JP4457499B2 - Objective lens for optical pickup device and optical pickup device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置において情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行うために用いられる対物レンズ及び光ピックアップ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
CDやDVD等の記録密度や透明基板の厚さの異なる複数の情報記録媒体(例えば光ディスク)に対して、情報の記録及び/又は再生が可能な光ピックアップ装置として、少なくとも対物レンズを共通に使用することにより装置の小型化や低価格化を実現することが望まれており、そのための対物レンズや光ピックアップ装置が種々提案されている。
【0003】
例えば、対物レンズに特殊輪帯として切り欠きをリング状に設けて、対物レンズの一面を複数の分割面(例えば3つの分割面)に構成し、複数の分割面のうちの一部(例えば光軸側の第1分割面)を記録密度や透明基板の厚さの異なる2つの情報記録媒体に対する情報の記録及び/又は再生にともに利用可能なようにし、残りの分割面のうちの一部(例えば第1分割面に隣接する第2分割面)を一方の情報記録媒体(例えば必要開口数の小さい方の情報記録媒体)に対する情報の記録及び/又は再生に主に利用可能なようにし、その残り(例えば第2分割面に隣接する第3分割面)を他方の情報記録媒体(例えば必要開口数の大きい方の情報記録媒体)に対する情報の記録及び/又は再生に主に利用可能なようにすることが知られている。その一例として、特開平11−96585号公報に記載のものが挙げられる。しかし、このようにリング状の切り欠きを設けた対物レンズでは、フォーカス信号に誤検出が生じる場合があった。例えば、対物レンズの一面に設けられた3つの分割面のうちCD用に球面収差が補正された第2分割面により、DVDの記録または再生時にその第2分割面を通過した光束がセンサ上にデフォーカスして集光し、フォーカス信号として誤検出してしまう場合があった。
【0004】
また、特開平10−283668号公報には、ホログラム型リングレンズを用いて、ホログラム部分ではDVD用の650nm波長の光について回折されなくし(0次光を利用)、CD用の780nm波長の光については全て1次光に回折されて作用させるようにした光ピックアップ装置が記載されている。
【0005】
しかし、このように対物レンズに分割面を設け、その1つの分割面に、一方の波長では0次光を利用し、他方の波長では1次光を利用するホログラムや回折面としたものでは、回折効率が低くなって光源からの光量を十分に利用することができず、フォーカス信号に誤検出が生じることが場合によっては発生する。
【0006】
また、対物レンズの全面に回折面を設けるのは、その金型製作のコストが高く製造コストの上昇の点で好ましくない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、光源からの光量を十分に利用することができ、情報記録媒体からの光の誤検出も生ぜず、製造コストの上昇を抑えることができる光ピックアップ装置用対物レンズ及びその対物レンズを備える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による光ピックアップ装置用対物レンズは、光軸側から外側に向かう方向に、回折構造を備えた領域を挟んで回折構造を備えない領域を設けたレンズ面を有し、前記回折構造は、最大の回折光量を発生する回折光の次数が互いに異なる少なくとも2つの波長(λ1,λ2)の光束に対して同一次数(但し、0次光を除く)となる形状であることを特徴とする。なお、「同一次数」とは、正負の符号を含めてその次数が同一であることをいう。
【0009】
上記回折構造を備えた領域を設ける位置は、前記対物レンズを使用する光ピックアップ装置において使用される光源の波長、情報記録媒体の透明基板の厚さ、及び前記情報記録媒体の情報の記録密度等によって決定され、前記情報記録媒体毎に定められた対物レンズの必要開口数に応じて定められる。
【0010】
例えば、前記光ピックアップ装置において2つの情報記録媒体について再生または記録を行う際の前記対物レンズに必要な開口数が異なり、その開口数の小さい方の開口数近傍に前記回折構造を備えた領域を設定することが望ましい。これにより、必要な開口数の小さい方の情報記録媒体に対して回折限界性能を備えた適切なスポット径の集光が行い得るようにできるとともに、それによって、逆に、必要な開口数の大きい方の情報記録媒体に対して、通常は使用されずまたデフォーカスにより集光してフォーカス信号の誤検出を生じる虞のあった領域を結像に寄与し得るようにでき、しかも回折構造を備えた領域を挟んだ領域に回折構造を備えない領域を設けることで、異なる波長に対する光量損失を発生する回折構造よりも光量損失を少なくできるため、情報の記録又は再生に寄与する光源からの光量の利用効率が増加でき、更にフォーカス信号の誤検出を防止し得て、光ピックアップ装置の性能向上を図ることができる。
【0011】
また、上述のように、回折構造を備えた領域を挟んで回折構造を備えない領域を設けたことにより、全面にわたって回折構造を備えた場合よりも光量の利用効率が向上すると共に、回折輪帯数が少ないのでレンズを成形するための金型の加工工数が短縮でき、金型の製作コストを低減できる。
【0012】
また、前記レンズ面において光軸を含む領域に前記回折構造を備えない領域が屈折面として形成されることにより、光量の利用効率がより向上する。
【0013】
また、本発明による光ピックアップ装置用対物レンズは、前記光ピックアップ装置が、波長λ1の第1の光源と、波長λ2(λ1<λ2)の第2の光源とを有し、第1の光源は透明基板の厚さがt1の第1の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために第1の光束を射出し、第2の光源は透明基板の厚さがt2の第2の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために第2の光束を射出し、前記第1の光情報記録媒体を前記第1の光源で記録及び/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1とし、前記第2の光情報記録媒体を前記第2の光源で記録及び/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(NA2<NA1)としたとき、前記対物レンズは少なくとも1つの面に、光軸に対して回転対称な回折構造を備えた領域を有し、前記第1の光情報記録媒体を前記第1の光源で記録及び/または再生するときに前記回折構造を備えた領域からのN次回折光(Nは0でない整数)を利用し、前記第2の光情報記録媒体を前記第2の光源で記録及び/または再生するときに前記回折構造を備えた領域からのM次回折光(M=N)を利用し、前記第1の光源からの光束の、前記回折構造を備えた領域の最も光軸から離れた円周からのN次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の、前記前記回折構造を備えた領域の最も光軸側の円周からのN次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換される場合に、
NAH1<NA1
(1/3)NA2<NAL1<NA2
を満たすことを特徴とする。
【0014】
また、特にDVD/CD互換可能な光ピックアップ装置において、DVDに対しては655±30nmの何れかの波長の光源を使用し、CDに対しては785±30nmの波長の何れかの光源を使用する系では、
0.45≦NAH1≦0.56、かつ、0.3≦NAL1≦0.45
であることが好ましい。より好ましくは、回折構造を備えた領域の位置は、対物レンズの像側開口数0.3〜0.5であり、更に好ましくは、0.35〜0.47である。
【0015】
更に、0.05≦(NAH1−NAL1)≦0.20であることが好ましく、0.07≦(NAH1−NAL1)≦0.13であることが更に好ましい。
【0016】
具体的な設計としては、例えば、DVD/CD互換可能な光ビックアップ装置においては、回折構造を備える領域を除いたDVDに対して必要な開口数まで(即ち、中心領域と周辺領域)は、DVDに対して球面収差の良く補正された非球面形状とし、DVDとは透明基板の厚さが異なるCDに対して、その透明基板の厚さが異なることによって劣化する球面収差を補正して回折限界性能を備えた適切なスポット径の集光が行い得るように、CDに対して必要な開口数近傍の領域(即ち、中間領域)をDVDに対して球面収差の良く補正された非球面形状とは異なる非球面形状の母非球面として、この母非球面のみではDVDに対する球面収差が劣化するところを、この領域に回折構造を設け、DVDに対してその領域による1次回折光が結像に寄与して球面収差が良く補正され、CDに対してその領域による1次回折光が結像に寄与するよう回折構造を設計することによって作成し得る。勿論、このような設計に限らず、種々の応用により本発明の対物レンズを設計することができる。なお、DVD/CD互換可能な光ビックアップ装置とは、少なくとも1種類のDVDに対して、情報の記録または再生の少なくとも一方が可能であって、かつ、少なくとも1種類のCDに対して、情報の記録または再生の少なくとも一方が可能である光ピックアップ装置である。各種のCDとしては、例えば、CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等、DVDとしては、例えば、DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW等が挙げられる。
【0017】
また、N=1であり、第1及び第2の情報記録媒体のいずれについても1次回折光を使用することが好ましい。
【0018】
また、前記回折構造を備えた領域と最も光軸側の回折構造を備えない領域との境界において、前記第1の光源と前記第1の光情報記録媒体を用いて、前記波長λ1の光が前記厚さt1の透明基板を透過した波面の位相ずれがλ1/10以下であることが好ましく、λ1/20以下であることが更に好ましい。
【0019】
また、前記回折構造を備えた領域の最も光軸側の円周で段差部を有し、この段差部の深さが、その段差部により屈折面との境界で生じる光路差がλ1及びλ2のほぼ整数倍となるように設定されていることが好ましく、これにより、λ1及びλ2のそれぞれの波長で段差部による位相ずれをほぼ0にできる。
【0020】
具体的には、前記回折構造を備えた領域の最も光軸側の円周で段差部を有し、この段差部の深さが4μm以上10μm以下であるよう回折構造が光軸側の屈折面に対して陥没した形状または突き出た形状にできる。
【0021】
一方、前記回折構造を備えた領域の最も光軸から遠い側の円周でも段差部を有し、この段差部では光軸から遠い側の屈折面が回折構造に対して陥没した形状または突き出た形状にできる。この構造により、温度変化時の波面収差の劣化を小さくできる。即ち、前記回折構造を備えた領域と光軸から最も離れた側の回折構造を備えない領域との境界において光軸方向に段差部が設けられ、この段差部が1μm以上10μm以下の光軸方向の段差を有するようにできる。段差部が1μm以上であると、第2の光情報記録媒体(例えば、CD)側のストレール比を高めることができ、10μm以下であると、波面収差に関する温度特性が劣化しない。なお、光軸方向に設けられた段差部は、勿論、光軸方向に対して傾斜を持って設けられてもよく、この場合でも光軸方向の段差が1μm以上10μm以下であればよい。特に、段差部は光軸方向に平行な段差であることが好ましい。
【0022】
また、本発明による光ピックアップ装置は、透明基板の厚さがt1の第1の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために波長λ1の第1の光束を射出する第1の光源と、透明基板の厚さがt2の第2の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために波長λ2(λ1<λ2)の第2の光束を射出する第2の光源と、前記第1及び第2の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、光軸側から外側に向かう方向に、回折構造を備えた領域を挟んで回折構造を備えない領域を設けたレンズ面を有し、前記回折構造は、最大の回折光量を発生する回折光の次数が互いに異なる少なくとも2つの波長(λ1,λ2)の光束に対して同一次数(但し、0次を除く)となる形状である対物レンズとを具備することを特徴とする。
【0023】
また、本発明による別の光ピックアップ装置は、透明基板の厚さがt1の第1の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために波長λ1の第1の光束を射出する第1の光源と、透明基板の厚さがt2の第2の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために波長λ2(λ1<λ2)の第2の光束を射出する第2の光源と、前記第1及び第2の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、少なくとも1つの面に、光軸に対して回転対称な回折構造を備えた領域を有する対物レンズと、を具備し、前記第1の光情報記録媒体を前記第1の光源で記録及び/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1とし、前記第2の光情報記録媒体を前記第2の光源で記録及び/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(NA2<NA1)とし、前記第1の光情報記録媒体を前記第1の光源で記録及び/または再生するときに前記回折構造を備えた領域からのN次回折光(Nは0でない整数)を利用し、前記第2の光情報記録媒体を前記第2の光源で記録及び/または再生するときに前記回折構造を備えた領域からのM次回折光(M=N)を利用し、前記第1の光源からの光束の、前記回折構造を備えた領域の最も光軸から離れた円周からのN次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、前記第1の光源からの光束の、前記前記回折構造を備えた領域の最も光軸側の円周からのN次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換される場合に、
NAH1<NA1
(1/3)NA2<NAL1<NA2
を満たすことを特徴とする。
【0024】
上述の光ピックアップ装置の対物レンズは、更に上述したような各特徴を備える対物レンズとすることにより、同様の効果を得ることができる。なお、本発明では、第1及び第2の光情報記録媒体として、例えば、CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等の各種CD、DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW等の各種DVD、或いはMD等のディスク状の情報記録媒体が挙げられるが、更に記録密度を高めた新規の高密度情報記録媒体をも含む。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態について図面を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態を示す光ピックアップ装置用対物レンズの模式的な上半分の断面図である。図1のように、対物レンズ10は、第1面10aに、光軸pに近い屈折面11と、屈折面11の光軸pから離れた外周領域に回転対称に設けられた回折輪帯13と、回折輪帯13の更に外周に設けられた屈折面12とを備えている。
【0026】
回折輪帯13は、開口数NAL1からNAH1の範囲に設けられ、透明基板の厚さのことなる2種の光情報記録媒体に対して、光源の波長差を利用して、球面収差を補正するものである。
【0027】
例として、波長655nmでの必要開口数が0.6のDVDと、波長785nmでの必要開口数が0.5のCDとに対応する場合には、対物レンズ10の第1面10aのNA0.37から0.50の範囲に回折輪帯13を設ける。
【0028】
このNA0.37以下の屈折面11では回折効率による損失がなく、光量を100%利用できる。NAが0.37以下のように小さい範囲では、球面収差を完全に補正しなくても結像性能に必要なスポット径や波面収差への影響は小さく、また、光量が大きいことにより記録/再生の精度が高くなり、フォーカス信号の誤検出を防止できる。
【0029】
また、金型成形により対物レンズを大量生産する場合、生産量が多いと金型自体も多数必要となりその加工工数が増え、特に回折レンズではその回折輪帯に対応した金型加工に時間がかかるのであるが、中間回折輪帯の構造は、全面回折構造よりも輪帯数が少なく加工工数が短縮できるので、金型コストを低減でき、製造コストを削減できる。
【0030】
また、回折輪帯13と光軸p側の屈折面11との境界において、波長λ1の光源とDVD(透明基板厚さt1)を用いて、波長λ1の光が厚さt1の透明基板を透過した波面の位相ずれがλ1/10以下であることが好ましく、λ1/20以下であることが更に好ましい。具体的には、後述の実施例のようなレンズデータをもとに対物レンズに回折輪帯を形成する際に、DVDにおいて回折輪帯13と屈折面11との位相差をほぼ0となるように回折輪帯13の光軸p方向の位置を微妙に調整して定めることによって、実現できる。即ち、図9のように、ブレーズ化波長と使用波長(λ1)との違いによって回折輪帯13では波面収差が生じるが、回折輪帯13の平均波面が屈折面12の波面と位相ずれを生じないように回折輪帯13の光軸p方向の位置を定めればよい。図9のように、屈折部(屈折面)の波面収差に対して回折輪帯の平均波面収差がλ1/10以下になるように調整する。
【0031】
次に、図2により屈折面11と回折輪帯13との境界の段差部13aについて説明する。段差部13aの寸法(深さ)は、その段差部13aにより屈折面との境界で生じる光路差がλ1及びλ2のほぼ整数倍となるように設定する。即ち、いま、波長λ1が655nmである光束が対物レンズ10の第1面10aから入射したとき、図2のように、6λ1の光路差を生じるように段差部13aの深さを定めれば、波長λ2が785nmのとき、λ1:λ2がほぼ5:6なので、波長λ2に対しほぼ5λ2の光路差を生じ、λ1、λ2ともに位相差を生じない。また、段差部13aの寸法(深さ)等を適宜設定することにより、温度変化時に波面収差の劣化を小さくすることができる。即ち、段差部13aの深さは、4μm〜10μmが好ましい。
【0032】
次に、図6により本実施の形態の別の光ピックアップ装置用対物レンズを説明する。図6は本発明の第2の実施の形態を示す光ピックアップ装置用対物レンズの模式的な上半分の断面図である。
【0033】
図6のように、対物レンズ20は、第1面20aに、光軸pに近い屈折面21と、屈折面21の光軸pから離れた外周領域に回転対称に設けられた回折輪帯23と、回折輪帯23の更に外周に設けられた屈折面22とを備えており、図1の対物レンズと同様に使用され得る。対物レンズ20には段差部23aが光軸pから離れた側の回折輪帯23と屈折面22との間の境界に回折輪帯23の母非球面に対し光軸p方向に設けられている。
【0034】
このような段差部23aを光軸方向に適切な段差で設けることにより、CD側のストレール比を高めることができる。段差部23aの段差量は、DVDの波長λ1で段差により生じる光路差が波長の整数倍となるように、ほぼ次式による値とされる。
【0035】
m・λ1/(cosθ−n・cosθ’)
(mは整数、θは入射光線の傾角、θ’は射出光線の傾角、nは屈折率)
【0036】
CD側では回折輪帯23の外側の屈折面22を通過する光束がフレアとなるように球面収差を生じさせているが、このときこのフレア部分がCD用の結像スポットのストレール比に対して影響を与えることが判明した。即ち、上記式の整数mの値が異なる整数値を取るように段差量を変えた場合、DVDの波長λ1に対しては回折輪帯23と屈折面22との間の境界で波長λ1の整数倍だけ位相が変わり、ストレール比は変動しない。一方、CDの波長λ2に対しては境界における位相の変化にλ2の整数倍からの端数が生じ、このとき屈折部22からのストレール比の寄与が変動する。整数mの値を適切に取れば、ストレール比を高くすることができる。段差部23aの段差量(深さ)b(回折輪帯23の破線で示す母非球面と屈折面22との境界の光軸p方向の距離)は1μm以上10μm以下が好ましい。
【0037】
なお、図1及び図6では、回折輪帯13,23が屈折面11,22に対して陥没するように位置しているが、突き出るように位置してもよく、段差部13a,23aの好ましい寸法(深さ)は、絶対値として考えて陥没形状にも突き出し形状にも適用できる。
【0038】
次に、図3により、上述のような対物レンズを備えた本実施の形態にかかる光ピックアップ装置を具体的に説明する。
【0039】
図3に示す光ピックアップ装置は、第1の光ディスクの再生用の第1の光源である第1の半導体レーザ111と、第2の光ディスク再生用の第2の光源である第2の半導体レーザ112とを有している。
【0040】
まず第1の光ディスクを再生する場合、第1の半導体レーザ111からビームを出射し、出射された光束は、両半導体レーザ111、112からの出射光の合成手段であるビームスプリッタ190を透過し、偏光ビームスプリッタ120、コリメータ13、1/4波長板14を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は絞り17によって絞られ、対物レンズ10により第1の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0041】
そして情報記録面220で情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ10、絞り17、1/4波長板14、コリメータ13を透過して、偏光ビームスプリッタ120に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ18により非点収差が与えられ、光検出器300上へ入射し、その出力信号を用いて、第1の光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0042】
また、光検出器300上で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う。この検出に基づいて2次元アクチュエータ150が第1の半導体レーザ111からの光束を第1の光ディスク200の記録面220上に結像するように対物レンズ10を移動させると共に、半導体レーザ111からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ10を移動させる。
【0043】
第2の光ディスクを再生する場合、第2の半導体レーザ112からビームを出射し、出射された光束は、光合成手段であるビームスプリッタ190で反射され、上記第1半導体111からの光束と同様、偏光ビームスプリッタ120、コリメータ13、1/4波長板14、絞り17、対物レンズ10を介して第2の光ディスク200の透明基板210を介して情報記録面220に集光される。
【0044】
そして、情報記録面220で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ10、絞り17、1/4波長板14、コリメータ13、偏光ビームスプリッタ120、シリンドリカルレンズ180を介して、光検出器300上へ入射し、その出力信号を用いて、第2の光ディスク200に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【0045】
また、第1の光ディスクの場合と同様、光検出器300上で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、2次元アクチュエータ150により、合焦、トラッキングのために対物レンズ10を移動させる。
【0046】
なお、半導体レーザ111,半導体レーザ112をユニット化した2波長半導体レーザを使った光学系や、半導体レーザ111,半導体レーザ112,光検出器をユニット化した光源−検出器モジュールを使用した光ピックアップ装置にも本対物レンズは適する。その他当業者に知られた複数の光源を持ったピックアップ光学系に適用することも可能である。
【0047】
【実施例】
次に、図1に相当するDVDとCDとの互換可能な対物レンズの実施例1を説明する。
【0048】
図1の対物レンズ10の第1面10aは、開口数NAL1以下に相当する中央の領域(11)と、開口数NAH1以上に相当する周辺の領域(12)とが屈折非球面であり、開口数NAL1以上、開口数NAH1以下に相当する中問の領域が回折面13である。第1面の反対面の第2面は屈折非球面である。
【0049】
回折面は、回折レリーフをはずしたマクロ的な形状を示す母非球面と、光路差函数とで表す。光路差関数は基準波長の回折光に対し回折面によって付加される光路差をあらわすものとし、光路差関数の値がmλ(mは回折次数)変わるごとに回折輪帯を設けている。
【0050】
光路差関数Φ(h)は次式で表す。
Φ(h)=b0+b2*h2+b4*h4+b6*h6+・・・(mm)
但し、h:光軸からの距離、b0、b2、b4、b6、・・・:光路差関数の係数である。
【0051】
また、非球面は次式で表す。
x=(h2/r)(1+√(1−(1+k)h2/r2)+A0+A2h2+A4h4+A6h6+・・・
但し、A0、A2,A4,A6,・・・:非球面係数、k:円錐係数、r:近軸曲率半径であり、r、d、n、はレンズの曲率半径、面間隔、屈折率を表す。
【0052】
光源波長λ1=655nmのとき、焦点距離f=3.36、像側開口数=0.60(必要開口数NA1=0.60)である。
【0053】
光源波長λ2=785nmのとき、焦点距離f=3.38、像側開口数=0.60(必要開口数NA2=0.50)である。
【0054】
実施例1のレンズデータは次の表1の通りである。
【0055】
【表1】
【0056】
また、この対物レンズの断面図を図4に示し、その球面収差図をDVDの場合を図5(a)に、CDの場合を図5(b)に示す。
【0057】
また、NAL1における段差部13aの深さが6.45μmであり、金型の回折輪帯に対応する金型面を刃先半径4μmのバイトで加工し、1次回折光を用いたときの第1面における回折効率を次の表2に示す。
【0058】
【表2】
【0059】
比較例として、第1面を同様の仕様で全面を回折面とした場合の回折効率は、DVD88%、CD89%であり、この比較例の全面回折レンズと比較すると、本実施例は回折効率が高く、光量をより利用可能であることが分かる。特に、DVDでは、ストレール比が100%であり、レーザ利用効率が優れていることが分かる。
【0060】
次に、実施例2及び実施例3について説明する。実施例2,3は、実施例1と同様のDVDとCDとの互換可能な対物レンズであって、図4とほぼ同様の断面を有し、図1と図6とを組み合わせた形状であって、回折輪帯の光軸に近い屈折面との境界における段差部13a(図1)及び光軸から遠い屈折面との境界における段差部23a(図6)を有している。回折面は、実施例1と同様の回折レリーフをはずしたマクロ的な形状を示す母非球面と、上述の式による光路差函数とで表す。また、非球面も上述の式で表される。
【0061】
実施例2の対物レンズは、光源波長λ1=655nmのとき、焦点距離f=3.36、像側開口数=0.60(必要開口数NA1=0.60)である。
【0062】
光源波長λ2=785nmのとき、焦点距離f=3.38、像側開口数=0.60(必要開口数NA2=0.50)である。
【0063】
実施例2のレンズデータは次の表3の通りである。
【0064】
【表3】
【0065】
また、NAH1における段差部(図6の段差部23aに相当する)の深さは2.752μmであり、NAL1における段差部(図1の段差部13aに相当する)の深さは6.447μmである。なお、段差部の深さの符号は、その境界部において外側の部分が内側の部分よりも像側(光情報記録媒体側)に変位しているときを正とする。実施例2の対物レンズの球面収差図をDVDの場合を図7(a)に、CDの場合を図7(b)に示す。
【0066】
また、実施例3の対物レンズは、光源波長λ1=660nmのとき、焦点距離f=3.36、像側開口数=0.60(必要開口数NA1=0.60)である。
【0067】
光源波長λ2=794nmのとき、焦点距離f=3.38、像側開口数=0.60(必要開口数NA2=0.45)である。
【0068】
実施例3のレンズデータは次の表4の通りである。
【0069】
【表4】
【0070】
また、NAH1における段差部(図6の段差部23aに相当する)の深さは−2.784μmであり、NAL1における段差部(図1の段差部13aに相当する)の深さは6.378μmである。なお、段差部の深さの符号は、その境界部において外側の部分が内側の部分よりも像側(光情報記録媒体側)に変位しているときを正とする。実施例3の対物レンズの球面収差図をDVDの場合を図8(a)に、CDの場合を図8(b)に示す。なお、表3及び表4では10のべき乗の表現にE(またはe)を用いて、例えば、E−02(=10−2)のように表している。
【0071】
以上の実施例においては、対物レンズの1つの面を3つの分割面(領域)に構成し、中間領域に回折構造を備えた分割面としたが、分割面数はこれに限定されることなく、更に3以上の分割面を設けた構成としてもよく、例えば、回折構造を備えた領域内が更に複数の分割面に構成されてもよく、また中心領域等の回折構造を備えていない屈折面の領域が更に分割面に構成されていてもよい。
【0072】
【発明の効果】
本発明の光ピックアップ装置用対物レンズ及びその対物レンズを備える光ピックアップ装置によれば、光源からの光量を十分に利用することができ、情報記録媒体からの光の誤検出も生ぜず、製造コストの上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態の対物レンズの模式的な上半分の断面図である。
【図2】図1の要部を拡大した断面図である。
【図3】図1の対物レンズを備える本実施の形態の光ピックアップ装置の概略図である。
【図4】実施例1の対物レンズの断面図である。
【図5】実施例1の対物レンズに関するDVDの場合の球面収差図(a)、CDの場合の球面収差図(b)である。
【図6】本実施の形態の別の対物レンズの模式的な上半分の断面図である。
【図7】実施例2の対物レンズに関するDVDの場合の球面収差図(a)、CDの場合の球面収差図(b)である。。
【図8】実施例3の対物レンズに関するDVDの場合の球面収差図(a)、CDの場合の球面収差図(b)である。
【図9】図1の対物レンズに関するDVDの場合の球面収差を模式的に示す図である。
【符号の説明】
10 対物レンズ
10a 第1面
11、12 屈折面
13 回折輪帯
13a 段差部
20 対物レンズ
20a 第1面
21、22 屈折面
23 回折輪帯
23a 段差部
111 第1の半導体レーザ
112 第2の半導体レーザ
200 光ディスク(情報記録媒体)
300 光検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an objective lens and an optical pickup device used for recording or reproducing information on an information recording medium in the optical pickup device.
[0002]
[Prior art]
At least an objective lens is commonly used as an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information for a plurality of information recording media (for example, optical discs) such as CDs and DVDs having different recording densities and transparent substrate thicknesses. Thus, it is desired to reduce the size and cost of the apparatus, and various objective lenses and optical pickup apparatuses have been proposed.
[0003]
For example, the objective lens is provided with a notch as a special ring zone in a ring shape, and one surface of the objective lens is configured as a plurality of divided surfaces (for example, three divided surfaces), and a part of the plurality of divided surfaces (for example, light) The first divided surface on the axis side) can be used for recording and / or reproducing information on two information recording media having different recording densities and transparent substrate thicknesses, and a part of the remaining divided surfaces ( For example, the second divided surface adjacent to the first divided surface is made mainly usable for recording and / or reproducing information on one information recording medium (for example, an information recording medium having a smaller required numerical aperture). The remaining (eg, the third divided surface adjacent to the second divided surface) can be used mainly for recording and / or reproducing information on the other information recording medium (for example, the information recording medium having a larger required numerical aperture). It is known to do. One example thereof is that described in JP-A-11-96585. However, in the objective lens provided with the ring-shaped notch as described above, erroneous detection may occur in the focus signal. For example, of the three divided surfaces provided on one surface of the objective lens, the light beam that has passed through the second divided surface at the time of DVD recording or reproduction is projected onto the sensor by the second divided surface whose spherical aberration has been corrected for CD. In some cases, the light is defocused and condensed and erroneously detected as a focus signal.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-283668 discloses that a hologram type ring lens is used so that the hologram portion is not diffracted with respect to 650 nm wavelength light for DVD (using 0th order light), and 780 nm wavelength light for CD is used. Describes an optical pickup device that is diffracted into primary light to act.
[0005]
However, in this way, the objective lens is provided with a dividing surface, and one of the dividing surfaces uses a zero-order light at one wavelength and a first-order light at the other wavelength, or a diffraction surface using a first-order light. In some cases, the diffraction efficiency becomes low and the amount of light from the light source cannot be fully utilized, and erroneous detection occurs in the focus signal.
[0006]
In addition, providing a diffractive surface on the entire surface of the objective lens is not preferable from the viewpoint of an increase in manufacturing cost because the cost of manufacturing the mold is high.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above-described problems of the prior art, the present invention can fully utilize the amount of light from the light source, can prevent erroneous detection of light from the information recording medium, and can suppress an increase in manufacturing cost. An object is to provide an objective lens for an optical pickup device and an optical pickup device including the objective lens.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an objective lens for an optical pickup device according to the present invention has a lens surface provided with a region without a diffractive structure across a region with a diffractive structure in a direction from the optical axis side toward the outside. The diffractive structure has the same order (excluding the 0th order light) with respect to light beams of at least two wavelengths (λ1, λ2) having different orders of diffracted light that generate the maximum amount of diffracted light. It is characterized by being. The “same order” means that the orders are the same, including positive and negative signs.
[0009]
The position where the region having the diffractive structure is provided is the wavelength of the light source used in the optical pickup device using the objective lens, the thickness of the transparent substrate of the information recording medium, the information recording density of the information recording medium, etc. And is determined according to the required numerical aperture of the objective lens determined for each information recording medium.
[0010]
For example, in the optical pickup device, a numerical aperture required for the objective lens when reproducing or recording two information recording media is different, and a region having the diffractive structure in the vicinity of the smaller numerical aperture is provided. It is desirable to set. As a result, it is possible to collect light with an appropriate spot diameter having diffraction-limited performance on an information recording medium having a smaller numerical aperture, and conversely, a larger required numerical aperture. On the other side of the information recording medium, it is possible to contribute to image formation in a region that is not normally used and may be focused by defocusing to cause erroneous detection of the focus signal, and has a diffraction structure. By providing a region that does not have a diffractive structure between the two regions, the light amount loss can be reduced compared to a diffractive structure that generates a light amount loss for different wavelengths, so the amount of light from the light source that contributes to information recording or reproduction can be reduced. Utilization efficiency can be increased, and erroneous detection of the focus signal can be prevented, so that the performance of the optical pickup device can be improved.
[0011]
In addition, as described above, by providing the region without the diffractive structure across the region with the diffractive structure, the light quantity utilization efficiency is improved as compared with the case where the diffractive structure is provided over the entire surface, and the diffraction ring zone. Since the number is small, it is possible to shorten the man-hours for processing the mold for forming the lens, and to reduce the manufacturing cost of the mold.
[0012]
In addition, the use efficiency of the light quantity is further improved by forming a region having no diffractive structure as a refractive surface in a region including the optical axis on the lens surface.
[0013]
In the objective lens for an optical pickup device according to the present invention, the optical pickup device includes a first light source having a wavelength λ1 and a second light source having a wavelength λ2 (λ1 <λ2). A second light source emits a first light beam for reproducing or recording information on a first optical information recording medium having a transparent substrate thickness t1, and a second light source emits second optical information having a transparent substrate thickness t2. Optical information of the objective lens necessary for recording and / or reproducing the first optical information recording medium with the first light source by emitting a second light beam for reproducing or recording information on the recording medium A required numerical aperture on the recording medium side is NA1, and a required numerical aperture on the optical information recording medium side of the objective lens necessary for recording and / or reproducing the second optical information recording medium with the second light source is set to NA1. When NA2 (NA2 <NA1), the pair The lens has a region having a diffraction structure rotationally symmetric with respect to an optical axis on at least one surface, and the first optical information recording medium is recorded and / or reproduced when the first light source is used for recording and / or reproduction. The Nth-order diffracted light (N is an integer other than 0) from the region having the diffractive structure is used, and the diffractive structure is provided when the second optical information recording medium is recorded and / or reproduced by the second light source. Using the Mth order diffracted light (M = N) from the region, the Nth order diffracted light from the circumference farthest from the optical axis of the region having the diffractive structure of the light beam from the first light source is The N-th order diffracted light from the circumference closest to the optical axis of the region having the diffractive structure of the light beam from the first light source is converted into a light beam having a numerical aperture of NAH1 on the information recording medium side. When the numerical aperture on the recording medium side is converted into a light beam of NAL1,
NAH1 <NA1
(1/3) NA2 <NAL1 <NA2
It is characterized by satisfying.
[0014]
In particular, in a DVD / CD compatible optical pickup device, a light source having a wavelength of 655 ± 30 nm is used for DVD, and a light source having a wavelength of 785 ± 30 nm is used for CD. In the system to
0.45 ≦ NAH1 ≦ 0.56 and 0.3 ≦ NAL1 ≦ 0.45
It is preferable that More preferably, the position of the region having the diffractive structure is an image-side numerical aperture of the objective lens of 0.3 to 0.5, and more preferably 0.35 to 0.47.
[0015]
Further, 0.05 ≦ (NAH1-NAL1) ≦ 0.20 is preferable, and 0.07 ≦ (NAH1-NAL1) ≦ 0.13 is further preferable.
[0016]
As a specific design, for example, in a DVD / CD compatible optical Bicup device, up to the numerical aperture required for a DVD excluding a region having a diffractive structure (that is, a central region and a peripheral region) Aspherical shape with well-corrected spherical aberration compared to DVD, and diffracted by correcting spherical aberration that deteriorates due to the difference in thickness of the transparent substrate with respect to a CD having a transparent substrate thickness different from that of DVD. An aspherical shape in which the area near the numerical aperture necessary for the CD (ie, the intermediate area) is corrected with good spherical aberration with respect to the DVD so that focusing with an appropriate spot diameter with limit performance can be performed. As a mother aspherical surface having a different aspherical shape, a spherical aberration with respect to a DVD deteriorates only with this mother aspherical surface. A diffraction structure is provided in this region, and the first-order diffracted light from that region is coupled to the DVD. Spherical aberration is well corrected contribute to, first-order diffracted light by the region against CD can be created by designing the diffractive structure so as to contribute to the image formation. Of course, the objective lens of the present invention can be designed by various applications without being limited to such a design. Note that the DVD / CD compatible optical Bicup device is capable of at least one of information recording and reproduction with respect to at least one type of DVD and information with respect to at least one type of CD. This is an optical pickup device capable of at least one of recording and reproduction. Examples of various CDs include CD-R, CD-RW, CD-Video, and CD-ROM. Examples of DVD include DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, and DVD-RW. .
[0017]
Further, N = 1, and it is preferable to use first-order diffracted light for both the first and second information recording media.
[0018]
In addition, at the boundary between the region having the diffractive structure and the region not having the diffractive structure closest to the optical axis, the light having the wavelength λ1 is transmitted using the first light source and the first optical information recording medium. The phase shift of the wavefront transmitted through the transparent substrate having the thickness t1 is preferably λ1 / 10 or less, and more preferably λ1 / 20 or less.
[0019]
In addition, a step portion is provided on the most optical axis side circumference of the region having the diffractive structure, and the depth of the step portion is such that the optical path difference generated at the boundary with the refracting surface is λ1 and λ2. It is preferably set to be an integer multiple, so that the phase shift due to the step portion can be made substantially zero at each wavelength of λ1 and λ2.
[0020]
Specifically, the diffractive structure has a refracting surface on the optical axis side so as to have a step portion at the most optical axis side circumference of the region having the diffractive structure, and the depth of the step portion is not less than 4 μm and not more than 10 μm. The shape can be depressed or protruded.
[0021]
On the other hand, the region having the diffractive structure also has a step portion on the circumference farthest from the optical axis, and in this step portion, the refracting surface far from the optical axis is depressed or protruded with respect to the diffractive structure. Can be shaped. With this structure, it is possible to reduce the deterioration of wavefront aberration when the temperature changes. That is, a step is provided in the optical axis direction at the boundary between the region having the diffractive structure and the region not having the diffractive structure farthest from the optical axis, and the step is 1 μm or more and 10 μm or less in the optical axis direction. It can be made to have a level difference. When the step portion is 1 μm or more, the Strehl ratio on the second optical information recording medium (for example, CD) side can be increased, and when it is 10 μm or less, the temperature characteristics relating to wavefront aberration do not deteriorate. Note that the step portion provided in the optical axis direction may of course be provided with an inclination with respect to the optical axis direction. In this case as well, the step in the optical axis direction may be 1 μm or more and 10 μm or less. In particular, the stepped portion is preferably a step parallel to the optical axis direction.
[0022]
An optical pickup device according to the present invention includes a first light source that emits a first light beam having a wavelength λ1 for reproducing or recording information on a first optical information recording medium having a transparent substrate thickness t1. A second light source for emitting a second light beam having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) for reproducing or recording information on the second optical information recording medium having a thickness t2 of the transparent substrate; A light detector for detecting light from the information recording medium 2 and a lens surface provided with a region not provided with a diffractive structure across a region provided with a diffractive structure in a direction from the optical axis side toward the outside; The diffractive structure is an objective lens having a shape having the same order (excluding the 0th order) with respect to light beams of at least two wavelengths (λ1, λ2) having different orders of diffracted light that generate the maximum amount of diffracted light. It is characterized by comprising.
[0023]
Further, another optical pickup device according to the present invention provides a first light source that emits a first light flux having a wavelength λ1 for reproducing or recording information on a first optical information recording medium having a transparent substrate thickness t1. A second light source that emits a second light beam having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) for reproducing or recording information on the second optical information recording medium having a transparent substrate thickness t2. And a photodetector for detecting light from the second information recording medium, and an objective lens having a region having a diffraction structure rotationally symmetric with respect to the optical axis on at least one surface, NA1 is a required numerical aperture on the optical information recording medium side of the objective lens required for recording and / or reproducing one optical information recording medium with the first light source, and the second optical information recording medium is Necessary for recording and / or playback with a second light source The required numerical aperture on the optical information recording medium side of the objective lens is NA2 (NA2 <NA1), and the diffraction structure is formed when the first optical information recording medium is recorded and / or reproduced by the first light source. N-order diffracted light (N is an integer other than 0) from the provided area is used to record and / or reproduce the second optical information recording medium with the second light source from the area provided with the diffractive structure. The Nth order diffracted light (M = N) of the light beam from the first light source and the Nth order diffracted light from the circumference farthest from the optical axis of the region having the diffractive structure is an optical information recording medium. N-th order diffracted light from the circumference closest to the optical axis of the region having the diffractive structure of the light beam from the first light source is converted into a light beam having a numerical aperture of NAH1 on the optical information recording medium side Is converted to a NAL1 luminous flux,
NAH1 <NA1
(1/3) NA2 <NAL1 <NA2
It is characterized by satisfying.
[0024]
The objective lens of the above-described optical pickup device can obtain the same effect by using an objective lens having the above-described features. In the present invention, as the first and second optical information recording media, for example, various CDs such as CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM, DVD, DVD-ROM, DVD-ROM, etc. Various types of DVDs such as RAM, DVD-R, DVD-RW, etc., and disk-shaped information recording media such as MDs are included, but new high-density information recording media with higher recording density are also included.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the upper half of an objective lens for an optical pickup device showing an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
[0026]
The
[0027]
As an example, in the case of corresponding to a DVD having a required numerical aperture of 0.6 at a wavelength of 655 nm and a CD having a required numerical aperture of 0.5 at a wavelength of 785 nm, the NA0. The
[0028]
This refracting
[0029]
Also, when mass-producing objective lenses by mold molding, if the production volume is large, a large number of molds themselves are required, which increases the processing man-hours, especially for diffractive lenses, it takes time to process the mold corresponding to the diffraction zone. However, the structure of the intermediate diffraction ring zone has a smaller number of ring zones than the entire surface diffraction structure and the number of processing steps can be shortened, so that the mold cost can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
[0030]
Further, at the boundary between the
[0031]
Next, the
[0032]
Next, another objective lens for an optical pickup device of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the upper half of an objective lens for an optical pickup device showing a second embodiment of the present invention.
[0033]
As shown in FIG. 6, the
[0034]
By providing such a
[0035]
m · λ1 / (cos θ−n · cos θ ′)
(M is an integer, θ is the tilt angle of incident light, θ ′ is the tilt angle of outgoing light, and n is the refractive index)
[0036]
On the CD side, spherical aberration is caused so that the light beam passing through the refracting
[0037]
In FIGS. 1 and 6, the
[0038]
Next, the optical pickup device according to the present embodiment provided with the above-described objective lens will be specifically described with reference to FIG.
[0039]
The optical pickup device shown in FIG. 3 includes a
[0040]
First, when reproducing the first optical disk, a beam is emitted from the
[0041]
Then, the light beam modulated and reflected by the information bit on the
[0042]
In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the
[0043]
When reproducing the second optical disk, a beam is emitted from the
[0044]
Then, the light beam modulated and reflected by the information pits on the
[0045]
Further, as in the case of the first optical disc, the spot shape change on the
[0046]
An optical pickup apparatus using an optical system using a two-wavelength semiconductor laser in which the
[0047]
【Example】
Next, Embodiment 1 of an objective lens compatible with DVD and CD corresponding to FIG. 1 will be described.
[0048]
The
[0049]
The diffractive surface is represented by a mother aspherical surface showing a macroscopic shape with the diffraction relief removed and an optical path difference function. The optical path difference function represents the optical path difference added by the diffraction surface to the diffracted light of the reference wavelength, and a diffraction ring zone is provided every time the value of the optical path difference function changes by mλ (m is the diffraction order).
[0050]
The optical path difference function Φ (h) is expressed by the following equation.
Φ (h) = b0 + b2 * h2 + b4 * h4 + b6 * h6 + (mm)
Where h: distance from the optical axis, b0, b2, b4, b6,...: Coefficients of the optical path difference function.
[0051]
An aspherical surface is expressed by the following equation.
x = (h2 / r) (1 + √ (1- (1 + k) h2 / r2) + A0 + A2h2 + A4h4 + A6h6 +.
Where A0, A2, A4, A6,...: Aspherical coefficient, k: conical coefficient, r: paraxial radius of curvature, r, d, n are the curvature radius, surface spacing, and refractive index of the lens. To express.
[0052]
When the light source wavelength is λ1 = 655 nm, the focal length f = 3.36 and the image-side numerical aperture = 0.60 (required numerical aperture NA1 = 0.60).
[0053]
When the light source wavelength is λ2 = 785 nm, the focal length f = 3.38 and the image-side numerical aperture = 0.60 (required numerical aperture NA2 = 0.50).
[0054]
The lens data of Example 1 is as shown in Table 1 below.
[0055]
[Table 1]
[0056]
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the objective lens, and FIG. 5A shows the spherical aberration diagram in the case of DVD and FIG. 5B shows the case of CD.
[0057]
Further, the depth of the stepped
[0058]
[Table 2]
[0059]
As a comparative example, the diffraction efficiency when the first surface has the same specifications and the entire surface is a diffractive surface is DVD 88% and CD 89%. Compared with the full surface diffractive lens of this comparative example, this example has a diffraction efficiency of It is high and it turns out that light quantity can be utilized more. In particular, in DVD, the Strehl ratio is 100%, and it can be seen that the laser utilization efficiency is excellent.
[0060]
Next, Example 2 and Example 3 will be described. Examples 2 and 3 are objective lenses that are compatible with DVD and CD as in Example 1, and have substantially the same cross section as in FIG. 4, and are a combination of FIG. 1 and FIG. Thus, it has a
[0061]
The objective lens of Example 2 has a focal length f = 3.36 and an image-side numerical aperture = 0.60 (necessary numerical aperture NA1 = 0.60) when the light source wavelength λ1 = 655 nm.
[0062]
When the light source wavelength is λ2 = 785 nm, the focal length f = 3.38 and the image-side numerical aperture = 0.60 (required numerical aperture NA2 = 0.50).
[0063]
The lens data of Example 2 is as shown in Table 3 below.
[0064]
[Table 3]
[0065]
Further, the depth of the step portion (corresponding to the
[0066]
The objective lens of Example 3 has a focal length f = 3.36 and an image-side numerical aperture = 0.60 (necessary numerical aperture NA1 = 0.60) when the light source wavelength λ1 = 660 nm.
[0067]
When the light source wavelength is λ2 = 794 nm, the focal length f = 3.38 and the image-side numerical aperture = 0.60 (necessary numerical aperture NA2 = 0.45).
[0068]
The lens data of Example 3 is as shown in Table 4 below.
[0069]
[Table 4]
[0070]
Further, the depth of the stepped portion (corresponding to the stepped
[0071]
In the above embodiment, one surface of the objective lens is configured as three divided surfaces (regions) and a divided surface having a diffractive structure in the intermediate region. However, the number of divided surfaces is not limited to this. Further, a configuration in which three or more dividing surfaces are further provided, for example, a region having a diffractive structure may be further formed into a plurality of dividing surfaces, and a refracting surface not having a diffractive structure such as a central region. These areas may be further formed on a dividing surface.
[0072]
【The invention's effect】
According to the objective lens for an optical pickup device of the present invention and the optical pickup device including the objective lens, the light amount from the light source can be sufficiently utilized, and no erroneous detection of light from the information recording medium occurs, resulting in a manufacturing cost. Can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an upper half of an objective lens according to the present embodiment.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
3 is a schematic diagram of an optical pickup device of the present embodiment including the objective lens of FIG.
4 is a sectional view of an objective lens according to Example 1. FIG.
5A is a spherical aberration diagram in the case of DVD related to the objective lens of Example 1, and FIG. 5B is a spherical aberration diagram in the case of CD.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the upper half of another objective lens according to the present embodiment.
FIG. 7A is a spherical aberration diagram in the case of DVD related to the objective lens of Example 2, and FIG. 7B is a spherical aberration diagram in the case of CD. .
FIG. 8A is a spherical aberration diagram in the case of DVD related to the objective lens of Example 3, and FIG. 8B is a spherical aberration diagram in the case of CD.
FIG. 9 is a diagram schematically showing spherical aberration in the case of a DVD related to the objective lens shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
10 Objective lens
10a first side
11, 12 Refractive surface
13 Diffraction ring zone
13a Step part
20 Objective lens
20a first side
21, 22 Refractive surface
23 Diffraction Ring Zone
23a Stepped part
111 First semiconductor laser
112 Second semiconductor laser
200 Optical disc (information recording medium)
300 photodetector
Claims (21)
前記回折構造は、最大の回折光量を発生する回折光の次数が互いに異なる少なくとも2つの波長(λ1,λ2)の光束に対して同一次数(但し、0次を除く)となる形状であることを特徴とする光ピックアップ装置用対物レンズ。In the direction from the optical axis side to the outside, a lens surface provided with a region not provided with a diffractive structure across a region provided with a diffractive structure,
The diffractive structure has a shape that has the same order (excluding the 0th order) with respect to light beams having at least two wavelengths (λ1, λ2) having different orders of diffracted light that generate the maximum amount of diffracted light. An objective lens for an optical pickup device.
第1の光源は透明基板の厚さがt1の第1の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために第1の光束を射出し、
第2の光源は透明基板の厚さがt2の第2の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために第2の光束を射出し、
前記第1の光情報記録媒体を前記第1の光源で記録及び/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1とし、
前記第2の光情報記録媒体を前記第2の光源で記録及び/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(NA2<NA1)としたとき、
前記対物レンズは少なくとも1つの面に、光軸に対して回転対称な回折構造を備えた領域を有し、
前記第1の光情報記録媒体を前記第1の光源で記録及び/または再生するときに前記回折構造を備えた領域からのN次回折光(Nは0でない整数)を利用し、
前記第2の光情報記録媒体を前記第2の光源で記録及び/または再生するときに前記回折構造を備えた領域からのM次回折光(M=N)を利用し、
前記第1の光源からの光束の、前記回折構造を備えた領域の最も光軸から離れた円周からのN次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、
前記第1の光源からの光束の、前記回折構造を備えた領域の最も光軸側の円周からのN次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換される場合に、
NAH1<NA1
(1/3)NA2<NAL1<NA2
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用対物レンズ。An objective lens for an optical pickup device, wherein the optical pickup device includes a first light source having a wavelength λ1 and a second light source having a wavelength λ2 (λ1 <λ2).
The first light source emits a first light beam for reproducing or recording information on the first optical information recording medium having a transparent substrate thickness t1.
The second light source emits a second light beam for reproducing or recording information on the second optical information recording medium having a transparent substrate thickness t2.
NA1 is a required numerical aperture on the optical information recording medium side of the objective lens required for recording and / or reproducing the first optical information recording medium with the first light source,
When the required numerical aperture on the optical information recording medium side of the objective lens necessary for recording and / or reproducing the second optical information recording medium with the second light source is NA2 (NA2 <NA1),
The objective lens has a region having a diffraction structure rotationally symmetric with respect to the optical axis on at least one surface;
When recording and / or reproducing the first optical information recording medium with the first light source, N-order diffracted light (N is an integer other than 0) from the region having the diffractive structure is used.
When recording and / or reproducing the second optical information recording medium with the second light source, M-order diffracted light (M = N) from the region having the diffractive structure is used,
The Nth order diffracted light from the circumference farthest from the optical axis of the region having the diffractive structure of the light beam from the first light source is converted into a light beam having a numerical aperture of NAH1 on the optical information recording medium side,
N-th order diffracted light from the circumference closest to the optical axis of the region having the diffractive structure of the light beam from the first light source is converted into a light beam having a numerical aperture of NAL1 on the optical information recording medium side. ,
NAH1 <NA1
(1/3) NA2 <NAL1 <NA2
An objective lens for an optical pickup device, characterized in that:
0.45≦NAH1≦0.56
0.3≦NAL1≦0.45The objective lens for an optical pickup device according to claim 4, wherein the NAH1 and the NAL1 satisfy the following expression.
0.45 ≦ NAH1 ≦ 0.56
0.3 ≦ NAL1 ≦ 0.45
透明基板の厚さがt2の第2の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために波長λ2(λ1<λ2)の第2の光束を射出する第2の光源と、
前記第1及び第2の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、
光軸側から外側に向かう方向に、回折構造を備えた領域を挟んで回折構造を備えない領域を設けたレンズ面を有し、前記回折構造は、前記第1の光束に対して最大の回折光量を発生する回折光の次数と、前記第2の光束に対して最大の回折光量を発生する回折光の次数が同一次数(但し、0次光を除く)となる形状である対物レンズとを、具備することを特徴とする光ピックアップ装置。A first light source that emits a first light beam having a wavelength λ1 for reproducing or recording information on the first optical information recording medium having a thickness t1 of the transparent substrate;
A second light source that emits a second light beam having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) for reproducing or recording information on a second optical information recording medium having a transparent substrate thickness t2.
A photodetector for detecting light from the first and second information recording media;
In a direction from the optical axis side to the outside, a lens surface having a region not provided with a diffractive structure sandwiching a region provided with a diffractive structure is provided, and the diffractive structure has a maximum diffraction with respect to the first light flux. An objective lens having a shape in which the order of the diffracted light that generates the amount of light and the order of the diffracted light that generates the maximum amount of diffracted light with respect to the second light flux are the same order (excluding the 0th order light) An optical pickup device comprising:
透明基板の厚さがt2の第2の光情報記録媒体に対する情報の再生または記録のために波長λ2(λ1<λ2)の第2の光束を射出する第2の光源と、
前記第1及び第2の情報記録媒体からの光を検出する光検出器と、
少なくとも1つの面に、光軸に対して回転対称な回折構造を備えた領域を有する対物レンズと、を具備し、
前記第1の光情報記録媒体を前記第1の光源で記録及び/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA1とし、
前記第2の光情報記録媒体を前記第2の光源で記録及び/または再生するために必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要開口数をNA2(NA2<NA1)とし、
前記第1の光情報記録媒体を前記第1の光源で記録及び/または再生するときに前記回折構造を備えた領域からのN次回折光(Nは0でない整数)を利用し、
前記第2の光情報記録媒体を前記第2の光源で記録及び/または再生するときに前記回折構造を備えた領域からのM次回折光(M=N)を利用し、
前記第1の光源からの光束の、前記回折構造を備えた領域の最も光軸から離れた円周からのN次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAH1の光束に変換され、
前記第1の光源からの光束の、前記前記回折構造を備えた領域の最も光軸側の円周からのN次回折光は、光情報記録媒体側の開口数がNAL1の光束に変換される場合に、
NAH1<NA1
(1/3)NA2<NAL1<NA2
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。A first light source that emits a first light beam having a wavelength λ1 for reproducing or recording information on the first optical information recording medium having a thickness t1 of the transparent substrate;
A second light source that emits a second light beam having a wavelength λ2 (λ1 <λ2) for reproducing or recording information on a second optical information recording medium having a transparent substrate thickness t2.
A photodetector for detecting light from the first and second information recording media;
An objective lens having a region having a diffractive structure rotationally symmetric with respect to the optical axis on at least one surface;
NA1 is a required numerical aperture on the optical information recording medium side of the objective lens required for recording and / or reproducing the first optical information recording medium with the first light source,
The required numerical aperture on the optical information recording medium side of the objective lens required for recording and / or reproducing the second optical information recording medium with the second light source is NA2 (NA2 <NA1),
When recording and / or reproducing the first optical information recording medium with the first light source, N-order diffracted light (N is an integer other than 0) from the region having the diffractive structure is used.
When recording and / or reproducing the second optical information recording medium with the second light source, M-order diffracted light (M = N) from the region having the diffractive structure is used,
The Nth order diffracted light from the circumference farthest from the optical axis of the region having the diffractive structure of the light beam from the first light source is converted into a light beam having a numerical aperture of NAH1 on the optical information recording medium side,
The Nth-order diffracted light from the circumference closest to the optical axis of the region having the diffractive structure of the light beam from the first light source is converted into a light beam having a numerical aperture of NAL1 on the optical information recording medium side In addition,
NAH1 <NA1
(1/3) NA2 <NAL1 <NA2
An optical pickup device satisfying the requirements.
0.45≦NAH1≦0.56
0.3≦NAL1≦0.4515. The optical pickup device according to claim 14, wherein the NAH1 and the NAL1 satisfy the following expression.
0.45 ≦ NAH1 ≦ 0.56
0.3 ≦ NAL1 ≦ 0.45
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