JPWO2007138924A1 - Optical pickup device - Google Patents

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美佳 和智
中村 健太郎
中村  健太郎
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Abstract

記録密度の高い光情報記録媒体に対して、環境温度の変化や光源の波長のばらつきに係らず高精度な記録及び/再生を適正に行うために、本発明に係る光ピックアップ装置1は、波長380〜420nmの第1光束L1を出射する半導体レーザ発振器LD1と、基材の主成分が樹脂材料である単玉レンズからなる対物レンズ15とを有し、対物レンズ15を介して、第1光束L1によりBD10に記録及び/又は再生を行うものであって、対物レンズ15の像側開口数NA1が0.75〜0.87であり、対物レンズ15のBD10に対する作動距離が0.3mm以上であり、一定の関係式を満たす。In order to appropriately perform high-precision recording and / or reproduction on an optical information recording medium having a high recording density regardless of changes in the environmental temperature and variations in the wavelength of the light source, the optical pickup device 1 according to the present invention has a wavelength The semiconductor laser oscillator LD1 that emits the first light beam L1 of 380 to 420 nm and the objective lens 15 that is a single lens whose main component is a resin material are included, and the first light beam passes through the objective lens 15. Recording and / or reproduction on the BD 10 by L1, the image-side numerical aperture NA1 of the objective lens 15 is 0.75 to 0.87, and the working distance of the objective lens 15 relative to the BD 10 is 0.3 mm or more. Yes, satisfying a certain relational expression.

Description

本発明は、光情報の記録及び/再生を行う光ピックアップ装置に関し、特に、波長380〜420nmの青紫色光源を用い、対物レンズの像側開口数が0.75〜0.87である高密度の記録及び/又は再生が可能な光ピックアップ装置でありながら、対物レンズの主成分として樹脂を用いることで安価に製造可能であり、優れた光学性能を有する光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an optical pickup device that records and / or reproduces optical information, and in particular, uses a blue-violet light source having a wavelength of 380 to 420 nm and an image density of an objective lens is 0.75 to 0.87. The present invention relates to an optical pickup device capable of recording and / or reproducing the above, and can be manufactured at low cost by using a resin as a main component of an objective lens and has excellent optical performance.

従来から、コンパクトディスク(CD)やデジタルバーサタイルディスク(DVD)といった光情報記録媒体に対して、情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置が開発されている。CD用の光ピックアップ装置としては、光源の波長が770〜800nm程度で、対物レンズの像側開口数が0.42〜0.52程度の光ピックアップ装置が用いられている。DVD用の光ピックアップ装置としては、光源の波長が630〜660nm程度で、対物レンズの像側開口数が0.60〜0.70程度の光ピックアップ装置が用いられている。   Conventionally, an optical pickup device for recording and / or reproducing information on an optical information recording medium such as a compact disc (CD) or a digital versatile disc (DVD) has been developed. As an optical pickup device for CD, an optical pickup device having a light source wavelength of about 770 to 800 nm and an image side numerical aperture of an objective lens of about 0.42 to 0.52 is used. As an optical pickup device for DVD, an optical pickup device in which the wavelength of a light source is about 630 to 660 nm and the image side numerical aperture of an objective lens is about 0.60 to 0.70 is used.

近年では、デジタル画像の高画素化や地上波デジタル放送の普及に伴い更に記録容量の向上した光情報記録媒体が求められており、それに伴い380〜420nmの青紫色光源(青紫色レーザ)を用いた光ピックアップ装置の開発が進められている。   In recent years, an optical information recording medium having a further improved recording capacity has been demanded with the increase in the number of pixels of digital images and the spread of terrestrial digital broadcasting, and accordingly, a blue-violet light source (blue-violet laser) of 380 to 420 nm is used. Development of optical pickup devices that have been underway is ongoing.

更に記録密度向上の為には、光源波長の短波長化に加え対物レンズの開口数も大きくする必要があり、Blu−Ray Diskと呼ばれる規格の光情報記録媒体の記録及び/又は再生に用いられる、対物レンズの像側開口数には0.75〜0.85の範囲の値が求められている。   Furthermore, in order to improve the recording density, it is necessary to increase the numerical aperture of the objective lens in addition to shortening the wavelength of the light source, and it is used for recording and / or reproduction of a standard optical information recording medium called Blu-Ray Disk. A value in the range of 0.75 to 0.85 is required for the image-side numerical aperture of the objective lens.

一方、光ピックアップ装置用の光学素子としては、基材がガラスで構成されるものや、基材が樹脂材料で構成されるものが開発されている。一般にガラス材料は樹脂材料に比較して融点が高く、当該ガラス材料を用いて光ピックアップ装置用の光学素子を製造した場合、レンズ成形用金型の劣化が早く、製造コストが増加してしまうという問題があった。従って、製造コストを低減させるために樹脂材料を用いた光学素子の開発が強く望まれている。   On the other hand, an optical element for an optical pickup device has been developed in which the base material is made of glass and the base material is made of a resin material. In general, a glass material has a higher melting point than a resin material, and when an optical element for an optical pickup device is manufactured using the glass material, the lens molding die is rapidly deteriorated and the manufacturing cost is increased. There was a problem. Therefore, development of an optical element using a resin material is strongly desired in order to reduce manufacturing costs.

しかしながら、樹脂材料は、ガラス材料に比べ温度変化による光学性能の変化が大きいという問題を有する。すなわち、光ピックアップ装置用の光学素子としては、温度が変化することにより光学素子の材料の屈折率が変化することで収差が発生し、光情報記録媒体中の情報の読み取り精度が低下する可能性がある。特に、従来のCDやDVDの記録及び/又は再生では問題とならなかった程度の温度変化が、上述の青紫色光源及び高開口数の対物レンズを用いた高密度記録に用いる高精度の光ピックアップ装置においては、大きな球面収差を発生させる原因となり、問題となることがわかった。   However, the resin material has a problem that the optical performance changes greatly due to the temperature change as compared with the glass material. That is, as an optical element for an optical pickup device, aberration may occur due to a change in the refractive index of the material of the optical element due to a change in temperature, and the accuracy of reading information in an optical information recording medium may be reduced. There is. In particular, a high-precision optical pickup used for high-density recording using the above-described blue-violet light source and a high numerical aperture objective lens, in which the temperature change is not a problem in conventional CD and DVD recording and / or reproduction. In the apparatus, it has been found that this causes a large spherical aberration and causes a problem.

上記の問題を低減するために、対物レンズやその他の光学素子の光学面に回折構造を形成し、温度が変化した際に光源の波長が変化することに起因する回折作用の変化により相殺することで、球面収差量の変化を低減させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、上記の高密度記録材料の記録及び/又は再生に用いられる青紫色光源の温度変化による波長変化は非常に小さく、対物レンズの材料の屈折率変化を充分に低減することができなかった。   In order to reduce the above problems, a diffractive structure is formed on the optical surface of the objective lens or other optical element, which is offset by changes in the diffractive action caused by changes in the wavelength of the light source when the temperature changes. Therefore, a technique for reducing the change in the amount of spherical aberration has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, the wavelength change due to the temperature change of the blue-violet light source used for recording and / or reproduction of the above-described high-density recording material is very small, and the refractive index change of the objective lens material cannot be sufficiently reduced.

更に、光学素子の光学面に位相構造を形成し、温度変化がない状態では、波長の整数倍の光路差を与える段差を設けることで光束を透過し、温度変化が発生した場合に光学素子の材料の屈折率が変化し、段差により与えられる光路差が波長の整数倍からずれることを利用して、温度変化により発生する球面収差量を低減する非周期位相構造(Non Periodic Phase Structure,以下「NPS」という。)と呼ばれる位相構造を設ける技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。   Furthermore, when a phase structure is formed on the optical surface of the optical element and there is no temperature change, a step is provided that gives an optical path difference that is an integral multiple of the wavelength. A non-periodic phase structure (hereinafter referred to as “Non-Periodic Phase Structure”) that reduces the amount of spherical aberration caused by temperature change by utilizing the fact that the refractive index of the material changes and the optical path difference given by the step shifts from an integral multiple of the wavelength. A technique for providing a phase structure called “NPS”) has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).

一方、光ピックアップ装置による情報の記録及び/又は再生の際には、光源の波長がいわゆるモードホップと呼ばれる波長飛びを起こしたり、光源の波長自体にばらつきがある場合があり、波長のズレを無くすことは困難である。しかしながら、NPSを用いて温度変化による球面収差量の変化を補正すると、設計波長から光源の波長が数nmずれた場合の集光性能(波長特性)がNPSをつけない場合に比べて劣化することが判明した。即ち、NPSを利用して収差変化を抑制しようとする場合、温度変化による球面収差変化(温度特性)と光源波長変化による球面収差変化(波長特性)がトレードオフの関係となり、上述の高密度記録媒体の記録及び/又は再生に用いられる光ピックアップ装置として充分な光学性能を得ることが困難であった。
特開2001−283459号公報 特開2003−248168号公報
On the other hand, when information is recorded and / or reproduced by an optical pickup device, the wavelength of the light source may cause a wavelength jump called a so-called mode hop, or the wavelength of the light source itself may vary, thereby eliminating the wavelength shift. It is difficult. However, if the change in the amount of spherical aberration due to a temperature change is corrected using NPS, the light condensing performance (wavelength characteristics) when the wavelength of the light source is shifted by several nm from the design wavelength is deteriorated compared to when NPS is not applied. There was found. That is, when trying to suppress the aberration change using NPS, the spherical aberration change (temperature characteristic) due to temperature change and the spherical aberration change (wavelength characteristic) due to light source wavelength change have a trade-off relationship, and the above-described high-density recording is performed. It has been difficult to obtain sufficient optical performance as an optical pickup device used for recording and / or reproducing a medium.
JP 2001-28359 A JP 2003-248168 A

ところで、記録密度向上のため、光ピックアップ装置用の対物レンズの開口数を増加させた場合、集光角が大きくなり対物レンズと光情報記録媒体との間の作動距離が短くなる。しかしながら、光情報の記録及び/又は再生を高精度に行うためには、対物レンズのフォーカシングやトラッキングの為に対物レンズを光軸方向や光軸と直行する方向に駆動させる必要があり、少なくとも0.3mm以上の作動距離が望まれている。さらに、光情報記録媒体のディスクチルトにより発生する可能性のあるコマ収差の補正や粗悪ディスクへの対応を考慮すると、下記式(1.1)の関係を満たすことが望ましい形態である。
1.0<d/f<1.5 … (1.1)
式(1.1)中、「d」は対物レンズの軸上厚を表し、「f」は対物レンズの焦点距離を表す。
By the way, when the numerical aperture of the objective lens for the optical pickup device is increased in order to improve the recording density, the condensing angle is increased and the working distance between the objective lens and the optical information recording medium is shortened. However, in order to record and / or reproduce optical information with high accuracy, it is necessary to drive the objective lens in the optical axis direction or in a direction perpendicular to the optical axis for focusing and tracking of the objective lens. A working distance of 3 mm or more is desired. Further, considering the correction of coma aberration that may occur due to the disc tilt of the optical information recording medium and the correspondence to the bad disc, it is desirable that the relationship of the following formula (1.1) is satisfied.
1.0 <d / f <1.5 (1.1)
In formula (1.1), “d” represents the axial thickness of the objective lens, and “f” represents the focal length of the objective lens.

上記式(1.1)のd/fの上限が1.5以上の場合は、対物レンズが厚くなり光情報記録媒体との間隔を充分に確保することが困難となり、結果としてディスクチルトによるコマ収差補正や粗悪ディスクへの対応が困難となるが、d/fが1.5より小さい場合は、対物レンズと光情報記録媒体との間隔を充分に確保することができる。   When the upper limit of d / f in the above formula (1.1) is 1.5 or more, the objective lens becomes thick and it is difficult to secure a sufficient distance from the optical information recording medium. Although it becomes difficult to correct aberrations and cope with bad disks, when d / f is smaller than 1.5, a sufficient interval between the objective lens and the optical information recording medium can be secured.

他方、上記式(1.1)のd/fの下限が1.0以下の場合は、対物レンズの光源側の光学面の曲率半径を小さくせざるを得ず、その結果として対物レンズを構成する樹脂の屈折率変化による球面収差量の変化が大きくなるが、d/fが1.0より大きい場合は屈折率変化に対する球面収差量の変化も小さく、作動距離も充分に確保することができる。   On the other hand, when the lower limit of d / f in the above formula (1.1) is 1.0 or less, the radius of curvature of the optical surface on the light source side of the objective lens must be reduced, and as a result, the objective lens is configured. However, when d / f is larger than 1.0, the change of the spherical aberration amount with respect to the change of the refractive index is small, and the working distance can be sufficiently secured. .

さらに、開口数が大きい対物レンズを製造するにあたっては、下記式(1.2)の関係を満たすことが望ましい条件の一つである。   Furthermore, when manufacturing an objective lens having a large numerical aperture, it is one of the desirable conditions to satisfy the relationship of the following formula (1.2).

55°<θ0.9<65° … (1.2)
式(1.2)中、「θ0.9」は、対物レンズの光源側の光学面における瞳径の0.9倍に相当する位置の見込み角を表す。
55 ° <θ 0.9 <65 ° (1.2)
In equation (1.2), “θ 0.9 ” represents a prospective angle at a position corresponding to 0.9 times the pupil diameter on the optical surface on the light source side of the objective lens.

上記式(1.2)のθ0.9の下限が55°以下の場合は、対物レンズの軸上厚誤差に対する感度の効きが大きく、製造時の球面収差制御の調整が難しくなり、その結果として性能の安定したレンズを廉価で供給することが困難となるが、θ0.9が55°より大きい場合は、従来の射出成形技術を用いて樹脂を主成分とした光学素子を大量に生産することができる。When the lower limit of θ 0.9 in the above formula (1.2) is 55 ° or less, the sensitivity effect on the axial thickness error of the objective lens is large, and it becomes difficult to adjust the spherical aberration control during manufacturing. However, if θ 0.9 is greater than 55 °, it will be difficult to supply lenses with stable performance. However, if θ 0.9 is greater than 55 °, large quantities of optical elements based on resin will be produced using conventional injection molding technology. can do.

他方、上記式(1.2)のθ0.9の上限が65°以上の場合には、対物レンズの作製時の面偏芯(チルト及びシフト)の感度の効きが大きく、製造時のコマ収差制御の調整が難しくなり、その結果として性能の安定したレンズを廉価で供給することが困難となるが、θ0.9が65°より小さい場合は、従来の射出成形技術を用いて樹脂を主成分としたレンズを大量に生産することができる。On the other hand, when the upper limit of θ 0.9 in the above formula (1.2) is 65 ° or more, the sensitivity of surface eccentricity (tilt and shift) at the time of manufacturing the objective lens is large, and the coma at the time of manufacture is large. Adjustment of aberration control becomes difficult, and as a result, it is difficult to supply a lens with stable performance at low cost. However, if θ 0.9 is smaller than 65 °, the resin is made by using conventional injection molding technology. It is possible to produce a large amount of lenses with the main component.

上述のように、従来のCDやDVD等の光情報記録媒体よりも記録密度の高い光情報記録媒体の光情報の記録及び/又は再生に用いられる光ピックアップ装置を開発するにあたっては、単に光源の波長を短波長化したり、対物レンズの開口数を増加させるだけでは充分ではなく、上述のような作動距離や製造上の観点から必要な性能を満たした上で、温度変化による収差変化や光源波長のばらつきによる収差変化を低減した光ピックアップ装置の開発が求められている。   As described above, in developing an optical pickup device used for recording and / or reproducing optical information of an optical information recording medium having a higher recording density than conventional optical information recording media such as CDs and DVDs, a light source is simply used. It is not enough to shorten the wavelength or increase the numerical aperture of the objective lens. In addition to satisfying the performance required from the viewpoint of working distance and manufacturing as described above, aberration changes due to temperature changes and light source wavelength There is a demand for development of an optical pickup device that reduces aberration changes due to variations in the frequency.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、記録密度の高い光情報記録媒体に対して、環境温度の変化や光源の波長のばらつきに係らず高精度な記録及び/再生を適正に行えるとともに、対物レンズの基材の主成分を樹脂材料とすることにより、安価に製造できる光ピックアップ装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can accurately perform high-precision recording and / or reproduction on an optical information recording medium having a high recording density regardless of changes in environmental temperature and wavelength variations of the light source. Another object of the present invention is to provide an optical pickup device that can be manufactured at low cost by using a resin material as the main component of the base material of the objective lens.

上記課題を解決するため本発明の第1の形態は、
波長380〜420nmの第1光束を出射する第1光源と、
基材の主成分が樹脂材料である単玉レンズからなる対物レンズとを有し、
前記対物レンズを介して、前記第1光束により第1光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズの像側開口数NA1が0.75〜0.87であり、
前記対物レンズの前記第1光情報記録媒体に対する作動距離が0.3mm以上であり、
下記式(1.1),(2),(3)の関係をすべて満たすことを特徴とする。
1.0<d/f<1.5 … (1.1)
ΔW<0.07λrms … (2)
ΔW<0.07λrms … (3)
式(1.1)中、「d」は前記対物レンズの軸上厚であり、「f」は前記対物レンズの焦点距離である。式(2)中、「ΔW」は、前記第1光情報記録媒体に対して記録及び/又は再生を行う場合に、前記対物レンズの周辺温度が30℃変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。式(3)中、「ΔW」は、前記第1光情報記録媒体に対して記録及び/又は再生を行う場合に、前記第1光束の波長が設計波長から±5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。
In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention is:
A first light source that emits a first light flux having a wavelength of 380 to 420 nm;
An objective lens composed of a single lens whose main component is a resin material;
An optical pickup device that performs recording and / or reproduction on a first optical information recording medium with the first light flux through the objective lens,
The image-side numerical aperture NA1 of the objective lens is 0.75 to 0.87,
The working distance of the objective lens to the first optical information recording medium is 0.3 mm or more,
It is characterized by satisfying all the relationships of the following formulas (1.1), (2), and (3).
1.0 <d / f <1.5 (1.1)
ΔW T <0.07λrms (2)
ΔW N <0.07λrms (3)
In formula (1.1), “d” is the axial thickness of the objective lens, and “f” is the focal length of the objective lens. In equation (2), “ΔW T ” is the wavefront at the focused spot when the ambient temperature of the objective lens changes by 30 ° C. when recording and / or reproducing is performed on the first optical information recording medium. This represents the amount of change in aberration. In equation (3), “ΔW N ” is the light concentration when the wavelength of the first light flux changes ± 5 nm from the design wavelength when recording and / or reproduction is performed on the first optical information recording medium. It represents the amount of change in wavefront aberration at the spot.

本発明の第1の態様の光ピックアップ装置によれば、波長380〜420nmの第1光源を用いた高い開口数を有する光ピックアップ装置においても、作動距離を十分に確保することでディスクチルトによるコマ収差補正や粗悪ディスクへの対応をとることが出来るとともに、環境温度が30°程度変化した場合であっても波面収差を適正な範囲に保つことができ、更には、第1光源の波長が設計波長からずれた場合であっても波面収差を適正な範囲に保つことができる為、第1光情報記録媒体への記録及び/又は再生を問題なく行うことができる。   According to the optical pickup device of the first aspect of the present invention, even in an optical pickup device having a high numerical aperture using a first light source with a wavelength of 380 to 420 nm, a coma caused by disc tilt can be obtained by sufficiently securing a working distance. Aberration correction and compatibility with bad disks can be taken, the wavefront aberration can be kept within an appropriate range even when the ambient temperature changes by about 30 °, and the wavelength of the first light source is designed. Since the wavefront aberration can be maintained in an appropriate range even when the wavelength is deviated from the wavelength, recording and / or reproduction on the first optical information recording medium can be performed without any problem.

本発明の第2の形態は、
波長380〜420nmの第1光束を出射する第1光源と、
基材の主成分が樹脂材料である単玉レンズからなる対物レンズとを有し、
前記対物レンズを介して、前記第1光束により第1光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズの像側開口数NA1が0.75〜0.87であり、
前記対物レンズの前記第1光情報記録媒体に対する作動距離が0.3mm以上であり、
下記式(1.2),(2),(3)の関係をすべて満たすことを特徴とする。
The second aspect of the present invention is:
A first light source that emits a first light flux having a wavelength of 380 to 420 nm;
An objective lens composed of a single lens whose main component is a resin material;
An optical pickup device that performs recording and / or reproduction on a first optical information recording medium with the first light flux through the objective lens,
The image-side numerical aperture NA1 of the objective lens is 0.75 to 0.87,
The working distance of the objective lens to the first optical information recording medium is 0.3 mm or more,
It is characterized by satisfying all the relationships of the following formulas (1.2), (2), and (3).

55°<θ0.9<65° … (1.2)
ΔW<0.07λrms … (2)
ΔW<0.07λrms … (3)
式(1.2)中、「θ0.9」は前記対物レンズの光源側の光学面における瞳径の0.9倍に相当する位置の見込角である。式(2)中、「ΔW」は、前記第1光情報記録媒体に対して記録及び/又は再生を行う場合に、前記対物レンズの周辺温度が30℃変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。式(3)中、「ΔW」は、前記第1光情報記録媒体に対して記録及び/又は再生を行う場合に、前記第1光束の波長が設計波長から±5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。
55 ° <θ 0.9 <65 ° (1.2)
ΔW T <0.07λrms (2)
ΔW N <0.07λrms (3)
In equation (1.2), “θ 0.9 ” is an expected angle at a position corresponding to 0.9 times the pupil diameter on the light source side optical surface of the objective lens. In equation (2), “ΔW T ” is the wavefront at the focused spot when the ambient temperature of the objective lens changes by 30 ° C. when recording and / or reproducing is performed on the first optical information recording medium. This represents the amount of change in aberration. In equation (3), “ΔW N ” is the light concentration when the wavelength of the first light flux changes ± 5 nm from the design wavelength when recording and / or reproduction is performed on the first optical information recording medium. It represents the amount of change in wavefront aberration at the spot.

本発明の第2の態様の光ピックアップ装置によれば、波長380〜420nmの第1光源を用いた高い開口数を有する光ピックアップ装置においても、従来の射出成形技術を用いて簡易に成形することが出来るとともに、環境温度が30°程度変化した場合であっても波面収差を適正な範囲に保つことができ、更には、第1光源の波長が設計波長からずれた場合であっても波面収差を適正な範囲に保つことができる為、第1光情報記録媒体への記録及び/又は再生を問題なく行うことができる。   According to the optical pickup device of the second aspect of the present invention, even an optical pickup device having a high numerical aperture using a first light source having a wavelength of 380 to 420 nm can be easily molded using a conventional injection molding technique. The wavefront aberration can be maintained in an appropriate range even when the environmental temperature changes by about 30 °, and the wavefront aberration can be maintained even when the wavelength of the first light source deviates from the design wavelength. Can be maintained in an appropriate range, and recording and / or reproduction on the first optical information recording medium can be performed without any problem.

上記第1及び第2の形態の光ピックアップ装置においては、前記対物レンズが、樹脂材料に無機粒子を分散させた有機無機複合材料から構成されているのが好ましい。   In the optical pickup devices of the first and second embodiments, it is preferable that the objective lens is made of an organic-inorganic composite material in which inorganic particles are dispersed in a resin material.

上記第1及び第2の形態の光ピックアップ装置においては、前記対物レンズの少なくとも一方の光学面に位相構造が設けられているのが好ましい。   In the optical pickup devices of the first and second embodiments, it is preferable that a phase structure is provided on at least one optical surface of the objective lens.

前記位相構造は、所謂NPSであって、前記対物レンズの周辺温度の変化により前記対物レンズの基材の屈折率が変化することにより発生する球面収差成分の変化を、当該位相構造自体により打ち消す作用を有するのが好ましい。   The phase structure is a so-called NPS, and the phase structure itself cancels out the change in the spherical aberration component caused by the change in the refractive index of the base material of the objective lens due to the change in the ambient temperature of the objective lens. It is preferable to have.

前記位相構造は回折構造であってもよい。   The phase structure may be a diffractive structure.

前記回折構造は、前記第1光情報記録媒体に対する記録又は再生を行う場合には、前記対物レンズの周辺温度の変化により前記対物レンズの基材の屈折率が変化することにより発生する球面収差成分の変化を、前記第1光源の周辺温度の変化により前記第1光束の波長が変化することにより発生する球面収差成分の変化により打ち消す作用を有するのが好ましい。   The diffractive structure is a spherical aberration component generated when the refractive index of the base material of the objective lens changes due to a change in the ambient temperature of the objective lens when recording or reproducing is performed on the first optical information recording medium. It is preferable to have an action of canceling out the change by the change of the spherical aberration component generated by the change of the wavelength of the first light beam due to the change of the ambient temperature of the first light source.

前記位相構造は、前記対物レンズの光軸に対して同心円状の複数の輪帯構造を有するのが好ましい。   The phase structure preferably has a plurality of annular structures concentric with the optical axis of the objective lens.

上記第1及び第2の形態の光ピックアップ装置においては、
波長630〜660nmの第2光束を出射する第2光源と、
波長770〜800nmの第3光束を出射する第3光源とを有し、
前記対物レンズを介して、前記第2光束により第2光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行い、
前記対物レンズを介して、前記第3光束により第3光情報記録媒体に記録及び/再生を行うのが好ましい。
In the optical pickup devices of the first and second embodiments,
A second light source that emits a second light flux having a wavelength of 630 to 660 nm;
A third light source that emits a third light flux having a wavelength of 770 to 800 nm,
Recording and / or reproduction on the second optical information recording medium with the second light flux through the objective lens,
It is preferable that recording and / or reproduction is performed on the third optical information recording medium with the third light flux through the objective lens.

前記第2光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行う場合は、前記対物レンズの像側開口数NA2が0.60〜0.70であり、前記第3光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行う場合は、前記対物レンズの像側開口数NA3が0.42〜0.52であるのが、現在広く普及されているCDやDVDといった光情報記録媒体の規格に対応する意味で好ましい。   When recording and / or reproducing on the second optical information recording medium, the image-side numerical aperture NA2 of the objective lens is 0.60 to 0.70, and recording and / or recording on the third optical information recording medium is performed. In the case of performing reproduction, it is preferable that the image side numerical aperture NA3 of the objective lens is 0.42 to 0.52 in terms of corresponding to the standard of optical information recording media such as CD and DVD that are widely used at present. .

さらに複数の光情報記録媒体に対して同一の光ピックアップ装置で記録及び/又は再生を行う場合、光情報記録媒体の保護基板の厚みの違いに起因する球面収差を低減させる必要がある為、前記第1〜第3光情報記録媒体がそれぞれ透明保護基板を有する場合は、前記対物レンズが、少なくとも一方の光学面に、前記第1〜第3光情報記録媒体のうち、少なくとも2つの前記第1〜第3光情報記録媒体の透明保護基板の厚みの違いに起因する球面収差を補正する位相構造を有するのが好ましい。   Further, when recording and / or reproducing with respect to a plurality of optical information recording media with the same optical pickup device, it is necessary to reduce the spherical aberration due to the difference in the thickness of the protective substrate of the optical information recording medium. When each of the first to third optical information recording media has a transparent protective substrate, the objective lens has at least one of the first to third optical information recording media on the at least one optical surface. It is preferable to have a phase structure that corrects spherical aberration due to the difference in thickness of the transparent protective substrate of the third optical information recording medium.

本発明によれば、記録密度の高い光情報記録媒体に対して、環境温度の変化や光源の波長のばらつきに係らず高精度な記録及び/再生を適正に行えるとともに、対物レンズの基材の主成分を樹脂材料とすることにより、安価に製造できる光ピックアップ装置を得ることができる。   According to the present invention, high-precision recording and / or reproduction can be appropriately performed on an optical information recording medium having a high recording density regardless of a change in environmental temperature or a variation in wavelength of a light source, and By using a resin material as the main component, an optical pickup device that can be manufactured at low cost can be obtained.

光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an optical pick-up apparatus. 対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the phase structure of an objective lens. 対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the phase structure of an objective lens. 対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the phase structure of an objective lens. 対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the phase structure of an objective lens. 対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the phase structure of an objective lens. 対物レンズの位相構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the phase structure of an objective lens. 対物レンズの開口数が0.45、焦点距離2.5mm、入射瞳径φ2.35mmの場合のdn/dt、屈折率n及び波面収差変化量ΔWの関係を示すグラフである。The numerical aperture of the objective lens is 0.45, a graph illustrating focal length 2.5 mm, dn / dt in the case of the entrance pupil diameter Fai2.35Mm, the relationship between the refractive index n and the wave front aberration change amount [Delta] W T. 対物レンズの開口数が0.65、焦点距離2.5mm、入射瞳径φ3.35mmの場合のdn/dt、屈折率n及び波面収差変化量ΔWの関係を示すグラフである。The numerical aperture of the objective lens is 0.65, a graph illustrating focal length 2.5 mm, dn / dt in the case of the entrance pupil diameter Fai3.35Mm, the relationship between the refractive index n and the wave front aberration change amount [Delta] W T. 対物レンズの開口数が0.85、焦点距離1.7645mm、入射瞳径φ3.00mmの場合のdn/dt、屈折率n及び波面収差変化量ΔWの関係を示すグラフである。The numerical aperture of the objective lens is 0.85, the focal length 1.7645mm, dn / dt in the case of the entrance pupil diameter Fai3.00Mm, graph showing the relationship between the refractive index n and the wave front aberration change amount [Delta] W T. 樹脂に対する無機粒子の添加量、dn/dt、及び屈折率nの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the addition amount of the inorganic particle with respect to resin, dn / dt, and the refractive index n. 実施例2に示す対物レンズの断面を示す模式図である。6 is a schematic diagram showing a cross section of an objective lens shown in Example 2. FIG. 比較例2に示す対物レンズの断面を示す模式図である。6 is a schematic diagram showing a cross section of an objective lens shown in Comparative Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 光ピックアップ装置
15 対物レンズ
10 BD(第1光情報記録媒体)
20 DVD(第2光情報記録媒体)
30 CD(第3光情報記録媒体)
LD1 半導体レーザ発振器(第1光源)
LD2 半導体レーザ発振器(第2光源)
LD3 半導体レーザ発振器(第3光源)
L1 第1光束
L2 第2光束
L3 第3光束
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical pick-up apparatus 15 Objective lens 10 BD (1st optical information recording medium)
20 DVD (second optical information recording medium)
30 CD (third optical information recording medium)
LD1 Semiconductor laser oscillator (first light source)
LD2 Semiconductor laser oscillator (second light source)
LD3 Semiconductor laser oscillator (third light source)
L1 1st light beam L2 2nd light beam L3 3rd light beam

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲は以下の実施形態及び図示例に限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for carrying out the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

本実施形態では、始めに、本発明に係る(A)光ピックアップ装置とその光ピックアップ装置に適用される(B)対物レンズとを説明し、その後に(C)当該光ピックアップ装置の特性についてそれぞれ説明する。
(A)光ピックアップ装置
以下、本発明に係る光ピックアップ装置の好ましい形態について説明する。
In this embodiment, first, (A) an optical pickup device and (B) an objective lens applied to the optical pickup device according to the present invention will be described, and then (C) characteristics of the optical pickup device will be described. explain.
(A) Optical Pickup Device Hereinafter, preferred embodiments of the optical pickup device according to the present invention will be described.

図1に示すように、光ピックアップ装置1には、光源として、3種類の半導体レーザ発振器LD1,LD2,LD3が具備されている。第1光源としての半導体レーザ発振器LD1は、BD(Blu−Ray Disc)10用として波長380〜420nm中の特定波長、例えば405nm,407nmの波長の光束を第1光束L1として出射するようになっている。第2光源としての半導体レーザ発振器LD2は、DVD20用として波長630〜660nm中の特定波長の光束を第2光束L2として出射するようになっている。第3光源としての半導体レーザ発振器LD3は、CD30用として770〜800nm中の特定波長の光束を第3光束L3として出射するようになっている。   As shown in FIG. 1, the optical pickup device 1 includes three types of semiconductor laser oscillators LD1, LD2, and LD3 as light sources. A semiconductor laser oscillator LD1 as a first light source emits a light beam having a specific wavelength in a wavelength of 380 to 420 nm, for example, a wavelength of 405 nm or 407 nm, as a first light beam L1 for a BD (Blu-Ray Disc) 10. Yes. The semiconductor laser oscillator LD2 as the second light source emits a light beam having a specific wavelength in a wavelength of 630 to 660 nm as the second light beam L2 for the DVD 20. The semiconductor laser oscillator LD3 as the third light source emits a light beam having a specific wavelength in the range of 770 to 800 nm as the third light beam L3 for the CD30.

ここでは、BD10,DVD20及びCD30の3種類の光情報記録媒体に対応した光ピックアップ装置を好ましい形態として記載するが、本発明はBD専用であっても、2種類の光情報記録媒体に対応した光ピックアップ装置であってもよい。   Here, an optical pickup device corresponding to three types of optical information recording media of BD10, DVD20, and CD30 will be described as a preferred form, but the present invention is applicable to two types of optical information recording media even when dedicated to BD. An optical pickup device may be used.

半導体レーザ発振器LD1から出射される青紫色光の光軸方向には、図1中下方から上方に向かって、シェイバSH1、スプリッタBS1、コリメータCL、スプリッタBS4,BS5及び対物レンズ15が順次配設されている。対物レンズ15と対向する位置には、第1光情報記録媒体としてのBD10と、第2光情報記録媒体としてのDVD20と、第3光情報記録媒体としてのCD30とが配置されるようになっている。スプリッタBS1の図1中右方には、シリンドリカルレンズL11、凹レンズL12及び光検出器PD1が順次配設されている。   In the optical axis direction of the blue-violet light emitted from the semiconductor laser oscillator LD1, a shave SH1, a splitter BS1, a collimator CL, splitters BS4 and BS5, and an objective lens 15 are sequentially arranged from the lower side to the upper side in FIG. ing. At a position facing the objective lens 15, a BD 10 as a first optical information recording medium, a DVD 20 as a second optical information recording medium, and a CD 30 as a third optical information recording medium are arranged. Yes. A cylindrical lens L11, a concave lens L12, and a photodetector PD1 are sequentially disposed on the right side of the splitter BS1 in FIG.

半導体レーザ発振器LD2から出射される赤色光の光軸方向には、図1中左方から右方に向けてスプリッタBS2,BS4が順次配設されている。スプリッタBS2の図1中下方にはシリンドリカルレンズL21、凹レンズL22及び光検出器PD2が順次配設されている。   In the optical axis direction of the red light emitted from the semiconductor laser oscillator LD2, splitters BS2 and BS4 are sequentially arranged from the left to the right in FIG. A cylindrical lens L21, a concave lens L22, and a photodetector PD2 are sequentially disposed below the splitter BS2 in FIG.

半導体レーザ発振器LD3から出射される光の光軸方向には、図1中右方から左方に向けてスプリッタBS3,BS5が順次配設されている。スプリッタBS3の図1中下方にはシリンドリカルレンズL31、凹レンズL32及び光検出器PD3が順次配設されている。   In the optical axis direction of the light emitted from the semiconductor laser oscillator LD3, splitters BS3 and BS5 are sequentially arranged from the right to the left in FIG. A cylindrical lens L31, a concave lens L32, and a photodetector PD3 are sequentially disposed below the splitter BS3 in FIG.

対物レンズ15は、第1〜第3光情報記録媒体としてのBD10、DVD20又はCD30に対向配置されるものであり、各半導体レーザ発振器LD1,LD2,LD3から出射された光を、BD10、DVD20又はCD30に集光するようになっている。BD10、DVD20及びCD30はそれぞれ記録面10a,20a,30aを有しており、各記録面10a,20a,30aの表面が透明保護基板で覆われた構成を有している。   The objective lens 15 is disposed opposite to the BD10, DVD20, or CD30 as the first to third optical information recording media, and the light emitted from each of the semiconductor laser oscillators LD1, LD2, LD3 is BD10, DVD20, or It concentrates on CD30. The BD 10, the DVD 20, and the CD 30 have recording surfaces 10a, 20a, and 30a, respectively, and the surfaces of the recording surfaces 10a, 20a, and 30a are covered with a transparent protective substrate.

対物レンズ15には、2次元アクチュエータ2が具備されており、この2次元アクチュエータ2の動作により、対物レンズ15は上下方向及び左右方向に移動自在となっている。光ピックアップ装置1では、BD10、DVD20及びCD30の各透明保護基板に対する対物レンズ15の作動距離が0.3mm以上に設定されている。   The objective lens 15 includes the two-dimensional actuator 2, and the objective lens 15 is movable in the vertical direction and the horizontal direction by the operation of the two-dimensional actuator 2. In the optical pickup device 1, the working distance of the objective lens 15 with respect to each of the transparent protective substrates BD10, DVD20 and CD30 is set to 0.3 mm or more.

次に、光ピックアップ装置1の作用について説明する。   Next, the operation of the optical pickup device 1 will be described.

本実施形態における光ピックアップ装置1は、第1〜第3光情報記録媒体の種類によってそれぞれ異なる動作をするため、以下において、BD10、DVD20及びCD30に対する動作態様の詳細について、それぞれ説明する。   Since the optical pickup device 1 in the present embodiment performs different operations depending on the types of the first to third optical information recording media, details of operation modes for the BD 10, the DVD 20, and the CD 30 will be described below.

まず始めに、BD10に対する光ピックアップ装置1の動作について説明する。
BD10への情報の記録及び/又は再生動作時には、半導体レーザ発振器LD1が第1光束L1を出射する。その第1光束L1は、図1に示すように、シェイバSH1を透過して整形され、スプリッタBS1を透過して、コリメータCLで平行光とされ、その後各スプリッタBS4,BS5、対物レンズ15及びBD10の透明保護基板を透過し、BD10の記録面10aに集光スポットを形成する。
First, the operation of the optical pickup device 1 with respect to the BD 10 will be described.
At the time of recording and / or reproducing information on the BD 10, the semiconductor laser oscillator LD1 emits the first light beam L1. As shown in FIG. 1, the first light beam L1 passes through the shave SH1 and is shaped, passes through the splitter BS1, and is converted into parallel light by the collimator CL, and then the splitters BS4 and BS5, the objective lens 15 and the BD10. A condensing spot is formed on the recording surface 10a of the BD 10 through the transparent protective substrate.

集光スポットを形成した第1光束L1は、BD10の記録面10aで情報ピットにより変調され、記録面10aによって反射される。反射された第1光束L1は、BD10の透明保護基板、対物レンズ15、スプリッタBS5、スプリッタBS4及びコリメータCLを透過し、スプリッタBS1で反射した後、シリンドリカルレンズL11を透過して、非点収差が与えられる。その後、当該第1光束L1は、凹レンズL12を透過して、光検出器PD1で受光される。   The first light beam L1 that forms the condensed spot is modulated by the information pits on the recording surface 10a of the BD 10 and reflected by the recording surface 10a. The reflected first light beam L1 passes through the transparent protective substrate of the BD 10, the objective lens 15, the splitter BS5, the splitter BS4, and the collimator CL, and is reflected by the splitter BS1 and then passes through the cylindrical lens L11, resulting in astigmatism. Given. Thereafter, the first light beam L1 passes through the concave lens L12 and is received by the photodetector PD1.

以後、このような動作が繰り返し行われ、BD10に対する情報の記録動作や、BD10に記録された情報の再生動作が行われる。   Thereafter, such an operation is repeatedly performed, and an operation for recording information on the BD 10 and an operation for reproducing information recorded on the BD 10 are performed.

次に、DVD20に対する光ピックアップ装置1の動作について説明する。   Next, the operation of the optical pickup device 1 for the DVD 20 will be described.

DVD20への情報の記録及び/又は再生動作時には、半導体レーザ発振器LD2が第2光束L2を出射する。その第2光束L2は、図1に示すように、スプリッタBS2を透過し、スプリッタBS4によって反射される。反射された第2光束L2は、スプリッタBS5、対物レンズ15及びDVD20の透明保護基板を透過し、DVD20の記録面20aに集光スポットを形成する。   At the time of recording and / or reproducing information on the DVD 20, the semiconductor laser oscillator LD2 emits the second light beam L2. As shown in FIG. 1, the second light beam L2 passes through the splitter BS2 and is reflected by the splitter BS4. The reflected second light beam L2 passes through the splitter BS5, the objective lens 15, and the transparent protective substrate of the DVD 20, and forms a condensed spot on the recording surface 20a of the DVD 20.

集光スポットを形成した第2光束L2は、DVD20の記録面20aで情報ピットにより変調されて、記録面20aによって反射される。反射された第2光束L2は、DVD20の透明保護基板、対物レンズ15及びスプリッタBS5を透過し、各スプリッタBS4、BS2で反射した後、シリンドリカルレンズL21を透過して、非点収差が与えられる。その後、当該第2光束L2は、凹レンズL22を透過して、光検出器PD2で受光される。   The second light beam L2 that forms the condensed spot is modulated by the information pits on the recording surface 20a of the DVD 20 and reflected by the recording surface 20a. The reflected second light beam L2 is transmitted through the transparent protective substrate of the DVD 20, the objective lens 15 and the splitter BS5, reflected by the splitters BS4 and BS2, and then transmitted through the cylindrical lens L21 to give astigmatism. Thereafter, the second light beam L2 passes through the concave lens L22 and is received by the photodetector PD2.

以後、このような動作が繰り返し行われ、DVD20に対する情報の記録動作や、DVD20に記録された情報の再生動作が行われる。   Thereafter, such an operation is repeatedly performed, and an operation for recording information on the DVD 20 and an operation for reproducing information recorded on the DVD 20 are performed.

最後に、CD30に対する光ピックアップ装置1の動作について説明する。   Finally, the operation of the optical pickup device 1 for the CD 30 will be described.

CD30への情報の記録及び/又は再生時には、半導体レーザ発振器LD3から第3光束L3が出射される。その第3光束L3は、図1に示すように、スプリッタBS3を通過し、スプリッタBS5によって反射される。反射された第3光束L3は、対物レンズ15及びCD30の透明保護基板を透過し、CD30の記録面30aに集光スポットを形成する。   At the time of recording and / or reproducing information on the CD 30, the third light beam L3 is emitted from the semiconductor laser oscillator LD3. As shown in FIG. 1, the third light beam L3 passes through the splitter BS3 and is reflected by the splitter BS5. The reflected third light beam L3 passes through the objective lens 15 and the transparent protective substrate of the CD 30, and forms a condensed spot on the recording surface 30a of the CD 30.

集光スポットを形成した第3光束L3は、CD30の記録面30aで情報ピットにより変調されて、記録面30aによって反射される。反射された第3光束L3は、CD30の透明保護基板及び対物レンズ15を透過し、各スプリッタBS5,BS3で反射した後、シリンドリカルレンズL31を透過して、非点収差が与えられる。その後、当該第3光束L3は、凹レンズL32を透過して、光検出器PD3で受光される。   The third light beam L3 forming the focused spot is modulated by the information pits on the recording surface 30a of the CD 30, and reflected by the recording surface 30a. The reflected third light beam L3 is transmitted through the transparent protective substrate of CD 30 and the objective lens 15, reflected by the splitters BS5 and BS3, and then transmitted through the cylindrical lens L31 to give astigmatism. Thereafter, the third light beam L3 passes through the concave lens L32 and is received by the photodetector PD3.

以後、このような動作が繰り返し行われ、CD30に対する情報の記録動作や、CD30に記録された情報の再生動作が行われる。   Thereafter, such an operation is repeatedly performed, and an operation for recording information on the CD 30 and an operation for reproducing information recorded on the CD 30 are performed.

なお、光ピックアップ装置1では、BD10、DVD20又はCD30に対する情報の記録及び/又は再生動作時に、各光検出器PD1,PD2,PD3でのスポットの形状変化又は位置変化による光量変化を検出して、合焦検出及びトラック検出を行うようになっている。そして、このような光ピックアップ装置1は、各光検出器PD1,PD2,PD3の検出結果に基づいて、2次元アクチュエータ2が半導体レーザ発振器LD1,LD2,LD3からの光をBD10、DVD20又はCD30の記録面10a,20a,30aに結像するように対物レンズ15を移動させるとともに、半導体レーザ発振器LD1,LD2,LD3からの光を各記録面10a,20a,30aの所定のトラックに結像させるように対物レンズ15を移動させるようになっている。   The optical pickup device 1 detects a change in light amount due to a change in the shape or position of a spot in each of the photodetectors PD1, PD2, and PD3 at the time of recording and / or reproducing information on the BD 10, DVD 20 or CD 30. Focus detection and track detection are performed. In such an optical pickup device 1, the two-dimensional actuator 2 transmits the light from the semiconductor laser oscillators LD1, LD2, and LD3 to the BD10, DVD20, or CD30 based on the detection results of the photodetectors PD1, PD2, and PD3. The objective lens 15 is moved so as to form an image on the recording surfaces 10a, 20a, and 30a, and the light from the semiconductor laser oscillators LD1, LD2, and LD3 is formed on predetermined tracks on the recording surfaces 10a, 20a, and 30a. The objective lens 15 is moved.

また、光ピックアップ装置1では、第1光束L1によりBD10に記録及び/又は再生を行う場合には、対物レンズ15の像側開口数NA1が0.75〜0.87となっており、第2光束L2によりDVD20に記録及び/又は再生を行う場合には、対物レンズ15の像側開口数NA2が0.60〜0.70となっており、第3光束L3によりCD30に記録及び/又は再生を行う場合には、対物レンズ15の像側開口数NA3が0.42〜0.52となっている。
(B)対物レンズ
(B.1)対物レンズの特性
対物レンズ15は、基材の主成分が樹脂材料(下記参照)である単玉レンズからなるもので、少なくとも一方の光学面に位相構造を有している。「位相構造」とは、光軸方向の段差を有し、入射光束(第1〜第3光束L1〜L3)に対して光路差(位相差)を付加する構造の総称である。当該位相構造の形状には特に限定はないが、当該位相構造は光軸を中心とした複数の同心円状の段差により分割された輪帯構造であるのが好ましく、この段差により各輪帯間で入射光束に付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であってもよいし、入射光束の波長の非整数倍であってもよい。
Further, in the optical pickup device 1, when recording and / or reproduction is performed on the BD 10 with the first light beam L1, the image-side numerical aperture NA1 of the objective lens 15 is 0.75 to 0.87, and the second When recording and / or reproducing on the DVD 20 with the light beam L2, the image-side numerical aperture NA2 of the objective lens 15 is 0.60 to 0.70, and recording and / or reproduction on the CD 30 with the third light beam L3. When performing the above, the image-side numerical aperture NA3 of the objective lens 15 is 0.42 to 0.52.
(B) Objective lens (B.1) Characteristics of objective lens The objective lens 15 is composed of a single lens whose main component is a resin material (see below), and has a phase structure on at least one optical surface. Have. The “phase structure” is a general term for a structure having a step in the optical axis direction and adding an optical path difference (phase difference) to the incident light flux (first to third light fluxes L1 to L3). The shape of the phase structure is not particularly limited, but the phase structure is preferably an annular structure divided by a plurality of concentric steps with the optical axis as the center. The optical path difference added to the incident light flux may be an integer multiple of the wavelength of the incident light flux or a non-integer multiple of the wavelength of the incident light flux.

対物レンズ15において、上記位相構造は、対物レンズ15の周辺温度が変化した際に対物レンズ15の基材の屈折率が変化することに起因して発生する球面収差成分の変化を、当該位相構造自体により打ち消す作用を有したり、第1〜第3光情報記録媒体としてのBD10、DVD20及びCD30のうち、少なくとも2つの第1〜第3光情報記録媒体の透明保護基板の厚みの違いに起因する球面収差を補正したりするようになっている。   In the objective lens 15, the above-described phase structure is configured to change the spherical aberration component generated due to the change in the refractive index of the base material of the objective lens 15 when the ambient temperature of the objective lens 15 changes. Due to self-cancelling action or due to the difference in the thickness of the transparent protective substrate of at least two of the first to third optical information recording media among BD10, DVD20 and CD30 as the first to third optical information recording media The spherical aberration is corrected.

また、対物レンズ15においては、上記位相構造は回折構造であってもよい。この場合、当該回折構造は、第1光情報記録媒体としてのBD10に対する記録又は再生を行う場合には、対物レンズ15の周辺温度が変化した際に対物レンズ15の基材の屈折率が変化することに起因して発生する球面収差成分の変化を、半導体レーザ発振器LD1の周辺温度の変化により第1光束L1の波長が変化することにより発生する球面収差成分の変化により打ち消す作用を有するようになっている。   In the objective lens 15, the phase structure may be a diffractive structure. In this case, when performing recording or reproduction on the BD 10 as the first optical information recording medium, the diffractive structure changes the refractive index of the base material of the objective lens 15 when the ambient temperature of the objective lens 15 changes. Therefore, the spherical aberration component change caused by the change of the spherical aberration component generated by the change of the wavelength of the first light beam L1 due to the change of the ambient temperature of the semiconductor laser oscillator LD1 is canceled. ing.

対物レンズ15の上記位相構造は様々な断面形状をとり得るものであり、その適用例(断面構造)を図2〜図7に示す。   The phase structure of the objective lens 15 can take various cross-sectional shapes, and application examples (cross-sectional structures) thereof are shown in FIGS.

各位相構造について簡単に説明すると、図2の位相構造は鋸歯状を呈するものであり、図3の位相構造は全ての段差が同じ方向とされた階段状を呈するものであり、図4の位相構造は段差の方向が途中で反対となる階段状を呈するものであり、図5の位相構造は断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面数(図5では5レベル面)の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分(図5では4段)の高さだけ段をシフトさせたものである。   Each phase structure will be briefly described. The phase structure in FIG. 2 has a sawtooth shape, and the phase structure in FIG. 3 has a step shape in which all the steps are in the same direction. The structure has a stepped shape in which the direction of the step is opposite in the middle, and the phase structure of FIG. 5 is arranged in a concentric pattern with a stepped cross-sectional shape and has a predetermined number of level faces (in FIG. 5). For each number of (5 level planes), the level is shifted by a height corresponding to the number of level planes (4 levels in FIG. 5).

図2の位相構造では各鋸歯の向きが同一である場合を示し、図5の位相構造では断面形状が階段状とされた各パターンの向きが同一である場合を示しているが、当該位相構造は、図6や図7に示すように、位相反転部分PRを有し、その位相反転部分PRよりも光軸に近い側と遠い側とで鋸歯又はパターンの向きが互いに反転するようなものであってもよい。   The phase structure of FIG. 2 shows the case where the directions of the saw blades are the same, and the phase structure of FIG. 5 shows the case where the directions of the patterns whose cross-sectional shapes are stepped are the same. As shown in FIG. 6 and FIG. 7, it has a phase inversion part PR, and sawtooth or pattern directions are inverted from each other on the side closer to the optical axis and the side farther from the phase inversion part PR. There may be.

なお、図2〜図7では、各位相構造を平面上に形成した例を示しているが、各位相構造は球面上又は非球面上に形成されてもよい。また、図5や図7では、所定のレベル面数を5としているが、これに限られるものではない。
(B.2)対物レンズの組成及びその製造方法
対物レンズ15を構成する基材は、樹脂材料を主成分としている限り特に限定はないが、下記にて詳述するように、光ピックアップ装置が前記式(2)、(3)を満たすように適宜樹脂材料を選択するか、樹脂材料の特性を調整する必要がある。樹脂材料の特性を調整する為には、主成分の樹脂材料に対し無機粒子を分散させた有機無機複合材料を対物レンズの基材とすることが好ましい形態の一つである。
(B.2.1)樹脂材料
選択される樹脂材料としては、光学材料として一般的に用いられる透明の樹脂材料であれば特に制限はないが、光学素子(対物レンズ15)としての加工性を考慮すると、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、またはポリイミド樹脂であることが好ましく、特に好ましくは環状オレフィン樹脂であり、例えば、特開2003−73559号公報等に記載の化合物を挙げることができ、その好ましい化合物を表1に示す。
2 to 7 show examples in which each phase structure is formed on a plane, but each phase structure may be formed on a spherical surface or an aspherical surface. Further, in FIG. 5 and FIG. 7, the predetermined number of level faces is 5, but the present invention is not limited to this.
(B.2) Objective lens composition and manufacturing method There are no particular limitations on the base material constituting the objective lens 15 as long as the main component is a resin material. It is necessary to appropriately select a resin material or to adjust the characteristics of the resin material so as to satisfy the expressions (2) and (3). In order to adjust the characteristics of the resin material, it is one of preferred modes to use an organic-inorganic composite material in which inorganic particles are dispersed in the main resin material as the base material of the objective lens.
(B.2.1) Resin Material The resin material to be selected is not particularly limited as long as it is a transparent resin material generally used as an optical material. However, the workability as an optical element (objective lens 15) is not limited. In consideration, it is preferably an acrylic resin, a cyclic olefin resin, a polycarbonate resin, a polyester resin, a polyether resin, a polyamide resin, or a polyimide resin, and particularly preferably a cyclic olefin resin, for example, JP-A-2003-73559. And the like. Preferred compounds are shown in Table 1.

当該樹脂材料においては、吸水率が0.2質量%以下であることが好ましい。吸水率が0.2質量%以下の樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)、フッ素樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テフロン(登録商標)AF(デュポン社製)、サイトップ(旭硝子社製)等)、環状オレフィン樹脂(例えば、ZEONEX(日本ゼオン社製)、アートン(JSR社製)、アペル(三井化学社製)、TOPAS(ポリプラスチック社製)等)、インデン/スチレン系樹脂、ポリカーボネートなどが好適であるが、これらに限るものではない。また、これらの樹脂と相溶性のある他の樹脂を併用することも好ましい。2種以上の樹脂を用いる場合、その吸水率は、個々の樹脂の吸水率の平均値にほぼ等しいと考えられ、その平均の吸水率が0.2%以下になればよい。
(B.2.2)無機粒子の種類や特性、製造方法等
[無機粒子の種類等]
無機粒子を樹脂材料中に添加する場合、用いることができる無機粒子の粒径は、使用波長である380〜420nmよりも十分に小さい必要があるが、その体積平均分散粒径が30nm以下であることが好ましく、1〜30nmであることがより好ましく、1〜10nm以下であることが更に好ましい。体積平均分散粒径が1nm以上であれば、無機粒子の分散性を確保することができ、所望の性能を得ることができ、また体積平均分散粒径が30nm以下であれば、得られる有機無機複合材料の良好な透明性を得ることができ、光線透過率として70%以上を達成することができる。ここでいう体積平均分散粒径とは、分散状態にある無機粒子を、同体積の球に換算した時の直径を言う。
In the resin material, the water absorption is preferably 0.2% by mass or less. Examples of the resin having a water absorption of 0.2% by mass or less include polyolefin resin (for example, polyethylene, polypropylene, etc.), fluororesin (for example, polytetrafluoroethylene, Teflon (registered trademark) AF (manufactured by DuPont), Top (made by Asahi Glass Co., Ltd.), cyclic olefin resin (for example, ZEONEX (manufactured by Nippon Zeon), Arton (manufactured by JSR), Apel (manufactured by Mitsui Chemicals), TOPAS (manufactured by Polyplastics), etc.), Styrenic resins, polycarbonates and the like are suitable, but not limited to these. It is also preferable to use other resins compatible with these resins. When two or more kinds of resins are used, the water absorption rate is considered to be approximately equal to the average value of the water absorption rates of the individual resins, and the average water absorption rate only needs to be 0.2% or less.
(B.2.2) Types and characteristics of inorganic particles, production methods, etc. [types of inorganic particles, etc.]
When inorganic particles are added to the resin material, the particle size of the inorganic particles that can be used needs to be sufficiently smaller than the working wavelength of 380 to 420 nm, but the volume average dispersed particle size is 30 nm or less. It is preferably 1 to 30 nm, more preferably 1 to 10 nm or less. If the volume average dispersed particle diameter is 1 nm or more, the dispersibility of the inorganic particles can be ensured and desired performance can be obtained. If the volume average dispersed particle diameter is 30 nm or less, the obtained organic inorganic Good transparency of the composite material can be obtained, and a light transmittance of 70% or more can be achieved. The volume average dispersed particle size here refers to the diameter when inorganic particles in a dispersed state are converted into spheres having the same volume.

無機粒子の形状は、特に制限されるものではないが、流動性の観点より好適には球状の微粒子が用いられる。また、粒径の分布に関しても特に制限されるものではないが、安定性の観点より広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。これらの無機粒子はその一部が非晶質として存在していてもよい。   The shape of the inorganic particles is not particularly limited, but spherical fine particles are preferably used from the viewpoint of fluidity. Further, the particle size distribution is not particularly limited, but those having a relatively narrow distribution are preferably used rather than those having a wide distribution from the viewpoint of stability. Some of these inorganic particles may be present as amorphous.

無機粒子としては、例えば、酸化物微粒子が挙げられる。より具体的には、当該酸化物微粒子として、例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等、あるいは、リン酸塩、硫酸塩等、を挙げることができる。   Examples of the inorganic particles include oxide fine particles. More specifically, as the oxide fine particles, for example, silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, Yttrium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, indium oxide, tin oxide, lead oxide, multiple oxides composed of these oxides such as lithium niobate, potassium niobate, lithium tantalate, etc., or phosphate, sulfuric acid Examples thereof include salts.

また、無機粒子として、半導体結晶組成の微粒子も好ましく利用できる。当該半導体結晶組成には、特に制限はないが、光学素子(対物レンズ15)として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものが望ましい。具体的な組成例としては、例えば、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第14族元素の単体、リン(黒リン)等の周期表第15族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第16族元素の単体、炭化ケイ素(SiC)等の複数の周期表第14族元素からなる化合物、酸化錫(IV)(SnO)、硫化錫(II、IV)(Sn(II)Sn(IV)S)、硫化錫(IV)(SnS)、硫化錫(II)(SnS)、セレン化錫(II)(SnSe)、テルル化錫(II)(SnTe)、硫化鉛(II)(PbS)、セレン化鉛(II)(PbSe)、テルル化鉛(II)(PbTe)等の周期表第14族元素と周期表第16族元素との化合物、窒化ホウ素(BN)、リン化ホウ素(BP)、砒化ホウ素(BAs)、窒化アルミニウム(AlN)、リン化アルミニウム(AlP)、砒化アルミニウム(AlAs)、アンチモン化アルミニウム(AlSb)、窒化ガリウム(GaN)、リン化ガリウム(GaP)、砒化ガリウム(GaAs)、アンチモン化ガリウム(GaSb)、窒化インジウム(InN)、リン化インジウム(InP)、砒化インジウム(InAs)、アンチモン化インジウム(InSb)等の周期表第13族元素と周期表第15族元素との化合物(あるいはIII−V族化合物半導体)、硫化アルミニウム(Al)、セレン化アルミニウム(AlSe)、硫化ガリウム(Ga)、セレン化ガリウム(GaSe)、テルル化ガリウム(GaTe)、酸化インジウム(In)、硫化インジウム(In)、セレン化インジウム(InSe)、テルル化インジウム(InTe)等の周期表第13族元素と周期表第16族元素との化合物、塩化タリウム(I)(TlCl)、臭化タリウム(I)(TlBr)、ヨウ化タリウム(I)(TlI)等の周期表第13族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化亜鉛(ZnO)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、テルル化亜鉛(ZnTe)、酸化カドミウム(CdO)、硫化カドミウム(CdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、テルル化カドミウム(CdTe)、硫化水銀(HgS)、セレン化水銀(HgSe)、テルル化水銀(HgTe)等の周期表第12族元素と周期表第16族元素との化合物(あるいはII〜VI族化合物半導体)、硫化砒素(III)(As)、セレン化砒素(III)(AsSe)、テルル化砒素(III)(AsTe)、硫化アンチモン(III)(Sb)、セレン化アンチモン(III)(SbSe)、テルル化アンチモン(III)(SbTe)、硫化ビスマス(III)(Bi)、セレン化ビスマス(III)(BiSe)、テルル化ビスマス(III)(BiTe)等の周期表第15族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化銅(I)(CuO)、セレン化銅(I)(CuSe)等の周期表第11族元素と周期表第16族元素との化合物、塩化銅(I)(CuCl)、臭化銅(I)(CuBr)、ヨウ化銅(I)(CuI)、塩化銀(AgCl)、臭化銀(AgBr)等の周期表第11族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化ニッケル(II)(NiO)等の周期表第10族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化コバルト(II)(CoO)、硫化コバルト(II)(CoS)等の周期表第9族元素と周期表第16族元素との化合物、四酸化三鉄(Fe)、硫化鉄(II)(FeS)等の周期表第8族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化マンガン(II)(MnO)等の周期表第7族元素と周期表第16族元素との化合物、硫化モリブデン(IV)(MoS)、酸化タングステン(IV)(WO)等の周期表第6族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化バナジウム(II)(VO)、酸化バナジウム(IV)(VO2)、酸化タンタル(V)(Ta)等の周期表第5族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化チタン(TiO、Ti、Ti、Ti5O9等)等の周期表第4族元素と周期表第16族元素との化合物、硫化マグネシウム(MgS)、セレン化マグネシウム(MgSe)等の周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr)、セレン化カドミウム(II)クロム(III)(CdCrSe)、硫化銅(II)クロム(III)(CuCr)、セレン化水銀(II)クロム(III)(HgCrSe)等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート(BaTiO)等が挙げられる。In addition, fine particles having a semiconductor crystal composition can be preferably used as the inorganic particles. Although there is no restriction | limiting in particular in the said semiconductor crystal composition, What does not produce absorption, light emission, fluorescence, etc. in the wavelength range used as an optical element (objective lens 15) is desirable. Specific examples of the composition include, for example, a simple substance of Group 14 element of the periodic table such as carbon, silicon, germanium and tin, a simple substance of Group 15 element of the periodic table such as phosphorus (black phosphorus), and a periodicity of selenium, tellurium and the like. Table 16 group element simple substance, compound consisting of a plurality of periodic table group 14 elements such as silicon carbide (SiC), tin (IV) (SnO 2 ), tin sulfide (II, IV) (Sn (II) Sn (IV) S 3 ), tin sulfide (IV) (SnS 2 ), tin (II) sulfide (SnS), tin (II) selenide (SnSe), tin telluride (II) (SnTe), lead sulfide (II) ) (PbS), lead selenide (II) (PbSe), lead telluride (II) (PbTe) periodic table group 14 element and periodic table group 16 element compound, boron nitride (BN), phosphorus Boron bromide (BP), boron arsenide (BAs), aluminum nitride (AlN), aluminum phosphide (AlP), aluminum arsenide (AlAs), aluminum antimonide (AlSb), gallium nitride (GaN), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide (GaAs), gallium antimonide (GaSb) , Indium nitride (InN), indium phosphide (InP), indium arsenide (InAs), indium antimonide (InSb), etc. group 13 element and periodic table group 15 element (or III-V group) Compound semiconductor), aluminum sulfide (Al 2 S 3 ), aluminum selenide (Al 2 Se 3 ), gallium sulfide (Ga 2 S 3 ), gallium selenide (Ga 2 Se 3 ), gallium telluride (Ga 2 Te 3) ), Indium oxide (In 2 O 3 ), indium sulfide (In 2 S) 3 ), a compound of a periodic table group 13 element and a periodic table group 16 element such as indium selenide (In 2 Se 3 ), indium telluride (In 2 Te 3 ), thallium chloride (I) (TlCl), Compounds of Group 13 elements of the periodic table and Group 17 elements of the periodic table such as thallium bromide (I) (TlBr), thallium iodide (I) (TlI), zinc oxide (ZnO), zinc sulfide (ZnS), Zinc selenide (ZnSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium oxide (CdO), cadmium sulfide (CdS), cadmium selenide (CdSe), cadmium telluride (CdTe), mercury sulfide (HgS), mercury selenide ( HgSe), mercury telluride (HgTe) and other compounds of Group 12 elements of the periodic table and Group 16 elements of the periodic table (or II to VI compound semiconductors), arsenic sulfide (II) I) (As 2 S 3 ), arsenic selenide (III) (As 2 Se 3 ), arsenic telluride (III) (As 2 Te 3 ), antimony sulfide (III) (Sb 2 S 3 ), antimony selenide (III) (Sb 2 Se 3 ), antimony telluride (III) (Sb 2 Te 3 ), bismuth sulfide (III) (Bi 2 S 3 ), bismuth selenide (III) (Bi 2 Se 3 ), telluride Compound of periodic table group 15 element and periodic table group 16 element such as bismuth (III) (Bi 2 Te 3 ), copper oxide (I) (Cu 2 O), copper selenide (Cu 2 Se) ) And other compounds of Group 11 elements of the periodic table and Group 16 elements of the periodic table, copper chloride (I) (CuCl), copper bromide (I) (CuBr), copper iodide (I) (CuI), chloride Silver (AgCl), silver bromide (AgBr), etc. Compound of periodic table group 11 element and periodic table group 17 element, compound of periodic table group 10 element such as nickel oxide (II) (NiO) and periodic table group 16 element, cobalt oxide (II) ( Compounds of Group 9 elements of the periodic table and Group 16 elements of the periodic table such as CoO) and cobalt sulfide (II) (CoS), triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ), iron (II) sulfide (FeS), etc. Compound of Group 8 element of Periodic Table and Group 16 element of Periodic Table, Compound of Group 7 Element of Periodic Table such as Manganese (II) (MnO) and Group 16 Element of Periodic Table, Molybdenum Sulfide (IV) (MoS 2 ), tungsten oxide (IV) (WO 2 ) and other periodic table group 6 elements and periodic table group 16 elements, vanadium oxide (II) (VO), vanadium oxide (IV) (VO 2) , peripheral, such as a tantalum oxide (V) (Ta 2 O 5 ) Table Compounds of the group 5 element and the Periodic Table Group 16 element, a titanium oxide (TiO 2, Ti 2 O 5 , Ti 2 O 3, Ti5O9 , etc.) Group 4 of the periodic table element and Periodic Table Group 16 element such as , Compounds of periodic table group 2 elements such as magnesium sulfide (MgS), magnesium selenide (MgSe), and periodic table group 16 elements, cadmium (II) oxide (Chromium (III) (CdCr 2 O 4 ) , Cadmium selenide (II) chromium (III) (CdCr 2 Se 4 ), copper (II) sulfide (III) (CuCr 2 S 4 ), mercury (II) selenide (III) (HgCr 2 Se 4 ) And chalcogen spinels such as barium titanate (BaTiO 3 ).

なお、G.Schmidら;Adv.Mater.,4巻,494頁(1991)に報告されている(BN)75(BF2)15F15や、D.Fenskeら;Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,29巻,1452頁(1990)に報告されているCu146Se73(トリエチルホスフィン)22のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。In addition, G. Schmid et al .; Adv. Mater. 4, 494 (1991) (BN) 75 (BF2) 15F15 and D.C. Fenske et al .; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 29, page 1452 (1990), a semiconductor cluster having a fixed structure such as Cu 146 Se 73 (triethylphosphine) 22 reported in the same manner is also exemplified.

これらの無機粒子は、1種類の無機粒子を用いてもよく、また複数種類の無機粒子を併用してもよい。また、複合組成の無機粒子を用いることも可能である。複数種類の無機粒子は混合型、コアシェル(積層)型、化合物型及び複合型(1つの母材無機粒子中にもう1つの無機粒子が存在する形)等のどれでもよい。2種類以上の無機粒子を用いる場合、無機粒子の組成は実質的に均一組成であることが好ましい。組成の均一性については通常TEMによる組成分析などで判断されるが、均一組成である場合、粒子内部の組成分布による光散乱が生じないため、透明性が高く、屈折率が均一になるため好ましい。
[無機粒子の屈折率]
光学素子(対物レンズ15)として使用される樹脂材料の屈折率はヘリウムd線(25℃)を光源として測定した屈折率nd25が1.5乃至1.7付近であるものが多く、用いられる無機粒子の屈折率もnd25が1.5〜1.7に調整することが好ましい。具体的に好ましい無機粒子としては、酸化珪素、酸化アルミニウム,酸化ジルコニウム及び複合組成粒子などが挙げられ、使用される樹脂材料や光学素子(対物レンズ15)に求められる特性によって適宜選択される。上記屈折率は、例えばASTMD542規格に則りアッベ式屈折計等により測定されるものが該当し、種々の文献に記載されている値を用いることができる。また、無機粒子を、屈折率を調整した種々の溶媒に分散させて分散液の吸光度を測定し、その値が最小になる溶媒の屈折率を測定することにより、当該無機粒子の屈折率を確認できる。
[無機粒子の充填率]
最終的な有機無機複合材料に含まれる無機粒子の体積比率は1〜70体積%、好ましくは10〜50体積%である。有機無機複合材料の無機粒子の含有量が1体積%以下の場合、望まれる物性向上が得られない可能性がある。また、有機無機複合材料の無機粒子の含有量が70体積%以上の場合、経済性、成形性、透過性において問題となる場合がある。
[無機粒子の製造方法]
無機粒子の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。一般的に無機粒子を作製する方法としては、熱分解法(原料を加熱分解して微粒子を得る方法。噴霧乾燥法、火炎噴霧法、プラズマ法、気相反応法、凍結乾燥法、加熱ケロシン法、加熱石油法)、沈殿法(共沈法)、加水分解法(塩水溶液法、アルコキシド法、ゾルゲル法)、水熱法(沈殿法、結晶化法、水熱分解法、水熱酸化法)などが挙げられる。
As these inorganic particles, one kind of inorganic particles may be used, or a plurality of kinds of inorganic particles may be used in combination. It is also possible to use inorganic particles having a composite composition. The plurality of types of inorganic particles may be any of a mixed type, a core-shell (laminated) type, a compound type, and a composite type (a type in which another inorganic particle is present in one base material inorganic particle). When two or more kinds of inorganic particles are used, the composition of the inorganic particles is preferably a substantially uniform composition. The uniformity of the composition is usually determined by a composition analysis by TEM or the like. However, in the case of a uniform composition, light scattering due to the composition distribution inside the particles does not occur, which is preferable because of high transparency and uniform refractive index. .
[Refractive index of inorganic particles]
The refractive index of the resin material used as the optical element (objective lens 15) is often a refractive index nd25 measured using helium d-line (25 ° C.) as a light source and is in the vicinity of 1.5 to 1.7. The refractive index of the particles is also preferably adjusted so that nd25 is 1.5 to 1.7. Specific examples of preferable inorganic particles include silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, and composite composition particles, which are appropriately selected depending on the resin material used and the characteristics required for the optical element (objective lens 15). For example, the refractive index is measured by an Abbe refractometer or the like according to ASTM D542 standard, and values described in various documents can be used. Also, the inorganic particles are dispersed in various solvents with adjusted refractive indexes, the absorbance of the dispersion is measured, and the refractive index of the solvent that minimizes the value is measured, thereby confirming the refractive index of the inorganic particles. it can.
[Filling rate of inorganic particles]
The volume ratio of the inorganic particles contained in the final organic-inorganic composite material is 1 to 70% by volume, preferably 10 to 50% by volume. When the content of the inorganic particles of the organic-inorganic composite material is 1% by volume or less, desired physical property improvement may not be obtained. Moreover, when content of the inorganic particle of an organic inorganic composite material is 70 volume% or more, it may become a problem in economical efficiency, moldability, and permeability.
[Method for producing inorganic particles]
The method for producing the inorganic particles is not particularly limited, and any known method can be used. In general, inorganic particles can be produced by a pyrolysis method (a method in which raw materials are thermally decomposed to obtain fine particles. A spray drying method, a flame spray method, a plasma method, a gas phase reaction method, a freeze drying method, a heated kerosene method. , Heating petroleum method), precipitation method (coprecipitation method), hydrolysis method (salt aqueous solution method, alkoxide method, sol-gel method), hydrothermal method (precipitation method, crystallization method, hydrothermal decomposition method, hydrothermal oxidation method) Etc.

具体的な製造方法として、ハロゲン化金属やアルコキシ金属を原料に用い、水を含有する反応系において加水分解することにより、酸化物微粒子を得ることができる。この際、微粒子の安定化のために有機酸や有機アミンなどを併用する方法も用いられる。より詳細な方法としてジャーナル・オブ・ケミカルエンジニアリング・オブ・ジャパン第31巻1号21−28頁(1998年)における二酸化チタン微粒子や、ジャーナル・オブ・フィジカルケミストリー第100巻468−471頁(1996年)における硫化亜鉛微粒子等がある。これらの方法に従えば、体積平均分散粒径が5nmの酸化チタンは、チタニウムテトライソプロポキサイドや四塩化チタンを原料として、適当な溶媒中で加水分解させる際に適当な表面修飾剤を添加することにより容易に製造することができる。   As a specific production method, oxide fine particles can be obtained by using a metal halide or an alkoxy metal as a raw material and hydrolyzing in a reaction system containing water. At this time, a method of using an organic acid, an organic amine or the like in combination is also used for stabilizing the fine particles. More detailed methods include titanium dioxide fine particles in Journal of Chemical Engineering of Japan Vol. 31, No. 1, pp. 21-28 (1998), and Journal of Physical Chemistry, Vol. 100, pp. 468-471 (1996). ) Zinc sulfide fine particles. According to these methods, titanium oxide having a volume average dispersed particle diameter of 5 nm is added with a suitable surface modifier when hydrolyzed in a suitable solvent using titanium tetraisopropoxide or titanium tetrachloride as a raw material. Can be easily manufactured.

また、体積平均分散粒径が40nmの硫化亜鉛は、ジメチル亜鉛や塩化亜鉛を原料とし、硫化水素あるいは硫化ナトリウムなどで硫化する際に、表面修飾剤を添加することにより製造することができる。表面修飾する方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、水が存在する条件下で加水分解により微粒子の表面に修飾する方法が挙げられる。この方法では、酸またはアルカリなどの触媒が好適に用いられ、微粒子表面の水酸基と、表面修飾剤が加水分解して生じる水酸基とが、脱水して結合を形成することが一般に考えられている
[表面修飾剤]
無機粒子に対して適切な表面処理を行うことで樹脂材料との親和性を向上させることができる。適用される表面修飾剤としては例えばシランカップリング剤、アルミネート系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アミノ酸系分散剤及び各種シリコーンオイル等が挙げられる。
In addition, zinc sulfide having a volume average dispersed particle size of 40 nm can be produced by adding a surface modifier when dimethylzinc or zinc chloride is used as a raw material and sulfurized with hydrogen sulfide or sodium sulfide. The method for surface modification is not particularly limited, and any known method can be used. For example, there is a method of modifying the surface of the fine particles by hydrolysis under conditions where water is present. In this method, a catalyst such as an acid or an alkali is preferably used, and it is generally considered that a hydroxyl group on the surface of fine particles and a hydroxyl group generated by hydrolysis of a surface modifier dehydrate to form a bond [ Surface modifier]
Affinity with the resin material can be improved by performing an appropriate surface treatment on the inorganic particles. Examples of the surface modifier to be applied include silane coupling agents, aluminate coupling agents, titanate coupling agents, amino acid dispersants, and various silicone oils.

これらは使用する上記無機粒子の性状や、無機粒子分散樹脂材料を得るにあたって用いる樹脂材料との親和性を考え適宜選択される。各種表面処理を二つ以上同時又は異なる時に行ってもよい。   These are appropriately selected in consideration of the properties of the inorganic particles used and the affinity with the resin material used in obtaining the inorganic particle-dispersed resin material. Two or more surface treatments may be performed simultaneously or at different times.

無機粒子の表面処理を行う方法は様々であり、あらかじめ樹脂材料との混合前に表面処理を行っておいてもよい。例えば、湿式加熱法、湿式濾過法、熱可塑性樹脂との混合時に行う方法(インテグラルブレンド法)などがある。   There are various methods for performing the surface treatment of the inorganic particles, and the surface treatment may be performed in advance before mixing with the resin material. Examples thereof include a wet heating method, a wet filtration method, and a method (integral blend method) performed at the time of mixing with a thermoplastic resin.

シランカップリング剤の具体例として、ビニルシラザントリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルアルコキシシラン、ジメチルジアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等公知のものが使用できるが、無機粒子の表面を広く覆うためにヘキサメチルジシラザン等が好ましく用いられる。   Specific examples of the silane coupling agent include vinylsilazane trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, trimethylalkoxysilane, dimethyldialkoxysilane, methyltrialkoxysilane, hexamethyldisilazane, and the like. Hexamethyldisilazane or the like is preferably used to cover the surface of the particles widely.

シリコーンオイル系処理剤としてはジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルといったストレートシリコーンオイルやアミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、片末端反応性変性シリコーンオイル、異種官能基変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、メチルスチリル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、親水性特殊変性シリコーンオイル、高級アルコキシ変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルなどの変性シリコーンオイルを用いることができる。またこれらの処理剤はヘキサン、トルエン、メタノール、エタノール、アセトン水等で適宜希釈して用いてもよい。
[カップリング剤の添加量]
カップリング剤の添加量は、使用される無機粒子がナノサイズであり比表面積が大きいため比較的多量に用いられる。具体的な量としては、無機粒子100重量部に対して5〜100重量部程度であり、期待する表面処理効果が得られず粒子の凝集が発生する、樹脂材料中にボイドが発生することによる線膨張係数の増大や光線透過率の低下するといったことが問題となるため無機粒子100重量部に対して5重量部以上が望ましく、コストの増加や使用する樹脂材料との可溶化量問題から無機粒子100重量部に対して100重量部以下に抑えることが望ましい。
(B.2.3)有機無機複合材料の製造方法
無機粒子と樹脂材料とを用いて有機無機複合材料を作製する場合、あらかじめ所定の混合比で無機粒子と樹脂材料とを予備混合した有機無機複合材料を作製することが望ましい。利点として粉末飛散の防止や操作利便性、分散性向上などが挙げられるが、有機無機複合材料の作製においては樹脂材料へのダメージを抑えるため、湿式混合が望ましい。通常混合する無機粒子の表面に液体あるいは溶液が接触し、表面が濡れ固体表面が消失して新しく固体と液体あるいは溶液の界面が生成した状態及び前記界面をすべて覆うだけの溶解した樹脂材料が存在している状態において混合することが望ましい。但し、具体的に用いられる液体あるいは溶液量は用いる無機粒子及び樹脂材料によって適宜選択される。
[湿式混合方法]
樹脂材料及び無機粒子の湿式混合においては、タンブラーミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリューブレンダー、リボンブレンダーなど公知の方法が適応できるが、特に混合トルクが大きく残留物の影響の少ないスーパーミキサー等が好適に用いられる。
Silicone oil-based treatment agents include straight silicone oil such as dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, and methylhydrogen silicone oil, amino-modified silicone oil, epoxy-modified silicone oil, carboxyl-modified silicone oil, carbinol-modified silicone oil, and methacryl-modified silicone. Oil, mercapto modified silicone oil, phenol modified silicone oil, one-end reactive modified silicone oil, heterogeneous functional group modified silicone oil, polyether modified silicone oil, methylstyryl modified silicone oil, alkyl modified silicone oil, higher fatty acid ester modified silicone oil , Hydrophilic specially modified silicone oil, higher alkoxy modified silicone oil, higher fat It can be used containing modified silicone oil, a modified silicone oil such as fluorine-modified silicone oil. These treatment agents may be appropriately diluted with hexane, toluene, methanol, ethanol, acetone water or the like.
[Amount of coupling agent added]
The amount of the coupling agent added is relatively large because the inorganic particles used are nano-sized and have a large specific surface area. The specific amount is about 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles, and the expected surface treatment effect cannot be obtained, and the particles are aggregated, and the voids are generated in the resin material. Increase in linear expansion coefficient or decrease in light transmittance is a problem, so 5 parts by weight or more is desirable with respect to 100 parts by weight of inorganic particles, and it is inorganic due to an increase in cost and a problem of solubilization with a resin material to be used. It is desirable to keep it to 100 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the particles.
(B.2.3) Manufacturing method of organic / inorganic composite material When preparing an organic / inorganic composite material using inorganic particles and a resin material, an organic / inorganic material in which inorganic particles and a resin material are premixed in advance at a predetermined mixing ratio. It is desirable to make a composite material. Advantages include prevention of powder scattering, operational convenience, and improvement in dispersibility. However, wet-mixing is desirable in order to suppress damage to the resin material in the production of the organic-inorganic composite material. The liquid or solution comes into contact with the surface of the inorganic particles that are usually mixed, the surface wets, the solid surface disappears, and there is a newly formed interface between the solid and the liquid or solution, and there is a dissolved resin material that covers the entire interface. It is desirable to mix in this state. However, the amount of liquid or solution specifically used is appropriately selected depending on the inorganic particles and resin material used.
[Wet mixing method]
In wet mixing of resin materials and inorganic particles, known methods such as tumbler mixer, super mixer, Henschel mixer, screw blender, ribbon blender can be applied, but super mixer with large mixing torque and less influence of residue is particularly suitable. Used for.

ここで樹脂材料に対する無機粒子の配合量は25〜300体積部であることが好ましい。25体積部より小さいと、添加した無機粒子の効果が十分に発揮されない。また、300体積部より大きいと、結着剤としての樹脂材料が不足し、均一な組成ができず、無機粒子と樹脂材料との間の界面の密着が不十分となり、空隙を発生する。このように空隙が含まれる有機無機複合材料を製造した場合、空隙に含まれる酸素による樹脂劣化が発生したり、空隙内の空気による水分が気泡として樹脂組成物中に存在したりすることで光線透過率が低下するため光学素子(対物レンズ15)として欠陥となる。   Here, the blending amount of the inorganic particles with respect to the resin material is preferably 25 to 300 parts by volume. If it is smaller than 25 parts by volume, the effect of the added inorganic particles is not sufficiently exhibited. On the other hand, when the volume is larger than 300 parts by volume, the resin material as a binder is insufficient, a uniform composition cannot be obtained, the adhesion between the interface between the inorganic particles and the resin material becomes insufficient, and voids are generated. When an organic-inorganic composite material containing voids is produced in this way, resin deterioration due to oxygen contained in the voids occurs, or moisture due to air in the voids exists in the resin composition as bubbles. Since the transmittance decreases, the optical element (objective lens 15) becomes a defect.

また、湿式混合に使用する溶媒は、最終的な有機無機複合材料への悪影響や経済性の観点から、溶媒等揮発残留分は総体積の2%以下であるのが好ましい。また有機無機複合材料の作製時に溶媒を乾燥除去することで、残留溶媒の最終製品への影響を抑制することができる。
[溶媒の種類]
樹脂材料及び無機粒子を上記方法で湿式混合する場合、溶媒を使用することで均一に混合することができる。
In addition, the solvent used for the wet mixing preferably has a volatile residue such as a solvent of 2% or less of the total volume from the viewpoint of adverse effects on the final organic-inorganic composite material and economy. Moreover, the influence of the residual solvent on the final product can be suppressed by drying and removing the solvent during the production of the organic-inorganic composite material.
[Solvent type]
When the resin material and the inorganic particles are wet-mixed by the above method, they can be mixed uniformly by using a solvent.

使用する溶媒は上記組成物が溶解するものであればよく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸−t−ブチル、酢酸−n−ブチル、酢酸−n−ヘキシル等のエステル類、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等のエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、スルホラン等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。また、これらの溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   Any solvent may be used as long as it dissolves the above-mentioned composition. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone and heptanone, ethyl acetate, acetic acid-t- Esters such as butyl, acetic acid-n-butyl, acetic acid-n-hexyl, halogenated hydrocarbons such as 1,2-dichloroethane, chloroform, chlorobenzene, 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, Ethers such as diethylene glycol diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolide , It may be mentioned aprotic polar solvents such as sulfolane. Moreover, these solvents can be used individually or in mixture of 2 or more types.

使用する溶媒の大気圧時の沸点に関して、好ましくは30〜200℃であり、より好ましくは50〜150℃である。沸点が30℃より低いと、取り扱い上危険である。また、沸点が150℃より高いと、溶媒除去が困難であるばかりか、分解物の残留や加熱の影響で最終生成物に悪影響を与える。   Regarding the boiling point of the solvent used at atmospheric pressure, it is preferably 30 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C. When the boiling point is lower than 30 ° C., it is dangerous in handling. On the other hand, if the boiling point is higher than 150 ° C., it is difficult to remove the solvent, and the final product is adversely affected by the residue of decomposition products and heating.

有機無機複合材料の作製時に使用される溶媒量は樹脂材料が溶解する範囲内であれば特に制限されないが、樹脂材料100重量部に対して溶媒500〜2000重量部が好ましい。溶媒が500重量部より少ない場合、樹脂材料がすべて溶解せず有機無機複合材料の組成が不均一になる恐れがある。また、2000重量部以上の場合、生産性が低下するとともに湿式混合時に十分なトルクが得られず作製した有機無機複合材料の組成が不均一になる恐れがある。
(B.2.4)有機無機複合材料による光学素子(対物レンズ15)の作製
前記の有機無機複合材料を使用した光学素子(対物レンズ15)の製造方法としては、有機無機複合材料を混合し、その混合物を成形するのが好ましい。有機無機複合材料の混合にあたっては、無機粒子が高度に分散した組成物を得るため、有機無機複合材料を混合しながら溶融混練装置で剪断力を与え製造する方法が好ましく用いられる。
The amount of the solvent used at the time of producing the organic-inorganic composite material is not particularly limited as long as the resin material is in a range that dissolves, but 500 to 2000 parts by weight of the solvent is preferable with respect to 100 parts by weight of the resin material. When the amount of the solvent is less than 500 parts by weight, the resin material is not completely dissolved and the composition of the organic-inorganic composite material may become nonuniform. Moreover, when it is 2000 parts by weight or more, productivity decreases and sufficient torque cannot be obtained during wet mixing, and the composition of the produced organic-inorganic composite material may become non-uniform.
(B.2.4) Production of optical element (objective lens 15) using an organic-inorganic composite material As a method for producing an optical element (objective lens 15) using the organic-inorganic composite material, an organic-inorganic composite material is mixed. The mixture is preferably molded. In mixing the organic-inorganic composite material, in order to obtain a composition in which inorganic particles are highly dispersed, a method of applying a shearing force with a melt kneader while mixing the organic-inorganic composite material is preferably used.

また上記樹脂材料との混合は、酸化による機能低下を防ぐため、大気中ではなくAr、N等に置換した雰囲気下で行うのが好ましい。The mixing with the resin material is preferably carried out in an atmosphere substituted with Ar, N 2 or the like, not in the air, in order to prevent functional deterioration due to oxidation.

具体的な混練機としては、KRCニーダー(栗本鉄工所社製);ポリラボシステム(HAAKE社製);ナノプラストミル(東洋精機製作所社製);ナウターミキサーブス・コ・ニーダー(Buss社製);TEM型押し出し機(東芝機械社製);TEX二軸混練機(日本製鋼所社製);PCM混練機(池貝鉄工所社製);三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製);ニーデックス(三井鉱山社製);MS式加圧ニーダー、ニダールーダー(森山製作所社製);バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)が挙げられる。
[混合の程度]
上記有機無機複合材料の混合の程度が不十分の場合には、特に屈折率やアッベ数、光線透過率などの光学特性に影響を及ぼすことが懸念され、また熱可塑性や溶融成形性などの樹脂加工性にも悪影響する恐れがあるため、十分な混合を行う方が望ましい。その混合の程度は、用いる樹脂材料及び無機粒子の特性を十分に勘案して、方法を選択することが重要である。
[添加剤]
有機無機複合材料には、常用される酸化防止剤、中和剤、滑剤、帯電防止剤などの添加剤を必要に応じて配合することができる。当該添加剤としては様々な種類の添加剤を単独で又は組合せて使用してもよい。当該添加剤には、可塑剤、酸化防止剤、耐光安定剤、白化剤、熱安定剤、着色剤、耐衝撃性改良剤、増量剤、帯電防止剤、離型剤、発泡剤、加工助剤などの物質がある。組成物に配合し得る各種添加剤は一般に用いられており、当業者に公知である。かかる添加剤の具体例は、R.Gachter及びH.Muller, Plastics Additives Handbook, 4th edition, 1993に記載されている。また、その範囲は発明に記載の効果を損なわない範囲で適宜使用可能である。
Specific kneaders include KRC kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works); polylab system (manufactured by HAAKE); nanoplast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho); Nauter Mixer Bus Co. Kneader (manufactured by Buss) ); TEM type extruder (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.); TEX twin-screw kneader (manufactured by Nippon Steel Works); PCM kneader (manufactured by Ikegai Iron Works Co., Ltd.); ); Needex (manufactured by Mitsui Mining); MS pressure kneader, nider ruder (manufactured by Moriyama Seisakusho); Banbury mixer (manufactured by Kobe Steel).
[Degree of mixing]
When the degree of mixing of the organic-inorganic composite material is insufficient, there is a concern that it may affect optical properties such as refractive index, Abbe number, and light transmittance, and a resin such as thermoplasticity and melt moldability. Sufficient mixing is desirable because it may adversely affect workability. It is important to select the method for the degree of mixing in consideration of the characteristics of the resin material and inorganic particles used.
[Additive]
Additives such as antioxidants, neutralizing agents, lubricants and antistatic agents that are commonly used can be blended with the organic-inorganic composite material as necessary. As the additive, various kinds of additives may be used alone or in combination. Such additives include plasticizers, antioxidants, light stabilizers, whitening agents, heat stabilizers, colorants, impact resistance improvers, extenders, antistatic agents, mold release agents, foaming agents, processing aids. There are substances such as. Various additives that can be incorporated into the composition are generally used and are known to those skilled in the art. Specific examples of such additives are described in R.A. Gachter and H.C. Muller, Plastics Additives Handbook, 4th edition, 1993. Moreover, the range can be used suitably in the range which does not impair the effect as described in invention.

本発明では上記添加剤を有機無機複合材料に添加することで、有機無機複合材料の作製時の無機粒子の分散化効果や、バインダ機能を持たせることも可能である。これらの添加剤は使用される各材料と相溶化できる範囲で適宜使用される。また、添加剤は有機無機複合材料の作製時を含むどのタイミングで添加されてもよい。   In the present invention, by adding the above-mentioned additives to the organic-inorganic composite material, it is possible to have a dispersion effect of inorganic particles during the production of the organic-inorganic composite material and a binder function. These additives are appropriately used as long as they are compatible with each material used. In addition, the additive may be added at any timing including when the organic-inorganic composite material is produced.

以下に、各添加剤の中で、主なものの具体例を挙げるが、これらに限定はされない。
[可塑剤]
可塑剤としては、特に限定はないが、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤等を挙げることができる。
Specific examples of main ones among the additives will be given below, but are not limited thereto.
[Plasticizer]
The plasticizer is not particularly limited, however, phosphate ester plasticizer, phthalate ester plasticizer, trimellitic ester plasticizer, pyromellitic acid plasticizer, glycolate plasticizer, citrate ester A plasticizer, a polyester plasticizer, etc. can be mentioned.

リン酸エステル系可塑剤としては、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等を挙げることができる。   Examples of the phosphate plasticizer include triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, octyl diphenyl phosphate, diphenyl biphenyl phosphate, trioctyl phosphate, tributyl phosphate, and the like.

フタル酸エステル系可塑剤としては、例えば、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジフェニルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等を挙げることができる。   Examples of the phthalate ester plasticizer include diethyl phthalate, dimethoxyethyl phthalate, dimethyl phthalate, dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, butyl benzyl phthalate, diphenyl phthalate, and dicyclohexyl phthalate.

トリメリット酸系可塑剤としては、例えば、トリブチルトリメリテート、トリフェニルトリメリテート、トリエチルトリメリテート等を挙げることができる。   Examples of trimellitic acid plasticizers include tributyl trimellitate, triphenyl trimellitate, triethyl trimellitate, and the like.

ピロメリット酸エステル系可塑剤としては、例えば、テトラブチルピロメリテート、テトラフェニルピロメリテート、テトラエチルピロメリテート等を挙げることができる。   Examples of the pyromellitic acid ester plasticizer include tetrabutyl pyromellitate, tetraphenyl pyromellitate, and tetraethyl pyromellitate.

グリコレート系可塑剤としては、例えば、トリアセチン、トリブチリン、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等を挙げることができる。   Examples of the glycolate plasticizer include triacetin, tributyrin, ethyl phthalyl ethyl glycolate, methyl phthalyl ethyl glycolate, butyl phthalyl butyl glycolate, and the like.

クエン酸エステル系可塑剤としては、例えば、トリエチルシトレート、トリ−n−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、アセチルトリ−n−ブチルシトレート、アセチルトリ−n−(2−エチルヘキシル)シトレート等を挙げることができる。
[酸化防止剤]
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などが挙げられ、これらの中でもフェノール系酸化防止剤、特にアルキル置換フェノール系酸化防止剤が好ましい。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、成形時の酸化劣化等による対物レンズ15の着色や強度低下を防止できる。これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
Examples of the citrate plasticizer include triethyl citrate, tri-n-butyl citrate, acetyl triethyl citrate, acetyl tri-n-butyl citrate, acetyl tri-n- (2-ethylhexyl) citrate and the like. Can be mentioned.
[Antioxidant]
Examples of the antioxidant include phenolic antioxidants, phosphorus antioxidants, sulfur antioxidants, etc. Among them, phenolic antioxidants, particularly alkyl-substituted phenolic antioxidants are preferable. By blending these antioxidants, coloring and strength reduction of the objective lens 15 due to oxidation deterioration during molding can be prevented without lowering transparency, heat resistance and the like. These antioxidants can be used alone or in combination of two or more, and the blending amount thereof is appropriately selected within a range not impairing the object of the present invention.

フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,4−ジ−t−アミル−6−(1−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)エチル)フェニルアクリレートなどの特開昭63−179953号公報や特開平1−168643号公報に記載されるアクリレート系化合物;オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2′−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、ペンタエリトリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオート]、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリエチレングリコールビス(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート)などのアルキル置換フェノール系化合物;6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、2−オクチルチオ−4,6−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−オキシアニリノ)−1,3,5−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物;などが挙げられる。   A conventionally well-known thing can be used as a phenolic antioxidant, for example, 2-t-butyl-6- (3-t-butyl-2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-methylphenyl acrylate, 2 , 4-di-t-amyl-6- (1- (3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl) ethyl) phenyl acrylate and the like, and JP-A Nos. 63-179953 and 1-168643. Acrylate compounds described in Japanese Patent Publication No. 1; octadecyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 2,2'-methylene-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol) ), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di- -Butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], thiodiethylenebis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 1,3,5-trimethyl-2,4,6- Alkyl-substituted phenols such as tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene and triethylene glycol bis (3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionate) Compound; 6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -2,4-bisoctylthio-1,3,5-triazine, 4-bisoctylthio-1,3,5-triazine, Triazine group-containing phenols such as 2-octylthio-4,6-bis- (3,5-di-t-butyl-4-oxyanilino) -1,3,5-triazine Lumpur-based compounds; and the like.

リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス−(2,6−ジメチルフェニル)ホスファイト、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドなどのモノホスファイト系化合物;4,4′−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト)、4,4′−イソプロピリデン−ビス(フェニル−ジ−アルキル(C12〜C15)ホスファイト)などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトなどが特に好ましい。   The phosphorus antioxidant is not particularly limited as long as it is usually used in the general resin industry. For example, triphenyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, phenyl diisodecyl phosphite, tris (nonylphenyl) Phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, tris- (2,6-dimethylphenyl) phosphite, 10- (3,5-di- monophosphite compounds such as t-butyl-4-hydroxybenzyl) -9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide; 4,4′-butylidene-bis (3-methyl-) 6-t-butylphenyl-di-tridecyl phosphite), 4,4'-isopropylidene-bis (phenyl) Sulfonyl - di - alkyl (C12-C15) phosphite), and the like diphosphite compounds such as. Among these, monophosphite compounds are preferable, and tris (nonylphenyl) phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite and the like are particularly preferable.

イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル3,3−チオジプロピオネート、ジミリスチル3,3′−チオジプロピピオネート、ジステアリル3,3−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル3,3−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−(β−ラウリル−チオ−プロピオネート)、3,9−ビス(2−ドデシルチオエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなどが挙げられる。
[耐光安定剤]
耐光安定剤としては、ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤、ヒンダードアミン系耐光安定剤などが挙げられるが、本発明においては、対物レンズ15の透明性、耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤を用いるのが好ましい。ヒンダードアミン系耐光安定剤(以下、HALSと記す。)の中でも、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒として用いたGPCにより測定したポリスチレン換算のMnが1,000〜10,000であるものが好ましく、2,000〜5,000であるものがより好ましく、2,800〜3,800であるものが特に好ましい。Mnが小さすぎると、該HALSをブロック共重合体に加熱溶融混練して配合する際に、揮発のため所定量を配合できず、射出成形等の加熱溶融成形時に発泡やシルバーストリークが生じるなど加工安定性が低下する。また、ランプを点灯させた状態で対物レンズ15を長時間使用する場合に、対物レンズ15から揮発性成分がガスとなって発生する。逆にMnが大き過ぎると、ブロック共重合体への分散性が低下して、レンズの透明性が低下し、耐光性改良の効果が低減する。したがって、本発明においては、HALSのMnを上記範囲とすることにより加工安定性、低ガス発生性、透明性に優れた対物レンズ15が得られる。
Examples of the sulfur-based antioxidant include dilauryl 3,3-thiodipropionate, dimyristyl 3,3′-thiodipropionate, distearyl 3,3-thiodipropionate, lauryl stearyl 3,3-thiodiprote. Pionate, pentaerythritol-tetrakis- (β-lauryl-thio-propionate), 3,9-bis (2-dodecylthioethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane, etc. Can be mentioned.
[Light stabilizer]
Examples of the light-resistant stabilizer include benzophenone-based light-resistant stabilizer, benzotriazole-based light-resistant stabilizer, hindered amine-based light-resistant stabilizer, etc. In the present invention, from the viewpoint of transparency of the objective lens 15, coloring resistance, etc. It is preferable to use a hindered amine light resistance stabilizer. Among the hindered amine light-resistant stabilizers (hereinafter referred to as HALS), those having a Mn in terms of polystyrene measured by GPC using tetrahydrofuran (THF) as a solvent are preferably 1,000 to 10,000. What is -5,000 is more preferable, and what is 2,800-3,800 is especially preferable. When Mn is too small, when HALS is blended by heat-melting and kneading into a block copolymer, a predetermined amount cannot be blended due to volatilization, and foaming or silver streak occurs during heat-melt molding such as injection molding. Stability is reduced. Further, when the objective lens 15 is used for a long time with the lamp turned on, a volatile component is generated as a gas from the objective lens 15. Conversely, if Mn is too large, the dispersibility in the block copolymer is lowered, the transparency of the lens is lowered, and the effect of improving light resistance is reduced. Therefore, in the present invention, the objective lens 15 excellent in processing stability, low gas generation property, and transparency can be obtained by setting the HALS Mn in the above range.

このようなHALSの具体例としては、N,N′,N″,N′″−テトラキス−〔4,6−ビス−{ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ}−トリアジン−2−イル〕−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンとN,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、1,6−ヘキサンジアミン−N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)とモルフォリン−2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジンとの重縮合物、ポリ〔(6−モルフォリノ−s−トリアジン−2,4−ジイル)(2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕−ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量HALS;コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールと3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量HALS等が挙げられる。   Specific examples of such HALS include N, N ′, N ″, N ′ ″-tetrakis- [4,6-bis- {butyl- (N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidine. -4-yl) amino} -triazin-2-yl] -4,7-diazadecane-1,10-diamine, dibutylamine and 1,3,5-triazine and N, N'-bis (2,2,6 , 6-tetramethyl-4-piperidyl) butylamine, poly [{(1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl} { (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino} hexamethylene {(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino}], bis (2,2,6,6 -Tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, 1,6- A polycondensation product of xylenediamine-N, N′-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) and morpholine-2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine, Poly [(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl) (2,2,6,6, -tetramethyl-4-piperidyl) imino] -hexamethylene [(2,2,6,6-tetra High molecular weight HALS in which a plurality of piperidine rings are bonded via a triazine skeleton, such as methyl-4-piperidyl) imino; dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinol and 3,9-bis (2-hydroxy-1,1-dimethylethyl) -2,4,8,10 of a mixed ester of tetra oxa spiro [5,5] undecane, piperidine ring linked to a high molecular weight HALS, and the like via an ester bond.

これらの中でも、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンとN,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物などのMnが2,000〜5,000のものが好ましい。
[成形方法]
前記の有機無機複合材料を用いた光学素子(対物レンズ15)の成形方法としては、格別制限されるものはないが、低複屈折性、機械強度、寸法精度等の特性に優れた成形物を得る為には溶融成形が好ましい。溶融成形法としては、例えば、市販のプレス成形、市販の押し出し成形、市販の射出成形等が挙げられるが、射出成形が成形性、生産性の観点から好ましい。
Among these, polycondensates of dibutylamine, 1,3,5-triazine and N, N′-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) butylamine, poly [{(1, 1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl} {(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino} hexamethylene {(2 , 2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino}], a polymer of dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol and the like. 5,000 to 5,000 are preferred.
[Molding method]
The molding method of the optical element (objective lens 15) using the organic-inorganic composite material is not particularly limited, but a molded product having excellent characteristics such as low birefringence, mechanical strength, and dimensional accuracy. In order to obtain, melt molding is preferred. Examples of the melt molding method include commercially available press molding, commercially available extrusion molding, and commercially available injection molding, and injection molding is preferred from the viewpoints of moldability and productivity.

成形条件は使用目的、または成形方法により適宜選択されるが、例えば、射出成形における樹脂組成物(有機無機複合材料単独の場合または有機無機複合材料と添加物との混合物の両方がある。)の温度は、成形時に適度な流動性を有機無機複合材料に付与して成形品のヒケやひずみを防止し、有機無機複合材料中の樹脂材料の熱分解によるシルバーストリークの発生を防止し、更に、成形物の黄変を効果的に防止する観点から、150℃〜400℃の範囲が好ましく、200℃〜350℃の範囲が更に好ましく、200℃〜330℃の範囲が特に好ましい。
(C)光ピックアップ装置の特性
光ピックアップ装置1は、その特性として、下記式(1.1),(2),(3)の組合せの関係をすべて満たすか、下記式(1.2),(2),(3)の組合せの関係をすべて満たすか、又は下記式(1.1),(1.2),(2),(3)の関係をすべて満たすようになっている。
The molding conditions are appropriately selected depending on the purpose of use or the molding method. For example, the resin composition in injection molding (in the case of an organic-inorganic composite material alone or a mixture of an organic-inorganic composite material and an additive) is used. The temperature imparts appropriate fluidity to the organic-inorganic composite material during molding to prevent sink marks and distortion of the molded product, prevents the occurrence of silver streak due to thermal decomposition of the resin material in the organic-inorganic composite material, From the viewpoint of effectively preventing yellowing of the molded product, a range of 150 ° C to 400 ° C is preferable, a range of 200 ° C to 350 ° C is more preferable, and a range of 200 ° C to 330 ° C is particularly preferable.
(C) Characteristics of Optical Pickup Device The optical pickup device 1 satisfies all the combinations of the following formulas (1.1), (2), and (3) as the characteristics, or the following formula (1.2), All the combinations of the combinations (2) and (3) are satisfied, or all the relationships of the following formulas (1.1), (1.2), (2), and (3) are satisfied.

1.0<d/f<1.5 … (1.1)
55°<θ0.9<65° … (1.2)
ΔW<0.07λrms … (2)
ΔW<0.07λrms … (3)
式(1.1)中、「d」は対物レンズ15の軸上厚であり、「f」は対物レンズ15の焦点距離である。
式(1.2)中、「θ0.9」は対物レンズ15の光源側の光学面における瞳径の0.9倍に相当する位置の見込角である。
1.0 <d / f <1.5 (1.1)
55 ° <θ 0.9 <65 ° (1.2)
ΔW T <0.07λrms (2)
ΔW N <0.07λrms (3)
In formula (1.1), “d” is the axial thickness of the objective lens 15, and “f” is the focal length of the objective lens 15.
In equation (1.2), “θ 0.9 ” is an expected angle at a position corresponding to 0.9 times the pupil diameter on the optical surface of the objective lens 15 on the light source side.

式(2)中、「ΔW」は、BD10に対して記録及び/又は再生を行う場合に、対物レンズ15の周辺温度が30℃変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。In Expression (2), “ΔW T ” represents the amount of change in wavefront aberration at the focused spot when the ambient temperature of the objective lens 15 changes by 30 ° C. when recording and / or reproduction is performed on the BD 10. .

式(3)中、「ΔW」は、BD10に対して記録及び/又は再生を行う場合に、第1光束L1の波長が設計波長から±5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。In Expression (3), “ΔW N ” represents a change in wavefront aberration at the focused spot when the wavelength of the first light beam L1 changes ± 5 nm from the design wavelength when recording and / or reproducing is performed on the BD 10. Represents an amount.

本発明に係る光ピックアップ装置1では、上記式(1.1),(1,2)の関係については[発明が解決しようとする課題]の項目で記載した通りのものであって、これらの関係のもとで上記式(2),(3)の関係を満たすことが注目すべき特性となっている。   In the optical pickup device 1 according to the present invention, the relations of the above formulas (1.1), (1,2) are as described in the section “Problems to be solved by the invention”. Satisfying the relationship of the above formulas (2) and (3) under the relationship is a remarkable characteristic.

下記に上記式(2),(3)の関係についての技術的根拠を示す。   The technical basis for the relationship between the above formulas (2) and (3) is shown below.

上述のように、光ピックアップ装置1の対物レンズ15の基材として樹脂材料を用いた場合、対物レンズ15の周辺温度が変化すると樹脂材料の屈折率が変化し、球面収差量が変化することが知られている。従って、対物レンズ15を特定の温度で無収差となるように設計しても、温度変化により球面収差量が変化することにより集光スポットに波面収差が発生する。   As described above, when a resin material is used as the base material of the objective lens 15 of the optical pickup device 1, when the ambient temperature of the objective lens 15 changes, the refractive index of the resin material changes and the amount of spherical aberration changes. Are known. Therefore, even if the objective lens 15 is designed to be free of aberrations at a specific temperature, a wavefront aberration occurs in the focused spot due to a change in the amount of spherical aberration due to a temperature change.

本発明に係る光ピックアップ装置1において、第1光情報記録媒体としてのBD10の記録及び/又は再生を良好に行うためには、対物レンズ15の周辺温度が30℃変化した場合の波面収差の変化量ΔWが、ΔW<0.07λrmsを満たす必要がある。波面収差の変化量ΔWが、0.07λrms以上の場合、対物レンズ15の周辺温度が30℃変化した場合の波面収差の変化量がマレシャルの許容値を超えるため、基準温度において無収差である光ピックアップ装置1であっても、温度変化により光情報の記録及び/又は再生に問題が発生する恐れがある。他方、波面収差の変化量ΔWが、0.07λrmsより小さい場合には、温度変化による対物レンズ15の材料の屈折率変化により発生する波面収差量がマレシャルの許容値を超えないため、温度変化が生じても光情報の記録及び/又は再生を良好に行うことができる。In the optical pickup device 1 according to the present invention, in order to satisfactorily record and / or reproduce the BD 10 as the first optical information recording medium, a change in wavefront aberration when the ambient temperature of the objective lens 15 changes by 30 ° C. The quantity ΔW T needs to satisfy ΔW T <0.07λrms. Variation [Delta] W T of the wave front aberration is not less than 0.07Ramudarms, since the change amount of the wavefront aberration when the ambient temperature is changed 30 ° C. of the objective lens 15 exceeds the allowable value of the Marechal, are aplanatic at a reference temperature Even in the optical pickup device 1, there is a possibility that a problem occurs in recording and / or reproduction of optical information due to a temperature change. On the other hand, the change amount [Delta] W T of wavefront aberration, when 0.07λrms smaller, because the amount of wavefront aberration generated by the refractive index change of the material of the objective lens 15 due to the temperature change does not exceed the allowable value of the Marechal, temperature change Even if this occurs, optical information can be recorded and / or reproduced favorably.

温度変化による波面収差の変化は、主に対物レンズ15の基材の屈折率が変化することにより対物レンズ15の球面収差が変化することに起因するが、本発明者らの鋭意検討の結果、温度変化による波面収差の変化量は、対物レンズ15の基材の温度変化による屈折率の変化量(dn/dt)だけではなく、対物レンズ15の基材の屈折率自体とも関連することを見出した。更なる検討の結果、同スペックで、かつ、材料特性の異なる対物レンズにおいては、対物レンズ15の周辺温度が30℃変化した場合の波面収差の変化量ΔWは、対物レンズ15の基材の温度変化による屈折率の変化量dn/dt(/℃)及び対物レンズ15の基材の屈折率Nの関数である下記式(4)で表されることを見出した。The change of the wavefront aberration due to the temperature change is mainly caused by the change of the spherical aberration of the objective lens 15 due to the change of the refractive index of the base material of the objective lens 15. It has been found that the change amount of the wavefront aberration due to the temperature change is related not only to the change amount of the refractive index (dn / dt) due to the temperature change of the base material of the objective lens 15 but also to the refractive index of the base material of the objective lens 15 itself. It was. A further study results, and at the same specifications, in different objective lens of material properties, the change amount [Delta] W T of the wavefront aberration when the ambient temperature of the objective lens 15 is changed 30 ° C., the base material of the objective lens 15 It was found that the refractive index change amount dn / dt (/ ° C.) due to temperature change and the following expression (4), which is a function of the refractive index N O of the base material of the objective lens 15.

ΔW=k・f(dn/dt)/(N ) … (4)
式(4)中、「k」及び「m」は、対物レンズ15の像側開口数NA及び対物レンズ15の形状等により決まる係数であり、「f」は対物レンズ15の焦点距離を表す。
ΔW T = k · f (dn / dt) / (N O m ) (4)
In equation (4), “k” and “m” are coefficients determined by the image-side numerical aperture NA of the objective lens 15, the shape of the objective lens 15, etc., and “f” represents the focal length of the objective lens 15.

即ち、温度変化による波面収差の変化量ΔWは、対物レンズ15の基材の温度変化による屈折率の変化量であるdn/dtを、対物レンズ15の基材の屈折率のm乗で割った値に比例する。That is, the change amount [Delta] W T of the wave front aberration due to the temperature change, the dn / dt is the change amount of the refractive index due to the temperature change of the substrate of the objective lens 15, divided by m square of the refractive index of the base material of the objective lens 15 It is proportional to the value.

例えば、光学面に回折構造等の位相構造を設けていない両面屈折面の対物レンズにおいては、図8に示すように、対物レンズ15の像側開口数NA3が0.42〜0.52(図8では約0.45)であるCD30用の光ピックアップ装置1の集光スポットにおける温度変化による波面収差の変化量ΔWを調べた結果、当該変化量ΔWは(dn/dt)/(N )に比例するという結果が得られた。For example, in an objective lens having a birefringent surface in which no phase structure such as a diffractive structure is provided on the optical surface, the image-side numerical aperture NA3 of the objective lens 15 is 0.42 to 0.52 (see FIG. 8). result of examining the amount of change [Delta] W T of the wave front aberration due to the temperature change for the 8 is about 0.45) CD30 at focused spots optical pickup device 1, the amount of change [Delta] W T is (dn / dt) / (N The result is proportional to O 6 ).

また、図9に示すように、対物レンズ15の像側開口数NA2が0.60〜0.70(図9では約0.65)であるDVD20用の光ピックアップ装置1の集光スポットにおける温度変化による波面収差の変化量ΔWは、(dn/dt)/(N 6.7)に比例するという結果が得られた。Further, as shown in FIG. 9, the temperature at the condensing spot of the optical pickup device 1 for DVD 20 in which the image-side numerical aperture NA2 of the objective lens 15 is 0.60 to 0.70 (about 0.65 in FIG. 9). variation [Delta] W T of the wave front aberration due to the change was obtained results that is proportional to (dn / dt) / (N O 6.7).

さらに、図10に示すように、対物レンズ15の像側開口数NA1が0.75〜0.87(図10では約0.85)であるBD10用のピックアップ装置1の集光スポットにおける温度変化による波面収差の変化量ΔWは、(dn/dt)/(N )に比例するという結果が得られた。Furthermore, as shown in FIG. 10, the temperature change at the condensing spot of the pickup device 1 for the BD 10 in which the image-side numerical aperture NA1 of the objective lens 15 is 0.75 to 0.87 (about 0.85 in FIG. 10). As a result, the change amount ΔW T of the wavefront aberration due to is proportional to (dn / dt) / (N O 9 ).

従って、温度変化による集光スポットの波面収差の変化量ΔWを抑えるためには、温度変化による対物レンズ15の基材の屈折率の変化を抑えるだけでなく、対物レンズ15の基材の屈折率も考慮する必要があることが判明した。Therefore, in order to suppress the variation [Delta] W T of the wave front aberration of the light converging spot due to temperature changes, not only suppress the change in the refractive index of the substrate of the objective lens 15 due to the temperature change, refraction of the substrate of the objective lens 15 It turned out that the rate also needs to be considered.

温度変化による波面収差の変化量ΔWを抑えるため、対物レンズ15の基材の温度変化による屈折率変化量dn/dt及び屈折率Nを制御する方法としては、対物レンズ15の基材の樹脂材料を適宜選択することが最も容易な方法である。すなわち、dn/dtが小さい材料を選択するか、屈折率が高い材料を選択するか、もしくはその両方の特性を満たす材料を選択することが挙げられる。To suppress the variation [Delta] W T of the wave front aberration due to the temperature change, as a method of controlling the refractive index variation dn / dt and the refractive index N O due to temperature change of the substrate of the objective lens 15, the base material of the objective lens 15 The easiest method is to select a resin material as appropriate. That is, selecting a material having a small dn / dt, selecting a material having a high refractive index, or selecting a material satisfying both characteristics.

しかしながら、上記で列記したような光ピックアップ装置用の光学素子に用いられている従来の樹脂材料では、対物レンズの像側開口数NAが0.75〜0.87の光ピックアップ装置において、集光スポットの波面収差の変化量ΔWを、0.07λrmsより小さくすることはできなかった。However, in the conventional resin materials used for the optical elements for the optical pickup device as listed above, in the optical pickup device in which the image side numerical aperture NA of the objective lens is 0.75 to 0.87, the light is condensed. the variation [Delta] W T of the wave front aberration of the spot, could not be made smaller than 0.07Ramudarms.

例えば、従来、光ピックアップ装置用の光学素子の材料として用いられる樹脂材料(ポリオレフィン樹脂:日本ゼオン製ZEONEX340R)を対物レンズ用の材料として用いた光ピックアップ装置を作製したところ、比較的開口数の小さいCD用及びDVD用の光ピックアップ装置においては、温度変化による集光スポットの波面収差の変化量ΔWは0.07λrms以下となり、問題は発生しなかった。しかしながら、対物レンズの像側開口数NAが0.75〜0.87のBD用の光ピックアップ装置においては、温度変化による集光スポットの波面収差の変化量ΔWがおよそ0.1λrmsとなり、マレシャルの許容値を超えるため、光情報の記録及び/又は再生に支障をきたす場合があることが判明した。また、従来の光学材料のうち、ポリカーボネート樹脂の中には比較的屈折率の高い材料もあるが、ポリカーボネート樹脂は複屈折が大きい傾向にあり、高精度な光ピックアップ装置用の光学素子の材料としては適していなかった。For example, when an optical pickup device using a resin material (polyolefin resin: ZEONEX 340R manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), which has been conventionally used as a material for an optical element for an optical pickup device, as a material for an objective lens, a relatively small numerical aperture is produced. in the optical pickup device for use and DVD CD, the change amount [Delta] W T of the wave front aberration of the light converging spot due to a temperature change becomes less 0.07Ramudarms, problems did not occur. However, in the optical pickup device for BD of the image-side numerical aperture NA of the objective lens is 0.75 to .87, the focusing spot of the wave front aberration change amount [Delta] W T of approximately 0.1λrms next due to temperature changes, Marechal Therefore, it has been found that recording and / or reproducing optical information may be hindered. Among conventional optical materials, some polycarbonate resins have a relatively high refractive index, but polycarbonate resins tend to have high birefringence, and are used as materials for optical elements for high-precision optical pickup devices. Was not suitable.

屈折率が高く、複屈折の小さい材料としては、特開平6−25398号公報や特開2007−57916号公報に記載のフルオレン誘導体を基本骨格に有するポリカーボネート樹脂は本発明の光学素子の材料として好ましく用いることができる。具体的には、下記一般式(1)及び(2)で表される構成単位からなるポリカーボネート樹脂が挙げられる。   As a material having a high refractive index and low birefringence, a polycarbonate resin having a fluorene derivative as a basic skeleton described in JP-A-6-25398 and JP-A-2007-57916 is preferably used as a material for the optical element of the present invention. Can be used. Specific examples include polycarbonate resins composed of structural units represented by the following general formulas (1) and (2).

(上記一般式(1)中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、シクロアルコキシル基、アリール基またはアリールオキシ基を表す。Aはアルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を表す。n、m、o、pは、各々1〜4の整数を表し、qおよびrは各々0〜5の整数を表す。)(In the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a cycloalkyl group, a cycloalkoxyl group, an aryl group or an aryloxy group. A represents an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group, n, m, o and p each represents an integer of 1 to 4, and q and r each represents an integer of 0 to 5)

(上記一般式(2)中、Bは、アルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を表す。)
樹脂材料のdn/dt及び屈折率Nを調整する方法としては、樹脂材料に対して、使用波長(光ピックアップ装置用の光学素子の場合は、光源の波長)よりも十分小さな無機粒子を分散させる方法が考えられる。国際公開番号WO04/113963によれば、基材となる樹脂材料に無機粒子を分散させて有機無機複合材料とすることで、dn/dtを制御することができることが記載されている。また、使用波長よりも十分小さい微粒子を用いることで光散乱を抑制し、光学素子としての透過率を損なわずに基材の特性を制御することができる。同様に、基材の屈折率についても無機粒子を添加することで制御することができる。しかしながら、従来技術においては、光ピックアップ装置の集光スポットにおける温度変化による波面収差変化が対物レンズの基材のdn/dt及び屈折率Nの値と関係することは認識されておらず、上記の文献に記載の有機無機複合材料を対物レンズ用の基材として利用しても、対物レンズの像側開口数NAが0.75〜0.87の高密度記録用光ピックアップ装置においては、温度変化による集光スポットにおける波面収差の変化量ΔWを十分に抑制することができなかった。
(In the general formula (2), B represents an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group.)
As a method of adjusting the dn / dt and the refractive index N O of the resin material is dispersed the resin material, (in the case of the optical element for the optical pickup device, the wavelength of the light source) using a wavelength sufficiently small inorganic particles than A method of making it possible is considered. According to International Publication No. WO 04/113963, it is described that dn / dt can be controlled by dispersing inorganic particles in a resin material as a base material to obtain an organic-inorganic composite material. Further, by using fine particles sufficiently smaller than the wavelength used, light scattering can be suppressed, and the characteristics of the substrate can be controlled without impairing the transmittance as an optical element. Similarly, the refractive index of the substrate can be controlled by adding inorganic particles. However, in the prior art, it has not been recognized that the wave front aberration change due to the temperature change at the focal spot of the optical pickup device related to the value of dn / dt and the refractive index N O of the base material of the objective lens, the Even when the organic-inorganic composite material described in the above document is used as a base material for an objective lens, in an optical pickup device for high-density recording in which the image-side numerical aperture NA of the objective lens is 0.75 to 0.87, the temperature the variation [Delta] W T of the wavefront aberration in the focused spot due to the change can not be sufficiently suppressed.

以下、樹脂材料である基材に対して無機粒子を添加することで、温度変化による集光スポットにおける波面収差の変化量ΔWを制御する具体的な方法について説明する。Hereinafter, the addition of inorganic particles to the substrate is a resin material, a description will be given of a specific method of controlling the change amount [Delta] W T of the wavefront aberration in the focused spot due to temperature changes.

図10に示した光ピックアップ装置1のデータによれば、対物レンズ15の像側開口数NA1が0.75〜0.87の高密度記録用光ピックアップ装置1における波面収差の変化量ΔWを0.07λrms以下とするためには、(dn/dt)/(N )を約−1.50×10−6以上とする必要があることがわかる。上述した光ピックアップ素子用の樹脂材料(日本ゼオン製ZEONEX340R)に対して、無機粒子として、TiO、ZnO、Al、AlPO、SiOをそれぞれ添加した場合の(dn/dt)/(N )と、無機粒子の体積分率との関係を図11に示す。According to the data of the optical pickup device 1 shown in FIG. 10, the change amount [Delta] W T of the wavefront aberration image side numerical aperture NA1 is at a high density recording optical pickup device 1 of from 0.75 to 0.87 of the objective lens 15 It can be seen that (dn / dt) / (N O 9 ) needs to be about −1.50 × 10 −6 or more in order to make it 0.07λrms or less. (Dn / dt) / in the case where TiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , AlPO 4 , and SiO 2 are added as inorganic particles to the above-described resin material for an optical pickup element (ZEONEX 340R manufactured by Nippon Zeon). The relationship between (N O 9 ) and the volume fraction of inorganic particles is shown in FIG.

図11より明らかなように、各無機粒子の添加量を調整することで所望の(dn/dt)/(N )に調整し、結果として波面収差の変化量ΔWを制御することができる。添加する無機粒子は、(dn/dt)/(N )を所望の値とし、結果として波面収差の変化量ΔWを本発明の範囲内とできれば、特に限定はない。屈折率が低い無機粒子を用いる場合、(dn/dt)/(N )を所望の値とする為に、有機無機複合材料中に高い割合で無機粒子を添加することが必要となり、結果として粘度が増加して成型の難度が上がる恐れがある。11 As is clear, that is adjusted to the desired (dn / dt) / (N O 9) by adjusting the amount of the inorganic particles, to control the amount of change [Delta] W T of the wavefront aberration as a result it can. Inorganic particles to be added, (dn / dt) / a (N O 9) as the desired value, if the change amount [Delta] W T of the wavefront aberration within the scope of the present invention as a result, there is no particular limitation. When inorganic particles having a low refractive index are used, it is necessary to add the inorganic particles at a high ratio in the organic-inorganic composite material in order to obtain a desired value of (dn / dt) / (N O 9 ). As a result, the viscosity increases and the molding difficulty may increase.

一方、無機粒子の屈折率が基材となる樹脂材料に比較して非常に高い場合、(dn/dt)/(N )を所望の値とする為に必要な量は比較的少なくて済むものの、基材となる樹脂材料との屈折率差が大きいため光の散乱が生じやすくなる場合がある。従って、添加する微粒子は光学素子として求められる性能を考慮して適宜選択することが望ましい。また、複数の無機粒子を併用することで所望の性能を得てもよい。On the other hand, when the refractive index of the inorganic particles is very high as compared with the resin material used as the base material, the amount required to make (dn / dt) / (N O 9 ) a desired value is relatively small. However, there is a case where light scattering is likely to occur due to a large difference in refractive index with the resin material serving as the base material. Therefore, it is desirable that the fine particles to be added are appropriately selected in consideration of the performance required as an optical element. Moreover, you may obtain desired performance by using a some inorganic particle together.

また、本発明における光ピックアップ装置においては、温度変化による集光スポットにおける波面収差の変化量ΔWは0.02λrmsより大きいことが好ましい。In the optical pickup apparatus in the present invention, the change amount [Delta] W T of the wavefront aberration in the focused spot due to a temperature change is preferably greater than 0.02Ramudarms.

上述のように、本発明における波面収差の変化量ΔWは、(dn/dt)/(N )を制御することにより制御することができるが、当該波面収差の変化量ΔWを0.02λrms以下にしようとする場合、図10に示すように(dn/dt)/(N )を−5.00×10−7以上とする必要がある。As described above, the change amount [Delta] W T of the wavefront aberration in the present invention, the (dn / dt) / (N O 9) can be controlled by controlling the but variation [Delta] W T of the wavefront aberration 0 When it is desired to make it less than .02λrms, it is necessary to set (dn / dt) / (N O 9 ) to −5.00 × 10 −7 or more as shown in FIG.

このとき、屈折率の比較的高い微粒子を添加して、(dn/dt)/(N )を−5.00×10−7以上とした場合、対物レンズ15の屈折率が高くなりすぎ、対物レンズ15がメニスカス形状となり、BD10側の光学面が凹形状となる為、BD10との距離をとることが困難となり、フォーカシングやトラッキングに必要となる作動距離を確保することが困難となる場合がある。また、屈折率の比較的低い無機粒子を添加して(dn/dt)/(N )を−5.00×10−7以上とした場合、高い混合比で無機粒子を添加する必要があり、透過率の低下を招く場合がある。At this time, when a fine particle having a relatively high refractive index is added and (dn / dt) / (N O 9 ) is set to −5.00 × 10 −7 or more, the refractive index of the objective lens 15 becomes too high. When the objective lens 15 has a meniscus shape and the optical surface on the BD 10 side has a concave shape, it is difficult to keep a distance from the BD 10 and it is difficult to secure a working distance necessary for focusing and tracking. There is. Further, when inorganic particles having a relatively low refractive index are added and (dn / dt) / (N 2 O 9 ) is set to −5.00 × 10 −7 or more, it is necessary to add the inorganic particles at a high mixing ratio. In some cases, the transmittance may be reduced.

上記のように、本発明においては、温度変化による集光スポットにおける波面収差の変化量ΔWは、0.02λrms<ΔW<0.07λrmsであることが好ましい。As described above, in the present invention, the change amount ΔW T of the wavefront aberration at the focused spot due to the temperature change is preferably 0.02λrms <ΔW T <0.07λrms.

また、基材となる樹脂材料に無機粒子を混ぜることで、(dn/dt)/(N )を制御することで結果として波面収差の変化量ΔWを制御する方法以外に、当該波面収差の変化量ΔWを制御する方法として、前述の背景技術や図2〜図7等に記載のように対物レンズ15の光学面に位相構造を設けることで、温度変化によって対物レンズ15で発生する球面収差の発生を抑える方法がある。In addition to controlling the (dn / dt) / (N O 9 ) by mixing inorganic particles into the resin material as the base material, the wavefront aberration change amount ΔW T is controlled in addition to the method for controlling the wavefront aberration. as a method of controlling the change amount [Delta] W T aberration, by providing the phase structure on an optical surface of the objective lens 15 as described in the background art and FIGS. 2-7, etc. described above, generated by the objective lens 15 by a temperature change There is a method for suppressing the occurrence of spherical aberration.

しかしながら、本発明の光ピックアップ装置1のように波長380〜420nmの光源(半導体レーザ発振器LD1)を用い、対物レンズ15の像側開口数NA1が0.75〜0.87である高密度記録及び/又は再生用の光ピックアップ装置に採用した場合は、波面収差の変化量ΔWを十分に低減できないか、波面収差の変化量ΔWを低減した場合でも、波長特性が悪化し、光源の波長が設計波長からずれた場合の集光スポットにおける波面収差の変化量ΔWが0.07λrmsを超えてしまう為、位相構造のみにより本発明の構成を達成することはできない。また、屈折率の高い材料を用いただけでは、ΔWを十分に低減できない場合や、微粒子を分散させて(dn/dt)/(N )を調整する場合でも、微粒子を添加することによる透過率の低下を抑えることが困難な場合がある。However, as in the optical pickup device 1 of the present invention, a light source (semiconductor laser oscillator LD1) having a wavelength of 380 to 420 nm is used, and high-density recording and image-side numerical aperture NA1 of the objective lens 15 are 0.75 to 0.87. the / or when adopting an optical pickup apparatus for reproduction, or can not be sufficiently reduced the variation [Delta] W T of the wavefront aberration, even when the reduced variation [Delta] W T of the wavefront aberration, a wavelength characteristic deteriorates, the light source wavelength of Since the change amount ΔW N of the wavefront aberration at the focused spot when deviating from the design wavelength exceeds 0.07 λrms, the configuration of the present invention cannot be achieved only by the phase structure. Furthermore, only using the high refractive index material, and may not be sufficiently reduced [Delta] W T, even when adjusted by dispersing fine particles (dn / dt) / (N O 9), by adding a particulate It may be difficult to suppress a decrease in transmittance.

そのため、基材として、屈折率の高い材料を選択したり、樹脂材料に無機粒子を添加した有機無機複合材料を用いたりした上に、位相構造を設けることで波面収差の変化量ΔWの制御を一部担う構成とすることは好ましい構成である。このような構成によれば、材料の選択や調整のみでは、波面収差の変化量ΔWを十分に低減できない場合も位相構造で一部の機能を担うことにより波面収差の変化量ΔWを低減することができる。また、位相構造は一部の機能を担うだけであるため、波面収差の変化量ΔWを全て位相構造で補正する場合に比べて波長特性の劣化は小さく、光源の波長が設計波長からずれた場合の集光スポットにおける波面収差の変化量ΔWを0.07λrms以下に抑えることが可能となる。また、波面収差の変化量ΔW低減の為の一部の機能を位相構造で担うことにより無機粒子の添加量を少なくすることができ、結果として粘度と脆弱性を下げて光学素子の成型を容易にすることができる。Therefore, as the base material, to select a high refractive index material, on which or with organic inorganic composite material obtained by adding inorganic particles to the resin material, the control of the variation [Delta] W T of the wavefront aberration by providing a phase structure It is a preferable configuration to take a part of the above. According to such a configuration, the only selection and adjustment of the material, reducing the amount of change [Delta] W T of the wavefront aberration by when it is not possible to sufficiently reduce the change amount [Delta] W T of the wavefront aberration becomes a part of the function in the phase structure can do. Further, since the phase structure is that only becomes a part of the function, reduced deterioration of the wavelength characteristics in comparison with the case of correcting in all the variation [Delta] W T of the wave front aberration phase structure, the wavelength of the light source is deviated from the design wavelength In this case, the change amount ΔW N of the wavefront aberration at the focused spot can be suppressed to 0.07λrms or less. Further, it is possible to reduce the amount of the inorganic particles by responsible for some functions for the variation [Delta] W T reduce the wavefront aberration in the phase structure, the molding of optical elements by lowering the viscosity and vulnerability as a result Can be easily.

以下、本発明の実施例を記載するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1、2、3、比較例1、2として、基板厚0.875mmのBlu−ray Disk専用の光ピックアップ装置を設計した。それぞれの光ピックアップ装置における仕様及び対物レンズのレンズデータを示す。なお、これ以降において、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。
[実施例1]
実施例1の光ピックアップ装置の仕様を、下記の表2に示す。
As Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1 and 2, an optical pickup device for Blu-ray Disk having a substrate thickness of 0.875 mm was designed. The specification and lens data of the objective lens in each optical pickup device are shown. In the following, a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3 ) is expressed using E (for example, 2.5E−3).
[Example 1]
The specifications of the optical pickup device of Example 1 are shown in Table 2 below.

表2中、「di」は第i面から第(i+1)面までの間隔を表す。   In Table 2, “di” represents an interval from the i-th surface to the (i + 1) -th surface.

対物レンズの入射面(光源側の光学面、第2面)、及び、出射面(光ディスク側の光学面、第3面)は、以下の数1式に、下記の表3に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。   For the entrance surface (optical surface on the light source side, second surface) and exit surface (optical surface on the optical disc side, third surface) of the objective lens, the coefficients shown in Table 3 below are substituted into the following equation (1). It is formed into an aspherical surface that is axisymmetric about the optical axis, which is defined by the above formula.

ここで、「x」は光軸方向の軸(光の進行方向を正とする)、「κ」は円錐係数、「A2i」は非球面係数、「h」は光軸に垂直な方向の高さを表す。Here, “x” is an axis in the optical axis direction (the light traveling direction is positive), “κ” is a conic coefficient, “A 2i ” is an aspheric coefficient, and “h” is a direction perpendicular to the optical axis. Represents the height.

実施例1の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、従来の光ピックアップ装置用の光学素子に好適に用いられる樹脂であるシクロオレフィン樹脂(三井化学製APEL)に、Alの微粒子を30重量%分散させることで、(dn/dt)/n(nは基材の屈折率)を、−1.31×10−6に調整した有機無機複合材料を用い、両面とも位相構造を設けない非球面屈折面を有する対物レンズとした。As the base material of the objective lens used in the optical pickup device of Example 1, cycloolefin resin (APEL manufactured by Mitsui Chemicals), which is a resin suitably used for an optical element for a conventional optical pickup device, is used as Al 2 O 3. By using an organic-inorganic composite material in which (dn / dt) / n 9 (n is the refractive index of the base material) is adjusted to −1.31 × 10 −6 An objective lens having an aspheric refracting surface without a phase structure was obtained.

当該対物レンズの基材の特性を下記表4に示す。
但し、下記表4中、「nd」、「n410nm」及び「n405nm」は、それぞれd線(587.6nm)、410nm及び405nmにおける基材の屈折率を表す。
The properties of the objective lens substrate are shown in Table 4 below.
However, in Table 4 below, “nd”, “n 410 nm ” and “n 405 nm ” represent the refractive indexes of the base materials at the d-line (587.6 nm), 410 nm and 405 nm, respectively.

[実施例2]
実施例2の光ピックアップ装置の仕様を、下記の表5に示す。
[Example 2]
The specifications of the optical pickup device of Example 2 are shown in Table 5 below.

対物レンズの入射面(光源側光学面、第2〜第10面)、及び、出射面(光ディスク側の光学面、第11面)は、前記数1式に対し下記表6に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。   For the incident surface (light source side optical surface, second to tenth surfaces) and output surface (optical surface on the optical disk side, eleventh surface) of the objective lens, the coefficients shown in Table 6 below are substituted for Equation (1). It is formed into an aspherical surface that is axisymmetric about the optical axis, which is defined by the above formula.

実施例2の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、実施例1と同様(表4参照)の有機無機複合材料を用い、第2〜第10面(対物レンズの光源側光学面)に下記の表7に示す位相構造を設けた。   As the base material of the objective lens used in the optical pickup device of Example 2, the organic-inorganic composite material similar to Example 1 (see Table 4) is used, and the second to tenth surfaces (the optical surface on the light source side of the objective lens). The phase structure shown in Table 7 below was provided.

但し、「内周半径」は、各位相構造の内側(光源側)段差部の光軸からの距離を表し、「外周半径」は隣り合う外側の位相構造の内側段差部の光軸からの距離を表す。「輪帯の深さ」は、各位相構造の外側段差部の光軸方向の深さを表す。   However, “inner peripheral radius” represents the distance from the optical axis of the inner (light source side) step portion of each phase structure, and “outer radius” represents the distance from the optical axis of the inner step portion of the adjacent outer phase structure. Represents. The “ring zone depth” represents the depth in the optical axis direction of the outer stepped portion of each phase structure.

図12は、実施例2に示す対物レンズの断面を示す模式図である。図12に示すように、光源側光学面である上記の表5に示す第2〜第10面は、それぞれ上記の表7に示す第1〜第9輪帯に対応している。即ち、光源側に向いた第2〜第10面のうち、第2面は第1輪帯に対応し、第3面は第2輪帯に対応し、第4面は第3輪帯に対応し、以下同様にして第10面まで形成されている。第11面は光ディスク側の面である。また、Oは光軸である。
[実施例3]
実施例3の光ピックアップ装置の仕様を、下記の表8に示す。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a cross section of the objective lens according to the second embodiment. As shown in FIG. 12, the second to tenth surfaces shown in Table 5 above, which are light source side optical surfaces, correspond to the first to ninth annular zones shown in Table 7 above, respectively. That is, of the second to tenth surfaces facing the light source side, the second surface corresponds to the first annular zone, the third surface corresponds to the second annular zone, and the fourth surface corresponds to the third annular zone. In the same manner, the tenth surface is formed. The eleventh surface is the surface on the optical disc side. O is the optical axis.
[Example 3]
The specifications of the optical pickup device of Example 3 are shown in Table 8 below.

表8中、「di」は第i面から第(i+1)面までの間隔を表す。   In Table 8, “di” represents an interval from the i-th surface to the (i + 1) -th surface.

対物レンズの入射面(光源側光学面、第2面)、及び、出射面(光ディスク側の光学面、第3面)は、前記の数1式に対し下記の表9に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。また、第2面には回折構造が付与されており、光路差関数は、以下の数2式で表される。   For the entrance surface (light source side optical surface, second surface) and exit surface (optical surface on the optical disk side, third surface) of the objective lens, the coefficients shown in Table 9 below were substituted for the above equation (1). It is formed into an aspherical surface that is axisymmetric about the optical axis, as defined by the mathematical formula. The second surface is provided with a diffractive structure, and the optical path difference function is expressed by the following equation (2).

実施例3の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、フルオレン構造を有するポリカーボネート樹脂を用いた。当該対物レンズの基材の特性を下記の表10に示す。但し、下記表4中、「nd」、「n410nm」及び「n405nm」は、それぞれd線(587.6nm)、410nm及び405nmにおける基材の屈折率を表す。A polycarbonate resin having a fluorene structure was used as the base material of the objective lens used in the optical pickup device of Example 3. The characteristics of the base material of the objective lens are shown in Table 10 below. However, in Table 4 below, “nd”, “n 410 nm ” and “n 405 nm ” represent the refractive indexes of the base materials at the d-line (587.6 nm), 410 nm and 405 nm, respectively.

[比較例1]
比較例1の光ピックアップ装置の仕様を下記の表11に示す。
[Comparative Example 1]
The specifications of the optical pickup device of Comparative Example 1 are shown in Table 11 below.

表11中、「di」は第i面から第(i+1)面までの変位を表す。   In Table 11, “di” represents the displacement from the i-th surface to the (i + 1) -th surface.

対物レンズの入射面(光源側光学面、第2面)、及び、出射面(光ディスク側の光学面、第3面)は、前記数1式に対し下記の表12に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。   The entrance surface (light source side optical surface, second surface) and exit surface (optical surface on the optical disk side, third surface) of the objective lens are mathematical formulas obtained by substituting the coefficients shown in Table 12 below into the above formula (1). It is formed in an aspherical surface that is symmetric about the optical axis.

比較例1の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、シクロオレフィン樹脂(三井化学製APEL)を用い、(dn/dt)/n(nは基材の屈折率)は、−2.92×10−6であった。両面とも位相構造を設けない非球面屈折面を有する対物レンズとした。As the base material of the objective lens used in the optical pickup device of Comparative Example 1, cycloolefin resin (APEL manufactured by Mitsui Chemicals) was used, and (dn / dt) / n 9 (n is the refractive index of the base material) is − It was 2.92 × 10 −6 . An objective lens having an aspherical refracting surface that is not provided with a phase structure on both sides was used.

当該対物レンズの基材の特性を下記の表13に示す。   The characteristics of the objective lens substrate are shown in Table 13 below.

但し、下記表10中、「nd」、「n410nm」及び「n405nm」は、それぞれd線(587.6nm)、410nm及び405nmにおける基材の屈折率を表す。In Table 10 below, “nd”, “n 410 nm ”, and “n 405 nm ” represent the refractive indexes of the base materials at the d-line (587.6 nm), 410 nm, and 405 nm, respectively.

[比較例2]
比較例2の光ピックアップ装置の仕様を下記の表14に示す。
[Comparative Example 2]
The specifications of the optical pickup device of Comparative Example 2 are shown in Table 14 below.

対物レンズの入射面(光源側光学面、第2〜第12面)、及び、出射面(光ディスク側の光学面、第13面)は、前記の数1式に対し下記の表15に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。   The incident surface (light source side optical surface, second to twelfth surfaces) and exit surface (optical surface on the optical disk side, thirteenth surface) of the objective lens are coefficients shown in Table 15 below with respect to the above equation (1). It is formed into an aspherical surface that is symmetric with respect to the optical axis, and is defined by a mathematical formula that substitutes.

比較例2の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの基材としては、比較例1と同様のシクロオレフィン系樹脂(表13参照)を用い、第2〜第12面(対物レンズの光源側の光学面)に下記の表16に示す位相構造を設けた。   As the base material of the objective lens used in the optical pickup device of Comparative Example 2, the same cycloolefin-based resin (see Table 13) as in Comparative Example 1 was used, and the second to twelfth surfaces (optical on the light source side of the objective lens) The surface structure shown in Table 16 below was provided.

但し、「内周半径」は、各位相構造の内側(光源側)段差部の光軸からの距離を表し、「外周半径」は隣り合う外側の位相構造の内側段差部の光軸からの距離を表す。「輪帯の深さ」は、各位相構造の外側段差部の光軸方向の深さを表す。   However, “inner peripheral radius” represents the distance from the optical axis of the inner (light source side) step portion of each phase structure, and “outer radius” represents the distance from the optical axis of the inner step portion of the adjacent outer phase structure. Represents. The “ring zone depth” represents the depth in the optical axis direction of the outer stepped portion of each phase structure.

図13は、比較例2に示す対物レンズの断面を示す模式図である。図13に示すように、光源側光学面である上記の表15に示す第2〜第12面は、それぞれ上記の表16に示す第1〜第11輪帯に対応している。即ち、光源側に向いた第2〜第12面のうち、第2面は第1輪帯に対応し、第3面は第2輪帯に対応し、第4面は第3輪帯に対応し、以下同様にして第12面まで形成されている。第13面は光ディスク側の面である。また、Oは光軸である。
[結果と考察]
上記、実施例1、2、3、比較例1,2の光ピックアップ装置で記録再生を行う際に、設計温度及び設計波長で発生する波面収差(λrms)、対物レンズの周辺温度が設計波長30℃上昇した場合に発生する波面収差(λrms)、設計波長が設計波長より5nm大きくなった場合に発生する波面収差(λrms)をそれぞれシミュレーションにより求めた値をA、B、Cとして、下記の表17に示す。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a cross section of the objective lens shown in Comparative Example 2. As shown in FIG. 13, the second to twelfth surfaces shown in Table 15 that are the light source side optical surfaces correspond to the first to eleventh annular zones shown in Table 16 above, respectively. That is, among the second to twelfth surfaces facing the light source side, the second surface corresponds to the first annular zone, the third surface corresponds to the second annular zone, and the fourth surface corresponds to the third annular zone. In the same manner, the twelfth surface is formed. The thirteenth surface is the surface on the optical disc side. O is the optical axis.
[Results and discussion]
When recording / reproducing is performed with the optical pickup devices of Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1 and 2, the wavefront aberration (λrms) generated at the design temperature and the design wavelength, and the ambient temperature of the objective lens are the design wavelength 30. The values obtained by simulation for wavefront aberration (λrms) that occurs when the temperature rises by 5 ° C. and wavefront aberration (λrms) that occurs when the design wavelength becomes 5 nm larger than the design wavelength are shown in the following table as A, B, and C, respectively. 17 shows.

上記の表17に示されるように、温度上昇時及び波長変化時の波面収差の発生がマレシャルの許容値である0.07λrms以下である光ピックアップ装置が得られた。本発明によれば、記録密度の高い、開口数が大きく、短波長の光源を用いる光ピックアップ装置において必要とされる仕様を満足した上に、温度変化や波長変化が発生した場合でも読み取り不良等の問題の起こらない光ピックアップ装置を提供することができる。   As shown in Table 17 above, an optical pickup device was obtained in which the occurrence of wavefront aberration at the time of temperature increase and wavelength change was 0.07λrms or less, which is a Marechal tolerance. According to the present invention, in addition to satisfying the specifications required for an optical pickup device having a high recording density, a large numerical aperture, and a short-wavelength light source, even when a temperature change or a wavelength change occurs, a reading failure, etc. It is possible to provide an optical pickup device that does not cause this problem.

Claims (11)

波長380〜420nmの第1光束を出射する第1光源と、
基材の主成分が樹脂材料である単玉レンズからなる対物レンズとを有し、
前記対物レンズを介して、前記第1光束により第1光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズの像側開口数NA1が0.75〜0.87であり、
前記対物レンズの前記第1光情報記録媒体に対する作動距離が0.3mm以上であり、
下記式(1.1),(2),(3)の関係をすべて満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
1.0<d/f<1.5 … (1.1)
ΔW<0.07λrms … (2)
ΔW<0.07λrms … (3)
(式(1.1)中、「d」は前記対物レンズの軸上厚であり、「f」は前記対物レンズの焦点距離である。式(2)中、「ΔW」は、前記第1光情報記録媒体に対して記録及び/又は再生を行う場合に、前記対物レンズの周辺温度が30℃変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。式(3)中、「ΔW」は、前記第1光情報記録媒体に対して記録及び/又は再生を行う場合に、前記第1光束の波長が設計波長から±5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。)
A first light source that emits a first light flux having a wavelength of 380 to 420 nm;
An objective lens composed of a single lens whose main component is a resin material;
An optical pickup device that performs recording and / or reproduction on a first optical information recording medium with the first light flux through the objective lens,
The image-side numerical aperture NA1 of the objective lens is 0.75 to 0.87,
The working distance of the objective lens to the first optical information recording medium is 0.3 mm or more,
An optical pickup device characterized by satisfying all the relationships of the following formulas (1.1), (2), and (3).
1.0 <d / f <1.5 (1.1)
ΔW T <0.07λrms (2)
ΔW N <0.07λrms (3)
(In formula (1.1), “d” is the axial thickness of the objective lens, and “f” is the focal length of the objective lens. In formula (2), “ΔW T ” This represents the amount of change in wavefront aberration at the focused spot when the ambient temperature of the objective lens is changed by 30 ° C. when recording and / or reproducing is performed on one optical information recording medium. “ΔW N ” is the amount of change in wavefront aberration at the focused spot when the wavelength of the first light flux changes ± 5 nm from the design wavelength when recording and / or reproducing is performed on the first optical information recording medium. Represents.)
波長380〜420nmの第1光束を出射する第1光源と、
基材の主成分が樹脂材料である単玉レンズからなる対物レンズとを有し、
前記対物レンズを介して、前記第1光束により第1光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズの像側開口数NA1が0.75〜0.87であり、
前記対物レンズの前記第1光情報記録媒体に対する作動距離が0.3mm以上であり、
下記式(1.2),(2),(3)の関係をすべて満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
55°<θ0.9<65° … (1.2)
ΔW<0.07λrms … (2)
ΔW<0.07λrms … (3)
(式(1.2)中、「θ0.9」は前記対物レンズの光源側の光学面における瞳径の0.9倍に相当する位置の見込角である。式(2)中、「ΔW」は、前記第1光情報記録媒体に対して記録及び/又は再生を行う場合に、前記対物レンズの周辺温度が30℃変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。式(3)中、「ΔW」は、前記第1光情報記録媒体に対して記録及び/又は再生を行う場合に、前記第1光束の波長が設計波長から±5nm変化したときの集光スポットにおける波面収差の変化量を表す。)
A first light source that emits a first light flux having a wavelength of 380 to 420 nm;
An objective lens composed of a single lens whose main component is a resin material;
An optical pickup device that performs recording and / or reproduction on a first optical information recording medium with the first light flux through the objective lens,
The image-side numerical aperture NA1 of the objective lens is 0.75 to 0.87,
The working distance of the objective lens to the first optical information recording medium is 0.3 mm or more,
An optical pickup device characterized by satisfying all the relationships of the following formulas (1.2), (2), and (3).
55 ° <θ 0.9 <65 ° (1.2)
ΔW T <0.07λrms (2)
ΔW N <0.07λrms (3)
(In Expression (1.2), “θ 0.9 ” is an expected angle of a position corresponding to 0.9 times the pupil diameter on the optical surface on the light source side of the objective lens. In Expression (2), “ “ΔW T ” represents the amount of change in wavefront aberration at the focused spot when the ambient temperature of the objective lens changes by 30 ° C. when recording and / or reproducing is performed on the first optical information recording medium. In equation (3), “ΔW N ” is the light concentration when the wavelength of the first light flux changes ± 5 nm from the design wavelength when recording and / or reproduction is performed on the first optical information recording medium. (Represents the amount of change in wavefront aberration at the spot.)
請求の範囲第1項又は第2項に記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズが、樹脂材料に無機粒子を分散させた有機無機複合材料から構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pickup device according to claim 1 or 2,
An optical pickup device, wherein the objective lens is composed of an organic-inorganic composite material in which inorganic particles are dispersed in a resin material.
請求の範囲第1項〜第3項のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズの少なくとも一方の光学面に位相構造が設けられていることを特徴とする光ピックアップ装置。
The optical pickup device according to any one of claims 1 to 3, wherein:
An optical pickup device, wherein a phase structure is provided on at least one optical surface of the objective lens.
請求の範囲第4項に記載の光ピックアップ装置において、
前記位相構造は、前記対物レンズの周辺温度の変化により前記対物レンズの基材の屈折率が変化することにより発生する球面収差成分の変化を、当該位相構造自体により打ち消す作用を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pickup device according to claim 4,
The phase structure has a function of canceling a change in spherical aberration component caused by a change in refractive index of a base material of the objective lens due to a change in ambient temperature of the objective lens, by the phase structure itself. An optical pickup device.
請求の範囲第4項に記載の光ピックアップ装置において、
前記位相構造が回折構造であることを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pickup device according to claim 4,
An optical pickup device, wherein the phase structure is a diffractive structure.
請求の範囲第6項に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折構造は、前記第1光情報記録媒体に対する記録又は再生を行う場合には、前記対物レンズの周辺温度の変化により前記対物レンズの基材の屈折率が変化することにより発生する球面収差成分の変化を、前記第1光源の周辺温度の変化により前記第1光束の波長が変化することにより発生する球面収差成分の変化により打ち消す作用を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pickup device according to claim 6,
The diffractive structure is a spherical aberration component generated when the refractive index of the base material of the objective lens changes due to a change in the ambient temperature of the objective lens when recording or reproducing is performed on the first optical information recording medium. The optical pickup device has a function of canceling the change by a change of a spherical aberration component generated by a change of a wavelength of the first light beam due to a change of an ambient temperature of the first light source.
請求の範囲第4項〜第7項のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記位相構造が、前記対物レンズの光軸に対して同心円状の複数の輪帯構造を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pickup device according to any one of claims 4 to 7,
The optical pickup device, wherein the phase structure has a plurality of annular zones concentric with the optical axis of the objective lens.
請求の範囲第1項〜第8項のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
波長630〜660nmの第2光束を出射する第2光源と、
波長770〜800nmの第3光束を出射する第3光源とを有し、
前記対物レンズを介して、前記第2光束により第2光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行い、
前記対物レンズを介して、前記第3光束により第3光情報記録媒体に記録及び/再生を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pickup device according to any one of claims 1 to 8,
A second light source that emits a second light flux having a wavelength of 630 to 660 nm;
A third light source that emits a third light flux having a wavelength of 770 to 800 nm,
Recording and / or reproduction on the second optical information recording medium with the second light flux through the objective lens,
An optical pickup device that performs recording and / or reproduction on a third optical information recording medium with the third light flux through the objective lens.
請求の範囲第9項に記載の光ピックアップ装置において、
前記第2光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行う場合は、前記対物レンズの像側開口数NA2が0.60〜0.70であり、
前記第3光情報記録媒体に記録及び/又は再生を行う場合は、前記対物レンズの像側開口数NA3が0.42〜0.52であることを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pickup device according to claim 9,
When recording and / or reproducing on the second optical information recording medium, the image-side numerical aperture NA2 of the objective lens is 0.60 to 0.70,
When recording and / or reproducing on the third optical information recording medium, the optical pickup device has an image-side numerical aperture NA3 of the objective lens of 0.42 to 0.52.
請求の範囲第9項又は第10項に記載の光ピックアップ装置において、
前記第1〜第3光情報記録媒体がそれぞれ透明保護基板を有し、
前記対物レンズが、少なくとも一方の光学面に、前記第1〜第3光情報記録媒体のうち、少なくとも2つの前記第1〜第3光情報記録媒体の透明保護基板の厚みの違いに起因する球面収差を補正する位相構造を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pickup device according to claim 9 or 10,
Each of the first to third optical information recording media has a transparent protective substrate,
The objective lens has, on at least one optical surface, a spherical surface caused by a difference in thickness of the transparent protective substrate of at least two of the first to third optical information recording media among the first to third optical information recording media. An optical pickup device having a phase structure for correcting aberration.
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