JP2002367213A - Optical element of optical pickup device - Google Patents
Optical element of optical pickup deviceInfo
- Publication number
- JP2002367213A JP2002367213A JP2001170346A JP2001170346A JP2002367213A JP 2002367213 A JP2002367213 A JP 2002367213A JP 2001170346 A JP2001170346 A JP 2001170346A JP 2001170346 A JP2001170346 A JP 2001170346A JP 2002367213 A JP2002367213 A JP 2002367213A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical element
- information
- phase shift
- central region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 198
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 48
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 101000689654 Rattus norvegicus Alpha-1D adrenergic receptor Proteins 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ピックアップ装
置に使用される対物レンズ、光ピックアップ装置に関
し、特に、異なる種類の光情報記録媒体に対して情報の
記録及び／又は再生を行なうことができる光ピックアッ
プ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置に関す
る。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an objective lens and an optical pickup device used in an optical pickup device, and more particularly to recording and / or reproducing information on and from different types of optical information recording media. The present invention relates to an objective lens for an optical pickup device and an optical pickup device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えばＤＶＤとＣＤなど異なる種類の光
情報記録媒体に対して情報を記録し、又再生することが
できる光ピックアップ装置が開発され、様々な用途で用
いられている。このような光ピックアップ装置において
は、構成のコンパクト化、低コスト化など種々の要求が
ある。2. Description of the Related Art Optical pickup devices capable of recording and reproducing information on and from different types of optical information recording media such as DVDs and CDs have been developed and used for various purposes. In such an optical pickup device, there are various demands such as a compact configuration and a low cost.
【０００３】ここで、光ピックアップ装置の光源として
は、一般的には半導体レーザが用いられるが、ＤＶＤに
対して情報の記録又は再生に用いるための最適な波長は
６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ前後であり、ＣＤに対して情
報の記録又は再生に用いるための最適な波長は７８０ｎ
ｍ前後であることから、従来は、ＤＶＤ用の光源と、Ｃ
Ｄ用の光源と２つ備えることが行われている。Here, a semiconductor laser is generally used as a light source of the optical pickup device. The optimum wavelength for recording or reproducing information on or from a DVD is about 635 nm or 650 nm, and a CD is The optimal wavelength for use in recording or reproducing information is 780n
m, the light source for DVD and C
It is common to provide two light sources for D.
【０００４】また、ＣＤ−Ｒを含むＣＤ系の光情報記録
媒体（以後、光ディスクともいう）の記録及び／又は再
生のために、ＮＡ（開口数）が０．４５の対物レンズ、
及び、厚さが１．２ｍｍの光ディスクが使用される。一
方、ＤＶＤ系の光ディスクの記録及び／又は再生には、
ＮＡが０．６の対物レンズ、及び、厚さが０．６ｍｍの
光ディスクが使用される。Further, an objective lens having a numerical aperture (NA) of 0.45 for recording and / or reproducing a CD-based optical information recording medium (hereinafter, also referred to as an optical disk) including a CD-R,
An optical disk having a thickness of 1.2 mm is used. On the other hand, for recording and / or reproduction of DVD-type optical discs,
An objective lens having an NA of 0.6 and an optical disk having a thickness of 0.6 mm are used.
【０００５】したがって、一つの光ピックアップ装置で
ＣＤ系とＤＶＤ系両方の光ディスクの記録再生を実現さ
せるには、ＣＤ系とＤＶＤ系用それぞれの発振波長の半
導体レーザを２個、及び、それぞれのＮＡに対応した２
個の対物レンズを使用する。しかし、この方式では、光
学系が２系統となるため、光ピックアップ装置の体積が
大きく、重量も重く、部品点数が多いため、組立工程が
複雑である等の欠点があった。[0005] Therefore, in order to realize recording and reproduction of both CD and DVD optical disks with one optical pickup device, two semiconductor lasers having respective oscillation wavelengths for the CD and DVD systems and their respective NAs are used. 2 corresponding to
Use two objective lenses. However, in this system, there are two optical systems, so that the optical pickup device has a large volume, a heavy weight, and a large number of parts, and thus has a drawback that the assembling process is complicated.
【０００６】これらの欠点を解決するため、波長の異な
る半導体レーザからの光を波長選択性の合成分離ミラー
で合成分離し、同一の対物レンズを使用してコンパクト
な光ピックアップ装置を構成することが提案されている
が、前述のように、ＣＤ系とＤＶＤ系の光ディスクでは
対物レンズに要求されるＮＡが異なるため、両系の光デ
ィスクを同一の対物レンズを使用して記録再生する場
合、対物レンズのＮＡを波長に応じて変える必要があっ
た。In order to solve these drawbacks, it is necessary to combine and separate light from semiconductor lasers having different wavelengths with a wavelength-selective combining / separating mirror, and configure a compact optical pickup device using the same objective lens. As described above, since the NA required for the objective lens differs between the CD and DVD optical disks as described above, when recording and reproducing both optical disks using the same objective lens, the objective lens Had to be changed according to the wavelength.
【０００７】この波長に応じてＮＡを変える方法とし
て、光軸を含む対物レンズの中心領域では２つの波長帯
の光は直進透過させ、光軸を含まない対物レンズの周辺
領域では大きなＮＡが必要な波長６５０ｎｍの光は直線
的に透過させ、小さなＮＡでもよい波長７８０ｎｍの光
は反射させる機能を有した波長選択性の絞りを、光ディ
スクと光源との間に配置することにより、ＣＤ系とＤＶ
Ｄ系での光ディスクの波長に対するＮＡの切替を行って
いる。しかし、ＣＤ系とＤＶＤ系では光ディスクの厚さ
が異なるので、発生する球面収差をこのような開口制御
（ＮＡ制御）のみでは十分に低減させることは困難であ
った。As a method of changing the NA according to the wavelength, light in two wavelength bands is transmitted straight through in the central region of the objective lens including the optical axis, and a large NA is required in the peripheral region of the objective lens not including the optical axis. A wavelength-selective diaphragm having a function of transmitting light having a wavelength of 650 nm linearly and reflecting light having a wavelength of 780 nm, which may have a small NA, is disposed between the optical disk and the light source.
Switching of the NA for the wavelength of the optical disk in the D system is performed. However, since the thickness of the optical disc is different between the CD system and the DVD system, it is difficult to sufficiently reduce the generated spherical aberration only by such aperture control (NA control).
【０００８】この問題を解決する従来の手段は、例えば
「光学」第２８巻第２号１９９９年６４−７０項に概説
され、大別して２種の方策がある。すなわち、ＤＶＤ系
で波面収差が最小となるように設計された対物レンズの
表面に輪帯状に段差を形成し、ＤＶＤ系での波面収差増
大を抑制しつつＣＤ系での波面収差を減少させる輪帯位
相補正レンズ方式と、対物レンズとは別に平面形状が環
状で断面形状が階段状の溝を基板に形成した素子を配置
する位相制御素子方式である。Conventional means for solving this problem are outlined in, for example, "Optics", Vol. 28, No. 2, 1999, paragraphs 64-70, and there are roughly two types of measures. In other words, a ring-shaped step is formed on the surface of an objective lens designed to minimize the wavefront aberration in the DVD system, and the wavefront aberration in the CD system is reduced while suppressing the increase in the wavefront aberration in the DVD system. There are a band phase correction lens system and a phase control device system in which an element in which a planar shape is annular and a cross-sectional shape has a stepped shape is formed on a substrate separately from the objective lens.
【０００９】輪帯位相補正レンズ方式は、例えば特開平
１１−２７５９号や特開平１１−１６１９０号にその実
施例が記載されている。何れも、輪帯位相補正段差のな
い連続面対物レンズに比べて、ＣＤのＲＭＳ（Root Mea
n Square）波面収差は改善されているが、ＤＶＤの波面
収差は劣化する傾向にある。この原因は、従来の輪帯位
相補正面は同一の曲面を光軸方位に平行移動して段差を
形成しているため、輪帯毎にその焦点位置が段差分だけ
変化することによる。段差をＤＶＤ系の波長に対して略
整数倍とすることにより、ＤＶＤ系のＲＭＳ波面収差の
増大を抑制し、ＣＤ系のＲＭＳ波面収差を低減する効果
は発現するが、改良の余地を残していた。Examples of the annular phase correction lens system are described in, for example, JP-A-11-2759 and JP-A-11-16190. In each case, the CD RMS (Root Mea
n Square) Although the wavefront aberration is improved, the wavefront aberration of DVD tends to deteriorate. This is because the conventional ring phase correction surface moves the same curved surface in parallel to the optical axis direction to form a step, and therefore the focal position changes by the step difference for each ring. By making the step approximately an integral multiple of the wavelength of the DVD system, the effect of suppressing the increase in the RMS wavefront aberration of the DVD system and the effect of reducing the RMS wavefront aberration of the CD system are exhibited, but there is room for improvement. Was.
【００１０】位相制御素子方式の場合、例えば特開平１
０−３３４５０４号に記載されるように、ＤＶＤ波長に
対して位相制御素子は位相分布をほとんど変化させない
ため、ＲＭＳ波面収差はＤＶＤ系に最適設計された対物
レンズの値を維持し、ＣＤ系のＲＭＳ波面収差を低減す
るように作用するため、記録再生性能が波面収差に敏感
なＤＶＤ系に対して有効である。しかし、位相制御素子
は対物レンズと分離した構成であるため、位相制御素子
と対物レンズとの偏心が許容値以上に生じるとＣＤのＲ
ＭＳ波面収差の低減作用が機能しなくなるといった問題
があった。In the case of the phase control element system, for example,
As described in Japanese Patent Application No. 0-334504, since the phase control element hardly changes the phase distribution with respect to the DVD wavelength, the RMS wavefront aberration maintains the value of the objective lens optimally designed for the DVD system and the RMS wavefront aberration for the CD system. Since it acts to reduce the RMS wavefront aberration, it is effective for DVD systems whose recording / reproducing performance is sensitive to wavefront aberration. However, since the phase control element is separated from the objective lens, if the eccentricity of the phase control element and the objective lens exceeds an allowable value, the CD R
There is a problem that the function of reducing the MS wavefront aberration does not work.
【００１１】また、光ディスク用の光ピックアップ装置
においては、半導体レーザからの出射光が光ディスクで
反射されて戻り光となり、この戻り光をビームスプリッ
タを用いて光検出器である受光素子に導く必要がある。
このビームスプリッタとして、異なる波長の半導体レー
ザ光を合成分離するための前述の合成分離ミラーに加え
て、この合成分離ミラーによって分離されたそれぞれの
波長の光を上記の受光素子へ導くためのハーフミラーが
さらに必要となる。したがって、部品点数が多くなると
共に、組立工程が複雑となり、生産性が低下するる。ま
た、このハーフミラーは通常入射光方向に対し９０°方
向に光を反射するように使用するために、光ピックアッ
プ装置の小型化も困難であった。In an optical pickup device for an optical disk, light emitted from a semiconductor laser is reflected by the optical disk to become return light, and this return light needs to be guided to a light receiving element as a photodetector using a beam splitter. is there.
As the beam splitter, in addition to the above-described combining / separating mirror for combining and separating semiconductor laser beams of different wavelengths, a half mirror for guiding the light of each wavelength separated by the combining / separating mirror to the light receiving element described above. Is required. Therefore, the number of parts is increased, the assembling process is complicated, and the productivity is reduced. Further, since this half mirror is normally used so as to reflect light in the direction of 90 ° with respect to the incident light direction, it has been difficult to reduce the size of the optical pickup device.
【００１２】光ピックアップ装置の小型化のために、こ
のビームスプリッタとしてホログラム素子を用いること
が提案されている。このホログラフィックビームスプリ
ッタは、光の進行方向を回折によって曲げて、半導体レ
ーザの近くに配置した受光素子に光を導くことができ
る。To reduce the size of the optical pickup device, it has been proposed to use a hologram element as the beam splitter. The holographic beam splitter can guide light to a light receiving element arranged near a semiconductor laser by bending the traveling direction of light by diffraction.
【００１３】このホログラフィックビームスプリッタを
半導体レーザと対物レンズとの間の半導体レーザに近い
側に配置すると、２つの異なる波長の半導体レーザの近
くにそれぞれのホログラム素子が必要となり、部品点数
が増加する。また、特にＤＶＤ系の光ディスクの再生時
には、ホログラム素子を対物レンズと一体に駆動した方
がトラッキングの精度が高くなる。When the holographic beam splitter is arranged between the semiconductor laser and the objective lens on the side near the semiconductor laser, hologram elements are required near the semiconductor lasers of two different wavelengths, and the number of parts increases. . In particular, when reproducing a DVD-type optical disk, tracking accuracy is higher when the hologram element is driven integrally with the objective lens.
【００１４】これらの問題点に鑑み、特開２００１−５
１１９２号では、輪帯位相補正レンズ方式の欠点を補う
ため、輪帯の数を規定したり、各輪帯の段差量を調整し
て、適正な焦点位置を得て、ＲＭＳ波面収差を安定して
小さくする技術が開示されている。In view of these problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-5
In No. 1192, in order to compensate for the drawbacks of the annular phase correction lens system, the number of annular zones is regulated and the step amount of each annular zone is adjusted to obtain an appropriate focal position and stabilize the RMS wavefront aberration. A technique for reducing the size is disclosed.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開２００１
−５１１９２号に記載された技術であっても、ＤＶＤ系
の情報の記録の再生及び／又は記録について、常に安定
した性能を発揮することは出来なかった。SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open
Even with the technology described in JP-A-51192, stable performance cannot always be exhibited for the reproduction and / or recording of DVD-based information.
【００１６】光ピックアップ装置を安価に大量生産する
ためには、対物レンズをはじめとした光学素子をプラス
チック素材から形成することが望ましいが、プラスチッ
ク素材は環境温度変化による屈折率変化が大きいことか
ら、輪帯状の位相シフト構造をはじめとした複数の光学
機能領域を有していたとしても、プラスチック素材から
形成された光学素子は、温度変化の激しい環境下では、
屈折率変化による収差の補正がより困難となる。In order to mass-produce an optical pickup device at low cost, it is desirable to form an optical element such as an objective lens from a plastic material. However, since a plastic material has a large refractive index change due to an environmental temperature change, Even if it has a plurality of optical functional areas including a ring-shaped phase shift structure, the optical element formed from plastic material can be
It becomes more difficult to correct aberrations due to changes in the refractive index.
【００１７】特に、高ＮＡ化が進むにつれ、温度変化に
よる球面収差変化が増大する傾向が顕著である。ここ
で、温度変化による球面収差の３次成分の変化量δＳＡ
３は、対物レンズの像側開口数ＮＡ、焦点距離ｆ、結像
倍率ｍ、レーザー光源波長λとすると、 （δＳＡ3／δＴ）∝ｆ・（１−ｍ）4・ＮＡ4／λ （１） で表される。（１）式から明らかであるが、対物レンズ
の開口数ＮＡが増大すると、その４乗に比例して球面収
差が劣化する傾向があるので、収差補正はより困難にな
るといえる。In particular, as the NA increases, the change in spherical aberration due to the temperature change tends to increase. Here, the change amount δSA of the third order component of the spherical aberration due to the temperature change
3 is: (δSA 3 / δT) ∝f · (1-m) 4 · NA 4 / λ (1) where the image side numerical aperture NA of the objective lens, the focal length f, the imaging magnification m, and the laser light source wavelength λ. ). As is apparent from the equation (1), it can be said that when the numerical aperture NA of the objective lens increases, the spherical aberration tends to deteriorate in proportion to the fourth power, so that it becomes more difficult to correct the aberration.
【００１８】当然ながら、ＤＶＤ系ではＣＤ系の７８０
ｎｍに比べて６５０ｎｍという短い波長を用いることか
ら、収差補正が困難になる傾向が強い。As a matter of course, 780 of CD system is used in DVD system.
Since a wavelength as short as 650 nm compared to nm is used, there is a strong tendency that aberration correction becomes difficult.
【００１９】すなわち、ＣＤ系の情報再生及び／又は記
録について、ＲＭＳ波面収差が比較的小さい量で安定す
るといえども、温度変化によるＤＶＤ系の情報記録再生
及び／又は記録については、十分な性能を欠くという問
題があった。That is, even though the RMS wavefront aberration is stable with a relatively small amount for reproducing and / or recording information of a CD system, sufficient performance is required for reproducing and / or recording information of a DVD system due to a temperature change. There was a problem of lack.
【００２０】特にＤＶＤ系の情報記録については、安定
した大光量の光束を光ディスクに対して投光する必要が
あるため、この点は重大な問題である。This is a serious problem particularly for DVD-based information recording because it is necessary to project a stable and large amount of light onto the optical disk.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
厚の異なる、少なくとも２種類の光情報記録媒体に対し
て、情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装
置の光学素子において、基板厚の薄い光情報記録媒体に
対して、短い波長の光源を用いて、前記光学素子の光学
機能面の略全面を用いて情報の再生及び／又は記録を行
い、基板厚の厚い光情報記録媒体に対して、長い波長の
光源を用いて、前記光学機能面のうち、主に中央領域を
用いて情報の再生及び／又は記録を行い、前記光学機能
面のうち、前記中央領域より外側に位置する周辺領域に
回折構造を有すると共に、前記中央領域には、輪帯状
で、かつ屈折面より形成される位相シフト構造が設けら
れ、当該位相シフト構造を通過した前記短い波長の光束
が、前記中央領域中であって前記位相シフト構造が設け
られていない領域を通過した前記短い波長の光束に対し
て、２πの略整数倍の位相差を生じることを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical element of an optical pickup device for reproducing and / or recording information on at least two types of optical information recording media having different substrate thicknesses. For an optical information recording medium having a thin substrate, information is reproduced and / or recorded by using a light source having a short wavelength and substantially the entire optical function surface of the optical element, and an optical information recording medium having a thick substrate is used. For the medium, using a light source of a long wavelength, the reproduction and / or recording of information mainly using the central area of the optical function surface, the outer side from the central area of the optical function surface While having a diffractive structure in the located peripheral region, the central region is provided with a phase shift structure formed of an annular zone and a refraction surface, and the light beam of the short wavelength passing through the phase shift structure is In the central area With respect to the short wavelength of the light beam passing through the region where the phase shift structure is not provided there, characterized in that to produce approximately an integral multiple of the phase difference of 2 [pi.
【００２２】本発明によれば、波長の長い光源を用い、
さらに基板厚の厚い光情報記録媒体としてＣＤを用いた
場合、輪帯状の位相シフト構造によって、波面収差を小
さく、かつ安定に保つことができ、情報の記録又は再生
を有効に行うことができる。さらに波長が長い光源のた
め、ＣＤ−Ｒ或いはＣＤ−ＲＷを用いた場合でも、情報
の記録又は再生を有効に行うことができる。一方、波長
の短い光源を用い、さらに基板厚の薄い光情報記録媒体
としてＤＶＤを用いた場合、光学機能面のほぼ全面を用
いるため、開口数が大きくなり、十分な光量を得ること
ができる。そして周辺部位に回折構造を有するため、光
量を安定に保つことができるので、ＤＶＤへの情報の記
録が確実になる。According to the present invention, a light source having a long wavelength is used,
Further, when a CD is used as the optical information recording medium having a thick substrate, the wavefront aberration can be kept small and stable by the annular phase shift structure, and information can be recorded or reproduced effectively. Since the light source has a longer wavelength, information can be effectively recorded or reproduced even when a CD-R or CD-RW is used. On the other hand, when a light source with a short wavelength is used and a DVD is used as an optical information recording medium with a thinner substrate, almost the entire optical function surface is used, so that the numerical aperture becomes large and a sufficient amount of light can be obtained. Since the peripheral portion has a diffractive structure, the amount of light can be kept stable, so that information can be reliably recorded on a DVD.
【００２３】そして基板厚の差によって生じる球面収差
の劣化については、先に述べた輪帯状の位相シフト構造
をはじめ、以下に述べる手法を用いて、最適なバランス
を得ている。With respect to the deterioration of the spherical aberration caused by the difference in the substrate thickness, an optimum balance is obtained by using the above-described method including the annular phase shift structure.
【００２４】図１は、請求項１にかかる発明を対物レン
ズに適用した場合の一例を模式的に示す部分断面図であ
る。図１において、対物レンズの光源側の光学面Ｓ１に
は、光軸からｈの距離の内側に内側光学機能領域が形成
され、その外側に外側光学機能領域が形成されている。FIG. 1 is a partial sectional view schematically showing an example in which the invention according to claim 1 is applied to an objective lens. In FIG. 1, an inner optical function area is formed inside the distance h from the optical axis, and an outer optical function area is formed outside the optical surface S1 on the light source side of the objective lens.
【００２５】中央領域である内側光学機能領域は、屈折
面から構成されている。そして中央領域である内側光学
機能領域には、輪帯状の位相シフト構造が４つ設けられ
ている（ｄ1〜ｄ4）。また内側光学機能領域は、例えば
ＤＶＤとＣＤの情報記録再生に共通して用いる領域とな
っており、かかる領域の屈折面を両記録媒体の基板厚の
中央値などに基づいて設定することで、いずれの媒体を
用いた場合でも、その領域を通過した光束における球面
収差をバランス良く抑えることができる。The inner optical function area, which is the central area, is composed of a refracting surface. The inner optical function area, which is the central area, is provided with four ring-shaped phase shift structures (d 1 to d 4 ). The inner optical function area is an area commonly used for information recording and reproduction of DVD and CD, for example. By setting the refraction surface of such an area based on the median value of the substrate thickness of both recording media, Whichever medium is used, the spherical aberration of the light beam that has passed through the region can be suppressed in a well-balanced manner.
【００２６】位相シフト構造ｄ1〜ｄ4は、中央領域であ
る内側光学機能領域の屈折面ｄ0を光軸方向に平行移動
せしめたものであるので、屈折に関する光学機能自体は
変化がないが、短い波長の２πの略整数倍の位相差に相
当する長さの段差を付与している。このため、短い波長
を用いる際に悪影響を与えることなく、長い波長を用い
る際の波面収差を低減することができる。Since the phase shift structures d 1 to d 4 are obtained by translating the refraction surface d 0 of the inner optical function area, which is the central area, in the direction of the optical axis, the optical function pertaining to refraction does not change. , A step having a length corresponding to a phase difference substantially equal to an integral multiple of 2π of the short wavelength is provided. For this reason, wavefront aberration when using a long wavelength can be reduced without adversely affecting when using a short wavelength.
【００２７】位相シフト構造の光学機能面は、屈折面で
ある。先に述べたとおり、位相差シフト構造は、当初の
非球面状屈折面を、同一の曲面のまま光軸方向に平行移
動させたものである。そして光学機能は屈折面によって
達成していることから、ほぼ設計値通りの光学性能を得
ることが出来る。The optical function surface of the phase shift structure is a refraction surface. As described above, in the phase difference shift structure, the initial aspheric refraction surface is translated in the optical axis direction while keeping the same curved surface. Since the optical function is achieved by the refraction surface, it is possible to obtain optical performance almost as designed.
【００２８】周辺領域である外側光学機能領域は、ＤＶ
Ｄの専用領域となっており、この領域の屈折面をＤＶＤ
の基板厚（ｔ1）に基づいて設定することで、ＤＶＤ用
光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う光束にお
ける球面収差を適切に抑えることができる。更にこの外
側光学機能領域には回折構造が形成されているので、Ｄ
ＶＤ用光ディスクに対して情報の記録または再生を行う
際の、温度変化に応じた屈折率変化による収差劣化を抑
制することができる。The outer optical function area, which is a peripheral area, has a DV
D is a dedicated area, and the refraction surface of this area is DVD
By setting based on the substrate thickness (t 1 ), spherical aberration in a light beam for recording or reproducing information on a DVD optical disc can be appropriately suppressed. Further, since a diffractive structure is formed in this outer optical function area, D
When recording or reproducing information on or from a VD optical disk, it is possible to suppress aberration degradation due to a change in refractive index according to a change in temperature.
【００２９】請求項２の発明は、前記２πの略整数倍の
位相差は、前記短い波長に対して２πの所定整数倍の位
相差からの偏差が０．３π以内であることを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, the phase difference of substantially an integral multiple of 2π is less than 0.3π from the phase difference of a predetermined integral multiple of 2π with respect to the short wavelength. .
【００３０】理論的な考察では、位相差シフトを生じせ
しめる段差の長さについては、短い波長の整数倍である
こと、と理解されてきたが、現実にそのような段差を形
成することは困難である。また半導体レーザごとの個体
差もある。そこで検討の結果、前記短い波長に対して２
πの所定整数倍の位相差からの偏差が０．３π以内の位
相差を生じるような長さの段差を設ければ、事実上波面
収差の低減が可能であることを知見したため、段差の長
さをその範囲に設定している。It has been understood from theoretical considerations that the length of a step that causes a phase difference shift is an integral multiple of a short wavelength, but it is difficult to actually form such a step. It is. There is also an individual difference for each semiconductor laser. Therefore, as a result of the examination, it was found that 2
It has been found that if a step having a length such that a deviation from a phase difference of a predetermined integral multiple of π produces a phase difference within 0.3π is provided, it is possible to effectively reduce wavefront aberration. Is set in that range.
【００３１】請求項３の発明は、前記中央領域には、前
記位相シフト構造が５つ以上設けられていることを特徴
とする。The invention according to claim 3 is characterized in that the central region is provided with five or more phase shift structures.
【００３２】位相シフト構造が５つ以上有ることによっ
て、焦点位置調整、波面収差改善を効率的に行うことが
出来る。By having five or more phase shift structures, it is possible to efficiently adjust the focal position and improve the wavefront aberration.
【００３３】請求項４の発明は、前記中央領域の光学機
能は屈折面により形成されることを特徴とする。The invention according to claim 4 is characterized in that the optical function of the central region is formed by a refracting surface.
【００３４】基板厚の異なる光情報記録媒体（光ディス
ク）に対して共通に用いる中央領域の光学機能が、位相
シフト構造を含めて全て非球面から構成される屈折面に
よって達成されるので、ほぼ設計値通りの光学性能を得
ることが出来る。Since the optical function of the central area commonly used for optical information recording media (optical discs) having different substrate thicknesses is achieved by a refracting surface including an aspherical surface, including the phase shift structure, almost all of the design is achieved. Optical performance as value can be obtained.
【００３５】請求項５の発明は、前記光学機能面を通過
した、前記短い波長の光束の集光位置が略一致するよう
に、前記光学機能面の屈折面が形成されていることを特
徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, the refraction surface of the optical function surface is formed such that the light condensing positions of the short-wavelength light beams that have passed through the optical function surface substantially coincide with each other. I do.
【００３６】この発明によれば、集光位置が概ね一致す
るため、ピントズレの問題が少なくなり、安定した光学
性能を達成できる。According to the present invention, since the light condensing positions are substantially coincident with each other, the problem of out-of-focus is reduced, and stable optical performance can be achieved.
【００３７】請求項６の発明は、前記周辺領域全体に回
折構造を有することを特徴とする。The invention according to claim 6 is characterized in that the entire peripheral region has a diffractive structure.
【００３８】この発明によれば、基板厚の薄い光情報記
録媒体に対して短い波長を用いて情報の記録及び／又は
再生を行う際に機能する周辺部位の全面にわたって回折
構造が形成されているため、収差変動の少ない光学素子
を提供できる。According to the present invention, a diffractive structure is formed over the entire peripheral portion which functions when recording and / or reproducing information using a short wavelength on an optical information recording medium having a small substrate thickness. Therefore, an optical element with less variation in aberration can be provided.
【００３９】請求項７の発明は、前記回折構造は、鋸歯
状であることを特徴とする。The invention according to claim 7 is characterized in that the diffraction structure has a sawtooth shape.
【００４０】この発明によれば、成型し易い樹脂製の光
学素子に、ほぼ設計通りの回折構造をことができる。According to the present invention, a diffractive structure almost as designed can be formed on an optical element made of resin which is easy to mold.
【００４１】請求項８の発明は、前記回折構造は、前記
基板厚の薄い光情報記録媒体に対して情報の再生及び／
又は記録を行う際の、温度特性補償を行うことを特徴と
する。According to an eighth aspect of the present invention, the diffractive structure reproduces and / or reproduces information from / to the optical information recording medium having a small substrate thickness.
Alternatively, it is characterized in that temperature characteristic compensation is performed when recording is performed.
【００４２】この発明によれば、基板厚の薄い光情報記
録媒体に対して短い波長を用いて情報の記録及び／又は
再生を行う際に、回折構造が、温度変動による球面収差
の変動を低減させるため、安定した光学性能を得ること
が出来る。According to the present invention, when recording and / or reproducing information on an optical information recording medium having a small substrate thickness using a short wavelength, the diffraction structure reduces fluctuations in spherical aberration due to temperature fluctuations. Therefore, stable optical performance can be obtained.
【００４３】請求項９の発明は、前記光学素子は対物レ
ンズであることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, the optical element is an objective lens.
【００４４】この発明によれば、光学素子を対物レンズ
として使用するため、コンパクトな光学系を得ることが
出来る。According to the present invention, since the optical element is used as an objective lens, a compact optical system can be obtained.
【００４５】請求項１０の発明は、前記光学素子はカッ
プリングレンズであることを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, the optical element is a coupling lens.
【００４６】この発明によれば、光学素子をコリメータ
などのカップリングレンズとして用いるため、これまた
コンパクトな光学系を得ることが出来る。According to the present invention, since the optical element is used as a coupling lens such as a collimator, a compact optical system can be obtained.
【００４７】請求項１１の発明は、基板厚の異なる、少
なくとも２種類の光情報記録媒体に対して、情報の再生
及び／又は記録を行う光ピックアップ装置において、基
板厚の薄い光情報記録媒体に対して、短い波長の光源を
用いて、前記光ピックアップ装置の光路中に配置された
前記光学素子の光学機能面の略全面を用いて情報の再生
及び／又は記録を行い、基板厚の厚い光情報記録媒体に
対して、長い波長の光源を用いて、前記光学機能面のう
ち、主に中央領域を用いて情報の再生及び／又は記録を
行い、前記光学機能面のうち、前記中央領域より外側に
位置する周辺領域に回折構造を有すると共に、前記中央
領域には、輪帯状で、かつ屈折面より形成される位相シ
フト構造が設けられ、当該位相シフト構造を通過した前
記短い波長の光束が、前記中央領域中であって前記位相
シフト構造が設けられていない領域を通過した前記短い
波長の光束に対して、２πの略整数倍の位相差を生じる
ことを特徴とする。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an optical pickup device for reproducing and / or recording information on at least two types of optical information recording media having different substrate thicknesses. On the other hand, information is reproduced and / or recorded using a light source having a short wavelength and substantially the entire optical function surface of the optical element disposed in the optical path of the optical pickup device, and light having a large substrate thickness is obtained. For an information recording medium, using a light source of a long wavelength, the reproduction and / or recording of information is performed mainly using the central region of the optical function surface, and the information is reproduced from the central region of the optical function surface. A peripheral region located on the outside has a diffractive structure, and the central region is provided with a phase shift structure formed of an orbicular and refracting surface, and the light beam of the short wavelength passing through the phase shift structure is provided. , Characterized in that with respect to the short wavelength of the light beam passing through the not the phase shift structure even during the central region is provided region, resulting in approximately an integral multiple of the phase difference of 2 [pi.
【００４８】この発明の作用は請求項１の発明とほぼ同
じである。The operation of the present invention is almost the same as that of the first aspect.
【００４９】本明細書中、「光学機能領域」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２（ａ））、（ｂ）ｈで連続であるが、１次微
分が不連続である場合（図２（ｂ））、（ｃ）ある波長
において、ｈで不連続である場合（図２（ｃ））、のい
ずれかが該当すると、ｈを境にして異なる光学機能領域
が存在するものとする。In the present specification, the “optical functional area”
When represented by spherical aberration, when (a) is discontinuous at h (FIG. 2 (a)), (b) it is continuous at h but the first derivative is discontinuous (FIG. 2) If any one of (b)) and (c) is discontinuous at h at a certain wavelength (FIG. 2 (c)), it is assumed that a different optical functional region exists at h.
【００５０】又、上記条件で分割される各光束が通過す
る領域を、１つの「光学機能領域」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（回折構造）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「光学機能領域」とす
る（図１参照）。更に、回折構造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構造を混在
させる場合にも、上記（ｃ）の条件から、別々の「光学
機能領域」と見なすものとする。The area through which each light beam split under the above conditions passes is regarded as one "optical function area". Therefore, when focusing on one surface of the lens, if there is a refraction portion and a diffraction portion (diffraction structure), separate “optical functional regions” are separated by the boundary between the refraction portion and the diffraction portion. (See FIG. 1). Further, even if the diffraction structure is formed over the entire surface, even when the diffraction structures designed for different purposes are mixed, they are regarded as separate “optical functional regions” from the condition (c).
【００５１】本明細書中で用いる「回折構造」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１に示す
ように、対物レンズの表面に、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。The "diffraction structure" used in the present specification refers to a portion provided with a relief on the surface of an objective lens to condense or diverge a light beam by diffraction. As the shape of the relief, for example, as shown in FIG. 1, each ring is formed on the surface of the objective lens as a substantially concentric annular zone centered on the optical axis. The band is known to have a saw-tooth shape,
Such a shape is included, and such a shape is particularly called “diffraction ring zone”.
【００５２】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を指すものと
する。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、その使用状態
において、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置す
る面を出射する光束に関してのＮＡである。In the present specification, an objective lens is, in a narrow sense, a collection located at a position closest to the optical information recording medium and opposed to the optical information recording medium when the optical information recording medium is loaded in the optical pickup device. Refers to a lens that has a light effect,
In a broad sense, together with the lens, it refers to a lens operable at least in the optical axis direction by an actuator. Therefore, in this specification, the numerical aperture NA of the objective lens on the optical information recording medium side (image side) refers to the light flux emitted from the surface of the objective lens closest to the optical information recording medium in the state of use. NA.
【００５３】対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置
する面を出射する光束は、対物レンズの光源側に設置さ
れる開口絞りないし対物レンズの入射面や射出面に一体
化された開口絞りにより規定されるのが一般的である。The luminous flux emitted from the surface of the objective lens closest to the optical information recording medium is emitted by an aperture stop installed on the light source side of the objective lens or an aperture stop integrated with the entrance surface or the exit surface of the objective lens. It is generally specified.
【００５４】また特に明記しない場合、出射する光束の
うち、光情報記録媒体の情報記録面への結像に寄与する
最もＮＡが高い光線、すなわち出射光線と光軸とが交差
する角度が最も大きい光線に関するＮＡを指す。Unless otherwise specified, among the emitted light beams, the light beam having the highest NA that contributes to the image formation on the information recording surface of the optical information recording medium, that is, the angle at which the emitted light beam and the optical axis intersect is the largest. Refers to the NA for the ray.
【００５５】場合によっては、対物レンズの最も光情報
記録媒体側に位置する面を出射する光束のうち、特定の
ＮＡを持った光線群を指すのに使用する。In some cases, it is used to indicate a group of light beams having a specific NA among light beams emitted from the surface of the objective lens closest to the optical information recording medium.
【００５６】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ものとする。In this specification, the required numerical aperture NA is as follows:
Obtain the spot diameter required for recording or reproducing information according to the numerical aperture specified in the standard of each optical information recording medium or the wavelength of the light source used for each optical information recording medium. It indicates the numerical aperture of the objective lens with diffraction-limited performance.
【００５７】本明細書中において、基板厚の厚い光情報
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、基板厚の薄い光情報記録媒体とは、ＤＶＤ−Ｒ
ＯＭ、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、本明細書中で基板厚の薄い光
情報記録媒体について、基板厚ｔは、ｔ＝０を含むもの
である。In this specification, an optical information recording medium having a thick substrate is, for example, a CD-R, a CD-RW, or a CD-R.
Refers to various CD-type optical disks such as Video and CD-ROM. An optical information recording medium having a thin substrate is a DVD-R.
OM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW,
It means various DVD-based optical disks such as DVD-Video. Further, in the present specification, for an optical information recording medium having a small substrate thickness, the substrate thickness t includes t = 0.
【００５８】[0058]
【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。図３は、本実施の形態にかかる光
ピックアップ装置の概略構成図である。図３において、
レーザ光源１から出射した光束は、ホログラムビームス
プリッタ２を通過してコリメータレンズ３に入射し、こ
こで平行光束となり、更に絞り５で所定の光束に制限さ
れて対物レンズ６へ入射する。この対物レンズ６は、平
行光束が入射したときに、ＤＶＤ又はＣＤ−ＲＷの透明
基板（ここではｔ＝０．６ｍｍ又は１．２ｍｍ）７を通
して、光スポットを情報記録面８上へ結像させるもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to the present embodiment. In FIG.
The light beam emitted from the laser light source 1 passes through the hologram beam splitter 2 and is incident on the collimator lens 3, where it is converted into a parallel light beam. The objective lens 6 forms an image of a light spot on an information recording surface 8 through a transparent substrate (here, t = 0.6 mm or 1.2 mm) 7 of a DVD or CD-RW when a parallel light beam enters. Things.
【００５９】この情報記録面８で情報ピットにより変調
されて反射した光束は、対物レンズ６、コリメータレン
ズ３を介してホログラムビームスプリッタ２に戻り、こ
こでレーザ光源１からの光路から分離され、光検出器９
へ入射する。この光検出器９は多分割されたＰＩＮフォ
トダイオードであり、各素子より、入射した光束の強度
に比例した電流を出力する。この電流は図には示さない
検出回路系に送信され、ここで情報信号、フォーカスエ
ラー信号、トラックエラー信号を生成する。このフォー
カスエラー信号、トラックエラー信号に基づき磁気回路
とコイル等で構成される２次元アクチュエータ（図示せ
ず）で、対物レンズ６をフォーカシング方向、トラッキ
ング方向に制御し、常に情報トラック上に光スポット位
置を合わせることができる。The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 8 returns to the hologram beam splitter 2 via the objective lens 6 and the collimator lens 3, where it is separated from the optical path from the laser light source 1 and Detector 9
Incident on. The photodetector 9 is a multi-divided PIN photodiode, and outputs a current proportional to the intensity of the incident light beam from each element. This current is transmitted to a detection circuit (not shown), where an information signal, a focus error signal, and a track error signal are generated. The objective lens 6 is controlled in a focusing direction and a tracking direction by a two-dimensional actuator (not shown) composed of a magnetic circuit, a coil, and the like based on the focus error signal and the track error signal. Can be combined.
【００６０】以下に述べる実施例は、上記実施の形態
に、本発明の光学素子を対物レンズとして適用したもの
で、対物レンズに図１に示すような２つの光学機能領域
を設けている。In the following examples, the optical element of the present invention is applied to the above-described embodiment as an objective lens, and the objective lens is provided with two optical functional areas as shown in FIG.
【００６１】本実施例の対物レンズは、両面非球面のプ
ラスチックレンズで構成され、各々の非球面は数１で表
される非球面形状を有している。The objective lens of this embodiment is composed of a plastic lens having a double-sided aspherical surface, and each aspherical surface has an aspherical shape represented by Formula 1.
【００６２】[0062]
【数１】 (Equation 1)
【００６３】ただし、Ｚは光軸方向の軸で、ｈは光軸と
垂直方向の軸、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。Here, Z is the axis in the optical axis direction, h is the axis in the direction perpendicular to the optical axis, R0 is the paraxial radius of curvature, κ is the conic coefficient, A
Is an aspheric coefficient, and P is a power of the aspheric surface.
【００６４】一般に回折構造は、位相差関数Φｂを用い
単位をラジアンとして数２で表される。In general, a diffraction structure is expressed by Expression 2 using a phase difference function Φb and a unit of radian.
【００６５】[0065]
【数２】 (Equation 2)
【００６６】そして、２次係数を零でない値にすること
により、回折部分で近軸的なパワーを持たせることが出
来る。また、位相差関数の２次以外の係数、例えば４
次、６次係数等を零でない値にすることで球面収差を制
御できる。ここで制御できるとは、屈折部分が有する球
面収差を回折部分で逆特性の球面収差を持たせてトータ
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。従って、温度変化時の球面収差も、屈
折部分の球面収差の温度変化と回折部分の球面収差変化
のトータルと考えることが出来る。本実施例では、外側
光学機能領域に回折構造を設けている。By setting the second order coefficient to a value other than zero, paraxial power can be provided in the diffraction portion. Also, a coefficient other than the second order of the phase difference function, for example, 4
Next, the spherical aberration can be controlled by setting the sixth-order coefficient and the like to nonzero values. Here, controllable means that the spherical aberration of the refraction portion is corrected to the total by adding spherical aberration of the inverse characteristic to the diffraction portion, or the spherical aberration of the diffraction portion is manipulated to obtain the total spherical aberration. Means the amount of flare. Therefore, the spherical aberration at the time of temperature change can be considered as the total of the temperature change of the spherical aberration of the refraction portion and the change of the spherical aberration of the diffraction portion. In this embodiment, a diffractive structure is provided in the outer optical function area.
【００６７】上述したとおり、光学素子（対物レンズ、
カップリングレンズ）の光源側の光学機能面は大別して
中央領域と周辺領域とに分かれ、中央領域は基板厚の薄
い光ディスク（ＤＶＤ）、基板厚の厚い光ディスク（Ｃ
Ｄ）両方の情報記録及び／又は再生に共通して用いられ
る。そして周辺領域は、基板厚の薄い光ディスク（ＤＶ
Ｄ）の情報記録及び／又は再生に用いられる。As described above, the optical elements (objective lens,
The optical function surface on the light source side of the coupling lens is roughly divided into a central region and a peripheral region, and the central region is an optical disk (DVD) having a thin substrate and an optical disk (C) having a thick substrate.
D) Commonly used for both information recording and / or reproduction. The peripheral area is an optical disk (DV
It is used for information recording and / or reproduction of D).
【００６８】中央領域は屈折面によってその光学機能が
達成されていて、所定の非球面形状の屈折面が形成され
ている。そして中央領域に設けられている位相シフト構
造は、基本的にこの非球面と同一の曲面を、光軸方向に
平行移動して段差を形成している。この段差により、位
相シフト構造を通過した光束は段差分の光路差を生じる
ことになる。すなわち、焦点位置が段差分のみ光軸方向
にシフトする。ただし、位相シフト構造の非球面部分
は、必ずしも平行移動する前の非球面と同一にする必要
はなく、目的に応じて非球面形状を変更し、焦点位置の
変位を少なくすることができる。The optical function is achieved in the central region by a refraction surface, and a predetermined aspheric refraction surface is formed. The phase shift structure provided in the central region basically moves the same curved surface as the aspheric surface in parallel in the optical axis direction to form a step. Due to this step, the light beam having passed through the phase shift structure causes an optical path difference of a step difference. That is, the focal position shifts in the optical axis direction by the step difference. However, the aspherical portion of the phase shift structure does not necessarily have to be the same as the aspherical surface before the parallel movement, and the shape of the aspherical surface can be changed according to the purpose, and the displacement of the focal position can be reduced.
【００６９】中央領域には、輪帯状の位相シフト構造が
４つ設けられている（ｄ1〜ｄ4）。内側光学機能領域
は、ＤＶＤとＣＤの情報記録再生に共通して用いるた
め、かかる領域の屈折面を両記録媒体の基板厚の中央値
などに基づいて設定することで、いずれの媒体を用いた
場合でも、その領域を通過した光束における球面収差を
バランス良く抑えることができる。In the central region, four ring-shaped phase shift structures are provided (d 1 to d 4 ). Since the inner optical function area is used commonly for information recording and reproduction of DVD and CD, the refraction surface of such an area is set based on the median value of the substrate thickness of both recording media, so that either medium can be used. Even in such a case, the spherical aberration of the light beam passing through the region can be suppressed in a well-balanced manner.
【００７０】位相シフト構造ｄ1〜ｄ4は、中央領域であ
る内側光学機能領域の屈折面ｄ0を光軸方向に平行移動
せしめたものであるので、屈折に関する光学機能自体は
変化がないが、短い波長の２πの略整数倍の位相差に相
当する長さの段差を付与している。このため、短い波長
を用いる際に悪影響を与えることなく、長い波長を用い
る際に波面収差を低減することができる。The phase shift structures d 1 to d 4 are obtained by translating the refraction surface d 0 of the inner optical function area, which is the central area, in the direction of the optical axis. , A step having a length corresponding to a phase difference substantially equal to an integral multiple of 2π of the short wavelength is provided. For this reason, wavefront aberration can be reduced when using a long wavelength, without giving any adverse effect when using a short wavelength.
【００７１】ただし、前述の通り、必要に応じて、位相
シフト構造の屈折面形状を、屈折面ｄ0の形状とは異な
った形状にして、光軸上の集光位置を略同じ位置にせし
めることも可能である。However, as described above, if necessary, the shape of the refraction surface of the phase shift structure is made different from the shape of the refraction surface d 0 , and the light condensing position on the optical axis is made substantially the same. It is also possible.
【００７２】周辺領域は、ＤＶＤの専用領域となってお
り、この領域の屈折面をＤＶＤの基板厚（ｔ１）に基づ
いて設定することで、ＤＶＤ用光ディスクに対して情報
の記録又は再生を行う光束における球面収差を適切に抑
えることができる。更にこの外側光学機能領域には回折
構造が形成されているので、ＤＶＤ用光ディスクに対し
て情報の記録または再生を行う際の、温度変化に応じた
屈折率変化による収差劣化を抑制することができる。The peripheral area is a DVD-dedicated area. By setting the refraction surface of this area based on the DVD substrate thickness (t1), information is recorded or reproduced on the DVD optical disk. Spherical aberration in the light beam can be appropriately suppressed. Further, since a diffractive structure is formed in the outer optical function area, it is possible to suppress aberration deterioration due to a change in refractive index according to a temperature change when recording or reproducing information on a DVD optical disc. .
【００７３】この回折構造によって、波長が６５０ｎｍ
という短波長の光源光束が周辺部位を通過する際の補償
を行うようにしている。特に温度が変化した際の球面収
差の変動を補償する、温度特性補償用の回折構造を設け
ることによって、ＤＶＤ用信号の再生及び／又は記録に
関する性能が向上する。With this diffraction structure, the wavelength is 650 nm.
Is compensated when the short wavelength light source light beam passes through the peripheral part. In particular, by providing a diffractive structure for compensating for temperature characteristics that compensates for fluctuations in spherical aberration when the temperature changes, the performance relating to the reproduction and / or recording of DVD signals is improved.
【００７４】また、位相シフト構造は、短い波長の光束
に対して、２πの略整数倍の位相差を生じるような段差
が設けられていればよいが、さらに厳密には、短い波長
に対して２πの所定整数倍の位相差からの偏差が０．３
π以内の位相差であれば良い。In addition, the phase shift structure may be provided with a step that generates a phase difference of approximately an integral multiple of 2π with respect to a light beam having a short wavelength. A deviation from a phase difference of a predetermined integral multiple of 2π is 0.3
It is sufficient that the phase difference is within π.
【００７５】また、図１ではｄ0に対してｄ1〜ｄ4の４
つの位相シフト構造を設けているが、さらに１つ増やし
て、５つの位相シフト構造を設けることが、焦点位置の
ズレを低減する上で好ましく、設計が容易になる。[0075] Further, 4 d 1 to d 4 relative d 0 in FIG. 1
Although one phase shift structure is provided, it is preferable to increase the number of phase shift structures by one and provide five phase shift structures in order to reduce the deviation of the focal position, thereby facilitating the design.
【００７６】特にこのように、ｄ1〜ｄ5の５つの位相シ
フト構造を設けた場合、ｄ2とｄ4について短い波長の光
束の１波長分、ｄ3について２波長分の位相差を生じる
ようにすることが、光効率を向上させる上で好ましい。In particular, when the five phase shift structures d 1 to d 5 are provided as described above, a phase difference of one wavelength of a light beam having a short wavelength is generated for d 2 and d 4 , and a phase difference of two wavelengths is generated for d 3. This is preferable from the viewpoint of improving light efficiency.
【００７７】もしくは、ｄ2とｄ4について長い波長の光
束の１波長分、ｄ3について２波長分の位相差を生じる
ようにしても、光効率を向上させる上で好ましい。Alternatively, a phase difference of one wavelength of a light beam having a long wavelength for d 2 and d 4 and a phase difference of two wavelengths for d 3 are preferable in terms of improving light efficiency.
【００７８】そして周辺領域全域にわたって回折構造を
形成することにより、光効率を安定させることができ
る。By forming the diffraction structure over the entire peripheral region, the light efficiency can be stabilized.
【００７９】しかも回折構造は、鋸歯状にしておくこと
が製造上有利であるし、ほぼ設計通りの性能を達成する
ことができる。Furthermore, it is advantageous in terms of manufacturing that the diffraction structure is formed in a saw-tooth shape, and performance almost as designed can be achieved.
【００８０】また、回折構造によって達成する光学機能
にも様々なものがあるが、温度特性に関する補正を行っ
ておけば、短い波長の光源を用いて光ディスク（この場
合はＤＶＤ）に対して情報の再生及び／又は記録を行う
際の光量を安定に保ち、かつ球面収差変動を低減させる
ことが出来る。There are various optical functions achieved by the diffractive structure. However, if temperature characteristics are corrected, information can be transferred to an optical disk (in this case, a DVD) using a short wavelength light source. It is possible to stably maintain the amount of light when performing reproduction and / or recording, and reduce spherical aberration fluctuation.
【００８１】また、光学機能面を通過した短い波長の光
束が、ほぼ同じ位置に集光するようにすることにより、
位相シフト構造による焦点位置の位置ズレを解消でき、
光線効率が向上する。とくに位相シフト構造を有する屈
折面の形状を、もとの屈折面の形状と異なった形状にす
ることにより、このような集光位置の修正が可能にな
る。Further, by making the light beam of a short wavelength passing through the optical function surface converge at almost the same position,
The position shift of the focal position due to the phase shift structure can be eliminated,
Light efficiency is improved. In particular, by making the shape of the refraction surface having the phase shift structure different from the shape of the original refraction surface, such correction of the light-collecting position becomes possible.
【００８２】[0082]
【発明の効果】本発明によれば、波長の長い光源を用
い、さらに基板厚の厚い光情報記録媒体としてＣＤを用
いた場合、輪帯状の位相シフト構造によって、波面収差
を小さく、かつ安定に保つことができ、情報の記録又は
再生を有効に行うことができる。さらに波長が長い光源
のため、ＣＤ−Ｒ或いはＣＤ−ＲＷを用いた場合でも、
情報の記録又は再生を有効に行うことができる。一方、
波長の短い光源を用い、さらに基板厚の薄い光情報記録
媒体としてＤＶＤを用いた場合、光学機能面のほぼ全面
を用いるため、開口数が大きくなり、十分な光量を得る
ことができる。そして周辺部位に回折構造を有するた
め、光量を安定に保つことができるので、ＤＶＤへの情
報の記録が確実になる。According to the present invention, when a light source having a long wavelength is used and a CD is used as an optical information recording medium having a thick substrate, a wavefront aberration is reduced and stably provided by an annular phase shift structure. Therefore, information can be recorded or reproduced effectively. Even if a CD-R or CD-RW is used for a light source with a longer wavelength,
Recording or reproduction of information can be performed effectively. on the other hand,
When a light source having a short wavelength is used and a DVD is used as an optical information recording medium having a thin substrate, almost the entire optical function surface is used. Therefore, the numerical aperture becomes large and a sufficient amount of light can be obtained. Since the peripheral portion has a diffractive structure, the amount of light can be kept stable, so that information can be reliably recorded on a DVD.
【図１】本発明の一例にかかる対物レンズを模式的に示
す部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing an objective lens according to an example of the present invention.
【図２】球面収差が不連続な状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state where spherical aberration is discontinuous.
【図３】本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装
置の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention.
１ レーザ光源 ２ ホログラムビームスプリッタ ３ コリメータレンズ ５ 絞り ６ 対物レンズ ７ 基板 ８ 情報記録面 ９ 光検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Hologram beam splitter 3 Collimator lens 5 Aperture 6 Objective lens 7 Substrate 8 Information recording surface 9 Photodetector
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA04 AA18 AA45 AA57 AA63 AA64 2H087 KA13 LA01 PA01 PA17 PB01 QA02 QA07 QA14 QA34 RA05 RA12 RA13 RA34 RA42 UA01 5D119 AA41 AA42 EC47 FA08 JA25 JB02 Continued on the front page F term (reference) 2H049 AA04 AA18 AA45 AA57 AA63 AA64 2H087 KA13 LA01 PA01 PA17 PB01 QA02 QA07 QA14 QA34 RA05 RA12 RA13 RA34 RA42 UA01 5D119 AA41 AA42 EC47 FA08 JA25 JB02
Claims (11)
情報記録媒体に対して、情報の再生及び／又は記録を行
う光ピックアップ装置の光学素子において、 基板厚の薄い光情報記録媒体に対して、短い波長の光源
を用いて、前記光学素子の光学機能面の略全面を用いて
情報の再生及び／又は記録を行い、 基板厚の厚い光情報記録媒体に対して、長い波長の光源
を用いて、前記光学機能面のうち、主に中央領域を用い
て情報の再生及び／又は記録を行い、 前記光学機能面のうち、前記中央領域より外側に位置す
る周辺領域に回折構造を有すると共に、 前記中央領域には、輪帯状で、かつ屈折面より形成され
る位相シフト構造が設けられ、 当該位相シフト構造を通過した前記短い波長の光束が、
前記中央領域中であって前記位相シフト構造が設けられ
ていない領域を通過した前記短い波長の光束に対して、
２πの略整数倍の位相差を生じることを特徴とする光学
素子。An optical element of an optical pickup device for reproducing and / or recording information on at least two types of optical information recording media having different substrate thicknesses. Using a short wavelength light source, information is reproduced and / or recorded using substantially the entire optical function surface of the optical element, and a long wavelength light source is used for an optical information recording medium having a thick substrate. In the optical function surface, information is mainly reproduced and / or recorded using a central region. The optical function surface has a diffractive structure in a peripheral region located outside the central region. In the central region, a phase shift structure formed of an annular zone and a refraction surface is provided, and the light beam of the short wavelength that has passed through the phase shift structure is
For the light beam of the short wavelength that has passed through an area in the central area where the phase shift structure is not provided,
An optical element characterized in that a phase difference of substantially an integral multiple of 2π is generated.
い波長に対して２πの所定整数倍の位相差からの偏差が
０．３π以内であることを特徴とする請求項１記載の光
学素子。2. The method according to claim 1, wherein a deviation of the phase difference of substantially an integral multiple of 2π from a phase difference of a predetermined integral multiple of 2π with respect to the short wavelength is within 0.3π. Optical element.
が５つ以上設けられていることを特徴とする請求項１乃
至２記載の光学素子。3. The optical element according to claim 1, wherein five or more phase shift structures are provided in the central region.
形成されることを特徴とする請求項１乃至３記載の光学
素子。4. The optical element according to claim 1, wherein the optical function of the central region is formed by a refractive surface.
長の光束の集光位置が略一致するように、前記光学機能
面の屈折面が形成されていることを特徴とする請求項１
乃至４記載の光学素子。5. The refracting surface of the optical function surface is formed such that the light condensing positions of the short-wavelength light beams that have passed through the optical function surface substantially coincide with each other.
An optical element according to any one of claims 1 to 4.
とを特徴とする請求項１乃至５記載の光学素子。6. The optical element according to claim 1, wherein a diffraction structure is provided in the entire peripheral region.
徴とする請求項１乃至６記載の光学素子。7. The optical element according to claim 1, wherein the diffraction structure has a saw-tooth shape.
報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際
の、温度特性補償を行うことを特徴とする請求項１乃至
７記載の光学素子。8. The apparatus according to claim 1, wherein the diffractive structure performs temperature characteristic compensation when information is reproduced and / or recorded on the optical information recording medium having a small substrate thickness. Optical element.
特徴とする請求項１乃至８記載の光学素子。9. The optical element according to claim 1, wherein the optical element is an objective lens.
あることを特徴とする請求項１乃至８記載の光学素子。10. The optical element according to claim 1, wherein the optical element is a coupling lens.
光情報記録媒体に対して、情報の再生及び／又は記録を
行う光ピックアップ装置において、 基板厚の薄い光情報記録媒体に対して、短い波長の光源
を用いて、前記光ピックアップ装置の光路中に配置され
た前記光学素子の光学機能面の略全面を用いて情報の再
生及び／又は記録を行い、 基板厚の厚い光情報記録媒体に対して、長い波長の光源
を用いて、前記光学機能面のうち、主に中央領域を用い
て情報の再生及び／又は記録を行い、 前記光学機能面のうち、前記中央領域より外側に位置す
る周辺領域に回折構造を有すると共に、 前記中央領域には、輪帯状で、かつ屈折面より形成され
る位相シフト構造が設けられ、 当該位相シフト構造を通過した前記短い波長の光束が、
前記中央領域中であって前記位相シフト構造が設けられ
ていない領域を通過した前記短い波長の光束に対して、
２πの略整数倍の位相差を生じることを特徴とする光ピ
ックアップ装置。11. An optical pickup device for reproducing and / or recording information on at least two types of optical information recording media having different substrate thicknesses, wherein a shorter wavelength is used for an optical information recording medium having a smaller substrate thickness. Using the light source described above, information is reproduced and / or recorded using substantially the entire optical function surface of the optical element disposed in the optical path of the optical pickup device, and the optical information recording medium having a thick substrate is used. Using a light source having a long wavelength, information is reproduced and / or recorded mainly using the central region of the optical function surface, and the periphery of the optical function surface located outside the central region. While having a diffractive structure in the region, the central region is provided with a phase shift structure formed of an orbicular and refracting surface, the light beam of the short wavelength passing through the phase shift structure,
For the light beam of the short wavelength that has passed through an area in the central area where the phase shift structure is not provided,
An optical pickup device characterized in that a phase difference of approximately an integral multiple of 2π is generated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001170346A JP2002367213A (en) | 2001-06-06 | 2001-06-06 | Optical element of optical pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001170346A JP2002367213A (en) | 2001-06-06 | 2001-06-06 | Optical element of optical pickup device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002367213A true JP2002367213A (en) | 2002-12-20 |
Family
ID=19012277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001170346A Pending JP2002367213A (en) | 2001-06-06 | 2001-06-06 | Optical element of optical pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002367213A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004097818A1 (en) * | 2003-04-25 | 2004-11-11 | Konica Minolta Opto, Inc. | Optical pickup device |
| JP2006244593A (en) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Ricoh Co Ltd | Optical pickup, optical information processing device |
| JP2007305212A (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Mark:Kk | Condensing optical system and optical pickup device for optical pickup |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10188322A (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Nec Corp | Optical head |
| JP2001023228A (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Konica Corp | Condensing optical system for recording and/or reproducing optical information recording medium, and optical pickup device |
| WO2001026104A1 (en) * | 1999-10-06 | 2001-04-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lens, optical head, optical information recording/reproducing apparatus, and optical information recording/recorded medium recording/reproducing method |
-
2001
- 2001-06-06 JP JP2001170346A patent/JP2002367213A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10188322A (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Nec Corp | Optical head |
| JP2001023228A (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Konica Corp | Condensing optical system for recording and/or reproducing optical information recording medium, and optical pickup device |
| WO2001026104A1 (en) * | 1999-10-06 | 2001-04-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lens, optical head, optical information recording/reproducing apparatus, and optical information recording/recorded medium recording/reproducing method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004097818A1 (en) * | 2003-04-25 | 2004-11-11 | Konica Minolta Opto, Inc. | Optical pickup device |
| JP2006244593A (en) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Ricoh Co Ltd | Optical pickup, optical information processing device |
| JP2007305212A (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Mark:Kk | Condensing optical system and optical pickup device for optical pickup |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101002543B1 (en) | Optical pick-up apparatus | |
| JP5142057B2 (en) | Optical pickup device | |
| US20090262635A1 (en) | Objective optical system for optical pickup apparatus, optical pickup apparatus, driving apparatus for optical information recording medium, condenser lens and optical path compounding element | |
| JP2001195769A (en) | Optical pickup device, recording/reproducing device, provided with the optical pickup device optical element, information recording/reproducing method, optical system, lens, diffraction optical system for optical disk, reproducing device and objective lens for optical pickup | |
| JP2005166227A (en) | Optical pickup device, optical information recording/reproducing device, expander lens, coupling lens, and optical element for chromatic aberration correction | |
| KR20050031939A (en) | Optical pick-up system, optical pick-up device, and optical information recording and/or reprooducing apparatus | |
| JP2002342969A (en) | Objective lens for optical pickup device and optical pickup device | |
| US20060077792A1 (en) | Objective optical element and optical pickup apparatus | |
| KR20050031938A (en) | Optical pick-up device and optical information recording reproducing apparatus | |
| JP4193915B2 (en) | Optical pickup device and objective optical element for optical pickup device | |
| JP2005353261A (en) | Optical pickup device | |
| JP2001297479A (en) | Objective lens device and optical pickup device employing the same | |
| JPWO2005074388A1 (en) | Optical pickup device and optical information recording and / or reproducing device | |
| JP2002197717A (en) | Optical pickup device, recording/reproducing device having the optical pickup device, optical device, method for recording/reproducing information, optical system, lens, diffracting optical system for optical disk, reproducing device and object lens for optical pickup device | |
| JP5018086B2 (en) | Optical pickup device | |
| JP2006127721A (en) | Objective lens, optical pickup apparatus, and coupling lens | |
| KR20050046575A (en) | Optical pickup device and optical system used for the same | |
| JP2011165224A (en) | Optical pickup and optical disk device, computer, optical disk player, optical disk recorder | |
| JP5024041B2 (en) | Objective optical element for optical pickup device, optical element for optical pickup device, objective optical element unit for optical pickup device, and optical pickup device | |
| JP2002367213A (en) | Optical element of optical pickup device | |
| JPH1027373A (en) | Optical head and optical disk device | |
| KR20050114700A (en) | Condensing optical system | |
| JP2002203331A (en) | Optical pickup device and objective lens | |
| JP2004006005A (en) | Optical pickup device | |
| JP2000268392A (en) | Optical pickup apparatus for recording/reproducing optical information recording medium, objective lens, and recording/reproducing apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080602 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091120 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091201 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100330 |