JPWO2008126562A1 - Objective optical element unit for optical pickup device and optical pickup device - Google Patents

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中村  健太郎
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Abstract

低コストでありながら異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置を提供するために、第1の光学素子L1の光源側の光学面において、第1の基礎構造と第2の基礎構造とを重ね合わせることで、第1の基礎構造の中心を通過した光束が、必ず第2の基礎構造の中心を通るようにできるため、残留コマ収差が減少し、温度変化に関わらず適切に情報の記録及び/又は再生を行うことができる。In order to provide an objective optical element unit and an optical pickup apparatus for an optical pickup apparatus that can appropriately record and / or reproduce information on different optical information recording media at low cost, the first optical element L1 By superimposing the first basic structure and the second basic structure on the optical surface on the light source side, the light beam that has passed through the center of the first basic structure always passes through the center of the second basic structure. Therefore, the residual coma aberration is reduced, and information can be appropriately recorded and / or reproduced regardless of the temperature change.

Description

本発明は、光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置に関し、特に異なる種類の光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an objective optical element unit and an optical pickup device for an optical pickup device, and more particularly to an objective optical element unit and an optical pickup device for an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information on different types of optical disks. .

近年、波長400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び/又は再生(以下、「記録及び/又は再生」を、「記録/再生」と記載する)を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、NA0.85、光源波長405nmの仕様で情報の記録/再生を行う光ディスク、いわゆるBlu−ray Disc(以下、BDという)では、DVD(NA0.6、光源波長650nm、記憶容量4.7GB)と同じ大きさである直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり25GB程度の情報の記録が可能であり、又、NA0.65、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるHD DVD(以下、HDという)では、直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり15GB程度の情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。   In recent years, research on a high-density optical disk system capable of recording and / or reproducing information (hereinafter, “recording and / or reproduction” is referred to as “recording / reproduction”) using a blue-violet semiconductor laser having a wavelength of about 400 nm.・ Development is progressing rapidly. As an example, an optical disc that records and reproduces information with specifications of NA 0.85 and light source wavelength 405 nm, so-called Blu-ray Disc (hereinafter referred to as BD), DVD (NA 0.6, light source wavelength 650 nm, storage capacity 4.7 GB). ), Which can record information of about 25 GB per layer and record / reproduce information with specifications of NA 0.65 and light source wavelength 405 nm, so-called With HD DVD (hereinafter referred to as HD), information of about 15 GB per layer can be recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm. Hereinafter, in this specification, such an optical disc is referred to as a “high-density optical disc”.

また、現在において、多種多様な情報を記録したDVD(デジタルバーサタイルディスク)やCD(コンパクトディスク)が販売されている現実をふまえると、一台の情報記録再生装置で可能な限り様々なタイプの光ディスクに対して適切に情報の記録/再生ができるようにすることが望まれている。更に、光ピックアップ装置がノート型パソコン等に搭載されることも考慮すると、複数種の光ディスクに対する互換性を有するのみでは足らず、そのコンパクト化を更に推進する事が重要である。   In addition, considering the reality that DVDs (digital versatile discs) and CDs (compact discs) on which various types of information are recorded are currently being sold, various types of optical discs can be used as much as possible with a single information recording / reproducing device. Therefore, it is desired to appropriately record / reproduce information. Furthermore, considering that the optical pickup device is mounted on a notebook personal computer or the like, it is not only necessary to have compatibility with a plurality of types of optical discs, but it is important to further promote downsizing.

ここで、高密度光ディスク、DVDやCDの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録/再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とDVD用の光学系とを情報を記録/再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。   Here, as a method for appropriately recording / reproducing information while maintaining compatibility with any of a high-density optical disc, a DVD, and a CD, an optical system for a high-density optical disc and an optical system for a DVD Can be selectively switched according to the recording density of the optical disk for recording / reproducing information, but a plurality of optical systems are required, which is disadvantageous for miniaturization and increases the cost.

従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とDVD/CD用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。特許文献1には、回折構造を用いて保護基板厚さが異なる光ディスクの互換使用を実現できる光ピックアップ装置が開示されている。
特開2005−158217号公報
Therefore, in order to simplify the configuration of the optical pickup device and reduce the cost, the optical system for the high-density optical disc and the optical system for the DVD / CD are made common in the compatible optical pickup device. It is preferable to reduce the number of optical components constituting the optical pickup device as much as possible. Patent Document 1 discloses an optical pickup device that can realize compatible use of optical disks having different protective substrate thicknesses using a diffraction structure.
JP 2005-158217 A

しかるに、特許文献1の技術によれば、高密度光ディスクと、その他の光ディスクとの互換使用を実現できる光ピックアップ装置を提供できるが、対物光学素子ユニットとして、光ディスクの保護基板厚さに起因する球面収差を補正するための回折構造(互換のための光路差付与構造)を形成したプラスチック製の平行平板と、ガラス製のレンズとを用いているため、コスト高を招いているという問題がある。これに対し、コストを低減するために、レンズをプラスチック製とすることも考えられるが、プラスチックの特性が問題となる。より具体的には、プラスチックは温度変化によりガラスに比べて大きな屈折率変化が生じるため、プラスチックを素材とするレンズは、温度変化により比較的大きな球面収差を発生させるということがある。かかる問題は、特に高NAで用いられる高密度光ディスクにおいて顕著である。   However, according to the technique of Patent Document 1, it is possible to provide an optical pickup device that can be used interchangeably with a high-density optical disk and other optical disks. However, as an objective optical element unit, a spherical surface caused by the thickness of the protective substrate of the optical disk. Since a plastic parallel plate on which a diffractive structure for correcting aberration (an optical path difference providing structure for compatibility) is formed and a glass lens are used, there is a problem that the cost is increased. On the other hand, in order to reduce the cost, it is conceivable that the lens is made of plastic, but the characteristic of the plastic becomes a problem. More specifically, since a plastic has a large refractive index change as compared with glass due to a change in temperature, a lens made of plastic may generate a relatively large spherical aberration due to a change in temperature. Such a problem is remarkable particularly in a high-density optical disk used at a high NA.

そこで、温度変化に起因して発生する球面収差を補正するために、別に温度変化を補正する光路差付与構造を設ける場合、本発明者は、いかなる場所に当該光路差付与構造を設けるかが問題となることを見出した。例えば、平行平板の一方の光学面に互換のための光路差付与構造を設け、他方の光学面に温度変化を補正する光路差付与構造を設けた場合、両者を成形する金型が異なることから、偏心が生じると、残留コマ収差が発生するという問題がある。   Therefore, in the case of providing an optical path difference providing structure for correcting a temperature change in order to correct the spherical aberration caused by the temperature change, the present inventor has a problem as to where the optical path difference providing structure is provided. I found out that For example, when an optical path difference providing structure for interchangeability is provided on one optical surface of a parallel plate and an optical path difference providing structure for correcting temperature change is provided on the other optical surface, the molds for molding the two are different. When decentration occurs, there is a problem that residual coma aberration occurs.

更に、理想的な成形によって偏心が生じない場合でも、光ピックアップ装置の光検出器が、平行平板からの無用な反射光を受光しないように、平行平板を入射光束に対して傾けて配置した場合にも同様な問題が生じる。即ち、一方の光学面に互換のための光路差付与構造を設け、他方の光学面に温度変化を補正する光路差付与構造を設けた平行平板を傾けると、例えば回折構造の中心に入射した光束が、平行平板内を通過する間にシフトしてしまい、光路差付与構造の中心からシフトした位置より出射することとなり、偏心の場合と同様に残留コマ収差が発生する恐れがある。   In addition, even if no eccentricity occurs due to ideal molding, the parallel plate is tilted with respect to the incident light beam so that the photodetector of the optical pickup device does not receive unnecessary reflected light from the parallel plate. A similar problem occurs. That is, when a parallel plate with an optical path difference providing structure for interchangeability provided on one optical surface and an optical path difference providing structure for correcting temperature changes on the other optical surface is tilted, for example, the light beam incident on the center of the diffractive structure However, it shifts while passing through the parallel plate and exits from a position shifted from the center of the optical path difference providing structure, which may cause residual coma as in the case of decentration.

本発明は、かかる本発明者が見出した上述の問題点に鑑みてなされたものであり、低コストでありながら異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems found by the present inventors, and is an optical pickup capable of appropriately recording and / or reproducing information on a different optical information recording medium at a low cost. An object of the present invention is to provide an objective optical element unit and an optical pickup device for an apparatus.

請求の範囲第1項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、波長λ1(nm)の第1光束を出射する第1光源と、波長λ2(nm)(λ1<λ2)の第2光束を出射する第2光源と、対物光学素子ユニットとを有し、前記対物光学素子ユニットが、前記第1光束を、厚さt1の保護基板を介して必要開口数がNA1である第1光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第2光束を、厚さt2(t1≦t2)の保護基板を介して必要開口数がNA2(NA1≧NA2)である第2光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットであって、
前記対物光学素子ユニットは、それぞれプラスチックを素材とする第1の光学素子と第2の光学素子とを有し、
前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とは、光軸方向に並べて配置されており、
前記第1の光学素子は、互いに対向する第1の光学面と第2の光学面を有し、前記第1の光学素子の前記第1の光学面は、第1光路差付与構造を有し、
前記第1光路差付与構造は、第1の基礎構造と第2の基礎構造とを重ね合わせた構造であり、
前記第1の基礎構造と前記第2の基礎構造は、共に同心円状の複数の段差を有する構造であり、
前記第1の基礎構造と前記第2の基礎構造は、共に前記波長λ2の前記第2光束に対してパワーを有することを特徴とする。
The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 1 includes a first light source that emits a first light flux having a wavelength λ1 (nm) and a second light source having a wavelength λ2 (nm) (λ1 <λ2). A first optical disc having a second light source that emits a light beam and an objective optical element unit, wherein the objective optical element unit passes the first light beam through a protective substrate having a thickness t1 and a required numerical aperture is NA1. It is possible to record and / or reproduce information by focusing on the information recording surface, and the second light flux is passed through a protective substrate having a thickness t2 (t1 ≦ t2). Objective optical element for an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information by focusing on the information recording surface of the second optical disk having a required numerical aperture of NA2 (NA1 ≧ NA2) A unit,
The objective optical element unit has a first optical element and a second optical element each made of plastic.
The first optical element and the second optical element are arranged side by side in the optical axis direction,
The first optical element has a first optical surface and a second optical surface facing each other, and the first optical surface of the first optical element has a first optical path difference providing structure. ,
The first optical path difference providing structure is a structure in which a first basic structure and a second basic structure are overlapped,
The first foundation structure and the second foundation structure are both structures having a plurality of concentric steps,
The first basic structure and the second basic structure both have power with respect to the second light flux having the wavelength λ2.

請求の範囲第2項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項に記載の発明において、前記第1光路差付与構造は、前記第1光束の前記波長λ1が設計波長である場合はパワーを有さず、前記第1光束の前記波長λ1が設計波長からずれた場合にパワーを有することを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the first optical path difference providing structure is such that the wavelength λ1 of the first light flux is It is characterized in that it has no power when it is a design wavelength and has power when the wavelength λ1 of the first light beam deviates from the design wavelength.

請求の範囲第3項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項又は第2項に記載の発明において、以下の式(1)、
|fL2(λ1)/fL1(λ1)|≦0.3 (1)
但し、
L1(λ1):前記第1の光学素子に前記第1の光束が入射したときの焦点距離
L2(λ1):前記第2の光学素子に前記第1の光束が入射したときの焦点距離
を満たすことを特徴とする。
The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the following formula (1),
| F L2 (λ1) / f L1 (λ1) | ≦ 0.3 (1)
However,
f L1 (λ1) : focal length when the first light beam is incident on the first optical element f L2 (λ1) : focal length when the first light beam is incident on the second optical element It is characterized by satisfying.

請求の範囲第4項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の発明において、前記第1の光学素子の前記第2の光学面は、前記第2の光学素子側の光学面であることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the second of the first optical element is used. The optical surface is an optical surface on the second optical element side.

請求の範囲第5項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の発明において、前記第1の光学素子は前記第1光路差付与構造を有する平行平板であることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the first optical element is the first optical path. It is a parallel plate which has a difference providing structure, It is characterized by the above-mentioned.

請求の範囲第6項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに記載の発明において、前記第2の光学素子は集光機能を有する球面あるいは非球面の光学面を有するレンズであることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the second optical element has a condensing function. A lens having a spherical or aspherical optical surface.

請求の範囲第7項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第6項に記載の発明において、前記第2の光学素子は、前記第1の光学素子がなく、前記第2の光学素子のみで、前記第1光源から出射された前記第1光束を、厚さt1の保護基板を介して前記第1光ディスクの情報記録面に集光させることができることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein the second optical element does not have the first optical element, and The first light beam emitted from the first light source can be condensed on the information recording surface of the first optical disc through a protective substrate having a thickness of t1, using only the second optical element. .

請求の範囲第8項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項〜第7項のいずれかに記載の発明において、前記第1の光学素子の光軸は、前記第2の光学素子の光軸に対して傾いていることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical axis of the first optical element is: The second optical element is inclined with respect to the optical axis.

請求の範囲第9項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項〜第8項のいずれかに記載の発明において、前記第1の基礎構造は、前記第1光束に対して、環境温度の変化に起因して発生する球面収差を補正する機能を有することを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8, wherein the first basic structure is the first basic structure. It has a function of correcting spherical aberration that occurs due to a change in environmental temperature with respect to the luminous flux.

請求の範囲第10項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項〜第9項のいずれかに記載の発明において、前記第2の基礎構造は、前記第1光束の前記波長λ1と前記第2光束の前記波長λ2の波長差を利用して、前記第1光ディスクの保護基板の厚さt1と前記第2光ディスクの保護基板の厚さt2の差に起因して発生する球面収差を補正する機能を有することを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 10 is the invention according to any one of claims 1 to 9, wherein the second basic structure is the first optical element unit. Using the wavelength difference between the wavelength λ1 of the light beam and the wavelength λ2 of the second light beam, it is caused by the difference between the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disk and the thickness t2 of the protective substrate of the second optical disk. It has a function of correcting the spherical aberration generated in this way.

請求の範囲第11項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項〜第10項のいずれかに記載の発明において、前記第1光路差付与構造は、前記第1の光学素子の前記第1の光学面において像側開口数(NA)が前記NA2以下に相当する範囲に形成されていることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 11 is the invention according to any one of claims 1 to 10, wherein the first optical path difference providing structure is the first optical path difference providing structure. An image-side numerical aperture (NA) is formed in a range corresponding to NA2 or less on the first optical surface of one optical element.

請求の範囲第12項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項〜第11項のいずれかに記載の発明において、前記第1の光学素子の前記第1の光学面は、前記第1光路差付与構造の周囲に、第3光路差付与構造を有し、前記第3光路差付与構造は前記第1の基礎構造のみを有することを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 12 is the invention according to any one of claims 1 to 11, wherein the first optical element unit is the first optical element unit. The optical surface has a third optical path difference providing structure around the first optical path difference providing structure, and the third optical path difference providing structure has only the first basic structure.

請求の範囲第13項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第12項に記載の発明において、前記第1光路差付与構造及び前記第3光路差付与構造の前記第1の基礎構造は、前記第1の光学素子の前記第1の光学面全体において、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に深くなっていき、任意の高さを越えたところで、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に浅くなっていく構造であることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 13 is the optical device according to claim 12, wherein the first optical path difference providing structure and the third optical path difference providing structure are the first optical path difference providing structure. In the first basic structure, the entire first optical surface of the first optical element becomes deeper in the direction of the optical axis as the height from the optical axis increases, and exceeds a certain height. The structure is characterized in that as the height from the optical axis increases, the structure becomes shallower in the optical axis direction.

請求の範囲第14項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第1項〜第13項のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置が、波長λ3(nm)(λ2<λ3)の第3光束を出射する第3光源を有し、前記対物光学素子ユニットが、前記第3光束を、厚さt3(t2<t3)の保護基板を介して必要開口数がNA3(NA2>NA3)である第3光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
前記第1の光学素子の前記第2光学面は、第2光路差付与構造を有し、
前記第2光路差付与構造は、前記第3光束に対してのみパワーを持たせることを特徴とする。
The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 14 is the invention according to any one of claims 1 to 13, wherein the optical pickup device has a wavelength λ3 (nm). A third light source that emits a third light beam of (λ2 <λ3), and the objective optical element unit has a required numerical aperture of the third light beam through a protective substrate having a thickness of t3 (t2 <t3). By focusing on the information recording surface of the third optical disk with NA3 (NA2> NA3), it is possible to record and / or reproduce information.
The second optical surface of the first optical element has a second optical path difference providing structure,
The second optical path difference providing structure is characterized in that power is given only to the third light flux.

請求の範囲第15項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第14項に記載の発明において、前記第2光路差付与構造は、前記第1光束の前記波長λ1と前記第3光束の前記波長λ3の波長差を利用して、前記第1光ディスクの保護基板の厚さt1と前記第3光ディスクの保護基板の厚さt3の差に起因して発生する球面収差を補正する機能を有することを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 15 is the invention according to claim 14, wherein the second optical path difference providing structure is configured such that the wavelength λ1 of the first light flux is Using the wavelength difference of the wavelength λ3 of the third light flux, spherical aberration generated due to the difference between the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disc and the thickness t3 of the protective substrate of the third optical disc It has a function of correcting.

請求の範囲第16項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第14項又は第15項に記載の発明において、前記第1光路差付与構造の前記第1の基礎構造は、前記第1の基礎構造を通過した前記第1光束の2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第3光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 16 is the first basic structure of the first optical path difference providing structure according to the invention of claim 14 or 15. Makes the second-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the first basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the first-order diffracted light quantity of the second light flux becomes any other order The optical path difference providing structure is configured to be larger than the diffracted light amount and to make the first-order diffracted light amount of the third light flux larger than any other order diffracted light amount.

請求の範囲第17項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第14項〜第16項のいずれかに記載の発明において、前記第1光路差付与構造の前記第2の基礎構造は、前記第2の基礎構造を通過した前記第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第3光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 17 is the second aspect of the first optical path difference providing structure according to any one of claims 14 to 16. In the basic structure, the 0th-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the second basic structure is made larger than any other order diffracted light quantity, and the first-order diffracted light quantity of the second light flux It is an optical path difference providing structure that makes the amount of diffracted light of any order larger and makes the 0th-order diffracted light of the third light beam larger than any other order of diffracted light.

請求の範囲第18項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第14項〜第17項のいずれかに記載の発明において、前記第2光路差付与構造は、前記第2光路差付与構造を通過した前記第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第2光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第3光束の±1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 18 is the invention according to any one of claims 14 to 17, wherein the second optical path difference providing structure is the second optical path difference providing structure. The 0th-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the two-optical path difference providing structure is made larger than any other order diffracted light quantity, and the 0th-order diffracted light quantity of the second light flux is made greater than any other order diffracted light quantity. And an optical path difference providing structure that makes the ± 1st-order diffracted light quantity of the third light beam larger than any other order diffracted light quantity.

請求の範囲第19項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第14項〜第18項のいずれかに記載の発明において、前記第2光路差付与構造は、前記第1の光学素子の前記第2の光学面において像側開口数(NA)が前記NA3以下に相当する範囲に形成されていることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 19 is the invention according to any one of claims 14 to 18, wherein the second optical path difference providing structure is the first optical path difference providing structure. In the second optical surface of one optical element, an image-side numerical aperture (NA) is formed in a range corresponding to NA3 or less.

請求の範囲第20項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、波長λ1(nm)の第1光束を出射する第1光源と、波長λ2(nm)(λ1<λ2)の第2光束を出射する第2光源と、対物光学素子ユニットとを有し、前記対物光学素子ユニットが、前記第1光束を、厚さt1の保護基板を介して必要開口数がNA1である第1光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第2光束を、厚さt2(t1≦t2)の保護基板を介して必要開口数がNA2(NA1≧NA2)である第2光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットであって、
前記対物光学素子ユニットは、それぞれプラスチックを素材とする第1の光学素子と第2の光学素子とを有し、
前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とは、光軸方向に並べて配置されており、
前記第1の光学素子は、互いに対向する第1の光学面と第2の光学面を有し、
前記第1の光学素子の前記第1の光学面は、前記NA2以下の領域において、同心円状の複数の段差で区切られた同心円状の第1光路差付与構造を有し、前記第1光路差付与構造の段差の段差量dXは以下の条件式を満たし、
前記第1の光学素子の前記第1の光学面は、前記NA2より大きく前記NA1以下である領域において、同心円状の複数の段差で区切られた第3光路差付与構造を有し、前記第3光路差付与構造の段差量dYが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.9・a・λ1/(n−1)≦dX(nm)≦1.1・a・λ1/(n−1)
(2)
0.9・b・λ1/(n−1)≦dY(nm)≦1.1・b・λ1/(n−1)
(3)
但し、nは、前記第1光束における前記第1の光学素子の屈折率を表し、aは、2、4、6、8又は10のいずれかの整数を表し、一つの前記第1光路差付与構造において複数種類のaが用いられてもよく、bは、1、2、3、4又は5のいずれかの整数を表し、一つの前記第3光路差付与構造において複数種類のbが用いられてもよい。
The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 20 includes a first light source that emits a first light flux having a wavelength λ1 (nm) and a second light source having a wavelength λ2 (nm) (λ1 <λ2). A first optical disc having a second light source that emits a light beam and an objective optical element unit, wherein the objective optical element unit passes the first light beam through a protective substrate having a thickness t1 and a required numerical aperture is NA1. It is possible to record and / or reproduce information by focusing on the information recording surface, and the second light flux is passed through a protective substrate having a thickness t2 (t1 ≦ t2). Objective optical element for an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information by focusing on the information recording surface of the second optical disk having a required numerical aperture of NA2 (NA1 ≧ NA2) A unit
The objective optical element unit has a first optical element and a second optical element each made of plastic.
The first optical element and the second optical element are arranged side by side in the optical axis direction,
The first optical element has a first optical surface and a second optical surface facing each other,
The first optical surface of the first optical element has a concentric first optical path difference providing structure divided by a plurality of concentric steps in the area of NA2 or less, and the first optical path difference The step amount dX of the step of the providing structure satisfies the following conditional expression:
The first optical surface of the first optical element has a third optical path difference providing structure partitioned by a plurality of concentric steps in a region that is larger than the NA2 and less than or equal to the NA1. The step amount dY of the optical path difference providing structure satisfies the following conditional expression.
0.9 · a · λ1 / (n−1) ≦ dX (nm) ≦ 1.1 · a · λ1 / (n−1)
(2)
0.9 · b · λ1 / (n−1) ≦ dY (nm) ≦ 1.1 · b · λ1 / (n−1)
(3)
Here, n represents the refractive index of the first optical element in the first light flux, a represents an integer of 2, 4, 6, 8 or 10, and provides one first optical path difference. Plural types of a may be used in the structure, b represents an integer of 1, 2, 3, 4 or 5, and plural types of b are used in one third optical path difference providing structure. May be.

請求の範囲第21項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第20項に記載の発明において、前記第1光路差付与構造において、前記段差量dXのaの値が複数種類用いられ、前記aの値が少なくとも2及び8を満たすことを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 21 is the optical device according to claim 20, wherein the value of a of the step amount dX in the first optical path difference providing structure is A plurality of types are used, and the value of a satisfies at least 2 and 8.

請求の範囲第22項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第21項に記載の発明において、前記第1光路差付与構造において、前記段差量dXのaの値が複数種類用いられ、前記aの値が少なくとも2及び8を満たし、さらに、4、6または10のいずれかを満たすことを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to Claim 22 is characterized in that, in the invention according to Claim 21, in the first optical path difference providing structure, the value of a of the step amount dX is a. A plurality of types are used, and the value of a satisfies at least 2 and 8, and further satisfies any of 4, 6, or 10.

請求の範囲第23項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第20項〜第22項のいずれかに記載の発明において、前記第3光路差付与構造は、前記段差量dYのbの値が、一種類のみであることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to Claim 23 is the invention according to any one of Claims 20 to 22, wherein the third optical path difference providing structure is the step. The value d of the quantity dY is only one type.

請求の範囲第24項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第20項〜第23項のいずれかに記載の発明において、前記第3光路差付与構造は、前記段差量dYのbの値が、2、3又は4のいずれかの整数であることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to Claim 24 is the invention according to any one of Claims 20 to 23, wherein the third optical path difference providing structure is the step. The value d of the quantity dY is an integer of 2, 3, or 4.

請求の範囲第25項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第20項〜第24項のいずれかに記載の発明において、前記第1光路差付与構造は、巨視的に見て、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に深くなっていく構造を有することを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 25, in the invention according to any one of claims 20 to 24, wherein the first optical path difference providing structure is macroscopic. As can be seen from the above, it has a structure that becomes deeper in the optical axis direction as the height from the optical axis increases.

請求の範囲第26項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第20項〜第25項のいずれかに記載の発明において、前記第1光路差付与構造は、第1の基礎構造と、第2の基礎構造とを重ね合わせた構造であり、
前記第1の基礎構造は、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に深くなっていく構造を有し、
前記第2の基礎構造は、4段の小階段構造を複数有する構造であることを特徴とする。
The objective optical element unit for an optical pickup device according to Claim 26 is the invention according to any one of Claims 20 to 25, wherein the first optical path difference providing structure is Is a structure in which the basic structure and the second basic structure are overlaid,
The first basic structure has a structure that becomes deeper in the direction of the optical axis as the height from the optical axis increases,
The second basic structure is a structure having a plurality of four-step small staircase structures.

請求の範囲第27項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第20項〜第26項のいずれかに記載の発明において、前記第3光路差付与構造は、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に浅くなっていく構造を有することを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 27, in the invention according to any one of claims 20 to 26, wherein the third optical path difference providing structure has an optical axis. It is characterized by having a structure that becomes shallower in the optical axis direction as the height from is increased.

請求の範囲第28項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第20項〜第27項のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置が、波長λ3(nm)(λ2<λ3)の第3光束を出射する第3光源を有し、前記対物光学素子ユニットが、前記第3光束を、厚さt3(t2<t3)の保護基板を介して必要開口数がNA3(NA2>NA3)である第3光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
前記第1の光学素子の前記第2の光学面は、前記NA3以下の領域において、同心円状の複数の段差で区切られた第2光路差付与構造を有し、
前記第2光路差付与構造の段差量dDが、以下の条件式(4)、
0.9・5・λ1/(n−1)≦dD(nm)≦1.1・5・λ1/(n−1)
(4)
を満たすことを特徴とする。
An objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 28, in the invention according to any one of claims 20 to 27, wherein the optical pickup device has a wavelength λ3 (nm). A third light source that emits a third light beam of (λ2 <λ3), and the objective optical element unit has a required numerical aperture of the third light beam through a protective substrate having a thickness of t3 (t2 <t3). By focusing on the information recording surface of the third optical disk with NA3 (NA2> NA3), it is possible to record and / or reproduce information.
The second optical surface of the first optical element has a second optical path difference providing structure divided by a plurality of concentric steps in the area of NA3 or less,
The step amount dD of the second optical path difference providing structure is expressed by the following conditional expression (4):
0.9 · 5 · λ1 / (n−1) ≦ dD (nm) ≦ 1.1 · 5 · λ1 / (n−1)
(4)
It is characterized by satisfying.

請求の範囲第29項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットは、請求の範囲第20項〜第28項のいずれかに記載の発明において、前記第1の光学素子の光軸は、前記第2の光学素子の光軸に対して傾いていることを特徴とする。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 29 is the invention according to any one of claims 20 to 28, wherein the optical axis of the first optical element is: The second optical element is inclined with respect to the optical axis.

請求の範囲第30項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第1項〜第29項のいずれかに記載の対物光学素子ユニットを有することを特徴とする。   An optical pickup device according to claim 30 has the objective optical element unit according to any one of claims 1 to 29.

請求の範囲第31項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第30項に記載の発明において、前記第1の光学素子は、光源側に配置されており、前記第2の光学素子は、光ディスク側に配置されていることを特徴とする。   The optical pickup device according to claim 31 is the invention according to claim 30, wherein the first optical element is disposed on a light source side, and the second optical element is It is arranged on the optical disc side.

本発明の光ピックアップ装置は、第1光源、第2光源を有し、更にこれらに加えて第3光源を有することができる。又、本発明の光ピックアップ装置は、第1光源からの第1光束を第1光ディスク(光情報記録媒体ともいう、以下同じ)の情報記録面上に集光させ、第2光源からの第2光束を第2光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子ユニットを含む集光光学系を有し、かかる集光光学系は第3光源からの第3光束を第3光ディスクの情報記録面上に集光させてよい。また、本発明の光ピックアップ装置は、第1光ディスク、第2光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有し、かかる受光素子は第3光ディスクの情報記録面からの反射光を受光しても良い。   The optical pickup device of the present invention includes a first light source and a second light source, and can further include a third light source. In the optical pickup device of the present invention, the first light beam from the first light source is condensed on the information recording surface of the first optical disk (also referred to as an optical information recording medium, hereinafter the same), and the second light from the second light source is collected. A condensing optical system including an objective optical element unit for condensing the light beam on the information recording surface of the second optical disk, and the condensing optical system converts the third light beam from the third light source into information on the third optical disk; The light may be condensed on the recording surface. The optical pickup device of the present invention has a light receiving element that receives a reflected light beam from the information recording surface of the first optical disk and the second optical disk, and the light receiving element receives the reflected light from the information recording surface of the third optical disk. It may receive light.

第1光ディスクは、厚さがt1の保護基板と情報記録面とを有する。第2光ディスクは厚さがt2(t1≦t2)の保護基板と情報記録面とを有する。第3光ディスクを用いる場合は、第3光ディスクは、厚さがt3(t2<t3)の保護基板と情報記録面とを有するものとする。第1光ディスクが高密度光ディスクであり、第2光ディスクが、DVDであることが好ましく、第3光ディスクを用いる場合は、第3光ディスクがCDであることが好ましいが、これに限られるものではない。また、t1<t2である場合(例えば、第1光ディスクがBDで、第2光ディスクがDVDである場合)は、t1=t2である場合(例えば、第1光ディスクがHDで、第2光ディスクがDVDである場合)に比して、一つの対物光学素子ユニットによって3つの異なる光ディスクの記録及び/又は再生を行うことはより困難であるが、本発明はそれを可能とする。なお、第1光ディスク、第2光ディスク又は第3光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。   The first optical disc has a protective substrate having a thickness t1 and an information recording surface. The second optical disc has a protective substrate having a thickness t2 (t1 ≦ t2) and an information recording surface. When the third optical disk is used, the third optical disk has a protective substrate having a thickness t3 (t2 <t3) and an information recording surface. The first optical disk is preferably a high-density optical disk, and the second optical disk is preferably a DVD. When the third optical disk is used, the third optical disk is preferably a CD, but the present invention is not limited to this. In addition, when t1 <t2 (for example, when the first optical disk is BD and the second optical disk is DVD), when t1 = t2 (for example, the first optical disk is HD and the second optical disk is DVD). It is more difficult to record and / or reproduce three different optical discs with one objective optical element unit, but the present invention makes it possible. The first optical disc, the second optical disc, or the third optical disc may be a multi-layer optical disc having a plurality of information recording surfaces.

本明細書においては、高密度光ディスクの例としては、NA0.85の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.1mm程度である規格の光ディスク(例えば、BD:ブルーレイディスク)が挙げられる。また、他の高密度光ディスクの例としては、NA0.65乃至0.67の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.6mm程度である規格の光ディスク(例えば、HD DVD:単にHDともいう)が挙げられる。また、高密度光ディスクには、情報記録面上に数〜数十nm程度の厚さの保護膜(本明細書では、保護基板は保護膜も含むものとする)を有する光ディスクや、保護基板の厚さが0の光ディスクも含まれる。また、高密度光ディスクには、情報の記録/再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色SHGレーザが用いられる光磁気ディスクも含まれるものとする。   In the present specification, as an example of a high-density optical disc, a standard optical disc (for example, a BD) in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having a NA of 0.85 and a protective substrate has a thickness of about 0.1 mm. : Blu-ray Disc). As another example of a high-density optical disk, information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of 0.65 to 0.67, and a protective optical disk having a protective substrate thickness of about 0.6 mm (for example, HD DVD: also simply referred to as HD). In addition, the high-density optical disc includes an optical disc having a protective film with a thickness of about several to several tens of nanometers on the information recording surface (in this specification, the protective substrate includes the protective film), and the thickness of the protective substrate. Also included are optical discs with a zero. The high-density optical disk includes a magneto-optical disk in which a blue-violet semiconductor laser or a blue-violet SHG laser is used as a light source for recording / reproducing information.

更に、本明細書においては、DVDとは、NA0.60〜0.67程度の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.6mm程度であるDVD系列光ディスクの総称であり、DVD−ROM、DVD−Video、DVD−Audio、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW等を含む。また、本明細書においては、CDとは、NA0.45〜0.51程度の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが1.2mm程度であるCD系列光ディスクの総称であり、CD−ROM、CD−Audio、CD−Video、CD−R、CD−RW等を含む。尚、記録密度については、高密度光ディスクの記録密度が最も高く、次いでDVD、CDの順に低くなる。   Further, in this specification, a DVD refers to a DVD series optical disc in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of about 0.60 to 0.67 and the protective substrate has a thickness of about 0.6 mm. It is a generic name and includes DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, DVD + RW, and the like. Further, in this specification, a CD is a CD series optical disc in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of about 0.45 to 0.51 and the protective substrate has a thickness of about 1.2 mm. It is a generic name and includes CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW, and the like. As for the recording density, the recording density of the high-density optical disk is the highest, and then decreases in the order of DVD and CD.

保護基板の厚さt1、t2、t3に関しては、以下の条件式(5)、(6)、(7)、
0.0750mm≦t1≦0.1125mm 又は 0.5mm≦t1≦0.7mm
(5)
0.5mm≦t2≦0.7mm (6)
0.9mm≦t3≦1.3mm (7)
を満たすことが好ましいが、これに限られない。
Regarding the thicknesses t1, t2, and t3 of the protective substrate, the following conditional expressions (5), (6), (7),
0.0750mm ≦ t1 ≦ 0.1125mm or 0.5mm ≦ t1 ≦ 0.7mm
(5)
0.5mm ≦ t2 ≦ 0.7mm (6)
0.9mm ≦ t3 ≦ 1.3mm (7)
However, the present invention is not limited to this.

第1光ディスクに対して情報を再生及び/又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をNA1とし、第2光ディスクに対して情報を再生及び/又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をNA2(NA1≧NA2)とし、第3光ディスクに対して情報を再生及び/又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をNA3(NA2>NA3)とする。NA1は、0.8以上、0.9以下であるか、又は、0.55以上、0.7以下であることが好ましい。NA2は、0.55以上、0.7以下であることが好ましい。また、NA3は、0.4以上、0.55以下であることが好ましい。   The objective optical element necessary for reproducing and / or recording information on the first optical disk is NA1, and the objective optical necessary for reproducing and / or recording information on the second optical disk is NA1. The image side numerical aperture of the element is NA2 (NA1 ≧ NA2), and the image side numerical aperture of the objective optical element necessary for reproducing and / or recording information on the third optical disk is NA3 (NA2> NA3). . NA1 is preferably 0.8 or more and 0.9 or less, or preferably 0.55 or more and 0.7 or less. NA2 is preferably 0.55 or more and 0.7 or less. NA3 is preferably 0.4 or more and 0.55 or less.

第1光源は、波長λ1の第1光束を射出する。第2光源は、波長λ2(λ1<λ2)の第2光束を射出する。第3光源を用いる場合は、第3光源は、波長λ3(λ2<λ3)の第3光束を射出する。本明細書において、第1光源、第2光源は、好ましくはレーザ光源である。第3光源を用いる場合もレーザ光源として良い。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ、SHGレーザ等を用いることが出来る。尚、λ1、及びλ2は以下の条件式(8)を満たすことが好ましい。又、第3光源を用いる場合は、λ3は以下の条件式(9)を満たすことが好ましい。   The first light source emits a first light flux having a wavelength λ1. The second light source emits a second light flux having a wavelength λ2 (λ1 <λ2). When the third light source is used, the third light source emits a third light flux having a wavelength λ3 (λ2 <λ3). In the present specification, the first light source and the second light source are preferably laser light sources. A laser light source may be used when a third light source is used. As the laser light source, a semiconductor laser, silicon laser, SHG laser, or the like can be preferably used. Note that λ1 and λ2 preferably satisfy the following conditional expression (8). In the case of using the third light source, it is preferable that λ3 satisfies the following conditional expression (9).

1.5×λ1(nm)<λ2<1.7×λ1(nm) (8)
1.9×λ1(nm)<λ3<2.1×λ1(nm) (9)
また、第1光ディスク、第2光ディスクとして、それぞれ、BDまたはHD及びDVDが用いられる場合、第1光源の第1波長λ1は好ましくは、350nm以上、440nm以下、より好ましくは、380nm以上、415nm以下であって、第2光源の第2波長λ2は好ましくは570nm以上、680nm以下、より好ましくは630nm以上、670nm以下である。更に第3の光ディスクとして、CDを用いる場合、第3光源の第3波長λ3は好ましくは、750nm以上、880nm以下、より好ましくは、760nm以上、820nm以下である。
1.5 × λ1 (nm) <λ2 <1.7 × λ1 (nm) (8)
1.9 × λ1 (nm) <λ3 <2.1 × λ1 (nm) (9)
When BD or HD and DVD are used as the first optical disc and the second optical disc, respectively, the first wavelength λ1 of the first light source is preferably 350 nm or more and 440 nm or less, more preferably 380 nm or more and 415 nm or less. In addition, the second wavelength λ2 of the second light source is preferably 570 nm or more and 680 nm or less, more preferably 630 nm or more and 670 nm or less. Further, when a CD is used as the third optical disk, the third wavelength λ3 of the third light source is preferably 750 nm or more and 880 nm or less, more preferably 760 nm or more and 820 nm or less.

また、第1光源と第2光源をユニット化してもよく、更に第3光源を用いる場合、これらに加えて第3光源もユニット化して良い。ユニット化とは、例えば第1光源と第2光源とが1パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、2つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を1パッケージ化してもよい。   Further, the first light source and the second light source may be unitized, and when the third light source is used, the third light source may be unitized in addition to these. The unitization means that the first light source and the second light source are fixedly housed in one package, for example. However, the unitization is not limited to this, and the two light sources are fixed so that the aberration cannot be corrected. Is widely included. In addition to the light source, a light receiving element to be described later may be packaged.

受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に2つのサブの光検出器を設け、当該2つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。   As the light receiving element, a photodetector such as a photodiode is preferably used. Light reflected on the information recording surface of the optical disc enters the light receiving element, and a read signal of information recorded on each optical disc is obtained using the output signal. Furthermore, it detects the change in the amount of light due to the change in the shape and position of the spot on the light receiving element, performs focus detection and track detection, and moves the objective optical element for focusing and tracking based on this detection I can do it. The light receiving element may comprise a plurality of photodetectors. The light receiving element may have a main photodetector and a sub photodetector. For example, two sub photodetectors are provided on both sides of a photodetector that receives main light used for recording and reproducing information, and the sub light for tracking adjustment is received by the two sub photodetectors. It is good also as a simple light receiving element. The light receiving element may have a plurality of light receiving portions corresponding to the respective light sources.

集光光学系(又は後述する対物光学素子ユニット)は、第1光束を、厚さt1の保護基板を介して、第1光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことを可能とし、第2光束を、厚さt2の保護基板を介して、第2光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことを可能とする。また、第3光源を有する場合は、集光光学系は、第3光束を、厚さt3の保護基板を介して、第3光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことを可能とする。   The condensing optical system (or an objective optical element unit to be described later) records and / or records information by condensing the first light flux on the information recording surface of the first optical disc via a protective substrate having a thickness t1. It is possible to perform reproduction, and it is possible to record and / or reproduce information by condensing the second light flux on the information recording surface of the second optical disc via a protective substrate having a thickness t2. To do. When the third light source is provided, the condensing optical system condenses the third light beam on the information recording surface of the third optical disc through the protective substrate having a thickness t3, thereby recording and / or recording information. Alternatively, it is possible to perform reproduction.

集光光学系は、対物光学素子ユニットを有する。集光光学系は、対物光学素子ユニットのみを有していても良いが、対物光学素子ユニットの他にコリメーターレンズ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物光学素子ユニットとは、光ピックアップ装置に光ディスクを装填した状態において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学素子のユニットを指す。   The condensing optical system has an objective optical element unit. The condensing optical system may include only the objective optical element unit, but may include a coupling lens such as a collimator lens in addition to the objective optical element unit. The coupling lens is a single lens or a lens group that is disposed between the objective optical element and the light source and changes the divergence angle of the light beam. Further, the condensing optical system has an optical element such as a diffractive optical element that divides the light beam emitted from the light source into a main light beam used for recording and reproducing information and two sub light beams used for tracking and the like. May be. In this specification, the objective optical element unit is disposed at a position facing the optical disk in a state where the optical disk is loaded in the optical pickup device, and has a function of condensing the light beam emitted from the light source on the information recording surface of the optical disk. It refers to a unit of optical elements.

本発明の対物光学素子ユニットは、それぞれ単一の、第1の光学素子と第2の光学素子とを有する。第1の光学素子と第2の光学素子は光軸方向に配列されており、相対的に位置が固定されている。第1の光学素子及び/又は第2の光学素子が、光軸方向に延在している部分を有し、当該延在部が他方の光学素子に接し、第1の光学素子と第2の光学素子とが互いに接合され、対物光学素子ユニットを形成していてもよい。一方、第1の光学素子及び第2の光学素子とは別体の枠体に、第1の光学素子と第2の光学素子を固定することで、対物光学素子ユニットを形成してもよい。通常、対物光学素子ユニットが光ピックアップ装置に配置された場合、第1の光学素子が光源側となり、第2の光学素子が光ディスク側となる。   The objective optical element unit of the present invention has a single first optical element and second optical element, respectively. The first optical element and the second optical element are arranged in the optical axis direction, and their positions are relatively fixed. The first optical element and / or the second optical element has a portion extending in the optical axis direction, the extending portion is in contact with the other optical element, and the first optical element and the second optical element The optical element may be bonded to each other to form an objective optical element unit. On the other hand, the objective optical element unit may be formed by fixing the first optical element and the second optical element to a frame separate from the first optical element and the second optical element. Normally, when the objective optical element unit is disposed in the optical pickup device, the first optical element is on the light source side, and the second optical element is on the optical disk side.

第1の光学素子も第2の光学素子もプラスチックからなる。プラスチックとしては、一般的に光学材料に用いられるプラスチックであればどれでもよいが、好ましくは、環状オレフィン系の樹脂材料である。また、波長405nmに対する温度25℃での屈折率が1.54乃至1.60の範囲内であって、−5℃から70℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長405nmに対する屈折率変化率dN/dT(℃−1)が−20×10−5乃至−5×10−5(より好ましくは、−10×10−5乃至−8×10−5)の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、第1の光学素子及び第2の光学素子をプラスチック製とする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。また、第1の光学素子及び第2の光学素子とは別体の枠体に、第1の光学素子と第2の光学素子を固定することで、対物光学素子ユニットを形成する場合、枠体もプラスチックからなる事が好ましい。Both the first optical element and the second optical element are made of plastic. The plastic may be any plastic that is generally used for optical materials, but is preferably a cyclic olefin resin material. In addition, the refractive index at a temperature of 25 ° C. with respect to a wavelength of 405 nm is in the range of 1.54 to 1.60, and the refractive index change rate with respect to the wavelength of 405 nm accompanying a temperature change within a temperature range of −5 ° C. to 70 ° C. A resin material having dN / dT (° C. −1 ) in the range of −20 × 10 −5 to −5 × 10 −5 (more preferably −10 × 10 −5 to −8 × 10 −5 ) is used. More preferably. Further, when the first optical element and the second optical element are made of plastic, it is preferable that the coupling lens is also a plastic lens. When forming the objective optical element unit by fixing the first optical element and the second optical element to a separate frame from the first optical element and the second optical element, the frame body Is preferably made of plastic.

第1の光学素子は、互いに対向する第1の光学面と第2の光学面とを有する。第2の光学面が、第2の光学素子側となることが好ましい。通常、対物光学素子ユニットが光ピックアップ装置に配置された場合、第1の光学面が光源側となり、第2の光学面が光ディスク側となるが、これに限られない。第1の光学面は、第1の光路差付与構造を有している。更に第3光ディスクを用いる場合には、第2の光学面は第2の光路差付与構造を有していてもよい。従って、第1の光学素子の光源側の光学面に第1の光路差付与構造が設けられており、第1の光学素子の光ディスク側の光学面に第2の光路差付与構造が設けられていることが好ましいが、逆であってもよい。   The first optical element has a first optical surface and a second optical surface that face each other. It is preferable that the second optical surface is on the second optical element side. Normally, when the objective optical element unit is disposed in the optical pickup device, the first optical surface is on the light source side and the second optical surface is on the optical disc side, but this is not restrictive. The first optical surface has a first optical path difference providing structure. Further, when the third optical disk is used, the second optical surface may have a second optical path difference providing structure. Therefore, the first optical path difference providing structure is provided on the optical surface on the light source side of the first optical element, and the second optical path difference providing structure is provided on the optical surface on the optical disk side of the first optical element. It is preferable that this is the case, but the reverse may be possible.

第1の光学素子は第1の光路差付与構造を有する平行平板状の素子であることが好ましいが、平板状の素子に限られるものではなく、若干の屈折パワーを有する光学面を有していてもよい。特に、第1の光学素子は、第1の光路差付与構造及び第2の光路差付与構造を有する平板状の素子であることが好ましい。   The first optical element is preferably a parallel plate element having the first optical path difference providing structure, but is not limited to the plate element, and has an optical surface having a slight refractive power. May be. In particular, the first optical element is preferably a flat element having a first optical path difference providing structure and a second optical path difference providing structure.

本明細書でいう光路差付与構造は、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。一般に、光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造が回折構造であることが好ましい。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び/又は位相差が付加される。NPS構造といわれる構造も光路差付与構造の一種と捉えることができ、また、回折構造の一種と捉えることもできる。   The optical path difference providing structure referred to in this specification is a general term for structures that add an optical path difference to an incident light beam. In general, the optical path difference providing structure includes a phase difference providing structure for providing a phase difference. The phase difference providing structure includes a diffractive structure. The optical path difference providing structure is preferably a diffractive structure. The optical path difference providing structure has a step, preferably a plurality of steps. This step adds an optical path difference and / or phase difference to the incident light flux. A structure called an NPS structure can also be regarded as a kind of optical path difference providing structure, and can also be regarded as a kind of diffraction structure.

第1光路差付与構造は、第1の基礎構造と第2の基礎構造を重ね合わせた構造である。尚、第1の基礎構造及び第2の基礎構造は共に、第2光束に対してパワーを有する光路差付与構造である。なお、ここでいう「パワーを有する」とは光路差付与構造が回折作用によって所定の光束の進行方向を曲げる能力を有していることをいう。第1光路差付与構造は、基準状態(設計温度、設計波長)において上記意味でのパワーを有するのは少なくとも第2光束に対してである。第1光路差付与構造は、基準状態において第1光束に対してパワーを有さないことが好ましい。第1光路差付与構造は、基準状態において第3光束に対してパワーを有していてもよいし、有さなくてもよい。第1光路差付与構造は、同心円状の段差で区切られた輪帯状の構造である事が好ましい。   The first optical path difference providing structure is a structure in which the first basic structure and the second basic structure are overlapped. The first basic structure and the second basic structure are both optical path difference providing structures having power with respect to the second light flux. Here, “having power” means that the optical path difference providing structure has the ability to bend the traveling direction of a predetermined light beam by diffraction action. The first optical path difference providing structure has power in the above sense in the reference state (design temperature, design wavelength) at least for the second light flux. It is preferable that the first optical path difference providing structure does not have power with respect to the first light flux in the reference state. The first optical path difference providing structure may or may not have power with respect to the third light flux in the reference state. The first optical path difference providing structure is preferably a ring-shaped structure divided by concentric steps.

また、第1光路差付与構造は、第1の光学素子の第1の光学面の像側開口数(NA)が、NA2以下に相当する領域に設けられていることが好ましい。特に好ましくは、NA2が、0.55以上、0.7以下である場合である。   The first optical path difference providing structure is preferably provided in a region where the image-side numerical aperture (NA) of the first optical surface of the first optical element is equal to or less than NA2. Particularly preferred is the case where NA2 is 0.55 or more and 0.7 or less.

なお、第1の光学素子の第1の光学面は、第1光路差付与構造の周囲に、第3光路差付与構造を有することが好ましい。好ましくは、第1の光学素子の第1の光学面の像側開口数(NA)が、NA2より大きくNA1以下に相当する領域に第3光路差付与構造が設けられていることである。尚、第1光路差付与構造と第3光路差付与構造は連続して設けられていることが好ましい。特にNA1が、0.8以上、0.9以下であり、NA2が、0.55以上、0.7以下であることが好ましい。   Note that the first optical surface of the first optical element preferably has a third optical path difference providing structure around the first optical path difference providing structure. Preferably, the third optical path difference providing structure is provided in a region where the image-side numerical aperture (NA) of the first optical surface of the first optical element is larger than NA2 and corresponding to NA1 or less. In addition, it is preferable that the 1st optical path difference providing structure and the 3rd optical path difference providing structure are provided continuously. In particular, NA1 is preferably 0.8 or more and 0.9 or less, and NA2 is preferably 0.55 or more and 0.7 or less.

第3光路差付与構造は、第1の基礎構造のみからなることが好ましい。従って、第3光路差付与構造も第2光束に対してパワーを有する光路差付与構造である。第1光路差付与構造における第1の基礎構造及び第3の光路差付与構造における第1の基礎構造を合わせて、第1の基礎構造が設けられている領域が、第1の光学面全体の70%以上である事が好ましく、90%以上である事が好ましい。より好ましくは全面に設けられていることである。   The third optical path difference providing structure preferably includes only the first basic structure. Accordingly, the third optical path difference providing structure is also an optical path difference providing structure having power with respect to the second light flux. The first base structure in the first optical path difference providing structure and the first base structure in the third optical path difference providing structure are combined, and the region where the first base structure is provided is the entire first optical surface. It is preferably 70% or more, and preferably 90% or more. More preferably, it is provided on the entire surface.

以下、第1の基礎構造について詳述する。第1の基礎構造は、第1光束に対して、環境温度の変化に伴い発生する球面収差を補正する構造である。環境温度の変化に伴い、第1光束の波長が変化した場合や、光学素子の屈折率が変化した場合に、当該変化に伴って発生する球面収差を補正する構造であることが好ましい。好ましい構造の例としては、所謂、NPS構造などが挙げられる。前述した様に、第1の基礎構造は少なくとも第2光束に対してパワーを持つ光路差付与構造である。また、第1の基礎構造は、第1光束の波長λ1が設計波長である場合は、第1光束に対してパワーを有さない(第1光束を透過させる)ことが好ましい。但し、第1光束の波長λ1が、温度変化や光源製造時のばらつきなどにより、設計波長からずれた場合は、第1光束に対してパワーを有することが好ましい。第1の基礎構造がこのような機能を有する事により温度の変化に伴い発生する球面収差を補正できる。   Hereinafter, the first basic structure will be described in detail. The first basic structure is a structure that corrects spherical aberration that occurs with a change in environmental temperature with respect to the first light flux. When the wavelength of the first light beam changes or the refractive index of the optical element changes as the environmental temperature changes, it is preferable that the structure corrects spherical aberration that occurs with the change. An example of a preferable structure is a so-called NPS structure. As described above, the first basic structure is an optical path difference providing structure having power for at least the second light flux. The first basic structure preferably has no power (transmits the first light beam) with respect to the first light beam when the wavelength λ1 of the first light beam is the design wavelength. However, when the wavelength λ1 of the first light beam deviates from the design wavelength due to a change in temperature, variations in manufacturing the light source, or the like, it is preferable to have power with respect to the first light beam. Since the first basic structure has such a function, it is possible to correct spherical aberration that occurs with a change in temperature.

また、光ピックアップ装置が第3光源を有する場合、第1の基礎構造は、第3光束の波長λ3が設計波長である場合は、第3の光束に対してパワーを有さない(第3光束を透過させる)ことが好ましい。但し、第3光束の波長λ3が、温度変化や光源製造時のばらつきなどにより、設計波長からずれた場合は、第3光束に対してパワーを有することが好ましい。従って、第1光路差付与構造も第3光路差付与構造も、第1光束の波長λ1または第3光束の波長λ3が設計波長である場合は、第1光束または第3光束に対してパワーを有さず、第1光束の波長λ1または第3光束の波長λ3が設計波長からずれた場合は、第1光束または第3光束に対してパワーを有することが好ましい。なお、ここでいう「波長が設計波長からずれる」というのは、好ましくは±10nm以内である。   When the optical pickup device includes the third light source, the first basic structure has no power with respect to the third light beam when the wavelength λ3 of the third light beam is the design wavelength (third light beam). Is preferably transmitted). However, when the wavelength λ3 of the third light beam deviates from the design wavelength due to a change in temperature, variations in manufacturing the light source, or the like, it is preferable to have power with respect to the third light beam. Therefore, in both the first optical path difference providing structure and the third optical path difference providing structure, when the wavelength λ1 of the first light beam or the wavelength λ3 of the third light beam is the design wavelength, power is applied to the first light beam or the third light beam. However, when the wavelength λ1 of the first light beam or the wavelength λ3 of the third light beam deviates from the design wavelength, it is preferable to have power for the first light beam or the third light beam. Here, “the wavelength deviates from the design wavelength” is preferably within ± 10 nm.

第1の基礎構造は、図1〜図4に概略的に示すように様々な断面形状を取り得る。(尚、図1〜図4に記載した例は、第1の光学素子が平板状である場合である。)図1は鋸歯状である場合であり、図2は全ての段差が同じ方向とされた階段状である場合である。また、図3は、段差の方向が途中で反対となる階段状である場合、つまり光軸を含む断面形状が、光軸から所定の高さまでは、光軸から離れるに従って光路長が長くなり、光軸から所定の高さ以降は、光軸から離れるに従って光路長が短くなる階段構造、或いは、光軸から所定の高さまでは、光軸から離れるに従って光路長が短くなり、光軸から所定の高さ以降は、光軸から離れるに従って光路長が長くなる階段構造である場合を示している。また、図4は、光軸を含む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、所定のレベル面の個数毎(図4に示す例ではレベル面の個数は5)に、それぞれのレベル面に対応した段数分(図4に示す例では4段)の高さだけ段をシフトさせた場合を示している。また、第1の基礎構造の段差は、光軸垂直方向に非周期的な間隔を持って配置されていることが好ましい。いずれにしても、第1の基礎構造も、同心円状の段差で区切られた輪帯状の構造である事が好ましい。   The first substructure can take various cross-sectional shapes as shown schematically in FIGS. (In addition, the example described in FIGS. 1-4 is a case where a 1st optical element is flat form.) FIG. 1 is a case where it is a sawtooth shape, FIG. It is a case where it is a stepped shape. In addition, FIG. 3 shows a step shape in which the direction of the step is opposite in the middle, that is, the cross-sectional shape including the optical axis is a predetermined height from the optical axis, the optical path length becomes longer as the distance from the optical axis increases. After a predetermined height from the optical axis, a staircase structure in which the optical path length decreases as the distance from the optical axis decreases, or at a predetermined height from the optical axis, the optical path length decreases as the distance from the optical axis decreases. After the height, a case is shown in which the optical path length is increased as the distance from the optical axis increases. Further, FIG. 4 shows a pattern in which the cross-sectional shape including the optical axis is stepped, arranged concentrically, for each predetermined number of level surfaces (in the example shown in FIG. 4, the number of level surfaces is 5), respectively. A case is shown in which the steps are shifted by the height corresponding to the level plane (four steps in the example shown in FIG. 4). Further, the steps of the first basic structure are preferably arranged with a non-periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis. In any case, it is preferable that the first basic structure is also a ring-shaped structure separated by concentric steps.

特に、第1光路差付与構造における第1の基礎構造と、第3光路差付与構造における第1の基礎構造とを合わせた全体として、第1の基礎構造の光軸を含む断面形状が、図3(a)又は図5(b)に示すような、光軸から所定の高さまでは、光軸から離れるに従って光路長が長くなり、光軸から所定の高さ以降は、光軸から離れるに従って光路長が短くなる階段構造であることが好ましい。別の表現としては、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に深くなっていき、任意の高さを超えたところで、光軸方向に浅くなっていく構造であることが好ましいとも言える。   In particular, the cross-sectional shape including the optical axis of the first basic structure as a whole is obtained by combining the first basic structure in the first optical path difference providing structure and the first basic structure in the third optical path difference providing structure. As shown in 3 (a) or FIG. 5 (b), at a predetermined height from the optical axis, the optical path length increases as the distance from the optical axis increases, and after the predetermined height from the optical axis, the distance from the optical axis increases. A staircase structure that shortens the optical path length is preferable. As another expression, it is preferable that the structure becomes deeper in the direction of the optical axis as the height from the optical axis becomes larger, and becomes shallower in the direction of the optical axis after exceeding a certain height. I can say that.

例えば、第1光路差付与構造の第1の基礎構造を、光軸からの高さが大きくなるにつれて光軸方向に深くなっていく構造とし、第3光路差付与構造の第1の基礎構造(すなわち、第3光路差付与構造そのもの)を、光軸からの高さが大きくなるにつれて光軸方向に浅くなっていく構造としてもよい。また、第1光路差付与構造の第1の基礎構造は、第1光路差付与構造の多くの領域(例えば面積比率で80%以上)が、光軸からの高さが大きくなるにつれて光軸方向に深くなっていく構造であるが、一部に、光軸からの高さが大きくなるにつれて光軸方向に浅くなっていく構造を有していてもよい。逆に、第3光路差付与構造の第1の基礎構造(即ち、第3光路差付与構造そのもの)は、第3光路差付与構造の多くの領域(例えば面積比率で80%以上)が、光軸からの高さが大きくなるにつれて光軸方向に浅くなっていく構造であるが、一部に、光軸からの高さが大きくなるにつれて光軸方向に深くなっていく構造を有していてもよい。   For example, the first basic structure of the first optical path difference providing structure is a structure that becomes deeper in the optical axis direction as the height from the optical axis increases, and the first basic structure of the third optical path difference providing structure ( That is, the third optical path difference providing structure itself) may be a structure that becomes shallower in the optical axis direction as the height from the optical axis increases. Further, the first basic structure of the first optical path difference providing structure is such that many regions (for example, 80% or more in area ratio) of the first optical path difference providing structure are in the optical axis direction as the height from the optical axis increases. However, a part of the structure may be shallower in the optical axis direction as the height from the optical axis increases. On the other hand, the first basic structure of the third optical path difference providing structure (that is, the third optical path difference providing structure itself) has many regions (for example, 80% or more in area ratio) of the third optical path difference providing structure. It has a structure that becomes shallower in the direction of the optical axis as the height from the axis increases, but partly has a structure that becomes deeper in the direction of the optical axis as the height from the optical axis increases. Also good.

特に好ましい第1光路差付与構造における第1の基礎構造は、第1の基礎構造を通過した第1光束の2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくしている光路差付与構造である。更に、第3光ディスクを用いる場合、かかる第1の基礎構造は、第1の基礎構造を通過した第3光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることが好ましい。第1の基礎構造をこの様な構造とすることで、波長変動時の回折効率の変動幅を抑えることができ、しかも、製造がしやすい光学素子を得ることができる。この場合、第1の基礎構造は、同心円状の段差で区切られた輪帯状の構造となり、その光軸方向の段差量dA(例えば、図5(b)参照)が、以下の条件式(10)を満たすことが好ましい。
0.9・2・λ1/(n−1)≦dA(nm)≦1.1・2・λ1/(n−1)
(10)
但し、λ1は第1光束の波長(nm)を表し、nは、第1光束における第1の光学素子の屈折率を表す。
The first basic structure in the particularly preferred first optical path difference providing structure is such that the second-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the first basic structure is larger than any other order diffracted light quantity, This is an optical path difference providing structure in which the first-order diffracted light amount is larger than any other order diffracted light amount. Further, when the third optical disk is used, it is preferable that the first basic structure makes the first-order diffracted light amount of the third light flux that has passed through the first basic structure larger than any other order diffracted light amount. By setting the first basic structure to such a structure, it is possible to suppress the fluctuation range of the diffraction efficiency when the wavelength fluctuates, and to obtain an optical element that is easy to manufacture. In this case, the first basic structure is a ring-shaped structure divided by concentric steps, and the step amount dA in the optical axis direction (see, for example, FIG. 5B) is expressed by the following conditional expression (10 ) Is preferably satisfied.
0.9 · 2 · λ1 / (n−1) ≦ dA (nm) ≦ 1.1 · 2 · λ1 / (n−1)
(10)
However, (lambda) 1 represents the wavelength (nm) of a 1st light beam, and n represents the refractive index of the 1st optical element in a 1st light beam.

他の第1光路差付与構造における第1の基礎構造の例としては、第1の基礎構造を通過した第1光束の10次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の6次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくしている光路差付与構造である。更に、第3光ディスクを用いる場合、かかる第1の基礎構造は、第1の基礎構造を通過した第3光束の5次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることが好ましい。この場合も、第1の基礎構造は、同心円状の段差で区切られた輪帯状の構造となり、その光軸方向の段差量dA(例えば、図5(b)参照)が、以下の条件式(10´)を満たすことが好ましい。
0.9・10・λ1/(n−1)≦dA(nm)≦1.1・10・λ1/(n−1)
(10´)
但し、λ1は第1光束の波長(nm)を表し、nは、第1光束における第1の光学素子の屈折率を表す。
As an example of the first basic structure in the other first optical path difference providing structure, the 10th-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the first basic structure is made larger than any other order diffracted light quantity, This is an optical path difference providing structure in which the 6th-order diffracted light quantity of the two light beams is larger than any other order diffracted light quantity. Further, when the third optical disk is used, the first basic structure preferably makes the fifth-order diffracted light quantity of the third light flux that has passed through the first basic structure larger than any other order of diffracted light quantity. Also in this case, the first basic structure is a ring-shaped structure divided by concentric steps, and the step amount dA in the optical axis direction (see, for example, FIG. 5B) is expressed by the following conditional expression ( 10 ′) is preferably satisfied.
0.9 · 10 · λ1 / (n−1) ≦ dA (nm) ≦ 1.1 · 10 · λ1 / (n−1)
(10 ')
However, (lambda) 1 represents the wavelength (nm) of a 1st light beam, and n represents the refractive index of the 1st optical element in a 1st light beam.

また、光ピックアップ装置が第1、第2光ディスクだけでなく、第3光ディスクにも対応するものである場合、第1光路差付与構造における第1の基礎構造は、NA2以下に相当する領域は全て同一の構造としてもよいし、NA3を境にして、その構造を変化させてもよい。例えば、NA3以下の領域においては、第1の基礎構造を通過した第1光束の2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造とし、NA3より大きくNA2以下の領域においては、第1の基礎構造を通過した第1光束の5次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の3次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の3次及び2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造としてもよい。または、NA3以下の領域においては、第1の基礎構造を通過した第1光束の2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造とし、NA3より大きくNA2以下の領域においては、第1の基礎構造を通過した第1光束の10次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の6次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の5次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造としてもよい。この場合、NA3以下の領域における第1の基礎構造の段差量dAは、上述の条件式を満たし、NA3より大きくNA2以下の領域における第1の基礎構造は、その光軸方向の段差量dA‘が、以下の条件式(11)、
0.9・5・λ1/(n−1)≦dA‘(nm)≦1.1・5・λ1/(n−1)
(11)
を満たすことが好ましい。
In addition, when the optical pickup device is compatible with not only the first and second optical discs but also the third optical disc, the first basic structure in the first optical path difference providing structure includes all areas corresponding to NA2 or less. The structure may be the same, or the structure may be changed with NA3 as a boundary. For example, in an area of NA3 or less, the second-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the first basic structure is made larger than any other order of diffracted light amount, and the first-order diffracted light amount of the second light beam is changed to other values. The optical path difference providing structure in which the first order diffracted light quantity of the third light flux is made larger than any other order diffracted light quantity, and the first order is greater than NA3 and less than or equal to NA2. The fifth-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the basic structure is made larger than any other order diffracted light amount, and the third-order diffracted light amount of the second light beam is made larger than any other order diffracted light amount, An optical path difference providing structure that makes the third-order and second-order diffracted light amounts of the third light beam larger than any other order diffracted light amount may be used. Alternatively, in a region of NA3 or less, the second-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the first basic structure is made larger than any other order diffracted light amount, and the first-order diffracted light amount of the second light beam is changed to other values. The optical path difference providing structure in which the first order diffracted light quantity of the third light flux is made larger than any other order diffracted light quantity, and the first order is greater than NA3 and less than or equal to NA2. The 10th-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the basic structure of the second light beam is made larger than any other order diffracted light amount, and the 6th-order diffracted light amount of the second light beam is made larger than any other order diffracted light amount, An optical path difference providing structure that makes the fifth-order diffracted light quantity of the third light beam larger than any other order diffracted light quantity may be used. In this case, the step amount dA of the first foundation structure in the region of NA3 or less satisfies the above-described conditional expression, and the first foundation structure in the region of NA2 and less than NA2 has the step amount dA ′ in the optical axis direction. Is the following conditional expression (11),
0.9 · 5 · λ1 / (n−1) ≦ dA ′ (nm) ≦ 1.1 · 5 · λ1 / (n−1)
(11)
It is preferable to satisfy.

または、NA3以下の領域においては、第1の基礎構造を通過した第1光束の2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造とし、NA3より大きくNA2以下の領域においては、第1の基礎構造を通過した第1光束の10次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の6次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の5次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造としてもよい。この場合、NA3以下の領域における第1の基礎構造の段差量dAは、上述の条件式(10)を満たし、NA3より大きくNA2以下の領域における第1の基礎構造は、その光軸方向の段差量dA‘が、以下の条件式(11´)、
0.9・10・λ1/(n−1)≦dA‘(nm)≦1.1・10・λ1/(n−1)
(11´)
を満たすことが好ましい。
Alternatively, in a region of NA3 or less, the second-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the first basic structure is made larger than any other order diffracted light amount, and the first-order diffracted light amount of the second light beam is changed to other values. The optical path difference providing structure in which the first order diffracted light quantity of the third light flux is made larger than any other order diffracted light quantity, and the first order is greater than NA3 and less than or equal to NA2. The 10th-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the basic structure of the second light beam is made larger than any other order diffracted light amount, and the 6th-order diffracted light amount of the second light beam is made larger than any other order diffracted light amount, An optical path difference providing structure that makes the fifth-order diffracted light quantity of the third light beam larger than any other order diffracted light quantity may be used. In this case, the step amount dA of the first foundation structure in the region of NA3 or less satisfies the above-mentioned conditional expression (10), and the first foundation structure in the region of NA2 and less than NA2 has the step in the optical axis direction. The quantity dA ′ is the following conditional expression (11 ′):
0.9 · 10 · λ1 / (n−1) ≦ dA ′ (nm) ≦ 1.1 · 10 · λ1 / (n−1)
(11 ')
It is preferable to satisfy.

また、第3光路差付与構造における第1の基礎構造は、第1の基礎構造を通過した第1光束のb次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造と表した場合、bは、任意の整数とできる。好ましくは、bが、1、2、3、4または5のいずれかの整数であることである。更に好ましくは、bは、2、3または4のいずれかである。この場合、第3光路差付与構造は、同心円状の段差で区切られた輪帯状の構造となり、その光軸方向の段差量dYが、以下の条件式(3)を満たすことが好ましい。なお、第3光路差付与構造の全ての段差量が、以下の条件式(3)を満たすことが好ましい。
0.9・b・λ1/(n−1)≦dY(nm)≦1.1・b・λ1/(n−1)
(3)
但し、λ1は第1光束の波長(nm)を表し、nは、第1光束における第1の光学素子の屈折率を表し、bは、1、2、3、4、5のいずれかの整数を表す。なお、一つの第3光路差付与構造において複数種類のbが用いられてもよい。
Further, the first basic structure in the third optical path difference providing structure includes an optical path difference providing structure that makes the b-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the first basic structure larger than any other order diffracted light quantity. When expressed, b can be any integer. Preferably, b is an integer of 1, 2, 3, 4 or 5. More preferably, b is 2, 3, or 4. In this case, the third optical path difference providing structure is a ring-shaped structure divided by concentric steps, and the step amount dY in the optical axis direction preferably satisfies the following conditional expression (3). In addition, it is preferable that all the level differences of the third optical path difference providing structure satisfy the following conditional expression (3).
0.9 · b · λ1 / (n−1) ≦ dY (nm) ≦ 1.1 · b · λ1 / (n−1)
(3)
Where λ1 represents the wavelength (nm) of the first light beam, n represents the refractive index of the first optical element in the first light beam, and b is an integer of 1, 2, 3, 4, 5 Represents. A plurality of types of b may be used in one third optical path difference providing structure.

より好ましくは、以下の条件式(3‘)、
0.95・b・λ1/(n−1)≦dY(nm)≦1.05・b・λ1/(n−1)
(3‘)
を満たすことである。
More preferably, the following conditional expression (3 ′),
0.95 · b · λ1 / (n−1) ≦ dY (nm) ≦ 1.05 · b · λ1 / (n−1)
(3 ')
Is to satisfy.

更に好ましくは、以下の条件式(3‘’)、
dY(nm)=b・λ1/(n−1) (3‘’)
を満たすことである。
More preferably, the following conditional expression (3 ″):
dY (nm) = b · λ1 / (n−1) (3 ″)
Is to satisfy.

第3光路差付与構造における段差量dYのbの値は、一種類のみであることが好ましい。また、段差量dYのbの値が、2、3、または4のいずれかの整数であることが好ましい。   It is preferable that the value of b of the step amount dY in the third optical path difference providing structure is only one type. Further, it is preferable that the value of b of the step amount dY is an integer of 2, 3, or 4.

ここで、上述の第1の基礎構造による温度変化によって発生する球面収差の補正の原理を説明する。図6中の線(A)は、プラスチック製であり非球面である2つの光学面を有するある一例の単レンズ(例えば、第2の光学素子)の、設計基準温度から温度が上昇した場合の波面の様子を表すものであり、横軸が光学面の有効半径を表し、縦軸が光路差を表す。単レンズは、温度上昇に伴う屈折率変化の影響で球面収差が発生し、線(A)のように波面が変化する。特に単レンズがプラスチック製の場合、温度変化に伴う屈折率変化が大きいため、球面収差の発生量は大きくなる。   Here, the principle of correcting the spherical aberration caused by the temperature change by the first basic structure will be described. A line (A) in FIG. 6 shows a case where the temperature of the single lens (for example, the second optical element) of an example having two optical surfaces made of plastic and aspheric is increased from the design reference temperature. This represents the state of the wavefront, the horizontal axis represents the effective radius of the optical surface, and the vertical axis represents the optical path difference. In the single lens, spherical aberration occurs due to the influence of the refractive index change accompanying the temperature rise, and the wavefront changes as shown by the line (A). In particular, when the single lens is made of plastic, the amount of spherical aberration is increased because the refractive index change with temperature change is large.

また、線(B)は、第1の基礎構造(この場合、第1光路差付与構造の第1の基礎構造と第3光路差付与構造の第1の基礎構造とをあわせた構造となっている)により透過波面に付加される光路差であり、線(C)は、設計基準温度から温度が上昇した場合の、かかる第1の基礎構造と単レンズとを透過した波面の様子を表す図である。線(B)及び線(C)から、かかる第1の基礎構造を透過した波面と、設計基準温度から温度が上昇した場合の単レンズの波面とが打ち消しあうことで、光ディスクの情報記録面上に集光されたレーザ光の波面は、巨視的にみると光路差のない良好な波面となり、かかる第1の基礎構造により温度収差が補正されることが理解できる。   The line (B) is a structure that combines the first basic structure (in this case, the first basic structure of the first optical path difference providing structure and the first basic structure of the third optical path difference providing structure). The line (C) is a diagram showing the state of the wavefront transmitted through the first basic structure and the single lens when the temperature rises from the design reference temperature. It is. From the line (B) and the line (C), the wavefront transmitted through the first basic structure and the wavefront of the single lens when the temperature rises from the design reference temperature cancel each other, so that on the information recording surface of the optical disc When viewed macroscopically, the wavefront of the laser beam focused on is a good wavefront with no optical path difference, and it can be understood that the temperature aberration is corrected by the first basic structure.

次に、第2の基礎構造について詳述する。第2の基礎構造は、第1光束の波長λ1と第2光束の波長λ2の波長差を利用して、第1光ディスクの保護基板の厚さt1と、第2光ディスクの保護基板の厚さt2との差に基づいて発生する球面収差を補正する構造である。上述した様に、第2の基礎構造は第2の光束に対してパワーを有する構造である。好ましくは、第1光束及び第3光束に対してはパワーを有さず(第1光束及び第3光束を透過する)、第2の光束に対してのみパワーを有する構造である。第2の基礎構造も、図1〜図4に概略的に示すように様々な断面形状を取り得る。第2の基礎構造の段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔を持って配置されていることが好ましい。いずれにしても、第2の基礎構造も、同心円状の段差で区切られた輪帯状の構造である事が好ましい。   Next, the second basic structure will be described in detail. The second basic structure uses the wavelength difference between the wavelength λ1 of the first light beam and the wavelength λ2 of the second light beam, and the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disk and the thickness t2 of the protective substrate of the second optical disk. This structure corrects spherical aberration that occurs based on the difference between the two. As described above, the second basic structure is a structure having power with respect to the second light flux. Preferably, the first light flux and the third light flux have no power (transmits the first light flux and the third light flux), and have a power only for the second light flux. The second substructure can also have various cross-sectional shapes as schematically shown in FIGS. The steps of the second basic structure are preferably arranged with a periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis. In any case, it is preferable that the second basic structure is also a ring-shaped structure separated by concentric steps.

特に好ましくは、第2の基礎構造が、図4(a)、(b)又は図5(a)に示すような、光軸を含む断面形状が、小階段状とされた複数のパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎(特に好ましくはレベル面の個数は5)に、それぞれのレベル面に対応した段数分(特に好ましくは4段)の高さだけ段をシフトさせた構造であることが好ましい。   Particularly preferably, the second basic structure is a concentric circle having a plurality of patterns in which the cross-sectional shape including the optical axis is a small step shape as shown in FIG. 4 (a), (b) or FIG. 5 (a). The steps are shifted by the number of steps corresponding to each level surface (particularly preferably 4 steps) for each predetermined number of level surfaces (particularly preferably, the number of level surfaces is 5). A structure is preferred.

特に好ましい第2の基礎構造は、第2の基礎構造を通過した第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくしている光路差付与構造である。更に第3光ディスクを用いる場合、かかる第2の基礎構造は、第3光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることが好ましい。第2の基礎構造としては、例えば、前述した様に、図5(a)に示すような4段の階段状の構造が好ましい例として挙げられる。この場合、階段状の構造の小さい段差の光軸方向の段差量dBと、大きな段差の光軸方向の段差量dCが、以下の条件式(12)、(13)を満たすことが好ましい。
0.9・2・λ1/(n−1)≦dB(nm)≦1.1・2・λ1/(n−1)
(12)
0.9・8・λ1/(n−1)≦dC(nm)≦1.1・8・λ1/(n−1)
(13)
但し、λ1は第1光束の波長(nm)を表し、nは、第1光束における第1の光学素子の屈折率を表す。
A particularly preferable second basic structure is such that the 0th-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the second basic structure is made larger than any other order diffracted light quantity, and the first-order diffracted light quantity of the second light beam is changed to other values. The optical path difference providing structure is larger than the diffracted light quantity of any order. Further, when the third optical disk is used, the second basic structure preferably makes the 0th-order diffracted light quantity of the third light beam larger than any other order diffracted light quantity. As the second basic structure, for example, as described above, a four-step staircase structure as shown in FIG. In this case, it is preferable that the step amount dB in the optical axis direction of the small step and the step amount dC in the optical axis direction of the large step satisfy the following conditional expressions (12) and (13).
0.9 · 2 · λ1 / (n−1) ≦ dB (nm) ≦ 1.1 · 2 · λ1 / (n−1)
(12)
0.9 · 8 · λ1 / (n−1) ≦ dC (nm) ≦ 1.1 · 8 · λ1 / (n−1)
(13)
However, (lambda) 1 represents the wavelength (nm) of a 1st light beam, and n represents the refractive index of the 1st optical element in a 1st light beam.

他に好ましい第2の基礎構造は、第2の基礎構造を通過した第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の−1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくしている光路差付与構造である。更に第3光ディスクを用いる場合、かかる第2の基礎構造は、第3光束の−2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造が挙げられる。この第2の基礎構造を用いる際は、第1光束、第2光束及び第3光束の全てを平行光として対物光学素子に入射させるよりも、第2光束及び/又は第3光束を発散光又は収束光として対物光学素子に入射させることが好ましい。尚、NA3以下の領域においては、第2の基礎構造を通過した第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の−1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の−2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造が好ましい。一方で、NA3以上、NA2以下の領域においては、第2の基礎構造を通過した第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の−1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造であれば、第3光束において何次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするかについては、特に問われない。   In another preferable second basic structure, the 0th-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the second basic structure is made larger than any other order diffracted light amount, and the −1st-order diffracted light amount of the second light beam Is an optical path difference providing structure in which is larger than any other order of diffracted light quantity. Further, when the third optical disk is used, the second basic structure includes a structure in which the second-order diffracted light amount of the third light flux is made larger than any other order diffracted light amount. When the second basic structure is used, the second light flux and / or the third light flux are diverged light or the light beam rather than making all of the first light flux, the second light flux, and the third light flux enter the objective optical element as parallel light. It is preferable to make it enter into an objective optical element as convergent light. In the region of NA3 or less, the 0th-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the second basic structure is made larger than any other order diffracted light amount, and the −1st-order diffracted light amount of the second light beam is A structure in which the amount of diffracted light is larger than any other order and the −2nd order diffracted light amount of the third light flux is larger than any other order of diffracted light amount is preferable. On the other hand, in the region of NA3 or more and NA2 or less, the 0th-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the second basic structure is made larger than any other order of diffracted light amount, and the −1st order of the second light beam. If the structure is such that the diffracted light quantity is larger than any other order diffracted light quantity, the order of the diffracted light quantity in the third light beam is greater than any other order diffracted light quantity.

第1の基礎構造と第2の基礎構造を重ね合わせる事で、例えば、図5(c)に示すような第1光路差付与構造を得ることができる。図5(c)にも示されているように、第1光路差付与構造は複雑且つパターンのない非周期的な構造となっているが、巨視的に見て、光軸からの高さが大きくなるにつれて光軸方向に深くなっていく構造であることが好ましい。   By superposing the first basic structure and the second basic structure, for example, a first optical path difference providing structure as shown in FIG. 5C can be obtained. As shown in FIG. 5C, the first optical path difference providing structure is a complex and non-periodic structure without a pattern. However, when viewed macroscopically, the height from the optical axis is It is preferable to have a structure that becomes deeper in the optical axis direction as the size increases.

このように、第1の基礎構造と第2の基礎構造とを重ね合わせることで、第1の光路差付与構造において、第1の基礎構造の中心を通過した光束が、必ず第2の基礎構造の中心を通るようにできるため、残留コマ収差が減少し、温度変化に関わらず適切に情報の記録及び/又は再生を行うことができる。   In this way, by superimposing the first basic structure and the second basic structure, in the first optical path difference providing structure, the light beam that has passed through the center of the first basic structure is always the second basic structure. Since the residual coma aberration is reduced, information can be recorded and / or reproduced appropriately regardless of temperature changes.

また、第1の基礎構造と第2の基礎構造とを重ねあわせた第1光路差付与構造は、同心円状の段差で区切られた輪帯状の構造となり、その光軸方向の段差量dXが、以下の条件式(2)を満たすことが好ましい。なお、第1光路差付与構造の全ての段差量が以下の条件式(2)を満たすことが好ましい。
0.9・a・λ1/(n−1)≦dX(nm)≦1.1・a・λ1/(n−1)
(2)
但し、λ1は第1光束の波長(nm)を表し、nは、第1光束における第1の光学素子の屈折率を表し、aは、2、4、6、8または10のいずれかの整数を表す。尚、一つの第1光路差付与構造において複数種類のaが用いられてもよい。
Further, the first optical path difference providing structure obtained by superimposing the first basic structure and the second basic structure is a ring-shaped structure divided by concentric steps, and the step amount dX in the optical axis direction is It is preferable to satisfy the following conditional expression (2). In addition, it is preferable that all the steps of the first optical path difference providing structure satisfy the following conditional expression (2).
0.9 · a · λ1 / (n−1) ≦ dX (nm) ≦ 1.1 · a · λ1 / (n−1)
(2)
However, (lambda) 1 represents the wavelength (nm) of a 1st light beam, n represents the refractive index of the 1st optical element in a 1st light beam, a is an integer in any one of 2, 4, 6, 8, or 10 Represents. A plurality of types of a may be used in one first optical path difference providing structure.

より好ましくは以下の条件式(2‘)、
0.95・a・λ1/(n−1)≦dX(nm)≦1.05・a・λ1/(n−1)
(2‘)
を満たすことである。
More preferably, the following conditional expression (2 ′):
0.95 · a · λ1 / (n−1) ≦ dX (nm) ≦ 1.05 · a · λ1 / (n−1)
(2 ')
Is to satisfy.

更に好ましくは以下の条件式(2‘’)、
dX(nm)=a・λ1/(n−1) (2‘’)
を満たすことである。
More preferably, the following conditional expression (2 ″)
dX (nm) = a · λ1 / (n−1) (2 ″)
Is to satisfy.

第1光路差付与構造の段差量dXのaの値は、少なくとも2及び8を満たすことが好ましい。即ち、第1の光路差付与構造は、少なくとも2種類の段差量を有することが好ましい。(尚、ここでいう「種類」とは、aの値が同一であれば同じ種類であり、aの値が異なれば違う種類とみなすものとする。)具体的には、例えば第1光路差付与構造の全ての段差量が、2・λ1/(n−1)の段差量と、8・λ1/(n−1)の段差量のいずれかを満たす場合である。また、dXのaの値は、2及び8に加えて、さらに、4、6、または10のいずれかを満たしてもよい。即ち、第1光路差付与構造は、3種類〜5種類の段差量を有していてもよい。具体的には、例えば、第1光路差付与構造の全ての段差量が、2・λ1/(n−1)の段差量と、8・λ1/(n−1)の段差量と、10・λ1/(n−1)の段差量のいずれかを満たす場合である。   The value of a of the step amount dX of the first optical path difference providing structure preferably satisfies at least 2 and 8. That is, it is preferable that the first optical path difference providing structure has at least two types of steps. (Here, the “type” is the same type if the value of a is the same, and is considered to be a different type if the value of a is different.) Specifically, for example, the first optical path difference This is a case where all the step amounts of the imparting structure satisfy either the step amount of 2 · λ1 / (n-1) or the step amount of 8 · λ1 / (n-1). Moreover, in addition to 2 and 8, the value of a in dX may further satisfy any of 4, 6, or 10. That is, the first optical path difference providing structure may have three to five types of step amounts. Specifically, for example, all the step amounts of the first optical path difference providing structure include a step amount of 2 · λ1 / (n−1), a step amount of 8 · λ1 / (n−1), and 10 · This is a case where any one of the steps of λ1 / (n−1) is satisfied.

第3光ディスクを用いる場合、第1の光学素子が、第2の光学面に第2光路差付与構造を有していることが好ましい。第1の光学素子の第2光学素子側の光学面に第2光路差付与構造が設けられていることが好ましい。第2光路差付与構造は、第1光束の波長λ1と第3光束の波長λ3の波長差を利用して、第1光ディスクの保護基板の厚さt1と、第3光ディスクの保護基板の厚さt3の差に基づいて発生する球面収差を補正する構造であることが好ましい。好ましくは、第1光束及び第2光束に対してはパワーを有さず(第1光束及び第2光束を透過し)、第3光束に対してのみパワーを有する構造である。第2光路差付与構造も、図1〜4に概略的に示すように様々な断面形状を取り得るが、好ましくは図8においてD2として示しているバイナリ形状であることが好ましい。   When the third optical disk is used, it is preferable that the first optical element has a second optical path difference providing structure on the second optical surface. It is preferable that a second optical path difference providing structure is provided on the optical surface of the first optical element on the second optical element side. The second optical path difference providing structure utilizes the wavelength difference between the wavelength λ1 of the first light beam and the wavelength λ3 of the third light beam, and the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disk and the thickness of the protective substrate of the third optical disk. A structure that corrects spherical aberration generated based on the difference in t3 is preferable. Preferably, the first light flux and the second light flux have no power (transmits the first light flux and the second light flux) and have a power only for the third light flux. The second optical path difference providing structure can also have various cross-sectional shapes as schematically shown in FIGS. 1 to 4, but preferably has a binary shape shown as D2 in FIG.

特に好ましい第2光路差付与構造は、第2光路差付与構造を通過した第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の±1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造である。第2光路差付与構造がバイナリ状の形状である場合、図8に示すようなバイナリ状の構造の段差の光軸方向の段差量dDが、以下の条件式(4)を満たすことが好ましい。より好ましくは、第2光路差付与構造の全ての段差量が条件式(4)を満たすことである。
0.9・5・λ1/(n−1)≦dD(nm)≦1.1・5・λ1/(n−1)
(4)
但し、λ1は第1光束の波長(nm)を表し、nは、第1光束における第1の光学素子の屈折率を表す。
In a particularly preferred second optical path difference providing structure, the 0th-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the second optical path difference providing structure is made larger than any other order diffracted light amount, and the 0th-order diffracted light amount of the second light beam is increased. Is made larger than any other order of the diffracted light quantity, and the ± 1st order diffracted light quantity of the third light flux is made larger than any other order of diffracted light quantity. When the second optical path difference providing structure has a binary shape, the step amount dD in the optical axis direction of the step in the binary structure as shown in FIG. 8 preferably satisfies the following conditional expression (4). More preferably, all the steps of the second optical path difference providing structure satisfy the conditional expression (4).
0.9 · 5 · λ1 / (n−1) ≦ dD (nm) ≦ 1.1 · 5 · λ1 / (n−1)
(4)
However, (lambda) 1 represents the wavelength (nm) of a 1st light beam, and n represents the refractive index of the 1st optical element in a 1st light beam.

より好ましくは以下の条件式(4‘)、
0.95・5・λ1/(n−1)≦dD(nm)≦1.05・5・λ1/(n−1)
(4‘)
を満たすことである。
More preferably, the following conditional expression (4 ′),
0.95 · 5 · λ1 / (n−1) ≦ dD (nm) ≦ 1.05 · 5 · λ1 / (n−1)
(4 ')
Is to satisfy.

更に好ましくは以下の条件式(4‘’)、
dD(nm)=5・λ1/(n−1) (4‘’)
を満たすことである。
More preferably, the following conditional expression (4 ″)
dD (nm) = 5 · λ1 / (n−1) (4 ″)
Is to satisfy.

また、第2光路差付与構造は、同心円状の段差で区切られた輪帯状の構造であることが好ましい。第2光路差付与構造は、第1の光学素子の第2の光学面の像側開口数(NA)が、NA3以下に相当する領域に設けられていることが好ましい。NA3が、0.4以上、0.55以下であることであるが好ましい。   Further, the second optical path difference providing structure is preferably a ring-shaped structure divided by concentric steps. In the second optical path difference providing structure, it is preferable that the image side numerical aperture (NA) of the second optical surface of the first optical element is provided in a region corresponding to NA3 or less. NA3 is preferably 0.4 or more and 0.55 or less.

しかしながら、第1光路差付与構造における第2の基礎構造が、第2の基礎構造を通過した第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の−1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の−2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくしている光路差付与構造である場合は、第2光路差付与構造を設けないことが好ましい。   However, the second basic structure in the first optical path difference providing structure makes the 0th-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the second basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and In the case of an optical path difference providing structure in which the first-order diffracted light amount is made larger than any other order diffracted light amount, and the second-order diffracted light amount of the third light beam is made larger than any other order diffracted light amount. It is preferable not to provide the second optical path difference providing structure.

次に、第2の光学素子は、集光機能を有する球面或いは非球面のレンズであることが好ましい。特に好ましくは、非球面の屈折面のみからなる単玉のプラスチックレンズである。また、第1光束を用いて第1光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行うのに最適化されたレンズであることが好ましい。即ち、第2の光学素子は、第1の光学素子を介さなくても、第2の光学素子のみで、第1光束を、情報の記録及び/又は再生を行えるように、厚さt1の保護基板を介して第1光ディスクの情報記録面上に集光させることができる設計となっていることが好ましい。   Next, the second optical element is preferably a spherical or aspherical lens having a condensing function. Particularly preferred is a single plastic lens consisting only of an aspheric refracting surface. In addition, the lens is preferably optimized for recording and / or reproducing information with respect to the first optical disk using the first light flux. That is, the second optical element is protected with a thickness t1 so that the first optical element can be used for recording and / or reproducing information without using the first optical element. It is preferable that the design is such that light can be condensed on the information recording surface of the first optical disk via the substrate.

また、対物光学素子ユニットは、第3光ディスクに対するワーキングディスタンスWD3は、以下の(14)式、
0.20≦WD3(mm)≦0.50 (14)
を満たすことが好ましい。
The objective optical element unit has a working distance WD3 for the third optical disk expressed by the following equation (14):
0.20 ≦ WD3 (mm) ≦ 0.50 (14)
It is preferable to satisfy.

また、第1の光学素子に第1光束が入射したときの焦点距離をfL1(λ1)、第2の光学素子に第1光束が入射したときの焦点距離をfL2(λ1)としたときに、以下の(1)式、
|fL2(λ1)/fL1(λ1)|≦0.3 (1)
を満たすことが好ましい。
When the focal length when the first light beam is incident on the first optical element is f L1 (λ1) , and the focal length when the first light beam is incident on the second optical element is f L2 (λ1). And the following equation (1):
| F L2 (λ1) / f L1 (λ1) | ≦ 0.3 (1)
It is preferable to satisfy.

より好ましくは、以下の(1‘)式、
|fL2(λ1)/fL1(λ1)|≦0.05 (1‘)
を満たすことである。
More preferably, the following formula (1 ′):
| F L2 (λ1) / f L1 (λ1) | ≦ 0.05 (1 ′)
Is to satisfy.

L2(λ1)/fL1(λ1)が(1)式の下限を上回るように、第1の光学素子にパワーを持たせると、温度変化に起因して生じる球面収差劣化を抑制しやすいというメリットがある。一方、第1の光学素子にパワーを持たせすぎると、第3光ディスクに対するワーキングディスタンスWD3が短くなる恐れがある。そこで、fL2(λ1)/fL1(λ1)を(1)式の上限以下とすることで、(1)式に示すような範囲内でワーキングディスタンスWD3を設定できる。If the first optical element is given power so that f L2 (λ1) / f L1 (λ1) exceeds the lower limit of the expression (1), it is easy to suppress spherical aberration deterioration caused by temperature change. There are benefits. On the other hand, if the first optical element has too much power, the working distance WD3 for the third optical disk may be shortened. Therefore, by setting f L2 (λ1) / f L1 (λ1) to be equal to or lower than the upper limit of the equation (1), the working distance WD3 can be set within the range shown in the equation (1).

また、fL1(λ1)=∞とするようにしてもよい。第1の光学素子に屈折パワーを持たせない(例えば平行平板とした)場合、後述する様に、第1の光学素子を傾けた状態で設置したほうが好ましい。Further, f L1 (λ1) may be set to ∞. When the first optical element is not provided with refractive power (for example, a parallel plate), it is preferable to install the first optical element in an inclined state, as will be described later.

第1の光学素子が平板状である場合、第1の光学素子の光軸が、第2の光学素子の光軸に対して、所定量だけ傾斜した状態で、第1の光学素子及び第2の光学素子が固定されている事が好ましい。即ち、第1の光学素子を傾けて配置することが好ましい。第1の光学素子が平板状である場合、光ピックアップ装置の光源から出射される光束の主光線の光軸と、平板の法線が平行にならない様に第1の光学素子を配置するのが好ましい、とも言える。尚、光ピックアップ装置の光源から出射される光束の主光線の光軸と、第2光学素子の光軸とは平行であることが好ましい。この構成により、第1の光学素子で反射した光束がゴーストとなり、光検出器の受光面上で悪影響を及ぼすことを防止でき、より安定した記録及び/又は再生を行うことが可能となる。尚、好ましくは、所定量が0度より大きく、5度以下である。より好ましくは、0.5度以上、3度以下である。   When the first optical element has a flat plate shape, the first optical element and the second optical element with the optical axis of the first optical element inclined by a predetermined amount with respect to the optical axis of the second optical element. It is preferable that the optical element is fixed. That is, it is preferable that the first optical element is disposed at an angle. When the first optical element has a flat plate shape, the first optical element is arranged so that the optical axis of the principal ray of the light beam emitted from the light source of the optical pickup device and the normal line of the flat plate are not parallel to each other. It can be said that it is preferable. In addition, it is preferable that the optical axis of the principal ray of the light beam emitted from the light source of the optical pickup device is parallel to the optical axis of the second optical element. With this configuration, the light beam reflected by the first optical element becomes a ghost and can be prevented from adversely affecting the light receiving surface of the photodetector, and more stable recording and / or reproduction can be performed. Preferably, the predetermined amount is greater than 0 degrees and 5 degrees or less. More preferably, it is 0.5 degree or more and 3 degrees or less.

また、対物光学素子においては、波長特性を多少犠牲にしても、温度特性を良好にすることが好ましい。加えて、波長特性と温度特性で良好なバランスを保つことが好ましい。さらに好ましくは、第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の温度特性を良好にすることである。この様な特性を満たすために、対物光学素子が本発明の構造を有する事により、下記の条件式(15)及び(16)、
+0.00045≦δSAT1/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0027
(15)
−0.045≦δSAλ/f(WFEλrms/(nm・mm))≦ −0.0045
(16)
を満たすことが好ましい。
Further, in the objective optical element, it is preferable that the temperature characteristic is improved even if the wavelength characteristic is somewhat sacrificed. In addition, it is preferable to maintain a good balance between wavelength characteristics and temperature characteristics. More preferably, the temperature characteristics when recording and / or reproducing the first optical disk are improved. In order to satisfy such characteristics, the objective optical element has the structure of the present invention, so that the following conditional expressions (15) and (16),
+ 0.00045 ≦ δSAT1 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0027
(15)
−0.045 ≦ δSAλ / f (WFEλrms / (nm · mm)) ≦ −0.0045
(16)
It is preferable to satisfy.

但し、δSAT1は、使用波長(この場合、温度変化に伴う波長変動がないとする)における第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の対物光学素子のδSA3/δTを表す。使用波長とは、対物光学素子を有する光ピックアップ装置で用いられている光源の波長をいう。好ましくは、使用波長は、400nm以上、415nm以下の範囲の波長であって、対物光学素子を介して、第1光ディスクの記録及び/又は再生を行うことができる波長である。使用波長を上述のように設定できない場合は、405nmを使用波長として、対物光学素子のδSAT1及び後述するδSAT2、δSAT3を求めてもよい。即ち、δSAT1は、使用波長(波長変動なし)における第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の対物光学素子の3次球面収差の温度変化率(温度特性)を指す。なお、WFEは、3次球面収差が波面収差で表現されていることを示している。また、δSAλは、環境温度一定の状況下で、使用波長における第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際のδSA3/δλを表す。即ち、δSAλは、環境温度一定の状況下で、使用波長における第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の対物光学素子の3次球面収差の波長変化率(波長特性)を指す。尚、環境温度は室温である事が好ましい。室温とは、10℃以上、40℃以下であり、好ましくは、25℃である。fは、第一光束の使用波長(好ましくは405nm)における対物光学素子の焦点距離を指す。   However, δSAT1 represents δSA3 / δT of the objective optical element at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk at the wavelength used (in this case, there is no wavelength variation accompanying temperature change). The used wavelength refers to the wavelength of a light source used in an optical pickup device having an objective optical element. Preferably, the wavelength used is a wavelength in the range of 400 nm or more and 415 nm or less, and is a wavelength at which recording and / or reproduction of the first optical disc can be performed via the objective optical element. When the use wavelength cannot be set as described above, δSAT1 of the objective optical element and δSAT2 and δSAT3 described later may be obtained using 405 nm as the use wavelength. In other words, δSAT1 indicates the temperature change rate (temperature characteristic) of the third-order spherical aberration of the objective optical element when recording and / or reproducing the first optical disk at the used wavelength (no wavelength variation). Note that WFE indicates that the third-order spherical aberration is expressed by wavefront aberration. Further, δSAλ represents δSA3 / δλ when recording and / or reproducing the first optical disk at the used wavelength under a condition where the environmental temperature is constant. That is, δSAλ indicates the wavelength change rate (wavelength characteristic) of the third-order spherical aberration of the objective optical element when recording and / or reproducing the first optical disk at the used wavelength under the condition where the environmental temperature is constant. The ambient temperature is preferably room temperature. The room temperature is 10 ° C. or more and 40 ° C. or less, and preferably 25 ° C. f indicates the focal length of the objective optical element at the used wavelength (preferably 405 nm) of the first light flux.

より好ましくは、下記の条件式(15)’、
+0.00091≦δSAT1/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.0018
(15)’
を満たすことである。
More preferably, the following conditional expression (15) ′,
+ 0.00091 ≦ δSAT1 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.0018
(15) '
Is to satisfy.

また、好ましくは、下記の条件式(16)’、
−0.032≦δSAλ/f(WFEλrms/(nm・mm))≦−0.0091
(16)’
を満たすことである。
Preferably, the following conditional expression (16) ′,
−0.032 ≦ δSAλ / f (WFEλrms / (nm · mm)) ≦ −0.0091
(16) '
Is to satisfy.

更に好ましくは下記の条件式(16)’’、
−0.015≦δSAλ/f(WFEλrms/(nm・mm))≦−0.011
(16)’’
を満たすことである。
More preferably, the following conditional expression (16) ″,
−0.015 ≦ δSAλ / f (WFEλrms / (nm · mm)) ≦ −0.011
(16) ''
Is to satisfy.

更に言えば、対物光学素子の温度変化に伴う屈折率変化による球面収差の変化を、温度変化に伴う第一波長の波長変化により補正するような球面収差の波長依存性を対物光学素子が有することが好ましい。好ましくは、以下の条件式(17)、
0≦δSAT2/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.00136
(17)
を満たすことである。
Furthermore, the objective optical element has the wavelength dependency of the spherical aberration so that the change of the spherical aberration due to the refractive index change accompanying the temperature change of the objective optical element is corrected by the wavelength change of the first wavelength accompanying the temperature change. Is preferred. Preferably, the following conditional expression (17),
0 ≦ δSAT2 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.00136
(17)
Is to satisfy.

但し、δSAT2は、使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)(好ましくは405nm)における第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の対物光学素子のδSA3/δTを表す。即ち、δSAT2は、使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の対物光学素子の3次球面収差の温度変化率(温度特性)を指す。   However, δSAT2 represents δSA3 / δT of the objective optical element at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk at the wavelength used (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.) (preferably 405 nm). That is, δSAT2 is a temperature change rate (temperature characteristic of the third-order spherical aberration of the objective optical element at the time of recording and / or reproduction of the first optical disc at the wavelength used (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.). ).

また、光ピックアップ装置の集光光学系がコリメータレンズ等のカップリングレンズを有し、そのカップリングレンズがプラスチックレンズである場合、以下の条件式(18)、
0≦δSAT3/f(WFEλrms/(℃・mm))≦+0.00091
(18)
を満たすことが好ましい。
Further, when the condensing optical system of the optical pickup device has a coupling lens such as a collimator lens, and the coupling lens is a plastic lens, the following conditional expression (18),
0 ≦ δSAT3 / f (WFEλrms / (° C. mm)) ≦ + 0.00091
(18)
It is preferable to satisfy.

但し、δSAT3は、使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)(好ましくは405nm)における第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際のカップリングレンズと対物光学素子を含んだ光学系全体のδSA3/δTを表す。即ち、δSAT3は、使用波長(温度変化に伴う波長変動が0.05nm/℃)における第1光ディスクの記録及び/又は再生を行う際の光学系全体の3次球面収差の温度変化率(温度特性)を指す。   However, δSAT3 includes a coupling lens and an objective optical element when recording and / or reproducing the first optical disk at a wavelength used (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.) (preferably 405 nm). This represents δSA3 / δT of the entire optical system. That is, δSAT3 is the temperature change rate (temperature characteristics) of the third-order spherical aberration of the entire optical system at the time of recording and / or reproduction of the first optical disk at the wavelength used (wavelength variation with temperature change is 0.05 nm / ° C.). ).

本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。   An optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention includes an optical disc drive apparatus having the optical pickup device described above. Here, the optical disk drive apparatus provided in the optical information recording / reproducing apparatus will be described. The optical disk drive apparatus can hold an optical disk mounted from the optical information recording / reproducing apparatus main body containing the optical pickup apparatus or the like. There are a system in which only the tray is taken out and a system in which the optical disk drive apparatus main body in which the optical pickup device or the like is stored is taken out.

上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。   An optical information recording / reproducing apparatus using each of the above-described methods is generally equipped with the following components, but is not limited thereto. An optical pickup device housed in a housing or the like, a drive source of an optical pickup device such as a seek motor that moves the optical pickup device together with the housing toward the inner periphery or outer periphery of the optical disc, and the optical pickup device housing the inner periphery or outer periphery of the optical disc These include a transfer means of an optical pickup device having a guide rail or the like for guiding toward the head, a spindle motor for rotating the optical disk, and the like.

前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。   In addition to these components, the former method is provided with a tray that can be held in a state in which an optical disk is mounted and a loading mechanism for sliding the tray, and the latter method has no tray and loading mechanism. It is preferable that each component is provided in a drawer corresponding to a chassis that can be pulled out to the outside.

本発明によれば、低コストでありながら異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an objective optical element unit and an optical pickup device for an optical pickup device that can appropriately record and / or reproduce information with respect to different optical information recording media at a low cost.

光路差付与構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an optical path difference providing structure. 光路差付与構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an optical path difference providing structure. 光路差付与構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an optical path difference providing structure. 光路差付与構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an optical path difference providing structure. 第1光路差付与構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st optical path difference providing structure. 第1の基礎構造による温度変化に起因した収差劣化を補正をする原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle which correct | amends the aberration degradation resulting from the temperature change by a 1st basic structure. 本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical pick-up apparatus concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる対物光学素子ユニットOBUの断面図である。It is sectional drawing of the objective optical element unit OBU concerning this Embodiment. 対物光学素子ユニットOBUの一部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a part of objective optical element unit OBU.

符号の説明Explanation of symbols

AC1 2軸アクチュエータ
AC2 1軸アクチュエータ
C1 領域
C2 領域
C3 領域
C4 領域
CL コリメート光学系
D1 第1の光路差付与構造
D2 第2の光路差付与構造
HL 鏡枠
L1 第1の光学素子
L2 第2の光学素子
LD1 青紫色半導体レーザ
LD2 赤色半導体レーザ
LD3 赤外半導体レーザ
LL レーザ光
M1 マーカ
M2 マーカ
ML ミラー
OA1 光軸
OA2 光軸
OBU 対物光学素子ユニット
P1 第1プリズム
P2 第2プリズム
P3 第3プリズム
PD 光検出器
PL1 保護基板
PL2 保護基板
PL3 保護基板
PU 光ピックアップ装置
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
RL3 情報記録面
S1 光源側の光学面
S2 光ディスク側の光学面
SE センサー光学系
STO 絞り
AC1 2-axis actuator AC2 1-axis actuator C1 region C2 region C3 region C4 region CL collimating optical system D1 first optical path difference providing structure D2 second optical path difference providing structure HL lens frame L1 first optical element L2 second optical Element LD1 Blue-violet semiconductor laser LD2 Red semiconductor laser LD3 Infrared semiconductor laser LL Laser light M1 Marker M2 Marker ML Mirror OA1 Optical axis OA2 Optical axis OBU Objective optical element unit P1 First prism P2 Second prism P3 Third prism PD Photodetection PL1 Protective substrate PL2 Protective substrate PL3 Protective substrate PU Optical pickup device RL1 Information recording surface RL2 Information recording surface RL3 Information recording surface S1 Optical surface on the light source side S2 Optical surface on the optical disk side SE Sensor optical system STO Aperture

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、図7を用いて本発明による対物光学素子ユニットを用いた光ピックアップ装置について説明する。図7は、高密度光ディスクBD(第1光ディスク)とDVD(第2光ディスク)とCD(第3光ディスク)との何れに対しても適切に情報の記録・再生を行える光ピックアップ装置PUの構成を概略的に示す図である。BDの仕様は、第1波長(設計波長)λ1=405nm、保護基板PL1の厚さt1=0.0875mm、開口数NA1=0.85(以下、この開口数をNA1とする)であり、DVDの仕様は、第2波長(設計波長)λ2=658nm、保護基板PL2の厚さt2=0.6mm、開口数NA2=0.60(以下、この開口数をNA2とする)であり、CDの仕様は、第3波長(設計波長)λ3=785nm、保護基板PL3の厚さt3=1.2mm、開口数NA3=0.45(以下、この開口数をNA3とする)である。但し、波長、保護基板の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an optical pickup device using the objective optical element unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a configuration of an optical pickup device PU that can appropriately record and reproduce information on any of a high-density optical disc BD (first optical disc), DVD (second optical disc), and CD (third optical disc). It is a figure shown roughly. The specifications of the BD are the first wavelength (design wavelength) λ1 = 405 nm, the thickness t1 = 0.0875 mm of the protective substrate PL1, the numerical aperture NA1 = 0.85 (hereinafter, this numerical aperture is referred to as NA1), DVD The specifications of the second wavelength (design wavelength) λ2 = 658 nm, the thickness t2 of the protective substrate PL2 = 0.6 mm, and the numerical aperture NA2 = 0.60 (hereinafter, this numerical aperture is referred to as NA2). The specifications are the third wavelength (design wavelength) λ3 = 785 nm, the thickness t3 of the protective substrate PL3 = 1.2 mm, and the numerical aperture NA3 = 0.45 (hereinafter, this numerical aperture is referred to as NA3). However, the combination of the wavelength, the thickness of the protective substrate, and the numerical aperture is not limited to this.

光ピックアップ装置PUは、BD用の波長λ1の第1光束を射出する青紫色半導体レーザLD1(第1光源)、波長λ2の第2光束を射出するDVD用の赤色半導体レーザLD2(第2光源)、波長λ3の第3光束を射出するCD用の赤外半導体レーザLD3(第3光源)、BD/DVD/CD共用の受光素子PD、対物光学素子ユニットOBU、コリメート光学系CL、2軸アクチュエータAC1、1軸アクチュエータAC2、第1プリズムP1、第2プリズムP2、第3プリズムP3、立上げミラーML、各光ディスクの情報記録面からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサー光学系SEとから構成されている。   The optical pickup device PU includes a blue-violet semiconductor laser LD1 (first light source) that emits a first light beam with a wavelength λ1 for BD, and a red semiconductor laser LD2 (second light source) for DVD that emits a second light beam with a wavelength λ2. , An infrared semiconductor laser LD3 (third light source) for emitting a third light beam of wavelength λ3, a light receiving element PD for BD / DVD / CD, an objective optical element unit OBU, a collimating optical system CL, and a biaxial actuator AC1 1-axis actuator AC2, first prism P1, second prism P2, third prism P3, rising mirror ML, sensor optical system for adding astigmatism to the reflected light beam from the information recording surface of each optical disk It consists of SE.

図8は、本実施の形態にかかる対物光学素子ユニットOBUの断面図である。対物光学素子ユニットOBUは、プラスチック製の平板状の第1の光学素子L1と、プラスチック製の非球面レンズである第2の光学素子L2とを、プラスチック製の鏡枠HLで連結した構成を有する。図示はしていないが、第2の光学素子L2の光軸に対して、第1の光学素子L1の光軸は2.5度傾いている。   FIG. 8 is a cross-sectional view of the objective optical element unit OBU according to the present embodiment. The objective optical element unit OBU has a configuration in which a plastic flat first optical element L1 and a second optical element L2 which is a plastic aspherical lens are connected by a plastic lens frame HL. . Although not shown, the optical axis of the first optical element L1 is inclined by 2.5 degrees with respect to the optical axis of the second optical element L2.

第1の光学素子L1は波長λ1の第1光束における屈折率が1.56であり、アッベ数50以上60以下のポリオレフィン系のプラスチックを素材としており、光源側の第1の光学面S1は、開口数NA2以下に相当する領域C2と、開口数NA2以上、NA1以下に相当する領域C3とに分割されており、光ディスク側の第2の光学面S2は、開口数NA3内に相当する領域C1と、開口数NA3以上、NA1以下に相当する領域C4とに分割されている。   The first optical element L1 has a refractive index of 1.56 in the first light flux having the wavelength λ1, is made of a polyolefin-based plastic having an Abbe number of 50 or more and 60 or less, and the first optical surface S1 on the light source side is: The second optical surface S2 on the optical disc side is divided into a region C1 corresponding to the numerical aperture NA3, and is divided into a region C2 corresponding to the numerical aperture NA2 or lower and a region C3 corresponding to the numerical aperture NA2 or higher and NA1 or lower. And a region C4 corresponding to a numerical aperture NA3 or more and NA1 or less.

第1の光学素子L1の第1の光学面S1の領域C2には、第1光路差付与構造D1が形成されている。第1光路差付与構造D1は、図5(b)に示すごとく光軸方向断面形状をとったとき、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向にその深さが深くなる第1の基礎構造と、図5(a)に示すごとく光軸方向断面形状をとったとき、4段の小階段構造を複数有する第2の基礎構造とを重ね合わせたものであり、図5(c)に示すような形状を有する。   A first optical path difference providing structure D1 is formed in a region C2 of the first optical surface S1 of the first optical element L1. When the first optical path difference providing structure D1 has a cross-sectional shape in the optical axis direction as shown in FIG. 5B, the depth increases in the optical axis direction as the height from the optical axis increases. When the cross-sectional shape in the optical axis direction is taken as shown in FIG. 5A, the second basic structure having a plurality of four-step small staircase structures is overlaid. ).

第1の基礎構造は、第1光束に対して、温度変化に伴い発生する球面収差を補正する構造である。所謂、NPS構造である。また、第1の光路差付与構造の第1の基礎構造は、第1の基礎構造を通過した第1光束の2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、第2光束に対してパワーを有する光路差付与構造である。また、第1の基礎構造は、第1の光束及び第3の光束の波長が設計波長である場合は、第1の光束及び第3の光束に対してパワーを有さないが、第1の光束及び第3の光束が設計波長からずれた場合は、第1の光束及び第3の光束に対してパワーを有する光路差付与構造である。第1の光路差付与構造の第1の基礎構造は、段差で区切られた同心円状の輪帯状の構造となり、その光軸方向の段差量dAが、約1.5μmである。   The first basic structure is a structure that corrects spherical aberration that occurs with temperature change for the first light flux. This is a so-called NPS structure. Further, the first basic structure of the first optical path difference providing structure makes the second diffracted light amount of the first light beam that has passed through the first basic structure larger than any other order diffracted light amount, and the second light beam. The first order diffracted light amount is made larger than any other order diffracted light amount, and the first order diffracted light amount of the third light beam is made larger than any other order diffracted light amount. It is the optical path difference providing structure which has power with respect to. Further, the first basic structure has no power with respect to the first light flux and the third light flux when the wavelengths of the first light flux and the third light flux are design wavelengths. When the light beam and the third light beam deviate from the design wavelength, the optical path difference providing structure has power with respect to the first light beam and the third light beam. The first basic structure of the first optical path difference providing structure is a concentric ring-shaped structure divided by steps, and the step amount dA in the optical axis direction is about 1.5 μm.

第2の基礎構造は、第1光束の波長λ1と第2光束の波長λ2の波長差を利用して、BDの保護基板の厚さt1と、DVDの保護基板の厚さt2との差に基づいて発生する球面収差を補正する構造である。第2の基礎構造は、第2の基礎構造を通過した第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、第2光束に対してのみパワーを有する光路差付与構造である。第2の基礎構造の形状は、図5(a)に示すような4段の小階段状構造を複数有する構造である。この場合、小階段状の構造の小さい段差の光軸方向の段差量dBは、約1.5μmであり、大きな段差の光軸方向の段差量dCは、約5.7μmである。   The second basic structure uses the wavelength difference between the wavelength λ1 of the first light flux and the wavelength λ2 of the second light flux to determine the difference between the thickness t1 of the BD protective substrate and the thickness t2 of the DVD protective substrate. This is a structure for correcting spherical aberration generated based on the above. In the second basic structure, the 0th-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the second basic structure is made larger than any other order diffracted light quantity, and the first-order diffracted light quantity of the second light beam is set to any other diffracted light quantity. An optical path difference providing structure that is larger than the diffracted light quantity of the order and makes the 0th-order diffracted light quantity of the third light beam larger than any other order diffracted light quantity, and provides an optical path difference that has power only for the second light flux. Structure. The shape of the second foundation structure is a structure having a plurality of four-step small staircase structures as shown in FIG. In this case, the step amount dB in the optical axis direction of the small step in the small step-like structure is about 1.5 μm, and the step amount dC in the optical axis direction of the large step is about 5.7 μm.

第1の基礎構造と第2の基礎構造を重ね合わせた第1光路差付与構造は、約1.5μmと、約5.7μmと、約7.1μmの3種類の段差量を有する。   The first optical path difference providing structure obtained by superimposing the first basic structure and the second basic structure has three kinds of step amounts of about 1.5 μm, about 5.7 μm, and about 7.1 μm.

第1の基礎構造と第2の基礎構造とを重ね合わせることで、第1の基礎構造の中心を通過した光束が、必ず第2の基礎構造の中心を通るようにできるため、残留コマ収差が減少し、温度変化に関わらず適切に情報の記録及び/又は再生を行うことができる。   By superimposing the first foundation structure and the second foundation structure, the light beam that has passed through the center of the first foundation structure can always pass through the center of the second foundation structure. Thus, information can be recorded and / or reproduced appropriately regardless of temperature changes.

尚、第1の光学面S1の領域C3には、第1の基礎構造のみからなる第3光路差付与構造が設けられている。第3光路差付与構造は、第3光路差付与構造を通過した第1光束の4次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の3次及び2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。この場合、第3の光路差付与構造の光軸方向の段差量dYは、約2.9μmである。   Note that a third optical path difference providing structure composed only of the first basic structure is provided in the region C3 of the first optical surface S1. The third optical path difference providing structure makes the fourth-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the third optical path difference-providing structure larger than any other order diffracted light quantity, and the third-order and second-order diffraction of the second light beam. The amount of light is made larger than any other order diffracted light amount, and the second order diffracted light amount of the third light flux is made larger than any other order diffracted light amount. In this case, the step amount dY in the optical axis direction of the third optical path difference providing structure is about 2.9 μm.

尚、第1光路差付与構造及び第3光路差付与構造の第1の基礎構造は、領域C2及びC3全体で捉えた際に、光軸を含む断面形状が、光軸から所定の高さまでは、光軸から離れるに従って深さが深くなり、光軸から所定の高さ以降は、光軸から離れるに従って深さが浅くなる階段構造となっている。   Note that the first basic structure of the first optical path difference providing structure and the third optical path difference providing structure has a cross-sectional shape including the optical axis at a predetermined height from the optical axis when captured in the entire regions C2 and C3. The step structure is such that the depth increases as the distance from the optical axis increases, and after a predetermined height from the optical axis, the depth decreases as the distance from the optical axis increases.

更に、第1の光学素子L1の第2の光学面S2の領域C1には、バイナリ状の構造である第2光路差付与構造D2が形成されている。第2光路差付与構造D2は、第1光束の波長λ1と第3光束の波長λ3の波長差を利用して、BDの保護基板の厚さt1と、CDの保護基板の厚さt3の差に基づいて発生する球面収差を補正する構造である。   Further, a second optical path difference providing structure D2 that is a binary structure is formed in the region C1 of the second optical surface S2 of the first optical element L1. The second optical path difference providing structure D2 utilizes the wavelength difference between the wavelength λ1 of the first light beam and the wavelength λ3 of the third light beam, and the difference between the thickness t1 of the BD protective substrate and the thickness t3 of the CD protective substrate. This is a structure for correcting spherical aberration generated based on the above.

第2光路差付与構造は、第2光路差付与構造を通過した第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第2光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第3光束の±1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする構造である。バイナリ状の構造の段差の光軸方向の段差量dDが、約3.6μmである。   In the second optical path difference providing structure, the 0th-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the second optical path difference providing structure is made larger than any other order diffracted light quantity, and the 0th-order diffracted light quantity of the second light flux is set to be different. In this structure, the diffracted light amount of the third light beam is made larger than the diffracted light amount of any other order. The step amount dD in the optical axis direction of the step in the binary structure is about 3.6 μm.

第2の光学素子は、屈折率1.56のポリオレフィン系のプラスチックからなる非球面レンズである。第2の光学素子は、第1の光学素子を介さなくても、単独で第1光束を、BDの情報記録面上に集光する事が可能な設計となっている。   The second optical element is an aspheric lens made of polyolefin plastic having a refractive index of 1.56. The second optical element is designed to be capable of condensing the first light beam on the information recording surface of the BD without using the first optical element.

図9は、対物光学素子ユニットOBUの一部を拡大して示す断面図である。対物光学素子ユニットOBUにおいて、第1の光学素子L1の光軸OA1は、第2の光学素子L2の光軸OA2に対して角θ=2.5°傾斜しているものとする。これにより、第1の光学素子L1からの反射光が光検出器に受光される恐れを少なくできる。また、図9に示すように、第1の光学素子L1の光源側の第1の光学面(すなわち、第1光路差付与構造及び第3光路差付与構造が設けられている光学面)の中心(光軸の位置)にはマーカM1が設けられており、第2の光学素子L2の中心(光軸の位置)にはマーカM2が設けられている。これらマーカM1、M2は、第1の光学素子L1と第2の光学素子L2のアライメントのために用られる。マーカは、塗料により設けてもよいし、凹部や凸部として設けてもよい。   FIG. 9 is an enlarged sectional view showing a part of the objective optical element unit OBU. In the objective optical element unit OBU, the optical axis OA1 of the first optical element L1 is inclined at an angle θ = 2.5 ° with respect to the optical axis OA2 of the second optical element L2. Thereby, the possibility that the reflected light from the first optical element L1 is received by the photodetector can be reduced. 9, the center of the first optical surface on the light source side of the first optical element L1 (that is, the optical surface on which the first optical path difference providing structure and the third optical path difference providing structure are provided). A marker M1 is provided at (optical axis position), and a marker M2 is provided at the center (optical axis position) of the second optical element L2. These markers M1 and M2 are used for alignment of the first optical element L1 and the second optical element L2. The marker may be provided by a paint, or may be provided as a concave portion or a convex portion.

第1の光学素子L1が傾斜していても対物光学素子ユニットOBUの結像特性を劣化させないためには、例えば光源側から第2の光学素子L2の光軸OA2に平行に入射するレーザ光LLが第1の光学素子L1の中心であるマーカM1を通過し、さらに、第2の光学素子L2の中心であるマーカM2を通過し、光軸OA2に沿って進行するようにアライメントすることが望ましい。このように、マーカM1、M2を利用して光軸OA2方向に関して第2の光学素子L2と第1の光学素子L1の中心を同一光路上にすることにより、第1の光学素子L1の傾斜角θの値に関わらず、少なくとも対物光学素子ユニットOBUとして発生するコマ収差を(特に第1光束、第2光束について)低減することができる。   In order not to deteriorate the imaging characteristics of the objective optical element unit OBU even when the first optical element L1 is inclined, for example, a laser beam LL incident in parallel to the optical axis OA2 of the second optical element L2 from the light source side. Is preferably aligned so that it passes through the marker M1, which is the center of the first optical element L1, and further passes through the marker M2, which is the center of the second optical element L2, and travels along the optical axis OA2. . As described above, by using the markers M1 and M2 to place the center of the second optical element L2 and the first optical element L1 on the same optical path in the optical axis OA2 direction, the tilt angle of the first optical element L1. Regardless of the value of θ, coma generated at least as the objective optical element unit OBU (especially for the first light flux and the second light flux) can be reduced.

なお、第1の光路差付与構造、第3の光路差付与構造が、第1の光学素子の光源側の面ではなく、光ディスク側の面に設けられている場合は、第1の光学素子のマーカも光ディスク側の面に設け、そのマーカと第2光学素子のマーカとが同一光路になるようにアライメントする事が好ましい。   When the first optical path difference providing structure and the third optical path difference providing structure are provided not on the light source side surface of the first optical element but on the surface on the optical disk side, It is preferable that the marker is also provided on the surface on the optical disc side and aligned so that the marker and the marker of the second optical element have the same optical path.

第1の光学素子L1のマーカM1を第2の光学素子L2の光軸OA2上に配置する手法としては、鏡枠HLに取り付けられた第2の光学素子L2を光軸OA2上で図面左側から観察しつつ、第2の光学素子L2の手前側に第1の光学素子L1を配置し、両マーカM1、M2が一致するように第1の光学素子L1を鏡枠内で移動させる。これにより、図9に示すような状態が達成され、対物光学素子ユニットOBUの結像特性を確保することができる。   As a method of arranging the marker M1 of the first optical element L1 on the optical axis OA2 of the second optical element L2, the second optical element L2 attached to the lens frame HL is placed on the optical axis OA2 from the left side of the drawing. While observing, the first optical element L1 is arranged on the front side of the second optical element L2, and the first optical element L1 is moved within the lens frame so that both the markers M1 and M2 coincide. Thereby, the state shown in FIG. 9 is achieved, and the imaging characteristics of the objective optical element unit OBU can be ensured.

光ピックアップ装置PUにおいて、BDに対して情報の記録/再生を行う場合には、コリメート光学系CLから波長λ1の青紫色レーザ光束(第1光束)が平行光束の状態で射出されるように、1軸アクチュエータAC2によりコリメート光学系CLの位置を光軸方向に調整した後、青紫色半導体レーザLD1を発光させる。青紫色半導体レーザLD1から射出された発散光束は、図7において実線でその光線経路を描いたように、第1プリズムP1により反射された後、第2プリズムP2、及び第3プリズムP3を順に透過し、コリメート光学系CLにより平行光束に変換される。その後、立上げミラーMLにより反射された後、絞りSTOにより光束径が規制され、対物光学素子ユニットOBUによってBDの保護基板PL1を介して情報記録面RL1上に形成される集光スポットとなる。対物光学素子ユニットOBUは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。尚、第1光束は、第1の光学素子L1の第1の光学面S1を透過し、第2の光学面S2も透過し、平行光束の状態で第2の光学素子L2に入射し、NA1以内(すなわち、C2とC3を合わせた領域、または、C1とC4を合わせた領域)の範囲の第1光束が全て、第2の光学素子L2によってBDの情報記録面上に集光される。また、環境温度が変化した場合は、前述したメカニズムによって、球面収差の変動が抑えられる。   In the optical pickup device PU, when information is recorded / reproduced with respect to the BD, a blue-violet laser beam (first beam) having a wavelength λ1 is emitted in a state of a parallel beam from the collimating optical system CL. After the position of the collimating optical system CL is adjusted in the optical axis direction by the uniaxial actuator AC2, the blue-violet semiconductor laser LD1 is caused to emit light. The divergent light beam emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 is reflected by the first prism P1 and then sequentially passes through the second prism P2 and the third prism P3, as shown by the solid line in FIG. Then, it is converted into a parallel light beam by the collimating optical system CL. After that, after being reflected by the rising mirror ML, the beam diameter is regulated by the stop STO, and becomes a condensed spot formed on the information recording surface RL1 by the objective optical element unit OBU via the protective substrate PL1 of the BD. The objective optical element unit OBU performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed around the objective optical element unit OBU. The first light beam passes through the first optical surface S1 of the first optical element L1, passes through the second optical surface S2, and enters the second optical element L2 in the state of a parallel light beam. All the first light fluxes within the range (that is, the region where C2 and C3 are combined or the region where C1 and C4 are combined) are collected on the information recording surface of the BD by the second optical element L2. Further, when the environmental temperature changes, the spherical aberration can be suppressed by the mechanism described above.

情報記録面RL1で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ユニットOBUを透過した後、立上げミラーMLにより反射され、コリメート光学系CLを通過する際に収斂光束となる。その後、第3プリズムP3、第2プリズムP2及び第1プリズムP1を順に透過した後、センサー光学系SEにより非点収差が付加され、光検出器PDの受光面上に収束する。光検出器PDの出力信号を用いてBDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL1 is again transmitted through the objective optical element unit OBU, then reflected by the rising mirror ML, and becomes a converged light beam when passing through the collimating optical system CL. After that, after passing through the third prism P3, the second prism P2, and the first prism P1 in order, astigmatism is added by the sensor optical system SE and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. Information recorded on the BD can be read using the output signal of the photodetector PD.

また、光ピックアップ装置PUにおいて、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合には、コリメート光学系CLから波長λ2の赤色レーザ光束(第2光束)が平行光束の状態で射出されるように、1軸アクチュエータAC2によりコリメート光学系CLの位置を光軸方向に調整した後、赤色半導体レーザLD2を発光させる。赤色半導体レーザLD2から射出された発散光束は、図7において破線でその光線経路を構いたように、第2プリズムP2により反射された後、第3プリズムP3を透過し、コリメート光学系CLにより平行光束に変換される。その後、立上げミラーMLにより反射された後、対物光学ユニットOBUによってDVDの保護基板PL2を介して情報記録面RL2上に形成される集光スポットとなる。対物光学素子ユニットOBUは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。尚、第2光束は、第1の光学素子L1の第1の光学面S1の領域C2において発散光に変換され、領域C3においては透過する。領域C2を通過し、発散光に変換された第2光束は、第2の光学面S2を透過し、発散光として第2の光学素子に入射し、DVDの情報記録面上に集光される。一方、領域C3を透過した第2光束は、平行光束のまま第2の光学素子に入射し、第2の光学素子によって集光スポットを形成されず、DVDの情報記録面上においてフレアとなる。従って、NA2以内の範囲(即ち、C2領域)の第2光束が、DVDの情報記録面上に集光され、NA2より大きい範囲(即ち、C3領域)の第2光束は、フレアとなる。   Further, when information is recorded / reproduced with respect to the DVD in the optical pickup device PU, the red laser beam (second beam) having the wavelength λ2 is emitted from the collimating optical system CL in a parallel beam state. After the position of the collimating optical system CL is adjusted in the optical axis direction by the uniaxial actuator AC2, the red semiconductor laser LD2 is caused to emit light. The divergent light beam emitted from the red semiconductor laser LD2 is reflected by the second prism P2 and then transmitted through the third prism P3 and parallel by the collimating optical system CL as shown by the broken line in FIG. Converted into luminous flux. After that, after being reflected by the rising mirror ML, it becomes a condensing spot formed on the information recording surface RL2 via the protective substrate PL2 of the DVD by the objective optical unit OBU. The objective optical element unit OBU performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed around the objective optical element unit OBU. The second light flux is converted into divergent light in the region C2 of the first optical surface S1 of the first optical element L1, and is transmitted in the region C3. The second light flux that has passed through the region C2 and converted into divergent light passes through the second optical surface S2, enters the second optical element as divergent light, and is collected on the information recording surface of the DVD. . On the other hand, the second light beam transmitted through the region C3 is incident on the second optical element as a parallel light beam, and does not form a condensing spot by the second optical element, and becomes a flare on the information recording surface of the DVD. Therefore, the second light flux in the range within NA2 (namely, the C2 region) is condensed on the information recording surface of the DVD, and the second light flux in the range larger than NA2 (namely, the C3 region) becomes flare.

情報記録面RL2で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ユニットOBUを透過した後、立上げミラーMLにより反射され、コリメート光学系CLを通過する際に収斂光束となる。その後、第3プリズムP3、第2プリズムP2及び第1プリズムP1を順に透過した後、センサー光学系SEにより非点収差が付加され、光検出器PDの受光面上に収束する。光検出器PDの出力信号を用いてDVDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 is again transmitted through the objective optical element unit OBU, then reflected by the rising mirror ML, and becomes a converged light beam when passing through the collimating optical system CL. After that, after passing through the third prism P3, the second prism P2, and the first prism P1 in order, astigmatism is added by the sensor optical system SE and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. Information recorded on the DVD can be read using the output signal of the photodetector PD.

また、光ピックアップ装置PUにおいて、CDに対して情報の記録/再生を行う場合には、コリメート光学系CLから波長λ3の赤外レーザ光束(第三光束)が平行光束の状態で射出されるように、1軸アクチュエータAC2によりコリメート光学系CLの位置を光軸方向に調整した後、赤外半導体レーザLD3を発光させる。赤外半導体レーザLD3から射出された発散光束は、図7において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第3プリズムP3により反射された後、コリメート光学系CLにより平行光束に変換される。その後、立上げミラーMLにより反射された後、対物光学素子ユニットOBUによってCDの保護基板PL3を介して情報記録面RL3上に形成される集光スポットとなる。対物光学ユニットOBUは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。尚、第3光束は、第1の光学素子L1の第1の光学面S1を透過する。そして、第3光束は、第1の光学素子L1の第2の光学面S2の領域C1において発散光に変換され、領域C4においては透過する。領域C1を通過し、発散光に変換された第3光束は、発散光として第2の光学素子に入射し、CDの情報記録面上に集光される。一方、領域C4を透過した第3光束は、平行光束のまま第2の光学素子に入射し、第2の光学素子によって集光スポットを形成されず、CDの情報記録面上においてフレアとなる。従って、NA3以内の範囲(即ちC1領域)の第3光束が、CDの情報記録面上に集光され、NA3より大きい範囲(即ちC4領域)の第3光束は、フレアとなる。   Further, when information is recorded / reproduced with respect to the CD in the optical pickup device PU, an infrared laser beam (third beam) having a wavelength λ3 is emitted from the collimating optical system CL in a state of a parallel beam. In addition, after the position of the collimating optical system CL is adjusted in the optical axis direction by the uniaxial actuator AC2, the infrared semiconductor laser LD3 is caused to emit light. The divergent light beam emitted from the infrared semiconductor laser LD3 is reflected by the third prism P3 and then converted into a parallel light beam by the collimating optical system CL, as depicted by the alternate long and short dash line in FIG. After that, after being reflected by the rising mirror ML, it becomes a condensing spot formed on the information recording surface RL3 via the protective substrate PL3 of the CD by the objective optical element unit OBU. The objective optical unit OBU performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 arranged in the periphery thereof. The third light flux passes through the first optical surface S1 of the first optical element L1. The third light flux is converted into divergent light in the region C1 of the second optical surface S2 of the first optical element L1, and is transmitted through the region C4. The third light beam that has passed through the region C1 and converted into divergent light is incident on the second optical element as divergent light, and is condensed on the information recording surface of the CD. On the other hand, the third light beam transmitted through the region C4 enters the second optical element as a parallel light beam, and does not form a condensing spot by the second optical element, and becomes a flare on the information recording surface of the CD. Accordingly, the third light flux in the range within NA3 (namely, the C1 region) is collected on the information recording surface of the CD, and the third light flux in the range larger than NA3 (namely, the C4 region) is flare.

情報記録面RL2で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学ユニットOBUを透過した後、立上げミラーMLにより反射され、コリメート光学系CLを通過する際に収斂光束となる。その後、第3プリズムP3、第2プリズムP2及び第1プリズムP1を順に透過した後、センサー光学系SEにより非点収差が付加され、光検出器PDの受光面上に収束する。光検出器PDの出力信号を用いてCDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 is again transmitted through the objective optical unit OBU, then reflected by the rising mirror ML, and becomes a converged light beam when passing through the collimating optical system CL. After that, after passing through the third prism P3, the second prism P2, and the first prism P1 in order, astigmatism is added by the sensor optical system SE and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. Information recorded on the CD can be read using the output signal of the photodetector PD.

光ピックアップ装置PUでは、コリメート光学系CLを1軸アクチュエータAC2により光軸方向に駆動させることで、BD使用時の球面収差を補正できる。かかる球面収差補正機構により、青紫色半導体レーザLD1の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系の屈折率変化や屈折率分布、多層ディスクの情報記録眉間のフォーカスジャンプ、保護基板PL1の製造誤差による厚さばらつきや厚み分布等に起因する球面収差を補正可能である。尚、この球面収差補正機構により、DVD使用時やCD使用時の球面収差を補正しても良い。
<実施例>
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。以下の実施例において、対物光学素子ユニットは、上述したように第1の光学素子はポリオレフィン系のプラスチック製の平板状光学素子であり、第2の光学素子もポリオレフィン系のプラスチック製の非球面レンズである。
In the optical pickup device PU, the spherical aberration when using the BD can be corrected by driving the collimating optical system CL in the optical axis direction by the uniaxial actuator AC2. With such a spherical aberration correction mechanism, wavelength variations due to manufacturing errors of the blue-violet semiconductor laser LD1, refractive index change and refractive index distribution of the objective optical system with temperature change, focus jump between information recording eyebrows of multilayer disks, manufacturing of the protective substrate PL1 It is possible to correct spherical aberration due to thickness variation and thickness distribution due to error. The spherical aberration correction mechanism may correct spherical aberration when using a DVD or CD.
<Example>
Next, examples that can be used in the above-described embodiment will be described. In the following embodiments, as described above, the objective optical element unit is such that the first optical element is a polyolefin-based plastic flat optical element, and the second optical element is also a polyolefin-based plastic aspherical lens. It is.

表1〜表3に本実施例のレンズデータを示す。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10−3)を、E(例えば、2.5E―3)を用いて表すものとする。Tables 1 to 3 show lens data of this example. In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3 ) is expressed using E (for example, 2.5E−3).

対物光学素子の光学面は、それぞれ数1式に、表2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 optical surface of the objective optical element is formed as an aspherical surface that is symmetric about the optical axis and is defined by a mathematical formula obtained by substituting the coefficients shown in Table 2 into Formula 1.

ここで、X(h)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は光軸からの高さである。   Here, X (h) is an axis in the optical axis direction (the light traveling direction is positive), κ is a conical coefficient, A2i is an aspherical coefficient, and h is a height from the optical axis.

また、光路差付与構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数2式の光路差関数に、表2に示す係数を代入した数式で規定される。   Further, the optical path length given to the light flux of each wavelength by the optical path difference providing structure is defined by an equation in which the coefficient shown in Table 2 is substituted into the optical path difference function of Formula 2.

λは入射光束の波長、λBは製造波長(ブレーズ化波長)、dorは回折次数、B2iは光路差関数の係数である。   λ is the wavelength of the incident light beam, λB is the manufacturing wavelength (blazed wavelength), dor is the diffraction order, and B2i is the coefficient of the optical path difference function.

本実施例において、第1の光学素子を2.5度傾けているにも拘らず、調芯後のコマ収差は、BDにおいて、0λrms、DVDにおいて、0.001λrms、CDにおいて、−0.017λrmsと低く抑えられている。また、環境温度が変化した場合の収差量の変化も小さく抑えられる。   In this example, the coma after alignment is 0λrms for BD, 0.001λrms for DVD, and −0.017λrms for CD, although the first optical element is tilted by 2.5 degrees. And kept low. In addition, a change in the amount of aberration when the environmental temperature changes can be suppressed to a small level.

本実施例においては、fL1(λ1)=∞、fL2(λ1)=2.2であるので、|fL2(λ1)/fL1(λ1)|=0である。また、本実施例の対物光学素子の温度特性については、δSAT1は、+0.0037WFEλrms/℃であり、δSAT2は、+0.0022WFEλrms/℃である。また、第一波長における対物光学素子のfが2.2mmであるので、δSAT1/fは、+0.0017WFEλrms/(℃・mm)。δSAT2/fは、+0.001WFEλrms/(℃・mm)。また、本実施例の対物光学素子の波長特性については、δSAλが、−0.0284WFEλrms/nmであり、δSAλ/fが、−0.0129WFEλrms/(nm・mm)である。また、以下の表4に示すレンズデータを有するコリメート光学系を用いた場合、δSAT3は、+0.0005WFEλrms/℃であり、δSAT3/fは、+0.00023WFEλrms/(℃・mm)である。In this embodiment, since f L1 (λ1) = ∞ and f L2 (λ1) = 2.2, | f L2 (λ1) / f L1 (λ1) | = 0. Further, regarding the temperature characteristics of the objective optical element of the present example, δSAT1 is +0.0037 WFEλrms / ° C., and δSAT2 is +0.0022 WFEλrms / ° C. Further, since f of the objective optical element at the first wavelength is 2.2 mm, δSAT1 / f is +0.0017 WFEλrms / (° C. · mm). δSAT2 / f is +0.001 WFEλrms / (° C. mm). Regarding the wavelength characteristics of the objective optical element of this example, δSAλ is −0.0284 WFEλrms / nm, and δSAλ / f is −0.0129WFEλrms / (nm · mm). When a collimating optical system having lens data shown in Table 4 below is used, δSAT3 is +0.0005 WFEλrms / ° C., and δSAT3 / f is + 0.00023WFEλrms / (° C. mm).

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.

Claims (31)

波長λ1(nm)の第1光束を出射する第1光源と、波長λ2(nm)(λ1<λ2)の第2光束を出射する第2光源と、対物光学素子ユニットとを有し、前記対物光学素子ユニットが、前記第1光束を、厚さt1の保護基板を介して必要開口数がNA1である第1光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第2光束を、厚さt2(t1≦t2)の保護基板を介して必要開口数がNA2(NA1≧NA2)である第2光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットであって、
前記対物光学素子ユニットは、それぞれプラスチックを素材とする第1の光学素子と第2の光学素子とを有し、
前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とは、光軸方向に並べて配置されており、
前記第1の光学素子は、互いに対向する第1の光学面と第2の光学面を有し、前記第1の光学素子の前記第1の光学面は、第1光路差付与構造を有し、
前記第1光路差付与構造は、第1の基礎構造と第2の基礎構造とを重ね合わせた構造であり、
前記第1の基礎構造と前記第2の基礎構造は、共に同心円状の複数の段差を有する構造であり、
前記第1の基礎構造と前記第2の基礎構造は、共に前記波長λ2の前記第2光束に対してパワーを有することを特徴とする光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。
A first light source that emits a first light beam having a wavelength of λ1 (nm); a second light source that emits a second light beam of a wavelength of λ2 (nm) (λ1 <λ2); and an objective optical element unit. The optical element unit records and / or reproduces the information by condensing the first light flux on the information recording surface of the first optical disc having the required numerical aperture NA1 through the protective substrate having the thickness t1. In addition, the second light beam is applied to the information recording surface of the second optical disc having a required numerical aperture NA2 (NA1 ≧ NA2) through a protective substrate having a thickness t2 (t1 ≦ t2). An objective optical element unit for an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information by condensing,
The objective optical element unit has a first optical element and a second optical element each made of plastic.
The first optical element and the second optical element are arranged side by side in the optical axis direction,
The first optical element has a first optical surface and a second optical surface facing each other, and the first optical surface of the first optical element has a first optical path difference providing structure. ,
The first optical path difference providing structure is a structure in which a first basic structure and a second basic structure are overlapped,
The first foundation structure and the second foundation structure are both structures having a plurality of concentric steps,
An objective optical element unit for an optical pickup device, wherein both the first basic structure and the second basic structure have power with respect to the second light flux having the wavelength λ2.
前記第1光路差付与構造は、前記第1光束の前記波長λ1が設計波長である場合はパワーを有さず、前記第1光束の前記波長λ1が設計波長からずれた場合にパワーを有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The first optical path difference providing structure does not have power when the wavelength λ1 of the first light beam is a design wavelength, and has power when the wavelength λ1 of the first light beam deviates from the design wavelength. The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 1, characterized in that: 以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。
|fL2(λ1)/fL1(λ1)|≦0.3 (1)
但し、
L1(λ1):前記第1の光学素子に前記第1の光束が入射したときの焦点距離
L2(λ1):前記第2の光学素子に前記第1の光束が入射したときの焦点距離
The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 1 or 2, wherein the following expression is satisfied.
| F L2 (λ1) / f L1 (λ1) | ≦ 0.3 (1)
However,
f L1 (λ1) : focal length when the first light beam is incident on the first optical element f L2 (λ1) : focal length when the first light beam is incident on the second optical element
前記第1の光学素子の前記第2の光学面は、前記第2の光学素子側の光学面であることを特徴とする請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The optical pickup according to any one of claims 1 to 3, wherein the second optical surface of the first optical element is an optical surface on the second optical element side. Objective optical element unit for equipment. 前記第1の光学素子は前記第1光路差付与構造を有する平行平板であることを特徴とする請求の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first optical element is a parallel plate having the first optical path difference providing structure. . 前記第2の光学素子は集光機能を有する球面あるいは非球面の光学面を有するレンズであることを特徴とする請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The optical pickup device according to any one of claims 1 to 5, wherein the second optical element is a lens having a spherical or aspherical optical surface having a condensing function. Objective optical element unit. 前記第2の光学素子は、前記第1の光学素子がなく、前記第2の光学素子のみで、前記第1光源から出射された前記第1光束を、厚さt1の保護基板を介して前記第1光ディスクの情報記録面に集光させることができることを特徴とする請求の範囲第6項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The second optical element does not include the first optical element, and only the second optical element, and the first light beam emitted from the first light source is transmitted through the protective substrate having a thickness t1. 7. The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 6, wherein the objective optical element unit can be condensed on the information recording surface of the first optical disk. 前記第1の光学素子の光軸は、前記第2の光学素子の光軸に対して傾いていることを特徴とする請求の範囲第1項〜第7項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   8. The optical pickup device according to claim 1, wherein the optical axis of the first optical element is inclined with respect to the optical axis of the second optical element. Objective optical element unit. 前記第1の基礎構造は、前記第1光束に対して、環境温度の変化に起因して発生する球面収差を補正する機能を有することを特徴とする請求の範囲第1項〜第8項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The first basic structure according to any one of claims 1 to 8, wherein the first basic structure has a function of correcting a spherical aberration caused by a change in an environmental temperature with respect to the first light flux. An objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of the above. 前記第2の基礎構造は、前記第1光束の前記波長λ1と前記第2光束の前記波長λ2の波長差を利用して、前記第1光ディスクの保護基板の厚さt1と前記第2光ディスクの保護基板の厚さt2の差に起因して発生する球面収差を補正する機能を有することを特徴とする請求の範囲第1項〜第9項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The second basic structure utilizes a wavelength difference between the wavelength λ1 of the first light beam and the wavelength λ2 of the second light beam, and the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disk and the second optical disk The objective optical system for an optical pickup device according to any one of claims 1 to 9, which has a function of correcting spherical aberration caused by a difference in thickness t2 of the protective substrate. Element unit. 前記第1光路差付与構造は、前記第1の光学素子の前記第1の光学面において像側開口数(NA)が前記NA2以下に相当する領域に形成されていることを特徴とする請求の範囲第1項〜第10項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The first optical path difference providing structure is formed in a region corresponding to an image side numerical aperture (NA) equal to or less than the NA2 on the first optical surface of the first optical element. An objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of ranges 1 to 10. 前記第1の光学素子の前記第1の光学面は、前記第1光路差付与構造の周囲に、第3光路差付与構造を有し、前記第3光路差付与構造は前記第1の基礎構造のみを有することを特徴とする請求の範囲第1項〜第11項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The first optical surface of the first optical element has a third optical path difference providing structure around the first optical path difference providing structure, and the third optical path difference providing structure is the first basic structure. The objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of claims 1 to 11, wherein the objective optical element unit is an optical pickup unit. 前記第1光路差付与構造及び前記第3光路差付与構造の前記第1の基礎構造は、前記第1の光学素子の前記第1の光学面全体において、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に深くなっていき、任意の高さを越えたところで、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に浅くなっていく構造であることを特徴とする請求の範囲第12項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   As for the first basic structure of the first optical path difference providing structure and the third optical path difference providing structure, as the height from the optical axis increases in the entire first optical surface of the first optical element. The structure is characterized in that the structure becomes deeper in the direction of the optical axis and becomes shallower in the direction of the optical axis as the height from the optical axis increases when the height exceeds an arbitrary height. 13. An objective optical element unit for an optical pickup device according to item 12. 前記光ピックアップ装置が、波長λ3(nm)(λ2<λ3)の第3光束を出射する第3光源を有し、前記対物光学素子ユニットが、前記第3光束を、厚さt3(t2<t3)の保護基板を介して必要開口数がNA3(NA2>NA3)である第3光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
前記第1の光学素子の前記第2の光学面は、第2光路差付与構造を有し、
前記第2光路差付与構造は、前記第3光束に対してのみパワーを有することを特徴とする請求の範囲第1項〜第13項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。
The optical pickup device includes a third light source that emits a third light beam having a wavelength λ3 (nm) (λ2 <λ3), and the objective optical element unit applies the third light beam to a thickness t3 (t2 <t3). ), The information can be recorded and / or reproduced by focusing on the information recording surface of the third optical disk having a required numerical aperture of NA3 (NA2> NA3) through the protective substrate of FIG.
The second optical surface of the first optical element has a second optical path difference providing structure;
The objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of claims 1 to 13, wherein the second optical path difference providing structure has power only with respect to the third light flux. .
前記第2光路差付与構造は、前記第1光束の前記波長λ1と前記第3光束の前記波長λ3の波長差を利用して、前記第1光ディスクの保護基板の厚さt1と前記第3光ディスクの保護基板の厚さt3の差に起因して発生する球面収差を補正する機能を有することを特徴とする請求の範囲第14項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The second optical path difference providing structure utilizes the wavelength difference between the wavelength λ1 of the first light beam and the wavelength λ3 of the third light beam, and the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disk and the third optical disk 15. The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 14, which has a function of correcting spherical aberration that occurs due to a difference in thickness t3 of the protective substrate. 前記第1光路差付与構造の前記第1の基礎構造は、前記第1の基礎構造を通過した前記第1光束の2次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第3光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第14項又は第15項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The first basic structure of the first optical path difference providing structure makes the second-order diffracted light amount of the first light flux that has passed through the first basic structure larger than any other order of diffracted light amount, An optical path difference providing structure in which the first-order diffracted light quantity of the two light beams is made larger than any other order diffracted light quantity, and the first-order diffracted light quantity of the third light beam is made larger than any other order diffracted light quantity. 16. The objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 14 or 15, characterized in that: 前記第1光路差付与構造の前記第2の基礎構造は、前記第2の基礎構造を通過した前記第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第2光束の1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第3光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第14項〜第16項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The second basic structure of the first optical path difference providing structure makes the 0th-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the second basic structure larger than any other order of diffracted light quantity, An optical path difference providing structure in which the first-order diffracted light amount of the two light beams is made larger than any other order diffracted light amount, and the zero-order diffracted light amount of the third light beam is made larger than any other order diffracted light amount. The objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of claims 14 to 16, wherein: 前記第2光路差付与構造は、前記第2光路差付与構造を通過した前記第1光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第2光束の0次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第3光束の±1次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第14項〜第17項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The second optical path difference providing structure makes the 0th-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the second optical path difference providing structure larger than any other order of diffracted light amount, and the 0th-order diffracted light amount of the second light beam. The optical path difference providing structure is characterized in that the diffracted light quantity is made larger than any other order diffracted light quantity, and the ± 1st order diffracted light quantity of the third light flux is made larger than any other order diffracted light quantity. An objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of items 14 to 17 in the above-mentioned range. 前記第2光路差付与構造は、前記第1の光学素子の前記第2の光学面において像側開口数(NA)が前記NA3以下に相当する範囲に形成されていることを特徴とする請求の範囲第14項〜第18項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The second optical path difference providing structure is formed in a range in which an image-side numerical aperture (NA) corresponds to NA3 or less on the second optical surface of the first optical element. An objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of ranges 14 to 18. 波長λ1(nm)の第1光束を出射する第1光源と、波長λ2(nm)(λ1<λ2)の第2光束を出射する第2光源と、対物光学素子ユニットとを有し、前記対物光学素子ユニットが、前記第1光束を、厚さt1の保護基板を介して必要開口数がNA1である第1光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第2光束を、厚さt2(t1≦t2)の保護基板を介して必要開口数がNA2(NA1≧NA2)である第2光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニットであって、
前記対物光学素子ユニットは、それぞれプラスチックを素材とする第1の光学素子と第2の光学素子とを有し、
前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とは、光軸方向に並べて配置されており、
前記第1の光学素子は、互いに対向する第1の光学面と第2の光学面を有し、
前記第1の光学素子の前記第1の光学面は、前記NA2以下の領域において、同心円状の複数の段差で区切られた第1光路差付与構造を有し、前記第1光路差付与構造の段差の段差量dXは以下の条件式を満たし、
前記第1の光学素子の前記第1の光学面は、前記NA2より大きく前記NA1以下である領域において、同心円状の複数の段差で区切られた第3光路差付与構造を有し、前記第3光路差付与構造の段差量dYが、以下の条件式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。
0.9・a・λ1/(n−1)≦dX(nm)≦1.1・a・λ1/(n−1)
(2)
0.9・b・λ1/(n−1)≦dY(nm)≦1.1・b・λ1/(n−1)
(3)
但し、nは、前記第1光束における前記第1の光学素子の屈折率を表し、aは、2、4、6、8又は10のいずれかの整数を表し、一つの前記第1光路差付与構造において複数種類のaが用いられてもよく、bは、1、2、3、4又は5のいずれかの整数を表し、一つの前記第3光路差付与構造において複数種類のbが用いられてもよい。
A first light source that emits a first light beam having a wavelength of λ1 (nm); a second light source that emits a second light beam of a wavelength of λ2 (nm) (λ1 <λ2); and an objective optical element unit. The optical element unit records and / or reproduces the information by condensing the first light flux on the information recording surface of the first optical disc having the required numerical aperture NA1 through the protective substrate having the thickness t1. In addition, the second light beam is applied to the information recording surface of the second optical disc having a required numerical aperture NA2 (NA1 ≧ NA2) through a protective substrate having a thickness t2 (t1 ≦ t2). An objective optical element unit for an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information by condensing,
The objective optical element unit has a first optical element and a second optical element each made of plastic.
The first optical element and the second optical element are arranged side by side in the optical axis direction,
The first optical element has a first optical surface and a second optical surface facing each other,
The first optical surface of the first optical element has a first optical path difference providing structure that is divided by a plurality of concentric steps in an area of NA2 or less. The step amount dX of the step satisfies the following conditional expression:
The first optical surface of the first optical element has a third optical path difference providing structure partitioned by a plurality of concentric steps in a region that is larger than the NA2 and less than or equal to the NA1. An objective optical element unit for an optical pickup device, wherein the step amount dY of the optical path difference providing structure satisfies the following conditional expression:
0.9 · a · λ1 / (n−1) ≦ dX (nm) ≦ 1.1 · a · λ1 / (n−1)
(2)
0.9 · b · λ1 / (n−1) ≦ dY (nm) ≦ 1.1 · b · λ1 / (n−1)
(3)
Here, n represents the refractive index of the first optical element in the first light flux, a represents an integer of 2, 4, 6, 8 or 10, and provides one first optical path difference. Plural types of a may be used in the structure, b represents an integer of 1, 2, 3, 4 or 5, and plural types of b are used in one third optical path difference providing structure. May be.
前記第1光路差付与構造において、前記段差量dXのaの値が複数種類用いられ、前記aの値が少なくとも2及び8を満たすことを特徴とする請求の範囲第20項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   21. The optical pickup according to claim 20, wherein in the first optical path difference providing structure, a plurality of types of a values of the step amount dX are used, and the value of a satisfies at least 2 and 8. Objective optical element unit for equipment. 前記第1光路差付与構造において、前記段差量dXのaの値が複数種類用いられ、前記aの値が少なくとも2及び8を満たし、さらに、4、6または10のいずれかを満たすことを特徴とする請求の範囲第21項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   In the first optical path difference providing structure, a plurality of types of a values of the step amount dX are used, the value of a satisfies at least 2 and 8, and further satisfies any of 4, 6, or 10. An objective optical element unit for an optical pickup device according to claim 21. 前記第3光路差付与構造において、前記段差量dYのbの値が、一種類のみであることを特徴とする請求の範囲第20項〜第22項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The optical pickup device according to any one of claims 20 to 22, wherein in the third optical path difference providing structure, the value of b of the step amount dY is only one type. Objective optical element unit. 前記第3光路差付与構造は、前記段差量dYのbの値が、2、3又は4のいずれかの整数であることを特徴とする請求の範囲第20項〜第23項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The third optical path difference providing structure according to any one of claims 20 to 23, wherein the value b of the step amount dY is an integer of 2, 3, or 4. An objective optical element unit for the optical pickup device described. 前記第1光路差付与構造は、巨視的に見て、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に深くなっていく構造を有することを特徴とする請求の範囲第20項〜第24項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   The first optical path difference providing structure has a structure that becomes deeper in the optical axis direction as the height from the optical axis increases as viewed macroscopically. 25. An objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of items 24. 前記第1光路差付与構造は、第1の基礎構造と、第2の基礎構造とを重ね合わせた構造であり、
前記第1の基礎構造は、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に深くなっていく構造を有し、
前記第2の基礎構造は、4段の小階段構造を複数有する構造であることを特徴とする請求の範囲第20項〜第25項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。
The first optical path difference providing structure is a structure in which a first basic structure and a second basic structure are overlapped,
The first basic structure has a structure that becomes deeper in the direction of the optical axis as the height from the optical axis increases,
The objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of claims 20 to 25, wherein the second basic structure is a structure having a plurality of four-step small staircase structures. .
前記第3光路差付与構造は、光軸からの高さが大きくなるにつれて、光軸方向に浅くなっていく構造を有することを特徴とする請求の範囲第20項〜第26項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   27. The structure according to any one of claims 20 to 26, wherein the third optical path difference providing structure has a structure that becomes shallower in the optical axis direction as the height from the optical axis increases. An objective optical element unit for the optical pickup device described. 前記光ピックアップ装置が、波長λ3(nm)(λ2<λ3)の第3光束を出射する第3光源を有し、前記対物光学素子ユニットが、前記第3光束を、厚さt3(t2<t3)の保護基板を介して必要開口数がNA3(NA2>NA3)である第3光ディスクの情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能となっており、
前記第1の光学素子の前記第2の光学面は、前記NA3以下の領域において、同心円状の複数の段差で区切られた第2光路差付与構造を有し、
前記第2光路差付与構造の段差量dDが、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求の範囲第20項〜第27項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。
0.9・5・λ1/(n−1)≦dD(nm)≦1.1・5・λ1/(n−1)
(4)
The optical pickup device includes a third light source that emits a third light beam having a wavelength λ3 (nm) (λ2 <λ3), and the objective optical element unit applies the third light beam to a thickness t3 (t2 <t3). ), The information can be recorded and / or reproduced by focusing on the information recording surface of the third optical disk having a required numerical aperture of NA3 (NA2> NA3) through the protective substrate of FIG.
The second optical surface of the first optical element has a second optical path difference providing structure divided by a plurality of concentric steps in the area of NA3 or less,
The objective optical element unit for an optical pickup device according to any one of claims 20 to 27, wherein a step amount dD of the second optical path difference providing structure satisfies the following conditional expression.
0.9 · 5 · λ1 / (n−1) ≦ dD (nm) ≦ 1.1 · 5 · λ1 / (n−1)
(4)
前記第1の光学素子の光軸は、前記第2の光学素子の光軸に対して傾いていることを特徴とする請求の範囲第20項〜第28項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子ユニット。   29. The optical pickup device according to claim 20, wherein an optical axis of the first optical element is inclined with respect to an optical axis of the second optical element. Objective optical element unit. 請求の範囲第1項〜第29項のいずれかに記載の対物光学素子ユニットを有することを特徴とする光ピックアップ装置。   An optical pickup device comprising the objective optical element unit according to any one of claims 1 to 29. 前記第1の光学素子は、光源側に配置されており、前記第2の光学素子は、光ディスク側に配置されていることを特徴とする請求の範囲第30項に記載の光ピックアップ装置。   31. The optical pickup device according to claim 30, wherein the first optical element is disposed on a light source side, and the second optical element is disposed on an optical disk side.
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