JP2011108358A - Optical pickup device and recording device, and reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ピックアップ装置用の集光光学系及び光ピックアップ装置に関し、特に高密度な情報記録又は再生が可能な光ピックアップ装置及びその集光光学系に関する。 The present invention relates to a condensing optical system and an optical pickup device for an optical pickup device, and more particularly to an optical pickup device capable of recording or reproducing information with high density and the condensing optical system thereof.
近年、短波長赤色半導体レーザの実用化に伴い、従来の光ディスク（光情報記録媒体ともいう）である、ＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光ディスクであるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）が開発・製品化されているが、近い将来には、より高密度な情報の記録又は再生を可能とする次世代の光ディスクが登場することが予想される。 In recent years, with the practical application of short-wavelength red semiconductor lasers, high-density optical disks with the same size and large capacity as conventional optical disks (also called optical information recording media), CDs (compact disks). DVDs (digital versatile discs) have been developed and commercialized, but in the near future, next-generation optical discs capable of recording or reproducing higher-density information are expected to appear.
このような次世代の光ディスクを媒体とした光情報記録再生装置の光学系では、記録信号の高密度化を図るため、或いは高密度記録信号を再生するため、対物レンズを介して情報記録面上に集光するスポットの径を小さくすることが要求される。そのためには、光源であるレーザの短波長化や対物レンズの高開口数化が必要となる。現在、短波長レーザ光源としてその実用化が期待されているのは、発振波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザである。 In such an optical system of an optical information recording / reproducing apparatus using a next-generation optical disk as a medium, in order to increase the recording signal density or to reproduce the high-density recording signal, the information recording surface is provided via an objective lens. Therefore, it is required to reduce the diameter of the spot to be condensed. For this purpose, it is necessary to shorten the wavelength of the laser as the light source and to increase the numerical aperture of the objective lens. Currently, a blue-violet semiconductor laser having an oscillation wavelength of about 400 nm is expected to be put to practical use as a short wavelength laser light source.
ところで、レーザ光源の短波長化や対物レンズの高開口数化が進むと、通常のＣＤやＤＶＤのごとき従来の光ディスクに対して情報の記録または再生を行うような、比較的長波長のレーザ光源と低開口数の対物レンズとの組み合わせからなる光ピックアップ装置では、ほとんど無視できる問題でも、より顕在化してくることが予想される。 By the way, when the wavelength of a laser light source is shortened and the numerical aperture of an objective lens is increased, a relatively long wavelength laser light source that records or reproduces information on a conventional optical disk such as a normal CD or DVD. In an optical pickup device composed of a combination of an objective lens with a low numerical aperture, even an almost negligible problem is expected to become more apparent.
その１つがレーザ光源の微少な発振波長の変動により対物レンズで生じる軸上色収差の問題である。光ピックアップ装置において光源として用いられる半導体レーザから出射される光束の波長は一般的に単色であるので、理論上は対物レンズでは軸上色収差は発生しないと考えられる。しかしながら、実際的には半導体レーザの特性の一つとして、出力の変化により瞬時的に波長が数ｎｍほど変化するモードホップ現象を起こす場合がある、しかるに、対物レンズの軸上色収差が補正されていない場合には、モードホップ現象によって集光位置が変化し、情報の記録及び／又は再生においてエラーが生じる可能性がある。 One of them is a problem of axial chromatic aberration that occurs in the objective lens due to minute fluctuations in the oscillation wavelength of the laser light source. Since the wavelength of a light beam emitted from a semiconductor laser used as a light source in an optical pickup device is generally monochromatic, it is theoretically considered that no axial chromatic aberration occurs in an objective lens. However, in practice, one of the characteristics of semiconductor lasers is that a mode hop phenomenon in which the wavelength changes instantaneously by several nanometers due to a change in output may occur. However, the axial chromatic aberration of the objective lens is corrected. If not, the converging position changes due to the mode hop phenomenon, and an error may occur in recording and / or reproducing information.
又、光源の波長が短くなるに従い集光位置の変化量は大きくなるので、光ピックアップ装置の光源として発振波長６００ｎｍ以下の短波長半導体レーザ、特に発振波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いた場合は対物レンズで発生する軸上色収差の補正が必要となる。 In addition, since the amount of change in the condensing position increases as the wavelength of the light source becomes shorter, a short wavelength semiconductor laser with an oscillation wavelength of 600 nm or less, particularly a blue-violet semiconductor laser with an oscillation wavelength of about 400 nm is used as the light source of the optical pickup device. Requires correction of axial chromatic aberration generated in the objective lens.
更に、レーザ光源の短波長化と対物レンズの高開口数化において顕在化する別の問題は、光源の微少な発振波長変動によって対物レンズで発生する球面収差の変動である。光ピックアップ装置において光源として用いられる半導体レーザはその発振波長に±１０ｎｍほどの個体間のばらつきがある。しかるに、基準波長からずれた発振波長をもつ半導体レーザを光源に用いると、対物レンズで発生する球面収差は開口数が大きくなるほど大きくなる。このため、基準波長からずれた発振波長をもつ半導体レーザを使用できないものとすると、光源として使用する半導体レーザの選別が必要となるが、それにより半導体レーザのコストが上昇する。 Furthermore, another problem that becomes apparent when the wavelength of the laser light source is shortened and when the numerical aperture of the objective lens is increased is a variation in spherical aberration generated in the objective lens due to a slight oscillation wavelength variation of the light source. A semiconductor laser used as a light source in an optical pickup device has an individual oscillation variation of about ± 10 nm in its oscillation wavelength. However, when a semiconductor laser having an oscillation wavelength that deviates from the reference wavelength is used as the light source, the spherical aberration generated in the objective lens increases as the numerical aperture increases. For this reason, if a semiconductor laser having an oscillation wavelength deviated from the reference wavelength cannot be used, it is necessary to select a semiconductor laser to be used as a light source, which increases the cost of the semiconductor laser.
又、レーザ光源の短波長化と対物レンズの高開口数化において顕在化する更に別の問題は、温度・湿度変化による対物レンズで発生する球面収差の変動である。すなわち、光ピックアップ装置において一般的に使用されているプラスチックレンズは、温度や湿度変化をうけて変形しやすく、また、屈折率が大きく変化する。プラスチックレンズの温度変化に対する屈折率の変化は−１０×１０−５／℃ほどである。屈折率変化により生じる球面収差は、対物レンズの開口数の４乗に比例して発生するので、従来の光ピックアップ装置に用いられる光学系ではそれほど問題にならなかった屈折率変化による球面収差の変動も、対物レンズの高開口数化においては無視できない量となる。 Further, another problem that becomes apparent when the wavelength of the laser light source is shortened and the numerical aperture of the objective lens is increased is a change in spherical aberration that occurs in the objective lens due to temperature and humidity changes. That is, a plastic lens generally used in an optical pickup device is easily deformed by changes in temperature and humidity, and its refractive index changes greatly. The change of the refractive index with respect to the temperature change of the plastic lens is about −10 × 10 −5 / ° C. Since the spherical aberration caused by the change in the refractive index occurs in proportion to the fourth power of the numerical aperture of the objective lens, the change in the spherical aberration due to the change in the refractive index, which is not so much a problem in the optical system used in the conventional optical pickup device. However, this amount is not negligible when the numerical aperture of the objective lens is increased.
更に、レーザ光源の短波長化と対物レンズの高開口数化において顕在化する別の問題は、光ディスクの保護層（透明基板ともいう）の厚み誤差に起因する光学系の球面収差の変動である。保護層の厚み誤差により生じる球面収差は、対物レンズの開口数の４乗に比例して発生するので、対物レンズの開口数が大きくなるにつれて保護層の厚み誤差の影響が大きくなり、安定した情報の記録または再生が出来なくなる恐れがある。 Furthermore, another problem that becomes apparent when the wavelength of the laser light source is shortened and the numerical aperture of the objective lens is increased is a variation in spherical aberration of the optical system due to a thickness error of the protective layer (also referred to as a transparent substrate) of the optical disk. . The spherical aberration caused by the thickness error of the protective layer is generated in proportion to the fourth power of the numerical aperture of the objective lens. Therefore, as the numerical aperture of the objective lens increases, the influence of the thickness error of the protective layer increases and stable information is obtained. May not be able to record or play back.
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、レーザ光源の発振波長変化、温度・湿度変化、光情報記録媒体の透明基板の厚みの誤差等に起因して光ピックアップ装置の各光学面で発生する球面収差の変動を、簡易な構成で効果的に補正できる集光光学系および光ピックアップ装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention occurs on each optical surface of the optical pickup device due to changes in the oscillation wavelength of the laser light source, changes in temperature and humidity, errors in the thickness of the transparent substrate of the optical information recording medium, etc. An object of the present invention is to provide a condensing optical system and an optical pickup device that can effectively correct fluctuations in spherical aberration with a simple configuration.
更に本発明は、レーザ光源のモードホップ現象に起因して対物レンズで発生する軸上色収差を効果的に補正できる集光光学系および光ピックアップ装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a condensing optical system and an optical pickup device that can effectively correct axial chromatic aberration generated in an objective lens due to a mode hop phenomenon of a laser light source.
又、本発明は、短波長レーザ光源と高開口数の対物レンズを備え、透明基板厚みの異なる複数の情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行える集光光学系および光ピックアップ装置を提供することを目的とする。 In addition, the present invention provides a condensing optical system and an optical pickup device that include a short wavelength laser light source and a high numerical aperture objective lens and can record or reproduce information on a plurality of information recording media having different transparent substrate thicknesses. The purpose is to do.
請求項１に記載の集光光学系は、光源から出射された発散光の発散角を変えるカップリングレンズと、このカップリングレンズを通過した光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズとを含む光情報記録媒体の記録及び／又は再生用の光ピックアップ装置の集光光学系であって、
前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面上に輪帯状の回折構造が形成され、
前記カップリングレンズは２群構成であって、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする。
The condensing optical system according to claim 1 is a coupling lens that changes a divergence angle of diverging light emitted from a light source, and a light beam that has passed through the coupling lens records information via a transparent substrate of an optical information recording medium. A focusing optical system of an optical pickup device for recording and / or reproduction of an optical information recording medium including an objective lens for focusing on a surface,
An annular diffractive structure is formed on at least one optical surface of the optical element constituting the condensing optical system,
The coupling lens has a two-group configuration, and at least one lens group constituting the coupling lens is displaced along the optical axis direction, thereby reducing spherical aberration generated on each optical surface of the condensing optical system. It is characterized by correcting fluctuations.
請求項１に記載の集光光学系は、ＤＶＤより高密度・大容量の次世代の光情報記録媒体に対する記録及び／又は再生を行うための光ピックアップ装置に用いられる集光光学系の好ましい構成に関する。集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面上に、光源の波長が長波長側に微少変動した場合に対物レンズのバックフォーカスが短くなるような波長特性をもつ回折構造を設けることで、青紫色半導体レーザのような短波長光源を用いた際に問題となる対物レンズで発生する軸上色収差を効果的に補正できる。上記回折構造を設けるのは対物レンズより光源側に別途配置されたカップリングレンズ以外の光学素子でもよいが、対物レンズ及び／又はカップリングレンズに設けるほうが集光光学系の構成要素を多くすることがないので光ピックアップ装置を小型化でき好ましい。また、カップリングレンズの光学面に回折構造を設ける場合に、回折のパワーを２つ以上の光学面に分担させることができるので、１つの光学面上に設ける回折構造の最小輪帯間隔を大きくすることが可能となり、回折効率を高めることができる。 The condensing optical system according to claim 1 is a preferable configuration of the condensing optical system used in an optical pickup device for performing recording and / or reproduction on a next-generation optical information recording medium having a higher density and a larger capacity than DVD. About. A diffractive structure having a wavelength characteristic that shortens the back focus of the objective lens when the wavelength of the light source slightly fluctuates toward the long wavelength side is provided on at least one optical surface of the optical element constituting the condensing optical system. Thus, it is possible to effectively correct the axial chromatic aberration generated in the objective lens, which becomes a problem when a short wavelength light source such as a blue-violet semiconductor laser is used. The diffractive structure may be provided by an optical element other than the coupling lens separately arranged on the light source side from the objective lens, but the objective lens and / or the coupling lens increases the number of components of the condensing optical system. This is preferable because the optical pickup device can be miniaturized. Further, when a diffractive structure is provided on the optical surface of the coupling lens, the diffraction power can be shared by two or more optical surfaces, so that the minimum ring interval of the diffractive structure provided on one optical surface is increased. It is possible to increase the diffraction efficiency.
さらに、カップリングレンズを構成する２つのレンズ群のうち、少なくとも１つを光軸方向に沿って変移可能とすることで、集光光学系中の各光学面、特に対物レンズの光学面で生じる球面収差の変動が補正可能となる。従来の光情報記録媒体より高密度に情報を記録及び／又は高密度記録された情報を再生するために必要な高開口数の対物レンズを用いた場合に問題となる、光源の発振波長の微少変動、及び／又は温湿度変化、及び／又は光情報記録媒体の透明基板の厚さの誤差等に起因して対物レンズで大きく発生する球面収差をリアルタイムで補正できるので、常に光情報記録媒体の情報記録面に適正なスポットを形成することができる。 Further, by allowing at least one of the two lens groups constituting the coupling lens to be shifted along the optical axis direction, it occurs on each optical surface in the condensing optical system, particularly on the optical surface of the objective lens. Variations in spherical aberration can be corrected. Finer oscillation wavelength of light source, which is a problem when using an objective lens with a high numerical aperture necessary for recording information and / or reproducing information recorded at a higher density than conventional optical information recording media Spherical aberrations that are greatly generated in the objective lens due to fluctuations and / or temperature / humidity changes and / or errors in the thickness of the transparent substrate of the optical information recording medium can be corrected in real time. Appropriate spots can be formed on the information recording surface.
また、上記のカップリングレンズの変移可能なレンズ群を光軸に沿って動かすことで、集光光学系を形成する光学素子の成形誤差に起因して発生した球面収差も補正可能である。一般に光学素子を金型を用いた成形法で製造する場合、金型の加工誤差や光学素子の成形誤差が発生する、例えば、中心の厚さ誤差や光学面の形状誤差である。これらの誤差によって生じる収差の成分が３次の球面収差であれば、本発明による集光光学系では上記のカップリングレンズの変移可能なレンズ群を光軸に沿って動かすことで補正ができる。したがって、集光光学系を形成する光学素子の製造時の誤差許容量を大きくでき、生産性を高めることができる。 Further, the spherical aberration generated due to the molding error of the optical element forming the condensing optical system can be corrected by moving the movable lens group of the coupling lens along the optical axis. In general, when an optical element is manufactured by a molding method using a mold, a processing error of the mold or a molding error of the optical element occurs, for example, a center thickness error or an optical surface shape error. If the aberration component caused by these errors is a third-order spherical aberration, the condensing optical system according to the present invention can be corrected by moving the movable lens group of the coupling lens along the optical axis. Therefore, it is possible to increase the error tolerance when manufacturing the optical element forming the condensing optical system, and it is possible to increase productivity.
請求項２に記載の集光光学系は、前記光源は６００ｎｍ以下の波長の光を出射し、前記集光光学系中の各屈折面の屈折作用により生じる軸上色収差と、前記回折構造で生じる軸上色収差とが相殺されることを特徴とする。
The condensing optical system according to
請求項２にあるように、６００ｎｍ以下の発振波長を発生する光源を用いることで、従来の光情報記録媒体より高密度に記録及び／又は高密度記緑された情報の再生が光情報記録媒体に対して可能となるが、前述したように集光光学系、特に対物レンズで発生する軸上色収差が問題となる。集光光学系の各屈折面で発生する軸上色収差と逆極性の軸上色収差を前記回折構造で発生させることで、集光光学系を介して光情報記録媒体の情報記録面にスポットを形成したときの波面は軸上色収差が相殺された状態であり、集光光学系全体として光源の波長変動の範囲内で良好に軸上色収差が補正された系とすることができる。 The optical information recording medium can reproduce information recorded and / or recorded at a higher density than a conventional optical information recording medium by using a light source that generates an oscillation wavelength of 600 nm or less. However, as described above, the axial chromatic aberration generated in the condensing optical system, particularly the objective lens, becomes a problem. A spot is formed on the information recording surface of the optical information recording medium through the condensing optical system by generating the axial chromatic aberration of the opposite polarity to the axial chromatic aberration generated on each refractive surface of the condensing optical system. In this case, the wavefront is in a state in which the axial chromatic aberration is cancelled, and the entire focusing optical system can be a system in which the axial chromatic aberration is corrected well within the range of wavelength variation of the light source.
尚、本発明の集光光学系は、光源の発振波長の光に対して、厚さ３ｍｍにおける内部透過率が８５％以上である光学材料から形成されることが好ましい。６００ｎｍ以下、特に４００ｎｍ程度の発振波長をもつ短波長光源を用いた場合は、光学材料の光の吸収による透過率の低下が問題となるが、集光光学系を上記のような内部透過率をもつ材料から形成することで、記録時に光源の出力を大きくしなくても高い光量のスポットを形成でき、また再生時の読み出し信号のＳ／Ｎ比をよくすることができる。 In addition, it is preferable that the condensing optical system of this invention is formed from the optical material whose internal transmittance | permeability in thickness 3mm is 85% or more with respect to the light of the oscillation wavelength of a light source. When a short wavelength light source having an oscillation wavelength of 600 nm or less, particularly about 400 nm is used, there is a problem of a decrease in transmittance due to light absorption of the optical material. However, the condensing optical system has an internal transmittance as described above. By using the material, it is possible to form a spot with a high light amount without increasing the output of the light source during recording, and to improve the S / N ratio of the readout signal during reproduction.
さらに、本発明の集光光学系は飽和吸水率が０．５％以下の光学材料から形成されることが好ましい。このようにすると、集光光学系を構成する各光学素子が空気中の水分を吸収する過程において光学素子中に吸水率の差による屈折率分布が生じにくく、それによって発生する収差や位相変化にともなう回折効率の低下を抑えることができる。特に対物レンズの開口数が大きいと、収差発生や回折効率低下は大きくなる傾向にあるが、上記のようにすることで、それらを十分小さく抑えることができる。 Furthermore, the condensing optical system of the present invention is preferably formed from an optical material having a saturated water absorption of 0.5% or less. In this way, in the process in which each optical element constituting the condensing optical system absorbs moisture in the air, a refractive index distribution due to the difference in water absorption rate is less likely to occur in the optical element, thereby causing aberrations and phase changes caused thereby. The accompanying decrease in diffraction efficiency can be suppressed. In particular, when the numerical aperture of the objective lens is large, the generation of aberrations and the reduction in diffraction efficiency tend to increase. However, by doing as described above, they can be suppressed sufficiently small.
請求項３に記載の集光光学系は、前記カップリングレンズと、前記回折構造が設けてある光学素子と、前記対物レンズとからなる合成系の軸上色収差が次式を満たすことを特徴とする。
│△ｆＢ・ＮＡ２│≦０．２５μｍ （１）
ただし、
ＮＡ：光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに必要な所定の前記対物レンズの像側開口数
△ｆＢ：前記光源の波長が＋１ｎｍ変化したときの合成系の焦点位置の変化（μｍ）。
The condensing optical system according to
│ △ fB ・ NA 2 │ ≦ 0.25μm (1)
However,
NA: Image-side numerical aperture ΔfB of the predetermined objective lens necessary for recording and / or reproduction on the optical information recording medium: change in focal position of the synthesis system when the wavelength of the light source changes by +1 nm (μm) ).
回折構造の作用を利用して集光光学系の各屈折面で発生する軸上色収差を補正した場合には、集光光学系の軸上色収差、すなわちカップリングレンズと回折構造が設けてある光学素子と対物レンズとからなる合成系の軸上色収差が請求項３の条件式（１）を満たすことが好ましい。
When the axial chromatic aberration generated on each refracting surface of the condensing optical system is corrected using the action of the diffractive structure, the axial chromatic aberration of the condensing optical system, that is, an optical device provided with a coupling lens and a diffractive structure is provided. It is preferable that the axial chromatic aberration of the composite system including the element and the objective lens satisfies the conditional expression (1) of
請求項４に記載の集光光学系は、前記光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに必要な所定の前記対物レンズの像側開口数が０．６５以上であって、前記光情報記録媒体の透明基板の厚さが０．６ｍｍ以下であることを特徴とする。
The condensing optical system according to
請求項４にあるように、光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに必要な所定の対物レンズの像側開口数（ＮＡ）を０．６５以上に高めることで（従来の光情報記録媒体、例えばＣＤでは０．４５，ＤＶＤでは０．６０である）、情報記録面上に集光するスポットのサイズを小さくできるので、従来の光情報記録媒体より高密度に記録及び／又は高密度記録された情報の再生が光情報記録媒体に対して可能となる。しかし、このように対物レンズの開口数を高めることで、光軸に対して垂直な面からの光情報記録媒体の傾きやそりに起因するコマ収差の発生が大きくなるという問題が発生する。光情報記録媒体の透明基板の厚さを小さくすることで、このようなコマ収差の発生を抑制できる。対物レンズの開口数を０．６５以上に高めた場合は、光情報記録媒体の透明基板の厚さ（ｔ）を０．６ｍｍ以下にすることが好ましい（従来の光情報記録媒体、例えばＣＤでは１．２ｍｍ，ＤＶＤでは０．６ｍｍである）。具体的には、０．６５≦ＮＡ≦０．７０の場合には０．３≦ｔ≦０．６ｍｍとするのが好ましく、０．７０≦ＮＡ≦０．８５の場合は０．０≦ｔ≦０．３ｍｍとするのが好ましい。 According to a fourth aspect of the present invention, by increasing the image-side numerical aperture (NA) of a predetermined objective lens necessary for recording and / or reproduction on an optical information recording medium to 0.65 or more (conventional optical information Recording medium, for example, 0.45 for CD and 0.60 for DVD), and the size of the spot condensed on the information recording surface can be reduced, so that recording and / or recording can be performed at a higher density than conventional optical information recording media. It is possible to reproduce information recorded in density for an optical information recording medium. However, when the numerical aperture of the objective lens is increased in this way, there arises a problem that coma aberration due to inclination and warpage of the optical information recording medium from a plane perpendicular to the optical axis increases. By reducing the thickness of the transparent substrate of the optical information recording medium, the occurrence of such coma aberration can be suppressed. When the numerical aperture of the objective lens is increased to 0.65 or more, the thickness (t) of the transparent substrate of the optical information recording medium is preferably 0.6 mm or less (in the case of a conventional optical information recording medium such as a CD). 1.2mm, 0.6mm for DVD). Specifically, it is preferable that 0.3 ≦ t ≦ 0.6 mm when 0.65 ≦ NA ≦ 0.70, and 0.0 ≦ t when 0.70 ≦ NA ≦ 0.85. It is preferable that ≦ 0.3 mm.
請求項５に記載の集光光学系は、前記カップリングレンズを構成するレンズ群のうち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は正屈折力を有し、次式を満たすことを特徴とする。
４≦ｆＣＰ／ｆＯＢＪ≦１７ （２）
但し、
ｆＣＰ：前記光軸に沿って変移可能な正屈折力を有するレンズ群の焦点距離（ｍｍ）
ｆＯＢＪ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）。
The condensing optical system according to claim 5 is characterized in that among the lens groups constituting the coupling lens, the lens group that can be displaced along the optical axis has positive refractive power and satisfies the following expression: To do.
4 ≦ f CP / f OBJ ≦ 17 (2)
However,
f CP : focal length (mm) of a lens unit having positive refractive power that can be shifted along the optical axis
f OBJ : Focal length (mm) of the objective lens.
請求項５にあるように、カップリングレンズを構成するレンズ群のうち、正屈折力を有するレンズ群を光軸に沿って変移可能とした場合、（２）式を満たすことが好ましい。（２）式の上限を超えないようにすると、集光光学系で生じた球面収差変動を補正するための変移量が小さくて済むので、全体的にコンパクトな集光光学系とすることができる。（２）式の下限を超えないようにすると、変移可能なレンズ群の屈折力を小さく抑えることができるので、変移可能なレンズ群での収差の発生を抑制できる。又、カップリングレンズを構成する２つのレンズ群を共に正屈折力を有するものとした場合は、（２）式を満たすことで、上述した２つのレンズ群への屈折力の配分をバランス良く行うことができるので、それぞれのレンズ群を製造しやすい形状とすることができる。 As defined in claim 5, when a lens group having a positive refractive power among the lens groups constituting the coupling lens can be shifted along the optical axis, the expression (2) is preferably satisfied. If the upper limit of the expression (2) is not exceeded, the amount of shift for correcting the spherical aberration fluctuation generated in the condensing optical system can be small, so that an overall compact condensing optical system can be obtained. . If the lower limit of the expression (2) is not exceeded, the refractive power of the lens group that can be shifted can be kept small, so that the occurrence of aberration in the lens group that can be shifted can be suppressed. Further, when the two lens groups constituting the coupling lens have both positive refracting power, the refracting power is distributed to the two lens groups in a balanced manner by satisfying the expression (2). Therefore, each lens group can be easily manufactured.
請求項６に記載の集光光学系は、前記カップリングレンズを構成するレンズ群のうち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は負屈折力を有し、次式を満たすことを特徴とする。
−２０≦ｆＣＮ／ｆＯＢＪ≦−３ （３）
但し、
ｆＣＮ：前記光軸に沿って変移可能な負屈折力を有するレンズ群の焦点距離（ｍｍ）
ｆＯＢＪ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）。
The condensing optical system according to claim 6, wherein among the lens groups constituting the coupling lens, a lens group that can be shifted along the optical axis has negative refractive power and satisfies the following expression: To do.
−20 ≦ f CN / f OBJ ≦ −3 (3)
However,
f CN : Focal length (mm) of a lens group having negative refractive power that can be shifted along the optical axis
f OBJ : Focal length (mm) of the objective lens.
請求項６にあるように、カップリングレンズを構成するレンズ群のうち、負屈折力を有するレンズ群を光軸に沿って変移可能とした場合、（３）式を満たすことが好ましい。（３）式の下限を超えないようにすると、集光光学系で生じた球面収差変動を補正するための変移量が小さくて済むので、全体的にコンパクトな集光光学系とすることができる。（３）式の上限を超えないようにすると、変移可能なレンズ群の屈折力を小さく抑えることができるので、変移可能なレンズ群での収差の発生を抑制できる。更に、カップリングレンズを構成する２つのレンズ群のうち、正屈折力を有するレンズ群の屈折力を小さく抑えることができるので、正屈折力を有するレンズ群での収差の発生を抑制でき、製造しやすいものとなる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the lens group having a negative refractive power among the lens groups constituting the coupling lens can be shifted along the optical axis, the expression (3) is preferably satisfied. If the lower limit of the expression (3) is not exceeded, the amount of shift for correcting the spherical aberration fluctuation generated in the condensing optical system can be small, so that an overall compact condensing optical system can be obtained. . If the upper limit of the expression (3) is not exceeded, the refractive power of the lens group that can be shifted can be kept small, and the occurrence of aberration in the lens group that can be shifted can be suppressed. Furthermore, since the refractive power of the lens group having positive refracting power among the two lens groups constituting the coupling lens can be kept small, the generation of aberrations in the lens group having positive refracting power can be suppressed, and manufacturing can be performed. It will be easy to do.
請求項７に記載の集光光学系は、前記対物レンズが１群１枚構成であって、少なくとも１つの面を非球面としたことを特徴とする。 In a condensing optical system according to a seventh aspect of the present invention, the objective lens has one lens element in one group, and at least one surface is an aspherical surface.
請求項７にあるように、対物レンズを少なくとも１つの面を非球面とした１群１枚構成とすることで、１群１枚構成という簡易な構成でかつ球面収差およびコマ収差が良好に補正された、従来の光情報記録媒体より高密度に記録及び／又は高密度記録された情報の再生が光情報記録媒体に対して可能な光ピックアップに好適な対物レンズを得ることができる。又、両面を非球面とすることがより好ましく、それによりさらに精緻に収差の補正ができる。また、対物レンズを１群１枚構成とすることで、開口数が大きくなってもワーキングディスタンスを大きく確保することができるので、光情報記録媒体のそりや傾きによる対物レンズと光情報記録媒体との接触を防ぐことができる。 According to the seventh aspect of the present invention, when the objective lens has a one-group / one-lens configuration in which at least one surface is aspherical, a simple configuration of one-group / single-lens configuration and excellent correction of spherical aberration and coma aberration are achieved. Thus, it is possible to obtain an objective lens suitable for an optical pickup capable of recording on and / or reproducing information recorded at a higher density than the conventional optical information recording medium. Further, it is more preferable that both surfaces are aspherical surfaces, whereby aberration can be corrected more precisely. In addition, since the objective lens has one lens in one group, a large working distance can be ensured even when the numerical aperture is increased. Therefore, the objective lens and the optical information recording medium caused by warping or tilting of the optical information recording medium Can prevent contact.
請求項８に記載の集光光学系は、前記対物レンズが２群２枚構成であって、第１面から第３面のうち少なくとも２つの面を非球面としたことを特徴とする。 The condensing optical system according to claim 8 is characterized in that the objective lens has a two-group, two-element configuration, and at least two of the first to third surfaces are aspherical.
請求項８にあるように対物レンズを２群２枚構成とすることで、光線に対する屈折力を４つの面に分配することができるので、開口数を大きくしても１面ごとの屈折力は小さくてすむ。その結果、金型加工やレンズ成形時のレンズ面間の偏芯許容量を大きくすることができ、製作しやすいレンズとすることができる。また、光線に対する屈折力を４つの面に分配することで、第１面から第３面のうち少なくとも２つの面に設けた非球面の収差補正作用に余裕ができるので精緻に球面収差およびコマ収差の補正ができる。このとき、少なくとも第１面と第３面の２つの面を非球面とすることが好ましい。さらに、第２面も非球面とすることで、第１レンズと第２レンズの光軸のずれにより発生する収差を小さく抑えることができるのでより好ましい。 By configuring the objective lens in two groups and two elements as in claim 8, the refractive power with respect to the light beam can be distributed to four surfaces. Therefore, even if the numerical aperture is increased, the refractive power for each surface is It's small. As a result, the allowable eccentricity between the lens surfaces at the time of mold processing or lens molding can be increased, and the lens can be easily manufactured. Also, by distributing the refractive power for the light beam to the four surfaces, there is a margin for the aspherical aberration correction action provided on at least two of the first to third surfaces, so that spherical aberration and coma are precisely Can be corrected. At this time, it is preferable that at least two surfaces of the first surface and the third surface are aspherical surfaces. Furthermore, it is more preferable that the second surface is also an aspherical surface, because aberrations caused by the deviation of the optical axes of the first lens and the second lens can be reduced.
請求項９に記載の集光光学系は、前記回折構造が設けてある光学素子が、プラスチック材料から形成されているので、回折構造が付加しやすく、さらに金型を用いた射出成形法等により安価に大量生産することができる。
In the condensing optical system according to
請求項１０に記載の集光光学系は、前記カップリングレンズを構成するレンズ群のうち光軸方向に沿って変移可能なレンズ群が、比重２．０以下の材料から形成されていると、変移時における慣性力を小さく抑えることができ、より迅速な変移が可能となるため好ましい。また、上記変移可能なレンズ群を変移させるための駆動装置としてのアクチュエータの駆動電流が小さくてすむので、より小型のアクチュエータを用いることができる。
In the condensing optical system according to
請求項１１に記載の集光光学系は、前記回折構造で発生するｎ（ｎは０，±１以外の整数）次回折光の光量量が、他のいずれの次数の回折光の光量よりも大きく、前記集光光学系は、前記光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生するために回折構造で発生したｎ次回折光を、前記光情報記録媒体の情報記録面に集光することができると、前記回折構造を複数の輪帯から形成した場合に、輪帯間隔を大きくとれるため製造容易となり好ましい。
In the condensing optical system according to
請求項１２に記載の集光光学系は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記光源の発振波長の変動に起因して集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正すると、良好なスポットを光情報記録媒体の情報記録面に形成できるので、光源の選別が不要となり好ましい。 The condensing optical system according to claim 12, wherein at least one lens group constituting the coupling lens is shifted along the optical axis direction, thereby causing condensing optics due to fluctuations in the oscillation wavelength of the light source. Correcting the variation of the spherical aberration that occurs on each optical surface of the system is preferable because a good spot can be formed on the information recording surface of the optical information recording medium, so that it is not necessary to select a light source.
請求項１３に記載の集光光学系は、前記対物レンズは少なくとも１枚のプラスチック材料から形成されたレンズを含み、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、温湿度変化に起因して集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正すると、温度変化や湿度変化によって結像性能の低下が起こりやすいプラスチックレンズであっても、高開口数の対物レンズとして使用することが可能となるので、光ピックアップ装置の大幅なコストダウンを図れる。 The condensing optical system according to claim 13, wherein the objective lens includes at least one lens made of a plastic material, and at least one lens group constituting the coupling lens is shifted along the optical axis direction. By correcting the variation of spherical aberration that occurs on each optical surface of the condensing optical system due to temperature and humidity changes, even if it is a plastic lens that tends to degrade imaging performance due to temperature changes and humidity changes, Since it can be used as an objective lens having a high numerical aperture, the cost of the optical pickup device can be greatly reduced.
請求項１４に記載の集光光学系は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記情報記録媒体の透明基板の厚さの変動に起因して生じる球面収差の変動を補正すると、光情報記録媒体の許容製造誤差を大きくすることができるので、生産性を高めることができる。 The condensing optical system according to claim 14 is caused by variation in the thickness of the transparent substrate of the information recording medium by moving at least one lens group constituting the coupling lens along the optical axis direction. If the variation of the spherical aberration caused in this way is corrected, the allowable manufacturing error of the optical information recording medium can be increased, so that productivity can be improved.
請求項１５に記載の集光光学系は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記光源の発振波長の変動、或いは温湿度変化、或いは前記情報記録媒体の透明基板の厚さの変動のうち少なくとも２つ以上の組み合わせに起因して集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする。 The condensing optical system according to claim 15, wherein at least one lens group constituting the coupling lens is shifted along the optical axis direction, thereby changing the oscillation wavelength of the light source, changing the temperature and humidity, or A variation in spherical aberration that occurs on each optical surface of the condensing optical system due to a combination of at least two of variations in the thickness of the transparent substrate of the information recording medium is corrected.
本発明による集光光学系は、請求項１３のように温湿度変化、あるいは光情報記録媒体の透明基板の厚さの誤差、あるいは光源の発振波長の基準波長からのばらつきの組み合わせによって生ずる球面収差の変動を補正できるので、常に集光特性の良好な集光光学系を得ることができる。 The condensing optical system according to the present invention has a spherical aberration caused by a combination of temperature / humidity changes, thickness error of the transparent substrate of the optical information recording medium, or variation of the oscillation wavelength of the light source from the reference wavelength. Therefore, it is possible to obtain a condensing optical system that always has good condensing characteristics.
請求項１６に記載の集光光学系は、前記光情報記録媒体が表面側から順に、透明基板と情報記録層とが、交互に複数積層された構造を有し、前記対物レンズを光軸方向に沿って変移させることで各情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生のためにフォーカシングさせ、かつ前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、各情報記録層での透明基板の厚さの違いによって生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする。 The condensing optical system according to claim 16, wherein the optical information recording medium has a structure in which a plurality of transparent substrates and information recording layers are alternately laminated in order from the surface side, and the objective lens is arranged in the optical axis direction. The information recording surface is focused for recording and / or reproducing information, and at least one lens group constituting the coupling lens is shifted along the optical axis direction. Thus, the variation in spherical aberration caused by the difference in the thickness of the transparent substrate in each information recording layer is corrected.
請求項１６に記載の集光光学系は、光情報記録媒体の表面側から順に、透明基板と情報記録層とが、交互に複数積層された構造を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置用の集光光学系に関する。かかる集光光学系によれば、カップリングレンズの変移可能な光学素子を光軸に沿って動かすことで、表面から情報記録層までの透明基板の厚さの違いによる球面収差を補正でき、さらに対物レンズを光軸方向に変移させれば、所望の情報記録層に合焦できるので、それぞれの情報記録面上に良好な波面を形成できる。したがって、光情報記録媒体の片側の面に２倍、あるいはそれ以上の容量の情報を記録及び／又は再生が可能となる。 The condensing optical system according to claim 16 records information on an optical information recording medium having a structure in which a plurality of transparent substrates and information recording layers are alternately stacked in order from the surface side of the optical information recording medium. And / or a condensing optical system for an optical pickup device capable of reproduction. According to such a condensing optical system, the spherical aberration due to the difference in thickness of the transparent substrate from the surface to the information recording layer can be corrected by moving the optical element capable of changing the coupling lens along the optical axis. If the objective lens is shifted in the optical axis direction, it is possible to focus on a desired information recording layer, so that a good wavefront can be formed on each information recording surface. Therefore, it is possible to record and / or reproduce information having a capacity twice or more on one side of the optical information recording medium.
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を変える２群構成のカップリングレンズと、このカップリングレンズを通過した光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズとを含む集光光学系と、前記情報記録面からの反射光を検出する検出器と、前記情報記録面に光束を集光させるために、前記対物レンズを光軸方向及び光軸直角方向に変移させる第１の駆動装置と、前記カップリングレンズの少なくとも一つの光学素子を光軸方向に変移させる第２の駆動装置と、を有し、前記光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面上に輪帯状の回折構造が形成され、前記第２の駆動装置は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする。 The optical pickup device according to claim 17 is a light source, a coupling lens having a two-group configuration that changes a divergence angle of diverging light emitted from the light source, and a light beam that has passed through the coupling lens. A condensing optical system including an objective lens for condensing on an information recording surface via a transparent substrate, a detector for detecting reflected light from the information recording surface, and for condensing a light beam on the information recording surface A first driving device that shifts the objective lens in an optical axis direction and a direction perpendicular to the optical axis, and a second driving device that shifts at least one optical element of the coupling lens in the optical axis direction. An optical pickup device that records and / or reproduces information with respect to an information recording surface of the optical information recording medium, and has an annular shape on at least one optical surface of an optical element constituting the condensing optical system Times A spherical aberration generated on each optical surface of the condensing optical system by shifting at least one lens group constituting the coupling lens along the optical axis direction. It is characterized by correcting fluctuations in the above.
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、ＤＶＤより高密度・大容量の次世代の光情報記録媒体に対する記録及び／又は再生を行うための光ピックアップ装置に関する。かかる光ピックアップ装置の集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面上に、光源の波長が長波長側に微少変動した場合に対物レンズのバックフォーカスが短くなるような波長特性をもつ回折構造を設けることで、青紫色半導体レーザのような短波長光源を用いた際に問題となる対物レンズで発生する軸上色収差を効果的に補正し、さらに、カップリングレンズを構成する２つのレンズ群のうち、少なくとも１つを光軸方向に沿って変移可能とすることで、集光光学系中の各光学面で生じる球面収差の変動を良好に補正することができる。第２の駆動装置は、カップリングレンズを構成する２つのレンズ群のうち、少なくとも１つを光軸に沿って変移させるが、このとき、情報記録面上に集光された光束の集光状態を検出するセンサーでの信号をモニターしながら集光光学系で発生した球面収差が最適に補正されるように上記光学素子を変移させる。この第２の駆動装置としては、ボイスコイル型アクチュエーターやピエゾアクチュエーターなどを用いることができる。又、請求項１に記載の発明と同様な作用効果も有する。 An optical pickup device according to claim 17 relates to an optical pickup device for performing recording and / or reproduction on a next-generation optical information recording medium having a higher density and a larger capacity than DVD. On at least one optical surface of the optical element constituting the condensing optical system of such an optical pickup device, there is a wavelength characteristic such that the back focus of the objective lens is shortened when the wavelength of the light source slightly fluctuates to the long wavelength side. By providing a diffractive structure, it is possible to effectively correct axial chromatic aberration generated in an objective lens that becomes a problem when a short wavelength light source such as a blue-violet semiconductor laser is used. By allowing at least one of the lens groups to be shifted along the optical axis direction, it is possible to satisfactorily correct a variation in spherical aberration that occurs on each optical surface in the condensing optical system. The second driving device shifts at least one of the two lens groups constituting the coupling lens along the optical axis. At this time, the condensed state of the light beam condensed on the information recording surface The optical element is shifted so that the spherical aberration generated in the condensing optical system is optimally corrected while monitoring the signal from the sensor for detecting the light. As this second drive device, a voice coil actuator, a piezoelectric actuator, or the like can be used. Moreover, it has the same effect as the invention of the first aspect.
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、前記光源は６００ｎｍ以下の波長の光を出射し、前記集光光学系中の各屈折面の屈折作用により生じる軸上色収差と、前記回折構造で生じる軸上色収差とが相殺されるので、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。 The optical pickup device according to claim 18, wherein the light source emits light having a wavelength of 600 nm or less, axial chromatic aberration caused by refraction action of each refracting surface in the condensing optical system, and axis produced by the diffractive structure. Since the upper chromatic aberration is offset, the same effect as that of the second aspect of the invention can be obtained.
請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズと、前記回折構造が設けてある光学素子と、前記対物レンズとからなる合成系の軸上色収差が次式を満たすので、請求項３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
│△ｆＢ・ＮＡ２│≦０．２５μｍ （４）
ただし、
ＮＡ：光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに必要な所定の前記対物レンズの像側開口数
△ｆＢ：前記光源の波長が＋１ｎｍ変化したときの合成系の焦点位置の変化（μｍ）。
In the optical pickup device according to claim 19, the axial chromatic aberration of the combined system including the coupling lens, the optical element provided with the diffractive structure, and the objective lens satisfies the following expression. The same effects as those of the invention described in 1) are exhibited.
│ △ fB ・ NA 2 │ ≦ 0.25μm (4)
However,
NA: Image-side numerical aperture ΔfB of the predetermined objective lens necessary for recording and / or reproduction on the optical information recording medium: change in focal position of the synthesis system when the wavelength of the light source changes by +1 nm (μm) ).
請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、前記光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに必要な所定の前記対物レンズの像側開口数が０．６５以上であって、前記光情報記録媒体の透明基板の厚さが０．６ｍｍ以下であるので、請求項４に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
The optical pickup device according to claim 20, wherein an image-side numerical aperture of the predetermined objective lens necessary for recording and / or reproduction on the optical information recording medium is 0.65 or more, and the optical information Since the thickness of the transparent substrate of the recording medium is 0.6 mm or less, the same effect as that of the invention according to
請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズを構成するレンズ群のうち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は正屈折力を有し、次式を満たすので、請求項５に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
４≦ｆＣＰ／ｆＯＢＪ≦１７ （５）
但し、
ｆＣＰ：前記光軸に沿って変移可能な正屈折力を有するレンズ群の焦点距離（ｍｍ）
ｆＯＢＪ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）。
In the optical pickup device according to a twenty-first aspect, among the lens groups constituting the coupling lens, the lens group that can be displaced along the optical axis has a positive refractive power and satisfies the following expression. The same effects as those of the invention described in 1) are exhibited.
4 ≦ f CP / f OBJ ≦ 17 (5)
However,
f CP : focal length (mm) of a lens unit having positive refractive power that can be shifted along the optical axis
f OBJ : Focal length (mm) of the objective lens.
請求項２２に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズを構成するレンズ群のうち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は負屈折力を有し、次式を満たすので、請求項６に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
−２０≦ｆＣＮ／ｆＯＢＪ≦−３ （６）
但し、
ｆＣＮ：前記光軸に沿って変移可能な負屈折力を有するレンズ群の焦点距離（ｍｍ）
ｆＯＢＪ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）。
In the optical pickup device according to a twenty-second aspect, among the lens groups constituting the coupling lens, the lens group that can be displaced along the optical axis has a negative refractive power and satisfies the following expression. The same effects as those of the invention described in 1) are exhibited.
−20 ≦ f CN / f OBJ ≦ −3 (6)
However,
f CN : Focal length (mm) of a lens group having negative refractive power that can be shifted along the optical axis
f OBJ : Focal length (mm) of the objective lens.
請求項２３に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズは１群１枚構成であって、少なくとも１つの面を非球面としたので、請求項７に記載の発明と同様な作用効果を奏する。 In the optical pickup device of the twenty-third aspect, since the objective lens has a one-group configuration and at least one surface is an aspherical surface, the same effect as that of the seventh aspect of the invention is achieved.
請求項２４に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズは２群２枚構成であって、第１面から第３面のうち少なくとも２つの面を非球面としたので、請求項８に記載の発明と同様な作用効果を奏する。 The optical pickup device according to claim 24, wherein the objective lens has two groups and two lenses, and at least two of the first to third surfaces are aspherical surfaces. The same effects as the invention are achieved.
請求項２５に記載の光ピックアップ装置は、前記回折構造が設けてある光学素子が、プラスチック材料から形成されたので、請求項９に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
The optical pickup device according to claim 25 has the same effect as that of the invention according to
請求項２６に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズを構成するレンズ群のうち光軸方向に沿って変移可能なレンズ群は、比重２．０以下の材料から形成されているので、請求項１０に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
In the optical pickup device according to a twenty-sixth aspect, the lens group that can be displaced along the optical axis direction among the lens groups constituting the coupling lens is formed of a material having a specific gravity of 2.0 or less. The same effect as that of the invention according to
請求項２７に記載の光ピックアップ装置は、前記回折構造で発生するｎ（ｎは０，±１以外の整数）次回折光の光量量が、他のいずれの次数の回折光の光量よりも大きく、前記集光光学系は、前記光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生するために回折構造で発生したｎ次回折光を、前記光情報記録媒体の情報記録面に集光することができるので、請求項１１に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
In the optical pickup device according to claim 27, the amount of light of n-th order diffracted light (n is an integer other than 0, ± 1) generated in the diffractive structure is larger than the amount of light of any other order of diffracted light, Since the condensing optical system can condense the n-order diffracted light generated in the diffraction structure for recording and / or reproducing information on the optical information recording medium on the information recording surface of the optical information recording medium. The effect similar to that of the invention of
請求項２８に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記光源の発振波長の変動に起因して集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正するので、請求項１２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。 29. The optical pickup device according to claim 28, wherein at least one lens group constituting the coupling lens is shifted along the optical axis direction, thereby causing a condensing optical system due to fluctuations in the oscillation wavelength of the light source. Since the variation of the spherical aberration occurring on each optical surface is corrected, the same effect as that of the invention of claim 12 can be obtained.
請求項２９に記載の光ピックアップ装置は、前記対物レンズは少なくとも１枚のプラスチック材料から形成されたレンズを含み、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、温湿度変化に起因して集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正するので、請求項１３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。 30. The optical pickup device according to claim 29, wherein the objective lens includes at least one lens made of a plastic material, and at least one lens group constituting the coupling lens is displaced along an optical axis direction. Thus, since the variation of the spherical aberration caused on each optical surface of the condensing optical system due to the temperature and humidity change is corrected, the same effect as that of the invention of the thirteenth aspect is achieved.
請求項３０に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記情報記録媒体の透明基板の厚さの変動に起因して生じる球面収差の変動を補正するので、請求項１４に記載の発明と同様な作用効果を奏する。 The optical pickup device according to claim 30 is caused by a variation in thickness of the transparent substrate of the information recording medium by moving at least one lens group constituting the coupling lens along the optical axis direction. Therefore, the same effects as those of the invention of the fourteenth aspect are achieved.
請求項３１に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記光源の発振波長の変動、或いは温湿度変化、或いは前記情報記録媒体の透明基板の厚さの変動のうち少なくとも２つ以上の組み合わせに起因して集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正するので、請求項１５に記載の発明と同様な作用効果を奏する。 The optical pickup device according to claim 31, wherein at least one lens group constituting the coupling lens is shifted along the optical axis direction, thereby changing the oscillation wavelength of the light source, the temperature / humidity change, or the The invention according to claim 15, wherein a variation in spherical aberration that occurs on each optical surface of the condensing optical system due to a combination of at least two of variations in the thickness of the transparent substrate of the information recording medium is corrected. The same effect is produced.
請求項３２に記載の光ピックアップ装置は、前記光情報記録媒体が表面側から順に、透明基板と情報記録層とが、交互に複数積層された構造を有し、前記対物レンズを光軸方向に沿って変移させることで各情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生のためにフォーカシングを行い、かつ前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、各情報記録層での透明基板の厚さの違いによって生じる球面収差の変動を補正するので、請求項１６に記載の発明と同様な作用効果を奏する。 The optical pickup device according to claim 32, wherein the optical information recording medium has a structure in which a plurality of transparent substrates and information recording layers are alternately stacked in order from the surface side, and the objective lens is disposed in the optical axis direction. By shifting along the optical axis, focusing is performed on each information recording surface for recording and / or reproducing information, and at least one lens group constituting the coupling lens is shifted along the optical axis direction. Thus, since the variation of the spherical aberration caused by the difference in the thickness of the transparent substrate in each information recording layer is corrected, the same effect as that of the invention of claim 16 can be obtained.
請求項３３に記載の再生装置は、請求項１７乃至３２のいずれかに記載の光ピックアップ装置を搭載した、音声及び／又は画像の記緑、及び／又は、音声及び／又は画像の再生装置である。 A reproduction apparatus according to a thirty-third aspect is a reproduction apparatus for sound and / or image recording and / or sound and / or image mounting the optical pickup device according to any one of the seventeenth to thirty-second aspects. is there.
請求項３３の再生装置によれば、音声・画像の記録装置・再生装置が上述の光ピックアップ装置を搭載したことにより、ＤＶＤより高密度・大容量の次世代の光情報記録媒体に対して音声・画像の記録または再生を良好に行うことができる。 According to the reproducing device of claim 33, since the sound / image recording device / reproducing device is equipped with the above-described optical pickup device, the sound is recorded with respect to the next-generation optical information recording medium having a higher density and a larger capacity than the DVD. -Good recording or reproduction of images.
本明細書中で用いる回折構造とは、光学素子の表面、例えばレンズの表面に、レリーフを設けて、回折によって光線の角度を変える作用を持たせた形態（又は面）のことをいう。レリーフの形状としては、例えば、光学素子の表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状となっているものを含む。 The diffractive structure used in the present specification refers to a form (or surface) in which a relief is provided on the surface of an optical element, for example, the surface of a lens, and has an action of changing the angle of light by diffraction. As the shape of the relief, for example, on the surface of the optical element, it is formed as a substantially concentric annular zone centered on the optical axis, and each annular zone is shaped like a sawtooth if the cross section is viewed in a plane including the optical axis. Including what has become.
本明細書中において、対物レンズとは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズを指し、広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズ群を指すものとする。ここで、かかるレンズ群とは、少なくとも１枚以上のレンズを指すものである。従って、本明細書中において、対物レンズの光情報記録媒体側の開口数ＮＡとは、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置するレンズ面から光情報記録媒体側に出射した光束の開口数ＮＡを指すものである。また、本明細書中において光情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する際に必要な所定開口数とは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物レンズの開口数を示す。 In this specification, the objective lens is, in a narrow sense, a light collecting action that is arranged to face the optical information recording medium at the position closest to the optical information recording medium when the optical information recording medium is loaded in the optical pickup device. In a broad sense, it refers to a lens group that can be operated at least in the optical axis direction by an actuator together with the lens. Here, such a lens group refers to at least one lens. Therefore, in this specification, the numerical aperture NA on the optical information recording medium side of the objective lens is the numerical aperture of the light beam emitted from the lens surface closest to the optical information recording medium side of the objective lens to the optical information recording medium side. It refers to NA. In addition, in the present specification, the predetermined numerical aperture required for recording or reproducing information with respect to the optical information recording medium is the numerical aperture defined by the standard of each optical information recording medium or each optical information recording medium. The numerical aperture of an objective lens having a diffraction limited performance capable of obtaining a spot diameter necessary for recording or reproducing information according to the wavelength of a light source used for an information recording medium is shown.
本明細書中において、光情報記録媒体（光ディスク）としては、例えば、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ，ＣＤ−ＲＯＭ等の各種ＣＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋ＲＷ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ等の各種ＤＶＤ、或いはＭＤ等のディスク状の現在の光情報記録媒体および次世代の記録媒体なども含まれる。多くの光情報記録媒体の情報記録面上には透明基板が存在する。しかしながら、透明基板の厚さが殆どゼロに近いもの、あるいは透明基板が全くないものも存在もしくは提案されている。説明の都合上、本明細書中「透明基板を介して」と記載することがあるが、かかる透明基板は厚さがゼロである、すなわち透明基板が全くない場合も含むものである。 In this specification, examples of the optical information recording medium (optical disk) include various CDs such as CD-R, CD-RW, CD-Video, and CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, and the like. Various types of DVDs such as DVD-RW, DVD + RW, DVD-Video, etc., disc-shaped current optical information recording media such as MD, and next-generation recording media are also included. A transparent substrate exists on the information recording surface of many optical information recording media. However, there exist or have been proposed that the thickness of the transparent substrate is almost zero, or that there is no transparent substrate at all. For convenience of explanation, the description “through a transparent substrate” may be used in the present specification, but such a transparent substrate includes a case where the thickness is zero, that is, there is no transparent substrate.
本明細書中において、情報の記録及び再生とは、上記のような光情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録すること、情報記録面上に記録された情報を再生することをいう。本発明の光ピックアップ装置は、記録だけ或いは再生だけを行うために用いられるものであってもよいし、記録および再生の両方を行うために用いられるものであってもよい。また、或る情報記録媒体に対しては記録を行い、別の情報記録媒体に対しては再生を行うために用いられるものであってもよいし、或る情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別の情報記録媒体に対しては記録及び再生を行うために用いられるものであってもよい。なお、ここでいう再生とは、単に情報を読み取ることを含むものである。 In this specification, recording and reproducing information means recording information on the information recording surface of the optical information recording medium as described above, and reproducing information recorded on the information recording surface. The optical pickup device of the present invention may be used only for recording or reproduction, or may be used for both recording and reproduction. Further, it may be used for recording on a certain information recording medium and reproducing on another information recording medium, or may be used for recording or recording on a certain information recording medium. It may be used for performing reproduction and recording and reproduction on another information recording medium. Note that reproduction here includes simply reading information.
本発明によると、レーザ光源の発振波長変化、温度・湿度変化、光情報記録媒体の透明基板の厚みの誤差等に起因して光ピックアップ装置の各光学面で発生する球面収差の変動を、簡易な構成で効果的に補正できる集光光学系および光ピックアップ装置を提供することができる。 According to the present invention, fluctuations in spherical aberration occurring on each optical surface of the optical pickup device due to changes in the oscillation wavelength of the laser light source, changes in temperature and humidity, errors in the thickness of the transparent substrate of the optical information recording medium, etc. can be simplified. A condensing optical system and an optical pickup device that can be effectively corrected with a simple configuration can be provided.
更に本発明によると、レーザ光源のモードホップ現象に起因して対物レンズで発生する軸上色収差を効果的に補正できる集光光学系および光ピックアップ装置を提供することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a condensing optical system and an optical pickup device capable of effectively correcting axial chromatic aberration generated in the objective lens due to the mode hop phenomenon of the laser light source.
又、本発明によると、短波長レーザ光源と高開口数の対物レンズを備え、透明基板厚みの異なる複数の情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行える集光光学系および光ピックアップ装置を提供することができる。 In addition, according to the present invention, there is provided a condensing optical system and an optical pickup device that include a short wavelength laser light source and an objective lens having a high numerical aperture, and that can record or reproduce information on a plurality of information recording media having different transparent substrate thicknesses. Can be provided.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略的な構成図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to the first embodiment.
図１の光ピックアップ装置において、光源である半導体レーザ３と、光源３から射出される発散光の発散角を変換するカップリングレンズ２（２枚のレンズ群すなわちレンズ要素２ａ、２ｂからなり、レンズ要素２ａは正屈折力を有し、レンズ要素２ｂは負屈折力を有する。以下の実施の形態において同じ）と、カップリングレンズ２からの光束を光情報記録媒体の情報記録面５に集光する対物レンズ１と、光情報記録媒体の情報記録面５からの反射光を受光する検出器４とを備えている。カップリングレンズ２と対物レンズ１とで集光光学系を構成する。
In the optical pickup device of FIG. 1, a
図１の光ピックアップ装置は、更に、情報記録面５からの反射光を検出器４に向けて分離するビームスプリッタ６と、カップリングレンズ２と対物レンズ１との間に配置された１／４波長板７と、対物レンズ８に前置された絞り８と、シリンドリカルレンズ９と、フォーカス・トラッキング用のアクチュエータ（第１の駆動装置：以下の実施の形態において同じ）１０とを備える。
The optical pickup device of FIG. 1 further includes a beam splitter 6 that separates reflected light from the information recording surface 5 toward the
また、対物レンズ１は、その外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部１ａを有する。このフランジ部１ａにより、対物レンズ１を光ピックアップ装置に精度よく取付ることができる。又、対物レンズ１は、２軸アクチュエータ１０により、フォーカシングのために光軸方向に、及びトラッキングのために光軸直角方向に変移可能とされている。
The objective lens 1 has a
カップリングレンズ２は、入射された発散光束を光軸に対して、ほぼ平行光束にするコリメートレンズであっても良い。本実施の形態では、半導体レーザ３の発振波長変化、温度・湿度変化、光情報記録媒体の透明基板の厚みの誤差等に起因して光ピックアップ装置の各光学面で発生する球面収差の変動を抑制するために、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａを、アクチュエータ（第２の駆動装置：以下の実施の形態において同じ）１１により、その光軸方向に変移可能としている。
The
次に、本実施の形態に適用可能な集光光学系の第１実施例について説明する。第１実施例及び他の実施例において、半導体レーザ３の光源波長は４０５ｎｍであり、対物レンズ１の開口数は０．８５としている。第１実施例における非球面については、光軸方向をｘ軸、光軸に垂直な方向の高さをｈ、面の曲率半径をｒとするとき次式（数１）で表す。但し、κを円錐係数、Ａ２ｉを非球面係数とする。
Next, a first example of a condensing optical system applicable to this embodiment will be described. In the first embodiment and other embodiments, the light source wavelength of the
一方、回折面については、回折レリーフをはずしたマクロ的な形状を示す母非球面と、次式（数２）の光路差関数Φｂとで表す。光路差関数Φｂは、基準波長の回折光に対し回折面によって付加される光路差をあらわすものとし、光路差関数Φｂの値がｍλ（ｍは回折次数）変わるごとに回折輪帯を設ける。但し、ｈは光軸からの距離、ｂ２ｉは光路差関数の係数である。 On the other hand, the diffractive surface is represented by a mother aspherical surface showing a macroscopic shape from which the diffraction relief is removed, and an optical path difference function Φb of the following equation (Equation 2). The optical path difference function Φb represents the optical path difference added by the diffractive surface to the diffracted light of the reference wavelength, and a diffraction ring zone is provided every time the value of the optical path difference function Φb changes by mλ (m is the diffraction order). Here, h is a distance from the optical axis, and b 2i is a coefficient of an optical path difference function.
第１実施例の集光光学系のレンズデータを表１に示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図２に示し、球面収差図を図３に示す。本実施例では、２群２枚構成のカップリングレンズ２の第１面および第３面に設けた回折構造の作用により、集光光学系で発生する軸上色収差を捕正している。さらに、表２に示すように、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、レーザ光源３の波長変動、温度変化、透明基板の厚さの誤差に起因して集光光学系で発生する球面収差を補正可能としている。
Table 1 shows lens data of the condensing optical system of the first example. A schematic sectional view of the condensing optical system of this example is shown in FIG. 2, and a spherical aberration diagram is shown in FIG. In the present embodiment, the axial chromatic aberration generated in the condensing optical system is corrected by the action of the diffractive structures provided on the first surface and the third surface of the
尚、本明細書中（表のレンズデータ含む）おいて、１０のべき乗数（例えば ２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば ２．５×Ｅ−３）を用いて表している。 In this specification (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3 ) is expressed using E (for example, 2.5 × E−3).
次に、図１の光ピックアップ装置に用いることができる第２実施例の集光光学系について説明する。まず、本実施例の集光光学系のレンズデータを表３に示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図４に示し、球面収差図を図５に示す。本実施例では、２群２枚構成のカップリングレンズ２の第３面および１群１枚構成の対物レンズ１の第１面に設けた回折構造の作用により集光光学系で発生する軸上色収差を補正している。さらに、表４に示すように、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、レーザ光源３の波長変動、温度変化、透明基板の厚さの誤差に起因して集光光学系で発生する球面収差を補正可能としている。また、対物レンズ１に発散光束が入射する場合、同じ径の絞りを通過する平行光束が入射する場合に比べて、対物レンズ１の光源側の面の光線通過高さが大きくなる。その際の高次の非球面によるフレア成分の発生を抑えるために、本実施例では、光束を規制する絞りを対物レンズ１の光源側の面の頂点より光情報記録媒体側に配置している。
Next, a condensing optical system of the second embodiment that can be used in the optical pickup device of FIG. 1 will be described. First, Table 3 shows lens data of the condensing optical system of this example. FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the condensing optical system of this example, and FIG. 5 shows a spherical aberration diagram. In the present embodiment, the on-axis generated in the condensing optical system by the action of the diffractive structure provided on the third surface of the
次に、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置について説明する。図６の光ピックアップ装置は、プラスチックレンズ１ａ、１ｂを保持部材１ｃで一体に保持した２群２枚構成の対物レンズ１と、光源である半導体レーザ３と、光源３から射出される発散光の発散角を変換するカップリングレンズ２（レンズ要素２ａ、２ｂとからなる）と、光情報記録媒体の情報記録面５からの反射光を受光する検出器４とを備えている。対物レンズ１は、カップリングレンズ２からの光束を光情報記録媒体の情報記録面５に集光する。
Next, an optical pickup device according to a second embodiment will be described. The optical pickup device of FIG. 6 includes a two-group two-piece objective lens 1 in which
図６の光ピックアップ装置は、更に、情報記録面５からの反射光を検出器４に向けて分離するビームスプリッタ６と、カップリングレンズ２と対物レンズ１との間に配置された１／４波長板７と、対物レンズ１に前置された絞り８と、シリンドリカルレンズ９と、フオーカス・トラッキング用の２軸アクチュエータ１０とを備える。
The optical pickup device of FIG. 6 further includes a beam splitter 6 that separates reflected light from the information recording surface 5 toward the
また、対物レンズ１は、その保持部材１ｃの外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部１ｄを有する。このフランジ部１ｄにより、対物レンズ１を光ピックアップ装置に精度よく取付ることができる。
The objective lens 1 has a
そして、カップリングレンズ２は、入射された発散光束を光軸に対して、ほぼ平行光束にするコリメートレンズであっても良い。この場合は、半導体レーザ３の発振波長変化、温度・湿度変化、光情報記録媒体の透明基板の厚みの誤差等に起因して光ピックアップ装置の各光学面で発生する球面収差の変動を抑制するために、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａを、その光軸方向に変移可能としている。
The
次に、本実施の形態に適用可能な集光光学系の第３実施例について説明する。まず、本実施例の集光光学系のレンズデータを表５に示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図７に示し、球面収差図を図８に示す。本実施例では、２群２枚構成のカップリングレンズ２の第１面および第３面に設けた回折構造の作用により集光光学系で発生する軸上色収差を補正している。さらに、表６に示すように、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、レーザ光源３の波長変動、温度変化、透明基板の厚さの誤差に起因して集光光学系で発生する球面収差を補正可能としている。
Next, a third example of the condensing optical system applicable to this embodiment will be described. First, Table 5 shows lens data of the condensing optical system of this example. FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of the condensing optical system of this example, and FIG. 8 shows a spherical aberration diagram. In this embodiment, axial chromatic aberration generated in the condensing optical system is corrected by the action of the diffractive structures provided on the first surface and the third surface of the
次に、図６の光ピックアップ装置に用いることができる第４実施例の集光光学系について説明する。まず、本実施例の集光光学系のレンズデータを表７に示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図９に示し、球面収差図を図１０に示す。本実施例では、２群２枚構成のカップリングレンズ２の第３面および２群２枚構成の対物レンズの第１面に設けた回折構造の作用により集光光学系で発生する軸上色収差を補正している。さらに、表８に示すように、カップリングレンズのレンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、レーザ光源３の波長変動、温度変化、透明基板の厚さの誤差に起因して集光光学系で発生する球面収差を補正可能としている。
Next, a condensing optical system of a fourth embodiment that can be used in the optical pickup device of FIG. 6 will be described. First, Table 7 shows lens data of the condensing optical system of this example. FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the condensing optical system of this example, and FIG. 10 shows a spherical aberration diagram. In this embodiment, axial chromatic aberration generated in the condensing optical system due to the action of the diffractive structure provided on the third surface of the
次に、図１の光ピックアップ装置に適用できる第５実施例の集光光学系について説明する。まず、本実施例の集光光学系のレンズデータを表９に示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図１１に示し、球面収差図を図１２に示す。本実施例では、２群２枚構成のカップリングレンズ２の第３面および１群１枚構成の対物レンズ１の第１面に設けた回折構造の作用により集光光学系で発生する軸上色収差を補正している。さらに、表１０に示すように、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、片面に透明基板と情報記録層が３層積層された、いわゆる３層記録方式の光情報記録媒体に対する情報の記録および／再生を可能とした。また、第１〜４実施例と同様に、それぞれの情報記録媒体に対して情報の記録および／再生を行う際の、レーザ光源３の波長変動、温度変化、透明基板の厚さの誤差に起因して集光光学系で発生する球面収差も補正可能である。
Next, a condensing optical system according to a fifth embodiment applicable to the optical pickup device of FIG. 1 will be described. First, Table 9 shows lens data of the condensing optical system of this example. FIG. 11 shows a schematic cross-sectional view of the condensing optical system of this example, and FIG. 12 shows a spherical aberration diagram. In the present embodiment, the on-axis generated in the condensing optical system by the action of the diffractive structure provided on the third surface of the
本実施例では、光情報記録媒体を情報記録層間の透明基板の厚さが０．０５ｍｍである３層記録方式の光情報記録媒体としたが，本実施例による集光光学系は、例えば上記以外の形態の多層記録方式の光情報記録媒体に対する情報の記緑および／再生も可能である。 In this embodiment, the optical information recording medium is a three-layer recording optical information recording medium in which the thickness of the transparent substrate between the information recording layers is 0.05 mm. It is also possible to record and / or reproduce information on an optical information recording medium of a multilayer recording system other than the above.
次に、図１の光ピックアップ装置に適用できる第６実施例の集光光学系について説明する。まず、本実施例の集光光学系のレンズデータを表１１，１２に示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図１３に示し、球面収差図を図１４に示す。本実施例では、２群２枚構成のカップリングレンズ２の第３面および第４面に設けた回折構造の作用により集光光学系で発生する軸上色収差を補正している。さらに、表１３に示すように、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、レーザ光源３の波長変動、温度変化、透明基板の厚さの誤差に起因して集光光学系で発生する球面収差を補正可能としている。
Next, a condensing optical system according to a sixth embodiment applicable to the optical pickup device of FIG. 1 will be described. First, lens data of the condensing optical system of this embodiment are shown in Tables 11 and 12. FIG. 13 shows a schematic cross-sectional view of the condensing optical system of this example, and FIG. 14 shows a spherical aberration diagram. In this embodiment, axial chromatic aberration generated in the condensing optical system is corrected by the action of the diffractive structures provided on the third surface and the fourth surface of the
以上の第１〜６実施例の集光光学系は、材料として飽和吸水率が０．０１％以下，かつ使用波長領域での厚さ３ｍｍにおける内部透過率が９０％以上であるプラスチックを用いているので、吸水による結像性能へ影響が少なく、かつ光の利用効率が高く、さらに射出成形によって安価に大量生産ができる。また，比重２．０以下のプラスチックを用いることで集光光学系全体が軽量でき、対物レンズ１の駆動機構（アクチュエータ１０など）や、カップリングレンズ２の駆動機構（アクチュエータ１１）への負担を軽減できるため、高速駆動や駆動機構の小型化が可能である。
The condensing optical systems of the first to sixth embodiments described above are made of a plastic having a saturated water absorption of 0.01% or less and an internal transmittance of 90% or more at a thickness of 3 mm in the used wavelength region. Therefore, there is little influence on the imaging performance due to water absorption, the light use efficiency is high, and mass production can be performed at low cost by injection molding. In addition, by using a plastic having a specific gravity of 2.0 or less, the entire condensing optical system can be reduced in weight, and a burden is placed on the driving mechanism (
図１５は、第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略的な構成図である。図１５の光ピックアップ装置は、図１の光ピックアップ装置に対して、アクチュエータ１１により、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａでなく、レンズ要素２ｂを光軸方向に変移させる点のみが異なるため、それ以外については説明を省略する。
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to the third embodiment. The optical pickup device of FIG. 15 differs from the optical pickup device of FIG. 1 only in that the
図１６は、第４の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略的な構成図である。図１６の光ピックアップ装置は、図６の光ピックアップ装置に対して、アクチュエータ１１により、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａでなく、レンズ要素２ｂを光軸方向に変移させる点のみが異なるため、それ以外については説明を省略する。尚、図１５，１６の光ピックアップ装置に対して、第１〜６実施例の集光光学系のいずれも適用可能である。又、図１５，１６の光ピックアップ装置の変形例として、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａ、２ｂ双方を変移させることで、その間隔を変えるようにしても良い。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to the fourth embodiment. The optical pickup device of FIG. 16 differs from the optical pickup device of FIG. 6 only in that the
１ 対物レンズ
２ カップリングレンズ
２ａ、２ｂ カップリングレンズのレンズ要素
３ 半導体レーザ（光源）
４ 検出器
５ 情報記録面
１０ ２軸アクチュエータ（第１の駆動装置）
１１ １軸アクチュエータ（第２の駆動装置）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
4 Detector 5
11 Single-axis actuator (second drive unit)
Claims (33)
前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面上に輪帯状の回折構造が形成され、
前記カップリングレンズは２群構成であって、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする集光光学系。 Optical information including a coupling lens that changes a divergence angle of divergent light emitted from a light source, and an objective lens that condenses a light beam that has passed through the coupling lens on an information recording surface via a transparent substrate of an optical information recording medium A condensing optical system of an optical pickup device for recording and / or reproducing a recording medium,
An annular diffractive structure is formed on at least one optical surface of the optical element constituting the condensing optical system,
The coupling lens has a two-group configuration, and at least one lens group constituting the coupling lens is displaced along the optical axis direction, thereby reducing spherical aberration generated on each optical surface of the condensing optical system. A condensing optical system characterized by correcting fluctuations.
│△ｆＢ・ＮＡ２│≦０．２５μｍ
ただし、
ＮＡ：光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに必要な所定の前記対物レンズの像側開口数
△ｆＢ：前記光源の波長が＋１ｎｍ変化したときの合成系の焦点位置の変化（μｍ） 3. The condensing optical system according to claim 2, wherein axial chromatic aberration of a combining system including the coupling lens, the optical element provided with the diffractive structure, and the objective lens satisfies the following expression.
│ △ fB ・ NA 2 │ ≦ 0.25μm
However,
NA: Image-side numerical aperture ΔfB of the predetermined objective lens necessary for recording and / or reproduction on the optical information recording medium: change in focal position of the synthesis system when the wavelength of the light source changes by +1 nm (μm) )
４≦ｆＣＰ／ｆＯＢＪ≦１７
但し、
ｆＣＰ：前記光軸に沿って変移可能な正屈折力を有するレンズ群の焦点距離（ｍｍ）
ｆＯＢＪ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ） 5. The lens group that constitutes the coupling lens, the lens group that can be shifted along the optical axis has positive refracting power, and satisfies the following expression: 5. Condensing optical system.
4 ≦ f CP / f OBJ ≦ 17
However,
f CP : focal length (mm) of a lens unit having positive refractive power that can be shifted along the optical axis
f OBJ : Focal length (mm) of the objective lens
−２０≦ｆＣＮ／ｆＯＢＪ≦−３
但し、
ｆＣＮ：前記光軸に沿って変移可能な負屈折力を有するレンズ群の焦点距離（ｍｍ）
ｆＯＢＪ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ） 5. The lens group that can be shifted along the optical axis among the lens groups that constitute the coupling lens has negative refractive power and satisfies the following expression: 5. Condensing optical system.
−20 ≦ f CN / f OBJ ≦ −3
However,
f CN : Focal length (mm) of a lens group having negative refractive power that can be shifted along the optical axis
f OBJ : Focal length (mm) of the objective lens
前記光源から出射された発散光の発散角を変える２群構成のカップリングレンズと、このカップリングレンズを通過した光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズとを含む集光光学系と、
前記情報記録面からの反射光を検出する検出器と、
前記情報記録面に光束を集光させるために、前記対物レンズを光軸方向及び光軸直角方向に変移させる第１の駆動装置と、
前記カップリングレンズの少なくとも一つの光学素子を光軸方向に変移させる第２の駆動装置と、を有し、前記光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面上に輪帯状の回折構造が形成され、
前記第２の駆動装置は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする光ピックアップ装置。 A light source;
A two-group coupling lens that changes the divergence angle of the divergent light emitted from the light source, and an objective lens that condenses the light beam that has passed through the coupling lens onto the information recording surface via the transparent substrate of the optical information recording medium. A condensing optical system including
A detector for detecting reflected light from the information recording surface;
A first driving device for shifting the objective lens in an optical axis direction and a direction perpendicular to the optical axis in order to condense a light flux on the information recording surface;
A second driving device that shifts at least one optical element of the coupling lens in an optical axis direction, and records and / or reproduces information on an information recording surface of the optical information recording medium A pickup device,
An annular diffractive structure is formed on at least one optical surface of the optical element constituting the condensing optical system,
The second driving device corrects a variation in spherical aberration generated on each optical surface of the condensing optical system by moving at least one lens group constituting the coupling lens along the optical axis direction. An optical pickup device characterized by that.
│△ｆＢ・ＮＡ２│≦０．２５μｍ
ただし、
ＮＡ：光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに必要な所定の前記対物レンズの像側開口数
△ｆＢ：前記光源の波長が＋１ｎｍ変化したときの合成系の焦点位置の変化（μｍ） 19. The optical pickup device according to claim 18, wherein the axial chromatic aberration of the combined system including the coupling lens, the optical element provided with the diffractive structure, and the objective lens satisfies the following expression.
│ △ fB ・ NA 2 │ ≦ 0.25μm
However,
NA: Image-side numerical aperture ΔfB of the predetermined objective lens necessary for recording and / or reproduction on the optical information recording medium: change in focal position of the synthesis system when the wavelength of the light source changes by +1 nm (μm) )
４≦ｆＣＰ／ｆＯＢＪ≦１７
但し、
ｆＣＰ：前記光軸に沿って変移可能な正屈折力を有するレンズ群の焦点距離（ｍｍ）
ｆＯＢＪ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ） 21. The lens group that is movable along the optical axis among the lens groups that constitute the coupling lens has positive refractive power and satisfies the following expression. Optical pickup device.
4 ≦ f CP / f OBJ ≦ 17
However,
f CP : focal length (mm) of a lens unit having positive refractive power that can be shifted along the optical axis
f OBJ : Focal length (mm) of the objective lens
−２０≦ｆＣＮ／ｆＯＢＪ≦−３
但し、
ｆＣＮ：前記光軸に沿って変移可能な負屈折力を有するレンズ群の焦点距離（ｍｍ）
ｆＯＢＪ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ） 21. The lens group that is movable along the optical axis among the lens groups that constitute the coupling lens has negative refractive power and satisfies the following expression. Optical pickup device.
−20 ≦ f CN / f OBJ ≦ −3
However,
f CN : Focal length (mm) of a lens group having negative refractive power that can be shifted along the optical axis
f OBJ : Focal length (mm) of the objective lens
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