase in size. Moreover, the optical disk apparatus of the present invention is suitable for accurately accessing a plurality of types of optical disks without causing an increase in size. The information processing apparatus according to the present invention is suitable for correctly acquiring information from a plurality of types of optical discs without increasing the size.

本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical pick-up apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 波面収差に及ぼす波長変化の影響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the influence of the wavelength change which acts on a wavefront aberration. 図1における対物レンズを説明するための図(その1)である。FIG. 3 is a first diagram for explaining the objective lens in FIG. 1. 図4(A)及び図4(B)は、それぞれ図1における対物レンズを説明するための図(その2)である。4A and 4B are views (No. 2) for explaining the objective lens in FIG. 1, respectively. 図1における位相シフタの形状を説明するための図(その1)である。FIG. 3 is a diagram (part 1) for describing a shape of a phase shifter in FIG. 1; 図1における位相シフタの形状を説明するための図(その2)である。FIG. 3 is a second diagram for explaining the shape of the phase shifter in FIG. 1; 図1における位相シフタの作用を説明するための図(その1)である。FIG. 3 is a diagram (part 1) for explaining the operation of the phase shifter in FIG. 1; 図1における位相シフタの作用を説明するための図(その2)である。FIG. 3 is a diagram (part 2) for explaining the operation of the phase shifter in FIG. 1; 図9(A)及び図9(B)は、それぞれ従来の位相シフタの形状を説明するための図である。FIG. 9A and FIG. 9B are diagrams for explaining the shape of a conventional phase shifter, respectively. 図9(B)の従来の位相シフタの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the conventional phase shifter of FIG.9 (B). 図1における位相シフタと従来の位相シフタとの違いを説明するための図(その1)である。FIG. 3 is a diagram (part 1) for explaining a difference between the phase shifter in FIG. 1 and a conventional phase shifter. 図1における位相シフタと従来の位相シフタとの違いを説明するための図(その2)である。FIG. 8 is a diagram (No. 2) for explaining a difference between the phase shifter in FIG. 1 and a conventional phase shifter; 図1における位相シフタの作用を説明するための図(その3)である。FIG. 6 is a diagram (No. 3) for explaining the operation of the phase shifter in FIG. 1; 図1における位相シフタの作用を説明するための図(その4)である。FIG. 6 is a diagram (part 4) for explaining the operation of the phase shifter in FIG. 1; 図15(A)〜図15(C)は、それぞれ図1における位相シフタの作用を説明するための図(その5)である。FIGS. 15A to 15C are views (No. 5) for explaining the operation of the phase shifter in FIG. 図16(A)及び図16(B)は、それぞれ図1における位相シフタの作用を説明するための図(その6)である。FIGS. 16A and 16B are views (No. 6) for explaining the operation of the phase shifter in FIG. 本発明の一実施形態に係る光ディスク装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical disk apparatus based on one Embodiment of this invention. 位相シフタと偏光ビームスプリッタとが一体化した光ピックアップ装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical pick-up apparatus with which the phase shifter and the polarizing beam splitter were integrated. 位相シフタとコリメートレンズとが一体化した光ピックアップ装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical pick-up apparatus with which the phase shifter and the collimating lens were integrated. 3つの光源を備える光ピックアップ装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical pick-up apparatus provided with three light sources. 図20における位相シフタ113の形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shape of the phase shifter 113 in FIG. 図20における位相シフタ113の作用を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the effect | action of the phase shifter 113 in FIG. 図20における位相シフタ113の作用を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the effect | action of the phase shifter 113 in FIG. 位相シフタ113が対物レンズと連動する場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the phase shifter 113 interlock | cooperates with an objective lens. 図20における位相シフタ113と位相シフタ103との一体化を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating integration of the phase shifter 113 and the phase shifter 103 in FIG. 図20における位相シフタ113と位相シフタ103との一体化を説明するための図(その2)である。FIG. 21 is a diagram (No. 2) for describing integration of the phase shifter 113 and the phase shifter 103 in FIG. 20; 図20における位相シフタ103に代えてホログラム素子を用いる場合を説明するための図である。FIG. 21 is a diagram for describing a case where a hologram element is used instead of the phase shifter 103 in FIG. 20. 図27におけるホログラム素子の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the hologram element in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

15…光ディスク、15a…BD(複数の光ディスクの1つ)、15b…DVD(複数の光ディスクの1つ)、15c…CD(複数の光ディスクの1つ)、20…光ディスク装置、23…光ピックアップ装置、51a…光源(第1の光源)、51b…光源(第2の光源)、51c…光源(第3の光源)、52…コリメートレンズ、54a…ビームスプリッタ(分岐光学素子)、54b…偏光ビームスプリッタ(分岐光学素子)、54c…ビームスプリッタ(分岐光学素子)、59a…受光器(光検出器)、60…対物レンズ、103…位相シフタ(位相シフト素子)、104…ホログラム素子(回折光学素子)、113…位相シフタ(第2の位相シフト素子)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Optical disk, 15a ... BD (one of several optical disks), 15b ... DVD (one of several optical disks), 15c ... CD (one of several optical disks), 20 ... Optical disk apparatus, 23 ... Optical pick-up apparatus , 51a ... light source (first light source), 51b ... light source (second light source), 51c ... light source (third light source), 52 ... collimator lens, 54a ... beam splitter (branch optical element), 54b ... polarized beam Splitter (branch optical element), 54c ... Beam splitter (branch optical element), 59a ... Light receiver (photodetector), 60 ... Objective lens, 103 ... Phase shifter (phase shift element), 104 ... Hologram element (diffractive optical element) ), 113... Phase shifter (second phase shift element).

Claims (8)

複数種類の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうちの少なくともいずれかを行うときに用いられ、第1の波長の光を出射する第1の光源、及び前記第1の波長と異なる第2の波長の光を出射する第2の光源を含む複数の光源と;前記第1の波長の光に対応する第1の光ディスクに対して最適化され、前記各光源から出射された光を対応する光ディスクの記録面に集光する対物レンズと、前記第1、第2の光源と前記対物レンズとの間で、前記第1の光源からの光束と前記第2の光源からの光束の共通光路上に配置され、光軸を中心とする複数の輪帯状領域に分割され、隣接する輪帯状領域の境界に段差が設けられた位相シフタ面を有する位相シフト素子と、を含む光学系と;を備える光ピックアップ装置において、
前記第1の光ディスクに対応した前記対物レンズの第1の開口径は、前記第2の光ディスクに対応した前記対物レンズの第2の開口径よりも大きく、
前記位相シフタ面では、光軸を中心とする前記第2の開口径に対応する径の内側において、光軸から遠くなるにつれて各輪帯状領域の光軸方向の厚さが薄くなるように段差が形成され、該段差の大きさは前記第1の波長の偶数倍の光路差が生じる大きさであり、
前記位相シフト素子に入射する前記第2の光源からの光束は発散光であり、該発散光の物点距離は、前記位相シフト素子がないときに前記第2の光ディスクの記録面における波面収差が最小となる物点距離よりも小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。
A first light source that emits light of a first wavelength, which is used when at least one of recording, reproduction, and erasing of information is performed on a plurality of types of optical disks, and is different from the first wavelength A plurality of light sources including a second light source that emits light of a second wavelength; and optimized for the first optical disc corresponding to the light of the first wavelength, and the light emitted from each light source A common light beam from the first light source and a light beam from the second light source between the objective lens for focusing on the recording surface of the corresponding optical disc, and the first and second light sources and the objective lens. An optical system including: a phase shift element disposed on the optical path, divided into a plurality of annular regions centered on the optical axis, and having a phase shifter surface provided with a step at a boundary between adjacent annular regions; In an optical pickup device comprising:
The first aperture diameter of the objective lens corresponding to the first optical disc is larger than the second aperture diameter of the objective lens corresponding to the second optical disc,
On the phase shifter surface, a step is formed on the inner side of the diameter corresponding to the second opening diameter centered on the optical axis so that the thickness in the optical axis direction of each annular zone decreases as the distance from the optical axis increases. Formed and the size of the step is such that an optical path difference that is an even multiple of the first wavelength is generated.
The phase of light flux from the second light source incident on the shift element is divergent light, the object distance of the diverging light, wavefront aberration on the recording surface of the second optical disk in the absence of the phase shift element optical pickup device it is smaller than smallest object distance.
前記位相シフト素子は、前記共通光路上に固定されてい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。 The optical pickup device according to claim 1, wherein the phase shift element is fixed on the common optical path. 複数種類の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうちの少なくともいずれかを行うときに用いられ、第1の波長の光を出射する第1の光源、及び前記第1の波長と異なる第2の波長の光を出射する第2の光源を含む複数の光源と;前記第1の波長の光に対応する第1の光ディスクに対して最適化され、前記各光源から出射された光を対応する光ディスクの記録面に集光する対物レンズと、前記第1、第2の光源と前記対物レンズとの間で、前記第1の光源からの光束と前記第2の光源からの光束の共通光路上に配置され、光軸を中心とする複数の輪帯状領域に分割され、隣接する輪帯状領域の境界に段差が設けられた位相シフタ面を有する位相シフト素子と、を含む光学系と;を備える光ピックアップ装置において、
前記第1の光ディスクに対応した前記対物レンズの第1の開口径は、前記第2の光ディスクに対応した前記対物レンズの第2の開口径よりも大きく、
前記位相シフタ面では、光軸を中心とする前記第2の開口径に対応する径の内側において、光軸から遠くなるにつれて各輪帯状領域の光軸方向の厚さが薄くなるように段差が形成され、該段差の大きさは前記第1の波長の偶数倍の光路差が生じる大きさであり、
前記位相シフト素子に入射する前記第2の光源からの光束は発散光であり、
前記対物レンズが光軸に直交する方向にシフトしたときに、前記対物レンズで付与されるコマ収差の極性と、前記対物レンズが前記第2の光ディスクに対して最適化されていると仮定した場合に付与されるコマ収差の極性とが、互いに逆極性になるように、前記発散光の物点距離が設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
A first light source that emits light of a first wavelength, which is used when at least one of recording, reproduction, and erasing of information is performed on a plurality of types of optical disks, and is different from the first wavelength A plurality of light sources including a second light source that emits light of a second wavelength; and optimized for the first optical disc corresponding to the light of the first wavelength, and the light emitted from each light source A common light beam from the first light source and a light beam from the second light source between the objective lens for focusing on the recording surface of the corresponding optical disc, and the first and second light sources and the objective lens. An optical system including: a phase shift element disposed on the optical path, divided into a plurality of annular regions centered on the optical axis, and having a phase shifter surface provided with a step at a boundary between adjacent annular regions; In an optical pickup device comprising:
The first aperture diameter of the objective lens corresponding to the first optical disc is larger than the second aperture diameter of the objective lens corresponding to the second optical disc,
On the phase shifter surface, a step is formed on the inner side of the diameter corresponding to the second opening diameter centered on the optical axis so that the thickness in the optical axis direction of each annular zone decreases as the distance from the optical axis increases. Formed and the size of the step is such that an optical path difference that is an even multiple of the first wavelength is generated.
The light flux from the second light source incident on the phase shift element is divergent light,
When it is assumed that when the objective lens is shifted in a direction perpendicular to the optical axis, the polarity of the coma aberration applied by the objective lens and the objective lens are optimized for the second optical disc and the polarity of the coma aberration applied to is to have opposite polarities to each other, the optical pickup device you characterized in that the object distance of the diverging light is set.
前記位相シフト素子は、平行平板の一方の面に前記位相シフタ面が形成された素子であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。 Wherein the phase shift element, an optical pickup apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the one element the phase shifter surface is formed on a surface of the parallel plate. 前記共通光路上に配置され、前記第1の光源から出射された光束の発散角及び前記第2の光源から出射された光束の発散角を、それぞれ最適な発散角に変換する変換光学素子を更に備え、
前記位相シフト素子は、前記変換光学素子と一体化していることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
A conversion optical element that is disposed on the common optical path and converts the divergence angle of the light beam emitted from the first light source and the divergence angle of the light beam emitted from the second light source into optimum divergence angles, respectively. Prepared,
Wherein the phase shift element, an optical pickup apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is integrated with the conversion optical element.
前記第1の光源から出射された光束の光路と前記第2の光源から出射された光束の光路とが交差する位置に配置され、各光路を前記共通光路とする光路合成素子を更に備え、
前記位相シフト素子は、前記光路合成素子と一体化していることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
An optical path combining element that is disposed at a position where the optical path of the light beam emitted from the first light source intersects with the optical path of the light beam emitted from the second light source, and uses each optical path as the common optical path;
Wherein the phase shift element, an optical pickup apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is integrated with the light path combining element.
複数種類の光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくともいずれかが可能な光ディスク装置において、
請求項1〜のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置を備えることを特徴とする光ディスク装置。
In an optical disc apparatus capable of recording, reproducing and erasing information on a plurality of types of optical discs,
An optical disc device comprising the optical pickup device according to any one of claims 1 to 6 .
複数種類の光ディスクにアクセス可能な情報処理装置において、
請求項に記載の光ディスク装置を備えることを特徴とする情報処理装置。
In an information processing apparatus that can access multiple types of optical discs,
An information processing apparatus comprising the optical disc apparatus according to claim 7 .
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