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JP2006012394A - Optical system, optical pickup device, and optical disk driving device - Google Patents

Optical system, optical pickup device, and optical disk driving device Download PDF

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JP2006012394A
JP2006012394A JP2005149444A JP2005149444A JP2006012394A JP 2006012394 A JP2006012394 A JP 2006012394A JP 2005149444 A JP2005149444 A JP 2005149444A JP 2005149444 A JP2005149444 A JP 2005149444A JP 2006012394 A JP2006012394 A JP 2006012394A
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JP
Japan
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optical
wavelength
optical system
light beam
light
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Application number
JP2005149444A
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Japanese (ja)
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Seino Ikenaka
清乃 池中
Toru Kimura
徹 木村
Yuichi Shin
勇一 新
Nobuyoshi Mori
伸芳 森
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Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system capable of correcting a spherical aberration caused by a difference in protective layer thickness among a high-density optical disk, a DVD, and a CD and a spherical aberration caused by a difference in used wavelength among these optical disks by the operation of a phase structure including a diffraction structure, and obtaining high light utilization efficiency even in a wavelength area in the vicinity of 400nm, 650nm or 780nm, an optical pickup device, and an optical disk driving device. <P>SOLUTION: This optical system is arranged in an optical path common among the first luminous flux of a first wavelength λ<SB>1</SB>, the second luminous flux of a second wavelength λ<SB>2</SB>(>λ<SB>1</SB>) and the third luminous flux of a third wavelength λ<SB>3</SB>(>λ<SB>2</SB>). It is constructed by laminating two materials having different Abbe numbers on a d line. A phase structure having an annular step is formed on the boundary surface of the two materials. The phase structure has no aberration correction function for the first luminous flux but has an aberration correction function for the second and third luminous fluxes. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光学系、光ピックアップ装置、及び光ディスクドライブ装置に関する。   The present invention relates to an optical system, an optical pickup device, and an optical disk drive device.

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(赤色レーザ光源を使用)、及びCD(赤外レーザ光源を使用)とに対して互換性を有する光ピックアップ装置及びこのような光ピックアップ装置に用いられる光学素子が知られている(例えば、特許文献1〜3を参照)。
特開2004−079146号公報 特開2002−298422号公報 特開2003−207714号公報
Conventionally, an optical pickup compatible with a high density optical disc, a DVD (using a red laser light source), and a CD (using an infrared laser light source) whose recording density is increased by using a blue-violet laser light source. Devices and optical elements used in such optical pickup devices are known (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
JP 2004-079146 A JP 2002-298422 A JP 2003-207714 A

特許文献1の数値実施例7には、対物レンズの表面上に、青紫色レーザ光束では2次回折光を発生させ、赤色レーザ光束と赤外レーザ光束では1次回折光を発生させるような回折構造を設けて、この回折構造の作用により、高密度光ディスクとDVDの保護層厚みの差による球面収差を補正し、更に、CDに対する情報の記録/再生時には発散光束を対物レンズに入射させることで、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する対物レンズが開示されている。
この対物レンズでは、何れの波長領域においても回折効率を高く確保できるものの、CDに対する情報の記録/再生時において、赤外レーザ光束の発散度合いが強くなりすぎて、対物レンズがトラッキングした際のコマ収差発生が大きくなりすぎるため、CDに対して良好な記録/再生特性が得られない、という課題がある。
Numerical Example 7 of Patent Document 1 has a diffractive structure on the surface of an objective lens that generates second-order diffracted light with a blue-violet laser beam and first-order diffracted light with a red laser beam and an infrared laser beam. Due to the action of this diffractive structure, spherical aberration due to the difference in the protective layer thickness between the high-density optical disc and the DVD is corrected, and a divergent light beam is incident on the objective lens when recording / reproducing information with respect to the CD. An objective lens that corrects spherical aberration due to the difference in the thickness of the protective layer between a density optical disk and a CD is disclosed.
Although this objective lens can secure a high diffraction efficiency in any wavelength region, the degree of divergence of the infrared laser beam becomes too strong at the time of recording / reproducing information on a CD, and the coma when the objective lens is tracking. There is a problem in that good recording / reproducing characteristics cannot be obtained with respect to a CD because the generation of aberration becomes too large.

また、特許文献2の数値実施例3には、対物レンズの表面上に、青紫色レーザ光束では3次回折光を発生させ、赤色レーザ光束と赤外レーザ光束では2次回折光を発生させるような回折構造を設けて、高密度光ディスクとDVDとCDの保護層厚さの違いによる球面収差を補正した対物レンズが開示されている。
この対物レンズでは、回折構造の作用により、高密度光ディスクとDVDの保護層厚みの差による球面収差、更には、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が補正可能であるものの、青紫色レーザ光束の3次回折光の回折効率と、赤外レーザ光束の2次回折光の回折効率が70%程度と低いため、光ディスクに対する記録/再生速度の高速化に対応出来ない、光検出器での検出信号のS/N比が低いため良好な記録/再生特性が得られない、レーザ光源に印加する電圧が高くなるためレーザ光源の寿命が短くなる、という課題がある。
In Numerical Example 3 of Patent Document 2, diffraction is performed on the surface of the objective lens such that a third-order diffracted light is generated with a blue-violet laser beam and a second-order diffracted light is generated with a red laser beam and an infrared laser beam. An objective lens is disclosed which has a structure and corrects spherical aberration due to the difference in the thickness of the protective layer between the high-density optical disc and DVD and CD.
Although this objective lens can correct spherical aberration due to the difference in the protective layer thickness between the high-density optical disk and the DVD and further spherical aberration due to the difference in the protective layer thickness between the high-density optical disk and the CD due to the action of the diffractive structure. Since the diffraction efficiency of the third-order diffracted light of the blue-violet laser beam and the diffraction efficiency of the second-order diffracted light of the infrared laser beam are as low as about 70%, the photodetector cannot cope with the increase in the recording / reproducing speed for the optical disk. There are problems in that good recording / reproduction characteristics cannot be obtained due to the low S / N ratio of the detection signal, and that the life of the laser light source is shortened because the voltage applied to the laser light source is high.

特許文献1に記載の対物レンズにおいて、回折構造により高密度光ディスクとCDの保護層厚みの差による球面収差を補正できない理由、或いは、特許文献2に記載の対物レンズにおいて、青紫波長領域の3次回折光の回折効率と、赤外波長領域の2次回折光の回折効率が低くなってしまう理由として、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。
即ち、青紫色レーザ光束の回折光の回折効率と、赤外レーザ光束の回折光の回折効率を共に高く確保した場合に相当する特許文献1の数値実施例7の対物レンズでは、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いことになる。
In the objective lens described in Patent Document 1, the spherical aberration due to the difference in the thickness of the protective layer between the high-density optical disk and the CD cannot be corrected by the diffractive structure, or in the objective lens described in Patent Document 2, the third time in the blue-violet wavelength region. The reason why the diffraction efficiency of the folded light and the diffraction efficiency of the second-order diffracted light in the infrared wavelength region are low is that the wavelength of the blue-violet laser light source used for the high-density optical disk is different from that of the infrared laser light source used for the CD. Since the wavelength is approximately twice, the spherical aberration correction effect for the blue-violet laser beam and the infrared laser beam of the diffracted light generated by the diffractive structure and the diffraction efficiency of the diffracted light are in a trade-off relationship. Can be mentioned.
That is, in the objective lens of Numerical Example 7 of Patent Document 1 corresponding to a case where both the diffraction efficiency of the diffracted light of the blue-violet laser beam and the diffraction efficiency of the diffracted light of the infrared laser beam are ensured to be high, the blue-violet laser beam The diffraction angle of the diffracted light and the diffraction angle of the diffracted light of the infrared laser beam substantially coincide with each other, so that the spherical aberration due to the difference in the thickness of the high-density optical disc and the CD protective layer cannot be corrected by the diffractive structure. .

一方、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に差を持たせた場合に相当する特許文献2の数値実施例3の対物レンズでは、青紫色レーザ光束の回折光の回折効率と赤外レーザ光束の回折効率とが共に低くなってしまうことになる。
尚、特許文献1及び2に記載されている回折構造だけでなく、特許文献3に記載されているような位相補正器(本明細書中では、光路差付与構造という)を使用する技術においても、回折構造と同じように、光路差付与構造による青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束とに対する球面収差補正効果と、光路差付与構造の透過率は、互いにトレードオフの関係にある。
On the other hand, in the objective lens of Numerical Example 3 of Patent Document 2, which corresponds to the case where a difference is made between the diffraction angle of the diffracted light of the blue-violet laser beam and the diffraction angle of the diffracted light of the infrared laser beam, the blue-violet laser Both the diffraction efficiency of the diffracted light of the light beam and the diffraction efficiency of the infrared laser light beam are lowered.
In addition to the diffraction structures described in Patent Documents 1 and 2, not only in the technology using a phase corrector (referred to as an optical path difference providing structure in this specification) as described in Patent Document 3. Similarly to the diffraction structure, the spherical aberration correction effect for the blue-violet laser beam and the infrared laser beam by the optical path difference providing structure and the transmittance of the optical path difference providing structure are in a trade-off relationship.

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、回折構造を含む位相構造の作用により、高密度光ディスクとDVDとCDとの保護層厚みの差による球面収差、或いは、高密度光ディスクとDVDとCDとの使用波長の差による球面収差を良好に補正することができるとともに、400nm近傍の青紫色波長領域と、650nm近傍の赤色波長領域と、780nm近傍の赤外波長領域との何れの波長領域においても高い光利用効率が得ることができる収差補正素子、この収差補正素子を使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. Due to the action of a phase structure including a diffractive structure, spherical aberration due to a difference in protective layer thickness between a high-density optical disc and a DVD and a CD, or a high-density optical disc Spherical aberration due to the difference in operating wavelength between DVD and CD can be corrected satisfactorily, and any of a blue-violet wavelength region near 400 nm, a red wavelength region near 650 nm, and an infrared wavelength region near 780 nm It is an object of the present invention to provide an aberration correction element that can obtain high light utilization efficiency even in a wavelength region, an optical pickup device that uses this aberration correction element, and an optical disk drive device that includes this optical pickup device.

以上の課題を解決するために、本発明の第1の態様は、第1光源から射出される第1波長λの第1光束を用いて厚さtの保護層を有する第1光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、第2光源から射出される第2波長λ(>λ)の第2光束を用いて厚さt(≧t)の保護層を有する第2光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、第3光源から射出される第3波長λ(>λ)の第3光束を用いて厚さt(>t)の保護層を有する第3光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、少なくとも1つの光学素子を有する光学系であって、
該光学素子は、前記第1光束、前記第2光束、及び前記第3光束が共通して通過する光路中に配置されるとともに、d線におけるアッベ数が互いに異なる材料A及び材料Bを積層して構成され、当該材料A及び材料Bの境界面には輪帯状の段差を有する位相構造が形成され、
該位相構造は、前記第1光束に対しては収差補正機能を有さず、前記第2光束及び前記第3光束に対しては収差補正機能を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides a first optical disc having a protective layer having a thickness t 1 using a first light flux having a first wavelength λ 1 emitted from a first light source. Information is recorded and / or reproduced, and a protective layer having a thickness t 2 (≧ t 1 ) is provided using a second light flux having a second wavelength λ 2 (> λ 1 ) emitted from the second light source. Information is recorded on and / or reproduced from the second optical disk, and a third light beam having a third wavelength λ 3 (> λ 2 ) emitted from the third light source is used to obtain a thickness t 3 (> t 2 ). An optical system used in an optical pickup device for recording and / or reproducing information with respect to a third optical disc having a protective layer, and having at least one optical element,
The optical element is disposed in an optical path through which the first light beam, the second light beam, and the third light beam pass in common, and is formed by stacking materials A and B having different Abbe numbers in the d-line. A phase structure having a ring-shaped step is formed on the boundary surface between the material A and the material B,
The phase structure does not have an aberration correction function for the first light beam and has an aberration correction function for the second light beam and the third light beam.

光学系を前記第1の態様のような構成とすることで、従来技術では困難であった、青紫色レーザ光束(第1光束)と赤外レーザ光束(第3光束)の、球面収差補正効果と透過率確保の両立が実現できる。尚、位相構造は、その光軸を含む断面形状が図1(a)に示す鋸歯型(回折構造DOE)、図1(b)に示す階段型(回折構造DOE、或いは、光路差付与構造NPS)の何れでも良い。図1(b)では、階段型として、段差の方向が途中で入れ替わる場合を例示したが、段差の方向が常に一定であってもよい。尚、本明細書においては、本発明における光学素子(収差補正素子ともいう)において位相構造を境界面として積層される2つの材料を、図面を含めて「材料A」及び「材料B」とよぶ。   By configuring the optical system as in the first aspect, the spherical aberration correction effect of the blue-violet laser beam (first beam) and the infrared laser beam (third beam), which was difficult in the prior art. And ensuring the transmittance can be realized. The phase structure includes a sawtooth type (diffractive structure DOE) shown in FIG. 1A and a step type (diffractive structure DOE or optical path difference providing structure NPS) shown in FIG. ). In FIG. 1B, the case where the direction of the step is changed in the middle is illustrated as the staircase type, but the direction of the step may be always constant. In the present specification, the two materials laminated with the phase structure as a boundary surface in the optical element (also referred to as an aberration correction element) in the present invention are called “material A” and “material B” including the drawings. .

尚、本明細書においては、NA0.85の対物レンズを使用し保護層厚さが0.1mmであるブルーレイディスクや、NA0.65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。
また、本明細書においては、DVD(デジタルバーサタイルディスク)とは、DVD−ROM、DVD−Video、DVD−Audio、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW等のDVD系列の光ディスクの総称であり、CD(コンパクトディスク)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。
In this specification, an objective lens with a NA of 0.85 and a protective layer thickness of 0.1 mm, a Blu-ray disc with an objective lens with an NA of 0.65 to 0.67 and a protective layer thickness of 0 are used. An optical disk using a blue-violet laser light source, such as a HD DVD of 6 mm, is collectively referred to as a “high density optical disk”. In addition to the above-mentioned Blu-ray disc and HD DVD, a magneto-optical disc, an optical disc having a protective film with a thickness of several to several tens of nanometers on the information recording surface, an optical disc with a protective layer or a protective film having a zero thickness Are also included in the high density optical disk.
In this specification, DVD (Digital Versatile Disc) means DVD series optical discs such as DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, DVD + RW, etc. CD (compact disc) is a generic term for CD-series optical discs such as CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, and CD-RW.

本発明の第2の態様としては、第1光源から射出される第1波長λの第1光束を用いて厚さtの保護層を有する第1光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、第2光源から射出される第2波長λ(>λ)の第2光束を用いて厚さt(≧t)の保護層を有する第2光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、第3光源から射出される第3波長λ(>λ)の第3光束を用いて厚さt(>t)の保護層を有する第3光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、少なくとも1つの光学素子を有する光学系であって、
該光学素子は、前記第1波長λにおける屈折率の差Δnと、d線におけるアッベ数の差Δνが、それぞれ、以下の(1)式及び(2)式を満たす材料A及び材料Bを積層して構成され、当該材料A及び材料Bの境界面に輪帯状の段差を有する位相構造が形成されたことを特徴とする。
|Δn|<0.01 (1)
20<|Δν|<40 (2)
As a second aspect of the present invention, information is recorded on and / or recorded on a first optical disc having a protective layer having a thickness t 1 using a first light flux having a first wavelength λ 1 emitted from a first light source. Information is recorded on the second optical disk having a protective layer with a thickness t 2 (≧ t 1 ) using the second light flux having the second wavelength λ 2 (> λ 1 ) emitted from the second light source. Recording and / or reproduction is performed on a third optical disc having a protective layer having a thickness t 3 (> t 2 ) using a third light beam having a third wavelength λ 3 (> λ 2 ) emitted from the third light source. An optical system that is used in an optical pickup device that records and / or reproduces information with respect to the optical system and has at least one optical element,
Optical element, the the difference [Delta] n 1 of the refractive index in the first wavelength lambda 1, the difference .DELTA..nu d Abbe number at the d-line, respectively, material A and material satisfying the following formula (1) and (2) The phase structure is formed by laminating B and having a ring-shaped step at the boundary surface between the material A and the material B.
| Δn 1 | <0.01 (1)
20 <| Δν d | <40 (2)

前記第2の態様のように、第1波長λにおける屈折率の差Δnがほぼゼロとなるような材料を選択すると、第1光束は境界面の位相構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。更に、d線におけるアッベ数の差Δνが(2)式の範囲内となるように、材料AとBを選択すると、第2光束と第3光束に対しては、位相構造により所定の光路差を付加することが可能となるので、球面収差補正機能を持たせることができる。これにより、第1の態様と同様の作用効果を得ることが可能となる。
尚、Δνが(2)式の下限より大きいと、第2波長λと第3波長λにおいて十分な屈折率の差が得られるので位相構造の段差dが大きくなりすぎず製造が容易となる。一方、Δνが(2)式の上限より大きいと、(1)式を満たす材料の組合せが極端に少なくなる。従って、Δνが(2)式の上限より小さいと、材料の組合せが多くなり、最適な材料を選択することが可能となる。
When a material is selected such that the difference in refractive index Δn 1 at the first wavelength λ 1 is substantially zero as in the second aspect, the first light flux is not affected by the phase structure of the boundary surface and remains as it is. To Penetrate. Further, when the materials A and B are selected so that the Abbe number difference Δν d in the d-line falls within the range of the expression (2), the second light beam and the third light beam have a predetermined optical path due to the phase structure. Since a difference can be added, a spherical aberration correction function can be provided. Thereby, it becomes possible to obtain the same operation effect as the 1st mode.
If Δν d is larger than the lower limit of the expression (2), a sufficient difference in refractive index can be obtained between the second wavelength λ 2 and the third wavelength λ 3 , so that the step d of the phase structure does not become too large and manufacturing is easy. It becomes. On the other hand, when Δν d is larger than the upper limit of the formula (2), the combination of materials satisfying the formula (1) is extremely reduced. Therefore, if Δν d is smaller than the upper limit of the expression (2), the number of combinations of materials increases, and it becomes possible to select an optimum material.

上述の光学系において、前記位相構造が回折構造(第1回折構造ともいう)であって、該第1回折構造は前記第1光束を回折せず、前記第2光束及び前記第3光束を回折することが好ましい形態である。   In the above optical system, the phase structure is a diffractive structure (also referred to as a first diffractive structure), and the first diffractive structure does not diffract the first light beam, but diffracts the second light beam and the third light beam. It is a preferable form.

位相構造が回折構造である場合には、上述の第1又は第2の態様のような構成とすることで、第1光束を回折せず、第2光束及び第3光束を選択的に回折させることが可能となる。これにより、上述した特許文献1や2の課題であった、青紫色レーザ光束(第1光束)と赤外レーザ光束(第3光束)の、球面収差補正効果と回折効率(透過率)確保の両立が実現できる。   When the phase structure is a diffractive structure, the first light beam is not diffracted and the second light beam and the third light beam are selectively diffracted by adopting the configuration as described in the first or second aspect. It becomes possible. Thereby, the spherical aberration correction effect and diffraction efficiency (transmittance) securing of the blue-violet laser beam (first beam) and the infrared laser beam (third beam), which were the problems of Patent Documents 1 and 2 described above, are ensured. A balance can be realized.

上述の光学系において、以下の(3)式及び(4)式を満たすことが更に好ましい。
0<|INT(d・Δn/λ)−(d・Δn/λ)|<0.3 (3)
0<|INT(d・Δn/λ)−(d・Δn/λ)|<0.3 (4)
但し、
d:前記位相構造の段差
Δn:前記材料A及び材料Bの前記λにおける屈折率の差
Δn:前記材料A及び材料Bの前記λにおける屈折率の差
INT(X):Xの小数点第1位を四捨五入して得られる整数
In the above optical system, it is more preferable to satisfy the following expressions (3) and (4).
0 <| INT (d · Δn 2 / λ 2 ) − (d · Δn 2 / λ 2 ) | <0.3 (3)
0 <| INT (d · Δn 3 / λ 3 ) − (d · Δn 3 / λ 3 ) | <0.3 (4)
However,
d: Step difference of the phase structure Δn 2 : Difference in refractive index between the material A and material B at the λ 2 Δn 3 : Difference in refractive index between the material A and the material B at the λ 3 INT (X): Integer obtained by rounding to the first decimal place

(3)式と(4)式を満たすように材料A及び材料Bを適切に選択すると、第2光束と第3光束とに対して球面収差補正機能を持たせることができるとともに、第2光束と第3光束の回折効率を確保できるので好ましい。(3)式の下限より大きいと第2光束に対して十分な球面収差補正機能を持たせることができ、(3)式の上限より小さいと第2光束の回折効率が十分に確保できる。また、(4)式の下限より大きいと第3光束に対して十分な球面収差補正機能を持たせることができ、(4)式の上限より小さいと第3光束の回折効率が十分に確保できる。   When the materials A and B are appropriately selected so as to satisfy the expressions (3) and (4), the second light flux and the third light flux can have a spherical aberration correction function and the second light flux. Since the diffraction efficiency of the third light beam can be secured, it is preferable. When the value is larger than the lower limit of the expression (3), a sufficient spherical aberration correction function can be given to the second light beam, and when the value is smaller than the upper limit of the expression (3), the diffraction efficiency of the second light beam can be sufficiently secured. Further, when the value is larger than the lower limit of the expression (4), a sufficient spherical aberration correction function can be given to the third light beam, and when the value is smaller than the upper limit of the expression (4), the diffraction efficiency of the third light beam can be sufficiently secured. .

更に上述の光学系において、以下の(5)式を満たすことが好ましい。
=M (5)
但し、
=INT(d・Δn/λ) (6)
=INT(d・Δn/λ) (7)
Further, in the above-described optical system, it is preferable that the following expression (5) is satisfied.
M 2 = M 3 (5)
However,
M 2 = INT (d · Δn 2 / λ 2 ) (6)
M 3 = INT (d · Δn 3 / λ 3 ) (7)

上述の光学系において、特に、以下の(8)式を満たすことが好ましい。
=M=1 (8)
上述の光学系のように、第2光束と第3光束の回折次数が同一と成るように材料A及び材料Bを選ぶと設計特性に優れた収差補正素子を得られる。
特に、(8)式に示されるように、第2光束と第3光束の回折次数が共に1であると最も設計特性が良好となる。
In the above-described optical system, it is particularly preferable that the following expression (8) is satisfied.
M 2 = M 3 = 1 (8)
As in the above-described optical system, when the material A and the material B are selected so that the diffraction orders of the second light beam and the third light beam are the same, an aberration correction element having excellent design characteristics can be obtained.
In particular, as shown in the equation (8), when the diffraction orders of the second light beam and the third light beam are both 1, the design characteristics are the best.

上述の第1の態様又は第2の態様において、前記材料A及び材料Bのうち、前記d線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に回折構造(第2回折構造ともいう)が形成されていることが好ましい。   In the first aspect or the second aspect described above, a diffractive structure (also referred to as a second diffractive structure) is formed on the boundary surface between the material A and the material B having the larger Abbe number in the d-line and air. Is preferably formed.

第2回折構造が、d線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に形成されていると、第1光束、第2光束、第3光束のぞれぞれの波長λ,λ,λに対する回折効率を更に高めることができる。 When the second diffractive structure is formed on the boundary surface between the material having the larger Abbe number in the d-line and air, the wavelengths λ 1 , the first light beam, the second light beam, and the third light beam, The diffraction efficiency for λ 2 and λ 3 can be further increased.

前記第1の態様又は第2の態様において、前記光学系が、前記光学素子の光ディスク側に対物光学素子を有し、該対物光学素子は、d線のアッベ数νが以下の式(9)を満たし、前記対物光学素子の表面には第2回折構造が形成されていることが好ましい。
40≦ν≦70 (9)
In the first aspect or the second aspect, the optical system includes an objective optical element on the optical disc side of the optical element, and the objective optical element has an Abbe number ν d of d line of the following formula (9 It is preferable that a second diffractive structure is formed on the surface of the objective optical element.
40 ≦ ν d ≦ 70 (9)

ディスク側に配置された対物光学素子におけるd線のアッベ数νが上記の式(9)を満たし、前記対物光学素子の表面には回折構造が形成されているので、第1光束、第2光束、第3光束のぞれぞれの波長λ,λ,λに対する回折効率を更に高めることができる。 Since the Abbe number ν d of the d-line in the objective optical element arranged on the disk side satisfies the above equation (9) and the surface of the objective optical element has a diffractive structure, the first light flux, The diffraction efficiency with respect to the wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 of the light beam and the third light beam can be further increased.

上述の光学系において、前記第2回折構造は、断面が複数の階段形状の回折構造であり、波長に応じて光を選択的に回折又は透過することが好ましい。   In the above optical system, it is preferable that the second diffractive structure is a diffractive structure having a plurality of steps in cross section, and selectively diffracts or transmits light according to the wavelength.

第2回折構造が断面が複数の階段形状の回折構造(波長選択型回折構造)であり、波長に応じて光を選択的に回折又は透過すれば、例えば、第1波長λの第1光束には位相差を与えず、回折させずにそのまま透過させ、第2波長λの第2光束、第3波長λの第3光束には位相差を与えることで回折させることも可能である。所定の波長の光束のみに位相差を与えることができれば、DVDの光にのみ回折作用を付与することができ、上記第1の態様又は第2の態様の構成では残留してしまうDVDの球面収差が補正できる。 If the second diffractive structure is a diffractive structure having a plurality of steps in cross section (wavelength selective diffractive structure) and selectively diffracts or transmits light according to the wavelength, for example, the first light flux with the first wavelength λ 1 Can be diffracted by giving a phase difference to the second light flux of the second wavelength λ 2 and the third light flux of the third wavelength λ 3 without giving a phase difference to the light beam. . If a phase difference can be given only to a light beam having a predetermined wavelength, a diffraction effect can be imparted only to the DVD light, and the spherical aberration of the DVD that remains in the configuration of the first aspect or the second aspect. Can be corrected.

上述の光学系において、前記第2回折構造がブレーズ型回折構造であることも好ましい形態の1つである。   In the above-described optical system, it is also a preferred embodiment that the second diffractive structure is a blazed diffractive structure.

ここで、ブレーズ型回折構造とは、光軸を含む断面形状が鋸歯状に形成される構造である。第2回折構造がブレーズ型回折構造であると、色収差補正に効果的である。色補正とは波長変化に対して対物レンズの集光位置が変化しないことである。ピックアップ装置に用いるレーザにはモードホップ現象があり、その急激な波長変化に対物レンズのアクチュエータが追いつかずにデフォーカス状態となってしまう。そこで、波長が変化しても対物レンズの集光位置が変化しない色補正を行うことが短波長のBlu−rayやHD DVDにおいては必要である。波長選択型回折構造を用いても色補正は可能であるが、ブレーズ型回折構造に比べて輪帯数が多くなることや、DVD又はCD光は透過するため、同時に色補正作用を与えることができないという点でブレーズ型回折構造の方が好ましく用いられる。   Here, the blazed diffractive structure is a structure in which the cross-sectional shape including the optical axis is formed in a sawtooth shape. If the second diffractive structure is a blazed diffractive structure, it is effective for correcting chromatic aberration. Color correction means that the focal position of the objective lens does not change with respect to wavelength change. The laser used in the pickup device has a mode hop phenomenon, and the actuator of the objective lens does not catch up with the sudden wavelength change, resulting in a defocused state. Therefore, in short-wave Blu-ray and HD DVD, it is necessary to perform color correction that does not change the focal position of the objective lens even if the wavelength changes. Color correction is possible using a wavelength-selective diffractive structure, but the number of zonal zones is larger than that of a blazed diffractive structure, and DVD or CD light is transmitted, so that a color correction function can be simultaneously applied. The blazed diffractive structure is preferably used in that it cannot be used.

上述の光学系において、以下の(10)式を満たすことが好ましい。
0.9×t≦t≦1.1×t (10)
In the above optical system, it is preferable that the following expression (10) is satisfied.
0.9 × t 1 ≦ t 2 ≦ 1.1 × t 1 (10)

第2光ディスクの保護層の厚さtの好ましい範囲を規定するものである。この厚さtがこの範囲に収まっていれば、HD DVDとDVDとの組み合わせのように波長のみが異なることで生じる球面収差を補正するだけなので、回折ピッチを大きくすることができ、加工性を高めることができる。 It defines an preferred range of the thickness t 2 of the protective layer of the second optical disk. If the thickness t 2 is within this range, it is only necessary to correct the spherical aberration caused by the difference in wavelength as in the combination of HD DVD and DVD, so that the diffraction pitch can be increased and the workability can be increased. Can be increased.

上述の光学系において、前記材料A及び材料Bのうち、一方は光学ガラスであって、他方は光学樹脂であることが好ましい形態の1つである。
光学ガラスは種類が多く、材料選択の幅が広がるので、2つの材料のうち、一方を光学ガラスとするのが好ましい。更に、微細な構造である位相構造を境界面として2つの材料を積層させることを考慮すると、他方の材料は光学樹脂であることが製造上好ましい。
In the optical system described above, one of the materials A and B is preferably an optical glass and the other is an optical resin.
Since there are many types of optical glass and the range of material selection is widened, it is preferable that one of the two materials is an optical glass. Furthermore, considering that the two materials are laminated with the phase structure, which is a fine structure, as the boundary surface, the other material is preferably an optical resin.

また、前記光学樹脂は紫外線硬化樹脂であることが好ましい。   The optical resin is preferably an ultraviolet curable resin.

更に、前記光学ガラスはモールド成形により製造されたことが好ましい。
光学ガラス上に光学樹脂を積層する方法として、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樹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)でもよいが、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樹脂を積層させた後、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。
Furthermore, the optical glass is preferably manufactured by molding.
As a method of laminating optical resin on optical glass, optical glass having a phase structure formed on its surface is used as a mold, and optical resin is molded on optical glass to form a laminate (so-called insert molding). However, a method in which an ultraviolet curable resin is laminated on an optical glass having a phase structure formed on the surface thereof and then cured by irradiation with ultraviolet rays is suitable for production.

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を用いてもよいが、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いし、精密旋盤により位相構造を機械加工する方法でもよい。   In addition, as a method for producing an optical glass having a phase structure formed on its surface, a method of directly forming a phase structure on an optical glass substrate by repeating photolithography and etching processes may be used. The so-called mold molding is suitable for mass production, in which a mold (mold) having a surface is formed and optical glass having a phase structure formed on the surface is obtained as a replica of the mold. In addition, as a method of producing the mold in which the phase structure is formed, a method of repeating the photolithography and etching processes to form the phase structure, or a method of machining the phase structure with a precision lathe may be used.

上述の光学系において、以下の(11)式及び(12)式を満たすことが好ましい。
α×λ=λ (11)
K1−0.1≦α≦K1+0.1 (12)
但し、
K1:自然数
本発明は、上記の関係を満たす光学系に特に適している。
In the above-described optical system, it is preferable that the following expressions (11) and (12) are satisfied.
α × λ 1 = λ 3 (11)
K1-0.1 ≦ α ≦ K1 + 0.1 (12)
However,
K1: Natural number The present invention is particularly suitable for an optical system that satisfies the above relationship.

本発明の第3の態様は、第1波長λの第1光束を射出する第1光源;第2波長λ(>λ)の第2光束を射出する第2光源;第3波長λ(>λ)の第3光束を射出する第3光源;及び上記何れかの光学系、とを備えた光ピックアップ装置であって、
前記第1光束を用いて厚さtの保護層を有する第1光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、前記第2光束を用いて厚さt(≧t)の保護層を有する第2光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、前記第3光束を用いて厚さt(>t)の保護層を有する第3光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行うことを特徴とする。
The third aspect of the present invention includes a first light source that emits a first light beam having a first wavelength λ 1 ; a second light source that emits a second light beam having a second wavelength λ 2 (> λ 1 ); 3 (> λ 2 ) of a third light source that emits a third light beam; and any one of the optical systems described above,
Information is recorded and / or reproduced with respect to the first optical disc having the protective layer having the thickness t 1 using the first light beam, and the thickness t 2 (≧ t 1 ) is protected using the second light beam. Recording and / or reproducing information on a second optical disc having a layer, and recording and / or reproducing information on a third optical disc having a protective layer having a thickness t 3 (> t 2 ) using the third light flux And / or reproduction.

上述の第3の態様において、前記光学系が、前記光学素子と、前記光学素子の光ディスク側に配置された対物光学素子を有することが好ましい形態の1つである。
また、前記光学素子が、対物光学素子自体であることも好ましい形態の1つである。
In the third aspect described above, it is one of preferred embodiments that the optical system includes the optical element and an objective optical element disposed on the optical disc side of the optical element.
It is also a preferred embodiment that the optical element is the objective optical element itself.

本発明における光学素子(収差補正素子)を光ピックアップ装置に搭載する場合には、対物光学素子(対物レンズともいう)の光源側に配置する形態としてもよい(図2を参照)。これにより収差補正素子をほぼ平板形状とすることができるので、収差補正素子を製造し易い、という利点がある。尚、この場合には、収差補正素子と集光素子である対物光学素子は、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていると、トラッキング時に、偏芯による収差発生がなくなるので好ましい。
或いは、収差補正素子の機能を、対物光学素子(対物レンズ)に持たせる(一体化させる)形態としてもよい(図3を参照)。これにより、光ピックアップ装置の部品点数の削減、省スペース化が可能となる。
When the optical element (aberration correction element) in the present invention is mounted on an optical pickup device, it may be arranged on the light source side of an objective optical element (also referred to as an objective lens) (see FIG. 2). Thereby, since the aberration correction element can be formed into a substantially flat plate shape, there is an advantage that the aberration correction element can be easily manufactured. In this case, if the objective optical element that is the aberration correction element and the light condensing element are held so that their relative positional relationship remains unchanged, the occurrence of aberration due to decentering is eliminated during tracking. Therefore, it is preferable.
Alternatively, the objective optical element (objective lens) may have the function of the aberration correction element (integrated) (see FIG. 3). Thereby, the number of parts of the optical pickup device can be reduced and the space can be saved.

なお、本明細書において、「対物光学素子」とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を、光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子を少なくとも含む光学系を指す。対物光学素子は集光素子のみから構成されていてもよい。
更に、上述の集光素子と一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシングを行う別の光学素子がある場合には、これら光学素子と集光素子とから構成される光学系を対物光学素子とよぶ場合もある。
In the present specification, the “objective optical element” is a collecting element that is disposed at a position facing the optical disk in the optical pickup device and has a function of condensing the light beam emitted from the light source onto the information recording surface of the optical disk. An optical system including at least an optical element. The objective optical element may be composed of only a light condensing element.
Further, when there is another optical element that is integrated with the above-described condensing element and performs tracking and focusing by an actuator, an optical system composed of these optical element and condensing element is called an objective optical element. There is also.

上述の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子が、前記第1波長λと前記tに対して球面収差補正が最適化されていることが好ましい形態の1つである。
前記対物光学素子は、第1波長と第1光ディスクの保護層の厚さに対して球面収差補正が最小となるように、その非球面形状が決定されているのが好ましい。本発明においては、第1波長は、収差補正素子の位相構造で何ら作用を受けずにそのまま透過するので、第1波長の集光性能は対物光学素子によって決まる。従って、第1波長と第1保護層の厚さに対して球面収差補正が最小となるように、対物光学素子の非球面形状を決定しておくことで、最も厳しい波面精度が要求される第1光束の集光性能を出しやすくなる。ここで、「対物光学素子が、第1波長λとtに対して球面収差補正が最適化されている」とは、対物光学素子と第1光ディスクの保護層を介して第1光束を集光させた場合の波面収差が0.05λRMS以下であることをいうものとする。
In the above-described optical pickup device, it is one of preferred embodiments that the objective optical element is optimized for spherical aberration correction with respect to the first wavelength λ 1 and the t 1 .
The objective optical element preferably has an aspherical shape determined so that spherical aberration correction is minimized with respect to the first wavelength and the thickness of the protective layer of the first optical disc. In the present invention, the first wavelength is transmitted as it is without being affected by the phase structure of the aberration correction element, so that the condensing performance of the first wavelength is determined by the objective optical element. Therefore, by determining the aspherical shape of the objective optical element so that the spherical aberration correction is minimized with respect to the first wavelength and the thickness of the first protective layer, the strictest wavefront accuracy is required. It becomes easy to obtain the condensing performance of one light beam. Here, “the objective optical element is optimized for spherical aberration correction with respect to the first wavelengths λ 1 and t 1 ” means that the first light flux passes through the protective layer of the objective optical element and the first optical disc. It shall be said that the wavefront aberration when condensed is 0.05λ 1 RMS or less.

本発明の第4の態様は、上述の何れかの光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置である。
上記第4の態様によれば、上述の光ピックアップ装置と同様の効果を有する光ディスクドライブ装置を得られる。
A fourth aspect of the present invention is an optical disk drive device on which any one of the optical pickup devices described above is mounted.
According to the fourth aspect, it is possible to obtain an optical disk drive device having the same effects as those of the optical pickup device described above.

本発明によれば、回折構造を含む位相構造の作用により、高密度光ディスクとDVDとCDとの保護層厚みの差による球面収差、或いは、高密度光ディスクとDVDとCDとの使用波長の差による球面収差を良好に補正することができるとともに、400nm近傍の青紫色波長領域と、650nm近傍の赤色波長領域と、780nm近傍の赤外波長領域との何れの波長領域においても高い光利用効率が得ることができる光学系、この光学系を使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を得られる。   According to the present invention, due to the action of the phase structure including the diffractive structure, spherical aberration due to the difference in the protective layer thickness between the high-density optical disc and the DVD and CD, or due to the difference in use wavelength between the high-density optical disc and the DVD and CD. Spherical aberration can be corrected satisfactorily, and high light utilization efficiency can be obtained in any wavelength region of a blue-violet wavelength region near 400 nm, a red wavelength region near 650 nm, and an infrared wavelength region near 780 nm. An optical system that can be used, an optical pickup device that uses the optical system, and an optical disk drive device that includes the optical pickup device can be obtained.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。まず、図4を用いて本発明の実施形態に係る光学系に用いられる光学素子(収差補正素子)を用いた光ピックアップ装置PUについて説明する。
図4は、高密度光ディスクHDとDVDとCDとの何れに対しても適切に情報の記録/再生を行える光ピックアップ装置PUの構成を概略的に示す図である。HDの光学的仕様は、第1波長λ=405nm、保護層PL1の厚さt=0.1mm、開口数NA1=0.85であり、DVDの光学的仕様は、第2波長λ=655nm、保護層PL2の厚さt=0.6mm、開口数NA2=0.65であり、CDの光学的仕様は、第3波長λ=785nm、保護層PL3の厚さt=1.2mm、開口数NA3=0.50である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an optical pickup apparatus PU using an optical element (aberration correction element) used in the optical system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of an optical pickup apparatus PU capable of appropriately recording / reproducing information for any of the high density optical disc HD, DVD, and CD. The optical specification of HD is the first wavelength λ 1 = 405 nm, the thickness t 1 of the protective layer PL1 is 0.1 mm, and the numerical aperture NA1 = 0.85. The optical specification of the DVD is the second wavelength λ 2 = 655 nm, protective layer PL2 thickness t 2 = 0.6 mm, numerical aperture NA2 = 0.65, CD optical specifications are third wavelength λ 3 = 785 nm, protective layer PL3 thickness t 3 = 1.2 mm and numerical aperture NA3 = 0.50. However, the combination of the wavelength, the thickness of the protective layer, and the numerical aperture is not limited to this.

光ピックアップ装置PUは、HDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され405nmの青紫色レーザ光束(第1光束)を射出する青紫色半導体レーザLD1、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され655nmの赤色レーザ光束(第2光束)を射出する第1の発光点EP1と、CDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され785nmの赤外レーザ光束(第3光束)を射出する第2の発光点EP2とを一つのチップ上に形成したDVD/CD用レーザ光源ユニットLU、HD/DVD/CD共用の光検出器PD、収差補正素子SACと、この収差補正素子SACを透過したレーザ光束を情報記録面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レンズOLとから構成された対物レンズユニットOU、2軸アクチュエータAC1、1軸アクチュエータAC2、近軸における屈折力が負である第1レンズEXP1と近軸における屈折力が正である第2レンズEXP2とから構成されたエキスパンダーレンズEXP、第1偏光ビームスプリッタBS1、第2偏光ビームスプリッタBS2、第1コリメートレンズCOL1、第2コリメートレンズCOL2、第3コリメートレンズCOL3、情報記録面RL1、RL2及びRL3からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズSENとから構成されている。尚、HD用の光源として、上述の青紫色半導体レーザLD1の他に青紫色SHGレーザを使用することもできる。   The optical pickup device PU records / reproduces information to / from the blue-violet semiconductor laser LD1 and DVD that emits a 405 nm blue-violet laser beam (first beam) when recording / reproducing information on the HD. The first emission point EP1 that emits a 655 nm red laser beam (second beam) and the 785 nm infrared laser beam (first beam) that is emitted when information is recorded / reproduced on a CD. DVD / CD laser light source unit LU, HD / DVD / CD shared photodetector PD, aberration correcting element SAC, and aberrations formed thereon, on a single chip, the second light emitting point EP2 that emits three light beams). An objective composed of an objective lens OL having aspherical surfaces on both sides, which has a function of condensing the laser beam transmitted through the correction element SAC on the information recording surfaces RL1, RL2, and RL3. An expander lens EXP including a second lens unit OU, a biaxial actuator AC1, a monoaxial actuator AC2, a first lens EXP1 having a negative refractive power in the paraxial axis, and a second lens EXP2 having a positive refractive power in the paraxial axis, Astigmatism with respect to reflected light beams from the first polarizing beam splitter BS1, the second polarizing beam splitter BS2, the first collimating lens COL1, the second collimating lens COL2, the third collimating lens COL3, the information recording surfaces RL1, RL2, and RL3. And a sensor lens SEN for adding. In addition to the blue-violet semiconductor laser LD1 described above, a blue-violet SHG laser can also be used as the HD light source.

光ピックアップ装置PUにおいて、HDに対して情報の記録/再生を行う場合には、図4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コリメートレンズCOL1により平行光束に変換された後、第1偏光ビームスプリッタBS1により反射され、第2偏光ビームスプリッタBS2を通過し、第1レンズEXP1、第2レンズEXP2を透過することにより拡径された後、図示しない絞りSTOにより光束径が規制され、対物レンズユニットOUによってHDの保護層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。対物レンズユニットOUは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。   In the optical pickup device PU, when information is recorded / reproduced with respect to the HD, the blue-violet semiconductor laser LD1 is first caused to emit light, as shown by the solid line in FIG. The divergent light beam emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 is converted into a parallel light beam by the first collimating lens COL1, then reflected by the first polarizing beam splitter BS1, passes through the second polarizing beam splitter BS2, and passes through the first lens. After being expanded by passing through EXP1 and the second lens EXP2, the diameter of the light beam is regulated by a stop STO (not shown) and formed on the information recording surface RL1 by the objective lens unit OU via the HD protective layer PL1. Become a spot. The objective lens unit OU performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed in the periphery thereof.

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、再び対物レンズユニットOU、第2レンズEXP2、第1レンズEXP1、第2偏光ビームスプリッタBS2、第1偏光ビームスプリッタBS1を透過した後、第3コリメートレンズCOL3を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズSENにより非点収差が付加され、光検出器PDの受光面上に収束する。そして、光検出器PD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。   The reflected light flux modulated by the information pits on the information recording surface RL1 passes through the objective lens unit OU, the second lens EXP2, the first lens EXP1, the second polarizing beam splitter BS2, and the first polarizing beam splitter BS1 again, When passing through the three collimating lens COL3, it becomes a convergent light beam, is added with astigmatism by the sensor lens SEN, and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. And the information recorded on HD can be read using the output signal of photodetector PD.

また、光ピックアップ装置PUにおいて、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合には、発光点EP1を発光させる。発光点EP1から射出された発散光束は、図4において破線でその光線経路を描いたように、第2コリメートレンズCOL2により平行光束に変換された後、第2偏光ビームスプリッタBS2により反射され、第1レンズEXP1、第2レンズEXP2を透過することにより拡径され、対物レンズユニットOUによってDVDの保護層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。対物レンズユニットOUは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。   In addition, when the optical pickup device PU records / reproduces information with respect to a DVD, the light emitting point EP1 is caused to emit light. The divergent light beam emitted from the light emitting point EP1 is converted into a parallel light beam by the second collimating lens COL2, as shown by the broken line in FIG. 4, and then reflected by the second polarization beam splitter BS2, The diameter is increased by transmitting through the first lens EXP1 and the second lens EXP2, and becomes a spot formed on the information recording surface RL2 via the protective layer PL2 of the DVD by the objective lens unit OU. The objective lens unit OU performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed in the periphery thereof.

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、再び対物レンズユニットOU、第2レンズEXP2、第1レンズEXP1、第2偏光ビームスプリッタBS2、第1偏光ビームスプリッタBS1を透過した後、第3コリメートレンズCOL3を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズSENにより非点収差が付加され、光検出器PDの受光面上に収束する。そして、光検出器PDの出力信号を用いてDVDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 passes through the objective lens unit OU, the second lens EXP2, the first lens EXP1, the second polarizing beam splitter BS2, and the first polarizing beam splitter BS1 again, When passing through the three collimating lens COL3, it becomes a convergent light beam, is added with astigmatism by the sensor lens SEN, and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. And the information recorded on DVD can be read using the output signal of photodetector PD.

また、光ピックアップ装置PUにおいて、CDに対して情報の記録/再生を行う場合には、第1レンズEXP1と第2レンズEXP2の間隔がHDに対する情報の記録/再生時によりも狭くなるように、1軸アクチュエータAC2により光軸方向に第1レンズEXP1を駆動させた後、発光点EP2を発光させる。発光点EP2から射出された発散光束は、図4において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第2コリメートレンズCOL2により平行光束に変換された後、第2偏光ビームスプリッタBS2により反射され、第1レンズEXP1、第2レンズEXP2を透過することにより拡径されるとともに発散光束に変換され、対物レンズユニットOUによってCDの保護層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。対物レンズユニットOUは、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。   In the optical pickup device PU, when information is recorded / reproduced with respect to a CD, the interval between the first lens EXP1 and the second lens EXP2 is narrower than that during recording / reproduction of information with respect to HD. After the first lens EXP1 is driven in the optical axis direction by the uniaxial actuator AC2, the light emitting point EP2 is caused to emit light. The divergent light beam emitted from the light emission point EP2 is converted into a parallel light beam by the second collimating lens COL2 as depicted by the alternate long and short dash line in FIG. 4, and then reflected by the second polarization beam splitter BS2, By passing through the first lens EXP1 and the second lens EXP2, the diameter is expanded and converted into a divergent light beam, which becomes a spot formed on the information recording surface RL3 by the objective lens unit OU via the CD protective layer PL3. . The objective lens unit OU performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed in the periphery thereof.

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、再び対物レンズユニットOU、第2レンズEXP2、第1レンズEXP1、第2偏光ビームスプリッタBS2、第1偏光ビームスプリッタBS1を透過した後、第3コリメートレンズCOL3を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズSENにより非点収差が付加され、光検出器PDの受光面上に収束する。そして、光検出器PDの出力信号を用いてCDに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 passes through the objective lens unit OU, the second lens EXP2, the first lens EXP1, the second polarizing beam splitter BS2, and the first polarizing beam splitter BS1 again, When passing through the three collimating lens COL3, it becomes a convergent light beam, is added with astigmatism by the sensor lens SEN, and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. And the information recorded on CD can be read using the output signal of photodetector PD.

本実施形態における対物レンズユニットOUは、図2に概略的に示すように、収差補正素子SACと、第1波長λとHDの保護層PL1の厚さtとに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたHDの専用レンズである対物レンズOLが、鏡枠Bを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Bの一端に収差補正素子SACを嵌合固定し、他端に対物レンズOLを嵌合固定して、これらを光軸Xに沿って同軸に一体化した構成となっている。 As schematically shown in FIG. 2, the objective lens unit OU in the present embodiment has the smallest spherical aberration with respect to the aberration correction element SAC, the first wavelength λ 1 and the thickness t 1 of the HD protective layer PL 1. The objective lens OL, which is a dedicated HD lens whose aspherical shape is designed so as to have the following configuration, is coaxially integrated via the lens frame B. Specifically, the aberration correction element SAC is fitted and fixed to one end of the cylindrical lens frame B, and the objective lens OL is fitted and fixed to the other end, and these are coaxially integrated along the optical axis X. It has a configuration.

次に、収差補正素子SACの構成とその収差補正の原理について説明する。図1に示すように、収差補正素子SACは、第1波長λにおける屈折率差Δnと、d線におけるアッベ数の差Δνが、以下の(1)式及び(2)式を満たす紫外線硬化樹脂である材料Aと光学ガラスである材料Bを積層させた構成を有し、2つの材料の境界面には輪帯状の段差を有する位相構造としての回折構造DOEが形成されている。この回折構造DOEは、それぞれの光ディスクの保護層厚さの違いにより発生する球面収差とそれぞれの光ディスクの使用波長の違いにより発生する球面収差を補正するための構造である。尚、回折構造DOEは、その光軸を含む断面形状が図1(a)に示す鋸歯型であっても良いし、図1(b)に示す階段型であっても良い。
|Δn|<0.01 (1)
20<|Δν|<40 (2)
Next, the configuration of the aberration correction element SAC and the principle of aberration correction will be described. As shown in FIG. 1, the aberration correcting element SAC has a refractive index difference [Delta] n 1 at the first wavelength lambda 1, the difference .DELTA..nu d Abbe number at the d-line satisfies the following formula (1) and (2) A diffractive structure DOE as a phase structure having a ring-shaped step is formed on the boundary surface between the two materials, in which a material A that is an ultraviolet curable resin and a material B that is optical glass are laminated. This diffractive structure DOE is a structure for correcting spherical aberration caused by the difference in the protective layer thickness of each optical disc and spherical aberration caused by the difference in the wavelength used for each optical disc. The diffractive structure DOE may have a sawtooth shape as shown in FIG. 1A or a stepped shape as shown in FIG.
| Δn 1 | <0.01 (1)
20 <| Δν d | <40 (2)

さて、このようなアッベ数(分散)が互いに異なる2つの材料に挟まれた回折構造の回折効率η(λ)は、一般的に、波長λと、この波長λにおける材料AとBの屈折率の差Δn(λ)と、回折構造の段差dと、回折次数M(λ)の関数として、以下の(13)式で表される。
η(λ)=sinc[[d・Δn(λ)/λ]−M(λ)] (13)
但し、sinc(X)=sin(πX)/(πX)であり、η(λ)の値は、[]内が整数に近いほど1に近い値をとる。
Now, the diffraction efficiency η (λ) of a diffractive structure sandwiched between two materials having different Abbe numbers (dispersions) is generally the wavelength λ and the refractive indices of the materials A and B at this wavelength λ. As a function of the difference Δn (λ), the step d of the diffractive structure, and the diffraction order M (λ), it is expressed by the following equation (13).
η (λ) = sinc 2 [[d · Δn (λ) / λ] −M (λ)] (13)
However, sinc (X) = sin (πX) / (πX), and the value of η (λ) is closer to 1 as the value in [] is closer to an integer.

HDに使用する第1波長λにおける屈折率の差をΔn、第1光束の回折光の回折次数をM、DVDに使用する第2波長λにおける屈折率の差をΔn、第2光束の回折光の回折次数をM、CDに使用する第3波長λにおける屈折率の差をΔn、第3光束の回折光の回折次数をMとすると、それぞれの波長における回折効率η(λ)、η(λ)、η(λ)は、以下の(14)乃至(16)式で表される。
η(λ)=sinc[[d・Δn/λ]−M] (14)
η(λ)=sinc[[d・Δn/λ]−M] (15)
η(λ)=sinc[[d・Δn/λ]−M] (16)
各々の波長において回折効率を高く確保するためには、(14)式乃至(16)式の、それぞれの[]内が整数に近い値となるように、屈折率の差Δni(iは1、2、3の何れか)を有する材料A及びBと、段差dと、回折次数Mi(iは1、2、3の何れか)を選べばよいことになる。
The difference in refractive index at the first wavelength λ 1 used for HD is Δn 1 , the diffraction order of the diffracted light of the first light beam is M 1 , and the difference in refractive index at the second wavelength λ 2 used for DVD is Δn 2 . If the diffraction order of the two-beam diffracted light is M 2 , the difference in refractive index at the third wavelength λ 3 used for the CD is Δn 3 , and the diffraction order of the diffracted light of the third light beam is M 3 , the diffraction at each wavelength Efficiency η (λ 1 ), η (λ 2 ), and η (λ 3 ) are expressed by the following equations (14) to (16).
η (λ 1 ) = sinc 2 [[d · Δn 1 / λ 1 ] −M 1 ] (14)
η (λ 2 ) = sinc 2 [[d · Δn 2 / λ 2 ] −M 2 ] (15)
η (λ 3 ) = sinc 2 [[d · Δn 3 / λ 3 ] −M 3 ] (16)
In order to ensure high diffraction efficiency at each wavelength, the difference in refractive index Δni (where i is 1, so that the values in [] in Equations (14) to (16) are close to integers). The materials A and B having any one of (2 and 3), the step d, and the diffraction order Mi (i is any one of 1, 2, and 3) may be selected.

ここで、本実施の形態の収差補正素子SACにおいては、材料AとBとして、上述の(1)式及び(8)式を満たすような特性を有する材料を選択しているので、第1光束は回折構造DOEにより何ら作用を受けずそのまま透過する(即ち、(14)式においてM=0)。更に、材料A及びBは上述の(3)式及び(8)式を満たすような特性を有しているので、第2光束と第3光束が回折構造DOEに入射した場合、1次回折光が発生する(即ち、(15)式及び(16)式においてM=M=1)。表1に、具低的な材料A及びBの物性を示し、図5に段差dと、それぞれの光束の回折光の回折効率の関係を示す。図5からわかるように、回折構造DOEの段差dを35μm近傍に設定することで、何れの波長の光束に対しても回折効率(透過率)が95%と高く確保できる。

Figure 2006012394
Here, in the aberration correction element SAC of the present embodiment, as the materials A and B, materials having the characteristics satisfying the above-described equations (1) and (8) are selected, so the first light flux Does not receive any action by the diffractive structure DOE and passes through as it is (that is, M 1 = 0 in the equation (14)). In addition, since the materials A and B have characteristics satisfying the above-described expressions (3) and (8), when the second light beam and the third light beam are incident on the diffractive structure DOE, the first-order diffracted light is (That is, M 2 = M 3 = 1 in the equations (15) and (16)). Table 1 shows the physical properties of the materials A and B, and FIG. 5 shows the relationship between the step d and the diffraction efficiency of the diffracted light of each light beam. As can be seen from FIG. 5, by setting the step d of the diffractive structure DOE in the vicinity of 35 μm, a diffraction efficiency (transmittance) as high as 95% can be secured for a light beam of any wavelength.
Figure 2006012394

このように、上述の(1)式及び(2)式を満たすような2つの材料を積層させて、その境界面に回折構造を形成することで、第1光束は回折せず、第2光束及び第3光束のみを選択的に回折させる機能を回折構造DOEに持たせることが可能となり、従来技術では困難であった、青紫色レーザ光束(第1光束)と赤外レーザ光束(第3光束)の回折光の、球面収差補正効果と回折効率(透過率)確保の両立が実現できる。
ここで、回折構造DOEの近軸における回折パワーは負とされており、回折構造DOEに入射する第2光束と第3光束は発散光束に変換されて対物レンズOLに入射する。これにより、第2光束と第3光束に対する対物レンズユニットOUのバックフォーカスを伸ばすことができるので、保護層が厚いDVDやCDに対する作動距離を十分に確保することが可能となる。尚、回折構造DOEの近軸における回折パワーPは、後述する光路差関数φの2次の回折面係数Bと、光ディスクに対して情報の記録/再生に使用する回折光の回折次数Mにより、P=−2・M・Bで定義される。
In this way, by stacking two materials that satisfy the above formulas (1) and (2) and forming a diffractive structure at the boundary surface, the first light flux is not diffracted, and the second light flux The diffractive structure DOE can have a function of selectively diffracting only the third light beam, and the blue-violet laser light beam (first light beam) and the infrared laser light beam (third light beam), which were difficult in the prior art. ) Of the diffracted light can achieve both the effect of correcting the spherical aberration and ensuring the diffraction efficiency (transmittance).
Here, the diffractive power at the paraxial axis of the diffractive structure DOE is negative, and the second and third light beams incident on the diffractive structure DOE are converted into divergent light beams and incident on the objective lens OL. As a result, the back focus of the objective lens unit OU with respect to the second light flux and the third light flux can be extended, so that a sufficient working distance for a DVD or CD with a thick protective layer can be secured. The diffraction power P D paraxial diffractive structure DOE is a diffractive surface coefficients B 2 of the second-order optical path difference function φ described below, the diffraction order M of the diffracted light used for recording / reproducing information on an optical disc Thus, P D = −2 · M · B 2 is defined.

尚、収差補正素子SACにおいて、回折構造DOEは開口数NA2内に対応した領域にのみ形成されており、tとtの厚さの違いによる球面収差は開口数NA2より外側の領域では補正されないため、開口数NA2より外側の領域を通過した第2光束は、回折構造DOEによりDVDの情報記録面RL2上に形成されたスポットから十分離れた位置に広がるフレア成分となる。
更に、収差補正素子SACにおいて、回折構造DOEが形成された開口数NA2内に対応した領域は、開口数NA3内に対応した中央領域と、中央領域を囲む開口数NA3から開口数NA2に対応した輪帯状の周辺領域に分割されている。ここで、中央領域に形成された回折構造は第2光束と第3光束の両方をそれぞれの光ディスクの情報記録面上に集光させるようにその回折輪帯の幅が決定されている。一方、周辺領域に形成された回折構造は第2光束のみをDVDの情報記録面RL2上に集光させ、且つ、第3光束は、CDの情報記録面RL3状に形成されたスポットから十分離れた位置に広がるフレア成分となるように、その回折輪帯の幅が決定されている。
Note that in the aberration correcting element SAC, diffractive structure DOE is formed only in a region corresponding to the numerical aperture NA2, the spherical aberration due to the difference in thickness of t 1 and t 2 is the correction than the numerical aperture NA2 in the outer region Therefore, the second light flux that has passed through the region outside the numerical aperture NA2 becomes a flare component that spreads to a position sufficiently away from the spot formed on the information recording surface RL2 of the DVD by the diffraction structure DOE.
Further, in the aberration correction element SAC, the region corresponding to the numerical aperture NA2 in which the diffractive structure DOE is formed corresponds to the central region corresponding to the numerical aperture NA3 and the numerical aperture NA3 surrounding the central region to the numerical aperture NA2. It is divided into annular zones. Here, the width of the diffraction zone of the diffractive structure formed in the central region is determined so that both the second light beam and the third light beam are condensed on the information recording surface of each optical disk. On the other hand, the diffractive structure formed in the peripheral region focuses only the second light beam on the DVD information recording surface RL2, and the third light beam is sufficiently separated from the spot formed on the information recording surface RL3 of the CD. The width of the diffracting ring zone is determined so as to have a flare component that spreads to a different position.

以上のように、本実施形態の光ピックアップ装置PUに使用した収差補正素子SACは、球面収差補正機能に他に、DVDの開口数NA2に対応した開口制限機能とCDの開口数NA3に対応した開口制限機能も有するので、光ピックアップ装置の構成の簡略化や部品点数の削減等が実現できる。
また、本実施形態においては、収差補正素子SACと対物レンズOLとを鏡枠Bを介して一体化したが、収差補正素子SACと対物レンズOLを一体化する場合には、収差補正素子SACと対物レンズOLとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていればよく、上述のように鏡枠Bを介する方法以外に、収差補正素子SACと対物レンズOLのそれぞれのフランジ部同士を嵌合固定する方法であってもよい。
As described above, the aberration correction element SAC used in the optical pickup device PU according to the present embodiment corresponds to the aperture limiting function corresponding to the numerical aperture NA2 of DVD and the numerical aperture NA3 of CD in addition to the spherical aberration correction function. Since it also has an aperture limiting function, it is possible to simplify the configuration of the optical pickup device and reduce the number of parts.
In this embodiment, the aberration correction element SAC and the objective lens OL are integrated via the lens frame B. However, when the aberration correction element SAC and the objective lens OL are integrated, the aberration correction element SAC and It is only necessary to hold the relative positional relationship with the objective lens OL so as not to change. In addition to the method using the lens frame B as described above, each of the aberration correction element SAC and the objective lens OL is used. A method of fitting and fixing the flange portions may be used.

このように収差補正素子SACと対物レンズOLとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていることで、フォーカシングやトラッキングの際の収差の発生を抑制でき、良好なフォーカシング特性、或いはトラッキング特性を得ることができる。
また、本実施形態においては、収差補正素子SACと対物レンズOLとを別々の素子として配する構成としたが、図4に概略的に示すように、収差補正素子SACとしての機能を対物レンズOLに持たせた所謂ハイブリッド型の対物レンズを、対物レンズユニットOUの代わりに使用してもよい。
Since the aberration correction element SAC and the objective lens OL are held in such a manner that the relative positional relationship between the aberration correction element SAC and the objective lens OL remains unchanged, the occurrence of aberration during focusing and tracking can be suppressed, and excellent focusing can be achieved. Characteristics or tracking characteristics can be obtained.
In the present embodiment, the aberration correction element SAC and the objective lens OL are arranged as separate elements. However, as schematically shown in FIG. 4, the function as the aberration correction element SAC is the objective lens OL. A so-called hybrid type objective lens provided in the above may be used instead of the objective lens unit OU.

また、図2の対物レンズユニットOUにおいて、回折構造DOEとは別の位相構造を更に付加することによって、対物レンズユニットOUの集光性能を更に向上させる構成としてもよい。かかる位相構造は、収差補正素子SACと対物レンズOLの何れの光学面上に形成してもよいが、収差補正素子SACの光源側の光学面や収差補正素子SACの光ディスクの光学面に形成するのが製造上好ましい。位相構造に持たせる機能としては、例えば、波長変化に伴う対物レンズユニットOUの集光スポットの増大(所謂、色収差)の補償や、温度変化に伴う対物レンズユニットOUの集光スポットの増大(所謂、温度収差)の補償等である。   Further, the objective lens unit OU of FIG. 2 may be configured to further improve the light condensing performance of the objective lens unit OU by further adding a phase structure different from the diffraction structure DOE. Such a phase structure may be formed on any optical surface of the aberration correction element SAC and the objective lens OL, but is formed on the optical surface of the aberration correction element SAC on the light source side or the optical surface of the optical disk of the aberration correction element SAC. This is preferable for production. As a function to be provided to the phase structure, for example, compensation of an increase in the condensing spot (so-called chromatic aberration) of the objective lens unit OU with a change in wavelength, or an increase in a condensing spot of the objective lens unit OU with a temperature change (so-called , Temperature aberration) compensation.

また、エキスパンダーレンズEXPの第1レンズEXP1を1軸アクチュエータAC2により光軸方向に駆動させることで、HDの情報記録面RL1上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。第1レンズEXP1の位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、青紫色半導体レーザLD1の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物レンズ系の屈折率変化や屈折率分布、2層ディスク、4層ディスク等の多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、HDの保護層の製造誤差による厚みバラツキや厚み分布、等である。尚、第1レンズEXP1の代わりに、第2レンズEXP2或いは第1コリメートレンズCOL1を光軸方向に駆動させる構成としても、HDの情報記録面RL1上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。   Further, by driving the first lens EXP1 of the expander lens EXP in the optical axis direction by the uniaxial actuator AC2, the spherical aberration of the spot formed on the HD information recording surface RL1 can be corrected. The cause of the spherical aberration to be corrected by adjusting the position of the first lens EXP1 is, for example, wavelength variation due to manufacturing error of the blue-violet semiconductor laser LD1, refractive index change or refractive index distribution of the objective lens system due to temperature change, double-layer disk For example, focus jump between information recording layers of a multi-layer disc such as a four-layer disc, thickness variation or thickness distribution due to manufacturing error of an HD protective layer, and the like. Note that the spherical aberration of the spot formed on the HD information recording surface RL1 can be corrected even if the second lens EXP2 or the first collimating lens COL1 is driven in the optical axis direction instead of the first lens EXP1.

また、以上の説明では、第1レンズEXP1を光軸方向に駆動させることでHDの情報記録面RL1上に形成されたスポットの球面収差を補正する構成としたが、DVDの情報記録面RL2上に形成されたスポットの球面収差、更には、CDの情報記録面RL3上に形成されたスポットの球面収差を補正する構成としても良い。
また、本実施形態においては、第1の発光点EP1と第2の発光点EP2とを一つのチップ上に形成したDVD/CD用レーザ光源ユニットLUを用いることとしたが、これに限らず、更にHD用の波長405nmのレーザ光束を射出する発光点も同一のチップ上に形成したHD/DVD/CD用の1チップレーザ光源ユニットを用いても良い。或いは、青紫色半導体レーザと赤色半導体レーザと赤外半導体レーザの3つのレーザ光源を1つの筐体内に納めたHD/DVD/CD用の1キャンレーザ光源ユニットを用いても良い。
In the above description, the first lens EXP1 is driven in the optical axis direction to correct the spherical aberration of the spot formed on the HD information recording surface RL1, but on the DVD information recording surface RL2. Further, it is possible to correct the spherical aberration of the spot formed on the CD and further the spherical aberration of the spot formed on the information recording surface RL3 of the CD.
Further, in the present embodiment, the DVD / CD laser light source unit LU in which the first light emission point EP1 and the second light emission point EP2 are formed on one chip is used. Further, a single-chip laser light source unit for HD / DVD / CD having a light emitting point for emitting a laser beam having a wavelength of 405 nm for HD formed on the same chip may be used. Alternatively, a one-can laser light source unit for HD / DVD / CD in which three laser light sources of a blue-violet semiconductor laser, a red semiconductor laser, and an infrared semiconductor laser are housed in one housing may be used.

また、本実施形態においては、光源と光検出器PDとを別体に配置する構成としたが、これに限らず、光源と光検出器とを集積化したレーザ光源モジュールを用いても良い。
また、図示は省略するが、上記実施の形態に示した光ピックアップ装置PU、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載することで、光ディスクに対する光情報の記録及び光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくとも一方の実行が可能な光ディスクドライブ装置を得ることが出来る。
In the present embodiment, the light source and the photodetector PD are arranged separately. However, the present invention is not limited to this, and a laser light source module in which the light source and the photodetector are integrated may be used.
Although not shown, the optical pickup device PU shown in the above embodiment, the rotational drive device that holds the optical disc rotatably, and the control device that controls the drive of these various devices are mounted, so An optical disk drive device capable of executing at least one of recording information and reproducing information recorded on the optical disk can be obtained.

また、本実施形態においては、回折構造DOEが材料A及び材料Bの境界面にのみ形成された場合を例示して説明したが、図7に示すように、材料A及び材料Bのうち、d線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面にも回折構造を形成していてもよい。このように、回折構造が、d線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に形成されているので、第1光束、第2光束、第3光束のぞれぞれの波長λ,λ,λに対する回折効率を高めることができる。 Further, in the present embodiment, the case where the diffractive structure DOE is formed only at the boundary surface between the material A and the material B has been described as an example. However, as shown in FIG. A diffractive structure may also be formed at the interface between the material having a larger Abbe number in the line and air. As described above, since the diffractive structure is formed on the boundary surface between the material having the larger Abbe number in the d-line and air, the wavelength λ of each of the first light flux, the second light flux, and the third light flux. The diffraction efficiency for 1 , λ 2 and λ 3 can be increased.

さらには、図8に示すように、ディスク側に配置された対物レンズ(対物光学素子)が、d線のアッベ数νが40≦ν≦70を満たしていて、前記対物レンズの表面に回折構造が形成されていてもよい。
このように、ディスク側に配置された対物レンズにおけるd線のアッベ数νが上記の式を満たし、前記対物レンズの表面には回折構造が形成されているので、第1光束、第2光束、第3光束のぞれぞれの波長λ,λ,λに対する回折効率を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 8, the objective lens (objective optical element) disposed on the disk side has an Abbe number ν d of d-line satisfying 40 ≦ ν d ≦ 70, and the surface of the objective lens A diffractive structure may be formed.
In this way, since the Abbe number ν d of the d line in the objective lens arranged on the disk side satisfies the above formula and a diffractive structure is formed on the surface of the objective lens, the first light flux and the second light flux The diffraction efficiencies for the wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 of the third light flux can be increased.

これらの回折構造は、波長選択型回折構造であっても、ブレーズ型回折構造であっても構わない。
例えば、回折構造が波長選択型回折構造であると、所定の波長の光束のみに位相差を与えることができ、DVDの光にのみ回折作用を付与することができ、残留してしまうDVDの球面収差が補正できる。
一方、回折構造がブレーズ型回折構造であると色収差補正が効果的である。
また、このように材料A及び材料Bの境界面以外にも回折構造を設けた場合、DVDの保護層PL2の厚さtを、0.9×t≦t≦1.1×tを満たすように設定していれば、HD DVDとDVDとの組み合わせのように波長のみが異なることで生じる球面収差を補正するだけなので、回折ピッチを大きくすることができ、加工性を高めることができる。
These diffractive structures may be wavelength selective diffractive structures or blazed diffractive structures.
For example, if the diffractive structure is a wavelength selective diffractive structure, a phase difference can be given only to a light beam of a predetermined wavelength, a diffractive action can be given only to the DVD light, and the remaining DVD spherical surface. Aberration can be corrected.
On the other hand, if the diffractive structure is a blazed diffractive structure, chromatic aberration correction is effective.
Further, when the diffraction structure is provided in addition to the boundary surface between the material A and the material B as described above, the thickness t 2 of the protective layer PL2 of the DVD is set to 0.9 × t 1 ≦ t 2 ≦ 1.1 × t. If it is set to satisfy 1 , it only corrects the spherical aberration caused by the difference in wavelength as in the combination of HD DVD and DVD, so that the diffraction pitch can be increased and the workability is improved. Can do.

[実施例1]
次に、図2に示した収差補正素子SACと対物レンズOLとから構成される対物レンズユニットOUの具体的な数値実施例を例示する。収差補正素子SACは、紫外線硬化樹脂である材料Aとガラスレンズ(HOYA社製BACD5)である材料Bとを積層した攻勢を有し、材料Aと材料Bの境界には回折構造DOEが形成されている。また、対物レンズOLはHD専用のガラスレンズ(HOYA社製BACD5)であるが、プラスチックレンズとしても良い。
実施例1のレンズデータを表2に示し、仕様を表3に示し、光路図を図6に示す。本数値実施例では、回折構造DOEにより入射光束に付加される光路差を光路差関数で表している。また、図6の光路図では回折構造DOEは図示しない。

Figure 2006012394
Figure 2006012394
[Example 1]
Next, specific numerical examples of the objective lens unit OU including the aberration correction element SAC and the objective lens OL shown in FIG. 2 will be illustrated. The aberration correction element SAC has an attack of laminating the material A, which is an ultraviolet curable resin, and the material B, which is a glass lens (BACD5 manufactured by HOYA), and a diffraction structure DOE is formed at the boundary between the material A and the material B. ing. The objective lens OL is a glass lens exclusively for HD (BACD5 manufactured by HOYA), but may be a plastic lens.
The lens data of Example 1 is shown in Table 2, the specifications are shown in Table 3, and the optical path diagram is shown in FIG. In this numerical example, the optical path difference added to the incident light beam by the diffractive structure DOE is represented by an optical path difference function. Also, the diffraction structure DOE is not shown in the optical path diagram of FIG.
Figure 2006012394
Figure 2006012394

表2において、r(mm)は曲率半径、d(mm)はレンズ間隔、n405、n655、n785は、それぞれ、第1波長λ(=405nm)、第2波長λ(=655nm)、第3波長λ(=785nm)に対するレンズの屈折率、νはd線のレンズのアッベ数、MHD、MDVD、MCDは、それぞれ、HDに対する記録/再生に使用する回折光の回折次数、DVDに対する記録/再生に使用する回折光の回折次数、CDに対する記録/再生に使用する回折光の回折次数である。また、10のべき乗数(例えば、2.5×10−3)を、E(例えば、2.5E―3)を用いて表すものとする。
また、表3において、HD使用時における対物レンズユニットOUの開口数NA1は0.85、第1面(S1)の有効径は3.74mm、倍率は0であり、DVD使用時の対物レンズユニットの開口数NA2は0.65、第1面(S1)の有効径は2.94mm、倍率は0であり、CD使用時の対物レンズユニットの開口数NA3は0.50、第1面(S1)の有効径は2.32mm、光学系倍率は−1/22.28に設定されている。本実施例では、MHD、MDVD及びMCDとして、それぞれ、0、1及び1を選択したので、HDとCDの保護層厚さの違いによる球面収差を補正した場合のCD使用時の倍率を小さく設定することができ、対物レンズユニットOUが光軸垂直方向に0.5mmシフトした場合でも、波面収差は0.05λRMS程度と良好である。光ピックアップ装置において、対物レンズユニットOUのトラッキング量は±0.5mm程度であるので、本実施例の対物レンズユニットOUは、CDに対して良好なトラッキング特性を有しているといえる。
In Table 2, r (mm) is a radius of curvature, d (mm) is a lens interval, and n 405 , n 655 , and n 785 are a first wavelength λ 1 (= 405 nm) and a second wavelength λ 2 (= 655 nm, respectively. ), The refractive index of the lens for the third wavelength λ 3 (= 785 nm), ν d is the Abbe number of the d-line lens, and M HD , M DVD , and M CD are the diffracted light used for recording / reproducing with respect to HD The diffraction order of diffracted light used for recording / reproduction with respect to a DVD, and the diffraction order of diffracted light used for recording / reproduction with respect to a CD. Further, a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3 ) is expressed using E (for example, 2.5E-3).
In Table 3, the numerical aperture NA1 of the objective lens unit OU when using HD is 0.85, the effective diameter of the first surface (S1) is 3.74 mm, the magnification is 0, and the objective lens unit when using DVD Has a numerical aperture NA2 of 0.65, an effective diameter of the first surface (S1) of 2.94 mm, and a magnification of 0. The numerical aperture NA3 of the objective lens unit when using a CD is 0.50, and the first surface (S1) ) Has an effective diameter of 2.32 mm and an optical system magnification of -1 / 22.28. In this embodiment, 0, 1, and 1 were selected as M HD , M DVD, and M CD , respectively. Therefore, the magnification when using the CD when the spherical aberration due to the difference in the protective layer thickness of HD and CD was corrected. Can be set small, and even when the objective lens unit OU is shifted 0.5 mm in the direction perpendicular to the optical axis, the wavefront aberration is as good as about 0.05λ 3 RMS. In the optical pickup device, since the tracking amount of the objective lens unit OU is about ± 0.5 mm, it can be said that the objective lens unit OU of the present embodiment has a good tracking characteristic with respect to the CD.

対物レンズOLの光源側の光学面(第4面)と、光ディスク側の光学面(第5面)は非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表2及び表3中の係数を代入した数式で表される。
[非球面表現式]
z=(y/R)/[1+√{1−(Κ+1)(y/R)}]+A+A+A+A1010+A1212+A1414+A1616+A1818+A2020
但し、
z:非球面形状(非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離)
y:光軸からの距離
R:曲率半径
Κ:コーニック係数
,A,A,A10,A12,A14,A16,A18,A20:非球面係数
The optical surface on the light source side (fourth surface) and the optical surface on the optical disc side (fifth surface) of the objective lens OL are aspherical, and these aspherical surfaces are shown in the following aspherical shape formulas in Tables 2 and 3. It is expressed by a mathematical formula with the coefficient inside.
[Aspherical expression]
z = (y 2 / R) / [1 + √ {1- (Κ + 1) (y / R) 2 }] + A 4 y 4 + A 6 y 6 + A 8 y 8 + A 10 y 10 + A 12 y 12 + A 14 y 14 + A 16 y 16 + A 18 y 18 + A 20 y 20
However,
z: Aspherical shape (distance in the direction along the optical axis from the apex of the aspherical surface)
y: Distance from optical axis R: Radius of curvature Κ: Conic coefficient A 4 , A 6 , A 8 , A 10 , A 12 , A 14 , A 16 , A 18 , A 20 : Aspheric coefficient

また、材料Aと材料Bの境界面に形成された回折構造DOEは、回折構造DOEにより入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表2及び表3中の係数を代入した光路差関数φ(mm)で表される。
[光路差関数]
φ=λ×M×(B+B+B+B+B1010
但し、
φ:光路差関数
λ:回折構造に入射する光束の波長
M:光ディスクに対する記録/再生に使用する回折光の回折次数
y:光軸からの距離
,B,B,B,B10:回折面係数
Further, the diffractive structure DOE formed on the boundary surface between the material A and the material B is represented by an optical path difference added to the incident light beam by the diffractive structure DOE. Such an optical path difference is represented by an optical path difference function φ (mm) obtained by substituting the coefficients shown in Tables 2 and 3 into an expression representing the following optical path difference function.
[Optical path difference function]
φ = λ × M × (B 2 y 2 + B 4 y 4 + B 6 y 6 + B 8 y 8 + B 10 y 10 )
However,
φ: optical path difference function λ: wavelength of light beam incident on the diffractive structure M: diffraction order of diffracted light used for recording / reproducing with respect to the optical disk y: distances B 2 , B 4 , B 6 , B 8 , B from the optical axis 10 : Diffraction surface coefficient

[実施例2]
次に、実施例2として、図7に示すd線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面にも回折構造を設けた場合のレンズデータを表4に示す。

Figure 2006012394
[Example 2]
Next, as Example 2, Table 4 shows lens data in the case where a diffractive structure is also provided on the interface between the material having a larger Abbe number on the d-line shown in FIG.
Figure 2006012394

表4に示すように、本実施例では波長λ=407nmのときの焦点距離f=2.60mm、倍率m1=0に設定されており、波長λ=655nmのときの焦点距離f=2.65mm、倍率m2=0に設定されており、波長λ=785nmのときの焦点距離f=2.70mm、倍率m3=0に設定されている。
また、材料Aのd線における屈折率nd=1.5891、d線におけるアッベ数ν=61.3、材料Bのd線における屈折率nd=1.5737、d線におけるアッベ数ν=29.1、対物レンズOLのレンズ材料のd線における屈折率nd=1.5891、d線におけるアッベ数ν=61.3に設定されている。
As shown in Table 4, the focal length f 1 = 2.60 mm when the wavelength λ 1 = 407 nm and the magnification m 1 = 0 are set in this embodiment, and the focal length f 2 when the wavelength λ 2 = 655 nm. = 2.65 mm, magnification m2 = 0, focal length f 3 = 2.70 mm when wavelength λ 3 = 785 nm, magnification m3 = 0.
Further, the refractive index nd of the material A at the d-line = 1.5891, the Abbe number ν d = 61.3 at the d-line, the refractive index nd = 1.5737 at the d-line of the material B, and the Abbe number ν d at the d -line = The refractive index nd of the lens material of the objective lens OL is set to nd = 1.5891, and the Abbe number ν d of the d line is set to 61.3.

対物レンズOLの光源側の光学面(第5面)と、光ディスク側の光学面(第6面)は非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表4中の係数を代入した数式で表される。
[非球面表現式]
z=(y/R)/[1+√{1−(Κ+1)(y/R)}]+A+A+A+A1010+A1212+A1414
The optical surface on the light source side (fifth surface) and the optical surface on the optical disc side (sixth surface) of the objective lens OL are aspherical, and this aspherical surface is expressed by the following aspherical shape formula with the coefficients in Table 4 It is expressed by a mathematical formula that substitutes.
[Aspherical expression]
z = (y 2 / R) / [1 + √ {1- (Κ + 1) (y / R) 2 }] + A 4 y 4 + A 6 y 6 + A 8 y 8 + A 10 y 10 + A 12 y 12 + A 14 y 14

また、材料Aと材料Bの境界面(第3面)に形成された回折構造DOE、材料Aと空気との境界面(第2面)に形成された回折構造DOE2のそれぞれは、回折構造DOE,DOE2により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表4中の係数を代入した光路差関数φ(mm)で表される。
[光路差関数]
回折構造DOE
φ=λ×M×(B+B+B+B+B1010
回折構造DOE2
φ=λ×M×(B+B+B
なお、ここでMは回折次数であるために、第3面における回折構造DOEの場合にはHD DVDでは0、DVDでは1、CDでは0が代入され、第2面における回折構造DOE2の場合にはHD DVDでは0、DVDでは1、CDでは0が代入される。
Further, the diffraction structure DOE formed on the boundary surface (third surface) between the material A and the material B, and the diffraction structure DOE2 formed on the boundary surface (second surface) between the material A and the air are respectively the diffraction structure DOE. , DOE2 is represented by the optical path difference added to the incident light beam. Such an optical path difference is represented by an optical path difference function φ (mm) obtained by substituting the coefficient in Table 4 into an expression representing the next optical path difference function.
[Optical path difference function]
Diffraction structure DOE
φ = λ × M × (B 2 y 2 + B 4 y 4 + B 6 y 6 + B 8 y 8 + B 10 y 10 )
Diffraction structure DOE2
φ = λ × M × (B 2 y 2 + B 4 y 4 + B 6 y 6 )
Since M is the diffraction order here, in the case of the diffractive structure DOE on the third surface, 0 is substituted for HD DVD, 1 for DVD, 0 for CD, and diffractive structure DOE2 on the second surface. Is substituted for HD DVD, 1 for DVD, and 0 for CD.

[実施例3]
次に、実施例3として、図8に示す対物レンズの表面にも回折構造を設けた場合のレンズデータを表5に示す。

Figure 2006012394
[Example 3]
Next, as Example 3, Table 5 shows lens data when a diffractive structure is also provided on the surface of the objective lens shown in FIG.
Figure 2006012394

表5に示すように、本実施例では、波長λ=407nmのときの焦点距離f=2.60mm、倍率m1=0に設定されており、波長λ=655nmのときの焦点距離f=2.65mm、倍率m2=0に設定されており、波長λ=785nmのときの焦点距離f=2.70mm、倍率m3=0に設定されている。
また、材料Aのd線における屈折率nd=1.5891、d線におけるアッベ数ν=61.3、材料Bのd線における屈折率nd=1.5737、d線におけるアッベ数ν=29.1、対物レンズOLのレンズ材料のd線における屈折率nd=1.5891、d線におけるアッベ数ν=61.3に設定されている。
As shown in Table 5, in this embodiment, the focal length f 1 = 2.60 mm when the wavelength λ 1 = 407 nm and the magnification m 1 = 0 are set, and the focal length f when the wavelength λ 2 = 655 nm. 2 = 2.65 mm, the magnification m2 = 0, the focal length f 3 = 2.70 mm when the wavelength λ 3 = 785 nm, and the magnification m3 = 0.
Further, the refractive index nd of the material A at the d-line = 1.5891, the Abbe number ν d = 61.3 at the d-line, the refractive index nd = 1.5737 at the d-line of the material B, and the Abbe number ν d at the d -line = The refractive index nd of the lens material of the objective lens OL is set to nd = 1.5891, and the Abbe number ν d of the d line is set to 61.3.

対物レンズOLの光源側の光学面(第5面)と、光ディスク側の光学面(第6面)は非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表5中の係数を代入した数式で表される。
[非球面表現式]
z=(y/R)/[1+√{1−(Κ+1)(y/R)}]+A+A+A+A1010+A1212+A1414
The optical surface on the light source side (fifth surface) and the optical surface on the optical disc side (sixth surface) of the objective lens OL are aspherical, and this aspherical surface is a coefficient in Table 5 given by It is expressed by a mathematical formula that substitutes.
[Aspherical expression]
z = (y 2 / R) / [1 + √ {1- (Κ + 1) (y / R) 2 }] + A 4 y 4 + A 6 y 6 + A 8 y 8 + A 10 y 10 + A 12 y 12 + A 14 y 14

また、材料Aと材料Bの境界面(第3面)に形成された回折構造DOE、対物レンズOLの表面(第5面)に形成された回折構造DOE3のそれぞれは、回折構造DOE,DOE3により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表5中の係数を代入した光路差関数φ(mm)で表される。
[光路差関数]
回折構造DOE
φ=λ×M×(B+B+B+B+B1010
回折構造DOE3
φ=λ×M×(B+B+B
なお、ここでMは回折次数であるために、第3面における回折構造DOEの場合にはHD DVDでは0、DVDでは1、CDでは1が代入され、第5面における回折構造DOE3の場合にはHD DVDでは0、DVDでは1、CDでは0が代入される。
Further, the diffractive structure DOE formed on the boundary surface (third surface) between the material A and the material B and the diffractive structure DOE3 formed on the surface (fifth surface) of the objective lens OL are respectively determined by the diffractive structures DOE and DOE3. It is represented by the optical path difference added to the incident light beam. Such an optical path difference is represented by an optical path difference function φ (mm) obtained by substituting the coefficient in Table 5 into an expression representing the following optical path difference function.
[Optical path difference function]
Diffraction structure DOE
φ = λ × M × (B 2 y 2 + B 4 y 4 + B 6 y 6 + B 8 y 8 + B 10 y 10 )
Diffraction structure DOE3
φ = λ × M × (B 2 y 2 + B 4 y 4 + B 6 y 6 )
Since M is the diffraction order here, in the case of the diffractive structure DOE on the third surface, 0 is substituted for HD DVD, 1 for DVD, 1 for CD, and diffractive structure DOE3 on the fifth surface. Is substituted for HD DVD, 1 for DVD, and 0 for CD.

収差補正素子の構成を示す側面図(a)、(b)である。It is side view (a) and (b) which show the structure of an aberration correction element. 対物レンズユニット(光学系)の構成の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of a structure of an objective lens unit (optical system). 対物レンズユニット(光学系)の構成の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of a structure of an objective lens unit (optical system). 光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。It is a principal part top view which shows the structure of an optical pick-up apparatus. 回折構造の段差の深さと回折効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of the level | step difference of a diffraction structure, and diffraction efficiency. 対物レンズユニット(光学系)に対する光路を示す図面である。It is drawing which shows the optical path with respect to an objective lens unit (optical system). 対物レンズユニット(光学系)の構成の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of a structure of an objective lens unit (optical system). 対物レンズユニット(光学系)の構成の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of a structure of an objective lens unit (optical system).

符号の説明Explanation of symbols

DOE 回折構造
OL 対物レンズ(対物光学素子)
OU 対物レンズユニット(光学系)
PU 光ピックアップ装置
SAC 収差補正素子(光学素子)
DOE diffraction structure OL objective lens (objective optical element)
OU Objective lens unit (optical system)
PU optical pickup device SAC Aberration correction element (optical element)

Claims (21)

第1光源から射出される第1波長λの第1光束を用いて厚さtの保護層を有する第1光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、第2光源から射出される第2波長λ(>λ)の第2光束を用いて厚さt(≧t)の保護層を有する第2光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、第3光源から射出される第3波長λ(>λ)の第3光束を用いて厚さt(>t)の保護層を有する第3光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、少なくとも1つの光学素子を有する光学系であって、
該光学素子は、前記第1光束、前記第2光束、及び前記第3光束が共通して通過する光路中に配置されるとともに、d線におけるアッベ数が互いに異なる材料A及び材料Bを積層して構成され、当該材料A及び材料Bの境界面には輪帯状の段差を有する位相構造が形成され、
該位相構造は、前記第1光束に対しては収差補正機能を有さず、前記第2光束及び前記第3光束に対しては収差補正機能を有することを特徴とする光学系。
Performs recording and / or reproducing information for the first optical disk having a protective layer with a thickness of t 1 using a first first light flux with wavelength lambda 1 emitted from the first light source is emitted from the second light source Information is recorded and / or reproduced on a second optical disc having a protective layer having a thickness t 2 (≧ t 1 ) using a second light beam having a second wavelength λ 2 (> λ 1 ). Information recording and / or reproduction is performed on a third optical disc having a protective layer having a thickness t 3 (> t 2 ) using a third light beam having a third wavelength λ 3 (> λ 2 ) emitted from the light source. An optical system that is used in an optical pickup device to perform and has at least one optical element,
The optical element is disposed in an optical path through which the first light beam, the second light beam, and the third light beam pass in common, and is formed by stacking materials A and B having different Abbe numbers in the d-line. A phase structure having a ring-shaped step is formed on the boundary surface between the material A and the material B,
The optical system is characterized in that the phase structure does not have an aberration correction function for the first light beam and has an aberration correction function for the second light beam and the third light beam.
第1光源から射出される第1波長λの第1光束を用いて厚さtの保護層を有する第1光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、第2光源から射出される第2波長λ(>λ)の第2光束を用いて厚さt(≧t)の保護層を有する第2光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、第3光源から射出される第3波長λ(>λ)の第3光束を用いて厚さt(>t)の保護層を有する第3光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、少なくとも1つの光学素子を有する光学系であって、
該光学素子は、前記第1波長λにおける屈折率の差Δnと、d線におけるアッベ数の差Δνが、それぞれ、以下の(1)式及び(2)式を満たす材料A及び材料Bを積層して構成され、当該材料A及び材料Bの境界面に輪帯状の段差を有する位相構造が形成されたことを特徴とする光学系。
|Δn|<0.01 (1)
20<|Δν|<40 (2)
Performs recording and / or reproducing information for the first optical disk having a protective layer with a thickness of t 1 using a first first light flux with wavelength lambda 1 emitted from the first light source is emitted from the second light source Information is recorded and / or reproduced on a second optical disc having a protective layer having a thickness t 2 (≧ t 1 ) using a second light beam having a second wavelength λ 2 (> λ 1 ). Information recording and / or reproduction is performed on a third optical disc having a protective layer having a thickness t 3 (> t 2 ) using a third light beam having a third wavelength λ 3 (> λ 2 ) emitted from the light source. An optical system that is used in an optical pickup device to perform and has at least one optical element,
Optical element, the the difference [Delta] n 1 of the refractive index in the first wavelength lambda 1, the difference .DELTA..nu d Abbe number at the d-line, respectively, material A and material satisfying the following formula (1) and (2) An optical system characterized in that a phase structure having a ring-shaped step is formed on the boundary surface between the material A and the material B.
| Δn 1 | <0.01 (1)
20 <| Δν d | <40 (2)
前記位相構造は第1回折構造であって、該第1回折構造は前記第1光束を回折せず、前記第2光束及び前記第3光束を回折することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学系。   The phase structure is a first diffractive structure, and the first diffractive structure does not diffract the first light beam, but diffracts the second light beam and the third light beam. The optical system described. 以下の(3)式及び(4)式を満たすことを特徴とする請求項3に記載の光学系。
0<|INT(d・Δn/λ)−(d・Δn/λ)|<0.3 (3)
0<|INT(d・Δn/λ)−(d・Δn/λ)|<0.3 (4)
但し、
d:前記位相構造の段差
Δn:前記材料A及び材料Bの前記λにおける屈折率の差
Δn:前記材料A及び材料Bの前記λにおける屈折率の差
INT(X):Xの小数点第1位を四捨五入して得られる整数
The optical system according to claim 3, wherein the following expressions (3) and (4) are satisfied.
0 <| INT (d · Δn 2 / λ 2 ) − (d · Δn 2 / λ 2 ) | <0.3 (3)
0 <| INT (d · Δn 3 / λ 3 ) − (d · Δn 3 / λ 3 ) | <0.3 (4)
However,
d: Step difference of the phase structure Δn 2 : Difference in refractive index between the material A and material B at the λ 2 Δn 3 : Difference in refractive index between the material A and the material B at the λ 3 INT (X): Integer obtained by rounding to the first decimal place
以下の(5)式を満たすことを特徴とする請求項4に記載の光学系。
=M (5)
但し、
=INT(d・Δn/λ) (6)
=INT(d・Δn/λ) (7)
The optical system according to claim 4, wherein the following expression (5) is satisfied.
M 2 = M 3 (5)
However,
M 2 = INT (d · Δn 2 / λ 2 ) (6)
M 3 = INT (d · Δn 3 / λ 3 ) (7)
以下の(8)式を満たすことを特徴とする請求項5に記載の光学系。
=M=1 (8)
The optical system according to claim 5, wherein the following expression (8) is satisfied.
M 2 = M 3 = 1 (8)
前記材料A及び材料Bのうち、前記d線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に第2回折構造が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光学系。   4. The second diffractive structure is formed on a boundary surface between the material A and the material B having a larger Abbe number in the d-line and air. The optical system according to item. 前記光学系が、前記光学素子の光ディスク側に対物光学素子を有し、該対物光学素子は、d線のアッベ数νが以下の式(9)を満たし、前記対物光学素子の表面には第2回折構造が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光学系。
40≦ν≦70 (9)
The optical system has an objective optical element on the optical disc side of the optical element, and the objective optical element has an Abbe number ν d of d-line satisfying the following formula (9), and the surface of the objective optical element is The optical system according to claim 1, wherein a second diffractive structure is formed.
40 ≦ ν d ≦ 70 (9)
前記第2回折構造の少なくとも一方は断面が複数の階段形状の回折構造であり、波長に応じて光を選択的に回折又は透過することを特徴とする請求項7又は8に記載の光学系。   9. The optical system according to claim 7, wherein at least one of the second diffractive structures is a diffractive structure having a plurality of step shapes in cross section, and selectively diffracts or transmits light according to a wavelength. 前記第2回折構造はブレーズ型回折構造であることを特徴とする請求項7又は8に記載の光学系。   9. The optical system according to claim 7, wherein the second diffractive structure is a blazed diffractive structure. 以下の(10)式を満たすことを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項に記載の光学系。
0.9×t≦t≦1.1×t (10)
The optical system according to claim 7, wherein the following expression (10) is satisfied.
0.9 × t 1 ≦ t 2 ≦ 1.1 × t 1 (10)
前記材料A及び材料Bのうち、一方は光学ガラスであって、他方は光学樹脂であることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載の光学系。   The optical system according to any one of claims 1 to 11, wherein one of the material A and the material B is an optical glass and the other is an optical resin. 前記光学樹脂は紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項12に記載の光学系。   The optical system according to claim 12, wherein the optical resin is an ultraviolet curable resin. 前記光学ガラスはモールド成形により製造されたことを特徴とする請求項12又は13に記載の光学系。   The optical system according to claim 12 or 13, wherein the optical glass is manufactured by molding. 以下の(11)式及び(12)式を満たすことを特徴とする請求項1乃至14の何れか一項に記載の光学系。
α×λ=λ (11)
K1−0.1≦α≦K1+0.1 (12)
但し、
K1:自然数
The optical system according to any one of claims 1 to 14, wherein the following expressions (11) and (12) are satisfied.
α × λ 1 = λ 3 (11)
K1-0.1 ≦ α ≦ K1 + 0.1 (12)
However,
K1: Natural number
前記光学素子が対物光学素子であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光学系。   The optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical element is an objective optical element. 第1波長λの第1光束を射出する第1光源;
第2波長λ(>λ)の第2光束を射出する第2光源;
第3波長λ(>λ)の第3光束を射出する第3光源;
及び請求項1乃至14の何れか一項に記載の光学系、
とを備え、
前記第1光束を用いて厚さtの保護層を有する第1光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、前記第2光束を用いて厚さt(≧t)の保護層を有する第2光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行い、前記第3光束を用いて厚さt(>t)の保護層を有する第3光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置。
A first light source that emits a first light flux having a first wavelength λ 1 ;
A second light source that emits a second light flux having a second wavelength λ 2 (> λ 1 );
A third light source that emits a third light flux having a third wavelength λ 3 (> λ 2 );
And an optical system according to any one of claims 1 to 14,
And
Information is recorded and / or reproduced with respect to the first optical disc having the protective layer having the thickness t 1 using the first light beam, and the thickness t 2 (≧ t 1 ) is protected using the second light beam. Recording and / or reproducing information on a second optical disc having a layer, and recording and / or reproducing information on a third optical disc having a protective layer having a thickness t 3 (> t 2 ) using the third light flux An optical pickup device that performs reproduction.
前記光学系が前記光学素子と、前記光学素子の光ディスク側に配置された対物光学素子を有することを特徴とする請求項17に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 17, wherein the optical system includes the optical element and an objective optical element disposed on the optical disk side of the optical element. 前記光学素子が、対物光学素子であることを特徴とする請求項17に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 17, wherein the optical element is an objective optical element. 前記対物光学素子は、前記第1波長λと前記tに対して球面収差補正が最適化されていることを特徴とする請求項19に記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 19, wherein the objective optical element is optimized for spherical aberration correction with respect to the first wavelength λ 1 and the t 1 . 請求項17乃至20の何れか一項に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光ディスクドライブ装置。   21. An optical disc drive apparatus comprising the optical pickup device according to any one of claims 17 to 20.
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