JP2012079366A - Objective, optical pickup, and optical disk drive - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォーマットが異なる３種類の光ディスクに対して情報信号を記録および／または再生する光ピックアップに用いられる対物レンズ、光ピックアップおよび光ディスク装置に関する。 The present invention relates to an objective lens, an optical pickup, and an optical disc apparatus that are used in an optical pickup that records and / or reproduces information signals on three types of optical discs having different formats.
近年、波長約４０５ｎｍの光ビームを用いて信号の記録再生を行うブルーレイディスク（登録商標、以下、ＢＤとも称する。）等の高密度記録光ディスクが普及しつつある。ここで、ＢＤ等に対応する光ピックアップは、従来の光ディスクとの互換性を有することが望まれる。つまり、使用波長約６５５ｎｍのＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、使用波長約７８５ｎｍのＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）等の光ディスクと互換性を有することが望まれる。 In recent years, high-density recording optical discs such as Blu-ray discs (registered trademark, hereinafter also referred to as BD) that perform recording and reproduction of signals using a light beam having a wavelength of about 405 nm are becoming widespread. Here, it is desired that an optical pickup corresponding to BD or the like has compatibility with a conventional optical disc. In other words, it is desired to be compatible with an optical disc such as a DVD (Digital Versatile Disc) having a used wavelength of about 655 nm and a CD (Compact Disc) having a used wavelength of about 785 nm.
従来、フォーマットが異なる３種類の光ディスクに対して情報信号を記録および／または再生するために、２種類の対物レンズを有する光ピックアップが知られている。このような光ピックアップは、ＤＶＤ／ＣＤ用とＢＤ等用として、対物レンズおよび光学系を別々に有し、それぞれの対物レンズおよび光学系を使用波長に応じて切替えて利用する。 Conventionally, an optical pickup having two types of objective lenses is known in order to record and / or reproduce information signals on three types of optical disks having different formats. Such an optical pickup has an objective lens and an optical system separately for DVD / CD and BD, and switches and uses each objective lens and optical system according to the wavelength used.
しかし、このような光ピックアップでは、２つの対物レンズを利用するので、光ディスクに対して対物レンズの傾きを最適化することができず、再生信号の品質が低下してしまう場合がある。また、２つの光学系を利用するので、部品点数が増加し、光ピックアップが大型化、高コスト化してしまう場合がある。 However, since such an optical pickup uses two objective lenses, the tilt of the objective lens with respect to the optical disk cannot be optimized, and the quality of the reproduced signal may be reduced. In addition, since two optical systems are used, the number of parts increases, and the optical pickup may increase in size and cost.
このため、フォーマットが異なる３種類の光ディスクに互換して利用可能な１種類の対物レンズを有する光ピックアップが開発されている。このような光ピックアップでは、光路上に設けられた回折部により、拡散方向または収束方向に光ビームを回折させることで、使用波長と光ディスクの組合せにより生じる球面収差が補正される。 Therefore, an optical pickup having one type of objective lens that can be used interchangeably with three types of optical disks having different formats has been developed. In such an optical pickup, the spherical aberration caused by the combination of the used wavelength and the optical disk is corrected by diffracting the light beam in the diffusion direction or the convergence direction by the diffraction unit provided on the optical path.
しかし、既存の光ピックアップでは、回折の不要光が回折構造の壁面に形成された傾斜により増加することが考慮されていない。ここで、回折構造の壁面には、対物レンズ等、光学素子の成型時における金型からの離型を考慮して、ある程度の傾斜が形成される。そして、壁面傾斜により増加した不要光は、正規光と同様の結像を受光素子上に生じさせてしまう。このため、特に２層光ディスクの再生時には、フォーカスエラー信号に他層からの信号が漏れこみ、フォーカスサーボが不安定になる場合があった。 However, in the existing optical pickup, it is not considered that the unnecessary light for diffraction increases due to the inclination formed on the wall surface of the diffractive structure. Here, a certain degree of inclination is formed on the wall surface of the diffractive structure in consideration of release from the mold when the optical element such as an objective lens is molded. Then, the unnecessary light increased by the wall surface inclination causes the same image formation as the regular light to occur on the light receiving element. For this reason, particularly when reproducing a two-layer optical disk, a signal from another layer leaks into the focus error signal, and the focus servo may become unstable.
そこで、本発明は、回折構造の壁面傾斜に起因した不要光の増加を防止可能な、対物レンズ、光ピックアップおよび光ディスク装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to provide an objective lens, an optical pickup, and an optical disc apparatus that can prevent an increase in unnecessary light due to the inclination of the wall surface of the diffractive structure.
本発明のある観点によれば、少なくとも３つの波長λ１、λ２、λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光ビームを互換して、対応する光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズが提供される。対物レンズは、入射側の面に所定構造を有する回折部を備え、回折部は、最内周部に設けられ光ビームを回折させ、または光ビームに位相差を付与する第１の領域と、第１の領域の外側に設けられ光ビームを回折させ、または光ビームに位相差を付与する第２の領域と、第２の領域の外側に設けられる第３の領域とを有し、第１から第３の領域は、波長λ１の光ビームが第１から第３の領域に相当する開口径となり、波長λ２の光ビームが第１から第２の領域に相当する開口径となり、波長λ３の光ビームが第１の領域に相当する開口径となり、第１の領域には、輪帯状でかつ所定の深さを有する構造が形成され、第１の領域の構造は、壁面と段面からなる複数の階段形状が輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造をなし、複数の階段形状は、光軸に対する壁面の傾きの符号の変化点により区分される複数の壁面群を有し、複数の壁面群のうち半数以上の壁面群は、各壁面群の中央近傍に位置し、かつ各壁面群に含まれる他の壁面の平均傾きよりも緩やかな傾きの壁面を有する。 According to an aspect of the present invention, there is provided an objective lens that condenses light beams of at least three wavelengths λ1, λ2, and λ3 (λ1 <λ2 <λ3) on a signal recording surface of a corresponding optical disc. The The objective lens includes a diffractive portion having a predetermined structure on the incident-side surface, and the diffractive portion is provided on the innermost peripheral portion to diffract the light beam or to give a phase difference to the light beam; A second region provided outside the first region for diffracting the light beam or imparting a phase difference to the light beam; and a third region provided outside the second region; To the third region, the light beam having the wavelength λ1 has an opening diameter corresponding to the first to third regions, the light beam having the wavelength λ2 has an opening diameter corresponding to the first to second regions, and has the wavelength λ3. The light beam has an opening diameter corresponding to the first region, and the first region is formed with a ring-shaped structure having a predetermined depth, and the structure of the first region includes a wall surface and a step surface. It has a periodic structure in which multiple staircase shapes are continuously formed in the radial direction of the annular zone, and multiple staircase shapes Has a plurality of wall groups divided by change points of the sign of the inclination of the wall surface with respect to the optical axis, and more than half of the plurality of wall surface groups are located near the center of each wall group, and The wall surface has a wall surface with a gentler inclination than the average inclination of the other wall surfaces included in the wall surface group.
また、第１の領域は、波長λ１または波長λ２の光ビームに位相差を付与する構造を有してもよい。 The first region may have a structure that gives a phase difference to the light beam having the wavelength λ1 or the wavelength λ2.
また、輪帯の半径方向に沿う各壁面群の延長距離を１とするとき、各壁面群に含まれる他の壁面の平均傾きよりも緩やかな傾きの壁面は、各壁面群の端部から０．３５から０．６５の範囲に位置してもよい。 Further, when the extension distance of each wall surface group along the radial direction of the annular zone is 1, wall surfaces with a gentler inclination than the average inclination of the other wall surfaces included in each wall surface group are 0 from the end of each wall surface group. It may be located in the range of .35 to 0.65.
また、第１の領域は、周期構造、周期構造に１０λ１の整数倍の位相差を付与する段差を任意に重畳させた構造、または位相差付与構造を有してもよい。 The first region may have a periodic structure, a structure in which a step that provides a phase difference of an integral multiple of 10λ1 is arbitrarily superimposed on the periodic structure, or a phase difference providing structure.
また、各壁面群の壁面に光軸中心から順に壁面番号ｊ＝１、２、・・・、Ｓを割当て、壁面番号ｊ＝１、２、…、Ｓの壁面の傾きをｍ１、ｍ２、…ｍＳとすると、Ｓが偶数のとき、ｍＳ／２＜ｍＳ／２−１および／またはｍＳ／２＋１＜ｍＳ／２＋２であり、Ｓが奇数のとき、ｍ（Ｓ＋１）／２＜ｍ（Ｓ＋１）／２−１であってもよい。 Further, the wall surface number from the center of the optical axis in this order on a wall surface of the wall unit j = 1, 2, · · ·, allocates S, wall number j = 1, 2, ..., the inclination of the wall surface of the S m 1, m 2 ,..., M S , where S is an even number, m S / 2 <m S / 2-1 and / or m S / 2 + 1 <m S / 2 + 2 , and when S is an odd number, m (S + 1) / 2 <m (S + 1) / 2-1 may be sufficient.
また、複数の壁面群に含まれる全ての壁面群は、各壁面群の中央近傍に位置し、かつ各壁面群に含まれる他の壁面の平均傾きよりも緩やかな傾きの壁面を有してもよい。 Further, all the wall surface groups included in the plurality of wall surface groups may be located near the center of each wall surface group and have wall surfaces with a gentler inclination than the average inclination of the other wall surfaces included in each wall surface group. Good.
また、各壁面群の壁面に光軸中心から順に壁面番号ｊ＝１、２、・・・、Ｓを割当て、壁面番号ｊ＝１、２、…、Ｓの壁面の傾きに相当する幅をＷ１、Ｗ２、…ＷＳとし、隣接する壁面群の境界に位置する壁面の傾きに相当する幅をＷｉ、Ｗｉ＋１とすると、Ｓが偶数のとき、ＷＳ／２＝Ｒ・（Ｗｉ＋Ｗｉ−１）／２および／またはｗＳ／２＋１＝Ｒ・（Ｗｉ＋Ｗｉ−１）／２であり、Ｓが奇数のとき、Ｗ（Ｓ＋１）／２＝Ｒ・（Ｗｉ＋Ｗｉ−１）／２であり、０．１＜Ｒ＜２．０であってもよい。 Further, wall numbers j = 1, 2,..., S are assigned to the wall surfaces of each wall group in order from the center of the optical axis, and a width corresponding to the inclination of the wall surface numbers j = 1, 2,. 1 , W 2 ,..., W S, and the widths corresponding to the inclinations of the wall surfaces located at the boundary between adjacent wall groups are W i , W i + 1 , and when S is an even number, W S / 2 = R · (W i + W i-1 ) / 2 and / or w S / 2 + 1 = R · (W i + W i-1 ) / 2, and when S is an odd number, W (S + 1) / 2 = R · (W i + W i-1 ) / 2, and 0.1 <R <2.0 may be satisfied.
本発明の他の観点によれば、少なくとも３つの波長λ１、λ２、λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光ビームを互換して、対応する光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、波長λ１、λ２、λ３の光ビームの光路上に配置される光学素子または対物レンズの一面に設けられ、波長λ１、λ２、λ３の光ビームを互換して対物レンズにより対応する光ディスクの信号記録面上に集光させる回折部とを備えるピックアップが提供される。ピックアップの回折部は、最内周部に設けられ光ビームを回折させ、または光ビームに位相差を付与する第１の領域と、第１の領域の外側に設けられ光ビームを回折させ、または光ビームに位相差を付与する第２の領域と、第２の領域の外側に設けられる第３の領域とを有し、第１から第３の領域は、波長λ１の光ビームが第１から第３の領域に相当する開口径となり、波長λ２の光ビームが第１から第２の領域に相当する開口径となり、波長λ３の光ビームが第１の領域に相当する開口径となり、第１の領域には、輪帯状でかつ所定の深さを有する構造が形成され、第１の領域の構造は、壁面と段面からなる複数の階段形状が輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造をなし、複数の階段形状は、光軸に対する壁面の傾きの符号の変化点により区分される複数の壁面群を有し、複数の壁面群のうち半数以上の壁面群は、各壁面群の中央近傍に位置し、かつ各壁面群に含まれる他の壁面の平均傾きよりも緩やかな傾きの壁面を有する。 According to another aspect of the present invention, an objective lens that condenses light beams of at least three wavelengths λ1, λ2, and λ3 (λ1 <λ2 <λ3) on a signal recording surface of a corresponding optical disc; A signal recording surface of an optical disc that is provided on one surface of an optical element or an objective lens arranged on the optical path of the light beam with wavelengths λ1, λ2, and λ3 and that is compatible with the light beam with wavelengths λ1, λ2, and λ3 by the objective lens. A pickup is provided that includes a diffractive section for condensing the light. The diffraction part of the pickup is provided at the innermost peripheral part to diffract the light beam, or to give a phase difference to the light beam, and to be provided outside the first area, to diffract the light beam, or A second region that gives a phase difference to the light beam; and a third region that is provided outside the second region. The first to third regions have a light beam of wavelength λ1 from the first region. The aperture diameter corresponds to the third region, the light beam with wavelength λ2 becomes the aperture diameter corresponding to the first to second regions, the light beam with wavelength λ3 becomes the aperture diameter corresponding to the first region, and the first In this region, a ring-shaped structure having a predetermined depth is formed, and in the structure of the first region, a plurality of staircase shapes including wall surfaces and step surfaces are formed continuously in the radial direction of the ring zone. The multiple staircase shapes are the changing points of the sign of the wall inclination with respect to the optical axis. More than half of the plurality of wall groups are located near the center of each wall group, and more than the average inclination of the other wall surfaces included in each wall group. It has a gently sloping wall.
本発明の他の観点によれば、回転駆動される複数種類の光ディスクに対し波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号を記録および／または再生する光ピックアップを備える光ディスク装置が提供される。光ディスク装置の光ピックアップは、少なくとも３つの波長λ１、λ２、λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光ビームを互換して、対応する光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、波長λ１、λ２、λ３の光ビームの光路上に配置される光学素子または対物レンズの一面に設けられ、波長λ１、λ２、λ３の光ビームを互換して対物レンズにより対応する光ディスクの信号記録面上に集光させる回折部とを備え、回折部は、最内周部に設けられ光ビームを回折させ、または光ビームに位相差を付与する第１の領域と、第１の領域の外側に設けられ光ビームを回折させ、または光ビームに位相差を付与する第２の領域と、第２の領域の外側に設けられる第３の領域とを有し、第１から第３の領域は、波長λ１の光ビームが第１から第３の領域に相当する開口径となり、波長λ２の光ビームが第１から第２の領域に相当する開口径となり、波長λ３の光ビームが第１の領域に相当する開口径となり、
第１の領域には、輪帯状でかつ所定の深さを有する構造が形成され、第１の領域の構造は、壁面と段面からなる複数の階段形状が輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造をなし、複数の階段形状は、光軸に対する壁面の傾きの符号の変化点により区分される複数の壁面群を有し、複数の壁面群のうち半数以上の壁面群は、各壁面群の中央近傍に位置し、かつ各壁面群に含まれる他の壁面の平均傾きよりも緩やかな傾きの壁面を有する。
According to another aspect of the present invention, an optical pickup is provided that records and / or reproduces an information signal by selectively irradiating a plurality of types of optical disks that are rotationally driven with a plurality of light beams having different wavelengths. An optical disk device is provided. The optical pickup of the optical disc apparatus includes an objective lens that condenses light beams of at least three wavelengths λ1, λ2, and λ3 (λ1 <λ2 <λ3) on the signal recording surface of the corresponding optical disc, and a wavelength λ1, Provided on one surface of the optical element or objective lens arranged on the optical path of the light beam of λ2, λ3, and collects the light beams of wavelengths λ1, λ2, λ3 on the signal recording surface of the corresponding optical disk by the objective lens in a compatible manner. A diffractive portion that emits light, and the diffractive portion is provided on the innermost peripheral portion for diffracting the light beam or imparting a phase difference to the light beam, and on the outer side of the first region. A second region that diffracts the beam or imparts a phase difference to the light beam; and a third region that is provided outside the second region. The first to third regions have a wavelength λ1. The light beam is phased from the first to the third region To become the opening diameter, in an open caliber light beam of wavelength λ2 corresponds to the second region from the first, in an open caliber light beam having the wavelength λ3 corresponds to a first area,
In the first region, a ring-shaped structure having a predetermined depth is formed, and the structure of the first region is such that a plurality of step shapes including wall surfaces and step surfaces are continuously formed in the radial direction of the ring zone. The formed periodic structure has a plurality of staircase shapes, each having a plurality of wall groups separated by a change point of the sign of the inclination of the wall surface with respect to the optical axis. The wall surface is located near the center of each wall surface group and has a wall surface with a gentler slope than the average inclination of the other wall surfaces included in each wall surface group.
本発明によれば、回折構造の壁面傾斜に起因した不要光の増加を防止可能な、対物レンズ、光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an objective lens, an optical pickup, and an optical disc apparatus that can prevent an increase in unnecessary light due to the inclination of the wall surface of the diffractive structure.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
以下、本発明の実施形態を以下の順で説明する。
１．光ディスク装置の全体構成
２．光ピックアップの全体構成
３．本発明を適用した対物レンズ
４．回折構造の壁面傾斜に起因した不要光の増加防止
５．本発明を適用した光ピックアップ
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order.
1. 1. Overall configuration of optical disc apparatus 2. Overall configuration of optical pickup 3. Objective lens to which the present invention is applied 4. Prevent unnecessary light from increasing due to wall tilt of diffractive structure Optical pickup to which the present invention is applied
［１．光ディスク装置の全体構成］
以下、図１を参照して、本発明を適用した光ピックアップを用いた光ディスク装置について説明する。
[1. Overall configuration of optical disc apparatus]
Hereinafter, an optical disk apparatus using an optical pickup to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
本発明が適用された光ディスク装置１は、図１に示すように、光ディスク２に対して情報を記録再生する光ピックアップ３と、光ディスク２を回転駆動するスピンドルモータ４と、光ピックアップ３を光ディスク２の径方向に移動させる送りモータ５とを有する。光ディスク装置１では、フォーマットが異なる３種類の光ディスク２と、記録層が積層化された光ディスク２に対して情報を記録および／または再生可能な３規格間互換性が実現される。 As shown in FIG. 1, an optical disc apparatus 1 to which the present invention is applied includes an optical pickup 3 that records and reproduces information on an optical disc 2, a spindle motor 4 that rotates the optical disc 2, and an optical pickup 3 that is connected to the optical disc 2. The feed motor 5 is moved in the radial direction. In the optical disc apparatus 1, compatibility between the three standards capable of recording and / or reproducing information with respect to the three types of optical discs 2 having different formats and the optical disc 2 in which the recording layers are laminated is realized.
光ディスク２は、発光波長λ１＝約４０５ｎｍの青紫色半導体レーザを用いたＢＤ等である。光ディスク２は、発光波長λ２＝約６５５ｎｍの半導体レーザを用いたＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等である。光ディスク２は、発光波長λ３＝約７８５ｎｍの半導体レーザを用いたＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等である。 The optical disk 2 is a BD or the like using a blue-violet semiconductor laser having an emission wavelength λ1 = about 405 nm. The optical disc 2 is a DVD, DVD-R, DVD-RW, DVD + RW, or the like using a semiconductor laser having an emission wavelength λ2 = about 655 nm. The optical disc 2 is a CD, CD-R, CD-RW, or the like using a semiconductor laser having an emission wavelength λ3 = about 785 nm.
以下では、第１から第３の３種類の光ディスク１１、１２、１３に対して情報を記録再生する場合について説明する。第１の光ディスク１１は、厚さ約０．１ｍｍの保護層を有し、使用波長λ１＝約４０５ｎｍの光ビームを用いたＢＤ等の高密度記録可能な光ディスクである。第１の光ディスク１１は、記録層の数に応じて、１層光ディスク、２層光ディスク、３層以上の多層光ディスクを含む。１層光ディスクは、カバー層厚さ約１００μｍであり、２層光ディスクは、第１の記録層のカバー層厚さ約１００μｍ、第２の記録層のカバー層厚さ約７５μｍである。第２の光ディスク１２は、厚さ約０．６ｍｍの保護層を有し、使用波長λ２＝約６５５ｎｍの半導体レーザを用いたＤＶＤ等の光ディスクである。第２の光ディスク１２も複数の記録層を有してもよい。第３の光ディスク１３は、厚さ約１．１ｍｍの保護層を有し、使用波長λ３＝約７８５ｎｍの半導体レーザを用いたＣＤ等の光ディスクである。 Below, the case where information is recorded / reproduced with respect to the first to third three types of optical disks 11, 12, 13 will be described. The first optical disk 11 has a protective layer with a thickness of about 0.1 mm and is a high-density recordable optical disk such as a BD using a light beam with a used wavelength λ1 = about 405 nm. The first optical disk 11 includes a single-layer optical disk, a double-layer optical disk, and a multilayer optical disk having three or more layers according to the number of recording layers. The single-layer optical disc has a cover layer thickness of about 100 μm, and the double-layer optical disc has a cover layer thickness of the first recording layer of about 100 μm and a cover layer thickness of the second recording layer of about 75 μm. The second optical disk 12 is an optical disk such as a DVD using a semiconductor laser having a protective layer with a thickness of about 0.6 mm and a working wavelength λ2 = about 655 nm. The second optical disk 12 may also have a plurality of recording layers. The third optical disc 13 is an optical disc such as a CD having a protective layer having a thickness of about 1.1 mm and using a semiconductor laser having a used wavelength λ3 = about 785 nm.
スピンドルモータ４と送りモータ５は、システムコントローラ７からの指令に基づき制御されるサーボ制御部９により、光ディスク２の種類に応じて駆動制御される。スピンドルモータ４と送りモータ５は、例えば、第１から第３の光ディスク１１、１２、１３に応じて所定回転数で駆動する。 The spindle motor 4 and the feed motor 5 are driven and controlled according to the type of the optical disc 2 by a servo control unit 9 that is controlled based on a command from the system controller 7. The spindle motor 4 and the feed motor 5 are driven at a predetermined rotational speed in accordance with, for example, the first to third optical disks 11, 12, and 13.
光ピックアップ３は、３波長互換の光学系を有し、規格が異なる３種類の光ディスク１１、１２、１３の記録層に対して異なる波長の光ビームを保護層側から照射し、照射した光ビームの記録層からの反射光を検出する。光ピックアップ３は、検出した反射光から光ビームに対応する信号を出力する。 The optical pickup 3 has a three-wavelength compatible optical system, and irradiates light beams having different wavelengths from the protective layer side to the recording layers of three types of optical discs 11, 12, and 13 having different standards. The reflected light from the recording layer is detected. The optical pickup 3 outputs a signal corresponding to the light beam from the detected reflected light.
光ディスク装置１は、光ピックアップ３から出力された信号に基づきフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成するプリアンプ１４を有する。光ディスク装置１は、プリアンプ１４からの信号を復調し、または外部コンピュータ１７等からの信号を変調する信号変復調器およびエラー訂正符号ブロック１５（以下、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５とも称する。）を有する。光ディスク装置１は、インターフェイス１６とＤ／Ａ、Ａ／Ｄ変換器１８と、オーディオ・ビジュアル処理部１９と、オーディオ・ビジュアル信号入出力部２０とを有する。 The optical disc apparatus 1 includes a preamplifier 14 that generates a focus error signal, a tracking error signal, an RF signal, and the like based on a signal output from the optical pickup 3. The optical disc apparatus 1 includes a signal modulator / demodulator and an error correction code block 15 (hereinafter also referred to as a signal modulator / demodulator & ECC block 15) that demodulates a signal from the preamplifier 14 or modulates a signal from the external computer 17 or the like. The optical disc apparatus 1 includes an interface 16, a D / A / A / D converter 18, an audio / visual processing unit 19, and an audio / visual signal input / output unit 20.
プリアンプ１４は、光検出器４５（図２参照）からの出力に基づき、非点収差法等によりフォーカスエラー信号を生成し、３ビーム法、ＤＰＤ法等によりトラッキングエラー信号を生成する。プリアンプ１４は、さらにＲＦ信号を生成し、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５に出力する。プリアンプ１４は、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号をサーボ制御部９に出力する。 The preamplifier 14 generates a focus error signal by an astigmatism method or the like based on an output from the photodetector 45 (see FIG. 2), and generates a tracking error signal by a three beam method, a DPD method, or the like. The preamplifier 14 further generates an RF signal and outputs it to the signal modulator / demodulator & ECC block 15. The preamplifier 14 outputs a focus error signal and a tracking error signal to the servo control unit 9.
信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第１の光ディスク１１にデータを記録するとき、インターフェイス１６またはＤ／Ａ、Ａ／Ｄ変換器１８から入力されたデジタル信号を以下のように処理する。つまり、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第１の光ディスク１１にデータを記録するとき、入力されたデジタル信号を、ＬＤＣ−ＥＣＣおよびＢＩＳなどのエラー訂正方式によりエラー訂正処理し、次いで１−７ＰＰ方式等で変調処理する。信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第２の光ディスク１２にデータを記録するとき、ＰＣ（Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｄｅ）等の方式によりエラー訂正処理し、次いで８−１６変調等で変調処理する。さらに、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第３の光ディスク１３にデータを記録するとき、ＣＩＲＣなどのエラー訂正方式によりエラー訂正処理し、次いで８−１４変調等で変調処理する。そして、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、変調されたデータをレーザ制御部２１に出力する。 When recording data on the first optical disc 11, the signal modulator / demodulator & ECC block 15 processes the digital signal input from the interface 16 or the D / A / A / D converter 18 as follows. That is, when recording data on the first optical disc 11, the signal modulator / demodulator & ECC block 15 performs error correction processing on the input digital signal by an error correction method such as LDC-ECC and BIS, and then the 1-7PP method. Etc. to perform modulation processing. When recording data on the second optical disc 12, the signal modulator / demodulator & ECC block 15 performs error correction processing by a method such as PC (Product Code) and then performs modulation processing by 8-16 modulation or the like. Further, when recording data on the third optical disk 13, the signal modulator / demodulator & ECC block 15 performs error correction processing by an error correction method such as CIRC and then performs modulation processing by 8-14 modulation or the like. Then, the signal modulator / demodulator & ECC block 15 outputs the modulated data to the laser controller 21.
さらに、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、各光ディスク２を再生するとき、プリアンプ４から入力されたＲＦ信号に基づき、変調方式に応じた復調処理をする。さらに、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、エラー訂正処理し、インターフェイス１６またはＤ／Ａ、Ａ／Ｄ変換器１８にデータを出力する。 Further, the signal modulator / demodulator & ECC block 15 performs demodulation processing according to the modulation method based on the RF signal input from the preamplifier 4 when reproducing each optical disk 2. Further, the signal modulator / demodulator & ECC block 15 performs error correction processing and outputs data to the interface 16 or the D / A / A / D converter 18.
なお、データ圧縮してデータを記録するときは、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５とインターフェイス１６またはＤ／Ａ、Ａ／Ｄ変換器１８との間に圧縮伸張部が設けられてもよい。この場合、データは、ＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４等の方式で圧縮される。 When data is compressed and recorded, a compression / decompression unit may be provided between the signal modulator / demodulator & ECC block 15 and the interface 16 or the D / A / A / D converter 18. In this case, the data is compressed by a method such as MPEG2 or MPEG4.
サーボ制御部９は、プリアンプ１４からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を入力される。サーボ制御部９は、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を０とするようにフォーカスサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらのサーボ信号に基づき、対物レンズ３４（図２参照）を駆動する２軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動部を駆動制御する。サーボ制御部９は、プリアンプ１４の出力から同期信号等を検出し、ＣＬＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式やＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式、またはこれらを組合せた方式等で、スピンドルモータ４をサーボ制御する。 The servo controller 9 receives a focus error signal and a tracking error signal from the preamplifier 14. The servo control unit 9 generates a focus servo signal and a tracking servo signal so that the focus error signal and the tracking error signal are 0, and based on these servo signals, the two axes that drive the objective lens 34 (see FIG. 2) An objective lens driving unit such as an actuator is driven and controlled. The servo control unit 9 detects a synchronization signal or the like from the output of the preamplifier 14 and servo-controls the spindle motor 4 by a CLV (Constant Linear Velocity) method, a CAV (Constant Angular Velocity) method, or a combination of these. .
レーザ制御部２１は、光ピックアップ３のレーザ光源を制御する。特に、図１に示す例では、レーザ制御部２１は、記録モード時と再生モード時との間で、または光ディスク２の種類に応じて、レーザ光源の出力パワーを変化させるように、レーザ光源を制御する。レーザ制御部２１は、ディスク種類判別部２２により検出された光ディスク２の種類に応じて光ピックアップ３のレーザ光源を切り換える。 The laser control unit 21 controls the laser light source of the optical pickup 3. In particular, in the example shown in FIG. 1, the laser control unit 21 switches the laser light source so as to change the output power of the laser light source between the recording mode and the reproduction mode or according to the type of the optical disc 2. Control. The laser control unit 21 switches the laser light source of the optical pickup 3 in accordance with the type of the optical disc 2 detected by the disc type determination unit 22.
ディスク種類判別部２２は、第１から第３の光ディスク１１、１２、１３の間で、表面反射率、形状的や外形的な違い等に基づく反射光量の変化を検出し、光ディスク２の異なるフォーマットを検出する。光ディスク装置１を構成する各部は、ディスク種類判別部２２の検出結果に応じて、装着される光ディスク２の仕様に基づく信号処理をするように構成される。 The disc type discriminating unit 22 detects a change in the amount of reflected light between the first to third optical discs 11, 12, and 13 based on the difference in surface reflectance, shape, and external shape, and the different formats of the optical disc 2. Is detected. Each unit constituting the optical disc apparatus 1 is configured to perform signal processing based on the specification of the optical disc 2 to be mounted in accordance with the detection result of the disc type discrimination unit 22.
システムコントローラ７は、ディスク種類判別部２２により判別された光ディスク２の種類に応じて装置１全体を制御する。システムコントローラ７は、ユーザからの操作入力に応じて、光ディスク２の最内周に位置するプリマスタードピットやグルーブ等に記録されたアドレス情報や目録情報（Ｔａｂｌｅ ｏｆ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ；ＴＯＣ）に基づき各部を制御する。つまり、システムコントローラ７は、上記情報に基づき、記録再生する光ディスク２の記録位置や再生位置を特定し、特定した位置に基づき各部を制御する。 The system controller 7 controls the entire apparatus 1 according to the type of the optical disc 2 determined by the disc type determination unit 22. The system controller 7 controls each part based on address information and table information (Table of Contents; TOC) recorded in a premastered pit, a groove or the like located in the innermost circumference of the optical disc 2 in response to an operation input from the user. To do. That is, the system controller 7 specifies the recording position and the reproduction position of the optical disc 2 to be recorded and reproduced based on the above information, and controls each unit based on the identified position.
以上のように構成された光ディスク装置１は、スピンドルモータ４により光ディスク２を回転駆動する。そして、光ディスク装置１は、サーボ制御部９からの制御信号に応じて送りモータ５を駆動制御し、光ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に光ピックアップ３を移動させることで、光ディスク２に対して情報を記録再生する。 The optical disc apparatus 1 configured as described above rotates the optical disc 2 by the spindle motor 4. The optical disc apparatus 1 drives and controls the feed motor 5 in accordance with a control signal from the servo control unit 9 and moves the optical pickup 3 to a position corresponding to a desired recording track of the optical disc 2, thereby causing the optical disc 2 to move. On the other hand, information is recorded and reproduced.
具体的に、データを記録再生するとき、サーボ制御部９は、ＣＬＶやＣＡＶ、またはこれらの組合せにより光ディスク２を回転させる。光ピックアップ３は、光源から光ビームを照射して光ディスク２からの反射光を光検出器４５により検出し、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成する。光ピックアップ３は、これらのエラー信号に基づき対物レンズ駆動機構により対物レンズ３４を駆動し、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボをする。 Specifically, when recording and reproducing data, the servo control unit 9 rotates the optical disc 2 by CLV, CAV, or a combination thereof. The optical pickup 3 irradiates a light beam from a light source, detects reflected light from the optical disc 2 by a photodetector 45, and generates a focus error signal and a tracking error signal. The optical pickup 3 drives the objective lens 34 by an objective lens driving mechanism based on these error signals, and performs focus servo and tracking servo.
データを記録するとき、外部コンピュータ１７からの信号がインターフェイス１６を介して信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５に入力される。信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、インターフェイス１６またはＡ／Ｄ変換器１８から入力されたデジタルデータに所定のエラー訂正符号を付加し、さらに所定の変調処理をした後に記録信号を生成する。レーザ制御部２１は、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５により生成された記録信号に基づき、光ピックアップ３のレーザ光源を制御して所定の光ディスク２に記録する。 When recording data, a signal from the external computer 17 is input to the signal modulator / demodulator & ECC block 15 via the interface 16. The signal modulator / demodulator & ECC block 15 adds a predetermined error correction code to the digital data input from the interface 16 or the A / D converter 18 and performs a predetermined modulation process to generate a recording signal. The laser control unit 21 controls the laser light source of the optical pickup 3 based on the recording signal generated by the signal modulator / demodulator & ECC block 15 to record on the predetermined optical disc 2.
データを再生するとき、光検出器４５により検出された信号が信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５により復調処理される。復調された記録信号は、コンピュータのデータ保存用であれば、インターフェイス１６を介して外部コンピュータ１７に出力される。これにより、外部コンピュータ１７は、光ディスク２に記録された信号に基づき動作する。復調された記録信号は、オーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ変換器１８によりデジタル／アナログ変換されてオーディオ・ビジュアル処理部１９に供給される。そして、オーディオ・ビジュアル処理部１９によりオーディオ・ビジュアル処理され、オーディオ・ビジュアル信号入出力部２０を介して、外部のスピーカやモニタに出力される。 When data is reproduced, the signal detected by the photodetector 45 is demodulated by the signal modulator / demodulator & ECC block 15. The demodulated recording signal is output to the external computer 17 via the interface 16 if it is for data storage in the computer. Thus, the external computer 17 operates based on the signal recorded on the optical disc 2. The demodulated recording signal is digital / analog converted by the D / A converter 18 and supplied to the audio / visual processing unit 19 for audio / visual use. Then, audio / visual processing is performed by the audio / visual processing unit 19 and output to an external speaker or monitor via the audio / visual signal input / output unit 20.
［２．光ピックアップの全体構成］
以下、図２および図３を参照して、光ディスク装置１に用いられる光ピックアップ３について詳しく説明する。
[2. Overall configuration of optical pickup]
Hereinafter, the optical pickup 3 used in the optical disc apparatus 1 will be described in detail with reference to FIGS.
光ピックアップ３は、保護層の厚さ等、フォーマットが異なる３種類の第１から第３の光ディスク１１、１２、１３から任意に選択された光ディスク２に波長が異なる複数の光ビームを選択的に照射する。そして、光ピックアップ３は、３種類の光ディスク１１、１２、１３の各々に対して情報信号を記録および／または再生する３波長互換を実現する。光ピックアップ３は、光利用効率の向上、不要光入射の低減、作動距離と焦点距離の適正化、製造性の向上を実現する。 The optical pickup 3 selectively selects a plurality of light beams having different wavelengths on an optical disc 2 arbitrarily selected from three types of first to third optical discs 11, 12, and 13 having different formats such as a thickness of a protective layer. Irradiate. The optical pickup 3 realizes three-wavelength compatibility for recording and / or reproducing information signals for each of the three types of optical disks 11, 12, and 13. The optical pickup 3 realizes improvement of light use efficiency, reduction of unnecessary light incidence, optimization of working distance and focal length, and improvement of manufacturability.
光ピックアップ３は、図２に示すように、第１の波長λ１の光ビームを出射する第１の出射部を有する第１の光源部３１を有する。光ピックアップ３は、第１の波長λ１より長い第２の波長λ２の光ビームを出射する第２の出射部を有する第２の光源部３２を有する。光ピックアップ３は、第２の波長λ２より長い第３の波長λ３の光ビームを出射する第３の出射部を有する第３の光源部３３を有する。光ピックアップ３は、第１から第３の出射部から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面に集光する集光光学デバイスとして機能する対物レンズ３４を有する。 As shown in FIG. 2, the optical pickup 3 includes a first light source unit 31 having a first emission unit that emits a light beam having a first wavelength λ1. The optical pickup 3 includes a second light source unit 32 having a second emitting unit that emits a light beam having a second wavelength λ2 that is longer than the first wavelength λ1. The optical pickup 3 includes a third light source unit 33 having a third emission unit that emits a light beam having a third wavelength λ3 that is longer than the second wavelength λ2. The optical pickup 3 includes an objective lens 34 that functions as a condensing optical device that condenses the light beams emitted from the first to third emission units on the signal recording surface of the optical disc 2.
光ピックアップ３は、第２および第３の出射部と対物レンズ３４との間に設けられる第１のビームスプリッタ３６を有する。第１のビームスプリッタ３６は、第２の出射部から出射された第２の波長λ２の光ビームの光路と、第３の出射部から出射された第３の波長λ３の光ビームの光路とを合成する光路合成手段として機能する。光ピックアップ３は、第１のビームスプリッタ３６と対物レンズ３４との間に設けられる第２のビームスプリッタ３７を有する。 The optical pickup 3 has a first beam splitter 36 provided between the second and third emission parts and the objective lens 34. The first beam splitter 36 includes an optical path of the light beam having the second wavelength λ2 emitted from the second emission unit and an optical path of the light beam having the third wavelength λ3 emitted from the third emission unit. It functions as optical path combining means for combining. The optical pickup 3 has a second beam splitter 37 provided between the first beam splitter 36 and the objective lens 34.
第２のビームスプリッタ３７は、第１のビームスプリッタ３６により光路を合成された第２および第３の波長λ２、λ３の光ビームの光路と、第１の出射部から出射された第１の波長λ１の光ビームの光路とを合成する光路合成手段として機能する。光ピックアップ３は、第２のビームスプリッタ３７と対物レンズ３４との間に設けられる第３のビームスプリッタ３８を有する。第３のビームスプリッタ３８は、第２のビームスプリッタ３７により光路を合成された第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームの往路の光路と、光ディスク２により反射された第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームの戻り（復路）の光路とを分離する光路分離手段として機能する。 The second beam splitter 37 includes the optical paths of the light beams having the second and third wavelengths λ2 and λ3 synthesized by the first beam splitter 36, and the first wavelength emitted from the first emission unit. It functions as an optical path combining unit that combines the optical path of the light beam of λ1. The optical pickup 3 has a third beam splitter 38 provided between the second beam splitter 37 and the objective lens 34. The third beam splitter 38 is configured so that the optical paths of the first to third wavelengths λ 1, λ 2, and λ 3, which are combined by the second beam splitter 37, and the first to third paths reflected by the optical disc 2. It functions as an optical path separation means for separating the return (return path) optical paths of the light beams of the third wavelengths λ1, λ2, and λ3.
光ピックアップ３は、第１の光源部３１の第１の出射部と第２のビームスプリッタ３７との間に設けられる第１のグレーティング３９を有する。第１のグレーティング３９は、第１の出射部から出射された第１の波長λ１の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３つの光ビームに回折させる。光ピックアップ３は、第２の光源部３２の第２の出射部と第１のビームスプリッタ３６との間に設けられる第２のグレーティング４０を有する。第２のグレーティング４０は、第２の出射部から出射された第２の波長λ２の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３つの光ビームに回折させる。光ピックアップ３は、第３の光源部３３の第３の出射部と第１のビームスプリッタ３６との間に設けられる第３のグレーティング４１を有する。第３のグレーティング４１は、第３の出射部から出射された第３の波長λ３の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３つの光ビームに回折させる。 The optical pickup 3 has a first grating 39 provided between the first emission part of the first light source part 31 and the second beam splitter 37. The first grating 39 diffracts the light beam having the first wavelength λ1 emitted from the first emission unit into three light beams for detecting a tracking error signal or the like. The optical pickup 3 has a second grating 40 provided between the second emission part of the second light source part 32 and the first beam splitter 36. The second grating 40 diffracts the light beam having the second wavelength λ2 emitted from the second emission unit into three light beams for detecting a tracking error signal or the like. The optical pickup 3 includes a third grating 41 provided between the third emission part of the third light source unit 33 and the first beam splitter 36. The third grating 41 diffracts the light beam having the third wavelength λ3 emitted from the third emission unit into three light beams for detection of a tracking error signal or the like.
光ピックアップ３は、第３のビームスプリッタ３８と対物レンズ３４との間に設けられるコリメータレンズ４２を有する。コリメータレンズ４２は、第３のビームスプリッタ３８により光路を合成された第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームの発散角を変換し、略平行光の状態または略平行光に対して拡散もしくは収束した状態となるように調整して出射させる発散角変換手段として機能する。光ピックアップ３は、コリメータレンズ４２と対物レンズ３４との間に設けられ、コリメータレンズ４２に発散角を調整された第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームに１／４波長の位相差を与える１／４波長板４３を有する。光ピックアップ３は、対物レンズ３４と１／４波長板４３との間に設けられる立上げミラー４４を有する。立上げミラー４４は、対物レンズ３４の光軸に略直交する平面内で、上記光学部品を経由した光ビームを反射して立上げることで、対物レンズ３４の光軸方向に光ビームを出射させる。 The optical pickup 3 has a collimator lens 42 provided between the third beam splitter 38 and the objective lens 34. The collimator lens 42 converts the divergence angles of the light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 whose optical paths are combined by the third beam splitter 38, so that the collimator lens 42 is substantially parallel light or substantially parallel light. Thus, it functions as a divergence angle conversion means for adjusting and emitting the light so as to be diffused or converged. The optical pickup 3 is provided between the collimator lens 42 and the objective lens 34, and has a quarter wavelength for the light beams having the first to third wavelengths λ 1, λ 2, and λ 3 adjusted by the collimator lens 42. A quarter-wave plate 43 that provides a phase difference is provided. The optical pickup 3 has a rising mirror 44 provided between the objective lens 34 and the quarter wavelength plate 43. The rising mirror 44 emits the light beam in the direction of the optical axis of the objective lens 34 by reflecting and raising the light beam that has passed through the optical component in a plane substantially orthogonal to the optical axis of the objective lens 34. .
光ピックアップ３は、第３のビームスプリッタ３８により往路の第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームの光路から分離された、復路の第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームを受光して検出する光検出器４５を有する。光ピックアップ３は、第３のビームスプリッタ３８と光検出器４５との間に設けられるマルチレンズ４６を有する。マルチレンズ４６は、第３のビームスプリッタ３８により分離された復路の第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームを光検出器４５のフォトディテクタ等の受光面に集光させるとともに、フォーカスエラー信号等の検出のための非点収差を付与する。 The optical pickup 3 is separated from the optical paths of the light beams of the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 by the third beam splitter 38, and the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 of the return path. A light detector 45 for receiving and detecting the light beam. The optical pickup 3 has a multi-lens 46 provided between the third beam splitter 38 and the photodetector 45. The multi-lens 46 focuses the light beams of the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 separated by the third beam splitter 38 on a light receiving surface such as a photodetector of the photodetector 45, and focuses the light beam. Astigmatism is added for error signal detection.
第１の光源部３１は、第１の光ディスク１１に約４０５ｎｍの第１の波長λ１の光ビームを出射する第１の出射部を有する。第２の光源部３２は、第２の光ディスク１２に約６５５ｎｍの第２の波長λ２の光ビームを出射する第２の出射部を有する。第３の光源部３３は、第３の光ディスク１３に約７８５ｎｍの第３の波長λ３の光ビームを出射する第３の出射部を有する。なお、第１から第３の出射部は、別々の光源部３１、３２、３３に配置されなくてもよい。例えば、第１から第３の出射部のうち２つの出射部を有する光源部と、残り１つの出射部を有する光源部とを異なる位置に配置してもよい。さらに、例えば、第１から第３の出射部を略同一位置に有する光源部としてもよい。 The first light source unit 31 includes a first emission unit that emits a light beam having a first wavelength λ1 of about 405 nm to the first optical disc 11. The second light source unit 32 includes a second emission unit that emits a light beam having a second wavelength λ2 of about 655 nm to the second optical disc 12. The third light source unit 33 includes a third emission unit that emits a light beam having a third wavelength λ3 of about 785 nm to the third optical disc 13. Note that the first to third emission units may not be arranged in the separate light source units 31, 32, and 33. For example, the light source part having two emission parts among the first to third emission parts and the light source part having the remaining one emission part may be arranged at different positions. Furthermore, for example, a light source unit having first to third emission units at substantially the same position may be used.
対物レンズ３４は、入射した第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームを光ディスク２の信号記録面に集光させる。対物レンズ３４は、不図示の２軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構により移動自在に保持される。そして、対物レンズ３４は、光検出器４５により検出された光ディスク２からの戻り光のＲＦ信号から生成されたトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号に基づき、２軸アクチュエータ等により移動される。これにより、対物レンズ３４は、光ディスク２に近接離間する方向と光ディスク２の径方向で移動される。よって、対物レンズ３４は、第１から第３の出射部から出射された光ビームが光ディスク２の信号記録面で常に合焦するように、光ビームを収束させるとともに、収束された光ビームを光ディスク２の信号記録面に形成された記録トラックに追従させる。 The objective lens 34 focuses the incident light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 on the signal recording surface of the optical disc 2. The objective lens 34 is movably held by an objective lens driving mechanism such as a biaxial actuator (not shown). The objective lens 34 is moved by a biaxial actuator or the like based on the tracking error signal and the focus error signal generated from the RF signal of the return light from the optical disc 2 detected by the photodetector 45. Accordingly, the objective lens 34 is moved in the direction approaching and separating from the optical disc 2 and in the radial direction of the optical disc 2. Therefore, the objective lens 34 converges the light beam so that the light beams emitted from the first to third emission parts are always focused on the signal recording surface of the optical disc 2, and the converged light beam is applied to the optical disc. 2 is made to follow a recording track formed on the signal recording surface.
対物レンズ３４には、一方の面、例えば入射側の面に、複数の回折領域を形成された回折部５０（図４参照）が設けられる。回折部５０は、複数の回折領域５１、５２、５３（図４参照）毎に通過する第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームのそれぞれを所定の次数となるように回折させる。回折部５０は、所定の発散角を有する拡散状態または収束状態の光ビームを対物レンズ３４に入射させた場合と同様の状態をもたらすことができる。つまり、回折部５０は、単一の対物レンズ３４を用いて、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームをそれぞれに対応する３種類の光ディスク１１、１２、１３の信号記録面に球面収差を生じさせないように、適切に集光させることができる。 The objective lens 34 is provided with a diffraction unit 50 (see FIG. 4) in which a plurality of diffraction regions are formed on one surface, for example, an incident side surface. The diffraction unit 50 diffracts each of the light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 passing through each of the plurality of diffraction regions 51, 52, and 53 (see FIG. 4) so as to have a predetermined order. . The diffractive portion 50 can bring about the same state as when a light beam in a diffused state or a converged state having a predetermined divergence angle is incident on the objective lens 34. That is, the diffraction unit 50 uses the single objective lens 34 and the signal recording surfaces of the three types of optical disks 11, 12, and 13 corresponding to the light beams having the first to third wavelengths λ 1, λ 2, and λ 3, respectively. Thus, the light can be properly condensed so as not to cause spherical aberration.
回折部５０を有する対物レンズ３４には、所定の屈折機能を発揮するレンズ面形状を基準として、回折機能を発揮する回折構造が形成される。これにより、回折部５０を有する対物レンズ３４は、３つの異なる波長の光ビームをそれぞれに対応する光ディスク１１、１２、１３の信号記録面に球面収差を生じさせないように、適切に集光させる集光光学デバイスとして機能する。対物レンズ３４は、屈折素子の機能とともに回折素子の機能を有し、つまり、レンズ曲面により発揮される屈折機能と、一方の面に設けられた回折部５０により発揮される回折機能とを有する。 The objective lens 34 having the diffractive portion 50 is formed with a diffractive structure that exhibits a diffractive function with reference to a lens surface shape that exhibits a predetermined refractive function. As a result, the objective lens 34 having the diffractive portion 50 collects light beams having three different wavelengths appropriately so as not to cause spherical aberration on the signal recording surfaces of the optical discs 11, 12, and 13 corresponding thereto. Functions as an optical optical device. The objective lens 34 has a function of a diffractive element as well as a function of a refracting element. That is, the objective lens 34 has a refracting function exhibited by a curved lens surface and a diffractive function exhibited by a diffractive portion 50 provided on one surface.
なお、後述するように、回折部５０は、対物レンズ３４Ｂとは別体の回折光学素子３５Ｂに設けられてもよい（図６（ｂ）参照）。この場合、対物レンズ３４Ｂを保持する対物レンズ駆動機構のレンズホルダには、対物レンズ３４Ｂと一体となるように回折光学素子３５Ｂが保持される。これにより、対物レンズ３４Ｂがトラッキング方向へ移動するときにも、回折光学素子３５Ｂに設けられた回折部５０の作用効果を適切に発揮させることができる。 As will be described later, the diffractive portion 50 may be provided in a diffractive optical element 35B separate from the objective lens 34B (see FIG. 6B). In this case, the diffractive optical element 35B is held by the lens holder of the objective lens driving mechanism that holds the objective lens 34B so as to be integrated with the objective lens 34B. Thereby, even when the objective lens 34B moves in the tracking direction, the effect of the diffractive portion 50 provided in the diffractive optical element 35B can be appropriately exhibited.
ここで、図３を参照して、回折部５０による回折機能について概念的に説明する。図３には、屈折機能を有する対物レンズ３４Ｂとは別体の回折光学素子３５Ｂに回折部５０が設けられる場合（図６（ｂ）参照）が示されている。回折光学素子３５Ｂは、例えば、図３（ａ）に示すように、回折部５０を通過した第１の波長λ１の光ビームＢＢ０を＋１次回折光ＢＢ１となるように回折させて対物レンズ３４Ｂに入射させる。つまり、回折光学素子３５Ｂは、所定の発散角を有する拡散状態の光ビームＢＢ１として対物レンズ３４Ｂに入射させることで、第１の光ディスク１１の信号記録面に適切に集光させる。 Here, with reference to FIG. 3, the diffraction function by the diffraction part 50 is demonstrated conceptually. FIG. 3 shows a case where the diffractive portion 50 is provided in a diffractive optical element 35B separate from the objective lens 34B having a refractive function (see FIG. 6B). For example, as shown in FIG. 3A, the diffractive optical element 35B diffracts the light beam B B0 having the first wavelength λ1 that has passed through the diffracting unit 50 so as to be the + 1st order diffracted light B B1 , thereby objective lens 34B. To enter. In other words, the diffractive optical element 35B is appropriately focused on the signal recording surface of the first optical disc 11 by making it enter the objective lens 34B as a diffused light beam BB1 having a predetermined divergence angle.
回折光学素子３５Ｂは、図３（ｂ）に示すように、回折部５０を通過した第２の波長λ２の光ビームＢＤ０を−２次回折光ＢＤ１となるように回折させて対物レンズ３４Ｂに入射させる。つまり、回折光学素子３５Ｂは、所定の発散角を有する収束状態の光ビームＢＤ１として対物レンズ３４Ｂに入射させることで、第２の光ディスク１２の信号記録面に適切に集光させる。 As shown in FIG. 3B, the diffractive optical element 35B diffracts the light beam B D0 having the second wavelength λ2 that has passed through the diffracting unit 50 so as to be −2nd order diffracted light B D1, and causes the objective lens 34B to diffract. Make it incident. In other words, the diffractive optical element 35B is appropriately focused on the signal recording surface of the second optical disc 12 by being incident on the objective lens 34B as a converged light beam BD1 having a predetermined divergence angle.
回折光学素子３５Ｂは、図３（ｃ）に示すように、回折部５０を通過した第３の波長λ３の光ビームＢＣ０を−３次回折光ＢＣ１となるように回折させて対物レンズ３４Ｂに入射させる。つまり、回折光学素子３５Ｂは、所定の発散角を有する収束状態の光ビームＢＣ１として対物レンズ３４Ｂに入射させることで、第３の光ディスク１３の信号記録面に適切に集光させる。 As shown in FIG. 3C, the diffractive optical element 35B diffracts the light beam B C0 having the third wavelength λ3 that has passed through the diffracting unit 50 so as to become the third-order diffracted light B C1 and causes the objective lens 34B to diffract the light beam. Make it incident. In other words, the diffractive optical element 35B is to be incident on the objective lens 34B as the light beam B C1 convergence state having a predetermined angle of divergence, to properly converged on the signal recording surface of the third optical disc 13.
このように、回折光学素子３５Ｂの回折部５０は、単一の対物レンズ３４Ｂを用いて、３種類の光ディスク１１、１２、１３の信号記録面に球面収差を生じさせないように、適切に集光させることができる。なお、回折部５０の複数の回折領域５１、５２、５３では、同一波長の光ビームを同一次数の回折光としなくてもよい。本発明を適用した光ピックアップ３を構成する回折部５０は、後述するように、各領域で各波長に対応する回折次数を設定し、開口を適切に制限するとともに、球面収差を低減するように構成することができる。前述した説明では、対物レンズ３４Ｂとは別体の光学素子３５Ｂに回折部５０を設ける場合について説明した。しかし、対物レンズ３４の一方の面に回折部５０を設ける場合も、回折構造に応じた回折機能を付与することで、前述した説明の場合と同様に機能する。そして、回折部５０による回折機能と、対物レンズ３４の基準となるレンズ曲面による屈折機能とにより、各波長の光ビームを対応する光ディスク２の信号記録面に球面収差を生じさせないように、適切に集光させることができる。 As described above, the diffractive portion 50 of the diffractive optical element 35B uses the single objective lens 34B to appropriately collect light so as not to cause spherical aberration on the signal recording surfaces of the three types of optical disks 11, 12, and 13. Can be made. In the plurality of diffraction regions 51, 52, and 53 of the diffraction unit 50, the light beam having the same wavelength may not be the same order of diffracted light. As will be described later, the diffractive portion 50 constituting the optical pickup 3 to which the present invention is applied sets the diffraction orders corresponding to the respective wavelengths in each region, appropriately limits the aperture, and reduces spherical aberration. Can be configured. In the above description, the case where the diffraction unit 50 is provided in the optical element 35B separate from the objective lens 34B has been described. However, the case where the diffractive portion 50 is provided on one surface of the objective lens 34 also functions similarly to the case described above by providing a diffractive function corresponding to the diffractive structure. The diffraction function by the diffracting unit 50 and the refraction function by the lens curved surface that serves as a reference for the objective lens 34 are appropriately adjusted so that the light beam of each wavelength does not cause spherical aberration on the signal recording surface of the corresponding optical disc 2. It can be condensed.
前述した説明および以下の説明では、入射した光ビームに対して、光ビームの進行につれて光軸側に近接するように回折する次数を正の回折次数とし、光軸側から離間するように回折する次数を負の回折次数とする。つまり、入射した光ビームに対して光軸方向に向けて回折する次数を正の回折次数とする。 In the above description and the following description, the incident light beam is diffracted so as to be diffracted so as to be closer to the optical axis side as the light beam travels, and to be separated from the optical axis side. The order is a negative diffraction order. That is, the order in which the incident light beam is diffracted toward the optical axis direction is a positive diffraction order.
対物レンズ３４と第３のビームスプリッタ３８との間に設けられたコリメータレンズ４２は、第２のビームスプリッタ３７により光路を合成され、第３のビームスプリッタ３８を透過した、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームの発散角をそれぞれ変換する。コリメータレンズ４２は、各波長λ１、λ２、λ３の光ビームの発散角を変換し、例えば略平行光の状態として、１／４波長板４３および対物レンズ３４側に出射させる。例えば、コリメータレンズ４２は、第１の波長λ１の光ビームの発散角を略平行光の状態として対物レンズ３４に入射させる。それとともに、コリメータレンズ４２は、第２および第３の波長λ２、λ３の光ビームの発散角を平行光に対してわずかに拡散した発散角の状態（以下、この拡散した状態および収束した状態を「有限系の状態」ともいう。）で対物レンズ３４に入射させる。これにより、コリメータレンズ４２は、対物レンズ３４を介して第２、第３の光ディスク１２、１３の信号記録面に集光する第２または第３の波長λ２、λ３の光ビームの球面収差を低減し、収差の発生を抑えた３波長互換を実現する。 The collimator lens 42 provided between the objective lens 34 and the third beam splitter 38 has the optical paths synthesized by the second beam splitter 37 and transmitted through the third beam splitter 38. The divergence angles of the light beams having wavelengths λ1, λ2, and λ3 are converted. The collimator lens 42 converts the divergence angles of the light beams having the wavelengths λ1, λ2, and λ3, and emits them to the quarter-wave plate 43 and the objective lens 34 side as, for example, a substantially parallel light state. For example, the collimator lens 42 enters the objective lens 34 with the divergence angle of the light beam having the first wavelength λ1 in a substantially parallel light state. At the same time, the collimator lens 42 has a divergence angle state in which the divergence angles of the second and third wavelengths λ2 and λ3 are slightly diffused with respect to the parallel light (hereinafter referred to as the diffused state and the converged state). It is also referred to as a “finite system state”). As a result, the collimator lens 42 reduces the spherical aberration of the light beam having the second or third wavelength λ 2 or λ 3 that is condensed on the signal recording surfaces of the second and third optical disks 12 and 13 via the objective lens 34. In addition, the three-wavelength compatibility is realized while suppressing the occurrence of aberration.
ここでは、第２の光源部３２とコリメータレンズ４２との配置関係、および／または第３の光源部３３とコリメータレンズ４２との配置関係により、この所定の発散角の状態で対物レンズ３４に入射させることが実現される。または、例えば、複数の出射部を共通の光源部に配置した場合に、第２および／または第３の波長λ２、λ３の光ビームの発散角のみを変換する素子を設けることで、所定の発散角の状態で対物レンズ３４に入射させてもよい。さらに、コリメータレンズ４２を駆動する手段を設けるなどして、所定の発散角の状態で対物レンズ３４に入射させてもよい。また、状況に応じては、第２および第３の波長λ２、λ３の光ビームのうちいずれかを有限系の状態で対物レンズ３４に入射させることで、さらに収差の発生を抑えてもよい。また、第２および第３の波長λ２、λ３の光ビームを有限系でかつ拡散状態で入射させることで、戻り倍率を調整してもよい。この場合、戻り倍率の調整によりフォーカス引き込み範囲などをフォーマットに適合する所望の状態とすることで、さらに良好な光学系の互換性を達成することができる。 Here, depending on the arrangement relationship between the second light source unit 32 and the collimator lens 42 and / or the arrangement relationship between the third light source unit 33 and the collimator lens 42, the incident light enters the objective lens 34 in the state of the predetermined divergence angle. Is realized. Alternatively, for example, when a plurality of emission units are arranged in a common light source unit, by providing an element that converts only the divergence angle of the light beams of the second and / or third wavelengths λ2 and λ3, a predetermined divergence is provided. You may make it enter into the objective lens 34 in the state of an angle | corner. Further, a means for driving the collimator lens 42 may be provided, for example, so that the light enters the objective lens 34 in a state of a predetermined divergence angle. Further, depending on the situation, the generation of aberration may be further suppressed by causing one of the light beams having the second and third wavelengths λ2 and λ3 to enter the objective lens 34 in a finite state. Alternatively, the return magnification may be adjusted by making the light beams of the second and third wavelengths λ2 and λ3 incident in a finite system and in a diffuse state. In this case, it is possible to achieve better compatibility of the optical system by adjusting the return magnification so that the focus pull-in range or the like is in a desired state suitable for the format.
マルチレンズ４６は、例えば、波長選択性のマルチレンズである。マルチレンズ４６には、各光ディスク２の信号記録面で反射され、対物レンズ３４、コリメータレンズ４２等を経由して、第３のビームスプリッタ３８で反射されて往路の光ビームにより分離された第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の戻りの光ビームが入射される。マルチレンズ４６は、入射された光ビームを光検出器４５のフォトディテクタ等の受光面に適切に集光させる。このとき、マルチレンズ４６は、フォーカスエラー信号等の検出のための非点収差を戻りの光ビームに付与する。光検出器４５は、マルチレンズ４６により集光された戻りの光ビームを受光して、情報信号とともに、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号等の各種信号を検出する。 The multi lens 46 is, for example, a wavelength selective multi lens. The multi-lens 46 is reflected by the signal recording surface of each optical disc 2, passes through the objective lens 34, the collimator lens 42, and the like, is reflected by the third beam splitter 38, and is separated by the forward light beam. To return light beams of the third wavelengths λ1, λ2, and λ3. The multi lens 46 appropriately collects the incident light beam on a light receiving surface such as a photodetector of the photodetector 45. At this time, the multi-lens 46 imparts astigmatism for detecting a focus error signal or the like to the returned light beam. The light detector 45 receives the return light beam collected by the multi-lens 46 and detects various signals such as a focus error signal and a tracking error signal together with the information signal.
以上のように構成された光ピックアップ３では、光検出器４５により得られたフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基づき、対物レンズ３４が駆動変位される。光ピックアップ３は、対物レンズ３４を駆動変位することで、光ディスク２の信号記録面に対して対物レンズ３４を合焦位置に移動させ、光ビームが光ディスク２の信号記録面に合焦されて光ディスク２に対して情報が記録または再生される。 In the optical pickup 3 configured as described above, the objective lens 34 is driven and displaced based on the focus error signal and tracking error signal obtained by the photodetector 45. The optical pickup 3 drives and displaces the objective lens 34 to move the objective lens 34 to the in-focus position with respect to the signal recording surface of the optical disc 2, and the optical beam is focused on the signal recording surface of the optical disc 2. 2 is recorded or reproduced.
［３．本発明を適用した対物レンズ］
つぎに、前述した光ピックアップに用いられる本発明を適用した対物レンズ３４と、対物レンズ３４に設けられる回折部５０について詳細に説明する。
[3. Objective lens to which the present invention is applied]
Next, the objective lens 34 to which the present invention is applied, which is used in the above-described optical pickup, and the diffraction unit 50 provided in the objective lens 34 will be described in detail.
図４に示すように、対物レンズ３４の入射側の面には回折部５０が設けられている。回折部５０は、第１の領域５１、第２の領域５２および第３の領域５３を有する。第１の領域５１は、最内周部に輪帯状に設けられ、内輪帯、第１の回折領域とも称される。第２の領域５２は、第１の領域５１の外側に輪帯状に設けられ、中輪帯、第２の回折領域とも称される。第３の領域５３は、第２の領域５２の外側に輪帯状に設けられ、外輪帯、第３の回折領域とも称される。第１から第３の領域５１、５２、５３は、光ビームを回折させ、または光ビームに位相差を付与する。 As shown in FIG. 4, a diffractive portion 50 is provided on the incident side surface of the objective lens 34. The diffraction unit 50 includes a first region 51, a second region 52, and a third region 53. The first region 51 is provided in a ring shape on the innermost periphery, and is also referred to as an inner ring zone or a first diffraction region. The second region 52 is provided in an annular shape outside the first region 51, and is also referred to as an intermediate annular zone or a second diffraction region. The third region 53 is provided in an annular shape outside the second region 52, and is also referred to as an outer annular zone or a third diffraction region. The first to third regions 51, 52, and 53 diffract the light beam or give a phase difference to the light beam.
第１の領域５１には、所定深さｄを有する第１の回折構造が形成され、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームが通過する。第１の領域５１は、対物レンズ３４から出射する各種次数の回折光のうち、第１の光ディスク１１の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光が支配的となるように、第１の波長λ１の光ビームを回折させる。第１の領域５１は、対物レンズ３４から出射する各種次数の回折光のうち、第２の光ディスク１２の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光が支配的となるように、第２の波長λ２の光ビームを回折させる。第１の領域５１は、対物レンズ３４から出射する各種次数の回折光のうち、第３の光ディスク１３の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光が支配的となるように、第３の波長λ３の光ビームを回折させる。 A first diffractive structure having a predetermined depth d is formed in the first region 51, and light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 pass through. In the first region 51, among the diffracted lights of various orders emitted from the objective lens 34, the diffracted lights of the order that focus on the signal recording surface of the first optical disc 11 to form an appropriate spot are dominant. Thus, the light beam having the first wavelength λ1 is diffracted. In the first region 51, of the various orders of diffracted light emitted from the objective lens 34, the order of diffracted light that converges on the signal recording surface of the second optical disc 12 to form an appropriate spot is dominant. Thus, the light beam having the second wavelength λ2 is diffracted. In the first region 51, among the diffracted lights of various orders emitted from the objective lens 34, the diffracted lights of the order that focus on the signal recording surface of the third optical disc 13 to form an appropriate spot are dominant. Thus, the light beam having the third wavelength λ3 is diffracted.
つまり、第１の領域５１は、各波長の光ビームについて、所定次数の回折光の回折効率を最大化するように機能する。よって、第１の領域５１には、各波長の光ビームに対して、所定次数の回折光を支配的とするように構成された第１の回折構造が形成される。このため、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームに対して、第１の領域５１を通過して所定次数の回折光とされた各波長の光ビームを対応する光ディスク２の信号記録面に集光させる際の球面収差を低減することができる。なお、第１の領域５１のみならず第２および第３の領域５２、５３における所定次数の回折光には、透過光つまり０次光も含まれる。 That is, the first region 51 functions to maximize the diffraction efficiency of the diffracted light of a predetermined order with respect to the light beam of each wavelength. Therefore, the first region 51 is formed with a first diffractive structure configured to make the diffracted light of a predetermined order dominant for the light beam of each wavelength. Therefore, with respect to the light beams having the first to third wavelengths λ 1, λ 2, and λ 3, the light beams of the respective wavelengths that have passed through the first region 51 and become diffracted light of a predetermined order are associated with the optical disc 2. Spherical aberration when focusing on the signal recording surface can be reduced. The diffracted light of a predetermined order not only in the first region 51 but also in the second and third regions 52 and 53 includes transmitted light, that is, zero-order light.
第１の領域５１には、図４に示すように、光軸を中心とした輪帯状の回折構造が基準面に対して設けられている。輪帯の半径方向には、回折基本パラメータにより規定される階段形状の断面が連続して形成される。ここで、回折基本パラメータは、ステップ数Ｓ（Ｓ：正の整数）と溝深さｄからなる。輪帯の断面とは、輪帯の半径方向を含む面、つまり輪帯の接線方向に直交する面の断面を意味する。なお、図４および他の図中「ＲＯ」は、輪帯の半径方向外側に向けた方向、つまり、光軸から離間する方向を示している。 As shown in FIG. 4, the first region 51 is provided with a ring-shaped diffractive structure centered on the optical axis with respect to the reference plane. In the radial direction of the annular zone, a step-shaped cross section defined by the fundamental diffraction parameters is continuously formed. Here, the basic diffraction parameters are composed of the step number S (S: positive integer) and the groove depth d. The section of the annular zone means a section of a plane including the radial direction of the annular zone, that is, a plane orthogonal to the tangential direction of the annular zone. In FIG. 4 and other drawings, “RO” indicates a direction toward the radially outer side of the annular zone, that is, a direction away from the optical axis.
また、基準面とは、対物レンズ３４のうち屈折素子として機能する入射側の面を意味する。そして、第１の領域５１には、図４に示すように、対物レンズ３４の入射側の面を基準面として、以下のような回折構造が形成される。第１の領域５１は、輪帯状かつ階段形状の面を基準面に組み合わせて形成される。ただし、以下では、基準面に組み合わされる回折構造の形状についてのみ説明する。なお、詳細は後述するが、回折部５０を対物レンズ３４Ｂと別体の回折光学素子３５Ｂに設ける場合、回折光学素子３５Ｂには、図４に示す回折構造と同様の段面形状が形成される。 Further, the reference plane means an incident side surface that functions as a refractive element in the objective lens 34. In the first region 51, as shown in FIG. 4, the following diffractive structure is formed using the incident side surface of the objective lens 34 as a reference surface. The first region 51 is formed by combining an annular and stepped surface with a reference surface. However, only the shape of the diffractive structure combined with the reference plane will be described below. Although details will be described later, when the diffractive portion 50 is provided in the diffractive optical element 35B separate from the objective lens 34B, the diffractive optical element 35B has the same stepped surface shape as the diffractive structure shown in FIG. .
図５には、第１の領域５１に設けられた回折構造の詳細が示されている。図５に示すように、回折構造には、ステップ数Ｓ＝６の階段形状ＷＧ１、ＷＧ２、ＷＧ３、・・・が半径方向に連続して設けられている。以下では、階段形状ＷＧ１、ＷＧ２、ＷＧ３、・・・を壁面群ＷＧ１、ＷＧ２、ＷＧ３、・・・とも称する。なお、図５は、第１の領域５１に設けられた回折構造を平面に直して示している。なお、壁面群ＷＧには、光軸の内側の壁面群ＷＧから昇順にＷＧ１、ＷＧ２、ＷＧ３、…と番号が付与される。 FIG. 5 shows details of the diffractive structure provided in the first region 51. As shown in FIG. 5, the diffractive structure is provided with step shapes WG1, WG2, WG3,... Hereinafter, the staircase shapes WG1, WG2, WG3,... Are also referred to as wall surface groups WG1, WG2, WG3,. FIG. 5 shows the diffraction structure provided in the first region 51 in a plane. The wall surface groups WG are given numbers WG1, WG2, WG3,... In ascending order from the wall surface group WG inside the optical axis.
各壁面群ＷＧは、略同一高さ（段差）で光軸方向に形成されたステップ数Ｓに相当する数の壁面ｗと、略同一間隔（幅）で半径方向に形成された（Ｓ＋１）個の段面ｓとを有する。なお、各壁面群ＷＧに形成されたＳ個の壁面ｗを第１の壁面とも総称する。例えば、壁面群ＷＧ１は、壁面ｗ１１〜ｗ１６の６つの壁面ｗと、段面ｓ１１〜ｓ１７の７つの段面ｓ（回折面）とを有する。また、壁面群ＷＧの溝深さｄは、各壁面群ＷＧの最も素子側の段面ｓ（例えば段面ｓ１１）と最も表面側の段面ｓ（例えば段面ｓ１７）との間の光軸方向の距離を意味する。 Each wall surface group WG has (S + 1) number of wall surfaces w corresponding to the number of steps S formed in the optical axis direction at substantially the same height (step) and in the radial direction at substantially the same interval (width). The step surface s. Note that the S wall surfaces w formed on each wall surface group WG are also collectively referred to as first wall surfaces. For example, the wall surface group WG1 has six wall surfaces w of wall surfaces w11 to w16 and seven step surfaces s (diffraction surfaces) of step surfaces s11 to s17. Further, the groove depth d of the wall surface group WG is the optical axis between the most element side step surface s (for example, the step surface s11) and the most surface side step surface s (for example, the step surface s17) of each wall surface group WG. It means the distance in the direction.
また、隣接する壁面群ＷＧの境界には、一方の壁面群ＷＧの最も表面側の段面ｓと、他方の壁面群ＷＧの最も素子側の段面ｓとを接続する壁面ｗが形成される。例えば、壁面群ＷＧ１とＷＧ２の境界には、壁面群ＷＧ１の段面ｓ１７と壁面群ＷＧ２の段面ｓ２１とを接続する壁面ｗ１が形成される。同様に、壁面群ＷＧ２とＷＧ３の境界には、壁面ｗ２が形成され、壁面群ＷＧ３とＷＧ４の境界には、壁面ｗ３が形成される。なお、隣接する壁面群ＷＧの境界に形成された壁面ｗを第２の壁面とも総称する。 In addition, a wall surface w that connects the step surface s on the most surface side of one wall surface group WG and the step surface s on the most element side of the other wall surface group WG is formed at the boundary between adjacent wall surface groups WG. . For example, a wall surface w1 that connects the step surface s17 of the wall surface group WG1 and the step surface s21 of the wall surface group WG2 is formed at the boundary between the wall surface groups WG1 and WG2. Similarly, a wall surface w2 is formed at the boundary between the wall surface groups WG2 and WG3, and a wall surface w3 is formed at the boundary between the wall surface groups WG3 and WG4. In addition, the wall surface w formed in the boundary of adjacent wall surface group WG is also named a 2nd wall surface generically.
ここで、第１の壁面は、段面ｓに対して垂直、つまり基準面に対して垂直に形成されている。また、第２の壁面は、段面ｓに対して垂直、つまり基準面に対して垂直に形成されている。一方、後述するように、光学素子の成型時の離型を考慮した場合、第１および第２の壁面にはある程度の傾斜が形成される。 Here, the first wall surface is formed perpendicular to the step surface s, that is, perpendicular to the reference surface. The second wall surface is formed perpendicular to the step surface s, that is, perpendicular to the reference surface. On the other hand, as will be described later, in consideration of mold release at the time of molding the optical element, a certain degree of inclination is formed on the first and second wall surfaces.
なお、第１の壁面をなす壁面ｗと段面ｓには、各壁面群ＷＧの最も素子側（深い側）から昇順に番号が付与される。例えば、壁面番号ｗ２１は、壁面群ＷＧ２の１番目の壁面ｗを示し、段面番号ｓ２１は、壁面群ＷＧ２の１番目の段面ｓを示している。また、第２の壁面には、隣接する壁面群ＷＧのうち若い方の壁面群ＷＧの番号が付与される。例えば、壁面番号ｗ１は、壁面群ＷＧ１とＷＧ２の境界に位置する壁面ｗを示している。 The wall surface w and the step surface s forming the first wall surface are assigned numbers in ascending order from the most element side (deep side) of each wall surface group WG. For example, the wall number w21 indicates the first wall surface w of the wall surface group WG2, and the step surface number s21 indicates the first step surface s of the wall surface group WG2. Further, the number of the younger wall surface group WG among the adjacent wall surface groups WG is given to the second wall surface. For example, the wall number w1 indicates the wall surface w located at the boundary between the wall surface groups WG1 and WG2.
第１の回折構造は、例えば、第１の波長λ１の光ビームのうちｋ１ｉ＝＋１次光が支配的となり、第２の波長λ２の光ビームのうちｋ２ｉ＝−２次光が支配的となり、第３の波長λ３の光ビームのうちｋ３ｉ＝−３次光が支配的となるように構成される。これら次数が（λ１×ｋ１ｉ−λ２×ｋ２ｉ）／（ｔ１−ｔ２）≒（λ１×ｋ１ｉ−λ３×ｋ３ｉ）／（ｔ１−ｔ３）の条件を満たすように組合わされると、球面収差を十分に低減することができる。ここで、第１の光ディスク１１の第１の保護層の厚さｔ１（ｍｍ）、第２の光ディスク１２の第２の保護層の厚さｔ２（ｍｍ）、第３の光ディスク１３の保護層の厚さｔ３（ｍｍ）としている。 In the first diffractive structure, for example, the k1i = + 1 order light of the light beam with the first wavelength λ1 becomes dominant, and the k2i = −second order light of the light beam with the second wavelength λ2 becomes dominant. Of the light beam having the third wavelength λ3, k3i = −third order light is configured to be dominant. When these orders are combined so as to satisfy the condition (λ1 × k1i−λ2 × k2i) / (t1−t2) ≈ (λ1 × k1i−λ3 × k3i) / (t1−t3), the spherical aberration is sufficiently Can be reduced. Here, the thickness t 1 (mm) of the first protective layer of the first optical disc 11, the thickness t 2 (mm) of the second protective layer of the second optical disc 12, and the thickness of the protective layer of the third optical disc 13 The thickness is set to t3 (mm).
第２の領域５２には、所定深さｄを有し第１の回折構造とは異なる第２の回折構造が形成され、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームが通過する。第２の領域５２は、対物レンズ３４から出射する各種次数の回折光のうち、第１の光ディスク１１の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光が支配的となるように、第１の波長λ１の光ビームを回折させる。第２の領域５２は、対物レンズ３４から出射する各種次数の回折光のうち、第２の光ディスク１２の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光が支配的となるように、第２の波長λ２の光ビームを回折させる。 In the second region 52, a second diffractive structure having a predetermined depth d and different from the first diffractive structure is formed, and light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 pass therethrough. . In the second region 52, of the various orders of diffracted light emitted from the objective lens 34, the order of diffracted light that converges on the signal recording surface of the first optical disc 11 to form an appropriate spot is dominant. Thus, the light beam having the first wavelength λ1 is diffracted. In the second region 52, of the various orders of diffracted light emitted from the objective lens 34, the order of diffracted light that converges on the signal recording surface of the second optical disc 12 to form an appropriate spot is dominant. Thus, the light beam having the second wavelength λ2 is diffracted.
一方、第２の領域５２は、対物レンズ３４から出射する各種次数の回折光のうち、第３の光ディスク１３の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光とは異なる次数の回折光が支配的となるように、第３の波長λ３の光ビームを回折させる。換言すれば、第２の領域５２は、対物レンズ３４から出射する第３の波長λ３の光ビームの各種次数の回折光のうち、第３の光ディスク１３の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光の回折効率を低減させる。ここで、第２の回折構造は、フレア化の作用等を考慮して構成される。なお、フレア化とは、所定波長の光ビームが対物レンズ３４を介して結像する位置を、対応する光ディスク２の信号記録面からずらして、信号記録面に集光される当該光ビームの光量を低減させることを意味する。 On the other hand, the second region 52 is different from the diffracted light of the order that forms an appropriate spot by condensing on the signal recording surface of the third optical disc 13 among the diffracted lights of various orders emitted from the objective lens 34. The light beam having the third wavelength λ3 is diffracted so that the diffracted light of the order is dominant. In other words, the second region 52 is focused on the signal recording surface of the third optical disc 13 among the diffracted lights of various orders of the light beam having the third wavelength λ3 emitted from the objective lens 34, and is appropriately selected. The diffraction efficiency of the diffracted light of the order that forms the spot is reduced. Here, the second diffractive structure is configured in consideration of the action of flaring and the like. Note that flaring means that the position of the light beam having a predetermined wavelength formed through the objective lens 34 is shifted from the signal recording surface of the corresponding optical disc 2, and the light amount of the light beam condensed on the signal recording surface. Means to reduce.
つまり、第２の領域５２は、各波長の光ビームに対して、所定次数の回折光の回折効率を他の次数に比べて最大化するように機能する。よって、第２の領域５２には、各波長の光ビームに対して、所定次数の回折光を支配的とするように構成された第２の回折構造が形成される。このため、第１および第２の波長λ１、λ２の光ビームについて、第２の領域５２を通過して所定次数の回折光とされた各波長の光ビームを対応する光ディスク２の信号記録面に集光させる際の球面収差を低減することができる。 That is, the second region 52 functions to maximize the diffraction efficiency of the diffracted light of a predetermined order as compared with other orders with respect to the light beam of each wavelength. Therefore, the second region 52 is formed with a second diffractive structure configured to dominate a predetermined order of diffracted light with respect to the light beam of each wavelength. Therefore, with respect to the light beams having the first and second wavelengths λ 1 and λ 2, the light beams of the respective wavelengths that have passed through the second region 52 and have been diffracted light of a predetermined order are applied to the signal recording surface of the corresponding optical disc 2. Spherical aberration at the time of focusing can be reduced.
また、第２の領域５２は、第３の波長λ３の光ビームについては、フレア化の影響等を考慮して、第２の領域５２を通過して対物レンズ３４を介して第３の光ディスク１３の信号記録面に集光しない次数の回折光が支配的となるようにする。よって、第２の領域５２を通過した第３の波長λ３の光ビームが対物レンズ３４に入射しても、第３の光ディスク１３の信号記録面には影響が殆ど及ばない。換言すれば、第２の領域５２を通過して対物レンズ３４により信号記録面に集光される第３の波長λ３の光ビームの光量を大幅に低減することで、第３の波長λ３の光ビームに対して開口制限するように機能する。 The second region 52 passes through the second region 52 via the objective lens 34 through the objective lens 34 in consideration of the effect of flaring, etc. for the light beam with the third wavelength λ3. The diffracted light of the order that is not condensed on the signal recording surface is dominant. Therefore, even if the light beam having the third wavelength λ3 that has passed through the second region 52 enters the objective lens 34, the signal recording surface of the third optical disc 13 is hardly affected. In other words, the light of the third wavelength λ3 is greatly reduced by significantly reducing the amount of the light beam of the third wavelength λ3 that passes through the second region 52 and is condensed on the signal recording surface by the objective lens 34. It functions to limit the aperture to the beam.
第２の領域５２には、第１の領域５１と同様に光軸を中心とした輪帯状の回折構造が基準面に対して設けられる。輪帯の半径方向には、回折基本パラメータにより規定され、第１の領域５１とは異なる階段形状の断面が連続して形成される。 Similar to the first region 51, the second region 52 is provided with a ring-shaped diffraction structure with the optical axis as the center with respect to the reference surface. In the radial direction of the annular zone, a cross section having a staircase shape that is defined by the basic diffraction parameters and is different from the first region 51 is continuously formed.
このように、第１および第２の領域５１、５２には、ステップ数Ｓの壁面群ＷＧが輪帯の半径方向に連続した回折構造が形成される。ここで、各壁面群ＷＧには、略同一高さ（基本高）および略同一間隔（基本間隔）の壁面ｗを有する基本形状に、基本高の１／２以下、基本間隔の１／２以下の微小なステップが付加される場合もある。これは、回折部５０や対物レンズ３４は、基本的に回折基本パラメータを規定することで所定機能を実現するが、さらに微小なステップを付加することで、所定機能を損ねずに所定次数の回折光の効率を多少変動させることができるためである。ここで、基本高の１／２未満となるステップは、ステップ数として計数しない。ステップ数Ｓ＝０は、平坦を表している。 Thus, in the first and second regions 51 and 52, a diffractive structure in which the wall surface group WG having the number of steps S is continuous in the radial direction of the annular zone is formed. Here, each wall surface group WG has a basic shape having wall surfaces w having substantially the same height (basic height) and substantially the same interval (basic interval), and is ½ or less of the basic height and ½ or less of the basic interval. In some cases, a small step is added. This is because the diffraction unit 50 and the objective lens 34 basically realize a predetermined function by defining basic diffraction parameters, but by adding a further minute step, diffraction of a predetermined order without impairing the predetermined function. This is because the light efficiency can be varied somewhat. Here, steps that are less than ½ of the basic height are not counted as the number of steps. The step number S = 0 represents flatness.
また、各壁面群ＷＧには、基本間隔から変動された幅で段面ｓ（回折面）が形成されてもよい。つまり、段面ｓの幅は、光ディスク２の信号記録面上に最適なスポットが集光されるように、この段面ｓの幅で形成された回折領域により与える位相差に基づき決定される。段面ｓの幅は、例えば、光軸から離間するにつれて小さくしてもよく、逆に大きくしてもよい。なお、図４に示す第１および第２の領域５１、５２では、階段形状の段面ｓが半径方向の内側に向かうにつれて表面側（浅い側）に向けて形成されている。しかし、階段形状の方向は、選択される回折次数に応じて設定される。 In addition, each wall surface group WG may be formed with a step surface s (diffraction surface) with a width varied from the basic interval. That is, the width of the step surface s is determined based on the phase difference given by the diffraction region formed with the width of the step surface s so that the optimum spot is condensed on the signal recording surface of the optical disc 2. For example, the width of the step surface s may be reduced as the distance from the optical axis increases, or may be increased. In the first and second regions 51 and 52 shown in FIG. 4, the stepped step surface s is formed toward the surface side (shallow side) as it goes inward in the radial direction. However, the direction of the staircase shape is set according to the selected diffraction order.
ところで、前述した第１の領域５１は、第１の領域５１を通過した第３の波長λ３の光ビームが開口数ＮＡ＝０．４５程度で開口制限されるような大きさに形成されている。また、第１の領域５１の外側に形成された第２の領域５２は、第２の領域５２を通過した第３の波長λ３の光ビームを、対物レンズ３４を介して第３の光ディスク１３上に集光させない。このため、第１および第２の領域５１、５２を設けられた回折部５０は、第３の波長λ３の光ビームに対してＮＡ＝０．４５程度に開口制限するように機能する。 By the way, the first region 51 described above is formed to have such a size that the light beam having the third wavelength λ3 that has passed through the first region 51 is aperture-limited at a numerical aperture NA = 0.45. . In addition, the second region 52 formed outside the first region 51 transmits the light beam having the third wavelength λ3 that has passed through the second region 52 onto the third optical disc 13 via the objective lens 34. Do not collect light. For this reason, the diffractive portion 50 provided with the first and second regions 51 and 52 functions to limit the aperture to about NA = 0.45 with respect to the light beam with the third wavelength λ3.
第２の回折構造は、例えば、第１の波長λ１の光ビームのうちｋ１ｍ＝０次光が支配的となり、第２の波長λ２の光ビームのうちｋ２ｍ＝−１次光が支配的となるように構成される。ｋ１ｍとｋ２ｍは、例えば（ｋ１ｍ、ｋ２ｍ）＝（０、−１）、（０、−２）、（＋１、０）、（＋１、−１）として組合わされる。 In the second diffractive structure, for example, k1m = 0 order light is dominant in the light beam with the first wavelength λ1, and k2m = −1 order light is dominant in the light beam with the second wavelength λ2. Configured as follows. For example, k1m and k2m are combined as (k1m, k2m) = (0, −1), (0, −2), (+1, 0), (+1, −1).
第３の領域５３には、所定深さｄを有し第１および第２の回折構造とは異なる第３の回折構造が形成され、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームが通過する。第３の領域５３は、対物レンズ３４から出射する各種次数の回折光のうち、第１の光ディスク１１の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光が支配的となるように、第１の波長λ１の光ビームを回折させる。 In the third region 53, a third diffractive structure having a predetermined depth d and different from the first and second diffractive structures is formed, and light beams having first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 are formed. Pass through. In the third region 53, of the various orders of diffracted light emitted from the objective lens 34, the order of diffracted light that converges on the signal recording surface of the first optical disc 11 to form an appropriate spot is dominant. Thus, the light beam having the first wavelength λ1 is diffracted.
一方、第３の領域５３は、対物レンズ３４から出射する各種次数の回折光のうち、第２の光ディスク１２の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光とは異なる次数の回折光が支配的となるように、第２の波長λ２の光ビームを回折させる。同様に、第３の領域５３は、対物レンズ３４から出射する各種次数の回折光のうち、第３の光ディスク１３の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光とは異なる次数の回折光が支配的となるように、第３の波長λ３の光ビームを回折させる。 On the other hand, the third region 53 is different from the diffracted light of the order of the various orders of diffracted light emitted from the objective lens 34 and focused on the signal recording surface of the second optical disc 12 to form an appropriate spot. The light beam having the second wavelength λ2 is diffracted so that the diffracted light of the order is dominant. Similarly, the third region 53 is the diffracted light of the order that is condensed on the signal recording surface of the third optical disc 13 to form an appropriate spot among the diffracted lights of various orders emitted from the objective lens 34. The light beam having the third wavelength λ3 is diffracted so that the diffracted light of different orders is dominant.
換言すれば、第３の領域５３は、対物レンズ３４から出射する第２の波長λ２の光ビームの各種次数の回折光のうち、第２の光ディスク１２の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光の回折効率を低減させる。同様に、第３の領域５３は、対物レンズ３４から出射する第３の波長λ３の光ビームの各種次数の回折光のうち、第３の光ディスク１３の信号記録面に集光して適切なスポットを形成する次数の回折光の回折効率を低減させる。ここで、第３の回折構造は、フレア化の作用等を考慮して構成される。 In other words, the third region 53 is focused on the signal recording surface of the second optical disc 12 among the diffracted lights of various orders of the light beam having the second wavelength λ2 emitted from the objective lens 34 and is appropriately selected. The diffraction efficiency of the diffracted light of the order that forms the spot is reduced. Similarly, the third region 53 is focused on the signal recording surface of the third optical disc 13 among the diffracted lights of various orders of the light beam of the third wavelength λ3 emitted from the objective lens 34, and is an appropriate spot. The diffraction efficiency of the diffracted light of the order that forms is reduced. Here, the third diffractive structure is configured in consideration of the action of flaring and the like.
つまり、第３の領域５３は、各波長の光ビームに対して、所定次数の回折光の回折効率を最大化するように機能する。よって、第３の領域５３には、各波長の光ビームに対しては、所定次数の回折光を支配的とするように構成された第３の回折構造が形成される。このため、第１の波長λ１の光ビームに対して、第３の領域５３を通過して所定次数の回折光とされた各波長の光ビームを対応する光ディスク２の信号記録面に集光させる際の球面収差を低減することができる。 That is, the third region 53 functions to maximize the diffraction efficiency of diffracted light of a predetermined order with respect to the light beam of each wavelength. Therefore, in the third region 53, a third diffractive structure configured to dominate the diffracted light of a predetermined order is formed for the light beam of each wavelength. Therefore, with respect to the light beam having the first wavelength λ1, the light beam having each wavelength that has passed through the third region 53 and has been diffracted in a predetermined order is condensed on the signal recording surface of the corresponding optical disc 2. The spherical aberration at the time can be reduced.
また、第３の領域５３は、第２の波長λ２の光ビームについては、フレア化の影響等を考慮して、第３の領域５３を通過して対物レンズ３４を介して第２の光ディスク１２の信号記録面に集光しない次数の回折光が支配的となるようにする。よって、第３の領域５３を通過した第２の波長λ２の光ビームが対物レンズ３４に入射しても、第２の光ディスク１２の信号記録面には影響が殆ど及ばない。換言すれば、第３の領域５３を通過して対物レンズ３４により信号記録面に集光される第２の波長λ２の光ビームの光量を大幅に低減することで、第２の波長λ２の光ビームに対して開口制限するように機能する。 Further, the third region 53 passes through the third region 53 and passes through the second optical disk 12 via the objective lens 34 in consideration of the effect of flaring the light beam having the second wavelength λ2. The diffracted light of the order that is not condensed on the signal recording surface is dominant. Therefore, even if the light beam having the second wavelength λ 2 that has passed through the third region 53 enters the objective lens 34, the signal recording surface of the second optical disk 12 is hardly affected. In other words, the light of the second wavelength λ2 is significantly reduced by significantly reducing the amount of light of the second wavelength λ2 that passes through the third region 53 and is collected on the signal recording surface by the objective lens 34. It functions to limit the aperture to the beam.
同様に、第３の領域５３は、第３の波長λ３の光ビームについては、フレア化の影響等を考慮して、第３の領域５３を通過して対物レンズ３４を介して第３の光ディスク１３の信号記録面に集光しない次数の回折光が支配的となるようにする。よって、第３の領域５３を通過した第３の波長λ３の光ビームが対物レンズ３４に入射しても、第３の光ディスク１３の信号記録面には影響が殆ど及ばない。換言すれば、第３の領域５３を通過して対物レンズ３４により信号記録面に集光される第３の波長λ３の光ビームの光量を大幅に低減することで、第３の波長λ３の光ビームに対して開口制限するように機能する。 Similarly, the third region 53 passes through the third region 53 and passes through the third optical disk via the objective lens 34 in consideration of the effect of flaring the light beam with the third wavelength λ3. The diffracted light of the order that is not condensed on the signal recording surface 13 is made dominant. Therefore, even if the light beam having the third wavelength λ3 that has passed through the third region 53 enters the objective lens 34, the signal recording surface of the third optical disc 13 is hardly affected. In other words, the light of the third wavelength λ3 is greatly reduced by significantly reducing the amount of the light beam of the third wavelength λ3 that passes through the third region 53 and is condensed on the signal recording surface by the objective lens 34. It functions to limit the aperture to the beam.
第３の領域５３には、図４に示すように、光軸を中心とした輪帯状の回折構造が基準面に対して設けられる。ここで、第３の領域５３には、基準面に対する輪帯の断面形状が所定深さｄとなるブレーズ形状が形成される。これは、対物レンズ３４の最も外側ではレンズ曲面の曲率が大きく、ブレーズ形状以外の構造として外輪帯を設けることが製造上の観点から不利となるためである。ただし、場合によっては階段形状からなるステップ構造として外輪帯が設けられてもよい。また、外輪帯では回折不要光や回折効率を考慮する必要性が低く、ブレーズ形状の構造により十分な機能が実現可能となるためである。また、図４に示す第３の領域５３では、ブレーズ形状の段面が半径方向の内側に向かうにつれて表面側（浅い側）に向けて形成されている。しかし、ブレーズ形状の方向は、選択される回折次数に応じて設定される。 As shown in FIG. 4, the third region 53 is provided with an annular diffractive structure with the optical axis as the center with respect to the reference plane. Here, in the third region 53, a blaze shape is formed in which the cross-sectional shape of the annular zone with respect to the reference plane has a predetermined depth d. This is because the curvature of the lens curved surface is large at the outermost side of the objective lens 34, and it is disadvantageous from the viewpoint of manufacturing to provide the outer ring zone as a structure other than the blaze shape. However, depending on the case, an outer ring zone may be provided as a step structure having a staircase shape. Moreover, in the outer ring zone, it is not necessary to consider diffraction unnecessary light and diffraction efficiency, and a sufficient function can be realized by the blazed structure. Moreover, in the 3rd area | region 53 shown in FIG. 4, the blaze-shaped step surface is formed toward the surface side (shallow side) as it goes inside radial direction. However, the direction of the blaze shape is set according to the selected diffraction order.
ところで、第２の領域５２は、第２の領域５２を通過した第２の波長λ２の光ビームがＮＡ＝０．６程度で開口制限されるような大きさに形成されている。また、第２の領域５２の外側に形成された第３の領域５３は、第２の波長λ２の光ビームをＮＡ＝０．６０程度に開口制限する第２の領域５２の外側に設けられている。また、第３の領域５３は、第３の領域５３を通過した第１の波長λ１の光ビームがＮＡ＝０．８５程度で開口制限されるような大きさに形成されている。また、第３の領域５３の外側には、回折構造が形成されないので、第３の領域５３を通過した第１の波長λ１の光ビームを対物レンズ３４を介して第１の光ディスク１１上に集光させない。このため、第３の領域５３を設けられた回折部５０は、第１の波長λ１の光ビームに対してＮＡ＝０．８５程度に開口制限するように機能する。なお、第３の領域５３を通過して対物レンズ３４を介して第１の光ディスク１１上に集光する次数の回折光とは異なる次数の回折光が支配的となるような回折構造を有する回折領域が設けられてもよい。 By the way, the second region 52 is formed in such a size that the aperture of the light beam having the second wavelength λ2 that has passed through the second region 52 is limited to NA = 0.6. The third region 53 formed outside the second region 52 is provided outside the second region 52 that limits the aperture of the light beam having the second wavelength λ2 to about NA = 0.60. Yes. The third region 53 is formed in such a size that the light beam having the first wavelength λ1 that has passed through the third region 53 is aperture-limited at about NA = 0.85. In addition, since no diffractive structure is formed outside the third region 53, the light beam having the first wavelength λ1 that has passed through the third region 53 is collected on the first optical disc 11 via the objective lens. Do not let it light. For this reason, the diffractive portion 50 provided with the third region 53 functions to limit the aperture to about NA = 0.85 with respect to the light beam having the first wavelength λ1. A diffraction structure having a diffractive structure in which a diffracted light of a different order from the diffracted light of a different order from the diffracted light that passes through the third region 53 and is condensed on the first optical disk 11 via the objective lens 34 is dominant. An area may be provided.
以上のように構成された第１から第３の領域５１、５２、５３を有する回折部５０は、各領域を通過する各波長の光ビームに所定作用を及ぼす。回折部５０は、第１の領域５１を通過する第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームを、各波長に共通する対物レンズ３４の屈折機能により、それぞれ対応する光ディスク２の信号記録面に球面収差を生じない発散角の状態となるように回折させる。それとともに、回折部５０は、対物レンズ３４の屈折機能により、それぞれ対応する光ディスク２の信号記録面に適切なスポットを形成させる。 The diffractive portion 50 having the first to third regions 51, 52, and 53 configured as described above exerts a predetermined action on the light beam of each wavelength passing through each region. The diffracting unit 50 converts the light beams of the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 that pass through the first region 51 to the signals of the corresponding optical disc 2 by the refraction function of the objective lens 34 that is common to each wavelength. The recording surface is diffracted so as to have a divergence angle that does not cause spherical aberration. At the same time, the diffraction unit 50 forms an appropriate spot on the signal recording surface of the corresponding optical disc 2 by the refraction function of the objective lens 34.
また、回折部５０は、第２の領域５２を通過する第１および第２の波長λ１、λ２の光ビームを、各波長に共通する対物レンズ３４の屈折機能により、それぞれ対応する光ディスク２の信号記録面に球面収差を生じない発散角の状態となるように回折させる。それとともに、回折部５０は、対物レンズ３４の屈折機能により、それぞれ対応する光ディスク２の信号記録面に適切なスポットを形成させる。 Further, the diffraction unit 50 converts the light beams of the first and second wavelengths λ1 and λ2 that pass through the second region 52 to the signals of the corresponding optical disc 2 by the refraction function of the objective lens 34 common to each wavelength. The recording surface is diffracted so as to have a divergence angle that does not cause spherical aberration. At the same time, the diffraction unit 50 forms an appropriate spot on the signal recording surface of the corresponding optical disc 2 by the refraction function of the objective lens 34.
また、回折部５０は、第３の領域５３を通過する第１の波長λ１の光ビームを、対物レンズ３４の屈折機能により、対応する光ディスク２の信号記録面に球面収差を生じない発散角の状態となるように回折させる。それとともに、回折部５０は、対物レンズ３４の屈折機能により、それぞれ対応する光ディスク２の信号記録面に適切なスポットを形成させる。ここで、「球面収差を生じない発散角の状態」には、発散状態、収束状態および平行光の状態も含まれ、球面収差がレンズ曲面の屈折により補正される状態を意味する。 Further, the diffractive portion 50 causes the light beam having the first wavelength λ1 passing through the third region 53 to have a divergence angle that does not cause spherical aberration on the signal recording surface of the corresponding optical disc 2 by the refraction function of the objective lens 34. Diffraction to obtain a state. At the same time, the diffraction unit 50 forms an appropriate spot on the signal recording surface of the corresponding optical disc 2 by the refraction function of the objective lens 34. Here, the “divergence angle state in which no spherical aberration occurs” includes a divergent state, a convergent state, and a parallel light state, and means a state in which the spherical aberration is corrected by refraction of the lens curved surface.
つまり、光ピックアップ３の光学系における第１から第３の出射部と信号記録面との間の光路上に配置される対物レンズ３４の一面に設けられた回折部５０は、以下のような効果を有する。回折部５０は、それぞれの領域を通過するそれぞれの波長の光ビームを回折させることで、信号記録面に生じる球面収差を低減させる。これにより、回折部５０は、光ピックアップ３における第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームを共通の対物レンズ３４により、それぞれ対応する光ディスク２の信号記録面に集光させた際に信号記録面に生じる球面収差を極限まで低減することができる。つまり、回折部５０は、３種類の光ディスク１１、１２、１３に対して３種類の波長λ１、λ２、λ３に共通する対物レンズ３４を用いた光ピックアップ３の３波長互換を実現し、それぞれの光ディスク１１、１２、１３に対して適切に情報信号を記録および／または再生することを可能にする。 That is, the diffraction unit 50 provided on one surface of the objective lens 34 disposed on the optical path between the first to third emission units and the signal recording surface in the optical system of the optical pickup 3 has the following effects. Have The diffracting unit 50 diffracts the light beam having each wavelength passing through each region, thereby reducing spherical aberration generated on the signal recording surface. As a result, the diffraction unit 50 collects the light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 in the optical pickup 3 on the signal recording surface of the corresponding optical disc 2 by the common objective lens 34, respectively. In addition, spherical aberration occurring on the signal recording surface can be reduced to the limit. That is, the diffraction unit 50 realizes the three-wavelength compatibility of the optical pickup 3 using the objective lens 34 common to the three types of wavelengths λ1, λ2, and λ3 with respect to the three types of optical disks 11, 12, and 13. It is possible to appropriately record and / or reproduce information signals with respect to the optical disks 11, 12, and 13.
また、第１から第３の領域５１、５２、５３を有する回折部５０は、第２および第３の領域５２、５３に第３の波長λ３の光ビームを通過させることで、開口制限機能を発揮する。第２の領域５２は、最大の回折効率および所定の回折効率を有して生じる回折次数の回折光をフレア化して、信号記録面から結像位置をずらすことで、当該回折次数の回折光の回折効率を低減することができる。第３の領域５３は、第３の波長λ３の光ビームを第３の光ディスク１３の信号記録面に適切なスポットを形成しないように屈折させる。これにより、第３の波長λ３の光ビームのうち、第１の領域５１を通過した部分のみを対物レンズ３４により光ディスク１１の信号記録面に集光させる。そして、第１の領域５１を通過する第３の波長λ３の光ビームが所定のＮＡとなるような大きさで第１の領域５１を形成することで、第３の波長λ３の光ビームを例えばＮＡ＝０．４５程度となるように開口制限することができる。 Further, the diffractive portion 50 having the first to third regions 51, 52, and 53 has an aperture limiting function by allowing the light beam having the third wavelength λ3 to pass through the second and third regions 52 and 53. Demonstrate. In the second region 52, diffracted light of the diffraction order generated with the maximum diffraction efficiency and a predetermined diffraction efficiency is flared, and the imaging position is shifted from the signal recording surface. The diffraction efficiency can be reduced. The third region 53 refracts the light beam having the third wavelength λ3 so as not to form an appropriate spot on the signal recording surface of the third optical disc 13. Thus, only the portion of the light beam having the third wavelength λ 3 that has passed through the first region 51 is condensed on the signal recording surface of the optical disc 11 by the objective lens 34. Then, by forming the first region 51 with such a size that the light beam of the third wavelength λ3 passing through the first region 51 has a predetermined NA, the light beam of the third wavelength λ3 is, for example, The aperture can be limited so that NA = 0.45.
また、回折部５０は、第３の領域５３に第２の波長λ２の光ビームを通過させることで、開口制限機能を発揮する。第３の領域５３は、第２の波長λ２の光ビームを第２の光ディスク１２の信号記録面に適切なスポットを形成しないように屈折させる。これにより、第２の波長λ２の光ビームのうち、第１および第２の領域５１、５２を通過した部分のみを対物レンズ３４により光ディスク１１、１２の信号記録面に集光させる。そして、第１および第２の領域５１、５２を通過する第２の波長λ２の光ビームが所定開口数となるような大きさで第１および第２の領域５１、５２を形成することで、第２の波長λ２の光ビームを例えばＮＡ＝０．６０程度となるように開口制限することができる。 In addition, the diffractive portion 50 exhibits an aperture limiting function by allowing the light beam having the second wavelength λ2 to pass through the third region 53. The third region 53 refracts the light beam having the second wavelength λ2 so as not to form an appropriate spot on the signal recording surface of the second optical disk 12. Thus, only the portion of the light beam having the second wavelength λ 2 that has passed through the first and second regions 51 and 52 is condensed on the signal recording surfaces of the optical disks 11 and 12 by the objective lens 34. Then, by forming the first and second regions 51 and 52 in such a size that the light beam of the second wavelength λ2 passing through the first and second regions 51 and 52 has a predetermined numerical aperture, The aperture of the light beam having the second wavelength λ2 can be limited so that, for example, NA = 0.60.
また、回折部５０は、第３の領域５３の外側を通過する第１の波長λ１の光ビームを、対物レンズ３４により対応する光ディスク２の信号記録面に適切に集光させず、または遮蔽することで、開口制限機能を発揮する。回折部５０は、第１の波長λ１の光ビームのうち、第１から第３の領域５１、５２、５３を通過した部分のみを対物レンズ３４により光ディスク１１の信号記録面に集光させる。そして、第１から第３の領域５１、５２、５３を通過する第１の波長λ１の光ビームが所定開口数となるような大きさで第１から第３の領域５１、５２、５３を形成することで、第１の波長λ１の光ビームを例えばＮＡ＝０．８５程度となるように開口制限することができる。 The diffractive portion 50 does not properly focus or shield the light beam having the first wavelength λ1 that passes outside the third region 53 on the signal recording surface of the corresponding optical disc 2 by the objective lens 34. Thus, the opening restriction function is exhibited. The diffracting unit 50 condenses only the portion of the light beam having the first wavelength λ 1 that has passed through the first to third regions 51, 52, 53 on the signal recording surface of the optical disc 11 by the objective lens 34. Then, the first to third regions 51, 52, and 53 are formed in such a size that the light beam having the first wavelength λ1 passing through the first to third regions 51, 52, and 53 has a predetermined numerical aperture. Thus, the aperture of the light beam having the first wavelength λ1 can be limited so that, for example, NA = 0.85.
このように、回折部５０は、３波長互換を実現するのみならず、開口制限機能を発揮する。つまり、回折部５０は、３種類の光ディスク１１、１２、１３と３種類の波長λ１、λ２、λ３の光ビームに適した開口数で開口制限された状態で、共通する対物レンズ３４に各波長の光ビームを入射させることを可能にする。つまり、回折部５０は、３波長に対応した収差補正機能のみならず、開口制限機能も有する。 As described above, the diffractive portion 50 not only realizes three-wavelength compatibility but also exhibits an aperture limiting function. That is, the diffractive portion 50 is configured so that each wavelength is applied to the common objective lens 34 in a state where the aperture is limited by a numerical aperture suitable for the three types of optical disks 11, 12, and 13 and the three types of light beams having the wavelengths λ 1, λ 2, and λ 3. It is possible to make the light beam incident. That is, the diffraction unit 50 has not only an aberration correction function corresponding to three wavelengths but also an aperture limiting function.
なお、前述の説明では、第３の領域５３にブレーズ構造を有する回折構造を設ける場合について説明したが、第３の領域５３は、非球面連続面を有する非回折構造として構成されてもよい。 In the above description, the case where the diffractive structure having the blaze structure is provided in the third region 53 has been described. However, the third region 53 may be configured as a non-diffractive structure having an aspheric continuous surface.
つぎに、図６を参照して、本発明を適用した光ピックアップ３に用いられる回折部５０の他の構成例について説明する。図４では、図６（ａ）に示すように、対物レンズ３４の入射側の面に第１から第３の領域５１、５２、５３からなる回折部５０を設けた構成について説明したが、回折部５０は、対物レンズ３４の出射側の面に設けられてもよい。さらに、第１から第３の領域５１、５２、５３からなる回折部５０は、対物レンズ３４Ｂとは別体に設けられた回折光学素子３５Ｂの入射側または出射側の面に一体に設けられてもよい。 Next, another configuration example of the diffraction section 50 used in the optical pickup 3 to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. In FIG. 4, as shown in FIG. 6A, the configuration in which the diffraction unit 50 including the first to third regions 51, 52, 53 is provided on the incident side surface of the objective lens 34 has been described. The unit 50 may be provided on the exit side surface of the objective lens 34. Further, the diffractive portion 50 including the first to third regions 51, 52, and 53 is integrally provided on the incident-side or exit-side surface of the diffractive optical element 35B provided separately from the objective lens 34B. Also good.
例えば図６（ｂ）に示すように、対物レンズ３４から回折部５０を除いたレンズ曲面を有する対物レンズ３４Ｂと、回折部５０を一方の面に設けられ、３波長に共通の光路上に配置される回折光学素子３５Ｂとが設けられてもよい。そして、対物レンズ３４Ｂと回折光学素子３５Ｂからなる集光光学デバイスを構成してもよい。 For example, as shown in FIG. 6B, the objective lens 34B having a curved lens surface obtained by removing the diffractive portion 50 from the objective lens 34 and the diffractive portion 50 are provided on one surface and arranged on an optical path common to three wavelengths. The diffractive optical element 35B may be provided. And you may comprise the condensing optical device which consists of the objective lens 34B and the diffractive optical element 35B.
図６（ａ）に示す対物レンズ３４には、対物レンズ３４の屈折機能として要求される入射側の面の面形状を基準とし、これに回折機能として要求される回折構造の面形状を組合せた面形状が形成されている。一方、図６（ｂ）に示すような回折光学素子３５Ｂを設ける場合、対物レンズ３４Ｂが屈折機能として要求される面形状とされ、回折光学素子３５Ｂの一方の面が回折機能として要求される回折構造の面形状とされる。 The objective lens 34 shown in FIG. 6A is obtained by combining the surface shape of the incident side surface required as the refractive function of the objective lens 34 with the surface shape of the diffraction structure required as the diffraction function. A surface shape is formed. On the other hand, when the diffractive optical element 35B as shown in FIG. 6B is provided, the objective lens 34B has a surface shape required as a refractive function, and one surface of the diffractive optical element 35B has a diffraction required as a diffractive function. The surface shape of the structure is used.
図６（ｂ）に示すような対物レンズ３４Ｂおよび回折光学素子３５Ｂは、図６（ａ）に示した対物レンズ３４と同様に集光光学デバイスとして機能し、光ピックアップ３に用いられることで、収差等を低減して３波長互換を実現する。それとともに、対物レンズ３４Ｂおよび回折光学素子３５Ｂは、部品点数を削減し、構成の簡素化および小型化を可能とし、高生産性、低コスト化を実現する。さらに、対物レンズ３４に回折部５０を設ける場合よりも、回折構造を複雑にすることができる。 The objective lens 34B and the diffractive optical element 35B as shown in FIG. 6B function as a condensing optical device similarly to the objective lens 34 shown in FIG. Three-wavelength compatibility is realized by reducing aberrations and the like. At the same time, the objective lens 34B and the diffractive optical element 35B can reduce the number of parts, simplify the configuration and reduce the size, and realize high productivity and low cost. Furthermore, the diffractive structure can be made more complicated than when the diffractive portion 50 is provided in the objective lens 34.
［４．回折構造の壁面傾斜に起因した不要光の増加防止］
以下では、回折構造の壁面傾斜に起因した不要光の増加を防止する方法について説明する。
[4. Preventing unnecessary light from increasing due to the inclined wall of the diffractive structure]
Hereinafter, a method for preventing an increase in unnecessary light due to the wall surface inclination of the diffractive structure will be described.
以下では、表１および表２に示す諸元を有する光ピックアップ３を一例として説明する。なお、表１および表２に示す諸元は、あくまでも一例にすぎない。光ピックアップ３は、３種類の光ディスク１１、１２、１３（ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ）に対して互換して利用可能な１種類の対物レンズ３４を有する。表１に示すように、ＢＤは、第１の波長λ１の光ビーム（波長４０５ｎｍ、屈折率１．５６０）に対応し、ＤＶＤは、第２の波長λ２の光ビーム（波長６６０ｎｍ、屈折率１．５４０）に対応し、ＣＤは、第３の波長λ３の光ビーム（波長７８５ｎｍ、屈折率１．５３６）に対応している。 Hereinafter, an optical pickup 3 having the specifications shown in Tables 1 and 2 will be described as an example. The specifications shown in Table 1 and Table 2 are merely examples. The optical pickup 3 has one type of objective lens 34 that can be used interchangeably with respect to the three types of optical discs 11, 12, 13 (BD, DVD, CD). As shown in Table 1, BD corresponds to a light beam with a first wavelength λ1 (wavelength 405 nm, refractive index 1.560), and DVD has a light beam with a second wavelength λ2 (wavelength 660 nm, refractive index 1). .540), the CD corresponds to a light beam having a third wavelength λ3 (wavelength 785 nm, refractive index 1.536).
［３．］で前述したように、光ピックアップ３は、入射側の面に回折部５０が設けられた対物レンズ３４を有する。回折部５０には、内輪帯、中輪帯、外輪帯が設けられる。各輪帯には、表２に示す回折パラメータにより規定される回折構造が形成されている。つまり、内輪帯には、ステップ数Ｓ＝６、溝深さｄ＝５．１μｍの階段形状（壁面群ＷＧ）が形成され、中輪帯には、ステップ数Ｓ＝２、溝深さｄ＝１．５μｍの階段形状（壁面群ＷＧ）が形成され、外輪帯には、溝深さｄ＝１．４５μｍのブレーズ形状が形成されている。 [3. ], The optical pickup 3 has the objective lens 34 provided with the diffractive portion 50 on the incident side surface. The diffraction section 50 is provided with an inner annular zone, an intermediate annular zone, and an outer annular zone. Each annular zone has a diffraction structure defined by the diffraction parameters shown in Table 2. In other words, a step shape (wall surface group WG) having a step number S = 6 and a groove depth d = 5.1 μm is formed in the inner annular zone, and a step number S = 2 and a groove depth d = in the middle annular zone. A step shape of 1.5 μm (wall surface group WG) is formed, and a blaze shape having a groove depth d = 1.45 μm is formed in the outer ring zone.
特に、第１の領域５１では、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームに対する回折機能を最適化するために、回折基本パラメータにより規定される壁面群ＷＧが回折調整パラメータにより調整される。回折調整パラメータは、段面ｓの幅を調整するための幅調整値ηと、段面ｓの傾きを調整するための傾き調整値δからなる。 In particular, in the first region 51, the wall surface group WG defined by the basic diffraction parameters is adjusted by the diffraction adjustment parameters in order to optimize the diffraction function for the light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3. Is done. The diffraction adjustment parameter includes a width adjustment value η for adjusting the width of the step surface s and an inclination adjustment value δ for adjusting the inclination of the step surface s.
幅調整値ηは、基本的に（１、１、１、…、１、１、１）の比率を有する段面ｓの幅を（式１）に示す比率に調整する。式中のＳは、壁面群ＷＧのステップ数であり、例えばＳ＝６、η＝１．０９の場合、段面ｓの幅は、（０．７８、１．０９、１．０９、１．０９、１．０９、１．０９、０．７８）の比率となる。傾き調整値δは、（式２）に基づき段面ｓの傾きを調整する。傾き調整値δは、図７に示すように、段面ｓの傾き調整値をδ１、…、δｎとした場合に、各壁面群ＷＧの傾き調整値の合計Σδｎと、段面ｓの傾きを調整する前における壁面群ＷＧの高さ（ｄ−Σδｎ）との比率を規定する。なお、図７は、第１の領域５１に設けられた回折構造を実スケール比で示している。 The width adjustment value η basically adjusts the width of the step surface s having a ratio of (1, 1, 1,..., 1, 1, 1) to a ratio shown in (Expression 1). S in the equation is the number of steps of the wall surface group WG. For example, when S = 6 and η = 1.09, the width of the step surface s is (0.78, 1.09, 1.09, 1.. (09, 1.09, 1.09, 0.78). The inclination adjustment value δ adjusts the inclination of the step surface s based on (Equation 2). As shown in FIG. 7, when the slope adjustment value of the step surface s is δ1,..., Δn, the slope adjustment value δ is the sum Σδn of the slope adjustment values of the wall surface groups WG and the slope of the step surface s. A ratio with the height (d−Σδn) of the wall surface group WG before adjustment is defined. FIG. 7 shows the diffractive structure provided in the first region 51 in an actual scale ratio.
そして、内輪帯は、第１の波長λ１の光ビームを＋１次光が支配的となるように回折させ、第２の波長λ２の光ビームを−２次光が支配的となるように回折させ、第３の波長λ３の光ビームを−３次光が支配的となるように回折させる。中輪帯は、第１の波長λ１の光ビームを０次光が支配的となるように回折させ、第２の波長λ２の光ビームを−１次光が支配的となるように回折させる。外輪帯は、第１の波長λ１の光ビームを２次光が支配的となるように回折させる。 The inner ring zone diffracts the light beam with the first wavelength λ1 so that the + 1st order light is dominant, and diffracts the light beam with the second wavelength λ2 so that the −2nd order light is dominant. The light beam having the third wavelength λ3 is diffracted so that the third-order light is dominant. The middle ring zone diffracts the light beam with the first wavelength λ1 so that the 0th order light is dominant, and diffracts the light beam with the second wavelength λ2 so that the −1st order light is dominant. The outer ring zone diffracts the light beam having the first wavelength λ1 so that the secondary light is dominant.
つまり、内輪帯では、第１の波長λ１の光ビームでは＋１次光が正規光となり、第２の波長λ２の光ビームでは−２次光が正規光となり、第３の波長λ３の光ビームでは−３次光が正規光となる。中輪帯では、第１の波長λ１の光ビームでは０次光が正規光となり、第２の波長λ２の光ビームでは−１次光が正規光となる。外輪帯では、第１の波長λ１の光ビームでは＋２次光が正規光となる。 That is, in the inner ring zone, the + 1st order light becomes normal light in the light beam with the first wavelength λ1, the -secondary light becomes normal light in the light beam with the second wavelength λ2, and the light beam with the third wavelength λ3. -3rd order light becomes regular light. In the middle annular zone, the 0th order light becomes normal light in the light beam with the first wavelength λ1, and the −1st order light becomes normal light in the light beam with the second wavelength λ2. In the outer ring, the + secondary light becomes normal light in the light beam having the first wavelength λ1.
図８（ａ）〜（ｃ）には、図５に示すように内輪帯の回折構造の壁面ｗを垂直にした場合について、溝深さｄの変動と正規光および不要光の効率との関係が示されている。ここで、図８（ａ）〜（ｃ）は、表１および表２に示した諸元に基づいている。また、図８（ａ）〜（ｃ）は、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームに各々に対応している。不要光の効率としては、正規光に隣接する正側の次数の不要光（不要光１）の効率および負側の次数の不要光（不要光２）の効率を示している。 FIGS. 8A to 8C show the relationship between the fluctuation of the groove depth d and the efficiency of normal light and unnecessary light when the wall surface w of the diffraction structure of the inner annular zone is vertical as shown in FIG. It is shown. Here, FIGS. 8A to 8C are based on the specifications shown in Table 1 and Table 2. FIG. 8A to 8C correspond to the light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3, respectively. As the efficiency of the unnecessary light, the efficiency of the unnecessary light of the positive order (unnecessary light 1) adjacent to the normal light and the efficiency of the unnecessary light of the negative order (unnecessary light 2) are shown.
図８（ａ）に示すように、第１の波長λ１の光ビームでは、＋２次光である不要光１の効率が溝深さ変動量Δｄ１１≒−０．０２μｍで略０％となり、０次光である不要光２の効率が溝深さ変動量Δｄ１２≒−０．０４μｍで略０％となる。図８（ｂ）に示すように、第２の波長λ２の光ビームでは、−１次光である不要光１と−３次光である不要光２の効率が溝深さ変動量Δｄ２１≒Δｄ２２≒０．０１μｍで略０％となる。図８（ｃ）に示すように、第３の波長λ３の光ビームでは、−２次光である不要光１と−４次光である不要光２の効率が溝深さ変動量Δｄ３１、Δｄ３２＝−０．１２μｍ未満で最小となる。 As shown in FIG. 8A, in the light beam having the first wavelength λ1, the efficiency of the unnecessary light 1 which is the + secondary light becomes approximately 0% when the groove depth variation Δd 11 ≈−0.02 μm. The efficiency of the unnecessary light 2 which is the next light becomes approximately 0% when the groove depth variation Δd 12 ≈−0.04 μm. As shown in FIG. 8B, in the light beam of the second wavelength λ2, the efficiency of the unnecessary light 1 that is −1st order light and the unnecessary light 2 that is −3rd order light is the groove depth variation Δd 21 ≈ When Δd 22 ≈0.01 μm, it becomes approximately 0%. As shown in FIG. 8C, in the light beam having the third wavelength λ3, the efficiency of the unnecessary light 1 that is −2nd order light and the unnecessary light 2 that is −4th order light is affected by the groove depth variation Δd 31 , Δd 32 = minimum when less than −0.12 μm.
つぎに、不要光１、２の効率がフォーカスエラー信号に及ぼす影響について説明する。図９には、光ピックアップ３によりフォーカスサーボのために検出されるフォーカスエラー信号が示されている。フォーカスエラー信号には、正規光から得られる正規信号と、不要光から得られる不要信号とが含まれている。なお、正規信号と不要信号は、フォーカス方向に距離Δで離間している。 Next, the influence of the efficiency of the unnecessary lights 1 and 2 on the focus error signal will be described. FIG. 9 shows a focus error signal detected by the optical pickup 3 for focus servo. The focus error signal includes a normal signal obtained from normal light and an unnecessary signal obtained from unnecessary light. Note that the regular signal and the unnecessary signal are separated by a distance Δ in the focus direction.
ここで、正規信号とは、内輪帯の正規光、中輪帯の正規光、外輪帯の正規光の総和から得られる。各輪帯の正規光とは、各輪帯の往路と復路の両方で正規光となる光を組み合わせたものである。また、不要光とは、往路で正規光、復路で不要光となる光を組み合わせたものと、往路で不要光、復路で正規光となる光を組み合わせたものである。 Here, the normal signal is obtained from the sum of the normal light of the inner annular zone, the normal light of the middle annular zone, and the normal light of the outer annular zone. The normal light of each ring zone is a combination of light that becomes normal light in both the outward and return paths of each ring zone. The unnecessary light is a combination of light that becomes normal light on the forward path and light that becomes unnecessary light on the return path, and light that becomes unnecessary light on the forward path and light that becomes normal light on the return path.
ここで、正規信号に対して不要信号が大きく、かつ正規信号と不要信号の離間距離Δが２層光ディスクの２層間の光学距離に等しいと、図１０に示すように、第１層の不要信号と読出し対象となる第２層の正規信号とが重なる。図１０には、２層光ディスクの第１層、第２層のそれぞれの正規光から得られる正規信号１、２と、不要光から得られる不要信号１、２とが示されている。第１層の不要信号１と第２層の正規信号２とが重なると、信号干渉が生じてしまう。 Here, if the unwanted signal is larger than the regular signal and the separation distance Δ between the regular signal and the unwanted signal is equal to the optical distance between the two layers of the two-layer optical disc, as shown in FIG. And the normal signal of the second layer to be read overlap. FIG. 10 shows the normal signals 1 and 2 obtained from the normal light of each of the first layer and the second layer of the two-layer optical disc, and the unnecessary signals 1 and 2 obtained from the unnecessary light. When the unnecessary signal 1 in the first layer and the regular signal 2 in the second layer overlap, signal interference occurs.
また、光ディスク２の層間厚さが一定であれば、フォーカスに対する影響がある程度抑えられるが、実際にはディスク層間厚さは、光ディスク２上の位置に応じて変動する。結果として、光ディスク２の回転に応じて、不要信号と正規信号との干渉位置が変動し、フォーカスサーボ動作が極めて不安定となる。よって、フォーカスサーボの動作を安定させるためには、不要光の効率を低下させ、不要信号のレベルを十分に抑えることが望まれる。なお、図８に示した程度の不要光効率であれば、フォーカスサーボの動作をほぼ安定させることができる。 Further, if the interlayer thickness of the optical disk 2 is constant, the influence on the focus can be suppressed to some extent, but the disk interlayer thickness actually varies according to the position on the optical disk 2. As a result, the interference position between the unnecessary signal and the regular signal fluctuates according to the rotation of the optical disc 2, and the focus servo operation becomes extremely unstable. Therefore, in order to stabilize the focus servo operation, it is desired to reduce the efficiency of unnecessary light and sufficiently suppress the level of unnecessary signals. If the unnecessary light efficiency is as shown in FIG. 8, the operation of the focus servo can be almost stabilized.
ところで、回折構造の壁面ｗには、対物レンズ３４等、光学素子の成型時における金型からの離型を考慮して、数十度の傾斜が形成される。図１１には、図５に示した回折構造に対して、壁面ｗを傾斜させた回折構造の一例が示されている。なお、図１１に示す回折構造では、回折格子の平均間隔を約１００μｍ、レンズ面の平均角度を２５°としている。また、壁面ｗを傾斜させた回折構造は、第１および第２の壁面の角度を２０°としている。なお、図１１には、基準面に組み合わされる回折構造の形状のみが示されている。 By the way, an inclination of several tens of degrees is formed on the wall surface w of the diffractive structure in consideration of release from the mold when the optical element such as the objective lens 34 is molded. FIG. 11 shows an example of a diffractive structure in which the wall surface w is inclined with respect to the diffractive structure shown in FIG. In the diffractive structure shown in FIG. 11, the average distance between the diffraction gratings is about 100 μm and the average angle of the lens surfaces is 25 °. Further, in the diffractive structure in which the wall surface w is inclined, the angle of the first and second wall surfaces is 20 °. In FIG. 11, only the shape of the diffractive structure combined with the reference plane is shown.
ここで、図１１に示す回折構造では、壁面ｗ１１〜ｗ１６、壁面ｗ２１〜ｗ２６、壁面ｗ３１〜ｗ３６の高さは同一である。なお、壁面ｗの高さは、前述した傾き調整量δにより調整されてもよい。また、回折構造では、第１の壁面に相当する、壁面ｗ１１〜ｗ１６、壁面ｗ２１〜ｗ２６、壁面ｗ３１〜ｗ３６には、半径方向外側に下る傾斜が形成されている。また、第２の壁面に相当する、壁面ｗ１、ｗ２、ｗ３には、半径方向内側に下る傾斜が形成されている。よって、第２の壁面は、第１の壁面とは逆勾配で傾いている。換言すると、壁面群ＷＧは、壁面ｗの傾き符号の変化点、つまり第１の壁面の傾き符号から第２の壁面の傾き符号への変化点により、隣接する壁面群ＷＧと区分される。 Here, in the diffraction structure shown in FIG. 11, the wall surfaces w11 to w16, the wall surfaces w21 to w26, and the wall surfaces w31 to w36 have the same height. Note that the height of the wall surface w may be adjusted by the inclination adjustment amount δ described above. In the diffractive structure, the wall surfaces w11 to w16, the wall surfaces w21 to w26, and the wall surfaces w31 to w36, which correspond to the first wall surface, are formed with slopes that go outward in the radial direction. In addition, the wall surfaces w1, w2, and w3 corresponding to the second wall surface are formed with slopes that go inward in the radial direction. Therefore, the second wall surface is inclined with a reverse gradient with respect to the first wall surface. In other words, the wall surface group WG is distinguished from the adjacent wall surface group WG by the change point of the inclination code of the wall surface w, that is, the change point from the inclination code of the first wall surface to the inclination code of the second wall surface.
壁面ｗ１１〜ｗ１６、ｗ２１〜ｗ２６、ｗ３１〜ｗ３６の傾斜は、傾斜幅Ｗｗ１１〜Ｗｗ１６、Ｗｗ２１〜Ｗｗ２６、Ｗｗ３１〜Ｗｗ３６により規定される。壁面ｗ１、ｗ２、ｗ３の傾斜は、傾斜幅Ｗｗ１、Ｗｗ２、Ｗｗ３により規定される。なお、壁面ｗの傾きは、傾斜の幅と高さの比率（＝高さ／幅）として表され、段面ｓまたは基準面と垂直をなす場合を１とし、段面ｓまたは基準面に対して平行に近づくほど、つまり傾きが緩やかなほど０に近づくものとする。 The inclinations of the wall surfaces w11 to w16, w21 to w26, and w31 to w36 are defined by inclination widths Ww11 to Ww16, Ww21 to Ww26, and Ww31 to Ww36. The inclinations of the wall surfaces w1, w2, and w3 are defined by the inclination widths Ww1, Ww2, and Ww3. Note that the inclination of the wall surface w is expressed as a ratio of the inclination width to the height (= height / width), where 1 is a case perpendicular to the step surface s or the reference surface, and with respect to the step surface s or the reference surface. The closer to parallel, that is, the closer the inclination, the closer to 0.
図１２（ａ）〜（ｃ）には、図１１に示すように内輪帯の回折構造の壁面を傾斜させた場合について、溝深さｄの変動と正規光および不要光の効率との関係が示されている。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）は、図８（ａ）〜（ｃ）に対応している。 12A to 12C show the relationship between the fluctuation of the groove depth d and the efficiency of normal light and unnecessary light when the wall surface of the diffraction structure of the inner annular zone is inclined as shown in FIG. It is shown. FIGS. 12A to 12C correspond to FIGS. 8A to 8C.
図１２（ａ）に示すように、第１の波長λ１の光ビームでは、不要光１の効率が溝深さ変動量Δｄ１１≒−０．０３μｍで略０％となり、不要光２の効率が溝深さ変動量Δｄ１２≒−０．０２μｍで略０％となる。図１２（ｂ）に示すように、第２の波長λ２の光ビームでは、不要光１の効率が溝深さ変動量Δｄ２１≒−０．０２μｍで略０％となり、不要光２の効率が溝深さ変動量Δｄ２２≒０．０２μｍで略０％となる。図１２（ｃ）に示すように、第３の波長λ３の光ビームでは、不要光１、２の効率が溝深さ変動量Δｄ３１、Δｄ３２＝−０．１２μｍ未満で最小となる。 As shown in FIG. 12A, in the light beam having the first wavelength λ1, the efficiency of the unnecessary light 1 is approximately 0% when the groove depth variation Δd 11 ≈−0.03 μm, and the efficiency of the unnecessary light 2 is increased. The groove depth variation Δd 12 ≈−0.02 μm, which is substantially 0%. As shown in FIG. 12B, in the light beam having the second wavelength λ2, the efficiency of the unnecessary light 1 is substantially 0% when the groove depth variation Δd 21 ≈−0.02 μm, and the efficiency of the unnecessary light 2 is increased. When the groove depth variation Δd 22 ≈0.02 μm, it becomes substantially 0%. As shown in FIG. 12C, in the light beam having the third wavelength λ3, the efficiency of the unnecessary lights 1 and 2 is minimized when the groove depth variation amounts Δd 31 and Δd 32 are less than −0.12 μm.
ここで、図１２（ｂ）に着目すると、不要光１の効率を最小化する溝深さ変動量Δｄ２１と、不要光２の効率を最小化する溝深さ変動量Δｄ２２との差｜Δｄ２１−Δｄ２２｜が０．０４μｍとなっている。つまり、壁面を傾斜させた場合、図８（ｂ）に示した壁面を垂直にした場合（｜Δｄ２１−Δｄ２２｜≒０．０２μｍ）に比べて、不要光１と不要光２の間で効率を最小化する溝深さｄが大きく乖離している。 Here, focusing on FIG. 12B, the difference between the groove depth fluctuation amount Δd 21 that minimizes the efficiency of the unnecessary light 1 and the groove depth fluctuation amount Δd 22 that minimizes the efficiency of the unnecessary light 2 | Δd 21 −Δd 22 | is 0.04 μm. That is, when the wall surface is tilted, the unnecessary light 1 and the unnecessary light 2 are not compared with the case where the wall surface shown in FIG. 8B is vertical (| Δd 21 −Δd 22 | ≈0.02 μm). The groove depth d that minimizes the efficiency is greatly deviated.
このため、垂直の壁面ｗを条件として不要光１、２の効率を最小化するように溝深さｄを最適化しても、レンズ成型時に壁面ｗを傾斜させると、溝深さｄに対する不要光効率のトレランスが低下してしまう。さらに、実設計では、通常、回折格子の平均間隔がより小さくなり、レンズ面の平均角度もより大きくなるので、不要光１、２の間で不要光効率を最小化する溝深さｄが余計に乖離し、溝深さｄに対する不要光効率のトレランスがさらに低下してしまう。ここで、温度変動やレーザの発振波長の変動等の環境変動も考慮すると、あたかも溝深さｄが変動するように感じられてしまう。このため、溝深さｄに対する不要光効率のトレランスが低下すると、環境変動時における隣接信号のフェイク量が大きくなり、フォーカスサーボの動作が不安定になってしまう。 For this reason, even if the groove depth d is optimized so as to minimize the efficiency of unnecessary light 1 and 2 on the condition of the vertical wall surface w, if the wall surface w is inclined during lens molding, unnecessary light with respect to the groove depth d is obtained. Efficiency tolerance is reduced. Further, in the actual design, since the average interval of the diffraction grating is usually smaller and the average angle of the lens surface is also larger, the groove depth d that minimizes the unnecessary light efficiency between the unnecessary lights 1 and 2 is extra. The tolerance of unnecessary light efficiency with respect to the groove depth d is further reduced. Here, in consideration of environmental fluctuations such as temperature fluctuations and laser oscillation wavelength fluctuations, it is felt as if the groove depth d fluctuates. For this reason, if the tolerance of the unnecessary light efficiency with respect to the groove depth d is reduced, the fake amount of the adjacent signal at the time of environmental change becomes large, and the operation of the focus servo becomes unstable.
図１３から図１５は、回折構造の壁面傾斜に起因した不要光の増加原理を説明するための図である。図１３には、第１の壁面と第２の壁面からなる回折構造が単純モデルとして示されている。ここで、正規光／不要光の効率算出に用いるフーリエ変換は、線形性を有するので、第２の壁面に着目して検討する。モデルでは、回折構造のサイズが半径方向１．０、光軸方向１．０に正規化されている。モデルは、幅０．９の平坦面と、平坦面に続く幅０．１、深さ１．０の斜面と、斜面に続く高さ１．０の垂直面からなる。平坦面は、第１の壁面をモデル化しており、斜面と垂直面は、第２の壁面をモデル化している。 FIG. 13 to FIG. 15 are diagrams for explaining the principle of increasing unnecessary light due to the inclination of the wall surface of the diffractive structure. FIG. 13 shows a diffractive structure composed of a first wall surface and a second wall surface as a simple model. Here, the Fourier transform used for calculating the efficiency of the regular light / unnecessary light has linearity, and thus will be studied with attention paid to the second wall surface. In the model, the size of the diffractive structure is normalized in the radial direction 1.0 and the optical axis direction 1.0. The model consists of a flat surface with a width of 0.9, a slope with a width of 0.1 and a depth of 1.0 following the flat surface, and a vertical surface with a height of 1.0 following the slope. The flat surface models the first wall surface, and the slope and the vertical surface model the second wall surface.
図１４には、図１３に示すようにモデル化された回折構造を用いて、フーリエ変換により各種次数の不要光の効率を算出した結果が示されている。図１４に示すように、各種次数の不要光の効率は、０次光を中心としたガウス分布に従っている。このため、正規光が０次光でなければ、正規光の正側に隣接する不要光１と負側に隣接する不要光２との間では、不要光効率のバランスが崩れてしまう。例えば、正規光が＋１次光であれば、＋２次光である不要光１に比べて０次光である不要光２の効率が高くなり、不要光２の光量が多くなる。よって、不要光１と不要光２の間で効率を最小化する溝深さｄが大きく乖離する原因となる。つまり、効率を最小化する溝深さｄの乖離は、第１の壁面と第２の壁面の間で形状バランスが崩れることに起因していると考えられる。 FIG. 14 shows a result of calculating the efficiency of unnecessary light of various orders by Fourier transform using the diffractive structure modeled as shown in FIG. As shown in FIG. 14, the efficiency of the unnecessary light of various orders follows a Gaussian distribution centered on the 0th order light. For this reason, if the regular light is not the 0th-order light, the balance of unnecessary light efficiency is lost between the unnecessary light 1 adjacent to the positive side of the normal light and the unnecessary light 2 adjacent to the negative side. For example, if the regular light is the + 1st order light, the efficiency of the unnecessary light 2 that is the 0th order light is higher than the unnecessary light 1 that is the + secondary light, and the amount of the unnecessary light 2 is increased. Therefore, the groove depth d that minimizes the efficiency between the unnecessary light 1 and the unnecessary light 2 causes a large difference. That is, it is considered that the divergence of the groove depth d that minimizes the efficiency is caused by the shape balance being lost between the first wall surface and the second wall surface.
図１５には、第２の壁面の傾斜幅と不要光１と不要光２の間で効率を最小化する溝深さｄの乖離量との関係が示されている。図１５に示すように、第２の壁面の傾斜幅と溝深さｄの乖離量の関係は、概ね線形関係を示している。そして、第１の波長λ１の光ビームでは、第２の壁面の傾斜幅が０．０μｍのときの乖離量が−０．０２μｍとなり、傾斜幅が２．５μｍのときの乖離量が０．０１５μｍとなる。第２の波長λ２の光ビームでは、第２の壁面の傾斜幅が０．０μｍのときの乖離量が−０．００５μｍとなり、傾斜幅が２．５μｍのときの乖離量が０．０３５μｍとなる。なお、正の乖離量は、第１の不要光の溝深さｄが第２の不要光の溝深さｄよりも大きいことを意味し、負の乖離量は、第１の不要光の溝深さｄが第２の不要光の溝深さｄよりも小さいことを意味する。 FIG. 15 shows the relationship between the inclination width of the second wall surface and the deviation amount of the groove depth d that minimizes the efficiency between the unnecessary light 1 and the unnecessary light 2. As shown in FIG. 15, the relationship between the inclination width of the second wall surface and the deviation amount of the groove depth d is almost linear. In the light beam having the first wavelength λ1, the deviation amount when the inclination width of the second wall surface is 0.0 μm is −0.02 μm, and the deviation amount when the inclination width is 2.5 μm is 0.015 μm. It becomes. In the light beam having the second wavelength λ2, the deviation amount when the inclination width of the second wall surface is 0.0 μm is −0.005 μm, and the deviation amount when the inclination width is 2.5 μm is 0.035 μm. . Note that the positive deviation amount means that the groove depth d of the first unnecessary light is larger than the groove depth d of the second unnecessary light, and the negative deviation amount is the groove of the first unnecessary light. It means that the depth d is smaller than the groove depth d of the second unnecessary light.
図１６および図１７は、回折構造の壁面傾斜に起因して増加した不要光の低減原理を説明するための図である。図１６には、第２の壁面とバランスするように傾斜した第１の壁面を有する壁面群ＷＧの回折構造が単純モデルとして示されている。モデルは、幅０．４の第１の平坦面と、第１の平坦面に続く幅０．１、深さ１．０の第１の斜面と、第１の斜面に続く高さ１．０の第１の垂直面と、第１の垂直面に続く幅０．４の第２の平坦面と、第２の平坦面に続く幅０．１、深さ１．０の第２の斜面と、第２の斜面に続く高さ１．０の第２の垂直面からなる。ここで、第１の平坦面から第２の平坦面は、第２の壁面とバランスするように傾斜した第１の壁面をモデル化している。 FIG. 16 and FIG. 17 are diagrams for explaining the principle of reducing unnecessary light that is increased due to the inclination of the wall surface of the diffractive structure. FIG. 16 shows a diffractive structure of a wall surface group WG having a first wall surface inclined so as to be balanced with the second wall surface as a simple model. The model has a first flat surface with a width of 0.4, a first slope with a width of 0.1 and a depth of 1.0 following the first flat surface, and a height of 1.0 following the first slope. A first vertical surface, a second flat surface having a width of 0.4 following the first vertical surface, and a second inclined surface having a width of 0.1 and a depth of 1.0 following the second flat surface. And a second vertical surface having a height of 1.0 following the second slope. Here, the first flat surface to the second flat surface model the first wall surface inclined so as to be balanced with the second wall surface.
図１７には、図１６に示すようにモデル化された回折構造を用いて、フーリエ変換により各種次数の不要光の効率を算出した結果が示されている。図１７に示すように、各種次数の不要光の効率は、０次光を中心とした第１種ベッセル関数に従って分布する。これにより、回折構造の壁面傾斜に起因して増加した不要光を低減する上で、以下のような利点が得られる。 FIG. 17 shows the result of calculating the efficiency of unnecessary light of various orders by Fourier transform using the diffractive structure modeled as shown in FIG. As shown in FIG. 17, the efficiency of unnecessary light of various orders is distributed according to the first type Bessel function centered on the 0th order light. As a result, the following advantages can be obtained in reducing unnecessary light caused by the inclination of the wall surface of the diffractive structure.
第１の利点として、図１７に示すように、正規光が偶数次の光である場合、正規光の正側に隣接する不要光１と負側に隣接する不要光２の効率がともに０％となる。例えば、正規光が−２次光である場合、−１次光である不要光１と−３次光である不要光２の効率がともに０となる。よって、回折構造の壁面傾斜に起因した不要光の増加を抑えることができる。 As a first advantage, as shown in FIG. 17, when the regular light is even-order light, the efficiency of the unnecessary light 1 adjacent to the positive side of the normal light and the efficiency of the unnecessary light 2 adjacent to the negative side are both 0%. It becomes. For example, when the regular light is -secondary light, the efficiency of unnecessary light 1 that is -1st order light and unnecessary light 2 that is -3rd order light are both zero. Therefore, it is possible to suppress an increase in unnecessary light due to the inclination of the wall surface of the diffractive structure.
第２の利点として、図１７に示すように、正規光が奇数次の光である場合でも、偶数次の不要光の効率変化は、図１４に示す効率曲線に比べて図１７に示す効率曲線の方が明らかに小さい。つまり、第１種ベッセル関数の包絡線がガウス分布の包絡線に比べて緩やかであるので、不要光１と不要光２の間での効率差が小さくなる。例えば、正規光が＋１次光である場合、図１４に示す効率曲線では、＋２次光である不要光１と０次光である不要光２との効率比が１．１％となるが、図１７に示す効率曲線では、不要光１と不要光２の効率比が５．７％となる。よって、第２の壁面とバランスするように第１の壁面を傾斜させない場合よりも、不要光１と不要光２の効率比を１／６程度に抑えることができる。 As a second advantage, as shown in FIG. 17, even when the regular light is odd-order light, the efficiency change of even-order unnecessary light changes as shown in FIG. 17 compared to the efficiency curve shown in FIG. 14. Is clearly smaller. That is, since the envelope of the first type Bessel function is gentler than the envelope of the Gaussian distribution, the efficiency difference between the unnecessary light 1 and the unnecessary light 2 is reduced. For example, when the regular light is + 1st order light, the efficiency curve shown in FIG. 14 shows that the efficiency ratio between the unnecessary light 1 that is + secondary light and the unnecessary light 2 that is 0th order light is 1.1%. In the efficiency curve shown in FIG. 17, the efficiency ratio between unnecessary light 1 and unnecessary light 2 is 5.7%. Therefore, the efficiency ratio between the unnecessary light 1 and the unnecessary light 2 can be suppressed to about 1/6 as compared with the case where the first wall surface is not inclined so as to balance with the second wall surface.
そして、第１および第２の利点を考慮すれば、不要光１と不要光２の間で効率を最小化する溝深さｄの乖離を抑えることができる。なお、第２の壁面とバランスするように傾斜した第１の壁面を第１の壁面の中央近傍以外に形成すると、第１種ベッセル関数の包絡線がガウス分布の包絡線に近づくとともに、効率が略０％となる次数の光が少なくなる。よって、第２の壁面とバランスするように傾斜した第１の壁面は、第１の壁面と第２の壁面の形状バランスを考慮して、第１の壁面の中央近傍に形成することが望ましい。 And if the 1st and 2nd advantage is considered, the gap of the groove depth d which minimizes efficiency between the unnecessary light 1 and the unnecessary light 2 can be suppressed. If the first wall surface inclined so as to balance with the second wall surface is formed outside the vicinity of the center of the first wall surface, the envelope of the first type Bessel function approaches the envelope of the Gaussian distribution and the efficiency is improved. Light of the order of about 0% is reduced. Therefore, it is desirable that the first wall surface inclined so as to be balanced with the second wall surface be formed near the center of the first wall surface in consideration of the shape balance between the first wall surface and the second wall surface.
さらに、図１４に示した効率曲線によれば、第１および第２の波長λ１、λ２の光ビームの正規光が０次光である場合には、不要光１、２の効率が略等しくなるので、回折構造の壁面傾斜に起因して不要光が実質的に増加しない。換言すれば、第１および／または第２の波長λ１、λ２の光ビームの正規光が０次光以外である場合には、不要光を低減するために、第２の壁面とバランスするように第１の壁面を傾斜させることが望ましい。 Furthermore, according to the efficiency curve shown in FIG. 14, when the regular light of the light beams having the first and second wavelengths λ1 and λ2 is the 0th order light, the efficiency of the unnecessary light 1 and 2 becomes substantially equal. Therefore, unnecessary light does not substantially increase due to the inclination of the wall surface of the diffractive structure. In other words, when the regular light of the light beams having the first and / or second wavelengths λ1 and λ2 is other than the 0th-order light, it is balanced with the second wall surface in order to reduce unnecessary light. It is desirable to incline the first wall surface.
図１８には、図１１に示した回折構造に対して、第２の壁面とバランスするように第１の壁面の一部を傾斜させた回折構造の一例が示されている。図１８に示す回折構造では、壁面群ＷＧ１〜ＷＧ３のうち２つ、つまり半数以上の壁面群ＷＧ１、ＷＧ３の中央部、つまり壁面ｗ１３、ｗ１４、ｗ３３、ｗ３４の傾斜が他の壁面ｗの傾斜よりも緩やかに傾斜している。壁面ｗ１３、ｗ１４、ｗ３３、ｗ３４は、第２の壁面ｗ１、ｗ３の傾斜幅をＷｗ１、Ｗｗ３とすると、例えば、傾斜幅Ｗｗ１３＝Ｗｗ１４＝Ｒ・Ｗｗ１、Ｗｗ３３＝Ｗｗ３４＝Ｒ・Ｗｗ３、Ｒ＝０．５となるように形成される。なお、傾斜を緩やかにする壁面ｗは、一対の壁面ｗ１３、ｗ１４と一対の壁面ｗ３３、ｗ３４に代えて、壁面ｗ１３または壁面ｗ１４と壁面ｗ３３または壁面ｗ３４とされてもよい。また、傾斜幅Ｗｗ１３≠Ｗｗ１４、傾斜幅Ｗｗ３３≠Ｗｗ３４でもよい。 FIG. 18 shows an example of a diffractive structure in which a part of the first wall surface is inclined so as to balance the second wall surface with respect to the diffractive structure shown in FIG. In the diffractive structure shown in FIG. 18, the inclination of two of the wall surface groups WG1 to WG3, that is, the central portion of the wall surface groups WG1 and WG3 of more than half, that is, the wall surfaces w13, w14, w33, and w34 is more inclined than the inclinations of the other wall surfaces w. Is also gently inclined. The wall surfaces w13, w14, w33, w34 are, for example, inclined widths Ww13 = Ww14 = R · Ww1, Ww33 = Ww34 = R · Ww3, R = 0, where the inclination widths of the second wall surfaces w1, w3 are Ww1 and Ww3. .5. The wall surface w that makes the inclination moderate may be a wall surface w13 or a wall surface w14 and a wall surface w33 or a wall surface w34 instead of the pair of wall surfaces w13 and w14 and the pair of wall surfaces w33 and w34. Further, the inclination width Ww13 ≠ Ww14 and the inclination width Ww33 ≠ Ww34 may be used.
よって、図１８に示す回折構造は、以下のように一般化することができる。つまり、回折構造をなす複数の壁面群ＷＧのうち半数以上の壁面群ＷＧについて、各壁面群ＷＧの中央近傍の壁面ｗの傾斜が修正される。中央近傍の壁面ｗの傾斜は、各壁面群ＷＧの中央近傍の壁面ｗの傾斜が各壁面群ＷＧに含まれる他の壁面ｗの平均傾斜ｍｉａｖｒよりも小さくなるように修正される。例えば、壁面群ＷＧｉの中央近傍の壁面ｗの傾斜をｍｉ、ｊ、ｍｉ、ｊ＋１、…とすると、次式が成立する。
ｍｉｎ（｜ｍｉ、ｊ｜、｜ｍｉ、ｊ＋１｜、…）＜｜ｍｉａｖｒ｜ …（式３）
Therefore, the diffraction structure shown in FIG. 18 can be generalized as follows. That is, the inclination of the wall surface w in the vicinity of the center of each wall surface group WG is corrected for more than half of the wall surface groups WG having a diffractive structure. The inclination of the wall surface w near the center is corrected so that the inclination of the wall surface w near the center of each wall surface group WG is smaller than the average inclination miavr of other wall surfaces w included in each wall surface group WG. For example, if the inclination of the wall surface w near the center of the wall surface group WGi is mi , j , mi , j + 1 ,.
min (| m i, j |, | m i, j + 1 |,...) <| m iavr | (Formula 3)
（式３）に示す関係は、回折格子の形状に依存せずに一般化することができる。なぜなら、第１の壁面と第２の壁面との間で壁面が不均等に傾斜していることにより、効率を最小化する溝深さｄが乖離していると考えられるためである。そして、壁面群ＷＧに含まれる一部の壁面ｗの傾きを小さくすることで、壁面傾斜の不均等を是正することができるためである。 The relationship shown in (Expression 3) can be generalized without depending on the shape of the diffraction grating. This is because it is considered that the groove depth d that minimizes the efficiency is deviated because the wall surface is unevenly inclined between the first wall surface and the second wall surface. This is because the unevenness of the wall surface inclination can be corrected by reducing the inclination of some of the wall surfaces w included in the wall surface group WG.
ここで、中央近傍の壁面ｗとは、各壁面群ＷＧの延長距離を１としたときに、各壁面群ＷＧの一方の端部から０．３５〜０．６５の範囲に位置する壁面ｗを意味する。よって、例えば、壁面ｗｉ１〜ｗｉ９からなる壁面群ＷＧｉでは、壁面ｗｉ４〜ｗｉ６のうちの１以上の壁面ｗの傾斜｜ｍｉ、４｜〜｜ｍｉ、６｜が平均傾斜｜ｍｉａｖｒ｜よりも小さくなるように修正される。なお、上記範囲を逸脱すると、第１の壁面と第２の壁面の間で形状バランスを保つことができなくなるので、溝深さｄに対する不要光効率が改善されても、正規光効率が低下してしまう。 Here, the wall surface w in the vicinity of the center is a wall surface w located in a range of 0.35 to 0.65 from one end of each wall surface group WG when the extension distance of each wall surface group WG is 1. means. Therefore, for example, in the wall surface group WGi composed of the wall surfaces wi1 to wi9, the inclination | m i, 4 | to | m i, 6 | of one or more wall surfaces w among the wall surfaces wi4 to wi6 Is also corrected to be smaller. In addition, if it deviates from the said range, since it becomes impossible to maintain a shape balance between the 1st wall surface and the 2nd wall surface, even if the unnecessary light efficiency with respect to the groove depth d is improved, regular light efficiency will fall. End up.
さらに、図１８に示す回折構造は、以下のように具体化することができる。つまり、回折構造をなす複数の壁面群ＷＧのうち半数以上の壁面群ＷＧについて、各壁面群ＷＧの中央部の１または２の壁面ｗの傾斜ｍが修正される。例えば、壁面群ＷＧｉの壁面ｗｉ１〜ｗｉＳの傾斜をｍｉ、１、ｍｉ、２、・・・ｍｉ、Ｓとすると、次式が成立する。
・壁面数Ｓが偶数のとき
｜ｍｉ、Ｓ／２｜＜｜ｍｉ、Ｓ／２−１｜
および／または｜ｍｉ、Ｓ／２＋１｜＜｜ｍｉ、Ｓ／２＋２｜
・壁面数Ｓが奇数のとき
｜ｍｉ、（Ｓ＋１）／２｜＜｜ｍｉ、（Ｓ＋１）／２＋１｜ …（式４）
Furthermore, the diffraction structure shown in FIG. 18 can be embodied as follows. That is, the inclination m of one or two wall surfaces w at the center of each wall surface group WG is corrected for more than half of the wall surface groups WG having a diffractive structure. For example, when the slopes of the wall surfaces wi1 to wiS of the wall surface group WGi are mi , 1 , mi2 , 2 ,... , Mi , S , the following equation is established.
・ When the number of wall surfaces S is an even number | m i, S / 2 | <| m i, S / 2-1 |
And / or | m i, S / 2 + 1 | <| m i, S / 2 + 2 |
When the number of wall surfaces S is odd: | m i, (S + 1) / 2 | <| m i, (S + 1) / 2 + 1 | (Formula 4)
ここで、（式４）は、壁面数Ｓが偶数のとき、壁面群ＷＧｉの中央部に位置する１および／または２の当該壁面ｗの傾斜ｍｉ、Ｓ／２、ｍｉ、Ｓ／２＋１が、壁面群ＷＧｉの中央部以外に位置し、かつ当該壁面ｗに隣接する壁面ｗの傾斜ｍｉ、Ｓ／２−１、ｍｉ、Ｓ／２＋２よりも小さいことを意味する。また、（式４）は、壁面数Ｓが奇数のとき、壁面群ＷＧｉの中央部に位置する１の壁面ｗの傾斜ｍｉ、（Ｓ＋１）／２が、壁面群ＷＧｉの中央部以外に位置し、かつ当該壁面ｗに隣接する壁面ｗの傾斜ｍｉ、（Ｓ＋１）／２＋１よりも小さいことを意味する。 Here, (Equation 4) indicates that when the number of wall surfaces S is an even number, the inclinations mi , S / 2 , mi , S / 2 + 1 of the wall surfaces w of 1 and / or 2 located at the center of the wall surface group WGi. Is smaller than the inclinations mi , S / 2-1 , mi, and S / 2 + 2 of the wall surface w that is located at a portion other than the central portion of the wall surface group WGi and is adjacent to the wall surface w. Further, (Equation 4) indicates that when the number of wall surfaces S is an odd number, the slope mi of (1) wall surface w located at the center portion of the wall surface group WGi , (S + 1) / 2 is located at other than the center portion of the wall surface group WGi. And the inclination m i of the wall surface w adjacent to the wall surface w is smaller than (S + 1) / 2 + 1 .
この場合、傾斜ｍを修正する壁面ｗの位置が特定されるので、壁面群ＷＧの中央近傍の壁面ｗの傾斜を修正する場合よりも適切に形状バランスを保ちつつ、第２の壁面とバランスするように第１の壁面の一部を傾斜させることができる。 In this case, since the position of the wall surface w for correcting the inclination m is specified, the balance with the second wall surface is maintained while maintaining the shape balance more appropriately than when correcting the inclination of the wall surface w near the center of the wall surface group WG. In this way, a part of the first wall surface can be inclined.
さらに、回折構造をなす複数の壁面群ＷＧのうち半数以上の壁面群ＷＧに代えて、全ての壁面群ＷＧについて、各壁面群ＷＧの中央近傍の壁面ｗまたは中央部の１または２の壁面ｗの傾斜ｍが修正されてもよい（図２０参照）。この場合、全ての壁面群ＷＧで壁面ｗの傾斜ｍを修正するので、半数以上の壁面群ＷＧで壁面ｗの傾斜ｍを修正する場合よりも適切に回折構造全体で第１と第２の壁面の形状バランスを保ちつつ、溝深さｄに対する不要光効率のトレランスを適切に維持することができる。 Furthermore, instead of the wall surface group WG of more than half of the plurality of wall surface groups WG having a diffractive structure, for all wall surface groups WG, the wall surface w near the center of each wall surface group WG or one or two wall surfaces w at the center. May be corrected (see FIG. 20). In this case, since the inclination m of the wall surface w is corrected by all the wall surface groups WG, the first and second wall surfaces in the entire diffractive structure are more appropriately than when the inclination m of the wall surface w is corrected by more than half of the wall surface groups WG. The tolerance of unnecessary light efficiency with respect to the groove depth d can be appropriately maintained while maintaining the shape balance.
ここで、壁面群ＷＧの中央近傍または中央部の壁面ｗは、正規光の効率を低下させずに、溝深さｄに対する不要光効率のトレランスを維持するために、例えば、（式５）に示すように、第２の壁面の傾斜幅Ｗｗに比例する傾斜幅Ｗｗで形成される。
・壁面数Ｓが偶数のとき
Ｗｗｉ、Ｓ／２＝Ｒ・Ｗｉおよび／またはＷｗｉ、Ｓ／２＋１＝Ｒ・Ｗｉ
・壁面数Ｓが奇数のとき
Ｗｗｉ、（Ｓ＋１）／２＝Ｒ・Ｗｉ …（式５）
Here, in order to maintain the tolerance of the unnecessary light efficiency with respect to the groove depth d without reducing the efficiency of the regular light, the wall surface w near or in the center of the wall surface group WG is, for example, As shown, it is formed with an inclination width Ww proportional to the inclination width Ww of the second wall surface.
When the wall number S is an even number Ww i, S / 2 = R · W i and / or Ww i, S / 2 + 1 = R · W i
When the number of wall surfaces S is an odd number, Ww i, (S + 1) / 2 = R · W i (Formula 5)
これは、フーリエ変換の原理によれば、中央近傍または中央部の壁面ｗの幅Ｗｗと溝深さｄの乖離量との関係は、図１５に示した第２の壁面の幅と溝深さｄの乖離量との関係と同様に、概ね線形関係にあると考えられるためである。ここで、傾斜幅Ｗｗの算出に用いる比例係数Ｒは、レンズ成型時の条件や回折格子の間隔等により設定されるが、概ねＲ＝０．１から２．０程度に設定されることが望ましい。なお、第２の壁面にバランスするように第１の壁面の一部を傾斜させると、一般的に、レンズ成型時の離型を考慮して形成される傾斜よりも緩やかな傾斜ｍが形成される。 This is because, according to the principle of Fourier transform, the relationship between the width Ww of the wall surface w near the center or the central portion and the amount of divergence between the groove depth d is the width of the second wall surface and the groove depth shown in FIG. This is because, like the relationship with the amount of deviation of d, it is considered that the relationship is generally linear. Here, the proportional coefficient R used for calculating the inclination width Ww is set according to the conditions at the time of lens molding, the interval of the diffraction grating, and the like, but is preferably set to about R = 0.1 to 2.0. . Note that when a part of the first wall surface is inclined so as to be balanced with the second wall surface, generally an inclination m that is gentler than an inclination formed in consideration of mold release at the time of lens molding is formed. The
また、壁面群ＷＧｉの中央近傍または中央部の壁面ｗは、例えば、（式６）に示すように、壁面群ＷＧｉの第２の壁面の傾斜幅Ｗｗｉと壁面群ＷＧ（ｉ−１）の第２の壁面の傾斜幅Ｗｗｉ−１との平均値に比例する傾斜幅Ｗｗで形成されてもよい。なお、第１の壁面の傾斜幅Ｗｗは、必ずしも第２の壁面の傾斜幅Ｗｗまたは第２の壁面の傾斜幅Ｗｗの平均値に比例しなくてもよい。
・壁面数Ｓが偶数のとき
Ｗｗｉ、Ｓ／２＝Ｒ・（Ｗｉ＋Ｗｉ−１）／２
および／またはＷｗｉ、Ｓ／２＋１＝Ｒ・（Ｗｉ＋Ｗｉ−１）／２
・壁面数Ｓが奇数のとき
Ｗｗｉ、（Ｓ＋１）／２＝Ｒ・（Ｗｉ＋Ｗｉ−１）／２ …（式６）
Further, the wall surface w near the middle or center portion of the wall surface group WGi, for example, the as shown in (Equation 6), inclined width of the second wall of the wall unit WGi Ww i and the wall group WG (i-1) You may form with the inclination width Ww proportional to the average value with inclination width Ww i-1 of a 2nd wall surface. It should be noted that the slope width Ww of the first wall surface is not necessarily proportional to the slope width Ww of the second wall surface or the average value of the slope width Ww of the second wall surface.
When the number of wall surfaces S is an even number, Ww i, S / 2 = R · (W i + W i-1 ) / 2
And / or Ww i, S / 2 + 1 = R · (W i + W i-1 ) / 2
When the number of wall surfaces S is an odd number, Ww i, (S + 1) / 2 = R · (W i + W i-1 ) / 2 (Expression 6)
図１９（ａ）〜（ｃ）には、図１８に示すように、第２の壁面とバランスするように第１の壁面の一部を傾斜させた場合について、溝深さｄの変動と正規光および不要光の効率との関係が示されている。なお、図１９（ａ）〜（ｃ）は、図１２（ａ）〜（ｃ）に対応している。 19A to 19C, as shown in FIG. 18, when the part of the first wall surface is inclined so as to be balanced with the second wall surface, the variation of the groove depth d and the normal value are shown. The relationship between the efficiency of light and unwanted light is shown. FIGS. 19A to 19C correspond to FIGS. 12A to 12C.
図１９（ａ）に示すように、第１の波長λ１の光ビームでは、不要光１、２の効率が溝深さ変動量Δｄ１１≒Δｄ１２≒−０．０３μｍで略０％となる。図１９（ｂ）に示すように、第２の波長λ２の光ビームでは、不要光１の効率が溝深さ変動量Δｄ２１≒０．０２μｍで略０％となり、不要光２の効率が溝深さ変動量Δｄ２２≒０．００μｍで略０％となる。図１９（ｃ）に示すように、第３の波長λ３の光ビームでは、不要光１、２の効率が溝深さ変動量Δｄ３１、Δｄ３２≒−０．１２μｍ未満で最小となる。 As shown in FIG. 19A, in the light beam with the first wavelength λ1, the efficiency of the unnecessary lights 1 and 2 becomes approximately 0% when the groove depth variation Δd 11 ≈Δd 12 ≈−0.03 μm. As shown in FIG. 19B, in the light beam of the second wavelength λ2, the efficiency of the unnecessary light 1 is substantially 0% when the groove depth variation Δd 21 ≈0.02 μm, and the efficiency of the unnecessary light 2 is the groove. Depth variation amount Δd 22 ≈0.00 μm, which is substantially 0%. As shown in FIG. 19C, in the light beam with the third wavelength λ3, the efficiency of the unnecessary lights 1 and 2 becomes minimum when the groove depth variation amounts Δd 31 and Δd 32 ≈−0.12 μm.
ここで、図１９（ａ）に着目すると、不要光１の効率を最小化する溝深さ変動量Δｄ１１と、不要光２の効率を最小化する溝深さ変動量Δｄ１２との差｜Δｄ１１−Δｄ１２｜が０．００μｍとなっている。また、図１９（ｂ）に着目すると、不要光１の効率を最小化する溝深さ変動量Δｄ２１と、不要光２の効率を最小化する溝深さ変動量Δｄ２２との差｜Δｄ２１−Δｄ２２｜が０．０２μｍとなっている。つまり、第２の壁面にバランスするように傾斜させた第１の壁面を有する場合、図１２に示した同様な壁面を有しない場合（｜Δｄ１１−Δｄ１２｜≒０．０２μｍ、｜Δｄ２１−Δｄ２２｜≒０．０４μｍ）に比べて、第１および第２の波長λ１、λ２の光ビームでは、不要光１と不要光２の間で効率を最小化する溝深さｄの乖離が十分に抑えられている。 Here, focusing on FIG. 19A, the difference between the groove depth variation Δd 11 that minimizes the efficiency of the unnecessary light 1 and the groove depth variation Δd 12 that minimizes the efficiency of the unnecessary light 2 | Δd 11 −Δd 12 | is 0.00 μm. Also, focusing on FIG. 19B, the difference | Δd between the groove depth variation Δd 21 that minimizes the efficiency of the unnecessary light 1 and the groove depth variation Δd 22 that minimizes the efficiency of the unnecessary light 2. 21 −Δd 22 | is 0.02 μm. That is, when the first wall surface is inclined so as to be balanced with the second wall surface, when the similar wall surface shown in FIG. 12 is not provided (| Δd 11 −Δd 12 | ≈0.02 μm, | Δd 21 -Δd 22 | ≈0.04 μm), the light beams having the first and second wavelengths λ 1 and λ 2 have a gap depth d that minimizes the efficiency between the unnecessary light 1 and the unnecessary light 2. It is sufficiently suppressed.
図２０には、図１８に示した回折構造の変形例が示されている。図１８に示した回折構造では、半数以上の壁面群ＷＧ１、ＷＧ３について、第２の壁面にバランスするように中央部の壁面ｗが緩やかに傾斜している。一方、図２０に示す回折構造では、壁面群ＷＧ１〜ＷＧ３のうち３つ、つまり全ての壁面群ＷＧ１、ＷＧ２、ＷＧ３の中央部、つまり壁面ｗ１３、ｗ１４、ｗ２３、ｗ２４、ｗ３３、ｗ３４が他の壁面ｗよりも緩やかに傾斜している。なお、他の構造については、図１８に示した回折構造と同様であるので、詳細な説明を省略する。 FIG. 20 shows a modification of the diffractive structure shown in FIG. In the diffractive structure shown in FIG. 18, the wall surface w of the central portion is gently inclined so as to balance the second wall surface with respect to more than half of the wall surface groups WG1 and WG3. On the other hand, in the diffractive structure shown in FIG. 20, three of the wall surface groups WG1 to WG3, that is, the central portion of all the wall surface groups WG1, WG2, and WG3, that is, the wall surfaces w13, w14, w23, w24, w33, and w34 It is inclined more gently than the wall surface w. Other structures are the same as the diffraction structure shown in FIG. 18, and thus detailed description thereof is omitted.
図２１には、第２の壁面にバランスするように第１の壁面の一部を傾斜させた回折構造の他の例が示されている。図２１に示すように、回折構造には、ステップ数Ｓ＝７の壁面群ＷＧ１、ＷＧ２、ＷＧ３、・・・が半径方向に連続して設けられている。例えば、壁面群ＷＧ１は、壁面ｗ１１〜ｗ１７の７つの壁面と、段面ｓ１１〜ｓ１８の８つの段面（回折面）とを有する。壁面群ＷＧ１とＷＧ２の境界には、壁面ｗ１が形成され、壁面群ＷＧ２とＷＧ３の境界には、壁面ｗ２が形成され、壁面群ＷＧ３とＷＧ４の境界には、壁面ｗ３が形成されている。 FIG. 21 shows another example of the diffractive structure in which a part of the first wall surface is inclined so as to balance the second wall surface. As shown in FIG. 21, the diffractive structure is provided with wall surface groups WG1, WG2, WG3,... For example, the wall surface group WG1 has seven wall surfaces w11 to w17 and eight step surfaces (diffraction surfaces) of step surfaces s11 to s18. A wall surface w1 is formed at the boundary between the wall surface groups WG1 and WG2, a wall surface w2 is formed at the boundary between the wall surface groups WG2 and WG3, and a wall surface w3 is formed at the boundary between the wall surface groups WG3 and WG4.
また、回折構造の壁面ｗには、レンズ成型時の離型を考慮して傾斜が形成されている。つまり、壁面ｗ１１〜ｗ１７、ｗ２１〜ｗ２７、ｗ３１〜ｗ３７には、傾斜幅Ｗｗ１１〜Ｗｗ１７、Ｗｗ２１〜Ｗｗ２７、Ｗｗ３１〜Ｗｗ３７により規定される傾斜が形成されている。壁面ｗ１〜ｗ３には、傾斜幅Ｗｗ１〜Ｗｗ３により規定される傾斜が形成されている。 Further, the wall surface w of the diffractive structure is inclined in consideration of mold release at the time of lens molding. That is, the wall surfaces w11 to w17, w21 to w27, and w31 to w37 are formed with inclinations defined by the inclination widths Ww11 to Ww17, Ww21 to Ww27, and Ww31 to Ww37. In the wall surfaces w1 to w3, inclinations defined by the inclination widths Ww1 to Ww3 are formed.
さらに、壁面群ＷＧ１〜ＷＧ３のうち２つ、つまり半数以上の壁面群ＷＧ１、ＷＧ３の中央部、つまり壁面ｗ１４、ｗ３４が他の壁面ｗよりも緩やかに傾斜している。壁面ｗ１４、ｗ３４は、第２の壁面ｗ１、ｗ３の傾斜幅をＷｗ１、Ｗｗ３とすると、例えば、傾斜幅Ｗｗ１４＝Ｒ・Ｗｗ１、Ｗｗ３４＝Ｒ・Ｗｗ３、Ｒ＝０．５となるように形成されている。 Further, two of the wall surface groups WG1 to WG3, that is, the central portions of the wall surface groups WG1 and WG3 of more than half, that is, the wall surfaces w14 and w34 are inclined more gently than the other wall surfaces w. The wall surfaces w14 and w34 are formed so that, for example, the inclination widths Ww14 = R · Ww1, Ww34 = R · Ww3, and R = 0.5, where the inclination widths of the second wall surfaces w1 and w3 are Ww1 and Ww3. ing.
また、第２の壁面とバランスするように第１の壁面の一部を傾斜させた回折構造に対して、位相段差構造を追加してもよい。ここで、図２２に示すように、第１の波長λ１の１０倍、つまり１０λ１の位相段差構造を追加する一例を考える。図２２に示す例では、回折構造をなす壁面群ＷＧ１〜ＷＧ４のうち、壁面群ＷＧ１、ＷＧ２と壁面群ＷＧ３、ＷＧ４との間に位相差１０λ１／（ｎ１−１）の位相差が付与される。ここで、位相差は、基準面上における壁面群ＷＧ３、ＷＧ４の配置を位相差に相当する距離だけ高くする、換言すれば壁面群ＷＧ３、ＷＧ４の下部に位相差に相当する高さの光学素材の段差を追加することで付与される。ここで、ｎ１とは、第１の波長λ１の光ビームの屈折率を意味する。もちろん、位相段差は、位相差１０λ１／（ｎ１−１）の整数倍の位相差に相当する高さの段差として追加されてもよい。 Further, a phase step structure may be added to the diffraction structure in which a part of the first wall surface is inclined so as to balance with the second wall surface. Here, as shown in FIG. 22, consider an example of adding a phase step structure of 10 times the first wavelength λ1, that is, 10λ1. In the example shown in FIG. 22, among the wall surface groups WG1 to WG4 having a diffractive structure, a phase difference of 10λ1 / (n1-1) is given between the wall surface groups WG1 and WG2 and the wall surface groups WG3 and WG4. . Here, the phase difference increases the arrangement of the wall surface groups WG3 and WG4 on the reference plane by a distance corresponding to the phase difference, in other words, an optical material having a height corresponding to the phase difference below the wall surface groups WG3 and WG4. It is given by adding a step. Here, n1 means the refractive index of the light beam having the first wavelength λ1. Of course, the phase step may be added as a step having a height corresponding to a phase difference that is an integral multiple of the phase difference 10λ1 / (n1-1).
この場合、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３では、１０λ１の位相差は、略６λ２、５λ３の位相差に相当する。よって、図２３に示すように、第１の波長λ１の光の１０波長分の光学距離は、第２の波長λ２の光の６波長分の光路差に相当し、かつ第３の波長λ３の光の５波長分の光路差に相当する。このため、位相段差構造を追加しても、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームの波面が揃うことになり、位相段差構造は、各波長の正規光効率に殆ど影響を及ぼさない。このため、位相段差構造を追加することで、不要光の発生量を抑えることも考えられる。 In this case, for the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3, the phase difference of 10λ1 is substantially equivalent to the phase difference of 6λ2 and 5λ3. Therefore, as shown in FIG. 23, the optical distance of 10 wavelengths of the light of the first wavelength λ1 corresponds to the optical path difference of 6 wavelengths of the light of the second wavelength λ2, and the third wavelength of λ3. This corresponds to an optical path difference for five wavelengths of light. For this reason, even if the phase step structure is added, the wavefronts of the light beams of the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 are aligned, and the phase step structure has almost no influence on the normal light efficiency of each wavelength. Does not reach. For this reason, it is also conceivable to suppress the generation amount of unnecessary light by adding a phase step structure.
以上、回折部５０に光ビームを回折させる領域５１、５２、５３を設ける場合について説明した。しかし、前述した説明は、第１または第２の波長λ１、λ２の光ビームの回折次数が０次以外であれば、位相差付与構造を設ける場合についても同様に当てはまる。これは、位相差付与構造でも、レンズ成型時の離型を考慮して設けられた壁面傾斜は、光ビームを回折させる領域を設ける場合と同様に挙動するためである。例えば、図２４に示す位相差付与構造でも、壁面傾斜に起因して、溝深さｄに対する不要光効率が変動することが確認されている。図２４は、第１、第２、第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームの換算回折次数を１１：−２４：−３３とした位相差付与構造の一例を示している。なお、図２４では、ｘ＝１．０が第１の領域５１と第２の領域５２との境界を示している。よって、位相差付与構造においても、光ビームを回折させる領域を設ける場合と同様に、第２の壁面とバランスするように第１の壁面の一部を傾斜させることで、溝深さｄに対する不要光効率の変動を抑制することができる。 In the above, the case where the diffraction part 50 is provided with the regions 51, 52, and 53 for diffracting the light beam has been described. However, the above description applies similarly to the case where the phase difference providing structure is provided as long as the diffraction order of the light beam having the first or second wavelength λ1 or λ2 is other than the 0th order. This is because even in the phase difference providing structure, the wall surface inclination provided in consideration of the mold release at the time of lens molding behaves in the same manner as in the case of providing the region for diffracting the light beam. For example, even in the phase difference providing structure shown in FIG. 24, it has been confirmed that the unnecessary light efficiency with respect to the groove depth d varies due to the wall surface inclination. FIG. 24 shows an example of a phase difference providing structure in which the converted diffraction orders of the light beams of the first, second, and third wavelengths λ1, λ2, and λ3 are 11: −24: −33. In FIG. 24, x = 1.0 indicates the boundary between the first region 51 and the second region 52. Therefore, also in the phase difference providing structure, as with the case where the region for diffracting the light beam is provided, it is not necessary for the groove depth d by inclining a part of the first wall surface so as to balance the second wall surface. Variations in light efficiency can be suppressed.
［５．本発明を適用した光ピックアップ］
本発明を適用した光ピックアップ３は、対物レンズ３４等の一方の面に設けられ、第１から第３の領域５１、５２、５３を有する回折部５０により、各波長の光ビームに対して領域毎に最適な回折効率および回折角を与えることができる。これにより、光ピックアップ３は、フォーマットが異なる３種類の第１から第３の光ディスク１１、１２、１３の信号記録面における球面収差を十分に低減できる。よって、光ピックアップ３は、異なる３波長λ１、λ２、λ３の光ビームを用いて、３種類の光ディスク１１、１２、１３に対する信号の読取りおよび書込みを可能にする。また、光ピックアップ３を構成する、図４に示した回折部５０を有する対物レンズ３４は、入射した光ビームを所定位置に集光させる集光光学系として機能する。
[5. Optical pickup to which the present invention is applied]
The optical pickup 3 to which the present invention is applied is provided on one surface of the objective lens 34 and the like, and the diffraction unit 50 having the first to third regions 51, 52, and 53 is used for each region of the light beam of each wavelength. Optimum diffraction efficiency and diffraction angle can be given for each case. Thereby, the optical pickup 3 can sufficiently reduce the spherical aberration on the signal recording surfaces of the three types of the first to third optical disks 11, 12, and 13 having different formats. Therefore, the optical pickup 3 enables reading and writing of signals with respect to the three types of optical discs 11, 12, and 13 using light beams having different three wavelengths λ 1, λ 2, and λ 3. Further, the objective lens 34 having the diffraction section 50 shown in FIG. 4 constituting the optical pickup 3 functions as a condensing optical system for condensing the incident light beam at a predetermined position.
同様に、図６（ｂ）に示した回折部５０を有する回折光学素子３５Ｂは、集光光学装置として機能する。集光光学装置は、対物レンズ３４Ｂまたは回折光学素子３５Ｂの一方の面に設けられる回折部５０により、異なる３種類の光ディスク１１、１２、１３に対して光ビームを照射して信号を記録および／または再生する光ピックアップ３に適用可能である。そして、集光光学装置は、光ピックアップ３に用いられることで、３種類の光ディスク１１、１２、１３の信号記録面に対応する光ビームを球面収差を十分に低減した状態で適切に集光することを可能にする。つまり、集光光学装置は、３波長に対して共通の対物レンズ３４Ｂを用いる光ピックアップ３の３波長互換を可能にする。 Similarly, the diffractive optical element 35B having the diffractive portion 50 shown in FIG. 6B functions as a condensing optical device. The condensing optical device records signals by irradiating light beams onto three different types of optical discs 11, 12, and 13 by the diffraction unit 50 provided on one surface of the objective lens 34B or the diffractive optical element 35B. Or it is applicable to the optical pickup 3 to reproduce | regenerate. Then, the condensing optical device is used in the optical pickup 3 so as to appropriately condense the light beam corresponding to the signal recording surfaces of the three types of optical disks 11, 12, and 13 with sufficiently reduced spherical aberration. Make it possible. That is, the condensing optical device enables the three-wavelength compatibility of the optical pickup 3 using the common objective lens 34B for the three wavelengths.
図６（ｂ）に示した回折部５０を有する回折光学素子３５Ｂは、例えば、対物レンズ３４Ｂと一体化してアクチュエータに設けられてもよい。また、アクチュエータのレンズホルダに対する組付け精度を高めるとともに組付けを容易にするために、対物レンズ３４Ｂと回折光学素子３５Ｂを一体化した集光光学ユニットとして構成してもよい。例えば、対物レンズ３４Ｂと回折光学素子３５Ｂは、スペーサ等を用いて位置、間隔および光軸を調整しながらホルダに固定することで、一体化された集光光学ユニットとして構成されてもよい。対物レンズ駆動機構に一体に組み付けることで、例えばトラッキング方向へ変位される等、視野振りの際にも第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームの球面収差を低減させた状態で、各光ディスク２の信号記録面に適切に集光することを可能にする。 The diffractive optical element 35B having the diffractive portion 50 shown in FIG. 6B may be provided in the actuator, for example, integrated with the objective lens 34B. Further, in order to improve the assembly accuracy of the actuator with respect to the lens holder and facilitate the assembly, the objective lens 34B and the diffractive optical element 35B may be integrated as a condensing optical unit. For example, the objective lens 34B and the diffractive optical element 35B may be configured as an integrated condensing optical unit by fixing the objective lens 34B and the diffractive optical element 35B to the holder while adjusting the position, interval, and optical axis using a spacer or the like. By integrally assembling the objective lens driving mechanism, the spherical aberration of the light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3 is reduced even when the field of view is swung, for example, by being displaced in the tracking direction. Thus, it is possible to appropriately collect light on the signal recording surface of each optical disc 2.
つぎに、前述のように構成された光ピックアップ３について、第１から第３の光源部３１、３２、３３から出射された光ビームの光路を図２を参照して説明する。まず、第１の波長λ１の光ビームを出射して、第１の光ディスク１１に対して信号の読取りまたは書き込むときの光路について説明する。第１の光ディスク１１を判別したディスク種類判別部２２は、第１の光源部３１の第１の出射部から第１の波長λ１の光ビームを出射させる。 Next, the optical path of the light beam emitted from the first to third light source units 31, 32, and 33 in the optical pickup 3 configured as described above will be described with reference to FIG. First, an optical path when a light beam having a first wavelength λ1 is emitted and a signal is read or written on the first optical disc 11 will be described. The disc type discriminating unit 22 that discriminates the first optical disc 11 emits the light beam having the first wavelength λ1 from the first emitting unit of the first light source unit 31.
第１の出射部から出射された第１の波長λ１の光ビームは、第１のグレーティング３９によりトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに分割され、第２のビームスプリッタ３７に入射される。第２のビームスプリッタ３７に入射された第１の波長λ１の光ビームは、ミラー面３７ａにより反射され、第３のビームスプリッタ３８側に出射される。 The light beam having the first wavelength λ1 emitted from the first emission unit is divided into three beams for detection of a tracking error signal or the like by the first grating 39, and is incident on the second beam splitter 37. . The light beam having the first wavelength λ1 incident on the second beam splitter 37 is reflected by the mirror surface 37a and emitted to the third beam splitter 38 side.
第３のビームスプリッタ３８に入射された第１の波長λ１の光ビームは、ミラー面３８ａを透過して、コリメータレンズ４２側に出射され、コリメータレンズ４２により発散角を変換されて略平行光となる。ついで、１／４波長板４３により所定位相差を付与され、立上げミラー４４で反射されて対物レンズ３４側に出射される。 The light beam having the first wavelength λ1 incident on the third beam splitter 38 is transmitted through the mirror surface 38a and emitted to the collimator lens 42 side, and the divergence angle is converted by the collimator lens 42 to obtain substantially parallel light. Become. Next, a predetermined phase difference is given by the quarter wavelength plate 43, reflected by the rising mirror 44, and emitted toward the objective lens 34.
対物レンズ３４に入射した第１の波長λ１の光ビームは、入射側の面に設けられた回折部５０の第１から第３の領域５１、５２、５３により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ前述のように所定次数の回折光が支配的となるように回折される。それとともに、対物レンズ３４のレンズ曲面の屈折機能により、第１の光ディスク１１の信号記録面に適切に集光される。このとき、第１の波長λ１の光ビームは、各領域を通過した光ビームが球面収差を低減可能な状態となるように適切に集光される。なお、対物レンズ３４から出射される第１の波長λ１の光ビームは、所定の回折機能を有する状態とされるとともに、開口制限された状態とされている。 The light beam having the first wavelength λ 1 incident on the objective lens 34 is transmitted through each region by the first to third regions 51, 52, and 53 of the diffractive portion 50 provided on the incident side surface. Each is diffracted so that the diffracted light of a predetermined order becomes dominant as described above. At the same time, the light is appropriately condensed on the signal recording surface of the first optical disk 11 by the refractive function of the curved surface of the objective lens 34. At this time, the light beam having the first wavelength λ1 is appropriately condensed so that the light beam that has passed through each region is in a state in which spherical aberration can be reduced. The light beam having the first wavelength λ1 emitted from the objective lens 34 is in a state having a predetermined diffraction function and a state in which the aperture is limited.
第１の光ディスク１１により集光された光ビームは、信号記録面で反射し、対物レンズ３４、立上げミラー４４、１／４波長板４３、コリメータレンズ４２を経由して、第３のビームスプリッタ３８のミラー面３８ａで反射されて光検出器４５に出射される。第３のビームスプリッタ３８で反射された往路の光ビームから光路分岐された光ビームは、マルチレンズ４６により光検出器４５に収束されて検出される。 The light beam condensed by the first optical disk 11 is reflected by the signal recording surface, and passes through the objective lens 34, the rising mirror 44, the quarter wavelength plate 43, and the collimator lens 42, and then the third beam splitter. The light is reflected by the mirror surface 38 a of 38 and emitted to the photodetector 45. The light beam branched from the forward light beam reflected by the third beam splitter 38 is converged on the photodetector 45 by the multi lens 46 and detected.
つぎに、第２の波長λ２の光ビームを出射して、第２の光ディスク１２に対して信号を読取りまたは書込むときの光路について説明する。第２の光ディスク１２を判別したディスク種別判別部２２は、第２の光源部３２の第２の出射部から第２の波長λ２の光ビームを出射させる。 Next, an optical path when a light beam having the second wavelength λ2 is emitted and a signal is read from or written to the second optical disk 12 will be described. The disc type discriminating unit 22 that discriminates the second optical disc 12 emits the light beam having the second wavelength λ 2 from the second emitting unit of the second light source unit 32.
第２の出射部から出射された第２の波長λ２の光ビームは、第２のグレーティング４０によりトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに分割され、第１のビームスプリッタ３６に入射される。第１のビームスプリッタ３６に入射された第２の波長λ２の光ビームは、ミラー面３６ａを透過し、第２のビームスプリッタ３７のミラー面３７ａも透過し、第３のビームスプリッタ３８側に出射される。 The light beam having the second wavelength λ2 emitted from the second emission part is divided into three beams by the second grating 40 for detection of a tracking error signal and the like, and is incident on the first beam splitter 36. . The light beam having the second wavelength λ2 incident on the first beam splitter 36 is transmitted through the mirror surface 36a, is also transmitted through the mirror surface 37a of the second beam splitter 37, and is emitted to the third beam splitter 38 side. Is done.
第３のビームスプリッタ３８に入射された第２の波長λ２の光ビームは、ミラー面３８ａを透過し、コリメータレンズ４２側に出射され、コリメータレンズ４２により発散角を変換されて拡散光の状態とされる。ついで、１／４波長板４３により所定位相差を付与され、立上げミラー４４で反射されて対物レンズ３４側に出射される。 The light beam having the second wavelength λ2 incident on the third beam splitter 38 is transmitted through the mirror surface 38a, emitted to the collimator lens 42 side, the divergence angle is converted by the collimator lens 42, and the diffused light state is obtained. Is done. Next, a predetermined phase difference is given by the quarter wavelength plate 43, reflected by the rising mirror 44, and emitted toward the objective lens 34.
対物レンズ３４に入射した第２の波長λ２の光ビームは、入射側の面に設けられた回折部５０の第１および第２の領域５１、５２により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ前述のように所定次数の回折光が支配的となるように回折される。それとともに、対物レンズ３４のレンズ曲面の屈折機能により、第２の光ディスク１２の信号記録面に適切に集光される。このとき、第２の波長λ２の光ビームは、第１および第２の領域５１、５２を通過した光ビームが球面収差を低減可能な状態となるように適切に集光される。 The light beam having the second wavelength λ2 incident on the objective lens 34 is transmitted through each region by the first and second regions 51 and 52 of the diffractive portion 50 provided on the incident side surface. In this way, the diffracted light of a predetermined order is diffracted so as to be dominant. At the same time, the light is appropriately condensed on the signal recording surface of the second optical disk 12 by the refractive function of the curved surface of the objective lens 34. At this time, the light beam having the second wavelength λ2 is appropriately condensed so that the light beam that has passed through the first and second regions 51 and 52 can reduce the spherical aberration.
なお、第３の領域５３を通過する第２の波長λ２の光ビームは、前述した作用により、第２の光ディスク１２の信号記録面に集光されない状態とされており、つまり、適切に開口制限の効果が得られる状態とされている。なお、第２の光ディスク１２の信号記録面で反射された光ビームの復路側の光路については、前述した第１の波長λ１の光ビームと同様であるので、説明を省略する。 The light beam having the second wavelength λ2 that passes through the third region 53 is not focused on the signal recording surface of the second optical disk 12 by the above-described action, that is, the aperture is appropriately limited. It is supposed that the effect of is obtained. Note that the optical path on the return path side of the light beam reflected by the signal recording surface of the second optical disc 12 is the same as that of the light beam having the first wavelength λ1 described above, and a description thereof will be omitted.
つぎに、第３の波長λ３の光ビームを出射して、第３の光ディスク１３に対して信号を読取りまたは書込むときの光路について説明する。第３の光ディスク１３を判別したディスク種別判別部２２は、第３の光源部３３の第３の出射部から第３の波長λ３の光ビームを出射させる。 Next, an optical path when a light beam having the third wavelength λ3 is emitted and a signal is read or written on the third optical disc 13 will be described. The disc type discriminating unit 22 that discriminates the third optical disc 13 emits the light beam having the third wavelength λ3 from the third emitting unit of the third light source unit 33.
第３の出射部から出射された第３の波長λ３の光ビームは、第３のグレーティング４１によりトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに分割され、第１のビームスプリッタ３６に入射される。第１のビームスプリッタ３６に入射された第３の波長λ３の光ビームは、ミラー面３６ａで反射し、第２のビームスプリッタ３７のミラー面３７ａを透過し、第３のビームスプリッタ３８側に出射される。 The light beam of the third wavelength λ3 emitted from the third emission part is divided into three beams for detection of a tracking error signal or the like by the third grating 41, and is incident on the first beam splitter 36. . The light beam having the third wavelength λ3 incident on the first beam splitter 36 is reflected by the mirror surface 36a, passes through the mirror surface 37a of the second beam splitter 37, and is emitted to the third beam splitter 38 side. Is done.
第３のビームスプリッタ３８に入射された第３の波長λ３の光ビームは、ミラー面３８ａを透過し、コリメータレンズ４２側に出射され、コリメータレンズ４２により発散角を変換されて拡散光の状態とされる。ついで、１／４波長板４３により所定位相差を付与され、立上げミラー４４で反射されて対物レンズ３４側に出射される。 The light beam of the third wavelength λ3 incident on the third beam splitter 38 is transmitted through the mirror surface 38a, emitted to the collimator lens 42 side, the divergence angle is converted by the collimator lens 42, and the state of the diffused light is obtained. Is done. Next, a predetermined phase difference is given by the quarter wavelength plate 43, reflected by the rising mirror 44, and emitted toward the objective lens 34.
対物レンズ３４に入射した第３の波長λ３の光ビームは、入射側の面に設けられた回折部５０の第１の領域５１により、この領域を通過した光ビームがそれぞれ前述のように所定次数の回折光が支配的となるように回折される。それとともに、対物レンズ３４のレンズ曲面の屈折機能により、第３の光ディスク１３の信号記録面に適切に集光される。このとき、第３の波長λ３の光ビームは、第１の領域５１を通過した光ビームが球面収差を低減可能な状態となるように適切に集光される。 The light beam having the third wavelength λ3 incident on the objective lens 34 is transmitted through the first region 51 of the diffractive portion 50 provided on the incident side surface so that the light beam having passed through this region has a predetermined order as described above. Are diffracted so that the diffracted light becomes dominant. At the same time, the light is appropriately focused on the signal recording surface of the third optical disk 13 by the refractive function of the curved surface of the objective lens 34. At this time, the light beam having the third wavelength λ3 is appropriately condensed so that the light beam that has passed through the first region 51 is in a state in which spherical aberration can be reduced.
なお、第２および第３の領域５２、５３を通過する第３の波長λ３の光ビームにより発生する回折光は、前述したフレア効果により、第３の光ディスク１３の信号記録面に集光されない状態とされており、つまり、適切に開口制限の効果が得られる状態とされている。 なお、第３の光ディスク１３の信号記録面で反射された光ビームの復路側の光路については、前述した第１の波長λ１の光ビームと同様であるので、説明を省略する。 The diffracted light generated by the light beam having the third wavelength λ3 passing through the second and third regions 52 and 53 is not condensed on the signal recording surface of the third optical disc 13 due to the flare effect described above. That is, it is in a state where the effect of restricting the aperture can be obtained appropriately. The optical path on the return path side of the light beam reflected by the signal recording surface of the third optical disc 13 is the same as that of the light beam having the first wavelength λ1 described above, and a description thereof will be omitted.
本発明を適用したピックアップ３は、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームを出射する第１から第３の出射部と、対物レンズ３４等と、往路の光路上に配置される対物レンズ３４等の一方に設けられる回折部５０とを有する。そして、回折部５０が第１から第３の領域５１、５２、５３を有し、第１および第２の領域５１、５２が、所定の深さｄを有する輪帯状の回折構造とされる。また、第１および第２の領域５１、５２は、各波長の光ビームに対して所定次数の回折光が支配的となるように発生させる第１および第２の回折構造を有する。また、第３の領域５３は、所定の回折機能と屈折機能とともに、開口制限機能を有している。 The pickup 3 to which the present invention is applied is disposed on the optical path of the forward path, the first to third emission sections that emit the light beams of the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3, the objective lens 34, and the like. And a diffractive portion 50 provided on one of the objective lens 34 and the like. The diffractive portion 50 has first to third regions 51, 52, and 53, and the first and second regions 51 and 52 have an annular diffractive structure having a predetermined depth d. The first and second regions 51 and 52 have first and second diffractive structures that are generated so that a predetermined order of diffracted light is dominant with respect to the light beam of each wavelength. The third region 53 has an aperture limiting function as well as a predetermined diffraction function and refraction function.
光ピックアップ３は、かかる構成により、使用波長を異にする３種類の光ディスク１１、１２、１３に対して、共通の１の対物レンズ３４を用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能にする。よって、光ピックアップ３は、構成を複雑化することなしに、対物レンズ３４等を共通として３波長互換を実現してそれぞれの光ディスク１１、１２、１３に対して良好に情報信号を記録および／または再生することを可能にする。 With this configuration, the optical pickup 3 appropriately applies the corresponding light beam to the signal recording surface with respect to the three types of optical disks 11, 12, and 13 having different operating wavelengths by using one common objective lens 34. Allows to collect light. Therefore, the optical pickup 3 can record the information signal and / or record the information on the respective optical discs 11, 12, and 13 with the objective lens 34 and the like in common without complicating the configuration. Allows playback.
つまり、本発明を適用した光ピックアップ３は、第１から第３の波長λ１、λ２、λ３の光ビームの光路内の一面に設けられた回折部５０により最適な回折効率および回折角を得ることで、異なる波長の光ビームを用いて、信号の読取りおよび書込みを可能にする。つまり、光ピックアップ３は、複数種類の光ディスク１１、１２、１３に対して３波長互換を可能とするとともに、対物レンズ３４等の光学部品を共通化することができる。これにより、光ピックアップ３は、部品点数を削減して、構成の簡素化および小型化を可能にし、高生産性、高コスト化を実現する。 In other words, the optical pickup 3 to which the present invention is applied obtains the optimum diffraction efficiency and diffraction angle by the diffraction section 50 provided on one surface in the optical path of the light beams having the first to third wavelengths λ1, λ2, and λ3. Thus, it is possible to read and write signals using light beams of different wavelengths. That is, the optical pickup 3 can be compatible with a plurality of types of optical disks 11, 12, and 13, and can share optical components such as the objective lens 34. Thereby, the optical pickup 3 can reduce the number of parts, simplify the configuration and reduce the size, and realize high productivity and high cost.
そして、本発明を適用した光ピックアップ３は、内輪帯としての第１の領域５１による次数（ｋ１ｉ、ｋ２ｉ、ｋ３ｉ）が例えば（＋１、−２、−３）となる。よって、光ピックアップ３は、球面収差を低減でき、作動距離および焦点距離を最適化でき、製造上有利な構成となる。つまり、光ピックアップ３は、球面収差を適切に低減できる次数の回折光を支配的とすることで、各波長の光ビームを対応する光ディスク１１、１２、１３の信号記録面に適切なスポットを集光させることができる。 In the optical pickup 3 to which the present invention is applied, the order (k1i, k2i, k3i) by the first region 51 as the inner ring zone is, for example, (+1, -2, -3). Therefore, the optical pickup 3 can reduce the spherical aberration, can optimize the working distance and the focal length, and has an advantageous configuration in manufacturing. That is, the optical pickup 3 collects appropriate spots on the signal recording surfaces of the corresponding optical disks 11, 12, and 13 by controlling the diffracted light of the order that can appropriately reduce the spherical aberration. Can be lighted.
また、光ピックアップ３には、図１８に示したように、回折部５０の第１の領域５１に複数の壁面群ＷＧ（階段形状）からなる第１の回折構造が設けられる。また、第１の回折構造の壁面ｗには、レンズ成型時における離型を考慮して、ある程度の傾斜が形成される。そして、壁面傾斜により増加した不要光により、フォーカスサーボの動作が不安定となる場合があった。 As shown in FIG. 18, the optical pickup 3 is provided with a first diffractive structure including a plurality of wall surface groups WG (stepped shape) in the first region 51 of the diffractive portion 50. In addition, a certain degree of inclination is formed on the wall surface w of the first diffractive structure in consideration of mold release at the time of lens molding. Further, the operation of the focus servo may become unstable due to unnecessary light increased due to the wall surface inclination.
しかし、本発明を適用した光ピックアップ３では、第１の回折構造に設けられた複数の壁面群ＷＧのうち半数以上の壁面群ＷＧに、各壁面群ＷＧの中央近傍に位置し、かつ各壁面群ＷＧに含まれる他の壁面ｗの平均傾きよりも小さい傾きの壁面ｗが設けられる。つまり、隣接する壁面群ＷＧの間に形成された壁面ｗ（第２の壁面）とバランスするように、壁面群ＷＧに形成された壁面ｗ（第１の壁面）の一部が緩やかに傾斜される。これにより、壁面群ＷＧに形成された第１の壁面と、隣接する壁面群ＷＧの間に形成された第２の壁面との間に生じていた形状的なアンバランスが解消され、壁面傾斜に起因した不要光の増加を抑制することができる。 However, in the optical pickup 3 to which the present invention is applied, more than half of the plurality of wall surface groups WG provided in the first diffraction structure are positioned in the vicinity of the center of each wall surface group WG, and A wall surface w having an inclination smaller than the average inclination of the other wall surfaces w included in the group WG is provided. That is, a part of the wall surface w (first wall surface) formed in the wall surface group WG is gently inclined so as to balance with the wall surface w (second wall surface) formed between the adjacent wall surface groups WG. The As a result, the geometrical imbalance occurring between the first wall surface formed on the wall surface group WG and the second wall surface formed between the adjacent wall surface groups WG is eliminated, and the wall surface is inclined. The increase in unnecessary light caused can be suppressed.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
１ 光ディスク装置
２ 光ディスク
３ 光ピックアップ
４ スピンドルモータ
５ 送りモータ
７ システムコントローラ
９ サーボ制御部
２２ ディスク種類判別部
３１ 第１の光源部
３２ 第２の光源部
３３ 第３の光源部
３４ 対物レンズ
３６ 第１のビームスプリッタ
３７ 第２のビームスプリッタ
３８ 第３のビームスプリッタ
３９ 第１のグレーティング
４０ 第２のグレーティング
４１ 第３のグレーティング
４２ コリメータレンズ
４３ １／４波長板
４４ 立上げミラー
４５ 光検出器
４６ マルチレンズ
５０ 回折部
５１ 第１の領域
５２ 第２の領域
５３ 第３の領域
ＷＧ 壁面群
ｗ 壁面
ｓ 段面
Ｗｗ 傾斜幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical disk apparatus 2 Optical disk 3 Optical pick-up 4 Spindle motor 5 Feeding motor 7 System controller 9 Servo control part 22 Disk type discrimination | determination part 31 1st light source part 32 2nd light source part 33 3rd light source part 34 Objective lens 36 1st Beam splitter 37 Second beam splitter 38 Third beam splitter 39 First grating 40 Second grating 41 Third grating 42 Collimator lens 43 1/4 wavelength plate 44 Rising mirror 45 Photo detector 46 Multi lens 50 Diffraction part 51 1st area | region 52 2nd area | region 53 3rd area | region WG Wall surface group w Wall surface s Step surface Ww Inclination width
Claims (9)
入射側の面に所定構造を有する回折部を備え、
前記回折部は、最内周部に設けられ前記光ビームを回折させ、または前記光ビームに位相差を付与する第１の領域と、前記第１の領域の外側に設けられ前記光ビームを回折させ、または前記光ビームに位相差を付与する第２の領域と、前記第２の領域の外側に設けられる第３の領域とを有し、
前記第１から第３の領域は、前記波長λ１の光ビームが前記第１から第３の領域に相当する開口径となり、前記波長λ２の光ビームが前記第１から第２の領域に相当する開口径となり、前記波長λ３の光ビームが前記第１の領域に相当する開口径となり、
前記第１の領域には、輪帯状でかつ所定の深さを有する構造が形成され、前記第１の領域の構造は、壁面と段面からなる複数の階段形状が輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造をなし、
前記複数の階段形状は、光軸に対する前記壁面の傾きの符号の変化点により区分される複数の壁面群を有し、
前記複数の壁面群のうち半数以上の壁面群は、各壁面群の中央近傍に位置し、かつ前記各壁面群に含まれる他の壁面の平均傾きよりも緩やかな傾きの壁面を有する、対物レンズ。 An objective lens that condenses light beams of at least three wavelengths λ1, λ2, and λ3 (λ1 <λ2 <λ3) on a signal recording surface of a corresponding optical disc,
A diffractive portion having a predetermined structure on the incident side surface,
The diffractive portion is provided at the innermost peripheral portion to diffract the light beam or to add a phase difference to the light beam, and is provided outside the first region to diffract the light beam. Or a second region that imparts a phase difference to the light beam, and a third region that is provided outside the second region,
In the first to third regions, the light beam having the wavelength λ1 has an aperture diameter corresponding to the first to third regions, and the light beam having the wavelength λ2 corresponds to the first to second regions. An aperture diameter, and the light beam having the wavelength λ3 has an aperture diameter corresponding to the first region,
In the first region, a ring-shaped structure having a predetermined depth is formed, and the structure of the first region has a plurality of staircase shapes each having a wall surface and a step surface continuous in the radial direction of the ring zone. A periodically formed periodic structure,
The plurality of staircase shapes have a plurality of wall surface groups separated by changing points of the sign of the inclination of the wall surface with respect to the optical axis,
An objective lens in which more than half of the plurality of wall surface groups have wall surfaces that are located near the center of each wall surface group and have an inclination that is gentler than the average inclination of the other wall surfaces included in each wall surface group. .
Ｓが偶数のとき、ｍＳ／２＜ｍＳ／２−１および／またはｍＳ／２＋１＜ｍＳ／２＋２であり、
Ｓが奇数のとき、ｍ（Ｓ＋１）／２＜ｍ（Ｓ＋１）／２−１である、請求項１から４のいずれか１項に記載の対物レンズ。 The wall numbers j = 1, 2 in order from the center of the optical axis with the wall surface of the wall surface groups,., Assigned to S, the wall numbers j = 1,2, ..., m 1 the inclination of the wall surface of the S, m 2 ... m S
When S is an even number, m S / 2 <m S / 2-1 and / or m S / 2 + 1 <m S / 2 + 2 ;
The objective lens according to any one of claims 1 to 4, wherein when S is an odd number, m (S + 1) / 2 <m (S + 1) / 2-1 .
Ｓが偶数のとき、ＷＳ／２＝Ｒ・（Ｗｉ＋Ｗｉ−１）／２および／またはｗＳ／２＋１＝Ｒ・（Ｗｉ＋Ｗｉ−１）／２であり、
Ｓが奇数のとき、Ｗ（Ｓ＋１）／２＝Ｒ・（Ｗｉ＋Ｗｉ−１）／２であり、
０．１＜Ｒ＜２．０である、請求項１から６のいずれか１項に記載の対物レンズ。 A wall number j = 1, 2,..., S is sequentially assigned to the wall surface of each wall group from the center of the optical axis, and a width corresponding to the inclination of the wall surface number j = 1, 2,. 1 , W 2 ,... W S, and widths corresponding to the inclinations of the wall surfaces located at the boundary between adjacent wall surface groups as W i and W i + 1 ,
When S is an even number, W S / 2 = R · (W i + W i-1 ) / 2 and / or w S / 2 + 1 = R · (W i + W i-1 ) / 2,
When S is an odd number, W (S + 1) / 2 = R · (W i + W i-1 ) / 2
The objective lens according to claim 1, wherein 0.1 <R <2.0.
前記波長λ１、λ２、λ３の光ビームの光路上に配置される光学素子または前記対物レンズの一面に設けられ、前記波長λ１、λ２、λ３の光ビームを互換して前記対物レンズにより前記対応する光ディスクの信号記録面上に集光させる回折部とを備え、
前記回折部は、最内周部に設けられ前記光ビームを回折させ、または前記光ビームに位相差を付与する第１の領域と、前記第１の領域の外側に設けられ前記光ビームを回折させ、または前記光ビームに位相差を付与する第２の領域と、前記第２の領域の外側に設けられる第３の領域とを有し、
前記第１から第３の領域は、前記波長λ１の光ビームが前記第１から第３の領域に相当する開口径となり、前記波長λ２の光ビームが前記第１から第２の領域に相当する開口径となり、前記波長λ３の光ビームが前記第１の領域に相当する開口径となり、
前記第１の領域には、輪帯状でかつ所定の深さを有する構造が形成され、前記第１の領域の構造は、壁面と段面からなる複数の階段形状が輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造をなし、
前記複数の階段形状は、光軸に対する前記壁面の傾きの符号の変化点により区分される複数の壁面群を有し、
前記複数の壁面群のうち半数以上の壁面群は、各壁面群の中央近傍に位置し、かつ前記各壁面群に含まれる他の壁面の平均傾きよりも緩やかな傾きの壁面を有する、光ピックアップ。 An objective lens that condenses light beams of at least three wavelengths λ1, λ2, and λ3 (λ1 <λ2 <λ3) on the signal recording surface of the corresponding optical disc;
Provided on one surface of the optical element or the objective lens arranged on the optical path of the light beam of the wavelengths λ1, λ2, and λ3, and the light beams of the wavelengths λ1, λ2, and λ3 are compatible with each other by the objective lens. A diffraction section for condensing on the signal recording surface of the optical disc,
The diffractive portion is provided at the innermost peripheral portion to diffract the light beam or to add a phase difference to the light beam, and is provided outside the first region to diffract the light beam. Or a second region that imparts a phase difference to the light beam, and a third region that is provided outside the second region,
In the first to third regions, the light beam having the wavelength λ1 has an aperture diameter corresponding to the first to third regions, and the light beam having the wavelength λ2 corresponds to the first to second regions. An aperture diameter, and the light beam having the wavelength λ3 has an aperture diameter corresponding to the first region,
In the first region, a ring-shaped structure having a predetermined depth is formed, and the structure of the first region has a plurality of staircase shapes each having a wall surface and a step surface continuous in the radial direction of the ring zone. A periodically formed periodic structure,
The plurality of staircase shapes have a plurality of wall surface groups separated by changing points of the sign of the inclination of the wall surface with respect to the optical axis,
More than half of the plurality of wall groups are located near the center of each wall group and have an inclined wall surface that has a gentler inclination than the average inclination of the other wall surfaces included in each wall group. .
前記光ピックアップは、
少なくとも３つの波長λ１、λ２、λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光ビームを互換して、対応する光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
前記波長λ１、λ２、λ３の光ビームの光路上に配置される光学素子または前記対物レンズの一面に設けられ、前記波長λ１、λ２、λ３の光ビームを互換して前記対物レンズにより前記対応する光ディスクの信号記録面上に集光させる回折部とを備え、
前記回折部は、最内周部に設けられ前記光ビームを回折させ、または前記光ビームに位相差を付与する第１の領域と、前記第１の領域の外側に設けられ前記光ビームを回折させ、または前記光ビームに位相差を付与する第２の領域と、前記第２の領域の外側に設けられる第３の領域とを有し、
前記第１から第３の領域は、前記波長λ１の光ビームが前記第１から第３の領域に相当する開口径となり、前記波長λ２の光ビームが前記第１から第２の領域に相当する開口径となり、前記波長λ３の光ビームが前記第１の領域に相当する開口径となり、
前記第１の領域には、輪帯状でかつ所定の深さを有する構造が形成され、前記第１の領域の構造は、壁面と段面からなる複数の階段形状が輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造をなし、
前記複数の階段形状は、光軸に対する前記壁面の傾きの符号の変化点により区分される複数の壁面群を有し、
前記複数の壁面群のうち半数以上の壁面群は、各壁面群の中央近傍に位置し、かつ前記各壁面群に含まれる他の壁面の平均傾きよりも緩やかな傾きの壁面を有する、光ディスク装置。
An optical pickup that records and / or reproduces an information signal by selectively irradiating a plurality of light beams having different wavelengths to a plurality of types of optical disks that are driven to rotate;
The optical pickup is
An objective lens that condenses light beams of at least three wavelengths λ1, λ2, and λ3 (λ1 <λ2 <λ3) on the signal recording surface of the corresponding optical disc;
Provided on one surface of the optical element or the objective lens arranged on the optical path of the light beam of the wavelengths λ1, λ2, and λ3, and the light beams of the wavelengths λ1, λ2, and λ3 are compatible with each other by the objective lens. A diffraction section for condensing on the signal recording surface of the optical disc,
The diffractive portion is provided at the innermost peripheral portion to diffract the light beam or to add a phase difference to the light beam, and is provided outside the first region to diffract the light beam. Or a second region that imparts a phase difference to the light beam, and a third region that is provided outside the second region,
In the first to third regions, the light beam having the wavelength λ1 has an aperture diameter corresponding to the first to third regions, and the light beam having the wavelength λ2 corresponds to the first to second regions. An aperture diameter, and the light beam having the wavelength λ3 has an aperture diameter corresponding to the first region,
In the first region, a ring-shaped structure having a predetermined depth is formed, and the structure of the first region has a plurality of staircase shapes each having a wall surface and a step surface continuous in the radial direction of the ring zone. A periodically formed periodic structure,
The plurality of staircase shapes have a plurality of wall surface groups separated by changing points of the sign of the inclination of the wall surface with respect to the optical axis,
More than half of the plurality of wall surface groups are located near the center of each wall surface group, and have an inclined wall surface that is gentler than the average inclination of the other wall surfaces included in each wall surface group. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010221551A JP2012079366A (en) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | Objective, optical pickup, and optical disk drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010221551A JP2012079366A (en) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | Objective, optical pickup, and optical disk drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012079366A true JP2012079366A (en) | 2012-04-19 |
Family
ID=46239431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010221551A Withdrawn JP2012079366A (en) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | Objective, optical pickup, and optical disk drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2012079366A (en) |
-
2010
- 2010-09-30 JP JP2010221551A patent/JP2012079366A/en not_active Withdrawn
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