JP4775610B2 - Objective lens and optical pickup device - Google Patents

Description

ここで、樹脂材料は、（∂ｎ／∂Ｔ）＜０、（∂ｎ／∂λ）＜０である。
ガラス材料は、（∂ｎ／∂Ｔ）＝０、（∂ｎ／∂λ）＜０である。半導体レーザは、（∂λ／∂Ｔ）＞０、ＳＨＧレーザ、固体レーザ、ガスレーザ等は（∂λ／∂Ｔ）＝０である。
【００１５】
尚、ここでガラス材料の（∂ｎ／∂Ｔ）を０、ＳＨＧレーザ、固体レーザ、ガスレーザ等の（∂λ／∂Ｔ）を０としたが、実際これらの値は厳密に０ではない。しかしながら、本発明の利用分野においては実用上０と考えられ、またそれにより説明を単純化できるので、以下これらの値を０として説明を進める。
【００１６】
さて、光源かＳＨＧレーザ、固体レーザ、ガスレーザ等であり（∂λ／∂Ｔ）＝０の場合、
∂ＳＡ／∂Ｔ＝（∂ＳＡ／ｎ）・（∂ｎ／∂Ｔ） （５）
となる。
【００１７】
このレンズがガラス製であれば、（∂ｎ／∂Ｔ）＝０であるから、∂ＳＡ／∂Ｔ＝０となる。一方、レンズが樹脂製であれば、（∂ｎ／∂Ｔ）＜０であり、この種のレンズは∂ＳＡ／∂Ｔ＞０であることから、（∂ＳＡ／∂ｎ）＜０である。また、光源が半導体レーザの場合は、（∂λ／∂Ｔ）＞０である。
【００１８】
このときレンズがガラス製である場合においても
∂ＳＡ／∂Ｔ ＝（∂ＳＡ／∂ｎ）・（∂ｎ／∂λ）・（∂λ／∂Ｔ）（６）
であり、（∂ｎ／∂λ）＜０、（∂ＳＡ／∂ｎ）＜０であるから∂ＳＡ／∂Ｔ＞０となる。
【００１９】
また、ガラス材料、樹脂材料を問わず、入射する光がより短被長になると、（∂ｎ／∂λ）の絶対値が大きくなる。したがって短波長の半導体レーザを利用する場合、たとえガラス材料であっても球面収差の温度変化に留意する必要がある。
【００２０】
一方、回折パターンを有する非球面樹脂製単レンズについて、温度変化に対する３次の球面収差量の変化量を∂ＳＡ／∂Ｔについて定式化すると以下のようになる。この場合、屈折パワーの特性と回折パワーの特性の双方を取り入れる必要がある。屈折レンズ部分が寄与する球面収差量の変化量∂ＳＡに添え字Ｒ、回折パワーが寄与する球面収差量の変化量∂ＳＡに漆え字Ｄを付けて示すと、以下のように表せる。

ここで、光源がＳＨＧレーザ、固体レーザ、ガスレーザ等であり、（∂λ／∂Ｔ）＝０の場合には、
∂ＳＡ／∂Ｔ＝（∂ＳＡ_R／∂ｎ）・（∂ｎ／∂Ｔ） （８）
が成立する。
【００２１】
ここで、もちろんガラス製レンズの場合には、（∂ｎ／∂Ｔ）＝０であり、（∂ＳＡ_R／∂ｎ）の値によらず、∂ＳＡ／∂Ｔ＝０となる。一方、レンズが樹脂製であれば、（∂ｎ／∂Ｔ）＜０であるが、（∂ＳＡ_R／∂ｎ）＝０であれば、∂ＳＡ／∂Ｔ＝０とできる。
【００２２】
そこで、本発明においては、屈折パワーに関して（∂ＳＡ_R／∂ｎ）＝０とすべく、非球面樹脂製単レンズに回折パワーを導入している。但しこの場合屈折パワー部だけでは球面収差が残留してしまうが、回折パワー部を用いて一方の光情報記録媒体の球面収差補正が可能となる。
【００２３】
一方、光源が半導体レーザの場合は（∂λ／∂Ｔ）＞０であり、上記の（∂ＳＡ_R／∂ｎ）＝０の特性を持つ対物レンズの場合、上式（７）より
∂ＳＡ／∂Ｔ＝（∂ＳＡ_D／∂λ）・（∂λ／∂Ｔ） （９）
となるが、一般に（∂ＳＡ_D／∂λ）≠０であり、３次の球面収差量が温度により変化してしまうことがわかる。
【００２４】
更に、上式（７）は、以下の式のように変形できる。

【００２５】
ここで、樹脂製レンズの場合、（∂ＳＡ／∂Ｔ）＜０であり、また光源が半導体レーザであるから、（∂λ／∂Ｔ）＞０となるので、
（∂ｎ／∂Ｔ）＋（∂ｎ／∂λ）・（∂λ／∂Ｔ）＜０ （１１）
である。
【００２６】
前提として、（∂ＳＡ_R／∂ｎ）＜０とすると、（１１）より（１０）の第１項は正の値となる。∂ＳＡ／∂Ｔ＝０とするためには、第２項が負の値をとる必要があるが、（∂λ／∂Ｔ）＞０なので、（∂ＳＡ_D／∂λ）＜０が条件となる。
【００２７】
このような特性の回折パワーを持つ非球面樹脂製単レンズにおいては、（∂λ／∂Ｔ）＝０の場合、上式（８）において（∂ＳＡ_R／∂ｎ）＜０でかつ（∂ｎ／∂Ｔ）＜０なので∂ＳＡ／∂Ｔ＞０となる。
【００２８】
また、温度が一定で、波長のみが変化する場合の球面収差∂ＳＡ／∂λは、
∂ＳＡ／∂λ＝（∂ＳＡ_R／∂ｎ）・（∂ｎ／∂λ）＋（∂ＳＡ_D／∂λ）（１２）
で表せるが、第１項は正、第２項は負であるが、良く知られているように、回折パワーを持つ非球面単レンズの色収差は、主に回折パワーからの寄与が大きいことから、上式（１２）の第２項により∂ＳＡ／∂λの符号がきまり、∂ＳＡ／∂λ＜０となるのが一般的である。
【００２９】
すなわち、回折パワーを導入した樹脂製単レンズでは、∂ＳＡ_R／∂Ｔ＞０でかつ∂ＳＡ_D／∂λ＜０とすることで、光源が半導体レーザの場合においても∂ＳＡ／∂Ｔ＝０とできる。
【００３０】
逆に（∂ＳＡ_R／∂ｎ）＞０とすると、計算は省略するが∂ＳＡ_R／∂Ｔ＜０でかつ∂ＳＡ_D／∂λ＞０とすることで、光源が半導体レーザの場合においても∂ＳＡ／∂Ｔ＝０とできる。
【００３１】
すなわち∂ＳＡ_R／∂Ｔと∂ＳＡ_D／∂λの符号が逆であればよい。
このとき、
（∂ＳＡ_R／∂Ｔ）・（∂ＳＡ_D／∂λ）＜０ （１３）
となる関係が成立する。本発明によれば、使用環境の温度変化に対しても十分な性能を確保できる対物レンズが提供されることとなる。ここで、（∂ＳＡ／∂Ｔ）＞０とした場合の方が、回折パワーのない非球面樹脂製単レンズの特性に近いため、回折パワーの負担が少なくより好ましい。本発明によれば、使用環境の温度変化に対しても十分な性能を確保できる対物レンズが提供されることとなる。
【００３２】
上記構成の対物レンズで一方の光情報記録媒体に対する球面収差補正と温度補正とが可能となる。更に、他方の光情報記録媒体の記録/再生を行なうには、対物レンズに入射する光束をいくつかの領域に分割定義できる光学面領域を対物レンズの少なくとも一方の面に形成させる。そして、分割した光束の中間部のある光束を他方ディスクの透明基板厚さに対応する球面収差設計とする。これら分割光束を上手く割り振ることにより、一方の光情報記録媒体の球面収差と温度補正と、他方の光情報記録媒体の球面収差補正とが可能となる。
【０２５５】
請求項１に記載の対物レンズは、透明基板の厚さがｔ₁である第１の光情報記録媒体に対して光束を出射する波長λ₁の第１の光源と、透明基板の厚さがｔ₂（ｔ₁＜ｔ₂）である第２の光情報記録媒体に対して光束を出射する波長λ₂（λ₁＜λ₂）である第２の光源と、前記第１の光源から出射された光束を前記第１の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、前記第２の光源から出射された光束を前記第２の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、を有し、各光情報記録媒体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用の対物レンズにおいて、前記対物レンズは正の屈折力を有するプラスチックレンズであり、前記対物レンズの少なくとも一方の面は、前記対物レンズの有効径内において、前記対物レンズの光軸から周辺に向かって少なくとも２種類以上の光学面領域で構成され、前記２種類以上の光学面領域のうち、少なくとも最も外側の光学面領域に、回折構造を備え、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記最も外側の光学面領域を通過する光束に対して、前記対物レンズの温度変化に伴う屈折率変化による球面収差の変化の補正を行うようになっており、前記回折構造は、前記対物レンズの回折母非球面の屈折パワーが寄与する球面収差量の変化量を∂SA _R 、前記対物レンズの回折パワーが寄与する球面収差量の変化量を∂SA _D 、前記対物レンズの温度の変化量を∂T、前記光源の波長の変化量を∂λとしたときに、（∂SA _R ／∂T）・（∂SA _D ／∂λ）＜０の関係を満たしており、前記最も外側の光学面領域は、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、そこを通過する光束をフレア成分とし、一方、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、光軸を含む光学面領域を通過する光束は情報記録面上に光スポットを形成し、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記光軸を含む光学面領域を通過する光束は情報記録面上に光スポットを形成することを特徴とする。
【０２５６】
請求項１に記載の対物レンズによれば、前記回折構造を用いることで、前記第１の光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際に、前記最も外側の光学面領域を通過する光束に対して温度特性の補正を行うようになっており、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、光軸を含む光学面領域を通過する光束は情報記録面上に光スポットを形成し、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記光軸を含む光学面領域を通過する光束は情報記録面上に光スポットを形成するようになっているので、温度特性の補正と球面収差の設計とをバランスよく行うことができる。
【０２５７】
請求項２に記載の対物レンズは、前記第１の光源から出射された光束のうち、前記最も外側の光学面領域の回折構造を通過した光束における、温度変化δＴに対する球面収差の変化をδＳＡ１／δＴ、前記第１の光源の波長をλ₁としたとき、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜δＳＡ１／δＴ｜≦０．００２λ₁ｒｍｓ／℃
請求項３に記載の対物レンズは、前記第１の光源から出射された光束のうち、前記最も外側の光学面領域の回折構造を通過した光束における、温度変化δＴに対する球面収差の変化をδＳＡ１／δＴが、下記条件式を満たすことを特徴とする。
｜δＳＡ１／δＴ｜≦０．０００５λ₁ｒｍｓ／℃
請求項４に記載の対物レンズは、前記対物レンズの前記最も外側側の光学面領域の回折構造は回折輪帯であり、前記第１の光源から出射された光束のうち、前記対物レンズの前記最も外側の光学面領域の回折構造を通過する光束が、前記回折構造によって発生する最大光量の回折光をｎ次光とし、前記対物レンズの焦点距離をｆとしたときに、前記回折輪帯の平均ピッチＰｏｕｔが、
２．００×１０^-4 ≦ Ｐｏｕｔ／（｜ｎ｜・ｆ） ≦３．００×１０^-2
を満たすことを特徴とする。
請求項５に記載の対物レンズは、前記回折輪帯の平均ピッチＰｏｕｔが
１．００×１０^-3 ≦ Ｐｏｕｔ／（｜ｎ｜・ｆ） ≦３．００×１０^-3
を満たすことを特徴とする。
請求項６に記載の対物レンズは、前記回折輪帯の平均ピッチＰｏｕｔが
３．００×１０^-3 ≦ Ｐｏｕｔ／（｜ｎ｜・ｆ） ≦８．００×１０^-3
を満たすことを特徴とする。
請求項７に記載の対物レンズは、前記光軸を含む光学面領域に、回折輪帯を形成した回折構造が形成されていることを特徴とする。
請求項８に記載の対物レンズは、前記対物レンズの少なくとも一方の面は、前記対物レンズの有効径内において、前記対物レンズの光軸から周辺に向かって３種類の光学面領域で構成されていることを特徴とする。
請求項９に記載の対物レンズは、前記３種類の光学面領域は、光軸側から前記光軸を含む光学面領域、中間の光学面領域、前記最も外側の光学面領域、を有することを特徴とする。
請求項１０に記載の対物レンズは、前記光軸を含む光学面領域と前記中間の光学面領域との境界、及び前記中間の光学面領域と前記最も外側の光学面領域との境界の少なくとも一方において、球面収差に関し不連続としたことを特徴とする。
請求項１１に記載の対物レンズは、前記最も外側の光学面領域は、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に球面収差を補正する機能を有することを特徴とする。
請求項１２に記載の対物レンズは、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、必要開口数をＮＡ₂、及び前記対物レンズの焦点距離をｆ₂とした場合に、前記中間の光学面領域は、光軸からの最短距離ＮＡＨ（ｍｍ）からＮＡＬ（ｍｍ）の範囲に形成されるものとすると、
（ＮＡ₂−０．０３）ｆ₂≦ＮＡＨ≦（ＮＡ₂＋０．０３）ｆ₂
（ＮＡ₂−０．２０）ｆ₂≦ＮＡＬ≦（ＮＡ₂−０．０４）ｆ₂
が満たされることを特徴とする。
請求項１３に記載の対物レンズは、前記光軸を含む光学面領域は、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に球面収差を補正する機能を有することを特徴とする。
請求項１４に記載の対物レンズは、前記中間の光学面領域は、透明基板の厚さｔ（ｔ₁＜ｔ＜ｔ₂）に対して球面収差を補正する機能を有することを特徴とする。
請求項１５に記載の対物レンズは、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、前記中間の光学面領域を通過する光束にオーバーな球面収差を持たせることを特徴とする。
請求項１６に記載の対物レンズは、前記光軸を含む光学面領域は、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、前記光軸を含む光学面領域を通過する光束に対して温度特性の補正を行うことを特徴とする。
請求項１７に記載の対物レンズは、前記対物レンズの少なくとも一方の面は、前記対物レンズの有効径内において、前記対物レンズの光軸から周辺に向かって２種類の光学面領域で構成されていることを特徴とする。
請求項１８に記載の対物レンズは、前記２種類の光学面領域は、光軸側から前記光軸を含む光学面領域、前記最も外側の光学面領域、を有することを特徴とする。
請求項１９に記載の対物レンズは、前記光軸を含む光学面領域と前記最も外側の光学面領域との境界において、球面収差に関し不連続としたことを特徴とする。
請求項２０に記載の対物レンズは、前記最も外側の光学面領域は、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に球面収差を補正する機能を有することを特徴とする。
請求項２１に記載の対物レンズは、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に、必要開口数をＮＡ₂、及び前記対物レンズの焦点距離をｆ₂とした場合に、前記光軸を含む光学面領域が、光軸から、光軸からの最短距離ＮＡＨ（ｍｍ）の範囲内に形成されるものとすると、
（ＮＡ₂−０．０３）ｆ₂≦ＮＡＨ≦（ＮＡ₂＋０．０３）ｆ₂
が満たされることを特徴とする。
請求項２２に記載の対物レンズは、前記光軸を含む光学面領域は、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際に球面収差を補正する機能を有することを特徴とする。
請求項２３に記載の対物レンズは、前記第１の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率ｍ１が、
−１／２ ≦ ｍ１ ≦ −１／７．５
を満たすことを特徴とする。
請求項２４に記載の対物レンズは、前記第２の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際における前記対物レンズの結像倍率ｍ２が、ｍ２≒ｍ１であることを特徴とする。
請求項２５に記載の対物レンズは、前記第１の光源から出射された光束のうち、前記対物レンズの前記最も外側の光学面領域の回折構造を通過する光束が、前記回折構造によって発生する最大光量の回折光をｎ次光としたとき｜ｎ｜＝１であることを特徴とする。
請求項２６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至２５のいずれかに記載の対物レンズを用いたことを特徴とする。
【０２８９】
本明細書中、「光学面領域」について、球面収差で表した時、
（ａ）ｈを境にして不連続である場合（図１（ａ））、
（ｂ）ｈで連続であるが、１次微分が不連続である場合（図１（ｂ））、
（ｃ）ある波長において、ｈで不連続である場合（図１（ｃ））、
のいずれかが該当すると、ｈを境にして異なる光学面領域が存在するものとする。
【０２９０】
又、上記条件で分割される各光束が通過する領域を、それぞれ１つの「光学面領域」と見なす。そのため、レンズの１つの面に着目した時、屈折部分と回折部分とが存在する場合には、屈折部分と回折部分との境界部を境にして別々の「光学面領域」とする（図２（ａ）及び（ｃ）参照）。更に、回折部分が全面にわたって形成されていても、異なる目的で設計された回折部分の混在である場合にも、上記（ｃ）の条件から、別々の光学面領域と見なすものとする（図２（ｂ）参照）。又、例えばレンズの片方の面に同一の非球面係数で表された非球面が形成されていても、もう一方の面に不連続となる部分を形成した場合にも、別々の光学面領域と見なすものとする。
【０２９１】
又、本明細書中、「周辺側の領域」とは、上記「光学面領域」の一つの光学面領域であり、複数の光学面領域のうち光軸を含む光学面領域よりも周辺側の光学面領域を指す。又、「周辺側の領域」は、対物レンズの像側（光情報記録媒体側）の開口数との関係では、以下の領域（ａ）〜（ｆ）のいずれかの領域において、その領域中の一部に存在する領域である。以下の領域（ａ）〜（ｆ）のいずれかの領域において、その領域中、８０％以上が「周辺側の領域」に相当することが好ましく、１００％であることが好ましい。次に、各領域（ａ）〜（ｆ）について説明する。
【０２９２】
一般に、現在普及している光ディスクについては使用波長と光ディスクに入射する光束の開口数を規定した規格書が発行されている。光ディスクの評価は、規格書に基づいた波長の光源と開口数をもった集光光学系を有す光ピックアップ装置を搭載した光ディスク評価機により行われる。しかしながら、実際の光ディスク装置に搭載されている光ピックアップ装置の光源波長は必ずしも上記規格書どおりとは限らない。
【０２９３】
一例として、ＣＤの測定のための光ピックアップ装置についての規定は、波長が７８０±１０ｎｍであり、開口数０．４５±０．０１とされている。
【０２９４】
しかしながら、実際のＣＤプレーヤーに搭載されている光ピックアップ装置においては、波長をとってしてもレーザの寿命、コスト等により、常温で発振波長が７９０ｎｍより長い半導体レーザを光源として使用したりしている。一方、開口数に関しても、誤差の影響を回避するためにＮＡ０．４３ としたり、基本性能を向上するためにＮＡ０．４７としたりしている場合もある。
【０２９５】
また、ＤＶＤの再生とＣＤの再生の機能をあわせ持つＤＶＤプレーヤーに搭載されている光ピックアップ装置においては、ＤＶＤの再生には、波長が６５０ｎｍの光源を使用しているが、ＣＤの再生も同じ光源を使用している。このような場合、収差のない集光光学系の結像スポットの直径が、波長に比例し、光ディスクに入射する光束の開口数に反比例することから、７８０ｎｍでＮＡ０．４５と同じ直径の結像スポットを６５０ｎｍで得るためのＮＡが０．３７５となることから、開口数としては０．３８前後の値が使用される。このように光ディスクの規格とは異なった光ピックアップ装置が実用化されている背景としては、開発当初より市場ニーズが変化し、また周辺技術が進歩した結果と考えられる。
【０２９６】
現在ＤＶＤとＣＤの互換装置には、以下の６種類が存在する。
（１）波長略６５５ｎｍの光源だけを持つ光ピックアップ装置を使用したＤＶＤの再生、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭのいずれかを再生する光ディスク装置。
（２）波長略６５５ｎｍ の第１の光源と波長略７８５ｎｍの第２の光源の二つの光源を持つ光ピックアップ装置でＤＶＤの再生、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭのいずれかおよびＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷのいずれかを再生する光ディスク装置。
（３）波長略６５５ｎｍの第１の光源と波長略７８５ｎｍの第２の光源の二つの光源を持つ光ピックアップ装置でＤＶＤの再生、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭのいずれかの再生及びＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷのいずれかの記録再生を行う光ディスク装置。
（４）波長略６５５ｎｍ光源だけを持つ光ピックアップ装置を使用したＤＶＤ再生かつＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＭＭＶＦのいずれかを記録再生し、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭのいずれかを再生する光ディスク装置。
（５）波長略６５５ｎｍの第１の光源と波長略７８５ｎｍの第２の光源の二つの光源を持つ光ピックアップ装置でＤＶＤ再生かつＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＭＭＶＦのいずれかを記録再生し、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭのいずれかおよびＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷのいずれかを再生する光ディスク装置。
（６）波長略６５５ｎｍの第１の光源と波長略７８５ｎｍの第２の光源の二つの光源を持つ光ピックアップ装置でＤＶＤ再生かつＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＭＭＶＦのいずれかを記録再生し、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭのいずれかの再生およびＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷのいずれかの記録再生を行う光ディスク装置。
【０２９７】
それぞれの光ディスク装置において、各種ディスクの記録、再生に必要な開口数が異なるため、本発明でいう周辺側の領域も異なってくる。そのため光ディスク装置の種類に従って、ここでは下記のように周辺側の領域を定める。
（ａ）上記（１）の装置における対物レンズの周辺側の領域は、第１の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の最大開口数（通常０．６ないし０．６３）から、開口数が０．３８となる領域。
（ｂ）上記（２）の装置における対物レンズの周辺側の領域は、第１の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の開口数（通常０．６ないし０．６３）から、第２の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の開口数が０．４５となる領域。
（ｃ）上記（３）の装置における対物レンズの周辺側の領域は、第１の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の最大開口数（通常０．６ないし０．６３）から、第２の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の開口数が０．５０となる領域。
（ｄ）上記（４）の装置における対物レンズの周辺側の領域は、第１の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の最大開口数（通常０．６ないし０．６５）から、開口数が０．３８となる領域。
（ｅ）上記（５）の装置における対物レンズの周辺側の領域は、第１の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の最大開口数（通常０．６ないし０．６５）から、第２の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の開口数が０．４５となる領域。
（ｆ）上記（６）の装置における対物レンズの周辺側の領域は、第１の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の最大開口数（通常０．６ないし０．６５）から、第２の光源からの出射光束が光ディスクに入射する際の開口数が０．５０となる領域。
【０２９８】
又、「周辺側の領域」に設けられた回折構造（回折部分）は、対物レンズの光源側の面に設けられても良く、又、光情報記録媒体側の面に設けられていても良く、さらにまた、それらの両面に設けられていても良く、その周辺側の領域を通過した所定の光束に対して温度特性を補正する機能を少なくとも備えるものである。
【０２９９】
尚、「最も外側の光学面領域」又は「最外周光学面領域」とは、有効径内で最も外側の光学面領域であることを指し、そこに回折構造が設けられていることが最も好ましいが、必要開口数が相対的に大きい光情報記録媒体（例えばＣＤと比較し場合のＤＶＤ）に対して適したスポット径や光強度が得られ、本発明の技術思想及び効果を逸脱しない範囲で、有効径内の最も外側の光学面領域内に、回折構造がない屈折部分を一部に設けることは、本発明に影響を与えるものではない。一方、有効径の最も外側の光学面領域に、光情報記録媒体の記録又は再生に実質上影響のない光学面領域を設けることは、本発明の影響を与えるものではなく、たとえそのような光学面領域が有効径内に存在していたとしても、その光学面領域は無視し、ないものとして考えるべきである。
【０３００】
更に、「温度特性を補正する」とは、温度変化により光源波長変化及び対物レンズ屈折率変化が生じても、温度変化に対する球面収差の変化（ＳＡ１／δＴ）が、｜ δＳＡ１／δＴ ｜ ≦ ０．００２λｒｍｓ／℃（ここで、λは光源波長）を満たしていることを指す。
【０３０１】
又、「平均のピッチ」とは、（光軸を含む断面形状で見たときの光軸と垂直な方向での回折輪帯の形成された領域の幅）÷（回折輪帯の本数）とする。更に、「球面収差を補正」するとは、回折限界性能以下に補正することをいい、波面収差を求めたとき、０．０７λｒｍｓ以下（ここでは、λは光源波長）を満たしていることを指す。又、「ｍ２≒ｍ１」とは、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体とで、同一のセンサーサイズで各光情報記録媒体の記録／再生が可能である程度の倍率関係のことをいう。より好ましくは、１つのセンサーで両光情報記録媒体の記録／再生が許容できる程度の倍率関係である。
【０３０２】
「アンダーな球面収差もしくは／オーバーな球面収差」については、図３に示すように、近軸像点位置を原点とする球面収差において、近軸像点よりも手前側で光軸と交わる場合を「アンダー」、近軸像点よりも遠い位置で光軸と交わる場合を「オーバー」とする。
【０３０３】
本明細書中で用いる「回折面」、「回折部分」、「回折構造」又は「回折輪帯」とは、対物レンズの表面に、レリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせた部分のことをいう。レリーフの形状としては、例えば、図４（ｂ）に示すように、対物レンズＯＬの表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものであり、そのような形状を特に「回折輪帯」という。
【０３０４】
本明細書中において、対物レンズとは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズを指し、広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズ群を指すものとする。ここで、かかるレンズ群とは、少なくとも１枚以上（例えば２枚）のレンズを指すものである。従って、本明細書中において、対物レンズの光情報記録媒体側（像側）の開口数ＮＡとは、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置するレンズ面の開口数ＮＡを指すものである。また、本明細書中では必要開口数ＮＡは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物レンズの開口数を示す。
【０３０５】
本明細書中において、第２の光情報記録媒体とは、例えば、CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等の各種ＣＤ系の光ディスクをいい、第１の光情報記録媒体とは、DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW,DVD-Video等の各種ＤＶＤ系の光ディスクを意味するものである。更に、本明細書中で透明基板の厚さｔといった時は、ｔ＝０を含むものである。又、「ＤＶＤ（ＣＤ）使用時」とは、「ＤＶＤ（ＣＤ）に対して情報の記録又は再生を行う際」を意味するものである。
【０３０６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について説明する。図５は光ピックアップ装置の概略構成図である。図５に示す光ピックアップ装置１００において、光源である半導体レーザ１１１からの光束は、光合波手段であるビームスプリッタ１２０を透過し、絞り１７により所定開口数に絞られ、回折一体型対物レンズ１６０を介して、光情報記録媒体である高密度記録用光ディスク２００の透明基板２１０を介して情報記録面２２０上にスポットを形成する。半導体レーザ光の波長（基準波長）は、６５０ｎｍである。
【０３０７】
情報記録面２２０で情報ビットにより変調された反射光束は、再び回折一体型対物レンズ１６０を介して収束光となり、更に絞り１７を通過してビームスプリッタ１２０で反射され、シリンドリカルレンズ１８０を経て、非点収差と倍率変換がなされ、光検出器３００の受光面に収束する。尚、図中の１５０は、フォーカス制御およびトラッキング制御のための距離調整手段としてのアクチュエ―タである。後述する実施の形態を含めて、アクチュエータ１５０は、対物レンズ１６０を、結像倍率が実質的に一定な状態でフォーカシング駆動すると好ましい。
【０３０８】
尚、後述する実施の形態を含めて、アクチュエータ１５０により、対物レンズ１６０は、その光軸に垂直な方向にトラッキング駆動されることで光源である半導体レーザ１１１との相対位置が変化し、かかる場合対物レンズ１６０を出射した光束の波面収差の非点収差成分が最小となる位置は、対物レンズ１６０の光軸と半導体レーザ１１１の光束中心とがずれている位置であるため、非点収差が所定値より小さい範囲をより拡大させることが出来る。また、半導体レーザと光情報記録媒体の情報記録面との距離を、１０ｍｍより大きく４０ｍｍより小さくすると、光ピックアップ装置１００をコンパクトに出来るため好ましい。
【０３０９】
更に、絞り１７も実施例の対物レンズの仕様に合わせて、ディスク１６側の開口数が所定の値となるように適宜設定した。本実施の形態において、絞り１７の直前に液晶シャッタを設けることも出来る。尚、本実施の形態及び後述する別の実施の形態において、光源である半導体レーザの温度を検出する温度センサを設け、かかる温度センサからの出力信号を用いて、ペルチェ素子などを含む温度調整手段により半導体レーザの温度（又は雰囲気温度）を調整することも考えられる。
【０３１０】
図６は、対物レンズ１６０の断面概略図である。対物レンズの光源側の面Ｓ１には、３つの光学面領域Ａ１，Ａ２，Ａ３が形成されている。光軸Ｘからの高さｈ１とｈ２との間の光学面領域Ａ２は、非球面からなる屈折部分から形成され、その両隣の光学面領域Ａ１，Ａ３は回折部分から形成されている。
【０３１１】
高さｈ１よりも外側の光学面領域Ａ１は、ＤＶＤ使用時における球面収差補正と温度特性補正を主眼とするべく、最外周の回折部分の屈折パワーと回折パワーとのパワー配分を決定する。
【０３１２】
ここで、ＣＤを使用する場合には、透明基板厚さがＤＶＤよりも厚いため、ＤＶＤの透明基板厚さ（ｔ₁＝０．６ｍｍ）で球面収差補正してある設計では、オーバーの球面収差が発生する。従って通常、このままでは記録/再生が不可能である。そこで、互換性を実現させるため、中間光学面領域Ａ２に対してＣＤの記録/再生用の設計を行なう。具体的には、ＣＤ（ｔ₂＝１．２ｍｍ）において完全に球面収差をゼロにするのではなく、ｔ₁とｔ₂との間のある厚さの基板（例ｔ＝０．９ｍｍ）を仮想し、これに対して球面収差を補正するような設計とする。
【０３１３】
また、光軸近傍光学面領域Ａ３は、最外周領域Ａ１と同様に回折部分が形成され、ＤＶＤ使用時における球面収差補正と温度特性補正を主眼とするべく、回折部分の屈折パワーと回折パワーとのパワー配分を決定する。ここで、透明基板厚さの違いによる球面収差の発生は、ＮＡの４乗に比例するが、逆に低ＮＡ領域では設計基板厚さからズレた場合にも球面収差の発生の度合いは少なくなる。従って、このＤＶＤ用の透明基板厚ｔ₁に設計された光軸近傍領域Ａ３と中間の光学面領域Ａ２とを上手く設計することで、ＣＤ使用時でも、近軸像点からオーバー側のあるデフォーカス位置において、光軸を含む光学面領域Ａ３と中間光学面領域Ａ２とにより形成される光スポットが回折限界以下（０．０７λｒｍｓ以下：ここでλは光源波長）とすることが可能である。
【０３１４】
ＣＤ使用時においては、最外周領域Ａ１を通過した光束はフレアー成分となるだけであり、ＣＤスポットに寄与するのは、中間光学面領域Ａ２と光軸近傍光学面領域Ａ３を通過した光束のみである。これらはまったくの無収差状態ではないが、実使用上特に好ましい球面収差量（０．０４λｒｍｓ程度）は実現可能である。また、ＤＶＤ使用時においては、中間の光学面領域Ａ２を通過した光束は、フレアー成分となるので、スポット形成には最外周領域Ａ１と光軸近傍光学面領域Ａ３とを通過した光束を利用する。そのため、ＤＶＤ使用時における球面収差補正と温度補正とは保たれた状態のままである。
【０３１５】
なお本発明は上記実施施の形態に限定されるものではない。中間の光学面領域Ａ２を屈折部分で構成したが、同様の球面収差を有する回折部分で形成しても効果は同じである。更に、中間の光学面領域Ａ２に回折部分と屈折部分とを混在させても実現可能であることは言うまでもない。また、光軸方向両側の面に回折部分を形成しても良い。更にまた、光軸近傍光学面領域Ａ３はＤＶＤ使用時において完全に無収差に設定する必要はなく、後述する第２の実施の形態に示すようにＣＤの残留収差を少なくしても良い。この場合には光軸に近い部分で球面収差を発生させてよい。
【０３１６】
また、対物レンズの光学面を、厳密に３つの光学面領域で構成する必要はなく、それ以上の光学面領域で構成してもよい。その場合はＣＤの必要開口数ＮＡの外側の光学面領域で、ＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用の光学面領域が少なくとも１つ存在し、ＣＤの必要開口数ＮＡ内の少なくとも１つの領域でＣＤスポット形成用の光学面領域が少なくとも１つ存在し、且つ、光軸近傍の領域でＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用の光学面領域が少なくとも１つ存在するようにしても良い。
【０３１７】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ＤＶＤとＣＤとで異なる光源波長で使用するものであり、第１の実施の形態との重複箇所については説明を省略する。図７に示す本実施の形態にかかる光ピックアップ装置（２光源１検出器タイプ）においては、第１の光ディスク（ＤＶＤ）再生用の第１光源である半導体レーザ１１１（設計波長λ１＝６５０ｎｍ）と、第２の光ディスク（ＣＤ）再生用の第２光源である半導体レーザ１１２（設計波長λ１＝７８０ｎｍ）とを有している。
【０３１８】
まず第１の光ディスクを再生する場合、第１半導体レーザ１１１からビームを出射し、出射された光束は、両半導体レーザ１１１、１１２からの出射光の光合波手段であるビームスプリッタ１９０を透過し、更にビームスプリッタ１２０を透過し、絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６０により第１の光ディスク２００の透明基板２１０を介して情報記録面２２０に集光される。
【０３１９】
そして、情報記録面２２０で情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６０、絞り１７を透過して、ビームスプリッタ１２０に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ１８０により非点収差が与えられ、光検出器３００上へ入射し、その出力信号を用いて、第１の光ディスク２００に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【０３２０】
また、光検出器３００上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて距離調整手段としての２次元アクチュエータ１５０が第１の半導体レーザ１１１からの光束を第１の光ディスク２００の記録面２２０上に結像するように対物レンズ１６０を移動させると共に、半導体レーザ１１１からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６０を移動させる。
【０３２１】
第２の光ディスクを再生する場合、第２半導体レーザ１１２からビームを出射し、出射された光束は、光合波手段であるビームスプリッタ１９０で反射され、上記第１半導体１１１からの光束と同様、ビームスプリッタ１２０、絞り１７、対物レンズ１６０を介して第２の光ディスク２００の透明基板２１０を介して情報記録面２２０に集光される。
【０３２２】
そして、情報記録面２２０で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６０、絞り１７、ビームスプリッタ１２０、シリンドリカルレンズ１８０を介して、光検出器３００上へ入射し、その出力信号を用いて、第２の光ディスク２００に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【０３２３】
また、第１の光ディスクの場合と同様、光検出器３００上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、２次元アクチュエータ１５０により、合焦、トラッキングのために対物レンズ１６０を移動させるようになっている。
【０３２４】
対物レンズの断面概略図を図８に示す。対物レンズ１６０の光源側の面Ｓ１には、３つの光学面領域Ａ１，Ａ２，Ａ３が形成されている。各々の光学面領域は回折部分で構成されているが、最外周光学面領域Ａ１と光軸近傍光学面領域Ａ３とは同じ設計思想の回折面であり、光軸からの高さｈ１とｈ２との間の中間光学面領域Ａ２は両隣の回折部分とは異なる観点から設計された回折部分である。
【０３２５】
最外周光学面領域Ａ１と光軸近傍光学面領域Ａ３は、ＤＶＤ使用時における基板厚さ補正と温度特性補正とを行なっている。ここでＣＤ使用時には、光源波長がＤＶＤに比べて長くなる分の色の球面収差として、前記回折部分を通過する光束にはアンダーの球面収差が発生する。ここでは、ＣＤの再生/記録を可能とするために中間光学面領域Ａ２の光学設計を、両隣の回折部分とは異なった球面収差を与えるようにしている。本実施の形態でもＣＤ（ｔ₂＝１．２ｍｍ）において完全に球面収差をゼロにするのではなく、厚さｔ₁とｔ₂との間のある厚さの基板（例ｔ＝０．９ｍｍ）を仮想して、それに対して球面収差を補正するような設計とする。ＤＶＤ使用時においては該当部分はアンダーの球面収差となるが、メインスポットからは遠いフレアー光となる。
【０３２６】
一方、ＣＤ使用時においては、最外周領域部分Ａ１を通過した光束は、フレアー成分となるだけであり、ＣＤスポットに寄与するのは中間光学面領域Ａ２と光軸近傍光学面領域Ａ３を通過した光束のみである（図８（ｂ）参照）。これらはまったくの無収差状態ではないが、実使用上可能な球面収差量（０．０４λｒｍｓ程度）は実現可能である。また、ＤＶＤ使用時においては、中間の光学面領域Ａ２を通過した光束はフレアー成分であり（図８（ａ）参照）、スポット形成には最外周領域Ａ１と光軸近傍光学面領域Ａ３とを利用する。そのため、ＤＶＤ使用時における球面収差補正と温度補正とは保たれた状態のままでＣＤとの互換性が実現される。
【０３２７】
なお本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。中間光学面領域Ａ２を回折部分で構成したが、同様の球面収差を有する屈折部分で形成しても効果は同じである。更に、中間の光学面領域Ａ２を回折部分と屈折部分とを混在させても実現可能であることは言うまでもない。また、光軸方向両側の面に回折部分を形成しても良い。更にまた、光軸近傍光学面領域Ａ３はＤＶＤ使用時において完全に無収差に設定する必要はなく、ＣＤの残留収差を少なくしても良い。この場合には光軸に近い部分で球面収差を発生させてよい。
【０３２８】
また、対物レンズの光学面を、厳密に３つの光学面領域で構成する必要はなく、それ以上の光学面領域で構成してもよい。その場合はＣＤの必要開口数ＮＡの外側の光学面領域で、ＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用の光学面領域が少なくとも１つ存在し、ＣＤの必要開口数ＮＡ内の少なくとも１つの領域でＣＤスポット形成用の光学面領域が少なくとも１つ存在し、且つ、光軸近傍の領域でＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用の光学面領域が少なくとも１つ存在するようにしても良い。
【０３２９】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ＤＶＤとＣＤとで同じ光源波長で使用するものであり、上記の実施の形態との重複箇所については説明を省略する。光ピックアップ装置は、図５の構成と同じである。又、対物レンズの概略構成図を図９に示す。
【０３３０】
対物レンズ１６０の光源側の面Ｓ１には、３つの光学面領域Ａ１，Ａ２，Ａ３が形成されており、各々の光学面領域は異なった思想で光学設計されたものである。しかしながら、光束の利用という観点からは既に述べた実施の形態と同様に、ＤＶＤ使用時においては最外側の光学面領域Ａ１と最も内側の光学面領域Ａ３を通る光束を用いて光スポットを記録面上に形成し、ＣＤ使用時においては中間の光学面領域Ａ２と最内側の光学面領域Ａ３を通る光束を用いて光スポットを形成するものである。
【０３３１】
光軸Ｘからの高さｈ１より外側の光学面領域Ａ１の回折面は、やはり第１の実施の形態と同様にＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用に設計されており、ＣＤ使用時はオーバーのフレアー光となる。中間の光学面領域Ａ２は、ＣＤ互換を可能にする目的でｔ₁とｔ₂との間のある厚さの基板（例ｔ＝０．９ｍｍ）を仮想して、それに対して球面収差を補正するような設計としており、ＣＤ使用時においてはスポット光形成に利用し、ＤＶＤ使用時においてはアンダーのフレアー光となる。内側の光学面領域Ａ３では、基本的にはＤＶＤの基板厚補正用に設計された屈折面であるが、ＣＤ使用時における残留収差を少なくするために光軸に近い部分で球面収差の形を工夫した。この領域もＤＶＤ／ＣＤのメインスポット光を形成する際に利用していることは既に述べたとおりである。
【０３３２】
なお本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。中間光学面領域Ａ２を回折部分で構成したが、同様の球面収差を有する屈折部分で形成しても効果は同じである。更に、中間の光学面領域Ａ２を回折部分と屈折部分とを混在させても実現可能であることは言うまでもない。また、光軸方向両側の面に回折部分を形成しても良い。更にまた、光軸近傍光学面領域Ａ３はＤＶＤ使用時において完全に無収差に設定する必要はなく、ＣＤの残留収差を少なくしても良い。この場合には光軸に近い部分で球面収差を発生させてよい。
【０３３３】
また、対物レンズの光学面を、厳密に３つの光学面領域で構成する必要はなく、それ以上の光学面領域で構成してもよい。その場合はＣＤの必要開口数ＮＡの外側の光学面領域で、ＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用の光学面領域が少なくとも１つ存在し、ＣＤの必要開口数ＮＡ内の少なくとも１つの領域でＣＤスポット形成用の光学面領域が少なくとも１つ存在し、且つ、光軸近傍の領域でＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用の光学面領域が少なくとも１つ存在するようにしても良い。
【０３３４】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ＤＶＤとＣＤとで異なる光源波長で使用するものであり、光ピックアップ装置は図７の構成と同じである。対物レンズの断面概略図は図９に示すものと同じである。
【０３３５】
対物レンズの光源側の面には、３つの光学面領域Ａ１，Ａ２，Ａ３が形成されており、各々の光学面領域は異なった思想で光学設計されたものである。しかしながら、光束の利用という観点からは既に述べた実施の形態と同様に、ＤＶＤ使用時においては外側と内側を通る光束を用いてスポット光を記録面上に形成し、ＣＤ使用時においては中間と内側を通る光束を用いてスポット光を形成するものである。
【０３３６】
光軸Ｘからの高さｈ１より外側の光学面領域Ａ１の回折面は、やはり第１の実施の形態と同様にＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用に設計されており、ＣＤ使用時はアンダーのフレアー光となる。中間の光学面領域Ａ２は、ＣＤ互換を可能にする目的でｔ₁とｔ₂との間のある厚さの基板（例ｔ＝０．９ｍｍ）を仮想して、それに対して球面収差を補正するような設計としており、ＣＤ使用時においてはスポット光形成に利用し、ＤＶＤ使用時においてはオーバーのフレアー光を形成している。内側の光学面領域Ａ３では、基本的にはＤＶＤの基板厚補正用に設計された屈折面であるが、ＣＤ使用時における残留収差を少なくするために光軸に近い部分で球面収差の形を工夫した。この領域のＣＤ使用時における球面収差の発生が第３の実施の形態とは逆のアンダー球面収差である。この領域もＤＶＤ／ＣＤのメインスポット光を形成する際に利用していることは既に述べたとおりである。
【０３３７】
なお本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。中間光学面領域Ａ２を回折部分で構成したが、同様の球面収差を有する屈折部分で形成しても効果は同じである。更に、中間の光学面領域Ａ２を回折部分と屈折部分とを混在させても実現可能であることは言うまでもない。また、光軸方向両側の面に回折部分を形成しても良い。更にまた、光軸近傍光学面領域Ａ３はＤＶＤ使用時において完全に無収差に設定する必要はなく、ＣＤの残留収差を少なくしても良い。この場合には光軸に近い部分で球面収差を発生させてよい。
【０３３８】
また、対物レンズの光学面を、厳密に３つの光学面領域で構成する必要はなく、それ以上の光学面領域で構成してもよい。その場合はＣＤの必要開口数ＮＡの外側の光学面領域で、ＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用の光学面領域が少なくとも１つ存在し、ＣＤの必要開口数ＮＡ内の少なくとも１つの領域でＣＤスポット形成用の光学面領域が少なくとも１つ存在し、且つ、光軸近傍の領域でＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用の光学面領域が少なくとも１つ存在するようにしても良い。
【０３３９】
（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ＤＶＤとＣＤとで同じ光源波長で使用するものであり、光ピックアップ装置は図５の構成と同じである。対物レンズの断面概略図を図１０に示す。
【０３４０】
対物レンズ１６０の光源側の面Ｓ１には、２つの光学面領域Ａ１，Ａ２が形成されており、各々の光学面領域は異なった思想で光学設計されたものである。光束の利用という観点からは、ＤＶＤ使用時においては外側と内側を通る光束を用いてスポット光を記録面上に形成し、ＣＤ使用時においては内側を通る光束を用いて記録面上にスポット光を形成するものである。
【０３４１】
光軸Ｘからの高さｈ１より外側の光学面領域Ａ１の回折面は、やはり第１の実施の形態と同様にＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用に設計されており、ＣＤ使用時はオーバーのフレアー光となる。内側の光学面領域Ａ２は、ＣＤ互換を可能にする目的でｔ₁とｔ₂との間のある厚さの基板（例ｔ＝０．９ｍｍ）を仮想し、それに対して球面収差を補正するような設計としており、ＣＤ使用時においてはスポット光形成に利用し、ＤＶＤ使用時においてはスポット光形成に寄与するように利用される。又、ＣＤ使用時における残留収差を少なくするために光軸に近い部分で球面収差の形を工夫した。この領域のＣＤ使用時における球面収差の発生が第３の実施の形態とは逆のアンダー球面収差である。この領域もＤＶＤ／ＣＤのメインスポット光を形成する際に利用していることは既に述べたとおりである。なお本発明は本実施の形態に限定されるものではない。内側の光学面領域Ａ２を屈折部分で構成したが、同様の球面収差を有する回折部分で形成しても効果は同じである。更に、中間の光学面領域Ａ２を回折部分と屈折部分とを混在させても実現可能であることは言うまでもない。また、光軸方向両側の面に回折部分を形成しても良い。
【０３４２】
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ＤＶＤとＣＤとで異なる光源波長を使用するものであり、光ピックアップ装置は図７の構成と同じである。対物レンズの断面概略図を図１５に示す。
【０３４３】
対物レンズ１６０の光源側の面Ｓ１には、２つの光学面領域Ａ１，Ａ２が形成されており、各々の光学面領域は異なった思想で光学設計されたものである。光束の利用という観点からは、ＤＶＤ使用時においては、外側と内側を通る光束を用いてスポット光を情報記録面上に形成し、ＣＤ使用時においては、内側を通る光束を用いて情報記録面上にスポット光を形成するものである。
【０３４４】
光軸Ｘからの高さｈ１より外側の光学面領域Ａ１の回折面は、やはり第１の実施の形態と同様にＤＶＤ使用時における基板厚と温度特性補正用に設計されており、ＣＤ使用時はオーバーのフレアー光となる。中間の光学面領域Ａ２は、ＣＤ互換を可能にする目的で、ＣＤ使用時には、光源波長がＤＶＤに比べて長くなる分の色の球面収差を利用しつつ、ｔ₁とｔ₂との間のある厚さの基板（例ｔ＝０．９ｍｍ）を仮想し、それに対して球面収差を補正するような設計としており、ＣＤ使用時においてはスポット光形成に利用し、ＤＶＤ使用時においてはスポット光形成に寄与するように利用される。従って、ＣＤ使用時においては、外側の光学面領域Ａ１を通過した光束は、フレアー成分となるだけであり、ＣＤ用のスポット光の形成に寄与するのは、内側の光学面領域Ａ２を通過した光束であり、又、ＤＶＤ使用時においては、スポット光の形成に、外側の光学面領域Ａ１を通過した光束と内側の光学面領域Ａ２を通過した光束を利用する。そのため、ＤＶＤ使用時における球面収差補正と温度特性補正とは保たれた状態のままでＣＤとの互換性が実現される。
【０３４５】
更に、現実の光ピックアップ装置としては、発光点と各ディスク表面までの間隔が一定となるものが多く、現実の結像倍率はＤＶＤとＣＤとでは異なる可能性が高い。しかしながら、発明の本質からはそこの部分の厳密さは問わないので、以下に述べる実施例では、発光点とレンズ表面までの距離を、ＤＶＤとＣＤとで同じにしている。
【０３４６】
尚、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。内側の光学面領域Ａ２を回折部分で構成したが、同様の球面収差を有する屈折部分で形成しても効果は同じである。更に、内側の光学面領域Ａ２を回折部分と屈折部分とを混在させても実現可能であることは言うまでもない。また、光軸方向両側の面に回折部分を形成しても良い。
【０３４７】
以下、上述した実施の形態の光ピックアップ装置に用いられると好適な対物レンズの実施例について説明する。
【０３４８】
一般に回折面の回折輪帯ピッチは、位相差関数もしくは光路差関数を使って定義される。具体的には、位相差関数Φｂは単位をラジアンとして以下の［数１］で表され、光路差関数ΦＢは単位をｍｍとして［数２］で表される。
【数１】

【数２】

【０３４９】
これら２つの表現方法は、単位は異なるが、回折輪帯のピッチを表す意味では同等である。即ち、主波長λ（単位ｍｍ）に対し、位相差関数の係数ｂにλ／２πを掛ければ光路差関数の係数Ｂに換算でき、また逆に光路差関数の係数Ｂをλ／２πで割れば位相差関数の係数ｂに換算できる。
【０３５０】
上記の定義を基にした場合、位相差関数もしくは光路差関数の２次係数を零でない値にすることにより、レンズにパワーを持たせることができる。また、位相差関数もしくは光路差関数の２次以外の係数、例えば、４次係数、６次係数、８次係数、１０次係数等を零でない値とすることにより、球面収差を制御できる。ここで制御するということは、屈折部分が有する球面収差を回折部分で逆の球面収差を持たせトータルとして球面収差を補正したり、回折部分の球面収差を操作してトータルの球面収差を所望のフレアー量にすることを意味する。
【０３５１】
そして、少なくとも一方の面に上記回折面を形成すると共に、次の［数３］で表される非球面形状を有している。
【数３】

ただし、Ｚは光軸方向の軸、ｈは光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ：光の進行方向を正とする）、Ｒ０は近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａは非球面係数、Ｐは非球面のべき数である。
【０３５２】
尚、これ以降（表のレンズデータ含む）おいて、１０のべき乗数（例えば ２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば ２．５×Ｅ―３）を用いて表している。
【０３５３】
（実施例１）
上述した第１の実施の形態に用いることができる対物レンズの実施例について、表１に対物レンズデータを示す。図１１，１２がＤＶＤ／ＣＤそれぞれに関する球面収差図である。ＤＶＤの必要開口数ＮＡは０．６０であり、ＣＤの必要開口数ＮＡは０．４５である。
【表１】

【０３５４】
（実施例２）
上述した第２の実施の形態に用いることができる対物レンズの実施例について、表２に対物レンズデータを示す。図１３，１４がＤＶＤ／ＣＤそれぞれに関する球面収差図である。ＤＶＤの必要開口数ＮＡは０．６０であり、ＣＤの必要開口数ＮＡは０．４５である。
【表２】

【０３５５】
（実施例３）
上述した第６の実施の形態に用いることができる対物レンズの実施例について、表３に対物レンズデータを示す。図１６，１７がＤＶＤ／ＣＤそれぞれに関する球面収差図である。ＤＶＤの必要開口数ＮＡは０．６０であり、ＣＤの必要開口数ＮＡは０．４５である。
【０３５６】
（実施例４）
上述した第６の実施の形態に用いることができる対物レンズの他の実施例について、表４に対物レンズデータを示す。図１８，１９がＤＶＤ／ＣＤそれぞれに関する球面収差図である。ＤＶＤの必要開口数ＮＡは０．６０であり、ＣＤの必要開口数ＮＡは０．４５である。
【０３５７】
（実施例５）
上述した第６の実施の形態に用いることができる対物レンズの他の実施例について、表５に対物レンズデータを示す。図２０，２１がＤＶＤ／ＣＤそれぞれに関する球面収差図である。ＤＶＤの必要開口数ＮＡは０．６０であり、ＣＤの必要開口数ＮＡは０．４５である。
【０３５８】
（実施例６）
上述した第６の実施の形態に用いることができる対物レンズの他の実施例について、表６に対物レンズデータを示す。図２２，２３がＤＶＤ／ＣＤそれぞれに関する球面収差図である。ＤＶＤの必要開口数ＮＡは０．６０であり、ＣＤの必要開口数ＮＡは０．４５である。
【０３５９】
表７に、本実施の形態で用いた対物レンズ及び光情報記録媒体の透明基板の波長に対する屈折率、及び半導体レーザ（光源）の温度特性データを示す。
【表７】

【０３６０】
以上の実施例においては、実施例１では図６に示したように最外周光学面領域Ａ１を回折部分、中間光学面領域Ａ２を屈折部分、光軸近傍光学面領域Ａ３を回折部分で構成した対物レンズを例示し、実施例２では図８に示したように最外周光学面領域Ａ１を回折部分で構成した対物レンズを例示したが、実施の形態として前述したように、図２４に示したような最外周光学面領域Ａ１を回折部分、中間光学面領域Ａ２を回折部分と屈折部分との混在、光軸近傍光学面領域Ａ３を回折部分で構成してもよい。また、図９に示したように最外周光学面領域Ａ１を回折部分、中間光学面領域Ａ２を回折部分、光軸近傍光学面領域Ａ３を屈折部分で構成してもよく、図２５に示したように最外周光学面領域Ａ１を回折部分、中間光学面領域Ａ２を屈折部分、光軸近傍光学面領域Ａ３を屈折部分で構成してもよいし、図２６に示したように最外周光学面領域Ａ１を回折部分、中間光学面領域Ａ２を回折部分と屈折部分の混在、光軸近傍光学面領域Ａ３を屈折部分で構成してもよい。
【０３６１】
さらに、実施例３〜６では、図１５に示したように外側の光学面領域Ａ１を回折部分、内側の光学面領域Ａ２を回折部分で構成した対物レンズを例示したが、図１０に示したように外側の光学面領域Ａ１を回折部分、内側の光学面領域Ａ２を屈折部分で構成してもよい。又、内側の光学面領域Ａ２を回折部分と屈折部分との混在で構成しても良い。
【０３６２】
これら個々の具体的な構成例の説明は省略するが、本発明の主旨に沿えば容易に実施することができる。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲で更に種々の変更が可能である。例えば、これら２領域や３領域の光学面領域で機能を分割可能なものに限らず、上述のように４領域以上で構成されてもよいものである。
【０３６３】
尚、回折部分は、その該当する領域の光源側の面に設けても、像側の面に設けてもよく、両面に設けてもよいことは勿論である。
【０３６４】
又、以上において「混在」とは、図示したように回折部分と屈折部分とが略半々に形成されたものに限定されるものではなく、種々の混在態様をとることもできる。
【０３６５】
更に、光ピックアップ装置の態様も、以上の実施の態様に限定されるものではなく、例えば２光源２光検出器タイプ、等々にも適用可能である。
【０３６６】
又、本発明は、ＤＶＤとＣＤの情報記録及び／又は再生可能な光ピックアップ装置のみならず、透明基板厚さが互いに異なる少なくとも２つの光情報記録媒体に対して適用が可能であることは勿論である。特に、透明基板厚さが互いに異なると共に、必要開口数が互いに異なる光情報記録媒体に対して適用することが特に有益である。又、例えば、ＤＶＤのみの情報記録及び／又は再生可能な光ピックアップ装置に適用しても良く、発散光束入射用の対物レンズとして、又、その対物レンズを用いた光情報記録媒体として適用可能である。
【０３６７】
更に、本発明においては、対物レンズに入射される発散光束は、光源から出射された発散光束が直接対物レンズに入射される場合に限定されるものではなく、光源と対物レンズの間に、光源からの発散光束の発散角を変更するカップリングレンズ等を介在させても良く、対物レンズに発散光束が入射されれば良いものである。
【０３６８】
【発明の効果】
本発明によれば、透明基板厚さの異なる複数の光情報記録媒体に対して、光源からの発散光を対物レンズに入射させて、それぞれの情報の記録又は再生を可能としつつ、使用環境の温度変化に対しての十分な性能を満足する実用的な対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】球面収差が不連続な状態を示す図である。
【図２】光学面領域を説明するための対物レンズの断面図である。
【図３】収差がアンダーかオーバーかを示す図である。
【図４】回折部の回折輪帯を示す図である。
【図５】光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図６】第１の実施の形態の対物レンズの概略構成を示す断面図である。
【図７】光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図８】第２の実施の形態の対物レンズの概略構成を示す断面図である。
【図９】第３、４の実施の形態の対物レンズの概略構成を示す断面図である。
【図１０】第５の実施の形態の対物レンズの概略構成を示す断面図である。
【図１１】実施例１の対物レンズにかかるＤＶＤ使用時の収差図である。
【図１２】実施例１の対物レンズにかかるＣＤ使用時の収差図である。
【図１３】実施例２の対物レンズにかかるＤＶＤ使用時の収差図である。
【図１４】実施例２の対物レンズにかかるＣＤ使用時の収差図である。
【図１５】変形例にかかる対物レンズの概略構成を示す断面図である。
【図１６】実施例３の対物レンズにかかるＤＶＤ使用時の収差図である。
【図１７】実施例３の対物レンズにかかるＣＤ使用時の収差図である。
【図１８】実施例４の対物レンズにかかるＤＶＤ使用時の収差図である。
【図１９】実施例４の対物レンズにかかるＣＤ使用時の収差図である。
【図２０】実施例５の対物レンズにかかるＤＶＤ使用時の収差図である。
【図２１】実施例５の対物レンズにかかるＣＤ使用時の収差図である。
【図２２】実施例６の対物レンズにかかるＤＶＤ使用時の収差図である。
【図２３】実施例６の対物レンズにかかるＣＤ使用時の収差図である。
【図２４】他の変形例にかかる対物レンズの概略構成を示す断面図である。
【図２５】他の変形例にかかる対物レンズの概略構成を示す断面図である。
【図２６】他の変形例にかかる対物レンズの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１１ 第１の半導体レーザ
１１２ 第２の半導体レーザ
１２０ 合成手段（ビームスプリッタ）
１６０ 対物レンズ
１８０ シリンドリカルレンズ
２００ 光情報記録媒体（ＤＶＤ、ＣＤ）
３００ 光検出器[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an objective lens of an optical pickup device and an optical pickup device. In particular, the present invention relates to an objective lens and an optical pickup device that have good temperature characteristics while having a finite magnification for recording or reproduction of at least two optical information recording media having different transparent substrate thicknesses.
[0002]
[Prior art]
Optical system for recording / reproducing optical information recording medium having accuracy required in a conventional CD reproducing apparatus (Note that the recording / reproducing optical system or recording / reproducing apparatus in this specification is a recording optical system, reproducing optical system. Infinite conjugate optical system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-76512, and a finite conjugate optical system is a special feature. This is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-56314. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-258573 discloses a method using a coupling lens in order to reduce the occurrence of aberration due to a temperature change when a resin objective lens is used. However, in recent years, lenses made of resin (plastic) materials have been widely used for recording / reproducing optical systems, particularly objective lenses thereof, due to demands for cost reduction.
[0003]
However, an objective lens formed from a resin material has a problem that aberration generated by a change in refractive index accompanying a temperature change is larger than that of a lens formed from a glass material. In general, the change in the refractive index differs by one digit or more between the resin material and the glass material. Here, assuming that the temperature difference between the reference design temperature and the actual use environment is ΔT, the aberration that changes due to this temperature difference ΔT is mainly third-order spherical aberration. SA is defined as the rms value of the third-order spherical aberration component of the wavefront aberration. Here, the sign is defined as SA> 0 when the spherical aberration is positive (over), and SA <0 when the spherical aberration is negative (under). . The third-order spherical aberration ΔSA (λrms) that changes due to the temperature change ΔT is obtained by changing the numerical aperture NA, focal length f, imaging magnification m, proportionality coefficient k, and light wavelength λ of the objective lens on the optical information recording medium side (image side). make use of,
ΔSA / ΔT = k · f (1−m)^Four(NA)^Four/ Λ (1)
It can be expressed as. When a lens formed of a resin material has a positive refractive power, the third-order spherical aberration becomes more over when the temperature rises. That is, in the above equation (1), the coefficient k is a positive value. Further, when a single lens formed of a resin material is used as an objective lens, the coefficient k is a larger positive value.
[0004]
In an objective lens for a compact disc that is widely used at present, the NA is about 0.45. Therefore, it can be said that the aberration generated with the temperature change in the usage environment does not reach a level that causes a problem. However, increasing the density of optical information recording media is being promoted.
[0005]
Specifically, as an optical information recording medium, a DVD (storage capacity: 4.7 GB) having the same size as a CD (storage capacity: 640 MB) and a higher recording density has been developed and is rapidly spreading. In order to reproduce a DVD, it is common to use laser light having a predetermined wavelength in which the wavelength of the light source is in the range of 635 nm to 660 nm. In general, a divergent light beam from a laser light source is collimated by a collimator lens and then incident on an objective lens having a NA on the DVD side of 0.6 or more, and information is recorded via a transparent substrate of the DVD. Focused on the surface.
[0006]
Considering this from the wavefront aberration, in the above equation (1), for example, when NA increases from 0.45 to 0.6, the wavefront aberration Wrms is (0.6 / 0.45).^Four= 3.16 times increase.
[0007]
Here, it is conceivable to reduce the focal length f in order to suppress the wavefront aberration based on the formula (1). However, in reality, it is necessary to secure a focusing working distance, so that f is smaller than the present. It is difficult to do.
[0008]
In view of this, various objective lenses and optical pickup devices for recording or reproducing a plurality of optical information recording media having different transparent substrate thicknesses using a single condensing optical system have been proposed. In addition, the use of a plastic lens for such an objective lens can reduce the load on the actuator during focusing and tracking, which is advantageous for high-speed movement of the objective lens, weight reduction and cost reduction of the optical pickup device. It is known that there is. For example, for DVDs (transparent substrate thickness: 0.6 mm) and CDs (transparent substrate thickness: 1.2 mm) having different information recording densities, the spot diameters required for recording or reproducing are different, and the objective is different. In order to make use of the fact that the required numerical aperture on the image side of the lens is different and to suppress the occurrence of spherical aberration due to the difference in the thickness of the transparent substrate, divergent light is made incident on the objective lens during CD recording or reproduction. A plastic objective lens and its optical pickup device are known.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In such an optical pickup device, a finite conjugate objective lens suitable for receiving a divergent light beam from a light source in both recording and reproduction of a DVD and recording or reproduction of a CD. In addition, if the optical pickup device using such an objective lens is used, the entire optical pickup device can be made compact, and a collimator lens for making the diverging light from the light source a parallel light beam can be eliminated. However, an objective lens that satisfies various performance requirements for an optical pickup device with a plastic objective lens, and an optical pickup device using such a plastic objective lens are realized at a very practical level. In fact, it was not done, nor was it considered.
[0010]
On the other hand, in a lens system using a conventional objective lens formed of a resin material, it is proportional to the fourth power of the numerical aperture NA on the image side of the objective lens due to the refractive index change Δn of the resin material caused by a temperature change. Due to the occurrence of aberration, it has been difficult to realize an objective lens and an optical pickup device having sufficient optical performance.
[0011]
On the other hand, the inventor has repeated trial and error in order to realize such an objective lens and an optical pickup device, and has found that improvement of the temperature characteristics of the objective lens is important for the realization. . More specifically, the present inventors have found that this can be realized by an objective lens and an optical pickup device having a diffractive structure with good spherical aberration with respect to temperature change, particularly in at least a peripheral region of at least one surface of the objective lens. .
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a practical objective lens and an optical pickup device that allow divergent light from a light source to enter an objective lens and satisfy a sufficient performance against temperature changes in a use environment. In addition, divergent light beams from a light source are incident on an objective lens for a plurality of optical information recording media having different transparent substrate thicknesses, and each information can be recorded or reproduced, while the temperature of the usage environment is changed. It is an object of the present invention to provide a practical objective lens and an optical pickup device that satisfy all the sufficient performances.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
If a diffractive part is provided in the objective lens, even a single lens can disperse the refractive power of the diffractive mother aspherical surface and the diffractive power of the diffractive part. The degree increases. If the power distribution between the refractive power and the diffractive power is properly allocated, the temperature characteristic can be corrected. First, correction of this temperature characteristic when introducing a plastic objective lens in a finite optical system will be described.
[0014]
Changes in the amount of third-order spherical aberration with respect to changes in temperature of a positive lens made of resin corrected for spherical aberration, such as an aspherical resin objective single lens having no diffraction pattern, which is often used for recording and reproduction of optical information recording media. If ∂SA / ∂T, it can be expressed by the following equation.

Here, the resin material satisfies (∂n / ∂T) <0 and (∂n / ∂λ) <0.
The glass material has (∂n / ∂T) = 0 and (∂n / ∂λ) <0. The semiconductor laser has (∂λ / ∂T)> 0, and the SHG laser, solid laser, gas laser, etc. have (∂λ / ∂T) = 0.
[0015]
Here, (∂n / ∂T) of the glass material is 0, and (∂λ / ∂T) of SHG laser, solid laser, gas laser, etc. is 0, but these values are not strictly 0 in practice. However, it is considered practically 0 in the field of use of the present invention, and the explanation can be simplified thereby, so that explanation will be made with these values as 0.
[0016]
Now, when the light source is an SHG laser, a solid-state laser, a gas laser, etc. (∂λ / ∂T) = 0,
∂SA / ∂T = (∂SA / n) ・ (∂n / ∂T) (5)
It becomes.
[0017]
If this lens is made of glass, (∂n / ∂T) = 0, so that ∂SA / ∂T = 0. On the other hand, if the lens is made of resin, (∂n / ∂T) <0, and since this type of lens has ∂SA / ∂T> 0, (∂SA / ∂n) <0. . When the light source is a semiconductor laser, (∂λ / ∂T)> 0.
[0018]
Even if the lens is made of glass at this time
∂SA / ∂T = (∂SA / ∂n) · (∂n / ∂λ) · (∂λ / ∂T) (6)
Since (∂n / ∂λ) <0 and (∂SA / ∂n) <0, ∂SA / ∂T> 0.
[0019]
Regardless of glass material or resin material, when the incident light becomes shorter, the absolute value of (∂n / ∂λ) increases. Therefore, when using a semiconductor laser with a short wavelength, it is necessary to pay attention to the temperature change of spherical aberration even if it is a glass material.
[0020]
On the other hand, for a single lens made of aspherical resin having a diffraction pattern, the change amount of the third-order spherical aberration amount with respect to the temperature change is formulated for ∂SA / ∂T as follows. In this case, it is necessary to incorporate both refractive power characteristics and diffraction power characteristics. If the subscript R is added to the change amount ∂ SA of the spherical aberration amount contributed by the refractive lens portion, and the lacquered letter D is added to the change amount ∂ SA of the spherical aberration amount contributed by the diffraction power, it can be expressed as follows.

Here, when the light source is an SHG laser, a solid-state laser, a gas laser or the like and (∂λ / ∂T) = 0,
∂SA / ∂T = (∂SA_R/ ∂n) ・ (∂n / ∂T) (8)
Is established.
[0021]
Here, of course, in the case of a glass lens, (∂n / ∂T) = 0, and (∂SA_R/ ∂n = 0 regardless of the value of / ∂n). On the other hand, if the lens is made of resin, (∂n / ∂T) <0, but (∂SA_RIf / ∂n) = 0, then で き る SA / ∂T = 0.
[0022]
Therefore, in the present invention, the refractive power (∂SA_R/ ∂n) = 0, diffraction power is introduced into the aspherical resin single lens. However, in this case, spherical aberration remains only with the refractive power portion, but it is possible to correct spherical aberration of one optical information recording medium using the diffractive power portion.
[0023]
On the other hand, when the light source is a semiconductor laser, (∂λ / ∂T)> 0, and the above (∂SA_R/ ∂n) = 0 for the objective lens with the characteristic:
∂SA / ∂T = (∂SA_D/ ∂λ) ・ (∂λ / ∂T) (9)
In general, (∂SA_D/ ∂λ) ≠ 0, and it can be seen that the amount of third-order spherical aberration changes with temperature.
[0024]
Furthermore, the above equation (7) can be transformed into the following equation.

[0025]
Here, in the case of a resin lens, (∂SA / ∂T) <0, and since the light source is a semiconductor laser, (∂λ / ∂T)> 0.
(∂n / ∂T) + (∂n / ∂λ) · (∂λ / ∂T) <0 (11)
It is.
[0026]
As a premise, (∂SA_R/ ∂n) <0, the first term of (10) is a positive value from (11). In order to set ∂SA / ∂T = 0, the second term needs to take a negative value. However, since (∂λ / ∂T)> 0, (∂SA_D/ ∂λ) <0 is a condition.
[0027]
In the aspherical resin single lens having the diffraction power having such characteristics, when (∂λ / ∂T) = 0, (∂SA_R/ ∂n) <0 and (∂n / ∂T) <0, so that ∂SA / ∂T> 0.
[0028]
Also, when the temperature is constant and only the wavelength changes, the spherical aberration ∂SA / ∂λ is
∂SA / ∂λ = (∂SA_R/ ∂n) ・ (∂n / ∂λ) + (∂SA_D/ ∂λ) (12)
Although the first term is positive and the second term is negative, as is well known, the chromatic aberration of an aspherical single lens having diffractive power is mainly due to the large contribution from the diffractive power. In general, the sign of ∂SA / ∂λ is determined by the second term of equation (12), so that ∂SA / ∂λ <0.
[0029]
In other words, with a resin single lens with diffractive power introduced, ∂SA_R/ ∂T> 0 and ∂SA_DBy setting / ∂λ <0, even when the light source is a semiconductor laser, ∂SA / ∂T = 0.
[0030]
Conversely (∂SA_R/ ∂n)> 0, the calculation is omitted, but ∂SA_R/ ∂T <0 and ∂SA_DBy setting / ∂λ> 0, ∂SA / ∂T = 0 even when the light source is a semiconductor laser.
[0031]
That is, SA_R/ ∂T and ∂SA_DAs long as the sign of / ∂λ is reversed.
At this time,
(∂SA_R/ ∂T) ・ (∂SA_D/ ∂λ) <0 (13)
This relationship is established. According to the present invention, an objective lens capable of ensuring sufficient performance against temperature changes in the usage environment is provided. Here, the case where (∂SA / ∂T)> 0 is more preferable because it is close to the characteristics of an aspherical resin single lens having no diffraction power, and the burden of diffraction power is small. According to the present invention, an objective lens capable of ensuring sufficient performance against temperature changes in the usage environment is provided.
[0032]
With the objective lens configured as described above, spherical aberration correction and temperature correction can be performed for one optical information recording medium. Further, in order to perform recording / reproduction of the other optical information recording medium, an optical surface area capable of dividing and defining a light beam incident on the objective lens into several areas is formed on at least one surface of the objective lens. Then, a spherical aberration design corresponding to the thickness of the transparent substrate of the other disk is used for a light beam having an intermediate portion of the divided light beam. By appropriately allocating these divided light beams, spherical aberration and temperature correction of one optical information recording medium and spherical aberration correction of the other optical information recording medium can be performed.
[0255]
  The objective lens according to claim 1, wherein the thickness of the transparent substrate is t.₁Is a wavelength λ for emitting a light beam to the first optical information recording medium₁The thickness of the first light source and the transparent substrate is t₂(T₁<T₂) Is a wavelength λ for emitting a light beam to the second optical information recording medium₂(Λ₁<Λ₂) And the light beam emitted from the first light source is condensed on the information recording surface via the transparent substrate of the first optical information recording medium, and is emitted from the second light source. And a condensing optical system including an objective lens for condensing the collected light beam on the information recording surface via the transparent substrate of the second optical information recording medium, and recording information on each optical information recording medium, In the objective lens for an optical pickup device that performs reproduction, the objective lens is a plastic lens having a positive refractive power, and at least one surface of the objective lens is within the effective diameter of the objective lens. The optical surface region includes at least two types of optical surface regions from the optical axis of the lens toward the periphery, and at least the outermost optical surface region of the two or more types of optical surface regions includes a diffractive structure, Optical information When recording or reproducing information for recording medium, the light flux passing through the outermost optical surface regionChange of spherical aberration due to refractive index change with temperature change of the objective lensCorrection is to be performed,The diffractive structure is configured to calculate a change amount of the spherical aberration amount due to the refractive power of the diffraction mother aspheric surface of the objective lens. _R , The amount of change in spherical aberration contributed by the diffraction power of the objective lens _D When the amount of change in temperature of the objective lens is ∂T and the amount of change in wavelength of the light source is ∂λ, (∂SA _R / ∂T) ・ (∂SA _D / ∂λ) <0, and the outermost optical surface area has a light flux passing therethrough when information is recorded or reproduced on the second optical information recording medium. As flare ingredients,On the other hand, when information is recorded or reproduced on the first optical information recording medium, the light beam passing through the optical surface area including the optical axis forms a light spot on the information recording surface, and the second When information is recorded on or reproduced from the optical information recording medium, the light beam passing through the optical surface region including the optical axis forms a light spot on the information recording surface.
[0256]
  Claim1According to the objective lens described in the above, the diffractionConstructionWhen recording or reproducing information on the first optical information recording medium, the temperature characteristic is corrected for the light beam passing through the outermost optical surface region.When information is recorded on or reproduced from the first optical information recording medium, the light beam passing through the optical surface area including the optical axis forms a light spot on the information recording surface, and the second optical information is recorded. When recording or reproducing information on a recording medium, the light beam passing through the optical surface area including the optical axis forms a light spot on the information recording surface.Thus, the correction of the temperature characteristic and the design of the spherical aberration can be performed in a balanced manner.
[0257]
  The objective lens according to claim 2, wherein a change in spherical aberration with respect to a temperature change δT in a light beam emitted from the first light source that has passed through the diffraction structure of the outermost optical surface region is represented by δSA1 /. δT, the wavelength of the first light source is λ₁The following conditional expression is satisfied.
| ΔSA1 / δT | ≦ 0.002λ₁rms / ° C
  The objective lens according to claim 3, wherein a change in spherical aberration with respect to a temperature change δT in a light beam that has passed through the diffraction structure of the outermost optical surface region out of the light beam emitted from the first light source is δSA1 /. δT satisfies the following conditional expression.
| ΔSA1 / δT | ≦ 0.0005λ₁rms / ° C
  The objective lens according to claim 4, wherein the diffractive structure of the outermost optical surface region of the objective lens is a diffracting ring zone, and among the light beams emitted from the first light source, the objective lens When the light beam passing through the diffractive structure in the outermost optical surface region is diffracted light of the maximum light amount generated by the diffractive structure is n-order light and the focal length of the objective lens is f, Average pitch Pout is
2.00 × 10^-Four  ≦ Pout / (| n | · f) ≦ 3.00 × 10^-2
It is characterized by satisfying.
  The objective lens according to claim 5, wherein an average pitch Pout of the diffraction ring zone is
1.00 × 10^-3  ≦ Pout / (| n | · f) ≦ 3.00 × 10^-3
It is characterized by satisfying.
  The objective lens according to claim 6, wherein an average pitch Pout of the diffraction ring zone is
3.00 × 10^-3  ≦ Pout / (| n | · f) ≦ 8.00 × 10^-3
It is characterized by satisfying.
  Claim7The objective lens described in 1 is characterized in that a diffractive structure in which a diffracting ring zone is formed is formed in an optical surface region including the optical axis.
  Claim8In the objective lens described in (1), at least one surface of the objective lens is configured by three types of optical surface regions from the optical axis of the objective lens toward the periphery within the effective diameter of the objective lens. Features.
  Claim9In the objective lens described in (1), the three types of optical surface regions include an optical surface region including the optical axis from the optical axis side, an intermediate optical surface region, and the outermost optical surface region. .
  Claim10The objective lens according to claim 1, wherein at least one of a boundary between the optical surface region including the optical axis and the intermediate optical surface region and a boundary between the intermediate optical surface region and the outermost optical surface region is a spherical surface. The feature is that the aberration is discontinuous.
  Claim11The objective lens described in (1) is characterized in that the outermost optical surface region has a function of correcting spherical aberration when information is recorded or reproduced on the first optical information recording medium.
  Claim12The objective lens described in (1) has a required numerical aperture of NA when recording or reproducing information on the second optical information recording medium.₂, And the focal length of the objective lens is f₂In the case where the intermediate optical surface region is formed in the range of the shortest distance NAH (mm) from the optical axis to NAL (mm),
(NA₂-0.03) f₂≦ NAH ≦ (NA₂+0.03) f₂
(NA₂-0.20) f₂≦ NAL ≦ (NA₂-0.04) f₂
Is satisfied.
  Claim13In the objective lens described in (1), the optical surface area including the optical axis has a function of correcting spherical aberration when information is recorded or reproduced on the first optical information recording medium. .
  Claim14In the objective lens described in (2), the intermediate optical surface region has a thickness t (t₁<T <t₂) To correct spherical aberration.
  Claim15The objective lens described in (1), when recording or reproducing information on the first optical information recording medium, gives an over spherical aberration to a light beam passing through the intermediate optical surface region. And
  Claim16In the objective lens described in (2), the optical surface region including the optical axis passes through the optical surface region including the optical axis when information is recorded or reproduced on the first optical information recording medium. It is characterized in that the temperature characteristics are corrected.
  Claim17In the objective lens described in (1), at least one surface of the objective lens is configured with two types of optical surface regions from the optical axis of the objective lens toward the periphery within the effective diameter of the objective lens. Features.
  Claim18The objective lens described in (2) is characterized in that the two types of optical surface regions include an optical surface region including the optical axis and the outermost optical surface region from the optical axis side.
  Claim19The objective lens described in (2) is characterized by being discontinuous with respect to spherical aberration at the boundary between the optical surface region including the optical axis and the outermost optical surface region.
  Claim20The objective lens described in (1) is characterized in that the outermost optical surface region has a function of correcting spherical aberration when information is recorded or reproduced on the first optical information recording medium.
  Claim21The objective lens described in (1) has a required numerical aperture of NA when recording or reproducing information on the second optical information recording medium.₂, And the focal length of the objective lens is f₂When the optical surface region including the optical axis is formed within the shortest distance NAH (mm) from the optical axis,
(NA₂-0.03) f₂≦ NAH ≦ (NA₂+0.03) f₂
Is satisfied.
  Claim22In the objective lens described in (1), the optical surface area including the optical axis has a function of correcting spherical aberration when information is recorded or reproduced on the first optical information recording medium. .
  Claim23The objective lens described in (1) has an imaging magnification m1 of the objective lens when recording or reproducing information on the first optical information recording medium,
−1 / 2 ≦ m1 ≦ −1 / 7.5
It is characterized by satisfying.
  Claim24The objective lens described in (2) is characterized in that an imaging magnification m2 of the objective lens when recording or reproducing information on the second optical information recording medium is m2≈m1.
  Claim25The objective lens according to the item 1, wherein the light beam passing through the diffractive structure of the outermost optical surface region of the objective lens among the light beams emitted from the first light source is diffracted with the maximum light amount generated by the diffractive structure. When light is n-order light, | n | = 1.
  Claim26The optical pickup device according to claim 1, wherein25The objective lens according to any one of the above is used.
[0289]
In this specification, “optical surface region” is expressed by spherical aberration.
(A) When it is discontinuous from h (FIG. 1 (a)),
(B) When h is continuous but the first derivative is discontinuous (FIG. 1 (b)),
(C) In a certain wavelength, when h is discontinuous (FIG. 1 (c)),
If any of the above applies, it is assumed that different optical surface regions exist with h as a boundary.
[0290]
Further, each region through which each light beam divided under the above conditions passes is regarded as one “optical surface region”. Therefore, when attention is paid to one surface of the lens, if there is a refracting portion and a diffracting portion, they are separated into separate “optical surface regions” at the boundary between the refracting portion and the diffracting portion (FIG. 2). (See (a) and (c)). Furthermore, even if the diffractive part is formed over the entire surface, even if it is a mixture of diffractive parts designed for different purposes, it is regarded as a separate optical surface region from the condition (c) (FIG. 2). (See (b)). Also, for example, even if an aspheric surface represented by the same aspheric coefficient is formed on one surface of the lens, a discontinuous portion is formed on the other surface. Shall be considered.
[0291]
Further, in this specification, the “peripheral region” is one optical surface region of the “optical surface region”, and the peripheral surface side of the optical surface region including the optical axis among the plurality of optical surface regions. Refers to the optical surface area. In addition, the “peripheral area” refers to any of the following areas (a) to (f) in relation to the numerical aperture on the image side (optical information recording medium side) of the objective lens. It is an area that exists in a part of In any of the following regions (a) to (f), 80% or more of the region corresponds to the “peripheral region”, and preferably 100%. Next, each area | region (a)-(f) is demonstrated.
[0292]
In general, for optical discs that are currently in widespread use, standards that specify the wavelength used and the numerical aperture of the light beam incident on the optical disc have been issued. The evaluation of the optical disk is performed by an optical disk evaluation machine equipped with an optical pickup device having a light source having a wavelength based on a standard and a condensing optical system having a numerical aperture. However, the wavelength of the light source of the optical pickup device mounted on the actual optical disc apparatus is not always in accordance with the above standard document.
[0293]
As an example, the prescription for the optical pickup device for CD measurement is that the wavelength is 780 ± 10 nm and the numerical aperture is 0.45 ± 0.01.
[0294]
However, in an optical pickup device mounted on an actual CD player, a semiconductor laser having an oscillation wavelength longer than 790 nm at room temperature is used as a light source due to the life of the laser, cost, etc. even if the wavelength is taken. Yes. On the other hand, the numerical aperture may be set to NA 0.43 in order to avoid the influence of errors, or NA 0.47 in order to improve basic performance.
[0295]
In addition, in the optical pickup device mounted on the DVD player having both the DVD playback function and the CD playback function, a light source having a wavelength of 650 nm is used for DVD playback. A light source is used. In such a case, since the diameter of the imaging spot of the condensing optical system without aberration is proportional to the wavelength and inversely proportional to the numerical aperture of the light beam incident on the optical disk, the imaging with the same diameter as NA 0.45 at 780 nm is performed. Since NA for obtaining a spot at 650 nm is 0.375, a numerical value of about 0.38 is used as the numerical aperture. The background of the practical application of the optical pickup device different from the standard of the optical disc in this way is considered to be a result of changes in market needs and advancement of peripheral technologies from the beginning of development.
[0296]
There are currently six types of DVD and CD compatible devices.
(1) An optical disc apparatus that reproduces either a DVD or a CD or a CD-ROM using an optical pickup device having only a light source having a wavelength of approximately 655 nm.
(2) DVD reproduction, CD, CD-ROM and CD-R, CD-RW with an optical pickup device having two light sources, a first light source with a wavelength of about 655 nm and a second light source with a wavelength of about 785 nm An optical disc device for reproducing any of the above.
(3) DVD reproduction, reproduction of any one of CD and CD-ROM, and CD-R, CD with an optical pickup device having two light sources, a first light source having a wavelength of approximately 655 nm and a second light source having a wavelength of approximately 785 nm. An optical disc apparatus that performs recording / reproduction of any of RW.
(4) DVD playback using an optical pickup device having only a light source having a wavelength of approximately 655 nm and recording / playback of any of DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW, DVD-R, and MMVF, and either CD or CD-ROM Optical disk device for playing back images.
(5) Any one of DVD playback and DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW, DVD-R, and MMVF with an optical pickup device having two light sources, a first light source having a wavelength of approximately 655 nm and a second light source having a wavelength of approximately 785 nm An optical disc apparatus for recording / reproducing CDs and reproducing any one of CDs and CD-ROMs and CD-Rs and CD-RWs.
(6) Any one of DVD playback and DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW, DVD-R, and MMVF with an optical pickup device having two light sources, a first light source with a wavelength of about 655 nm and a second light source with a wavelength of about 785 nm An optical disc apparatus for recording / reproducing CDs and reproducing one of CDs and CD-ROMs and recording / reproducing one of CD-Rs and CD-RWs.
[0297]
In each optical disk apparatus, the numerical apertures required for recording and reproduction of various disks are different, so the peripheral area referred to in the present invention is also different. Therefore, according to the type of the optical disk device, the peripheral area is determined here as follows.
(A) The region on the peripheral side of the objective lens in the apparatus of (1) above has an opening from the maximum numerical aperture (usually 0.6 to 0.63) when the light beam emitted from the first light source enters the optical disk. A region where the number is 0.38.
(B) The area on the peripheral side of the objective lens in the apparatus of (2) is the second from the numerical aperture (usually 0.6 to 0.63) when the light beam emitted from the first light source enters the optical disk. The numerical aperture when the emitted light beam from the light source enters the optical disc is 0.45.
(C) The region on the peripheral side of the objective lens in the apparatus of (3) above is based on the maximum numerical aperture (usually 0.6 to 0.63) when the light beam emitted from the first light source enters the optical disk. A region where the numerical aperture when the light beam emitted from the light source 2 enters the optical disk is 0.50.
(D) The region on the peripheral side of the objective lens in the apparatus of (4) above has an opening from the maximum numerical aperture (usually 0.6 to 0.65) when the light beam emitted from the first light source enters the optical disk. A region where the number is 0.38.
(E) The region on the peripheral side of the objective lens in the apparatus of (5) above is based on the maximum numerical aperture (usually 0.6 to 0.65) when the light beam emitted from the first light source enters the optical disk. 2 is a region where the numerical aperture when the light beam emitted from the light source 2 enters the optical disk is 0.45.
(F) The region on the peripheral side of the objective lens in the apparatus of (6) above has a maximum numerical aperture (usually 0.6 to 0.65) when the emitted light beam from the first light source enters the optical disk. A region where the numerical aperture when the light beam emitted from the light source 2 enters the optical disk is 0.50.
[0298]
Further, the diffractive structure (diffractive portion) provided in the “peripheral region” may be provided on the light source side surface of the objective lens, or may be provided on the optical information recording medium side surface. Still further, it may be provided on both surfaces of them, and at least has a function of correcting the temperature characteristics with respect to a predetermined light beam that has passed through the peripheral region.
[0299]
The “outermost optical surface region” or “outermost optical surface region” refers to the outermost optical surface region within the effective diameter, and most preferably a diffractive structure is provided there. However, a spot diameter and light intensity suitable for an optical information recording medium having a relatively large required numerical aperture (for example, a DVD in comparison with a CD) can be obtained without departing from the technical idea and effect of the present invention. In the outermost optical surface region within the effective diameter, providing a part of the refractive portion having no diffractive structure does not affect the present invention. On the other hand, the provision of an optical surface area that does not substantially affect the recording or reproduction of the optical information recording medium in the outermost optical surface area of the effective diameter does not affect the present invention. Even if the surface area exists within the effective diameter, the optical surface area should be ignored and not considered.
[0300]
Further, “correcting the temperature characteristic” means that even if the light source wavelength change and the objective lens refractive index change are caused by the temperature change, the change in spherical aberration with respect to the temperature change (SA1 / δT) is | δSA1 / δT | ≦ 0. 0.002λrms / ° C. (where λ is a light source wavelength).
[0301]
The “average pitch” is (the width of the region where the diffraction zone is formed in the direction perpendicular to the optical axis when viewed in a cross-sectional shape including the optical axis) ÷ (number of diffraction zones). To do. Further, “correcting spherical aberration” means correcting to a diffraction limit performance or less, and means that when wavefront aberration is obtained, 0.07λrms or less (here, λ is a light source wavelength) is satisfied. “M2≈m1” means that the first optical information recording medium and the second optical information recording medium have a certain magnification relationship that allows recording / reproduction of each optical information recording medium with the same sensor size. That means. More preferably, the magnification relationship is such that recording / reproduction of both optical information recording media can be permitted by one sensor.
[0302]
As for “under spherical aberration or / over spherical aberration”, as shown in FIG. 3, in the spherical aberration having the paraxial image point position as the origin, it intersects with the optical axis on the near side of the paraxial image point. “Under” is defined as “over” when it intersects the optical axis at a position far from the paraxial image point.
[0303]
“Diffraction surface”, “diffractive part”, “diffractive structure” or “diffraction ring zone” used in this specification is a function of concentrating or diverging a light beam by diffraction by providing a relief on the surface of the objective lens. The part that has As the shape of the relief, for example, as shown in FIG. 4 (b), the surface of the objective lens OL is formed as a substantially concentric ring zone centered on the optical axis, and the cross section is taken along a plane including the optical axis. Each ring zone is known to have a sawtooth shape, but includes such a shape, and such a shape is particularly called a “diffraction ring zone”.
[0304]
In this specification, the objective lens is, in a narrow sense, a light collecting action that is arranged to face the optical information recording medium at the position closest to the optical information recording medium when the optical information recording medium is loaded in the optical pickup device. In a broad sense, it refers to a lens group that can be operated at least in the optical axis direction by an actuator together with the lens. Here, the lens group refers to at least one lens (for example, two lenses). Therefore, in this specification, the numerical aperture NA on the optical information recording medium side (image side) of the objective lens refers to the numerical aperture NA of the lens surface closest to the optical information recording medium side of the objective lens. . Further, in this specification, the required numerical aperture NA is the numerical aperture specified by the standard of each optical information recording medium, or the information of the information depending on the wavelength of the light source used for each optical information recording medium. The numerical aperture of an objective lens having a diffraction limited performance capable of obtaining a spot diameter necessary for recording or reproduction is shown.
[0305]
In the present specification, the second optical information recording medium refers to various optical discs such as CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM, etc., and the first optical information recording medium. The term “DVD-ROM”, “DVD-RAM”, “DVD-R”, “DVD-RW”, and “DVD-Video” refers to various types of DVD optical disks. Further, in this specification, the thickness t of the transparent substrate includes t = 0. “When using a DVD (CD)” means “when recording or reproducing information on a DVD (CD)”.
[0306]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment will be described. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the optical pickup device. In the optical pickup device 100 shown in FIG. 5, a light beam from a semiconductor laser 111 as a light source passes through a beam splitter 120 as an optical multiplexing unit, and is narrowed to a predetermined numerical aperture by a diaphragm 17. Thus, a spot is formed on the information recording surface 220 via the transparent substrate 210 of the high-density recording optical disk 200 which is an optical information recording medium. The wavelength (reference wavelength) of the semiconductor laser light is 650 nm.
[0307]
The reflected light beam modulated by the information bits on the information recording surface 220 becomes convergent light again through the diffraction integrated objective lens 160, further passes through the diaphragm 17, is reflected by the beam splitter 120, passes through the cylindrical lens 180, and is non-reflected. Point aberration and magnification conversion are performed, and the light is converged on the light receiving surface of the photodetector 300. In the figure, reference numeral 150 denotes an actuator as a distance adjusting means for focus control and tracking control. Including the embodiments described later, it is preferable that the actuator 150 drives the objective lens 160 in a state where the imaging magnification is substantially constant.
[0308]
In addition, including the embodiment described later, the relative position of the objective lens 160 with respect to the semiconductor laser 111 as the light source is changed by tracking driving in a direction perpendicular to the optical axis by the actuator 150, and this is the case. The position where the astigmatism component of the wavefront aberration of the light beam emitted from the objective lens 160 is minimum is the position where the optical axis of the objective lens 160 and the light beam center of the semiconductor laser 111 are deviated from each other. The range smaller than the value can be further expanded. Further, it is preferable that the distance between the semiconductor laser and the information recording surface of the optical information recording medium is larger than 10 mm and smaller than 40 mm because the optical pickup device 100 can be made compact.
[0309]
Further, the diaphragm 17 was also appropriately set so that the numerical aperture on the disk 16 side became a predetermined value in accordance with the specifications of the objective lens of the example. In the present embodiment, a liquid crystal shutter may be provided immediately before the diaphragm 17. In this embodiment and another embodiment to be described later, a temperature sensor for detecting the temperature of a semiconductor laser as a light source is provided, and a temperature adjusting means including a Peltier element or the like using an output signal from the temperature sensor It is also conceivable to adjust the temperature (or ambient temperature) of the semiconductor laser.
[0310]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the objective lens 160. Three optical surface areas A1, A2 and A3 are formed on the light source side surface S1 of the objective lens. The optical surface area A2 between the heights h1 and h2 from the optical axis X is formed from a refracting part made of an aspheric surface, and the optical surface areas A1 and A3 on both sides thereof are formed from diffractive parts.
[0311]
The optical surface area A1 outside the height h1 determines the power distribution between the refractive power and the diffractive power of the outermost diffractive portion in order to focus on spherical aberration correction and temperature characteristic correction when using a DVD.
[0312]
Here, when a CD is used, the transparent substrate thickness (t₁= 0.6 mm), the spherical aberration is corrected and over spherical aberration occurs. Therefore, recording / reproduction is usually impossible in this state. Therefore, in order to realize compatibility, a CD recording / reproducing design is performed on the intermediate optical surface area A2. Specifically, CD (t₂= 1.2 mm), and the spherical aberration is not completely reduced to t.₁And t₂A substrate having a certain thickness (for example, t = 0.9 mm) between and is designed so as to correct spherical aberration.
[0313]
In addition, the optical surface area A3 is formed with a diffractive portion in the same manner as the outermost peripheral region A1, and the refractive power and diffractive power of the diffractive portion are mainly used for spherical aberration correction and temperature characteristic correction when using a DVD. Determine the power distribution. Here, the occurrence of spherical aberration due to the difference in the thickness of the transparent substrate is proportional to the fourth power of NA, but conversely, in the low NA region, the degree of occurrence of spherical aberration decreases even when deviating from the design substrate thickness. . Therefore, the transparent substrate thickness t for this DVD₁By designing the optical axis vicinity area A3 and the intermediate optical surface area A2 designed in the above, the optical surface area including the optical axis at the defocus position that is over from the paraxial image point even when the CD is used. The light spot formed by A3 and the intermediate optical surface region A2 can be set to be below the diffraction limit (0.07λrms or less: where λ is the light source wavelength).
[0314]
When the CD is used, the light beam that has passed through the outermost peripheral area A1 only becomes a flare component, and only the light flux that has passed through the intermediate optical surface area A2 and the optical surface area A3 near the optical axis contributes to the CD spot. is there. These are not completely aberration-free, but a spherical aberration amount (about 0.04λrms) that is particularly preferable for practical use can be realized. Further, when the DVD is used, the light beam that has passed through the intermediate optical surface area A2 becomes a flare component, and therefore, the light beam that has passed through the outermost peripheral area A1 and the optical surface area A3 near the optical axis is used for spot formation. . For this reason, the spherical aberration correction and the temperature correction at the time of using the DVD remain maintained.
[0315]
The present invention is not limited to the above embodiment. Although the intermediate optical surface region A2 is composed of a refracting portion, the effect is the same even if it is formed of a diffractive portion having similar spherical aberration. Furthermore, it goes without saying that this can also be realized by mixing a diffractive part and a refracting part in the intermediate optical surface area A2. Moreover, you may form a diffraction part in the surface of an optical axis direction both sides. Furthermore, it is not necessary to set the optical surface area A3 near the optical axis to be completely free of aberrations when using the DVD, and the residual aberration of the CD may be reduced as shown in a second embodiment to be described later. In this case, spherical aberration may be generated at a portion close to the optical axis.
[0316]
Further, the optical surface of the objective lens does not need to be configured with exactly three optical surface regions, and may be configured with more optical surface regions. In that case, there is at least one optical surface area for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using the DVD in the optical surface area outside the required numerical aperture NA of the CD, and at least one within the required numerical aperture NA of the CD. At least one optical surface region for CD spot formation exists in the region, and at least one optical surface region for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using DVD in the region near the optical axis. good.
[0317]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In this embodiment, DVDs and CDs are used at different light source wavelengths, and the description of the overlapping parts with the first embodiment is omitted. In the optical pickup device (two light sources and one detector type) according to the present embodiment shown in FIG. 7, a semiconductor laser 111 (design wavelength λ1 = 650 nm) as a first light source for reproducing the first optical disk (DVD) is used. And a semiconductor laser 112 (design wavelength λ1 = 780 nm) which is a second light source for reproducing the second optical disk (CD).
[0318]
First, when reproducing the first optical disk, a beam is emitted from the first semiconductor laser 111, and the emitted light beam is transmitted through a beam splitter 190 which is an optical multiplexing means of the emitted light from both the semiconductor lasers 111 and 112. Further, it passes through the beam splitter 120, is narrowed down by the diaphragm 17, and is focused on the information recording surface 220 by the objective lens 160 through the transparent substrate 210 of the first optical disk 200.
[0319]
Then, the light beam modulated and reflected by the information bit on the information recording surface 220 is transmitted again through the objective lens 160 and the diaphragm 17 and enters the beam splitter 120, where it is reflected and astigmatism is caused by the cylindrical lens 180. Then, the light is incident on the photodetector 300, and a read signal of information recorded on the first optical disc 200 is obtained using the output signal.
[0320]
In addition, focus detection and track detection are performed by detecting a change in the amount of light due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 300. Based on this detection, the two-dimensional actuator 150 as a distance adjusting means moves the objective lens 160 so that the light beam from the first semiconductor laser 111 forms an image on the recording surface 220 of the first optical disc 200, and also the semiconductor. The objective lens 160 is moved so that the light beam from the laser 111 is imaged on a predetermined track.
[0321]
When reproducing the second optical disk, a beam is emitted from the second semiconductor laser 112, and the emitted light beam is reflected by the beam splitter 190, which is an optical multiplexing means, and is similar to the light beam from the first semiconductor 111. The light is condensed on the information recording surface 220 through the transparent substrate 210 of the second optical disk 200 through the splitter 120, the diaphragm 17 and the objective lens 160.
[0322]
Then, the light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 220 is incident on the photodetector 300 again through the objective lens 160, the diaphragm 17, the beam splitter 120, and the cylindrical lens 180, and the output signal thereof is converted. As a result, a read signal of information recorded on the second optical disc 200 is obtained.
[0323]
Further, as in the case of the first optical disc, the spot shape change on the photodetector 300 and the light quantity change due to the position change are detected, and focus detection and track detection are performed. The objective lens 160 is moved for tracking.
[0324]
A schematic cross-sectional view of the objective lens is shown in FIG. Three optical surface areas A1, A2, and A3 are formed on the light source side surface S1 of the objective lens 160. Each optical surface region is composed of a diffractive portion, but the outermost peripheral optical surface region A1 and the optical axis vicinity optical surface region A3 are diffractive surfaces having the same design concept, and the heights h1 and h2 from the optical axis are The intermediate optical surface area A2 between these is a diffractive part designed from a different viewpoint from the diffractive parts on both sides.
[0325]
The outermost peripheral optical surface area A1 and the optical axis vicinity optical surface area A3 perform substrate thickness correction and temperature characteristic correction when the DVD is used. Here, when the CD is used, an under spherical aberration occurs in the light beam passing through the diffraction portion as the spherical aberration of the color corresponding to the light source wavelength longer than that of the DVD. Here, in order to enable reproduction / recording of a CD, the optical design of the intermediate optical surface area A2 is set so as to give a spherical aberration different from the diffraction parts on both sides. In this embodiment, CD (t₂= 1.2 mm), the thickness t is not completely reduced to zero.₁And t₂A substrate having a certain thickness (for example, t = 0.9 mm) in between is designed so that spherical aberration is corrected. When the DVD is used, the corresponding portion has an under spherical aberration, but flare light far from the main spot.
[0326]
On the other hand, when the CD is used, the light beam that has passed through the outermost peripheral area portion A1 only becomes a flare component, and it contributes to the CD spot through the intermediate optical surface area A2 and the optical surface area A3 near the optical axis. Only the luminous flux (see FIG. 8B). Although these are not completely aberration-free, a spherical aberration amount (about 0.04λrms) that can be practically used can be realized. When using a DVD, the light beam that has passed through the intermediate optical surface area A2 is a flare component (see FIG. 8A). For spot formation, the outermost peripheral area A1 and the optical surface area A3 near the optical axis are used. Use. Therefore, compatibility with a CD is realized while maintaining spherical aberration correction and temperature correction when using a DVD.
[0327]
The present invention is not limited to the above embodiment. Although the intermediate optical surface region A2 is composed of a diffractive portion, the effect is the same if it is formed of a refracting portion having a similar spherical aberration. Furthermore, it goes without saying that the intermediate optical surface area A2 can be realized by mixing a diffractive part and a refracting part. Moreover, you may form a diffraction part in the surface of an optical axis direction both sides. Furthermore, it is not necessary to set the optical surface area A3 in the vicinity of the optical axis to be completely aberration-free when using the DVD, and the residual aberration of the CD may be reduced. In this case, spherical aberration may be generated at a portion close to the optical axis.
[0328]
Further, the optical surface of the objective lens does not need to be configured with exactly three optical surface regions, and may be configured with more optical surface regions. In that case, there is at least one optical surface area for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using the DVD in the optical surface area outside the required numerical aperture NA of the CD, and at least one within the required numerical aperture NA of the CD. At least one optical surface region for CD spot formation exists in the region, and at least one optical surface region for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using DVD in the region near the optical axis. good.
[0329]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In this embodiment, DVD and CD are used at the same light source wavelength, and the description of the overlapping parts with the above embodiment is omitted. The optical pickup device has the same configuration as that shown in FIG. FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of the objective lens.
[0330]
Three optical surface areas A1, A2 and A3 are formed on the light source side surface S1 of the objective lens 160, and each optical surface area is optically designed with a different concept. However, from the viewpoint of use of the light beam, as in the embodiment described above, when using a DVD, the light spot is recorded on the recording surface using the light beam passing through the outermost optical surface region A1 and the innermost optical surface region A3. When the CD is used, a light spot is formed using a light beam passing through the intermediate optical surface region A2 and the innermost optical surface region A3.
[0331]
The diffractive surface of the optical surface area A1 outside the height h1 from the optical axis X is also designed for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using a DVD as in the first embodiment, and when using a CD. Becomes over flare light. The intermediate optical surface area A2 is t for the purpose of enabling CD compatibility.₁And t₂Is designed to correct the spherical aberration for a substrate with a certain thickness (eg t = 0.9 mm) between the two and the CD. Sometimes it becomes under flare light. The inner optical surface region A3 is basically a refracting surface designed for correcting the substrate thickness of a DVD, but in order to reduce residual aberration when using a CD, the shape of spherical aberration is formed near the optical axis. Devised. As described above, this region is also used when the main spot light of DVD / CD is formed.
[0332]
The present invention is not limited to the above embodiment. Although the intermediate optical surface region A2 is composed of a diffractive portion, the effect is the same if it is formed of a refracting portion having a similar spherical aberration. Furthermore, it goes without saying that the intermediate optical surface area A2 can be realized by mixing a diffractive part and a refracting part. Moreover, you may form a diffraction part in the surface of an optical axis direction both sides. Furthermore, it is not necessary to set the optical surface area A3 in the vicinity of the optical axis to be completely aberration-free when using the DVD, and the residual aberration of the CD may be reduced. In this case, spherical aberration may be generated at a portion close to the optical axis.
[0333]
Further, the optical surface of the objective lens does not need to be configured with exactly three optical surface regions, and may be configured with more optical surface regions. In that case, there is at least one optical surface area for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using the DVD in the optical surface area outside the required numerical aperture NA of the CD, and at least one within the required numerical aperture NA of the CD. At least one optical surface region for CD spot formation exists in the region, and at least one optical surface region for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using DVD in the region near the optical axis. good.
[0334]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. In this embodiment, the DVD and CD are used with different light source wavelengths, and the optical pickup device has the same configuration as that shown in FIG. The cross-sectional schematic view of the objective lens is the same as that shown in FIG.
[0335]
Three optical surface areas A1, A2, and A3 are formed on the light source side surface of the objective lens, and each optical surface area is optically designed with a different concept. However, from the viewpoint of utilization of the light beam, as in the above-described embodiment, the spot light is formed on the recording surface using the light beam passing outside and inside when using the DVD, and intermediate when using the CD. Spot light is formed using a light beam passing through the inside.
[0336]
The diffractive surface of the optical surface area A1 outside the height h1 from the optical axis X is also designed for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using a DVD as in the first embodiment, and when using a CD. Becomes under flare light. The intermediate optical surface area A2 is t for the purpose of enabling CD compatibility.₁And t₂Is designed to correct the spherical aberration for a substrate with a certain thickness (eg t = 0.9 mm) between the two and the CD. Sometimes it forms over flare light. The inner optical surface region A3 is basically a refracting surface designed for correcting the substrate thickness of a DVD, but in order to reduce residual aberration when using a CD, the shape of spherical aberration is formed near the optical axis. Devised. The occurrence of spherical aberration when using a CD in this region is an under spherical aberration that is the reverse of that in the third embodiment. As described above, this region is also used when the main spot light of DVD / CD is formed.
[0337]
The present invention is not limited to the above embodiment. Although the intermediate optical surface region A2 is composed of a diffractive portion, the effect is the same if it is formed of a refracting portion having a similar spherical aberration. Furthermore, it goes without saying that the intermediate optical surface area A2 can be realized by mixing a diffractive part and a refracting part. Moreover, you may form a diffraction part in the surface of an optical axis direction both sides. Furthermore, it is not necessary to set the optical surface area A3 in the vicinity of the optical axis to be completely aberration-free when using the DVD, and the residual aberration of the CD may be reduced. In this case, spherical aberration may be generated at a portion close to the optical axis.
[0338]
Further, the optical surface of the objective lens does not need to be configured with exactly three optical surface regions, and may be configured with more optical surface regions. In that case, there is at least one optical surface area for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using the DVD in the optical surface area outside the required numerical aperture NA of the CD, and at least one within the required numerical aperture NA of the CD. At least one optical surface region for CD spot formation exists in the region, and at least one optical surface region for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using DVD in the region near the optical axis. good.
[0339]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. In this embodiment, a DVD and a CD are used at the same light source wavelength, and the optical pickup device has the same configuration as that shown in FIG. A schematic cross-sectional view of the objective lens is shown in FIG.
[0340]
Two optical surface areas A1 and A2 are formed on the light source side surface S1 of the objective lens 160, and each optical surface area is optically designed with a different concept. From the viewpoint of using a light beam, spot light is formed on the recording surface using a light beam passing outside and inside when using a DVD, and spot light is formed on the recording surface using a light beam passing inside when using a CD. Is formed.
[0341]
The diffractive surface of the optical surface area A1 outside the height h1 from the optical axis X is also designed for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using a DVD as in the first embodiment, and when using a CD. Becomes over flare light. The inner optical surface area A2 is t for the purpose of enabling CD compatibility.₁And t₂Is designed to correct the spherical aberration with respect to a substrate having a certain thickness (eg t = 0.9 mm), and is used for spot light formation when using a CD, and when using a DVD. Is used to contribute to the formation of spot light. In addition, in order to reduce the residual aberration when using a CD, the shape of the spherical aberration was devised at a portion close to the optical axis. The occurrence of spherical aberration when using a CD in this region is an under spherical aberration that is the reverse of that in the third embodiment. As described above, this region is also used when the main spot light of DVD / CD is formed. The present invention is not limited to the present embodiment. Although the inner optical surface region A2 is composed of a refracting portion, the same effect can be obtained by forming it with a diffractive portion having similar spherical aberration. Furthermore, it goes without saying that the intermediate optical surface area A2 can be realized by mixing a diffractive part and a refracting part. Moreover, you may form a diffraction part in the surface of an optical axis direction both sides.
[0342]
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. In this embodiment, different light source wavelengths are used for DVD and CD, and the optical pickup device has the same configuration as that shown in FIG. A schematic cross-sectional view of the objective lens is shown in FIG.
[0343]
Two optical surface areas A1 and A2 are formed on the light source side surface S1 of the objective lens 160, and each optical surface area is optically designed with a different concept. From the viewpoint of using the light beam, when using a DVD, spot light is formed on the information recording surface using a light beam passing outside and inside, and when using a CD, the information recording surface using a light beam passing inside. A spot light is formed on the top.
[0344]
The diffractive surface of the optical surface area A1 outside the height h1 from the optical axis X is also designed for correcting the substrate thickness and temperature characteristics when using a DVD as in the first embodiment, and when using a CD. Becomes over flare light. The intermediate optical surface area A2 is for the purpose of enabling CD compatibility, and when using a CD, while utilizing the spherical aberration of the color for which the light source wavelength is longer than that of DVD, t₁And t₂Is designed to correct the spherical aberration with respect to a substrate having a certain thickness (eg t = 0.9 mm), and is used for spot light formation when using a CD, and when using a DVD. Is used to contribute to the formation of spot light. Therefore, when the CD is used, the light beam that has passed through the outer optical surface region A1 only becomes a flare component, and it is the inner optical surface region A2 that contributes to the formation of the spot light for CD. When a DVD is used, the light beam that has passed through the outer optical surface area A1 and the light beam that has passed through the inner optical surface area A2 are used to form spot light. Therefore, compatibility with a CD is realized while maintaining spherical aberration correction and temperature characteristic correction when using a DVD.
[0345]
Furthermore, many actual optical pickup devices have a constant distance between the light emitting point and the surface of each disk, and the actual imaging magnification is likely to differ between DVD and CD. However, since the essence of the invention does not matter from the essence of the invention, in the examples described below, the distance between the light emitting point and the lens surface is the same for DVD and CD.
[0346]
The present invention is not limited to the present embodiment. Although the inner optical surface area A2 is composed of a diffractive portion, the effect is the same if it is formed of a refracting portion having similar spherical aberration. Furthermore, it goes without saying that the inner optical surface region A2 can be realized by mixing a diffractive portion and a refracting portion. Moreover, you may form a diffraction part in the surface of an optical axis direction both sides.
[0347]
Hereinafter, examples of an objective lens suitable for use in the optical pickup device of the above-described embodiment will be described.
[0348]
In general, the diffraction ring zone pitch of the diffraction surface is defined using a phase difference function or an optical path difference function. Specifically, the phase difference function Φb is expressed by the following [Equation 1] in units of radians, and the optical path difference function ΦB is expressed by [Equation 2] in units of mm.
[Expression 1]

[Expression 2]

[0349]
These two representation methods are equivalent in terms of representing the pitch of the diffraction zone, although the units are different. That is, if the phase difference function coefficient b is multiplied by λ / 2π with respect to the main wavelength λ (unit: mm), it can be converted to the optical path difference function coefficient B, and conversely, the optical path difference function coefficient B is broken at λ / 2π. Can be converted into the coefficient b of the phase difference function.
[0350]
Based on the above definition, the lens can be given power by setting the second-order coefficient of the phase difference function or the optical path difference function to a non-zero value. Further, spherical aberration can be controlled by setting non-secondary coefficients other than the second order of the phase difference function or the optical path difference function, for example, the fourth order coefficient, the sixth order coefficient, the eighth order coefficient, the tenth order coefficient, and the like. This control means that the spherical aberration of the refracting part is corrected by adding the opposite spherical aberration in the diffractive part to correct the spherical aberration, or the spherical aberration of the diffractive part is manipulated to obtain the total spherical aberration as desired. It means to make flare amount.
[0351]
The diffraction surface is formed on at least one surface and has an aspherical shape represented by the following [Equation 3].
[Equation 3]

Where Z is an axis in the optical axis direction, h is an axis perpendicular to the optical axis (height from the optical axis: the light traveling direction is positive), R0 is a paraxial radius of curvature, κ is a cone coefficient, A Is the aspheric coefficient, and P is the power of the aspheric surface.
[0352]
In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10^-3) Is expressed using E (for example, 2.5 × E-3).
[0353]
Example 1
Table 1 shows objective lens data for examples of objective lenses that can be used in the first embodiment described above. 11 and 12 are spherical aberration diagrams for DVD / CD. The required numerical aperture NA of DVD is 0.60, and the required numerical aperture NA of CD is 0.45.
[Table 1]

[0354]
(Example 2)
Table 2 shows objective lens data for examples of objective lenses that can be used in the second embodiment described above. FIGS. 13 and 14 are spherical aberration diagrams for each DVD / CD. The required numerical aperture NA of DVD is 0.60, and the required numerical aperture NA of CD is 0.45.
[Table 2]

[0355]
(Example 3)
  Examples of objective lenses that can be used in the sixth embodiment described above3Shows objective lens data. FIGS. 16 and 17 are spherical aberration diagrams for each DVD / CD. The required numerical aperture NA of DVD is 0.60, and the required numerical aperture NA of CD is 0.45.
[0356]
Example 4
  For other examples of the objective lens that can be used in the sixth embodiment described above,4Shows objective lens data. 18 and 19 are spherical aberration diagrams for DVD / CD. The required numerical aperture NA of DVD is 0.60, and the required numerical aperture NA of CD is 0.45.
[0357]
(Example 5)
  For other examples of the objective lens that can be used in the sixth embodiment described above,5Shows objective lens data. 20 and 21 are spherical aberration diagrams for DVD / CD. The required numerical aperture NA of DVD is 0.60, and the required numerical aperture NA of CD is 0.45.
[0358]
(Example 6)
  For other examples of the objective lens that can be used in the sixth embodiment described above,6Shows objective lens data. 22 and 23 are spherical aberration diagrams for DVD / CD. The required numerical aperture NA of DVD is 0.60, and the required numerical aperture NA of CD is 0.45.
[0359]
Table 7 shows the refractive index with respect to the wavelength of the transparent substrate of the objective lens and the optical information recording medium used in this embodiment, and temperature characteristic data of the semiconductor laser (light source).
[Table 7]

[0360]
In the above embodiment, as shown in FIG. 6, in the first embodiment, the outermost optical surface region A1 is composed of a diffracting portion, the intermediate optical surface region A2 is composed of a refracting portion, and the optical surface vicinity optical surface region A3 is composed of a diffracting portion. The objective lens is exemplified, and in the second embodiment, the objective lens in which the outermost peripheral optical surface area A1 is configured by the diffractive portion as illustrated in FIG. 8 is illustrated. However, as described above as the embodiment, the objective lens is illustrated in FIG. Such an outermost optical surface area A1 may be composed of a diffractive part, the intermediate optical surface area A2 may be a mixture of a diffractive part and a refractive part, and the optical surface area A3 near the optical axis may be composed of a diffractive part. Further, as shown in FIG. 9, the outermost optical surface area A1 may be composed of a diffractive part, the intermediate optical surface area A2 may be composed of a diffractive part, and the optical surface area A3 near the optical axis may be composed of a refracting part, as shown in FIG. As shown in FIG. 26, the outermost optical surface region A1 may be constituted by a diffractive portion, the intermediate optical surface region A2 may be constituted by a refracting portion, and the optical surface vicinity optical surface region A3 may be constituted by a refracting portion. The region A1 may be composed of a diffractive part, the intermediate optical surface region A2 may be a mixture of diffractive parts and refracting parts, and the optical surface area A3 near the optical axis may be composed of refracting parts.
[0361]
Furthermore, in Examples 3 to 6, as shown in FIG. 15, an objective lens in which the outer optical surface area A1 is a diffractive part and the inner optical surface area A2 is a diffractive part is illustrated, but it is shown in FIG. As described above, the outer optical surface region A1 may be constituted by a diffractive portion, and the inner optical surface region A2 may be constituted by a refractive portion. The inner optical surface area A2 may be composed of a mixture of a diffractive part and a refracting part.
[0362]
Although description of each of these specific structural examples is omitted, it can be easily implemented according to the gist of the present invention. Further, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the function is not limited to the two surface areas or the three optical surface areas, and may be composed of four or more areas as described above.
[0363]
Of course, the diffractive portion may be provided on the light source side surface, the image side surface, or both surfaces of the corresponding region.
[0364]
Further, in the above, “mixing” is not limited to the case where the diffractive portion and the refracting portion are formed substantially in half as shown in the figure, and various mixed modes can be taken.
[0365]
Further, the mode of the optical pickup device is not limited to the above embodiment, and can be applied to, for example, a two-light source / two-detector type.
[0366]
The present invention can be applied not only to optical pickup devices capable of recording and / or reproducing information on DVD and CD, but also to at least two optical information recording media having different transparent substrate thicknesses. It is. In particular, it is particularly beneficial to apply to optical information recording media having different transparent substrate thicknesses and different required numerical apertures. For example, the present invention may be applied to an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information only on a DVD, and can be applied as an objective lens for diverging light beam incidence and as an optical information recording medium using the objective lens. is there.
[0367]
Furthermore, in the present invention, the divergent light beam incident on the objective lens is not limited to the case where the divergent light beam emitted from the light source is directly incident on the objective lens, but between the light source and the objective lens, A coupling lens or the like that changes the divergence angle of the divergent light beam from the light source may be interposed, and the divergent light beam may be incident on the objective lens.
[0368]
【The invention's effect】
According to the present invention, divergent light from a light source is incident on an objective lens for a plurality of optical information recording media having different transparent substrate thicknesses, and recording or reproduction of each information can be performed. It is possible to provide a practical objective lens and an optical pickup device that satisfy a sufficient performance against temperature change.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a state in which spherical aberration is discontinuous.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an objective lens for explaining an optical surface region.
FIG. 3 is a diagram showing whether the aberration is under or over.
FIG. 4 is a diagram showing a diffraction ring zone of a diffraction part.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the objective lens according to the first embodiment;
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an objective lens according to a second embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an objective lens according to third and fourth embodiments.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an objective lens according to a fifth embodiment.
FIG. 11 is an aberration diagram of the objective lens according to Example 1 when using the DVD.
FIG. 12 is an aberration diagram for the objective lens according to Example 1 when a CD is used.
FIG. 13 is an aberration diagram of the objective lens according to Example 2 when using the DVD.
FIG. 14 is an aberration diagram of the objective lens according to Example 2 when the CD is used.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an objective lens according to a modification.
FIG. 16 is an aberration diagram of the objective lens according to Example 3 when using the DVD.
FIG. 17 is an aberration diagram for the objective lens according to Example 3 when the CD is used.
FIG. 18 is an aberration diagram of the objective lens according to Example 4 when the DVD is used.
FIG. 19 is an aberration diagram for the objective lens according to Example 4 when the CD is used.
FIG. 20 is an aberration diagram of the objective lens according to Example 5 when using the DVD.
FIG. 21 is an aberration diagram of the objective lens according to Example 5 when the CD is used.
FIG. 22 is an aberration diagram of the objective lens according to Example 6 when using the DVD.
FIG. 23 is an aberration diagram for the objective lens according to Example 6 when the CD is used.
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an objective lens according to another modification.
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an objective lens according to another modification.
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an objective lens according to another modification.
[Explanation of symbols]
111 First semiconductor laser
112 Second semiconductor laser
120 Combining means (beam splitter)
160 Objective lens
180 Cylindrical lens
200 Optical information recording media (DVD, CD)
300 photodetector

Claims (26)

A first light source of the wavelength lambda ₁ that emits a light flux to the first optical information recording medium the thickness of the transparent substrate is t _1, a thickness of the transparent substrate is _{t 2 (t 1 <t 2} ) A second light source having a wavelength λ ₂ (λ ₁ <λ ₂ ) for emitting a light beam to a certain second optical information recording medium, and a light beam emitted from the first light source as the first optical information. Objective lens for condensing on the information recording surface via the transparent substrate of the recording medium and condensing the light beam emitted from the second light source on the information recording surface via the transparent substrate of the second optical information recording medium An objective lens for an optical pickup device that records and / or reproduces information with respect to each optical information recording medium.
The objective lens is a plastic lens having a positive refractive power,
At least one surface of the objective lens is composed of at least two types of optical surface regions from the optical axis of the objective lens toward the periphery within the effective diameter of the objective lens, and the two or more types of optical surface regions. Among them, at least the outermost optical surface region has a diffractive structure, and when recording or reproducing information on the first optical information recording medium, the light beam that passes through the outermost optical surface region On the other hand , the correction of the change of the spherical aberration due to the change of the refractive index due to the temperature change of the objective lens is performed,
The diffractive structure, diffractive basic aspheric surface refracting power contributes the spherical aberration amount of variation of ∂SA _R of the objective lens, ∂SA _D the amount of change in diffraction power contributes spherical aberration of the objective lens, When the amount of change in the temperature of the objective lens is ∂T and the amount of change in the wavelength of the light source is ∂λ, the relationship of (∂SA _R / ∂T) ・ (∂SA _D / ∂λ) <0 is satisfied. And
When the outermost optical surface area records or reproduces information with respect to the second optical information recording medium, the light flux passing therethrough is a flare component,
On the other hand, when information is recorded or reproduced on the first optical information recording medium, the light beam passing through the optical surface area including the optical axis forms a light spot on the information recording surface, and the second An objective lens, wherein when information is recorded on or reproduced from an optical information recording medium, a light beam passing through an optical surface region including the optical axis forms a light spot on the information recording surface. Of the light beams emitted from the first light source, the change in spherical aberration with respect to the temperature change δT in the light beam that has passed through the diffractive structure of the outermost optical surface region is δSA1 / δT, and the wavelength of the first light source is The objective lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied when λ ₁ is satisfied.
| ΔSA1 / δT | ≦ 0.002λ ₁ rms / ° C. Of the light beams emitted from the first light source, the change in spherical aberration with respect to the temperature change δT in the light beam that has passed through the diffractive structure of the outermost optical surface region, δSA1 / δT satisfies the following conditional expression: The objective lens according to claim 1 or 2, characterized in that
| ΔSA1 / δT | ≦ 0.0005λ ₁ rms / ° C. The diffractive structure of the outermost optical surface region of the objective lens is a diffracting ring zone, and the diffractive structure of the outermost optical surface region of the objective lens out of the light flux emitted from the first light source. When the diffracted light of the maximum light amount generated by the diffractive structure is n-order light and the focal length of the objective lens is f, the average pitch Pout of the diffracting ring zone is
2.00 × 10 ⁻⁴ ≦ Pout / (| n | · f) ≦ 3.00 × 10 ⁻²
The objective lens according to claim 1, wherein: The average pitch Pout of the diffraction zone is 1.00 × 10 ⁻³ ≦ Pout / (| n | · f) ≦ 3.00 × 10 ⁻³
The objective lens according to claim 4, wherein: The average pitch Pout of the diffraction zone is 3.00 × 10 ⁻³ ≦ Pout / (| n | · f) ≦ 8.00 × 10 ⁻³
The objective lens according to claim 4, wherein: The optical surface area including the optical axis, the objective lens according to any one of claims 1 to 6, characterized in that diffractive structure formed a ring-shaped diffractive zone is formed. The at least one surface of the objective lens is composed of three types of optical surface regions from the optical axis of the objective lens toward the periphery within the effective diameter of the objective lens. The objective lens according to any one of 7 . The objective according to claim 8 , wherein the three types of optical surface regions include an optical surface region including the optical axis from the optical axis side, an intermediate optical surface region, and the outermost optical surface region. lens. At least one of the boundary between the optical surface area including the optical axis and the intermediate optical surface area and the boundary between the intermediate optical surface area and the outermost optical surface area is discontinuous with respect to spherical aberration. The objective lens according to claim 9 . The outermost optical surface area, according to claim 9 or 10, characterized in that it has a function to correct spherical aberration when recording or reproducing information for the first optical information recording medium Objective lens. When recording or reproducing information to or from the second optical information recording medium, when the required numerical aperture is NA ₂ and the focal length of the objective lens is f ₂ , the intermediate optical surface area is If the shortest distance from the optical axis NAH (mm) to NAL (mm) is formed,
(NA ₂ −0.03) f ₂ ≦ NAH ≦ (NA ₂ +0.03) f ₂
(NA ₂ −0.20) f ₂ ≦ NAL ≦ (NA ₂ −0.04) f ₂
Objective lens according to any one of claims 9 to 11, characterized in that is met. The optical surface area including the optical axis, any of the claims 9 to 12, characterized in that it has a function to correct spherical aberration when recording or reproducing information for the first optical information recording medium Objective lens according to the above. Optical area of the intermediate, the thickness of the transparent substrate _{t (t 1 <t <t} 2) according to any one of claims 9 to 13, characterized in that it has a function to correct spherical aberration with respect to Objective lens. Wherein when recording or reproducing information for the first optical information recording medium, according to claim 9 or 14, characterized in that to have over spherical aberration to the light beam passing through the intermediate optical surface region The objective lens in any one of. The optical surface area including the optical axis corrects temperature characteristics for a light beam passing through the optical surface area including the optical axis when information is recorded or reproduced on the first optical information recording medium. objective lens according to any one of claims 9 to 15, characterized in that the.   2. The objective lens according to claim 1, wherein at least one surface of the objective lens is constituted by two types of optical surface regions from the optical axis of the objective lens toward the periphery within the effective diameter of the objective lens. The objective lens in any one of 6. The objective lens according to claim 17 , wherein the two types of optical surface regions include an optical surface region including the optical axis and the outermost optical surface region from the optical axis side. The objective lens according to claim 18 , wherein spherical aberration is discontinuous at a boundary between an optical surface region including the optical axis and the outermost optical surface region. The outermost optical surface area, according to claim 18 or 19, characterized in that it has a function to correct spherical aberration when recording or reproducing information for the first optical information recording medium Objective lens. An optical surface including the optical axis when the required numerical aperture is NA ₂ and the focal length of the objective lens is f ₂ when recording or reproducing information with respect to the second optical information recording medium. If the region is formed within the range of the shortest distance NAH (mm) from the optical axis,
(NA ₂ −0.03) f ₂ ≦ NAH ≦ (NA ₂ +0.03) f ₂
Objective lens according to any one of claims 18 to 20, characterized in that is met. The optical surface area including the optical axis, any of claims 18 to 21, characterized in that it has a function to correct spherical aberration when recording or reproducing information for the first optical information recording medium Objective lens according to the above. The imaging magnification m1 of the objective lens when recording or reproducing information on the first optical information recording medium is as follows:
−1 / 2 ≦ m1 ≦ −1 / 7.5
Objective lens according to any of claims 1 to 22, characterized in that meet. The second image forming magnification m2 of the objective lens at the time of recording or reproducing information for the optical information recording medium, according to any one of claims 1 to 23, characterized in that a m2 ≒ m1 Objective lens.   Among the light beams emitted from the first light source, the light beam that passes through the diffraction structure of the outermost optical surface region of the objective lens is the nth-order light with the maximum amount of diffracted light generated by the diffraction structure. The objective lens according to claim 4, wherein | n | = 1. Optical pickup device characterized by using the objective lens according to any one of claims 1 to 25.

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