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JP2011065720A - Optical system and optical pickup device using the same - Google Patents

Optical system and optical pickup device using the same Download PDF

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JP2011065720A
JP2011065720A JP2009216228A JP2009216228A JP2011065720A JP 2011065720 A JP2011065720 A JP 2011065720A JP 2009216228 A JP2009216228 A JP 2009216228A JP 2009216228 A JP2009216228 A JP 2009216228A JP 2011065720 A JP2011065720 A JP 2011065720A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
information recording
optical system
recording medium
optical
magnification
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.)
Pending
Application number
JP2009216228A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Hayashi
克彦 林
Yasuhiro Tanaka
康弘 田中
Michihiro Yamagata
道弘 山形
Fumitomo Yamasaki
文朝 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2009216228A priority Critical patent/JP2011065720A/en
Publication of JP2011065720A publication Critical patent/JP2011065720A/en
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Abstract

【課題】情報記録媒体に設けられた複数の情報記録面のそれぞれに対して好適にレーザ光を合焦させることが可能な光学系を提供する。
【解決手段】相互に平行な複数の情報記録面を有する情報記録媒体の該複数の情報記録面のそれぞれにレーザ光を合焦させる光学系であって、光源側から情報記録面へ向けて順に、倍率変換素子と、対物レンズとを備え、前記倍率変換素子を光軸方向に移動させることによって、結像倍率を変化させるとともに、前記結像倍率の変化の量Δmが以下の式:Δm>0.015を満たす。
【選択図】図2
An optical system capable of suitably focusing a laser beam on each of a plurality of information recording surfaces provided on an information recording medium is provided.
An optical system for focusing a laser beam on each of a plurality of information recording surfaces of an information recording medium having a plurality of information recording surfaces parallel to each other in order from the light source side toward the information recording surface. , A magnification conversion element and an objective lens, and by changing the imaging magnification by moving the magnification conversion element in the optical axis direction, the amount Δm of change in the imaging magnification is expressed by the following equation: Δm> 0.015 is satisfied.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は光学系及びそれを用いた光ピックアップ装置に関する。詳細には、複数の情報記録面を有する情報記録媒体の各情報記録面に対してレーザ光を合焦させるための光学系及びそれを用いた光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an optical system and an optical pickup device using the same. Specifically, the present invention relates to an optical system for focusing laser light on each information recording surface of an information recording medium having a plurality of information recording surfaces, and an optical pickup device using the optical system.

近年、複数の情報記録面を有する情報記録媒体(例えば、BD(Blu−ray Disc(登録商標))等の光ディスクなど)の研究開発が進められている。しかしながら、複数の情報記録面が設けられている場合、情報記録媒体の光源側表面から各情報記録面までの距離が相互に異なるため、通常、ひとつの対物レンズで複数の情報記録面のそれぞれにレーザ光を合焦させようとした場合、情報記録媒体の光源側表面から各情報記録面までの距離の相違に起因して球面収差が発生するため、すべての情報記録面に対して好適にレーザ光を合焦させるのは困難である。このような問題に鑑み、例えば、特許文献1等には、ビームエキスパンダーレンズやコリメータレンズを光軸方向に駆動させて対物レンズに入射するビームの発散角を変化させることにより、情報記録媒体の光源側表面から各情報記録面までの距離の相違に起因する球面収差を補正する技術が開示されている。   In recent years, research and development of an information recording medium having a plurality of information recording surfaces (for example, an optical disc such as a BD (Blu-ray Disc (registered trademark)) has been advanced. However, when a plurality of information recording surfaces are provided, since the distance from the light source side surface of the information recording medium to each information recording surface is different from each other, usually, one objective lens is used for each of the plurality of information recording surfaces. When trying to focus the laser beam, spherical aberration occurs due to the difference in distance from the light source side surface of the information recording medium to each information recording surface. It is difficult to focus the light. In view of such a problem, for example, Patent Document 1 discloses a light source for an information recording medium by changing a divergence angle of a beam incident on an objective lens by driving a beam expander lens or a collimator lens in the optical axis direction. A technique for correcting spherical aberration due to a difference in distance from the side surface to each information recording surface is disclosed.

特開2006−31901号公報JP 2006-31901 A

しかしながら、上記文献に開示されている技術のように対物レンズを2枚組の構成とした場合、組み立て調整を行う必要もあり、コストが高くなる。また、情報記録媒体1枚での記憶容量を高めるために、情報記録面の数をさらに増やした場合、多くの球面収差量が発生し、補正できずに安定した記録及び再生ができなくなる。   However, when the objective lens has a two-piece configuration as in the technique disclosed in the above-mentioned document, it is necessary to perform assembly adjustment, which increases the cost. Further, when the number of information recording surfaces is further increased in order to increase the storage capacity of one information recording medium, a large amount of spherical aberration is generated, which cannot be corrected and cannot be stably recorded and reproduced.

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、情報記録媒体に設けられた複数の情報記録面のそれぞれに対して好適にレーザ光を合焦させることが可能な光学系及び光ピックアップ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to suitably focus laser light on each of a plurality of information recording surfaces provided on an information recording medium. An optical system and an optical pickup apparatus are provided.

上記目的を達成するために、本発明に係る光学系は、相互に平行な複数の情報記録面を有する情報記録媒体の該複数の情報記録面のそれぞれにレーザ光を合焦させる光学系であって、光源と、対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間に配置された倍率変換素子によって、結像倍率が変化する光学系であって、前記結像倍率の変化率Δmが以下の式を満たす事を特徴とする光学系から構成される。
Δm>0.015
In order to achieve the above object, an optical system according to the present invention is an optical system that focuses laser light on each of the plurality of information recording surfaces of an information recording medium having a plurality of information recording surfaces parallel to each other. The imaging magnification is changed by a light source, an objective lens, and a magnification conversion element arranged between the light source and the objective lens, and the imaging magnification change rate Δm is as follows: It consists of an optical system characterized by satisfying the equation.
Δm> 0.015

また、本発明に係る光学系は、相互に平行な複数の情報記録面を有する情報記録媒体の該複数の情報記録面のそれぞれにレーザ光を合焦させる光学系であって、光源と、対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間に配置された倍率変換素子によって、結像倍率が変化する光学系であって、前記結像倍率の変化率Δmが以下の式を満たす事を特徴とする。
Δm>0.02
An optical system according to the present invention is an optical system that focuses laser light on each of the plurality of information recording surfaces of an information recording medium having a plurality of information recording surfaces parallel to each other. An optical system in which an imaging magnification is changed by a lens, and a magnification conversion element disposed between the light source and the objective lens, wherein the imaging magnification change rate Δm satisfies the following expression: And
Δm> 0.02

また、本発明に係る光学系は、上記光学系の構成に加えて、相互に平行な複数の情報記録面を有する情報記録媒体の該複数の情報記録面のそれぞれにレーザ光を合焦させる光学系であって、光源と、対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間に配置された倍率変換素子によって、結像倍率が変化する光学系であって、前記結像倍率のうち最大の結像倍率をm1、最小の結像倍率をm2とした場合、以下の式を満たす。
(m1+m2)<0.002
In addition to the configuration of the optical system described above, the optical system according to the present invention is an optical system for focusing laser light on each of the plurality of information recording surfaces of an information recording medium having a plurality of information recording surfaces parallel to each other. An optical system in which an imaging magnification is changed by a light source, an objective lens, and a magnification conversion element disposed between the light source and the objective lens, and is the largest of the imaging magnifications When the imaging magnification is m1 and the minimum imaging magnification is m2, the following expression is satisfied.
(M1 + m2) <0.002

本発明によれば、情報記録媒体に設けられたすべての情報記録面に対して好適にレーザ光を合焦させることが可能な光学系及びそれを用いた光ピックアップ装置を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical system which can focus a laser beam suitably with respect to all the information recording surfaces provided in the information recording medium, and an optical pick-up apparatus using the same are realizable.

本発明の実施形態に係る光学系の主要部の構成を表す構成図The block diagram showing the structure of the principal part of the optical system which concerns on embodiment of this invention 本発明の実施形態に係る対物光学系の構成を拡大した断面図Sectional drawing which expanded the structure of the objective optical system which concerns on embodiment of this invention 本発明の数値実施例1に係る対物レンズの光路図Optical path diagram of objective lens according to Numerical Example 1 of the present invention 本発明の数値実施例1に係る対物レンズの球面収差と正弦条件の不満足量を表す収差図Aberration diagram showing spherical aberration and unsatisfactory sine condition of objective lens according to Numerical Example 1 of the present invention

(実施の形態)
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る光学系の主要部の構成を表す構成図である。図2は、本発明の実施形態に係る対物光学系の構成を拡大した断面図である。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a main part of an optical system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the configuration of the objective optical system according to the embodiment of the present invention.

本実施形態に係る光学系1は、情報記録媒体20の情報記録面21に対してレーザ光を合焦させるためのものである。詳細に、情報記録媒体20は、相互に平行で、且つ相互に離間するように配置された複数の情報記録面21を備えており、光ピックアップ装置1は、それら複数の情報記録面21のそれぞれに対してレーザ光を合焦させるためのものである。具体的に、情報記録媒体20は、光源10側からこの順で配置された,第1の情報記録面21aと、第2の情報記録面21bと、第3の情報記録面21cと、第4の情報記録面21dとの4面の情報記録面21を有している。第1の情報記録面21aの光源10側には第1の保護層22aが設けられている。第1の情報記録面21aと第2の情報記録面21bとの間には、第2の保護層22bが設けられている。第2の情報記録面21bと第3の情報記録面21cとの間には、第3の保護層22cが設けられている。そして、第3の情報記録面21cと第4の情報記録面21dとの間には、第4の保護層22dが設けられている。第1の保護層22a、第2の保護層22b、第3の保護層22c、及び第4の保護層22dは、相互に略同一の層厚であってもよく、また、相互に異なる層厚であってもよい。尚、ここでは、このように4面の情報記録面21を有する場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る光学系は、例えば、2面又は3面の情報記録面、若しくは5面以上の情報記録面を有する情報記録媒体の各情報記録面に対してレーザ光を合焦するものであってもよい。   The optical system 1 according to the present embodiment is for focusing laser light on the information recording surface 21 of the information recording medium 20. In detail, the information recording medium 20 includes a plurality of information recording surfaces 21 arranged in parallel to each other and spaced apart from each other, and the optical pickup device 1 includes each of the plurality of information recording surfaces 21. Is for focusing the laser beam on. Specifically, the information recording medium 20 includes a first information recording surface 21a, a second information recording surface 21b, a third information recording surface 21c, and a fourth information disposed in this order from the light source 10 side. The information recording surface 21 has four information recording surfaces 21 and 21d. A first protective layer 22a is provided on the light source 10 side of the first information recording surface 21a. A second protective layer 22b is provided between the first information recording surface 21a and the second information recording surface 21b. A third protective layer 22c is provided between the second information recording surface 21b and the third information recording surface 21c. A fourth protective layer 22d is provided between the third information recording surface 21c and the fourth information recording surface 21d. The first protective layer 22a, the second protective layer 22b, the third protective layer 22c, and the fourth protective layer 22d may have substantially the same layer thickness or different layer thicknesses. It may be. Here, the case where the four information recording surfaces 21 are provided will be described as an example, but the present invention is not limited to this. The optical system according to the present invention focuses laser light on each information recording surface of an information recording medium having two or three information recording surfaces or five or more information recording surfaces, for example. May be.

ここで、情報記録媒体20の種類は特に限定されるものではない。情報記録媒体20は、例えば、CD(Compact Disc)、CD−R(Compact Disk Recordable)、CD−RW(Compact Disk ReWritable)、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−R(Digital Versatile Disc Recordable)、DVD−RW(Digital Versatile Disc ReWritable)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、DVD−RAM(Digital Versatile Disk Random Access Memory)、EVD(Enhanced Versatile Disc)、EVD−R(Enhanced Versatile Disc Recordable)、EVD−RW(Enhanced Versatile Disc ReWritable)、EVD−ROM(Enhanced Versatile Disc Read Only Memory)、EVD−RAM(Enhanced Versatile Disk Random Access Memory)、BD(Blu−ray Disc)、BD−R(Blu−ray Disc Recordable)、BD−RW(Blu−ray Disc ReWritable)、BD−ROM(Blu−ray Disc Read Only Memory)、BD−RAM(Blu−ray Disc Random Access Memory)等の光ディスク(以上、すべて登録商標)であってもよい。   Here, the type of the information recording medium 20 is not particularly limited. The information recording medium 20 may be, for example, a CD (Compact Disk Rerecordable), a CD-RW (Compact Disk Read Only Memory), a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), a DVD (Digit Discrete Memory), or a DVD (Digit Digital Memory). DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable), DVD-RW (Digital Versatile Disc Rewriteable), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Rewriteable Memory) EVD (Enhanced Versatile Disc), EVD-R (Enhanced Versatile Disc Recordable), EVD-RW (Enhanced Versatile Disc ReWritable), EVD-ROM (Enhanced Versatile Disc Read Only Memory), EVD-RAM (Enhanced Versatile Disk Random Access Memory) BD (Blu-ray Disc Read Only Memory), BD-R (Blu-ray Disc Recordable), BD-RW (Blu-ray Disc Rewritable), BD-ROM (Blu-ray Disc Read Only Memory), BD-RAM lu-ray Disc Random Access Memory) or the like of the optical disk (or more, may be all registered trademark).

光学系1は、光源10と、ビーム成形レンズ11と、ビームスプリッタ12と、コリメータレンズ13と、対物光学系14と、検出系16とを備えている。光源10は、情報記録媒体20の種類に応じた波長のレーザ光(発散光)を出射するものである。例えば、情報記録媒体20がBD(登録商標)である場合は、波長が378〜438nm(420nm未満であってもよい)のレーザ光を出射するものとすることができる。一方、情報記録媒体20がDVD(登録商標)である場合は、波長が630〜690nmのレーザ光を出射するものとすることができる。また、情報記録媒体20がCD(登録商標)である場合は、波長が750〜810nmのレーザ光を出射するものとすることができる。また、例えば、光学系1がCD、DVD、BDの3種の光ディスクに対してレーザ光を合焦させるものである場合は、光源10を光学系1に対して配置された光ディスクの種類に応じた波長の光を選択的に出射するものとすることができる。   The optical system 1 includes a light source 10, a beam shaping lens 11, a beam splitter 12, a collimator lens 13, an objective optical system 14, and a detection system 16. The light source 10 emits laser light (diverged light) having a wavelength corresponding to the type of the information recording medium 20. For example, when the information recording medium 20 is BD (registered trademark), a laser beam having a wavelength of 378 to 438 nm (may be less than 420 nm) can be emitted. On the other hand, when the information recording medium 20 is a DVD (registered trademark), a laser beam having a wavelength of 630 to 690 nm can be emitted. When the information recording medium 20 is a CD (registered trademark), a laser beam having a wavelength of 750 to 810 nm can be emitted. Further, for example, when the optical system 1 is for focusing laser light on three types of optical discs of CD, DVD, and BD, the light source 10 depends on the type of optical disc disposed with respect to the optical system 1. It is possible to selectively emit light having different wavelengths.

光源10の前方にはビーム成形レンズ11が配置されている。このビーム成形レンズ11によって光源10から出射されたレーザ光が所望の形状に成形される。ビーム成形レンズ11により成形されたレーザ光は、ビームスプリッタ12の反射面12aにより情報記録媒体20方向へと反射される。ここで、ビーム成形レンズは、なくてもよい。ビームスプリッタ12と情報記録媒体20との間には、コリメータレンズ(単一のレンズにより構成されていてもよく、複数のレンズにより構成されていてもよい。)13と、情報記録媒体20の各情報記録面21にレーザ光を合焦するための対物光学系14とが配置されている。尚、本実施形態では、対物光学系14は対物レンズ15のみによって構成されているが、必要に応じて、対物光学系14を対物レンズ15と位相補正素子やビームエキスパンダーレンズ等の他の1又は複数の光学素子とにより構成してもよい。   A beam shaping lens 11 is disposed in front of the light source 10. The laser beam emitted from the light source 10 by this beam shaping lens 11 is shaped into a desired shape. The laser beam shaped by the beam shaping lens 11 is reflected toward the information recording medium 20 by the reflecting surface 12 a of the beam splitter 12. Here, the beam shaping lens may be omitted. Between the beam splitter 12 and the information recording medium 20, a collimator lens (which may be constituted by a single lens or may be constituted by a plurality of lenses) 13 and each of the information recording medium 20. An objective optical system 14 for focusing the laser beam on the information recording surface 21 is arranged. In the present embodiment, the objective optical system 14 is composed of only the objective lens 15, but the objective optical system 14 may be replaced with the objective lens 15 and another one such as a phase correction element or a beam expander lens as necessary. You may comprise with a some optical element.

対物レンズ15のNAは特に限定されるものではないが、特に光学系置1がBD(登録商標)等に対してレーザ光を合焦させるものである場合は、例えば0.8以上であることが好ましい。   The NA of the objective lens 15 is not particularly limited, but is particularly 0.8 or more when the optical system 1 is for focusing laser light on BD (registered trademark) or the like. Is preferred.

対物光学系14により情報記録媒体20の情報記録面21に合焦されたレーザ光は、情報記録面21により反射される。そして、その情報記録面21における反射光は再度、対物光学系14、コリメータレンズ13、ビームスプリッタ12を透過して検出系16に入射するように構成されている。検出系16は、検出器18と、検出器18に合焦するための検出レンズ17とにより構成されており、検出器18において検出レンズ17によって合焦された反射光が検出されるように構成されている。   The laser beam focused on the information recording surface 21 of the information recording medium 20 by the objective optical system 14 is reflected by the information recording surface 21. The reflected light from the information recording surface 21 is again transmitted through the objective optical system 14, the collimator lens 13, and the beam splitter 12 and is incident on the detection system 16. The detection system 16 includes a detector 18 and a detection lens 17 for focusing on the detector 18, and is configured so that the reflected light focused by the detection lens 17 is detected by the detector 18. Has been.

本実施形態では、コリメータレンズ13は収差補正素子としての機能を有するものであり、ビームスプリッタ12と対物レンズ15(対物光学系14)との間の基準位置に位置し、その基準位置から光軸AX上を変位可能に構成されている。そして、複数の情報記録面21のうちレーザ光を合焦しようとする情報記録面21にレーザ光が合焦するように基準位置から光軸AX上を変位して対物レンズ15(対物光学系14)により情報記録面21にレーザ光が好適に合焦するように構成されている。言い換えれば、レーザ光を合焦しようとする情報記録面21の光軸AX上の位置に応じて収差補正素子としてのコリメータレンズ13の光軸AX上の位置が調整されて各情報記録面21にレーザ光が好適に合焦されるように構成されている。具体的に、例えば、コリメータレンズ13が基準位置に位置するときに、レーザ光が対物光学系14により第1の情報記録面21aに好適に合焦されるように対物レンズ15が光学的に設計されている場合、第1の情報記録面21a以外の情報記録面21、例えば、第2の情報記録面21bにレーザ光を合焦させる際には、対物光学系14により第2の情報記録面21bにレーザ光が好適に合焦するように、コリメータレンズ13の光軸AX上の位置が調整されてレーザ光の形状(発散角等)が調整される。従って、本実施形態に係る光学系1では、複数の情報記録面21を有する情報記録媒体20の各情報記録面21に対して好適にレーザ光を合焦することができる。   In the present embodiment, the collimator lens 13 has a function as an aberration correction element, and is located at a reference position between the beam splitter 12 and the objective lens 15 (objective optical system 14), and the optical axis from the reference position. It is configured to be displaceable on AX. Then, the objective lens 15 (objective optical system 14) is displaced from the reference position on the optical axis AX so that the laser beam is focused on the information recording surface 21 to be focused on the laser beam among the plurality of information recording surfaces 21. The laser beam is suitably focused on the information recording surface 21. In other words, the position on the optical axis AX of the collimator lens 13 as an aberration correction element is adjusted according to the position on the optical axis AX of the information recording surface 21 to focus the laser beam on each information recording surface 21. The laser beam is suitably focused. Specifically, for example, when the collimator lens 13 is positioned at the reference position, the objective lens 15 is optically designed so that the laser light is suitably focused on the first information recording surface 21a by the objective optical system 14. In the case where the laser light is focused on the information recording surface 21 other than the first information recording surface 21a, for example, the second information recording surface 21b, the objective optical system 14 causes the second information recording surface to be focused. The position of the collimator lens 13 on the optical axis AX is adjusted so that the laser beam is suitably focused on 21b, and the shape (divergence angle, etc.) of the laser beam is adjusted. Therefore, in the optical system 1 according to the present embodiment, the laser beam can be suitably focused on each information recording surface 21 of the information recording medium 20 having the plurality of information recording surfaces 21.

また、この時、対物レンズに入射する光束は、発散光及び収束光となるように構成する。通常、同一の対物レンズで、複数の情報記録面にスポットを集光させた場合、情報記録媒体の表面から情報記録面までの保護層の厚みが異なるため、設計中心の保護層厚から異なる場合は、球面収差が発生する。特にBDなど対物レンズの開口数が大きい場合は、この球面収差の発生量は非常に大きくなり安定した記録及び再生が困難となる。そのため、収差なく良好なスポットを形成するためには、対物レンズに入射する光束の入射角度を変化させ、対物レンズで球面収差を発生させる。この発生した球面収差と保護層の厚み変化で発生する球面収差とを相殺させ、収差のない良好なスポットを形成させる。   At this time, the light beam incident on the objective lens is configured to be divergent light and convergent light. Usually, when the spot is focused on multiple information recording surfaces with the same objective lens, the thickness of the protective layer from the surface of the information recording medium to the information recording surface is different, so it differs from the protective layer thickness at the design center Causes spherical aberration. In particular, when the numerical aperture of an objective lens such as a BD is large, the amount of generation of this spherical aberration becomes very large, making it difficult to perform stable recording and reproduction. Therefore, in order to form a good spot without aberration, the incident angle of the light beam incident on the objective lens is changed, and spherical aberration is generated in the objective lens. The generated spherical aberration and the spherical aberration generated by the change in the thickness of the protective layer are canceled out, and a good spot without aberration is formed.

また、BD光学系においては、通常、トラッキングのための対物レンズシフトに対してスポット劣化の少ない無限共役の構成としているが、上記多層の情報記録媒体に対しては、集光する層に対してこの結像倍率を変える必要がある。また、今後さらなる大容量化に向け、情報記録媒体の多層化が必要であるため、この倍率の変動幅も大きくする必要がある。   In addition, in the BD optical system, an infinite conjugate configuration with little spot deterioration with respect to the objective lens shift for tracking is usually used. It is necessary to change this imaging magnification. In addition, since it is necessary to increase the number of information recording media in order to further increase the capacity in the future, it is necessary to increase the fluctuation range of the magnification.

情報記録媒体一枚当りの記録容量を大きくするためには、記録層の数を増やす事が必須である。しかしながら、記録層と近接する記録層との間の保護層の厚みを薄くすると、層間でのクロストークが起こり良好な信号検出が困難になる。そのため、記録層と近接する記録層との間の保護層の厚みはある程度の厚みが必要となる。   In order to increase the recording capacity per information recording medium, it is essential to increase the number of recording layers. However, if the thickness of the protective layer between the recording layer and the adjacent recording layer is reduced, crosstalk between layers occurs and it is difficult to detect a good signal. For this reason, the protective layer between the recording layer and the adjacent recording layer needs to have a certain thickness.

そのため、情報記録面が増加すると表面から記録面までの保護層の厚み変化の幅が増える事となり、つまりは、発生する球面収差の変化量の幅が大きくなる。発生した球面収差を倍率変化で補正する構成とする場合、この倍率変化の幅を増やす事で大きな球面収差の補正が可能となり、良好なスポット性能を得ることに寄与する。   Therefore, when the information recording surface is increased, the width of the change in the thickness of the protective layer from the surface to the recording surface is increased, that is, the amount of change in the generated spherical aberration is increased. When the generated spherical aberration is corrected by changing the magnification, increasing the width of the magnification change enables correction of a large spherical aberration, which contributes to obtaining good spot performance.

また、ここでの補正すべき球面収差とは、保護層厚みの変化により発生する球面収差に限らない。光学系中に含まれるあらゆる光学素子により発生する球面収差、光源の波長変化、雰囲気中の温度変化により発生する球面収差等をも補正可能である。そうした場合、上記に述べたように対物レンズシフト時に発生する収差の課題が起こるため、同じ倍率の変動幅に対しても最大の倍率、最小の倍率の絶対値は極力小さい方が好ましい。つまり、情報記録媒体の光源側表面から最も近い情報記録面までの保護層厚みと最も遠い情報記録面までの保護層厚みとのちょうど中間の厚み(層厚の和の半分)の時に無限共役となる光学系に構成する事が好ましい。   Further, the spherical aberration to be corrected here is not limited to the spherical aberration caused by the change in the protective layer thickness. It is also possible to correct spherical aberration caused by any optical element included in the optical system, wavelength change of the light source, spherical aberration caused by temperature change in the atmosphere, and the like. In such a case, as described above, the problem of aberration that occurs when the objective lens is shifted occurs. Therefore, it is preferable that the absolute values of the maximum magnification and the minimum magnification are as small as possible even for the same magnification fluctuation range. That is, infinite conjugate when the protective layer thickness from the light source side surface of the information recording medium to the nearest information recording surface and the protective layer thickness from the farthest information recording surface is exactly the middle thickness (half the sum of the layer thicknesses). It is preferable that the optical system is configured as follows.

このように構成することによって、複数の情報記録面21のすべてにおいて収差劣化(球面収差、軸外のレーザ光が入射した場合に生じる諸収差、対物レンズ15が光軸AXに対して傾いた際に生じる諸収差、情報記録媒体20が光軸AXに対して傾いた際に生じる諸収差等による劣化)を効果的に低減することができる。さらに、このように構成することによって、収差補正素子としてのコリメータレンズ13の光軸AX上の変位量を比較的小さくすることができると共に、基準位置から光源10側への変位量と情報記録媒体20側への変位量との差を低減することができる。従って、情報記録媒体20の安定した再生等が可能となる。尚、これらの効果は、情報記録面21が2面ある場合にも得られるものであるが、3面以上の情報記録面21がある場合、さらには4面以上の情報記録面21がある場合に特に大きい。また、使用するレーザ光の波長が比較的短いDVD(登録商標)やBD(登録商標)等に対して使用される光ピックアップ装置において特に効果的である。   With this configuration, aberration deterioration (spherical aberration, various aberrations caused when off-axis laser light is incident, the objective lens 15 is tilted with respect to the optical axis AX) on all of the plurality of information recording surfaces 21. In the optical recording medium 20 and deterioration due to various aberrations that occur when the information recording medium 20 is tilted with respect to the optical axis AX can be effectively reduced. Further, with this configuration, the amount of displacement on the optical axis AX of the collimator lens 13 as an aberration correction element can be made relatively small, and the amount of displacement from the reference position toward the light source 10 and the information recording medium The difference from the displacement amount toward the 20 side can be reduced. Therefore, stable reproduction of the information recording medium 20 can be performed. These effects can also be obtained when there are two information recording surfaces 21. However, when there are three or more information recording surfaces 21, there are four or more information recording surfaces 21. Especially great. Further, it is particularly effective in an optical pickup device used for DVD (registered trademark), BD (registered trademark), etc., in which the wavelength of the laser beam used is relatively short.

尚、ここでは、1種類の情報記録媒体に対してのみレーザ光を合焦可能な構成の光学系を例に挙げて説明したが、複数種類の情報記録媒体のそれぞれに対してレーザ光を合焦可能な構成であってもよい。その場合、対物光学系14を対物レンズ15と対物レンズ15に入射する光の位相を補正する位相補正素子やビームエキスパンダーレンズ等とにより構成しても構わない。また、それぞれの情報記録媒体に専用の対物レンズが設けられた構成としてもよい。   Note that, here, an example of an optical system configured to focus laser light on only one type of information recording medium has been described, but laser light is focused on each of a plurality of types of information recording media. The structure which can be focused may be sufficient. In this case, the objective optical system 14 may be configured by the objective lens 15 and a phase correction element that corrects the phase of light incident on the objective lens 15, a beam expander lens, or the like. In addition, each information recording medium may have a dedicated objective lens.

また、ここでは、収差補正素子としてコリメータレンズ13を使用する場合を例に挙げて説明したが、収差補正素子は、コリメータレンズと対物レンズとの間に配置されたビームエキスパンダーレンズ単体、又はビームエキスパンダーレンズ及びコリメータレンズにより構成してもよい。また、液晶レンズや液体レンズ等を収差補正素子として用いてもよい。   Although the case where the collimator lens 13 is used as an aberration correction element has been described as an example here, the aberration correction element is a single beam expander lens disposed between the collimator lens and the objective lens, or a beam expander. You may comprise with a lens and a collimator lens. Further, a liquid crystal lens, a liquid lens, or the like may be used as the aberration correction element.

また、本実施形態において、レンズ等の光学素子は、実質的に屈折作用のみを有する屈折面のみにより構成されたものであってもよいが、例えば、回折面や位相段差面等の他の光学機能面を有するものであってもよい。さらに、レンズ等の光学素子の材質は特に限定されるものではなく、例えばガラス製であってもよく、樹脂製であってもよい。また、光学系1は、光源10と情報記録媒体20との間に透過波面収差に実質的に影響を及ぼさないような素子をさらに備えるものであってもよい。   In the present embodiment, the optical element such as a lens may be constituted by only a refractive surface having substantially only a refractive action. For example, other optical elements such as a diffraction surface and a phase step surface may be used. It may have a functional aspect. Furthermore, the material of the optical element such as a lens is not particularly limited, and may be made of, for example, glass or resin. The optical system 1 may further include an element between the light source 10 and the information recording medium 20 that does not substantially affect the transmitted wavefront aberration.

以下、本発明を実施した光学系1を、コンストラクションデータ、収差図等を挙げてさらに具体的に説明する。尚、各数値実施例において、非球面係数が与えられた面は、非球面形状の屈折光学面又は非球面と透過な屈折作用を有する面(例えば回折面等)であることを示し、非球面の面形状を表す下記条件式で定義する。

Figure 2011065720
但し、
X:光軸からの高さがhである非球面状の点の非球面頂点の接平面からの距離、
h:光軸からの高さ、
j:レンズ第j面の非球面頂点の曲率(Cj=1/Rj)、
j:レンズ第j面の円錐定数、
j,n:レンズ第j面のn次の非球面定数、
であり、j=1、2、3、4、
である。 Hereinafter, the optical system 1 embodying the present invention will be described more specifically with reference to construction data, aberration diagrams, and the like. In each numerical example, it is shown that the surface to which the aspheric coefficient is given is an aspherical refractive optical surface or a surface having a refractive action that is transparent to the aspherical surface (for example, a diffractive surface). It is defined by the following conditional expression representing the surface shape.
Figure 2011065720
However,
X: distance from the tangent plane of the aspherical vertex of the aspherical point whose height from the optical axis is h,
h: height from the optical axis,
C j : curvature of the aspherical vertex of the lens j-th surface (C j = 1 / R j ),
K j : Conic constant of the lens j-th surface,
A j, n : nth-order aspherical constant of the lens j-th surface,
J = 1, 2, 3, 4,
It is.

(数値実施例1)
数値実施例1におけるコンストラクションデータを表1に示す。
(Numerical example 1)
The construction data in Numerical Example 1 is shown in Table 1.

Figure 2011065720
Figure 2011065720

数値実施例1において、情報記録媒体20の表面20aから第1の情報記録面21aまでの距離:40μm、情報記録媒体20の表面20aから第2の情報記録面21bまでの距離:67μm、情報記録媒体20の表面20aから第3の情報記録面21cまでの距離:86μm、情報記録媒体20の表面20aから第4の情報記録面21dまでの距離:100μm、設計中心厚:70μm、対物レンズ15の焦点距離:1.2mm、対物レンズ15の有効径:2.04mm、である。なお、コンストラクションデータにおいては、対物レンズのデータ以外の光学素子、例えばコリメートレンズ等は省略している。また、コリメートレンズを光軸方向に移動させた場合に変化する光学的な仮想物点の距離として示している。   In Numerical Example 1, the distance from the surface 20a of the information recording medium 20 to the first information recording surface 21a: 40 μm, the distance from the surface 20a of the information recording medium 20 to the second information recording surface 21b: 67 μm, information recording Distance from the surface 20a of the medium 20 to the third information recording surface 21c: 86 μm, distance from the surface 20a of the information recording medium 20 to the fourth information recording surface 21d: 100 μm, design center thickness: 70 μm, of the objective lens 15 Focal length: 1.2 mm, effective diameter of objective lens 15: 2.04 mm. In the construction data, optical elements other than the objective lens data, such as a collimating lens, are omitted. Moreover, it is shown as the distance of the optical virtual object point which changes when the collimating lens is moved in the optical axis direction.

図3は、数値実施例1に係る対物レンズの光路図である。図4は、数値実施例1に係る対物レンズの球面収差と正弦条件の不満足量を表す収差図である。図4において、左側は、球面収差図、右側は正弦条件図である。また、表2は、上記、各情報記録面に集光した場合の光学的仮想物点距離及び光学系の結像倍率及びその時のTotal収差を示す。   FIG. 3 is an optical path diagram of the objective lens according to Numerical Example 1. FIG. 4 is an aberration diagram showing the spherical aberration of the objective lens according to Numerical Example 1 and the unsatisfactory amount of the sine condition. In FIG. 4, the left side is a spherical aberration diagram, and the right side is a sine condition diagram. Table 2 shows the optical virtual object point distance, the imaging magnification of the optical system, and the total aberration at that time when the light is condensed on each information recording surface.

Figure 2011065720
Figure 2011065720

結像倍率の変化の量としては、最大倍率0.011で最小倍率―0.013であるため、Δmは0.026である。また、中心倍率は、(0.011−0.013)/2=―0.001である。これより、倍率変動の中心がほぼ無限系にあり最適な光学系の構成になっていることがわかる。   As the amount of change in the imaging magnification, Δm is 0.026 because the maximum magnification is 0.011 and the minimum magnification is −0.013. The center magnification is (0.011−0.013) /2=−0.001. From this, it can be seen that the center of variation in magnification is in an almost infinite system, and the optical system has an optimum configuration.

本発明に係る光学系及び光ピックアップ装置は、複数の情報記録面のそれぞれに対して好適にレーザ光を合焦させることが可能であるため、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、BD(Blu−ray Disc)、EVD(Enhanced Versatile Disc)、HD−DVD(High Definition Digital Versatile Disc)等の種々の情報記録媒体に対して記録や再生を行う、例えば、コンピューター等の情報機器、映像機器、音響機器等に有用である。   Since the optical system and the optical pickup device according to the present invention can suitably focus laser light on each of a plurality of information recording surfaces, a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disc), Recording and playback of various information recording media such as BD (Blu-ray Disc), EVD (Enhanced Versatile Disc), and HD-DVD (High Definition Digital Versatile Disc), for example, information devices such as computers, video Useful for equipment, audio equipment, etc.

1 光ピックアップ光学系
10 光源
11 ビーム成形レンズ
12 ビームスプリッタ
12a ビームスプリッタ反射面
13 コリメータレンズ
14 対物光学系
15 対物レンズ
16 検出系
17 検出レンズ
18 検出器
20 情報記録媒体
21 情報記録面
22 保護層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical pick-up optical system 10 Light source 11 Beam shaping lens 12 Beam splitter 12a Beam splitter reflective surface 13 Collimator lens 14 Objective optical system 15 Objective lens 16 Detection system 17 Detection lens 18 Detector 20 Information recording medium 21 Information recording surface 22 Protective layer

Claims (4)

相互に平行な複数の情報記録面を有する情報記録媒体の該複数の情報記録面のそれぞれにレーザ光を合焦させる光学系であって、光源側から情報記録面へ向けて順に、
倍率変換素子と、対物レンズとを備え、
前記倍率変換素子を光軸方向に移動させることによって、結像倍率を変化させるとともに、前記結像倍率の変化の量Δmが以下の式を満たす、光学系:
Δm>0.015
An optical system for focusing laser light on each of the plurality of information recording surfaces of an information recording medium having a plurality of information recording surfaces parallel to each other, in order from the light source side to the information recording surface,
A magnification conversion element and an objective lens;
An optical system in which the imaging magnification is changed by moving the magnification conversion element in the optical axis direction, and the amount Δm of change in the imaging magnification satisfies the following expression:
Δm> 0.015
以下の式を満たす請求項1に記載の光学系:
Δm>0.02
The optical system according to claim 1 satisfying the following formula:
Δm> 0.02
相互に平行な複数の情報記録面を有する情報記録媒体の該複数の情報記録面のそれぞれにレーザ光を合焦させる光学系であって、光源側から情報記録面へ向けて順に、
倍率変換素子と、対物レンズとを備え、
前記倍率変換素子を光軸方向に移動させることによって、結像倍率を変化させるとともに、前記結像倍率のうち最大の結像倍率をm1、最小の結像倍率をm2としたとき、以下の式を満たす、光学系:
|m1+m2|<0.002
An optical system for focusing laser light on each of the plurality of information recording surfaces of an information recording medium having a plurality of information recording surfaces parallel to each other, in order from the light source side to the information recording surface,
A magnification conversion element and an objective lens;
When the magnification conversion element is moved in the optical axis direction to change the imaging magnification, and when the maximum imaging magnification is m1 and the minimum imaging magnification is m2, the following expression is obtained. Meet the optical system:
| M1 + m2 | <0.002
光源と、
前記光源から出射された光線を情報記録媒体面上に集光する集光手段と、
前記情報記録媒体で変調された光束を分離するための分離手段と、
前記情報記録媒体で変調された光を受光する受光手段を備え、
前記光源から集光手段を含む光学系は、請求項1〜3のいずれかに記載されたものである、光ピックアップ装置。
A light source;
Condensing means for condensing the light emitted from the light source on the surface of the information recording medium;
Separating means for separating a light beam modulated by the information recording medium;
Comprising light receiving means for receiving light modulated by the information recording medium,
The optical system including the light collecting unit from the light source is an optical pickup device according to any one of claims 1 to 3.
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