JP5131640B2 - 光ピックアップ装置及び対物レンズ - Google Patents
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Description
光束を出射する光源と、リレーレンズ系と、対物レンズと、光検出器とを有し、前記対物レンズが、前記基準層に対して所定の光軸方向位置に配置され、前記光源から出射され前記リレーレンズ系を介して入射した収束光束を、前記光記録層のいずれかの深さ位置に集光させ、前記光検出器は前記光ディスクから出射した光束を受光するようになっており、
前記リレーレンズ系は、光軸方向に変位することにより、前記対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させ、これにより情報を記録及び/又は再生すべき前記記録層の深さ位置を選択でき、
前記光ディスクの記録層において、前記光ディスクの表面から記録位置までの厚みにより発生する収差を補正可能範囲である光ディスク厚み方向の領域の中で、前記領域の中間位置よりも前記対物レンズから遠い側(反光源側)に集光したときの波面収差が最も小さくなるように設定されていることを特徴とする。
0.03<m・NA<0.55 (1)
但し、
m:前記光記録層のいずれかに対して球面収差を最適に補正した状態で集光させるよう前記リレーレンズ系を変位させたときの前記対物レンズの結像倍率
NA:前記光記録層のいずれかに対して球面収差を最適に補正した状態で集光させるよう前記リレーレンズ系を変位させたときの前記対物レンズの像側開口数
0.03<m・NA<0.47 (1’)
より好ましくは、以下の式を満足することを特徴とする。
0.05<m・NA<0.40 (1”)
0.5<d/f<3.5 (2)
但し、
d:前記対物レンズの軸上厚
f:前記対物レンズの焦点距離
0.8<d/f<1.7 (2’)
次に、本実施の形態に用いることができる対物レンズの実施例を、比較例と比較しながら説明する。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10-3)を、E(例えば、2.5E―3)を用いて表すものとする。
表1に、比較例1のレンズデータを示す。比較例1においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.6mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには平行光(無限光)が入射するものとする。比較例1の光ピックアップ装置において、対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させる(倍率補正)ことにより光ディスク厚誤差を補正したときの収差補正状況を、図3,4に示す。図3に、比較例1に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図4に、比較例1に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。ここで、倍率補正時の対物レンズのワーキングディスタンスは一定とした。図4に示すように、光ディスク記録位置=0mmで対物レンズへの入射光束はm=0より無限光、光ディスク記録位置<0mmで倍率m>0、つまり対物レンズに収束光入射となり、光ディスク記録位置>0mmで倍率m<0、つまり対物レンズに発散光入射となる。図3に示すように、無限光が入射する対物レンズを使用すると、倍率補正しても最適に波面収差が補正されていないことがわかる。
表2に、比較例2のレンズデータを示す。比較例2においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.6mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには発散光が入射するものとする。比較例2の光ピックアップ装置において、対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させる(倍率補正)ことにより光ディスク厚誤差を補正したときの収差補正状況を、図5,6に示す。図5に、比較例2に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図6に、比較例2に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図5より、発散光入射を使用すると、倍率補正しても最適に補正されていないことがわかる。
表3に、実施例1のレンズデータを示す。実施例1においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.6mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図8に、実施例1に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図9に、実施例1に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図8から明らかなように、記録位置を深さ方向に変化させても、3次球面収差も5次球面収差も増加せず、従って倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、式(1)、(2)の値について、m・NA:0.18、d/f:0.89である。又、対物レンズへの最大入射角は7°である。
表4に、実施例2のレンズデータを示す。実施例2においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.6mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図10に、実施例2に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図11に、実施例2に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図10に示すように、記録位置を深さ方向に変化させても、3次球面収差も5次球面収差も増加せず、従って倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、式(1)、(2)の値について、m・NA:0.41、d/f:0.69である。特にこの場合、対物レンズと光ディスクとの間隔(ワーキングディスタンス)を動かさずとも補正が可能である。又、対物レンズへの最大入射角は10°である。
表5に、実施例3のレンズデータを示す。実施例3においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.6mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図12に、実施例3に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図13に、実施例3に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図12に示すように、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、式(1)、(2)の値について、m・NA:0.08、d/f:1.23である。又、対物レンズへの最大入射角は7°である。実施例3ではm・NAは(2)式の範囲内であり、下限に近い実施例である。(1)式の下限を上回ると光ディスク厚の変化による球面収差を十分に補正できる。
表6に、実施例4のレンズデータを示す。実施例4においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.6mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図14に、実施例4に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図15に、実施例4に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図14から明らかなように、倍率補正することによりディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、式(1)、(2)の値について、m・NA:0.16、d/f:1.02である。
表7に、実施例5のレンズデータを示す。実施例5においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.6mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図16に、実施例5に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図17に、実施例5に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図16に示すように、光ディスク記録位置が-0.2mmから+0.4mmまでは、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、式(1)、(2)の値について、m・NA:0.16、d/f:0.63である。又、対物レンズへの最大入射角は9°である。
表8に、実施例6のレンズデータを示す。実施例6においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.6mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図18に、実施例6に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図19に、実施例6に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図18に示すように、光ディスク記録位置が-0.2mmから+0.4mmまでは、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、式(1)、(2)の値について、m・NA:0.16、d/f:1.61である。又、対物レンズへの最大入射角は21°である。
表9に、実施例7のレンズデータを示す。実施例7においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.6mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図20に、実施例7に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図21に、実施例7に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図20に示すように、光ディスク記録位置が-0.6mmから+0.6mmまでは、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、式(1)、(2)の値について、m・NA:0.29、d/f:3.33である。又、対物レンズへの最大入射角は1°である。
表10に、実施例8のレンズデータを示す。実施例8においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.2mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図22に、実施例8に関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図23に、実施例8に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図22に示すように、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、式(1)、(2)の値について、m・NA:0.39、d/f:1.54である。又、対物レンズへの最大入射角は8°である。
表11に、実施例9の対物レンズのレンズデータを示し、表12に、実施例9の対物レンズと倍率変化光学系を含む集光光学系のレンズデータを示す。実施例9においては、光ディスクの記録位置=0.0mmのとき、ディスク面厚さ=0.2mmの設計であり、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、対物レンズには収束光が入射するものとする。図27に、本実施例にかかる集光光学系の断面図を示し、図28に、実施例9の対物レンズに関して光ディスクの記録位置に対する球面収差の量を表すグラフを示し、図29に、実施例9の対物レンズに関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示し、図30に、実施例9の集光光学系に関して光ディスクの記録位置に対するm・NAを表すグラフを示す。図28、30に示すように、倍率補正することにより光ディスク記録位置による球面収差の発生が抑えられている。尚、光ディスク記録位置=0.0mmのとき、式(1)、(2)の値について、m・NA:0.47、d/f:1.04である。又、対物レンズへの最大入射角は11°である。
ACT2 第2アクチュエータ
BB ボビン
DM 距離計
DP ダイクロイックプリズム
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
GC コリメートレンズ
LD1 半導体レーザ
OBJ 対物レンズ
PBS 偏光ビームスプリッタ
PD 光検出器
PU1 光ピックアップ装置
QWP λ/4波長板
ROS リレーレンズ系
SN センサレンズ
Claims (11)
- 基準層と、記録層とを有し、前記記録層の異なる深さ位置に情報を記録可能な光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置において、
光束を出射する光源と、リレーレンズ系と、対物レンズと、光検出器とを有し、前記対物レンズが、前記基準層に対して一定の光軸方向位置に配置され、前記光源から出射され前記リレーレンズ系を介して入射した収束光束を、前記光記録層のいずれかの深さ位置に集光させ、前記光検出器は前記光ディスクから出射した光束を受光するようになっており、
前記リレーレンズ系は、光軸方向に変位することにより、前記対物レンズに入射する収束光束の収束角を変化させ、これにより情報を記録及び/又は再生すべき前記記録層の深さ位置を選択でき、
前記光ディスクの記録層において、前記光ディスクの表面から記録位置までの厚みにより発生する収差を補正可能範囲である光ディスク厚み方向の領域の中で、前記領域の中間位置よりも前記対物レンズから遠い側(反光源側)に集光したときの波面収差が最も小さくなるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。
0.03<m・NA<0.55 (1)
但し、
m:前記光記録層のいずれかに対して球面収差を最適に補正した状態で集光させるよう前記リレーレンズ系を変位させたときの前記対物レンズの結像倍率
NA:前記光記録層のいずれかに対して球面収差を最適に補正した状態で集光させるよう前記リレーレンズ系を変位させたときの前記対物レンズの像側開口数 - 前記対物レンズは、以下の式を満足する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。
0.03<m・NA<0.47 (1’) - 前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする請求項2又は3に記載の光ピックアップ装置。
0.05<m・NA<0.40 (1’) - 前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
0.5<d/f<3.5 (2)
但し、
d:前記対物レンズの軸上厚
f:前記対物レンズの焦点距離 - 前記対物レンズは、以下の式を満足することを特徴とする請求項5に記載の光ピックアップ装置。
0.8<d/f<1.7 (2’) - 前記光ディスクは基準層を有し、前記対物レンズは、前記基準層に対して所定の光軸方向位置に配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記基準層の層数をNs、前記記録層の層数をNiとすると、Ns<Niを満たすことを特徴とする請求項7に記載の光ピックアップ装置。
- 前記基準層の層数は1〜3であることを特徴とする請求項8に記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物レンズの光源側の面に入射する光束の入射角の大きさが30°以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いることを特徴とする対物レンズ。
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