WO2006025271A1 - カップリングレンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

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optical
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light source
coupling lens
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Kiyono Ikenaka
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Konica Minolta Opto Inc
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    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD

Definitions

  • the present invention relates to a coupling lens and an optical pickup device.
  • BD Blu-ray disc
  • BD Blu-ray disc
  • NAO. 85 objective lens NAO. 65 to 0
  • HD blue-violet laser light source
  • the thickness of the magneto-optical disc, the optical disc having a protective film with a thickness of several to several tens of nm on the information recording surface, and the protective layer or protective film is zero. These optical disks are also included in the high density optical disk.
  • Patent Document 1 a collimating lens is provided with a diffractive structure, a short wavelength laser beam for DVD is emitted as parallel light, and a long wavelength laser beam for CD is emitted as divergent light.
  • a technique for correcting spherical aberration caused by the difference in the thickness of the protective substrate between VD and CD or the wavelength difference of the luminous flux is disclosed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-245654
  • the high-density optical disk ZDVDZCD it is difficult to achieve compatibility among the three types of optical disks, the high-density optical disk ZDVDZCD.
  • the reason is that the wavelength of the infrared laser light source used for the CD is approximately twice the wavelength of the blue-violet laser light source used for the high-density optical disk, so that the diffracted light generated by the diffraction structure.
  • the problem of the present invention has been made in view of the above problems, and it is necessary to achieve compatibility between a high-density optical disk and a CD that have a relationship in which the wavelength ratio of the luminous flux used is approximately 1: 2.
  • Another object of the present invention is to provide a coupling lens for an optical pickup device that can emit these two light beams at different angles using a phase structure, and an optical pickup device equipped with this coupling lens.
  • the configuration according to item 1 includes at least a first lens unit made of a material having an Abbe number V dl of 0 and V dl ⁇ 40 with respect to the d line,
  • the first lens unit has a first phase structure.
  • the wavelength ratio of the luminous flux used is approximately 1: 2 between the high-density optical disc and the CD. Compatibility with can be achieved.
  • a highly dispersed material is a material satisfying the Abbe number Vd force 0 ⁇ Vd ⁇ 70.
  • a low dispersion material is a material having an Abbe number V d smaller than that of a high dispersion material.
  • FIG. 1 is a plan view of a principal part showing a configuration of an optical pickup device.
  • FIG. 2 is a plan view of a principal part showing a configuration of a coupling lens.
  • FIG. 3 is a plan view of a principal part showing a configuration of a coupling lens.
  • IV] Main part plan view showing phase structure (a), (b).
  • FIG. 5 Plan views (a) and (b) of relevant parts showing a phase structure.
  • FIG. 6 Plan views (a) and (b) of relevant parts showing a phase structure.
  • FIG. 7 is a plan view of relevant parts showing a phase structure (a) and (b).
  • FIG. 8 is a plan view of a main part for explaining a lens unit.
  • FIG. 9 is a plan view of a principal part showing a configuration of an objective optical element in an example.
  • FIG. 10 is a plan view of a principal part showing a configuration of an objective optical element in an example.
  • FIG. 11 is a plan view of a principal part showing a configuration of an objective optical element in an example.
  • FIG. 12 is a plan view of a principal part showing a configuration of an objective optical element in an example.
  • FIG. 13 is a plan view of a principal part showing a configuration of an objective optical element in an example.
  • FIG. 14 is a plan view of a principal part showing a configuration of an objective optical element in an example.
  • FIG. 15 is a plan view of a principal part showing a configuration of an objective optical element in an example.
  • the configuration according to Item 2 uses the light beam emitted from the first light source having the wavelength ⁇ 1 in the coupling lens according to Item 1, at least for the first optical information recording medium having the protective substrate thickness tl.
  • the information is reproduced and stored or recorded, and the wavelength is 3 (1.91 ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ 2.2 ⁇ 1) for the third optical information recording medium with the protective substrate thickness t3 (l.44Xtl ⁇ t3).
  • It is used in an optical pickup device that reproduces and records or records information using a light beam emitted from a third light source, and allows the light beams having the wavelengths ⁇ 1 and 3 to pass through.
  • the configuration described in Item 3 uses the light beam emitted from the first light source of wavelength ⁇ 1 in the coupling lens described in Item 2 at least for the first optical information recording medium having the protective substrate thickness tl.
  • the second optical information recording medium with the protective substrate thickness t2 (0.9Xtl ⁇ t2) is used for the second optical recording medium with a wavelength of 2 (1.5X ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 1.8 ⁇ ).
  • the first lens portion and the second lens portion are stacked in an optical axis direction, and the first lens portion and the second lens portion are stacked.
  • the first phase structure is formed on the boundary surface with the lens portion.
  • the first lens unit and the second lens unit are stacked in an optical axis direction, and the first lens unit and air
  • the first phase structure is formed on the boundary surface.
  • spherical aberration correction and transmittance can be ensured.
  • the coupling lens may be composed of only a high dispersion material, but a phase structure is formed on the surface of the high dispersion material by combining the low dispersion material and the high dispersion material. Therefore, it is desirable to reduce the spherical aberration caused by the oscillation wavelength change due to the individual difference of the laser as the light source.
  • the coupling lens includes at least a first lens portion made of material A having an Abbe number V dl of 0 and V dl ⁇ 40 with respect to the d line, and an Abbe with respect to the d line.
  • a material with a number v d2 of V dl ⁇ V d2 and a second lens part that also has a B force is laminated in the optical axis direction, and the boundary surface of both lens parts or the boundary surface of the first lens part and the air layer A phase structure is formed.
  • the diffraction structure HOE (see Fig. 2) as an example of the phase structure is the Abbe number V with respect to the d-line.
  • 1st lens part made of material with dl 0 and v dl ⁇ 40 (material A, high dispersion material), and material with Abbe number V d2 for d-line V dl ⁇ V d2 (material B, low dispersion material)
  • the pattern of which the cross-sectional shape including the optical axis is stepped is arranged concentrically, and each pattern has a plurality of steps (five steps in FIG. 2). ).
  • the depth in the optical axis direction of each of the plurality of steps constituting each pattern is dl
  • Equation (2) The value to be multiplied by 785 on the right side of Equation (2) is 1Z2 of the natural number N1, and if N1 is an even number, the result is that each ring of the diffractive structure is incident when light is incident.
  • the phase difference given by the band is the same for the light of wavelength ⁇ 1 and the light of wavelength 3 and the light is diffracted or transmitted in the same direction.
  • the depth in the optical axis direction of each of the plurality of steps constituting each pattern of the diffractive structure as the phase structure is dl
  • N is the refractive index of material B
  • dl (n -n) dl (l— n) ⁇ 785 X N3 (N3 is a natural number)
  • Equation (3) Is far from 1 due to different variances, so the left side of Equation (3) is different from the left side of Equation (4). Therefore, the value N3 multiplied by 785 on the right side of Equation (4) does not become 1Z2 of the natural number N2, and as a result, by freely selecting the combination of dispersion, the light of wavelength ⁇ 1 and the wavelength of ⁇ 3 A desired diffraction angle difference can be given to light.
  • the above coupling lens is formed by laminating at least two layers having different Abbe numbers.
  • the number of boundary surfaces (refractive surfaces) is increased compared to single lenses that can only be used with different types of optical materials. Therefore, by providing the second phase structure on these boundary surfaces as in Item 13, for example, spherical aberration at the time of temperature change can be corrected.
  • the highly dispersed material is an ultraviolet curable resin
  • the resin is poured directly onto the low dispersed material, or a liquid resin is used. It can be easily manufactured by shining light on a lens with a low dispersion material force that has been molded. Further, if the low dispersion material is a resin, it is possible to provide a diffractive structure at the interface between the low dispersion material and the high dispersion material.
  • the first lens unit and the second lens are configured as in the configuration described in Item 5, rather than forming a phase structure on the surface of the first lens unit. It is better to form it on the interface with the part.
  • a second lens part having a phase structure on the surface is manufactured and It is because the manufacturing method of flowing fat can be taken.
  • the first lens portion can be formed by the manufacturing method as in the conventional example with the configuration described in item 6.
  • the configuration of the present invention is applied to an objective lens, that is, when the objective lens is configured by laminating in the optical axis direction using a high dispersion material and a low dispersion material, the objective lens is in the optical axis direction.
  • the distance from the startup mirror, which is generally used as a configuration of an optical pickup device, to the optical information recording medium becomes longer, so that it is used for slimming (or more) Not suitable for (small) pickup devices.
  • a coupling lens that is often disposed between the rising mirror and the light source is formed by laminating in the optical axis direction using a high dispersion material and a low dispersion material. It is also suitable for slim (or smaller) pickup devices used for applications.
  • DVD means DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD—RAM, DVD-R, DVD—RW ⁇ DVD + R ⁇ DVD + RW, etc.
  • CD is a general term for CD-series optical disks such as CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, and CD-RW.
  • a coupling lens refers to an optical element having a function of emitting light by changing the incident angle of a light beam, and is an optical element having a so-called collimating function of emitting light as parallel light. Including elements.
  • the parallel light strictly refers to a state in which the optical system magnification of the coupling lens with respect to the passing light beam is 0, but is included in the parallel light even within the range of 1Z100. Shall be.
  • the phase structure described above may be either a diffraction structure or an optical path difference providing structure.
  • the diffractive structure is composed of a plurality of annular zones 100, and the cross-sectional shape including the optical axis is a sawtooth shape (diffractive structure DOE) or 5 (a) and 5 (b)
  • the step 101 is composed of a plurality of annular zones 102 in which the direction of the step 101 is the same within the effective diameter
  • the cross-sectional shape including the optical axis is a staircase shape.
  • the optical path difference providing structure is composed of a plurality of annular zones 105 in which the direction of the step 104 is changed in the middle of the effective diameter, and the optical axis is changed.
  • FIGS. 5 (a) to 7 (b) schematically show the case where each phase structure is formed on a plane, but each phase structure may be formed on a spherical surface or an aspherical surface. good.
  • either the diffraction structure or the optical path difference providing structure may have a structure as schematically shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).
  • the layers are laminated in the order of ⁇ 1 and ⁇ a 2 in the direction of the optical axis from the side, the combined force of the part composed of material a 1 and the part composed of material a 2
  • the part where the material ⁇ force is also composed of “Abbe number V d2 is V dl ⁇ V
  • the configuration according to Item 9 is the coupling lens according to Item 2, in which the optical system magnification of the coupling lens with respect to the light flux with the wavelength ⁇ 1 is m and the light flux with the wavelength ⁇ 3.
  • the optical path length from the coupling lens to the light source can be individually taken with the light of the wavelength ⁇ 1 to 3, it can be set according to the size and shape of the optical pickup device. .
  • magnification can be converted according to the wavelength, it is possible to correct spherical aberration that occurs when the temperature changes.
  • the configuration according to Item 11 is the coupling lens according to any one of Items 1 to 10, wherein the first phase structure is a diffractive structure.
  • the diffraction structure gives a diffractive action to the passing light beam by the diffractive structure.
  • the light emission direction can be changed.
  • the configuration according to Item 13 is the coupling lens according to any one of Items 4 to 12, wherein a second phase structure is formed at a boundary surface between the second lens portion and the air layer. .
  • the coupling lens of the present invention is configured by laminating at least two layers having different Abbe numbers.
  • the number of boundary surfaces (refractive surfaces) is larger than that of a single lens made of only one type of optical material. Therefore, by providing the second phase structure on these boundary surfaces as in item 11, for example, spherical aberration at the time of temperature change can be corrected.
  • the configuration according to Item 14 is the coupling lens according to Item 13, wherein the second phase structure is composed of a plurality of concentric annular zones around the optical axis, and includes a cross section including the optical axis. The shape is serrated.
  • the DVD as the second optical information recording medium has the above-mentioned HD DVDZCD depending on the specifications such as the focal length and the axial thickness of the objective lens.
  • interchangeability can be achieved with a compatible diffractive structure, but if this is not possible, DVDs can also be obtained by forming a second phase structure on the second lens part that also has a material force with low dispersion as in Items 13 and 14. Including compatibility is possible.
  • the configuration according to Item 15 is the coupling lens according to any one of Items 1 to 14.
  • the first optical information recording medium having the protective substrate thickness tl is used to reproduce and display or record information using the light beam emitted from the first light source having the wavelength ⁇ 1, and the protective substrate thickness t3
  • a third optical information recording medium (1.44Xtl ⁇ t3)
  • information is reproduced and reproduced using a light beam emitted from a third light source with a wavelength of 3 (1.91 ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ 2.2 ⁇ 1).
  • the optical coupling device is used for optical picking up or recording, and the coupling is used when the optical pick-up device is used to reproduce and play or record information by passing the light beams having the wavelengths 1 and 3.
  • the lens emits the light flux having the wavelength ⁇ 1 as convergent light, and emits the light flux having the wavelength ⁇ 3 as divergent light.
  • the light beam emitted from the first light source having the wavelength ⁇ 1 is at least applied to the first optical information recording medium having the protective substrate thickness tl.
  • the first optical information recording medium having the protective substrate thickness tl Used to reproduce and ⁇ or record information, with a wavelength of 2 (1.5 ⁇ ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2 ⁇ 1.8 ⁇ ⁇ ) for the second optical information recording medium with the protective substrate thickness t2 (0.9 Xtl ⁇ t2).
  • the light from the second light source is also used to reproduce and record or record information using the emitted light beam, and the wavelength of the third optical information recording medium with protective substrate thickness t3 (1.6Xt2 ⁇ t3 ⁇ 2.4Xt2) is 3 ( 1. 9 ⁇ ⁇ 1 ⁇ ⁇ 3 ⁇ 2.
  • the objective lens is not compatible with the first optical information recording medium and the third optical information recording medium, or only part of it is used, either light enters the objective lens as finite light. Shoot. When one light is parallel light, the finite magnification of the other light is large. The amount of coma generated during tracking becomes a problem. Therefore, as in item 16, if the design is such that the light with wavelength ⁇ 1 is convergent from the coupling lens and the light with wavelength 3 is divergent, for example, the limiting magnification is distributed between the two wavelengths. It is possible to obtain tracking characteristics with no problem for both lights.
  • the configuration according to Item 17 is the same as the coupling lens according to Item 16, except that the optical pickup
  • the coupling lens emits the light beam having the wavelength ⁇ 2 as convergent light when information is reproduced and Z or recorded by using the optical device.
  • the configuration according to Item 18 is the coupling lens according to any one of Items 1 to 17, wherein at least the first optical information recording medium having the protective substrate thickness tl is the first wavelength ⁇ 1.
  • the wavelength of the third optical information recording medium with protective substrate thickness t3 (1.44Xtl ⁇ t3) is 3 (1.9 ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ 2. 2 ⁇ Used in an optical pickup device that reproduces and records or records information using a light beam emitted from a third light source of ⁇ 1).
  • a collimating function is provided for at least one of the light beams having the wavelengths ⁇ 1 and 3 through which the light beam passes.
  • the light beam emitted from the first light source having the wavelength ⁇ 1 is at least applied to the first optical information recording medium having the protective substrate thickness tl.
  • the first optical information recording medium having the protective substrate thickness tl Used to reproduce and ⁇ or record information, with a wavelength of 2 (1.5 ⁇ ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2 ⁇ 1.8 ⁇ ⁇ ) for the second optical information recording medium with the protective substrate thickness t2 (0.9 Xtl ⁇ t2).
  • the light from the second light source is also used to reproduce and record or record information using the emitted light beam, and the wavelength of the third optical information recording medium with protective substrate thickness t3 (1.6Xt2 ⁇ t3 ⁇ 2.4Xt2) is 3 ( 1. 9 ⁇ ⁇ 1 ⁇ ⁇ 3 ⁇ 2.
  • 2 ⁇ ⁇ is used in an optical pickup device that reproduces and records or records information using a light beam emitted from a third light source, and has the wavelengths ⁇ 1, 2 and E All of the light fluxes of 3 are allowed to pass, and a collimating function is provided for at least one light flux among the light fluxes of the wavelength 1, ⁇ 2, and length 3. That.
  • the amount of coma aberration during tracking can be suppressed by providing a collimating function for at least one of the light beams having wavelengths ⁇ 1 to 3.
  • the chromatic aberration caused by the wavelength difference between the wavelengths ⁇ 1 and 2 generated in the objective lens can be corrected by the coupling lens.
  • the objective lens performs a part of the interchangeability between the first optical information recording medium and the third optical information recording medium
  • one of the light beams having the wavelengths ⁇ 1 and 3 is converted into parallel light.
  • the coupling lens has a collimating function for the light of ⁇ 1 having a large numerical aperture and a short wavelength.
  • the configuration described in Item 20 includes, at least, a first light source that emits a light beam having a wavelength ⁇ 1 that reproduces and / or records information on a first optical information recording medium having a protective substrate thickness tl; Wavelength 3 (1.9X ⁇ 1 ⁇ ⁇ 3 ⁇ 2. 2 ⁇ ⁇ ) for information reproduction and Z or recording on the third optical information recording medium with protective substrate thickness t3 (1.44 X tl ⁇ t3) Item 3.
  • a third light source that emits a light beam, an objective optical element that focuses the light beams having wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 on the first optical information recording medium and the third optical information recording medium, respectively, and the coupling according to Item 1.
  • a lens a lens.
  • the configuration according to Item 21 is configured so that the optical pickup device according to Item 22 performs reproduction and storage or recording of information on at least a first optical information recording medium having a protective substrate thickness tl.
  • a third light source that emits a light beam having a wavelength of ⁇ 3 (1.9 ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ 2.2 ⁇ ⁇ ⁇ ), and a light beam having a wavelength of 1, ⁇ 2, and ⁇ 3.
  • An objective optical element that condenses on the second optical information recording medium and the third optical information recording medium, and
  • the configuration according to Item 22 is the optical pickup device according to Item 20, wherein the first light source and the third light source are integrated.
  • the configuration described in Item 23 is the optical pickup device described in Item 21, wherein the second light source and the third light source are integrated.
  • the configuration according to Item 24 is the optical pickup device according to Item 21, wherein the first light source, the second light source, and the third light source are integrated.
  • the first light source and the third light source, the second light source and the third light source, or all of the first to third light sources are unitized, thereby configuring the optical pickup device.
  • the number of parts can be reduced.
  • FIG. 1 shows information recording appropriately for all of HD (first optical information recording medium), DVD (second optical information recording medium), and CD (third optical information recording medium).
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an optical pickup device PU that can perform reproduction.
  • the numerical aperture NA1 0.65
  • protective layer PL2 thickness t3 0.6 mm
  • numerical aperture NA2 0.65
  • protective layer PL2 thickness t3 1.2 mm
  • the numerical aperture NA3 0.51.
  • the first light beam and the second light beam are incident on the objective optical element as convergent light and the third light beam is diverged light, respectively.
  • the combination of the wavelength, the thickness of the protective layer, the numerical aperture, and the optical system magnification is not limited to this.
  • a BD having a protective layer PL1 having a thickness tl of about 0.1 mm may be used as the first optical information recording medium.
  • the optical pickup device PU includes a blue-violet semiconductor laser LD1 (first light source) that emits light and emits a laser beam (first light beam) of 47 nm when performing information recording Z reproduction on HD.
  • Holographic laser HG, DVD integrated with a photodetector PD1 for light flux Red semiconductor laser LD2 that emits a 655nm laser light beam (second light beam) that is emitted when recording and reproducing information on a HG or DVD
  • a light source unit that integrates a second light source) and an infrared semiconductor laser LD3 (third light source) that emits a 785-nm laser beam (third beam) when recording information on a CD and reproducing it.
  • first beam splitter BS with both surfaces aspherical 1. Consists of 2nd beam splitter BS2, aperture STO, sensor single lens SEN, etc.
  • the optical pickup device PU when recording information on a high-density optical information recording medium HD Z reproduction, as shown in FIG. Make LD1 emit light. Blue-violet semiconductor laser LD1 The scattered light passes through the first beam splitter BS1 and reaches the coupling lens CU.
  • the first light flux is converted into convergent light, reaches the objective optical element OBJ, and is formed on the information recording surface RL1 via the first protective layer PL1 by the objective optical element OBJ. It becomes a spot to be formed.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged in the periphery thereof.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL1 passes again through the objective optical element OBJ, the coupling lens CU, and the first beam splitter BS1, and converges on the light receiving surface of the photodetector PD1. To do.
  • the information recorded on the HD can be read using the output signal of the photodetector PD1.
  • the red semiconductor laser LD2 when performing information recording Z reproduction on a DVD, first, the red semiconductor laser LD2 is caused to emit light, as shown by the dashed line in FIG.
  • the divergent light beam emitted from the red semiconductor laser LD2 passes through the second beam splitter BS2, is reflected by the first beam splitter BS1, and reaches the coupling lens CU.
  • the second light flux is converted into convergent light, reaches the objective optical element OBJ, and is formed on the information recording surface RL2 via the second protective layer PL2 by the objective optical element OBJ. It becomes a spot to be formed.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by means of a two-axis actuator arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 passes through the objective optical element OBJ and the coupling lens CU again, and is reflected by the first beam splitter BS1 and then the second beam splitter BS2. Astigmatism is given when passing through the sensor lens SEN and converges on the light receiving surface of the photodetector PD2. Then, the information recorded on the DVD can be read using the output signal of the photodetector PD2.
  • the infrared semiconductor laser LD3 when performing information recording Z reproduction on a CD, first, the infrared semiconductor laser LD3 is caused to emit light, as indicated by the dotted line in FIG.
  • the divergent light beam emitted from the infrared semiconductor laser LD3 passes through the second beam splitter BS2, is reflected by the first beam splitter BS1, and reaches the coupling lens CU.
  • the third light flux is converted into divergent light, reaches the objective optical element OBJ, and information recording is performed by the objective optical element OBJ via the third protective layer PL3. It becomes a spot formed on the surface RL3.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by means of a two-axis actuator arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL3 passes through the objective optical element OBJ and the coupling lens CU again, and is reflected by the first beam splitter BS1 and then the second beam splitter BS2. Astigmatism is given when passing through the sensor lens SEN and converges on the light receiving surface of the photodetector PD2. Then, the information recorded on the CD can be read using the output signal of the photodetector PD2.
  • the coupling lens CU includes a first lens portion L1 made of a material (material A) having an Abbe number V dl force SO and v dl ⁇ 40 with respect to the d line, and a d line.
  • Examples of the material of the first lens part include polystyrene and polycarbonate, and examples of the material of the second lens part include APEL (trade name) manufactured by Mitsui Engineering Co., Ltd.
  • a first phase structure is formed on the boundary surface between the first lens portion and the second lens portion.
  • a diffractive structure HOE configured by concentrically arranging patterns P whose cross-sectional shape including the optical axis is stepped is formed.
  • nAl the refractive index of the material ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ with respect to the luminous flux of wavelength ⁇ 1,
  • nBl Refractive index of the material ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ with respect to the light flux with wavelength ⁇ 1
  • the light beam having the wavelength ⁇ 1 is transmitted through the diffractive structure HOE without being substantially given a phase difference.
  • the light flux of wavelength 2 is sufficiently large due to the difference in the difference in refractive index between the material ⁇ and the material ⁇ ⁇ as described above, so that the phase difference in the diffractive structure HOE is substantially reduced. Given the diffraction effect receive.
  • the first phase structure may be formed on the incident surface (optical surface on the light source side) of the first lens unit or, as shown in FIG.
  • a phase structure a diffraction structure DOE having a plurality of concentric annular zones around the optical axis at the boundary surface between the second lens portion and the air layer, and having a sawtooth cross section including the optical axis. It may be formed.
  • the spherical aberration of color caused by the difference from 2 can be corrected by making at least one optical surface of the objective optical element OBJ a refractive surface.
  • at least three aspheric surfaces of the objective optical element OBJ are required.
  • the diffraction surface can have a chromatic aberration correction mechanism corresponding to the mode hop of the first optical information recording medium.
  • the light source unit LU in which the red semiconductor laser LD2 and the infrared semiconductor laser LD3 are integrated is used.
  • the present invention is not limited to this, and the blue-violet semiconductor laser LD1 and the infrared laser
  • a laser light source unit for the HDZDVDZCD that is also housed in a single housing can be used for the light source unit integrated with the semiconductor laser LD3 and the blue-violet semiconductor laser LD1 (first light source).
  • the light source may be arranged separately.
  • optical glass having a phase structure formed on its surface is used as a mold, and the optical resin is laminated on optical glass by molding. (So-called insert molding), but there is also a method in which ultraviolet curing resin is laminated on optical glass with a phase structure formed on its surface, and then cured by irradiating with ultraviolet rays. Top suitable. In this method, it is desirable that the other surface of the ultraviolet curable resin is a flat surface.
  • a method of manufacturing an optical glass having a phase structure formed on the surface thereof a method of forming a phase structure directly on an optical glass substrate by repeating a process of photolithography and etching, or a phase structure is formed.
  • So-called mold molding is suitable for mass production, in which an optical glass having a phase structure formed on the surface is obtained as a replica of the mold.
  • a method of producing a mold having a phase structure a method of forming a phase structure by repeating photolithography and etching processes, or a method of machining the phase structure with a precision lathe may be used. .
  • preferred ranges of the wavelength 1, ⁇ 2, ⁇ 3 and the protective substrate thickness tl, t2, t3 are as follows.
  • the coupling lens of this example is configured by laminating the light source side force in the order of the first lens portion Ll and the second lens portion L2, and the first lens portion and the second lens portion.
  • a diffractive structure HOE as a first phase structure is formed at the boundary interface between them, and a diffractive structure DOE as a second phase structure is formed at the boundary surface between the second lens portion and the air layer.
  • Table 1 shows the lens data of Example 1.
  • Optical path difference function (HDDVD: 0th order DVD: 0th order CD: 1st order production wavelength 785nm)
  • Optical path difference function (HD DVD: 2nd order EWD: 1st order CD: 1st order production wavelength 407nm)
  • magnification m 0 ⁇ 239 is set.
  • the refractive index nd of the material A composing the first lens part LI nd 1.598
  • the Abbe number vd 28.0 in the d line
  • the incident surface (third surface) of the first lens unit and the boundary surface (fourth surface) between the first lens unit and the second lens unit are configured by planes
  • the output surface of the second lens unit (fourth surface) are defined by the following formula (Equation 1) with the formula shown in Table 1 and the optical axis L It is formed into an aspherical surface that is axisymmetric around.
  • h (mm) is the height perpendicular to the optical axis
  • r is the radius of curvature
  • the diffractive structure HOE is formed on the fourth surface, and the diffractive structure DOE is formed on the fifth surface.
  • Each diffractive structure is represented by the optical path length added to the transmitted wavefront by this structure.
  • the optical path length is expressed as follows: C is the optical path difference function coefficient, n is the maximum diffracted light of the incident light flux.
  • the coupling lens of this example is configured by laminating the light source side force in the order of the first lens portion Ll and the second lens portion L2, and the first lens portion and the second lens portion.
  • a diffractive structure HOE as a first phase structure is formed at the boundary interface between them, and a diffractive structure DOE as a second phase structure is formed at the boundary surface between the second lens part and the air layer.
  • Table 2 shows lens data of Example 2. [Table 2]
  • Optical path difference function (HD DVD: 0th order DVD: 0th order GD: 1st order production wavelength 785nm)
  • Optical path difference power (HD DVD: secondary DVD: primary CD: primary production wavelength 407 nm )
  • the incident surface (third surface) of the first lens unit and the boundary surface (fourth surface) between the first lens unit and the second lens unit are configured by planes
  • the fifth surface), the entrance surface (ninth surface) and the exit surface (tenth surface) of the objective optical element are aspherical.
  • the diffractive structure HOE is formed on the fourth surface, and the diffractive structure DOE is formed on the fifth surface.
  • the coupling lens of this example is configured by laminating a light source side force first lens part Ll and a second lens part L2 in this order, and includes a first lens part and a second lens part.
  • a diffractive structure DOE as a first phase structure is formed at the boundary interface between the two lenses, and a diffractive structure DOE as a second phase structure is formed at the boundary surface between the second lens portion and the air layer.
  • Table 3 shows lens data of Example 3.
  • Coupling lens optical system magnification% : -0.227 t1 ⁇ 2: "0.132 m ai3 : 0.237
  • Optical system magnification of the objective lens n3 ⁇ 4 BJ1: l / 30.03 n3 ⁇ 4 Bj 1 / 51.81 m l3: -1 / 31.15
  • Optical path difference (HD DVD: primary DVD: primary CD: primary »wavelength 530nm)
  • Optical path difference power (HD DVD: 2nd DVD: 1st CD: 1st production wavelength 407nm)
  • the boundary surface (fourth surface) between the first lens unit and the second lens unit is a flat surface, the incident surface (third surface) of the first lens unit, and the exit surface of the second lens unit. (Fifth surface), the incident surface (the ninth surface) and the exit surface (the tenth surface) of the objective optical element are aspherical.
  • the diffractive structure DOE is formed on the fourth surface, and the diffractive structure DOE is formed on the fifth surface.
  • the coupling lens of this example is configured by laminating the light source side force in the order of the first lens portion Ll and the second lens portion L2, and the first lens portion and the second lens portion.
  • a diffractive structure DOE as a first phase structure is formed at the boundary interface, and a diffractive structure DOE as a second phase structure is formed at the boundary surface between the second lens portion and the air layer.
  • Table 4 shows lens data of Example 4.
  • Optical path difference function (HD DVD: 1st order DVD: 1st order CD: 1st order production wavelength 530nm)
  • the boundary surface (fourth surface) between the first lens unit and the second lens unit is a flat surface, the incident surface (third surface) of the first lens unit, and the exit surface of the second lens unit. (Fifth surface), the incident surface (the ninth surface) and the exit surface (the tenth surface) of the objective optical element are aspherical.
  • the diffractive structure DOE is formed on the fourth surface, and the diffractive structure DOE is formed on the fifth surface.
  • the coupling lens of this example is configured by laminating the light source side force in the order of the first lens portion Ll and the second lens portion L2, and the boundary between the first lens portion and the air layer.
  • a diffractive structure HOE as a first phase structure is formed on the surface, and a diffractive structure DOE as a second phase structure is formed at the interface between the second lens portion and the air layer.
  • Table 5 shows lens data of Example 5.
  • Optical path difference function (HD D ⁇ : 0th order DVD: 0th order GD: 1st order production wavelength 785nm)
  • Optical path difference function (HD DVD next DVD: 1st order CD: 1st order production wavelength 407nm)
  • the incident surface (third surface) of the first lens unit and the boundary surface (fourth surface) between the first lens unit and the second lens unit are configured by planes
  • the output surface of the second lens unit ( The fifth surface), the entrance surface (ninth surface) and the exit surface (tenth surface) of the objective optical element are aspherical.
  • the diffractive structure HOE is formed on the third surface
  • the diffractive structure DOE is formed on the fourth surface.
  • the coupling lens of the present embodiment is configured by laminating the light source side force in the order of the first lens portion Ll and the second lens portion L2, and includes the first lens portion and the second lens portion.
  • a diffractive structure HOE as the first phase structure is formed at the boundary.
  • Table 6 shows lens data of Example 6.
  • the incident surface (third surface) of the first lens unit and the boundary surface (fourth surface) between the first lens unit and the second lens unit are configured by planes
  • the fifth surface), the entrance surface (ninth surface) and the exit surface (tenth surface) of the objective optical element are aspherical.
  • a diffractive structure HOE is formed on the fourth surface, and although not shown, a diffractive structure DOE is formed on the ninth surface.
  • the coupling lens of this example is configured by laminating the light source side force in the order of the first lens portion Ll and the second lens portion L2, and includes the first lens portion and the second lens portion.
  • a diffractive structure DOE as the first phase structure is formed at the boundary.
  • Table 7 shows the lens data of Example 7.
  • Optical path difference function (HD DVD: 5th order DVD: 3rd order CD: 2nd order production wavelength 407nm)
  • Optical path difference function (HDDVD: 6th order DVD: 4th order CD: 3rd order production wavelength 407nm)
  • magnification m magnification m
  • the incident surface (third surface) of the first lens unit and the boundary surface (fourth surface) between the first lens unit and the second lens unit are configured by planes
  • the fifth surface), the entrance surface (ninth surface) and the exit surface (tenth surface) of the objective optical element are aspherical.
  • a diffractive structure DOE is formed on the boundary surface (fourth surface) between the first lens unit and the second lens unit, and although not shown, the diffractive structure DOE is formed on the ninth surface. Is formed.

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Abstract

　本発明は、使用光束の波長比がほぼ１：２となる関係にある高密度光ディスクとＣＤとの間で互換を達成すべく、これら２つの光束を位相構造を利用して互いに異なる角度で出射することができるカップリングレンズ及びこのカップリングレンズを搭載した光ピックアップ装置を提供する。本発明に係るカップリングレンズは、少なくとも、ｄ線に対するアッベ数νd１が０＜νｄ１≦４０の材料からなる第１レンズ部を有し、前記第１レンズ部に第１位相構造を有する。

Description

明 細 書
カップリングレンズ及び光ピックアップ装置
技術分野
[0001] 本発明は、カップリングレンズ及び光ピックアップ装置に関する。
背景技術
[0002] 従来より、青紫色レーザ光源を使用することで記録密度を高めた高密度光ディスク 、 DVD (デジタルバーサタイルディスク、赤色レーザ光源を使用）、 CD (コンパクトデ イスク、赤外レーザ光源を使用）などの光ディスクのうち、少なくとも 2種類の光ディスク 間で互換性を有する光情報記録再生装置に対する開発が進められている。
[0003] 尚、本明細書においては、 NAO. 85の対物レンズを使用し保護層厚さが 0. 0875 mmであるブルーレイディスク（以下、「BD」と略記する）や、 NAO. 65乃至 0. 67の 対物レンズを使用し保護層厚さが 0. 6mmである HD DVD (以下、「HD」と略記す る）の如き、青紫色レーザ光源を使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」と いう。上述したブルーレイディスクや HD DVD以外にも、光磁気ディスクや、情報記 録面上に数〜数十 nm程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保 護膜の厚さがゼロの光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。
[0004] 装置の小型化や軽量ィ匕の観点からは、複数種類の光ディスクを 1つの光ピックアツ プ装置で記録再生できることが望ましぐさらに、光源力 センサーまでの光路を各光 束で一致させることで、光源やセンサーといった必須の部品を各光束で共用すること が望ましい。
[0005] 特許文献 1には、コリメートレンズに回折構造を設け、 DVD用の短波長のレーザ光 を平行光として出射し、 CD用の長波長のレーザ光を発散光として出射することで、 D VDと CDの保護基板厚の差や光束の波長差に起因して生じる球面収差を補正する 技術が開示されている。
特許文献 1：特開 2002— 245654号公報
[0006] ところが、上記特許文献 1に開示された技術では、高密度光ディスク ZDVDZCD の 3種類の光ディスク間で互換を達成することは困難である。 [0007] その理由としては、高密度光ディスクに使用する青紫色レーザ光源の波長に対して 、 CDに使用する赤外レーザ光源の波長が略 2倍であるために、回折構造により発生 する回折光の青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束とに対する互換のための球面収 差補正効果と、回折光の回折効率が互いにトレードオフの関係にあることが挙げられ る。
[0008] 即ち、特許文献 1の技術を、上記 3種類の光ディスク間での互換に適用すると、高 い回折効率の下では、青紫色レーザ光束の回折光の回折角と赤外レーザ光束の回 折光の回折角とが略一致してしまうので、回折構造により高密度光ディスクと CDの保 護層厚さの違いによる球面収差を補正できな 、と 、う問題が生じる。
発明の開示
[0009] 本発明の課題は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、使用光束の波長比が ほぼ 1： 2となる関係にある高密度光ディスクと CDとの間で互換を達成すベぐこれら 2つの光束を位相構造を利用して互いに異なる角度で出射することができる光ピック アップ装置用のカップリングレンズ及びこのカップリングレンズを搭載した光ピックアツ プ装置を提供することである。
[0010] 以上の課題を解決するために、項 1記載の構成は、少なくとも、 d線に対するアッベ 数 V dlが 0く V dl≤40の材料からなる第 1レンズ部を有し、
前記第 1レンズ部に第 1位相構造を有する。
[0011] カップリングレンズを高分散材料で構成し、かつ位相構造が形成された構成とする ことで、使用光束の波長比がほぼ 1： 2となる関係にある高密度光ディスクと CDとの間 での互換を達成することができる。
[0012] 本発明にお!/、て高分散材料とは、アッベ数 V d力 0≤ V d≤ 70を満たす材料であ る。また、低分散材料とは、高分散材料より小さい値のアッベ数 V dを持つ材料である 図面の簡単な説明
[0013] [図 1]光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
[図 2]カップリングレンズの構成を示す要部平面図である。
[図 3]カップリングレンズの構成を示す要部平面図である。 圆 4]位相構造を示す要部平面図 (a)、（b)である。
[図 5]位相構造を示す要部平面図 (a)、（b)である。
[図 6]位相構造を示す要部平面図 (a)、（b)である。
[図 7]位相構造を示す要部平面図 (a)、（b)である。
[図 8]レンズ部を説明するための要部平面図である。
[図 9]実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。
[図 10]実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。
[図 11]実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。
[図 12]実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。
[図 13]実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。
[図 14]実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。
[図 15]実施例における対物光学素子の構成を示す要部平面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下本発明の好ましい形態を説明する。
[0015] 項 2記載の構成は、項 1記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護基板 厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源から出射される光束を用 いて情報の再生及び Ζ又は記録を行ない、保護基板厚 t3(l.44Xtl≤t3)の第 3 光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9Χ λ1≤λ3≤2. 2Χ λ1)の第 3光源から 出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行なう光ピックアップ装置に 用いられると共に、前記波長 λ 1およびえ 3の光束を通過させる。
[0016] 項 3記載の構成は、項 2記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護基板 厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源から出射される光束を用 いて情報の再生及び Ζ又は記録を行ない、保護基板厚 t2(0. 9Xtl≤t2)の第 2光 情報記録媒体に対して、波長え 2(1. 5X λ1≤λ2≤1.8Χ λΐ)の第 2光源から出 射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行い、保護基板厚 t3(l.6Xt 2≤t3≤2.4 Xt2)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9Χ λ1≤λ3≤2 . 2Χ λΐ)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行 なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長 λ 1、え 2及びえ 3の全ての光 束を通過させる。
[0017] 項 4記載の構成は、項 1〜3のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、 さらに、 d線に対するアッベ数 V d2が V dl < V d2の材料からなる第 2レンズ部を有 する。
[0018] 項 5記載の構成は、項 4に記載のカップリングレンズにおいて、前記第 1レンズ部と 前記第 2レンズ部は光軸方向に積層されており、前記第 1レンズ部と前記第 2レンズ 部との境界面に前記第 1位相構造が形成されている。
[0019] 項 6記載の構成は、項 4に記載のカップリングレンズにおいて、前記第 1レンズ部と 前記第 2レンズ部は光軸方向に積層されており、前記第 1レンズ部と空気との境界面 に前記第 1位相構造が形成されている。
[0020] 対物光学素子を項 2のような構成とすることで、波長比がほぼ 1： 2となる関係にある 波長 λ 1の光束 (例えば波長 λ l =407nm程度の青紫色レーザ光束）と波長 λ 3の 光束 (例えば波長え 3 = 785nm程度の赤外レーザ光束）を、両方の波長の光に対し て高い回折効率を有しながら、位相構造を利用して互いに異なる角度で出射するこ とができ、例えば球面収差の補正や透過率を確保できる。
[0021] また、項 1のようにカップリングレンズを高分散材料のみで構成しても良いが、低分 散材料と高分散材料とを組み合わせ、高分散材料の表面に位相構造を形成すること で、光源としてのレーザの個体差による発振波長変化に対して生じる球面収差を軽 減することが望ましい。
[0022] そこで、項 4乃至 6の構成では、カップリングレンズを、少なくとも、 d線に対するアツ ベ数 V dlが 0く V dl≤40の材料 Aからなる第 1レンズ部と、 d線に対するアッベ数 v d2が V dl < V d2の材料 B力もなる第 2レンズ部とを光軸方向に積層して構成し、両 レンズ部の境界面、又は、第 1レンズ部と空気層との境界面に位相構造を形成してい る。
[0023] これにより、レーザの個体差より発振波長が変化しても球面収差の発生量を抑えた 、第 1乃至第 3光情報記録媒体間での互換用のカップリングレンズとして用いることが できる。
[0024] 位相構造の一例としての回折構造 HOE (図 2を参照）は、 d線に対するアッベ数 V dlが 0く v dl≤40の材料 (材料 A、高分散材料)からなる第 1レンズ部と、 d線に対 するアッベ数 V d2が V dl < V d2の材料 (材料 B、低分散材料）からなる第 2レンズ部 との境界面において、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 配列して構成されており、各パターンは複数の段差（図 2では 5つ）により構成されて いる。
[0025] ここで、例えばカップリングレンズの表面に回折構造 HOEを形成した場合において 、各パターンを構成する複数の段差各々の光軸方向の深さを dl、カップリングレンズ を構成する材料 Cの波長 λ l (=407nm)における屈折率を n 、材料 Cの波長 λ
C407
2 ( = 785nm)における屈折率を n 、空気層の屈折率を 1とし、この回折構造を、
C785
波長 λ 1の光束が透過するように、つまり、波長 λ 1の通過光束に対して実質的に位 相差を与えな 、ように設計した場合には以下の式（1)が成立する。
[0026] dl (n - 1) =407 X N1 (N1は自然数）
C407
そして、このように設計した回折構造に対して波長え 2の光束が入射すると、以下の 式 (2)が成立する。
[0027] dl (n - 1) = 785 Χ Ν1/2
C785
これは、入射光束の波長の比（407 : 785 1 : 2)に比べて、材料 Cと空気層との屈 折率の差の比 (n - l) / (n 1)が 1に十分近いため、式（1)の左辺と式（2)
C407 C785
の左辺とがほぼ同じ値となり、式（2)の右辺の 785に乗する値が自然数 N1の 1Z2に なり、 N1が偶数の場合には結果として、光が入射した場合に回折構造の各輪帯によ り与えられる位相差は、波長 λ 1の光と波長え 3の光とで同じとなり、同じ方向に光が 回折される又は透過する。
[0028] そして、位相構造としての回折構造の各パターンを構成する複数の段差各々の光 軸方向の深さを dl、材料 Aの波長 λ l (=407nm)における屈折率を n 、材料 B
A407 の波長 λ l (=407nm)における屈折率を n 、材料 Aの波長 λ 3 ( = 785nm)にお
B407
ける屈折率を n 、材料 Bの波長 λ 3 ( = 785nm)における屈折率を n とし、例え
A785 B785 ば、通常分散 (アッベ数 V d、 40≤ V d≤70)の材料表面に回折構造を形成した場 合、この回折構造を、波長 λ 1の光束が透過するように、つまり、波長 λ 1の通過光束 に対して実質的に位相差を与えな 、ように設計した場合には以下の式 (3)が成立す る。
[0029] dl (n —n ) =dl (l— n ) =407 X N2 (N2は自然数）
A407 B407 B407
そして、このように設計した回折構造に対して波長え 3の光束が入射すると、以下の 式 (4)が成立する。
[0030] dl (n -n ) =dl (l— n )≠785 X N3 (N3は自然数）
A785 B785 B785
このようにカップリングレンズを構成した場合、入射光束の波長の比（407 : 785 1 : 2)と比較して、材料 Aと材料 Bとの屈折率の差の比 (n — n ) / (n n
A407 B407 A785 B785
)は、分散が異なることに起因して、 1より十分に離れるため、式（3)の左辺と式 (4)の 左辺とは異なる値となる。従って、式 (4)の右辺の 785に乗する値 N3は、自然数 N2 の 1Z2にはならず、結果として、分散の組み合わせを自由に選択することで、波長 λ 1の光と波長 λ 3の光に対して所望の回折角の差を与えることが可能となる。
[0031] なお、高分散材料の代わりに異常分散性を持つ材料を使用しても同様の効果を得 られる。
[0032] 高分散材料は複屈折を有するものが多いが、そのような材料を選択しても高分散 材料の体積比を最低限にすることで複屈折の影響も低減できる。
[0033] 低分散材料として、ガラスを選択した場合は勿論榭脂を選択した場合であっても、 上記のカップリングレンズはアッベ数が異なる少なくとも 2層を積層して構成されるの で、 1種類の光学材料のみ力 なる単レンズと比較して境界面 (屈折面）の数が多くな る。従って、項 13のように、これら境界面に第 2位相構造を設けることによって、例え ば、温度変化時の球面収差を補正することができる。
[0034] また、このような積層型のレンズの製造方法を考慮すると、高分散材料が紫外線硬 化榭脂であれば、低分散材料の上に直接榭脂を流し込んだり、あるいは液状の榭脂 の上に成形済みの低分散材料力 成るレンズを押さえつけた状態で光を当てること により、容易に製造することができる。また、低分散材料が榭脂であれば、低分散材 料と高分散材料との境界面に回折構造を設けることも可能となる。
[0035] ここで、高分散材料の成形性が悪い場合には、第 1レンズ部の表面に位相構造を 形成するよりも、項 5記載の構成のように、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面に形 成した方がよい。表面に位相構造を有する第 2レンズ部を製造し、位相面表面に榭 脂を流すといった製造方法をとることができるからである。
[0036] 高分散材料が通常分散材料と同程度に成形性を有するならば、項 6記載の構成と することにより、従来例のような製造方法により第 1レンズ部が作成可能となる。
[0037] また、本発明の構成を対物レンズに適用した場合、つまり、対物レンズを高分散材 料と低分散材料を用いて光軸方向に積層して構成した場合、対物レンズが光軸方向 に大型化することになり、光ピックアップ装置の構成として一般的に用いられている立 ち上げミラーから光情報記録媒体までの距離が長くなり、ノ ソコン用途等に用いるス リム用（又はそれより小型の）ピックアップ装置には適さない。しかし、本発明は、光源 力も立ち上げミラーの間に配置されることが多いカップリングレンズを高分散材料と低 分散材料を用 、て光軸方向に積層して構成するものであるため、パソコン用途等に 用いるスリム用（又はそれより小型の）ピックアップ装置にも適している。
[0038] なお、本明細書においては、 DVDとは、 DVD-ROM, DVD-Video, DVD- Audio, DVD— RAMゝ DVD-R, DVD— RWゝ DVD+Rゝ DVD+RW等の DVD 系列の光ディスクの総称であり、 CDとは、 CD-ROM, CD -Audio, CD -Video 、 CD-R, CD—RW等の CD系列の光ディスクの総称である。
[0039] また、本明細書において、カップリングレンズとは、光束の入射角を変化させて出射 する機能を有する光学素子を指すものであり、平行光として出射するいわゆるコリメ ート機能を有する光学素子を含むものとする。
[0040] また、本明細書において平行光とは、厳密には通過光束に対するカップリングレン ズの光学系倍率が 0である状態を指すが、士 1Z100の範囲内であっても平行光に 含むものとする。
[0041] 上述の位相構造は、回折構造、光路差付与構造の何れであっても良い。回折構造 としては、図 4 (a)、 4 (b)に模式的に示すように、複数の輪帯 100から構成され、光軸 を含む断面形状が鋸歯形状であるもの（回折構造 DOE)や、図 5 (a)、 5 (b)に模式 的に示すように、段差 101の方向が有効径内で同一である複数の輪帯 102から構成 され、光軸を含む断面形状が階段形状であるもの（回折構造 DOE)や、図 6 (a)、 6 ( b)に模式的に示すように、段差 104の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯 105から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるもの（回折構造 DOE)や 、図 7 (a)、 7 (b)に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯 1 03から構成されるもの（回折構造 HOE)がある。また、光路差付与構造としては、図 6 (a) , 6 (b)〖こ模式的に示すように、段差 104の方向が有効径途中で入れ替わる複数 の輪帯 105から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるもの (NPS)がある 。尚、図 5 (a)乃至図 7 (b)は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示し たものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。また、回折 構造或いは光路差付与構造の何れであっても、図 6 (a)、 6 (b)〖こ模式的に示したよう な構造となる場合がある。
[0042] また、図 8に示すように、カップリングレンズ CU力 d線に対するアッベ数 V dlが 0 < V dl≤ 40を満たす複数の材料（例えば、アッベ数 V d= 20の材料 a 1とアッベ数 （1= 30の材料0；2の2種類）と、 d線に対するアッベ数 v d2力 S v dl < v d2の材料（ 例えば、アッベ数 V d = 50の材料 β )とを、光源側から光軸方向に α 1、 β a 2の順 に積層して構成されている場合には、材料 a 1から構成される部位と材料 a 2から構 成される部位とを合わせた部位力 「d線に対するアッベ数 v dlが 0< v dl≤40の 材料力もなる第 1レンズ部」に相当するものとし、材料 β力も構成される部位が、「アツ ベ数 V d2が V dl < V d2の材料力もなる第 2レンズ」に相当するものとする。
[0043] 項 7記載の構成は、項 1〜5のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおいて、 前記第 1位相構造は、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 に配列して構成されている。
[0044] 項 7記載の構成によれば、 3つの波長の光に対して高い回折効率を有する光が出 射し且つ波長 λ 3の光に対して波長 λ 1の光と異なる回折作用を与えることができる 。また、平面性の高い第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面に形成することで、位相 構造の成形性が向上し、位相構造の影の影響を小さくすることができる。
[0045] 項 8記載の構成は、項 1〜4、 6のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおい て、前記第 1位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光 軸を含む断面形状が鋸歯形状である。
[0046] 項 8記載の構成によれば、波長え 1、 λ 2及び λ 3の全ての光が回折するため、両 方の光に対して回折効果を与え、例えば、断面形状が階段状のパターンを同心円状 に配列した形状では不可能であった、波長 λ 1の光に対しては色収差補正作用を与 えながら波長え 2の光に対しては互換のための球面収差を補正することができる。ま た、位相構造のステップを光軸に対して常に同じ方向に設計することで位相構造の 加工性を向上できる。
[0047] 項 9記載の構成は、項 2に記載のカップリングレンズにおいて、前記波長 λ 1の光束 に対する前記カップリングレンズの光学系倍率を m 、前記波長 λ 3の光束に対す
CU1
る前記カップリングレンズの光学系倍率を m としたとき、 m ≠m を満たす。
CU3 CU1 CU3
[0048] 項 10記載の構成は、項 3に記載のカップリングレンズにおいて、前記波長え 2の光 束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率を m としたとき、 m ≠m を
CU2 CU1 CU2 満たす。
[0049] 項 9記載の構成のように、 m ≠m とすることにより、波長 λ ΐの光束と波長え 3
CU1 CU3
の光束とで、光ピックアップ装置の対物レンズに入射する際の入射角を異ならせるこ とが可能となり、第 1光情報記録媒体と第 3光情報記録媒体の保護基板厚の差や波 長差に起因して生じる収差を補正することが可能となる。また、これにより、対物レン ズに、これら収差を補正するための位相構造等を設ける必要が無くなり、対物レンズ の光学面を屈折面で構成できるため対物レンズの生産性を向上できる。
[0050] 又、カップリングレンズから光源までの光路長を波長 λ 1とえ 3の光で個別にとること が可能であるため、光ピックアップ装置のサイズや形に合わせて設定することができ る。
[0051] さらに、項 10記載の構成のように、 m ≠m とすることにより、波長 λ 1の光束と
CU1 CU2
波長 λ 2の光束とで、光ピックアップ装置の対物レンズに入射する際の入射角を異な らせることが可能となり、第 1光情報記録媒体と第 2光情報記録媒体の保護基板厚の 差や波長差に起因して生じる収差を補正することが可能となる。
[0052] 一方、波長に応じて倍率を変換できることから、温度変化時に生じる球面収差も補 正することができる。
[0053] 項 11記載の構成は、項 1〜10のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおい て、前記第 1位相構造は回折構造である。
[0054] 項 11記載の構成によれば、回折構造により通過光束に対して回折作用を与えるこ とにより、光線の出射方向を変えることができる。
[0055] 項 12記載の構成は、項 4〜： L 1のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおい て、 40く V d2≤70を満たす。
[0056] 項 13記載の構成は、項 4〜12のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおい て、前記第 2レンズ部と空気層との境界面に第 2位相構造が形成されている。
[0057] 低分散材料として、ガラスを選択した場合は勿論榭脂を選択した場合であっても、 本発明のカップリングレンズはアッベ数が異なる少なくとも 2層を積層して構成される ので、 1種類の光学材料のみからなる単レンズと比較して境界面 (屈折面）の数が多 くなる。従って、項 11のように、これら境界面に第 2位相構造を設けることによって、例 えば、温度変化時の球面収差を補正することができる。
[0058] 項 14記載の構成は、項 13に記載のカップリングレンズにおいて、前記第 2位相構 造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸を含む断面形状が 鋸歯形状である。
[0059] 項 13に記載の構成によれば、位相構造を透過した波長 λ 1の光にもこの位相構造 により回折作用を与えることが可能となる。
[0060] さらに、この位相構造には波長え 1、 λ 2及びえ 3の 3つの波長の光が入射するが、 λ 1とえ 3の光の回折効率が高い構造であれば λ 2の光に対しても回折効率が高く なる。従って、 λ 1とえ 3の光の回折効率のみを考慮してレンズ設計を行なえばよいこ とになる。
[0061] また、第 1光情報記録媒体が HD DVDである場合には、第 2光情報記録媒体とし ての DVDに関しては、焦点距離や対物レンズの軸上厚といった仕様次第では上述 の HD DVDZCD互換用回折構造で互換が達成できる場合もあるが、不可能な場 合、項 13及び 14のように、分散の小さい材料力もなる第 2レンズ部に第 2位相構造を 形成することで DVDも含めた互換が可能となる。
[0062] また、カップリングレンズで HD DVDZDVD互換を行なう以外に、例えば対物レ ンズが榭脂を材料として ヽれば、対物レンズに位相構造を設けることで互換を達成し ながら対物レンズシフト時のコマ収差を抑えることができる。
[0063] 項 15記載の構成は、項 1〜14のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおい て、少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源 力ゝら出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行ない、保護基板厚 t3 ( 1.44Xtl≤t3)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9Χ λ1≤λ3≤2. 2Χ λ 1)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行な う光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長え 1、及びえ 3の光束を通過させ 前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行なう際に、前記 カップリングレンズは、前記波長 λ 1の光束を収束光として出射し、前記波長 λ 3の光 束を発散光として出射する。
[0064] 項 16記載の構成は、項 15に記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護 基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源から出射される光束 を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行ない、保護基板厚 t2(0. 9Xtl≤t2)の 第 2光情報記録媒体に対して、波長え 2(1. 5Χ λ1≤λ2≤1.8Χ λΐ)の第 2光源 力も出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行い、保護基板厚 t3 (1 . 6Xt2≤t3≤2.4Xt2)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9Χ λ1≤ λ3≤2. 2Χ λΐ)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は 記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長 λ 1、え 2及びえ 3の 全ての光束を通過させ、前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び Ζ又は記 録を行なう際に、前記カップリングレンズは、前記波長 λ 1及びえ 2の各光束を収束 光として出射し、前記波長 λ 3を光束は発散光として出射する。
[0065] 対物レンズで第 1光情報記録媒体と第 3光情報記録媒体との互換を全く行なわな いか、又は一部のみを行なう場合には、どちらかの光が対物レンズに有限光として入 射する。一方の光が平行光である場合の他方の光の有限倍率は大きぐトラッキング 時のコマ収差発生量が問題となる。そこで、項 16のように、波長 λ 1の光はカップリン グレンズから収束光が、波長え 3の光は例えば発散光が出射する設計にすると、有 限倍率を 2つの波長で振り分ける形となり、両方の光に対して問題のないトラッキング 特性を得ることができる。
[0066] 項 17記載の構成は、項 16に記載のカップリングレンズにぉ 、て、前記光ピックアツ プ装置を用いて情報の再生及び Z又は記録を行なう際に、前記カップリングレンズ は、前記波長 λ 2の光束を収束光として出射する。
[0067] 項 18記載の構成は、項 1〜17のいずれか一項に記載のカップリングレンズにおい て、少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源 力ゝら出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行ない、保護基板厚 t3 ( 1.44Xtl≤t3)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9Χ λ1≤λ3≤2. 2Χ λ 1)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行な う光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長え 1、及びえ 3の光束を通過させ 前記波長 λ 1及びえ 3の光束のうち少なくとも 1つの光束に対してコリメート機能を 有する。
[0068] 項 19記載の構成は、項 18に記載のカップリングレンズにおいて、少なくとも、保護 基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源から出射される光束 を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行ない、保護基板厚 t2(0. 9Xtl≤t2)の 第 2光情報記録媒体に対して、波長え 2(1. 5Χ λ1≤λ2≤1.8Χ λΐ)の第 2光源 力も出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行い、保護基板厚 t3 (1 . 6Xt2≤t3≤2.4Xt2)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9Χ λ1≤ λ3≤2. 2Χ λΐ)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は 記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長 λ 1、え 2及びえ 3の 全ての光束を通過させ、前記波長え 1、 λ 2及びえ 3の光束のうち少なくとも 1つの光 束に対してコリメート機能を有する。
[0069] 項 18及び 19のように、波長 λ 1乃至え 3の光束のうち少なくとも 1つの光束に対し てコリメート機能を持たせることでトラッキング時のコマ収差の発生量を抑えることがで きるが、特に波長え 2の光に対してコリメート機能を持たせることが望ましい。これによ り、対物レンズで生じる波長 λ 1とえ 2の波長差に起因する色収差をカップリングレン ズにより補正することができる。
[0070] また、対物レンズで第 1光情報記録媒体と第 3光情報記録媒体との互換の一部を 行なう場合であって、波長 λ 1とえ 3の光のうち一方の光を平行光とした場合に他方 の光のトラッキング特性に支障が生じないならば、これら 2つの光のうち、開口数が大 きく波長の短い λ 1の光に対してカップリングレンズがコリメート機能を有する構成と するのが望ましい。
[0071] 項 20記載の構成は、少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して情 報の再生及び Z又は記録を行なう、波長 λ 1の光束を出射する第 1光源と、保護基 板厚 t3 (1.44 X tl≤t3)の第 3光情報記録媒体に対して情報の再生及び Z又は記 録を行なう、波長え 3(1. 9X λ1≤λ3≤2. 2Χ λΐ)の光束を出射する第 3光源と、 波長 λ 1および λ 3の光束を、それぞれ第 1光情報記録媒体、第 3光情報記録媒体 上に集光する対物光学素子と、項 1に記載のカップリングレンズとを備える。
[0072] 項 21記載の構成は、項 22記載の光ピックアップ装置にぉ 、て、少なくとも、保護基 板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して情報の再生及び Ζ又は記録を行なう、波長 λ 1の光束を出射する第 1光源と、保護基板厚 t2(0. 9Xtl≤t2)の第 2光情報記録 媒体に対して情報の再生及び Z又は記録を行なう、波長え 2(1. 5Χ λ1≤λ2≤1 . 8Χ λΐ)の光束を出射する第 2光源と、保護基板厚 t3(l.6Xt2≤t3≤2.4Xt2 )の第 3光情報記録媒体に対して情報の再生及び Z又は記録を行なう、波長 λ 3 (1 . 9Χ λ1≤λ3≤2. 2Χ λΐ)の光束を出射する第 3光源と、波長え 1、 λ 2、 λ 3の 光束を、それぞれ第 1光情報記録媒体、第 2光情報記録媒体、第 3光情報記録媒体 上に集光する対物光学素子と、項 20に記載のカップリングレンズを備える。
[0073] 項 22記載の構成は、項 20に記載の光ピックアップ装置において、前記第 1光源と 前記第 3光源とが一体化されて 、る。
[0074] 項 23記載の構成は、項 21に記載の光ピックアップ装置において、前記第 2光源と 前記第 3光源とが一体化されて 、る。
[0075] 項 24記載の構成は、項 21に記載の光ピックアップ装置において、前記第 1光源、 前記第 2光源及び前記第 3光源が一体化されて ヽる。
[0076] 項 22乃至 24のように、第 1光源と第 3光源や、第 2光源と第 3光源、あるいは、第 1 乃至第 3光源の全てをユニットィ匕することで、光ピックアップ装置の構成部品の点数 を削減できる。
実施例 [0077] 以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する
[0078] 図 1は、 HD (第 1光情報記録媒体)と DVD (第 2光情報記録媒体)と CD (第 3光情 報記録媒体）との何れに対しても適切に情報の記録 Z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。 HDの光学的仕様は、波長 λ l =407nm、 保護層（保護基板） PL 1の厚さ 1 = 0. 6mm、開口数 NA1 = 0. 65であり、 DVDの 光学的仕様は、波長 λ 2 = 655nm、保護層 PL2の厚さ t3 = 0. 6mm、開口数 NA2 =0. 65であり、 CDの光学的仕様は、波長え 3 = 785nm、保護層 PL2の厚さ t3 = 1 . 2mm、開口数 NA3 = 0. 51である。
[0079] また、本実施の形態においては、第 1光束と第 2光束がそれぞれ収束光、第 3光束 が発散光として対物光学素子に入射する構成となっている。
[0080] 但し、波長、保護層の厚さ、開口数及び光学系倍率の組合せはこれに限られない 。また、第 1光情報記録媒体として、保護層 PL1の厚さ tlが 0. 1mm程度の BDを用 いても良い。
[0081] 光ピックアップ装置 PUは、 HDに対して情報の記録 Z再生を行う場合に発光され 4 07nmのレーザ光束 (第 1光束)を射出する青紫色半導体レーザ LD1 (第 1光源）と 第 1光束用の光検出器 PD1とが一体ィ匕されたホログラムレーザー HG、 DVDに対し て情報の記録 Z再生を行う場合に発光され 655nmのレーザ光束 (第 2光束)を射出 する赤色半導体レーザ LD2 (第 2光源)と CDに対して情報の記録 Z再生を行う場合 に発光され 785nmのレーザ光束 (第 3光束)を射出する赤外半導体レーザ LD3 (第 3光源）とが一体化された光源ユニット LU、第 2光束及び第 3光束共通の光検出器 P D2、第 1〜第 3光束が通過するカップリングレンズ CU、第 1〜第 3光束を情報記録 面 RL1、 RL2, RL3上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた対物光学素 子 OBJ、第 1ビームスプリツター BS1、第 2ビームスプリツター BS2、絞り STO、センサ 一レンズ SEN等から構成されて!、る。
[0082] 光ピックアップ装置 PUにおいて、高密度光情報記録媒体 HDに対して情報の記録 Z再生を行う場合には、図 1において実線でその光線経路を描いたように、まず、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、第 1ビームスプリツター BS1を通過し、カップリングレンズ CUに至る。
[0083] そして、カップリングレンズ CUを透過する際に第 1光束は収束光に変換され、対物 光学素子 OBJに至り、対物光学素子 OBJによって第 1保護層 PL1を介して情報記録 面 RL1上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（図示せず）によってフォーカシングゃトラッキングを行う。
[0084] 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 O BJ、カップリングレンズ CU、第 1ビームスプリツター BS1を通過し、光検出器 PD1の 受光面上に収束する。そして、光検出器 PD1の出力信号を用いて HDに記録された 情報を読み取ることができる。
[0085] また、 DVDに対して情報の記録 Z再生を行う場合には、図 1において 1点鎖線で その光線経路を描いたように、まず、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、第 2ビームスプリツター BS2を通過し、 第 1ビームスプリツター BS1で反射して、カップリングレンズ CUに至る。
[0086] そして、カップリングレンズ CUを透過する際に第 2光束は収束光に変換され、対物 光学素子 OBJに至り、対物光学素子 OBJによって第 2保護層 PL2を介して情報記録 面 RL2上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータによってフォーカシングゃトラッキングを行う。
[0087] 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 O BJ、カップリングレンズ CUを通過し、第 1ビームスプリツター BS1で反射した後、第 2 ビームスプリツター BS2で分岐され、センサーレンズ SENを通過する際に非点収差 を与えられ、光検出器 PD2の受光面上に収束する。そして、光検出器 PD2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。
[0088] また、 CDに対して情報の記録 Z再生を行う場合には、図 1において点線でその光 線経路を描いたように、まず、赤外半導体レーザ LD3を発光させる。赤外半導体レ 一ザ LD3から射出された発散光束は、第 2ビームスプリツター BS2を通過し、第 1ビ 一ムスプリッター BS1で反射して、カップリングレンズ CUに至る。
[0089] そして、カップリングレンズ CUを透過する際に第 3光束は発散光に変換され、対物 光学素子 OBJに至り、対物光学素子 OBJによって第 3保護層 PL3を介して情報記録 面 RL3上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータによってフォーカシングゃトラッキングを行う。
[0090] 情報記録面 RL3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 O BJ、カップリングレンズ CUを通過し、第 1ビームスプリツター BS1で反射した後、第 2 ビームスプリツター BS2で分岐され、センサーレンズ SENを通過する際に非点収差 を与えられ、光検出器 PD2の受光面上に収束する。そして、光検出器 PD2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。
[0091] 次に、カップリングレンズ CUの構成について説明する。
[0092] カップリングレンズ CUは、図 2に概略的に示すように、 d線に対するアッベ数 V dl 力 SOく v dl≤40の材料 (材料 A)からなる第 1レンズ部 L1と、 d線に対するアッベ数 V d2が V dl < V d2の材料 (材料 B)カゝらなる第 2レンズ部 L2とを光軸方向に積層し て構成されている。
[0093] 第 1レンズ部の材質としては、例えばポリスチレンやポリカーボネイト、第 2レンズ部 の材質としては、例えば三井ィ匕学株式会社の APEL (商品名）を挙げることができる。
[0094] また、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面には第 1位相構造が形成されている。
[0095] 本実施の形態においては、第 1位相構造として、光軸を含む断面形状が階段状と されたパターン Pが同心円状に配列して構成される回折構造 HOEが形成されている
[0096] 回折構造 HOEにおいて、各パターン P内に形成された段差 Sの光軸方向の深さ d
1は、 0. 8 X H XK2/ (nAl -nBl)≤dl≤l. 2 X λ 1 XK2Z (nAl— nBl)を 満たすように設定されて！、る。
[0097] 但し、 nAl：波長 λ 1の光束に対する前記材料 Αの屈折率、
nBl：波長 λ 1の光束に対する前記材料 Βの屈折率、
Κ2 :自然数
光軸方向の深さ dlをこのように設定することで、回折構造 HOEにおいて波長 λ 1 の光束は実質的に位相差を与えられずに透過する。また、波長え 2の光束は、上述 したように材料 Αと材料 Βとの屈折率の差の比が分散が異なることに起因して十分に 大きくなるため、回折構造 HOEにおいて実質的に位相差を与えられて回折作用を 受ける。
[0098] ここで、例えば、 ηΑ1 = 1.6365、ηΒ1 = 1.5598、波長え 2、 λ 3の光束に対する 材料 Αの屈折率 ηΑ2=1.5919、ηΑ3 = 1.5845とし、波長え 2、 λ 3の光束に対 する材料 Βの屈折率 ηΒ2=1.5407、 ηΒ3 = 1.5372である場合には、この回折構 造は隣り合う輪帯（段差）間の深さ dlは d=0.407X5/(1.6365-1.5598) =2 6.5 [ m]に設定されている。従って、この回折構造に波長 λ 1 = 0.407[/ζπι]の 光が入射した場合、隣り合う輪帯により 2 π X 3の位相差が生じ、実質位相差が生じ ない。つまり、光が高い効率（100%)で透過する。
[0099] 回折構造に波長え 3 = 0.785 [ m]の光が入射した場合には、隣り合う輪帯によ り dlX(l.5845-1.5372) /0.785 = 2π XI.60の位ネ目差力 S生じる力 S、 1周期 内 5段構成にすると、 2π XI.60Χ3 = 2π Χ4.80となり、整数値に近くなるため高 い回折効率 (60%)でもって光が回折する。
[0100] また、回折構造に波長え 2 = 0.655 [ m]の光が入射した場合には、隣り合う輪 帯により 2π XdlX (1.5919-1.5407) /0.655 = 2π Χ2.07の位ネ目差力 S生じ 、実質位相差はな!ヽことから高い回折効率 (86%)で透過する。
[0101] なお、図 2の構成において、更に第 1レンズ部の入射面 (光源側の光学面）にも第 1 位相構造を形成してもよぐあるいは、図 3に示すように、第 2位相構造として、第 2レ ンズ部と空気層との境界面に、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され 、光軸を含む断面形状が鋸歯形状である回折構造 DOEを形成してもよい。
[0102] 例えば、本実施の形態のように、第 1光情報記録媒体と第 2光情報記録媒体の保 護基板厚が等し 、 (tl=t2)場合には、波長 λ 1と波長 λ 2との差によって生じる色の 球面収差は対物光学素子 OBJの少なくとも 1つの光学面を屈折面とすることで補正 することができる。屈折面で補正する場合には、対物光学素子 OBJの少なくとも 3つ の非球面が必要となる。色の球面収差を回折構造 DOEが形成された回折面で補正 する場合には、その回折面に第 1光情報記録媒体のモードホップ対応の色収差補正 機會ち持たせることがでさる。
[0103] 以上のように、本実施の形態に示した光ピックアップ装置 PUによれば、波長比がほ ぼ整数比となる関係にある波長 λ 1の光束 (例えば波長 λ l=407nm程度の青紫色 レーザ光束）と波長 λ 3の光束 (例えば波長 λ 3 = 785nm程度の赤外レーザ光束） を、回折構造 HOEを利用して互いに異なる角度で出射することができ、例えば球面 収差の補正や透過率を確保できる。
[0104] なお、本実施形態においては、赤色半導体レーザ LD2と赤外半導体レーザ LD3と が一体化された光源ユニット LUを用いることとしたが、これに限らず、青紫色半導体 レーザ LD1と赤外半導体レーザ LD3とが一体化された光源ユニットや青紫色半導 体レーザ LD1 (第 1光源)も 1つの筐体内に納めた HDZDVDZCD用のレーザ光 源ユニットを用いても良ぐあるいは、これら 3つの光源を別体に配置してもよい。
[0105] 光学ガラス上に光学榭脂を積層する方法としては、位相構造をその表面上に形成 した光学ガラスを金型として、その光学ガラス上に光学榭脂を成形することで積層さ せる方法 (所謂、インサート成形)があるが、他にも、位相構造をその表面上に形成し た光学ガラス上に紫外線硬化榭脂を積層させた後、紫外線を照射することで硬化さ せる方法が製造上適している。この方法であれば、紫外線硬化榭脂のもう一方の面 は平面であることが望まし 、。
[0106] また、位相構造をその表面上に形成した光学ガラスを作製する方法として、フォトリ ソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して、光学ガラス基板上に直接位相構造を 形成する方法や、位相構造を形成したモールド (金型)を作製して、そのモールドの レプリカとして表面に位相構造が形成された光学ガラスを得る、所謂モールド成形が 大量生産には適している。尚、位相構造が形成されたモールドを作製する方法として は、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して位相構造を形成する方法で もよ ヽし、精密旋盤により位相構造を機械加工する方法でもよ ヽ。
[0107] 以上の発明において、波長え 1、 λ 2、 λ 3、保護基板厚 tl、 t2、 t3の好ましい範囲 は以下の通りである。
[0108] 350nm≤ λ l≤450nm
600nm≤ 1 2≤700nm
750nm≤ 1 3≤850nm
0. Omm≤tl≤0. 7mm
0. 4mm≤t2≤0. 7mm 0. 9mm≤t3≤l. 3mm
また更に、それぞれの好ましい範囲は以下の通りである。
[0109] 390nm≤ λ l≤415nm
635nm≤ 1 2≤670nm
770nm≤ 1 3≤810nm
0. 5mm≤tl≤0. 7mm
0. 5mm≤t2≤0. 7mm
1. Imm≥t3≤ 1. 3mm
次に、上記実施の形態で示したカップリングレンズを含む光ピックアップ装置の実 施例について説明する。
[実施例 1]
本実施例のカップリングレンズは、図 9に示すように、光源側力も第 1レンズ部 Ll、 第 2レンズ部 L2の順に積層されて構成されており、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境 界面には第 1位相構造としての回折構造 HOEが形成されており、第 2レンズ部と空 気層との境界面に第 2位相構造としての回折構造 DOEが形成されている。
[0110] 表 1に実施例 1のレンズデータを示す。
[0111] [表 1]
«fi例 1 レンズデータ
全光学系倍率 ID,,：6.8 ½：6.8 :7·4
カツプリングレンズの焦点^ ¾ fcu1=18.2mn ^2=19.8mn fCU3=30.1irm
カツプリングレンズの光学系倍率 ι½ :-0.228 t½ -0.131 t O.239
対物レンズの焦点 SBH
Figure imgf000022_0001
27mn
対物レンズの像面側開口数 N/ 0.65 N 0.65 N O.51
対物レンズの光学系倍率 1/30.03 ¾J2:1/51.81 J3 :-1/31.15
Figure imgf000022_0002
*diは、第 i面から第 1面までの変位を 。
宑球面データ
第 4面
光路差関数（HDDVD:0次 DVD:0次 CD:1次 製造波長 785nm)
C2 1.0042E-02
C4 -2.1156E-05
第 5面
κ -9.9356E-01
A4 -1.2548E-05
光路差関数（HD DVD： 2次 EWD:1次 CD:1次 製造波長 407nm)
C2 -3.5838E-03
C4 5.2504E-06
第
非球面係数
-6.2316E-01
A4 3.5193E-03
A6 -8.8455Ε-04
A8 1.1392E-03
A10 -4.4959E-04
A12 9.5050E-05
A14 -8.3859E-06
第 10面
非球面係数
κ -1.1584E+03
A4 -2.3693E-03
A6 7.4703E-03
A8 -4.4122E-03
A10 1.38 1E-03
A12 -2.3560E-04
A14 1.6617E-05 表 1に示すように、本実施例のカップリングレンズは、 HDZDVDZCD互換用であ り、波長 l=407nmのときの焦点距離 f =18.2mm、倍率 m 0· 228に
CU1 CU1
設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f =19.80mm,倍率 m
CU2 CU2 0· 131に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f =30. lm
CU3 m、倍率 m 0· 239に設定されている。
CU3 [0113] また、第 1レンズ部 LIを構成する材料 Aの d線における屈折率 nd= 1. 598、 d線に おけるアッベ数 v d= 28. 0、第 2レンズ部 L2を構成する材料 Bの d線における屈折 率 nd= l. 5435、 d線におけるアッベ数 v d= 56. 7に設定されている。
[0114] また、第 1レンズ部の入射面 (第 3面)及び第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面（ 第 4面）は平面で構成され、第 2レンズ部の出射面 (第 5面)、対物光学素子の入射面 (第 9面)及び出射面 (第 10面）は、次式 (数 1)に表 1に示す係数を代入した数式で 規定される、光軸 Lの周りに軸対称な非球面に形成されて 、る。
[0115] [数 1]
非球面形状式
Figure imgf000023_0001
[0116] 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、 Aは非
2i 球面係数、 h(mm)は光軸に垂直な方向の高さ、 rは曲率半径である。
[0117] また、第 4面には回折構造 HOEが形成されており、第 5面には回折構造 DOEが形 成されている。各回折構造は、この構造により透過波面に付加される光路長で表され る。かかる光路長は、 Cを光路差関数係数、 nを入射光束の回折光のうち最大の回
2i
折効率を有する回折光の回折次数、 λ (ηπι)を回折構造に入射する光束の波長、 λ B (nm)を回折構造の製造波長とするとき、次の数 2式に表 1に示す係数を代入して 定義される光路差関数 Φ (h) (mm)で表される。
[0118] [数 2]
Figure imgf000023_0002
[0119] [実施例 2]
本実施例のカップリングレンズは、図 10に示すように、光源側力も第 1レンズ部 Ll、 第 2レンズ部 L2の順に積層されて構成されており、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境 界面に第 1位相構造としての回折構造 HOEが形成されており、第 2レンズ部と空気 層との境界面には第 2位相構造としての回折構造 DOEが形成されている。
[0120] 表 2に実施例 2のレンズデータを示す。 [表 2]
i レンズ 'データ
カツプ
カツプ
レ
Figure imgf000024_0001
i
レンズの 開口数 NAoBJ,：0.65 A™2:0.65 N 0.51
レンズ' C ΐ¾ 468 o 24 ^¾倍率 n V30.03 t¾j 1/51.81 n½J3:- 1/31.15
Figure imgf000024_0002
*diは、第 i面から第 i+1面までの変位を表す。
非球面データ
第 4面
光路差関数（HD DVD:0次 DVD:0次 GD:1次 製造波長 785nm)
C2 1.0400E-02
C4 -2.9476E-05
第 5翻
非球面係数
K -5.3306E-01
A4 -1.8418E-05
光路差閱数（HD DVD:2次 DVD:1次 CD:1次 製進波長 407nm)
C2 -4.0394E-03
C4 5,2138E-06
第 9面
非球面係数
K -6.236Ε-01
A4 3.5193Ε-03
A8 -8.8455Ε-04
A8 1.1392Ε-03
A10 -4.4959E-G4
A12 9.5Ο50Ε-Ο5
A14 -8.3859Ε-06
第 10面
-1.1584Ε+03
-2.3693Ε-03
7.4703Ε-03
-4.4122Ε-03
1.382 E^)3
-2.3560E-04
1.66 7E-05
表 2に示すように、本実施例のカップリングレンズは、 HDZDVDZCD互換用であ り、波長 λ1=407ϋπιのときの焦^;距離 f =18.2mm、倍率 m 0.2291：
CU1 CU1
設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f =19.80mm,倍率 m
CU2 CU2 0· 131に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f =30.2m
CU3 m、倍率 m =0. 239に設定されている。
CU3
[0123] また、第 1レンズ部 L1を構成する材料 Aの d線における屈折率 nd= 1. 598、 d線に おけるアッベ数 v d= 28. 0、第 2レンズ部 L2を構成する材料 Bの d線における屈折 率 nd= l. 5435、 d線におけるアッベ数 v d= 56. 7に設定されている。
[0124] また、第 1レンズ部の入射面 (第 3面)及び第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面（ 第 4面）は平面で構成され、第 2レンズ部の出射面 (第 5面)、対物光学素子の入射面 (第 9面)及び出射面 (第 10面）は非球面に形成されている。
[0125] また、第 4面には回折構造 HOEが形成されており、第 5面には回折構造 DOEが形 成されている。
[0126] [実施例 3]
本実施例のカップリングレンズは、図 11に示すように、光源側力 第 1レンズ部 Ll、 第 2レンズ部 L2の順に積層されて構成されており、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境 界面に第 1位相構造としての回折構造 DOEが形成されており、第 2レンズ部と空気 層との境界面には第 2位相構造としての回折構造 DOEが形成されている。
[0127] 表 3に実施例 3のレンズデータを示す。
[0128] [表 3]
«6例 3 レンズデータ
全光学系倍率 ιη,ρβ.θ 1½:6.8 mT3:7.4
カップリングレンズの焦点 jSH fcu1=18.2mn fCU2=19.9irm f ^3=29.5irm
カップリングレンズの光学系倍率 %,： -0.227 t½:"0.132 mai3: 0.237
対物レンズの焦点距離 f0BJ,=3.2mn f0BJ2=3.29irm fcej3=3.27mn
対物レンズ C7) 面側開口数 Α :0.65 1¾^：0.65 NWl3:0.51
対物レンズの光学系倍率 n¾BJ1:l/30.03 n¾Bj 1/51.81 m l3:-1/31.15
Figure imgf000026_0001
*diは、第 i面から第 i+1面までの変位を表す。
非球面データ
第 3面
-1.Ο686Ε+Ο0
Α4 -6.3041Ε-Ο5
第 4面
光路差闉数（HD DVD: 1次 DVD:1次 CD:1次 »造波長 530nm)
C2 1.1731E-02
C4 -4.3708E-O5
第 5ϋι
非球面係数
-1.0002E+00
A4 5.9391E-05
光路差觏数（HD DVD:2次 DVD:1次 CD:1次 製造波長 407nm)
C2 1.547SE-02
04 -1.9989E-06
第 9面
非球面係数
-6.2316E-01
A4 3.51 3E-03
A6 -8.8455E-04
ΑΘ 1.1392E-03
AtO -4.4959E-04
Αϊ2 9.5050E-05
At4 -8.3859E-06
第 10面
-1.1584E+03
-2.3693E-03
7.4703E-03
A8 -4.4122E-03
A10 1.3β2ΐΕ-03
A12 -2.3560Ε-04
A14 1.6617 Ε-05 表 3に示すように、本実施例のカップリングレンズは、 HD/DVDZCD互換用であ り、波長 1 407mnのときの焦^;距離 f =18. 2mm、倍率 m 0· 227に
CUl CU1
設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f =19. 90mm,倍率 m
CU2 CU2
0. 132に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f = 29. 5m
CU3 m、倍率 m =0. 237に設定されている。
CU3
[0130] また、第 1レンズ部 L1を構成する材料 Aの d線における屈折率 nd= 1. 598、 d線に おけるアッベ数 v d= 28. 0、第 2レンズ部 L2を構成する材料 Bの d線における屈折 率 nd= l. 5435、 d線におけるアッベ数 v d= 56. 7に設定されている。
[0131] また、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面 (第 4面）は平面で構成され、第 1レン ズ部の入射面 (第 3面)、第 2レンズ部の出射面 (第 5面)、対物光学素子の入射面（ 第 9面)及び出射面 (第 10面）は非球面に形成されている。
[0132] また、第 4面には回折構造 DOEが形成されており、第 5面には回折構造 DOEが形 成されている。
[実施例 4]
本実施例のカップリングレンズは、図 12に示すように、光源側力も第 1レンズ部 Ll、 第 2レンズ部 L2の順に積層されて構成されており、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境 界面に第 1位相構造としての回折構造 DOEが形成されており、第 2レンズ部と空気 層との境界面には第 2位相構造としての回折構造 DOEが形成されている。
[0133] 表 4に実施例 4のレンズデータを示す。
[0134] [表 4]
n レンズ 'データ
^^倍率
カツプリングレンズ ¾焦 jSilt
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000028_0002
レンス 率 ¾ζ /51.81 ¾J3'-1/31.15
Figure imgf000028_0004
*diは、第 i面から第 i+i面までの変位を表 Ί
非球面データ
第 3面
非球面係数
-9.9233E-01
A4 一 4.940&E— 05
第 4面
光路差関数（HD DVD:1次 DVD:1次 CD:1次 製造波長 530nm)
C2 1.0857E-02
C4 -3.3263E-05
第 5面
非球面係数
-1.0050E+00
A4 4.8643E-05
光路差閱数（HD DVD:2次 DVD:1次 GD:1次 製逢波畏 407nm)
C2 I.5854E-02
G4 1.4888E-06
第 9面
非球面係数
-6.2316E-01
A4 3.5193E-03
A6 -8.8455E-04
A8 1.I392E-03
A10 -4.4959E-04
A12
A14
第 to面
非球面係数
A4 -2.3693E-03
A6 7.4703E-03
A8 -4.4122E-03
A 0 1.3821 E-03
A12 -2.3560E-04
AH 1.66 7E-05 表 4に示すように、本実施例のカップリングレンズは、 HDZDVD/CD互換用であ り、波長 =—0.227
Figure imgf000028_0003
設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f =19.90mm,倍率 m
CU2 CU2 = 0. 132に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f = 29. 5m
CU3 m、倍率 m =0. 237に設定されている。
CU3
[0136] また、第 1レンズ部 L1を構成する材料 Aの d線における屈折率 nd= 1. 598、 d線に おけるアッベ数 v d= 28. 0、第 2レンズ部 L2を構成する材料 Bの d線における屈折 率 nd= l. 5435、 d線におけるアッベ数 v d= 56. 7に設定されている。
[0137] また、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面 (第 4面）は平面で構成され、第 1レン ズ部の入射面 (第 3面)、第 2レンズ部の出射面 (第 5面)、対物光学素子の入射面（ 第 9面)及び出射面 (第 10面）は非球面に形成されている。
[0138] また、第 4面には回折構造 DOEが形成されており、第 5面には回折構造 DOEが形 成されている。
[実施例 5]
本実施例のカップリングレンズは、図 13に示すように、光源側力も第 1レンズ部 Ll、 第 2レンズ部 L2の順に積層されて構成されており、第 1レンズ部と空気層との境界面 に第 1位相構造としての回折構造 HOEが形成されており、第 2レンズ部と空気層との 境界面には第 2位相構造としての回折構造 DOEが形成されている。
[0139] 表 5に実施例 5のレンズデータを示す。
[0140] [表 5]
¾»|J5 レンズデータ
全¾¥¾咅率 mn:6.9 ¾：6.8 "½：6.7
カツプリングレンズ (D 点職 †Ll„ =18.2nw ¾=19. arm 0.3mri
力ップリングレンズ (咅率 ¾：-0.227 ιη ：-0.131 :0.239
対物レンズ 腿 ½=3.2tnri †m=3.29τη f[gj3 7
対物レンズ赚麵|開口数 ：0.65 N½j2:0.65 Ν½3:0.51
対物レンズ喊翔咅率 [^,:1/30.03 I¾J2:1/51.81 i :-V31.15
Figure imgf000030_0001
*diは、第 i面から第 w瓱までの 位を表す。
非球面データ
第 3面
光路差関数（HD D^:0次 DVD:0次 GD:1次 製造波長 785nm)
C2 1.0475E-02
C4 -2.9984E-05
第 5面
非球面係数
K — 5-3084E- 01
A4 -1.8316E-05
光路差関数（HD DVD 次 DVD:1次 CD:1次 製造波長 407nm)
C2 —4.0394E - 03
C4 5.2119E-06
第 9面
非球面係数
K -6.2316E-01
AA 3.5193E-03
A6 -8.δ455Ε-04
A8 1. 392Ε-03
A10 -4.4959Ε-04
A12 9.5050Ε-05
A14 -8.3859Ε-06
第 to面
非球面係数
κ -1.1584Ε+03
A4 -2.3693E- J3
A6 7.4703Ε-03
A8 "4.4122Ε-03
A10 1.3821Ε-03
A12 "2.3560Ε-Ο4
A 4 1.6617Ε-05
表 5に示すように、本実施例のカップリングレンズは、 HDZDVDZCD互換用であ り、波長; L l=407nmのときの焦点距離 f =18.2mm、倍率 m =—0.227に
CU1 CU1
設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f =19.80mm,倍率 m =—0.131に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f = 30. 3m
CU3
m、倍率 m =0.239に設定されている。
CU3
[0142] また、第 1レンズ部 L1を構成する材料 Aの d線における屈折率 nd= 1. 598、 d線に おけるアッベ数 v d= 28. 0、第 2レンズ部 L2を構成する材料 Bの d線における屈折 率 nd= l. 5435、 d線におけるアッベ数 v d= 56. 7に設定されている。
[0143] また、第 1レンズ部の入射面 (第 3面)及び第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面（ 第 4面）は平面で構成され、第 2レンズ部の出射面 (第 5面)、対物光学素子の入射面 (第 9面)及び出射面 (第 10面）は非球面に形成されている。
[0144] また、第 3面には回折構造 HOEが形成されており、第 4面には回折構造 DOEが形 成されている。
[実施例 6]
本実施例のカップリングレンズは、図 14に示すように、光源側力も第 1レンズ部 Ll、 第 2レンズ部 L2の順に積層されて構成されており、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境 界面に第 1位相構造としての回折構造 HOEが形成されている。
[0145] 表 6に実施例 6のレンズデータを示す。
[0146] [表 6]
¾5S(?iJ6 レンズデータ
Figure imgf000032_0001
8
Figure imgf000032_0002
非球面デ- 第 4面
光络差間数（HD DVD:0次 DVD :0次 CD: 1次 製造波長 785nm)
C2 8.6429E-03
C4 -2.9014E-05
第 5面
非球面係数
κ -1.0019E+00
A4 2.9279E-05
第 9面
非球面係数
κ -6.1678E-Q1
A4 4J890E-03
A6 "U3000E-03
A8 9,6031 E-04
A10 -2.9440E-04
A12 4.7955E-05
A14 -4.7441 E-06
光路差閱数 6次 DVD:4次 CD :3次 製造波長 407nm)
C2 -1.3376E-03
04 -1.4671E-04
06 1.1345E-06
C8 2.0565E-07
C10 -8.0566E-07
第 10面
非球面係数
κ -4.34B3E+03
A4 4.13 - 04
A6 4.8894E-03
A8 -3.2631 E-03
A10 87862E-04
A12 -1.1924E-04
A14 6.2985E-06 表 6に示すように、本実施例のカップリングレンズは、 HDZDVDZCD互換用であ り、波長 λ 1 =407ηπιのときの焦^;距離 f = 17. Omm、倍率 m =—0. 210に
CUl CU1
設定されており、波長え 2 = 655nmのときの焦点距離 f— = 17. 50mm,倍率 m
CU2 =—0.179に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f 25. Om
CU3 m、倍率 m =0.173に設定されて!、る。
CU3
[0148] また、第 1レンズ部 L1を構成する材料 Aの d線における屈折率 nd= 1. 598、 d線に おけるアッベ数 v d= 28. 0、第 2レンズ部 L2を構成する材料 Bの d線における屈折 率 nd= l. 5435、 d線におけるアッベ数 v d= 56. 7に設定されている。
[0149] また、第 1レンズ部の入射面 (第 3面)及び第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面（ 第 4面）は平面で構成され、第 2レンズ部の出射面 (第 5面)、対物光学素子の入射面 (第 9面)及び出射面 (第 10面）は非球面に形成されている。
[0150] また、第 4面には回折構造 HOEが形成されており、図示は省略するが、第 9面には 回折構造 DOEが形成されて ヽる。
[実施例 7]
本実施例のカップリングレンズは、図 15に示すように、光源側力も第 1レンズ部 Ll、 第 2レンズ部 L2の順に積層されて構成されており、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境 界面に第 1位相構造としての回折構造 DOEが形成されている。
[0151] 表 7に実施例 7のレンズデータを示す。
[0152] [表 7]
実施例 7 レンズデータ
A A A A A A
£ 346251
Figure imgf000034_0002
Figure imgf000034_0001
非球面データ
第 4面
光路差関数（HD DVD:5次 DVD:3次 CD :2次 製造波長 407nm)
C2 7.0774E-04
C4 3.6345E-06
第 5面
非球面係数
K -1.0069E+00
A1 4.2754E-05
第 9面
非球面係数
K -6.1678E - 01
A1 4.1890E-03
A2 -1.3000E-03
A3 9.6031 E-04
A4 -2.9440E-04
A5 4.7955E-05
A6 -4.7441 E-06
光路差関数（HDDVD:6次 DVD:4次 CD:3次 製造波長 407nm)
C2 -1.3376E-03
C4 -1.4671 E-04
C6 1.1345E-05
C8 2.0565E-07
C10 -8.0566E-07
第 10面
非球面係数
-4.3483E+03
4.1317E-04
4.8894E-03
- 3.2631 E - 03
8.7862E-04
-1.1924E-04
6.2985Ε- 6 表 7に示すように、本実施例のカップリングレンズは、 HDZDVDZCD互換用であ り、波長 λ1=407ηπιのときの焦点、距離 f =25. Omm、倍率 m =—0. 342に 設定されており、波長 λ 2 = 655nmのときの焦点距離 f = 26. Omm、倍率 m
CU2 CU2
=—0.292に設定されており、波長え 3 = 785nmのときの焦点距離 f = 27. lm
CU3 m、倍率 m =0.185に設定されている。
CU3
[0154] また、第 1レンズ部 L1を構成する材料 Aの d線における屈折率 nd= 1. 62、 d線に おけるアッベ数 v d=40. 0、第 2レンズ部 L2を構成する材料 Bの d線における屈折 率 nd= l. 5435、 d線におけるアッベ数 v d= 56. 7に設定されている。
[0155] また、第 1レンズ部の入射面 (第 3面)及び第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面（ 第 4面）は平面で構成され、第 2レンズ部の出射面 (第 5面)、対物光学素子の入射面 (第 9面)及び出射面 (第 10面）は非球面に形成されている。
[0156] また、第 1レンズ部と第 2レンズ部との境界面 (第 4面）には回折構造 DOEが形成さ れており、図示は省略するが、第 9面には回折構造 DOEが形成されている。
産業上の利用可能性
[0157] 本発明によれば、使用光束の波長比がほぼ 1 : 2となる関係にある高密度光ディスク と CDとの間で互換を達成すべく、これら 2つの光束を位相構造を利用して互 、に異 なる角度で出射することができるカップリングレンズ及びこのカップリングレンズを搭載 した光ピックアップ装置を得られる。

Claims

請求の範囲
[1] 少なくとも、 d線に対するアッベ数 V dlが 0く V dl≤40の材料力もなる第 1レンズ 部を有し、
前記第 1レンズ部に第 1位相構造を有する光ピックアップ装置用のカップリングレン ズ。
[2] 少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源か ら出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行ない、保護基板厚 t3 (1 .44Xtl≤t3)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9Χ λ1≤λ3≤2. 2
X λ 1)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行なう 光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長 λ 1およびえ 3の光束を通過させ る請求の範囲第 1項に記載のカップリングレンズ。
[3] 少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源か ら出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行な 、、保護基板厚 t2 (0 . 9Xtl≤t2)の第 2光情報記録媒体に対して、波長え 2(1. 5Χ λ1≤λ2≤1.8Χ λ 1)の第 2光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行い、 保護基板厚 t3(l.6Xt2≤t3≤2.4 Xt2)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9X λ1≤λ3≤2. 2Χ λΐ)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再 生及び Ζ又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長え 1、 λ 2及びえ 3の全ての光束を通過させる請求の範囲第 2項に記載のカップリングレン ズ。
[4] さらに、 d線に対するアッベ数 V d2が V dl< V d2の材料力 なる第 2レンズ部を有 する請求の範囲第 1項に記載のカップリングレンズ。
[5] 前記第 1レンズ部と前記第 2レンズ部は光軸方向に積層されており、
前記第 1レンズ部と前記第 2レンズ部との境界面に前記第 1位相構造が形成されて いる請求の範囲第 4項に記載のカップリングレンズ。
[6] 前記第 1レンズ部と前記第 2レンズ部は光軸方向に積層されており、
前記第 1レンズ部と空気との境界面に前記第 1位相構造が形成されている請求の範 囲第 4項に記載のカップリングレンズ。
[7] 前記第 1位相構造は、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 に配列して構成されている請求の範囲第 1項に記載のカップリングレンズ。
[8] 前記第 1位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸 を含む断面形状が鋸歯形状である請求の範囲第 1項に記載のカップリングレンズ。
[9] 前記波長 λ ΐの光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率を m 、前記
CU1 波長 λ 3の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率を m としたとき、
CU3
m ≠m を満たす請求の範囲第 2項に記載のカップリングレンズ。
CU1 CU3
[10] 前記波長え 2の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率を m としたと
CU2 さ、
m ≠m を満たす請求の範囲第 3項に記載のカップリングレンズ。
CU1 CU2
[11] 前記第 1位相構造は回折構造である請求の範囲第 1項に記載のカップリングレンズ
[12] 40く V d2≤ 70を満たす請求の範囲第 4項に記載のカップリングレンズ。
[13] 前記第 2レンズ部と空気層との境界面に第 2位相構造が形成されている請求の範 囲第 4項に記載のカップリングレンズ。
[14] 前記第 2位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸 を含む断面形状が鋸歯形状である請求の範囲第 13項に記載のカップリングレンズ。
[15] 少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源か ら出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行ない、保護基板厚 t3 (1
. 44 X tl≤t3)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3 (1. 9 Χ λ 1≤λ 3≤2. 2
X λ 1)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行なう 光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長え 1、及びえ 3の光束を通過させ、 前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行なう際に、前記 カップリングレンズは、前記波長 λ 1の光束を収束光として出射し、前記波長 λ 3の光 束を発散光として出射する請求の範囲第 1項に記載のカップリングレンズ。
[16] 少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源か ら出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行な 、、保護基板厚 t2 (0 . 9 X tl≤t2)の第 2光情報記録媒体に対して、波長え 2 (1. 5 Χ λ 1≤λ 2≤1. 8 Χ λ 1)の第 2光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Z又は記録を行い、 保護基板厚 t3(l.6Xt2≤t3≤2.4 Xt2)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9X λ1≤λ3≤2. 2Χ λΐ)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再 生及び Ζ又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長え 1、 λ 2及び λ 3の全ての光束を通過させ、
前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行なう際に、前記 カップリングレンズは、前記波長 λ 1の光束を収束光として出射し、前記波長 λ 3の光 束を発散光として出射する請求の範囲第 15項に記載のカップリングレンズ。
[17] 前記光ピックアップ装置を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行なう際に、前記 カップリングレンズは、前記波長え 2の光束を収束光として出射する請求の範囲第 16 項に記載のカップリングレンズ。
[18] 少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源か ら出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行ない、保護基板厚 t3 (1 .44Xtl≤t3)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9Χ λ1≤λ3≤2. 2
X λ 1)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行なう 光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長え 1、及びえ 3の光束を通過させ、 前記波長 λ 1及びえ 3の光束のうち少なくとも 1つの光束に対してコリメート機能を 有する請求の範囲第 1項に記載のカップリングレンズ。
[19] 少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して、波長 λ 1の第 1光源か ら出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行な 、、保護基板厚 t2 (0 . 9Xtl≤t2)の第 2光情報記録媒体に対して、波長え 2(1. 5Χ λ1≤λ2≤1.8Χ λ 1)の第 2光源から出射される光束を用いて情報の再生及び Ζ又は記録を行い、 保護基板厚 t3(l.6Xt2≤t3≤2.4 Xt2)の第 3光情報記録媒体に対して、波長え 3(1. 9X λ1≤λ3≤2. 2Χ λΐ)の第 3光源から出射される光束を用いて情報の再 生及び Ζ又は記録を行なう光ピックアップ装置に用いられると共に、前記波長え 1、 λ 2及び λ 3の全ての光束を通過させ、
前記波長え 1、 λ 2及びえ 3の光束のうち少なくとも 1つの光束に対してコリメート機 能を有する請求の範囲第 18項に記載のカップリングレンズ。
[20] 少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して情報の再生及び Z又は 記録を行なう、波長 λ 1の光束を出射する第 1光源と、
保護基板厚 t3 (1.44 X tl≤t3)の第 3光情報記録媒体に対して情報の再生及び Z又は記録を行なう、波長え 3(1. 9X λ1≤λ3≤2. 2Χ λΐ)の光束を出射する第 3光源と、
前記波長 λ 1の光束および前記 λ 3の光束を、それぞれ第 1光情報記録媒体、第 3 光情報記録媒体上に集光する対物光学素子と、
請求の範囲第 1項に記載のカップリングレンズとを備える光ピックアップ装置。
[21] 少なくとも、保護基板厚 tlの第 1光情報記録媒体に対して情報の再生及び Ζ又は 記録を行なう、波長 λ 1の光束を出射する第 1光源と、
保護基板厚 t2 (0. 9 X tl≤t2)の第 2光情報記録媒体に対して情報の再生及び Z 又は記録を行なう、波長え 2(1. 5Χ λ1≤λ2≤1. 8Χ λΐ)の光束を出射する第 2 光源と、
保護基板厚 t3(l.6Xt2≤t3≤2.4 Xt2)の第 3光情報記録媒体に対して情報の 再生及び Z又は記録を行なう、波長え 3(1. 9X λ1≤λ3≤2. 2Χ λ1)の光束を 出射する第 3光源と、
前記波長 λ1、 λ2、 λ 3の光束を、それぞれ第 1光情報記録媒体、第 2光情報記 録媒体、第 3光情報記録媒体上に集光する対物光学素子と、
請求の範囲第 20項に記載のカップリングレンズを備える光ピックアップ装置。
[22] 前記第 1光源と前記第 3光源とが一体化されている請求の範囲第 20項に記載の光 ピックアップ装置。
[23] 前記第 2光源と前記第 3光源とが一体化されている請求の範囲第 21項に記載の光 ピックアップ装置。
[24] 前記第 1光源、前記第 2光源及び前記第 3光源が一体化されている請求の範囲第 21項に記載の光ピックアップ装置。
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