JP4758138B2 - Optical pickup and optical information processing apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、複数種類の光記録媒体に対して情報の記録,再生,消去の少なくともいずれか1以上を行う光ピックアップとこれを用いる光情報処理装置に関するものである。 The present invention relates to an optical pickup that performs at least one of recording, reproducing, and erasing information on a plurality of types of optical recording media, and an optical information processing apparatus using the optical pickup.
映像情報、音声情報、またはコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量0.65GBのCD、記録容量4.7GBのDVDなどの光記録媒体が普及しつつある。そして、近年、さらなる記録密度の向上および大容量化の要求が強くなっている。 As means for storing video information, audio information, or data on a computer, optical recording media such as a CD with a recording capacity of 0.65 GB and a DVD with a recording capacity of 4.7 GB are becoming widespread. In recent years, there has been an increasing demand for further improvement in recording density and increase in capacity.
このような光記録媒体の記録密度を上げる手段としては、光記録媒体に情報の書き込みまたは呼び出しを行う光ピックアップにおいて、対物レンズの開口数(以下、NAという)を大きくすること、あるいは、光源の波長を短くすることにより、この対物レンズによって集光され、光記録媒体上に形成されるビームスポットの小径化が有効である。そこで、例えば、「CD系光記録媒体」では、対物レンズのNAが0.50、光源の波長が780nmとされているのに対して、「CD系光記録媒体」よりも高記録密度化がなされた「DVD系光記録媒体」では、対物レンズのNAが0.65、光源の波長が660nmとされている。そして、光記録媒体は、前述したように、さらなる記録密度の向上および大容量化が望まれており、そのためには、対物レンズのNAを0.65よりもさらに大きく、あるいは、光源の波長を660nmよりもさらに短くすることが望まれている。 As means for increasing the recording density of such an optical recording medium, in an optical pickup that writes or calls information on the optical recording medium, the numerical aperture of the objective lens (hereinafter referred to as NA) is increased, or the light source By shortening the wavelength, it is effective to reduce the diameter of the beam spot condensed by the objective lens and formed on the optical recording medium. Therefore, for example, in the “CD optical recording medium”, the NA of the objective lens is 0.50 and the wavelength of the light source is 780 nm, whereas the recording density is higher than that of the “CD optical recording medium”. In the “DVD optical recording medium” made, the NA of the objective lens is 0.65 and the wavelength of the light source is 660 nm. As described above, the optical recording medium is desired to further improve the recording density and increase the capacity. For this purpose, the NA of the objective lens is set to be larger than 0.65 or the wavelength of the light source is increased. It is desired to make it shorter than 660 nm.
このような大容量の光記録媒体および光情報処理装置として、2つの規格が提案されている。1つは、非特許文献1に記載されているような、青色の波長領域の光源とNA0.85の対物レンズを用いて、22GB相当の容量確保を満足する「Blu-ray Disc」規格である。もう1つは、非特許文献2に記載されているような、青色波長は同じであるが、NA0.65の対物レンズを用いて、20GB相当の容量確保を満足する「HD DVD」の規格である。
Two standards have been proposed for such a large-capacity optical recording medium and optical information processing apparatus. One is a “Blu-ray Disc” standard that satisfies a capacity equivalent to 22 GB by using a blue wavelength region light source and an NA 0.85 objective lens as described in Non-Patent
前者はDVD系光記録媒体に比べ短波長化、高NA化の変更により大容量化を行い、後者は高NA化を行わない代わりに信号処理の工夫により線記録密度の向上を可能とし、ランドグルーブ記録採用によりトラックピッチを狭くすることにより大容量化を行っている。 The former increases the capacity by shortening the wavelength and increasing the NA as compared to DVD optical recording media, and the latter allows the linear recording density to be improved by devising signal processing instead of increasing the NA. The capacity is increased by narrowing the track pitch by adopting groove recording.
さらに、光記録媒体の傾斜により生じるコマ収差においては、光記録媒体の厚さdに比例し、対物レンズのNAの3乗に比例する。そのため高密度化するには対物レンズのNAを高めることによって光記録媒体を薄くする必要がある。CD系光記録媒体の1.2mmからDVD系光記録媒体の0.6mmに薄くしているのもそのためであり、前記「Blu-ray Disc」規格では、0.1mmの基板厚が採用されている。一方の「HD DVD」はDVD系光記録媒体と同様の0.6mmで規格化されている。ディスクメディアなどの量産に現行DVD向けの設備を流用できるメリットがある。 Further, coma generated by the tilt of the optical recording medium is proportional to the thickness d of the optical recording medium and proportional to the third power of the NA of the objective lens. Therefore, to increase the density, it is necessary to make the optical recording medium thinner by increasing the NA of the objective lens. This is why the thickness of the CD optical recording medium is reduced from 1.2 mm to 0.6 mm of the DVD optical recording medium. In the “Blu-ray Disc” standard, a substrate thickness of 0.1 mm is adopted. Yes. On the other hand, “HD DVD” is standardized at 0.6 mm, which is the same as the DVD optical recording medium. There is an advantage that the equipment for the current DVD can be diverted for mass production of disk media.
また、これらの光記録媒体の互換性を達成する方法の一例が特許文献1に記載されている。
前述したように青色波長帯域の光源を用いた2規格が提案されている。しかしながら、利用者としてはこれら2規格の光記録媒体を区別なく同一の光情報処理装置で取り扱えることが望ましい。これを実現する最も簡単な方法としては、複数の光ピックアップを搭載する方法がある。しかしながらこの方法では、小型化、低コスト化を達成することは難しい。そこで、2つの青色規格に対して、共通の光源、かつ共通の対物レンズで記録あるいは再生を行える光ピックアップであることが望まれる。ところが、このような構成においては次の2課題が存在する。 As described above, two standards using a light source in the blue wavelength band have been proposed. However, as a user, it is desirable that these two standards of optical recording media can be handled by the same optical information processing apparatus without distinction. The simplest method for realizing this is to mount a plurality of optical pickups. However, with this method, it is difficult to achieve downsizing and cost reduction. Therefore, it is desired that the optical pickup be capable of recording or reproducing with a common light source and a common objective lens for the two blue standards. However, the following two problems exist in such a configuration.
1.基板厚差に伴う球面収差
波長(λ)405nm、NA0.85、基板厚(t)0.1mmの第1の青色光記録媒体に対して、無限系入射(対物レンズへの入射光束が平行光で入射する状態を意味する)で波面収差最小となる単一の対物レンズを用いて、波長(λ)660nm、NA0.65、基板厚(t)0.6mmの第2の青色光記録媒体に無限系入射でスポット形成させた場合、基板厚みの違いに伴う球面収差が発生することから、これを補正する必要がある。
1. Spherical aberration due to substrate thickness difference Infinite system incidence (the incident light flux on the objective lens is incident on a first blue light recording medium having a wavelength (λ) of 405 nm, NA of 0.85, and a substrate thickness (t) of 0.1 mm. Second blue light recording with a wavelength (λ) of 660 nm, NA of 0.65, and a substrate thickness (t) of 0.6 mm, using a single objective lens that minimizes wavefront aberration in a state where the light is incident as parallel light. When spot formation is performed on the medium by infinite system incidence, spherical aberration due to the difference in the substrate thickness is generated, which needs to be corrected.
2.NAの違いに伴う開口制限の必要性
前述の青色2規格については、それぞれNAが、0.85,0.65と異なるため、これらを選択的に切り換える必要がある。
2. Necessity of aperture limitation due to difference in NA Since the above-mentioned blue 2 standards have different NAs from 0.85 and 0.65, it is necessary to selectively switch them.
さらに、利用者の手元には、従来の光記録媒体であるCD、DVDが存在する。これらの光記録媒体と前記新規格の光記録媒体をともに同一の光情報処理装置で取り扱えることが望ましい。前記同様に、基板厚と波長の違いに伴う球面収差補正と、NAの違いに伴う開口の切り換えが必要である。 Furthermore, there are CDs and DVDs that are conventional optical recording media at the user's hand. It is desirable that both these optical recording media and the new standard optical recording media can be handled by the same optical information processing apparatus. Similarly to the above, it is necessary to correct spherical aberration due to the difference in substrate thickness and wavelength and to switch the aperture due to the difference in NA.
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、部品点数を増加させることなく、NAと基板厚の異なる2つの青色光記録媒体、例えば「Blu-ray Disc」規格と「HD DVD」規格について良好なスポットを形成可能とし、さらに、従来から使用されているDVD系光記録媒体、あるいはCD系光記録媒体についても良好なスポットを形成可能な光ピックアップとこれを用いる光情報処理装置を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and without increasing the number of components, two blue light recording media having different NA and substrate thickness, such as “Blu-ray Disc” standard, An optical pickup capable of forming a good spot for the “HD DVD” standard, and capable of forming a good spot for a conventional DVD-type optical recording medium or a CD-type optical recording medium, and light using the same An object is to provide an information processing apparatus.
この目的を達成するために、請求項1に記載した光ピックアップは、 使用波長(λ1)が同一であり、開口数および基板厚の異なる第1,第2の光記録媒体に記録あるいは再生を行い、さらに使用波長(λ2,λ3;λ1<λ2<λ3)が異なる第3,第4の光記録媒体に記録あるいは再生を行う光ピックアップにおいて、
波長の異なる3種類の光源と、各光記録媒体に集光するための対物レンズと、前記第1,第2の光記録媒体に集光する波長(λ1)の光束の偏光方向を選択的に切り換える偏光面切換素子と、前記対物レンズへの入射光束を前記第1〜第4の光記録媒体に応じた開口として選択的に外周部分を2段階以上で遮光,透過させる液晶素子を用いた開口制限素子と、前記第2の光記録媒体用の偏光選択性の収差補正素子とを備え、前記第3,第4の光記録媒体の光路は前記対物レンズと前記収差補正素子により発生する球面収差を補正する
有限系の倍率であることを特徴とする。
In order to achieve this object, the optical pickup according to
Selectively the polarization direction of the three types of light sources having different wavelengths, the objective lens for condensing on each optical recording medium, and the wavelength (λ1) light beam condensed on the first and second optical recording media An aperture using a polarization plane switching element for switching and a liquid crystal element that selectively blocks and transmits the outer peripheral portion in two or more stages as an aperture corresponding to the first to fourth optical recording media for the incident light beam to the objective lens. A limiting element and a polarization-selective aberration correcting element for the second optical recording medium, and the optical path of the third and fourth optical recording media is a spherical aberration generated by the objective lens and the aberration correcting element. To correct
The magnification is a finite system .
また、請求項2に記載した光ピックアップは、使用波長(λ1)が同一であり、開口数および基板厚の異なる第1,第2の光記録媒体に記録あるいは再生を行い、さらに使用波長(λ2,λ3;λ1<λ2<λ3)が異なる第3,第4の光記録媒体に記録あるいは再生を行う光ピックアップにおいて、波長の異なる3種類の光源と、各光記録媒体に集光するための対物レンズと、第1,第2の光記録媒体に集光する波長(λ1)の光束の偏光方向を選択的に切り換える偏光面切換素子と、対物レンズへの入射光束の第1,第2の光記録媒体に応じた開口として選択的に外周部分を2段階以上で遮光,透過させる液晶素子を用いた開口制限素子と、第2の光記録媒体用の偏光選択性の収差補正素子と、さらに、使用波長(λ1,λ3)の透過光については不感帯であり、使用波長(λ2)の透過光についてのみ所定の収差を付加する波長選択性の収差補正素子と、対物レンズの前段に使用波長(λ1,λ2,λ3)に応じた波長選択性の開口制限素子を備え、第4の光記録媒体の光路は対物レンズと波長選択性の収差補正素子により発生する球面収差を補正する有限系の倍率であることを特徴とする。
The optical pickup described in
また、請求項3に記載した光ピックアップは、使用波長(λ1)が同一であり、開口数および基板厚の異なる第1,第2の光記録媒体に記録あるいは再生を行い、さらに使用波長(λ2,λ3;λ1<λ2<λ3)が異なる第3,第4の光記録媒体に記録あるいは再生を行う光ピックアップにおいて、波長の異なる3種類の光源と、4種類の光記録媒体の少なくともいずれか2以上に対して、0.07λrms以下で集光する貼り合せ型あるいは回折面が形成された対物レンズと、第1,第2の光記録媒体に集光する波長(λ1)の光束の偏光方向を選択的に切り換える偏光面切換素子と、対物レンズへの入射光束の第1,第2の光記録媒体に応じた開口として選択的に外周部分を2段階以上で遮光,透過させる液晶素子を用いた開口制限素子と、第2の光記録媒体用の偏光選択性の収差補正素子と、さらに、対物レンズの前段に使用波長(λ1,λ2,λ3)に応じた波長選択性の開口制限素子を備えたことを特徴とする。
The optical pickup described in
また、請求項4に記載した光ピックアップは、使用波長(λ1)が同一であり、開口数および基板厚の異なる第1、第2の光記録媒体に記録あるいは再生を行い、さらに使用波長(λ2,λ3;λ1<λ2<λ3)が異なる第3,第4の光記録媒体に記録あるいは再生を行う光ピックアップにおいて、波長の異なる3種類の光源と、各光記録媒体に集光するための対物レンズと、対物レンズへの入射光束を第1〜第4の光記録媒体に応じた開口として選択的に外周部分を2段階以上で遮光,透過させる液晶素子を用いた開口制限素子と、使用波長(λ1)の光源からの光束の発散状態を切り換えるエキスパンダー光学系を備え、第1の光記録媒体に対して波長(λ1)の光束は収斂系、第2の光記録媒体に対して波長(λ1)の光束および第3の光記録媒体に対して波長(λ2)の光束は無限系、第4の光記録媒体に対して波長(λ3)の光束は発散系として対物レンズに入射させることを特徴とする。
The optical pickup according to
また、請求項5に記載した光情報処理装置は、請求項1〜4のいずれか1項に記載される光ピックアップを用いて、光記録媒体に対して情報の記録,再生,消去の少なくもと1以上を行うことを特徴とする。
An optical information processing apparatus according to
前記構成によれば、1つの対物レンズで開口数と基板厚の異なる青色光記録媒体に良好なスポットを形成でき、さらに従来から使用のDVD系あるいはCD系の光記録媒体にも良好なスポットを形成することもでき、また、この光ピックアップを用いた光情報処理装置によって、複数種類の光記録媒体に対して情報の記録,再生,消去を行うことができる。 According to the above configuration, it is possible to form a good spot on a blue optical recording medium having a different numerical aperture and substrate thickness with one objective lens, and also to provide a good spot on a conventionally used DVD or CD optical recording medium. In addition, information can be recorded, reproduced, and erased on a plurality of types of optical recording media by an optical information processing apparatus using this optical pickup.
以上説明したように、本発明によれば、所定の収差補正と開口制限を行う手段を備えて、1つの対物レンズで開口数(NA)と基板厚の異なる2つの青色光記録媒体について良好なスポットを形成でき、さらに、従来から使用されているDVD系光記録媒体、あるいはCD系光記録媒体についても良好なスポットを形成することができるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide two blue optical recording media having different numerical apertures (NA) and substrate thicknesses with one objective lens, provided with means for performing predetermined aberration correction and aperture limitation. Spots can be formed, and a good spot can be formed on a conventional DVD-based optical recording medium or CD-based optical recording medium.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態の参考例1における光ピックアップであり、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」と「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」をともに記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。 FIG. 1 shows an optical pickup according to Reference Example 1 of the embodiment of the present invention. “A first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” and “used wavelength of 405 nm”. , NA 0.65, light irradiation side substrate thickness of second blue light recording medium 0.6 mm ”is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup capable of recording, reproducing, and erasing together.
図1に示す光ピックアップの要部は、波長405nmの半導体レーザ101、コリメートレンズ102、偏光面切換素子103、ハーフミラー104’、偏向プリズム105、偏光選択性開口制限素子106、偏光選択性収差補正素子107、対物レンズ109、検出レンズ111、光束分割手段112、受光素子113より構成されている。
1 includes a semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm, a collimator lens 102, a polarization plane switching element 103, a
ここで、対物レンズ109は、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」に対し、無限系で波面収差が最小になるように設計されている。一般に対物レンズは高NAになるほど公差が厳しくなるので、NA0.85とNA0.65で比べると、NA0.85での望ましい特性を出す方が難しくなるので、特に、NA0.85で収差が補正された非球面レンズを使うことが望ましいためである。
Here, the
第1,第2の青色光記録媒体110a,110bはそれぞれ基板厚さ、使用波長が異なる光記録媒体で、第1の青色光記録媒体110aは基板厚さが0.1mmの光記録媒体で、第2の青色光記録媒体110bは基板厚さが0.6mmの光記録媒体である。記録または再生時にはいずれかの光記録媒体のみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。 The first and second blue light recording media 110a and 110b are optical recording media having different substrate thicknesses and different operating wavelengths. The first blue light recording medium 110a is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.1 mm. The second blue light recording medium 110b is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.6 mm. At the time of recording or reproducing, only one of the optical recording media is set in a rotating mechanism (not shown) and rotated at a high speed.
まず、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光面切換素子103で偏光方向を紙面垂直面内で90度回転され、ハーフミラー104’を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、偏光選択性開口制限素子106と偏光選択性収差補正素子107を不感帯透過し、対物レンズ109に入射し、第1の青色光記録媒体110a上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第1の青色光記録媒体110aから反射した光束は、再び略平行光とされ、ハーフミラー104’で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
First, a case where “a first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102, and the polarization direction is rotated by 90 degrees in the plane perpendicular to the paper surface by the polarization plane switching element 103. Transmitted, the optical path is deflected 90 degrees by the deflecting prism 105, passes through the dead zone through the polarization selective
次に、「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光面切換素子103では偏光方向に回転はされずにそのまま透過し、ハーフミラー104’を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、偏光選択性開口制限素子106でNA0.65に制限され、偏光選択性収差補正素子107において所定の球面収差が付加され、対物レンズ109に入射し、第2の青色光記録媒体110b上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第2の青色光記録媒体110bから反射した光束は、再び略平行光とされ、ハーフミラー104’で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a case where “a second blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.65, and a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102, and is transmitted as it is without being rotated in the polarization direction by the polarization plane switching element 103, and transmitted through the
以下、青色2方式互換のために、本参考例1で採用している光学部品について説明する。 Hereinafter, the optical component employed in Reference Example 1 will be described for compatibility with the two blue systems.
まず、NAと光束径に関する条件として、本参考例1では、光記録媒体に応じて、NAを切り換える必要がある。すなわち、第1の青色光記録媒体110aではNA0.85であり、第2の青色光記録媒体110bではNA0.65である。対物レンズ109の焦点距離をf、集光に利用される光束の有効径をφとしたとき、NAは次の式(数1)で与えられる。
First, as a condition regarding the NA and the beam diameter, in the first reference example , it is necessary to switch the NA according to the optical recording medium. That is, NA is 0.85 in the first blue light recording medium 110a, and NA 0.65 in the second blue light recording medium 110b. When the focal length of the
また、偏光面切換素子103としては、TN(ツイスト・ネマティック)型液晶を用いればよい。TN型液晶は電圧を加えたときには偏光方向を回転させ、電圧を印加させないときは不感透過させることで一般に知られている。 As the polarization plane switching element 103, a TN (twisted nematic) type liquid crystal may be used. The TN liquid crystal is generally known to rotate the polarization direction when a voltage is applied, and to transmit insensitively when no voltage is applied.
偏光選択性開口制限素子106としては、例えば偏光方向に応じて、図2のように透過,反射によって光束径を切り換える手段を用いればよい。偏光選択性開口制限素子106は図3(a)に示す構造をしている。すなわち、偏光フィルム126が透明ガラス127により挟まれ、特定方向に偏光する光束を透過させる。また、透明ガラス127でなく、透明性の高い樹脂でもよい。偏光フィルム126の偏光領域は図3(b)に示すようになっている。すなわち、偏光選択性開口制限素子106は外周部の偏光フィルム形成領域129では、偏光フィルム126により特定方向に偏光する光束のみを透過させる。なお、偏光選択性開口制限素子106の内周部における領域128の直径はNA0.85、有効光束直径3mmの対物レンズの場合、実効的NAが0.65になるように約2.3mmの円形とする。なお、有効光束直径3mm以外の場合、これに比例してアパーチャの径を変更し実効的NAが0.65となる大きさとする。
As the polarization selective
第1の青色光記録媒体110aの場合、図4に示すように、TN型液晶である偏光面切換素子103に電圧を加えない。その結果、コリメートレンズ102から出た紙面に平行な方向に偏光する光束は、TN型液晶の偏光面切換素子103により偏光方向を90度変えられ紙面に垂直な方向に偏光するようになり、偏光選択性開口制限素子106で遮光されず透過し、対物レンズ109に入射する。
In the case of the first blue light recording medium 110a, as shown in FIG. 4, no voltage is applied to the polarization plane switching element 103 which is a TN type liquid crystal. As a result, the light beam polarized in the direction parallel to the paper surface exiting from the collimator lens 102 is changed in polarization direction by 90 degrees by the polarization surface switching element 103 of the TN type liquid crystal and is polarized in the direction perpendicular to the paper surface. The selective
次に、第2の青色光記録媒体の場合、TN型液晶である偏光面切換素子103に電圧を加える。その結果、コリメートレンズ102から出た紙面に平行な方向に偏光する光束は、偏光面切換素子103により偏光方向を変えられずに透過し、偏光選択性開口制限素子106で外周部の偏光フィルム形成領域129で遮光され内周部の領域128からだけ透過して対物レンズ109に入射する。
Next, in the case of the second blue light recording medium, a voltage is applied to the polarization plane switching element 103 which is a TN type liquid crystal. As a result, the light beam polarized in the direction parallel to the paper surface exiting from the collimating lens 102 is transmitted without changing the polarization direction by the polarization plane switching element 103, and the polarization selective
本参考例1では、偏光面切換素子103はコリメートレンズ102とハーフミラー104’の間にあるが、ハーフミラー104’と偏光選択性開口制限素子106の間であってもよい。なお、図3(b)では、内周側に円形の透孔の領域128を形成したが、必ずしも円形とする必要はなく、楕円形状であってもよい。
In the first reference example , the polarization plane switching element 103 is between the collimating lens 102 and the
また、本参考例1の偏光選択性開口制限素子106としては、偏光方向に応じて、図5のように回折によって光束径を切り換える手段でもよい。具体的には偏光選択性を有する回折格子を形成してやればよい。
Further, the polarization selective
さらに、本参考例1の偏光選択性開口制限素子106として、例えば複屈折媒質を使って偏光選択性回折光学素子を構成して外周光を回折させてもよい。ここで、図6(a)を参照して複屈折媒質に対する偏光された光束の透過特性を検討する。図6(a)は一般的な複屈折媒質に光束が入射した場合の透過する光束の進行経路を表した図である。複屈折媒質に光束が入射すると、その入射した光束の偏光によって光束の進行経路が変化する。すなわち、図6(a)に示したように、複屈折媒質に対して紙面平行方向に偏光された光束は複屈折媒質を透過するときに光束の経路が変化しない。この光束を常光線という。一方、複屈折媒質に対して紙面垂直方向に偏光された光束は複屈折媒質を透過するときに光束の経路が変化する。この光束を異常光線という。
Further, as the polarization selective
このような複屈折媒質を利用した本参考例1による偏光選択性回折光学素子について説明する。図6(b)は本参考例1における回折光学素子の光束が入射される面を表した図で、図6(c)は図6(b)のA−A’線の断面図である。 A polarization selective diffractive optical element according to the first reference example using such a birefringent medium will be described. FIG. 6B is a diagram illustrating a surface on which the light beam of the diffractive optical element in Reference Example 1 is incident, and FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
図6(c)に示した回折光学素子は、等方性媒質131と複屈折媒質132とこれらを挟むようにして配置されたガラス130とからなる。複屈折媒質132は図6(c)に示すように鋸歯状に形成されたものが円心部から円周に同心円に多数形成された形状となっている。等方性媒質131はこの複屈折媒質132と相補的な形状であり、複屈折媒質132の鋸歯状に形成された面に密着している。なお、断面形状はこれに限られるものでなく、図6(d)に示すような階段状に高さが変化した面でもよい。 The diffractive optical element shown in FIG. 6C includes an isotropic medium 131, a birefringent medium 132, and a glass 130 disposed so as to sandwich them. The birefringent medium 132 has a large number formed shape concentrically in the circumferential those formed in a sawtooth shape from the center of circle section, as shown in FIG. 6 (c). The isotropic medium 131 has a complementary shape to the birefringent medium 132 and is in close contact with the surface of the birefringent medium 132 formed in a sawtooth shape. The cross-sectional shape is not limited to this, and may be a surface whose height changes in a stepped shape as shown in FIG.
図6(c)と図6(d)を参照して回折光学素子を利用した開口制限方法について説明する。図5は開口制限素子に入射される光束の偏光方向による透過状態を現した図である。図6(c)に示したように、複屈折媒質132は入射される光束の偏光方向にしたがってno_405(波長405nmにおける正常屈折率)とne_405(波長405nmにおける異常光屈折率)の屈折率を持つ。ここで、noは常光線に対する屈折率(正常屈折率)を表して、neは異常光線に対する屈折率(異常光屈折率)をそれぞれ表す。ここで、等方性媒質131の屈折率n1_405とne_405を等しくなるように等方性媒質131と複屈折媒質132を選択して開口制限素子を製作した場合について検討する。 An aperture limiting method using a diffractive optical element will be described with reference to FIGS. 6 (c) and 6 (d). FIG. 5 is a diagram showing a transmission state depending on the polarization direction of the light beam incident on the aperture limiting element. As shown in FIG. 6C, the birefringent medium 132 has a refractive index of no_405 (normal refractive index at a wavelength of 405 nm) and ne_405 (extraordinary light refractive index at a wavelength of 405 nm) according to the polarization direction of the incident light beam. . Here, no represents a refractive index (normal refractive index) for ordinary light, and ne represents a refractive index (abnormal light refractive index) for extraordinary light. Here, a case where the aperture limiting element is manufactured by selecting the isotropic medium 131 and the birefringent medium 132 so that the refractive indexes n1_405 and ne_405 of the isotropic medium 131 are equal to each other will be considered.
第1の青色光記録媒体については、光束の偏光方向を異常光線の偏光方向と等しくして入射させる。すると、等方性媒質131と複屈折媒質132で屈折率が同じであるから、光束は何の影響もなく透過する。一方、第2の青色光記録媒体については、第1の青色光記録媒体と直交する方向(常光線の偏光方向)に偏光された光束とする。その光束が入射すると、等方性媒質131と複屈折媒質132で互いに異なる屈折率となる。したがって、開口制限素子の等方性媒質131と複屈折媒質132の境界面の形状によって回折が起きて進行経路が変わる。図5に示したように、第1の青色光記録媒体に対して開口制限素子は不感帯である。しかし、第2の青色光記録媒体の場合には開口制限素子に入射される光束は外周部において回折が起きる。この回折方向をNA0.65で光記録媒体上に集光されるスポットとは異なる方向に集光あるいは散乱させればよい。 The first blue light recording medium is incident with the polarization direction of the light beam being equal to the polarization direction of the extraordinary ray. Then, since the refractive indexes of the isotropic medium 131 and the birefringent medium 132 are the same, the light beam is transmitted without any influence. On the other hand, the second blue light recording medium is a light beam polarized in a direction orthogonal to the first blue light recording medium (ordinary light polarization direction). When the light beam enters, the isotropic medium 131 and the birefringent medium 132 have different refractive indexes. Therefore, diffraction occurs due to the shape of the boundary surface between the isotropic medium 131 and the birefringent medium 132 of the aperture limiting element, and the traveling path changes. As shown in FIG. 5, the aperture limiting element is a dead zone with respect to the first blue light recording medium. However, in the case of the second blue light recording medium, the light beam incident on the aperture limiting element is diffracted at the outer periphery. The diffraction direction may be condensed or scattered in a direction different from the spot focused on the optical recording medium with NA 0.65.
さらに、本参考例1における偏光選択性開口制限素子106としては、偏光方向に応じて、図7に示すように吸収によって光束径を切り換える手段でもよい。
Furthermore, the polarization selective
次に、使用波長405nm、基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体に対して良好な収差特性となるよう設計されたNA0.85の対物レンズを、使用波長は同一の波長405nmで基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体にNA0.65で用いたときに発生する波面収差を図8に示す。図8は横軸に入射瞳半径をとり、縦軸に波面収差を表す。図8は位相差分布の2次元的な断面形状を表しているが、実際には縦軸(NA=0)に関して回転対称な3次元的な分布となっている。このような発生収差を補正するための偏光選択収差補正素子の構成とその作用,効果について以下に具体的に説明する。 Next, an objective lens of NA 0.85 designed to have good aberration characteristics with respect to the first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm and a substrate thickness of 0.1 mm is used. FIG. 8 shows wavefront aberrations that occur when the second blue light recording medium having a thickness of 0.6 mm is used at NA 0.65. In FIG. 8, the horizontal axis represents the entrance pupil radius, and the vertical axis represents the wavefront aberration. FIG. 8 shows a two-dimensional cross-sectional shape of the phase difference distribution, but in actuality, the phase difference distribution is a rotationally symmetric three-dimensional distribution with respect to the vertical axis (NA = 0). The configuration, operation, and effect of the polarization selective aberration correcting element for correcting such generated aberration will be specifically described below.
まず、前記開口制限と同様に、複屈折媒質の回折効果を利用した偏光選択性収差補正素子について説明する。図9は本参考例1における収差補正素子の光束が入射される面を表した図で、図10(a)および図10(b)はそれぞれ異なる構成例の図9のA−A’線の断面図である。 First, a polarization selective aberration correcting element using the diffraction effect of a birefringent medium as in the aperture restriction will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating a surface on which the light beam of the aberration correction element in the first reference example is incident. FIGS. 10A and 10B are each a line AA ′ of FIG. It is sectional drawing.
図10(a)と図10(b)に示した本参考例1の収差補正素子は、等方性媒質133と複屈折媒質134とこれらを挟むようにして配置されたガラス130とからなる。複屈折媒質134は図10(a)に示すように鋸歯状に形成されたものが円心部から円周に同心円に多数形成された形状としている。等方性媒質133はこの複屈折媒質134と相補的な形状であり、複屈折媒質の鋸歯状に形成された面に密着している。断面形状はこれに限られるものでなく、図10(b)に示すような階段状に高さが変化した面でもよい。 The aberration correcting element of the present reference example 1 shown in FIG. 10 (b) Fig. 10 (a) and is composed of isotropic medium 133 and the birefringent medium 134 and these are arranged manner to sandwich glass 130.. As shown in FIG. 10A, the birefringent medium 134 is formed in a sawtooth shape so that a large number of concentric circles are formed from the center to the circumference. The isotropic medium 133 has a complementary shape to the birefringent medium 134 and is in close contact with the surface of the birefringent medium formed in a sawtooth shape. The cross-sectional shape is not limited to this, and may be a surface whose height changes in a stepped shape as shown in FIG.
この図10(a)と図10(b)を参照して回折光学素子を利用した収差補正方法について説明する。図11は図10(a)の収差補正素子(回折光学素子)に入射される光束の偏光方向による透過光束の形状を現した図である。図10(a)に示したように、複屈折媒質134は入射される光束の偏光方向にしたがってno_405とne_405の屈折率を持つ。ここで、noは常光線に対する屈折率(正常屈折率)を表して、neは異常光線に対する屈折率(異常光屈折率)をそれぞれ表す。等方性媒質の屈折率n1_405とne_405を等しくなるように等方性媒質133と複屈折媒質134を選択して収差補正素子を製作した場合について検討する。 An aberration correction method using a diffractive optical element will be described with reference to FIGS. 10 (a) and 10 (b). FIG. 11 is a diagram showing the shape of the transmitted light beam according to the polarization direction of the light beam incident on the aberration correction element (diffractive optical element) in FIG. As shown in FIG. 10A, the birefringent medium 134 has a refractive index of no_405 and ne_405 according to the polarization direction of the incident light beam. Here, no represents a refractive index (normal refractive index) for ordinary light, and ne represents a refractive index (abnormal light refractive index) for extraordinary light. Consider the case where an aberration correction element is manufactured by selecting the isotropic medium 133 and the birefringent medium 134 so that the refractive indexes n1_405 and ne_405 of the isotropic medium are equal.
第1の青色光記録媒体については光束の偏光方向を異常光線の偏光方向と等しくして入射させる。すると、等方性媒質133と複屈折媒質134で屈折率が同じであるから、波長405nmの光束は何の影響もなく透過する。 The first blue light recording medium is incident with the polarization direction of the light beam being equal to the polarization direction of the extraordinary ray. Then, since the refractive indexes of the isotropic medium 133 and the birefringent medium 134 are the same, the light flux having a wavelength of 405 nm is transmitted without any influence.
一方、第2の青色光記録媒体については第1の青色光記録媒体と直交する方向(常光線の偏光方向)に偏光された光束とする。その光束が入射すると、等方性媒質133と複屈折媒質134で互いに異なる屈折率となる。したがって、収差補正素子の等方性媒質133と複屈折媒質134の境界面の形状によって回折が起きて進行経路が変わり、球面収差を補正することができるようになる。図11に示したように、第1の青色光記録媒体に対して収差補正素子は不感帯である。しかし、第2の青色光記録媒体の場合には収差補正素子に入射される光束の波面は直線なのに対して、収差補正素子を透過した光束の波面は曲線となる。これは収差補正素子内の複屈折媒質と等方性媒質の境界面で発生する回折による効果で、これによって球面収差を補正することができる。 On the other hand, the second blue light recording medium is a light beam polarized in a direction orthogonal to the first blue light recording medium (ordinary polarization direction). When the light beam enters, the isotropic medium 133 and the birefringent medium 134 have different refractive indexes. Therefore, diffraction occurs due to the shape of the boundary surface between the isotropic medium 133 and the birefringent medium 134 of the aberration correction element, and the traveling path is changed, so that spherical aberration can be corrected. As shown in FIG. 11, the aberration correction element is a dead zone with respect to the first blue light recording medium. However, in the case of the second blue light recording medium, the wavefront of the light beam incident on the aberration correction element is a straight line, whereas the wavefront of the light beam transmitted through the aberration correction element is a curve. This is an effect due to diffraction generated at the boundary surface between the birefringent medium and the isotropic medium in the aberration correction element, and thereby spherical aberration can be corrected.
このとき、回折格子の深さを適切に調節すると、第2の青色光記録媒体の記録再生時の光束の回折効率を最大にすることができる。逆にいうと、光量損失の問題を解決することができる。 At this time, if the depth of the diffraction grating is appropriately adjusted, the diffraction efficiency of the light beam at the time of recording / reproduction of the second blue light recording medium can be maximized. In other words, the problem of light loss can be solved.
なお、複屈折材料は方解石、LiNbO3、LiTaO3などの光学結晶で形成してもよい。また液晶を重合硬化させた高分子性液晶や、1軸延伸により複屈折性が発現するポリカーボネートなどの高分子材料で形成してもよい。 The birefringent material may be formed of an optical crystal such as calcite, LiNbO 3 , or LiTaO 3 . Alternatively, it may be formed of a polymer liquid crystal obtained by polymerizing and curing a liquid crystal, or a polymer material such as polycarbonate that exhibits birefringence by uniaxial stretching.
収差補正素子としては前述のような回折を利用したものに限られず、0次光を利用した補正方法であってもよい。複屈折媒質を利用した本参考例1による位相シフタ素子について説明する。図12において、ガラス130などの等方性屈折率を有する透光性基板上に常光屈折率がno_405で異常光屈折率がne_405の複屈折材料層の複屈折媒質134を形成するものとする。複屈折媒質134に半導体レーザなどの光源から光束が入射したとき、その透過光が光軸から離れて周辺に向かうにつれて複屈折媒質の厚さが変化し、かつその厚さは光軸に関して回転対称性を有するように、エッチング加工する。この回転対称性を有している複屈折媒質134の形状は透過光の波面収差を補正する形状とする。このように形成された複屈折媒質134の凹部分を等方性屈折率n1_405の透明な充填剤(等方性媒質)を用いて埋め、等方性屈折率を有する透光性基板である2枚のガラス130で複屈折媒質134を挟み込み、偏光選択性収差補正素子を作製することが可能である。充填剤の屈折率n1_405は、複屈折媒質134の異常光屈折率ne_405とほぼ等しくなるように材料を選定する。
The aberration correction element is not limited to the one using diffraction as described above, and may be a correction method using zero-order light. A phase shifter element according to the first reference example using a birefringent medium will be described. In FIG. 12, a birefringent medium 134 of a birefringent material layer having an ordinary light refractive index of no_405 and an extraordinary light refractive index of ne_405 is formed on a transparent substrate having an isotropic refractive index, such as glass 130. When a light beam is incident on the birefringent medium 134 from a light source such as a semiconductor laser, the thickness of the birefringent medium changes as the transmitted light moves away from the optical axis toward the periphery, and the thickness is rotationally symmetric with respect to the optical axis. Etching is performed so as to have the property. The birefringent medium 134 having this rotational symmetry is shaped to correct the wavefront aberration of the transmitted light. The concave portion of the birefringent medium 134 formed in this way is filled with a transparent filler (isotropic medium) having an isotropic refractive index n1_405, and is a
第1の青色光記録媒体については光束の偏光方向を異常光線の偏光方向と等しくして入射させる。すると、充填剤と複屈折媒質134で屈折率が同じであるから、波長405nmの光束は何の影響もなく透過する。 The first blue light recording medium is incident with the polarization direction of the light beam being equal to the polarization direction of the extraordinary ray. Then, since the refractive index is the same between the filler and the birefringent medium 134, a light beam having a wavelength of 405 nm is transmitted without any influence.
一方、第2の青色光記録媒体については第1の青色光記録媒体と直交する方向(常光線の偏光方向)に偏光された光束とする。その光束が入射すると、充填剤と複屈折媒質134で互いに異なる屈折率となる。複屈折材料層と充填剤との屈折率差(ne_405−n1_405)と、複屈折媒質134の厚さの空間分布とに比例した位相差分布を生じる。したがって、波面収差に変化が生じる。このとき、位相シフタ素子において生じる空間的な位相差分布が、第2の青色光記録媒体を用いたときに発生する図8に示す位相差分布を相殺するように複屈折媒質134の厚さ分布を形成することにより、波面を最良化できる。 On the other hand, the second blue light recording medium is a light beam polarized in a direction orthogonal to the first blue light recording medium (ordinary polarization direction). When the light beam enters, the filler and the birefringent medium 134 have different refractive indexes. A phase difference distribution proportional to the refractive index difference (ne_405-n1_405) between the birefringent material layer and the filler and the spatial distribution of the thickness of the birefringent medium 134 is generated. Therefore, a change occurs in the wavefront aberration. At this time, the thickness distribution of the birefringent medium 134 so that the spatial phase difference distribution generated in the phase shifter element cancels the phase difference distribution shown in FIG. 8 generated when the second blue light recording medium is used. By forming the wavefront, the wavefront can be optimized.
図13は本発明の実施の形態の参考例2における光ピックアップであり、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」と「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」をともに記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。 FIG. 13 shows an optical pickup according to Reference Example 2 of the embodiment of the present invention. “A first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” and “used wavelength of 405 nm”. , NA 0.65, light irradiation side substrate thickness of second blue light recording medium 0.6 mm ”is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup capable of recording, reproducing, and erasing together.
図13に示す光ピックアップの要部は、波長405nmの半導体レーザ101、コリメートレンズ102、偏光ビームスプリッタ104、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、液晶収差補正素子107a、1/4波長板108、対物レンズ109、検出レンズ111、光束分割手段112、受光素子113より構成されている。
13 includes a semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm, a collimating lens 102, a
ここで、対物レンズ109は、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」に対し、無限系で波面収差が最小になるように設計されている。一般に対物レンズは高NAになるほど公差が厳しくなるので、NA0.85とNA0.65で比べると、NA0.85での望ましい特性を出す方が難しくなるので、特に、NA0.85で収差が補正された非球面レンズを使うことが望ましいためである。
Here, the
第1,第2の青色光記録媒体110a,110bはそれぞれ基板厚さ、使用波長が異なる光記録媒体で、第1の青色光記録媒体110aは基板厚さが0.1mmの光記録媒体で、第2の青色光記録媒体110bは基板厚さが0.6mmの光記録媒体である。記録または再生時にはいずれかの光記録媒体のみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。 The first and second blue light recording media 110a and 110b are optical recording media having different substrate thicknesses and different operating wavelengths. The first blue light recording medium 110a is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.1 mm. The second blue light recording medium 110b is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.6 mm. At the time of recording or reproducing, only one of the optical recording media is set in a rotating mechanism (not shown) and rotated at a high speed.
まず、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ104を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aと、液晶収差補正素子107aを不感帯透過し、1/4波長板108を通過し円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、第1の青色光記録媒体110a上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第1の青色光記録媒体110aから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ104で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
First, a case where “a first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimating lens 102, passes through the
次に、「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ104を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.65に制限され、液晶収差補正素子107aにおいて所定の球面収差が付加され、対物レンズ109に入射し、第2の青色光記録媒体110b上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第2の青色光記録媒体110bから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ104で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a case where “a second blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.65, and a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimating lens 102, passes through the
以下、青色2方式互換のために、本参考例2で採用している光学部品について説明する。 In the following, the optical component employed in the present reference example 2 is described for compatibility with the blue 2 system.
本参考例2においては、開口制限素子としてゲストホスト型液晶を用いたものであり、図14(a)に示すような選択的な環状遮光フィルタして機能する。また、図14(b),(c)はその動作原理を示す説明図である。 In Reference Example 2, a guest-host type liquid crystal is used as the aperture limiting element and functions as a selective annular light shielding filter as shown in FIG. FIGS. 14B and 14C are explanatory views showing the operation principle.
第1,第2の青色光記録媒体110a,110bに応じてNAを変更するもので、具体的には、図14(b),(c)に示すように、環状のパターンを持った液晶シャッタからなり、対物レンズ109に入射する光束の外周部を透過あるいは遮光するものである。図14(b),(c)に示すように、ゲストホスト型液晶136を外周部に設け、電圧を印加しないとき、すなわち、オフ状態のとき図14(b)に示すように全面透過を、そして、電圧を印加したとき、すなわち、オン状態のとき図14(c)に示すように部分的透過する素子である。
The NA is changed according to the first and second blue light recording media 110a and 110b. Specifically, as shown in FIGS. 14B and 14C, a liquid crystal shutter having an annular pattern is used. And is used to transmit or shield the outer periphery of the light beam incident on the
続いて、図15(a)は液晶収差補正素子を示す断面図であり、その電極パターンを示す図15(b),(c)を用いて、液晶収差補正素子の構成、動作原理を説明する。 Next, FIG. 15A is a cross-sectional view showing the liquid crystal aberration correcting element, and the configuration and operating principle of the liquid crystal aberration correcting element will be described with reference to FIGS. 15B and 15C showing the electrode patterns. .
本参考例2において使用する液晶収差補正素子107aの構成について、図15(a)を参照しながら説明する。ガラス基板137a,137bが、導電性スペーサ138により接着され液晶セルを形成している。ガラス基板137aの内側表面には、内側表面から電極139a、絶縁膜140a、配向膜141aの順に、またガラス基板137bの内側表面には、内側表面から電極139b、絶縁膜140b、配向膜141bの順に被膜されている。電極139aは電極引出部142で接続線によって制御回路と接続できるようパターン配線されている。
The configuration of the liquid crystal
また、電極139bは導電性スペーサ138によりガラス基板137a上に形成された電極139aと電気的に接続されている。したがって、電極139bは電極引出部142で接続線によって位相補正素子制御回路と接続できる。液晶セル内部には液晶143が充填されている。
The electrode 139b is electrically connected to the electrode 139a formed over the glass substrate 137a by a
次に、本参考例2における液晶収差補正素子107aを構成し、液晶層を挟持する基板上に形成される電極は、本参考例2において、電極パターンが光軸中心に同心円状に形成されてなり、図15(b)あるいは図15(c)が電極パターンの概念図である。
Next, an electrode formed on the substrate that constitutes the liquid crystal
ここで、使用波長405nm、基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体に対して良好な収差特性となるよう設計されたNA0.85対物レンズを、使用波長は同一の波長405nmで基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体にNA0.65で用いたときに発生する波面収差を図16(a)、図16(c)の上側部分に示す。図16は横軸に入射瞳半径をとり、縦軸に波面収差を表す。図16は位相差分布の2次元的な断面形状を表しているが、実際には縦軸(NA=0)に関して回転対称な3次元的な分布となっている。このような発生収差を補正するための液晶収差補正素子の構成とその作用,効果について以下に具体的に説明する。 Here, an NA 0.85 objective lens designed to have good aberration characteristics with respect to the first blue light recording medium having a use wavelength of 405 nm and a substrate thickness of 0.1 mm is used. Wavefront aberrations that occur when the 0.6 mm second blue light recording medium is used at NA 0.65 are shown in the upper part of FIGS. 16 (a) and 16 (c). In FIG. 16, the horizontal axis represents the entrance pupil radius, and the vertical axis represents the wavefront aberration. FIG. 16 shows a two-dimensional cross-sectional shape of the phase difference distribution, but in reality, the phase difference distribution is a rotationally symmetric three-dimensional distribution with respect to the vertical axis (NA = 0). The configuration of the liquid crystal aberration correction element for correcting such generated aberration, its operation, and effect will be specifically described below.
液晶収差補正素子107aは、図15(b),(c)に示すような給電部あるいは分割電極に所定の電圧を印加して、液晶の屈折率nをn1からn2まで、同心円状に自在に変えることを可能としている。屈折率nを変化させると、各領域を通過する光束に光路差Δn・d(Δnは屈折率変化分、dは液晶のセル厚)、すなわち、波長をλとして、位相差Δn・d(2π/λ)を与えることができる。
The liquid crystal
ここで、第2の青色光記録媒体へ集光したときに発生する球面収差は、図16(a),(c)の上側部分である。図15(b)の電極を用いた場合、このような球面収差に対し、対物レンズ109に光源側から入射する光束に、図16(a)の下側部分に示すような位相差が与えられるように、液晶素子の各同心円帯の給電部に印加する電圧を調整すると、液晶素子を透過する光束の各部での波面の遅れにより「波面収差」を打ち消すことができる。また、図15(c)に示す電極を用いた場合、このような球面収差に対し、対物レンズ109に光源側から入射する光束に、図16(c)の下側部分に示すような位相差が与えられるように、液晶素子の各同心円帯の給電部に印加する電圧を調整すると、液晶素子を透過する光束の各部での波面の遅れにより「波面収差」を打ち消すことができる。
Here, the spherical aberration that occurs when the light is condensed on the second blue light recording medium is the upper portion of FIGS. 16 (a) and 16 (c). When the electrode of FIG. 15B is used, a phase difference as shown in the lower part of FIG. 16A is given to the light beam incident on the
図16(b)は、図16(a)における実線(波面収差)と破線(液晶素子による波面の遅れ)の和、すなわち補正後の波面収差を示す。もとの波面収差(図16(a)の上側部分)よりも格段に小さくなる。図16(d)は、図16(c)における実線(波面収差)と破線(液晶素子による波面の遅れ)の和、すなわち補正後の波面収差を示す。もとの波面収差(図16(c)の上側部分)よりも格段に小さくなる。 FIG. 16B shows the sum of the solid line (wavefront aberration) and the broken line (wavefront delay due to the liquid crystal element) in FIG. 16A, that is, the corrected wavefront aberration. It is much smaller than the original wavefront aberration (upper part in FIG. 16A). FIG. 16D shows the sum of the solid line (wavefront aberration) and the broken line (wavefront delay due to the liquid crystal element) in FIG. 16C, that is, the corrected wavefront aberration. It is much smaller than the original wavefront aberration (upper part in FIG. 16C).
図17は本発明の実施の形態の参考例3における光ピックアップであり、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」と「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」をともに記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。 FIG. 17 shows an optical pickup according to Reference Example 3 of the embodiment of the present invention. “A first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” and “used wavelength of 405 nm”. , NA 0.65, light irradiation side substrate thickness of second blue light recording medium 0.6 mm ”is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup capable of recording, reproducing, and erasing together.
図17に示す光ピックアップの要部は、波長405nmの半導体レーザ101、コリメートレンズ102、偏光ビームスプリッタ104、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、収差補正用回折光学素子107b、1/4波長板108、対物レンズ109、検出レンズ111、光束分割手段112、受光素子113より構成されている。
17 includes a semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm, a collimating lens 102, a
ここで、対物レンズ109は、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」に対し、無限系で波面収差が最小になるように設計されている。一般に対物レンズは高NAになるほど公差が厳しくなるので、NA0.85とNA0.65で比べると、NA0.85での望ましい特性を出す方が難しくなるので、特に、NA0.85で収差が補正された非球面レンズを使うことが望ましいためである。
Here, the
第1,第2の青色光記録媒体110a,110bはそれぞれ基板厚さ、使用波長が異なる光記録媒体で、第1の青色光記録媒体110aは基板厚さが0.1mmの光記録媒体で、第2の青色光記録媒体110bは基板厚さが0.6mmの光記録媒体である。記録または再生時にはいずれかの光記録媒体のみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。 The first and second blue light recording media 110a and 110b are optical recording media having different substrate thicknesses and different operating wavelengths. The first blue light recording medium 110a is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.1 mm. The second blue light recording medium 110b is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.6 mm. At the time of recording or reproducing, only one of the optical recording media is set in a rotating mechanism (not shown) and rotated at a high speed.
まず、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ104を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、収差補正用回折光学素子107bを不感帯透過し、1/4波長板108を通過し円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、第1の青色光記録媒体110a上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第1の青色光記録媒体110aから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ104で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
First, a case where “a first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimating lens 102, passes through the
次に、「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ104を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.65に制限され、収差補正用回折光学素子107bにおいて所定の球面収差が付加され、対物レンズ109に入射し、第2の青色光記録媒体110b上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第2の青色光記録媒体110bから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ104で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a case where “a second blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.65, and a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimating lens 102, passes through the
以下、青色2方式互換のために、本参考例3で採用している光学部品について説明する。 Hereinafter, the optical component employed in Reference Example 3 will be described for compatibility with the two blue systems.
本参考例3で用いられている収差補正用の回折光学素子は、参考例1で用いた偏光選択性でなく、偏光依存性のない回折光学素子である。よって、参考例1のように複屈折媒質と等方性媒質をガラスで挟み込むような煩雑な構成でなく、ガラス、プラスチックなどの基板表面に回折面が設けられた製造が容易な構成となっている。回折光学素子107bは図18(a)に示すように、光軸を中心に複数本の輪帯からなる。回折光学素子107bは、図18(b)に示すように、その断面が鋸歯状、または、図18(c)に示すように、階段状となるように形成される。例えば、鋸歯状断面の回折光学素子は回折効率が他より高いので有利である。回折光学素子の断面形状の作成法として、フォトリソグラフィ技術を応用する方法と、ダイヤモンドバイトなどで精密切削する方法がある。また、形状を金型に雛形を形成しておき、射出成形またはいわゆる2P法で透明材料から複数の回折光学素子を複製することもできる。
The aberration-correcting diffractive optical element used in Reference Example 3 is a diffractive optical element having no polarization dependency, not the polarization selectivity used in Reference Example 1. Therefore, it is not a complicated configuration in which a birefringent medium and an isotropic medium are sandwiched between glasses as in Reference Example 1, but a configuration in which a diffractive surface is provided on a substrate surface such as glass or plastic is easy to manufacture. Yes. As shown in FIG. 18A, the diffractive
回折光学素子107bの回折格子は、図19(a),(b)に示すように、その0次光は対物レンズ109を介して第1の青色光記録媒体110a上に、また1次回折光は対物レンズ109を介して第2の青色光記録媒体110b上に集光するように形成されている。また、0次光,1次回折光は、それぞれ他の基板厚の光記録媒体上に合焦状態にないので、これら回折光は読取又は記録にはほとんど影響しない。
As shown in FIGS. 19A and 19B, the diffraction grating of the diffractive
なお回折次数として、0次回折光をNA0.85に選択した理由は、対物レンズ109が、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」に対し、無限系で波面収差が最小になるように設計されているためである。また図19では、簡単のため図17で記載されている収差補正用回折光学素子107bと対物レンズ109の間にある1/4波長板108を省略している。
Note that the reason why the 0th-order diffracted light is selected to be NA 0.85 as the diffraction order is that the
具体的な例として、図20に示すブレーズ断面形状の回折格子を、回折格子の深さdを0〜2μmに変化させて、基材として例えばHOYA社のガラスMLaC130(nd=69.4、νd=53.2)からなる回折光学素子を作製した場合の、回折格子の回折効率の変化を算出してみる。本参考例3における回折格子の回折効率ηmは次の式(数2)で表される。 As a specific example, the diffraction grating having a blazed cross-sectional shape shown in FIG. 20 has a diffraction grating depth d changed to 0 to 2 μm, and the base material is, for example, glass MLaC130 (nd = 69.4, νd) manufactured by HOYA. = 53.2) When the diffractive optical element is manufactured, the change in the diffraction efficiency of the diffraction grating is calculated. The diffraction efficiency ηm of the diffraction grating in this reference example 3 is expressed by the following equation (Equation 2).
図20に示すように、回折効率は回折格子の位相深さで調整できるため、第1の青色光記録媒体、第2の青色光記録媒体の照射パワー特性に応じて位相深さを選択してやればよい。一般に小径スポットほどパワーが集約される。光記録媒体上のビームスポット径は波長λに比例し、NAに反比例して小さくなり、パワーとしてはスポット面積に反比例して大きくなる。すなわちNA0.85とNA0.65を比較した場合、光記録媒体上に集光されるパワーは(0.85/0.65)2の比率でNA0.85の方が大きくなる。よって、第1の青色光記録媒体と第2の青色光記録媒体が同一材料、同一の線速で使用される場合は、各媒体で必要とされる集光パワーは同等であるため、0次光と1次回折光の効率比が1:1.7となるようにすればよい。すなわち位相深さは0.32μm付近を選択してやればよい。 As shown in FIG. 20, since the diffraction efficiency can be adjusted by the phase depth of the diffraction grating, if the phase depth is selected according to the irradiation power characteristics of the first blue light recording medium and the second blue light recording medium. Good. In general, the smaller the diameter spot, the more power is collected. The beam spot diameter on the optical recording medium is proportional to the wavelength λ and decreases in inverse proportion to NA, and the power increases in inverse proportion to the spot area. That is, when comparing NA 0.85 and NA 0.65, the power collected on the optical recording medium is larger at NA 0.85 at a ratio of (0.85 / 0.65) 2 . Therefore, when the first blue light recording medium and the second blue light recording medium are used with the same material and the same linear velocity, the condensing power required for each medium is equivalent, and therefore the 0th order The efficiency ratio between the light and the first-order diffracted light may be set to 1: 1.7. That is, the phase depth may be selected in the vicinity of 0.32 μm.
あるいは、第1の青色光記録媒体と第2の青色光記録媒体のいずれか一方のみは再生専用の光情報処理装置であれば、再生側の効率を小さくすれば、もう一方の光記録媒体に対しては十分なパワーを照射することが可能となり高速化も容易となる。 Alternatively, if only one of the first blue light recording medium and the second blue light recording medium is a reproduction-only optical information processing apparatus, if the reproduction side efficiency is reduced, the other optical recording medium can be used. On the other hand, it is possible to irradiate with sufficient power, and it is easy to increase the speed.
次に、対物レンズおよび回折光学素子の形状に関して具体的な数値事例を示す。図19(a),(b)に示したように非球面の対物レンズ109の光源側に回折光学素子107bが配置され、その対物レンズ側の面上に回折格子を形成している。
Next, specific numerical examples regarding the shapes of the objective lens and the diffractive optical element will be described. As shown in FIGS. 19A and 19B, the diffractive
また、レンズ面の非球面形状は、光軸方向の座標X 、光軸直交方向の座標Y 、近軸曲率半径R、円錐定数K、高次の係数A,B,C,D,E,F,…を用いて、周知の非球面式を次の式(数3)で表される。 Further, the aspherical shape of the lens surface includes the coordinate X in the optical axis direction, the coordinate Y in the direction orthogonal to the optical axis, the paraxial radius of curvature R, the conical constant K, and higher order coefficients A, B, C, D, E, F ,..., A well-known aspherical expression is expressed by the following expression (Equation 3).
「S1」は回折光学素子の光源側面、「S2」は光記録媒体側面を意味する。「S3」は光ピックアップ用対物レンズの光源側面、「S4」は光記録媒体側面を意味する。本参考例3における対物レンズの肉厚は2.381463mmであり、S4の欄における曲率半径の右側に記載された厚さ0.425496mmは「ワーキングディスタンス:WD」を示す。「S5」は光記録媒体110の光照射側基板の光源側面、「S6」は同記録面に合致した面であり、これらの面S5,S6の間隔、すなわち、基板厚は第1の青色光記録媒体については0.1mm、第2の青色光記録媒体については0.6mmで、nd=1.516330、νd=64.1である。「EPD:入射瞳径」であり、第1の青色光記録媒体については3.0mm、第2の青色光記録媒体については2.3mmである。「WL:波長」は使用波長(405nm)を表す。 “S1” means the light source side surface of the diffractive optical element, and “S2” means the side surface of the optical recording medium. “S3” means the light source side surface of the optical pickup objective lens, and “S4” means the optical recording medium side surface. The thickness of the objective lens in Reference Example 3 is 2.38463 mm, and the thickness of 0.425496 mm described on the right side of the radius of curvature in the column of S4 indicates “working distance: WD”. “S5” is a light source side surface of the light irradiation side substrate of the optical recording medium 110, and “S6” is a surface that matches the recording surface. The space between these surfaces S5 and S6, that is, the substrate thickness is the first blue light. The recording medium is 0.1 mm, the second blue light recording medium is 0.6 mm, nd = 1.516330, and νd = 64.1. “EPD: entrance pupil diameter”, which is 3.0 mm for the first blue light recording medium and 2.3 mm for the second blue light recording medium. “WL: Wavelength” represents a used wavelength (405 nm).
得られた対物レンズと回折光学素子を組み合わせた系の軸上で波面収差は、0次光については0.0027λrms、1次回折光については0.0007λrmsであり、マレシャル限界0.07λ以下に抑えられている。 On the axis of the system obtained by combining the objective lens and the diffractive optical element, the wavefront aberration is 0.0027 λrms for the 0th order light and 0.0007 λrms for the 1st order diffracted light, and is suppressed to the Marshall limit of 0.07λ or less. ing.
さらに、本発明の実施の形態の参考例4における光ピックアップとして、第1の青色光記録媒体に対しては0次光、第2の青色光記録媒体に対しては1次回折光を使った回折光学素子を、対物レンズと一体化とした。 Further, as an optical pickup in Reference Example 4 of the embodiment of the present invention, diffraction using first-order diffracted light for the first blue light recording medium and first-order diffracted light for the second blue light recording medium. The optical element was integrated with the objective lens.
図22(a),(b)に示したように非球面の対物レンズ109における光源側の入射面上に回折格子面を形成し、回折格子および対物レンズの出射面はいずれも非球面形状とした。よって、第1面および第2面は一体集光レンズの回折格子および出射面である。自動設計して製造された各非球面レンズのデータは図23のとおりである。
As shown in FIGS. 22A and 22B, a diffraction grating surface is formed on the incident surface on the light source side of the aspheric
得られた対物レンズと回折光学素子を組み合わせた系の軸上で波面収差は第1の青色光記録媒体について0.0049λrms、第2の青色光記録媒体について0.0005λrmsであり、マレシャル限界0.07λ以下に抑えられている。 On the axis of the system obtained by combining the objective lens and the diffractive optical element, the wavefront aberration is 0.0011λrms for the first blue light recording medium, 0.0005λrms for the second blue light recording medium, and the Marshall limit is 0.00. It is suppressed to 07λ or less.
図24は本発明の実施の形態の参考例5における光ピックアップであり、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」と「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」と「使用波長660nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体」と「使用波長785nm、NA0.50、光照射側基板厚1.2mmのCD系光記録媒体」をともに記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。 FIG. 24 shows an optical pickup according to Reference Example 5 of the embodiment of the present invention. “A first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” and “used wavelength of 405 nm”. , NA 0.65, second blue light recording medium with light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm ”and“ DVD optical recording medium with use wavelength of 660 nm, NA 0.65, light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm ”and“ use. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup capable of recording, reproducing, and erasing together a “CD optical recording medium having a wavelength of 785 nm, NA of 0.50, and a light irradiation side substrate thickness of 1.2 mm”.
図24に示す光ピックアップの要部は、波長405nmの半導体レーザ101、コリメートレンズ102、偏光ビームスプリッタ104、トリクロイックプリズム115、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、液晶収差補正素子107a、1/4波長板108、対物レンズ109、検出レンズ111、光束分割手段112、受光素子113から構成される波長405nmの光束が通過する青色光学系と、ホログラムユニット201、コリメートレンズ202、ダイクロイックプリズム204、トリクロイックプリズム115、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、液晶収差補正素子107a、1/4波長板108、対物レンズ109から構成される波長660nmの光束が通過するDVDの光学系と、ホログラムユニット211、コリメートレンズ212、ダイクロイックプリズム204、トリクロイックプリズム115、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、液晶収差補正素子107a、1/4波長板108、対物レンズ109から構成される波長785nmの光束が通過するCDの光学系から構成されている。
The main parts of the optical pickup shown in FIG. 24 are a semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm, a collimating lens 102, a
すなわち、トリクロイックプリズム115、ダイクロイックプリズム204、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、液晶収差補正素子107a、1/4波長板108、対物レンズ109は3つあるいは2つの光学系の共通部品である。
That is, the trichromatic prism 115, the dichroic prism 204, the deflecting prism 105, the guest host type liquid crystal
ここで、対物レンズ109は、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」に対し、無限系で波面収差が最小になるように設計されている。一般に対物レンズは高NA、短波長になるほど公差が厳しくなるので、青色NA0.85での望ましい特性を出す方が難しくなるので、特に、NA0.85で収差が補正された非球面レンズを使うことが望ましいためである。
Here, the
第1,第2の青色光記録媒体110a,110b、DVD系,CD系光記録媒体110c,110dはそれぞれ基板厚さ、使用波長が異なる光記録媒体であり、第1の青色光記録媒体110aは基板厚さが0.1mmの光記録媒体、第2の青色光記録媒体110bは基板厚さが0.6mmの光記録媒体、DVD系光記録媒体110cは基板厚さ0.6mmの光記録媒体、CD系光記録媒体110dは基板厚さ1.2mmの光記録媒体である。記録または再生時にはいずれかの光記録媒体のみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。 The first and second blue light recording media 110a and 110b, the DVD-based and CD-based optical recording media 110c and 110d are optical recording media having different substrate thicknesses and different operating wavelengths, respectively. The optical recording medium having a substrate thickness of 0.1 mm, the second blue optical recording medium 110b is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.6 mm, and the DVD optical recording medium 110c is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.6 mm. The CD optical recording medium 110d is an optical recording medium having a substrate thickness of 1.2 mm. At the time of recording or reproducing, only one of the optical recording media is set in a rotating mechanism (not shown) and rotated at a high speed.
まず、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ104、トリクロイックプリズム115を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aと、液晶収差補正素子107aを不感帯透過し、1/4波長板108を通過し円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、第1の青色光記録媒体110a上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第1の青色光記録媒体110aから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ104で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
First, a case where “a first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102, passes through the
次に、「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ104、トリクロイックプリズム115を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.65に制限され、液晶収差補正素子107aにおいて所定の球面収差が付加され、1/4波長板108を通過し円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、第2の青色光記録媒体110b上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第2の青色光記録媒体110bから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ104で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a case where “a second blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.65, and a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102, passes through the
次に、「使用波長660nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体」を記録または再生、消去する場合について説明する。近年、DVD系光記録媒体のピックアップには受発光素子を1つのキャンの中に設置し、ホログラムを用いて光束の分離を行うホログラムユニットが一般的に用いられるようになってきた。図24において、201は、半導体レーザ201a、ホログラム201bおよび受光素子201cを一体化して構成されたホログラムユニットを示す。このホログラムユニット201の半導体レーザ201aから出射された660nmの光束は、ホログラム201bを透過し、コリメートレンズ202で平行光とされ、ダイクロイックプリズム204を透過し、青色波長帯域の光は透過し、赤色および赤外波長帯域の光束は反射させるトリクロイックプリズム115によって偏向プリズム105の方向に反射され、偏向プリズム105によって光路が90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.65に制限され、液晶収差補正素子107aにおいて所定の位相が付加され、1/4波長板108を通過し円偏光あるいは楕円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、DVD系光記録媒体110c上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。DVD系光記録媒体110cから反射した光束は、偏向プリズム105、トリクロイックプリズム115で反射され、ダイクロイックプリズム204を通過しコリメートレンズ202で収束光とされ、ホログラム201bにより半導体レーザ201aと同一キャン内にある受光素子201c方向に回折されて受光素子201cに受光される。受光素子201cからは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a description will be given of a case where “DVD optical recording medium having a used wavelength of 660 nm, NA of 0.65, and light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded, reproduced or erased. In recent years, a hologram unit in which a light receiving and emitting element is installed in one can and a light beam is separated using a hologram has been generally used for a pickup of a DVD-based optical recording medium. In FIG. 24, reference numeral 201 denotes a hologram unit configured by integrating a semiconductor laser 201a, a hologram 201b, and a light receiving element 201c. A 660 nm light beam emitted from the semiconductor laser 201a of the hologram unit 201 is transmitted through the hologram 201b, converted into parallel light by the collimator lens 202, transmitted through the dichroic prism 204, transmitted through the blue wavelength band, red, and The light beam in the infrared wavelength band is reflected in the direction of the deflecting prism 105 by the reflecting trichromatic prism 115, the optical path is deflected by 90 degrees by the deflecting prism 105, and is restricted to NA 0.65 by the guest-host type liquid crystal
次に、「使用波長785nm、NA0.50、光照射側基板厚1.2mmのCD系光記録媒体」を記録または再生、消去する場合について説明する。CD系光記録媒体についてもDVD系光記録媒体と同様にホログラムユニットが一般的に用いられるようになってきた。図24において、211は、半導体レーザ211a、ホログラム211bおよび受光素子211cを一体化して構成されたホログラムユニットを示す。このホログラムユニット211の半導体レーザ211aから出射された785nmの光束は、ホログラム211bを透過し、コリメートレンズ212で平行光とされ、赤色波長帯域の光は透過し、赤外波長帯域の光束は反射させるダイクロイックプリズム204で反射し、青色波長帯域の光は透過し、赤色および赤外波長帯域の光束は反射させるトリクロイックプリズム115によって偏向プリズム105の方向に反射され、偏向プリズム105によって光路が90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.50に制限され、液晶収差補正素子107aにおいて所定の位相が付加され、1/4波長板108を通過し円偏光あるいは楕円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、CD系光記録媒体110d上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。CD系光記録媒体110dから反射した光束は、偏向プリズム105、トリクロイックプリズム115、ダイクロイックプリズム204で反射され、コリメートレンズ212で収束光とされ、ホログラム211bにより半導体レーザ211aと同一キャン内にある受光素子211c方向に回折されて受光素子211cに受光される。受光素子211cからは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a case where “CD optical recording medium having a used wavelength of 785 nm, NA of 0.50, and a light irradiation side substrate thickness of 1.2 mm” is recorded, reproduced, or erased will be described. As with the DVD optical recording medium, a hologram unit has been generally used for the CD optical recording medium. In FIG. 24, 211 indicates a hologram unit configured by integrating a semiconductor laser 211a, a hologram 211b, and a light receiving element 211c. The 785 nm light beam emitted from the semiconductor laser 211a of the hologram unit 211 is transmitted through the hologram 211b, converted into parallel light by the collimator lens 212, the red wavelength band light is transmitted, and the infrared wavelength band light beam is reflected. Reflected by the dichroic prism 204, transmits the light in the blue wavelength band, and reflects the light beams in the red and infrared wavelength bands, is reflected in the direction of the deflecting prism 105 by the trichromatic prism 115, and deflects the optical path by 90 degrees by the deflecting prism 105. Then, the NA is limited to 0.50 by the guest-host type liquid crystal
以下、青色2方式、DVD、CD互換のために、本参考例5で採用している光学部品について説明する。 In the following, the optical components employed in Reference Example 5 for blue 2 system, DVD, and CD compatibility will be described.
本参考例5においては、第1,第2の青色光記録媒体110a,110b、DVD系,CD系光記録媒体110c,110dの4種類の光記録媒体に記録あるいは再生を行うため、4段階の開口の切り換えが必要となる。第1の青色光記録媒体110aではNA0.85となるφ1、第2の青色光記録媒体110bではNA0.65となるφ2、DVD系光記録媒体110cではNA0.65となるφ3、CD系光記録媒体110dではNA0.50となるφ4を選択するものとした場合、φ1>φ3>φ2>φ4となる。ここでφ3とφ2が同じNAに対して、開口径が異なるのは、長波長ほど焦点距離が相対的に伸びるためであり、前述した式の(数1)から明らかなように同じNAを得るためには、φ3をφ2より大きくする必要がある。 In this reference example 5 , recording or reproduction is performed on four types of optical recording media, namely, the first and second blue light recording media 110a and 110b, the DVD system, and the CD system optical recording media 110c and 110d. It is necessary to switch the opening. In the first blue light recording medium 110a, φ1 which is NA 0.85, in the second blue light recording medium 110b, φ2 which is NA 0.65, in the DVD optical recording medium 110c, φ3 which is NA 0.65, CD optical recording In the medium 110d, when φ4 that satisfies NA 0.50 is selected, φ1>φ3>φ2> φ4. Here, the reason why the aperture diameters are different for the same NA for φ3 and φ2 is that the longer the wavelength, the longer the focal length, and the same NA is obtained as is apparent from the equation (1). For this purpose, φ3 needs to be larger than φ2.
このような4段階の開口制限素子としてゲストホスト型液晶開口制限素子106aを用いる。図25に示すように選択的な環状遮光フィルタして機能する。各光記録媒体に応じてNAを変更するもので、具体的には、環状のパターンを持った液晶シャッタからなり、対物レンズ109に入射する光束の外周部を選択的に遮光するものである。図25に示すように、外側から同心円状に形成された各領域に選択的に電圧のオン,オフ状態を選ぶ。第1の青色光記録媒体のときは全面透過させ、DVD系光記録媒体のときはφ3となるように、第2の青色光記録媒体のときはφ2、CD系光記録媒体のときはφ4となるようにすればよい。
A guest-host type liquid crystal
次に、波長405nm、NA0.85で基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体110aに対して波面収差が最小となる単一の対物レンズ109に、NA0.65で基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体110bにスポット形成させた場合。図26(a)に示すように基板厚みの違いに伴う波面収差が発生する。
Next, a single
また、波長405nm、NA0.85で基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体110aに対して波面収差が最小となる単一の対物レンズ109に、NA0.65で基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体110cに波長660nmの光束を無限系入射によりスポット形成させた場合、図26(b)に示すように波長と基板厚みの違いに伴う球面収差が発生する。
Further, a single
また、波長405nm、NA0.85で基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体110aに対して波面収差が最小となる単一の対物レンズ109に、NA0.50で基板厚1.2mmのCD系光記録媒体110dにスポット形成させた場合。図26(c)に示すように基板厚みの違いに伴う球面収差が発生する。
Further, a single
本参考例5では、これらの球面収差と逆極性の球面収差を発生させるために、参考例2と同様の液晶収差補正素子107aを具備してなる。
The present reference example 5 includes a liquid crystal
前述の3つの異なる球面収差を補正するための電極構成としては、例えば、図27のように構成すればよい。すなわち、連続した透明電極145,146を1対となし、透明電極145,146のそれぞれにメタル電極145a〜145c,146a〜146cを形成してなる。メタル電極はメタル配線によりそれぞれ外部の信号源に接続されており、各信号源より各々任意の電圧を供給できる。そして、本参考例5では、透明電極145として第2の青色光記録媒体、およびDVD系光記録媒体を記録,再生しようとしたときに発生する球面収差が最大となる各瞳半径位置の略中点に形成し、透明電極146としてCD系光記録媒体の記録,再生しようとしたときに発生する球面収差が最大となる瞳半径位置に形成している。
As an electrode configuration for correcting the above-described three different spherical aberrations, for example, a configuration as shown in FIG. 27 may be used. That is, a pair of continuous
具体的には、図26の場合、第1,第2の青色光記録媒体、DVD系,CD系光記録媒体における各光路の対物レンズの入射光束径はφ3.0mm、φ2.3mm、φ1.8mmであり、液晶収差補正素子107aの光束通過径は、第1の青色光記録媒体の光路と略同等の3.0mmで作製される(実際には0.1〜0.2mmのマージンを持たせる)。このとき透明電極145の瞳半径は1.7mm、透明電極146の瞳半径は1.3mmとすればよい。本参考例5では、大きく3種類の球面収差、すなわち、NA0.65青色、DVD、CDを補正するが、図26(a),(b)を見れば明らかなとおり、球面収差が最大となる位置は略一致しているため、2種類のピーク位置を出すようなメタル電極145b,146bの電極パターンを用いればよい。
Specifically, in the case of FIG. 26, the incident light beam diameters of the objective lens in each optical path in the first and second blue light recording media, DVD system, and CD system optical recording media are φ3.0 mm, φ2.3 mm, and φ1. The diameter of the light beam passing through the liquid crystal
そして、このような電極パターンを有する液晶素子に対して、例えば、光記録判別手段(図示しない)によりDVD系光記録媒体が挿入されたことが認識されると、付加位相量が最大となる位置となるように予め記録された印加電圧が各電極(メタル電極145b)に加えられ、CD系光記録媒体が挿入されたことが認識されると、付加位相量が最大となる位置となるように予め記録された印加電圧が各電極(メタル電極146b)に加えられる。 Then, for the liquid crystal element having such an electrode pattern, for example, when the optical recording discriminating means (not shown) recognizes that the DVD optical recording medium is inserted, the position where the additional phase amount is maximized. When an applied voltage recorded in advance is applied to each electrode (metal electrode 145b) and it is recognized that a CD optical recording medium is inserted, the additional phase amount is at a position where the maximum value is obtained. A pre-recorded applied voltage is applied to each electrode (metal electrode 146b).
図28は本発明の実施の形態1における光ピックアップであり、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」と「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」と「使用波長660nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体」と「使用波長785nm、NA0.50、光照射側基板厚1.2mmのCD系光記録媒体」をともに記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。 FIG. 28 shows an optical pickup according to the first embodiment of the present invention. “A first blue optical recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” and “a used wavelength of 405 nm, NA of 0.8. 65, “second blue light recording medium with a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” and “DVD optical recording medium with a use wavelength of 660 nm, NA 0.65, light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” and “use wavelength of 785 nm, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup capable of recording, reproducing, and erasing together a CD-based optical recording medium having an NA of 0.50 and a light irradiation side substrate thickness of 1.2 mm.
図28に示す光ピックアップの要部は、波長405nmの半導体レーザ101、コリメートレンズ102、偏光面切換素子103、ハーフミラー104’、トリクロイックプリズム115、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、偏光選択性収差補正素子107、対物レンズ109、検出レンズ111、光束分割手段112、受光素子113から構成される波長405nmの光束が通過する青色光学系と、ホログラムユニット201、コリメートレンズ202、ダイクロイックプリズム204、トリクロイックプリズム115、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、偏光選択性収差補正素子107、対物レンズ109から構成される波長660nmの光束が通過するDVDの光学系と、ホログラムユニット211、コリメートレンズ212、ダイクロイックプリズム204、トリクロイックプリズム115、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、偏光選択性収差補正素子107、対物レンズ109から構成される波長785nmの光束が通過するCDの光学系から構成されている。
The main parts of the optical pickup shown in FIG. 28 are a semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm, a collimator lens 102, a polarization plane switching element 103, a
すなわち、トリクロイックプリズム115、ダイクロイックプリズム204、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、偏光選択性収差補正素子107、対物レンズ109は3つあるいは2つの光学系の共通部品である。
That is, the trichroic prism 115, the dichroic prism 204, the deflecting prism 105, the guest-host type liquid crystal
ここで、対物レンズ109は、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」に対し、無限系で波面収差が最小になるように設計されている。一般に対物レンズは高NA、短波長になるほど公差が厳しくなるので、青色NA0.85での望ましい特性を出す方が難しくなるので、特に、NA0.85で収差が補正された非球面レンズを使うことが望ましいためである。
Here, the
第1,第2の青色光記録媒体110a,110b、DVD系,CD系光記録媒体110c,110dはそれぞれ基板厚さ、使用波長が異なる光記録媒体で、第1の青色光記録媒体110aは基板厚さが0.1mmの光記録媒体、第2の青色光記録媒体110bは基板厚さが0.6mmの光記録媒体、DVD系光記録媒体110cは基板厚さ0.6mmの光記録媒体、CD系光記録媒体110dは基板厚さ1.2mmの光記録媒体である。記録または再生時にはいずれかの光記録媒体のみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。 The first and second blue light recording media 110a and 110b, the DVD-based and CD-based optical recording media 110c and 110d are optical recording media having different substrate thicknesses and different operating wavelengths, and the first blue light recording medium 110a is a substrate. An optical recording medium having a thickness of 0.1 mm, an optical recording medium having a substrate thickness of 0.6 mm, a second blue optical recording medium 110b, an optical recording medium having a substrate thickness of 0.6 mm, and a DVD optical recording medium 110c. The CD optical recording medium 110d is an optical recording medium having a substrate thickness of 1.2 mm. At the time of recording or reproducing, only one of the optical recording media is set in a rotating mechanism (not shown) and rotated at a high speed.
まず、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光面切換素子103で偏光方向を紙面垂直面内で90度回転され、ハーフミラー104’、トリクロイックプリズム115を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aと、偏光選択性収差補正素子107を不感帯透過し、対物レンズ109に入射し、第1の青色光記録媒体110a上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第1の青色光記録媒体110aから反射した光束は、再び略平行光とされ、ハーフミラー104’で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
First, a case where “a first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102, and the polarization direction is rotated by 90 degrees in the plane perpendicular to the paper surface by the polarization plane switching element 103. The light passes through the trichromatic prism 115, the optical path is deflected by 90 degrees by the deflecting prism 105, passes through the guest-host type liquid crystal
次に、「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光面切換素子103では偏光面は回転せずそのまま通過し、ハーフミラー104’、トリクロイックプリズム115を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.65に制限され、偏光選択性収差補正素子107において所定の球面収差が付加され、対物レンズ109に入射し、第2の青色光記録媒体110b上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第2の青色光記録媒体110bから反射した光束は、再び略平行光とされ、ハーフミラー104’で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a case where “a second blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.65, and a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102 and passes through the polarization plane switching element 103 without rotating. 115, the optical path is deflected by 90 degrees by the deflecting prism 105, restricted to NA 0.65 by the guest-host type liquid crystal
次に、「使用波長660nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体」を記録または再生、消去する場合について説明する。前述した参考例5で説明したように、DVD系光記録媒体のピックアップには受発光素子を1つのキャンの中に設置したホログラムユニット201が一般的に用いられ、半導体レーザ201a、ホログラム201bおよび受光素子201cを一体化して構成される。このホログラムユニット201の半導体レーザ201aから出射された660nmの光束は、ホログラム201bを透過し、コリメートレンズ202で所定の有限系の光束とされ、ダイクロイックプリズム204を透過し、青色波長帯域の光は透過し、赤色および赤外波長帯域の光束は反射させるトリクロイックプリズム115によって偏向プリズム105の方向に反射され、偏向プリズム105によって光路が90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.65に制限され、偏光選択性収差補正素子107において所定の球面収差が付加され、対物レンズ109に入射し、DVD系光記録媒体110c上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。DVD系光記録媒体110cから反射した光束は、偏向プリズム105、トリクロイックプリズム115で反射され、コリメートレンズ202で収束光とされ、ホログラム201bにより半導体レーザ201aと同一キャン内にある受光素子201c方向に回折されて受光素子201cに受光される。受光素子201cからは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a description will be given of a case where “DVD optical recording medium having a used wavelength of 660 nm, NA of 0.65, and light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded, reproduced or erased. As described in Reference Example 5 above, the hologram unit 201 in which the light receiving and emitting elements are installed in one can is generally used for the pickup of the DVD-based optical recording medium, and the semiconductor laser 201a, the hologram 201b, and the light receiving The element 201c is integrated. The 660 nm light beam emitted from the semiconductor laser 201a of the hologram unit 201 is transmitted through the hologram 201b, is converted into a predetermined finite light beam by the collimator lens 202, is transmitted through the dichroic prism 204, and is transmitted through the blue wavelength band. The light beams in the red and infrared wavelength bands are reflected in the direction of the deflecting prism 105 by the reflecting trichroic prism 115, the optical path is deflected by 90 degrees by the deflecting prism 105, and NA 0.65 by the guest-host type liquid crystal
次に、「使用波長785nm、NA0.50、光照射側基板厚1.2mmのCD系光記録媒体」を記録または再生、消去する場合について説明する。CD系光記録媒体についてもDVD系光記録媒体と同様にホログラムユニット211が一般的に用いられるようになってきた。半導体レーザ211a、ホログラム211bおよび受光素子211cを一体化して構成されたホログラムユニット211の半導体レーザ211aから出射された785nmの光束は、ホログラム211bを透過し、コリメートレンズ212で所定の有限系の光束とされ、赤色波長帯域の光は透過し、赤外波長帯域の光束は反射させるダイクロイックプリズム204で反射し、青色波長帯域の光は透過し、赤色および赤外波長帯域の光束は反射させるトリクロイックプリズム115によって偏向プリズム105の方向に反射され、偏向プリズム105によって光路が90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.50に制限され、偏光選択性収差補正素子107において所定の球面収差が付加され、対物レンズ109に入射し、CD系光記録媒体110d上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。CD系光記録媒体110dから反射した光束は、偏向プリズム105、トリクロイックプリズム115、ダイクロイックプリズム204で反射され、コリメートレンズ212で収束光とされ、ホログラム211bにより半導体レーザ211aと同一キャン内にある受光素子211c方向に回折されて受光素子211cに受光される。受光素子211cからは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a case where “CD optical recording medium having a used wavelength of 785 nm, NA of 0.50, and a light irradiation side substrate thickness of 1.2 mm” is recorded, reproduced, or erased will be described. As with the DVD optical recording medium, the hologram unit 211 is generally used for the CD optical recording medium. The 785 nm light beam emitted from the semiconductor laser 211a of the hologram unit 211 formed by integrating the semiconductor laser 211a, the hologram 211b, and the light receiving element 211c is transmitted through the hologram 211b and is converted into a predetermined finite system light beam by the collimator lens 212. A trichromatic prism that transmits light in the red wavelength band and reflects light in the infrared wavelength band by the dichroic prism 204 that reflects, transmits light in the blue wavelength band, and reflects light in the red and infrared wavelength bands. 115 is reflected in the direction of the deflecting prism 105, the optical path is deflected by 90 degrees by the deflecting prism 105, restricted to NA 0.50 by the guest-host type liquid crystal
以下、青色2方式、DVD、CD互換のために、本実施の形態1で採用している光学部品について説明する。 In the following, the optical component employed in the first embodiment for blue 2 system, DVD, and CD compatibility will be described.
本実施の形態1において、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aについては、前述した実施の形態の参考例5と同等のものを使用するため、詳細な説明は省略し、偏光選択性収差補正素子について、以下に説明する。
In the first embodiment, the guest-host type liquid crystal
波長405nm、NA0.85で基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体110aに対して波面収差が最小となる単一の対物レンズ109に、NA0.65で基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体110bにスポット形成させた場合、図26(a)に示すように基板厚みの違いに伴う球面収差が発生する。
A single
本実施の形態1では、この球面収差と逆極性の球面収差を発生させるために、偏光選択性収差補正素子107と、偏光面切換素子103を具備してなる。偏光選択性収差補正素子107と、偏光面切換素子103は、それぞれ参考例1の偏光選性択収差補正素子と、偏光面切換素子と同一のものであり、第2の青色光記録媒体については参考例1と同様に補正される。
In the first embodiment, a polarization selective
次に、波長405nm、NA0.85で基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体110aに対して波面収差が最小となる単一の対物レンズ109に、NA0.65で基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体110cに波長660nm無限系入射でスポット形成させた場合。図26(b)に示すように波長と基板厚みの違いに伴う球面収差が発生する。ところが、本実施の形態1においては偏光選択性収差補正素子107が挿入されているため、図26(b)とは発生する球面収差形状が異なる。偏光選択性収差補正素子は、n1_405とne_405を等しくしているのでn1_660とno_660は異なることになる。すなわち、波長660nmの光束に対しては等方性媒質と複屈折媒質で互いに異なる屈折率となるためである。したがって、偏光選択性収差補正素子が回折光学素子の場合は等方性媒質と複屈折媒質の境界面の形状によって回折が起き、偏光選択性収差補正素子が位相シフタ素子の場合は複屈折媒質の厚み分布に相当する位相差が付加された球面波が発生する。
Next, a single
また、波長405nm、NA0.85で基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体110aに対して波面収差が最小となる単一の対物レンズ109に、NA0.50で基板厚1.2mmのCD系光記録媒体110dにスポット形成させた場合、図26(c)に示すように基板厚みの違いに伴う球面収差が発生する。ところが、前述のDVD系光記録媒体と同様に偏光選択性収差補正素子107が挿入されているため、図26(c)とは球面収差形状は異なる。
Further, a single
本実施の形態1では、これらの球面収差と逆極性の球面収差を発生させるために、DVDおよびCDの光学系を有限系の構成にしている。有限系倍率として所定の倍率を選択することで任意の球面波が得られ、この球面波形状の球面収差をキャンセルしてやるような倍率を選択すればよい。 In the first embodiment, the DVD and CD optical systems are configured in a finite system in order to generate spherical aberrations having opposite polarities to these spherical aberrations. An arbitrary spherical wave can be obtained by selecting a predetermined magnification as the finite system magnification, and a magnification that cancels the spherical aberration of the spherical wave shape may be selected.
図29は本発明の実施の形態2における光ピックアップであり、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」と「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」と「使用波長660nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体」と「使用波長785nm、NA0.50、光照射側基板厚1.2mmのCD系光記録媒体」をともに記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。 FIG. 29 shows an optical pickup according to the second embodiment of the present invention. “A first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” and “a used wavelength of 405 nm, NA of 0.8. 65, “second blue light recording medium with a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” and “DVD optical recording medium with a use wavelength of 660 nm, NA 0.65, light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” and “use wavelength of 785 nm, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup capable of recording, reproducing, and erasing together a CD-based optical recording medium having an NA of 0.50 and a light irradiation side substrate thickness of 1.2 mm.
本実施の形態2における光ピックアップの構成としては、前述の実施の形態1に限られるものでなく、トリクロイックプリズム115の青色光学系側に青色用の収差補正素子と開口制限素子を配置した光学系を用い、対物レンズの前段に波長選択性の開口制限素子と球面収差補正素子を配置したような構成であってもよい。 The configuration of the optical pickup according to the second embodiment is not limited to the first embodiment described above, and an optical device in which a blue aberration correction element and an aperture limiting element are disposed on the blue optical system side of the trichromatic prism 115. A system may be used in which a wavelength-selective aperture limiting element and a spherical aberration correcting element are arranged in front of the objective lens.
図29における波長選択性開口制限素子としては、本件発明者による先願の特願2003−21862に記載されているような青色,DVD,CDの3段階において開口の切り換えが可能な開口制限素子を用いればよい。また波長選択性収差補正素子としては、本件発明者による先願の特願2002−226023に記載されているような青色、CDは不感帯で、DVDのみの収差補正を行うような素子を用い、CDについては所定の有限とした構成であってもよい。 As the wavelength-selective aperture limiting element in FIG. 29, an aperture limiting element capable of switching the aperture in three stages of blue, DVD, and CD as described in Japanese Patent Application No. 2003-21862 of the prior application by the present inventor. Use it. In addition, as the wavelength selective aberration correcting element, an element that performs blue correction as described in Japanese Patent Application No. 2002-226023 of the prior application by the present inventor, CD is a dead zone, and performs aberration correction only for DVD, CD May have a predetermined finite configuration.
図30は本発明の実施の形態3における光ピックアップであり、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」と「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」と「使用波長660nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体」と「使用波長785nm、NA0.50、光照射側基板厚1.2mmのCD系光記録媒体」をともに記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。 FIG. 30 shows an optical pickup according to the third embodiment of the present invention. “A first blue optical recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85 and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” and “a used wavelength of 405 nm, NA of 0.8. 65, “second blue light recording medium with a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” and “DVD optical recording medium with a use wavelength of 660 nm, NA 0.65, light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” and “use wavelength of 785 nm, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup capable of recording, reproducing, and erasing together a CD-based optical recording medium having an NA of 0.50 and a light irradiation side substrate thickness of 1.2 mm.
本実施の形態3における光ピックアップの構成としては、トリクロイックプリズム115の青色光学系側に青色用の収差補正素子と開口制限素子を配置した光学系を用いた実施の形態2の構成において、対物レンズとして3波長互換の対物レンズ109’を用い、この対物レンズ109’の前段に波長選択性の開口制限素子106cを配置した構成である。
The configuration of the optical pickup according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment using the optical system in which a blue aberration correction element and an aperture limiting element are arranged on the blue optical system side of the trichromatic prism 115. A three-wavelength compatible
図30において、波長選択性開口制限素子として、実施の形態2と同様に青色,DVD,CDの3段階において開口の切り換えが可能な開口制限素子を用いればよい。そして、3波長互換用対物レンズ109’としては、回折レンズあるいは貼り合せレンズを用いればよく、レンズ特性に合わせて光学系の倍率を変更してやればよい。
In Figure 30, a wavelength-selective aperture limit element, blue as in the second embodiment, DVD, may be used to switch capable aperture limiting element of the opening in the three stages of the CD. As the three-wavelength compatible
図31は本発明の実施の形態4における光ピックアップであり、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」と「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」と「使用波長660nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体」と「使用波長785nm、NA0.50、光照射側基板厚1.2mmのCD系光記録媒体」をともに記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。
FIG. 31 shows an optical pickup according to
図31に示す光ピックアップの要部は、波長405nmの半導体レーザ101、コリメートレンズ102、偏光ビームスプリッタ104、エキスパンダー光学系116、トリクロイックプリズム115、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、1/4波長板108、対物レンズ109、検出レンズ111、光束分割手段112、受光素子113から構成される波長405nmの光束が通過する青色光学系と、ホログラムユニット201、コリメートレンズ202、ダイクロイックプリズム204、トリクロイックプリズム115、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、1/4波長板108、対物レンズ109から構成される波長660nmの光束が通過するDVD系光学系と、ホログラムユニット211、コリメートレンズ212、ダイクロイックプリズム204、トリクロイックプリズム115、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、1/4波長板108、対物レンズ109から構成される波長785nmの光束が通過するCD系光学系から構成されている。すなわち、トリクロイックプリズム115、ダイクロイックプリズム204、偏向プリズム105、ゲストホスト型液晶開口制限素子106a、1/4波長板108、対物レンズ109は3つあるいは2つの光学系の共通部品である。
31 includes a semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm, a collimator lens 102, a
また、第1,第2の青色光記録媒体110a,110b、DVD系,CD系光記録媒体110c,110dはそれぞれ基板厚さ、使用波長が異なる光記録媒体であり、第1の青色光記録媒体110aは基板厚さが0.1mmの光記録媒体、第2の青色光記録媒体110bは基板厚さが0.6mmの光記録媒体、DVD系光記録媒体110cは基板厚さ0.6mmの光記録媒体、CD系光記録媒体110dは基板厚さ1.2mmの光記録媒体である。記録または再生時にはいずれかの光記録媒体のみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。 The first and second blue light recording media 110a and 110b and the DVD and CD optical recording media 110c and 110d are optical recording media having different substrate thicknesses and operating wavelengths, respectively. 110a is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.1 mm, the second blue optical recording medium 110b is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.6 mm, and a DVD optical recording medium 110c is an optical recording medium having a substrate thickness of 0.6 mm. The recording medium, CD optical recording medium 110d, is an optical recording medium having a substrate thickness of 1.2 mm. At the time of recording or reproducing, only one of the optical recording media is set in a rotating mechanism (not shown) and rotated at a high speed.
まず、「使用波長405nm、NA0.85、光照射側基板厚0.1mmの第1の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ104を透過し、エキスパンダー光学系116にて所定の収斂光に変換され、トリクロイックプリズム115を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aを不感帯透過し、1/4波長板108を通過し円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、第1の青色光記録媒体110a上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第1の青色光記録媒体110aから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ104で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
First, a case where “a first blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.85, and a light irradiation side substrate thickness of 0.1 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102, passes through the
次に、「使用波長405nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmの第2の青色光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長405nmの半導体レーザ101から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ102で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ104を透過し、エキスパンダー光学系116を無限系光束で透過し、トリクロイックプリズム115を透過し、偏向プリズム105で光路を90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.65に制限され、1/4波長板108を通過し円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、第2の青色光記録媒体110b上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。第2の青色光記録媒体110bから反射した光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、1/4波長板108を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ104で反射され、検出レンズ111で収束光とされ、光束分割手段112により複数の光路に偏向分割され受光素子113に至る。受光素子113からは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a case where “a second blue light recording medium having a used wavelength of 405 nm, NA of 0.65, and a light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded or reproduced will be described. The linearly polarized divergent light emitted from the semiconductor laser 101 having a wavelength of 405 nm is converted into substantially parallel light by the collimator lens 102, passes through the
次に、「使用波長660nm、NA0.65、光照射側基板厚0.6mmのDVD系光記録媒体」を記録または再生、消去する場合について説明する。また前述の参考例5において説明したように、DVD系光記録媒体のピックアップには受発光素子を1つのキャンの中に設置したホログラムユニット201が用いられる。このホログラムユニット201の半導体レーザ201aから出射された660nmの光束は、ホログラム201bを透過し、コリメートレンズ202で平行光とされ、ダイクロイックプリズム204を透過し、青色波長帯域の光は透過し、赤色および赤外波長帯域の光束は反射させるトリクロイックプリズム115によって偏向プリズム105の方向に反射され、偏向プリズム105によって光路が90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.65に制限され、1/4波長板108を通過し円偏光あるいは楕円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、DVD系光記録媒体110c上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。DVD系光記録媒体110cから反射した光束は、偏向プリズム105、トリクロイックプリズム115で反射され、コリメートレンズ202で収束光とされ、ホログラム201bにより半導体レーザ201aと同一キャン内にある受光素子201c方向に回折されて受光素子201cに受光される。受光素子201cからは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a description will be given of a case where “DVD optical recording medium having a used wavelength of 660 nm, NA of 0.65, and light irradiation side substrate thickness of 0.6 mm” is recorded, reproduced or erased. Further, as described in Reference Example 5 above, the hologram unit 201 in which the light emitting and receiving elements are installed in one can is used for the pickup of the DVD optical recording medium. A 660 nm light beam emitted from the semiconductor laser 201a of the hologram unit 201 is transmitted through the hologram 201b, converted into parallel light by the collimator lens 202, transmitted through the dichroic prism 204, transmitted through the blue wavelength band, red, and The light beam in the infrared wavelength band is reflected in the direction of the deflecting prism 105 by the reflecting trichromatic prism 115, the optical path is deflected by 90 degrees by the deflecting prism 105, and is restricted to NA 0.65 by the guest-host type liquid crystal
次に、「使用波長785nm、NA0.50、光照射側基板厚1.2mmのCD系光記録媒体」を記録または再生、消去する場合について説明する。CD系光記録媒体についてもDVD系光記録媒体と同様にホログラムユニット211が一般的に用いられる。このホログラムユニット211の半導体レーザ211aから出射された785nmの光束は、ホログラム211bを透過し、コリメートレンズ212で所定の発散光とされ、赤色波長帯域の光は透過して赤外波長帯域の光束は反射させるダイクロイックプリズム204で反射し、青色波長帯域の光は透過して赤色および赤外波長帯域の光束は反射させるトリクロイックプリズム115によって偏向プリズム105の方向に反射され、偏向プリズム105によって光路が90度偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子106aでNA0.50に制限され、1/4波長板108を通過し円偏光あるいは楕円偏光とされ、対物レンズ109に入射し、CD系光記録媒体110d上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。CD系光記録媒体110dから反射した光束は、偏向プリズム105、トリクロイックプリズム115、ダイクロイックプリズム204で反射され、コリメートレンズ212で収束光とされ、ホログラム211bにより半導体レーザ211aと同一キャン内にある受光素子211c方向に回折されて受光素子211cに受光される。受光素子211cからは、情報信号,サーボ信号が検出される。
Next, a case where “CD optical recording medium having a used wavelength of 785 nm, NA of 0.50, and a light irradiation side substrate thickness of 1.2 mm” is recorded, reproduced, or erased will be described. As with the DVD optical recording medium, the hologram unit 211 is generally used for the CD optical recording medium. The 785 nm light beam emitted from the semiconductor laser 211a of the hologram unit 211 is transmitted through the hologram 211b and is made a predetermined divergent light by the collimator lens 212, the light in the red wavelength band is transmitted, and the light beam in the infrared wavelength band is transmitted. Reflected by the dichroic prism 204 to be reflected, light in the blue wavelength band is transmitted, and light beams in the red and infrared wavelength bands are reflected in the direction of the deflecting prism 105 by the reflecting trichromatic prism 115, and the optical path is 90 by the deflecting prism 105. And is restricted to NA 0.50 by the guest-host type liquid crystal
本実施の形態4においては、第1,第2の青色光記録媒体110a,110b、DVD系,CD系光記録媒体110c,110dの4種類の光記録媒体に記録または再生を行うため、4段階の開口の切り換えが必要となる。第1の青色光記録媒体110aではNA0.85となるφ1、第2の青色光記録媒体110bではNA0.65となるφ2、DVD系光記録媒体110cではNA0.65となるφ3、CD系光記録媒体110dではNA0.50となるφ4を選択するものとした場合、φ1>φ3>φ2>φ4となる。ここでφ3とφ2が同じNAに対して、開口径が異なるのは、長波長ほど焦点距離が相対的に伸びるためであり、前述した(数1)から明らかなように同じNAを得るためには、φ3をφ2より大きくする必要がある。 In the fourth embodiment, since recording or reproduction is performed on four types of optical recording media, that is, the first and second blue light recording media 110a and 110b, DVD system, and CD system optical recording media 110c and 110d, there are four stages. It is necessary to switch the opening. In the first blue light recording medium 110a, φ1 which is NA 0.85, in the second blue light recording medium 110b, φ2 which is NA 0.65, in the DVD optical recording medium 110c, φ3 which is NA 0.65, CD optical recording In the medium 110d, when φ4 that satisfies NA 0.50 is selected, φ1>φ3>φ2> φ4. Here, the reason why the aperture diameters are different for the same NA for φ3 and φ2 is that the focal length is relatively increased as the wavelength is longer, and in order to obtain the same NA as apparent from (Equation 1) described above. Needs to be larger than φ2.
このような4段階の開口制限素子としてゲストホスト型液晶開口制限素子106aを用いる。参考例5においても説明したように、図25に示すような選択的な環状遮光フィルタして機能する。各光記録媒体に応じてNAを変更するもので、具体的には、環状のパターンを持った液晶シャッタからなり、対物レンズ109に入射する光束の外周部を選択的に遮光するものである。
A guest-host type liquid crystal
図32は、一般的な対物レンズの基板厚みと発散度の関係を示した特性図である。横軸は基板厚み、縦軸は対物レンズに入射する光束の発散度の関数で使用状態における対物レンズの倍率である。対物レンズより基板側へ出射する光束は常に収斂光であるので、対物レンズに収斂光が入射するときの符号を「+」,発散光が入射するときの符号は「−」とする。また、この倍率が「0」のときは、対物レンズへは平行光が入射する。図32中の曲線は各基板厚に対し、波面収差を最小とする倍率を結んだものであり、例えば基板厚「B」において平行光入射が最良の場合、基板厚が厚くなるほど「−」、すなわち発散光、薄くなるほど「+」すなわち収斂光を入射させてやると収差が小さくなるということが一般に知られる。 FIG. 32 is a characteristic diagram showing the relationship between the substrate thickness and the divergence of a general objective lens. The horizontal axis represents the thickness of the substrate, and the vertical axis represents the magnification of the objective lens in use as a function of the divergence of the light beam incident on the objective lens. Since the light beam emitted from the objective lens toward the substrate is always convergent light, the sign when the convergent light is incident on the objective lens is “+”, and the sign when the divergent light is incident is “−”. When this magnification is “0”, parallel light enters the objective lens. The curves in FIG. 32 are obtained by connecting magnifications that minimize the wavefront aberration with respect to each substrate thickness. For example, when the parallel light incidence is the best at the substrate thickness “B”, “−” increases as the substrate thickness increases. In other words, it is generally known that the divergent light becomes thinner as “+”, that is, convergent light is incident, as the thickness becomes thinner.
よって、図33(a)〜(d)に示すように、第1の青色光記録媒体110aの場合に収斂光入射、第2の青色光記録媒体110bおよびDVD系光記録媒体110cの場合に平行光入射、CD系光記録媒体で発散光入射において、収差最良となる対物レンズ形状が得られる。例えば、第1の青色光記録媒体110aの場合は、基板厚が薄くなった分で生じるアンダーの球面収差を、収斂光によるオーバーの収差で打ち消している。なお、図34に示すレンズデータの記載方法は前述した図21などに記載したものと同様である。 Therefore, as shown in FIGS. 33A to 33D, convergent light is incident in the case of the first blue light recording medium 110a, and parallel in the case of the second blue light recording medium 110b and the DVD optical recording medium 110c. An objective lens shape with the best aberration is obtained when light is incident or when divergent light is incident on a CD optical recording medium. For example, in the case of the first blue light recording medium 110a, the under spherical aberration caused by the thin substrate thickness is canceled by the over aberration due to the convergent light. The description method of the lens data shown in FIG. 34 is the same as that described in FIG.
また選択倍率としては、前述した例に限られるものではなく、図32から、第1の青色光記録媒体110aの場合に無限系入射、第2の青色光記録媒体110bおよびDVD系光記録媒体110cおよびCD系光記録媒体110dにおいて発散光入射において収差最良となるレンズであってもよい。あるいは、第1の青色光記録媒体110aの場合に収斂光入射、第2の青色光記録媒体110bおよびDVD系光記録媒体110cおよびCD系光記録媒体110dの場合に発散光入射で収差最良となるレンズであってもよい。 Further, the selection magnification is not limited to the above-described example. From FIG. 32, in the case of the first blue light recording medium 110a, infinite system incidence, the second blue light recording medium 110b, and the DVD system optical recording medium 110c. Alternatively, the lens may be a lens that has the best aberration when diverging light is incident on the CD optical recording medium 110d. Alternatively, in the case of the first blue light recording medium 110a, the convergent light is incident, and in the case of the second blue light recording medium 110b, the DVD-based optical recording medium 110c, and the CD-based optical recording medium 110d, the divergent light is incident to provide the best aberration. It may be a lens.
また、図31に示すように、第1,第2の青色光記録媒体110a,110bに対し、対物レンズ109への入射光束の発散状態を切り換える手段として、エキスパンダー光学系116を用いればよい。このエキスパンダー光学系116は正負、パワーの異なるレンズ116a,116bを光軸上に配置したものであって、レンズ間距離を変化させることにより、エキスパンダー光学系116を通過した光束の発散状態を変化させられる。
Further, as shown in FIG. 31, an expander optical system 116 may be used as means for switching the divergent state of the incident light beam to the
図35は本発明の実施の形態5における光情報処理装置の概略構成を示す透過斜視図である。
FIG. 35 is a transparent perspective view showing a schematic configuration of the optical information processing apparatus according to
光情報処理装置である情報記録再生装置10は光記録媒体20に対して、光ピックアップ11を用いて情報の記録または再生、消去の1以上を行う装置である。この実施の形態5において、光記録媒体20はディスク状であって、保護ケースのカートリッジ21内に格納されている。光記録媒体20はカートリッジ21ごと、挿入口12から情報記録再生装置10に矢印「入」方向へ挿入セットされ、スピンドルモータ13により回転され、光ピックアップ11により情報の記録や再生、あるいは消去が行われる。なお、光記録媒体20は保護ケースに入れられている必要はなく裸の状態であってもよい。
An information recording / reproducing
この光ピックアップ11として、前記実施の形態1〜4に記載された光ピックアップを適宜用いることができる。 As the optical pickup 11, the optical pickup described in the first to fourth embodiments can be used as appropriate.
本発明に係る光ピックアップとこれを用いる光情報処理装置は、所定の収差補正と開口制限を行う手段を備えて、1つの対物レンズでNAと基板厚の異なる2つの青色光記録媒体について良好なスポット形成でき、さらに、従来のDVD系あるいはCD系の光記録媒体にも良好なスポット形成でき、複数種類の光記録媒体に対して情報の記録,再生,消去の少なくともいずれか1以上を行う光情報処理装置の光ピックアップ等に有用である。 An optical pickup according to the present invention and an optical information processing apparatus using the same are provided with means for performing predetermined aberration correction and aperture limitation, and are excellent for two blue optical recording media having different NA and substrate thickness with one objective lens. Spot formation is possible, and also good spot formation is possible on conventional DVD-type or CD-type optical recording media, and light that performs at least one of information recording, reproduction, and erasing on a plurality of types of optical recording media This is useful for an optical pickup of an information processing apparatus.
10 情報記録再生装置
11 光ピックアップ
12 挿入口
13 スピンドルモータ
14 キャリッジ
20 光記録媒体
21 カートリッジ
22 シャッタ
101,201a,211a 半導体レーザ
102,202,212 コリメートレンズ
103 偏光面切換素子
104 偏光ビームスプリッタ
104’ ハーフミラー
105 偏向プリズム
106 偏光選択性開口制限素子
106a ゲストホスト型液晶開口制限素子
106c 波長選択性開口制限素子
107 偏光選択性収差補正素子
107a 液晶収差補正素子
107b 収差補正用回折光学素子
107c 波長選択性収差補正素子
108 1/4波長板
109,109’ 対物レンズ
110a 第1の青色光記録媒体
110b 第2の青色光記録媒体
110c DVD系光記録媒体
110d CD系光記録媒体
111 検出レンズ
112 光束分割手段
113,201c,211c 受光素子
115 トリクロイックプリズム
116 エキスパンダー光学系
116a,116b レンズ
126 偏光フィルム
127 透明ガラス
128 領域
129 偏光フィルム形成領域
130 ガラス
131,133 等方性媒質
132,134 複屈折媒質
136 ゲストホスト型液晶
137a,137b ガラス基板
138 導電性スペーサ
139a,139b 電極
140a,140b 絶縁膜
141a,141b 配向膜
142 電極引出部
143 液晶
145,146 透明電極
145a,145b,145c,146a,146b,146c メタル電極
201,211 ホログラムユニット
201b,211b ホログラム
204 ダイクロイックプリズム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Information recording / reproducing apparatus 11 Optical pick-up 12 Insert port 13 Spindle motor 14 Carriage 20 Optical recording medium 21 Cartridge 22 Shutter 101, 201a, 211a Semiconductor laser 102, 202, 212 Collimating lens 103 Polarization surface switching element 104 Polarization beam splitter 104 'Half Mirror 105 Polarizing prism 106 Polarization selective aperture limiting element 106a Guest host type liquid crystal aperture limiting element 106c Wavelength selective aperture limiting element 107 Polarization selective aberration correcting element 107a Liquid crystal aberration correcting element 107b Aberration correcting diffractive optical element 107c Wavelength selective aberration Correction element 108 1/4 wavelength plates 109, 109 ′ Objective lens 110a First blue light recording medium 110b Second blue light recording medium 110c DVD-based optical recording medium 110d CD-based optical recording medium 111 Lens 112 Beam splitting means 113, 201c, 211c Light receiving element 115 Trichromatic prism 116 Expander optical system 116a, 116b Lens 126 Polarizing film 127 Transparent glass 128 Area 129 Polarizing film forming area 130 Glass 131, 133 Isotropic medium 132, 134 Refractive medium 136 Guest host type liquid crystal 137a, 137b Glass substrate 138 Conductive spacer 139a, 139b Electrodes 140a, 140b Insulating films 141a, 141b Alignment film 142 Electrode extraction part 143 Liquid crystals 145, 146 Transparent electrodes 145a, 145b, 145c, 146a, 146b , 146c Metal electrodes 201, 211 Hologram units 201b, 211b Hologram 204 Dichroic prism
Claims (5)
波長の異なる3種類の光源と、各光記録媒体に集光するための対物レンズと、前記第1,第2の光記録媒体に集光する波長(λ1)の光束の偏光方向を選択的に切り換える偏光面切換素子と、前記対物レンズへの入射光束を前記第1〜第4の光記録媒体に応じた開口として選択的に外周部分を2段階以上で遮光,透過させる液晶素子を用いた開口制限素子と、前記第2の光記録媒体用の偏光選択性の収差補正素子とを備え、前記第3,第4の光記録媒体の光路は前記対物レンズと前記収差補正素子により発生する球面収差を補正する
有限系の倍率であることを特徴とする光ピックアップ。 Recording or reproduction is performed on the first and second optical recording media having the same wavelength (λ1) and different numerical apertures and substrate thicknesses, and the wavelengths (λ2, λ3; λ1 <λ2 <λ3) are different. 3, In an optical pickup for recording or reproducing on a fourth optical recording medium,
Selectively the polarization direction of the three types of light sources having different wavelengths, the objective lens for condensing on each optical recording medium, and the wavelength (λ1) light beam condensed on the first and second optical recording media An aperture using a polarization plane switching element for switching and a liquid crystal element that selectively blocks and transmits the outer peripheral portion in two or more stages as an aperture corresponding to the first to fourth optical recording media for the incident light beam to the objective lens. A limiting element and a polarization-selective aberration correcting element for the second optical recording medium, and the optical path of the third and fourth optical recording media is a spherical aberration generated by the objective lens and the aberration correcting element. To correct
An optical pickup characterized by a finite magnification .
波長の異なる3種類の光源と、各光記録媒体に集光するための対物レンズと、前記第1,第2の光記録媒体に集光する波長(λ1)の光束の偏光方向を選択的に切り換える偏光面切換素子と、前記対物レンズへの入射光束の前記第1,第2の光記録媒体に応じた開口として選択的に外周部分を2段階以上で遮光,透過させる液晶素子を用いた開口制限素子と、前記第2の光記録媒体用の偏光選択性の収差補正素子と、さらに、使用波長(λ1,λ3)の透過光については不感帯であり、使用波長(λ2)の透過光についてのみ所定の収差を付加する波長選択性の収差補正素子と、前記対物レンズの前段に使用波長(λ1,λ2,λ3)に応じた波長選択性の開口制限素子を備え、前記第4の光記録媒体の光路は前記対物レンズと前記波長選択性の収差補正素子により発生する球面収差を補正する有限系の倍率であることを特徴とする光ピックアップ。 Recording or reproduction is performed on the first and second optical recording media having the same wavelength (λ1) and different numerical apertures and substrate thicknesses, and the wavelengths (λ2, λ3; λ1 <λ2 <λ3) are different. 3, In an optical pickup for recording or reproducing on a fourth optical recording medium,
Selectively the polarization direction of the three types of light sources having different wavelengths, the objective lens for condensing on each optical recording medium, and the wavelength (λ1) light beam condensed on the first and second optical recording media a polarization plane switching element for switching, wherein the first light beam incident on the objective lens, selectively shielding the peripheral portion at two or more stages as an opening corresponding to the second optical recording medium, an opening using a liquid crystal element that transmits The limiting element, the polarization-selective aberration correcting element for the second optical recording medium , and the transmitted light at the used wavelengths (λ1, λ3) are dead zones, and only the transmitted light at the used wavelength (λ2). A wavelength-selective aberration correcting element for adding a predetermined aberration; and a wavelength-selective aperture limiting element corresponding to the used wavelength (λ1, λ2, λ3) in front of the objective lens, and the fourth optical recording medium. optical path of the wavelength-selective and the objective lens An optical pickup which is a magnification of a finite system for correcting the spherical aberration generated by the difference correction element.
波長の異なる3種類の光源と、4種類の光記録媒体の少なくともいずれか2以上に対して、0.07λrms以下で集光する貼り合せ型あるいは回折面が形成された対物レンズと、前記第1,第2の光記録媒体に集光する波長(λ1)の光束の偏光方向を選択的に切り換える偏光面切換素子と、前記対物レンズへの入射光束の前記第1,第2の光記録媒体に応じた開口として選択的に外周部分を2段階以上で遮光,透過させる液晶素子を用いた開口制限素子と、前記第2の光記録媒体用の偏光選択性の収差補正素子と、さらに、前記対物レンズの前段に使用波長(λ1,λ2,λ3)に応じた波長選択性の開口制限素子を備えたことを特徴とする光ピックアップ。 Recording or reproduction is performed on the first and second optical recording media having the same wavelength (λ1) and different numerical apertures and substrate thicknesses, and the wavelengths (λ2, λ3; λ1 <λ2 <λ3) are different. 3, In an optical pickup for recording or reproducing on a fourth optical recording medium,
Three types of light sources having different wavelengths, an objective lens on which at least any two of four types of optical recording media have a bonded or diffractive surface that collects light at 0.07 λ rms or less, and the first lens , A polarization plane switching element for selectively switching the polarization direction of a light beam having a wavelength (λ1) condensed on the second optical recording medium, and the first and second optical recording media for a light beam incident on the objective lens. depending selectively shield the outer peripheral portion at two or more stages as an aperture, the aperture limiting element using a liquid crystal element which transmits, said second polarization selective of the aberration correcting element for the optical recording medium, in addition, the use in front of the objective lens wavelengths (λ1, λ2, λ3) optical pickup for comprising the wavelength selectivity of the aperture limit element corresponding to.
波長の異なる3種類の光源と、各光記録媒体に集光するための対物レンズと、前記対物レンズへの入射光束を前記第1〜第4の光記録媒体に応じた開口として選択的に外周部分を2段階以上で遮光,透過させる液晶素子を用いた開口制限素子と、前記使用波長(λ1)の光源からの光束の発散状態を切り換えるエキスパンダー光学系を備え、前記第1の光記録媒体に対して波長(λ1)の光束は収斂系、前記第2の光記録媒体に対して波長(λ1)の光束および前記第3の光記録媒体に対して波長(λ2)の光束は無限系、前記第4の光記録媒体に対して波長(λ3)の光束は発散系として前記対物レンズに入射させることを特徴とする光ピックアップ。 Recording or reproduction is performed on the first and second optical recording media having the same wavelength (λ1) and different numerical apertures and substrate thicknesses, and the wavelengths (λ2, λ3; λ1 <λ2 <λ3) are different. 3, In an optical pickup for recording or reproducing on a fourth optical recording medium,
And three different types of light sources wavelengths selectively periphery and an objective lens for focusing each optical recording medium, as an opening corresponding to the incident light beam to the first to fourth optical recording medium to said objective lens The first optical recording medium includes an aperture limiting element using a liquid crystal element that shields and transmits a portion in two or more stages, and an expander optical system that switches a divergence state of a light beam from the light source having the used wavelength (λ1). On the other hand, a light beam having a wavelength (λ1) is a convergent system, a light beam having a wavelength (λ1) with respect to the second optical recording medium, and a light beam having a wavelength (λ2) with respect to the third optical recording medium is an infinite system. An optical pickup characterized in that a light beam having a wavelength (λ3) is incident on the objective lens as a diverging system with respect to a fourth optical recording medium .
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003323735A (en) * | 2002-02-27 | 2003-11-14 | Ricoh Co Ltd | Optical pickup, and optical information processing apparatus using the same |
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---|---|---|---|---|
JP2003323735A (en) * | 2002-02-27 | 2003-11-14 | Ricoh Co Ltd | Optical pickup, and optical information processing apparatus using the same |
JP2005285305A (en) * | 2004-03-04 | 2005-10-13 | Ricoh Co Ltd | Optical element and its manufacturing method, optical product, optical pickup and optical information processing device using this |
JP2006092671A (en) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Konica Minolta Opto Inc | Optical pickup device and drive unit for optical disk |
JP2006323907A (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Hitachi Media Electoronics Co Ltd | Optical pickup |
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