JP2009295244A - Optical element, optical pickup, and optical information processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源からの光束を基板の厚さが異なる光記録媒体に集光する集光光学系に係り、この集光光学系が有する光学素子、光ピックアップおよび光情報処理装置に関するものである。 The present invention relates to a condensing optical system that condenses a light beam from a light source onto optical recording media having different substrate thicknesses, and relates to an optical element, an optical pickup, and an optical information processing apparatus included in the condensing optical system. .
映像情報、音声情報、またはコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量0.65GBのCD、記録容量4.7GBのDVDなどの光記録媒体が普及している。そして、近年、さらなる大容量化を実現した「Blu-ray Disc」(以下、BDという)、「HD−DVD」(以下、HDという)が普及しつつある。光記録媒体の記録密度を向上させる手段としては、光記録媒体に情報の書き込みまたは読み出しを行う光ピックアップにおいて、対物レンズの開口数(以下、NAという)を大きくすること、あるいは、光源の波長を短くすることにより、対物レンズによって光記録媒体上に集光されるビームスポットを小径化することが有効である。 Optical recording media such as a CD having a recording capacity of 0.65 GB and a DVD having a recording capacity of 4.7 GB are widely used as means for storing video information, audio information, or data on a computer. In recent years, “Blu-ray Disc” (hereinafter referred to as “BD”) and “HD-DVD” (hereinafter referred to as “HD”), which have further increased capacities, are becoming popular. As a means for improving the recording density of the optical recording medium, in an optical pickup for writing or reading information on the optical recording medium, the numerical aperture (hereinafter referred to as NA) of the objective lens is increased, or the wavelength of the light source is increased. It is effective to reduce the beam spot focused on the optical recording medium by the objective lens by shortening the length.
そこで、例えば「CD系光記録媒体」では、対物レンズのNAが0.50、光源の波長が790nmとされているのに対して、「CD系光記録媒体」よりも高記録密度化がなされた「DVD系光記録媒体」では、対物レンズのNAが0.65、光源の波長が660nmとされている。そして、さらなる高記録密度化がなされた「BD系光記録媒体」では、対物レンズのNAが0.85、光源の波長が405nmの光を用いて、25GBの容量を実現した。もう1つの「HD系光記録媒体」では、光源の波長は405nmと同じであるが、NA0.65の対物レンズを用いて、15GBの容量を実現した。 Therefore, for example, in the “CD optical recording medium”, the NA of the objective lens is 0.50 and the wavelength of the light source is 790 nm, whereas the recording density is higher than that of the “CD optical recording medium”. In the “DVD optical recording medium”, the NA of the objective lens is 0.65 and the wavelength of the light source is 660 nm. In the “BD optical recording medium” in which the recording density is further increased, a capacity of 25 GB is realized by using light with an objective lens NA of 0.85 and a light source wavelength of 405 nm. In another “HD optical recording medium”, the wavelength of the light source is the same as 405 nm, but a capacity of 15 GB was realized using an objective lens with NA of 0.65.
前者はDVD系に比べ短波長化、高NA化の変更により大容量化を行い、後者は高NA化を行わない代わりに信号処理の工夫により線記録密度の向上を可能とし、ランド・グルーブ記録の採用により大容量化を行っている。 The former increases the capacity by shortening the wavelength and increasing the NA, compared to the DVD system, and the latter allows the linear recording density to be improved by improving signal processing instead of increasing the NA. The capacity has been increased by adopting.
また、BDとHDは、光源の発振波長が405nmの青紫色半導体レーザー光源を用いる点で共通しているが、光記録媒体は基板厚さがそれぞれ0.1mm,0.6mmと異なる。ちなみに、CD,DVDの光記録媒体の基板厚さはそれぞれ1.2mm、0.6mmである。 BD and HD are common in that a blue-violet semiconductor laser light source having an oscillation wavelength of 405 nm is used, but the optical recording media have substrate thicknesses of 0.1 mm and 0.6 mm, respectively. Incidentally, the substrate thicknesses of CD and DVD optical recording media are 1.2 mm and 0.6 mm, respectively.
BDとHDのような高密度な情報の再生および/または記録を行える記録再生装置において、現在広く普及しているCD,DVDの再生および/または記録ができることが望ましく、記録再生装置の大型化、コスト上昇を抑えるためには、BD,HD,DVD,CDを1つの光学系で再生および/または記録できることが望ましい。 In a recording / reproducing apparatus capable of reproducing and / or recording high-density information such as BD and HD, it is desirable to be able to reproduce and / or record CDs and DVDs that are currently widely used. In order to suppress an increase in cost, it is desirable that BD, HD, DVD, and CD can be reproduced and / or recorded by one optical system.
そのためには、記録,再生すべき光記録媒体の種類に応じて、適切な波長の光源を選択し、この選択した光束に対して適切な光学処理を施し、それぞれの光記録媒体の基板厚さの違いによって生じる球面収差を補正する必要がある。 For this purpose, a light source having an appropriate wavelength is selected according to the type of optical recording medium to be recorded and reproduced, and an appropriate optical process is applied to the selected light flux, and the substrate thickness of each optical recording medium is determined. It is necessary to correct spherical aberration caused by the difference.
異なる光記録媒体を1つの光ピックアップを用いて記録あるいは再生するものとしては、1つの対物レンズと位相差調整面を用いる手段が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1の記載では、単一のリング状となる範囲の領域にのみ位相差を付与し異なる基板の厚さにより発生する収差を補正している。これは、記録密度がBD,HD規格より低いDVD,CDに対して互換性を持つように設計されているためである。特許文献1においてDVD用の対物レンズと位相調整素子でCDの透明基板を介したときの波面収差の形状は、図13のように光軸付近の波面の位相と比べてCDのNA(開口数)に相当する半径位置周辺においてのみ大きく収差を有する形状となる。したがって、位相段差を形成する領域は、CDのNAの周辺付近のみで良い。
However, in the description of
しかしながら、短波長でNA0.85程度の高NA対物レンズを用いて、異なる基板厚により発生する収差を補正するような場合には、図14のように波面収差が非常に大きく、DVD,CD系で実現できたような単一のリング状の範囲に位相差を付与しただけでは、補正不足となるという課題がある。 However, when a high NA objective lens with a short wavelength of about 0.85 NA is used to correct aberrations caused by different substrate thicknesses, the wavefront aberration is very large as shown in FIG. There is a problem that correction is insufficient if only a phase difference is given to a single ring-shaped range that can be realized by the above method.
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、単一の対物レンズで少なくとも2種類の異なる基板厚の光記録媒体間に良好なスポットを形成し、2種類の異なる光記録媒体で互換性を有する光学素子、光ピックアップおよび光情報処理装置を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the above-mentioned problems of the prior art. A single objective lens forms a good spot between at least two types of optical recording media having different substrate thicknesses, and two types of different types are used. An object of the present invention is to provide an optical element, an optical pickup, and an optical information processing apparatus that are compatible with an optical recording medium.
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載した光学素子は、光源からの光束が集光光学系により、厚さt1の基板を介して第1の光記録媒体の情報記録層に波長λ1の光が集光され、厚さt1とは異なる厚さt2の基板を介して第2の光記録媒体の情報記録層に波長λ2の光が集光され、少なくとも2種類の光記録媒体に記録,再生,消去のうち1以上を行う光ピックアップに用いる光学素子において、集光光学系が、厚さt1の基板を介して第1の光記録媒体の記録面上に光束を集光するよう設計された対物レンズと、基板の厚さt1と厚さt2との差により、第2の光記録媒体の情報記録層に集光したときに発生する球面収差を低減するように、光軸方向の凹凸形状の段差によって複数の領域に分割され、光源からの光束に位相差を付与する位相シフタ面を、少なくとも1面以上有する収差補正素子とからなり、位相シフタ面の凹凸形状の段差高さHが(数1)
In order to achieve the above object, the optical element according to
これにより、厚さt2の基板を介した情報記録層のスポットに生じる球面収差を、位相シフタ面で対物レンズの入射光に位相差を与えて補正することが可能であり、また、厚さt1の基板を介した情報記録層にも位相シフタ面での悪影響を抑えてスポットを良好に集光することが可能となって、異なる基板厚t1,t2の両方の光記録媒体の記録面上に良好なスポットを形成することができる。 Thereby, it is possible to correct the spherical aberration generated in the spot of the information recording layer through the substrate having the thickness t2 by giving a phase difference to the incident light of the objective lens on the phase shifter surface, and the thickness t1. The information recording layer via the substrate can suppress the adverse effect on the phase shifter surface, and the spot can be condensed well, on the recording surfaces of the optical recording media having different substrate thicknesses t1 and t2. A good spot can be formed.
また、請求項2に記載された光学素子は、請求項1の光学素子において、(数1)の係数k1とk2が、次の条件「k1=k2+1」を満たすことを特徴とする。
The optical element described in
これにより、位相シフタ面における光軸方向の凹凸形状の高さの差を小さくすることができ、光学素子の製造歩留まりを上げ、光学素子のコストを低減することができる。 As a result, the difference in height of the concavo-convex shape in the optical axis direction on the phase shifter surface can be reduced, the manufacturing yield of the optical element can be increased, and the cost of the optical element can be reduced.
また、請求項3〜5に記載した光学素子は、請求項1,2の光学素子において、光源の波長λ1とλ2が、次の条件「375nm≦λ1≦435nm」「375nm≦λ2≦435nm」を満たすこと、または、次の条件「375nm≦λ1≦435nm」「630nm≦λ2≦690nm」を満たすこと、または、次の条件「375nm≦λ1≦435nm」「760nm≦λ2≦820nm」を満たすことを特徴とする。
Further, in the optical element according to
これにより、第1の光記録媒体と第2の光記録媒体として、BDとHD、またはBDとDVD、またはBDとCD、それぞれを組み合わせた両方の光記録媒体に良好なスポットを形成することができる。 As a result, as the first optical recording medium and the second optical recording medium, good spots can be formed on both the optical recording mediums in which BD and HD, or BD and DVD, or BD and CD are combined. it can.
また、請求項6に記載した光ピックアップは、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学素子の位相シフタ面が、対物レンズと一体、かつ少なくとも1面以上に形成されたことを特徴とする。
The optical pickup according to claim 6 is characterized in that the phase shifter surface of the optical element according to any one of
これにより、対物レンズと位相シフタ面の光軸調整を行う必要がなく、部品点数も削減でき、また、対物レンズ設計時の基板厚とは異なる基板厚の光記録媒体に対しても、その記録面上に収差の少ない良好なスポットを形成できるとともに、設計時と略同一基板厚の光記録媒体の記録面上のスポットに対しては悪影響を抑えた光ピックアップを得ることができる。 This eliminates the need to adjust the optical axes of the objective lens and the phase shifter surface, reduces the number of components, and records the optical recording medium with a substrate thickness different from the substrate thickness at the time of designing the objective lens. A good spot with less aberration can be formed on the surface, and an optical pickup can be obtained in which adverse effects are suppressed with respect to the spot on the recording surface of the optical recording medium having substantially the same substrate thickness as the design.
また、請求項7に記載した光情報処理装置は、請求項6記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする。 An optical information processing apparatus according to a seventh aspect includes the optical pickup according to the sixth aspect.
これにより、少なくとも2種類以上の基板厚の異なる光記録媒体に対し、記録、再生あるいは消去可能な光情報処理装置を実現することができる。 Thereby, it is possible to realize an optical information processing apparatus capable of recording, reproducing or erasing at least two types of optical recording media having different substrate thicknesses.
本発明によれば、単一の対物レンズで少なくとも2種類の異なる基板厚の光記録媒体に良好なスポットを形成することが可能となり、2種類の異なる光記録媒体で互換性を持つ、小型、低コストな光ピックアップおよび光情報処理装置を得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to form a good spot on an optical recording medium having at least two different substrate thicknesses with a single objective lens, and it is compatible with two different optical recording media. There is an effect that a low-cost optical pickup and an optical information processing apparatus can be obtained.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1における光ピックアップの全体構成を示す概略図である。図1に示すように、単一の対物レンズ106により、同一の光源波長を用いて、2種類の光記録媒体201,202を異なるNA(開口数)で記録または再生を行う互換型の光ピックアップである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an optical pickup according to
本実施形態1に示す光ピックアップの構成において用いる第1,第2の光記録媒体201,202の基板の厚さt1,t2は、それぞれ0.1mm,0.6mmであり、BD,HDに対応する。光記録媒体201,202のNAは0.85,0.65で、光源の波長λ1(=λ2)は約405nmである。
The substrate thicknesses t1 and t2 of the first and second
光記録媒体201、光記録媒体202に対して、光ピックアップは、半導体レーザー101、偏光ビームスプリッタ102、カップリングレンズ103、ミラー104、1/4波長板105、対物レンズ106、検出レンズ107、受光素子108、収差補正素子501により構成される。光源である半導体レーザー101の中心波長は405nmであり、対物レンズ106のNAは0.85である。
For the
半導体レーザー101の出射光は、偏光ビームスプリッタ102を透過し、カップリングレンズ103により略平行光とされる。カップリングレンズ103を通過した光は、ミラー104より偏向される。そして、1/4波長板105、収差補正素子501、対物レンズ106を介して光記録媒体201あるいは光記録媒体202の記録面上に集光されることにより、情報の記録,再生あるいは消去が行われる。
The light emitted from the semiconductor laser 101 passes through the polarization beam splitter 102 and is converted into substantially parallel light by the
光記録媒体201,202からの反射光は対物レンズ106、収差補正素子501、1/4波長板105を通過した後、ミラー104で反射され、カップリングレンズ103で収束光とされ、偏光ビームスプリッタ102により往路の光と分離して偏向され、検出レンズ107により受光素子108上に導かれ、再生信号,フォーカス誤差信号,トラック誤差信号が検出される。
Reflected light from the
なお、本実施形態1の対物レンズ106は、厚さt=0.0875mmの光記録媒体201に最適に設計されている。情報記録面を2層有する2層Blu-ray Discの光記録媒体を想定し、情報記録面は光束の入射側から0.075mmと0.1mmの位置に有するため、その中間値の厚さt=0.0875mmを設計中央値に用いているが、これに限定されるものではない。0.1mmや0.075mmに設定されていても良い。また、設計中心、例えば0.0875mmの基板厚とは異なる基板厚、0.075mmあるいは0.1mmの情報記録面上に光束を集光する際には球面収差が発生する。その場合は、コイル113によりカップリングレンズ103を光軸方向に移動させ、光束を発散光または収束光にすることで、球面収差を補正する。
The
図2は前述の光ピックアップにおいて、厚さt2=0.6mmの基板(光記録媒体202)に集光したときの波面収差Wの断面図を示す図である。図2の横軸は規格化された瞳半径(NA0.65相当)、縦軸は波面収差量である。波面収差量は光軸中心に回転対称であるため、光軸(規格化瞳半径0の位置)から、瞳の一番外側(規格化瞳半径1の位置)までを示した。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the wavefront aberration W when the light is condensed on a substrate (optical recording medium 202) having a thickness t2 = 0.6 mm in the above-described optical pickup. The horizontal axis in FIG. 2 is the normalized pupil radius (corresponding to NA 0.65), and the vertical axis is the amount of wavefront aberration. Since the amount of wavefront aberration is rotationally symmetric about the optical axis, the wavefront aberration amount is shown from the optical axis (position of normalized pupil radius 0) to the outermost side of the pupil (position of normalized pupil radius 1).
基板厚t2=0.6mmは、対物レンズ106の設計値から大きくずれているため、球面収差が大きく発生している。この球面収差を補正するため、収差補正素子(位相シフタ面)501により、対物レンズ106の入射光に、例えば図3に示した位相差を与える。図4は収差補正素子501透過後の波面収差Wの断面図を示す図である。波面収差W量が小さくなり、厚さt2=0.6mmの基板に対しても良好なスポットを形成できるようになる。
Since the substrate thickness t2 = 0.6 mm is greatly deviated from the design value of the
また、図5は収差補正素子(位相シフタ面)501を通して、基板厚t1=0.1mmの光記録媒体201に集光したときの、スポットのピーク強度とスポット径をシミュレーションにより求めたものである。横軸は収差補正素子(位相シフタ面)501が光束に与える位相差である。位相差180(deg)近傍で、スポット径は最小となるが、同時にスポットピーク強度も最小になってしまう。このことは、収差補正素子(位相シフタ面)501は、本来補正する必要のない基板厚t1=0.1mmの集光スポットに影響を与えることを示す。
FIG. 5 shows the spot peak intensity and spot diameter obtained by simulation through the aberration correction element (phase shifter surface) 501 when focused on the
図6は、収差補正素子(位相シフタ面)501の位相差と、基板厚t1=0.1mmの光記録媒体201上に記録した記録マーク3T信号の繰り返しパターンの信号振幅をシミュレーションにより求めたものである。図6に示すように、位相差180(deg)近傍で、3T信号振幅が最小となることがわかる。信号の低下は、3T信号特有のものではなく、全ての長さの信号について同様の傾向となる。
FIG. 6 shows the phase difference of the aberration correction element (phase shifter surface) 501 and the signal amplitude of the repetitive pattern of the recording mark 3T signal recorded on the
収差補正素子(位相シフタ面)501により、収差を補正する必要がないスポットを良好に保ち信号レベルを低下させないためには、収差補正素子(位相シフタ面)501の位相差をある範囲に限定し、その範囲で厚さt2=0.6mmの基板への集光スポットの収差を補正する必要がある。収差補正素子(位相シフタ面)501がないときの信号レベルは、位相差0(deg)の位置(規格化により信号振幅1としてある)である。この信号レベルに対し、約50%以上の信号レベルを確保できる位相差の範囲は、図6に示すように、0〜100(deg)と250〜360(deg)の範囲ということになる。 The aberration correction element (phase shifter surface) 501 limits the phase difference of the aberration correction element (phase shifter surface) 501 to a certain range in order to maintain a good spot that does not require aberration correction and prevent the signal level from being lowered. In this range, it is necessary to correct the aberration of the focused spot on the substrate having a thickness t2 = 0.6 mm. The signal level when there is no aberration correction element (phase shifter surface) 501 is the position where the phase difference is 0 (deg) (the signal amplitude is 1 by standardization). The range of the phase difference in which a signal level of about 50% or more can be secured with respect to this signal level is a range of 0 to 100 (deg) and 250 to 360 (deg) as shown in FIG.
この位相差量を、収差補正素子(位相シフタ面)501に加工する段差高さHに換算すると、光源の波長をλ1、収差補正素子材料の屈折率をnとすれば、段差高さHによる光路長の差は(数2) When this phase difference amount is converted into a step height H to be processed into the aberration correction element (phase shifter surface) 501, if the wavelength of the light source is λ1 and the refractive index of the aberration correction element material is n, the height of the step is H. The difference in optical path length is (Equation 2)
同様に、係数k2を整数とすれば、250〜360(deg)に対応する段差高さHは(数5) Similarly, if the coefficient k2 is an integer, the step height H corresponding to 250 to 360 (deg) is (Equation 5).
整理すると、段差高さHの範囲は(数6) When arranged, the range of the step height H is (Equation 6)
収差補正素子(位相シフタ面)501の段差高さHを前記の範囲に限定し、基板厚t2=0.6mmの光記録媒体のスポットにおける収差を補正するように、段差構造を設計することにより、1つの対物レンズ106で、基板厚t1=0.1mm,t2=0.6mmの光記録媒体201,202の両方に良好なスポットを形成でき、高い再生信号レベルを得ることができる。
By designing the step structure to limit the step height H of the aberration correction element (phase shifter surface) 501 to the above range and correct the aberration in the spot of the optical recording medium having the substrate thickness t2 = 0.6 mm. With one
これにより、対物レンズ106の設計時の基板厚t1とは異なる基板厚t2に対して、その記録面上に収差の少ない良好なスポットを形成できるとともに、設計時と略同一の基板厚t1の光記録媒体201の記録面上におけるスポットに対しても収差補正素子(位相シフタ面)501の悪影響を抑えることができる。
As a result, a good spot with less aberration can be formed on the recording surface for the substrate thickness t2 different from the substrate thickness t1 at the time of designing the
(実施形態2)
図7は本発明の実施形態2における収差補正素子(位相シフタ面)501の透過光に0〜100(deg)と250〜360(deg)の範囲内で、3レベルの位相を与える位相分布の例を示す図である。図8は、図2に示した波面収差Wを、図7で示した収差補正素子(位相シフタ面)501を透過させ、波面収差Wを補正した後の波面収差Wを示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a phase distribution that gives three levels of phase within the range of 0 to 100 (deg) and 250 to 360 (deg) to the transmitted light of the aberration correction element (phase shifter surface) 501 according to the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example. FIG. 8 is a diagram showing the wavefront aberration W after the wavefront aberration W shown in FIG. 2 is transmitted through the aberration correction element (phase shifter surface) 501 shown in FIG.
前述した実施形態1より与える位相レベルを増やすことにより、基板厚t2=0.6mmの光記録媒体により良好なスポットを形成できる。しかし、図7で示した位相差量を収差補正素子(位相シフタ面)501にそのまま加工すると、規格化瞳半径の外周部では、凸部が細く高くなってしまい、加工が非常に困難となる。 By increasing the phase level given from the first embodiment, a good spot can be formed on the optical recording medium having the substrate thickness t2 = 0.6 mm. However, if the phase difference amount shown in FIG. 7 is processed as it is into the aberration correction element (phase shifter surface) 501, the convex portion becomes thin and high at the outer periphery of the normalized pupil radius, which makes processing extremely difficult. .
そこで、与える位相差の小さい方に1λ(波長)の位相差を加え、図9に示した位相分布とする。図9に示した位相分布としても、収差補正素子(位相シフタ面)501透過後の波面収差Wは図8と同一である。つまり、収差補正素子(位相シフタ面)501の凹凸形状の段差高さHを(数7) Therefore, a phase difference of 1λ (wavelength) is added to the smaller phase difference to give the phase distribution shown in FIG. Also in the phase distribution shown in FIG. 9, the wavefront aberration W after passing through the aberration correction element (phase shifter surface) 501 is the same as in FIG. That is, the step height H of the concavo-convex shape of the aberration correction element (phase shifter surface) 501 is expressed by (Expression 7).
(実施形態3)
図10は本発明の実施形態3における光ピックアップの全体構成を示す概略図である。図10に示すように、単一の対物レンズ106により、異なる光源波長を用いて、2種類の光記録媒体201,203を異なるNA(開口数)で記録または再生を行う互換型の光ピックアップである。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a schematic diagram showing the overall configuration of the optical pickup according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, a single
図10に示す光ピックアップの構成にて用いる、第1,第2の光記録媒体201,203の基板の厚さt1,t2は、それぞれ0.1mm,0.6mmであり、BD,DVDに対応する。光記録媒体201,203のNAは0.85,NA0.65で、光源の波長λ1は405nm,λ2は660nmである。
The substrate thicknesses t1 and t2 of the first and second
半導体レーザー101の出射光は、偏光ビームスプリッタ102を透過し、ダイクロイックプリズム109を透過し、カップリングレンズ103により略平行光とされる。カップリングレンズ103を通過した光は、ミラー104により偏向される。そして、1/4波長板105、収差補正素子501、対物レンズ106を介して光記録媒体201の記録面上に集光されることにより、情報の記録,再生あるいは消去が行われる。
The light emitted from the semiconductor laser 101 passes through the polarization beam splitter 102, passes through the dichroic prism 109, and is converted into substantially parallel light by the
光記録媒体201からの反射光は対物レンズ106、収差補正素子501、1/4波長板105を通過した後、ミラー104で反射され、カップリングレンズ103で収束光とされ、ダイクロイックプリズム109を透過し、偏光ビームスプリッタ102により往路の光と分離して偏向され、検出レンズ107により受光素子108上に導かれ、再生信号,フォーカス誤差信号,トラック誤差信号が検出される。ここで用いる対物レンズ106は基板厚t1=0.1mmの光記録媒体201を高精度に記録,再生できるように最適に設計されている。
The reflected light from the
また、ホログラムレーザー110の出射光は、ホログラム111を透過し、ダイクロイックプリズム109で反射され、カップリングレンズ103を透過し、ミラー104により偏向される。そして、1/4波長板105、収差補正素子501、対物レンズ106を介して光記録媒体203の記録面上に集光されることにより、情報の記録,再生あるいは消去が行われる。
The light emitted from the hologram laser 110 passes through the hologram 111, is reflected by the dichroic prism 109, passes through the
光記録媒体203からの反射光は対物レンズ106、収差補正素子501、1/4波長板105を通過した後、ミラー104で反射され、カップリングレンズ103で収束光とされ、ダイクロイックプリズム109で反射され、ホログラム111により往路の光と分離して偏向され、ホログラムレーザー110内部の受光素子(図示せず)に導かれ、再生信号,フォーカス誤差信号,トラック誤差信号が検出される。
The reflected light from the optical recording medium 203 passes through the
ここで、収差補正素子(位相シフタ面)501は、DVDの光記録媒体203の記録面上に良好なスポットが形成されるように、実施形態1,2で説明したHDの記録媒体202と同様な方法で波面収差が補正される。このとき、収差補正素子(位相シフタ面)501の段差高さHの範囲を(数8) Here, the aberration correction element (phase shifter surface) 501 is the same as the HD recording medium 202 described in the first and second embodiments so that a good spot is formed on the recording surface of the DVD optical recording medium 203. The wavefront aberration is corrected by a simple method. At this time, the range of the step height H of the aberration correction element (phase shifter surface) 501 is expressed by (Equation 8).
(実施形態4)
本発明の実施形態4は、実施形態3で説明した図10における第2の光記録媒体203(DVD)に代えて光記録媒体204(CD)とし、その基板厚さt2が1.2mm、ホログラムレーザー110の光源波長λ2を790nm、NAを0.5としたものである。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment of the present invention, an optical recording medium 204 (CD) is used instead of the second optical recording medium 203 (DVD) in FIG. 10 described in the third embodiment, and the substrate thickness t2 is 1.2 mm. The light source wavelength λ2 of the laser 110 is 790 nm, and the NA is 0.5.
収差補正素子(位相シフタ面)501は、光記録媒体204の記録面上に良好なスポットが形成されるように、実施形態1,2で説明したHDの記録媒体202と同様な方法で波面収差が補正される。これにより、BD用の対物レンズ106で、BD,CDの光記録媒体201,204の両方に良好なスポットを形成でき、高い再生信号レベルを得ることができる。
The aberration correction element (phase shifter surface) 501 uses the same method as that of the HD recording medium 202 described in
(実施形態5)
図11は本発明の実施形態5における対物レンズ106の一面に位相シフタ面502を一体的に形成した例を示す図である。本実施形態5では、対物レンズ106の光記録媒体201側に位相シフタ面502を設けたが、この形態に限られるものではなく、対物レンズ106のミラー104側に位相シフタ面502を設けても良いし、また、対物レンズ106の両面に位相シフタ面502を設けても良い。なお、両面に設ける場合は、両面の位相シフタ面を通る光束に所望の位相差を与えるように、それぞれ面の位相シフタの高さを設定すれば良い。
(Embodiment 5)
FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the
これにより、対物レンズ106と位相シフタ面502の光軸調整を行う必要がなく、部品点数も削減でき、対物レンズ設計時の基板厚とは異なる基板厚の光記録媒体に対しても、その記録面上に収差の少ない良好なスポットを形成できるとともに、設計時と略同一基板厚を有する光記録媒体の記録面上のスポットに対しては悪影響を抑えることができる。
As a result, it is not necessary to adjust the optical axes of the
(実施形態6)
図12は本発明の実施形態6における光情報処理装置700の一例を示す図である。光情報処理装置700は、光ピックアップ100とスピンドルモーター200とシークモーター300と信号処理制御部600より構成される。光ピックアップ100については、実施形態1で説明した構成と同様である。また、スピンドルモーター200は、光記録媒体を回転させる手段である。シークモーター300は光ピックアップ100を光記録媒体の半径方向に移動させる手段である。
(Embodiment 6)
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an optical information processing apparatus 700 according to the sixth embodiment of the present invention. The optical information processing apparatus 700 includes an
信号処理制御部600は、CPU・メモリ601、半導体レーザー駆動回路602、電流電圧変換回路603、信号演算回路604、サーボ回路605、アクチュエータ駆動回路606、球面収差補正素子駆動回路607、シークモーター駆動回路608、スピンドルモーター駆動回路609より構成され、またCPU・メモリ601は外部インターフェース800と接続される。
The signal processing control unit 600 includes a CPU /
信号処理制御部600は、半導体レーザー101の発光制御、スピンドルモーター200の回転制御、シークモーター300の位置制御、受光素子108からの信号をもとに再生信号の検出、対物レンズアクチュエータ121のフォーカス方向,トラック方向の制御、球面収差補正のためのカップリングレンズ103の位置制御を行う。
The signal processing control unit 600 controls light emission of the semiconductor laser 101, rotation control of the
この構成によって、少なくとも2種類以上の基板厚の異なる光記録媒体に対し、記録、再生あるいは消去可能な光情報処理装置を実現することができる。 With this configuration, an optical information processing apparatus capable of recording, reproducing, or erasing can be realized for at least two types of optical recording media having different substrate thicknesses.
本発明に係る光学素子、光ピックアップおよび光情報処理装置は、単一の対物レンズで少なくとも2種類の異なる基板厚の光記録媒体間に良好なスポットを形成することが可能となり、2種類の異なる光記録媒体で互換性を得ることができ、光源からの光束を基板の厚さが異なる光記録媒体に集光する集光光学系として有用である。 The optical element, the optical pickup, and the optical information processing apparatus according to the present invention can form a good spot between at least two types of optical recording media having different substrate thicknesses with a single objective lens. Compatibility can be obtained with an optical recording medium, and it is useful as a condensing optical system for condensing a light beam from a light source onto optical recording media having different substrate thicknesses.
100 光ピックアップ
101 半導体レーザー
102 偏光ビームスプリッタ
103 カップリングレンズ
104 ミラー
105 1/4波長板
106 対物レンズ
107 検出レンズ
108 受光素子
109 ダイクロイックプリズム
110 ホログラムレーザー
111 ホログラム
113 コイル
121 対物レンズアクチュエータ
200 スピンドルモーター
201,202,203,204 光記録媒体
300 シークモーター
501 収差補正素子
502 位相シフタ面
600 信号処理制御部
601 CPU・メモリ
602 半導体レーザー駆動回路
603 電流電圧変換回路
604 信号演算回路
605 サーボ回路
606 アクチュエータ駆動回路
607 球面収差補正素子駆動回路
608 シークモーター駆動回路
609 スピンドルモーター駆動回路
700 光情報処理装置
800 外部インターフェース
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記集光光学系が、前記厚さt1の基板を介して第1の光記録媒体の記録面上に前記光束を集光するよう設計された対物レンズと、
前記基板の厚さt1と厚さt2との差により、前記第2の光記録媒体の情報記録層に集光したときに発生する球面収差を低減するように、光軸方向の凹凸形状の段差によって複数の領域に分割され、前記光源からの光束に位相差を付与する位相シフタ面を、少なくとも1面以上有する収差補正素子とからなり、
前記位相シフタ面の凹凸形状の段差高さHが(数1)
An objective lens designed so that the condensing optical system condenses the light beam on the recording surface of the first optical recording medium via the substrate having the thickness t1;
Due to the difference between the thickness t1 and the thickness t2 of the substrate, the uneven step in the optical axis direction is reduced so as to reduce the spherical aberration generated when the light is condensed on the information recording layer of the second optical recording medium. And an aberration correction element having at least one phase shifter surface that is divided into a plurality of regions and gives a phase difference to the light flux from the light source,
The height H of the uneven shape of the phase shifter surface is (Expression 1)
「k1=k2+1」
を満たすことを特徴とする請求項1記載の光学素子。 The coefficients k1 and k2 in the above (Equation 1) are determined by the following condition “k1 = k2 + 1”.
The optical element according to claim 1, wherein:
「375nm≦λ1≦435nm」
「375nm≦λ2≦435nm」
を満たすことを特徴とする請求項1または2記載の光学素子。 The wavelengths λ1 and λ2 of the light source satisfy the following condition “375 nm ≦ λ1 ≦ 435 nm”
“375 nm ≦ λ2 ≦ 435 nm”
The optical element according to claim 1, wherein:
「375nm≦λ1≦435nm」
「630nm≦λ2≦690nm」
を満たすことを特徴とする請求項1または2記載の光学素子。 The wavelengths λ1 and λ2 of the light source satisfy the following condition “375 nm ≦ λ1 ≦ 435 nm”
“630nm ≦ λ2 ≦ 690nm”
The optical element according to claim 1, wherein:
「375nm≦λ1≦435nm」
「760nm≦λ2≦820nm」
を満たすことを特徴とする請求項1または2記載の光学素子。 The wavelengths λ1 and λ2 of the light source satisfy the following condition “375 nm ≦ λ1 ≦ 435 nm”
“760nm ≦ λ2 ≦ 820nm”
The optical element according to claim 1, wherein:
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