JP2004071138A - Objective lens - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an objective lens for an optical pickup device which can perform surely reproducing and/or recording for each of a plurality of optical information recording media different in the thickness of the protection substrate. <P>SOLUTION: An optical function plane of an objective lens is sectioned to a center region including an optical axis and a peripheral area positioned at the outside, the former is used for reproducing and/or recording of information for the both of a first optical information recording medium and a second optical information recording medium, the latter is used for reproducing and/or recording of information for mainly the first optical information recording medium, diffraction structure is provided at the peripheral region, when reproducing/recording of the first optical information recording medium is performed, diffraction light is converged to a focal point, while when reproducing/recording of the second optical information recording medium is performed, diffraction efficiency of diffraction light of (k) order out of flare light in which diffraction light of each order passing through the peripheral region are mixed is made smaller than diffraction efficiency of (k-1) order being larger than this. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護基板の厚さの異なる複数の光情報記録媒体に対して再生及び／又は記録を行うことのできる光ピックアップ装置に用いられる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
短波長赤色レーザの実用化に伴い、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体（「光ディスク」ともいう）であるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｉｄｅｏ　Ｄｉｓｃ）が製品化されている。
ＣＤ用記録再生装置では、約７８０ｎｍの半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．４５程度としているのに対して、ＤＶＤ用記録再生装置では、約６５０ｎｍの半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６程度としている。
また、ＤＶＤはトラックピッチ０．７４μｍ、最短ビット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して４倍以上に高密度化されている。また、ＤＶＤにおいては、光ディスクが光軸に対して傾いたときに生じるコマ収差を小さく抑えるため、保護基板厚は０．６ｍｍ（ＣＤの保護基板厚（１．２ｍｍ）の半分）になっている。
【０００３】
また、上記のＣＤ、ＤＶＤの他に、光源波長や保護基板厚さが異なるなど種々の規格の光ディスク、例えばＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ（追記型コンパクトディスク）、ＶＤ（ビデオディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化されて普及している。さらに半導体レーザの短波長化が進み、発振波長４００ｎｍ程度の短波長青色レーザが実用化されようとしている。波長が短くなることで、ＤＶＤと同じ開口数を用いても光情報記録媒体の更なる大容量化が可能となる。
【０００４】
このように、記録密度、記録面の保護基板の厚みや再生／記録用レーザ光の波長の異なる複数の光情報記録媒体の開発が進み、これらの光情報記録媒体のうち複数種類に対して再生及び／又は記録を可能とする光ピックアップ装置の需要が高まっている。このため、使用波長に応じた複数のレーザ光源を備え、同一の対物レンズで記録面へ必要な開口数でレーザ光を収束する光ピックアップ装置が、各種提案されている。
【０００５】
例えば、ＤＶＤとＣＤとを再生及び／又は記録可能な光ピックアップ装置では、ＣＤの再生／記録時には対物レンズの光学機能面のうち開口数が０．４５程度より大きい領域を通過する光線は使用されない。そこで、ＣＤの再生／記録に用いられる波長のレーザ光がこの領域を通過するとフレア光となり、ＤＶＤの再生／記録に用いられる波長のレーザ光は、対物レンズの光学機能面の全領域についてほぼ無収差となる対物レンズを備える光ピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１９５７６９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この種の光ピックアップ装置では、例えば図１に示すように、受光部のメイン／サブセンサで、デフォーカス／トラッキングの制御を行っている。そこで、上記フレア光がセンサに入ると、光情報記録媒体の再生・記録の誤動作の原因となることがある。
【０００８】
本発明は、保護基板の厚さの異なる複数の光情報記録媒体のそれぞれに対して確実に再生及び／又は記録を行うことのできる、光ピックアップ装置用対物レンズを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板の厚さがｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第二の光情報記録媒体に対して波長λ２（λ２＞λ１）の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学機能面は、光軸を中心とした少なくとも２つの同心円状の光学機能領域に区分され、
光軸を含む前記光学機能領域である中央領域を通過する光束は、前記第一の光情報記録媒体と第二の光情報記録媒体との両方に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記中央領域の外側に位置する前記光学機能領域である周辺領域を通過する光束は、主に前記第一の光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記周辺領域には回折構造が設けられ、
前記第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、前記回折構造により生じる回折光の内、最大の回折効率を有する回折光の次数をｋ（自然数）として、
前記第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、前記回折構造により生じるｋ次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ）と、（ｋ−１）次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ−１）とが、
Ｅ２（ｋ−１）＞Ｅ２（ｋ）
であることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、回折構造により生じる回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の次数をｋ（自然数）として、第二の光情報記録媒当に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、回折構造により生じるｋ次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ）と、（ｋ−１）次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ−１）とが、
Ｅ２（ｋ−１）＞Ｅ２（ｋ）
であるので、第一の光情報記録媒体の再生／記録を行う際に、最大の回折効率を生じるｋ次の回折光を焦点に集光させる一方で、第二の光情報記録媒体の再生／記録を行う際に、周辺領域を通過した各次数の回折光が混合してなるフレア光のうちのｋ次の回折光を、（ｋ−１）次の回折光よりも、光量を抑えることができる。光ピックアップ装置では、受光部のメイン／サブセンサで、デフォーカス／トラッキングの制御を行っているため、上記フレア光がセンサに入ると、光情報記録媒体の再生・記録の誤動作の原因となることがあるが、複数の次数の回折光が混合してなるフレア光の光量を各次数の回折光に割り振ることによって、第二の光情報記録媒体の再生／記録時のフレア光による誤動作を起きにくくすることができる。
なお、本明細書中で、回折効率とは、回折構造により生じる回折光の光量の比率を表すもので、全次数の回折光の回折効率の和は１となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板の厚さがｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第二の光情報記録媒体に対して波長λ２（λ２＞λ１）の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学機能面は、光軸を中心とした少なくとも２つの同心円状の光学機能領域に区分され、
光軸を含む前記光学機能領域である中央領域を通過する光束は、前記第一の光情報記録媒体と第二の光情報記録媒体との両方に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記中央領域の外側に位置する前記光学機能領域である周辺領域を通過する光束は、主に前記第一の光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記周辺領域には回折構造が設けられ、この回折構造の光軸方向の深さΔｄは、波長λ１に対する屈折率をｎ１とし、ｋを自然数として、
Δｄ≧ｋ×λ１／（ｎ１−１）
であり、
前記第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、前記回折構造により生じるｋ次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ）と、（ｋ−１）次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ−１）とが、
Ｅ２（ｋ−１）＞Ｅ２（ｋ）
であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、周辺領域に設けられた回折構造により生じるｋ次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ）と、（ｋ−１）次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ−１）とが、
Ｅ２（ｋ−１）＞Ｅ２（ｋ）
であるので、第二の光情報記録媒体の再生／記録を行う際に、周辺領域を通過した各次数の回折光が混合してなるフレア光のうちのｋ次の回折光を、これよりも収差の大きい（ｋ−１）次の回折光よりも、光量を抑えることができる。
光ピックアップ装置では、受光部のメイン／サブセンサで、デフォーカス／トラッキングの制御を行っているため、上記フレア光がセンサに入ると、光情報記録媒体の再生・記録の誤動作の原因となることがあるが、低次の回折光に比して受光部のセンサに入り込みやすい高次の回折光の光量を落とすことによって、第二の光情報記録媒体の再生／記録時のフレア光による誤動作を起きにくくすることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
Ｅ２（ｋ−１）≧０．４
であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、
Ｅ２（ｋ−１）≧０．４
であるので、第二の光情報記録媒体の再生／記録を行う際に、周辺領域を通過した各次数の回折光が混合してなるフレア光のうちの（ｋ−１）次の回折光の回折効率が高められることにより、ｋ次の回折光の回折効率が相対的に抑えられ、第二の光情報記録媒体の再生／記録時のフレア光による誤動作を起きにくくすることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
Ｅ２（ｋ）≦０．４
であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、
Ｅ２（ｋ）≦０．４
であるので、第二の光情報記録媒体の再生／記録を行う際に、周辺領域を通過した各次数の回折光が混合してなるフレア光のうちのｋ次の回折光の回折効率が抑えられ、第二の光情報記録媒体の再生／記録時のフレア光による誤動作を起きにくくすることができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板の厚さがｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第二の光情報記録媒体に対して波長λ２（λ２＞λ１）の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学機能面は、光軸を中心とした少なくとも２つの同心円状の光学機能領域に区分され、
光軸を含む前記光学機能領域である中央領域を通過する光束は、前記第一の光情報記録媒体と第二の光情報記録媒体との両方に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記中央領域の外側に位置する前記光学機能領域である周辺領域を通過する光束は、主に前記第一の光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記周辺領域には回折構造が設けられ、この回折構造の光軸方向の深さΔｄは、波長λ１に対する屈折率をｎ１として、
３×λ１／（ｎ１−１）≦Δｄ＜５×λ１／（ｎ１−１）
であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、周辺領域に設けられた回折構造の光軸方向の深さΔｄは、第一の光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行うために用いられる光線の波長λ１に対する屈折率をｎ１として、
３×λ１／（ｎ１−１）≦Δｄ＜５×λ１／（ｎ１−１）
であるので、前記第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、前記回折構造により生じる回折光の内、最大の回折効率を有する回折光の次数が、３次または４次となる。
したがって、第二の光情報記録媒体の再生／記録を行う際に、周辺領域を通過した各次数の回折光が混合してなるフレア光のうちの３次又は４次の回折光を、２次又は３次の回折光よりも、光量を抑えることができる。
光ピックアップ装置では、受光部のメイン／サブセンサで、デフォーカス／トラッキングの制御を行っているため、上記フレア光がセンサに入ると、光情報記録媒体の再生・記録の誤動作の原因となることがあるが、低次の回折光に比して受光部のセンサに入り込みやすい高次の回折光の光量を落とすことによって、第二の光情報記録媒体の再生／記録時のフレア光による誤動作を起きにくくすることができる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
前記第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、光軸から同じ高さの位置の前記回折構造により生じるｋ次の回折光は、これと同位置の回折構造により生じる（ｋ−１）次の回折光よりも、焦点位置に近い側で光軸と交わることを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、光軸から同じ高さの位置の前記回折構造により生じるｋ次の回折光は、これと同位置の回折構造により生じる（ｋ−１）次の回折光よりも、焦点位置に近い側で光軸と交わるので、センサに入りやすくなる。
このため、ｋ次の回折光の回折効率が下がり、（ｋ−１）次の回折光の回折効率が上がることで、第２の光情報記録媒体の再生／記録時のフレア光による誤動作を起きにくくすることができる。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
前記第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合の倍率が、前記第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合の倍率より大きいことを特徴とする。
なお、本明細書中において、倍率とは横倍率のことであり、像が倒立する場合には負の値をとるものとする。
【００２２】
請求項１７に記載の発明は、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
プラスチックを素材とすること
を特徴とする。
【００２３】
請求項１７に記載の対物レンズによれば、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、安価に対物レンズを構成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の対物レンズの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態の対物レンズを備える光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
【００２５】
光ピックアップ装置１は、光情報記録媒体であるＤＶＤ（第一の光情報記録媒体）、ＣＤ（第二の光情報記録媒体）のそれぞれについて、第一の半導体レーザ（光源）から出射する波長がλ１（＝７８５ｎｍ）の光、又は第二の半導体レーザ（光源）から出射する波長λ２（＝６５５ｎｍ）の光によって、その情報記録面から情報を読み取るように構成されている。
【００２６】
図１に示すように、光ピックアップ装置１では、波長λ１の光を出射する第一の半導体レーザ１１１と、波長λ２の光を出射する第二の半導体レーザ１１２が光源としてユニット化されている。また、コリメータ１３と対物レンズ１６との間にビームスプリッタ１２０が配置され、コリメータ１３によってほぼ平行にされた光がビームスプリッタ１２０を通過し対物レンズ１６へ向かう。そして、保護基板２１を有する光情報記録媒体（ＤＶＤ又はＣＤ）２０の情報記録面２２で反射した光束が、光路変更手段としてのビームスプリッタ１２０によって光検出器３０に向かう。
対物レンズ１６はその外周にフランジ部１６ａを有し、このフランジ部１６ａにより対物レンズ１６を光ピックアップ装置１に容易に取り付けることができる。また、フランジ部１６ａは対物レンズ１６の光軸に対しほぼ垂直方向に延びた面を有するので、取付の精度を高くすることが容易にできる。
【００２７】
ＤＶＤに情報を記録又は再生する場合は、図１に実線で示すように、第一の半導体レーザ１１１から出射された光束が、コリメータ１３を透過し平行光束となる。さらにビームスプリッタ１２０を経て絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６によりＤＶＤ２０の保護基板２１を介して情報記録面２２に集光される。そして、情報記録面２２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１６、絞り１７を介して、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により非点収差が与えられ、凹レンズ５０を経て、光検出器３０上ヘ入射し、光検出器３０から出カされる信号を用いて、ＤＶＤ２０に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００２８】
また、光検出器３０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。この検出結果に基づいて、２次元アクチュエータ１５０が第一の半導体レーザ１１１からの光束をＤＶＤ２０の情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を移動させるとともに、第一の半導体レ―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１６を移動させる。
【００２９】
また、ＣＤに情報を記録又は再生する場合は、図１に破線で示すように、第二の半導体レーザ１１２から出射された光束が、コリメータ１３を透過し平行光束となる。さらにビームスプリッタ１２０を経て絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６によりＣＤ２０の保護基板２１を介して情報記録面２２に集光される。そして、情報記録面２２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１６、絞り１７を介して、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により非点収差が与えられ、凹レンズ５０を経て、光検出器３０上ヘ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いて、ＣＤ２０に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００３０】
また、光検出器３０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。この検出結果に基づいて、２次元アクチュエータ１５０が第二の半導体レーザ１１２からの光束をＣＤ２０の情報記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を移動させるとともに、第二の半導体レーザ１１２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１６を移動させる。
【００３１】
対物レンズ１６は、両面非球面の単レンズである。一方の光学機能面は、開口数がＮＡ２となる位置を境として、光軸を中心とする２つの同心円状の光学機能領域（第１領域（中央領域）、第２領域（周辺領域））に区分されている。
第２領域には、同心円状の輪帯からなる回折構造が形成されている。
【００３２】
対物レンズ１６の屈折面は、次の〔数１〕で表される非球面形状に形成されている。
【００３３】
【数１】

ここで、Ｚは光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、ｈは光軸と垂直方向の軸（光軸からの高さ）、ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａは非球面係数である。
【００３４】
また、一般に、回折輪帯のピッチは、位相差関数若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２〕で表され、光路差関数ΦＢは単位をｍｍとして〔数３〕で表される。
【００３５】
【数２】

【数３】

これら２つの表現方法は、単位が異なるが、回折輪帯のピッチを表す意味では同等である。すなわち、ブレーズ化波長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に、２π／λを掛ければ位相差関数の係数ｂに換算できる。
【００３６】
対物レンズ１６は、波長λ１（＝６５５ｎｍ）又は波長λ２（＝７８５ｎｍ）の光束が入射した際の焦点距離ｆがそれぞれ３．３６ｍｍ、３．３８ｍｍであり、ほぼ等しくなっている。そして、波長λ１（＝６５５ｎｍ）、開口数ＮＡ１（＝０．６００）、ＤＶＤの保護基板の厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）及び、波長λ２（＝７８５ｎｍ）、開口数ＮＡ２（＝０．４７０）、ＣＤの保護基板の厚さｔ２（＝１．２ｍｍ）に対して、十分な結像性能を有する。
【００３７】
表１に、本実施の携帯の対物レンズ１６のレンズデータを示す。ここで、例えば「−１．３９５２Ｅ−０３」は「−１．３９５２×１０−３」を意味する。
【００３８】
【表１】

【００３９】
また、対物レンズ１６の材料にはオレフィン系樹脂を使用し、ＤＶＤ及びＣＤの保護基板の材料にはポリカーボネート樹脂（ＰＣ）が使用されている。これらの材料の屈折率を、波長λ１，λ２について、表２に示す。
【００４０】
【表２】

【００４１】
図２，図３は、対物レンズ１６に波長λ１（＝６５５ｎｍ）、λ２（＝７８５ｎｍ）の光線が入射し、保護基板の厚さｔ１（＝０．６ｍｍ）のＤＶＤ、ｔ２（＝１．２ｍｍ）のＣＤの情報記録面２２に光が集光する時の光路図である。
【００４２】
また、対物レンズの第２領域（周辺領域）の回折効率を、表３及び表４に示す。
【００４３】
【表３】

【表４】

【００４４】
〈実施例１〉
周辺領域のＤＶＤにおける回折効率を３次回折光で最適化した場合の、２次及び３次回折光の回折効率を表３に、ＤＶＤの縦球面収差図を図４に、ＣＤの縦球面収差図を図５に示す。
この場合、対物レンズ１６の周辺領域に設けられる回折構造の光軸方向の深さΔｄは、
Δｄ≧３×λ１／（１．５４０９４−１）
となる。
図５に示すように、対物レンズ１６に波長λ２＝７８５ｎｍの光束が入射すると、第２領域（開口数がＮＡ２＝０．４７０を越える部分）を通過する光束のうち、３次回折光よりも２次回折光の方が、焦点から離れた位置で光軸と交わっている。また、表３からは、３次回折光よりも２次回折光の方が回折効率が大きくなっているのが分かる。
〈実施例２〉
周辺領域のＤＶＤにおける回折効率を４次回折光で最適化した場合の、３次及び４次回折光の回折効率を表４に、ＤＶＤの縦球面収差図を図６に、ＣＤの縦球面収差図を図７に示す。
この場合、対物レンズ１６の周辺領域に設けられる回折構造の光軸方向の深さΔｄは、
Δｄ≧４×λ１／（１．５４０９４−１）
となる。
図７に示すように、対物レンズ１６に波長λ２＝７８５ｎｍの光束が入射すると、第２領域を通過する光束のうち、４次回折光よりも３次回折光の方が、焦点から離れた位置で光軸と交わっている。また、表４からは、４次回折光よりも３次回折光の方が回折効率が大幅に大きくなっているのが分かる。
【００４５】
以上のように、光ピックアップ装置１では、ＣＤの再生／記録時に、焦点に近い位置に到達するフレア光の回折効率が小さく、焦点から離れた位置に到達するフレア光の回折効率が大きくなっている。
この結果、光ピックアップ装置１の光検出器３０に入るフレア光の光量が小さくなり、光検出器３０上での合焦検出やトラック検出の精度が高められ、デフォーカス、トラッキング制御の誤動作が防止される。
【００４６】
なお、上記の実施の形態では、第一の光情報記録媒体をＤＶＤ（光源波長：約６５０ｎｍ）とし、第二の光情報記録媒体をＣＤ（光源波長：約７８０ｎｍ）としているが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、第一の光情報記録媒体を次世代高密度光ディスク（光源波長：約４００ｎｍ）、第二の光情報記録媒体をＤＶＤ（光源波長：約６５０ｎｍ）などとしてもよい。その他、具体的な詳細などについても適宜に変更可能であることはもちろんである。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、第一の光情報記録媒体の再生／記録を行う際に、最大の回折効率を生じるｋ次の回折光を焦点に集光させる一方で、第二の光情報記録媒体の再生／記録を行う際に、周辺領域を通過した各次数の回折光が混合してなるフレア光のうちのｋ次の回折光を、これよりも収差の大きい（ｋ−１）次の回折光よりも、光量を抑えることができる。
光ピックアップ装置では、受光部のメイン／サブセンサで、デフォーカス／トラッキングの制御を行っているため、上記フレア光がセンサに入ると、光情報記録媒体の再生・記録の誤動作の原因となることがあるが、低次の回折光に比して受光部のセンサに入り込みやすい高次の回折光の光量を落とすことによって、第二の光情報記録媒体の再生／記録時のフレア光による誤動作を起きにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る対物レンズを備えた光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る対物レンズの一例に波長λ１の光線が入射した時の光路図である。
【図３】本発明に係る対物レンズの一例に波長λ２の光線が入射した時の光路図である。
【図４】本発明に係る対物レンズの一例の波長λ１に対する縦球面収差図である。
【図５】本発明に係る対物レンズの一例の波長λ２に対する縦球面収差図である。
【図６】本発明に係る対物レンズの他の一例の波長λ１に対する縦球面収差図である。
【図７】本発明に係る対物レンズの他の一例の波長λ２に対する縦球面収差図である。
【符号の説明】
１　　　光ピックアップ装置
１６　　対物レンズ
２０　　（第一の／第二の）光情報記録媒体（ＣＤ／ＤＶＤ）
２１　　保護基板
２２　　情報記録面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an objective lens used in an optical pickup device capable of reproducing and / or recording information on a plurality of optical information recording media having different protective substrate thicknesses.
[0002]
[Prior art]
With the practical use of the short-wavelength red laser, a DVD (Digital Video Disc), which is a high-density optical information recording medium (also referred to as an “optical disc”) having the same size and a large capacity as a CD (Compact Disc), has been developed. It has been commercialized.
In a recording / reproducing apparatus for CD, the numerical aperture NA of the objective lens on the optical disk side when using a semiconductor laser of about 780 nm is about 0.45, whereas in a recording / reproducing apparatus for DVD, a semiconductor laser of about 650 nm is used. Is used, the numerical aperture NA of the objective lens on the optical disk side is set to about 0.6.
The DVD has a track pitch of 0.74 μm and a minimum bit length of 0.4 μm, and the density is four times or more higher than the CD track pitch of 1.6 μm and the minimum pit length of 0.83 μm. In the case of DVD, the protective substrate thickness is 0.6 mm (half of the CD protective substrate thickness (1.2 mm)) in order to suppress coma aberration generated when the optical disk is inclined with respect to the optical axis. .
[0003]
In addition to the above-mentioned CDs and DVDs, optical disks of various standards such as different light source wavelengths and protective substrate thicknesses, for example, CD-R, CD-RW (write-once compact disc), VD (video disc), MD ( Mini disks), MOs (magneto-optical disks), and the like have also been commercialized and spread. Furthermore, the wavelength of semiconductor lasers has been shortened, and a short-wavelength blue laser having an oscillation wavelength of about 400 nm is being put to practical use. When the wavelength is shortened, it is possible to further increase the capacity of the optical information recording medium even if the same numerical aperture as that of the DVD is used.
[0004]
As described above, the development of a plurality of optical information recording media having different recording densities, the thickness of the protective substrate on the recording surface, and the wavelength of the reproducing / recording laser beam has been advanced, and the reproduction of the plural types of optical information recording media has been performed. There is an increasing demand for optical pickup devices that enable recording. For this reason, various types of optical pickup devices that include a plurality of laser light sources corresponding to the wavelengths used and converge laser light with a required numerical aperture on a recording surface with the same objective lens have been proposed.
[0005]
For example, in an optical pickup device capable of reproducing and / or recording a DVD and a CD, a light beam passing through a region having a numerical aperture larger than about 0.45 in the optically functional surface of the objective lens is not used at the time of reproducing / recording a CD. . Therefore, when a laser beam having a wavelength used for reproducing / recording a CD passes through this region, it becomes a flare light, and a laser beam having a wavelength used for reproducing / recording a DVD has almost no light over the entire optical function surface of the objective lens. An optical pickup device including an objective lens that causes aberration has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-195768 A
[Problems to be solved by the invention]
In this type of optical pickup device, for example, as shown in FIG. 1, defocus / tracking control is performed by a main / sub sensor of a light receiving unit. Therefore, if the flare light enters the sensor, it may cause a malfunction in reproduction / recording of the optical information recording medium.
[0008]
An object of the present invention is to provide an objective lens for an optical pickup device that can reliably perform reproduction and / or recording on each of a plurality of optical information recording media having different thicknesses of a protective substrate.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 performs reproduction and / or recording of information on a first optical information recording medium having a protective substrate having a thickness of t1 using a light source having a wavelength of λ1. An optical pickup device for reproducing and / or recording information on a second optical information recording medium having a protective substrate having a thickness of t2 (t2> t1) using a light source having a wavelength of λ2 (λ2> λ1). In the objective lens,
The optical function surface of the objective lens is divided into at least two concentric optical function regions centered on the optical axis,
The light flux passing through the central area that is the optical function area including the optical axis is used for reproducing and / or recording information on both the first optical information recording medium and the second optical information recording medium,
The light flux passing through the peripheral area that is the optical functional area located outside the central area is mainly used for reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium,
A diffractive structure is provided in the peripheral region;
When information is reproduced and / or recorded on the first optical information recording medium using a light source of wavelength λ1, the order of the diffracted light having the highest diffraction efficiency among the diffracted lights generated by the diffractive structure. Is k (natural number),
When reproducing and / or recording information on the second optical information recording medium using a light source of wavelength λ2, the diffraction efficiency E2 (k) of k-th order diffracted light generated by the diffractive structure is expressed by: k-1) The diffraction efficiency E2 (k-1) of the next order diffracted light is
E2 (k-1)> E2 (k)
It is characterized by being.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, when reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium using the light source having the wavelength λ1, the maximum of the diffracted light generated by the diffractive structure is obtained. When the order of the diffracted light having the diffraction efficiency is k (natural number) and information is reproduced and / or recorded with respect to the second optical information recording medium using the light source having the wavelength λ2, the light is generated by the diffractive structure. The diffraction efficiency E2 (k) of the k-th order diffracted light and the diffraction efficiency E2 (k-1) of the (k-1) th order diffracted light are expressed by:
E2 (k-1)> E2 (k)
Therefore, when reproducing / recording the first optical information recording medium, the k-th order diffracted light that produces the maximum diffraction efficiency is focused on the focal point, while reproducing / recording the second optical information recording medium. When recording, the amount of k-order diffracted light of the flare light, which is a mixture of diffracted lights of each order that has passed through the peripheral area, is smaller than that of the (k-1) -order diffracted light. it can. In the optical pickup device, the defocus / tracking is controlled by the main / sub sensor of the light receiving unit. Therefore, if the flare light enters the sensor, it may cause a malfunction of reproduction / recording of the optical information recording medium. However, by allocating the amount of flare light obtained by mixing a plurality of orders of diffracted light to the respective orders of diffracted light, malfunction due to flare light during reproduction / recording of the second optical information recording medium is less likely to occur. be able to.
In this specification, the diffraction efficiency indicates the ratio of the amount of diffracted light generated by the diffractive structure, and the sum of the diffraction efficiencies of all orders of diffracted light is 1.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, information is reproduced and / or recorded on a first optical information recording medium having a protective substrate having a thickness of t1 using a light source having a wavelength of λ1, and the thickness of the protective substrate is reduced. In an objective lens of an optical pickup device for reproducing and / or recording information on a second optical information recording medium at t2 (t2> t1) using a light source having a wavelength λ2 (λ2> λ1),
The optical function surface of the objective lens is divided into at least two concentric optical function regions centered on the optical axis,
The light flux passing through the central area that is the optical function area including the optical axis is used for reproducing and / or recording information on both the first optical information recording medium and the second optical information recording medium,
The light flux passing through the peripheral area that is the optical functional area located outside the central area is mainly used for reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium,
A diffraction structure is provided in the peripheral region, and the depth Δd of the diffraction structure in the optical axis direction is such that a refractive index for a wavelength λ1 is n1 and k is a natural number.
Δd ≧ k × λ1 / (n1-1)
And
When reproducing and / or recording information on the second optical information recording medium using a light source of wavelength λ2, the diffraction efficiency E2 (k) of k-th order diffracted light generated by the diffractive structure is expressed by: k-1) The diffraction efficiency E2 (k-1) of the next order diffracted light is
E2 (k-1)> E2 (k)
It is characterized by being.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, the diffraction efficiency E2 (k) of the k-th order diffracted light generated by the diffractive structure provided in the peripheral region and the diffraction efficiency E2 (k) of the (k-1) th order diffracted light are obtained. -1) and
E2 (k-1)> E2 (k)
Therefore, when performing reproduction / recording of the second optical information recording medium, the k-th order diffracted light of the flare light obtained by mixing the diffracted lights of the respective orders that have passed through the peripheral area, The amount of light can be suppressed as compared with the (k-1) th order diffracted light having large aberration.
In the optical pickup device, the defocus / tracking is controlled by the main / sub sensor of the light receiving unit. Therefore, if the flare light enters the sensor, it may cause a malfunction of reproduction / recording of the optical information recording medium. However, by lowering the amount of high-order diffracted light that is more likely to enter the sensor of the light-receiving unit than low-order diffracted light, a malfunction occurs due to flare light during reproduction / recording of the second optical information recording medium. It can be difficult.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the objective lens according to any one of the first to fourth aspects,
E2 (k-1) ≧ 0.4
It is characterized by being.
[0014]
According to the invention described in claim 5, the same effect as the invention described in any one of claims 1 to 4 can be obtained,
E2 (k-1) ≧ 0.4
Therefore, when the reproduction / recording of the second optical information recording medium is performed, the (k-1) -th order diffracted light of the flare light obtained by mixing the diffracted lights of the respective orders passing through the peripheral region is mixed. By increasing the diffraction efficiency, the diffraction efficiency of the k-th order diffracted light is relatively suppressed, and malfunction due to flare light during reproduction / recording of the second optical information recording medium can be suppressed.
[0015]
The invention according to claim 6 is the objective lens according to any one of claims 1 to 4,
E2 (k) ≦ 0.4
It is characterized by being.
[0016]
According to the invention described in claim 6, the same effect as the invention described in any one of claims 1 to 4 can be obtained,
E2 (k) ≦ 0.4
Therefore, when reproducing / recording the second optical information recording medium, the diffraction efficiency of the k-th order diffracted light of the flare light formed by mixing the diffracted lights of the respective orders passing through the peripheral area is suppressed. Thus, malfunction due to flare light during reproduction / recording of the second optical information recording medium can be suppressed.
[0017]
According to a seventh aspect of the present invention, reproduction and / or recording of information is performed on a first optical information recording medium having a thickness of t1 using a light source having a wavelength of λ1, and the thickness of the protection substrate is reduced. In an objective lens of an optical pickup device for reproducing and / or recording information on a second optical information recording medium at t2 (t2> t1) using a light source having a wavelength λ2 (λ2> λ1),
The optical function surface of the objective lens is divided into at least two concentric optical function regions centered on the optical axis,
The light flux passing through the central area that is the optical function area including the optical axis is used for reproducing and / or recording information on both the first optical information recording medium and the second optical information recording medium,
The light flux passing through the peripheral area that is the optical functional area located outside the central area is mainly used for reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium,
A diffractive structure is provided in the peripheral region, and the depth Δd of the diffractive structure in the direction of the optical axis is defined as a refractive index with respect to a wavelength λ1 of n1.
3 × λ1 / (n1-1) ≦ Δd <5 × λ1 / (n1-1)
It is characterized by being.
[0018]
According to the invention described in claim 7, the depth Δd in the optical axis direction of the diffraction structure provided in the peripheral region is used for reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium. Assuming that the refractive index for the wavelength λ1 of the light beam used is n1,
3 × λ1 / (n1-1) ≦ Δd <5 × λ1 / (n1-1)
Therefore, when reproducing and / or recording information with respect to the first optical information recording medium using a light source having a wavelength of λ1, the first optical information recording medium has the maximum diffraction efficiency of the diffracted light generated by the diffractive structure. The order of the diffracted light is the third or fourth order.
Therefore, when reproducing / recording the second optical information recording medium, the third- or fourth-order diffracted light of the flare light obtained by mixing the diffracted lights of the respective orders passing through the peripheral area is converted to the second-order. Alternatively, the light amount can be suppressed as compared with the third-order diffracted light.
In the optical pickup device, the defocus / tracking is controlled by the main / sub sensor of the light receiving unit. Therefore, if the flare light enters the sensor, it may cause a malfunction of reproduction / recording of the optical information recording medium. However, by lowering the amount of high-order diffracted light that is more likely to enter the sensor of the light-receiving unit than low-order diffracted light, a malfunction occurs due to flare light during reproduction / recording of the second optical information recording medium. It can be difficult.
[0019]
The invention according to claim 9 is the objective lens according to any one of claims 1 to 8,
When reproducing and / or recording information on the second optical information recording medium using a light source of wavelength λ2, k-th order diffracted light generated by the diffractive structure at the same height from the optical axis is , And intersects the optical axis on the side closer to the focal position than the (k-1) th order diffracted light generated by the diffraction structure at the same position.
[0020]
According to the ninth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained, and a light source of wavelength λ2 is used for the second optical information recording medium. When information is reproduced and / or recorded by the diffraction structure, the k-th order diffracted light generated by the diffraction structure at the same height from the optical axis is the (k-1) th order light generated by the diffraction structure at the same position. Since it intersects with the optical axis on the side closer to the focal position than the diffracted light, it is easier to enter the sensor.
For this reason, the diffraction efficiency of the k-th order diffracted light is reduced, and the diffraction efficiency of the (k-1) th order diffracted light is increased, thereby causing a malfunction due to flare light during reproduction / recording of the second optical information recording medium. It can be difficult.
[0021]
According to a tenth aspect of the present invention, in the objective lens according to any one of the first to ninth aspects,
The magnification when reproducing and / or recording information with respect to the first optical information recording medium by using a light source of wavelength λ1 is adjusted by using a light source of wavelength λ2 with respect to the second optical information recording medium. It is characterized in that it is larger than the magnification when reproducing and / or recording information.
Note that in this specification, the magnification refers to a lateral magnification, and takes a negative value when an image is inverted.
[0022]
The invention according to claim 17 is the objective lens according to any one of claims 1 to 16,
It is characterized by using plastic as a material.
[0023]
According to the objective lens described in the seventeenth aspect, the same effect as the invention described in any one of the first to sixteenth aspects can be obtained, and the objective lens can be configured at low cost.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of an objective lens according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical pickup device including the objective lens according to the present embodiment.
[0025]
The optical pickup device 1 has a wavelength emitted from a first semiconductor laser (light source) for each of an optical information recording medium, DVD (first optical information recording medium) and CD (second optical information recording medium). Information is read from the information recording surface by light of λ1 (= 785 nm) or light of wavelength λ2 (= 655 nm) emitted from the second semiconductor laser (light source).
[0026]
As shown in FIG. 1, in the optical pickup device 1, a first semiconductor laser 111 that emits light of wavelength λ1 and a second semiconductor laser 112 that emits light of wavelength λ2 are unitized as light sources. In addition, a beam splitter 120 is disposed between the collimator 13 and the objective lens 16, and light that has been made substantially parallel by the collimator 13 passes through the beam splitter 120 and travels toward the objective lens 16. Then, the light beam reflected on the information recording surface 22 of the optical information recording medium (DVD or CD) 20 having the protection substrate 21 travels to the photodetector 30 by the beam splitter 120 as an optical path changing unit.
The objective lens 16 has a flange portion 16a on the outer periphery thereof, and the objective lens 16 can be easily attached to the optical pickup device 1 by the flange portion 16a. Further, since the flange portion 16a has a surface extending in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the objective lens 16, the mounting accuracy can be easily increased.
[0027]
When recording or reproducing information on a DVD, the light beam emitted from the first semiconductor laser 111 passes through the collimator 13 and becomes a parallel light beam, as indicated by a solid line in FIG. Further, it is stopped down by the stop 17 via the beam splitter 120, and is condensed by the objective lens 16 on the information recording surface 22 via the protection substrate 21 of the DVD 20. The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 22 is reflected again by the beam splitter 120 via the objective lens 16 and the aperture 17, is given astigmatism by the cylindrical lens 180, and Then, a signal for reading information recorded on the DVD 20 is obtained by using a signal incident on the photodetector 30 and output from the photodetector 30.
[0028]
In addition, by detecting a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 30, focus detection and track detection are performed. Based on this detection result, the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 16 so that the light beam from the first semiconductor laser 111 forms an image on the information recording surface 22 of the DVD 20, and the first semiconductor laser The objective lens 16 is moved so that the light beam from 111 is focused on a predetermined track.
[0029]
When recording or reproducing information on or from a CD, a light beam emitted from the second semiconductor laser 112 passes through the collimator 13 and becomes a parallel light beam, as indicated by a broken line in FIG. Further, the light is stopped down by the stop 17 via the beam splitter 120, and is condensed by the objective lens 16 on the information recording surface 22 via the protection substrate 21 of the CD 20. The light flux modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 22 is reflected again by the beam splitter 120 via the objective lens 16 and the aperture 17, is given astigmatism by the cylindrical lens 180, and After that, the light is incident on the photodetector 30 and a read signal of information recorded on the CD 20 is obtained using a signal output from the photodetector 30.
[0030]
In addition, by detecting a change in the light amount due to a change in the shape and position of the spot on the photodetector 30, focus detection and track detection are performed. Based on this detection result, the two-dimensional actuator 150 moves the objective lens 16 so that the light beam from the second semiconductor laser 112 is focused on the information recording surface 22 of the CD 20, and the two-dimensional actuator 150 The objective lens 16 is moved so that the light beam is focused on a predetermined track.
[0031]
The objective lens 16 is a single lens having both aspheric surfaces. One optical functional surface is divided into two concentric optical functional regions (first region (central region) and second region (peripheral region)) centered on the optical axis with respect to the position where the numerical aperture is NA2. It is classified.
In the second region, a diffraction structure composed of concentric annular zones is formed.
[0032]
The refracting surface of the objective lens 16 is formed in an aspherical shape represented by the following [Equation 1].
[0033]
(Equation 1)

Here, Z is the axis in the optical axis direction (the traveling direction of light is defined as positive), h is the axis perpendicular to the optical axis (height from the optical axis), r is the paraxial radius of curvature, and κ is the cone coefficient , A are aspherical coefficients.
[0034]
In general, the pitch of the diffraction zones is defined using a phase difference function or an optical path difference function. Specifically, the phase difference function Φb is represented by the following [Equation 2] in radians, and the optical path difference function ΦB is represented by [Equation 3] in mm.
[0035]
(Equation 2)

[Equation 3]

Although these two expression methods have different units, they are equivalent in terms of expressing the pitch of the diffraction ring zone. That is, the coefficient b of the phase difference function can be converted to the coefficient B of the optical path difference function by multiplying the coefficient b of the phase difference function by λ / 2π with respect to the blazed wavelength λ (unit: mm). By multiplying by λ, it can be converted to the coefficient b of the phase difference function.
[0036]
The objective lens 16 has a focal length f of 3.36 mm and 3.38 mm, respectively, when the light beam of the wavelength λ1 (= 655 nm) or the wavelength λ2 (= 785 nm) is incident, and is almost equal. The wavelength λ1 (= 655 nm), the numerical aperture NA1 (= 0.600), the thickness t1 (= 0.6 mm) of the DVD protective substrate, the wavelength λ2 (= 785 nm), and the numerical aperture NA2 (= 0.470) ), And has sufficient imaging performance with respect to the thickness t2 (= 1.2 mm) of the CD protective substrate.
[0037]
Table 1 shows lens data of the portable objective lens 16 of the present embodiment. Here, for example, “−1.3952E-03” means “−1.3952 × 10−3”.
[0038]
[Table 1]

[0039]
An olefin resin is used for the material of the objective lens 16, and a polycarbonate resin (PC) is used for the material of the protective substrate for DVD and CD. Table 2 shows the refractive indices of these materials for wavelengths λ1 and λ2.
[0040]
[Table 2]

[0041]
FIGS. 2 and 3 show DVDs having wavelengths λ1 (= 655 nm) and λ2 (= 785 nm) incident on the objective lens 16 and having a thickness t1 (= 0.6 mm) of the protective substrate and t2 (= 1.2 mm). 3) is an optical path diagram when light is focused on the information recording surface 22 of the CD.
[0042]
Tables 3 and 4 show the diffraction efficiency of the second region (peripheral region) of the objective lens.
[0043]
[Table 3]

[Table 4]

[0044]
<Example 1>
Table 3 shows the diffraction efficiencies of the second- and third-order diffracted lights when the diffraction efficiency of the DVD in the peripheral region is optimized by the third-order diffracted light, FIG. 4 shows the longitudinal spherical aberration of the DVD, and FIG. 4 shows the longitudinal spherical aberration of the CD. As shown in FIG.
In this case, the depth Δd in the optical axis direction of the diffraction structure provided in the peripheral area of the objective lens 16 is:
Δd ≧ 3 × λ1 / (1.54094-1)
It becomes.
As shown in FIG. 5, when a light beam having a wavelength of λ2 = 785 nm is incident on the objective lens 16, the light beam passing through the second region (the portion where the numerical aperture exceeds NA2 = 0.470) is more than the third-order diffracted light. The next-order diffracted light intersects the optical axis at a position away from the focal point. Also, from Table 3, it can be seen that the diffraction efficiency of the second-order diffracted light is higher than that of the third-order diffracted light.
<Example 2>
Table 4 shows the diffraction efficiencies of the third and fourth order diffracted lights when the diffraction efficiency of the DVD in the peripheral region is optimized by the fourth order diffracted light, FIG. 6 shows the longitudinal spherical aberration diagram of the DVD, and FIG. 6 shows the longitudinal spherical aberration diagram of the CD. As shown in FIG.
In this case, the depth Δd in the optical axis direction of the diffraction structure provided in the peripheral area of the objective lens 16 is:
Δd ≧ 4 × λ1 / (1.54094-1)
It becomes.
As shown in FIG. 7, when a light beam having a wavelength λ2 = 785 nm enters the objective lens 16, of the light beams passing through the second region, the third-order diffracted light is more distant from the focal point than the fourth-order diffracted light. Intersects the axis. Further, from Table 4, it can be seen that the diffraction efficiency of the third-order diffracted light is much higher than that of the fourth-order diffracted light.
[0045]
As described above, in the optical pickup device 1, at the time of reproducing / recording a CD, the diffraction efficiency of the flare light reaching the position close to the focal point is small, and the diffraction efficiency of the flare light reaching the position far from the focal point is large. I have.
As a result, the amount of flare light entering the photodetector 30 of the optical pickup device 1 is reduced, the accuracy of focus detection and track detection on the photodetector 30 is improved, and malfunctions in defocus and tracking control are prevented. Is done.
[0046]
In the above embodiment, the first optical information recording medium is a DVD (light source wavelength: about 650 nm), and the second optical information recording medium is a CD (light source wavelength: about 780 nm). It is not limited to this.
For example, the first optical information recording medium may be a next-generation high-density optical disk (light source wavelength: about 400 nm), and the second optical information recording medium may be DVD (light source wavelength: about 650 nm). In addition, it goes without saying that specific details and the like can be appropriately changed.
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, when reproducing / recording the first optical information recording medium, the k-th order diffracted light that produces the maximum diffraction efficiency is focused on the focal point, while the second optical information recording medium is reproduced. At the time of reproduction / recording, the k-th diffracted light of the flare light formed by mixing the diffracted lights of the respective orders passing through the peripheral region is converted into a (k-1) -order diffracted light having a larger aberration than this. The amount of light can be suppressed more than that.
In the optical pickup device, the defocus / tracking is controlled by the main / sub sensor of the light receiving unit. Therefore, if the flare light enters the sensor, it may cause a malfunction of reproduction / recording of the optical information recording medium. However, by lowering the amount of high-order diffracted light that is more likely to enter the sensor of the light-receiving unit than low-order diffracted light, a malfunction occurs due to flare light during reproduction / recording of the second optical information recording medium. It can be difficult.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical pickup device including an objective lens according to the present invention.
FIG. 2 is an optical path diagram when a light beam of wavelength λ1 is incident on an example of the objective lens according to the present invention.
FIG. 3 is an optical path diagram when a light beam of wavelength λ2 is incident on an example of the objective lens according to the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal spherical aberration diagram with respect to a wavelength λ1 of an example of the objective lens according to the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal spherical aberration diagram with respect to a wavelength λ2 of an example of the objective lens according to the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal spherical aberration diagram with respect to a wavelength λ1 of another example of the objective lens according to the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal spherical aberration diagram with respect to a wavelength λ2 of another example of the objective lens according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Optical Pickup Device 16 Objective Lens 20 (First / Second) Optical Information Recording Medium (CD / DVD)
21 Protective substrate 22 Information recording surface

Claims (17)

保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板の厚さがｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第二の光情報記録媒体に対して波長λ２（λ２＞λ１）の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学機能面は、光軸を中心とした少なくとも２つの同心円状の光学機能領域に区分され、
光軸を含む前記光学機能領域である中央領域を通過する光束は、前記第一の光情報記録媒体と第二の光情報記録媒体との両方に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記中央領域の外側に位置する前記光学機能領域である周辺領域を通過する光束は、主に前記第一の光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記周辺領域には回折構造が設けられ、
前記第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、前記回折構造により生じる回折光の内、最大の回折効率を有する回折光の次数をｋ（自然数）として、
前記第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、前記回折構造により生じるｋ次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ）と、（ｋ−１）次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ−１）とが、
Ｅ２（ｋ−１）＞Ｅ２（ｋ）
であることを特徴とする対物レンズ。Reproduction and / or recording of information is performed on the first optical information recording medium having a protective substrate with a thickness of t1 using a light source having a wavelength of λ1, and a second substrate having a protective substrate with a thickness of t2 (t2> t1) is used. In an objective lens of an optical pickup device for reproducing and / or recording information on an optical information recording medium using a light source having a wavelength λ2 (λ2> λ1),
The optical function surface of the objective lens is divided into at least two concentric optical function regions centered on the optical axis,
The light flux passing through the central area that is the optical function area including the optical axis is used for reproducing and / or recording information on both the first optical information recording medium and the second optical information recording medium,
The light flux passing through the peripheral area that is the optical functional area located outside the central area is mainly used for reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium,
A diffractive structure is provided in the peripheral region;
When information is reproduced and / or recorded on the first optical information recording medium using a light source of wavelength λ1, the order of the diffracted light having the highest diffraction efficiency among the diffracted lights generated by the diffractive structure Is k (natural number),
When reproducing and / or recording information on the second optical information recording medium using a light source of wavelength λ2, the diffraction efficiency E2 (k) of k-th order diffracted light generated by the diffractive structure, k-1) The diffraction efficiency E2 (k-1) of the next order diffracted light is
E2 (k-1)> E2 (k)
An objective lens, characterized in that: 保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板の厚さがｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第二の光情報記録媒体に対して波長λ２（λ２＞λ１）の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学機能面は、光軸を中心とした少なくとも２つの同心円状の光学機能領域に区分され、
光軸を含む前記光学機能領域である中央領域を通過する光束は、前記第一の光情報記録媒体と第二の光情報記録媒体との両方に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記中央領域の外側に位置する前記光学機能領域である周辺領域を通過する光束は、主に前記第一の光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記周辺領域には回折構造が設けられ、この回折構造の光軸方向の深さΔｄは、波長λ１に対する屈折率をｎ１とし、ｋを自然数として、
Δｄ≧ｋ×λ１／（ｎ１−１）
であり、
前記第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、前記回折構造により生じるｋ次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ）と、（ｋ−１）次の回折光の回折効率Ｅ２（ｋ−１）とが、
Ｅ２（ｋ−１）＞Ｅ２（ｋ）
であることを特徴とする対物レンズ。Reproduction and / or recording of information is performed on the first optical information recording medium having a protective substrate with a thickness of t1 using a light source having a wavelength of λ1, and a second substrate having a protective substrate with a thickness of t2 (t2> t1) is used. In an objective lens of an optical pickup device for reproducing and / or recording information on an optical information recording medium using a light source having a wavelength λ2 (λ2> λ1),
The optical function surface of the objective lens is divided into at least two concentric optical function regions centered on the optical axis,
The light flux passing through the central area that is the optical function area including the optical axis is used for reproducing and / or recording information on both the first optical information recording medium and the second optical information recording medium,
The light flux passing through the peripheral area that is the optical functional area located outside the central area is mainly used for reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium,
A diffraction structure is provided in the peripheral region, and the depth Δd of the diffraction structure in the optical axis direction is such that a refractive index for a wavelength λ1 is n1 and k is a natural number.
Δd ≧ k × λ1 / (n1-1)
And
When reproducing and / or recording information on the second optical information recording medium using a light source of wavelength λ2, the diffraction efficiency E2 (k) of k-th order diffracted light generated by the diffractive structure is expressed by: k-1) The diffraction efficiency E2 (k-1) of the next order diffracted light is
E2 (k-1)> E2 (k)
An objective lens, characterized in that: 請求項１または２に記載の対物レンズにおいて、
ｋ＝３
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to claim 1 or 2,
k = 3
An objective lens, characterized in that: 請求項１または２に記載の対物レンズにおいて、
ｋ＝４
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to claim 1 or 2,
k = 4
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
Ｅ２（ｋ−１）≧０．４
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 4,
E2 (k-1) ≧ 0.4
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
Ｅ２（ｋ）≦０．４
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 4,
E2 (k) ≦ 0.4
An objective lens, characterized in that: 保護基板の厚さがｔ１の第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板の厚さがｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第二の光情報記録媒体に対して波長λ２（λ２＞λ１）の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学機能面は、光軸を中心とした少なくとも２つの同心円状の光学機能領域に区分され、
光軸を含む前記光学機能領域である中央領域を通過する光束は、前記第一の光情報記録媒体と第二の光情報記録媒体との両方に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記中央領域の外側に位置する前記光学機能領域である周辺領域を通過する光束は、主に前記第一の光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、
前記周辺領域には回折構造が設けられ、この回折構造の光軸方向の深さΔｄは、波長λ１に対する屈折率をｎ１として、
３×λ１／（ｎ１−１）≦Δｄ＜５×λ１／（ｎ１−１）
であることを特徴とする対物レンズ。Reproduction and / or recording of information is performed on the first optical information recording medium having a protective substrate with a thickness of t1 using a light source having a wavelength of λ1, and a second substrate having a protective substrate with a thickness of t2 (t2> t1) is used. In an objective lens of an optical pickup device for reproducing and / or recording information on an optical information recording medium using a light source having a wavelength λ2 (λ2> λ1),
The optical function surface of the objective lens is divided into at least two concentric optical function regions centered on the optical axis,
The light flux passing through the central area that is the optical function area including the optical axis is used for reproducing and / or recording information on both the first optical information recording medium and the second optical information recording medium,
The light flux passing through the peripheral area that is the optical functional area located outside the central area is mainly used for reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium,
A diffractive structure is provided in the peripheral region, and the depth Δd of the diffractive structure in the direction of the optical axis is defined as a refractive index with respect to a wavelength λ1 of n1.
3 × λ1 / (n1-1) ≦ Δd <5 × λ1 / (n1-1)
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜７のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、前記回折構造により生じる回折光の内、最大の回折効率を有するｋ次回折光の回折効率Ｅ１（ｋ）が、
Ｅ１（ｋ）≧０．９
であることを特徴とする対物レンズ。8. The objective lens according to claim 1, wherein when reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium using a light source having a wavelength of λ1, the diffraction structure is provided. 9. Of the diffracted light generated by the above, the diffraction efficiency E1 (k) of the k-th order diffracted light having the maximum diffraction efficiency is
E1 (k) ≧ 0.9
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜８のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合に、光軸から同じ高さの位置の前記回折構造により生じるｋ次の回折光は、これと同位置の回折構造により生じる（ｋ−１）次の回折光よりも、焦点位置に近い側で光軸と交わることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 8, wherein when reproducing and / or recording information on the second optical information recording medium using a light source having a wavelength of λ2, an optical axis is used. The k-th order diffracted light generated by the diffractive structure at the same height position crosses the optical axis on the side closer to the focal position than the (k-1) order diffracted light generated by the diffractive structure at the same position. An objective lens characterized by the above. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
前記第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合の倍率が、前記第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合の倍率より大きいことを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 9,
The magnification when reproducing and / or recording information with respect to the first optical information recording medium by using a light source of wavelength λ1 is adjusted by using a light source of wavelength λ2 with respect to the second optical information recording medium. An objective lens having a magnification greater than that for reproducing and / or recording information. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
６４０ｎｍ≦λ１≦６７０ｎｍ
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 10,
640 nm ≦ λ1 ≦ 670 nm
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
７６０ｎｍ≦λ２≦７９０ｎｍ
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 11,
760 nm ≦ λ2 ≦ 790 nm
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
ｔ２＝２×ｔ１
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 12,
t2 = 2 × t1
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
前記第一の光情報記録媒体に対して波長λ１の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合の、前記光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１は、
０．６０≦ＮＡ１≦０．６５
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 13,
When reproducing and / or recording information on the first optical information recording medium using a light source of wavelength λ1, the numerical aperture on the optical information recording medium side is NA1,
0.60 ≦ NA1 ≦ 0.65
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
前記第二の光情報記録媒体に対して波長λ２の光源を用いて情報の再生及び／又は記録を行う場合の、前記光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２は、
０．４５≦ＮＡ２≦０．５５
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 14,
When reproducing and / or recording information on the second optical information recording medium using a light source of wavelength λ2, the numerical aperture on the optical information recording medium side is NA2,
0.45 ≦ NA2 ≦ 0.55
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
０．８２≦（λ１×（ｎ２−１））／（λ２×（ｎ１−１））≦０．８５
であることを特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 15,
0.82 ≦ (λ1 × (n2-1)) / (λ2 × (n1-1)) ≦ 0.85
An objective lens, characterized in that: 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、
プラスチックを素材とすること
を特徴とする対物レンズ。The objective lens according to any one of claims 1 to 16,
An objective lens characterized by being made of plastic.

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