JP4958022B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
λ≦500nm
NA≧0.7
0.4≦│(Ph/Pf)−2│≦25.0
ただし、NA:光情報記録媒体に記録および/または再生を行うのに必要な所定の像側開口数、
Pf:光情報記録媒体に記録および/または再生を行うのに必要な所定の像側開口数における回折輪帯間隔(mm)、
Ph:光情報記録媒体に記録および/または再生を行うのに必要な所定の像側開口数の1/2の開口数における回折輪帯間隔(mm)
0.35<(X1−X2)・(N−1)/(NA・f)<0.55
ただし、X1:光軸に垂直で前記対物レンズの光源側の面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(前記NAのマージナル光線が入射する光源側の面上の位置)における前記対物レンズの光源側の面との光軸方向の差(mm)で、前記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
X2:光軸に垂直で前記対物レンズの光紹鴎記録媒体側の面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(前記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の面上の位置)における光情報記録媒体側の面との光軸方向の差(mm)で、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
N:前記対物レンズの前記波長λにおける屈折率
f:前記対物レンズの全系の焦点距離(mm)
0.39<(X1−X2)・(N−1)/(NA・f)<0.52
0.75<NA<0.95
−200≦b 4i ・hi max 4 /(λ・f・NA 4 )≦−5 (13)
ただし、b 4i :第i面状に形成された、前記回折構造により透過波面に付加される光路差を、Φ ni =ni・(b 2i ・hi 2 +b 4i ・hi 4 +b 6i ・hi 6 +・・・)により定義される光路差関数で表す場合に(ここで、niは、前記第i面上に形成された回折構造で発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折光の回折次数、hiは光軸からの高さ(mm)、b 2i 、b 4i 、b 6i 、・・・はそれぞれの2次、4次、6次、・・・・・・の光路差関数係数(回折面係数ともいう)である)、の4次の光路差関数係数、hi max :第i面の有効径最大高さ(mm)
|ΔSA|≦1.5
また、光情報記録媒体が保護層などの透明基板を挟んで2つあるいはそれ以上の情報記録層を有する場合、各記録面における透明基板の厚さの違いによって生ずる球面収差の変動を補正するので、各記録面への集光スポットの集光状態を常に良好に保つことができ、情報記録媒体の片側の面に2倍あるいはそれ以上の容量の情報を記録および/または再生可能な光ピックアップ装置を得ることができる。
さらに、│(Ph/Pf)−2│は、回折構造の輪帯間隔すなわち光軸に垂直な方向の輪帯間の間隔に関し、光路差関数が2次の光路差関数係数(回折面係数ともいう)しか有しないならば、(Ph/Pf)−2=0となるが、本発明では基準波長からの微少な波長変化によって生じる球面収差の変化を回折の作用により良好に補正するために、光路差関数の高次の光路差関数係数を用いることが好ましいが、このとき、(Ph/Pn−2)が0からある程度離れた値をとることが好ましく、この条件を満たしていれば、波長変化による球面収差の変化を回折の作用により良好に打ち消すことができる。従来の技術で述べたように対物レンズの高開口数化および光源の短波長化が図られてくると、光源の微少な発振波長の変動に起因する球面収差の変化量は無視できないほど大きくなるので、適切な情報の記録および/または再生ができなくなってしまう。しかしながら、上述の条件を満たすことにより、波長変化による球面収差の変化を良好に打ち消すことができる。下限以上で基準波長から波長が変化したときの球面収差が補正過剰になりすぎず、上限以下で基準波長から波長が変化したときの球面収差が補正不足になり過ぎない。
(X1−X2)・(N−1)/(NA・f)の値が上記の範囲内にあれば、光束が入射した場合に発生する高次コマ収差が大きくなりすぎず、各面間の光軸ずれによる高次のコマ収差が大きくなりすぎない。また、光源から射出される光の波長が微少量変化した場合の球面収差の変化量が大きくなりすぎない。さらに、下限以上でマージナル光線の球面収差が補正過剰になり過ぎず、上限以下でマージナル光線の球面収差が補正不足になり過ぎない。上述の作用を達成するには、請求項3のように、
0.39<(X1−X2)・(N−1)/(NA・f)<0.52
を満たすのがより好ましい。
その際、NA0.65以上の光束はフレア成分とすることで、情報記録面上でスポット径が絞られすぎず、光ピックアップ装置の受光素子での不要信号の検出を防いでいる。また、波長λ2の光束を対物レンズに対し発散光入射とすることで、透明基板厚きt2=0.6mmの光情報記録媒体を記録再生する際のワーキングディスタンスを大きく確保している。
次に、実施例10〜20について説明するが、その一覧表を表20に示す。なお、以下の実施例10〜20の説明文、および実施例10〜20のレンズデータ表において、NAOBJは対物レンズの像側開口数、fOBJは対物レンズの設計基準波長における焦点距離、λは設計基準波長を表す。
青紫色半導体レーザのモードホップによる、対物レンズのフォーカシングが追従できないほどの瞬時的な波長変化量を+1nmと仮定した場合、実施例10の対物レンズの、モードホップ時の波面収差のデフォーカス成分は、0.001λrms以下である。
(実施例11)
実施例11の対物レンズの、モードホップ時の波面収差のデフォーカス成分は、0.001λrmsである。
赤色半導体レーザのモードホップによる、対物レンズのフォーカシングが追従できないほどの瞬時的な波長変化量を+3nmと仮定した場合、実施例12の対物レンズの、モードホップ時の波面収差のデフォーカス成分は、0.001λrmsである。
実施例13の対物レンズの、モードホップ時の波面収差のデフォーカス成分は、0.011λrmsである。
実施例17の対物レンズの、モードホップ時の波面収差のデフォーカス成分は、0.051λrmsである。
実施例19の対物レンズの、モードホップ時の波面収差のデフォーカス成分は、0.035λrmsである。
160 対物レンズ
150 2次元アクチュエータ
151 1次元アクチュエータ
17 絞り
111 第1の光源
112 第2の光源
200 第1,第2の光ディスク
300 光検出器
301、302 光検出器
210 透明基板
220 光ディスクの情報記録面
Claims (14)
- 波長λの光束を出射する光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を変えるカップリングレンズと、このカップリングレンズを介した光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズとを有し、前記記録面からの反射光を検出することで前記光情報記録媒体に対する情報の記録および/または再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記光情報記録媒体は、同一の光束入射面側に透明基板と情報記録層とが交互に複数積層された構造を有し、
前記カップリングレンズを光軸方向へ変移させることで、前記光束入射面から各情報記録層までの透明基板の厚さの違いによって生じる球面収差の変動を補正し、
前記対物レンズは、少なくとも1つの面が非球面となされた単玉レンズであって、
少なくとも1つの面上に輪帯状の回折構造が形成され、
次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
λ≦500nm
NA≧0.7
0.4≦│(Ph/Pf)−2│≦25.0
ただし、NA:光情報記録媒体に記録および/または再生を行うのに必要な所定の像側開口数、
Pf:光情報記録媒体に記録および/または再生を行うのに必要な所定の像側開口数における回折輪帯間隔(mm)、
Ph:光情報記録媒体に記録および/または再生を行うのに必要な所定の像側開口数の1/2の開口数における回折輪帯間隔(mm) - 前記対物レンズは、両面が非球面となされ、
次式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。
0.35<(X1−X2)・(N−1)/(NA・f)<0.55
ただし、X1:光軸に垂直で前記対物レンズの光源側の面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(前記NAのマージナル光線が入射する光源側の面上の位置)における前記対物レンズの光源側の面との光軸方向の差(mm)で、前記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
X2:光軸に垂直で前記対物レンズの光紹鴎記録媒体側の面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(前記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の面上の位置)における光情報記録媒体側の面との光軸方向の差(mm)で、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする
N:前記対物レンズの前記波長λにおける屈折率
f:前記対物レンズの全系の焦点距離(mm) - 前記対物レンズは、次式を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光ピックアップ装置。
0.39<(X1−X2)・(N−1)/(NA・f)<0.52 - 前記対物レンズは、次式を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
0.75<NA<0.95 - 前記対物レンズは、次式を満たすことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
−200≦b 4i ・hi max 4 /(λ・f・NA 4 )≦−5
ただし、b 4i :第i面状に形成された、前記回折構造により透過波面に付加される光路差を、Φ ni =ni・(b 2i ・hi 2 +b 4i ・hi 4 +b 6i ・hi 6 +・・・)により定義される光路差関数で表す場合に(ここで、niは、前記第i面上に形成された回折構造で発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折光の回折次数、hiは光軸からの高さ(mm)、b 2i 、b 4i 、b 6i 、・・・はそれぞれの2次、4次、6次、・・・・・・の光路差関数係数(回折面係数ともいう)である)、の4次の光路差関数係数、hi max :第i面の有効径最大高さ(mm) - 前記光源の波長が+10nm変化したときのマージナル光線の球面収差の変化量をΔSA(μm)としたとき、次式を満たすことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
|ΔSA|≦1.5 - 前記回折構造で発生するn次回折光の光量が他のいずれの次数の回折光の光量よりも大きく、
nは、0、±1以外の整数であって、
前記対物レンズは、前記光情報記録媒体に対する情報の記録及び/又は再生するために前記回折構造で発生した前記n次回折光を前記光情報記録媒体の情報記録面に集光することができることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。 - 前記対物レンズは、飽和吸水率が0.5%以下である材料から形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物レンズは、使用波長領域で厚さが3mmにおける内部透過率が85%以上である材料から形成されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記カップリングレンズを光軸方向へ変移させることで、前記光源の発振波長の微小な変動によって生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物レンズは、少なくとも1枚のプラスチック材料から形成されたレンズを含み、
前記カップリングレンズを光軸方向へ変移させることで、温度変化によって生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。 - 前記カップリングレンズを光軸方向へ変移させることで、前記光情報記録媒体の透明基板の厚さの微小な変動によって生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
- 球面収差がオーバー側に変動する時は、前記カップリングレンズは、球面収差が変動する前に比して、前記対物レンズとの間隔を増加させるように光軸方向に沿って変移し、球面収差がアンダー側に変動する時は、前記カップリングレンズは、球面収差が変動する前に比して、前記対物レンズとの間隔を減少させるように光軸方向に沿って変移することで球面収差の変動を補正することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記光ピックアップ装置は、ビームスプリッタを有し、
前記カップリングレンズは、前記ビームスプリッタと前記対物レンズの間の光路中に設けられていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
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