JP4849979B2 - Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus - Google Patents
Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP4849979B2 JP4849979B2 JP2006189977A JP2006189977A JP4849979B2 JP 4849979 B2 JP4849979 B2 JP 4849979B2 JP 2006189977 A JP2006189977 A JP 2006189977A JP 2006189977 A JP2006189977 A JP 2006189977A JP 4849979 B2 JP4849979 B2 JP 4849979B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- wavelength
- recording
- reproducing apparatus
- information recording
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
この発明は、例えば、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置および該装置に搭載される対物レンズに関する。 The present invention relates to, for example, an optical information recording / reproducing apparatus that records or reproduces information on a plurality of types of optical disks having different recording densities and protective layer thicknesses, and an objective lens mounted on the apparatus.
光ディスクには、従来、CDやDVDといった記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。また近年、情報記録のさらなる高容量化を実現すべく、DVDよりも一層記録密度の高い新規格の光ディスクが実用化されつつある。該新規格の光ディスクとしては、例えばHD DVDやBD(Blu−ray Disc)等がある。このような新規格の光ディスクは、DVDの保護層厚と同等もしくはそれ以下の保護層厚を有する。このように規格の異なる複数の光ディスクが存在するためユーザの利便性に鑑み、近年、光情報記録再生装置、より厳密には装置内に設けられる対物光学系は、上記の三種類の光ディスクに対して互換性を持つことが要求される。なお、本文において、光情報記録再生装置と記した場合には、情報の記録専用装置、情報の再生専用装置、情報の記録および再生兼用装置、の全てを含むものとする。また、互換性を持つとは、使用する光ディスクを切り替えたとしても部品を交換したりすることなく情報の記録または再生が保証されることをいう。 Conventionally, there are a plurality of standards for optical disks, such as CD and DVD, which have different recording densities and protective layer thicknesses. In recent years, optical discs of a new standard having a higher recording density than that of DVDs are being put into practical use in order to realize a higher capacity for information recording. Examples of the new standard optical disc include HD DVD and BD (Blu-ray Disc). Such a new standard optical disc has a protective layer thickness equal to or less than the protective layer thickness of DVD. Since there are a plurality of optical discs with different standards in this way, in view of user convenience, in recent years, an optical information recording / reproducing device, more strictly, an objective optical system provided in the device has been used for the above three types of optical discs. And compatibility is required. In the text, the term “optical information recording / reproducing apparatus” includes all of the information recording apparatus, the information reproduction apparatus, and the information recording / reproducing apparatus. “Compatible” means that recording or reproduction of information is guaranteed without changing parts even if the optical disk to be used is switched.
装置が規格の異なる複数の光ディスクに対して互換性を持つためには、まず、規格が異なる光ディスクの切り替え時に、保護層の厚みによって変化する球面収差を補正しつつ、情報の記録または再生に使用する光の開口数(NA)を変化させて記録密度の違いに対応した大きさのビームスポットを得る必要がある。一般にスポット径は波長が短いほど小さくできる。そこで従来、記録密度に応じて、光情報記録再生装置では、複数の波長のレーザー光が使用される。例えば、DVD使用時には、CD使用時に用いられる約790nmより短い約660nmの波長のレーザー光が用いられる。また、該新規格の光ディスク使用時には、その記録密度の高さからDVDに対する情報の記録または再生時に用いられる波長よりもさらに短波長の光(例えば408nmあたりのいわゆる青色レーザー光)が用いられる。 In order for the device to be compatible with a plurality of optical discs with different standards, first, it is used for recording or reproducing information while correcting the spherical aberration that changes depending on the thickness of the protective layer when switching between optical discs with different standards. It is necessary to obtain a beam spot having a size corresponding to the difference in recording density by changing the numerical aperture (NA) of the light. Generally, the spot diameter can be made smaller as the wavelength is shorter. Therefore, conventionally, laser light having a plurality of wavelengths is used in the optical information recording / reproducing apparatus according to the recording density. For example, when using a DVD, laser light having a wavelength of about 660 nm, which is shorter than about 790 nm used when using a CD, is used. In addition, when the optical disc of the new standard is used, light having a wavelength shorter than that used when recording or reproducing information on a DVD (for example, so-called blue laser light per 408 nm) is used because of its high recording density.
また、各々の光ディスクに対して、良好な状態で各光ディスクの記録面位置に収束させる一つの手段として、対物光学系を構成する1または複数の光学素子(例えば対物レンズ)における任意の一面に輪帯状の微細な段差を有する輪帯構造を設け、該輪帯構造の作用によって、異なる波長の光を各々対応する光ディスクの記録面において良好に収束させる技術が実用化されている。 Further, as one means for converging on the recording surface position of each optical disk in a good state with respect to each optical disk, a ring is formed on an arbitrary surface of one or a plurality of optical elements (for example, an objective lens) constituting the objective optical system. A technology has been put into practical use in which a ring-shaped structure having a band-shaped fine step is provided and light of different wavelengths is converged well on the recording surface of the corresponding optical disk by the action of the ring-shaped structure.
上記光学素子は、光源の個体差や温度変化等の環境変化によって、使用するレーザー光の波長が設計波長からずれることにより生じる球面収差も補正するような作用を持つことが好ましい。なお設計波長とは、各光ディスクに対する情報の記録または再生に最適とされる各レーザー光の波長を意味する。 The optical element preferably has an action of correcting spherical aberration that occurs when the wavelength of the laser beam to be used deviates from the design wavelength due to environmental differences such as individual differences of light sources and temperature changes. The design wavelength means the wavelength of each laser beam that is optimal for recording or reproducing information on each optical disc.
上記のように、例えば、CD、DVD、HD DVDのように三種類の光ディスクに対して互換性を持つ対物レンズとしては、例えば以下の特許文献1に提案される。
As described above, for example, the following
特許文献1は、記録密度の異なる3種類の光ディスクに対して互換性を持たせた光ピックアップ装置が開示されている。具体的には、光ピックアップ装置に搭載された対物レンズに、高密度な光ディスクに対する情報の記録または再生時には3次回折光が用いられ、DVDまたはCDに対する情報の記録または再生時には2次回折光が用いられるような輪帯構造を持たせている。このような対物レンズを搭載することにより、特に各光ディスクの記録面上で情報の記録または再生に好適なスポットを形成している。これにより、記録密度の異なる3種類の光ディスクに対して互換性を持つ光ピックアップ装置を提供している。
しかし、上記特許文献1に開示する光ピックアップ装置では、CDに対する情報の記録または再生時における光の利用効率が40%程度しか確保できず、しかも40%程度の不要回折次数(この場合は1次)光が発生してしまう。そのため、フォーカスエラー信号の波形が崩れ、フォーカシング機能が低下する、あるいは、スポットが所望の値まで絞れないといった問題が生じてしまう。
However, in the optical pickup device disclosed in
本発明は上記の事情に鑑み、波長が異なる複数種類の光束を使用して規格の異なる三種類の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生を行った時であっても、各光ディスクの記録面上において球面収差を抑えて良好なスポットを形成するとともに、CDのように記録密度が相対的に低い光ディスク使用時において不要回折次数光が発生するような段差構造を対物レンズに設けた場合であっても、フォーカシング機能の低下を抑え、かつスポットを所望の値まで絞ることができ、さらには、HD DVDのように記録密度の高い光ディスク使用時において高い効率を維持した光情報記録再生装置および該光情報記録再生装置用対物レンズを提供することを目的とする。 In view of the circumstances described above, the present invention provides a recording surface of each optical disc even when information is recorded or reproduced on any of the three types of optical discs having different standards using a plurality of types of light beams having different wavelengths. In this case, the objective lens is provided with a step structure that suppresses spherical aberration and forms a good spot and generates unwanted diffraction order light when using an optical disk having a relatively low recording density such as a CD. However, the optical information recording / reproducing apparatus capable of suppressing the deterioration of the focusing function, narrowing the spot to a desired value, and maintaining high efficiency when using an optical disk having a high recording density such as HD DVD, and the optical An object of the present invention is to provide an objective lens for an information recording / reproducing apparatus.
上記課題を解決するため、本発明に係る光情報記録再生装置用対物レンズは、記録密度が高い順に第一から第三の各光ディスクに対して、短波長側から順に第一から第三の波長を持つ三種類のうちいずれかの光束を使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置に用いられる対物レンズであって、第一の波長をλ1(nm)、第三の波長をλ3(nm)とすると、λ1≒405nm、λ3≒790nmであり、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間において入射光束に対して光路長差を付与する段差を持つ段差構造を有する。 In order to solve the above-mentioned problems, the objective lens for an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention has the first to third wavelengths in order from the short wavelength side with respect to the first to third optical discs in the descending order of the recording density. An objective lens used in an optical information recording / reproducing apparatus that records or reproduces information on each optical disc by using any one of three types of light beams having the first wavelength of λ1 (nm), Assuming that the third wavelength is λ3 (nm), λ1≈405 nm and λ3≈790 nm, and at least one surface is a first region for converging a light beam of the third wavelength on the recording surface of the third optical disk. The first region has a step structure that is divided into a plurality of concentric refracting surfaces and has a step that provides an optical path length difference with respect to the incident light flux between adjacent refracting surfaces.
本発明に係る光情報記録再生装置用対物レンズによれば、各光ディスク使用時に球面収差を抑えて情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができるだけでなく、第三の波長の光束を用いて第三の光ディスクに対する情報の記録または再生を行う場合にフォーカスエラー信号の波形の崩れを抑え、精度の高いフォーカシング機能を実現することができる。 The objective lens for an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention can not only form a spot suitable for recording or reproducing information while suppressing spherical aberration when each optical disk is used, but also a light beam having a third wavelength. When the information is recorded or reproduced on the third optical disk, the collapse of the waveform of the focus error signal can be suppressed, and a highly accurate focusing function can be realized.
本発明に係る光情報記録再生装置用対物レンズは、段差構造は、第一の波長をλ1(nm)、段差が第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPD(nm)とすると、以下の条件(1)、
2N+0.70<|ΔOPD/λ1|<2N+1.30・・・(1)
(ただし、Nは整数である。)
を満たす。
The objective lens for an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention has a step structure in which the first wavelength is λ1 (nm), and the optical path length difference that the step imparts to the light flux having the first wavelength is ΔOPD (nm). Then, the following condition (1),
2N + 0.70 <| ΔOPD / λ1 | <2N + 1.30 (1)
( However, N is an integer. )
To meet.
本発明に係る光情報記録再生装置に用いられる対物レンズは、段差構造を規定する光路差関数φ(h)を、以下の式(2)、
P 2 、P 4 、P 6 、…は、それぞれ二次、四次、六次、…の係数、
mは、入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、入射光束の使用波長、
で表すと、以下の条件(4)、
2.50<(f1×P 2 )/(t3−t1)<13.00・・・(4)
(ただし、f1は、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離、
t3は、第三の光ディスクのディスク厚、
t1は、第一の光ディスクのディスク厚(ただしt1<t3であり、第一から第三の各光ディスクのディスク厚のうちt1は最も薄く、t3は最も厚い))、
を満たす。
The objective lens used in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention has an optical path difference function φ (h) that defines the step structure as the following equation (2),
P 2 , P 4 , P 6 ,... Are secondary, quaternary, sixth order,.
m is the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency of the incident light beam,
λ is the wavelength used for the incident luminous flux,
In the following condition (4),
2.50 <(f1 × P 2 ) / (t3-t1) <13.00 (4)
(Where f1 is the focal length of the objective lens relative to the first wavelength,
t3 is the disc thickness of the third optical disc,
t1 is the disk thickness of the first optical disk (where t1 <t3, and t1 is the thinnest and t3 is the thickest among the disk thicknesses of the first to third optical disks)),
Meet.
また、別の観点から、本発明に係る光情報記録再生装置は、記録密度の異なる第一から第三の各光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類のうちいずれかの光束を使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、対物レンズを備え、第一の波長をλ1(nm)、第二の波長をλ2(nm)、第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、第一の波長および第二の波長の光束は略平行光束を、第三の波長の光束は発散光を対物レンズに入射させ、対物レンズの、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間に、入射光束に対して光路長差を付与する段差を持つ段差構造を有し、かつ第一の領域において、該段差が第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPD(nm)とすると、以下の条件(1)、
2N+0.70<|ΔOPD/λ1|<2N+1.30・・・(1)
(ただし、Nは整数である。)
を満たす。
From another point of view, the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention provides any one of three types of light beams having first to third wavelengths for the first to third optical disks having different recording densities. Is an optical information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to each optical disc, comprising an objective lens, a first wavelength of λ1 (nm), a second wavelength of λ2 (nm), a first wavelength If the third wavelength is λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
NA1 for the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the first optical disc, NA2 for the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the second optical disc, and recording or reproducing information on the third optical disc If the required numerical aperture is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
The thickness of the protective layer of the first optical disc on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is t1, which is longer than the first wavelength. The recording layer of the second optical disc on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength is t2, and the information recording is performed using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. Or if the protective layer thickness of the third optical disk to be played is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
The first wavelength and the second wavelength of the light beam are substantially parallel light beams, the third wavelength of the light beam is divergent light incident on the objective lens, and at least one surface of the objective lens has a third wavelength. Has a first region that converges the light beam on the recording surface of the third optical disc, and is divided into a plurality of concentric refracting surfaces within the first region, and is incident between adjacent refracting surfaces. The optical path length difference that the step has with respect to the light beam having the first wavelength in the first region is ΔOPD (nm). The following condition (1),
2N + 0.70 <| ΔOPD / λ1 | <2N + 1.30 (1)
( However, N is an integer .)
Meet.
本発明に係る光情報記録再生装置は、段差構造を規定する光路差関数φ(h)を、以下の式(2)、
P 2 、P 4 、P 6 、…は、それぞれ二次、四次、六次、…の係数、
mは、入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、入射光束の使用波長、
で表すと、以下の条件(4)、
2.50<(f1×P 2 )/(t3−t1)<13.00・・・(4)
(ただし、f1は、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離)
を満たすことを特徴とする。
In the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention, the optical path difference function φ (h) defining the step structure is expressed by the following equation (2),
P 2 , P 4 , P 6 ,... Are secondary, quaternary, sixth order,.
m is the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency of the incident light beam,
λ is the wavelength used for the incident luminous flux,
In the following condition (4),
2.50 <(f1 × P 2 ) / (t3-t1) <13.00 (4)
(Where f1 is the focal length of the objective lens with respect to the first wavelength)
It is characterized by satisfying.
また、本発明に係る光情報記録再生装置によれば、対物レンズは、アッベ数νdが以下の条件(5)、
40≦νd≦80・・・(5)
を満たす単レンズであり、段差構造は、以下の条件(6)、
2.70<|ΔOPD/λ1|<3.30・・・(6)
を満たし、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の条件(7)から条件(9)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(7)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(8)
−0.12<f3×M3<−0.04・・・(9)
を満たすことが望ましい。
Further, according to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention , the objective lens has an Abbe number νd of the following condition (5):
40 ≦ νd ≦ 80 (5)
The step structure is a single lens satisfying the following condition (6),
2.70 <| ΔOPD / λ1 | <3.30 (6)
In the recording or reproduction of information on the first optical disc, the imaging magnification is M1, the focal length is f1, and in the recording or reproduction of information on the second optical disc, the imaging magnification is M2, the focal length is f2, In the recording or reproduction of information on the three optical discs, when the imaging magnification is M3 and the focal length is f3, the following conditions (7) to (9)
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (7)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (8)
−0.12 <f3 × M3 <−0.04 (9)
It is desirable to satisfy.
また、本発明に係る記載の光情報記録再生装置によれば、対物レンズは、アッベ数νdが以下の条件(10)、
20≦νd<40・・・(10)
を満たす単レンズであり、段差構造は、以下の条件(6)、
2.70<ΔOPD/λ1<3.30・・・(6)
を満たし、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の条件(7)、(8)、(11)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(7)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(8)
−0.38<f3×M3<−0.30・・・(11)
を満たすことが望ましい。
Further, according to the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention , the objective lens has an Abbe number νd of the following condition (10):
20 ≦ νd <40 (10)
The step structure is a single lens satisfying the following condition (6),
2.70 <ΔOPD / λ1 <3.30 (6)
In the recording or reproduction of information on the first optical disc, the imaging magnification is M1, the focal length is f1, and in the recording or reproduction of information on the second optical disc, the imaging magnification is M2, the focal length is f2, In the recording or reproduction of information on the three optical discs, when the imaging magnification is M3 and the focal length is f3, the following conditions (7), (8), (11),
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (7)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (8)
−0.38 <f3 × M3 <−0.30 (11)
It is desirable to satisfy.
段差構造は、段差が第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPDc(nm)とすると、以下の条件(12)、
1.32<|ΔOPDc/λ3|<1.62/・・(12)
を満たすように構成される。
The step structure has the following condition (12), where ΔOPDc (nm) is the optical path length difference that the step gives to the light beam having the third wavelength:
1.32 <| ΔOPDc / λ3 | <1.62 // (12)
Configured to meet.
また、別の観点から、本発明に係る光情報記録再生装置は、記録密度の異なる第一から第三の光ディスクそれぞれに対して第一から第三の波長を持つ三種類のうちいずれかの略平行光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、対物レンズを備え、第一の波長をλ1(nm)、第二の波長をλ2(nm)、第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、対物レンズの、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間に、入射光束に対して異なる光路長差を付与する少なくとも二種類の段差構造を有し、第一の領域において、少なくとも二種類の段差のうち少なくとも一方は、該段差において、第一の波長の光束に対して付与される光路長差をΔOPD1(nm)とすると、以下の条件(13)、
2N+0.70<|ΔOPD1/λ1|<2N+1.30・・・(13)
(ただし、Nは整数である。)
を満たす。
From another point of view, the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention is an abbreviation of any one of the three types having the first to third wavelengths for the first to third optical disks having different recording densities. An optical information recording / reproducing apparatus that records or reproduces information on each optical disk by using different parallel light beams, and includes an objective lens, a first wavelength is λ1 (nm), and a second wavelength is λ2 (nm) If the third wavelength is λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
NA1 for the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the first optical disc, NA2 for the numerical aperture necessary for recording or reproducing information on the second optical disc, and recording or reproducing information on the third optical disc If the required numerical aperture is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
The thickness of the protective layer of the first optical disk on which information is recorded or reproduced using a light beam of the first wavelength is t1, and the information is recorded or reproduced using a light beam of the second wavelength. If the protective layer thickness of the optical disk is t2, and the protective layer thickness of the third optical disk on which information is recorded or reproduced using a light beam of the third wavelength is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And at least one surface of the objective lens has a first region for converging the light beam of the third wavelength on the recording surface of the third optical disc, and a plurality of concentric shapes are formed in the first region. And having at least two types of step structures that give different optical path length differences to the incident light flux between adjacent refracting surfaces. If at least one of the steps is ΔOPD1 (nm), the following condition (13):
2N + 0.70 <| ΔOPD1 / λ1 | <2N + 1.30 (13)
( However, N is an integer .)
To meet.
本発明に係る光情報記録再生装置によれば、上記段差構造は、少なくとも第1と第2の光路差関数によって規定され、第i(iは自然数)の光路差関数φi(h)を、以下の式(14)、
P 2 i、P 4 i、P 6 i、…は、それぞれ第iの光路差関数における二次、四次、六次、…の係数、
mは、入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、入射光束の使用波長、
で表すと、第1の光路差関数に関して、以下の条件(16)、
2.50<(f1×P 2 1)/(t3−t1)<13.00・・・(16)
(ただし、f1は、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離)
を満たすことを特徴とする。
According to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, the step structure is defined by at least the first and second optical path difference functions, and the i-th (i is a natural number) optical path difference function φi (h) is Equation (14),
P 2 i, P 4 i, P 6 i,... Are coefficients of second order, fourth order, sixth order,... In the i th optical path difference function,
m is the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency of the incident light beam,
λ is the wavelength used for the incident luminous flux,
In terms of the first optical path difference function, the following condition (16),
2.50 <(f1 × P 2 1) / (t3-t1) <13.00 (16)
(Where f1 is the focal length of the objective lens with respect to the first wavelength)
It is characterized by satisfying.
本発明に係る光情報記録再生装置によれば、第一の領域で、条件(13)を満足する段差が、さらに以下の条件(17)を満たすことが望ましい。
2.70<|ΔOPD1/λ1|<3.30・・・(17)
According to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, it is desirable that the step satisfying the condition (13) in the first region further satisfies the following condition (17).
2.70 <| ΔOPD1 / λ1 | <3.30 (17)
本発明に係る光情報記録再生装置によれば、第一の領域で、条件(13)を満足する段差が第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPDc1(nm)とすると、以下の条件(18)を満たすことが望ましい。
1.32<|ΔOPDc1/λ3|<1.62・・・(18)
According to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, when the optical path length difference that the step satisfying the condition (13) imparts to the third wavelength light flux is ΔOPDc1 (nm) in the first region, It is desirable to satisfy the following condition (18).
1.32 <| ΔOPDc1 / λ3 | <1.62 (18)
あるいは、段差構造は、第一の領域で、条件(13)を満足する段差が、さらに以下の条件(19)を満たすように構成しても良い。
4.70<|ΔOPD1/λ1|<5.30・・・(19)
Alternatively, the step structure may be configured such that the step satisfying the condition (13) further satisfies the following condition (19) in the first region.
4.70 <| ΔOPD1 / λ1 | <5.30 (19)
また、第一の領域で、条件(13)を満足する段差が、さらに段差が第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPDc1(nm)とすると、以下の条件(20)を満たすことが望ましい。
2.30<|ΔOPDc1/λ3|<2.60・・・(20)
Further, when the step satisfying the condition (13) in the first region and the difference in optical path length given to the light beam having the third wavelength by the step is ΔOPDc1 (nm), the following condition (20) is satisfied. It is desirable to satisfy.
2.30 <| ΔOPDc1 / λ3 | <2.60 (20)
本発明に係る光情報記録再生装置によれば、少なくとも一方の段差とは異なる光路長差を付与する段差が、第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPD2(nm)とすると、以下の条件(21)、
2L−0.20<|ΔOPD2/λ1|<2L+0.20・・・(21)
(ただし、Lは整数である。)
を満たすことが望ましい。
According to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, when the step that provides the optical path length difference different from at least one of the steps is ΔOPD2 (nm), the optical path length difference that is applied to the light flux of the first wavelength. The following condition (21),
2L−0.20 <| ΔOPD2 / λ1 | <2L + 0.20 (21)
( However, L is an integer. )
It is desirable to satisfy.
本発明に係る光情報記録再生装置によれば、さらに、以下の条件(22)、
1.80<|ΔOPD2/λ1|<2.20・・・(22)
を満たすことにより、特に記録密度の高い第一の光ディスク使用時に高い光利用効率を得ることができる。
According to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention , the following condition (22):
1.80 <| ΔOPD2 / λ1 | <2.20 (22)
By satisfying the above, it is possible to obtain a high light utilization efficiency particularly when using the first optical disk having a high recording density.
本発明に係る光情報記録再生装置によれば、対物レンズは、第一の領域の外側に第一の波長の光束および第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、第二の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値が、第一の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なる。 According to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention , the objective lens records the first wavelength light beam and the second wavelength light beam on the first optical disk and the second optical disk, respectively, outside the first region. A second region that converges on the surface and does not contribute to the convergence of the light beam of the third wavelength, and the second region is at least one kind with respect to the incident light beam at a boundary between adjacent refractive surfaces. The absolute value of the optical path length difference provided by the step in the second region is different from the absolute value of the optical path length difference provided by the step in the first region.
また、本発明に係る光情報記録再生装置によれば、対物レンズは、第一の領域の外側に、第一の波長の光束および第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、第二の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値が|ΔOPD1/λ1|とは異なる。 Further, according to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention , the objective lens has a first wavelength light beam and a second wavelength light beam outside the first region, respectively, the first optical disk and the second optical disk. The second region is focused on the recording surface of the optical disk and does not contribute to the convergence of the light beam having the third wavelength. At least one kind of optical path length difference is provided, and the absolute value of the optical path length difference provided by the step in the second region is different from | ΔOPD1 / λ1 |.
また、本発明に係る光情報記録再生装置によれば、以下の条件(23)、
f1×NA1>f2×NA2・・・(23)
を満たし、対物レンズは、第二の領域の外側に、第一の波長の光束のみを収束させ、第二および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、第三の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第三の領域の段差により付与される光路長差の絶対値は、第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なる。
Further, according to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention , the following condition (23),
f1 × NA1> f2 × NA2 (23)
And the objective lens has a third region outside the second region that converges only the light flux of the first wavelength and does not contribute to the convergence of the light flux of the second and third wavelengths, The third region has a step that gives at least one kind of optical path length difference to the incident light flux at the boundary between adjacent refractive surfaces, and the absolute value of the optical path length difference given by the step in the third region Is different from the absolute value of the optical path length difference given by the step in the second region.
また、本発明に係る光情報記録再生装置によれば、以下の条件(24)、
f1×NA1<f2×NA2・・・(24)
を満たし、対物レンズは、第二の領域の外側に、第二の波長の光束のみを収束させ、第一および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、第三の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第三の領域の段差により付与される光路長差の絶対値は、第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なる。
Further, according to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention , the following condition (24):
f1 × NA1 <f2 × NA2 (24)
And the objective lens has a third region outside the second region that converges only the light flux of the second wavelength and does not contribute to the convergence of the light flux of the first and third wavelengths, The third region has a step that gives at least one kind of optical path length difference to the incident light flux at the boundary between adjacent refractive surfaces, and the absolute value of the optical path length difference given by the step in the third region Is different from the absolute value of the optical path length difference given by the step in the second region.
以上のように、本発明によれば、光情報記録再生装置における対物レンズの少なくとも一面に所定の段差構造を形成することにより、各光ディスクの記録面上で発生する収差を良好に抑えている。また第三の光ディスクを使用した場合であっても、球面収差のみならず発生する不要回折次数光によるフォーカスエラー信号の劣化を抑えることができる。すなわち、フォーカシング機能を劣化させることなく、記録密度の異なる三種類の光ディスク全てに対して高精度な情報の記録または再生が可能な光情報記録再生用対物レンズおよび該対物レンズを搭載する光情報記録再生装置が提供される。 As described above, according to the present invention, by forming a predetermined step structure on at least one surface of the objective lens in the optical information recording / reproducing apparatus, the aberration generated on the recording surface of each optical disk is satisfactorily suppressed. Even when the third optical disk is used, it is possible to suppress deterioration of the focus error signal due to unnecessary diffraction order light generated as well as spherical aberration. That is, an optical information recording / reproducing objective lens capable of recording or reproducing information with high accuracy on all three types of optical disks having different recording densities without degrading the focusing function, and an optical information recording equipped with the objective lens A playback device is provided.
以下、本発明に係る光情報記録再生装置用対物レンズについて二つ実施形態を説明する。各実施形態の対物レンズは、光情報記録再生装置に搭載され、保護層厚、記録密度等といった規格がそれぞれ異なる三種類の光ディスクについて互換性を有している。 Hereinafter, two embodiments of the objective lens for an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention will be described. The objective lens of each embodiment is mounted on an optical information recording / reproducing apparatus, and is compatible with three types of optical discs having different standards such as protective layer thickness and recording density.
以下では説明の便宜上、上記三種類の光ディスクのうち、記録密度が最も高い光ディスク(例えばHD DVDやBD等の新規格の光ディスク)を第一の光ディスクD1、第一の光ディスクD1に比べて相対的に記録密度が低い(例えばDVDやDVD−R等)を第二の光ディスクD2、記録密度が最も低い光ディスク(例えばCDやCD−R等)を第三の光ディスクD3、と記す。 In the following, for convenience of explanation, among the above three types of optical discs, an optical disc having the highest recording density (for example, a new standard optical disc such as HD DVD or BD) is relatively compared to the first optical disc D1 and the first optical disc D1. The second optical disk D2 has a low recording density (for example, DVD or DVD-R), and the third optical disk D3 has the lowest recording density (for example, CD or CD-R).
各光ディスクD1〜D3の保護層厚をそれぞれt1〜t3とすると、各保護層厚には、以下のような関係がある。
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
Assuming that the protective layer thicknesses of the optical disks D1 to D3 are t1 to t3, the protective layer thicknesses have the following relationship.
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
また、各光ディスクD1〜D3のそれぞれに対して情報の記録または再生を行う場合、記録密度の違いに対応した大きさのビームスポットが得られるように、必要とされるNAの値を変化させる必要がある。ここで、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生時に必要とされる最適な設計開口数を、それぞれNA1、NA2、NA3とすると、各NAには以下のような関係がある。
NA1>NA3かつNA2>NA3
Further, when recording or reproducing information on each of the optical discs D1 to D3, it is necessary to change the required NA value so that a beam spot having a size corresponding to the difference in recording density can be obtained. There is. Here, assuming that the optimum design numerical apertures required for recording or reproducing information with respect to each of the optical discs D1 to D3 are NA1, NA2, and NA3, each NA has the following relationship.
NA1> NA3 and NA2> NA3
つまり、記録密度の高い第一の光ディスクD1および第二の光ディスクD2に対する情報の記録または再生時には、より小径なスポットの形成が要求されるため、必要なNAが高くなる。これに対し、最も記録密度の低い第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時には、必要とされるNAは比較的小さい。なお、どの光ディスクも、情報の記録または再生時には、図示しないターンテーブル上に載置され回転駆動される。 That is, when recording or reproducing information with respect to the first optical disc D1 and the second optical disc D2 having a high recording density, formation of a spot with a smaller diameter is required, so that the necessary NA is increased. On the other hand, when recording or reproducing information on the third optical disc D3 having the lowest recording density, the required NA is relatively small. All optical disks are placed on a turntable (not shown) and rotated when information is recorded or reproduced.
上記のように記録密度が異なる各光ディスクD1〜D3を使用する場合、各記録密度に対応した大きさのビームスポットが得られるように、光情報記録再生装置内において、それぞれ異なる波長のレーザー光が用いられる。具体的には、第一の光ディスクD1に対して情報の記録または再生を行う際には、最も小径のビームスポットを第一の光ディスクD1の記録面上において形成するために、最も短波長(第一の波長)であるレーザー光(以下、第一のレーザー光という)を光源から照射する。また、第三の光ディスクD3に対して情報の記録または再生を行う際には、最も大きな径のビームスポットを第三の光ディスクD3の記録面上において形成するために、最も長波長(第三の波長)であるレーザー光(以下、第三のレーザー光という)を光源から照射する。そして第二の光ディスクD2に対して情報の記録または再生を行う際には、第二の光ディスクD2の記録面上において比較的小径のスポットを形成するために、第一のレーザー光よりは長波長であってかつ第三のレーザー光よりは短波長(第二の波長)であるレーザー光(以下、第二のレーザー光という)を光源から照射する。 When the optical discs D1 to D3 having different recording densities are used as described above, laser beams having different wavelengths are used in the optical information recording / reproducing apparatus so as to obtain a beam spot having a size corresponding to each recording density. Used. Specifically, when information is recorded on or reproduced from the first optical disc D1, in order to form the beam spot having the smallest diameter on the recording surface of the first optical disc D1, the shortest wavelength (the first wavelength) A laser beam (hereinafter, referred to as a first laser beam) that is one wavelength) is irradiated from a light source. Further, when recording or reproducing information on the third optical disc D3, in order to form a beam spot with the largest diameter on the recording surface of the third optical disc D3, A laser beam having a wavelength) (hereinafter referred to as a third laser beam) is irradiated from a light source. When recording or reproducing information on the second optical disc D2, a longer wavelength than that of the first laser beam is formed in order to form a relatively small-diameter spot on the recording surface of the second optical disc D2. In addition, a laser beam (hereinafter referred to as a second laser beam) having a shorter wavelength (second wavelength) than the third laser beam is irradiated from a light source.
図1は、第一実施形態の対物レンズ10を有する光情報記録再生装置100の概略構成を表す模式図である。光情報記録再生装置100は、第一のレーザー光を照射する光源1A、第二のレーザー光を照射する光源1B、第三のレーザー光を照射する光源1C、回折格子2A、2B、2C、カップリングレンズ3A、3B、3C、ビームスプリッタ41、42、ハーフミラー5A、5B、5C、受光部6A、6B、6Cを有する。なお、光情報記録再生装置100では、上記の各光ディスク使用時に必要とされるNAが各々異なることに対応する必要がある。そのため、光情報記録再生装置100では、図示しないが、第三のレーザー光の光束径を規定する開口制限素子が配設されていてもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical information recording / reproducing
図1に示すように、各光源1A〜1Cから照射された第一〜第三の各レーザー光束は、各カップリングレンズ3A〜3C、ビームスプリッタ41、42を介して共通の光路に導かれ、対物レンズ10に入射する。対物レンズ10を透過した各光束は、情報の記録または再生の対象となる各光ディスクD1〜D3の記録面近傍に収束する。記録面で反射した各レーザー光は、ハーフミラー5A〜5Cを透過し、受光部6A〜6Cにより検出される。
As shown in FIG. 1, the first to third laser light beams emitted from the light sources 1A to 1C are guided to a common optical path via the
図2(A)〜図2(C)は、対物レンズ10および各光ディスクD1〜D3を各光ディスク使用時における各光源から各光ディスクまでの光路を、光ディスクごとに分けて示した図である。図2(A)〜(C)において、光情報記録再生装置100の基準軸AXは、図中一点鎖線で表示されている。図2(A)〜(C)に示す状態では、対物レンズの光軸は基準軸AXと一致しているが、トラッキング動作などにより対物レンズの光軸が基準軸AXから外れる状態もある。基準軸AXと光軸の関係は、後述する第二実施形態(図6参照)においても同様である。
FIG. 2A to FIG. 2C are diagrams showing the optical path from each light source to each optical disc when the
対物レンズ10は、光源側から順に第一面11と第二面12を有する。対物レンズ10は、図2(A)〜(C)に示すように各面11、12とも非球面である両凸のプラスチック製単レンズである。非球面の形状は光軸からの高さがhとなる非球面上の座標点の該非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をX(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をC、円錐係数をK、4次、6次、8次、10次、12次…の非球面係数をA4、A6、A8、A10、A12、として、以下の数3の式で表される。
また各光ディスクD1〜D3は、それぞれ保護層21、記録面22を有する。なお、実際の光ディスクD1〜D3において、記録面22は、保護層21と図示しない基板層あるいはレーベル層によって挟持されている。
Each of the optical disks D1 to D3 has a
光情報記録再生装置100のように、各光ディスクD1〜D3使用時には異なる波長のレーザー光を用いる場合、対物レンズの屈折率の変化や、各光ディスクD1〜D3の保護層21の厚さの違いに起因して、球面収差が変化する。各光ディスクD1〜D3に対する互換性を光情報記録再生装置100に持たせるためには、いずれの光ディスクを使用した場合に発生する球面収差も良好に補正する必要がある。そのため、対物レンズ10の少なくとも一方の面(本実施形態では第一面11)に、基準軸AXを中心とした同心状に複数に分割された屈折面と各屈折面の境界に形成される複数の微小な段差からなる段差構造を設ける。該段差は、入射光束に対して、所定の光路長差を付与するように構成される。
As in the optical information recording / reproducing
図3は、第一面11に設けられた位相シフト構造の拡大図である。なお、本文において、位相シフト構造は、既述の段差構造と同義である。また、光路長差とは、図3に示すように、第(j−1)屈折面の形状を光軸から離れる方向に延長させた仮想上の延長面(A−A’面)の境界位置(hj)で屈折した場合に得られる像面までで評価した時の光路長と、第j屈折面の形状を光軸に向かう方向に延長させた仮想上の延長面(B−B’面)の境界位置(hj)で屈折した場合に得られる像面までで評価した時の光路長の差を意味する。
FIG. 3 is an enlarged view of the phase shift structure provided on the
図3に示す位相シフト構造は、第一と第二のレーザー光で波長が異なることにより対物レンズ10の屈折レンズ部分で生じる球面収差をコントロールできるような特性を有するように設計される。本実施形態では、位相シフト構造は、対物レンズ10の光軸を含む最も内側の領域であってかつ第三のレーザー光の収束に寄与する領域、つまり第一から第三のいずれのレーザー光の収束にも寄与する領域(以下、第一の領域という)において、第一のレーザー光が入射した場合に略奇数倍の光路長差を与えるような段差を有する。
The phase shift structure shown in FIG. 3 is designed to have such characteristics that the spherical aberration generated in the refractive lens portion of the
具体的に、略奇数倍の光路長差は、第一の波長をλ1(nm)、段差が第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPD(nm)とすると以下の条件(1)で規定される。
2N+0.70<|ΔOPD/λ1|<2N+1.30・・・(1)
ただし、Nは整数である。以下に示す各条件において用いられるNも同様である。
Specifically, the optical path length difference of approximately odd multiples is as follows when the first wavelength is λ1 (nm) and the optical path length difference that the step is given to the light flux having the first wavelength is ΔOPD (nm): Stipulated in 1).
2N + 0.70 <| ΔOPD / λ1 | <2N + 1.30 (1)
However, N is an integer. The same applies to N used in the following conditions.
条件(1)を満たすことにより、比較的記録密度の高い光ディスクD1、D2に対する情報の記録再生時に、第一、第二の各レーザー光によって好適に情報の記録または再生を実現することができる。条件(1)において、光路長差|ΔOPD/λ1|が上限を超えると特に第一のレーザー光の回折効率が低下し、下限を下回ると特に第二のレーザー光の回折効率が低下する。 By satisfying the condition (1), it is possible to suitably realize information recording or reproduction by the first and second laser beams at the time of recording and reproducing information on the optical disks D1 and D2 having a relatively high recording density. In the condition (1), if the optical path length difference | ΔOPD / λ1 | exceeds the upper limit, the diffraction efficiency of the first laser light is particularly lowered, and if it is less than the lower limit, the diffraction efficiency of the second laser light is particularly lowered.
また、上記条件(1)を満たす位相シフト構造は、以下の光路差関数φ(h)により表すことができる。光路差関数φ(h)は、対物レンズ10の回折レンズとしての機能を光軸からの高さhにおける光路長付加量の形で表現したものである。光路差関数φ(h)は、以下の式(2)によって表される。
The phase shift structure that satisfies the condition (1) can be expressed by the following optical path difference function φ (h). The optical path difference function φ (h) represents the function of the
光路差関数φ(h)において、P2、P4、P6、はそれぞれ二次、四次、六次、…の係数である。mは使用するレーザー光の回折効率が最大となる回折次数を、λは使用する(入射する)レーザー光の設計波長を、それぞれ表す。 In the optical path difference function φ (h), P 2 , P 4 , P 6 are coefficients of second order, fourth order, sixth order,. m represents the diffraction order at which the diffraction efficiency of the laser beam to be used is maximized, and λ represents the design wavelength of the laser beam to be used (incident).
本実施形態の対物レンズ10の位相シフト構造は、光軸からの高さhが、第一の領域の有効半径の30%以上70%以下の場合に、光路差関数φ(h)の微分値が正から負に変化するように、換言すればゼロを横切るように設計される。より詳しくは、位相シフト構造は以下の条件(3)を満たすように設計される。
The phase shift structure of the
0.00<(f1×P2)/(t3−t1)<18.00・・・(3)
ただし、f1は、第一のレーザー光を使用する時における対物レンズ10の焦点距離を表す。
0.00 <(f1 × P 2 ) / (t3−t1) <18.00 (3)
Here, f1 represents the focal length of the
図4と図5を参照しつつ、条件(3)の効果について検証する。図4は、条件(3)を満たさない位相シフト構造を持つ対物レンズを用いて第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生を行った場合に得られるフォーカスエラー信号のうち、情報の記録または再生に用いられる回折次数の光束(以下、便宜上、正規回折次数光という)により得られる成分、情報の記録または再生に用いられない回折次数の光束(以下、便宜上、不要回折次数光という)により得られる成分、そして両成分を合わせたtotalとして得られるフォーカスエラー信号を示す図である。また、図5は、本実施形態の対物レンズを用いて第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生を行った場合に得られるフォーカスエラー信号のうち、正規回折次数光により得られる成分、不要回折次数光により得られる成分、そして両成分を合わせたtotalとして得られるフォーカスエラー信号を示す図である。図4、図5において、縦軸は検出されたフォーカスエラー信号レベルを、横軸は対物レンズのデフォーカス量を示す。後に示すフォーカスエラー信号に関する図についても同様である。 The effect of the condition (3) will be verified with reference to FIGS. FIG. 4 shows information recording or reproduction among focus error signals obtained when information is recorded or reproduced on the third optical disk D3 using an objective lens having a phase shift structure that does not satisfy the condition (3). Obtained by a light beam of a diffraction order (hereinafter referred to as normal diffraction order light for convenience) used in the above, and a light beam of a diffraction order not used for recording or reproduction of information (hereinafter referred to as unnecessary diffraction order light for convenience). It is a figure which shows the focus error signal obtained as a component and total which added both components. FIG. 5 shows components obtained by normal diffraction order light, unnecessary diffraction among focus error signals obtained when information is recorded on or reproduced from the third optical disc D3 using the objective lens of the present embodiment. It is a figure which shows the focus error signal obtained as a component obtained by order light, and total which added both components. 4 and 5, the vertical axis represents the detected focus error signal level, and the horizontal axis represents the defocus amount of the objective lens. The same applies to the drawings relating to the focus error signal described later.
図4に示すように、条件(3)の値が上限および下限を越える場合、正規回折次数光に基づくフォーカスエラー信号成分のゼロクロス点と、不要回折次数光に基づくフォーカスエラー信号成分のゼロクロス点が離れてしまう。そのため、totalとしてのフォーカスエラー信号の波形が崩れ、フォーカスエラー機能が低下してしまい、特に第三の光ディスクD3使用時に情報の記録または再生に影響を与えかねない。 As shown in FIG. 4, when the value of the condition (3) exceeds the upper limit and lower limit, the zero cross point of the focus error signal component based on the normal diffraction order light and the zero cross point of the focus error signal component based on the unnecessary diffraction order light are I will leave. For this reason, the waveform of the focus error signal as a total collapses, and the focus error function is deteriorated, which may affect the recording or reproduction of information, particularly when the third optical disc D3 is used.
これに対し、本実施形態の対物レンズ10は、条件(3)を満たすことにより、正規回折次数光により得られるフォーカスエラー信号成分のゼロクロス点と、不要回折次数光により得られるフォーカスエラー信号成分のゼロクロス点を近づけることができる。そのため、totalとしてのフォーカスエラー信号の波形も、フォーカスエラー機能を有効に動作させるために必要なS字状を有していることがわかる。
On the other hand, the
なお、より一層良好な波形を持つフォーカスエラー信号を得るためには、以下の条件(4)を満たせばよい。
2.50<(f1×P2)/(t3−t1)<13.00・・・(4)
In order to obtain a focus error signal having a much better waveform, the following condition (4) may be satisfied.
2.50 <(f1 × P 2 ) / (t3-t1) <13.00 (4)
より具体的には、アッベ数νdが以下の条件(5)、
40≦νd≦80・・・(5)
を満たす対物レンズ10を使用する場合、位相シフト構造は、該位相シフト構造を構成する段差によって第一のレーザー光に付与される光路長差ΔOPDが、以下の条件(6)を満たすように設計される。
2.70<|ΔOPD/λ1|<3.30・・・(6)
More specifically, the Abbe number νd satisfies the following condition (5):
40 ≦ νd ≦ 80 (5)
When the
2.70 <| ΔOPD / λ1 | <3.30 (6)
条件(6)について、上限を超えると、第一の波長の光束の光量が低下してしまい好ましくない。また下限を超えると、第三の波長の光束において不要回折次数光の光量が増大してしまいフォーカシング機能が低下するため好ましくない。 If the upper limit of condition (6) is exceeded, the amount of light of the first wavelength is undesirably reduced. On the other hand, if the lower limit is exceeded, the amount of unwanted diffraction order light in the third wavelength light beam increases and the focusing function deteriorates, which is not preferable.
通常、対物レンズ10は、光情報記録再生装置100の基準軸AX上に配設される。しかし、情報の記録または再生の過程において、トラッキングシフトによって、対物レンズ10の位置が基準軸AX上から外れることもある。この場合に、対物レンズ10に平行光束が入射していれば収差の発生はないが、発散光や収束光などの非平行光が入射している場合にはコマ収差や非点収差といった軸外の収差が発生してしまう。一般に、情報の記録または再生に高NAが要求される光ディスクほど、収差に対する許容範囲が狭い。従って、情報の記録または再生に高NAが要求される光ディスク使用時は、対物レンズ10がトラッキングシフト等した場合であっても、軸外光による諸収差の発生を抑えるために、対物レンズ10には略平行光束を入射させることが望まれる。
Usually, the
例えば、上記条件(6)を満たすように設計された位相シフト構造を持つ対物レンズ10は、以下の条件(7)および条件(8)を満たすように設計される。
−0.02<f1×M1<0.02・・・(7)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(8)
ただし、M1、f1は、それぞれ第一の光ディスクD1使用時における対物レンズ10の結像倍率と焦点距離を、
M2、f2は、それぞれ第二の光ディスクD2使用時における対物レンズ10の結像倍率と焦点距離を、表す。
For example, the
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (7)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (8)
However, M1 and f1 respectively represent the imaging magnification and focal length of the
M2 and f2 respectively represent the imaging magnification and the focal length of the
条件(7)および条件(8)を満たすように対物レンズ10を設計することにより、第一の光ディスクD1、および第二の光ディスクD2使用時に、使用される光は略平行光束となる。よって、トラッキングシフト時におけるコマ収差や非点収差の発生量を無視できる程度まで良好に小さくすることができる。
By designing the
なお、第一実施形態では、第一光源1Aと第二光源1Bを、各光源1A、1Bから照射されたレーザー光が各カップリングレンズ3A、3Bによって平行光束に変換されるような位置に配設することにより、対物レンズ10の結像倍率M1やM2を0にしている。すなわち第一実施形態の各カップリングレンズ3A、3Bは、第一のレーザー光および第二のレーザー光に対して、コリメートレンズとして機能する。
In the first embodiment, the first light source 1A and the second
上記のように、収差に対する許容範囲が狭い各光ディスクD1、D2使用時の収差を有効に抑えるような位相シフト構造を対物レンズ10に設定した場合、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に球面収差が残存してしまう。そこで、第三の光ディスクD3使用時に発生する球面収差は、図2(C)に示すように対物レンズ10に入射する光束を発散光にすることにより補正する。具体的には、第三の光ディスクD3使用時における対物レンズ10の結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、対物レンズ10は、以下の条件(9)を満たすように設計される。
−0.12<f3×M3<−0.04・・・(9)
As described above, when the
−0.12 <f3 × M3 <−0.04 (9)
条件(9)の上限を超えると、第三の光ディスクD3使用時において、オーバーな球面収差が残存してしまい好ましくない。また、条件(9)の下限を下回ると、第三の光ディスクD3使用時において、アンダーな球面収差が発生してしまい好ましくない。条件(9)を満たすように対物レンズ10を設計することにより、第三の光ディスクD3使用時に発生する球面収差を良好に抑えることができる。
Exceeding the upper limit of the condition (9) is not preferable because excessive spherical aberration remains when the third optical disk D3 is used. On the other hand, if the lower limit of the condition (9) is not reached, under spherical aberration occurs when the third optical disc D3 is used, which is not preferable. By designing the
また、段差で付与される光路長差が第一のレーザー光で約3波長分になるような位相シフト構造を用いた場合には、第一の光ディスクD1と第三の光ディスクD3におけるディスク厚の違いなどによる相対的な球面収差をある程度補正できる。そのため、対物レンズ10に入射する第三のレーザー光の発散角は、段差で付与される光路長差が第一のレーザー光束で略2J波長分(Jは整数、以下同じ。)の場合と比べて小さくすることが可能となる。
When a phase shift structure is used in which the optical path length difference given by the step is about three wavelengths for the first laser beam, the disc thickness of the first optical disc D1 and the third optical disc D3 is Relative spherical aberration due to differences can be corrected to some extent. Therefore, the divergence angle of the third laser light incident on the
なおアッベ数νdが以下の条件(10)、
20≦νd<40・・・(10)
を満たす対物レンズ10を使用する場合にも、位相シフト構造を、該位相シフト構造を構成する段差によって第一のレーザー光に付与される光路長差ΔOPDが、上記条件(6)を満たすように設計することが好ましい。また、上述したように、情報の記録または再生に高NAが要求される光ディスク使用時は、対物レンズ10には略平行光束を入射させることが望まれる。そのため対物レンズ10は、上記条件(7)、(8)を満たすように構成される。
The Abbe number νd is the following condition (10):
20 ≦ νd <40 (10)
Even when the
ただし、上記条件(10)を満たす対物レンズ10は、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に発生する球面収差も良好に補正するため、以下の条件(11)を満たすように設計される。
−0.38<f3×M3<−0.30・・・(11)
However, the
−0.38 <f3 × M3 <−0.30 (11)
なお、第三のレーザー光に関する正規回折次数光が不要回折次数光よりも高い回折効率を有するようにするため、上記条件(6)を満たす段差を持つ位相シフト構造は、第三のレーザー光に対して付与する光路長差ΔOPDcが、以下の条件(12)を満たすように設計されている。
1.32<|ΔOPDc/λ3|<1.62・・・(12)
In addition, in order for the regular diffraction order light related to the third laser light to have higher diffraction efficiency than the unnecessary diffraction order light, a phase shift structure having a step satisfying the above condition (6) is used for the third laser light. In contrast, the optical path length difference ΔOPDc to be applied is designed to satisfy the following condition (12).
1.32 <| ΔOPDc / λ3 | <1.62 (12)
以上説明したように、第一実施形態の光情報記録再生装置100は、微分値が第一の領域の有効半径の30%以上70%以下の高さでゼロを横切るような光路差関数により規定される位相シフト構造を用いることにより、第三の光ディスクD3使用時にフォーカシングエラー信号の波形の乱れを抑えてフォーカシング機能を良好に保つことができる。また対物レンズ10のアッベ数νdの値に応じて上記のような構成を採ることにより、図2(A)〜(C)にそれぞれ示すように、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生時、使用する光ディスクに対応する光源から照射されたレーザー光は、各カップリングレンズ3A〜3Cと各ビームスプリッタ41、42と対物レンズ10を介して光ディスクの記録面近傍に収束し、情報の記録または再生に好適なスポットを形成する。
As described above, the optical information recording / reproducing
次に第二の実施形態の光情報記録再生装置100について説明する。図6(A)〜(C)は、第二実施形態の光情報記録再生装置100に搭載される対物レンズ10および各光ディスクD1〜D3を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示した図である。図2(A)〜(C)と同様、光情報記録再生装置100の基準軸AXは、図中一点鎖線で表示されている。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省く。
Next, the optical information recording / reproducing
第二実施形態では、各光源1A〜1Cを、各光源1A〜1Cから照射されたレーザー光が各カップリングレンズ3A〜3Cによって平行光束に変換されるような位置に配設することにより、対物レンズ10の結像倍率を略0にしている。すなわち第二実施形態の各カップリングレンズ3A〜3Cは、第一〜第三の各レーザー光に対して、コリメートレンズとして機能する。
In the second embodiment, the light sources 1A to 1C are disposed at positions where the laser beams emitted from the light sources 1A to 1C are converted into parallel light beams by the
本実施形態の位相シフト構造は、第一から第三の各レーザー光で波長が異なることによる対物レンズ10の屈折率変化、および各光ディスクD1〜D3の保護層21の差による球面収差をそれぞれ略0になるようにコントロールできるような特性を有するように設計される。具体的には、入射光束に対して付与する光路長差が異なる少なくとも二種類の段差を有する。
In the phase shift structure of this embodiment, the refractive index change of the
以上のような段差構造は、第一から第三の各レーザー光束における回折効率が最大となる回折次数の比率が互いに異なる少なくとも二種類の光路差関数、例えば第1の光路差関数と第2の光路差関数で規定される。 The step structure as described above has at least two kinds of optical path difference functions, for example, the first optical path difference function and the second optical path difference function, which are different from each other in the ratio of the diffraction orders at which the diffraction efficiency becomes maximum in the first to third laser beams. It is defined by the optical path difference function.
なお、第二実施形態を説明する便宜上、複数ある光路差関数において、第i(iは自然数)の光路差関数φi(h)を、以下の式(14)で表す。
ここで、第二実施形態の対物レンズ10の段差構造は、第一の領域において、第一のレーザー光使用時であって、光軸からの高さhが有効範囲内にあるとき、第1の光路差関数φ1(h)によって求まる値(光路長付加量)の微分値が正から負に変化するように、換言すればゼロを横切るように設計される。より詳しくは、段差構造は以下の条件(15)、さらには以下の条件(16)を満たすように設計される。
0.00<(f1×P21)/(t3−t1)<18.00・・・(15)
2.50<(f1×P21)/(t3−t1)<13.00・・・(16)
Here, the step structure of the
0.00 <(f1 × P 2 1) / (t3-t1) <18.00 (15)
2.50 <(f1 × P 2 1) / (t3-t1) <13.00 (16)
条件(15)や条件(16)を満たすことにより得られる効果については、条件(3)について検証したことと同旨であるため、図4、図5を参照しここでの説明は省略する。 Since the effect obtained by satisfying the condition (15) and the condition (16) is the same as that verified for the condition (3), description thereof will be omitted with reference to FIGS.
上述したとおり、第二実施形態の段差構造も第一実施形態と同様に、第一と第二のレーザー光で波長が異なることにより対物レンズ10の屈折レンズ部分で生じる球面収差をコントロールできるような特性を有するように設計される。すなわち、第二実施形態の段差構造も、第一のレーザー光が入射した場合に略奇数倍の光路長差を与えるような段差を有する。
As described above, the step structure of the second embodiment can control the spherical aberration generated in the refractive lens portion of the
具体的に、略奇数倍の光路長差は、第一の波長をλ1(nm)、一種類目の段差が第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPD1(nm)とすると以下の条件(13)で規定される。
2N+0.70<|ΔOPD1/λ1|<2N+1.30・・・(13)
Specifically, when the optical path length difference is approximately odd times, the first wavelength is λ1 (nm), and the optical path length difference that the first type of step imparts to the first wavelength light flux is ΔOPD1 (nm). It is defined by the following condition (13).
2N + 0.70 <| ΔOPD1 / λ1 | <2N + 1.30 (13)
より詳細には、上記の光路長差は、条件(13)におけるNを1に設定した場合は条件(17)、該Nを2に設定した場合は条件(19)で規定される。
2.70<|ΔOPD1/λ1|<3.30・・・(17)
4.70<|ΔOPD1/λ1|<5.30・・・(19)
More specifically, the optical path length difference is defined by the condition (17) when N is set to 1 in the condition (13), and the condition (19) when N is set to 2.
2.70 <| ΔOPD1 / λ1 | <3.30 (17)
4.70 <| ΔOPD1 / λ1 | <5.30 (19)
なお、第三のレーザー光に関する正規回折次数光が不要回折次数光よりも高い回折効率を有するようにするため、第二実施形態の位相シフト構造において、上記条件(13)を満たす上記段差は、第三のレーザー光に対して付与する光路長差ΔOPDc1が、以下の条件(18)または条件(20)を満たすように設計される。さらに言えば、条件(17)を満たす段差は以下の条件(18)を満たすように設計されている。同様に、上記条件(19)を満たす一種類目の段差は、光路長差ΔOPDc1が、以下の条件(20)を満たすように設計されている。
1.32<|ΔOPDc1/λ3|<1.62・・・(18)
2.30<|ΔOPDc1/λ3|<2.60・・・(20)
In addition, in order to make the regular diffraction order light related to the third laser light have a higher diffraction efficiency than the unnecessary diffraction order light, in the phase shift structure of the second embodiment, the step satisfying the condition (13) is The optical path length difference ΔOPDc1 applied to the third laser beam is designed to satisfy the following condition (18) or condition (20). Furthermore, the step satisfying the condition (17) is designed to satisfy the following condition (18). Similarly, the first step satisfying the condition (19) is designed such that the optical path length difference ΔOPDc1 satisfies the following condition (20).
1.32 <| ΔOPDc1 / λ3 | <1.62 (18)
2.30 <| ΔOPDc1 / λ3 | <2.60 (20)
上記の条件(13)、より具体的には条件(17)や条件(19)を満たすように構成すると、少なくとも一方の段差により付与される光路長差ΔOPD1が第一のレーザー光に対して、略(2J+1)波長分になる。そのため、特に第三の光ディスクD3使用時における光量が低くならざるを得ない。そこで、光路長差ΔOPD1とは異なる光路長差を付与する段差は、特に第三の光ディスクD3使用時における光量を高くするように設計される。詳しくは、光路長差ΔOPD1とは異なる光路長差を付与する段差が第一のレーザー光に対して付与する光路長差ΔOPD2が以下の条件(21)、より具体的には条件(22)を満たすように設計される。
2L−0.20<|ΔOPD2/λ1|<2L+0.20・・・(21)
1.80<|ΔOPD2/λ1|<2.20・・・(22)
When configured to satisfy the above condition (13), more specifically, the condition (17) and the condition (19), the optical path length difference ΔOPD1 provided by at least one step is Approximately (2J + 1) wavelengths. For this reason, the amount of light especially when the third optical disc D3 is used must be reduced. Therefore, the step for providing the optical path length difference different from the optical path length difference ΔOPD1 is designed to increase the amount of light particularly when the third optical disc D3 is used. Specifically, the optical path length difference ΔOPD2 provided to the first laser beam by the step providing the optical path length difference different from the optical path length difference ΔOPD1 satisfies the following condition (21), more specifically, the condition (22). Designed to satisfy.
2L−0.20 <| ΔOPD2 / λ1 | <2L + 0.20 (21)
1.80 <| ΔOPD2 / λ1 | <2.20 (22)
光路長差ΔOPD2が、条件(21)や条件(22)を満たすように段差構造設計することにより、第一のレーザー光や第二のレーザー光に関する回折効率を高く維持しつつも、第三の光ディスクD3使用時における記録面22上での光量を高くすることができる。
By designing the step structure so that the optical path length difference ΔOPD2 satisfies the condition (21) and the condition (22), the diffraction efficiency related to the first laser beam and the second laser beam is maintained at a high level. The amount of light on the
上記に示すような段差構造を設計することにより、各光ディスクD1〜D3使用時に、対応する第一から第三のレーザー光を略平行光束に変換して用いたとしても、各光ディスクD1〜D3使用時に発生する球面収差を良好に抑えることができるとともに、トラッキング動作時に発生するコマ収差や非点収差を良好に抑えることができる。また、第三の光ディスクD3使用時に不要回折次数光の発生を抑えてフォーカシング機能を良好に保つことができる。 By designing the step structure as shown above, even when each of the optical discs D1 to D3 is used, even if the corresponding first to third laser beams are converted into a substantially parallel light beam, each of the optical discs D1 to D3 is used. It is possible to satisfactorily suppress spherical aberration that sometimes occurs and to satisfactorily suppress coma and astigmatism that occur during tracking operation. Further, when the third optical disc D3 is used, generation of unnecessary diffraction order light can be suppressed, and the focusing function can be kept good.
以上、実施形態を二つ説明した。また、第一および第二実施形態の対物レンズ10では、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生に必要なNAを確保するための有効光束径の違いに応じて、第一の領域の外側に第一の領域とは異なる位相シフト構造を持つ第二の領域が、さらには第二の領域の外側に第一、第二の各領域とは異なる位相シフト構造を持つ第三の領域が設けられる場合もある。
Two embodiments have been described above. Further, in the
第二の領域の位相シフト構造は、一般に第三の光ディスクD3使用時よりも高いNAが要求される第一、第二の光ディスクD1、D2使用時に用いられる第一および第二のレーザー光を、対応する光ディスクD1、D2の記録面22上に良好に収束させるための回折作用を持つ。
The phase shift structure of the second region generally includes the first and second laser beams used when using the first and second optical discs D1 and D2, which require a higher NA than when using the third optical disc D3. It has a diffractive action for satisfactorily converging on the
また、第二の領域の位相シフト構造は、第三のレーザー光の収束に寄与しないような段差を有する。つまり、第一のレーザー光を基準とした場合(言い換えれば第一のレーザー光が入射した場合)に、第二の領域の段差において付与される光路長差のうち少なくとも一種類の絶対値は、第一の領域に存在する段差において付与される光路長差の絶対値とは異なる。ここで、第一の領域に複数種類の段差が存在する場合は、第一のレーザー光に対して偶数に近い光路長差を付与する段差が、上記第一の領域に存在する段差に該当する。例えば第一の領域に上述したような二種類の段差が存在する場合、上記条件(21)や(22)を満足するような段差が、上記第一の領域に存在する段差に該当する。 Further, the phase shift structure of the second region has a level difference that does not contribute to the convergence of the third laser beam. That is, when the first laser beam is used as a reference (in other words, when the first laser beam is incident), at least one absolute value of the optical path length difference provided at the step of the second region is: This is different from the absolute value of the optical path length difference given at the step existing in the first region. Here, when there are a plurality of types of steps in the first region, the step that gives an even optical path length difference to the first laser light corresponds to the step existing in the first region. . For example, when there are two types of steps as described above in the first region, the steps satisfying the above conditions (21) and (22) correspond to the steps existing in the first region.
また、第三の領域の位相シフト構造は、対物レンズ10の第一面11における第一のレーザー光の入射光束径と、第二のレーザー光の有効光束径が異なる場合に設けられる。
The phase shift structure in the third region is provided when the incident light beam diameter of the first laser light on the
第三の領域が設けられるケースとしては、まず、第一の光ディスクD1使用時の焦点距離をf1、第二の光ディスクD2使用時の焦点距離をf2としたとき、以下の条件(23)、
f1×NA1>f2×NA2・・・(23)
が成立する場合、つまり、第一のレーザー光が入射する場合の対物レンズ10の入射面での有効光束径が、第二のレーザー光が入射する場合の対物レンズ10の入射面での有効光束径より大きい場合が挙げられる。この場合、第一のレーザー光が第一の光ディスクD1の記録面上において略無収差で良好に収束するような位相シフト構造を有する第三の領域が第一面11に形成される。
As a case where the third region is provided, first, when the focal length when using the first optical disc D1 is f1, and the focal length when using the second optical disc D2 is f2, the following condition (23):
f1 × NA1> f2 × NA2 (23)
That is, that is, when the first laser beam is incident, the effective beam diameter on the incident surface of the
条件(23)が成立する場合に形成される第三の領域は、第二の領域とは異なり、第二のレーザー光の収束には寄与しない。つまり、条件(23)が成立するときに形成される第三の領域は、第二のレーザー光に対する開口制限機能を有する。そのため、該構造は、第一のレーザー光について互いに隣り合う屈折面の境界において付与される光路長差が、第二の領域における第一のレーザー光についての光路長差とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域は、第一のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。 Unlike the second region, the third region formed when the condition (23) is satisfied does not contribute to the convergence of the second laser beam. That is, the third region formed when the condition (23) is satisfied has an aperture limiting function for the second laser beam. Therefore, the structure is designed so that the optical path length difference given at the boundary between adjacent refractive surfaces for the first laser light is different from the optical path length difference for the first laser light in the second region. The At the time of the design, the third region is blazed so that the diffraction efficiency for the first laser beam is maximized.
第三の領域が設けられるケースとしては、次に、以下の条件(24)、
f1×NA1<f2×NA2・・・(24)
が成立する場合、つまり、第二のレーザー光が入射する場合の対物レンズ10の入射面での有効光束径が、第一のレーザー光が入射する場合の対物レンズ10の入射面での有効光束径より大きい場合が挙げられる。この場合、第二のレーザー光が第二の光ディスクD2の記録面上において略無収差で良好に収束するような位相シフト構造を有する第三の領域が第一面11に形成される。条件(24)が成立する場合に形成される第三の領域は、第二の領域とは異なり、第一のレーザー光の収束には寄与しない。つまり、条件(24)が成立するときに形成される第三の領域は、第一のレーザー光に対する開口制限機能を有する。そのため、該位相シフト構造は、第二のレーザー光について互いに隣り合う屈折面の境界において付与される光路長差が、第二の領域における第二のレーザー光についての光路長差とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域は、第二のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。
As a case where the third region is provided, next, the following condition (24),
f1 × NA1 <f2 × NA2 (24)
That is, that is, the effective light beam diameter on the incident surface of the
以上説明した第一実施形態の対物レンズ10を対物光学系として用いた光情報記録再生装置100の具体的な実施例を3例、第二実施形態の対物レンズ10を対物光学系として用いた光情報記録再生装置100の具体的な実施例を4例、計7例示す。
Three specific examples of the optical information recording / reproducing
各実施例1〜3の対物レンズ10を搭載する光情報記録再生装置100は、図1および図2(A)〜(C)に示される。各実施例4〜7の対物レンズ10を搭載する光情報記録再生装置100は、図6(A)〜(C)に示される。なお、各実施例に関して、第三の光ディスクD3使用時は、情報の記録または再生に好適な開口数を得るために図示しない開口制限素子を用いて光束径を規定している。そのため、図2(A)〜(C)や図6(A)〜(C)に示すように、第三の光ディスクD3使用時は、第一、第二の光ディスクD1、D2使用時に比べて有効光束径が小さくなる。
An optical information recording / reproducing
各実施例において使用される光ディスクは、保護層厚t1=0.6mmの最も記録密度の高い第一の光ディスクD1、保護層厚t2=0.6mmであり第一の光ディスクD1よりは記録密度の低い第二の光ディスクD2、保護層厚t3=1.2mmの最も記録密度の低い第三の光ディスクD3を想定する。 The optical disk used in each example is the first optical disk D1 having the highest recording density with the protective layer thickness t1 = 0.6 mm, and the protective layer thickness t2 = 0.6 mm, which is higher in recording density than the first optical disk D1. Assume a low second optical disk D2 and a third optical disk D3 having the lowest recording density with a protective layer thickness t3 = 1.2 mm.
実施例1の光情報記録再生装置100の対物レンズ10は、一種類の光路長差を与える段差のみで構成された位相シフト構造を第一面11に有している。実施例1の対物レンズ10の具体的な仕様は、表1に示されている。
The
表1中、倍率の値が示すように、実施例1では、光ディスクD1〜D2使用時には、レーザー光は平行光束として、光ディスクD3使用時には、レーザー光は発散光束として、対物レンズ10に入射する。表1に示す対物レンズ10を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表2〜表4に示される。
As shown in Table 1, the magnification value indicates that in Example 1, the laser light is incident on the
表2〜表4中の備考に示すように、面番号0が各光源1A〜1C、面番号1、2が各回折格子2A〜2C、面番号3、4が各カップリングレンズ3A〜3C、表2〜表3の面番号5、6がビームスプリッタ41、表2〜3の面番号7、8および表4の面番号5,6がビームスプリッタ42、表2〜3の面番号9、10および表4の面番号7、8が対物レンズ10、表2〜3の面番号11、12および表4の面番号9、10が媒体である各光ディスクD1〜D3の保護層21および記録面22を示している。表2〜表4中、rはレンズ各面の曲率半径(単位:mm)、dは情報の記録または再生時におけるレンズ厚またはレンズ間隔(単位:mm)、n(Xnm)は波長Xnmでの屈折率である。以下の各実施例2〜4において示すようにおいても同様である。
As shown in the remarks in Tables 2 to 4, the
また、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表5〜7に示される。なお各表における表記Eは、10を基数、Eの右の数字を指数とする累乗を表している。
Further, the second surfaces of the
実施例1の対物レンズ10の第一面11に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数における係数P2…は表8に示される。また、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表9に示される。表9に示すように、回折次数mは使用するレーザー光によって異なる値が設定されている。
Table 8 shows coefficients P 2 in the optical path difference function for defining the annular structure to be formed on the
表1、表8より、条件(3)、(4)の値は、5.00となる。よって、実施例1の対物レンズ10は、条件(3)および(4)を両方満たす。
From Tables 1 and 8, the values of conditions (3) and (4) are 5.00. Therefore, the
実施例1の対物レンズ10の第一面11に形成される輪帯構造は具体的には表10に示される。表10は、実施例1の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲と、第一および第三のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。各輪帯の番号は光軸側から順に振られており、各輪帯の範囲は、光軸からの高さhmin〜hmaxで表されている。
Table 10 specifically shows an annular structure formed on the
実施例1の光情報記録再生装置の対物レンズ10は、アッベ数νdが58であるため、条件(5)を満たす。また表10に示すように、第一のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差|ΔOPD/λ1|は、3.00(つまり、N=1)であり、条件(1)および条件(6)を満たす。また、第三のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差|ΔOPD/λ3|は、1.49であり、条件(12)も満たす。
The
ここで、実施例1の光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表11に示す。
Here, Table 11 shows specific numerical configurations of the optical system for detecting the focus error signal when recording or reproducing information on the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
表11中の備考に示すように、面番号11、12が光ディスクD3の保護層および記録面、面番号13、14が対物レンズ10、面番号15、16がビームスプリッタ42、面番号17、18がカップリングレンズ3C、面番号19、20が、ハーフミラー5C、面番号21が受光部6Cを示している。
As shown in the remarks in Table 11, the
図7は、実施例1の光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号を示す。また、図8に比較例におけるフォーカスエラー信号を示す。比較例の対物レンズとしては、条件(3)、(4)の値が0.00となる以外は実施例1と同一に構成した位相シフト構造を持つレンズを想定する。図7と図8を比較すると分かるように、実施例1の受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号は、比較例よりも、崩れの小さい良好なS字状の波形を有している。つまり、実施例1の光情報記録再生装置100は、条件(3)、(4)を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑え、フォーカシング機能の低下を良好に防いでいる。
FIG. 7 shows a focus error signal detected by the light receiving unit 6C when recording or reproducing information on the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
さらに、実施例1の光情報記録再生装置100は、表1から分かるように、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が−0.081であり、条件(7)から条件(9)を満たす。
Further, as can be seen from Table 1, in the optical information recording / reproducing
図9(A)〜(C)は、実施例1の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図9(A)が第一のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図9(B)が第二のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図9(C)が第三のレーザー光使用時に発生する球面収差を、それぞれ表す。以下に示す各実施例での収差図においても同様である。
FIGS. 9A to 9C are aberration diagrams illustrating spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing
図9(A)〜(C)に示すように、実施例1の対物レンズ10を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例1の光情報記録再生装置100の説明である。
As shown in FIGS. 9A to 9C, the optical information recording / reproducing
実施例2の光情報記録再生装置100の対物レンズ10も、実施例1と同様に、一種類の光路長差を与える段差のみで構成された位相シフト構造を第一面11に有している。実施例2の対物レンズ10の具体的な仕様は、表12に示されている。表12に示す対物レンズ10を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表13〜表15に示される。
Similarly to the first embodiment, the
実施例1と同様に、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表16〜18に示される。
Similar to the first embodiment, the second surfaces of the
実施例2の対物レンズ10の第一面11に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数における係数P2…は表19に示される。また、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表20に示される。
Table 19 shows coefficients P 2 in the optical path difference function for defining the annular zone structure to be formed on the
表12、表19より、条件(3)、(4)の値は、10.00となる。よって、実施例2の対物レンズ10は、条件(3)および(4)を両方満たす。
From Tables 12 and 19, the values of the conditions (3) and (4) are 10.00. Therefore, the
実施例2の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は、具体的には表21に示されている。表21は、実施例2の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲と、第一および第三のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。
The phase shift structure formed on the
実施例2の光情報記録再生装置の対物レンズ10は、アッベ数νdが58で条件(5)を満たす。また表21に示すように、第一のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差|ΔOPD/λ1|は3.00(つまり、N=1)であり、条件(1)および条件(6)を満たす。また、第三のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差|ΔOPDc/λ3|は、1.49であり、条件(12)も満たす。
The
ここで、実施例2の光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表22に示す。
Here, in the optical information recording / reproducing
表22中の備考に示すように、面番号11、12が光ディスクD3の保護層および記録面、面番号13、14が対物レンズ10、面番号15、16がビームスプリッタ42、面番号17、18がカップリングレンズ3C、面番号19、20が、ハーフミラー5C、面番号21が受光部6Cを示している。
As shown in the remarks in Table 22,
図10は、実施例2の対物レンズ10を有する光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図10に示すように、受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なS字状の波形を有している。つまり、実施例2の光情報記録再生装置100も、実施例1と同様に条件(3)、(4)を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。
FIG. 10 shows a focus error signal detected by the light receiving unit 6C when recording or reproducing information on the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
さらに、実施例2の光情報記録再生装置100は、表12から分かるように、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が−0.081であり、条件(7)から条件(9)を満たす。
Further, as can be seen from Table 12, in the optical information recording / reproducing
図11(A)〜(C)は、実施例2の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。
FIGS. 11A to 11C are aberration diagrams showing spherical aberrations that occur when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing
図11(A)〜(C)に示すように、実施例2の対物レンズ10を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例2の光情報記録再生装置100の説明である。
As shown in FIGS. 11A to 11C, the optical information recording / reproducing
実施例3の光情報記録再生装置100の対物レンズ10も、実施例1や実施例2と同様に、一種類の光路長差を与える段差のみで構成された位相シフト構造を第一面11に有している。実施例3の対物レンズ10の具体的な仕様は、表23に示されている。表23に示す対物レンズ10を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表24〜表26に示される。
Similarly to the first and second embodiments, the
なお、表23によれば、f1×NA1が1.46、f2×NA2が1.51となる。つまり、実施例3の光情報記録再生装置100は、条件(24)を満たす。そこで、実施例3の対物レンズ10の第一面11には、各レーザー光の収束に寄与する第一領域と、第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第二領域と、第一のレーザー光、ないし第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第三領域と、が形成されている。第一面における各領域の範囲を光軸AXからの高さhで表すと、
第一領域…h≦1.100、
第二領域…1.100<h≦1.460、
第三領域…1.460<h≦1.510、となる。
According to Table 23, f1 × NA1 is 1.46 and f2 × NA2 is 1.51. That is, the optical information recording / reproducing
1st area | region ... h <= 1.100,
2nd area | region ... 1.100 <h <= 1.460,
Third region: 1.460 <h ≦ 1.510.
上記の各実施例と同様に、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表27〜29に示される。
Similar to the above embodiments, the second surfaces of the
実施例3の対物レンズ10の第一面11の各領域に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数における係数P2…は表30に示される。また、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは領域毎に異なり、それぞれ表31に示される。
Table 30 shows coefficients P 2 in the optical path difference function for defining the annular zone structure to be formed in each region of the
表23、表30より、条件(3)、(4)の値は、11.22となる。よって、実施例3の対物レンズ10は、条件(3)および(4)を両方満たす。
From Tables 23 and 30, the values of conditions (3) and (4) are 11.22. Therefore, the
実施例3の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は、具体的には表32に示されている。表32は、実施例3の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲と、各レーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。なお、表32において、|ΔOPDd/λ2|は、第二のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差を表す。
The phase shift structure formed on the
実施例3の光情報記録再生装置の対物レンズ10は、アッベ数νdが58であるため、条件(5)を満たす。また表32に示すように、第一のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差|ΔOPD/λ1|は3.00(つまり、N=1)であり、条件(1)および条件(6)を満たす。また、第三のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差|ΔOPD/λ3|は、1.58であり、条件(12)も満たす。
The
ここで、実施例3の光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表33に示す。
Table 33 shows specific numerical configurations of an optical system for detecting a focus error signal when recording or reproducing information on the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
表33中の備考に示すように、面番号11、12が光ディスクD3の保護層および記録面、面番号13、14が対物レンズ10、面番号15、16がビームスプリッタ42、面番号17、18がカップリングレンズ3C、面番号19、20が、ハーフミラー5C、面番号21が受光部6Cを示している。
As shown in the remarks in Table 33,
図12は、実施例3の対物レンズ10を有する光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図12に示すように、受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なS字状の波形を有している。つまり、実施例3の光情報記録再生装置100も、上記各実施例と同様に条件(3)、(4)を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。
FIG. 12 shows a focus error signal detected by the light receiving unit 6C at the time of recording or reproducing information on the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
さらに、実施例3の光情報記録再生装置100は、表12から分かるように、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が−0.113であり、条件(7)から条件(9)を満たす。
Further, as can be seen from Table 12, in the optical information recording / reproducing
図13(A)〜(C)は、実施例3の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図13(A)〜(C)に示すように、実施例3の対物レンズ10を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例3の光情報記録再生装置100の説明である。
FIGS. 13A to 13C are aberration diagrams illustrating spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing
実施例4の光情報記録再生装置100の対物レンズ10は、上記第二実施形態の具体的な例である。つまり、実施例4の対物レンズ10は、二種類の異なる光路長差を与える段差で構成された位相シフト構造を第一面11に有している。実施例4の対物レンズ10の具体的な仕様は、表34に示されている。表34に示す対物レンズ10を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表35〜表37に示される。
The
上記各実施例と同様に、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表38〜40に示される。
Similar to the above embodiments, the second surfaces of the
実施例4の対物レンズ10の第一面11に形成されることになる輪帯構造を規定するための第iの光路差関数における係数P2i…は表41に示される。また、各光路差関数において、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表42に示される。
Table 41 shows coefficients P 2 i... In the i-th optical path difference function for defining the annular structure to be formed on the
表34、表41より、条件(15)、(16)の値は、4.00となる。よって、実施例4の対物レンズ10は、条件(15)および(16)を両方満たす。
From Tables 34 and 41, the values of the conditions (15) and (16) are 4.00. Therefore, the
実施例4の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は、具体的には表43に示されている。表43は、実施例4の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲と、第一および第三のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。
The phase shift structure formed on the
実施例4の光情報記録再生装置の対物レンズ10は、アッベ数νdが58で条件(5)を満たす。また表43に示すように、第一のレーザー光が各段差により付与される光路長差|ΔOPD1/λ1|、|ΔOPD2/λ1|は、それぞれ、3.00、2.00である。つまり、実施例4では、条件(13)におけるNを1に、条件(21)におけるLを1に設定している。また、第三のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差|ΔOPDc1/λ3|は、1.49である。よって、条件(13)、(17)、(18)、(21)および(22)を満たす。
The
ここで、実施例4の光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表44に示す。
Here, in Table 44, specific numerical configurations of the optical system for detecting the focus error signal at the time of recording or reproducing information with respect to the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
表44中の備考に示すように、面番号11、12が光ディスクD3の保護層および記録面、面番号13、14が対物レンズ10、面番号15、16がビームスプリッタ42、面番号17、18がカップリングレンズ3C、面番号19、20が、ハーフミラー5C、面番号21が受光部6Cを示している。
As shown in the remarks in Table 44,
図14は、実施例3の対物レンズ10を有する光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図12に示すように、受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なS字状の波形を有している。つまり、実施例3の光情報記録再生装置100は、条件(15)、(16)を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。
FIG. 14 shows a focus error signal detected by the light receiving unit 6C when recording or reproducing information on the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
さらに、実施例4の光情報記録再生装置100は、図6(A)〜(C)や表34から分かるように、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が0.000である。よって、いずれの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても、トラッキング時の収差の発生を良好に抑えることができる。
Furthermore, as can be seen from FIGS. 6A to 6C and Table 34, the optical information recording / reproducing
図15(A)〜(C)は、実施例3の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である図15(A)〜(C)に示すように、実施例4の対物レンズ10を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例4の光情報記録再生装置100の説明である。
FIGS. 15A to 15C are aberration diagrams illustrating spherical aberrations that occur when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing
実施例5の光情報記録再生装置100の対物レンズ10も実施例4と同様に、二種類の異なる光路長差を与える段差で構成された位相シフト構造を第一面11に有している。実施例5の対物レンズ10の具体的な仕様は、表45に示されている。表34に示す対物レンズ10を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表46〜表48に示される。
Similarly to the fourth embodiment, the
既述の他の実施例と同様に、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表49〜51に示される。
Similar to the other embodiments described above, the second surfaces of the
実施例5の対物レンズ10の第一面11に形成されることになる輪帯構造を規定するための第iの光路差関数における係数P2i…は表52に示される。また、各光路差関数において、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表53に示される。
Table 52 shows coefficients P 2 i... In the i-th optical path difference function for defining the annular structure to be formed on the
表45、表52より、条件(15)、(16)の値は、9.50となる。よって、実施例5の対物レンズ10は、条件(15)および(16)を両方満たす。
From Tables 45 and 52, the values of the conditions (15) and (16) are 9.50. Therefore, the
実施例5の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は、具体的には表54に示されている。表54は、実施例5の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲と、第一および第三のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。
The phase shift structure formed on the
実施例5の光情報記録再生装置の対物レンズ10は、ある。表54に示すように、第一のレーザー光が各段差により付与される光路長差|ΔOPD1/λ1|、|ΔOPD2/λ1|は、それぞれ、3.00、2.00である。つまり、実施例5では、条件(13)におけるNを1に、条件(21)におけるLを1に設定している。また、第三のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差|ΔOPDc1/λ3|は、1.49である。よって、条件(13)、(17)、(18)、(21)、(22)を満たす。
There is an
ここで、実施例5の光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表55に示す。
Table 55 shows the specific numerical configuration of the optical system for detecting the focus error signal at the time of recording or reproducing information with respect to the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
表55中の備考に示すように、面番号11、12が光ディスクD3の保護層および記録面、面番号13、14が対物レンズ10、面番号15、16がビームスプリッタ42、面番号17、18がカップリングレンズ3C、面番号19、20が、ハーフミラー5C、面番号21が受光部6Cを示している。
As shown in the remarks in Table 55,
図16は、実施例5の対物レンズ10を有する光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図16に示すように、受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なS字状の波形を有している。つまり、実施例5の光情報記録再生装置100も、上記実施例4と同様に条件(15)、(16)を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。
FIG. 16 shows a focus error signal detected by the light receiving unit 6C at the time of recording or reproducing information on the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
さらに、実施例5の光情報記録再生装置100は、図6(A)〜(C)や表45から分かるように、f1×M1が0.000、f2×M2が0.000、f3×M3が0.000である。よって、いずれの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても、トラッキング時の収差の発生を良好に抑えることができる。
Further, as can be seen from FIGS. 6A to 6C and Table 45, the optical information recording / reproducing
図17(A)〜(C)は、実施例5の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図17(A)〜(C)に示すように、実施例5の対物レンズ10を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例5の光情報記録再生装置100の説明である。
FIGS. 17A to 17C are aberration diagrams showing spherical aberrations that occur when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing
実施例6の光情報記録再生装置100の対物レンズ10は、二種類の異なる光路長差を与える段差で構成された位相シフト構造を第一面11の第一領域に有している。また、第一領域の外側に特定のレーザー光に対する開口制限機能を持つ第二、第三の各領域を持つ。実施例5の対物レンズ10の具体的な仕様は、表56に示されている。表56に示す対物レンズ10を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表57〜表59に示される。
The
なお、表56によれば、f1×NA1が1.46、f2×NA2が1.51となる。つまり、実施例6の光情報記録再生装置100は、条件(24)を満たす。そこで、実施例6の対物レンズ10の第一面11には、上記の通り、各レーザー光の収束に寄与する第一領域と、第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第二領域と、第一のレーザー光および第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第三領域と、が形成されている。第一面における各領域の範囲を光軸AXからの高さhで表すと、
第一領域…h≦1.100、
第二領域…1.100<h≦1.460、
第三領域…1.460<h≦1.510、となる。
According to Table 56, f1 × NA1 is 1.46 and f2 × NA2 is 1.51. That is, the optical information recording / reproducing
1st area | region ... h <= 1.100,
2nd area | region ... 1.100 <h <= 1.460,
Third region: 1.460 <h ≦ 1.510.
他の各実施例と同様に、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表60〜62に示される。
As in the other embodiments, the second surfaces of the
実施例6の対物レンズ10の第一面11の各領域に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数P2…(複数の光路差関数により規定される第一領域にあっては、第iの光路差関数における係数P2i…)は表63に示される。また、各光路差関数において、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表64に示される。
Optical path difference function P 2 for defining an annular structure to be formed in each region of the
表56、表63より、条件(15)、(16)の値は、12.11となる。よって、実施例6の対物レンズ10は、条件(15)および(16)を両方満たす。
From Tables 56 and 63, the values of the conditions (15) and (16) are 12.11. Therefore, the
実施例6の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は、具体的には表65に示されている。表65は、実施例6の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲と、各レーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。なお、表65および以降に示す表において、|ΔOPDd1/λ2|は、第二のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差を表す。
The phase shift structure formed on the
実施例6の光情報記録再生装置の対物レンズ10は、アッベ数νdが58である。また、表65に示すように、第一のレーザー光が各段差により付与される光路長差|ΔOPD1/λ1|、|ΔOPD2/λ1|は、それぞれ、3.10、2.00である。つまり、実施例6では、条件(13)におけるNを1に、条件(21)におけるLを1に設定している。また、第三のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差|ΔOPDc1/λ3|は、1.54である。よって、条件(13)、(17)、(18)、(21)、(22)を満たす。
The
ここで、実施例6の光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表66に示す。
Table 66 shows the specific numerical configuration of the optical system for detecting the focus error signal when recording or reproducing information with respect to the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
表66中の備考に示すように、面番号11、12が光ディスクD3の保護層および記録面、面番号13、14が対物レンズ10、面番号15、16がビームスプリッタ42、面番号17、18がカップリングレンズ3C、面番号19、20が、ハーフミラー5C、面番号21が受光部6Cを示している。
As shown in the remarks in Table 66,
図18は、実施例6の対物レンズ10を有する光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図18に示すように、受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なS字状の波形を有している。つまり、実施例4の光情報記録再生装置100も、上記各実施例と同様に条件(14)、(15)を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。
FIG. 18 shows a focus error signal detected by the light receiving unit 6C when recording or reproducing information on the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
さらに、実施例6の光情報記録再生装置100は、図6(A)〜(C)や表56から分かるように、f1×M1、f2×M2、f3×M3がいずれも0.000である。よって、いずれの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても、トラッキング時の収差の発生を良好に抑えることができる。
Furthermore, as can be seen from FIGS. 6A to 6C and Table 56, in the optical information recording / reproducing
図19(A)〜(C)は、実施例6の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図19(A)〜(C)に示すように、実施例6の対物レンズ10を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例6の光情報記録再生装置100の説明である。
FIGS. 19A to 19C are aberration diagrams illustrating spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing
実施例4の対物レンズ10の具体的な仕様は、表67に示されている。表67に示す対物レンズ10を備える光情報記録再生装置100の各光ディスクD1〜D3使用時における具体的数値構成は、表68〜表70に示される。
Specific specifications of the
なお、表67によれば、f1×NA1が1.46、f2×NA2が1.51となる。つまり、実施例7の光情報記録再生装置100も、条件(24)を満たす。そこで、実施例6の対物レンズ10の第一面11には、各レーザー光の収束に寄与する第一領域と、第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第二領域と、第一のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第三領域と、が形成されている。第一面における各領域の範囲を光軸AXからの高さhで表すと、
第一領域…h≦1.100、
第二領域…1.100<h≦1.460、
第三領域…1.460<h≦1.510、となる。
According to Table 67, f1 × NA1 is 1.46 and f2 × NA2 is 1.51. That is, the optical information recording / reproducing
1st area | region ... h <= 1.100,
2nd area | region ... 1.100 <h <= 1.460,
Third region: 1.460 <h ≦ 1.510.
他の実施例と同様に、各カップリングレンズ3A〜3Cの第二面、および対物レンズ10の両面11、12は非球面である。第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表71〜73に示される。
Similar to the other embodiments, the second surface of each of the
実施例7の対物レンズ10の第一面11の各領域に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数P2…(複数の光路差関数により規定される第一領域にあっては、第iの光路差関数における係数P2i…)は表74に示される。また、各光路差関数において、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数mは表75に示される。
Optical path difference function P 2 for defining an annular structure to be formed in each region of the
表67、表74より、条件(15)、(16)の値は、7.56となる。よって、実施例7の対物レンズ10は、条件(15)および(16)を両方満たす。
From Table 67 and Table 74, the values of the conditions (15) and (16) are 7.56. Therefore, the
実施例7の対物レンズ10の第一面11に形成される位相シフト構造は、具体的には表76に示されている。表76は、実施例7の対物レンズ10の第一面11に形成される各輪帯の範囲と、第一のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。
The phase shift structure formed on the
実施例7の光情報記録再生装置の対物レンズ10は、アッベ数νdが58である。また、表76に示すように、第一のレーザー光が各段差により付与される光路長差|ΔOPD1/λ1|、|ΔOPD2/λ1|は、それぞれ、5.23、2.00である。つまり、実施例7では、条件(13)におけるNを2に、条件(21)におけるLを1に設定している。よって、実施例7は、条件(13)、(19)、(21)、(22)を満たす。また、表76に示すように、第三のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差|ΔOPDc1/λ3|は、2.59である。よって、実施例7は条件(20)も満たす。
The
ここで、実施例7の光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表77に示す。
Table 77 shows the specific numerical configuration of the optical system for detecting the focus error signal when recording or reproducing information with respect to the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
表77中の備考に示すように、面番号11、12が光ディスクD3の保護層および記録面、面番号13、14が対物レンズ10、面番号15、16がビームスプリッタ42、面番号17、18がカップリングレンズ3C、面番号19、20が、ハーフミラー5C、面番号21が受光部6Cを示している。
As shown in the remarks in Table 77,
図20は、実施例7の対物レンズ10を有する光情報記録再生装置100において、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図20に示すように、受光部6Cで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なS字状の波形を有している。つまり、実施例7の光情報記録再生装置100も、上記の各実施例と同様に条件(15)、(16)を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。
FIG. 20 shows a focus error signal detected by the light receiving unit 6C at the time of recording or reproducing information on the third optical disc D3 in the optical information recording / reproducing
さらに、実施例7の光情報記録再生装置100は、図6(A)〜(C)や表67から分かるように、f1×M1、f2×M2、f3×M3がいずれも0.000である。よって、いずれの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても、トラッキング時の収差の発生を良好に抑えることができる。
Furthermore, as can be seen from FIGS. 6A to 6C and Table 67, in the optical information recording / reproducing
図21(A)〜(C)は、実施例7の光情報記録再生装置100において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図21(A)〜(C)に示すように、実施例7の対物レンズ10を搭載した光情報記録再生装置100は、各光ディスクD1〜D3のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例7の光情報記録再生装置100の説明である。
FIGS. 21A to 21C are aberration diagrams illustrating spherical aberration that occurs when the first to third laser beams are used in the optical information recording / reproducing
以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく以下に例示するように、様々な範囲で変形が可能である。 The above is the embodiment of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments, and can be modified in various ranges as exemplified below.
本発明に係る光情報記録再生装置用対物レンズは、各実施例の具体的数値構成に限定されるものではない。光情報記録再生装置の対物光学系を構成するレンズ等の光学素子の数は複数であっても良い。対物光学系が複数の光学素子から構成される場合、本発明に係る設計方法により設計される光学素子は、片側一面のみならず両面に位相シフト構造を設けることができる。 The objective lens for an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention is not limited to the specific numerical configuration of each embodiment. There may be a plurality of optical elements such as lenses constituting the objective optical system of the optical information recording / reproducing apparatus. When the objective optical system is composed of a plurality of optical elements, the optical element designed by the designing method according to the present invention can be provided with phase shift structures on both sides as well as on one side.
また、上記の各実施例で示したように、各光源1A〜1Cと光ディスクD1〜D3との間に配設されるカップリングレンズ3A〜3Cの焦点距離は、波長差による屈折率により異なる。ここで、本発明に係る光情報記録再生装置では、各光源1A〜1Cから照射されたレーザー光を共通のカップリングレンズを介して記録面に導く構成にしてもよい。該構成を採用する場合であって、第一のレーザー光を照射する光源1Aと第二のレーザー光を照射する光源1Bが同一基板上にある場合、つまり各光源がカップリングレンズから同距離にある場合、焦点距離の違いによって第一のレーザー光と第二のレーザー光の少なくとも一方は、収束光、もしくは発散光にならざるを得ない。この場合であっても、結像倍率が極力小さくなるように、具体的には上記の条件(7)および条件(8)を満たすように対物レンズを配置すれば、上記各実施例と同様の効果を奏することができる。
Further, as shown in the above embodiments, the focal lengths of the
1A、1B、1C 光源
2A、2B、2C 回折格子
3A、3B、3C カップリングレンズ
41、42 ビームスプリッタ
5A、5B、5C ハーフミラー
6A、6B、6C 受光部
10 対物レンズ
D1〜D3 光ディスク
100 光情報記録再生装置
1A, 1B,
Claims (16)
前記第一の波長をλ1(nm)、前記第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1≒405nm、λ3≒790nm
であり、
少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、前記第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間に入射光束に対して光路長差を付与する段差を持つ段差構造を有し、
前記段差構造は、前記段差が前記第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPD(nm)とすると、以下の条件(1)、
2N+0.70<|ΔOPD/λ1|<2N+1.30・・・(1)
(ただし、Nは整数である。)
を満たし、
前記段差構造を規定する光路差関数φ(h)を、以下の式(2)、
P 2 、P 4 、P 6 、…は、それぞれ二次、四次、六次、…の係数、
mは、前記入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、前記入射光束の使用波長、
で表すと、以下の条件(4)、
2.50<(f1×P 2 )/(t3−t1)<13.00・・・(4)
(ただし、f1は、前記第一の波長に対する対物レンズの焦点距離、
t3は、前記第三の光ディスクのディスク厚、
t1は、前記第一の光ディスクのディスク厚(ただしt1<t3であり、第一から第三の各光ディスクのディスク厚のうちt1は最も薄く、t3は最も厚い))、
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物レンズ。 Recording information on each optical disc by using one of the three light fluxes having the first to third wavelengths in order from the short wavelength side to the first to third optical discs in the descending order of recording density. Or an objective lens used in an optical information recording / reproducing apparatus for performing reproduction,
When the first wavelength is λ1 (nm) and the third wavelength is λ3 (nm),
λ1 ≒ 405nm, λ3 ≒ 790nm
And
At least one surface has a first region for converging a light beam of the third wavelength on the recording surface of the third optical disk, and is divided into a plurality of concentric refractive surfaces in the first region. , Having a step structure having a step for providing an optical path length difference with respect to an incident light beam between adjacent refractive surfaces,
In the step structure, when the optical path length difference given to the light flux of the first wavelength by the step is ΔOPD (nm), the following condition (1):
2N + 0.70 <| ΔOPD / λ1 | <2N + 1.30 (1)
(However, N is an integer.)
The filling,
The optical path difference function φ (h) that defines the step structure is expressed by the following equation (2),
P 2 , P 4 , P 6 ,... Are secondary, quaternary, sixth order,.
m is the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency of the incident light beam,
λ is the wavelength used for the incident light flux,
In the following condition (4),
2.50 <(f1 × P 2 ) / (t3-t1) <13.00 (4)
(Where f1 is the focal length of the objective lens with respect to the first wavelength,
t3 is the disc thickness of the third optical disc,
t1 is the disc thickness of the first optical disc (where t1 <t3, and t1 is the thinnest and t3 is the thickest among the disc thicknesses of the first to third optical discs)),
An objective lens for an optical information recording / reproducing apparatus, characterized in that:
対物レンズを備え、
前記第一の波長をλ1(nm)、前記第二の波長をλ2(nm)、前記第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、
前記第一の波長および前記第二の波長の光束は略平行光束を、前記第三の波長の光束は発散光を前記対物レンズに入射させ、
前記対物レンズの、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、前記第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、
互いに隣り合う屈折面の間に、入射光束に対して光路長差を付与する段差を持つ段差構造を有し、
前記第一の領域において、少なくともその境界部近傍における前記段差が前記第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPD(nm)とすると、以下の条件(1)、
2N+0.70<|ΔOPD/λ1|<2N+1.30・・・(1)
(ただし、Nは整数である。)
を満たし、
前記段差構造を規定する光路差関数φ(h)を、以下の式(2)、
P2、P4、P6、…は、それぞれ二次、四次、六次、…の係数、
mは、前記入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、前記入射光束の使用波長、
で表すと、以下の条件(4)、
2.50<(f1×P 2 )/(t3−t1)<13.00・・・(4)
(ただし、f1は、前記第一の波長に対する対物レンズの焦点距離)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 Optical information recording for recording or reproducing information on each optical disc by using any one of three kinds of light beams having the first to third wavelengths for the first to third optical discs having different recording densities. A playback device,
With an objective lens,
When the first wavelength is λ1 (nm), the second wavelength is λ2 (nm), and the third wavelength is λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
And
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disc is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disc is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the required numerical aperture is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
And
The protective layer thickness of the first optical disk on which information is recorded or reproduced using the light beam having the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is set to t1, which is longer than the first wavelength. The thickness of the protective layer of the second optical disc on which information is recorded or reproduced using a light beam having a second wavelength is t2, and information is obtained using a light beam having the longest third wavelength among the first to third wavelengths. When the protective layer thickness of the third optical disc on which recording or reproduction is performed is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And
The luminous flux of the first wavelength and the second wavelength is a substantially parallel luminous flux, the luminous flux of the third wavelength makes divergent light incident on the objective lens,
At least one surface of the objective lens has a first region for converging a light beam having a third wavelength on a recording surface of a third optical disc, and a plurality of concentric shapes are formed in the first region. Divided into refractive surfaces,
Between the refracting surfaces adjacent to each other , having a step structure having a step that gives a difference in optical path length to the incident light flux,
In the first region, when the optical path length difference that the step at least near the boundary portion imparts to the light flux having the first wavelength is ΔOPD (nm), the following condition (1):
2N + 0.70 <| ΔOPD / λ1 | <2N + 1.30 (1)
( However, N is an integer .)
The filling,
The optical path difference function φ (h) that defines the step structure is expressed by the following equation (2),
P 2 , P 4 , P 6 ,... Are secondary, quaternary, sixth order,.
m is the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency of the incident light beam,
λ is the wavelength used for the incident light flux,
In the following condition (4),
2.50 <(f1 × P 2 ) / (t3-t1) <13.00 (4)
( Where f1 is the focal length of the objective lens with respect to the first wavelength )
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
前記対物レンズは、アッベ数νdが以下の条件(5)、
40≦νd≦80・・・(5)
を満たす単レンズであり、
前記段差構造は、以下の条件(6)、
2.70<|ΔOPD/λ1|<3.30・・・(6)
を満たし、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の条件(7)から条件(9)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(7)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(8)
−0.12<f3×M3<−0.04・・・(9)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 2 .
The objective lens has an Abbe number νd of the following condition (5):
40 ≦ νd ≦ 80 (5)
Single lens satisfying
The step structure has the following condition (6):
2.70 <| ΔOPD / λ1 | <3.30 (6)
The filling,
In recording or reproducing information on the first optical disc, the imaging magnification is M1, the focal length is f1, and in recording or reproducing information on the second optical disc, the imaging magnification is M2, and the focal length is f2. In the recording or reproduction of information on the three optical discs, when the imaging magnification is M3 and the focal length is f3, the following conditions (7) to (9)
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (7)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (8)
−0.12 <f3 × M3 <−0.04 (9)
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
前記対物レンズは、アッベ数νdが以下の条件(10)、
20≦νd<40・・・(10)
を満たす単レンズであり、
前記段差構造は、以下の条件(6)、
2.70<|ΔOPD/λ1|<3.30・・・(6)
を満たし、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM1、焦点距離をf1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM2、焦点距離をf2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をM3、焦点距離をf3とすると、以下の条件(7)、(8)、(11)、
−0.02<f1×M1<0.02・・・(7)
−0.02<f2×M2<0.02・・・(8)
−0.38<f3×M3<−0.30・・・(11)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 2 .
The objective lens has an Abbe number νd of the following condition (10):
20 ≦ νd <40 (10)
Single lens satisfying
The step structure has the following condition (6):
2.70 <| ΔOPD / λ1 | <3.30 (6)
The filling,
In recording or reproducing information on the first optical disc, the imaging magnification is M1, the focal length is f1, and in recording or reproducing information on the second optical disc, the imaging magnification is M2, and the focal length is f2. In the recording or reproduction of information on the three optical discs, when the imaging magnification is M3 and the focal length is f3, the following conditions (7), (8), (11),
−0.02 <f1 × M1 <0.02 (7)
−0.02 <f2 × M2 <0.02 (8)
−0.38 <f3 × M3 <−0.30 (11)
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
前記段差が前記第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPDc(nm)とすると、以下の条件(12)、
1.32<|ΔOPDc/λ3|<1.62・・・(12)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 3 or 4 ,
When the optical path length difference that the step gives to the light flux of the third wavelength is ΔOPDc (nm), the following condition (12):
1.32 <| ΔOPDc / λ3 | <1.62 (12)
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
対物レンズを備え、
前記第一の波長をλ1(nm)、前記第二の波長をλ2(nm)、前記第三の波長をλ3(nm)とすると、
λ1<λ2<λ3
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1>NA3かつNA2>NA3
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
であり、
前記対物レンズの、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、前記第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間に、入射光束に対して異なる光路長差を付与する少なくとも二種類の段差を有する段差構造を有し、
前記第一の領域において、前記少なくとも二種類の段差のうち少なくとも一方は、該段差において、前記第一の波長の光束に対して付与される光路長差をΔOPD1(nm)とすると、以下の条件(13)、
2N+0.70<|ΔOPD1/λ1|<2N+1.30・・・(13)
(ただし、Nは整数である。)
を満たし、
前記段差構造は、少なくとも第1と第2の光路差関数によって規定され、第i(iは自然数)の光路差関数φi(h)を、以下の式(14)、
P2i、P4i、P6i、…は、それぞれ第iの光路差関数における二次、四次、六次、…の係数、
mは、前記入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、前記入射光束の使用波長
で表すと、第1の光路差関数に関して、以下の条件(16)、
2.50<(f1×P 2 1)/(t3−t1)<13.00・・・(16)
(ただし、f1は、前記第一の波長に対する対物レンズの焦点距離)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 Optical information recording for recording or reproducing information on each optical disc by using any one of three kinds of light beams having the first to third wavelengths for the first to third optical discs having different recording densities. A playback device,
With an objective lens,
When the first wavelength is λ1 (nm), the second wavelength is λ2 (nm), and the third wavelength is λ3 (nm),
λ1 <λ2 <λ3
And
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disc is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disc is NA2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disc. If the required numerical aperture is NA3,
NA1> NA3 and NA2> NA3
And
The thickness of the protective layer of the first optical disk on which information is recorded or reproduced using the light beam of the first wavelength is t1, and the information recording or reproduction is performed on the light beam of the second wavelength. When the protective layer thickness of the optical disk is t2, and the protective layer thickness of the third optical disk on which information is recorded or reproduced using the light beam of the third wavelength is t3,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
And
At least one surface of the objective lens has a first region for converging a light beam having a third wavelength on a recording surface of a third optical disc, and a plurality of concentric shapes are formed in the first region. A step structure having at least two types of steps that are divided into refracting surfaces and that give different optical path length differences between incident light beams between refracting surfaces adjacent to each other,
In the first region, at least one of the at least two types of steps has the following condition when a difference in optical path length given to the light flux having the first wavelength is ΔOPD1 (nm) at the steps. (13),
2N + 0.70 <| ΔOPD1 / λ1 | <2N + 1.30 (13)
( However, N is an integer. )
The filling,
The step structure is defined by at least first and second optical path difference functions, and an i-th (i is a natural number) optical path difference function φi (h) is expressed by the following equation (14):
P 2 i, P 4 i, P 6 i,... Are coefficients of second order, fourth order, sixth order,... In the i th optical path difference function,
m is the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency of the incident light beam,
When λ is expressed in terms of the used wavelength of the incident light beam, the following condition (16) with respect to the first optical path difference function:
2.50 <(f1 × P 2 1) / (t3-t1) <13.00 (16)
( Where f1 is the focal length of the objective lens with respect to the first wavelength )
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
前記第一の領域で、条件(13)を満足する段差が、さらに以下の条件(17)、
2.70<|ΔOPD1/λ1|<3.30・・・(17)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 6 .
In the first region, the level difference satisfying the condition (13) is further reduced by the following condition (17):
2.70 <| ΔOPD1 / λ1 | <3.30 (17)
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
前記第一の領域で、条件(17)を満足する段差が前記第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPDc1(nm)とすると、以下の条件(18)、
1.32<|ΔOPDc1/λ3|<1.62・・・(18)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 7 .
When the optical path length difference that the step satisfying the condition (17) gives to the light beam having the third wavelength in the first region is ΔOPDc1 (nm), the following condition (18):
1.32 <| ΔOPDc1 / λ3 | <1.62 (18)
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
前記第一の領域で、条件(13)を満足する段差が、さらに以下の条件(19)、
4.70<|ΔOPD1/λ1|<5.30・・・(19)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 6 .
In the first region, the level difference satisfying the condition (13) further satisfies the following condition (19),
4.70 <| ΔOPD1 / λ1 | <5.30 (19)
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
前記第一の領域で、条件(19)を満足する段差が前記第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPDc1(nm)とすると、以下の条件(20)、
2.30<|ΔOPDc1/λ3|<2.60・・・(20)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 9 .
When the optical path length difference that the step satisfying the condition (19) imparts to the light beam having the third wavelength in the first region is ΔOPDc1 (nm), the following condition (20):
2.30 <| ΔOPDc1 / λ3 | <2.60 (20)
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
前記少なくとも一方の段差とは異なる光路長差を付与する段差が前記第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔOPD2(nm)とすると、以下の条件(21)、
2L−0.20<|ΔOPD2/λ1|<2L+0.20・・・(21)
(ただし、Lは整数である。)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 6 to 10 ,
When the optical path length difference that the optical path length difference that gives the optical path length difference different from the at least one step is applied to the light flux of the first wavelength is ΔOPD2 (nm), the following condition (21):
2L−0.20 <| ΔOPD2 / λ1 | <2L + 0.20 (21)
( However, L is an integer. )
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
以下の条件(22)、
1.80<|ΔOPD2/λ1|<2.20・・・(22)
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 11 ,
The following condition (22),
1.80 <| ΔOPD2 / λ1 | <2.20 (22)
An optical information recording / reproducing apparatus characterized by satisfying the above.
前記対物レンズは、前記第一の領域の外側に前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、
前記第二の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
前記第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値が、前記第一の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なることを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 2 to 5 ,
The objective lens converges the light flux of the first wavelength and the light flux of the second wavelength on the recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc, respectively, outside the first region; and Having a second region that does not contribute to the convergence of the light flux of the third wavelength;
The second region has a step that provides at least one kind of optical path length difference with respect to an incident light beam at a boundary between adjacent refracting surfaces,
An optical information recording / reproducing apparatus, wherein an absolute value of an optical path length difference given by the step of the second region is different from an absolute value of an optical path length difference given by the step of the first region.
前記対物レンズは、前記第一の領域の外側に、前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、
前記第二の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
前記第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値が前記|ΔOPD1/λ1|とは異なることを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 6 to 12 ,
The objective lens, outside the first region, converges the light flux of the first wavelength and the light flux of the second wavelength on the recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc, respectively. And having a second region that does not contribute to the convergence of the light flux of the third wavelength,
The second region has a step that provides at least one kind of optical path length difference with respect to an incident light beam at a boundary between adjacent refracting surfaces,
An optical information recording / reproducing apparatus, wherein an absolute value of an optical path length difference given by a step of the second region is different from the | ΔOPD1 / λ1 |.
以下の条件(23)、
f1×NA1>f2×NA2・・・(23)
を満たし、
前記対物レンズは、前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束のみを収束させ、前記第二および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、
前記第三の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
前記第三の領域の段差により付与される光路長差の絶対値は、前記第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なることを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 13 or 14 ,
The following conditions (23),
f1 × NA1> f2 × NA2 (23)
The filling,
The objective lens has a third region outside the second region for converging only the light beam of the first wavelength and not contributing to the convergence of the light beam of the second and third wavelengths,
The third region has a step that provides at least one kind of optical path length difference with respect to the incident light flux at a boundary between adjacent refracting surfaces,
The optical information recording / reproducing apparatus, wherein the absolute value of the optical path length difference given by the step in the third region is different from the absolute value of the optical path length difference given by the step in the second region.
以下の条件(24)、
f1×NA1<f2×NA2・・・(24)
を満たし、
前記対物レンズは、前記第二の領域の外側に、前記第二の波長の光束のみを収束させ、前記第一および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、
前記第三の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
前記第三の領域の段差により付与される光路長差の絶対値は、前記第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なることを特徴とする光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 13 or 14 ,
The following conditions (24),
f1 × NA1 <f2 × NA2 (24)
The filling,
The objective lens has a third region outside the second region that converges only the light flux of the second wavelength and does not contribute to the convergence of the light flux of the first and third wavelengths,
The third region has a step that provides at least one kind of optical path length difference with respect to the incident light flux at a boundary between adjacent refracting surfaces,
The optical information recording / reproducing apparatus, wherein the absolute value of the optical path length difference given by the step in the third region is different from the absolute value of the optical path length difference given by the step in the second region.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006189977A JP4849979B2 (en) | 2005-07-12 | 2006-07-11 | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005203094 | 2005-07-12 | ||
JP2005203094 | 2005-07-12 | ||
JP2006189977A JP4849979B2 (en) | 2005-07-12 | 2006-07-11 | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007048426A JP2007048426A (en) | 2007-02-22 |
JP4849979B2 true JP4849979B2 (en) | 2012-01-11 |
Family
ID=37851116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006189977A Expired - Fee Related JP4849979B2 (en) | 2005-07-12 | 2006-07-11 | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4849979B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7764722B2 (en) | 2007-02-26 | 2010-07-27 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor laser element |
JP5199655B2 (en) | 2007-12-12 | 2013-05-15 | Hoya株式会社 | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus |
JP5584552B2 (en) * | 2009-12-21 | 2014-09-03 | Hoya株式会社 | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus, and optical information recording / reproducing apparatus |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001216674A (en) * | 1999-11-22 | 2001-08-10 | Asahi Optical Co Ltd | Objective lens for optical head |
JP4300914B2 (en) * | 2002-12-18 | 2009-07-22 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Optical pickup device and optical element |
JP3948481B2 (en) * | 2003-08-12 | 2007-07-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | Optical pickup device |
JP2005141800A (en) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Konica Minolta Opto Inc | Divergent angle conversion element and optical pickup device |
-
2006
- 2006-07-11 JP JP2006189977A patent/JP4849979B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007048426A (en) | 2007-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4562645B2 (en) | Optical element design method and optical information recording / reproducing apparatus | |
KR20030084691A (en) | Recording reproducing optical system, objective lens and optical pickup apparatus | |
WO2010013616A1 (en) | Objective lens and optical pickup device | |
KR101409689B1 (en) | Objective lens, optical pickup apparatus and optical information recording and/or reproducing apparatus | |
JP4850013B2 (en) | Optical information recording / reproducing apparatus and objective lens for optical information recording / reproducing apparatus | |
JP5199655B2 (en) | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus | |
JP4828303B2 (en) | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus | |
JP2009252309A (en) | Objective lens for optical information recording/reproducing device and optical information recording/reproducing device | |
JP4170231B2 (en) | Objective lens for optical disc | |
JP2007334952A (en) | Objective for optical information recording and reproducing device | |
JP4849979B2 (en) | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus | |
JP2009199707A (en) | Objective optical system for optical information recording and reproducing device, and optical information recording and reproducing device | |
JP4148520B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP4274429B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP4328562B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP2008130190A (en) | Coupling lens and optical pickup device | |
JP4443501B2 (en) | Objective lens for optical information recording / reproducing device | |
JP2009070547A (en) | Objective optical system for optical information recording/reproducing device, and optical information recording/reproducing device | |
JP2009070545A (en) | Optical pick-up device | |
JP4384555B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP4504875B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP5584552B2 (en) | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus, and optical information recording / reproducing apparatus | |
JP2002050069A (en) | Objective lens for optical pickup device and optical pickup device | |
JP4443368B2 (en) | Objective lens | |
JP4849905B2 (en) | Optical pickup optical system, objective lens, and optical pickup device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080424 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090624 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110216 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110929 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111018 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141028 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |