JP3840737B2

JP3840737B2 - Optical pickup device and objective lens for optical pickup device

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Publication number: JP3840737B2
Application number: JP12403897A
Authority: JP
Inventors: 克哉八木
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2017-05-14
Also published as: JPH1055564A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ピックアップ装置及び該対物レンズに係わり、更に詳しくは、光情報記録媒体の情報記録面上にレーザー光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置、及びその装置に用いられる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光情報記録媒体の情報記録面上にレーザー光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、情報記録面上に情報を記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置が知られている。前記光情報記録媒体としては、種々のものがあり、第２の光情報記録媒体として例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）、第１の光情報記録媒体として例えば、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）がある。
【０００３】
このＤＶＤでは、大容量化のため光ピックアップ装置の光源として波長λが６３５から６９０ｎｍの赤色半導体レーザー、対物レンズの開口数ＮＡとして０．６、更に透明基板の厚みを従来のＣＤの半分の０．６ｍｍとしている。又トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍと従来のＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８７μｍの半分以下に高密度化されている。
【０００４】
（１）一つの集光光学系で異なる厚みの透明基板を有する光情報記録媒体の記録及び／又は再生できる光ピックアップ装置及び光ピックアップ用対物レンズについて、本出願人はすでに、特願平８−２１２２５号で出願している。この出願を例示すると、第１の光情報記録媒体（例えばＤＶＤ）用光ピックアップ装置で従来の第２の光情報記録媒体（例えばＣＤ）等を再生するとき、レーザー光源がＣＤ用の７８０ｎｍに比べ短波長の６３５ｎｍ〜６９０ｎｍであって、この分だけ読み取りに必要な対物レンズの有効な開口数ＮＡが小さく（０．２６〜０．４０）、この範囲内の光束でＤＶＤ再生用の集光光学系のままで読み出しを行うものである。更に詳しく図面に基づき説明すると、図１２は光ピックアップ装置の集光光学系を示す図で、図１２（Ａ）は第１の光情報記録媒体に対応する配置で、図１２（Ｂ）は第２の光情報記録媒体に対応する配置である。図１２（Ａ）で、レーザー光源１２から出射した光束は、コリメータレンズ３２を通って略平行光束となり、絞り３３で所定の光束に制限されて、後述する対物レンズ３１に入射する。対物レンズ３１に入射した光束は集光され、第１の光情報記録媒体５１（ＤＶＤ）の透明基板５２を通して情報記録面５３上に集光される。同様にして、図１２（Ｂ）では第２の光情報記録媒体５４（ＣＤ）の透明基板５５を通して情報記録面５６上に集光される。なお、図で点線の光束が有効な読み取りに寄与する。図１３は図１２の対物レンズの球面収差図で、図１３（Ａ）は第１の透明基板を介したときの対物レンズの球面収差図で、図１３（Ｂ）は第２の透明基板を介したときの対物レンズの球面収差図である。この対物レンズは平行光束が入射したときに第１の光情報記録媒体の透明基板（厚みｔ₁）を通して開口数ＮＡ１の光スポットを情報記録面上へ結像させるようになっている。更に、この対物レンズは開口数ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が球面収差が補正過剰（オーバー）となっている。このことにより、厚みｔ₂の透明基板を介した時のＮＡ２の範囲内での波面収差を小さくしている。また、このような光ピックアップ装置では光検出器として多分割された受光素子により、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号等を検出する方式を用いている。
【０００５】
更に、（２）一つの集光光学系で異なる厚みの透明基板を有する光情報記録媒体の記録及び／又は再生ができる他の光ピックアップ装置を図面に基づき説明する。図１４は本出願人が特願平７−１０５４６３号で出願した光ピックアップ装置の構成図で、図１４（Ａ）は第１の光情報記録媒体に対応する配置で、図１４（Ｂ）は第２の光情報記録媒体に対応する配置である。図１４（Ａ）で、レーザー光源１２から出射した光束は、ホログラムビームスプリッタ３４を通過して光軸方向に移動可能な枠４４で保持されたコリメータレンズ３２を通って略平行光束となり、絞り３３で所定の光束に制限されて対物レンズ３１に入射する。対物レンズ３１に入射した光束は集光され透明基板５２を通して情報記録面５３上に集光される。この情報記録面５３で情報ピットにより変調されて反射した光束は、対物レンズ３１、コリメータレンズ３２を介してホログラムビームスプリッタ３４に戻り、ここでレーザー光源１２の光路から分離され、光検出器１３へ入射する。この光検出器１３は多分割されたＰＩＮフォトダイオードで構成され、各素子より、入射した光束の強度に比例した電流を出力し、この電流を図示しない検出回路系に送り、情報信号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号を得る。また磁気回路とコイル等で構成される図示しない２次元アクチュエータで一体的に設けられている対物レンズ３１と絞り３３を制御して常に、情報トラック上に光スポット位置を合わせるように構成されている。図１４（Ｂ）で、第２の光情報記録媒体の読み取り時はレンズ移動機構４１によりコリメータレンズ３２を光軸方向レーザー光源側の所定位置へ移動させ、開口数ＮＡを調節するため、絞り部材４２で第２の絞り４３を光路中に挿入する。このようにコリメータレンズ３２を光軸上で移動させることで対物レンズに入射する光束の発散度を変化させ、基板の厚みの違いによる球面収差を打ち消すことができ、基板厚みの異なる光情報記録媒体の情報を読み出すことができるようになっている。なお、コリメータレンズ３２は少なくとも１面に非球面を用いることにより略無収差とでき、対物レンズ３１へは無収差の平行光線を入射させることができる。対物レンズ３１も同様に少なくとも１面に非球面を用いることにより球面収差をゼロに補正できる。２面に非球面を用いることにより更にコマ収差も良好に補正出来る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の（１）に記載の例示の光ピックアップ装置（図１２）では、集光光学系の対物レンズ３１の球面収差を小さく、かつ、第２の厚みの光情報記録媒体の読み取り時に有効なＮＡの範囲を越える光が検出器に戻るのを抑制する必要がある。また、この光ピックアップ装置に用いる対物レンズにおいて、１つの集光光学系で光情報記録媒体の異なる透明基板を介しても、球面収差が少なく、またノイズ光が光検出器に戻るのを抑制できる対物レンズが望まれる。
【０００７】
また、前述の（１）に記載の光ピックアップ装置において、１つの集光光学系で光情報記録媒体の異なる厚みの透明基板を介してもフォーカスエラー信号、トラックエラー信号等の検出精度のよい光ピックアップ装置が望まれる。
【０００８】
更に、前述の（２）に例示の光ピックアップ装置（図１４）では、コリメータレンズの移動量を小さく、また第２の絞りを不要として、小型で安価な光ピックアップ装置が望まれる。
【０００９】
本発明の目的は、上記の課題に鑑みなされたもので、異なる透明基板の厚みを有する光情報記録媒体を一つの集光光学系で精度よく記録及び／又は再生できる光ピックアップ装置を提供することにあり、また、本発明の他の目的は前記光ピックアップ装置に用いられる異なる透明基板の厚みを有する光情報記録媒体の相方を良好に再生できる対物レンズを提供することにあり、更に、異なる透明基板の厚みを有する光情報記録媒体をより少ないコリメータレンズ移動量で良好に記録及び／又は再生できる光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は下記のような手段により達成される。即ち、
（１）光情報記録媒体の情報記録面上にレーザー光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置において、第１の透明基板の厚みをｔ1、第２の透明基板の厚みをｔ2、第１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットをレーザー光源の波長で得るための集光光学系の光情報記録媒体側の必要な開口数をＮＡ１、第２の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットをレーザー光源の波長で得るための集光光学系の光情報記録媒体側の必要な開口数をＮＡ２として、ｔ1＜ｔ2、ＮＡ１＞ＮＡ２のとき、前記開口数ＮＡ２と等しい又は前記開口数ＮＡ２より大きく、前記開口数ＮＡ１より小さい開口数ＮＡ３で球面収差を不連続とする面を少なくとも１つ有する集光光学系を備え、前記対物レンズに入射する光束の発散度を光情報記録媒体の種類に応じて変更され、厚みｔ1の第１の透明基板を介したとき、前記開口数がＮＡ１の範囲で光スポットの波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、厚みｔ2の第２の透明基板を介したとき、前記開口数がＮＡ３の範囲で光スポットの波面収差が０．０７λｒｍｓ以下であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１２】
（２）光情報記録媒体の情報記録面上にレーザー光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置用対物レンズにおいて、第１の透明基板の厚みをｔ1、第２の透明基板の厚みをｔ2、第１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットをレーザー光源の波長で得るための前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要な開口数をＮＡ１、第２の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットをレーザー光源の波長で得るための前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要な開口数をＮＡ２として、ｔ1＜ｔ2、ＮＡ１＞ＮＡ２のとき、前記開口数ＮＡ２と等しい又は前記開口数ＮＡ２より大きく、前記開口数ＮＡ１より小さい開口数ＮＡ３で球面収差を不連続とする面を少なくとも１つ有し、前記対物レンズに入射する光束の発散度は光情報記録媒体の種類に応じて変更され、厚みｔ1の第１の透明基板を介したとき、前記開口数がＮＡ１の範囲で光スポットの波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、厚みｔ2の第２の透明基板を介したとき、前記開口数がＮＡ３の範囲で光スポットの波面収差が０．０７λｒｍｓ以下であることを特徴とする光ピックアップ装置用対物レンズ。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態の光ピックアップ装置、及び光ピックアップ装置用対物レンズについて図面に基づき説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の光ピックアップ装置の要部構成図である。図で、レーザー光源１２から出射した光束は、ホログラムビームスプリッタ３４を通過してコリメータレンズ３２を通ってほぼ平行光束となり、絞り３３で所定の光束に制限されて後述（図２（Ａ））の第１面３１１で球面収差が不連続の対物レンズ３１に入射する。対物レンズ３１に入射した光束は第１の光情報記録媒体５１の透明基板５２を通して情報記録面５３上に集光される。この情報記録面５３で情報ピットにより変調されて反射した光束は、対物レンズ３１、コリメータレンズ３２を介してホログラムビームスプリッタ３４に戻り、ここでレーザー光源１２の光路から分離され、光検出器１３へ入射する。この光検出器１３は多分割されたＰＩＮフォトダイオードで構成され、各素子より、入射した光束の強度に比例した電流を出力し、この電流を図には示さない検出回路系に送り、ここで情報信号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号を生成する。このフォーカスエラー信号、トラックエラー信号に基づき磁気回路とコイル等で構成される２次元アクチュエータ（図示せず）で一体的に設けられている対物レンズ３１と絞り３３をフォーカシング方向、トラッキング方向へ制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせるように構成されている。
【００１９】
ここで、前述のレーザー光源の波長λが６３５ｎｍのとき、第１の光情報記録媒体５１の読み出しに必要な開口数ＮＡ１は０．５６であり、この値以上の開口数（例えば０．５８）であれば充分に情報の読み出しが可能である。なお、回折限界の目安とされる波面収差は０．０７λｒｍｓ以内（マレシャルの限界）であるが、第１の光情報記録媒体（ＤＶＤ）の読み出しのときは高密度の情報記録密度のため０．０５λｒｍｓ以内とすることが望ましい。
【００２０】
第２の光情報記録媒体（ＣＤ）の場合、開口数と波長の比はλ／ＮＡ＝１．７５（μｍ）で充分な読み取り性能が得られる。レーザー光線の波長λが７８０ｎｍの場合は、開口数ＮＡ２＝０．４５であり、レーザー光線の波長λが６３５ｎｍの場合は開口数ＮＡ２＝０．３６である。
【００２１】
また、信号処理系にイコライザを用いて、情報記録密度に対するスポットサイズの比率を第１の光情報記録媒体（ＤＶＤ）の場合と同程度として更に読み取りに必要なＮＡを小さくして再生することも可能である。このときの開口数ＮＡ２はλ（μｍ）／２．４６（μｍ）であり、レーザー光線の波長λが６３５ｎｍの場合は、開口数ＮＡ２は約０．２６で良い。
【００２２】
そこで、第２の光情報記録媒体５４の再生の際は、ＮＡ２もしくはそれ以上の開口数ＮＡ３の範囲で、透明基板５５の厚みが厚くなっても良好な光スポットが集光できるように、このＮＡ３を越える領域では、光検出器１３への戻り光を低減できるような収差特性を集光光学系に持たせる。
【００２３】
これには、レーザー光源から光情報記録面までの光路中の光学部材（ビームスプリッター、コリメータレンズ、対物レンズ）に、この開口数ＮＡ３に対応する開口上に、特定の特性を与えることによって、出射光束の球面収差を不連続にすることが可能である。具体的には面形状によって与えることが容易であり、対物レンズによって与えるのがトラッキングによって対物レンズがシフトしても集光特性が変わらず好ましい。
【００２４】
また、ＤＶＤ，ＣＤのみならず、ＣＤ−Ｒの再生を行う光ピックアップ装置とするため、図１の光ピックアップ装置において、短波長（λ＝６３５−６９０ｎｍ）のレーザ光源と共に長波長（λ＝７７０−８３０ｎｍ）のレーザー光源を併設し、ＤＶＤの再生時は、短波長で行い、ＣＲ−Ｒの再生は長波長レーザ光源で行う。この場合、開口数ＮＡ３はλ＝７８０ｎｍとして、０．４５以上となる。なお、この場合において、ＣＤの再生は、どちらの光源で行っても良い。
【００２５】
（実施の形態２）
次に、実施の形態１で説明した面形状によって出射光束の球面収差を不連続とした本発明の集光光学系の対物レンズを図面に基づき原理も含めて説明すると、図２は、対物レンズの模擬的光軸断面図（Ａ）、模擬的球面収差図（Ｂ）−１，（Ｂ）−２，模擬的干渉縞（Ｃ），（Ｄ）である。図２（Ａ）で対物レンズ３１は入射面の第１面３１１と射出面の第２面３１２で構成されている。第１面３１１には窪みが設けられている。なお、破線で示す理想面３１３は透明基板厚みｔ₁の第１の光情報記録媒体５１を介した時に球面収差がゼロとなる理想面を示す。第１面３１１はＮＡ３の高さまで理想形状に対しより傾斜のきつくなる形状で、ＮＡ３の高さより上ではより傾斜の緩くなる形状となっている。次に図２（Ｂ）−１は第１の光情報記録媒体５１を介したときの模擬的球面収差図である。軸上よりＮＡ３までの領域が第２の光情報記録媒体の情報読み取りに有効な光束である。開口数ＮＡ３で球面収差は不連続となっている。対物レンズ３１の開口数ＮＡ３より内側の領域で球面収差をアンダーとすることにより、第２の光情報記録媒体の透明基板が厚くなることによって発生するオーバーの球面収差を減少させ光スポットを良好に結像でき、情報再生の性能を向上できる。図２（Ｂ）−２は第２の透明基板を介した時の模擬的球面収差図で、ＮＡ３以上では大きくオーバー傾向となっている。ＮＡ３の外側の領域は読み取りに寄与せずノイズ成分となる光束である。この光束中ＮＡ１に近い部分は極めて大きな球面収差を持つことにより情報記録面よりデフォーカスした状態となっており、大きなノイズ要因とはならない。しかし、ＮＡ３に近い部分は読取りに有効な光束に隣接したフレア光となり、光検出器に入射すると大きなノイズとなり、ジッター劣化を招くことになる。ＮＡ３より外側の一定の開口領域を球面収差オーバー方向としておくことにより、この領域を往復する光束を光検出器に戻らなくさせることができ、ノイズを減少させることができる。なお、対物レンズの凸面では理想形状に対し低い開口側では曲率半径が強く、高い開口側では曲率半径がゆるくなる。凹面ではその逆となる。
【００２６】
このような対物レンズは対物レンズの面の形状値より金型を製作し、この金型を使用して種々の方法によりプラスチック素材、ガラス素材を用いて成形で作ることができ、通常の対物レンズの成形と同様である。
【００２７】
対物レンズの評価は例えば干渉計を用い、干渉縞を観察してできる。波面収差（球面収差成分）を持った波面を干渉計で測定する場合には、干渉計の種類やデフォーカス、ティルトの加え方、その干渉縞のできかたは様々であるが、対物レンズの評価は可能である。この詳細については「ＯｐｔｉｃａｌＳｈｏｐＴｅｓｔｉｎｇ」ＪｅｈｎＷｉｌｅｙ＆ＳｏｎｓＩｎｃ．に記載されている。
【００２８】
また、光ピックアップ装置の射出光の波面の観察には、シェアリング干渉計を用いれば可能である。この種の干渉計はＺＹＧＯ社製のＭｏｄｅＩ８１００が販売されている。
【００２９】
軸上縦収差と波面収差の関係は例えば「波面光学」草川著書の頁９に下記の記載がある。軸上縦収差（球面収差）ΔｓとＷの関係を求めるとΔｓと横収差ｙとの関係は下記の「数１」となる。
【００３０】
【数１】

【００３１】
従って、下記の「数２」となる。
【００３２】
【数２】

【００３３】
但し、ΔｓとしてＳｅｉｄｅｌ収差はΔｓ＝ｐｈ²を考えれば、Ｗ（ｈ）＝ｐｈ⁴／６４となる。このように、干渉縞の解析より軸対称成分を抽出し、縦球面収差を求めることが可能である。
【００３４】
次に、縦球面収差の模擬的な干渉縞Ｋを図２（Ｃ），（Ｄ）に示す。対物レンズ３１で厚みｔ₁の光情報記録媒体もしくはそれと等価な基板を通過した光束と、理想的球面参照波との間でティルトを加えることにより等間隔平行な縞からの曲がりとして、開口数ＮＡ３の内側と外側で位相進み、遅れが反転したＶ字状に屈曲した曲がりとなった波面が観察される。この内側と外側で位相が２ｎπ（ｎ＝±１，±２，−−）ずれる場合、計算上の波面収差は大きくなるが、実質的な集光特性は維持される。この場合、この位相飛びの整数成分を無視して波面収差を計算し、その値が０．０７λｒｍｓ，好ましくは０．０５λｒｍｓとなっていれば良い。第２の厚み（ｔ₂）の透明基板を介したときの波面収差を求める際は、開口数ＮＡ３に対応する干渉縞の不連続部分の内側の領域の範囲内で収差を計算する。即ち、図２（Ｄ）においては、傾斜の範囲内が最良波面収差の観察領域となる。なお、図２（Ｃ）においては、全範囲が第１の厚み（ｔ₁）の透明基板を介した場合の最良波面収差の観察領域となっている。
【００３５】
（実施の形態３）
次に、対物レンズの複数の他の例について説明する。なお、図２の対物レンズと同一の部材には同一符号を付すと共に、構成的、機能的に変わらないものについてはその説明を省略する。図３は他の対物レンズの模擬的光軸断面（Ａ）、厚みｔ₁を介したときの模擬的球面収差図（Ｂ）、模擬的干渉縞（Ｃ）をそれぞれ示している。対物レンズ３１の第１面３１１の開口数ＮＡ３の高さで図示のような球面収差を与える不連続となる部分がある。破線で示す理想面３１３は第１の光情報記録媒体の厚みｔ₁の透明基板を介した時に球面収差がゼロとなる理想面３１３を示す。この時の模擬的干渉縞は図３（Ｃ）のようになる。
【００３６】
ＮＡ３の値が例えば０．３と小さい場合や、第１の光情報記録媒体の厚みがｔ₁＝０．６ｍｍ、第２の光情報記録媒体の厚みがｔ₂＝０．８ｍｍといった２つの厚みの差が小さい場合、ＮＡ３の範囲では第２の光情報記録媒体の厚みｔ₂の透明基板を介したときの最良波面収差は、ｔ₁の透明基板を介して球面収差を完全補正とした場合でも、０．０７λｒｍ以内とすることができる。しかし、ＮＡ３に隣接する外側の領域の光束が光検出器に戻ると情報信号検出時にノイズが増大し、フォーカスエラー信号のリニアーレンジも狭くなってしまう。本例では、ＮＡ３の外側の一定の開口領域のみの球面収差をオーバー方向に残留させている。これにより、この領域の光束の光検出器へ戻るのを低減させることができる。
【００３７】
また、同様にして、図４は他の対物レンズの模擬的光軸断面（Ａ）、厚みｔ₁を介したときの模擬的球面収差図（Ｂ）、模擬的干渉縞（Ｃ）をそれぞれ示している。対物レンズ３１は第１面３１１の開口数ＮＡ３の高さで図のような球面収差をなだらかな曲線の不連続となる部分がある。この時の模擬的干渉縞は図（Ｃ）のようになる。このようにすることでレンズ面金型を切削加工するバイトの刃先の曲率半径がゆるいものが使用できる。
【００３８】
また、同様にして、図５は他の対物レンズの模擬的光軸断面図（Ａ）、（Ｂ）で、図５（Ａ）は対物レンズ３１は第１面３１１と第２面３１２があり、第２面３１２に不連続部分を設けたものである。この例の場合でも第２面は凸面のため、ＮＡ３の光束に対応する位置にくぼみ状の形状を与えることで図２の対物レンズと同様の球面収差とすることができる。図５（Ｂ）は対物レンズ３１の第１面３１１に２個所の不連続部分を設けたものである。これは３つの異なる厚みの透明基板等を有する光情報記録媒体からの情報の読み出し等に応用できる。
【００３９】
更に、同様にして、図６は他の対物レンズの模擬的球面収差図で、第１の透明基板を介した時の対物レンズの模擬的球面収差図を示す。それぞれ開口数ＮＡ３で図の様な不連続な球面収差曲線となっている。図６（Ａ）は、図２の例の対物レンズによる球面収差と同じであり、図６（Ｂ）、６（Ｃ）はＮＡ３の範囲内で別の形の球面収差補正としたものである。これらは共にＮＡ３の１／２の光束はＮＡ３の光束より球面収差がオーバーとなっており、第２の透明基板の時良好なスポットを結像できる。なお、この曲線に限定されるものではない。
【００４０】
ＮＡ３の値が例えば０．４５と大きい場合は、ＮＡ３より外側の領域をオーバー方向とすると、第１の記録媒体を介したときの波面収差が増大し、集光特性が低下する。しかしＮＡ３が大きくなることにより、もともと第２の記録媒体を介したときのオーバー方向の収差が大であり、この領域の光束の光検出器への戻り光は小さくなっている。
【００４１】
このような場合、図７の他の対物レンズの模擬的球面収差図に示すように、ＮＡ３の内側のみの球面収差残留とするのが良い。ここで、図７（Ｂ）の収差図の対物レンズの例を下記に示す。ここで、本発明の実施例の光学系の代表例として、レーザ光源からの発散光をほぼ平行光に変換するコリメータレンズを通過した平行光を情報記録面上に集光する無限共役型の対物レンズで構成される光情報記録媒体の記録及び／又は再生用光学系について説明する。
【００４２】
最初に、使用する符号について説明すると、光学系の面番号はｓ，各光学面の曲率半径はｒ，各光学面間の厚み又は間隔はｄ，ｄ′，各光学媒質の屈折率はｎである。また、レンズ面及び光学面に非球面を用いている場合の非球面形状の式を「数１」に示す。
【００４３】
【数３】

【００４４】
但し、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とする。また、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数は、Ｐｊは非球面のべき数をそれぞれ示す。
【００４５】
ｆ＝３．３６ｍｍ，λ＝６３５ｎｍ，ＮＡ＝０．６０，ＮＡ３＝０．３７である。０．６ｍｍ厚基板を介したときのＮＡ＝０．６０での最良波面収差は０．０５λｒｍｓである。また、１．２ｍｍ厚基板を介したときのＮＡ３での最良波面収差は０．０１λｒｍｓである。実施例の数値データを「表１」、「表２」にそれぞれ次に示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
【表２】

【００４８】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態２で説明した対物レンズを使用した他の光ピックアップ装置について図に基づき説明する。図８は本発明の他の光ピックアップ装置の要部構成図で、図９は図８の光検出器の構成図で、更に図１０は実効開口数の説明図である。なお、この対物レンズ３１は実施の形態２で説明した対物レンズである。
【００４９】
図８で、波長λが６８０ｎｍのレーザー光源１２から出射した光束は偏光ビームスプリッタ１４、コリメータレンズ３２、１／４波長板３６を透過して円偏光の平行光束となる。この平行光束は後述する対物レンズ３１より第１の光情報記録媒体５１の透明基板５２を介して情報記録面５３の上に集光される。この情報記録面５３で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ３１、１／４波長板３６、コリメータレンズ３２を透過して偏光ビームスプリッタ１４に入射する。光路上に配置されたシリンドリカルレンズ３５により非点収差が与えられ、光軸方向に初期位置調整可能な凹レンズ３７により倍率が拡大され後述する光検出器１３へ向かう。この光検出器１３は多分割されたＰＩＮフォトダイオードで構成され、各素子より、入射した光束の強度に比例した電流を出力し、この電流を図には示さない検出回路系に送り、ここで情報信号（ＨＦＳ）、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）、トラックエラー信号（ＴＥＳ）を生成する。このフォーカスエラー信号、トラックエラー信号に基づき磁気回路とコイル等で構成される２次元アクチュエーターで対物レンズをフォーカシング方向、トラッキング方向へ制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせるように構成されている。
【００５０】
ここで、図９で、前述の光検出器１３を詳しく説明すると、光検出器１３は４つに分割された受光素子で構成され、受光素子の一辺の大きさはＬとなっている。光検出器１３は受光素子ａからｄの素子で光スポット３８を受光している。光検出器１３の分割線Ｓはシリンドリカルレンズ３５の母線と略４５°の方向に配置される。フォーカスエラー信号の検出には非点収差法により、（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）の演算で、トラッキングエラー信号の検出は、例えばプッシュプル法では（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）の演算により、また位相差検出法では（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）の演算により求められる。また、情報信号は（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）で求められる。これらの検出方法については公知であり詳しい説明は省略する。なお、実施形態例の光源波長λ＝６８０ｎｍにおいては、第１の光情報記録媒体（ＤＶＤ）の読み出しに必要な開口数ＮＡ１は０．６０で、第２の光情報記録媒体（ＣＤ）の読み出しに必要な開口数ＮＡ２は０．３９である。
【００５１】
第１の光情報記録媒体（ＤＶＤ）で情報信号検出が最大となるように凹レンズを光軸方向に位置調節し、４分割検出器の中心に円形の光スポットが結ぶよう初期調節される。フォーカシング制御は受光素子ａからｄよりの出力（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）＝０となるように対物レンズをアクチュエーターで駆動する。
【００５２】
このように、第１の光情報記録媒体（ＤＶＤ）に対して最適に調節された状態で第２の光情報記録媒体（ＣＤ）を再生する際、この４分割光検出器で検出されるフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）のゼロ点と、情報記録面上での読み取りスポットのデフォーカス点とが読み取りに適した範囲で対応している必要がある。即ち、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＝０となるよう対物レンズ３１の位置を制御した時、前記デフォーカス点で最適波面収差を与える図１０で後述する実効ＮＡがＮＡ２以上、ＮＡ３以内となる必要がある。特願平８−２１２２５号で提案した図１３に示すような球面収差を有する対物レンズを用いた場合には実効ＮＡがＮＡ２以上で波面収差量が０．０７λｒｍｓ以内のＮＡとなる必要がある。このデフォーカス点は対物レンズから光検出器までの集光光学系の倍率、光検出器の大きさで変化する。
【００５３】
更に、図１０で前述の実効開口数について説明する。図は横軸に換算受光面サイズを、縦軸に実効開口数をとっている。換算受光面サイズ＝フォーカスエラー信号検出用受光素子サイズ／（情報記録面と光検出器との間の倍率）である。
【００５４】
例えば、光検出器１３の一辺が１５０μｍ（１５０μｍは一辺が７５μｍの受光素子が４つの合計）、対物レンズ焦点距離３．１７ｍｍ、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズ、凹レンズの合成焦点距離３１．７ｍｍとすると、情報記録面と光検出器間の倍率は１０倍であり、換算受光面サイズは１５μｍとなる。換算受光面サイズは大きくなる程、フォーカシング制御されるデフォーカス点での実効開口数は大きくなる。開口数ＮＡ３（もしくは波面収差０．０７λｒｍｓ）以内の範囲で、換算受光面サイズとしてはおおよそ１８μｍがこれに相当する。この実効ＮＡが大きい方が再生情報信号の振幅が大きく、分解能が高くなる。これ以上大きくなると波面収差増大によるスポットサイズ劣化によるジッター劣化、フレア光によるノイズが大きくなる。また、フォーカスエラー信号ＦＥＳのリニアレンジが狭く、フォーカシング制御の安定性が低下する。逆に換算受光面サイズが小さくなると、フォーカシング制御されるデフォーカス点の実効開口数が小さくなり、波面収差は低減する。またフレア光によるノイズが小さくなり、フォーカスエラー信号ＦＥＳのリニアレンジも拡大し、フォーカシング制御の安定性が向上する。換算受光面サイズとしてはおおよそ６μｍがこれに相当する。これ以下になると、再生情報信号の振幅は小さくなり分解能も低下する。
【００５５】
従って、情報記録面と光検出器間の倍率をＭと、光検出器のフォーカスエラー信号を検出する受光部の一辺の大きさＬを６（μｍ）＜｜Ｌ／Ｍ｜＜１８（μｍ）の条件を満足するように設定することで良好な信号の再生を行うことができる。なお、光検出器の受光部の形状を正方形でなく、長方形や円形等としても良い。この場合、一辺の大きさは長方形や円形とそれぞれ面積の等しい正方形を想定し、その想定した正方形の一辺をＬと見做す。
【００５６】
（実施の形態５）
本発明の他の光ピックアップ装置を図に基づき説明する。図１１は他の光ピックアップ装置の要部構成図で、更に詳しくは、図１１（Ａ）は第１の光情報記録媒体の厚みｔ₁の透明基板に対応するときの構成で、図１１（Ｂ）は第２の光情報記録媒体の厚みｔ₂の透明基板に対応するときの構成を示す。なお、前述の図１４と機能的、機構的に同じものは同一符号を付け説明を省略する。図１１（Ａ）でレーザー光源１２から出射した光束は、ホログラムビームスプリッタ３４を通過して光軸方向に移動可能な枠４４で保持されたコリメータレンズ３２を通って略平行光束となり、絞り３３で所定の光束に制限されて対物レンズ３１に入射する。対物レンズ３１に入射した光束は対物レンズ３１で集光され第１の光情報記録媒体の透明基板５２を通して情報記録面５３上に集光される。この情報記録面５３で情報ピットにより変調されて反射した光束は、対物レンズ３１、コリメータレンズ３２を介してホログラムビームスプリッタ３４に戻り、ここでレーザー光源１２の光路から分離され、光検出器１３へ入射する。この光検出器１３は多分割されたＰＩＮフォトダイオードで構成され、各素子より、入射した光束の強度に比例した電流を出力し、この電流を図には示さない検出回路系に送りここで情報信号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号を生成する。このフォーカスエラー信号、トラックエラー信号に基づき磁気回路とコイル等で構成される図示しない２次元アクチュエータで一体的に設けられている対物レンズ３１を制御し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせるように構成されている。なお、レンズ移動機構４１はモータを用いコリメータレンズ３２を保持している枠４４を機械的に２点突き当て固定されるようになっている。
【００５７】
この集光光学系に厚みｔ₁の透明基板を介したときに開口数ＮＡ２の光束より開口数ＮＡ２の１／２の高さの光束の方が球面収差補正過剰としておくことにより、このままで第２の光情報記録媒体からの情報再生が可能となる。更に、図１１（Ｂ）に示すように、レンズ移動機構４１によりコリメータレンズ３２を光軸方向レーザー光源側の所定位置へ移動させ、対物レンズへ入射する光束発散光とし透明基板の厚みの違いによる球面収差を打ち消し、より大口径でも良好な光スポットとし、厚みｔ₂の光情報記録媒体に書き込みを行ったり、ＣＤと比べ情報記録密度の高い、例えばＭＯ方式の光情報記録媒体の再生を行うことができる。又、コリメータレンズ３２の移動量は予め与えられた収差分小さくできる。
【００５８】
また、この集光光学系として、厚みｔ₁の透明基板を介したときに開口数ＮＡ２以上のＮＡ３の開口で球面収差を不連続とするようにし、第２の光情報記録媒体の読み取り時、レンズ移動機構４１により、コリメータレンズ３２を光軸方向レーザー光源側の所定位置へ移動させ対物レンズへ入射する光束を発散光とし、透明基板の厚みの違いによる球面収差をより良好に補正すると共に、予め与えられた球面収差の不連続点の外側の光束はその内側とは逆方向の収差をもつことにより絞り効果を有するようにすることができる。
【００５９】
以上のように、本発明の光ピックアップ装置によればコリメータレンズ３２の移動量を図１４に示す量に比べ短くする事ができ、第２の光情報記録媒体の再生時設けていた第２の絞り（図１４の第２の絞り４３）が廃止でき構造が簡単となる。なお、コリメータレンズの移動でなくレーザー光源を移動させても同様の効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように構成したので下記の効果を奏する。
【００６１】
本発明の光ピックアップ装置によれば、不連続な球面収差を与える面を設けたので、一つの集光光学系で異なる透明基板の厚みを有する光情報記録媒体を精度良く記録及び／又は再生可能な光ピックアップ装置となる。
【００６２】
また、本発明の光ピックアップ用対物レンズによれば、本発明の光ピックアップ装置に最適な高精度な光ピックアップ用対物レンズとなる。
【００６４】
また、本発明によれば、異なる透明基板の厚みを有する光情報記録媒体をより少ないコリメータレンズ移動量で良好に記録及び／又は再生できる光ピックアップ装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の要部構成図である。
【図２】対物レンズの模擬的光軸断面図（Ａ）、模擬的球面収差図（Ｂ）−１、（Ｂ）−２、模擬的干渉縞（Ｃ）、（Ｄ）である。
【図３】他の対物レンズの模擬的光軸断面（Ａ）、厚みｔ₁を介したときの模擬的球面収差図（Ｂ）、模擬的干渉縞（Ｃ）である。
【図４】他の対物レンズの模擬的光軸断面（Ａ）、厚みｔ₁を介したときの模擬的球面収差図（Ｂ）、模擬的干渉縞（Ｃ）である。
【図５】他の対物レンズの模擬的光軸断面図である。
【図６】他の対物レンズの模擬的球面収差図である。
【図７】他の対物レンズの模擬的球面収差図である。
【図８】本発明の他の光ピックアップ装置の要部構成図である。
【図９】図８の光検出器の構成図である。
【図１０】実効開口数の説明図である。
【図１１】他の光ピックアップ装置の要部構成図である。
【図１２】光ピックアップ装置の集光光学系を示す図である。
【図１３】図１２の対物レンズの球面収差図である。
【図１４】光ピックアップ装置の構成図である。
【符号の説明】
１２レーザー光源
１３光検出器
１４偏光ビームスプリッタ
３１対物レンズ
３１１第１面
３１２第２面
３１３理想面
３２コリメータレンズ
３３絞り
３４ホログラムビームスプリッタ
３５シリンドリカルレンズ
３６１／４波長板
３７凹レンズ
３８光スポット
４１レンズ移動機構
４２絞り部材
４３第２の絞り
４４枠
５１第１の光情報記録媒体
５２透明基板（第１の透明基板）
５３情報記録面
５４第２の光情報記録媒体
５５透明基板（第２の透明基板）
５６情報記録面
ａ，ｂ，ｃ，ｄ受光素子
Ｋ干渉縞
ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３開口数
Ｌ受光部の一辺の大きさ
Ｓ分割線
ｔ₁ 第１の透明基板厚み（厚み）
ｔ₂ 第２の透明基板厚み（厚み）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device and an objective lens, and more specifically, a light beam from a laser light source is condensed as a light spot on an information recording surface of an optical information recording medium through a transparent substrate, and the information recording surface is The present invention relates to an optical pickup device for recording and / or reproducing information, and an objective lens used in the device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been an optical pickup device for condensing a light beam from a laser light source as an optical spot on an information recording surface of an optical information recording medium as a light spot through a transparent substrate, and recording and / or reproducing information on the information recording surface. Are known. There are various types of optical information recording media. Examples of the second optical information recording medium include a CD (compact disc), and examples of the first optical information recording medium include a DVD (digital video disc).
[0003]
In this DVD, a red semiconductor laser with a wavelength λ of 635 to 690 nm is used as a light source for an optical pickup device to increase the capacity, the numerical aperture NA of the objective lens is 0.6, and the thickness of the transparent substrate is half that of a conventional CD. .6 mm. Also, the density is increased to less than half the track pitch of 0.74 μm and the shortest pit length of 0.4 μm, and the conventional CD track pitch of 1.6 μm and the shortest pit length of 0.87 μm.
[0004]
(1) With regard to an optical pickup device and an optical pickup objective lens capable of recording and / or reproducing optical information recording media having transparent substrates of different thicknesses with a single condensing optical system, the present applicant has already applied Japanese Patent Application No. 8- No. 21225 filed. To illustrate this application, when reproducing a conventional second optical information recording medium (for example, CD) with the optical pickup device for the first optical information recording medium (for example, DVD), the laser light source is compared with 780 nm for CD. The short wavelength of 635 nm to 690 nm, and the effective numerical aperture NA of the objective lens necessary for reading is small (0.26 to 0.40), and the condensing optics for DVD reproduction with a light beam in this range. Reading is performed in the system. More specifically, FIG. 12 is a view showing a condensing optical system of the optical pickup device, FIG. 12A is an arrangement corresponding to the first optical information recording medium, and FIG. This is an arrangement corresponding to the second optical information recording medium. In FIG. 12A, a light beam emitted from the laser light source 12 passes through a collimator lens 32 to become a substantially parallel light beam, is limited to a predetermined light beam by a diaphragm 33, and enters an objective lens 31 described later. The light beam incident on the objective lens 31 is condensed and condensed on the information recording surface 53 through the transparent substrate 52 of the first optical information recording medium 51 (DVD). Similarly, in FIG. 12B, the light is condensed on the information recording surface 56 through the transparent substrate 55 of the second optical information recording medium 54 (CD). In the figure, the dotted light beam contributes to effective reading. 13 is a spherical aberration diagram of the objective lens of FIG. 12, FIG. 13A is a spherical aberration diagram of the objective lens when the first transparent substrate is interposed, and FIG. 13B is a diagram of the second transparent substrate. It is a spherical aberration diagram of the objective lens when it is interposed. This objective lens is a transparent substrate (thickness t) of the first optical information recording medium when a parallel light beam enters. ₁ ) To form an image of a light spot having a numerical aperture NA1 on the information recording surface. Further, in this objective lens, the spherical aberration is overcorrected (over) for the (1/2) NA2 light beam than for the numerical aperture NA2. As a result, the thickness t ₂ The wavefront aberration within the range of NA2 when passing through the transparent substrate is reduced. Further, in such an optical pickup device, a method of detecting a focus error signal, a track error signal, and the like by using a multi-divided light receiving element as a photodetector is used.
[0005]
Further, (2) another optical pickup device capable of recording and / or reproducing an optical information recording medium having transparent substrates having different thicknesses with one condensing optical system will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a block diagram of an optical pickup device filed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 7-105463. FIG. 14A shows an arrangement corresponding to the first optical information recording medium, and FIG. The arrangement corresponds to the second optical information recording medium. In FIG. 14A, the light beam emitted from the laser light source 12 passes through the hologram beam splitter 34, passes through a collimator lens 32 held by a frame 44 that can move in the optical axis direction, and becomes a substantially parallel light beam. The light is limited to a predetermined light flux and enters the objective lens 31. The light beam incident on the objective lens 31 is condensed and condensed on the information recording surface 53 through the transparent substrate 52. The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 53 returns to the hologram beam splitter 34 via the objective lens 31 and the collimator lens 32, where it is separated from the optical path of the laser light source 12 and then to the photodetector 13. Incident. This photodetector 13 is composed of a multi-divided PIN photodiode, and outputs a current proportional to the intensity of the incident light beam from each element, and sends this current to a detection circuit system (not shown) to generate an information signal and a focus error. Get signal, track error signal. Further, the objective lens 31 and the diaphragm 33 which are integrally provided by a two-dimensional actuator (not shown) composed of a magnetic circuit and a coil are controlled so that the light spot position is always aligned on the information track. . In FIG. 14B, when reading the second optical information recording medium, the lens moving mechanism 41 moves the collimator lens 32 to a predetermined position on the laser light source side by adjusting the numerical aperture NA. At 42, the second diaphragm 43 is inserted into the optical path. Thus, by moving the collimator lens 32 on the optical axis, the divergence of the light beam incident on the objective lens can be changed, and the spherical aberration due to the difference in the thickness of the substrate can be canceled, and the optical information recording media having different substrate thicknesses. This information can be read out. The collimator lens 32 can be made substantially non-aberrated by using an aspheric surface on at least one surface, and a non-aberration parallel light beam can be incident on the objective lens 31. Similarly, the objective lens 31 can correct the spherical aberration to zero by using an aspheric surface on at least one surface. By using an aspherical surface for the two surfaces, coma can be corrected more satisfactorily.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the exemplary optical pickup device (FIG. 12) described in (1) above, the spherical aberration of the objective lens 31 of the condensing optical system is small and effective when reading the optical information recording medium having the second thickness. It is necessary to prevent light exceeding the NA range from returning to the detector. Further, in the objective lens used in this optical pickup apparatus, even if a single condensing optical system passes through different transparent substrates of the optical information recording medium, there is little spherical aberration and noise light can be prevented from returning to the photodetector. An objective lens is desired.
[0007]
Further, in the optical pickup device described in (1) above, light with high detection accuracy such as a focus error signal and a track error signal can be obtained even through a transparent substrate having a different thickness of an optical information recording medium with one condensing optical system. A pickup device is desired.
[0008]
Further, in the optical pickup device (FIG. 14) exemplified in the above (2), a small and inexpensive optical pickup device is desired in which the amount of movement of the collimator lens is small and the second diaphragm is unnecessary.
[0009]
An object of the present invention has been made in view of the above problems, and provides an optical pickup device capable of accurately recording and / or reproducing optical information recording media having different transparent substrate thicknesses with a single condensing optical system. In addition, another object of the present invention is to provide an objective lens that can satisfactorily reproduce both optical information recording media having different transparent substrate thicknesses used in the optical pickup device. An object of the present invention is to provide an optical pickup device capable of recording and / or reproducing an optical information recording medium having a thickness of a substrate satisfactorily with a smaller amount of collimator lens movement.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The above object can be achieved by the following means. That is,
(1) An optical pickup device for condensing a light beam from a laser light source as a light spot on an information recording surface of an optical information recording medium through a transparent substrate, and recording and / or reproducing information on the information recording surface , The thickness of the first transparent substrate is t1, the thickness of the second transparent substrate is t2, and the light spot from which the information on the first optical information recording medium having the first transparent substrate can be read is obtained at the wavelength of the laser light source. For obtaining a light spot capable of reading information of the second optical information recording medium having the second transparent substrate at the wavelength of the laser light source with a required numerical aperture on the optical information recording medium side of the condensing optical system When the required numerical aperture on the optical information recording medium side of the condensing optical system is NA2, when t1 <t2 and NA1> NA2, the numerical aperture equal to or larger than the numerical aperture NA2 and smaller than the numerical aperture NA1. A condensing optical system having at least one surface with a spherical aberration discontinuity of several NA3, the divergence of the light beam incident on the objective lens is changed according to the type of the optical information recording medium, and the thickness t1 When passing through a transparent substrate of 1, the numerical aperture is in the range of NA1, the wavefront aberration of the light spot is 0.05λrms or less, and when passing through the second transparent substrate of thickness t2, the numerical aperture is in the range of NA3. An optical pickup device characterized in that the wavefront aberration of the light spot is 0.07λrms or less.
[0012]
(2) An optical pickup device for condensing a light beam from a laser light source as a light spot on an information recording surface of an optical information recording medium as a light spot through a transparent substrate, and recording and / or reproducing information on the information recording surface In the objective lens for a laser, the thickness of the first transparent substrate is t1, the thickness of the second transparent substrate is t2, and the light spot from which the information of the first optical information recording medium having the first transparent substrate can be read is a laser light source. The required numerical aperture on the optical information recording medium side of the objective lens for obtaining at the wavelength is NA1, and a light spot from which the information of the second optical information recording medium having the second transparent substrate can be read is obtained at the wavelength of the laser light source. If the required numerical aperture on the optical information recording medium side of the objective lens is NA2, and when t1 <t2 and NA1> NA2, the numerical aperture is equal to or larger than the numerical aperture NA2 and the numerical aperture It has at least one surface having a numerical aperture NA3 smaller than NA1 and discontinuous spherical aberration, and the divergence of the light beam incident on the objective lens is changed according to the type of the optical information recording medium, and the first thickness t1. When passing through a transparent substrate, the numerical aperture is in the range of NA1, and the wavefront aberration of the light spot is 0.05λrms or less, and when passing through the second transparent substrate of thickness t2, the numerical aperture is in the range of NA3. An objective lens for an optical pickup device, wherein the wavefront aberration of the light spot is 0.07λrms or less.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an optical pickup device and an objective lens for an optical pickup device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an optical pickup device of the present invention. In the figure, the light beam emitted from the laser light source 12 passes through the hologram beam splitter 34, passes through the collimator lens 32, becomes a substantially parallel light beam, is limited to a predetermined light beam by the diaphragm 33, and will be described later (FIG. 2A). The first surface 311 is incident on the objective lens 31 whose spherical aberration is discontinuous. The light beam incident on the objective lens 31 is condensed on the information recording surface 53 through the transparent substrate 52 of the first optical information recording medium 51. The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 53 returns to the hologram beam splitter 34 via the objective lens 31 and the collimator lens 32, where it is separated from the optical path of the laser light source 12 and then to the photodetector 13. Incident. This photodetector 13 is composed of multi-divided PIN photodiodes, and outputs a current proportional to the intensity of the incident light beam from each element, and sends this current to a detection circuit system not shown in the figure. An information signal, a focus error signal, and a track error signal are generated. Based on the focus error signal and the track error signal, the objective lens 31 and the diaphragm 33 which are integrally provided by a two-dimensional actuator (not shown) including a magnetic circuit and a coil are controlled in the focusing direction and the tracking direction. The light spot position is always aligned on the information track.
[0019]
Here, when the wavelength λ of the laser light source is 635 nm, the numerical aperture NA1 necessary for reading from the first optical information recording medium 51 is 0.56, and the numerical aperture equal to or larger than this value (for example, 0.58). If so, the information can be read sufficiently. Note that the wavefront aberration, which is a guideline for the diffraction limit, is within 0.07 λrms (marechal limit). However, when reading from the first optical information recording medium (DVD), the wavefront aberration is 0. It is desirable to be within 05λrms.
[0020]
In the case of the second optical information recording medium (CD), sufficient reading performance can be obtained with a numerical aperture / wavelength ratio of λ / NA = 1.75 (μm). When the wavelength λ of the laser beam is 780 nm, the numerical aperture NA2 = 0.45. When the wavelength λ of the laser beam is 635 nm, the numerical aperture NA2 = 0.36.
[0021]
Further, by using an equalizer for the signal processing system, the ratio of the spot size to the information recording density is set to the same level as in the case of the first optical information recording medium (DVD), and reproduction is performed with a smaller NA required for reading. Is possible. The numerical aperture NA2 at this time is λ (μm) /2.46 (μm). When the wavelength λ of the laser beam is 635 nm, the numerical aperture NA2 may be about 0.26.
[0022]
Therefore, when reproducing the second optical information recording medium 54, in order to be able to collect a good light spot even if the thickness of the transparent substrate 55 is increased within a numerical aperture NA3 of NA2 or higher. In a region exceeding NA3, the condensing optical system is provided with an aberration characteristic that can reduce the return light to the photodetector 13.
[0023]
For this purpose, the optical member (beam splitter, collimator lens, objective lens) in the optical path from the laser light source to the optical information recording surface is given a specific characteristic on the aperture corresponding to the numerical aperture NA3, thereby emitting light. It is possible to make the spherical aberration of the light beam discontinuous. Specifically, it is easy to give by the surface shape, and it is preferable to give by the objective lens because the condensing characteristic does not change even if the objective lens is shifted by tracking.
[0024]
Further, in order to provide an optical pickup device that reproduces not only DVD and CD but also CD-R, in the optical pickup device of FIG. 1, a long wavelength (λ = 770) together with a laser light source of short wavelength (λ = 635-690 nm). (-830 nm) laser light source is also provided. When reproducing a DVD, reproduction is performed with a short wavelength, and reproduction with a CR-R is performed with a long wavelength laser light source. In this case, the numerical aperture NA3 is 0.45 or more with λ = 780 nm. In this case, the reproduction of the CD may be performed with either light source.
[0025]
(Embodiment 2)
Next, the objective lens of the condensing optical system according to the present invention in which the spherical aberration of the emitted light beam is discontinuous by the surface shape described in the first embodiment will be described including the principle based on the drawings. FIG. These are a schematic optical axis sectional view (A), simulated spherical aberration diagrams (B) -1, (B) -2, and simulated interference fringes (C), (D). In FIG. 2A, the objective lens 31 includes a first surface 311 as an incident surface and a second surface 312 as an exit surface. The first surface 311 is provided with a recess. The ideal surface 313 indicated by a broken line is the transparent substrate thickness t. ₁ This shows an ideal surface where the spherical aberration becomes zero when the first optical information recording medium 51 is passed through. The first surface 311 has a shape that becomes more inclined with respect to the ideal shape up to the height of NA3, and has a shape that becomes more inclined with respect to the height of NA3. Next, FIG. 2 (B) -1 is a simulated spherical aberration diagram through the first optical information recording medium 51. FIG. A region from the axis to NA3 is a light beam effective for reading information from the second optical information recording medium. The spherical aberration is discontinuous at the numerical aperture NA3. By making the spherical aberration under in the region inside the numerical aperture NA3 of the objective lens 31, the over-spherical aberration caused by the thick transparent substrate of the second optical information recording medium is reduced and the light spot is improved. The image can be formed and the performance of information reproduction can be improved. FIG. 2 (B) -2 is a simulated spherical aberration diagram when passing through the second transparent substrate. A region outside NA3 is a light beam that does not contribute to reading and becomes a noise component. The portion close to NA1 in this light beam has a very large spherical aberration, so that it is defocused from the information recording surface and does not cause a large noise factor. However, the portion close to NA3 becomes flare light adjacent to the light beam effective for reading, and when it enters the photodetector, it becomes a large noise and causes deterioration of jitter. By setting a certain opening area outside NA3 in the over-spherical aberration direction, it is possible to prevent the light beam traveling back and forth in this area from returning to the photodetector and to reduce noise. Note that, on the convex surface of the objective lens, the radius of curvature is stronger on the lower aperture side than on the ideal shape, and the radius of curvature is lower on the higher aperture side. The opposite is true for concave surfaces.
[0026]
Such an objective lens can be made by molding a plastic material or glass material by various methods using a mold from the shape value of the surface of the objective lens. This is the same as the molding.
[0027]
The objective lens can be evaluated by observing interference fringes using, for example, an interferometer. When measuring a wavefront with wavefront aberration (spherical aberration component) with an interferometer, the type of interferometer, how to add defocus and tilt, and how to create the interference fringes vary. Is possible. See “Optical Shop Testing” by Jenn Wiley & Sons Inc. for details. It is described in.
[0028]
In addition, a shearing interferometer can be used to observe the wavefront of the light emitted from the optical pickup device. For this type of interferometer, Mode I8100 manufactured by ZYGO is sold.
[0029]
The relationship between longitudinal longitudinal aberration and wavefront aberration is described, for example, on page 9 of “Wavefront Optics” by Kusagawa. When the relationship between longitudinal longitudinal aberration (spherical aberration) Δs and W is obtained, the relationship between Δs and lateral aberration y is expressed by the following “Equation 1”.
[0030]
[Expression 1]

[0031]
Therefore, the following “Equation 2” is obtained.
[0032]
[Expression 2]

[0033]
However, as Δs, Seidel aberration is Δs = ph ² , W (h) = ph ^Four / 64. As described above, it is possible to extract the axially symmetric component by analyzing the interference fringes and obtain the longitudinal spherical aberration.
[0034]
Next, simulated interference fringes K of longitudinal spherical aberration are shown in FIGS. Thickness t with objective lens 31 ₁ Phase advance on the inside and outside of the numerical aperture NA3 as a bend from an equally spaced parallel stripe by adding a tilt between the light beam that has passed through the optical information recording medium or its equivalent substrate and the ideal spherical reference wave A wavefront that is bent in a V-shape with an inverted delay is observed. When the phase is shifted by 2nπ (n = ± 1, ± 2, −−) between the inner side and the outer side, the calculated wavefront aberration increases, but the substantial condensing characteristic is maintained. In this case, the wavefront aberration is calculated ignoring the integer component of the phase jump, and the value may be 0.07λrms, preferably 0.05λrms. Second thickness (t ₂ When calculating the wavefront aberration through the transparent substrate (2), the aberration is calculated within the region inside the discontinuous portion of the interference fringes corresponding to the numerical aperture NA3. That is, in FIG. 2D, the area within the tilt is the observation area for the best wavefront aberration. In FIG. 2C, the entire range is the first thickness (t ₁ ) Is the observation region of the best wavefront aberration when the transparent substrate is interposed.
[0035]
(Embodiment 3)
Next, a plurality of other examples of the objective lens will be described. The same members as those of the objective lens in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and descriptions of those that are not structurally and functionally changed are omitted. FIG. 3 shows a simulated optical axis cross section (A) of another objective lens, thickness t. ₁ A simulated spherical aberration diagram (B) and a simulated interference fringe (C) are shown. There is a discontinuous portion that gives spherical aberration as shown in the figure at the height of the numerical aperture NA3 of the first surface 311 of the objective lens 31. The ideal surface 313 indicated by a broken line is the thickness t of the first optical information recording medium. ₁ An ideal surface 313 is shown in which the spherical aberration is zero when the transparent substrate is interposed. The simulated interference fringes at this time are as shown in FIG.
[0036]
For example, when the value of NA3 is as small as 0.3, or the thickness of the first optical information recording medium is t ₁ = 0.6 mm, the thickness of the second optical information recording medium is t ₂ When the difference between the two thicknesses is as small as 0.8 mm, the thickness t of the second optical information recording medium is within the range of NA3. ₂ The best wavefront aberration when passing through a transparent substrate is t ₁ Even when the spherical aberration is completely corrected through the transparent substrate, it can be within 0.07λrm. However, when the light flux in the outer region adjacent to NA3 returns to the photodetector, noise increases when detecting the information signal, and the linear range of the focus error signal is also narrowed. In this example, the spherical aberration of only a certain opening area outside NA3 is left in the over direction. Thereby, it can reduce that the light flux of this area | region returns to the photodetector.
[0037]
Similarly, FIG. 4 shows a simulated optical axis cross section (A) of another objective lens and a thickness t. ₁ A simulated spherical aberration diagram (B) and a simulated interference fringe (C) are shown. The objective lens 31 has a portion where the spherical aberration as shown in the figure becomes a discontinuity of a gentle curve at the height of the numerical aperture NA3 of the first surface 311. The simulated interference fringes at this time are as shown in FIG. By doing so, it is possible to use a tool whose cutting edge radius of the cutting tool for cutting the lens surface mold is loose.
[0038]
Similarly, FIG. 5 is a schematic optical axis sectional view (A) and (B) of another objective lens, and FIG. 5 (A) shows that the objective lens 31 has a first surface 311 and a second surface 312. The second surface 312 is provided with a discontinuous portion. Even in this example, since the second surface is a convex surface, spherical aberration similar to that of the objective lens in FIG. 2 can be obtained by providing a concave shape at a position corresponding to the light flux of NA3. FIG. 5B is a diagram in which two discontinuous portions are provided on the first surface 311 of the objective lens 31. This can be applied to reading information from an optical information recording medium having three different thickness transparent substrates.
[0039]
Further, similarly, FIG. 6 is a simulated spherical aberration diagram of another objective lens, and shows a simulated spherical aberration diagram of the objective lens through the first transparent substrate. Each has a numerical aperture NA3 and is a discontinuous spherical aberration curve as shown in the figure. 6A is the same as the spherical aberration by the objective lens of the example of FIG. 2, and FIGS. 6B and 6C are different forms of spherical aberration correction within the range of NA3. . Both of these beams have a spherical aberration over that of the NA3 light beam, and can form a good spot when the second transparent substrate is used. In addition, it is not limited to this curve.
[0040]
When the value of NA3 is as large as 0.45, for example, if the region outside NA3 is set to the over direction, the wavefront aberration when passing through the first recording medium is increased, and the light condensing characteristic is deteriorated. However, when NA3 is increased, the aberration in the over direction when originally passing through the second recording medium is large, and the return light of the luminous flux in this region to the photodetector is reduced.
[0041]
In such a case, as shown in the simulated spherical aberration diagram of another objective lens in FIG. 7, it is preferable that the spherical aberration remains only inside NA3. Here, an example of the objective lens in the aberration diagram of FIG. Here, as a representative example of the optical system according to the embodiment of the present invention, an infinite conjugate objective that condenses parallel light that has passed through a collimator lens that converts divergent light from a laser light source into substantially parallel light on an information recording surface. An optical system for recording and / or reproduction of an optical information recording medium composed of lenses will be described.
[0042]
First, the symbols used will be described. The surface number of the optical system is s, the radius of curvature of each optical surface is r, the thickness or spacing between each optical surface is d, d ', and the refractive index of each optical medium is n. is there. Also, the expression of the aspherical shape when an aspherical surface is used for the lens surface and the optical surface is shown in “Equation 1”.
[0043]
[Equation 3]

[0044]
However, X is an axis in the optical axis direction, H is an axis perpendicular to the optical axis, and the light traveling direction is positive. Further, r is a paraxial radius of curvature, K is a conical coefficient, Aj is an aspheric coefficient, and Pj is an aspheric power.
[0045]
f = 3.36 mm, λ = 635 nm, NA = 0.60, NA3 = 0.37. The best wavefront aberration at NA = 0.60 when passing through a 0.6 mm thick substrate is 0.05λrms. The best wavefront aberration at NA3 when the substrate is 1.2 mm thick is 0.01 λrms. Numerical data of the examples are shown in “Table 1” and “Table 2”, respectively.
[0046]
[Table 1]

[0047]
[Table 2]

[0048]
(Embodiment 4)
Next, another optical pickup device using the objective lens described in the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a block diagram of the main part of another optical pickup device of the present invention, FIG. 9 is a block diagram of the photodetector of FIG. 8, and FIG. 10 is an explanatory diagram of the effective numerical aperture. The objective lens 31 is the objective lens described in the second embodiment.
[0049]
In FIG. 8, the light beam emitted from the laser light source 12 having a wavelength λ of 680 nm passes through the polarizing beam splitter 14, the collimator lens 32, and the quarter wavelength plate 36 to become a circularly polarized parallel light beam. This parallel light beam is condensed on the information recording surface 53 from the objective lens 31 described later via the transparent substrate 52 of the first optical information recording medium 51. The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 53 is transmitted again through the objective lens 31, the quarter wavelength plate 36 and the collimator lens 32 and enters the polarization beam splitter 14. Astigmatism is given by the cylindrical lens 35 disposed on the optical path, the magnification is enlarged by the concave lens 37 whose initial position can be adjusted in the optical axis direction, and the light is directed to the photodetector 13 described later. This photodetector 13 is composed of multi-divided PIN photodiodes, and outputs a current proportional to the intensity of the incident light beam from each element, and sends this current to a detection circuit system not shown in the figure. An information signal (HFS), a focus error signal (FES), and a track error signal (TES) are generated. Based on this focus error signal and track error signal, the objective lens is controlled in the focusing direction and tracking direction by a two-dimensional actuator composed of a magnetic circuit and a coil, etc., and the light spot position is always aligned on the information track. Yes.
[0050]
Here, the above-described photodetector 13 will be described in detail with reference to FIG. 9. The photodetector 13 is composed of a light receiving element divided into four, and the size of one side of the light receiving element is L. The photodetector 13 receives the light spot 38 with the light receiving elements a to d. The dividing line S of the photodetector 13 is arranged in a direction of approximately 45 ° with the generatrix of the cylindrical lens 35. The focus error signal is detected by the astigmatism method and (a + c)-(b + d) is calculated. The tracking error signal is detected by, for example, the push-pull method by calculating (a + b)-(c + d) and the phase difference. In the detection method, it is obtained by the calculation of (a + c)-(b + d). The information signal is obtained by (a + b + c + d). These detection methods are known and will not be described in detail. In the light source wavelength λ = 680 nm of the embodiment, the numerical aperture NA1 necessary for reading from the first optical information recording medium (DVD) is 0.60, and reading from the second optical information recording medium (CD) is performed. The required numerical aperture NA2 is 0.39.
[0051]
The concave lens is adjusted in the optical axis direction so that the detection of the information signal is maximized in the first optical information recording medium (DVD), and the initial adjustment is performed so that a circular light spot is formed at the center of the quadrant detector. In the focusing control, the objective lens is driven by an actuator so that the output (a + c) − (b + d) = 0 from the light receiving elements a to d.
[0052]
As described above, when the second optical information recording medium (CD) is reproduced in a state optimally adjusted with respect to the first optical information recording medium (DVD), the focus detected by the quadrant photodetector is detected. It is necessary that the zero point of the error signal (FES) and the defocus point of the reading spot on the information recording surface correspond in a range suitable for reading. That is, when the position of the objective lens 31 is controlled so that the focus error signal FES = 0, the effective NA, which will be described later with reference to FIG. 10 to give the optimum wavefront aberration at the defocus point, needs to be NA2 or more and NA3 or less. When an objective lens having a spherical aberration as shown in FIG. 13 proposed in Japanese Patent Application No. 8-21225 is used, it is necessary that the effective NA is NA2 or more and the wavefront aberration amount is NA within 0.07 λrms. This defocus point changes depending on the magnification of the condensing optical system from the objective lens to the photodetector and the size of the photodetector.
[0053]
Further, the above-described effective numerical aperture will be described with reference to FIG. In the figure, the horizontal axis represents the converted light receiving surface size, and the vertical axis represents the effective numerical aperture. Conversion light receiving surface size = light receiving element size for detecting focus error signal / (magnification between information recording surface and photodetector).
[0054]
For example, if one side of the photodetector 13 is 150 μm (150 μm is a total of four light receiving elements having a side of 75 μm), the objective lens focal length is 3.17 mm, and the combined focal length of the collimator lens, cylindrical lens, and concave lens is 31.7 mm. The magnification between the information recording surface and the photodetector is 10 times, and the converted light receiving surface size is 15 μm. As the converted light receiving surface size increases, the effective numerical aperture at the defocus point controlled by focusing increases. In the range within the numerical aperture NA3 (or wavefront aberration 0.07λrms), the equivalent light receiving surface size corresponds to approximately 18 μm. The larger the effective NA, the larger the amplitude of the reproduction information signal, and the higher the resolution. If it becomes larger than this, jitter deterioration due to spot size deterioration due to increased wavefront aberration and noise due to flare light will increase. In addition, the linear range of the focus error signal FES is narrow, and the stability of focusing control is lowered. Conversely, when the converted light receiving surface size is reduced, the effective numerical aperture of the defocus point subjected to focusing control is reduced, and the wavefront aberration is reduced. Further, noise due to flare light is reduced, the linear range of the focus error signal FES is expanded, and the stability of focusing control is improved. The converted light receiving surface size is approximately 6 μm. Below this value, the amplitude of the reproduction information signal is reduced and the resolution is also lowered.
[0055]
Therefore, the magnification between the information recording surface and the photodetector is M, and the size L of one side of the light receiving portion for detecting the focus error signal of the photodetector is 6 (μm) <| L / M | <18 (μm). By setting so as to satisfy the above condition, it is possible to reproduce a good signal. Note that the shape of the light receiving portion of the photodetector may be a rectangle or a circle instead of a square. In this case, the size of one side is assumed to be a square having the same area as a rectangle or a circle, and one side of the assumed square is regarded as L.
[0056]
(Embodiment 5)
Another optical pickup device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a configuration diagram of a main part of another optical pickup device. More specifically, FIG. 11A shows the thickness t of the first optical information recording medium. ₁ FIG. 11B shows the thickness t of the second optical information recording medium. ₂ The structure when corresponding to the transparent substrate of is shown. Note that the same functional and mechanical elements as those in FIG. In FIG. 11A, the light beam emitted from the laser light source 12 passes through the hologram beam splitter 34 and passes through the collimator lens 32 held by the frame 44 that can move in the optical axis direction. The light is limited to a predetermined light flux and enters the objective lens 31. The light beam incident on the objective lens 31 is condensed by the objective lens 31 and is condensed on the information recording surface 53 through the transparent substrate 52 of the first optical information recording medium. The light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 53 returns to the hologram beam splitter 34 via the objective lens 31 and the collimator lens 32, where it is separated from the optical path of the laser light source 12 and then to the photodetector 13. Incident. This photodetector 13 is composed of multi-divided PIN photodiodes, and outputs a current proportional to the intensity of the incident light beam from each element, and sends this current to a detection circuit system not shown in the figure. A signal, a focus error signal, and a track error signal are generated. Based on the focus error signal and the track error signal, the objective lens 31 provided integrally with a two-dimensional actuator (not shown) composed of a magnetic circuit and a coil is controlled to always align the light spot position on the information track. It is configured. The lens moving mechanism 41 uses a motor to mechanically fix and fix the frame 44 holding the collimator lens 32 at two points.
[0057]
This condensing optical system has a thickness t ₁ The information from the second optical information recording medium is kept as it is because the spherical aberration is excessively corrected for the light beam having a numerical aperture NA2 that is higher than the light beam having the numerical aperture NA2 through the transparent substrate. Playback is possible. Further, as shown in FIG. 11 (B), the collimator lens 32 is moved to a predetermined position on the laser beam source side by the lens moving mechanism 41 to obtain a light beam diverging light incident on the objective lens due to a difference in thickness of the transparent substrate. Cancels spherical aberration, makes a good light spot even with a larger aperture, and thickness t ₂ For example, the optical information recording medium of the MO method having a higher information recording density than that of the CD can be reproduced. Further, the amount of movement of the collimator lens 32 can be reduced by an amount of aberration given in advance.
[0058]
Moreover, as this condensing optical system, thickness t ₁ When the second optical information recording medium is read, the collimator lens 32 is moved to the optical axis by the lens moving mechanism 41 when the second optical information recording medium is read. The light beam incident on the objective lens after being moved to a predetermined position on the direction laser light source side is made divergent light, and the spherical aberration due to the difference in the thickness of the transparent substrate is corrected better, and the outside of the given spherical aberration discontinuity point Can have an aperture effect by having an aberration in the opposite direction to the inner side.
[0059]
As described above, according to the optical pickup device of the present invention, the amount of movement of the collimator lens 32 can be made shorter than the amount shown in FIG. 14, and the second optical information recording medium provided at the time of reproduction is provided. The diaphragm (second diaphragm 43 in FIG. 14) can be eliminated, and the structure becomes simple. The same effect can be obtained by moving the laser light source instead of the collimator lens.
[0060]
【The invention's effect】
Since it comprised as mentioned above, there exist the following effects.
[0061]
According to the optical pickup device of the present invention, since a surface which gives discontinuous spherical aberration is provided, optical information recording media having different transparent substrate thicknesses can be recorded and / or reproduced with high accuracy by one condensing optical system. An optical pickup device.
[0062]
In addition, according to the objective lens for an optical pickup of the present invention, a highly accurate objective lens for an optical pickup that is optimal for the optical pickup device of the present invention is obtained.
[0064]
In addition, according to the present invention, an optical pickup apparatus capable of recording and / or reproducing optical information recording media having different transparent substrate thicknesses with a smaller amount of collimator lens movement can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part configuration diagram of an optical pickup device of the present invention.
FIG. 2 is a simulated optical axis cross-sectional view (A) of the objective lens, simulated spherical aberration diagrams (B) -1, (B) -2, and simulated interference fringes (C), (D).
FIG. 3 is a simulated optical axis cross section (A) of another objective lens, thickness t. ₁ FIG. 6B is a simulated spherical aberration diagram (B) and a simulated interference fringe (C).
FIG. 4 is a simulated optical axis cross section (A) of another objective lens, thickness t. ₁ FIG. 6B is a simulated spherical aberration diagram (B) and a simulated interference fringe (C).
FIG. 5 is a cross-sectional view of a simulated optical axis of another objective lens.
FIG. 6 is a simulated spherical aberration diagram of another objective lens.
FIG. 7 is a simulated spherical aberration diagram of another objective lens.
FIG. 8 is a configuration diagram of a main part of another optical pickup device of the present invention.
9 is a block diagram of the photodetector in FIG. 8. FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an effective numerical aperture.
FIG. 11 is a main part configuration diagram of another optical pickup device.
FIG. 12 is a diagram showing a condensing optical system of the optical pickup device.
13 is a spherical aberration diagram of the objective lens in FIG. 12. FIG.
FIG. 14 is a configuration diagram of an optical pickup device.
[Explanation of symbols]
12 Laser light source
13 Photodetector
14 Polarizing beam splitter
31 Objective lens
311 1st page
312 2nd surface
313 Ideal surface
32 Collimator lens
33 Aperture
34 Hologram beam splitter
35 Cylindrical lens
36 1/4 wave plate
37 concave lens
38 Light Spot
41 Lens movement mechanism
42 Diaphragm member
43 Second aperture
44 frames
51 First optical information recording medium
52 Transparent substrate (first transparent substrate)
53 Information recording surface
54 Second optical information recording medium
55 Transparent substrate (second transparent substrate)
56 Information recording surface
a, b, c, d Light receiving element
K interference fringes
NA1, NA2, NA3 numerical aperture
L Size of one side of the light receiving part
S dividing line
t ₁ First transparent substrate thickness (thickness)
t ₂ Second transparent substrate thickness (thickness)

Claims

光情報記録媒体の情報記録面上にレーザー光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置において、
第１の透明基板の厚みをｔ1、第２の透明基板の厚みをｔ2、第１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットをレーザー光源の波長で得るための集光光学系の光情報記録媒体側の必要な開口数をＮＡ１、第２の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットをレーザー光源の波長で得るための集光光学系の光情報記録媒体側の必要な開口数をＮＡ２として、ｔ1＜ｔ2、ＮＡ１＞ＮＡ２のとき、
前記開口数ＮＡ２と等しい又は前記開口数ＮＡ２より大きく、前記開口数ＮＡ１より小さい開口数ＮＡ３で球面収差を不連続とする面を少なくとも１つ有する集光光学系を備え、
前記集光光学系に入射する光束の発散度を光情報記録媒体の種類に応じて変更し、
厚みｔ1の第１の透明基板を介したとき、前記開口数がＮＡ１の範囲で光スポットの波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、
厚みｔ2の第２の透明基板を介したとき、前記開口数がＮＡ３の範囲で光スポットの波面収差が０．０７λｒｍｓ以下であることを特徴とする光ピックアップ装置。In an optical pickup device for condensing a light beam from a laser light source on an information recording surface of an optical information recording medium as a light spot through a transparent substrate, and recording and / or reproducing information on the information recording surface,
The thickness of the first transparent substrate is t1, the thickness of the second transparent substrate is t2, and the light spot for reading the information of the first optical information recording medium having the first transparent substrate is obtained at the wavelength of the laser light source. Condensation for obtaining a light spot that can read information of the second optical information recording medium having the second transparent substrate at the wavelength of the laser light source with a necessary numerical aperture of NA1 on the optical information recording medium side of the condensing optical system. When the required numerical aperture on the optical information recording medium side of the optical system is NA2, when t1 <t2 and NA1> NA2,
A condensing optical system having at least one surface that makes the spherical aberration discontinuous with a numerical aperture NA3 that is equal to or larger than the numerical aperture NA2 and smaller than the numerical aperture NA1;
Change the divergence of the light beam incident on the condensing optical system according to the type of optical information recording medium,
When passing through a first transparent substrate having a thickness t1, the wavefront aberration of the light spot is 0.05λrms or less when the numerical aperture is in the range of NA1.
An optical pickup device characterized in that when passing through a second transparent substrate having a thickness of t2, the wavefront aberration of a light spot is 0.07λrms or less within the numerical aperture of NA3.

第１の透明基板の厚みｔ1は０．６ｍｍ、第１の光情報記録媒体の情報読み出しに用いる光源の波長をλとしたとき、開口数ＮＡ１はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。 When the thickness t1 of the first transparent substrate is 0.6 mm and the wavelength of the light source used for reading information from the first optical information recording medium is λ, the numerical aperture NA1 is λ (μm) /1.14 (μm) or more. The optical pickup device according to claim 1, wherein:

第２の透明基板の厚みｔ2は１．２ｍｍ、第２の光情報媒体の情報読み出しに用いる光源の波長をλとしたとき、開口数ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。 When the thickness t2 of the second transparent substrate is 1.2 mm and the wavelength of the light source used for reading information from the second optical information medium is λ, the numerical aperture NA2 is λ (μm) /1.75 (μm). The optical pickup device according to claim 1, wherein:

第２の透明基板の厚みｔ2は１．２ｍｍ、第２の光情報媒体の情報読み出しに用いる光源の波長をλとしたとき、開口数ＮＡ２はλ（μｍ）／２．４６（μｍ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。 When the thickness t2 of the second transparent substrate is 1.2 mm and the wavelength of the light source used for reading information from the second optical information medium is λ, the numerical aperture NA2 is λ (μm) /2.46 (μm). The optical pickup device according to claim 1, wherein:

光情報記録媒体の情報記録面上にレーザー光源からの光束を透明基板を介して光スポットとして集光させ、前記情報記録面上に情報を記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置用対物レンズにおいて、
第１の透明基板の厚みをｔ1、第２の透明基板の厚みをｔ2、第１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットをレーザー光源の波長で得るための前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要な開口数をＮＡ１、第２の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の情報を読み出せる光スポットをレーザー光源の波長で得るための前記対物レンズの光情報記録媒体側の必要な開口数をＮＡ２として、ｔ1＜ｔ2、ＮＡ１＞ＮＡ２のとき、
前記開口数ＮＡ２と等しい又は前記開口数ＮＡ２より大きく、前記開口数ＮＡ１より小さい開口数ＮＡ３で球面収差を不連続とする面を少なくとも１つ有し、
前記対物レンズに入射する光束の発散度は光情報記録媒体の種類に応じて変更され、
厚みｔ1の第１の透明基板を介したとき、前記開口数がＮＡ１の範囲で光スポットの波面収差が０．０５λｒｍｓ以下であり、
厚みｔ2の第２の透明基板を介したとき、前記開口数がＮＡ３の範囲で光スポットの波面収差が０．０７λｒｍｓ以下であることを特徴とする光ピックアップ装置用対物レンズ。Objective lens for optical pickup device for condensing a light beam from a laser light source as a light spot on an information recording surface of an optical information recording medium through a transparent substrate, and recording and / or reproducing information on the information recording surface In
The thickness of the first transparent substrate is t1, the thickness of the second transparent substrate is t2, and the light spot for reading the information of the first optical information recording medium having the first transparent substrate is obtained at the wavelength of the laser light source. The objective lens for obtaining a light spot capable of reading information of the second optical information recording medium having the second transparent substrate at the wavelength of the laser light source with a required numerical aperture NA1 on the optical information recording medium side of the objective lens When the required numerical aperture on the optical information recording medium side is NA2, when t1 <t2 and NA1> NA2,
Having at least one surface that makes the spherical aberration discontinuous at a numerical aperture NA3 that is equal to or larger than the numerical aperture NA2 and larger than the numerical aperture NA2 and smaller than the numerical aperture NA1;
The divergence of the light beam incident on the objective lens is changed according to the type of the optical information recording medium,
When passing through a first transparent substrate having a thickness t1, the wavefront aberration of the light spot is 0.05λrms or less when the numerical aperture is in the range of NA1.
An objective lens for an optical pickup device, wherein when passing through a second transparent substrate having a thickness of t2, the wavefront aberration of a light spot is 0.07λrms or less in the range of the numerical aperture NA3.

第１の透明基板の厚みｔ1は０．６ｍｍ、第１の光情報記録媒体の情報読み出しに用いる光源の波長をλとしたとき、開口数ＮＡ１はλ（μｍ）／１．１４（μｍ）以上であることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置用対物レンズ。When the thickness t1 of the first transparent substrate is 0.6 mm and the wavelength of the light source used for reading information from the first optical information recording medium is λ, the numerical aperture NA1 is λ (μm) /1.14 (μm) or more. The objective lens for an optical pickup device according to claim 5 , wherein:

第２の透明基板の厚みｔ2は１．２ｍｍ、第２の光情報媒体の情報読み出しに用いる光源の波長をλとしたとき、開口数ＮＡ２はλ（μｍ）／１．７５（μｍ）であることを特徴とする請求項５又は６に記載の光ピックアップ装置用対物レンズ。When the thickness t2 of the second transparent substrate is 1.2 mm and the wavelength of the light source used for reading information from the second optical information medium is λ, the numerical aperture NA2 is λ (μm) /1.75 (μm). The objective lens for an optical pickup device according to claim 5 or 6 .

第２の透明基板の厚みｔ2は１．２ｍｍ、第２の光情報媒体の情報読み出しに用いる光源の波長をλとしたとき、開口数ＮＡ２はλ（μｍ）／２．４６（μｍ）であることを特徴とする請求項５又は６に記載の光ピックアップ装置用対物レンズ。When the thickness t2 of the second transparent substrate is 1.2 mm and the wavelength of the light source used for reading information from the second optical information medium is λ, the numerical aperture NA2 is λ (μm) /2.46 (μm). The objective lens for an optical pickup device according to claim 5 or 6 .