JP2009157992A - Optical pickup and objective optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子に関する。 The present invention relates to an optical pickup apparatus capable of recording and / or reproducing information interchangeably with different types of optical disks, and an objective optical element used therefor.
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物光学素子を使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物光学素子のＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。 In recent years, in an optical pickup device, a laser light source used as a light source for reproducing information recorded on an optical disc and recording information on the optical disc has been shortened. For example, a blue-violet semiconductor laser, Laser light sources with wavelengths of 400 to 420 nm, such as blue SHG lasers that perform wavelength conversion of infrared semiconductor lasers using harmonics, are being put into practical use. When these blue-violet laser light sources are used, it is possible to record 15 to 20 GB of information on an optical disk having a diameter of 12 cm when an objective optical element having the same numerical aperture (NA) as that of a DVD (digital versatile disk) is used. When the NA of the objective optical element is increased to 0.85, 23 to 25 GB of information can be recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm. Hereinafter, in this specification, an optical disk and a magneto-optical disk using a blue-violet laser light source are collectively referred to as a “high density optical disk”.
尚、ＮＡ０．８５の対物光学素子を使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。 In a high-density optical disk using an objective optical element with NA of 0.85, coma aberration generated due to the inclination (skew) of the optical disk increases. Therefore, the protective layer is designed to be thinner than in the case of DVD (DVD In some cases, the amount of coma due to skew is reduced by 0.1 mm for 0.6 mm. By the way, it can not be said that the value of an optical disc player / recorder (optical information recording / reproducing device) as a product is sufficient only by appropriately recording / reproducing information on such a high-density optical disc. In light of the reality that DVDs and CDs (compact discs) on which a wide variety of information is recorded are currently being sold, it is not possible to record / reproduce information on high-density optical discs. Similarly, making it possible to appropriately record / reproduce information on DVDs and CDs leads to an increase in commercial value as an optical disc player / recorder for high-density optical discs. From such a background, an optical pickup device mounted on an optical disc player / recorder for high density optical discs can appropriately receive information while maintaining compatibility with both high density optical discs, DVDs, and even CDs. It is desired to have a performance capable of recording / reproducing.
高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。 As a method for recording / reproducing information appropriately while maintaining compatibility with both high-density optical discs and DVDs, and even CDs, optical systems for high-density optical discs and optical systems for DVDs and CDs are used. A method of selectively switching the system to and from the recording density of an optical disk for recording / reproducing information is conceivable, but a plurality of optical systems are required, which is disadvantageous for miniaturization and increases the cost.
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物光学素子を共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な対物光学素子を得るためには、球面収差の波長依存性を有する光路差付与構造を対物光学系に形成する必要がある。 Therefore, in order to simplify the configuration of the optical pickup device and reduce the cost, the optical system for high-density optical discs and the optical system for DVDs and CDs must be shared in compatible optical pickup devices. It is preferable to reduce the number of optical components constituting the optical pickup device as much as possible. In addition, it is most advantageous to simplify the configuration of the optical pickup device and to reduce the cost by using a common objective optical element disposed opposite to the optical disk. In order to obtain a common objective optical element for a plurality of types of optical disks having different recording / reproducing wavelengths, it is necessary to form an optical path difference providing structure having a wavelength dependency of spherical aberration in the objective optical system.
特許文献１には、光路差付与構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物光学素子を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。
然るに、光ピックアップ装置のある仕様においては、ＣＤにおけるワーキングディスタンスを長く確保したい場合もあるが、上記の特許文献１に記載された対物光学素子に適用すると、ＢＤと共用を図るために光学面に形成した光路差付与構造としての回折構造のピッチが小さくなりすぎるので、対物光学素子の製造が困難になると共に、光の利用効率が低下するという問題がある。 However, in some specifications of the optical pickup device, there is a case where it is desired to ensure a long working distance in the CD. However, when applied to the objective optical element described in the above-mentioned Patent Document 1, the optical surface is used in order to share with the BD. Since the pitch of the diffractive structure as the optical path difference providing structure formed becomes too small, there is a problem that it becomes difficult to manufacture the objective optical element and the light use efficiency is lowered.
本発明は、上述の問題を考慮してなされたものであり、対物光学素子として単玉のレンズを用いたとしても、高密度光ディスク（特にＨＤ）とＤＶＤとＣＤ等の、記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置及び対物光学素子であって、ＣＤにおけるワーキングディスタンスを確保できると共に、光路差付与構造のピッチを小さくすることなく、光の利用効率を高く維持することが可能となると共に、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems. Even when a single lens is used as the objective optical element, the recording densities of high-density optical discs (particularly HD), DVDs, and CDs are different. An optical pickup device and an objective optical element capable of appropriately recording and / or reproducing information on various types of discs, and capable of ensuring a working distance in a CD and reducing the pitch of an optical path difference providing structure. It is an object of the present invention to provide an optical pickup device and an objective optical element that can maintain high light use efficiency and can realize a simplified configuration and cost reduction.
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（０．９・ｔ１＜ｔ２＜１．１・ｔ１）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットよりも光量が大きく、前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第一ベストフォーカスの次に大きく、
前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、下記の式（１）の関係を満たし、
更に（２）式を満たすことを特徴とする。
０．０５＜Ｌ／ｆ３＜０．２０ （１）
０．５≦ｄ／ｆ１≦１．０ （２）
但し、ｆ３［ｍｍ］は前記第一光路差付与構造を通過し、前記第一ベストフォーカスを形成する前記第三光束の焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離を指す。又、前記対物光学素子の前記第一光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）、前記対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）とする。
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is directed to a first light source that emits a first light flux having a first wavelength λ1 and a second light flux that emits a second light flux having a second wavelength λ2 (λ2> λ1). Two light sources, a third light source that emits a third light beam having a third wavelength λ3 (λ3> λ2), and the first light beam is condensed on an information recording surface of a first optical disc having a protective substrate having a thickness of t1. The second light beam is condensed on the information recording surface of the second optical disk having a protective substrate with a thickness t2 (0.9 · t1 <t2 <1.1 · t1), and the third light beam is thickened. An objective optical element for condensing on the information recording surface of the third optical disc having a protective substrate with a length of t3 (t2 <t3), and the first light flux on the information recording surface of the first optical disc And the second light flux is condensed on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux is In the recording and / or an optical pickup apparatus for reproducing information by converging on the third optical disc information recording surface,
The optical surface of the objective optical element has at least two regions of a central region and a peripheral region around the central region, the central region has a first optical path difference providing structure, and the peripheral region has a second optical path. Having a difference-giving structure,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the central area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, The second light flux passing through the area is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux passing through the central area is taken as the third light flux. Focusing on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the peripheral area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, and the peripheral Focusing the second light flux passing through the area on the information recording surface of the second optical disc so that information can be recorded and / or reproduced;
A first best focus and a second best focus are formed by the third light flux that has passed through the first optical path difference providing structure of the objective optical element, and the amount of light of the first best focus is formed by the third light flux. The amount of light is larger than any other spot, and the amount of light of the second best focus is next to the first best focus,
The first best focus and the second best focus satisfy the relationship of the following formula (1):
Further, the expression (2) is satisfied.
0.05 <L / f3 <0.20 (1)
0.5 ≦ d / f1 ≦ 1.0 (2)
However, f3 [mm] indicates the focal length of the third light flux that passes through the first optical path difference providing structure and forms the first best focus, and L [mm] indicates the first best focus and the second best focus. Refers to the distance between best focus. The focal length of the first optical flux of the objective optical element is f1 (mm), and the center thickness of the objective optical element is d (mm).
本発明によれば、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクを単一の対物光学素子を用いて記録及び／又は再生を行うことが可能になると共に、（１）式を満たすことによりＣＤの記録／再生時に不要光がセンサ上で悪影響を及ぼすことを回避させつつ、（２）式を満たすように対物光学素子の軸上厚さを抑えることにより、光路差付与構造のピッチを小さくすることなく、第３光ディスクとしてのＣＤのワーキングディスタンスを確保でき、対物光学素子の製造も容易にする事が出来、加えて、光の利用効率を高く維持することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to record and / or reproduce three types of optical disks of HD, DVD, and CD using a single objective optical element, and satisfying the expression (1), By reducing the on-axis thickness of the objective optical element so as to satisfy the formula (2) while avoiding unnecessary light from adversely affecting the sensor during recording / reproduction, the pitch of the optical path difference providing structure can be reduced. In addition, the working distance of the CD as the third optical disk can be secured, the objective optical element can be easily manufactured, and in addition, the light utilization efficiency can be kept high.
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記対物光学素子を通過した前記第三光束が前記第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸方向から見た際に、スポットの中心から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度が前記スポット中心部より低いスポット中間部、光量密度が前記スポット中間部よりも高く前記スポット中心部よりも低いスポット周辺部とが形成され、
前記スポット中心部が前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、前記スポット中間部及び前記スポット周辺部は前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられず、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、前記第３光ディスクの情報記録面上で前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the optical pickup device according to the first aspect of the present invention, in the spot formed by the third light flux that has passed through the objective optical element on the information recording surface of the third optical disc, the optical axis direction When viewed from the center of the spot, in the order from the center of the spot to the outside, the center of the spot where the light density is high, the spot middle where the light density is lower than the center of the spot, and the spot center where the light density is higher than the spot middle A spot peripheral part lower than the part is formed,
The spot central portion is used for recording and / or reproducing information of the third optical disc, and the spot intermediate portion and the spot peripheral portion are not used for recording and / or reproducing information of the third optical disc,
The spot peripheral portion is formed on the information recording surface of the third optical disc by the third light flux that has passed through the second optical path difference providing structure of the objective optical element.
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第一ベストフォーカスにおいて前記第三光束が形成する前記スポットが、前記第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、前記第二ベストフォーカスにおいて前記第三光束が形成する前記スポットは、前記第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the optical pickup device according to the first or second aspect, the spot formed by the third light flux in the first best focus is used for recording and / or reproduction of the third optical disc. The spot formed by the third light beam in the second best focus is not used for recording and / or reproduction of the third optical disc.
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに屈折面である最周辺領域を含む、三つの領域を有することを特徴とする。 An optical pickup device according to a fourth aspect is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the optical surface of the objective optical element includes a most peripheral region that is a refractive surface around the peripheral region. It has three regions.
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を含む、三つの領域を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical pickup device according to any one of the first to third aspects, the optical surface of the objective optical element has a third optical path difference providing structure around the peripheral region. It has three regions including a peripheral region.
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項４又は５に記載の発明において、前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光することを特徴とする。 An optical pickup device according to a sixth aspect of the present invention is the optical pickup device according to the fourth or fifth aspect, wherein the objective optical element transmits the second light flux passing through the outermost peripheral region of the objective optical element to the second optical disc. The light is condensed on the information recording surface so that information can be recorded and / or reproduced.
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記第一光路差付与構造は、前記第一光路差付与構造を通過した前記第一光束及び前記第二光束の波長差に起因して生じる色収差を補正することを特徴とする。 An optical pickup device according to a seventh aspect of the present invention is the optical pickup device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first optical path difference providing structure includes the first light flux that has passed through the first optical path difference providing structure and the first optical path difference providing structure. Chromatic aberration caused by the wavelength difference of the second light flux is corrected.
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記第一光路差付与構造は、前記第一光路差付与構造を通過した前記第一光束及び前記第三光束に対して、前記第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と前記第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３の違いにより発生する球面収差を補正することを特徴とする。 An optical pickup device according to an eighth aspect of the present invention is the optical pickup apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the first optical path difference providing structure includes the first light flux that has passed through the first optical path difference providing structure and the first optical path difference providing structure. Spherical aberration generated due to the difference between the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disk and the thickness t3 of the protective substrate of the third optical disk is corrected for the third light flux.
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、前記第二光路差付与構造は、前記第二光路差付与構造を通過した前記第一光束及び前記第二光束の波長差に起因して生じる色収差を補正することを特徴とする。 The optical pickup device according to a ninth aspect is the invention according to any one of the first to eighth aspects, wherein the second optical path difference providing structure includes the first light flux that has passed through the second optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure. Chromatic aberration caused by the wavelength difference of the second light flux is corrected.
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明において、前記第一光束及び前記第二光束の、前記対物光学素子の倍率ｍ１、ｍ２が、下記の式（３）、（４）を満たすことを特徴とする。
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （３）
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （４）
According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to ninth aspects, the magnifications m1 and m2 of the objective optical element of the first light flux and the second light flux are expressed by the following formulae. (3) and (4) are satisfied.
−0.02 <m1 <0.02 (3)
−0.02 <m2 <0.02 (4)
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０に記載の発明において、 前記第三光束の、前記対物光学素子の倍率ｍ３が、下記の式（５）を満たすことを特徴とする。
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （５）
An optical pickup device according to an eleventh aspect is the invention according to the tenth aspect, wherein the magnification m3 of the objective optical element of the third light flux satisfies the following expression (5).
−0.02 <m3 <0.02 (5)
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０に記載の発明において、前記第三光束の、前記対物光学素子の倍率ｍ３が、下記の式（６）を満たすことを特徴とする。
−０．１０＜ｍ３＜０．００ （６）
The optical pickup device according to a twelfth aspect is characterized in that, in the invention according to the tenth aspect, the magnification m3 of the objective optical element of the third light flux satisfies the following expression (6).
-0.10 <m3 <0.00 (6)
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to twelfth aspects, the objective optical element is a single lens.
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の同一の光学面が、前記第一光路差付与構造及び前記第二光路差付与構造を有することを特徴とする。 An optical pickup device according to a fourteenth aspect is the invention according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the same optical surface of the objective optical element is provided with the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing. It has a structure.
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項４に記載の発明において、 前記対物光学素子の同一の光学面が、前記第一光路差付与構造、前記第二光路差付与構造及び屈折面である前記最周辺領域を有することを特徴とする。 The optical pickup device according to claim 15 is the invention according to claim 4, wherein the same optical surface of the objective optical element is the first optical path difference providing structure, the second optical path difference providing structure, and the refracting surface. It has the said most peripheral area, It is characterized by the above-mentioned.
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項５に記載の発明において、前記対物光学素子の同一の光学面が、前記第一光路差付与構造、前記第二光路差付与構造及び前記第三光路差付与構造を有する前記最周辺領域を有することを特徴とする。 An optical pickup device according to a sixteenth aspect is the optical pickup apparatus according to the fifth aspect, wherein the same optical surface of the objective optical element has the first optical path difference providing structure, the second optical path difference providing structure, and the third optical element. It has the said most peripheral area | region which has an optical path difference providing structure, It is characterized by the above-mentioned.
請求項１７に記載の対物光学素子は、第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（０．９・ｔ１＜ｔ２＜１．１・ｔ１）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置の対物光学素子において、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットよりも光量が大きく、前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第一ベストフォーカスの次に大きく、
前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、下記の式（１）の関係を満たし、
更に（２）式を満たすことを特徴とする。
０．０５＜Ｌ／ｆ３＜０．２０ （１）
０．５≦ｄ／ｆ１≦１．０ （２）
但し、ｆ３［ｍｍ］は前記第一光路差付与構造を通過し、前記第一ベストフォーカスを形成する前記第三光束の焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離を指す。又、前記対物光学素子の前記第一光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）、中心厚さをｄ（ｍｍ）とする。
The objective optical element according to claim 17 includes a first light source that emits a first light flux having a first wavelength λ1, a second light source that emits a second light flux having a second wavelength λ2 (λ2> λ1), and a third light source. A third light source that emits a third light beam having a wavelength λ3 (λ3> λ2), and the first light beam is condensed on an information recording surface of a first optical disk having a protective substrate with a thickness of t1, and the second light beam Is condensed on the information recording surface of the second optical disk having a protective substrate with a thickness of t2 (0.9 · t1 <t2 <1.1 · t1), and the third light flux has a thickness of t3 (t2 < an objective optical element for condensing on the information recording surface of the third optical disc having the protective substrate of t3), condensing the first light flux on the information recording surface of the first optical disc, The second light beam is condensed on the information recording surface of the second optical disk, and the third light beam is focused on the third optical disk. In the objective optical element of the optical pickup apparatus for recording and / or reproducing of information by converging on a broadcast recording surface,
The optical surface of the objective optical element has at least two regions of a central region and a peripheral region around the central region, the central region has a first optical path difference providing structure, and the peripheral region has a second optical path. Having a difference-giving structure,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the central area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, The second light flux passing through the area is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux passing through the central area is taken as the third light flux. Focusing on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the peripheral area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, and the peripheral Focusing the second light flux passing through the area on the information recording surface of the second optical disc so that information can be recorded and / or reproduced;
A first best focus and a second best focus are formed by the third light flux that has passed through the first optical path difference providing structure of the objective optical element, and the amount of light of the first best focus is formed by the third light flux. The amount of light is larger than any other spot, and the amount of light of the second best focus is next to the first best focus,
The first best focus and the second best focus satisfy the relationship of the following formula (1):
Further, the expression (2) is satisfied.
0.05 <L / f3 <0.20 (1)
0.5 ≦ d / f1 ≦ 1.0 (2)
However, f3 [mm] indicates the focal length of the third light flux that passes through the first optical path difference providing structure and forms the first best focus, and L [mm] indicates the first best focus and the second best focus. Refers to the distance between best focus. The focal length of the first optical flux of the objective optical element is f1 (mm) and the center thickness is d (mm).
請求項１８に記載の対物光学素子は、請求項１７に記載の発明において、前記対物光学素子を通過した前記第三光束が前記第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸方向から見た際に、スポットの中心から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度が前記スポット中心部より低いスポット中間部、光量密度が前記スポット中間部よりも高く前記スポット中心部よりも低いスポット周辺部とが形成され、
前記スポット中心部が前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、前記スポット中間部及び前記スポット周辺部は前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられず、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、前記第３光ディスクの情報記録面上で前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする。
The objective optical element according to claim 18 is the optical axis direction according to the invention according to claim 17, wherein the third light flux that has passed through the objective optical element forms a spot on the information recording surface of the third optical disc. When viewed from the center of the spot, in the order from the center of the spot to the outside, the center of the spot where the light density is high, the center of the spot where the light density is lower than the center of the spot, and the center of the spot where the light density is higher than the center of the spot A spot peripheral part lower than the part is formed,
The spot central portion is used for recording and / or reproducing information of the third optical disc, and the spot intermediate portion and the spot peripheral portion are not used for recording and / or reproducing information of the third optical disc,
The spot peripheral portion is formed on the information recording surface of the third optical disc by the third light flux that has passed through the second optical path difference providing structure of the objective optical element.
請求項１９に記載の対物光学素子は、請求項１７又は１８に記載の発明において、前記第一ベストフォーカスにおいて前記第三光束が形成する前記スポットが、前記第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、前記第二ベストフォーカスにおいて前記第三光束が形成する前記スポットは、前記第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことを特徴とする。 The objective optical element according to claim 19 is the objective optical element according to claim 17 or 18, wherein the spot formed by the third light beam in the first best focus is used for recording and / or reproduction of the third optical disc. The spot formed by the third light beam in the second best focus is not used for recording and / or reproduction of the third optical disc.
請求項２０に記載の対物光学素子は、請求項１７乃至１９のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに屈折面である最周辺領域を含む、三つの領域を有することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 20 is the invention according to any one of claims 17 to 19, wherein the optical surface of the objective optical element includes an outermost peripheral region that is a refractive surface around the peripheral region. It has three regions.
請求項２１に記載の対物光学素子は、請求項１７乃至１９のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を含む、三つの領域を有することを特徴とする。 An objective optical element according to a twenty-first aspect is the invention according to any one of the seventeenth to nineteenth aspects, wherein the optical surface of the objective optical element has a third optical path difference providing structure around the peripheral region. It has three regions including a peripheral region.
請求項２２に記載の対物光学素子は、請求項２０又は２１に記載の発明において、前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 22 is the invention according to claim 20 or 21, wherein the objective optical element transmits the second light flux passing through the outermost peripheral region of the objective optical element to the second optical disc. The light is condensed on the information recording surface so that information can be recorded and / or reproduced.
請求項２３に記載の対物光学素子は、請求項１７乃至２２のいずれかに記載の発明において、前記第一光路差付与構造は、前記第一光路差付与構造を通過した前記第一光束及び前記第二光束の波長差に起因して生じる色収差を補正することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 23 is the invention according to any one of claims 17 to 22, wherein the first optical path difference providing structure includes the first light flux that has passed through the first optical path difference providing structure and the first optical path difference providing structure. Chromatic aberration caused by the wavelength difference of the second light flux is corrected.
請求項２４に記載の対物光学素子は、請求項１７乃至２３のいずれかに記載の発明において、前記第一光路差付与構造は、前記第一光路差付与構造を通過した前記第一光束及び前記第三光束に対して、前記第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と前記第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３の違いにより発生する球面収差を補正することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 24 is the invention according to any one of claims 17 to 23, wherein the first optical path difference providing structure includes the first light flux that has passed through the first optical path difference providing structure and the first optical path difference providing structure. Spherical aberration generated due to the difference between the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disk and the thickness t3 of the protective substrate of the third optical disk is corrected for the third light flux.
請求項２５に記載の対物光学素子は、請求項１７乃至２４のいずれかに記載の発明において、前記第二光路差付与構造は、前記第二光路差付与構造を通過した前記第一光束及び前記第二光束の波長差に起因して生じる色収差を補正することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 25 is the invention according to any one of claims 17 to 24, wherein the second optical path difference providing structure includes the first light flux that has passed through the second optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure. Chromatic aberration caused by the wavelength difference of the second light flux is corrected.
請求項２６に記載の対物光学素子は、請求項１７乃至２５のいずれかに記載の発明において、前記第一光束及び前記第二光束の、前記対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１、ｍ２が、下記の式（３）、（４）を満たすことを特徴とする。
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （３）
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （４）
An objective optical element according to a twenty-sixth aspect is the invention according to any one of the seventeenth to twenty-fifth aspects, wherein magnifications m1 and m2 of the first luminous flux and the second luminous flux are incident on the objective optical element. The following expressions (3) and (4) are satisfied.
−0.02 <m1 <0.02 (3)
−0.02 <m2 <0.02 (4)
請求項２７に記載の対物光学素子は、請求項２６に記載の発明において、前記第三光束の、前記対物光学素子への入射光束の倍率ｍ３が、下記の式（５）を満たすことを特徴とする。
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （５）
An objective optical element according to a twenty-seventh aspect is the invention according to the twenty-sixth aspect, wherein a magnification m3 of the third light flux incident on the objective optical element satisfies the following expression (5). And
−0.02 <m3 <0.02 (5)
請求項２８に記載の対物光学素子は、請求項２６に記載の発明において、前記第三光束の、前記対物光学素子への入射光束の倍率ｍ３が、下記の式（６）を満たすことを特徴とする。
−０．１０＜ｍ３＜０．００ （６）
The objective optical element according to claim 28 is characterized in that, in the invention according to claim 26, the magnification m3 of the incident light beam to the objective optical element of the third light beam satisfies the following formula (6). And
-0.10 <m3 <0.00 (6)
請求項２９に記載の対物光学素子は、請求項１７乃至２８のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする。 The objective optical element according to claim 29 is the invention according to any one of claims 17 to 28, wherein the objective optical element is a single lens.
請求項３０に記載の対物光学素子は、請求項１７乃至２９のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の同一の光学面が、前記第一光路差付与構造及び前記第二光路差付与構造を有することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 30 is the invention according to any one of claims 17 to 29, wherein the same optical surface of the objective optical element has the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing. It has a structure.
請求項３１に記載の対物光学素子は、請求項２０に記載の発明において、前記対物光学素子の同一の光学面が、前記第一光路差付与構造、前記第二光路差付与構造及び屈折面である前記最周辺領域を有することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 31 is the invention according to claim 20, wherein the same optical surface of the objective optical element is the first optical path difference providing structure, the second optical path difference providing structure, and the refractive surface. It has the said most peripheral area, It is characterized by the above-mentioned.
請求項３２に記載の対物光学素子は、請求項２１に記載の発明において、前記対物光学素子の同一の光学面が、前記第一光路差付与構造、前記第二光路差付与構造及び前記第三光路差付与構造を有する前記最周辺領域を有することを特徴とする。 The objective optical element according to a thirty-second aspect is the invention according to the twenty-first aspect, wherein the same optical surface of the objective optical element has the first optical path difference providing structure, the second optical path difference providing structure, and the third optical element. It has the said most peripheral area | region which has an optical path difference providing structure, It is characterized by the above-mentioned.
請求項３３に記載の光ピックアップ装置は、第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（０．９・ｔ１＜ｔ２＜１．１・ｔ１）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
更に（２）式を満たすことを特徴とする。
０．５≦ｄ／ｆ１≦１．０ （２）
但し、前記対物光学素子の前記第一光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）、中心厚さをｄ（ｍｍ）とする。
The optical pickup device according to claim 33, a first light source that emits a first light flux having a first wavelength λ1, a second light source that emits a second light flux having a second wavelength λ2 (λ2> λ1), and a third light source. A third light source that emits a third light beam having a wavelength λ3 (λ3> λ2), and the first light beam is condensed on an information recording surface of a first optical disk having a protective substrate with a thickness of t1, and the second light beam Is condensed on the information recording surface of the second optical disk having a protective substrate with a thickness of t2 (0.9 · t1 <t2 <1.1 · t1), and the third light flux has a thickness of t3 (t2 < an objective optical element for condensing on the information recording surface of the third optical disc having the protective substrate of t3), condensing the first light flux on the information recording surface of the first optical disc, The second light beam is condensed on the information recording surface of the second optical disk, and the third light beam is condensed on the third optical disk. In the recording and / or an optical pickup apparatus for reproducing information by converging the click information recording surface,
The optical surface of the objective optical element has at least two regions of a central region and a peripheral region around the central region, the central region has a first optical path difference providing structure, and the peripheral region has a second optical path. Having a difference-giving structure,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the central area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, The second light flux passing through the area is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux passing through the central area is taken as the third light flux. Focusing on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the peripheral area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, and the peripheral Focusing the second light flux passing through the area on the information recording surface of the second optical disc so that information can be recorded and / or reproduced;
The first optical path difference providing structure is a structure formed by overlapping at least a first basic structure and a second basic structure,
The first basic structure makes the second-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the first basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the first-order diffracted light quantity of the second light beam An optical path difference providing structure that makes the first order diffracted light quantity of the third light flux larger than any other order diffracted light quantity.
The second basic structure makes the 0th-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the second basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the second-order diffracted light quantity of the second light flux An optical path difference providing structure that is larger than any order of diffracted light quantity and that makes the ± 1st order diffracted light quantity of the third light flux larger than any other order diffracted light quantity,
Further, the expression (2) is satisfied.
0.5 ≦ d / f1 ≦ 1.0 (2)
Here, the focal length of the first optical flux of the objective optical element is f1 (mm) and the center thickness is d (mm).
本発明によれば、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクを単一の対物光学素子を用いて記録及び／又は再生を行うことが可能になると共に、（１）式を満たすことによりＣＤの記録／再生時に不要光がセンサ上で悪影響を及ぼすことを回避させつつ、（２）式を満たすように対物光学素子の軸上厚さを抑えることにより、光路差付与構造のピッチを小さくすることなく、第３光ディスクとしてのＣＤのワーキングディスタンスを確保でき、対物光学素子の製造も容易にする事が出来、加えて、光の利用効率を高く維持することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to record and / or reproduce three types of optical disks of HD, DVD, and CD using a single objective optical element, and satisfying the expression (1), By reducing the on-axis thickness of the objective optical element so as to satisfy the formula (2) while avoiding unnecessary light from adversely affecting the sensor during recording / reproduction, the pitch of the optical path difference providing structure can be reduced. In addition, the working distance of the CD as the third optical disk can be secured, the objective optical element can be easily manufactured, and in addition, the light utilization efficiency can be kept high.
請求項３４に記載の光ピックアップ装置は、請求項３３に記載の発明において、前記第二光路差付与構造は、前記第二光路差付与構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。 In an optical pickup device according to a thirty-fourth aspect, in the invention according to the thirty-third aspect, the second optical path difference providing structure generates a second-order diffracted light amount of the first light flux that has passed through the second optical path difference providing structure. It is larger than any other order diffracted light amount, the first order diffracted light amount of the second light beam is made larger than any other order diffracted light amount, and the first order diffracted light amount of the third light beam is set to any other order. The optical path difference providing structure is larger than the diffracted light quantity.
請求項３５に記載の光ピックアップ装置は、請求項３３又は３４に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに屈折面である最周辺領域を含む、三つの領域を有することを特徴とする。 An optical pickup device according to a thirty-fifth aspect of the invention according to the thirty-third or thirty-fourth aspect, wherein the optical surface of the objective optical element includes three regions including a most peripheral region that is a refractive surface around the peripheral region. It is characterized by having.
請求項３６に記載の光ピックアップ装置は、請求項３３又は３４に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を含む、三つの領域を有することを特徴とする。 In an optical pickup device according to a thirty-sixth aspect, in the invention according to the thirty-third or thirty-fourth aspect, the optical surface of the objective optical element has an outermost peripheral region having a third optical path difference providing structure around the peripheral region. It is characterized by having three regions including.
請求項３７に記載の光ピックアップ装置は、請求項３６に記載の発明において、前記第三光路差付与構造は、前記第三光路差付与構造を通過した前記第一光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の３次または２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。 In an optical pickup device according to a thirty-seventh aspect, in the invention according to the thirty-sixth aspect, the third optical path difference providing structure generates a fifth-order diffracted light amount of the first light flux that has passed through the third optical path difference providing structure. It is larger than any other order of the diffracted light amount, the third order diffracted light amount of the second light beam is made larger than any other order of diffracted light amount, and the third or second order diffracted light amount of the third light beam is changed to other The optical path difference providing structure is larger than the diffracted light quantity of any order.
請求項３８に記載の光ピックアップ装置は、請求項３３乃至３７のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする。 An optical pickup device according to a thirty-eighth aspect is the invention according to any one of the thirty-third to thirty-seventh aspects, wherein the objective optical element is a single lens.
請求項３９に記載の光ピックアップ装置は、請求項３３乃至３８のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子がプラスチックレンズであることを特徴とする。 An optical pickup device according to a thirty-ninth aspect is the invention according to any one of the thirty-third to thirty-eighth aspects, wherein the objective optical element is a plastic lens.
請求項４０に記載の光ピックアップ装置は、請求項３３乃至３８のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子がガラスレンズであることを特徴とする。 An optical pickup device according to a forty-second aspect is the invention according to any one of the thirty-third to thirty-eighth aspects, wherein the objective optical element is a glass lens.
請求項４１に記載の対物光学素子は、第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（０．９・ｔ１＜ｔ２＜１．１・ｔ１）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置の対物光学素子において、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
更に（２）式を満たすことを特徴とする。
０．５≦ｄ／ｆ１≦１．０ （２）
但し、前記対物光学素子の前記第一光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）、中心厚さをｄ（ｍｍ）とする。
The objective optical element according to claim 41, a first light source that emits a first light flux having a first wavelength λ1, a second light source that emits a second light flux having a second wavelength λ2 (λ2> λ1), and a third light source. A third light source that emits a third light beam having a wavelength λ3 (λ3> λ2), and the first light beam is condensed on an information recording surface of a first optical disk having a protective substrate with a thickness of t1, and the second light beam Is condensed on the information recording surface of the second optical disk having a protective substrate with a thickness of t2 (0.9 · t1 <t2 <1.1 · t1), and the third light flux has a thickness of t3 (t2 < an objective optical element for condensing on the information recording surface of the third optical disc having the protective substrate of t3), condensing the first light flux on the information recording surface of the first optical disc, The second light beam is condensed on the information recording surface of the second optical disk, and the third light beam is focused on the third optical disk. In the objective optical element of the optical pickup apparatus for recording and / or reproducing of information by converging on a broadcast recording surface,
The optical surface of the objective optical element has at least two regions of a central region and a peripheral region around the central region, the central region has a first optical path difference providing structure, and the peripheral region has a second optical path. Having a difference-giving structure,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the central area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, The second light flux passing through the area is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux passing through the central area is taken as the third light flux. Focusing on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the peripheral area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, and the peripheral Focusing the second light flux passing through the area on the information recording surface of the second optical disc so that information can be recorded and / or reproduced;
The first optical path difference providing structure is a structure formed by overlapping at least a first basic structure and a second basic structure,
The first basic structure makes the second-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the first basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the first-order diffracted light quantity of the second light beam An optical path difference providing structure that makes the first order diffracted light quantity of the third light flux larger than any other order diffracted light quantity.
The second basic structure makes the 0th-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the second basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the second-order diffracted light quantity of the second light flux An optical path difference providing structure that is larger than any order of diffracted light quantity and that makes the ± 1st order diffracted light quantity of the third light flux larger than any other order diffracted light quantity,
Further, the expression (2) is satisfied.
0.5 ≦ d / f1 ≦ 1.0 (2)
Here, the focal length of the first optical flux of the objective optical element is f1 (mm) and the center thickness is d (mm).
請求項４２に記載の対物光学素子は、請求項４１に記載の発明において、前記第二光路差付与構造は、前記第二光路差付与構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。 The objective optical element according to claim 42 is the objective optical element according to claim 41, wherein the second optical path difference providing structure generates a second-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the second optical path difference providing structure. It is larger than any other order diffracted light amount, the first order diffracted light amount of the second light beam is made larger than any other order diffracted light amount, and the first order diffracted light amount of the third light beam is set to any other order. The optical path difference providing structure is larger than the diffracted light quantity.
請求項４３に記載の対物光学素子は、請求項４１又は４２に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに屈折面である最周辺領域を含む、三つの領域を有することを特徴とする。 43. The objective optical element according to claim 43, in the invention according to claim 41 or 42, wherein the optical surface of the objective optical element includes three regions including a most peripheral region that is a refractive surface around the peripheral region. It is characterized by having.
請求項４４に記載の対物光学素子は、請求項４１又は４２に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を含む、三つの領域を有することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 44 is the invention according to claim 41 or claim 42, wherein the optical surface of the objective optical element has an outermost peripheral area having a third optical path difference providing structure around the peripheral area. It is characterized by having three regions including.
請求項４５に記載の対物光学素子は、請求項４４に記載の発明において、前記第三光路差付与構造は、前記第三光路差付与構造を通過した前記第一光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の３次または２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。 An objective optical element according to a 45th aspect is the invention according to the 44th aspect, wherein the third optical path difference providing structure is configured to obtain a fifth-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the third optical path difference providing structure. It is larger than any other order of the diffracted light amount, the third order diffracted light amount of the second light beam is made larger than any other order of diffracted light amount, and the third or second order diffracted light amount of the third light beam is changed to other The optical path difference providing structure is larger than the diffracted light quantity of any order.
請求項４６に記載の対物光学素子は、請求項４１乃至４５のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする。 The objective optical element according to claim 46 is the invention according to any one of claims 41 to 45, wherein the objective optical element is a single lens.
請求項４７に記載の対物光学素子は、請求項４１乃至４６のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子がプラスチックレンズであることを特徴とする。 An objective optical element according to a 47th aspect is the invention according to any one of the 41st to 46th aspects, wherein the objective optical element is a plastic lens.
請求項４８に記載の対物光学素子は、請求項４１乃至４６のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子がガラスレンズであることを特徴とする。 An objective optical element according to a 48th aspect is the invention according to any one of the 41st to 46th aspects, wherein the objective optical element is a glass lens.
本発明に係る光ピックアップ装置は、第一光源、第二光源、第三光源の少なくとも３つの光源を有する。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第一光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第二光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第三光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。 The optical pickup device according to the present invention has at least three light sources: a first light source, a second light source, and a third light source. Furthermore, the optical pickup device of the present invention condenses the first light flux on the information recording surface of the first optical disc, condenses the second light flux on the information recording surface of the second optical disc, and causes the third light flux to be third. It has a condensing optical system for condensing on the information recording surface of the optical disc. The optical pickup device of the present invention includes a light receiving element that receives a reflected light beam from the information recording surface of the first optical disc, the second optical disc, or the third optical disc.
第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（０．９・ｔ１＜ｔ２＜１．１・ｔ１）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。 The first optical disc has a protective substrate having a thickness t1 and an information recording surface. The second optical disc has a protective substrate having a thickness t2 (0.9 · t1 <t2 <1.1 · t1) and an information recording surface. The third optical disc has a protective substrate having a thickness t3 (t2 <t3) and an information recording surface. The first optical disc, the second optical disc, or the third optical disc may be a multi-layer optical disc having a plurality of information recording surfaces.
本明細書においては、高密度光ディスクの例としては、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ ＤＶＤ：単にＨＤともいう）が挙げられる。また、高密度光ディスクには、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜（本明細書では、保護基板は保護膜も含むものとする）を有する光ディスクや、保護基板の厚さが０の光ディスクも含まれる。また、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザが用いられる光磁気ディスクも含まれるものとする。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、高密度光ディスクの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。 In this specification, as an example of a high-density optical disc, a standard optical disc in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of 0.65 to 0.67 and the thickness of the protective substrate is about 0.6 mm. (For example, HD DVD: also simply referred to as HD). In addition, the high-density optical disc includes an optical disc having a protective film with a thickness of about several to several tens of nanometers on the information recording surface (in this specification, the protective substrate includes the protective film), and the thickness of the protective substrate. Also included are optical discs with a zero. The high-density optical disk includes a magneto-optical disk in which a blue-violet semiconductor laser or a blue-violet SHG laser is used as a light source for recording / reproducing information. Further, in this specification, a DVD refers to a DVD series optical disc in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of about 0.60 to 0.67 and the protective substrate has a thickness of about 0.6 mm. It is a generic name and includes DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, DVD + RW, and the like. Further, in this specification, a CD is a CD series optical disc in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of about 0.45 to 0.51 and the protective substrate has a thickness of about 1.2 mm. It is a generic name and includes CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW, and the like. As for the recording density, the recording density of the high-density optical disk is the highest, and then decreases in the order of DVD and CD.
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（７）、（８）、（９）を満たすことが好ましいが、これに限られない。 In addition, regarding the thicknesses t1, t2, and t3 of the protective substrate, it is preferable to satisfy the following conditional expressions (7), (8), and (9), but is not limited thereto.
０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ （７）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （８）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ （９）
0.5mm ≦ t1 ≦ 0.7mm (7)
0.5mm ≦ t2 ≦ 0.7mm (8)
1.0mm ≦ t3 ≦ 1.3mm (9)
本明細書において、第一光源、第二光源、第三光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第一光源から出射される第一光束の第一波長λ１、第二光源から出射される第二光束の第二波長λ２（λ２＞λ１）、第三光源から出射される第三光束の第三波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（１０）、（１１）を満たすことが好ましい。 In the present specification, the first light source, the second light source, and the third light source are preferably laser light sources. As the laser light source, a semiconductor laser, a silicon laser, or the like can be preferably used. The first wavelength λ1 of the first light beam emitted from the first light source, the second wavelength λ2 (λ2> λ1) of the second light beam emitted from the second light source, and the third of the third light beam emitted from the third light source. The wavelength λ3 (λ3> λ2) preferably satisfies the following conditional expressions (10) and (11).
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１ （１０）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１ （１１）
1.5 × λ1 <λ2 <1.7 × λ1 (10)
1.9 × λ1 <λ3 <2.1 × λ1 (11)
また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第一光源の第一波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第二光源の第二波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第三光源の第三波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。 When HD, DVD, and CD are used as the first optical disc, the second optical disc, and the third optical disc, respectively, the first wavelength λ1 of the first light source is preferably 350 nm or more and 440 nm or less, more preferably 380 nm. The second wavelength λ2 of the second light source is preferably 570 nm or more and 680 nm or less, more preferably 630 nm or more and 670 nm or less, and the third wavelength λ3 of the third light source is preferably 750 nm. As mentioned above, it is 880 nm or less, More preferably, it is 760 nm or more and 820 nm or less.
また、第一光源、第二光源、第三光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第一光源と第二光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。 Further, at least two of the first light source, the second light source, and the third light source may be unitized. The unitization means that the first light source and the second light source are fixedly housed in one package, for example, but is not limited to this, and the two light sources are fixed so as not to be able to correct aberrations. Is widely included. In addition to the light source, a light receiving element to be described later may be packaged.
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。 As the light receiving element, a photodetector such as a photodiode is preferably used. Light reflected on the information recording surface of the optical disc enters the light receiving element, and a read signal of information recorded on each optical disc is obtained using the output signal. Furthermore, it detects the change in the amount of light due to the change in the shape and position of the spot on the light receiving element, performs focus detection and track detection, and moves the objective optical element for focusing and tracking based on this detection I can do it. The light receiving element may comprise a plurality of photodetectors. The light receiving element may have a main photodetector and a sub photodetector. For example, two sub photodetectors are provided on both sides of a photodetector that receives main light used for recording and reproducing information, and the sub light for tracking adjustment is received by the two sub photodetectors. It is good also as a simple light receiving element. The light receiving element may have a plurality of light receiving elements corresponding to the respective light sources.
集光光学系は、対物光学素子を有する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、集光光学系は、対物光学素子の他にコリメータレンズ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメータレンズは、カップリングレンズの一種で、コリメータレンズに入射した光を平行光にして出射するレンズである。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変異可能とされた光学系を指す。対物光学素子は、好ましくは単玉の対物レンズである。また、対物光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。また、対物光学素子は、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物光学素子は、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。 The condensing optical system has an objective optical element. The condensing optical system may include only the objective optical element, but the condensing optical system may include a coupling lens such as a collimator lens in addition to the objective optical element. The coupling lens is a single lens or a lens group that is disposed between the objective optical element and the light source and changes the divergence angle of the light beam. The collimator lens is a kind of coupling lens, and is a lens that emits light incident on the collimator lens as parallel light. Further, the condensing optical system has an optical element such as a diffractive optical element that divides the light beam emitted from the light source into a main light beam used for recording and reproducing information and two sub light beams used for tracking and the like. May be. In this specification, the objective optical element refers to an optical system that is disposed at a position facing the optical disk in the optical pickup device and has a function of condensing a light beam emitted from a light source on an information recording surface of the optical disk. Preferably, the objective optical element is an optical system that is disposed at a position facing the optical disc in the optical pickup device and has a function of condensing a light beam emitted from the light source on the information recording surface of the optical disc, It refers to an optical system that can be variably integrated at least in the optical axis direction by an actuator. The objective optical element is preferably a single objective lens. The objective optical element may be a glass lens, a plastic lens, or a hybrid lens in which an optical path difference providing structure or the like is provided on a glass lens with a photocurable resin or the like. The objective optical element preferably has a refractive surface that is aspheric. In the objective optical element, the base surface on which the optical path difference providing structure is provided is preferably an aspherical surface.
また、対物光学素子をガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。 Moreover, when using an objective optical element as a glass lens, it is preferable to use the glass material whose glass transition point Tg is 400 degrees C or less. By using a glass material having a glass transition point Tg of 400 ° C. or lower, molding at a relatively low temperature becomes possible, so that the life of the mold can be extended. Examples of such a glass material having a low glass transition point Tg include K-PG325 and K-PG375 (both product names) manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd.
ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物光学素子をガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物光学素子を駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物光学素子をガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が３．０以下であるのが好ましく、２．８以下であるのがより好ましい。 By the way, since the specific gravity of a glass lens is generally larger than that of a resin lens, if the objective optical element is a glass lens, the weight increases and a load is imposed on the actuator that drives the objective optical element. Therefore, when the objective optical element is a glass lens, it is preferable to use a glass material having a small specific gravity. Specifically, the specific gravity is preferably 3.0 or less, and more preferably 2.8 or less.
また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃-1）が−２０×１０-5乃至−５×１０-5（より好ましくは、−１０×１０-5乃至−８×１０-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。 When the objective optical element is a plastic lens, it is preferable to use a cyclic olefin-based resin material. Among the cyclic olefin-based materials, the refractive index at a temperature of 25 ° C. with respect to a wavelength of 405 nm is 1.54 to 1.60. The refractive index change rate dN / dT (° C. −1 ) with respect to the wavelength of 405 nm accompanying the temperature change within the temperature range of −5 ° C. to 70 ° C. is −20 × 10 −5 to −5 × 10 It is more preferable to use a resin material in the range of −5 (more preferably −10 × 10 −5 to −8 × 10 −5 ). When the objective optical element is a plastic lens, the coupling lens is preferably a plastic lens.
対物光学素子について、以下に記載する。対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを有する。対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、周辺領域の周りに最周辺領域を有していてもよい。中央領域は、対物光学素子の光軸を含む領域であることが好ましいが、含まない領域であってもよい。中央領域、周辺領域、及び最周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図１に示されるように、中央領域ＣＮ、周辺領域ＭＤ、最周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物光学素子の中央領域には第一光路差付与構造が設けられ、周辺領域には第二光路差付与構造が設けられている。最周辺領域を有する場合、最周辺領域は屈折面であってもよいし、最周辺領域に第三光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、周辺領域、最周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。 The objective optical element is described below. At least one optical surface of the objective optical element has a central region and a peripheral region around the central region. At least one optical surface of the objective optical element may have an outermost peripheral region around the peripheral region. The central region is preferably a region including the optical axis of the objective optical element, but may be a region not including the optical axis. It is preferable that the central region, the peripheral region, and the most peripheral region are provided on the same optical surface. As shown in FIG. 1, the central region CN, the peripheral region MD, and the most peripheral region OT are preferably provided concentrically around the optical axis on the same optical surface. In addition, a first optical path difference providing structure is provided in the central area of the objective optical element, and a second optical path difference providing structure is provided in the peripheral area. When the outermost peripheral region is provided, the outermost peripheral region may be a refractive surface, or a third optical path difference providing structure may be provided in the outermost peripheral region. The central region, the peripheral region, and the outermost peripheral region are preferably adjacent to each other, but there may be a slight gap between them.
第一光路差付与構造は、対物光学素子の中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第一光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第二光路差付与構造は、対物光学素子の周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第二光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。第三光路差付与構造は、対物光学素子の最周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第三光路差付与構造が、最周辺領域の全面に設けられていることである。 The first optical path difference providing structure is preferably provided in a region of 70% or more of the area of the central region of the objective optical element, and more preferably 90% or more. More preferably, the first optical path difference providing structure is provided on the entire surface of the central region. The second optical path difference providing structure is preferably provided in a region of 70% or more of the area of the peripheral region of the objective optical element, and more preferably 90% or more. More preferably, the second optical path difference providing structure is provided on the entire surface of the peripheral region. The third optical path difference providing structure is preferably provided in a region of 70% or more of the area of the outermost peripheral region of the objective optical element, and more preferably 90% or more. More preferably, the third optical path difference providing structure is provided on the entire surface of the outermost peripheral region.
なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。 In addition, the optical path difference providing structure in this specification is a general term for structures that add an optical path difference to an incident light beam. The optical path difference providing structure also includes a phase difference providing structure for providing a phase difference. The phase difference providing structure includes a diffractive structure. The optical path difference providing structure has a step, preferably a plurality of steps. This step adds an optical path difference and / or phase difference to the incident light flux. The optical path difference added by the optical path difference providing structure may be an integer multiple of the wavelength of the incident light beam or a non-integer multiple of the wavelength of the incident light beam. The steps may be arranged with a periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis, or may be arranged with a non-periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis.
光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。最も一般的な光路差付与構造の断面形状としては、図２（ａ）に記載されるような、光路差付与構造の光軸を含む断面形状が鋸歯状である場合である。平面の光学素子に光路差付与構造を設けた場合に断面が階段状に見えるものも、非球面レンズ面等に同様の光路差付与構造を設けた場合は、図２（ａ）のような鋸歯状の断面形状と捉えることができる。従って、本明細書でいう鋸歯状の断面形状には、階段状の断面形状も含まれるものとする。また、段差の向きの異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳することによって、図２（ｂ）に示すようなバイナリ構造の光路差付与構造を得ることも可能である。本明細書の第一光路差付与構造及び第二光路差付与構造は、その断面形状を異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよいし、鋸歯状の光路差付与構造を重畳してできるバイナリ構造の光路差付与構造に、さらに鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよい。例えば、図２（ｃ）は鋸歯状の構造とバイナリ構造を重畳した構造であり、図２（ｄ）は細かい鋸歯状の構造と荒い鋸歯状の構造を重畳した構造である。 The optical path difference providing structure preferably has a plurality of concentric annular zones centered on the optical axis. In addition, the optical path difference providing structure can have various cross-sectional shapes (cross-sectional shapes in a plane including the optical axis). The most common cross-sectional shape of the optical path difference providing structure is a case where the cross-sectional shape including the optical axis of the optical path difference providing structure is serrated as shown in FIG. When a planar optical element is provided with an optical path difference providing structure, the cross section looks like a staircase, but when a similar optical path difference providing structure is provided on an aspheric lens surface or the like, a saw blade as shown in FIG. It can be considered as a cross-sectional shape. Therefore, the sawtooth cross-sectional shape referred to in this specification includes a step-like cross-sectional shape. Moreover, it is also possible to obtain an optical path difference providing structure having a binary structure as shown in FIG. 2B by superimposing sawtooth optical path difference providing structures having different step directions. The first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure of the present specification may have a structure in which the sawtooth optical path difference providing structures having different cross-sectional shapes are superimposed, or the sawtooth optical path difference providing structure is superimposed. Alternatively, a sawtooth optical path difference providing structure may be superimposed on a binary optical path difference providing structure. For example, FIG. 2C shows a structure in which a sawtooth structure and a binary structure are superimposed, and FIG. 2D shows a structure in which a fine sawtooth structure and a rough sawtooth structure are superimposed.
また、対物光学素子の中央領域に設けられる第一光路差付与構造と、対物光学素子の周辺領域に設けられる第二光路差付与構造は、対物光学素子の異なる光学面に設けられていてもよいが、同一の光学面に設けられることが好ましい。同一の光学面に設けられることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、第一光路差付与構造及び第二光路差付与構造は、対物光学素子の光ディスク側の面よりも、対物光学素子の光源側の面に設けられることが好ましい。 Further, the first optical path difference providing structure provided in the central area of the objective optical element and the second optical path difference providing structure provided in the peripheral area of the objective optical element may be provided on different optical surfaces of the objective optical element. Are preferably provided on the same optical surface. Providing them on the same optical surface is preferable because it makes it possible to reduce eccentricity errors during manufacturing. The first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are preferably provided on the light source side surface of the objective optical element rather than the optical disk side surface of the objective optical element.
対物光学素子は、対物光学素子の第一光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第一光束、第二光束及び第三光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の第一光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第一光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子は、対物光学素子の第一光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第二光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。さらに、対物光学素子は、対物光学素子の第一光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第三光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第一光路差付与構造は、第一光路差付与構造を通過する第一光束及び第二光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第二光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第一光路差付与構造は、第一光路差付与構造を通過した第一光束及び第三光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第三光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。 The objective optical element condenses the first light flux, the second light flux, and the third light flux that pass through the central region where the first optical path difference providing structure of the objective optical element is provided so as to form a condensed spot. Preferably, the objective optical element can record and / or reproduce information on the information recording surface of the first optical disc by using the first light beam passing through the central region provided with the first optical path difference providing structure of the objective optical element. Condensate like so. In addition, the objective optical element can record and / or reproduce information on the information recording surface of the second optical disc by using the second light flux that passes through the central region where the first optical path difference providing structure of the objective optical element is provided. Condensed to Further, the objective optical element can record and / or reproduce information on the information recording surface of the third optical disc by using the third light flux that passes through the central region provided with the first optical path difference providing structure of the objective optical element. Condensed to In addition, when the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disc is different from the thickness t2 of the protective substrate of the second optical disc, the first optical path difference providing structure includes the first light flux passing through the first optical path difference providing structure and the second optical flux. For the light beam, the spherical aberration and / or the difference between the wavelengths of the first and second light beams are caused by the difference between the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disk and the thickness t2 of the protective substrate of the second optical disk. It is preferable to correct spherical aberration. Further, the first optical path difference providing structure has a thickness t1 of the protective substrate of the first optical disc and a thickness of the protective substrate of the third optical disc with respect to the first light beam and the third light beam that have passed through the first optical path difference providing structure. It is preferable to correct spherical aberration that occurs due to a difference from t3 and / or spherical aberration that occurs due to a difference in wavelength between the first light flux and the third light flux.
また、対物光学素子の第一光路差付与構造を通過した第三光束によって、第三光束が形成するスポットの光量が最も大きい第一ベストフォーカスと、スポットの光量が次に大きい第二ベストフォーカスとが形成される。好ましくは、第三光束が形成するスポットのスポット径が最も小さくなるところが第一ベストフォーカスであり、第三光束が形成するスポットのスポット径が第一ベストフォーカスの次に小さくなるところが第二ベストフォーカスであることが好ましい。なお、ここでいうベストフォーカスとは、ビームウェストが、あるデフォーカスの範囲で極小となる点を指すことが好ましい。つまり、第三光束によって、第一ベストフォーカス及び第二ベストフォーカスが形成されるということは、第三光束において、或るデフォーカスの範囲でビームウェストが極小となる点が、少なくとも２点存在するということである。また、第一ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率と、第二ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率の差が２０％以下である場合に、本発明の効果がより顕著となる。 In addition, a first best focus in which the light quantity of the spot formed by the third light flux is the largest by the third light flux that has passed through the first optical path difference providing structure of the objective optical element, and a second best focus in which the light quantity of the spot is the next largest. Is formed. Preferably, the place where the spot diameter of the spot formed by the third light flux is the smallest is the first best focus, and the spot diameter of the spot formed by the third light flux is the second best focus where the spot diameter becomes the second best focus. It is preferable that The best focus here is preferably a point where the beam waist is minimized within a certain defocus range. That is, the fact that the first best focus and the second best focus are formed by the third light flux means that there are at least two points in the third light flux at which the beam waist is minimized within a certain defocus range. That's what it means. In addition, when the difference between the diffraction efficiency of the diffracted light forming the first best focus and the diffraction efficiency of the diffracted light forming the second best focus is 20% or less, the effect of the present invention becomes more remarkable.
尚、第一ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、第二ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットは、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことが好ましいが、第一ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、第二ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるような態様を否定するものではない。なお、第一光路差付与構造が、対物光学素子の光源側の面に設けられている場合、第二ベストフォーカスの方が、第一ベストフォーカスに比して対物光学素子に近い方が好ましい。 The spot formed by the third light beam at the first best focus is used for recording and / or reproduction of the third optical disk, and the spot formed by the third light beam at the second best focus is recorded and / or recorded on the third optical disk. Alternatively, it is preferable that the spot formed by the third light beam in the first best focus is not used for recording and / or reproduction of the third optical disc, and the third light beam is formed in the second best focus. This does not deny an aspect in which the spot is used for recording and / or reproduction of the third optical disc. When the first optical path difference providing structure is provided on the light source side surface of the objective optical element, the second best focus is preferably closer to the objective optical element than the first best focus.
さらに、第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスは、下記の式（１）を満たす。
０．０５＜Ｌ／ｆ３＜０．２０ （１）
但し、ｆ３［ｍｍ］は第一光路差付与構造を通過し、第一ベストフォーカスを形成する第三光束の焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスの間の距離を指す。
Further, the first best focus and the second best focus satisfy the following formula (1).
0.05 <L / f3 <0.20 (1)
However, f3 [mm] refers to the focal length of the third light flux that passes through the first optical path difference providing structure and forms the first best focus, and L [mm] is between the first best focus and the second best focus. Refers to distance.
なお、下記の式（１）’を満たすことがより好ましい。
０．０７＜≦Ｌ／ｆ３＜０．１５ （１）’
It is more preferable to satisfy the following formula (1) ′.
0.07 <≦ L / f3 <0.15 (1) ′
また、Ｌは、０．１８ｍｍ以上、０．３０ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、ｆは、１．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。 L is preferably 0.18 mm or more and 0.30 mm or less. Furthermore, it is preferable that f is 1.8 mm or more and 3.0 mm or less.
上記構成により、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に、第三光束のうち第３光ディスクの記録及び／又は再生時に用いられない不要光がトラッキング用の受光素子に悪影響を及ぼすことを防ぐことが可能となり、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に良好なトラッキング性能を維持することが可能となる。加えて、第一光路差付与構造のピッチが小さくなりすぎることを防止でき、対物光学素子の製造をより容易にすると共に、光利用効率を高く維持できる。 With the above configuration, it is possible to prevent unnecessary light that is not used during recording and / or reproduction of the third optical disk from affecting the tracking light receiving element during recording and / or reproduction of the third optical disk. This makes it possible to maintain good tracking performance during recording and / or reproduction of the third optical disc. In addition, it is possible to prevent the pitch of the first optical path difference providing structure from becoming too small, making it easier to manufacture the objective optical element and maintaining high light utilization efficiency.
さらに、対物光学素子の第一光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）とした際に、下記の式（２）を満たす。
０．５≦ｄ／ｆ１≦１．０ （２）
Furthermore, when the focal length of the first optical flux of the objective optical element is f1 (mm) and the center thickness of the objective optical element is d (mm), the following formula (2) is satisfied.
0.5 ≦ d / f1 ≦ 1.0 (2)
なお、下記の式（２）’を満たすことがより好ましい。
０．５≦ｄ／ｆ１≦０．８ （２）’
In addition, it is more preferable to satisfy | fill following formula (2) '.
0.5 ≦ d / f1 ≦ 0.8 (2) ′
上記構成により、光路差付与構造のピッチを小さくすることなく、第３光ディスクとしてのＣＤのワーキングディスタンスを確保でき、対物光学素子の製造も容易にする事が出来、加えて、光の利用効率を高く維持することが可能となる。 With the above configuration, the working distance of the CD as the third optical disk can be ensured without reducing the pitch of the optical path difference providing structure, and the objective optical element can be easily manufactured. It can be kept high.
また、以下の条件式を満たすことが好ましい。
2.1mm≦φ≦4.2mm
尚、Φは、第２光ディスク使用時の対物光学素子の有効径を表す。上記範囲を満たすことにより、第３光ディスクとしてのCDのワーキングディスタンスを実使用上問題ないレベルの距離を確保しつつ、例え、対物光学素子がプラスチックレンズであったとしても、温度変化時における収差変化を問題ないレベルに維持することができる。
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expressions.
2.1mm ≦ φ ≦ 4.2mm
Φ represents the effective diameter of the objective optical element when the second optical disk is used. By satisfying the above range, the working distance of the CD as the third optical disk is secured at a distance that does not cause a problem in practical use, and even if the objective optical element is a plastic lens, the aberration change at the time of temperature change Can be maintained at a problem-free level.
また、対物光学素子は、対物光学素子の第二光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第一光束及び第二光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の第二光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第一光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子は、対物光学素子の第二光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第二光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また第二光路差付与構造は、第二光路差付与構造を通過する第一光束及び第二光束の波長の違いにより発生する色球面収差を補正することが好ましい。 The objective optical element condenses the first light flux and the second light flux that pass through the peripheral area where the second optical path difference providing structure of the objective optical element is provided so as to form a condensed spot. Preferably, the objective optical element can record and / or reproduce information on the information recording surface of the first optical disc by using the first light beam passing through the peripheral region provided with the second optical path difference providing structure of the objective optical element. Condensate like so. In addition, the objective optical element can record and / or reproduce information on the information recording surface of the second optical disc by using the second light flux that passes through the peripheral region provided with the second optical path difference providing structure of the objective optical element. Condensed to In addition, it is preferable that the second optical path difference providing structure corrects chromatic spherical aberration caused by the difference in wavelength between the first light beam and the second light beam that pass through the second optical path difference providing structure.
また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。周辺領域を通過した第三光束が、第３光ディスクの情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子の第二光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図５に示すように、対物光学素子を通過した第三光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有する。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録及び／又は再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。つまり、対物光学素子の周辺領域に設けられた第二光路差付与構造を通過した第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成する。なお、ここでいう第三光束の集光スポット又はスポットは、第一ベストフォーカスにおけるスポットであることが好ましい。また、対物光学素子を通過した第二光束においても、第２光ディスクの情報記録面上で形成するスポットが、スポット中心部、スポット中間部、スポット周辺部を有することが好ましい。 In addition, as a preferable aspect, there is an aspect in which the third light flux that has passed through the peripheral region is not used for recording and / or reproduction of the third optical disc. It is preferable that the third light flux that has passed through the peripheral region does not contribute to the formation of a focused spot on the information recording surface of the third optical disc. That is, it is preferable that the third light flux passing through the peripheral region provided with the second optical path difference providing structure of the objective optical element forms a flare on the information recording surface of the third optical disc. As shown in FIG. 5, in the spot formed on the information recording surface of the third optical disc by the third light flux that has passed through the objective optical element, the light intensity is increased in the order from the optical axis side (or the center of the spot) to the outside. It has a high spot center portion SCN, a spot intermediate portion SMD having a light amount density lower than that of the spot center portion, and a spot peripheral portion SOT having a light amount density higher than that of the spot intermediate portion and lower than that of the spot center portion. The center portion of the spot is used for recording and / or reproducing information on the optical disc, and the spot intermediate portion and the spot peripheral portion are not used for recording and / or reproducing information on the optical disc. In the above, this spot peripheral part is called flare. That is, the third light flux that has passed through the second optical path difference providing structure provided in the peripheral region of the objective optical element forms a spot peripheral portion on the information recording surface of the third optical disc. In addition, it is preferable that the condensing spot or spot of a 3rd light beam here is a spot in 1st best focus. In the second light flux that has passed through the objective optical element, it is preferable that the spot formed on the information recording surface of the second optical disc has a spot central portion, a spot intermediate portion, and a spot peripheral portion.
対物光学素子が、中央領域と周辺領域に加え、最周辺領域を有する場合、対物光学素子は、対物光学素子の最周辺領域を通過する第二光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、最周辺領域を通過した第二光束において、第２光ディスクの記録及び／又は再生時にその球面収差が補正されていることが好ましい。尚、対物光学素子は、中央領域と周辺領域のみからなっていてもよい。第１光ディスクであるＨＤと第２光ディスクであるＤＶＤにおける必要開口数がほぼ等しいため、中央領域と周辺領域のみからなる場合と、中央領域、周辺領域に加え、最周辺領域を有する場合の何れの態様も考えられる。 When the objective optical element has the outermost peripheral area in addition to the central area and the peripheral area, the objective optical element receives the second light flux that passes through the outermost peripheral area of the objective optical element on the information recording surface of the second optical disc. Is collected so that recording and / or reproduction can be performed. In addition, it is preferable that the spherical aberration of the second light flux that has passed through the most peripheral area is corrected during recording and / or reproduction of the second optical disc. The objective optical element may consist of only the central region and the peripheral region. Since the required numerical apertures of the first optical disc HD and the second optical disc DVD are substantially equal, either the central area and the peripheral area only, or the central area and the peripheral area plus the most peripheral area Embodiments are also conceivable.
また、最周辺領域を有する場合の好ましい態様として、最周辺領域を通過した第一光束は、第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、最周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。最周辺領域を通過した第一光束及び第三光束が、それぞれ第１光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上での集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。また、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第一光束は、第１光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第一光束は、第１光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。 Further, as a preferable mode in the case of having the outermost peripheral area, the first light flux that has passed through the outermost peripheral area is not used for recording and / or reproduction of the first optical disk, and the third light flux that has passed through the outermost peripheral area is 3 A mode that is not used for recording and / or reproduction of an optical disc is included. It is preferable that the first light flux and the third light flux that have passed through the outermost peripheral region do not contribute to the formation of a focused spot on the information recording surfaces of the first optical disc and the third optical disc, respectively. That is, when the objective optical element has the outermost peripheral region, it is preferable that the third light flux passing through the outermost peripheral region of the objective optical element forms a flare on the information recording surface of the third optical disc. In other words, the third light flux that has passed through the outermost peripheral region of the objective optical element preferably forms a spot peripheral portion on the information recording surface of the third optical disc. When the objective optical element has the most peripheral area, the first light flux passing through the most peripheral area of the objective optical element preferably forms a flare on the information recording surface of the first optical disc. In other words, the first light flux that has passed through the outermost peripheral region of the objective optical element preferably forms a spot peripheral portion on the information recording surface of the first optical disc.
最周辺領域が第三光路差付与構造を有する場合、第三光路差付与構造が、第三光路差付与構造を通過した第二光束に対して、第二光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正するようにしてもよい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以内の変動を指す。例えば、第二光束が波長λ２より±５ｎｍ変化した際に、第三光路差付与構造によって、最周辺領域を通過した第二光束の球面収差の変動を補償し、第２光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．００１λ２ｒｍｓ以上、０．０７０λ２ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。 When the outermost peripheral region has the third optical path difference providing structure, the third optical path difference providing structure is generated by a slight variation in the wavelength of the second light source with respect to the second light flux that has passed through the third optical path difference providing structure. Spherochromatism (chromatic spherical aberration) may be corrected. A slight change in wavelength refers to a change within ± 10 nm. For example, when the second light beam changes by ± 5 nm from the wavelength λ2, the third optical path difference providing structure compensates for the variation in spherical aberration of the second light beam that has passed through the outermost peripheral region, and on the information recording surface of the second optical disk. It is preferable that the amount of change in the wavefront aberration at 0.001λ2 rms or more and 0.070λ2 rms or less.
なお、第一光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造とバイナリ構造を重畳してなる構成であってもよい。また、第二光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造と、より荒い（ピッチの大きい）鋸歯状の回折構造を重畳してなる構成であってもよい。第一光路差付与構造又は第二光路差付与構造が当該重畳構造の場合、当該鋸歯状の回折構造（第二光路差付与構造の場合、荒くない（ピッチの小さい）方の回折構造）については、第一光束の第一波長λ１の偶数倍相当の光路差を第一光束に付与するようにし、それにより第一光束は波面の位相に変化を生じないようにしてもよい。更に、第三光束の第三波長λ３が、第一光束の第一波長のほぼ偶数倍の波長であるときは、整数倍の光路差を第三光束に付与されることになり、同様に第三光束の波面の位相に変化を生じないことになる。この様な構成により、第一光束と第三光束は、当該回折構造によって集光に影響を及ぼされることがないという利点がある。なお、偶数倍相当とは、ｎを自然数とした場合、（２ｎ−０．１）×λ１以上、（２ｎ＋０．１）×λ１以下の範囲を言う。 The first optical path difference providing structure may have a configuration in which a sawtooth diffraction structure and a binary structure are superimposed. Further, the second optical path difference providing structure may have a configuration in which a sawtooth diffraction structure and a rougher (large pitch) sawtooth diffraction structure are superimposed. When the first optical path difference providing structure or the second optical path difference providing structure is the superposed structure, the sawtooth diffractive structure (in the case of the second optical path difference providing structure, a diffractive structure that is not rough (small pitch)) Alternatively, an optical path difference corresponding to an even multiple of the first wavelength λ1 of the first light beam may be given to the first light beam so that the first light beam does not change in the phase of the wavefront. Further, when the third wavelength λ3 of the third light flux is a wavelength that is substantially an even multiple of the first wavelength of the first light flux, an optical path difference of an integral multiple is given to the third light flux. There is no change in the phase of the wavefront of the three beams. With such a configuration, there is an advantage that the first light flux and the third light flux are not influenced by the diffraction structure. Note that even-numbered equivalent means a range of (2n−0.1) × λ1 or more and (2n + 0.1) × λ1 or less when n is a natural number.
なお、第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重ね合わせた構造としてもよい。 The first optical path difference providing structure may be a structure in which at least the first basic structure and the second basic structure are overlapped.
第一基礎構造は、第一基礎構造を通過した第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第一基礎構造は、第一基礎構造を通過した第一光束及び第三光束を、波面が略そろった状態で射出し、第一基礎構造を通過した第二光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第一基礎構造は、第一基礎構造を通過した第二光束の回折角を、第一光束及び第三光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であると好ましい。また、第一基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略２波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．２波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。 In the first basic structure, the second-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the first basic structure is made larger than any other order of diffracted light amount, and the first-order diffracted light amount of the second light beam is set to any other order. In this optical path difference providing structure, the first order diffracted light amount of the third light flux is made larger than the diffracted light amount and larger than any other order diffracted light amount. The first foundation structure emits the first light flux and the third light flux that have passed through the first foundation structure in a state where the wavefronts are substantially aligned, and the second light flux that has passed through the first foundation structure in a state where the wavefronts are not aligned. It is preferable that the optical path difference providing structure be emitted. The first basic structure is preferably an optical path difference providing structure that makes the diffraction angle of the second light beam that has passed through the first basic structure different from the diffraction angle of the first light beam and the third light beam. The step difference in the optical axis direction of the first basic structure gives an optical path difference corresponding to approximately two wavelengths of the first wavelength to the first light flux, and approximately 1.2 wavelengths of the second wavelength to the second light flux. It is preferable that the step amount is such that an optical path difference is provided for the third light beam, and an optical path difference corresponding to approximately one third wavelength of the third light beam is provided.
また、第二基礎構造は、第二基礎構造を通過した第一光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第二基礎構造は、第二基礎構造を通過した第一光束及び第二光束を、波面が略そろった状態で射出し、第ニ基礎構造を通過した第三光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第二基礎構造は、第二基礎構造を通過した第三光束の回折角を、第一光束及び第二光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であると好ましい。また、第二基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略５波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略３波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略２．５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。さらに、第二基礎構造の形状は、例えば図２（ｂ）に示すようなバイナリ状の形状である事が好ましい。 In addition, the second basic structure makes the 0th-order (transmitted light) diffracted light amount of the first light beam that has passed through the second basic structure larger than any other order diffracted light amount, and the 0th-order (transmitted light) of the second light beam. ) Is made larger than any other order diffracted light quantity, and the ± 1st order diffracted light quantity of the third light flux is made larger than any other order diffracted light quantity. The second foundation structure emits the first light flux and the second light flux that have passed through the second foundation structure in a state where the wavefronts are substantially aligned, and the third light flux that has passed through the second foundation structure in a state where the wavefronts are not aligned. It is preferable that the optical path difference providing structure be emitted. The second basic structure is preferably an optical path difference providing structure that makes the diffraction angle of the third light beam that has passed through the second basic structure different from the diffraction angle of the first light beam and the second light beam. Further, the level difference in the optical axis direction of the second basic structure gives an optical path difference of about 5 wavelengths of the first wavelength to the first light flux, and about 3 wavelengths of the second wavelength to the second light flux. It is preferable that the difference in level is such that an optical path difference is given and an optical path difference corresponding to approximately 2.5 wavelengths of the third wavelength is given to the third light flux. Furthermore, the shape of the second basic structure is preferably a binary shape as shown in FIG.
なお、前述したように、第一基礎構造が、第一基礎構造を通過した第二光束の回折角を、第一光束及び第三光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であり、第二基礎構造が、第二基礎構造を通過した第三光束の回折角を、第一光束及び第二光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であるため、第一基礎構造と第二基礎構造を重ね併せて第一光路差付与構造を形成することにより、第一光路差付与構造を通過した第一光束、第二光束、第三光束全ての出射光の方向を異ならせることが可能となるため、第一光束、第二光束、第三光束の全ての光束が同じ倍率（例えば、全て平行光束）で対物光学素子に入射したとしても、異なる種類の光ディスクを用いていることに起因して発生する収差を補正でき、互換が可能となる。 As described above, the first basic structure is an optical path difference providing structure in which the diffraction angle of the second light flux that has passed through the first basic structure is different from the diffraction angles of the first light flux and the third light flux. Since the basic structure is an optical path difference providing structure that makes the diffraction angle of the third light beam that has passed through the second basic structure different from the diffraction angle of the first light beam and the second light beam, the first basic structure and the second basic structure are By superimposing and forming the first optical path difference providing structure, it becomes possible to change the directions of the emitted light of all of the first light beam, the second light beam, and the third light beam that have passed through the first optical path difference providing structure. Even if all of the first, second, and third beams are incident on the objective optical element at the same magnification (for example, all parallel beams), they are generated due to the use of different types of optical disks. Aberration can be corrected, and compatibility is possible.
対物光学素子がプラスチックレンズである場合、温度特性補正用構造として第三基礎構造を、第一基礎構造及び第二基礎構造にさらに重ねたものを第一光路差付与構造としてもよい。しかしながら、第１光ディスクがＨＤである場合は、温度変化の影響がそれ程大きくないため、対物光学素子に温度特性補正用構造としての基礎構造は設けなくてもよい。具体的には、第三基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略５波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略３波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略２波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。 In the case where the objective optical element is a plastic lens, the third basic structure as the temperature characteristic correcting structure may be further overlapped with the first basic structure and the second basic structure as the first optical path difference providing structure. However, when the first optical disc is HD, the influence of temperature change is not so great, and therefore the basic structure as a temperature characteristic correcting structure does not have to be provided in the objective optical element. Specifically, the step difference in the optical axis direction of the third basic structure gives an optical path difference of about 5 wavelengths of the first wavelength to the first light flux, and about 3 of the second wavelength to the second light flux. It is preferable that the level difference is such that an optical path difference corresponding to the wavelength is given and an optical path difference equivalent to approximately two wavelengths of the third wavelength is given to the third light flux.
また、第二光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造を有する構造としてもよい。対物光学素子がプラスチックレンズである場合、温度特性補正用構造として第三基礎構造を、第一基礎構造にさらに重ねたものを第二光路差付与構造としてもよい。しかしながら、第１光ディスクがＨＤである場合は、温度変化の影響がそれ程大きくないため、対物光学素子に温度特性補正用構造としての基礎構造は設けなくてもよい。 Further, the second optical path difference providing structure may be a structure having at least a first basic structure. When the objective optical element is a plastic lens, the third basic structure as the temperature characteristic correcting structure may be further overlapped with the first basic structure as the second optical path difference providing structure. However, when the first optical disc is HD, the influence of temperature change is not so great, and therefore the basic structure as a temperature characteristic correcting structure does not have to be provided in the objective optical element.
また、最周辺領域を設け、さらに第三光路差付与構造を設ける場合は、第三光路差付与構造は、少なくとも第三基礎構造を有する構造としてもよい。 Moreover, when providing the most peripheral area | region and also providing a 3rd optical path difference providing structure, a 3rd optical path difference providing structure is good also as a structure which has a 3rd basic structure at least.
また、本発明に係る光学素子を設計する場合、以下のような方法で設計する事が考えられる。まず輪帯状の構造を有する光路差付与構造である基礎構造を設計する。次に、当該基礎構造とは、或る光束に対して回折光率が最大となる回折次数が異なる輪帯状の構造を有する別の基礎構造を設計する。そして、これらの２つ（３つ以上であってもよい）の基礎構造を重ねあわせ、第一光路差付与構造又は第二光路差付与構造を設計する方法である。 Moreover, when designing the optical element according to the present invention, it may be designed by the following method. First, a basic structure that is an optical path difference providing structure having an annular structure is designed. Next, with respect to the basic structure, another basic structure having an annular structure in which the diffraction order at which the diffracted light rate is maximum for a certain light flux is different is designed. Then, these two (which may be three or more) basic structures are overlapped to design the first optical path difference providing structure or the second optical path difference providing structure.
この様な方法で設計する場合、ピッチ幅が小さな輪帯が発生する可能性がある。例えば、図８（ａ）に示すような基礎構造と図８（ｂ）に示すような基礎構造とを重ね合わせると、図８（ｃ）のような光路差付与構造が得られる。しかしながら、図８（ｃ）でＷａとして示されているようにピッチ幅が小さい輪帯が発生してしまうことになる。尚、ピッチ幅とは、輪帯構造の、光学素子の光軸と直交方向の幅をいう。例えば、光路差付与構造が図６で示すような構造である場合、ピッチ幅とは、ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４のそれぞれの長さをいう。また、光路差付与構造が図７で示すような構造である場合、ピッチ幅とは、ｗ５、ｗ６、ｗ７、ｗ８、ｗ９のそれぞれの長さをいう。 When designing by such a method, a ring zone with a small pitch width may occur. For example, when a basic structure as shown in FIG. 8A and a basic structure as shown in FIG. 8B are overlapped, an optical path difference providing structure as shown in FIG. 8C is obtained. However, an annular zone with a small pitch width is generated as indicated by Wa in FIG. The pitch width means the width of the ring zone structure in the direction perpendicular to the optical axis of the optical element. For example, when the optical path difference providing structure is a structure as shown in FIG. 6, the pitch width refers to the lengths of w1, w2, w3, and w4. Further, when the optical path difference providing structure is a structure as shown in FIG. 7, the pitch width means the lengths of w5, w6, w7, w8, and w9.
本発明者は、鋭意研究の結果、このＷａが５μｍ以下の輪帯であれば、この輪帯を削ったり、埋めてしまっても、光学性能に大きな影響を及ぼさないことを見出した。つまり、図８（ｃ）において、Ｗａが５μｍ以下である場合、図８（ｄ）に示すように、この小さなピッチ幅の輪帯を削っても、光学性能に大きな影響を及ぼすことはない。 As a result of earnest research, the present inventor has found that if this Wa is an annular zone of 5 μm or less, even if this annular zone is cut or buried, the optical performance is not greatly affected. That is, in FIG. 8 (c), when Wa is 5 μm or less, as shown in FIG. 8 (d), even if the annular zone with this small pitch width is cut, the optical performance is not greatly affected.
また、対物光学素子を成形する金型の製造を容易にしたり、金型の転写性を良好にする観点からは、光路差付与構造の段差のピッチ幅は小さすぎない方が好ましい。従って、複数の基礎構造を重ねあわせて基礎となる光路差付与構造を設計した際に、ピッチ幅が５μｍ以下の輪帯が発生する場合、そのようなピッチ幅が５μｍ以下の輪帯を除去して、最終的な光路差付与構造を得る事が好ましい。ピッチ幅が５μｍ以下の輪帯が凸状である場合は、輪帯を削る事により除去すればよく、ピッチ幅が５μｍ以下の輪帯が凹状である場合は、輪帯を埋める事により除去すればよい。 Further, from the viewpoint of facilitating the manufacture of a mold for molding the objective optical element and improving the transferability of the mold, it is preferable that the step width of the optical path difference providing structure is not too small. Accordingly, when an annular zone having a pitch width of 5 μm or less is generated when a basic optical path difference providing structure is designed by superimposing a plurality of foundation structures, the annular zone having a pitch width of 5 μm or less is removed. Thus, it is preferable to obtain a final optical path difference providing structure. If the annular zone with a pitch width of 5 μm or less is convex, it can be removed by shaving the annular zone. If the annular zone with a pitch width of 5 μm or less is concave, it can be removed by filling the annular zone. That's fine.
従って、少なくとも第一光路差付与構造のピッチ幅は全て５μｍより大きい事が好ましい。好ましくは、第一光路差付与構造、第二光路差付与構造及び第三光路差付与構造の全てのピッチ幅が５μｍより大きい事である。 Accordingly, it is preferable that at least the pitch width of the first optical path difference providing structure is larger than 5 μm. Preferably, all pitch widths of the first optical path difference providing structure, the second optical path difference providing structure, and the third optical path difference providing structure are larger than 5 μm.
また、前述したように、段差量は大きすぎない方が好ましい。基礎構造を複数重ね合わせて得た基礎となる光路差付与構造のある輪帯の段差量が基準の値より高い場合、輪帯の段差量を１０・λＢ／（ｎ−１）（μｍ）だけ低くすることにより、光学性能に影響を及ぼすことなく、大きすぎる段差量を減らすことが可能となる。なお、基準の値としては、任意の値を設定する事ができるが、１０・λＢ／（ｎ−１）（μｍ）を基準値とする事が好ましい。 Further, as described above, it is preferable that the step amount is not too large. When the level difference of the annular zone with the optical path difference providing structure that is obtained by superimposing multiple foundation structures is higher than the reference value, the level difference of the annular zone is only 10 · λB / (n−1) (μm). By making it low, it becomes possible to reduce an excessively large step amount without affecting the optical performance. An arbitrary value can be set as the reference value, but 10 · λB / (n−1) (μm) is preferably used as the reference value.
また、細長い輪帯が少ない方が製造上好ましいという観点から、第一光路差付与構造の全ての輪帯において、（段差量／ピッチ幅）の値が、１以下である事が好ましく、更に好ましくは０．８以下である事である。更に好ましくは、全ての光路差付与構造の全ての輪帯において、（段差量／ピッチ幅）の値が、１以下である事が好ましく、更に好ましくは０．８以下である事である。 Further, from the viewpoint that it is preferable from the viewpoint that the number of elongated ring zones is small, it is preferable that the value of (step amount / pitch width) is 1 or less in all the ring zones of the first optical path difference providing structure. Is 0.8 or less. More preferably, the value of (step difference / pitch width) is preferably 1 or less, and more preferably 0.8 or less, in all annular zones of all optical path difference providing structures.
第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ２（０．８＜ＮＡ１／ＮＡ２＜１．２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ１は０．６０又は０．６５であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０又は０．６５であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。 The objective optical element necessary for reproducing and / or recording information on the first optical disk is NA1, and the objective optical necessary for reproducing and / or recording information on the second optical disk is NA1. The image-side numerical aperture of the objective optical element necessary for reproducing and / or recording information on the third optical disk is set to NA2 (0.8 <NA1 / NA2 <1.2). Let NA3 (NA2> NA3). NA1 is preferably 0.55 or more and 0.7 or less. In particular, NA1 is preferably 0.60 or 0.65. NA2 is preferably 0.55 or more and 0.7 or less. In particular, NA2 is preferably 0.60 or 0.65. NA3 is preferably 0.4 or more and 0.55 or less. In particular, NA3 is preferably 0.45 or 0.53.
対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界は、第三光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界は、第二光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。 The boundary between the central region and the peripheral region of the objective optical element is 0.9 · NA 3 or more and 1.2 · NA 3 or less (more preferably 0.95 · NA 3 or more, 1.15 · It is preferably formed in a portion corresponding to the range of NA3 or less. More preferably, the boundary between the central region and the peripheral region of the objective optical element is formed in a portion corresponding to NA3. The boundary between the peripheral area and the most peripheral area of the objective optical element is 0.9 · NA 2 or more and 1.2 · NA 2 or less (more preferably 0.95 · NA 2 or more, 1) when the second light beam is used. .15 · NA2 or less) is preferable. More preferably, the boundary between the peripheral region and the most peripheral region of the objective optical element is formed in a portion corresponding to NA2.
対物光学素子を通過した第三光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第三光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に存在することが好ましい。 When the third light beam that has passed through the objective optical element is condensed on the information recording surface of the third optical disk, it is preferable that the spherical aberration has at least one discontinuous portion. In that case, the discontinuous portion is in a range of 0.9 · NA 3 or more and 1.2 · NA 3 or less (more preferably 0.95 · NA 3 or more and 1.15 · NA 3 or less) when the third light beam is used. It is preferable that it exists in.
また、球面収差が連続していて、不連続部を有さない場合であって、対物光学素子を通過した第三光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０２μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０８μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０１μｍ以下である。 Further, when spherical aberration is continuous and does not have a discontinuous portion, and the third light flux that has passed through the objective optical element is condensed on the information recording surface of the third optical disk, NA2 It is preferable that the absolute value of the longitudinal spherical aberration is 0.03 μm or more, and in NA3, the absolute value of the longitudinal spherical aberration is 0.02 μm or less. More preferably, in NA2, the absolute value of longitudinal spherical aberration is 0.08 μm or more, and in NA3, the absolute value of longitudinal spherical aberration is 0.01 μm or less.
また、回折効率は回折構造の輪帯深さに依存するので、光ピックアップ装置の用途に応じて、中央領域の各波長に対する回折効率を適宜設定可能である。例えば、第１光ディスクに対して記録及び再生を行い、第二、第三光ディスクに対して再生のみ行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域及び／又は周辺領域の回折効率を、第一光束を重視して設定するのが好ましい。一方、第１光ディスクに対して再生のみを行い、第二、第三光ディスクに対して記録及び再生を行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域の回折効率を、第二、第三光束を重視して設定し、周辺領域の回折効率を第二光束を重視して設定するのが好ましい。 In addition, since the diffraction efficiency depends on the ring zone depth of the diffractive structure, the diffraction efficiency for each wavelength in the central region can be appropriately set according to the use of the optical pickup device. For example, in the case of an optical pickup device that performs recording and reproduction with respect to the first optical disc and only reproduction with respect to the second and third optical discs, the diffraction efficiency of the central region and / or the peripheral region is set to the first luminous flux. It is preferable to set with emphasis. On the other hand, in the case of an optical pickup device that performs only reproduction with respect to the first optical disc and performs recording and reproduction with respect to the second and third optical discs, the diffraction efficiency in the central region is emphasized, and the second and third light beams are emphasized. It is preferable to set the diffraction efficiency in the peripheral region with the second light flux as important.
何れの場合でも、下記条件式（１２）を満たすようにすることで、各領域の面積加重平均により計算される第一光束の回折効率を高く確保することが可能となる。 In any case, by satisfying the following conditional expression (12), it is possible to ensure high diffraction efficiency of the first light flux calculated by the area weighted average of each region.
η１１≦η２１ （１２）
但し、η１１は中央領域における第一光束の回折効率を表し、η２１は周辺領域における第一光束の回折効率を表す。なお、中央領域の回折効率を第二、第三波長の光束重視とした場合には、中央領域の第一光束の回折効率は低くなるが、第１光ディスクの開口数が第３光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第一光束の有効径全体で考えると中央領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。
η11 ≦ η21 (12)
However, η11 represents the diffraction efficiency of the first light flux in the central region, and η21 represents the diffraction efficiency of the first light flux in the peripheral region. When the diffraction efficiency of the central region is focused on the light fluxes of the second and third wavelengths, the diffraction efficiency of the first light flux of the central region is low, but the numerical aperture of the first optical disc is the numerical aperture of the third optical disc. If it is larger than the above, if the entire effective diameter of the first light flux is considered, the lowering of the diffraction efficiency in the central region does not have a significant effect.
なお、本明細書における回折効率は、以下のように定義することができる。
［１］同一の焦点距離、レンズ厚さ、開口数を有し、同一の材料で形成され、第一及び第二光路差付与構造が形成されない対物光学素子の透過率を、中央領域、周辺領域に分けて測定する。この際、中央領域の透過率は、周辺領域に入射する光束を遮断して測定し、周辺領域の透過率は中央領域に入射する光束を遮断して測定する。
［２］第一及び第二光路差付与構造を有する対物光学素子の透過率を、中央領域と周辺領域に分けて測定する。
［３］上記［２］の結果を［１］の結果で割った値を各領域の回折効率とする。
In addition, the diffraction efficiency in this specification can be defined as follows.
[1] The transmittance of an objective optical element having the same focal length, lens thickness, and numerical aperture, formed of the same material, and not having the first and second optical path difference providing structures, is represented by a central region and a peripheral region. Measure separately. At this time, the transmittance of the central region is measured by blocking the light beam incident on the peripheral region, and the transmittance of the peripheral region is measured by blocking the light beam incident on the central region.
[2] The transmittance of the objective optical element having the first and second optical path difference providing structures is measured separately for the central region and the peripheral region.
[3] The value obtained by dividing the result of [2] by the result of [1] is the diffraction efficiency of each region.
また、第一光束乃至第三光束の何れか二つの光束の光利用効率が８０％以上であって、残りの一つの光束の光利用効率を３０％以上、８０％以下にするようにしてもよい。残りの一つの光束の光利用効率を４０％以上、７０％以下にするようにしてもよい。この場合、光利用効率を３０％以上、８０％以下（または４０％以上、７０％以下）とする光束は、第三光束であることが好ましい。 Further, the light utilization efficiency of any two of the first light flux to the third light flux may be 80% or more, and the light utilization efficiency of the remaining one light flux may be 30% or more and 80% or less. Good. The light utilization efficiency of the remaining one light beam may be 40% or more and 70% or less. In this case, it is preferable that the light beam having a light use efficiency of 30% or more and 80% or less (or 40% or more and 70% or less) is a third light beam.
なお、ここでいう光利用効率とは、第一光路差付与構造及び第二光路差付与構造が形成された対物光学素子（第三光路差付与構造が形成されていてもよい）により光ディスクの情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＡとし、同一の材料から形成され、且つ、同一の焦点距離、軸上厚さ、開口数、波面収差を有し、第一光路差付与構造、第二光路差付与構造及び第三光路差付与構造が形成されない対物光学素子により、光情報記録媒体の情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＢとしたとき、Ａ／Ｂにより算出するものとする。なお、ここでいうエアリーディスクとは、集光スポットの光軸を中心とする半径ｒ’の円をいう。ｒ’＝０．６１・λ／ＮＡで表される。 Here, the light utilization efficiency is information on the optical disk by an objective optical element (the third optical path difference providing structure may be formed) on which the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are formed. The amount of light in the airy disk of the focused spot formed on the recording surface is A, and is formed of the same material and has the same focal length, axial thickness, numerical aperture, and wavefront aberration. The objective optical element in which the optical path difference providing structure, the second optical path difference providing structure, and the third optical path difference providing structure are not formed is used to change the amount of light in the airy disk of the focused spot formed on the information recording surface of the optical information recording medium. , It shall be calculated by A / B. Here, the Airy disk refers to a circle having a radius r ′ centered on the optical axis of the focused spot. r ′ = 0.61 · λ / NA.
また、第一光路差付与構造を通過した第三光束において、最大の光量となる回折次数の回折光の光量と、次に大きな光量となる回折次数の回折光の光量の差、即ち、第一ベストフォーカスを形成する回折光の光量と、第二ベストフォーカスを形成する回折光の光量の差が、０％以上、２０％以下である場合、特に第３光ディスクにおけるトラッキング特性を良好に保つことが困難であるが、本発明に係る形態は、そのような状況においても、トラッキング特性を良好にすることを可能とする。 Further, in the third light flux that has passed through the first optical path difference providing structure, the difference between the light amount of the diffracted light having the maximum light amount and the light amount of the diffracted light having the next largest light amount, that is, the first light amount, When the difference between the light amount of the diffracted light forming the best focus and the light amount of the diffracted light forming the second best focus is 0% or more and 20% or less, particularly the tracking characteristic in the third optical disk can be kept good. Although difficult, the form according to the present invention makes it possible to improve the tracking characteristics even in such a situation.
第一光束、第二光束及び第三光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第一光束が対物光学素子に入射する時の、対物光学素子の倍率ｍ１が、下記の式（３）を満たすことである。
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （３）
The first light beam, the second light beam, and the third light beam may be incident on the objective optical element as parallel light, or may be incident on the objective optical element as divergent light or convergent light. Preferably, the magnification m1 of the objective optical element when the first light beam enters the objective optical element satisfies the following formula (3).
−0.02 <m1 <0.02 (3)
一方で、第一光束を発散光として対物光学素子に入射する場合、第１光束が対物光学素子へ入射する時の、対物光学素子の倍率ｍ１が、下記の式（３）‘を満たすことが好ましい。
−０．１０＜ｍ１＜０．００ （３）‘
On the other hand, when the first light flux is incident on the objective optical element as diverging light, the magnification m1 of the objective optical element when the first light flux is incident on the objective optical element satisfies the following expression (3) ′. preferable.
−0.10 <m1 <0.00 (3) ′
また、第二光束を平行光又は略平行光として対物光学素子に入射させる場合、第二光束が対物光学素子へ入射する時の、対物光学素子の倍率ｍ２が、下記の式（４）を満たすことが好ましい。
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （４）
In addition, when the second light flux is incident on the objective optical element as parallel light or substantially parallel light, the magnification m2 of the objective optical element when the second light flux enters the objective optical element satisfies the following expression (4). It is preferable.
−0.02 <m2 <0.02 (4)
一方で、第二光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第二光束が対物光学素子へ入射する時の、対物光学素子の倍率ｍ２が、下記の式（４’）を満たすことが好ましい。 On the other hand, when the second light flux is incident on the objective optical element as diverging light, the magnification m2 of the objective optical element when the second light flux is incident on the objective optical element satisfies the following formula (4 ′). preferable.
−０．１０＜ｍ２＜０．００ （４’） -0.10 <m2 <0.00 (4 ')
また、第三光束を平行光又は略平行光として対物光学素子に入射させる場合、第三光束が対物光学素子へ入射する時の、対物光学素子の倍率ｍ３が、下記の式（１５）を満たすことが好ましい。第三光束が平行光である場合、トラッキングにおいて問題が発生しやすくなるが、本発明は第三光束が平行光であっても、良好なトラッキング特性を得ることを可能とし、３つの異なる光ディスクに対して記録及び／又は再生を適切に行う事を可能とする。
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （５）
When the third light beam is incident on the objective optical element as parallel light or substantially parallel light, the magnification m3 of the objective optical element when the third light beam enters the objective optical element satisfies the following formula (15). It is preferable. When the third light beam is parallel light, a problem easily occurs in tracking. However, even if the third light beam is parallel light, the present invention makes it possible to obtain a good tracking characteristic, and can be applied to three different optical disks. On the other hand, recording and / or reproduction can be appropriately performed.
−0.02 <m3 <0.02 (5)
一方で、第三光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第三光束が対物光学素子へ入射する時の、対物光学素子の倍率ｍ３が、下記の式（６）を満たすことが好ましい。
−０．１０＜ｍ３＜０．００ （６）
On the other hand, when the third light beam is incident on the objective optical element as diverging light, the magnification m3 of the objective optical element when the third light beam is incident on the objective optical element preferably satisfies the following formula (6). .
-0.10 <m3 <0.00 (6)
また、第３光ディスクを用いる際の対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．２０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。好ましくは、０．３ｍｍ以上、１．２０ｍｍ以下である。次に、第２光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．４ｍｍ以上、１．３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．４ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下であることが好ましい。 In addition, the working distance (WD) of the objective optical element when using the third optical disk is preferably 0.20 mm or more and 1.5 mm or less. Preferably, it is 0.3 mm or more and 1.20 mm or less. Next, the WD of the objective optical element when using the second optical disk is preferably 0.4 mm or more and 1.3 mm or less. Further, the WD of the objective optical element when using the first optical disk is preferably 0.4 mm or more and 1.2 mm or less.
対物光学素子の入射瞳径は、第２光ディスクを用いる際に、φ２．２ｍｍ以上、φ４．５ｍｍ以下であることが好ましい。 The entrance pupil diameter of the objective optical element is preferably φ2.2 mm or more and φ4.5 mm or less when the second optical disc is used.
本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。 An optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention includes an optical disc drive apparatus having the optical pickup device described above.
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。 Here, the optical disk drive apparatus provided in the optical information recording / reproducing apparatus will be described. The optical disk drive apparatus can hold an optical disk mounted from the optical information recording / reproducing apparatus main body containing the optical pickup apparatus or the like. There are a system in which only the tray is taken out, and a system in which the optical disc drive apparatus main body in which the optical pickup device is stored is taken out to the outside.
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。 ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。 An optical information recording / reproducing apparatus using each of the above-described methods is generally equipped with the following components, but is not limited thereto. An optical pickup device housed in a housing or the like, a drive source of an optical pickup device such as a seek motor that moves the optical pickup device together with the housing toward the inner periphery or outer periphery of the optical disc, and the optical pickup device housing the inner periphery or outer periphery of the optical disc These include a transfer means of an optical pickup device having a guide rail or the like that guides toward the head, a spindle motor that rotates the optical disk, and the like.
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。 In addition to these components, the former method is provided with a tray that can be held in a state in which an optical disk is mounted and a loading mechanism for sliding the tray, and the latter method has no tray and loading mechanism. It is preferable that each component is provided in a drawer corresponding to a chassis that can be pulled out to the outside.
本発明によれば、簡単且つ低コストの構成で、異なる３種の光ディスク（例えば、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの３つの光ディスク）に対して、一つの対物光学素子で情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる。加えて、３つの異なる光ディスクの全てにおいて、無限系の光学系を用いる場合であっても、トラッキング、特に第３光ディスクの記録及び／又は再生を行う際のトラッキングの正確性を保つことができる光ピックアップ装置、対物光学素子および光情報記録再生装置を提供することが可能となる。さらに、単玉の対物光学素子で、異なる３種の光ディスクに対して、情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置、対物光学素子および光情報記録再生装置を提供することが可能になる。さらに、対物光学素子として、プラスチックレンズを用いたとしても、温度特性を良好にし、３種類の光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置、対物光学素子及び光情報記録再生装置を提供することが可能になる。 According to the present invention, one objective optical element is provided for three different types of optical disks (for example, a high-density optical disk using a blue-violet laser light source and three optical disks of DVD and CD) with a simple and low-cost configuration. Thus, information can be properly recorded and / or reproduced. In addition, even in the case where an infinite optical system is used in all three different optical discs, light that can maintain tracking, particularly tracking accuracy during recording and / or reproduction of the third optical disc. It is possible to provide a pickup device, an objective optical element, and an optical information recording / reproducing device. Furthermore, an optical pickup device, an objective optical element, and an optical information recording / reproducing apparatus capable of appropriately recording and / or reproducing information with respect to three different types of optical disks with a single objective optical element are provided. Is possible. Furthermore, even if a plastic lens is used as the objective optical element, an optical pickup device, an objective optical element, and an optical pickup device capable of improving temperature characteristics and appropriately recording and / or reproducing information on three types of optical disks An optical information recording / reproducing apparatus can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図３は、異なる光ディスクであるＨＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＨＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the optical pickup apparatus PU1 of the present embodiment that can appropriately record and / or reproduce information on HD, DVD, and CD, which are different optical disks. Such an optical pickup device PU1 can be mounted on an optical information recording / reproducing device. Here, the first optical disk is HD, the second optical disk is DVD, and the third optical disk is CD. The present invention is not limited to the present embodiment.
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴ、コリメートレンズＣＬ偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第一光束）を射出する第一半導体レーザＬＤ１（第一光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第一の受光素子ＰＤ１と、レーザモジュールＬＭ等を有する。 The optical pickup device PU1 emits a laser beam (first beam) having a wavelength λ1 = 405 nm that is emitted when information is recorded / reproduced with respect to the objective optical element OBJ, aperture stop ST, collimator lens CL polarization dichroic prism PPS, BD. A first semiconductor laser LD1 (first light source) that emits light, a first light receiving element PD1 that receives a reflected light beam from the information recording surface RL1 of the BD, a laser module LM, and the like.
また、レーザモジュールＬＭは、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６５８ｎｍのレーザ光束（第二光束）を射出する第二半導体レーザＥＰ１（第二光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第三光束）を射出する第三半導体レーザＥＰ２（第三光源）と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第二の受光素子ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第三の受光素子ＤＳ２と、プリズムＰＳと、を有している。 The laser module LM includes a second semiconductor laser EP1 (second light source) that emits a laser beam (second beam) having a wavelength λ2 = 658 nm, which is emitted when information is recorded / reproduced with respect to a DVD, and a CD. A third semiconductor laser EP2 (third light source) that emits a laser beam (third beam) having a wavelength λ3 = 785 nm and is reflected from the information recording surface RL2 of the DVD. It has a second light receiving element DS1 that receives the light beam, a third light receiving element DS2 that receives the reflected light beam from the information recording surface RL3 of the CD, and a prism PS.
図１及び図４に示されるように、本実施の形態の対物光学素子ＯＢＪにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された周辺領域ＭＤと、更にその周囲に配置された最周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。図示していないが、中央領域ＣＮには、第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳した第一光路差付与構造が形成され、周辺領域ＭＤには第二光路差付与構造が形成されている。また、最周辺領域ＯＴには、第三光路差付与構造が形成されている（以下の実施例１）ものと第三光路差付与構造が形成されず屈折面のもの（以下の実施例２）ものとがある。第一基礎構造は、通過した第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。又、第二基礎構造は、通過した第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。更に、第二光路差付与構造は、通過した第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。又、第三光路差付与構造は、通過した第一光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。なお、図１及び図４の中央領域、周辺領域、最周辺領域の面積などの比率は正確には表されていない。 As shown in FIGS. 1 and 4, in the objective optical element OBJ of the present embodiment, a central region CN including the optical axis on the aspherical optical surface on the light source side, a peripheral region MD arranged around the central region CN, Further, the outermost peripheral region OT disposed around the periphery is formed concentrically with the optical axis as the center. Although not shown, a first optical path difference providing structure in which the first basic structure and the second basic structure are superimposed is formed in the central area CN, and a second optical path difference providing structure is formed in the peripheral area MD. Yes. Further, the outermost peripheral region OT has a third optical path difference providing structure (the following Example 1), and the third optical path difference providing structure is not formed and has a refractive surface (the following Example 2). There is a thing. The first basic structure makes the second-order diffracted light amount of the first light beam passed through larger than any other order diffracted light amount, and the first-order diffracted light amount of the second light beam larger than any other order diffracted light amount. Then, the first-order diffracted light amount of the third light flux is made larger than any other order diffracted light amount. In addition, the second basic structure makes the 0th-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed larger than any other order diffracted light quantity, and the 0th-order diffracted light quantity of the second light beam is greater than any other order diffracted light quantity. And the ± 1st-order diffracted light quantity of the third light flux is made larger than any other order diffracted light quantity. Further, the second optical path difference providing structure makes the second-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through larger than any other order diffracted light amount, and the first-order diffracted light amount of the second light beam becomes any other order of diffraction. The first order diffracted light quantity of the third light flux is made larger than any other order diffracted light quantity. Further, the third optical path difference providing structure makes the fifth-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed larger than any other order diffracted light quantity, and the third-order diffracted light quantity of the second light beam is made to be any other order of diffraction. The second order diffracted light quantity of the third light flux is made larger than any other order diffracted light quantity. Note that the ratios of the areas of the central region, the peripheral region, and the outermost peripheral region in FIGS. 1 and 4 are not accurately represented.
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第一光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された（最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。 The divergent light beam of the first light beam (λ1 = 405 nm) emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 is transmitted through the polarization dichroic prism PPS, converted into a parallel light beam by the collimator lens CL, and then straightened by a quarter wavelength plate (not shown). The polarized light is converted into circularly polarized light, the diameter of the light beam is regulated by the stop ST, and is incident on the objective optical element OBJ. Here, the light beam condensed by the central region and the peripheral region of the objective optical element OBJ (the light beam that has passed through the most peripheral region is flared and forms a spot peripheral portion) is a protective substrate PL1 having a thickness of 0.6 mm. And the spot formed on the HD information recording surface RL1.
情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過した後、第一の受光素子ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第一の受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。 The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL1 is again transmitted through the objective optical element OBJ and the aperture stop ST, and then converted from circularly polarized light to linearly polarized light by a quarter wavelength plate (not shown), and by the collimating lens CL. A converged light beam is transmitted through the polarization dichroic prism PPS, and then converges on the light receiving surface of the first light receiving element PD1. Then, by using the output signal of the first light receiving element PD1 to focus or track the objective optical element OBJ by the biaxial actuator AC, information recorded on the HD can be read.
赤色半導体レーザＥＰ１から射出された第二光束（λ２＝６５８ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物光学素子ＯＢＪに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域と周辺領域と最周辺領域により集光された光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。 The divergent light beam of the second light beam (λ2 = 658 nm) emitted from the red semiconductor laser EP1 is reflected by the prism PS, then reflected by the polarization dichroic prism PPS, converted into a parallel light beam by the collimator lens CL, and is not shown in the figure. The light is converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the quarter wavelength plate and enters the objective optical element OBJ. Here, the light beam condensed by the central region, the peripheral region, and the most peripheral region of the objective optical element OBJ becomes a spot formed on the information recording surface RL2 of the DVD via the protective substrate PL2 having a thickness of 0.6 mm. , Forming the center of the spot.
情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第二の受光素子ＤＳ１に収束する。そして、第二の受光素子ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。 The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 is again transmitted through the objective optical element OBJ and the aperture stop ST, and then converted from circularly polarized light to linearly polarized light by a quarter wavelength plate (not shown), and by the collimating lens CL. After being reflected by the polarization dichroic prism PPS, after being reflected by the polarization dichroic prism PPS, it is reflected twice in the prism and then converges on the second light receiving element DS1. The information recorded on the DVD can be read using the output signal of the second light receiving element DS1.
赤外半導体レーザＥＰ２から射出された第三光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物光学素子ＯＪＴに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域により集光された（周辺領域及び最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。 The divergent light beam of the third light beam (λ3 = 785 nm) emitted from the infrared semiconductor laser EP2 is reflected by the prism PS, then reflected by the polarization dichroic prism PPS, converted into a parallel light beam by the collimator lens CL, and then shown in the drawing. It is converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the quarter wave plate that is not, and enters the objective optical element OJT. Here, the light beam condensed by the central region of the objective optical element OBJ (the light beam that has passed through the peripheral region and the most peripheral region is flared and forms a spot peripheral part) is a protective substrate PL3 having a thickness of 1.2 mm. And the spot formed on the information recording surface RL3 of the CD.
情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第三の受光素子ＤＳ２に収束する。そして、第三の受光素子ＤＳ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。 The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL3 is transmitted again through the objective optical element OBJ and the aperture stop ST, and then converted from circularly polarized light to linearly polarized light by a quarter wavelength plate (not shown), and by the collimating lens CL. After being reflected by the polarization dichroic prism PPS, after being reflected by the polarization dichroic prism PPS, it is reflected twice in the prism and then converges on the third light receiving element DS2. The information recorded on the CD can be read using the output signal of the third light receiving element DS2.
＜実施例＞
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。以下の実施例において、対物光学素子は、単玉のポリオレフィン製のプラスチックレンズである。対物光学素子の光学面の中央領域ＣＮの全面には、第一光路差付与構造が形成されている。光学面の周辺領域ＭＤの全面には、第二光路差付与構造が形成されている。実施例１においては、光学面の最周辺領域ＯＴの全面には、第三光路差付与構造が形成されており、実施例２においては、最周辺領域ＯＴは非球面の屈折面である。
<Example>
Next, examples that can be used in the above-described embodiment will be described. In the following examples, the objective optical element is a single plastic lens made of polyolefin. A first optical path difference providing structure is formed on the entire surface of the central region CN of the optical surface of the objective optical element. A second optical path difference providing structure is formed on the entire surface of the peripheral area MD of the optical surface. In the first embodiment, the third optical path difference providing structure is formed on the entire surface of the outermost peripheral region OT of the optical surface. In the second embodiment, the outermost peripheral region OT is an aspheric refracting surface.
また、実施例１〜２において、第一光路差付与構造は、第一基礎構造と第二基礎構造とが重畳された構造となっており、鋸歯状の回折構造とバイナリ構造とが重畳された形状となっている。断面形状は、図２（ｃ）で示されているような形状である。鋸歯状の回折構造である第一基礎構造は、第１光束の２次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。また、バイナリ構造である第二基礎構造は、所謂、波長選択回折構造であり、第１光束の０次の回折光（透過光）の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光（透過光）の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の±１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。 In Examples 1 and 2, the first optical path difference providing structure is a structure in which the first basic structure and the second basic structure are superimposed, and the sawtooth diffraction structure and the binary structure are superimposed. It has a shape. The cross-sectional shape is a shape as shown in FIG. The first basic structure, which is a sawtooth diffractive structure, makes the light amount of the second-order diffracted light of the first light beam larger than the light amount of diffracted light of any other order (including 0th order, that is, transmitted light), The light quantity of the first-order diffracted light of the light beam is made larger than the light quantity of the diffracted light of any other order (including 0th order, that is, transmitted light), and the light quantity of the first-order diffracted light of the third light flux is changed to any other order ( It is designed to be larger than the diffracted light amount of the 0th order (including transmitted light). The second basic structure that is a binary structure is a so-called wavelength-selective diffraction structure, in which the light amount of the 0th-order diffracted light (transmitted light) of the first light flux is made larger than the light amount of any other order of diffracted light. The light amount of the 0th-order diffracted light (transmitted light) of the second light beam is made larger than the light amount of any other order diffracted light, and the light amount of the ± 1st-order diffracted light of the third light beam is set to any other order (0 It is designed to be larger than the next diffracted light amount (including transmitted light).
また、実施例１〜２において、第一光路差付与構造は、図２（ｃ）に示すように、中央領域の光軸側の領域においては、段差が光軸側を向いている鋸歯状の構造とバイナリ構造が重畳されており、中央領域の周辺領域側の領域においては、段差が光軸側とは逆を向いている鋸歯状の構造とバイナリ構造が重畳されており、その間には、鋸歯状の構造の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている。この遷移領域は、回折構造により透過波面に付加される光路差を光路差関数で表現した時、光路差関数の極値となる点に相当する領域である。なお、光路差関数が極値となる点を持つと、光路差関数の傾きが小さくなるので、輪帯ピッチを広げることが可能となり、回折構造の形状誤差による透過率低下を抑制できる。 Moreover, in Examples 1-2, as shown in FIG.2 (c), the 1st optical path difference providing structure is a saw-tooth shape in which the level | step difference has faced the optical axis side in the area | region of the optical axis side of a center area | region. The structure and the binary structure are superimposed, and in the region on the peripheral region side of the central region, the sawtooth structure and the binary structure in which the step is opposite to the optical axis side are superimposed, and in between, A transition region necessary for switching the direction of the step of the sawtooth structure is provided. This transition region is a region corresponding to a point that becomes an extreme value of the optical path difference function when the optical path difference added to the transmitted wavefront by the diffractive structure is expressed by the optical path difference function. Note that if the optical path difference function has an extreme point, the inclination of the optical path difference function becomes small, so that the annular zone pitch can be widened, and the decrease in transmittance due to the shape error of the diffractive structure can be suppressed.
実施例１〜２において、第二光路差付与構造は、第一基礎構造のみからなっており、鋸歯状の形状となっている。鋸歯状の回折構造である第一基礎構造は、第１光束の２次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。 In Examples 1-2, the 2nd optical path difference providing structure consists only of a 1st foundation structure, and has a saw-tooth shape. The first basic structure, which is a sawtooth diffractive structure, makes the light amount of the second-order diffracted light of the first light beam larger than the light amount of diffracted light of any other order (including 0th order, that is, transmitted light), The light quantity of the first-order diffracted light of the light beam is made larger than the light quantity of the diffracted light of any other order (including 0th order, that is, transmitted light), and the light quantity of the first-order diffracted light of the third light flux is changed to any other order ( It is designed to be larger than the diffracted light amount of the 0th order (including transmitted light).
実施例１において、第三光路差付与構造は、第三基礎構造のみからなっており、鋸歯状の形状となっている。鋸歯状の回折構造である第三基礎構造は、第１光束の５次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の３次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の２次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。 In Example 1, the third optical path difference providing structure is composed only of the third basic structure, and has a sawtooth shape. The third basic structure, which is a sawtooth diffractive structure, makes the light amount of the fifth-order diffracted light of the first light beam larger than the light amount of diffracted light of any other order (including 0th order, that is, transmitted light). The light amount of the third-order diffracted light of the light beam is made larger than the light amount of the diffracted light of any other order (including 0th order, that is, transmitted light), and the light amount of the second-order diffracted light of the third light beam is changed to any other order ( It is designed to be larger than the diffracted light amount of the 0th order (including transmitted light).
表１に実施例１のレンズデータ、表２に実施例２のレンズデータを示す。なお、これ以降において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。 Table 1 shows lens data of Example 1, and Table 2 shows lens data of Example 2. In the following, a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3) is expressed using E (for example, 2.5E−3).
対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に、表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。 The optical surface of the objective optical element is formed as an aspherical surface that is symmetric about the optical axis and is defined by a mathematical formula in which the coefficients shown in Table 1 are substituted into Formula 1.
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ２ｉは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。 Here, X (h) is an axis in the optical axis direction (the light traveling direction is positive), κ is a conical coefficient, A2i is an aspherical coefficient, and h is a height from the optical axis.
また、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数２２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。 Further, the optical path length given to the light flux of each wavelength by the diffractive structure is defined by an equation in which the coefficients shown in the table are substituted into the optical path difference function of Formula 22.
尚、λは入射光束の波長、λＢは設計波長（ブレーズ化波長）、ｄｏｒは回折次数、Ｃ２ｉは光路差関数の係数である。 Λ is the wavelength of the incident light beam, λB is the design wavelength (blazed wavelength), dor is the diffraction order, and C2i is a coefficient of the optical path difference function.
尚、実施例１におけるｄ／ｆ１は、０．６９であり、Ｌ／ｆ３は、０．１３７である。また、実施例２におけるｄ／ｆ１は、０．５４であり、Ｌ／ｆ３は、０．０８２である。 In Example 1, d / f1 is 0.69, and L / f3 is 0.137. Moreover, d / f1 in Example 2 is 0.54, and L / f3 is 0.082.
ＡＣ 二軸アクチュエータ
ＰＰＳ 偏光ダイクロイックプリズム
ＣＬ コリメートレンズ
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＬＭ レーザモジュール
ＯＢＪ 対物光学素子
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＬ３ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＣＮ 中央領域
ＭＤ 周辺領域
ＯＴ 最周辺領域
AC biaxial actuator PPS polarization dichroic prism CL collimating lens LD1 blue-violet semiconductor laser LM laser module OBJ objective optical element PL1 protective substrate PL2 protective substrate PL3 protective substrate PU1 optical pickup device RL1 information recording surface RL2 information recording surface RL3 information recording surface CN center Area MD Peripheral area OT Most peripheral area
Claims (48)
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットよりも光量が大きく、前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第一ベストフォーカスの次に大きく、
前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、下記の式（１）の関係を満たし、
更に（２）式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
０．０５＜Ｌ／ｆ３＜０．２０ （１）
０．５≦ｄ／ｆ１≦１．０ （２）
但し、ｆ３［ｍｍ］は前記第一光路差付与構造を通過し、前記第一ベストフォーカスを形成する前記第三光束の焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離を指す。又、前記対物光学素子の前記第一光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）、前記対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）とする。 A first light source that emits a first light beam with a first wavelength λ1, a second light source that emits a second light beam with a second wavelength λ2 (λ2> λ1), and a third light beam with a third wavelength λ3 (λ3> λ2) And the first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having a protective substrate having a thickness of t1, and the second light beam has a thickness of t2 (0.9 · t1). The third optical disc is focused on the information recording surface of the second optical disc having the protective substrate of <t2 <1.1 · t1), and the third light flux is provided on the third optical disc having the protective substrate of thickness t3 (t2 <t3). An objective optical element for condensing on the information recording surface, condensing the first light beam on the information recording surface of the first optical disk, and recording the second light beam on the information recording surface of the second optical disk. And condensing the third light flux on the information recording surface of the third optical disc. In the recording and / or an optical pickup apparatus for reproducing information,
The optical surface of the objective optical element has at least two regions of a central region and a peripheral region around the central region, the central region has a first optical path difference providing structure, and the peripheral region has a second optical path. Having a difference-giving structure,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the central area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, The second light flux passing through the area is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux passing through the central area is taken as the third light flux. Focusing on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the peripheral area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, and the peripheral Focusing the second light flux passing through the area on the information recording surface of the second optical disc so that information can be recorded and / or reproduced;
A first best focus and a second best focus are formed by the third light flux that has passed through the first optical path difference providing structure of the objective optical element, and the amount of light of the first best focus is formed by the third light flux. The amount of light is larger than any other spot, and the amount of light of the second best focus is next to the first best focus,
The first best focus and the second best focus satisfy the relationship of the following formula (1):
Furthermore, the optical pick-up apparatus characterized by satisfy | filling (2) Formula.
0.05 <L / f3 <0.20 (1)
0.5 ≦ d / f1 ≦ 1.0 (2)
However, f3 [mm] indicates the focal length of the third light flux that passes through the first optical path difference providing structure and forms the first best focus, and L [mm] indicates the first best focus and the second best focus. Refers to the distance between best focus. The focal length of the first optical flux of the objective optical element is f1 (mm), and the center thickness of the objective optical element is d (mm).
前記スポット中心部が前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、前記スポット中間部及び前記スポット周辺部は前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられず、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、前記第３光ディスクの情報記録面上で前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。 In the spot formed on the information recording surface of the third optical disc by the third light flux that has passed through the objective optical element, the light amount density is high in the order from the center of the spot toward the outside when viewed from the optical axis direction. A spot center portion, a spot middle portion whose light density is lower than the spot center portion, a spot peripheral portion whose light density is higher than the spot middle portion and lower than the spot center portion are formed,
The spot central portion is used for recording and / or reproducing information of the third optical disc, and the spot intermediate portion and the spot peripheral portion are not used for recording and / or reproducing information of the third optical disc,
The spot peripheral portion is formed on the information recording surface of the third optical disc by the third light flux that has passed through the second optical path difference providing structure of the objective optical element. Optical pickup device.
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （３）
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （４） The magnifications m1 and m2 of the objective optical element of the first light flux and the second light flux satisfy the following expressions (3) and (4), respectively: The optical pickup device described.
−0.02 <m1 <0.02 (3)
−0.02 <m2 <0.02 (4)
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （５） 11. The optical pickup device according to claim 10, wherein a magnification m <b> 3 of the objective optical element of the third light beam satisfies the following expression (5).
−0.02 <m3 <0.02 (5)
−０．１０＜ｍ３＜０．００ （６） 11. The optical pickup device according to claim 10, wherein a magnification m <b> 3 of the objective optical element of the third light beam satisfies the following expression (6).
-0.10 <m3 <0.00 (6)
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットよりも光量が大きく、前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第一ベストフォーカスの次に大きく、
前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、下記の式（１）の関係を満たし、
更に（２）式を満たすことを特徴とする対物光学素子。
０．０５＜Ｌ／ｆ３＜０．２０ （１）
０．５≦ｄ／ｆ１≦１．０ （２）
但し、ｆ３［ｍｍ］は前記第一光路差付与構造を通過し、前記第一ベストフォーカスを形成する前記第三光束の焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離を指す。又、前記対物光学素子の前記第一光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）、中心厚さをｄ（ｍｍ）とする。 A first light source that emits a first light beam with a first wavelength λ1, a second light source that emits a second light beam with a second wavelength λ2 (λ2> λ1), and a third light beam with a third wavelength λ3 (λ3> λ2) And the first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having a protective substrate having a thickness of t1, and the second light beam has a thickness of t2 (0.9 · t1). The third optical disc is focused on the information recording surface of the second optical disc having the protective substrate of <t2 <1.1 · t1), and the third light flux is provided on the third optical disc having the protective substrate of thickness t3 (t2 <t3). An objective optical element for condensing on the information recording surface, condensing the first light beam on the information recording surface of the first optical disk, and recording the second light beam on the information recording surface of the second optical disk. And condensing the third light flux on the information recording surface of the third optical disc. In objective optical element of the recording and / or an optical pickup apparatus for reproducing information,
The optical surface of the objective optical element has at least two regions of a central region and a peripheral region around the central region, the central region has a first optical path difference providing structure, and the peripheral region has a second optical path. Having a difference-giving structure,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the central area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, The second light flux passing through the area is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux passing through the central area is taken as the third light flux. Focusing on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the peripheral area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, and the peripheral Focusing the second light flux passing through the area on the information recording surface of the second optical disc so that information can be recorded and / or reproduced;
A first best focus and a second best focus are formed by the third light flux that has passed through the first optical path difference providing structure of the objective optical element, and the amount of light of the first best focus is formed by the third light flux. The amount of light is larger than any other spot, and the amount of light of the second best focus is next to the first best focus,
The first best focus and the second best focus satisfy the relationship of the following formula (1):
Furthermore, the objective optical element characterized by satisfy | filling (2) Formula.
0.05 <L / f3 <0.20 (1)
0.5 ≦ d / f1 ≦ 1.0 (2)
However, f3 [mm] indicates the focal length of the third light flux that passes through the first optical path difference providing structure and forms the first best focus, and L [mm] indicates the first best focus and the second best focus. Refers to the distance between best focus. The focal length of the first optical flux of the objective optical element is f1 (mm) and the center thickness is d (mm).
前記スポット中心部が前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、前記スポット中間部及び前記スポット周辺部は前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられず、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、前記第３光ディスクの情報記録面上で前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする請求項１７に記載の対物光学素子。 In the spot formed on the information recording surface of the third optical disc by the third light flux that has passed through the objective optical element, the light amount density is high in the order from the center of the spot toward the outside when viewed from the optical axis direction. A spot center portion, a spot middle portion whose light density is lower than the spot center portion, a spot peripheral portion whose light density is higher than the spot middle portion and lower than the spot center portion are formed,
The spot central portion is used for recording and / or reproducing information of the third optical disc, and the spot intermediate portion and the spot peripheral portion are not used for recording and / or reproducing information of the third optical disc,
18. The spot peripheral portion is formed on the information recording surface of the third optical disc by the third light flux that has passed through the second optical path difference providing structure of the objective optical element. Objective optical element.
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （３）
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （４） The magnifications m1 and m2 of the first light beam and the second light beam incident on the objective optical element satisfy the following expressions (3) and (4), respectively: The objective optical element according to claim 1.
−0.02 <m1 <0.02 (3)
−0.02 <m2 <0.02 (4)
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （５） 27. The objective optical element according to claim 26, wherein a magnification m3 of an incident light beam on the objective optical element of the third light flux satisfies the following expression (5).
−0.02 <m3 <0.02 (5)
−０．１０＜ｍ３＜０．００ （６） 27. The objective optical element according to claim 26, wherein the magnification m3 of the third light flux incident on the objective optical element satisfies the following expression (6).
-0.10 <m3 <0.00 (6)
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
更に（２）式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
０．５≦ｄ／ｆ１≦１．０ （２）
但し、前記対物光学素子の前記第一光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）、中心厚さをｄ（ｍｍ）とする。 A first light source that emits a first light beam with a first wavelength λ1, a second light source that emits a second light beam with a second wavelength λ2 (λ2> λ1), and a third light beam with a third wavelength λ3 (λ3> λ2) And the first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having a protective substrate having a thickness of t1, and the second light beam has a thickness of t2 (0.9 · t1). The third optical disc is focused on the information recording surface of the second optical disc having the protective substrate of <t2 <1.1 · t1), and the third light flux is provided on the third optical disc having the protective substrate of thickness t3 (t2 <t3). An objective optical element for condensing on the information recording surface, condensing the first light beam on the information recording surface of the first optical disk, and recording the second light beam on the information recording surface of the second optical disk. And condensing the third light flux on the information recording surface of the third optical disc. In the recording and / or an optical pickup apparatus for reproducing information,
The optical surface of the objective optical element has at least two regions of a central region and a peripheral region around the central region, the central region has a first optical path difference providing structure, and the peripheral region has a second optical path. Having a difference-giving structure,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the central area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, The second light flux passing through the area is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux passing through the central area is taken as the third light flux. Focusing on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the peripheral area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, and the peripheral Focusing the second light flux passing through the area on the information recording surface of the second optical disc so that information can be recorded and / or reproduced;
The first optical path difference providing structure is a structure formed by overlapping at least a first basic structure and a second basic structure,
The first basic structure makes the second-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the first basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the first-order diffracted light quantity of the second light beam An optical path difference providing structure that makes the first order diffracted light quantity of the third light flux larger than any other order diffracted light quantity.
The second basic structure makes the 0th-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the second basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the second-order diffracted light quantity of the second light flux An optical path difference providing structure that is larger than any order of diffracted light quantity and that makes the ± 1st order diffracted light quantity of the third light flux larger than any other order diffracted light quantity,
Furthermore, the optical pick-up apparatus characterized by satisfy | filling (2) Formula.
0.5 ≦ d / f1 ≦ 1.0 (2)
Here, the focal length of the first optical flux of the objective optical element is f1 (mm) and the center thickness is d (mm).
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
更に（２）式を満たすことを特徴とする対物光学素子。
０．５≦ｄ／ｆ１≦１．０ （２）
但し、前記対物光学素子の前記第一光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）、中心厚さをｄ（ｍｍ）とする。 A first light source that emits a first light beam with a first wavelength λ1, a second light source that emits a second light beam with a second wavelength λ2 (λ2> λ1), and a third light beam with a third wavelength λ3 (λ3> λ2) And the first light beam is condensed on the information recording surface of the first optical disk having a protective substrate having a thickness of t1, and the second light beam has a thickness of t2 (0.9 · t1). The third optical disc is focused on the information recording surface of the second optical disc having the protective substrate of <t2 <1.1 · t1), and the third light flux is provided on the third optical disc having the protective substrate of thickness t3 (t2 <t3). An objective optical element for condensing on the information recording surface, condensing the first light beam on the information recording surface of the first optical disk, and recording the second light beam on the information recording surface of the second optical disk. And condensing the third light flux on the information recording surface of the third optical disc. In objective optical element of the recording and / or an optical pickup apparatus for reproducing information,
The optical surface of the objective optical element has at least two regions of a central region and a peripheral region around the central region, the central region has a first optical path difference providing structure, and the peripheral region has a second optical path. Having a difference-giving structure,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the central area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, The second light flux passing through the area is condensed so that information can be recorded and / or reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux passing through the central area is taken as the third light flux. Focusing on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced,
The objective optical element condenses the first light flux passing through the peripheral area of the objective optical element so that information can be recorded and / or reproduced on an information recording surface of the first optical disc, and the peripheral Focusing the second light flux passing through the area on the information recording surface of the second optical disc so that information can be recorded and / or reproduced;
The first optical path difference providing structure is a structure formed by overlapping at least a first basic structure and a second basic structure,
The first basic structure makes the second-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the first basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the first-order diffracted light quantity of the second light beam An optical path difference providing structure that makes the first order diffracted light quantity of the third light flux larger than any other order diffracted light quantity.
The second basic structure makes the 0th-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the second basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the second-order diffracted light quantity of the second light flux An optical path difference providing structure that is larger than any order of diffracted light quantity and that makes the ± 1st order diffracted light quantity of the third light flux larger than any other order diffracted light quantity,
Furthermore, the objective optical element characterized by satisfy | filling (2) Formula.
0.5 ≦ d / f1 ≦ 1.0 (2)
Here, the focal length of the first optical flux of the objective optical element is f1 (mm) and the center thickness is d (mm).
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