JP4321217B2 - 光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents
光学素子及び光ピックアップ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4321217B2 JP4321217B2 JP2003373234A JP2003373234A JP4321217B2 JP 4321217 B2 JP4321217 B2 JP 4321217B2 JP 2003373234 A JP2003373234 A JP 2003373234A JP 2003373234 A JP2003373234 A JP 2003373234A JP 4321217 B2 JP4321217 B2 JP 4321217B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- wavelength
- optical element
- light
- light flux
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/139—Numerical aperture control means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
- G11B7/127—Lasers; Multiple laser arrays
- G11B7/1275—Two or more lasers having different wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
- G11B7/1367—Stepped phase plates
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1372—Lenses
- G11B7/1374—Objective lenses
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
- G11B7/13922—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
- G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
高密度光ディスクとDVDとに対して互換性を有する光ピックアップ装置として、以下の特許文献1〜3に記載されているように、光軸を中心とする所定数の輪帯から構成される回折構造を形成した回折光学素子を利用する技術が知られている。
δφD={n1・λ1/(N1−1)}/{n2・λ2/(N2−1)}
で定義される、回折構造によりλ1に付加される光路長とλ2に付加される光路長の比δφDが1に近い値となるように、高密度光ディスクの記録/再生用ビームの回折次数n1と、DVDの記録/再生用ビームの回折次数n2の組合せを選択する必要がある。
かかる単位波長変化あたりの球面収差の変化量は対物光学系の開口数(NA)の4乗に比例して増大するため、特に、高密度光ディスクの一規格であるブルーレイディスクに代表されるような、開口数(NA)0.85の対物光学系と0.1mmの保護層を使用する規格(以下、0.1mm規格という)の高密度光ディスクにおいては、上記の問題がより一層顕在化する。
波長λ1(nm)の第1光束が入射した場合にはn1次の回折光を発生し、波長λ2(nm)(λ2>λ1)の第2光束が入射した場合にはn2次(|n1|≧|n2|)の回折光を発生する回折構造が形成された光学面と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯から構成される光路差付与構造が形成された光学面と、を少なくとも1つずつ有し、
前記波長λ 1 の第1光束及び前記波長λ 2 の第2光束に対する前記光学素子の屈折率をそれぞれN 1 及びN 2 、INT(X)をXに最も近い整数としたとき、
INT(δφ D )−δφ D <0 (1)
δφ D ={n 1 ・λ 1 /(N 1 −1)}/{n 2 ・λ 2 /(N 2 −1)} (2)
を満たすとともに、前記回折構造は、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差特性を有し、
前記光路差付与構造は、λ 1 −10(nm)乃至λ 1 +10(nm)の範囲内で入射光束の波長が長波長側にシフトした場合に、球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差特性を有することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、光学素子において、
波長λ 1 (nm)の第1光束が入射した場合にはn 1 次の回折光を発生し、波長λ 2 (nm)(λ 2 >λ 1 )の第2光束が入射した場合にはn 2 次(|n 1 |≧|n 2 |)の回折光を発生する回折構造が形成された光学面と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯から構成される光路差付与構造が形成された光学面と、を少なくとも1つずつ有し、
前記波長λ 1 の第1光束及び前記波長λ 2 の第2光束に対する前記光学素子の屈折率をそれぞれN 1 及びN 2 、INT(X)をXに最も近い整数としたとき、
INT(δφ D )−δφ D >0 (4)
δφ D ={n 1 ・λ 1 /(N 1 −1)}/{n 2 ・λ 2 /(N 2 −1)} (5)
を満たすとともに、前記回折構造は、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合に、球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差特性を有し、
前記光路差付与構造は、λ 1 −10(nm)乃至λ 1 +10(nm)の範囲内で入射光束の波長が長波長側にシフトした場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差特性を有することを特徴とする。
また、本明細書においては、「回折構造がn次の回折光を発生する」とは、回折構造において波長λの光束が入射した場合に発生する様々な次数の回折光のうち、n次の回折光の回折効率が最大であることと同義であり、「n次の回折光を発生する回折構造」とは、「波長λの光束が入射した場合にn次の回折光が最大の回折効率で発生するようにブレーズ化された回折構造」と同義である。従って、「光ディスクの記録/再生用ビームとしてn次の回折光を利用する」とは、回折構造において波長λの光束が入射した場合に発生する様々な次数の回折光のうち、最大の回折効率を有するn次の回折光を光ディスクの情報記録面上に集光することで、光ディスクに対する情報の記録及び/又は、光ディスクに記録された情報を再生することと同義である。
この場合には、光軸近傍の回折構造のブレーズ化波長λBがλ1より短い所定の波長であることが好ましく、これにより、それぞれの光ディスクの波長領域で高い回折効率を維持することができる。具体的には、前記回折構造は光軸方向の段差により分割された複数の輪帯から構成され、前記段差のうち最も光軸に近い段差をΔ D (μm)、λ B (nm)を前記λ 1 より短い所定の波長、前記λ B に対する前記光学素子の屈折率をそれぞれN B 、としたとき、光軸に最も近い段差ΔDが以下の(3)式を実質的に満たすのが好ましい。
Δ D =n 1 ・λ B ×10 -3 /(N B −1) (3)
そして、請求項1の発明のように、光路差付与構造にλ1−10(nm)乃至λ1+10(nm)の範囲内で入射光束の波長が長波長側にシフトした際に球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差特性を持たせることにより、回折構造の球面収差特性を相殺するのが好ましい。これにより、青紫色レーザ光源の発振波長に対する公差を緩和することが可能となる。
この場合には、光軸近傍の回折構造のブレーズ化波長λBが前記λ1乃至λ2の範囲内の所定の波長であることが好ましく、これにより、それぞれの光ディスクの波長領域で高い回折効率を維持することができる。具体的には、前記回折構造は光軸方向の段差により分割された複数の輪帯から構成され、前記段差のうち最も光軸に近い段差をΔ D (μm)、λ B (nm)を前記λ 1 乃至λ 2 の範囲内の所定の波長、前記λ B に対する前記光学素子の屈折率をそれぞれN B 、としたとき、光軸に最も近い段差ΔDが以下の(6)式を実質的に満たすのが好ましい。
Δ D =n 1 ・λ B ×10 -3 /(N B −1) (6)
そして、請求項2の発明のように、光路差付与構造にλ1−10(nm)乃至λ1+10(nm)の範囲内で入射光束の波長が長波長側にシフトした際に球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差特性を持たせることにより、回折構造の球面収差特性を相殺するのが好ましい。これにより、青紫色レーザ光源の発振波長に対する公差を緩和することが可能となる。
請求項3に記載の発明のように、λ1が青紫色波長領域である350nm乃至450nmの範囲内の波長であり、λ2が赤色波長領域である600nm乃至700nmの範囲内の波長である場合には、具体的な回折次数n1、n2の組合せとして、(n1、n2)=(2,1)、(3,2)、(5,3)、(8,5)、(10,6)のいずれかであるのが好ましく、この組合せを選択することにより、それぞれの光ディスクの波長領域で高い回折効率を維持することができる。また、回折次数n1が10より大きくなる場合であっても、それぞれの光ディスクの波長領域で高い回折効率を維持することができる回折次数の組合せは存在するが、その場合には、λ1からの±10(nm)程度の波長変化に対して回折効率変動が大きくなり過ぎるので好ましくない。
1.25<ΔD<1.65 (8)
2.05<ΔD<2.55 (9)
3.40<ΔD<4.10 (10)
5.70<ΔD<6.45 (11)
7.00<ΔD<8.00 (12)
0≦|INT(φ1P)−φ1P|≦0.4 (13)
0≦|INT(φ2P)−φ2P|≦0.4 (14)
φ1P=ΔP・(N1−1)/(λ1×10-3) (15)
φ2P=ΔP・(N2−1)/(λ2×10-3) (16)
INT(φ1P)=5p (17)
INT(φ2P)=3p (18)
1.25<ΔD<1.65 (19)
5.70<ΔD<6.45 (20)
7.00<ΔD<8.00 (21)
0≦|INT(φ1P)−φ1P|≦0.4 (22)
0≦|INT(φ2P)−φ2P|≦0.4 (23)
0≦|INT(φ3P)−φ3P|≦0.4 (24)
φ1P=ΔP・(N1−1)/(λ1×10-3) (25)
φ2P=ΔP・(N2−1)/(λ2×10-3) (26)
φ3P=ΔP・(N3−1)/(λ3×10-3) (27)
INT(φ1P)=10p (28)
INT(φ2P)=6p (29)
INT(φ3P)=5p (30)
[第1の実施の形態]
図1は、高密度光ディスクHD(第1光ディスク)とDVD(第2光ディスク)とCD(第3光ディスク)に対して適切に情報の記録/再生を行える第1の光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクHDの光学的仕様は、波長λ1=405nm、保護層PL1の厚さt1=0.1mm、開口数NA1=0.85であり、DVDの光学的仕様は、波長λ2=655nm、保護層PL2の厚さt2=0.6mm、開口数NA2=0.65であり、CDの光学的仕様は、波長λ3=785nm、保護層PL3の厚さt3=1.2mm、開口数NA3=0.45である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
なお、対物光学系OBJ1についての詳しい説明は後述する。
そして、対物光学系OBJ1は、その周辺に配置された2軸アクチュエータACによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面RL2で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系OBJ1、第2のビームコンバイナBC2、コリメート光学系COLを通過し、第1のビームコンバイナBC1で分岐され、光検出器PD2の受光面上に収束する。そして、光検出器PD2の出力信号を用いてDVDに記録された情報を読み取ることができる。
図2に側面図を示す対物光学系OBJ1は、本発明による光学素子を構成要素とするものである。対物光学系OBJ1は、プラスチックレンズである収差補正素子L1と、この収差補正素子L1を透過したレーザ光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有するNA0.85の非球面ガラスレンズである集光素子L2とから構成されている。
収差補正素子L1のレーザ光源側の光学面S1には、複数の輪帯から構成される回折構造DOEが形成されている(図2の拡大図を参照)。
回折構造DOEは、0.1mm規格の高密度光ディスクとDVDの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正するための構造であって、かかる球面収差を良好に補正するために、回折構造DOEは非球面上に形成されている。また、高密度光ディスクの記録/再生用ビームとして2次回折光を使用し、DVDの記録/再生用ビームとして1次回折光を使用し、CDの記録/再生用ビームとして1次回折光を使用することで、それぞれの光ディスクの波長領域において高い回折効率を確保している。
尚、光ピックアップ装置PU1においては、高密度光ディスクHDとCDの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正するために、対物光学系OBJ1に対して第3光束が発散光束の状態で入射する構成としている。これにより、CDに対して情報の記録/再生を行う際の作動距離を大きく確保することも可能となる。
また、光路差付与構造PSTの各輪帯は、最大有効径(NA1に相当)の70%の高さまでは、光軸から離れるに従って内側の輪帯よりも光路長が短くなるように変移し、それより周辺の位置では、光軸から離れるに従って内側の輪帯よりも光路長が長くなるように変移しており、図3の点線A2に示すように、光路差付与構造PSTは、入射光束の長波長側へのシフトにより球面収差が補正不足方向へ変化する球面収差特性を有する。
また、回折構造DOEは、λ1より短い所定の波長λBでブレーズ化されており、回折構造DOEの光軸に最も近い段差ΔD(μm)は(3)式を満たす。
更に、光路差付与構造PSTの光軸に最も近い段差ΔP(μm)は、(28)乃至(30)式を満たし、高密度光ディスク側の設計波長λ1とDVD側の設計波長λ2とCD側の設計波長λ3に対して実質的に光路差を与えない深さに設定されている。
また、DVDの開口数NA2より周辺の領域に形成した回折構造DOEや光路差付与構造PSTに、第2光束をフレアー化する機能を付加することで、DVDに対して記録/再生を行う際の開口制限を行っても良く、更に、CDの開口数NA3より周辺の領域に形成した回折構造DOEや光路差付与構造PSTに、第3光束をフレアー化する機能を付加することで、CDに対して記録/再生を行う際の開口制限を行っても良い。或いは、上記の開口制限機能を有する回折構造や光路差付与構造を、回折構造DOEや光路差付与構造PSTとは別に対物光学系OBJ1の光学面上に形成しても良い。
コリメート光学系COLの位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、青紫色半導体レーザLD1の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系OBJ1の屈折率変化や屈折率分布、2層ディスク、4層ディスク等の多層ディスクに対する記録/再生時における層間のフォーカスジャンプ、保護層PL1の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。
また、コリメート光学系COLの位置調整により、DVDの情報記録面RL2上に形成されたスポットの球面収差を補正しても良く、これにより、DVDに対する記録/再生特性を向上させることができる。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明するが、上記第1の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
なお、対物光学系OBJ2についての詳しい説明は後述する。
また、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合には、図4において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザLD2を発光させる。赤色半導体レーザLD2から射出された発散光束は、第1コリメート光学系COL1を透過することにより平行光束に変換された後、第1のビームコンバイナBC1で反射して、第2のビームコンバイナBC2、液晶素子LCDを順に通過し、対物光学系OBJ2によってDVDの保護層PL2を介して情報記録面RL2上に形成されるスポットとなる。
図5に側面図を示す対物光学系OBJ2は、本発明による光学素子を構成要素とするものである。対物光学系OBJ2は、プラスチックレンズである収差補正素子L1と、この収差補正素子L1を透過したレーザ光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有するNA0.85の非球面プラスチックレンズである集光素子L2とから構成されている。収差補正素子L1のレーザ光源側の光学面S1は図6(a)に示すように光軸を含む第1領域AREA1と、第1領域AREA1の周囲を囲む第2領域AREA2とに分割されており、第1領域AREA1に複数の輪帯から構成される回折構造DOE(図5の拡大図を参照)が形成されている。
回折構造DOEは、(4)式及び(5)式を満たすので、図7の二点鎖線A1に示すように、回折構造DOEに入射する光束の波長が、高密度光ディスク側の設計波長λ1からΔλだけ長波長側にシフト場合には、球面収差が補正不足方向へ変化する球面収差特性を有する。
上述したように、波長差の大きい2つの波長に対して互いに異なる回折次数のビームを発生する回折構造DOEは、単位波長変化あたりの球面収差の変化量が大きいが、回折構造DOEの球面収差の波長依存性を相殺されるように、光路差付与構造PSTに回折構造DOEとは逆の球面収差特性を持たせることで図7の実線A3のように球面収差の波長依存性を相殺することが可能となる。
更に、光路差付与構造PSTの光軸に最も近い段差ΔP(μm)は、(17)式及び(18)式を満たし、高密度光ディスク側の設計波長λ1、DVD側の設計波長λ2、CD側の設計波長λ3に対して実質的に光路差を与えない深さに設定されている。
回折構造DOEは、第1領域AREA1にのみ形成されているので、第2領域AREA2を通過する第2光束は、高密度光ディスクHDとDVDとの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を有することになり、DVDの情報記録面RL2上ではスポットの形成に寄与しないフレアー成分となる。これは、対物光学系OBJ自身がDVDに対する開口制限機能を有することと等価であるので、光ピックアップ装置PU2は、NA2に対応する絞りを別途搭載する必要が無く、その構成を簡略なものにすることが可能となる。
尚、液晶素子LCDにより補正する球面収差の発生原因は、光ピックアップ装置PU1と同様に、青紫色半導体レーザLD1の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系OBJの屈折率変化や屈折率分布、2層ディスク、4層ディスク等の多層ディスクに対する記録/再生時における層間のフォーカスジャンプ、保護層PL1の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。
また、液晶素子LCDにより、DVDの情報記録面RL2上に形成されたスポットの球面収差を補正しても良く、これにより、DVDに対する記録/再生特性を向上させることができる。
表1は光学素子のレンズデータであり、図8は光路図である。
光学面の非球面は、その面の頂点に接する平面からの変形量をX(mm)、光軸に垂直な方向の高さをh(mm)、曲率半径をr(mm)とするとき、表1(実施例2においては表3)中の係数を次の数1に代入した数式で表される。但し、κを円錐係数、A2iを非球面係数とする。
次の数2で定義される光路差関数φb(mm)で表される。
収差補正素子L1の光ディスク側の光学面S2に形成した光路差付与構造PSTは、各段差ΔDは、ΔD=mi1・λ1×10-3/(N1−1)(但し、mi1=20)を満たす深さに設定されている(本実施例においては、N1=1.524694であるので、ΔD=0.015438mmである)。また、各段差ΔDによりλ2に付加される光路差φ2Pは、
φ2P=ΔP・(N2−1)/(λ2×10-3)
=20・λ1×10-3/(N1−1)・(N2−1)/(λ2×10-3)
=20・(λ1/λ2)・[(N2−1)/(N1−1)]
=20・405/655・[(1.506513−1)/(1.524694−1)]
=11.93
≒12
であり、各段差ΔDによりλ3に付加される光路差φ3Pは、
φ3P=ΔP・(N3−1)/(λ3×10-3)
=20・λ1×10-3/(N1−1)・(N3−1)/(λ3×10-3)
=20・(λ1/λ3)・[(N3−1)/(N1−1)]
=20・405/785・[(1.503235−1)/(1.524694−1)]
=9.90
≒10
である。即ち、光路差付与構造PSTの各段差ΔDは、λ1、λ2及びλ3の各波長に対して実質的に位相差を与えない深さとなっている。
表2に、本実施例の、λ1(nm)、λ1±5(nm)、λ2(nm)、λ2±5(nm)、及びλ3(nm)、λ3±5(nm)の各波長に対する波面収差のRMS値(9次以下の球面収差成分の総和)を示す。この表から、本実施例の光学素子は、高密度光ディスクとDVDとCDのそれぞれに対して良好な性能を有していることがわかる。
第2収差補正素子L2の光ディスク側の光学面S4に形成した光路差付与構造PSTは、各段差ΔDは、ΔD=mi1・λ1×10-3/(N1−1)(但し、mi1=5)を満たす深さに設定されている(本実施例においては、N1=1.524694であるので、ΔD=0.003859mmである)。また、各段差ΔDによりλ2に付加される光路差φ2Pは、
φ2P=ΔP・(N2−1)/(λ2×10-3)
=5・λ1×10-3/(N1−1)・(N2−1)/(λ2×10-3)
=5・(λ1/λ2)・[(N2−1)/(N1−1)]
=5・405/655・[(1.506513−1)/(1.524694−1)]
=2.98
≒3
である。即ち、光路差付与構造PSTの各段差ΔDは、λ1とλ2との双方に対して実質的に位相差を与えない深さとなっている。
表4に、本実施例の、λ1(nm)、λ1±5(nm)、λ2(nm)及びλ2±5(nm)の各波長に対する波面収差のRMS値(9次以下の球面収差成分の総和)を示す。この表から、本実施例の光学素子は、高密度光ディスクとDVDの双方に対して良好な性能を有していることがわかる。
LD 光源
OBJ 対物光学系
OD 光情報記録媒体
PU 光ピックアップ装置
RL 情報記録面
Claims (14)
- 波長λ1(nm)の第1光束が入射した場合にはn1次の回折光を発生し、波長λ2(nm)(λ2>λ1)の第2光束が入射した場合にはn2次(|n1|≧|n2|)の回折光を発生する回折構造が形成された光学面と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯から構成される光路差付与構造が形成された光学面と、を少なくとも1つずつ有し、
前記波長λ 1 の第1光束及び前記波長λ 2 の第2光束に対する前記光学素子の屈折率をそれぞれN 1 及びN 2 、INT(X)をXに最も近い整数としたとき、
INT(δφ D )−δφ D <0 (1)
δφ D ={n 1 ・λ 1 /(N 1 −1)}/{n 2 ・λ 2 /(N 2 −1)} (2)
を満たすとともに、前記回折構造は、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差特性を有し、
前記光路差付与構造は、λ 1 −10(nm)乃至λ 1 +10(nm)の範囲内で入射光束の波長が長波長側にシフトした場合に、球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差特性を有することを特徴とする光学素子。 - 波長λ1(nm)の第1光束が入射した場合にはn1次の回折光を発生し、波長λ2(nm)(λ2>λ1)の第2光束が入射した場合にはn2次(|n1|≧|n2|)の回折光を発生する回折構造が形成された光学面と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯から構成される光路差付与構造が形成された光学面と、を少なくとも1つずつ有し、
前記波長λ 1 の第1光束及び前記波長λ 2 の第2光束に対する前記光学素子の屈折率をそれぞれN 1 及びN 2 、INT(X)をXに最も近い整数としたとき、
INT(δφ D )−δφ D >0 (4)
δφ D ={n 1 ・λ 1 /(N 1 −1)}/{n 2 ・λ 2 /(N 2 −1)} (5)
を満たすとともに、前記回折構造は、入射光束の波長が長波長側にシフトした場合に、球面収差が補正不足方向に変化するような球面収差特性を有し、
前記光路差付与構造は、λ 1 −10(nm)乃至λ 1 +10(nm)の範囲内で入射光束の波長が長波長側にシフトした場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差特性を有することを特徴とする光学素子。 - |λ 2 −λ 1 |が50nmより大きく、|n 1 |>|n 2 |を満たし、
前記λ1は350nm乃至450nmの範囲内、前記λ2は600nm乃至700nmの範囲内であって、前記n1とn2との組合せが、(n1,n2)=(2,1)、(3,2)、(5,3)、(8,5)、(10,6)のいずれかであることを特徴とする請求項1または2に記載の光学素子。 - 前記光学素子は、前記波長λ1の第1光束に対する屈折率が1.5〜1.6の範囲内、d線(587.6nm)に対するアッベ数が50〜60の範囲内の材料から形成され、前記回折構造は、光軸方向の段差により分割された所定数の輪帯から構成され、前記段差のうち最も光軸に近い段差ΔD(μm)が以下の(8)乃至(12)式のいずれかを満たすことを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
1.25<ΔD<1.65 (8)
2.05<ΔD<2.55 (9)
3.40<ΔD<4.10 (10)
5.70<ΔD<6.45 (11)
7.00<ΔD<8.00 (12) - 前記光路差付与構造の前記段差のうち最も光軸に近い段差をΔP(μm)、前記波長λ1の第1光束及び前記波長λ2の第2光束に対する前記光学素子の屈折率をそれぞれN1及びN2、INT(X)をXに最も近い整数としたとき、以下の(13)乃至(16)式を満たすことを特徴とする請求項3または4に記載の光学素子。
0≦|INT(φ1P)−φ1P|≦0.4 (13)
0≦|INT(φ2P)−φ2P|≦0.4 (14)
φ1P=ΔP・(N1−1)/(λ1×10-3) (15)
φ2P=ΔP・(N2−1)/(λ2×10-3) (16) - 前記λ1は350nm乃至450nmの範囲内、前記λ2は600nm乃至700nmの範囲内であって、前記光学素子は、前記波長λ1の第1光束に対する屈折率が1.5〜1.6の範囲内、d線(587.6nm)に対するアッベ数が50〜60の範囲内の材料から形成され、pを正の整数としたとき、以下の(17)式及び(18)式を満たすことを特徴とする請求項5に記載の光学素子。
INT(φ1P)=5p (17)
INT(φ2P)=3p (18) - 前記回折構造は、波長λ3(nm)(λ3>λ2)の第3光束が入射した場合にはn3次(|n2|≧|n3|)の回折光を発生することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光学素子。
- |λ 2 −λ 1 |、|λ 3 −λ 2 |、及び|λ 3 −λ 1 |のそれぞれが50nmより大きく、|n 1 |>|n 2 |≧|n 3 |を満たし、
前記λ1は350nm乃至450nmの範囲内、前記λ2は600nm乃至700nmの範囲内、前記λ3は700nm乃至850nmの範囲内であって、前記n1とn2及びn3との組合せが、(n1,n2,n3)=(2,1,1)、(8,5,4)、(10,6,5)のいずれかであることを特徴とする請求項7に記載の光学素子。 - 前記光学素子は、前記波長λ1の第1光束に対する屈折率が1.5〜1.6の範囲内、d線(587.6nm)に対するアッベ数が50〜60の範囲内の材料から形成され、前記回折構造は、光軸方向の段差により分割された所定数の輪帯から構成され、前記段差のうち最も光軸に近い段差ΔD(μm)が以下の(19)乃至(21)式のいずれかを満たすことを特徴とする請求項8に記載の光学素子。
1.25<ΔD<1.65 (19)
5.70<ΔD<6.45 (20)
7.00<ΔD<8.00 (21) - 前記光路差付与構造の前記段差のうち最も光軸に近い段差ΔP(μm)、前記波長λ1の第1光束、前記波長λ2の第2光束及び波長λ3 (nm)(λ 3 >λ 2 )の第3光束に対する前記光学素子の屈折率をそれぞれN1、N2及びN3、INT(X)をXに最も近い整数としたとき、以下の(22)乃至(27)式を満たすことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の光学素子。
0≦|INT(φ1P)−φ1P|≦0.4 (22)
0≦|INT(φ2P)−φ2P|≦0.4 (23)
0≦|INT(φ3P)−φ3P|≦0.4 (24)
φ1P=ΔP・(N1−1)/(λ1×10-3) (25)
φ2P=ΔP・(N2−1)/(λ2×10-3) (26)
φ3P=ΔP・(N3−1)/(λ3×10-3) (27) - 前記λ1は350nm乃至450nmの範囲内、前記λ2は600nm乃至700nmの範囲内、前記λ3は700nm乃至850nmの範囲内であって、前記光学素子は、前記波長λ1の第1光束に対する屈折率が1.5〜1.6の範囲内、d線(587.6nm)に対するアッベ数が50〜60の範囲内の材料から形成され、pを正の整数としたとき、以下の(28)式乃至(30)式を満たすことを特徴とする請求項10に記載の光学素子。
INT(φ1P)=10p (28)
INT(φ2P)=6p (29)
INT(φ3P)=5p (30) - 第1光源から射出される波長λ1(nm)の第1光束を用いて厚さt1の保護層を有する第1光ディスクに対する情報の再生及び/又は記録を行い、第2光源から射出される波長λ2(nm)(λ2>λ1)の第2光束を用いて厚さt2(t2≧t1)の保護層を有する第2光ディスクに対する情報の再生及び/又は記録を行う光ピックアップ装置において使用される対物光学系の構成要素であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の光学素子。
- 第1光源から射出される波長λ1(nm)の第1光束を用いて厚さt1の保護層を有する第1光ディスクに対する情報の再生及び/又は記録を行い、第2光源から射出される波長λ2(nm)(λ2>λ1)の第2光束を用いて厚さt2(t2≧t1)の保護層を有する第2光ディスクに対する情報の再生及び/又は記録を行う光ピックアップ装置であって、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の光学素子を具備することを特徴とする光ピックアップ装置。
- 前記光ピックアップ装置は、更に、第3光源から射出される波長λ3(nm)(λ3>λ2)の第3光束を用いて厚さt3(t3>t2)の保護層を有する第3光ディスクに対する情報の再生及び/又は記録を行う光ピックアップ装置であって、前記第3光束が、発散光束の状態で前記光学素子に対して入射するように構成されたことを特徴とする請求項13に記載の光ピックアップ装置。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003373234A JP4321217B2 (ja) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | 光学素子及び光ピックアップ装置 |
US10/973,246 US7564764B2 (en) | 2003-10-31 | 2004-10-27 | Optical element, optical pickup device and optical information recording and reproducing apparatus |
TW093132772A TW200523573A (en) | 2003-10-31 | 2004-10-28 | Optical element, optical pickup device and optical information recording and reproducing apparatus |
CNB2004100896044A CN100394242C (zh) | 2003-10-31 | 2004-10-28 | 光学元件、光拾取装置和光信息记录再现装置 |
KR1020040086663A KR20050041923A (ko) | 2003-10-31 | 2004-10-28 | 광학 소자, 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치 |
EP04025757A EP1528546B1 (en) | 2003-10-31 | 2004-10-29 | Optical element, optical pickup device and optical information recording and reproducing apparatus |
EP07112567A EP1847991A3 (en) | 2003-10-31 | 2004-10-29 | Optical element, optical pickup device and optical information recording and reproducing apparatus |
DE602004027336T DE602004027336D1 (de) | 2003-10-31 | 2004-10-29 | Optisches Element, optisches Abtastgerät und Gerät zum optischen Aufzeichnen und Abspielen von Informationen |
US12/385,538 US7855944B2 (en) | 2003-10-31 | 2009-04-10 | Optical element, optical pickup device and optical information recording and reproducing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003373234A JP4321217B2 (ja) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | 光学素子及び光ピックアップ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005135555A JP2005135555A (ja) | 2005-05-26 |
JP4321217B2 true JP4321217B2 (ja) | 2009-08-26 |
Family
ID=34420249
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003373234A Expired - Fee Related JP4321217B2 (ja) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | 光学素子及び光ピックアップ装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7564764B2 (ja) |
EP (2) | EP1847991A3 (ja) |
JP (1) | JP4321217B2 (ja) |
KR (1) | KR20050041923A (ja) |
CN (1) | CN100394242C (ja) |
DE (1) | DE602004027336D1 (ja) |
TW (1) | TW200523573A (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7821906B2 (en) * | 2004-06-21 | 2010-10-26 | Hoya Corporation | Objective lens for optical pick-up |
TWI404060B (zh) * | 2004-12-01 | 2013-08-01 | Hoya Corp | 光學元件之設計方法、光學系統、光碟機之光學裝置、物鏡及光碟機 |
CN101789243B (zh) | 2005-02-10 | 2012-08-22 | 柯尼卡美能达精密光学株式会社 | 物镜、光拾取装置及光信息记录再生装置 |
TWI393135B (zh) * | 2005-04-21 | 2013-04-11 | Hitachi Maxell | Optical pickup lens and optical pickup device |
JP5053090B2 (ja) * | 2005-07-28 | 2012-10-17 | パナソニック株式会社 | 光ヘッド及び光ディスク装置 |
CN101405800B (zh) * | 2006-03-20 | 2011-04-13 | 松下电器产业株式会社 | 光学头及光盘装置 |
US20090080319A1 (en) * | 2007-09-20 | 2009-03-26 | Hoya Corporation | Objective optical system and optical information recording/reproducing device having the same |
US8081553B2 (en) * | 2007-12-14 | 2011-12-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical pickup apparatus |
JP5261805B2 (ja) * | 2009-06-16 | 2013-08-14 | インテル・コーポレーション | 携帯用機器のカメラアプリケーション |
JP5584552B2 (ja) * | 2009-12-21 | 2014-09-03 | Hoya株式会社 | 光情報記録再生装置用対物レンズ、及び光情報記録再生装置 |
KR101615865B1 (ko) | 2015-11-05 | 2016-04-27 | 정용호 | 작업현장 관리 시스템 및 그 구동방법 |
JP6881438B2 (ja) * | 2016-04-28 | 2021-06-02 | ソニーグループ株式会社 | 再生装置および再生方法 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100209918B1 (ko) * | 1997-03-28 | 1999-07-15 | 윤종용 | 홀로그램형링렌즈를 사용하여 cd-r과 호환하는 dvd용 광픽업 |
JP3385213B2 (ja) * | 1998-05-29 | 2003-03-10 | ペンタックス株式会社 | 光ヘッド用対物レンズ |
CN1214376C (zh) * | 1998-06-26 | 2005-08-10 | 宾得株式会社 | 光学拾像装置的物镜 |
JP3976457B2 (ja) | 1998-10-28 | 2007-09-19 | 松下電器産業株式会社 | 光学ヘッド |
US6760295B1 (en) * | 1999-01-08 | 2004-07-06 | Pentax Corporation | Optical pick-up |
JP4085527B2 (ja) | 1999-07-28 | 2008-05-14 | 旭硝子株式会社 | 光ヘッド装置 |
JP4347959B2 (ja) * | 1999-09-06 | 2009-10-21 | Hoya株式会社 | 光情報記録再生装置 |
JP2001093179A (ja) | 1999-09-21 | 2001-04-06 | Pioneer Electronic Corp | 光ピックアップ |
WO2002037484A2 (en) | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Konica Corporation | Objective lens, light converging optical system, optical pickup apparatus, and recording/reproducing apparatus |
JP4610118B2 (ja) | 2001-03-30 | 2011-01-12 | Hoya株式会社 | 光ヘッド用対物レンズ |
WO2002082437A1 (en) | 2001-04-05 | 2002-10-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical scanning device |
US7206276B2 (en) * | 2001-10-12 | 2007-04-17 | Konica Corporation | Objective lens, optical element, optical pick-up apparatus and optical information recording and/or reproducing apparatus equipped therewith |
EP1313095B1 (en) | 2001-11-15 | 2008-10-15 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Compatible optical pickup |
JP2003296961A (ja) * | 2002-04-03 | 2003-10-17 | Konica Corp | 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 |
JP2004327003A (ja) * | 2002-07-26 | 2004-11-18 | Sharp Corp | 光ピックアップ |
TWI266898B (en) * | 2002-10-31 | 2006-11-21 | Konica Minolta Holdings Inc | Objective optical element and optical pickup apparatus |
US7248409B2 (en) | 2002-11-25 | 2007-07-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical element, optical lens, optical head apparatus, optical information apparatus, computer, optical information medium player, car navigation system, optical information medium recorder, and optical information medium server |
EP1465170A3 (en) | 2003-03-31 | 2007-05-16 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Converging optical system of optical pickup device |
-
2003
- 2003-10-31 JP JP2003373234A patent/JP4321217B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-10-27 US US10/973,246 patent/US7564764B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-10-28 CN CNB2004100896044A patent/CN100394242C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-10-28 TW TW093132772A patent/TW200523573A/zh unknown
- 2004-10-28 KR KR1020040086663A patent/KR20050041923A/ko not_active Application Discontinuation
- 2004-10-29 DE DE602004027336T patent/DE602004027336D1/de active Active
- 2004-10-29 EP EP07112567A patent/EP1847991A3/en not_active Withdrawn
- 2004-10-29 EP EP04025757A patent/EP1528546B1/en not_active Not-in-force
-
2009
- 2009-04-10 US US12/385,538 patent/US7855944B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1528546A3 (en) | 2007-04-04 |
DE602004027336D1 (de) | 2010-07-08 |
EP1847991A3 (en) | 2008-05-21 |
US20050094536A1 (en) | 2005-05-05 |
US7855944B2 (en) | 2010-12-21 |
JP2005135555A (ja) | 2005-05-26 |
TW200523573A (en) | 2005-07-16 |
US20090207715A1 (en) | 2009-08-20 |
EP1847991A2 (en) | 2007-10-24 |
EP1528546A2 (en) | 2005-05-04 |
EP1528546B1 (en) | 2010-05-26 |
CN100394242C (zh) | 2008-06-11 |
CN1611981A (zh) | 2005-05-04 |
KR20050041923A (ko) | 2005-05-04 |
US7564764B2 (en) | 2009-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5002118B2 (ja) | 光ピックアップ装置用の光学素子、及び光ピックアップ装置 | |
JP3953091B2 (ja) | 多焦点対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP2006012394A (ja) | 光学系、光ピックアップ装置、及び光ディスクドライブ装置 | |
JP5136810B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
WO2010013616A1 (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
JP4992103B2 (ja) | 対物光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP5071883B2 (ja) | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 | |
JPWO2005074388A1 (ja) | 光ピックアップ装置及び光情報記録及び/又は再生装置 | |
JP4321217B2 (ja) | 光学素子及び光ピックアップ装置 | |
JP4483864B2 (ja) | 対物光学系、光ピックアップ装置、及び光ディスクドライブ装置 | |
JP2005174416A (ja) | 回折光学素子、対物光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP5024041B2 (ja) | 光ピックアップ装置用対物光学素子、光ピックアップ装置用光学素子、光ピックアップ装置用対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置 | |
JP2005108321A (ja) | 光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP4193915B2 (ja) | 光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用の対物光学素子 | |
JPWO2005091279A1 (ja) | 光ピックアップ装置用の対物光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP4370619B2 (ja) | 光学素子、光ピックアップ装置及びドライブ装置 | |
JP2009110591A (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
WO2005119668A1 (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
JPWO2005088625A1 (ja) | 対物光学素子及び光ピックアップ装置 | |
JP4329031B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP4400326B2 (ja) | 光ピックアップ光学系、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置 | |
JP4348617B2 (ja) | 回折光学素子、対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP2007128654A (ja) | 多焦点対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP2005129204A (ja) | 光ピックアップ光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JPWO2008146675A1 (ja) | 光ピックアップ装置用の対物光学素子及び光ピックアップ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061026 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090217 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090407 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090512 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090525 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120612 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120612 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130612 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |