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WO2010004858A1 - 対物レンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

対物レンズ及び光ピックアップ装置 Download PDF

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Publication number
WO2010004858A1
WO2010004858A1 PCT/JP2009/061299 JP2009061299W WO2010004858A1 WO 2010004858 A1 WO2010004858 A1 WO 2010004858A1 JP 2009061299 W JP2009061299 W JP 2009061299W WO 2010004858 A1 WO2010004858 A1 WO 2010004858A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
objective lens
wavelength
information
light beam
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/061299
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀樹 田中
徹 木村
Original Assignee
コニカミノルタオプト株式会社
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 コニカミノルタオプト株式会社 filed Critical コニカミノルタオプト株式会社
Priority to JP2010519715A priority Critical patent/JPWO2010004858A1/ja
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • GPHYSICS
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    • G11B7/0938Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following servo format, e.g. guide tracks, pilot signals
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    • G11B2007/0013Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage for carriers having multiple discrete layers

Definitions

  • the present invention relates to an objective lens for an optical pickup device capable of recording / reproducing information on / from an optical disc having a plurality of information recording layers.
  • DVD Digital Versatile Disc
  • BD Blu-ray Disc
  • optical discs multilayer optical discs
  • optical pickup devices having a plurality of information recording layers of three or more layers have been developed.
  • Patent Document 1 discloses information on an optical disc including a guide track layer having a concavo-convex portion and a plurality of information recording layers made of an optical recording material provided above and below the guide track layer.
  • An optical pickup device capable of recording / reproducing data is disclosed.
  • spherical aberration occurs when the thickness of the protective layer up to the information recording layer changes.
  • the optical pickup device of Patent Document 1 when condensing a light beam on any of the plurality of information recording layers, by displacing a coupling lens disposed between the light source and the objective lens in the optical axis direction, by changing the divergence angle of the light beam incident on the objective lens, that is, by changing the magnification of the objective lens, the spherical aberration caused by the change in the thickness of the protective layer is corrected.
  • an optical pickup device for an optical disc having a plurality of information recording layers of 3 layers or more, particularly 8 layers or more when the numerical aperture NA is as large as about 0.85 as in the BD specification, it is incident on the objective lens.
  • the third-order spherical aberration can be corrected by changing the divergence angle of the luminous flux, that is, by changing the magnification of the objective lens, but there is a problem that a large amount of higher-order spherical aberration remains.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and provides an objective lens and an optical pickup device capable of appropriately recording / reproducing information with respect to an optical disc having a plurality of information recording layers. Objective.
  • the objective lens according to claim 1 is for an optical pickup device for recording / reproducing information on / from an optical disc having a plurality of information recording layers stacked in the thickness direction and a guide layer on which position information is recorded.
  • the optical pickup device includes a first light source that emits a light beam having a wavelength ⁇ 1, a second light source that emits a light beam having a wavelength ⁇ 2 ( ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2), and an objective lens.
  • the lens reads the positional information by condensing the luminous flux having the wavelength ⁇ 2 emitted from the second light source onto the guide layer of the optical disc via the objective lens, and at the same time, emits the light from the first light source.
  • the objective lens has an NA of 0.7.
  • the change in spherical aberration due to the change in magnification of the objective lens of the light beam having the wavelength ⁇ 1 is almost the same as the change in spherical aberration due to the change in the position of the information recording layer for recording / reproducing information.
  • the sine condition violation amount has a positive maximum value between 50% and 90% of the effective aperture radius h.
  • the coma aberration correction state is set so that the sine condition violation amount is reduced in the peripheral portion, and the following conditional expression (1), where SC max is the maximum value of the sine condition violation amount and f is the focal length: 0.015 ⁇ SC max /f ⁇ 0.045 (1) It is characterized by satisfying.
  • the change in spherical aberration due to the change in magnification of the objective lens of the light beam having the wavelength ⁇ 1 is substantially similar to the change in spherical aberration due to the change in position of the information recording layer for recording / reproducing information. It is. More specifically, when the light beam having the wavelength ⁇ 1 is incident on the objective lens at a design magnification, the sine condition violation amount has a positive maximum value between 50% to 90% of the effective aperture radius h, and The coma aberration correction state is set so that the sine condition violation amount is further reduced in the peripheral portion, and the conditional expression (1) is satisfied, where SC max is the maximum value of the sine condition violation amount and f is the focal length. That is.
  • the sine condition violation amount monotonously decreases in the peripheral portion from the position where the sine condition violation amount has a positive maximum value.
  • “Monotonically decreasing” means that it continues to decrease, and at least means that it decreases once and never increases.
  • the decrease rate does not change greatly at a certain position. This also means.
  • the sine condition violation amount has a positive maximum value between 60% and 90% of the effective aperture radius h.
  • the objective lens according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the design magnification of the objective lens with respect to the light beam having the wavelength ⁇ 1 is substantially zero.
  • substantially zero means ⁇ 0.02 or more and +0.02 or less, preferably ⁇ 0.01 or more and +0.01 or less.
  • the objective lens according to claim 3 is the objective lens according to claim 1 or 2, wherein the objective lens is a single lens having an NA of 0.70 or more, and the magnification of the objective lens with respect to the light beam having the wavelength ⁇ 1.
  • the correction state of the spherical aberration of the objective lens is set so that the change of the spherical aberration due to the change of the position of the information recording layer for recording / reproducing information can be corrected by the change of the spherical aberration due to the change of Features.
  • the objective lens according to the first or second aspect wherein the optical disc has eight or more layers of the information recording layer, and the information recording layer excluding a protective layer on the surface thereof.
  • the total thickness is 0.1 mm or more. Preferably, it is 10 layers or more, and the total thickness is 0.2 mm or more.
  • the optical pickup device is an optical pickup device for recording / reproducing information on / from an optical disc having a plurality of information recording layers stacked in the thickness direction and a guide layer on which position information is recorded.
  • the optical pickup device includes: a first light source that emits a light beam having a wavelength ⁇ 1, a second light source that emits a light beam having a wavelength ⁇ 2 ( ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2); and the objective according to any one of claims 1 to 4.
  • the optical pickup device reads the position information by condensing the light beam having the wavelength ⁇ 2 emitted from the second light source onto the guide layer of the optical disc via the objective lens.
  • the optical pickup device has first focusing means for focusing the light flux having the wavelength ⁇ 1 on one of the recording layers. It is characterized by.
  • the optical pickup device according to the sixth aspect of the invention, wherein the optical pickup device has a second focusing means for focusing the light flux having the wavelength ⁇ 2 on the guide layer. To do.
  • the second focusing unit includes an actuator that moves and adjusts the position of the objective lens in the optical axis direction.
  • An optical pickup device is the optical pickup device according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein the objective lens has a negative magnification of the light beam having the wavelength ⁇ 2. As described above, the light beam having the wavelength ⁇ 2 is incident.
  • An optical pickup device is the optical pickup device according to any one of the fifth to ninth aspects, wherein the optical pickup device changes a magnification of the objective lens of the light flux having the wavelength ⁇ 2. It has a magnification conversion means.
  • This configuration makes it possible to cope with an optical disc having a plurality of guide layers.
  • the optical pickup device has at least two light sources, a first light source and a second light source, but may have a third light source or a fourth light source. Furthermore, the optical pickup device of the present invention condenses the light beam having the wavelength ⁇ 2 emitted from the second light source on the guide layer of the optical disk, and simultaneously converts the light beam having the wavelength ⁇ 1 emitted from the first light source to the optical disk. A condensing optical system for condensing light on any one of the information recording layers is provided.
  • the optical pickup device of the present invention includes a light receiving element that receives a reflected light beam from the information recording surface and the guide layer of the optical disc.
  • the wavelength ⁇ 1 of the first light source is preferably 0.39 ⁇ m or more and 0.42 ⁇ m or less.
  • the wavelength ⁇ 2 of the second light source is preferably 0.48 ⁇ m or more and 0.85 ⁇ m or less.
  • the optical disk used in the optical pickup device of the present invention has a guide layer in which position information is recorded and a plurality of information recording layers stacked in the thickness direction.
  • the optical disk preferably has a protective layer on the surface, and the thickness of the protective layer is not particularly limited, but is 0.6 mm or less when the numerical aperture of the objective lens is 0.7 or more. It is preferable that it is 0.2 mm or less. Further, when the information recording layer is 8 layers or more, or when the thickness of the plurality of information recording layers excluding the protective layer is 0.1 mm or more, the effect of the present invention becomes more remarkable, which is preferable. .
  • the numerical aperture of the objective lens in recording / reproducing of an optical disc having a guide layer in which position information is recorded and a plurality of information recording layers is 0.7 or more, preferably 0.8 or more and 0.9 or less.
  • the optical pickup device of the present invention may be an optical pickup device that is compatible with at least one or all of BD, DVD, and CD in addition to the optical disc.
  • DVD is a general term for DVD-series optical discs in which information is recorded / reproduced by an objective lens having an NA of about 0.60 to 0.67, and the thickness of the protective substrate is about 0.6 mm.
  • CD is a general term for CD optical discs in which information is recorded / reproduced by an objective lens having an NA of about 0.45 to 0.53, and the thickness of the protective substrate is about 1.2 mm.
  • the recording density the recording density of BD is the highest, followed by HD, DVD, and CD in that order.
  • the light sources such as the first light source, the second light source, and the third light source are preferably laser light sources.
  • the laser light source a semiconductor laser, a silicon laser, or the like can be preferably used.
  • the wavelength ⁇ 2 of the light beam emitted from the second light source is preferably longer than the wavelength ⁇ 1 with respect to the wavelength ⁇ 1 of the light beam emitted from the first light source, and the wavelength ⁇ 3 of the light beam emitted from the third light source is the wavelength ⁇ 2. Longer is preferred.
  • the wavelength ⁇ B of the BD light source is preferably 0.35 ⁇ m or more and 0.44 ⁇ m or less, more preferably 0.39 ⁇ m or more, 0
  • the wavelength ⁇ D of the DVD light source is preferably 0.57 ⁇ m or more and 0.68 ⁇ m or less, more preferably 0.63 ⁇ m or more and 0.67 ⁇ m or less
  • the wavelength ⁇ C of the CD light source is preferably Is not less than 0.75 ⁇ m and not more than 0.88 ⁇ m, more preferably not less than 0.76 ⁇ m and not more than 0.82 ⁇ m.
  • the first light source may also serve as a BD light source
  • the second light source may serve as a DVD light source or a CD light source.
  • a green laser may be used separately from the DVD light source and the CD light source.
  • the unitization means that, for example, the first light source and the second light source are fixedly housed in one package.
  • the unitization is not limited to this, and the two light sources are fixed so that the aberration cannot be corrected. It is widely included.
  • a light receiving element to be described later may be packaged.
  • the optical pickup device may have a light receiving element that receives the light beam reflected from the optical disk.
  • a photodetector such as a photodiode is preferably used.
  • Light reflected on the information recording surface of the optical disc enters the light receiving element, and a read signal of information recorded on each optical disc is obtained using the output signal. Furthermore, it detects the change in the light amount due to the spot shape change and position change on the light receiving element, performs focus detection and track detection, and based on this detection, the objective lens can be moved for focusing and tracking I can do it.
  • the light receiving element may comprise a plurality of photodetectors.
  • the light receiving element may have a main photodetector and a sub photodetector.
  • two sub photodetectors are provided on both sides of a photodetector that receives main light used for recording and reproducing information, and the sub light for tracking adjustment is received by the two sub photodetectors. It is good also as a simple light receiving element.
  • the light receiving element may have a plurality of light receiving elements corresponding to the respective light sources.
  • the condensing optical system used for the optical pickup device has an objective lens.
  • the condensing optical system may include only the objective lens, but may include a coupling lens such as a collimator in addition to the objective lens.
  • the coupling lens is a single lens or a lens group that is disposed between the objective lens and the light source and changes the divergence angle of the light beam.
  • the collimator is a type of coupling lens, and is a lens that emits light incident on the collimator as parallel light.
  • the condensing optical system has an optical element such as a diffractive optical element that divides the light beam emitted from the light source into a main light beam used for recording and reproducing information and two sub light beams used for tracking and the like. May be.
  • the objective lens refers to an optical system that is disposed at a position facing the optical disk in the optical pickup device and has a function of condensing the light beam emitted from the light source onto the information recording surface of the optical disk.
  • the objective lens is an optical system which is disposed at a position facing the optical disk in the optical pickup device and has a function of condensing the light beam emitted from the light source on the information recording surface of the optical disk, and further includes an actuator An optical system that can be integrally displaced at least in the optical axis direction.
  • the objective lens is preferably a single objective lens, but may be formed of a plurality of optical elements.
  • the objective lens preferably has a refractive surface that is aspheric.
  • the objective lens may be a glass lens, a plastic lens, or a hybrid lens in which an optical path difference providing structure or the like is provided on a glass lens with a photocurable resin or the like.
  • the influence of temperature change in the optical pickup device can be reduced.
  • the objective lens is a plastic lens
  • the refractive index at a temperature of 25 ° C. with respect to a wavelength of 405 nm is 1.52 to 1.60.
  • the refractive index change rate dN / dT (° C. ⁇ 1 ) is ⁇ 20 ⁇ 10 ⁇ 5 to ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ with respect to the wavelength of 405 nm accompanying the temperature change within the temperature range of ⁇ 5 ° C. to 70 ° C.
  • the coupling lens is preferably a plastic lens.
  • the Abbe number of the material constituting the objective lens is preferably 50 or more.
  • the objective lens may have an optical path difference providing structure for correcting a spherical aberration caused by a change in refractive index with respect to a temperature change or a spherical aberration caused by a change in wavelength of a light source.
  • the optical path difference providing structure referred to in this specification is a general term for structures that add an optical path difference to an incident light beam.
  • the optical path difference providing structure also includes a phase difference providing structure for providing a phase difference.
  • the phase difference providing structure includes a diffractive structure.
  • the optical path difference providing structure has a step, preferably a plurality of steps. This step adds an optical path difference / phase difference to the incident light flux.
  • the optical path difference added by the optical path difference providing structure may be an integer multiple of the wavelength of the incident light beam or a non-integer multiple of the wavelength of the incident light beam.
  • the steps may be arranged with a periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis, or may be arranged with a non-periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis.
  • the optical path difference providing structure is a diffractive structure.
  • information recording / reproduction of an information recording layer (referred to as layer A) of an optical disc having a plurality of information recording layers is performed, and then information recording / reproduction of another information recording layer (referred to as layer B) is performed.
  • layer A information recording layer
  • layer B information recording / reproduction of another information recording layer
  • spherical aberration due to the difference between the thickness from the optical disk surface to the layer A and the thickness from the optical disk surface to the surface layer B occurs. Accordingly, there is a need for spherical aberration correction means for correcting the spherical aberration that occurs due to the difference in thickness between the optical disk surface and the information recording layer in different information recording layers.
  • Examples of such spherical aberration correction means include a liquid crystal device that corrects spherical aberration of a light beam having a wavelength ⁇ 1, and at least one lens that is movable in the optical axis direction.
  • Examples include first magnification conversion means for changing.
  • Examples of the first magnification conversion unit include the above-described single ball coupling lens movable in the optical axis direction, a single ball collimator lens, at least one positive lens and at least one negative lens. Examples thereof include a two-group coupling lens that can move these in the optical axis direction, a beam expander that has at least one positive lens and at least one negative lens, and one of them can move in the optical axis direction.
  • the optical pickup device may have a second magnification conversion means for changing the magnification of the objective lens of the light beam having the wavelength ⁇ 2.
  • the second magnification conversion means include the above-described single coupling lens movable in the optical axis direction, a single collimator lens, at least one positive lens and at least one negative lens, Examples thereof include a two-group coupling lens that can move these in the optical axis direction, a beam expander that has at least one positive lens and at least one negative lens, and one of them can move in the optical axis direction.
  • the optical pickup device has first focusing means for focusing a light beam having a wavelength ⁇ 1 on any one of the information recording layers.
  • the optical pickup device has a second focusing means for focusing the light flux having the wavelength ⁇ 2 on the guide layer.
  • a second focusing means for focusing the light flux having the wavelength ⁇ 2 on the guide layer.
  • the optical information recording / reproducing apparatus has an optical disk drive device having the above-described optical pickup device.
  • the optical disk drive apparatus can hold an optical disk mounted from the optical information recording / reproducing apparatus main body containing the optical pickup apparatus or the like. There are a system in which only the tray is taken out, and a system in which the optical disc drive apparatus main body in which the optical pickup device is stored is taken out to the outside.
  • the optical information recording / reproducing apparatus using each method described above is generally equipped with the following components, but is not limited thereto.
  • An optical pickup device housed in a housing or the like, a drive source of an optical pickup device such as a seek motor that moves the optical pickup device together with the housing toward the inner periphery or outer periphery of the optical disc, and the optical pickup device housing the inner periphery or outer periphery of the optical disc include a transfer means of an optical pickup device having a guide rail or the like for guiding toward the head, a spindle motor for rotating the optical disk, and the like.
  • the former method is provided with a tray that can be held in a state in which an optical disk is mounted and a loading mechanism for sliding the tray, and the latter method has no tray and loading mechanism. It is preferable that each component is provided in a drawer corresponding to a chassis that can be pulled out to the outside.
  • an objective lens and an optical pickup device capable of appropriately recording / reproducing information with respect to an optical disc having a plurality of information recording layers.
  • FIG. 6 is a graph showing spherical aberration (SA) and a sine condition amount (SC) in a state where light is condensed at a recording position of a multilayer optical disc using the objective lens in Example 1.
  • 3 is a cross-sectional view of an objective lens in Example 1.
  • FIG. It is a graph which shows the spherical aberration (SA) in the state condensed to the recording position of the multilayer optical disk using the objective lens in Example 2, and a sine condition amount (SC).
  • 5 is a cross-sectional view of an objective lens in Example 2.
  • FIG. 4 is a diagram in which values of Examples 1 to 3 are plotted with the residual wavefront aberration after correction taken on the vertical axis and the protective layer thickness change from the design reference state on the horizontal axis.
  • FIG. 5 is a diagram in which values of Examples 1 to 3 are plotted with the corrected residual wavefront aberration on the vertical axis and the angle of view on the horizontal axis.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an objective lens in Example 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an objective lens in Example 5. It is a figure which shows schematically the structure of optical pick-up apparatus PU2.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of the optical pickup device according to the first embodiment.
  • the optical pickup device shown in FIG. 1 is capable of recording / reproducing information in a manner compatible with three types of optical discs, ie, a multilayer optical disc (MLD), a Blu-ray disc (BD), and a digital versatile disc (DVD).
  • the multilayer optical disk MLD is a plurality of (eight or more layers) information recording layers RL capable of recording information stacked in the thickness direction, and a guide track layer in which pits are formed as position information for tracking servo control.
  • GL multilayer optical disk
  • BE2 dichroic prism DBS1, ⁇ / 4 wavelength plate QWP, rising mirror ML, objective lens OL1, first sensor lens SL1, second sensor lens SL2, pinhole PH, and first light detection
  • the red laser beam is used as servo light that is applied to the guide track layer GL to read tracking information when information is recorded / reproduced with respect to the multilayer optical disk MLD, and information is recorded on the information recording layer of the DVD. It is also used as recording / reproducing light for recording / reproducing, and its numerical aperture is NA 0.65.
  • the blue-violet laser light is focused on each information recording layer of the multilayer optical disk MLD, used as recording / reproducing light for recording / reproducing information, and recording / reproducing information on the BD information recording layer.
  • a semiconductor laser used in a general optical pickup device that records / reproduces information in a manner compatible with BD and DVD is suitable. Small and inexpensive.
  • the relationship between the wavelength of the servo light and the recording / reproducing light and the numerical aperture is not limited to the above, and can be appropriately changed according to the material characteristics of the information recording layer.
  • the multilayer optical disk MLD may have a structure in which the guide track layer GL is disposed only on one side of the information recording layer as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-31958, or Japanese Patent Laid-Open No. 2008-21348.
  • a structure in which the GL is disposed on both sides of the information recording layer may be employed.
  • the guide track layer GL is used as the DVD information.
  • a structure in which the recording layer is disposed at a position equal to the protective layer thickness may be employed.
  • a beam expander including a negative first lens BE1 and a positive second lens BE2 is provided, and the negative first lens BE1 is displaced in the optical axis direction by the second actuator AC3.
  • the information recording layer RL of the multilayer optical disk MLD can be selected, and the spherical aberration of the BD recording / reproducing light can be corrected by displacing the positive second lens BE2 in the optical axis direction by the first actuator AC2.
  • the beam expander is the first magnification conversion unit.
  • a liquid crystal element may be used instead of the beam expander.
  • a liquid crystal element capable of correcting spherical aberration an element disclosed in Japanese Patent No. 3795998 can be used.
  • the objective lens OL1 is an objective lens that can be applied to three types of optical disks, that is, a multilayer optical disk MLD, BD, and DVD.
  • the sine condition violation amount has a positive maximum value between 50% and 90% of the effective aperture radius h.
  • the coma aberration correction state is set so that the sine condition violation amount monotonously decreases.
  • conditional expression (1) 0.015 ⁇ SC max /f ⁇ 0.045 (1) Since the sine condition violation amount is set so as to satisfy the above, even when the information recording layer RL of the multilayer optical disc MLD is changed to any one, the high-order spherical aberration is sufficiently small, and the multilayer optical disc MLD is recorded well. / Playback can be performed.
  • the objective lens OL1 can perform recording / reproduction with respect to BD well. Further, the red laser beam emitted from the red semiconductor laser LD2 is incident on the objective lens in a divergent light beam state (the objective lens has a negative value), thereby performing good recording / reproduction on the DVD. be able to. This will be specifically described below.
  • the divergent light beam emitted from the red semiconductor laser LD2 passes through the second polarization beam splitter PBS2, is reflected by the dichroic prism DBS1, passes through the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, and rises. After being reflected by the mirror ML and incident on the objective lens OL1, it becomes a spot formed on the guide layer GL via the protective substrate of the multilayer optical disk MLD.
  • the reflected light beam modulated by the pits in the guide layer GL again passes through the objective lens OL1, is reflected by the rising mirror ML, passes through the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, is reflected by the dichroic prism DBS1, and is further reflected by the second polarization.
  • the light is reflected by the beam splitter PBS2 and enters the second photodetector PD2 via the second sensor lens SL2.
  • the tracking position of the multilayer optical disk MLD can be read from the output signal of the second photodetector PD2.
  • the biaxial actuator AC1 can be driven to perform tracking servo control on the track of the guide layer GL, whereby the tracking information is recorded on the information recording layer RL of the multilayer optical disk MLD. Even without this, information can be recorded / reproduced appropriately. Therefore, the irradiation with the red semiconductor laser LD2 is continuously performed while information is recorded / reproduced with respect to the information recording layer RL.
  • the second actuator AC3 is driven to displace the first lens BE1 of the beam expander in the direction of the optical axis, and the objective lens
  • the divergence angle of the light beam incident on OL1 is changed, and the magnification of the objective lens is changed.
  • the blue-violet semiconductor laser LD1 when recording or reproducing information on the multilayer optical disk MLD, the blue-violet semiconductor laser LD1 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 passes through the first polarizing beam splitter PBS1, the first and second lenses BE1 and BE2 of the beam expander, the dichroic prism DBS1, and the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, and rises. After being reflected by the mirror ML and incident on the objective lens OL1, it becomes a spot formed on the selected information recording layer RL via the protective substrate of the multilayer optical disk MLD.
  • the objective lens OL1 is driven by a biaxial actuator AC1, and focusing and tracking are performed.
  • the reflected light flux modulated by the information pits in the selected information recording layer RL again passes through the objective lens OL1, is reflected by the rising mirror ML, and is reflected by the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, the dichroic prism DBS1, and the beam expander.
  • Another information recording layer that is not a desired layer by passing through the second lens BE2 and the first lens BE1, reflected by the first polarizing beam splitter PBS1, passing through the first sensor lens SL1, and passing through the pinhole PH
  • the stray light reflected by is removed and enters the first photodetector PD1.
  • Information recorded on the selected information recording layer RL can be read by the output signal of the first photodetector PD1.
  • the divergent light beam emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 is a first polarizing beam splitter PBS1, a first lens BE1 and a second lens BE2 of a beam expander, a dichroic prism DBS1, and a ⁇ / 4 wavelength plate QWP.
  • Reflected by the rising mirror ML, and incident on the objective lens OL1 then becomes a spot formed on the information recording layer RL via the protective substrate of the BD.
  • the objective lens OL1 is driven by a biaxial actuator AC1, and focusing and tracking are performed.
  • the reflected light beam modulated by the information pits in the information recording layer RL again passes through the objective lens OL1, is reflected by the rising mirror ML, and is a ⁇ / 4 wavelength plate QWP, a dichroic prism DBS1, and a second lens BE2 of the beam expander.
  • the first lens BE1, and further reflected by the first polarization beam splitter PBS1 passes through the first sensor lens SL1, passes through the pinhole PH, and the stray light is removed, and enters the first photodetector PD1.
  • Information recorded on the selected information recording layer RL can be read by the output signal of the first photodetector PD1.
  • the detection of the focusing state when the light beam of the blue-violet semiconductor laser LD1 forms a spot on the information recording layer RL of the multilayer optical disk MLD or BD for example, the first polarization beam splitter PBS1 and It is possible to detect by arranging a beam splitter between the first sensor lenses SL1 and arranging a focus detection sensor lens and a photodetector for the light beams separated by the beam splitter.
  • the red semiconductor laser LD2 emits light
  • the divergent light beam emitted from the red semiconductor laser LD2 passes through the second polarization beam splitter PBS2, is reflected by the dichroic prism DBS1, passes through the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, and is raised by the rising mirror ML.
  • the objective lens OL1 After being reflected and incident on the objective lens OL1, it becomes a spot formed on the information recording layer RL via the DVD protective substrate.
  • the reflected light beam modulated by the pits in the information recording layer RL again passes through the objective lens OL1, is reflected by the rising mirror ML, passes through the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, is reflected by the dichroic prism DBS1, and is further reflected by the second.
  • the light is reflected by the polarization beam splitter PBS and enters the second photodetector PD2 via the second sensor lens SL2.
  • the DVD tracking position can be read from the output signal of the second photodetector PD2.
  • the objective lens OL1 of the present embodiment is designed so that the spherical aberration is optimized for the light flux of the blue-violet semiconductor laser LD1 that records / reproduces information on / from the information recording layer RL of the multilayer optical disk MLD. Therefore, for the luminous flux of the red semiconductor laser LD2 that performs servo at the position of the guide layer GL, the magnification of the objective lens OL1 is arbitrarily selected depending on the arrangement of the guide layer GL, and the information recording layer RL and the guide layer GL are protected. The spherical aberration due to the difference in layer thickness and the difference in wavelength is corrected.
  • an optical path difference providing structure (preferably a diffractive structure) for correcting the spherical aberration is provided on the optical surface of the objective lens OL1. It is good also as a type formed in.
  • the red laser light emitted from the red semiconductor laser LD2 is incident on the objective lens OL1 in the form of a divergent light beam, so that the multilayer optical disk MLD and the DVD are recorded.
  • the phase structure for correcting the spherical aberration is on the optical surface of the objective lens OL1.
  • the phase structure is not necessarily formed on the optical surface of the objective lens OL1, and an optical element on a flat plate on which the phase structure is formed is prepared separately, and the optical element on the flat plate and the objective lens are provided in a lens frame.
  • An integrated objective unit may be used.
  • An example of such a phase structure is a diffractive structure as disclosed in JP-A-2005-38575.
  • the phase structure is not limited to the diffractive structure.
  • At least one surface of the objective lens is divided into two regions, which are used only for the light flux of the blue-violet semiconductor laser LD1 and the light flux of the red semiconductor laser LD2, and only for the light flux of the blue-violet semiconductor laser LD1.
  • the surface shape of each region to be optimized may be optimized.
  • the biaxial actuator AC1 and the objective lens OL1 correspond to the first focusing means.
  • the multilayer optical disk MLD at least one of the first actuator AC2 and the second lens BE2 of the beam expander, the second actuator AC3 and the first lens BE of the beam expander 1, the biaxial actuator AC1 and the objective lens OL1.
  • One set corresponds to the first focusing means.
  • the second focusing means corresponds to the biaxial actuator AC1 and the objective lens OL1.
  • the first magnification conversion means corresponds to the first actuator AC2 and the second lens BE2 of the beam expander, and the second actuator AC3 and the first lens BE1 of the beam expander.
  • FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of the optical pickup device PU2.
  • the optical pickup device PU2 is capable of recording / reproducing information so as to be compatible with four types of optical discs such as a multilayer optical disc (MLD), a Blu-ray disc (BD), a digital versatile disc (DVD), and a compact disc (CD). .
  • MLD multilayer optical disc
  • BD Blu-ray disc
  • DVD digital versatile disc
  • CD compact disc
  • the biggest difference from the first embodiment is that the present embodiment has two objective lenses, a first objective lens OL1 and a second objective lens OL2.
  • the first objective lens OL1 is used for recording / reproduction of a multilayer optical disc, a BD, and a DVD
  • the second objective lens OL2 is used for recording / reproduction of a CD.
  • description of points that are common to the first embodiment will be omitted.
  • the optical pickup device PU2 includes a blue-violet semiconductor laser LD1, an LD2 in which a red semiconductor laser and an infrared semiconductor laser are integrated in one package, a first polarization beam splitter PBS1, a first lens BE1 of a beam expander, and a first lens BE1.
  • the red laser beam is used as servo light that is applied to the guide track layer GL to read tracking information when information is recorded / reproduced with respect to the multilayer optical disk MLD, and information is recorded on the information recording layer of the DVD. It is also used as recording / reproducing light for recording / reproducing, and its numerical aperture is NA 0.65.
  • the first objective lens OL1 is an objective lens that can be used for three types of optical disks, namely, multilayer optical disks MLD, BD, and DVD.
  • the second objective lens OL2 is an objective lens that is compatible with CD.
  • the divergent light beam emitted from the red semiconductor laser LD2 passes through the second polarization beam splitter PBS2 and the coupling lens CP2, is reflected by the first dichroic prism DBS1, and has a ⁇ / 4 wavelength.
  • the plate QWP After passing through the plate QWP, reflected by the second dichroic prism DBS2, and incident on the first objective lens OL1, it becomes a spot formed on the guide layer GL via the protective substrate of the multilayer optical disk MLD.
  • the coupling lens CP2 can be moved in the optical axis direction by the third actuator AC4, and the magnification of the first objective lens OL1 at the wavelength ⁇ 2 can be converted. Even if it has a guide layer, it is possible to cope with the change in temperature when the first objective lens is a plastic lens, and even a minute change in the protective layer thickness up to the guide layer It becomes.
  • the reflected light beam modulated by the pits in the guide layer GL again passes through the first objective lens OL1, is reflected by the second dichroic prism DBS2, passes through the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, and is reflected by the first dichroic prism DBS1. Then, the light passes through the coupling lens CP2, is further reflected by the second polarization beam splitter PBS2, and enters the second photodetector PD2 via the second sensor lens SL2.
  • the tracking position of the multilayer optical disk MLD can be read from the output signal of the second photodetector PD2.
  • the biaxial actuator AC1 and / or the third actuator AC4 can be driven to perform tracking servo control on the track of the guide layer GL, and thereby the information recording layer RL of the multilayer optical disk MLD. Even if tracking information is not recorded on the disc, information can be recorded / reproduced appropriately. Therefore, the irradiation with the red semiconductor laser LD2 is continuously performed while information is recorded / reproduced with respect to the information recording layer RL.
  • the second actuator AC3 is driven to displace the first lens BE1 of the beam expander in the optical axis direction, so that the first The divergence angle of the light beam incident on the objective lens OL1 is changed, and the magnification of the first objective lens is changed.
  • any of the information recording layers desired to be recorded / reproduced can be arbitrarily selected.
  • the blue-violet semiconductor laser LD1 when recording or reproducing information on the multilayer optical disk MLD, the blue-violet semiconductor laser LD1 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 is a first polarizing beam splitter PBS1, a coupling lens CP1, a first lens BE1 and a second lens BE2 of a beam expander, a first dichroic prism DBS1, and a ⁇ / 4 wavelength plate.
  • the first objective lens OL1 is driven by a biaxial actuator AC1, and focusing and tracking are performed.
  • the reflected light beam modulated by the information pits in the selected information recording layer RL again passes through the first objective lens OL1, is reflected by the second dichroic prism DBS2, and is ⁇ / 4 wavelength plate QWP, first dichroic prism DBS1,
  • the second lens BE2 By passing through the second lens BE2, the first lens BE1, and the coupling lens CP1 of the beam expander, reflected by the first polarization beam splitter PBS1, passing through the first sensor lens SL1, and passing through the pinhole PH.
  • the stray light reflected by another information recording layer that is not a desired layer is removed, and is incident on the first photodetector PD1.
  • Information recorded on the selected information recording layer RL can be read by the output signal of the first photodetector PD1.
  • the blue-violet semiconductor laser LD1 emits light
  • the divergent light beam emitted from it emits the first polarizing beam splitter PBS1, the coupling lens CP1, the first and second lenses BE1 and BE2 of the beam expander, and the first dichroic prism DBS1.
  • the first polarizing beam splitter PBS1 the coupling lens CP1, the first and second lenses BE1 and BE2 of the beam expander, and the first dichroic prism DBS1.
  • the first objective lens OL1 is driven by a biaxial actuator AC1, and focusing and tracking are performed.
  • the reflected light beam modulated by the information pits in the information recording layer RL again passes through the first objective lens OL1, is reflected by the second dichroic prism DBS2, and is a ⁇ / 4 wavelength plate QWP, the first dichroic prism DBS1, and a beam expander.
  • the stray light is removed by passing through the second lens BE2, the first lens BE1, and the coupling lens CP1, and reflected by the first polarizing beam splitter PBS1, passing through the first sensor lens SL1, and passing through the pinhole PH. And enters the first photodetector PD1.
  • Information recorded on the selected information recording layer RL can be read by the output signal of the first photodetector PD1.
  • the detection of the focusing state when the light beam of the blue-violet semiconductor laser LD1 forms a spot on the information recording layer RL of the multilayer optical disk MLD or BD for example, the first polarization beam splitter PBS1 and It is possible to detect by arranging a beam splitter between the first sensor lenses SL1 and arranging a focus detection sensor lens and a photodetector for the light beams separated by the beam splitter.
  • the red semiconductor laser LD2 emits light
  • the divergent light beam emitted therefrom passes through the second polarization beam splitter PBS2 and passes through the coupling lens CP2.
  • the light beam that has passed through the coupling lens CP2 is reflected by the dichroic prism DBS1, passes through the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, is reflected by the second dichroic prism DBS2, enters the first objective lens OL1, and then is protected by the DVD. It becomes a spot formed on the information recording layer RL via the.
  • the reflected light beam modulated by the pits in the information recording layer RL again passes through the first objective lens OL1, is reflected by the second dichroic prism DBS2, passes through the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, and is reflected by the first dichroic prism DBS1. Then, the light passes through the coupling lens CP2, is further reflected by the second polarization beam splitter PBS2, and enters the second photodetector PD2 through the second sensor lens SL2. DVD information can be read by the output signal of the second photodetector PD2.
  • the infrared semiconductor laser LD2 emits light
  • the divergent light beam emitted therefrom passes through the second polarizing beam splitter PBS2 and passes through the coupling lens CP2.
  • spherical aberration occurring in the CD can be corrected by moving the coupling lens CP2 to a desired position in the optical axis direction by the third actuator AC4.
  • the light beam that has passed through the coupling lens CP2 is reflected by the first dichroic prism DBS1, passes through the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, passes through the second dichroic prism DBS2, is reflected by the rising mirror ML, and is reflected by the second objective lens. After entering the OL2, it becomes a spot formed on the information recording layer of the CD through the protective substrate of the CD.
  • the reflected light beam modulated by the pits on the information recording layer of the CD again passes through the second objective lens OL2, is reflected by the rising mirror ML, passes through the second dichroic prism DBS2, and passes through the ⁇ / 4 wavelength plate QWP. Then, it is reflected by the first dichroic prism DBS1, passes through the coupling lens CP2, is further reflected by the second polarization beam splitter PBS2, and enters the second photodetector PD2 via the second sensor lens SL2.
  • CD information can be read by the output signal of the second photodetector PD2.
  • the biaxial actuator AC1 and the objective lens OL1 correspond to the first focusing means.
  • the multilayer optical disk MLD at least one set of the first actuator AC2 and the second lens BE2 of the beam expander, the second actuator AC3 and the first lens BE of the beam expander 1, the 2-axis actuator AC1 and the objective lens OL1. Corresponds to the first focusing means.
  • the second focusing means corresponds to the biaxial actuator AC1 and the objective lens OL1.
  • the first magnification conversion means corresponds to the first actuator AC2 and the second lens BE2 of the beam expander, and the second actuator AC3 and the first lens BE1 of the beam expander.
  • the third actuator AC4 and the coupling lens CP2 correspond to the second magnification conversion means.
  • the objective lens of this example can be applied to either the objective lens OL1 of the first embodiment described above or the first objective lens OL1 of the second embodiment.
  • ri represents the radius of curvature
  • di represents the position in the optical axis direction from the i-th surface to the (i + 1) -th surface
  • ni represents the refractive index of each surface.
  • a power of 10 for example, 2.5 ⁇ 10 ⁇ 3
  • E for example, 2.5 ⁇ E ⁇ 3
  • the optical surface of the objective optical element is formed as an aspherical surface that is axisymmetric about the optical axis, each of which is defined by a mathematical formula obtained by substituting the coefficient shown in Table 1 into Formula 1.
  • the design magnification is represented by m in the table.
  • X (h) is an axis in the optical axis direction (the light traveling direction is positive)
  • is a conical coefficient
  • a i is an aspherical coefficient
  • h is a height from the optical axis
  • r is a paraxial curvature. Radius.
  • Example 1 shows lens data of Example 1.
  • FIG. 2 is a graph showing the spherical aberration (SA) and the sine condition amount (SC) in a state where light is condensed at the recording position of the multilayer optical disk using the objective lens in Example 1, and the vertical axis is NA.
  • the horizontal axis represents the defocus amount, (a) shows a state where light is condensed at a recording position (reference position) with a protective layer thickness of 0.20 mm, and (b) shows a recording with a protective layer thickness of 0.35 mm.
  • FIG. 4C shows a state where light is condensed at a position
  • FIG. 5C shows a state where light is condensed at a recording position having a protective layer thickness of 0.05 mm.
  • FIG. 1 shows lens data of Example 1.
  • FIG. 2 is a graph showing the spherical aberration (SA) and the sine condition amount (SC) in a state where light is condensed at the recording position of the multilayer optical disk
  • the sine condition violation amount has a positive maximum value at 80% of the effective opening radius h, and the sine condition violation amount at the peripheral portion.
  • the spherical aberration correction state is set so as to decrease monotonically.
  • SC max /f 0.022.
  • FIG. 4 is a graph showing the spherical aberration (SA) and the sine condition amount (SC) in a state where light is condensed at the recording position of the multilayer optical disk using the objective lens in Example 2, and the vertical axis is NA.
  • the horizontal axis represents the defocus amount, (a) shows a state where light is condensed at a recording position (reference position) with a protective layer thickness of 0.30 mm, and (b) shows a recording with a protective layer thickness of 0.55 mm.
  • FIG. 4C shows a state where light is condensed at a position
  • FIG. 4 shows a state where light is condensed at a position
  • FIG. 5C shows a state where light is condensed at a recording position having a protective layer thickness of 0.05 mm.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the objective lens according to the second embodiment.
  • the sine condition violation amount has a positive maximum value at 63% of the effective opening radius h, and the sine condition violation amount at the peripheral portion.
  • the spherical aberration correction state is set so as to decrease monotonically.
  • SC max /f 0.043.
  • FIG. 6 is a graph showing the spherical aberration (SA) and the sine condition amount (SC) in a state where light is condensed at the recording position of the multilayer optical disk using the objective lens in Example 3, and the vertical axis is NA.
  • the horizontal axis represents the defocus amount
  • (a) shows a state where light is condensed at the recording position (reference position) with a protective layer thickness of 0.15 mm
  • (b) shows the recording with a protective layer thickness of 0.25 mm.
  • FIG. 4C shows a state where light is condensed at a position
  • FIG. 5C shows a state where light is condensed at a recording position having a protective layer thickness of 0.05 mm.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the objective lens in the third embodiment.
  • the sine condition violation amount has a positive maximum value at 80% of the effective opening radius h, and the sine condition violation amount at the peripheral portion.
  • the spherical aberration correction state is set so as to decrease monotonically.
  • SC max /f 0.016.
  • FIG. 8 shows the corrected residual wavefront aberration on the vertical axis and the protective layer thickness change from the design reference state on the horizontal axis for Examples 1 to 3.
  • FIG. 9 shows the corrected residual wavefront aberration on the vertical axis and the angle of view on the horizontal axis for Examples 1 to 3.
  • the protective layer thickness range is larger than that in Example 1 in which SC max / f is set to 0.022. In other words, even when the protective layer thickness changes by ⁇ 0.2 mm or more from the reference state, it is possible to cope with it, and even when the information recording layer is formed in a wide range in the thickness direction of the optical disc, a good spot is formed. it can. Further, as shown in FIG.
  • the residual aberration after correction is less than the Marechal limit for a protective layer thickness change of 0.20 mm or more from the design reference state.
  • the corrected residual aberration was below the Marshallal limit for a substrate thickness change of 0.20 mm or more from the total reference state.
  • SC max / f is 0.015 or less, there is a problem that the residual aberration after correction exceeds the marshal limit for a substrate thickness change of 0.20 mm or more from the design reference state. Therefore, the objective lens of the present invention, like the conditional expression (1), SC max / f is preferably larger than 0.015.
  • Example 4 shows lens data of Example 4.
  • the material of the protective layer of the optical disk is changed from that of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a graph showing the spherical aberration (SA) and the sine condition amount (SC) in a state where the light is condensed at the recording position of the multilayer optical disk using the objective lens in Example 4, and the vertical axis is NA.
  • the horizontal axis represents the defocus amount, (a) shows a state where light is condensed at a recording position (reference position) with a protective layer thickness of 0.20 mm, and (b) shows a recording with a protective layer thickness of 0.35 mm.
  • FIG. 4C shows a state where light is condensed at a position
  • FIG. 5C shows a state where light is condensed at a recording position having a protective layer thickness of 0.05 mm.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the objective lens according to the fourth embodiment.
  • the sine condition violation amount has a positive maximum value at 81% of the effective opening radius h, and the sine condition violation amount at the peripheral portion.
  • the spherical aberration correction state is set so as to decrease monotonically.
  • SC max /f 0.024.
  • FIG. 12 is a graph showing the spherical aberration (SA) and the sine condition amount (SC) in a state where light is condensed at the recording position of the multilayer optical disk using the objective lens in Example 5, and the vertical axis is NA.
  • the horizontal axis represents the defocus amount, (a) shows a state where light is condensed at a recording position (reference position) with a protective layer thickness of 0.2 mm, and (b) shows a recording with a protective layer thickness of 0.35 mm.
  • SA spherical aberration
  • SC sine condition amount
  • FIG. 4C shows a state where light is condensed at a position
  • FIG. 5C shows a state where light is condensed at a recording position having a protective layer thickness of 0.05 mm
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the objective lens in the fifth embodiment.
  • the sine condition violation amount has a positive maximum value at 80% of the effective aperture radius h, and the sine condition violation amount at the peripheral portion.
  • the spherical aberration correction state is set so as to decrease monotonically.
  • SC max /f 0.024.
  • LD1 Blue-violet semiconductor laser Multi-layer optical disc and BD recording / reproducing light
  • LD2 Red semiconductor laser servo light for multilayer optical disk, DVD recording / reproducing light
  • PBS1 first polarizing beam splitter PBS2 second polarizing beam splitter
  • BE1 first lens of beam expander focusing lens for recording / reproducing light of multilayer optical disk
  • BE2 Beam expander second lens multilayer optical disc and spherical aberration correction lens for BD recording / reproducing light
  • DBS1 dichroic prism transmits blue-violet laser light, reflects red laser light
  • ML Standing mirror OL1 Objective lens SL1 First sensor lens (for multilayer optical disc and BD recording / reproducing light)
  • SL2 Second sensor lens for servo light of multi-layer optical disk, DVD recording / reproducing light
  • PH pinhole for removing stray light from other layers of multilayer optical disks

Landscapes

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Abstract

 複数の情報記録層を有する光ディスクに対して適切に情報の記録/再生を行える光ピックアップ装置を提供するために、対物レンズOL1において、入射光束が平行光である場合における正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距離をfとしたときに、条件式(1)を満たすように正弦条件違反量が設定されているので、多層光ディスクMLDの情報記録層RLがいずれかに変更された場合でも高次の球面収差が十分小さく、多層光ディスクMLDに対して良好に記録/再生を行うことができる。  0.015<SCmax/f<0.045     (1)

Description

対物レンズ及び光ピックアップ装置
 本発明は、複数の情報記録層を有する光ディスクに対して情報の記録/再生を行える光ピックアップ装置用の対物レンズに関する。
 DVD(Digital Versatile Disc)やBD(Blu-ray Disc)等においては、記録容量を増加させる手段として2つの情報記録層を有するものが知られている。そして、近年の更なる大容量化の要求に対し、3層以上の複数の情報記録層を有する光ディスク(多層光ディスク)及び光ピックアップ装置が開発されている。
 一例として、特許文献1には、凹凸部を有するガイドトラック層と、ガイドトラック層の上側及び下側にそれぞれ複数設けられた光記録材料からなる情報記録層とを備えた光ディスクに対して、情報の記録/再生を行える光ピックアップ装置が開示されている。
特開2008-21348号公報
 光ピックアップ装置では、情報記録層までの保護層の厚みが変化すると、球面収差が発生する。特許文献1の光ピックアップ装置においては、複数の情報記録層のいずれかに光束を集光させるときに、光源と対物レンズとの間に配置したカップリングレンズを光軸方向に変位させることにより、対物レンズに入射する光束の発散角を変化させ、即ち、対物レンズの倍率を変化させて、保護層の厚み変化により発生する球面収差を補正している。しかるに、3層以上、特には、8層以上の複数の情報記録層を持つ光ディスク用の光ピックアップ装置において、BDの仕様のように開口数NAが0.85程度と大きい場合、対物レンズに入射する光束の発散角を変化させると、即ち、対物レンズの倍率を変化させることにより、3次の球面収差を補正することができるが、高次の球面収差が多く残留するという問題がある。
 本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の情報記録層を有する光ディスクに対して適切に情報の記録/再生を行える対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
 請求項1に記載の対物レンズは、厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層と、位置情報を記録したガイド層とを有する光ディスクに対して情報の記録/再生を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、前記光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を出射する第1の光源と、波長λ2(λ1≠λ2)の光束を出射する第2の光源と、対物レンズとを有し、前記対物レンズは、前記第2の光源から出射された前記波長λ2の光束を、前記対物レンズを介して光ディスクの前記ガイド層に集光することにより位置情報を読み出すと同時に、前記第1の光源から出射された前記波長λ1の光束を、前記対物レンズを介して前記情報記録層のいずれかに集光することにより情報の記録/再生を行うようになっており、前記対物レンズは、NA0.70以上の単レンズであって、前記波長λ1の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化が、情報の記録/再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化とほぼ相似形であり、前記対物レンズに前記波長λ1の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径hの5割から9割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、前記正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距離をfとして、以下の条件式(1)、
 0.015<SCmax/f<0.045     (1)
を満たすことを特徴とする。
 本発明によれば、前記波長λ1の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化が、情報の記録/再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化とほぼ相似形である。より具体的には、前記対物レンズに前記波長λ1の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径hの5割から9割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距離をfとして、条件式(1)を満たすようにすることである。これにより、情報の記録/再生を行う情報記録層の位置の変化により発生する球面収差を、高次収差を残留させることなく、入射光の発散収束度の変化により適切に補正することが可能となる。ここで、「ほぼ相似形」とは、情報の記録/再生を行う情報記録層の位置の変化により発生する球面収差を、波長λ1の光束の対物レンズの倍率の変化により補正した場合に、高次球面収差がマレシャル限界(0.07λrms)以下であることを意味する。又、「高次球面収差」とは、5次以上の球面収差をいうものとする。尚、対物レンズに波長λ1の光束が設計倍率で入射した場合において、正弦条件違反量が正の極大値を持つ位置より周辺部で正弦条件違反量は、単調に減少することが好ましい。「単調に減少する」とは、減少し続けることを意味し、一度減少して、また増加するということがないことを少なくとも意味し、好ましくは、ある位置において減少率が大きく変化することがないことも併せて意味する。また、好ましくは、対物レンズに波長λ1の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径hの6割から9割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持つことである。
 請求項2に記載の対物レンズは、請求項1に記載の発明において、前記波長λ1の光束に対する前記対物レンズの設計倍率は略ゼロであることを特徴とする。なお、略ゼロとは、-0.02以上、+0.02以下であることを意味し、好ましくは、-0.01以上、+0.01以下である。
 請求項3に記載の対物レンズは、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記対物レンズは、NA0.70以上の単レンズであって、前記波長λ1の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化によって、情報の記録/再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化を補正できるように前記対物レンズの球面収差の補正状態が設定されていることを特徴とする。
 請求項4に記載の対物レンズは、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記光ディスクは8層以上の前記情報記録層を有し、表面の保護層を除いた前記情報記録層の合計の厚さが0.1mm以上であることを特徴とする。好ましくは、10層以上であり、合計の厚さが0.2mm以上であることである。
 請求項5に記載の光ピックアップ装置は、厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層と、位置情報を記録したガイド層とを有する光ディスクに対して情報の記録/再生を行う光ピックアップ装置において、前記光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を出射する第1の光源と、波長λ2(λ1≠λ2)の光束を出射する第2の光源と、請求項1~4のいずれかに記載の対物レンズとを有し、前記光ピックアップ装置は、前記第2の光源から出射された前記波長λ2の光束を、前記対物レンズを介して光ディスクの前記ガイド層に集光することにより位置情報を読み出すと同時に、前記第1の光源から出射された前記波長λ1の光束を、前記対物レンズを介して前記情報記録層のいずれかに集光することにより情報の記録/再生を行うようになっており、前記対物レンズへ入射する前記波長λ1の光束の前記対物レンズの倍率を変化させる第1倍率変換手段を有することを特徴とする。
 請求項6に記載の光ピックアップ装置は、請求項5に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記波長λ1の光束を前記記録層のいずれかにフォーカシングさせるための第1フォーカシング手段を有することを特徴とする。
 請求項7に記載の光ピックアップ装置は、請求項6に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記波長λ2の光束を前記ガイド層にフォーカシングさせるための第2フォーカシング手段を有することを特徴とする。
 請求項8に記載の光ピックアップ装置は、請求項7に記載の発明において、前記第2フォーカシング手段は、前記対物レンズの光軸方向の位置を移動調整させるアクチュエータを有することを特徴とする。
 請求項9に記載の光ピックアップ装置は、請求項5から請求項8までのいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記波長λ2の光束の前記対物レンズの倍率が負の値になるように、前記波長λ2の光束を入射させることを特徴とする。
 請求項10に記載の光ピックアップ装置は、請求項5から請求項9までのいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記波長λ2の光束の前記対物レンズの倍率を変化させる第2倍率変換手段を有することを特徴とする。
 この構成によって、ガイド層を複数有する光ディスクに対しても、対応が可能となる。
 本発明に係る光ピックアップ装置は、第1の光源と第の2光源の少なくとも2つの光源を有するが、第3の光源や第4の光源を有していてもよい。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第2の光源から出射された波長λ2の光束を、光ディスクのガイド層に集光すると同時に、第1の光源から出射された波長λ1の光束を、光ディスクの情報記録層のいずれかの層に集光するための集光光学系を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクの情報記録面及びガイド層からの反射光束を受光する受光素子を有する。
 尚、第1の光源の波長λ1は、0.39μm以上、0.42μm以下であることが好ましい。また、第2の光源の波長λ2は、0.48μm以上、0.85μm以下であることが好ましい。
 本発明の光ピックアップ装置で用いられる光ディスクは、位置情報を記録したガイド層と、厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層を有するものである。ガイド層は一層のみであってもよいし、複数有していてもよいが、情報記録層の層数よりも少ないことが好ましく、情報記録層の層数の半数以下であることが、対物レンズの設計が容易になり好ましい。光ディスクは表面に保護層を持っていることが好ましく、保護層の厚さは特に限定されるものではないが、対物レンズの開口数が0.7以上である場合は、0.6mm以下であることが好ましく、0.2mm以下であることが更に好ましい。また、情報記録層が8層以上である場合や、保護層を除いた複数の情報記録層をまとめた層厚が0.1mm以上である場合に、本発明の効果がより顕著となるため好ましい。
 位置情報を記録したガイド層と複数の情報記録層を有する光ディスクの記録/再生における対物レンズの開口数は、0.7以上であり、好ましくは、0.8以上、0.9以下である。
 但し、本発明の光ピックアップ装置は、当該光ディスクに加えて、BD、DVD、CDの少なくとも一つ又は全てと互換可能であるような光ピックアップ装置としても良い。
 尚、BDは、NA0.85の対物レンズにより情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.1mm程度である。DVDとは、NA0.60~0.67程度の対物レンズにより情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.6mm程度であるDVD系列光ディスクの総称であり、DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW等を含む。また、CDとは、NA0.45~0.53程度の対物レンズにより情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが1.2mm程度であるCD系列光ディスクの総称であり、CD-ROM、CD-Audio、CD-Video、CD-R、CD-RW等を含む。尚、記録密度については、BDの記録密度が最も高く、次いでHD、DVD、CDの順に低くなる。
 本明細書において、第1の光源、第2の光源、第3の光源等の光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第1の光源から出射される光束の波長λ1に対し、第2の光源から出射される光束の波長λ2は波長λ1より長いことが好ましく、第3光源から出射される光束の波長λ3は波長λ2より長いことが好ましい。
 また、光ピックアップ装置において、BDやDVDまたはCDにも対応可能とする場合、BD用光源の波長λBは好ましくは、0.35μm以上、0.44μm以下、より好ましくは、0.39μm以上、0.42μm以下であって、DVD用光源の波長λDは好ましくは0.57μm以上、0.68μm以下、より好ましくは0.63μm以上、0.67μm以下であって、CD用光源の波長λCは好ましくは、0.75μm以上、0.88μm以下、より好ましくは、0.76μm以上、0.82μm以下である。
 尚、第1の光源がBD用光源を兼ねるようにしてもよいし、第2の光源がDVD用光源やCD用光源を兼ねるようにしてもよい。また、第2の光源として、DVD用光源やCD用光源とは別に、グリーンレーザを用いてもよい。
 また、複数の光源のうち少なくとも2つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第1の光源と第2の光源とが1パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、2つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を1パッケージ化してもよい。
 光ピックアップ装置は、光ディスクから反射した光束を受光する受光素子を有していても良い。受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に2つのサブの光検出器を設け、当該2つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。
 光ピックアップ装置に用いる集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。
 対物レンズは、好ましくは単玉の対物レンズであるが、複数の光学素子から形成されていても良い。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。
 対物レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造等を設けたハイブリッドレンズであってもよい。
 対物レンズをガラスレンズとした場合、光ピックアップ装置における温度変化の影響を小さくすることができる。
 また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長405nmに対する温度25℃での屈折率が1.52乃至1.60の範囲内であって、-5℃から70℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長405nmに対する屈折率変化率dN/dT(℃-1)が-20×10-5乃至-5×10-5(より好ましくは、-10×10-5乃至-8×10-5)の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。
 また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、50以上であることが好ましい。
 対物レンズは、温度変化に対する屈折率変化に起因して生じる球面収差や、光源の波長の変動に応じて生じる球面収差を補正するための光路差付与構造を有していても良い。本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差/位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。好ましくは、光路差付与構造が回折構造であることである。
 尚、複数の情報記録層を有する光ディスクのある情報記録層(層Aとする)の情報の記録/再生を行い、次に、他の情報記録層(層Bとする)の情報の記録/再生を行おうとする場合、光ディスク表面から層Aまでの厚みと、光ディスク表面から表面層Bまでの厚みの差に起因する球面収差が発生してしまう。従って、異なる情報記録層における光ディスク表面から情報記録層までの厚さの差に起因して発生する球面収差を補正する球面収差補正手段が必要となる。
 このような球面収差補正手段の例としては、波長λ1の光束の球面収差を補正する液晶装置や、光軸方向に可動する少なくとも1つのレンズを有し、波長λ1の光束の対物レンズの倍率を変化させる第1倍率変換手段等が挙げられる。第1倍率変換手段の例としては、光軸方向に移動可能な前述した単玉のカップリングレンズや、単玉のコリメータレンズや、少なくとも1つの正レンズと少なくとも1つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動する2群カップリングレンズや、少なくとも1つの正レンズと少なくとも1つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動するビームエキスパンダ等が挙げられる。
 また、光ピックアップ装置は、波長λ2の光束の対物レンズの倍率を変化させる第2倍率変換手段を有していてもよい。第2倍率変換手段の例としては、光軸方向に移動可能な前述した単玉のカップリングレンズや、単玉のコリメータレンズや、少なくとも1つの正レンズと少なくとも1つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動する2群カップリングレンズや、少なくとも1つの正レンズと少なくとも1つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動するビームエキスパンダ等が挙げられる。第2倍率変換手段を有することにより、ガイド層を複数有する光ディスクに対しても容易に対応が可能となる。
 さらに、光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を情報記録層のいずれかにフォーカシングさせるための第1フォーカシング手段を有することが好ましい。
 また、光ピックアップ装置は、波長λ2の光束をガイド層にフォーカシングさせるための第2フォーカシング手段を有することが好ましい。例えば、このために対物レンズの光軸方向の位置を移動調整させるアクチュエータを有することが好ましい。
 光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有すると好ましい。
 ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。
 上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。
 前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
 本発明によれば、複数の情報記録層を有する光ディスクに対して適切に情報の記録/再生を行える対物レンズ及び光ピックアップ装置を提供することができる。
光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。 実施例1における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフである。 実施例1における対物レンズの断面図である。 実施例2における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフである。 実施例2における対物レンズの断面図である。 実施例3における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフである。 実施例3における対物レンズの断面図である。 縦軸に補正後の残留波面収差をとり、横軸に設計基準状態からの保護層厚変化をとって、実施例1~3の値をプロットした図である。 縦軸に補正後の残留波面収差をとり、横軸に画角をとって、実施例1~3の値をプロットした図である。 実施例4における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフである。 実施例4における対物レンズの断面図である。 実施例5における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフである。 実施例5における対物レンズの断面図である。 光ピックアップ装置PU2の構成を概略的に示す図である。
 (第1の実施の形態)
 以下、本発明の第1の実施の形態について図1を用いて説明する。尚、第1の実施の形態にかかる光ピックアップ装置は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。図1は、第1の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
 図1に示す光ピックアップ装置は、多層光ディスク(MLD)、ブルーレイディスク(BD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)の3種類の光ディスクに対して互換可能に情報を記録/再生が可能である。ここで、多層光ディスクMLDとは、厚さ方向に重ねられた情報を記録可能な複数(8層以上)の情報記録層RLと、トラッキングサーボ制御用の位置情報としてのピットを形成したガイドトラック層GLとを有する。
 図1に示す光ピックアップ装置は、青紫色半導体レーザLD1と、赤色半導体レーザLD2と、第1偏光ビームスプリッタPBS1と、第2偏光ビームスプリッタPBS2と、ビームエキスパンダの第1レンズBE1と第2レンズBE2と、ダイクロイックプリズムDBS1と、λ/4波長板QWPと、立ち上げミラーMLと、対物レンズOL1と、第1センサレンズSL1と、第2センサレンズSL2と、ピンホールPHと、第1光検出器PD1と、第2光検出器PD2と、2軸アクチュエータAC1と、第1アクチュエータAC2と、第2アクチュエータAC3と、を有する。
 赤色半導体レーザLD2は、λ2=650nm~680nmの波長を有する赤色レーザ光を出射する。赤色レーザ光は、多層光ディスクMLDに対して情報の記録/再生を行う際に、ガイドトラック層GLに照射されてトラッキング情報を読み取るサーボ光として用いられ、またDVDの情報記録層に対して情報の記録/再生を行う記録/再生光としても用いられ、その開口数はNA0.65である。一方、青紫色半導体レーザLD1は、λ1=390nm~420nmの波長を有する青紫色レーザ光を出射する。青紫色レーザ光は、多層光ディスクMLDの各情報記録層に対して集光され、情報の記録/再生を行う記録/再生光として用いられ、またBDの情報記録層に対して情報の記録/再生を行う記録/再生光としても用いられ、その開口数はNA0.85である。
 上述の波長を有するレーザ光の光源としては、BDとDVDに対して互換可能に情報を記録/再生する一般的な光ピックアップ装置で使用されている半導体レーザが適しており、高出力な光源を小型かつ安価に入手することができる。サーボ光と記録/再生光の波長と開口数の関係は、上記に限られるわけではなく、情報記録層の材料特性に応じて適宜変更することが可能である。
 多層光ディスクMLDは、特開2002-312958号公報に開示されているような、ガイドトラック層GLが情報記録層の片側のみに配置されている構造であっても良いし、特開2008-21348号公報に開示されているような、ガイドトラック層GLが情報記録層の中間に配置されている構造であっても良いし、特開2005-18852号公報に開示されているような、ガイドトラック層GLが情報記録層の両側に配置されている構造であっても良い。又、本実施の形態の様にガイドトラック層GLに照射されてトラッキング情報を読み取るサーボ光と、DVDの記録/再生に用いられる光束に同じ光源を用いる場合、ガイドトラック層GLを、DVDの情報記録層の保護層厚と等しい位置に配置している構造としてもよい。
 本実施の形態では、負の第1レンズBE1と正の第2レンズBE2からなるビームエキスパンダを設けており、第2アクチュエータAC3により負の第1レンズBE1を光軸方向に変位させることで、多層光ディスクMLDの情報記録層RLの選択を行え、第1アクチュエータAC2により正の第2レンズBE2を光軸方向に変位させることで、BDの記録/再生光の球面収差の補正を行えるようになっている。即ち、本実施の形態では、ビームエキスパンダが、第1倍率変換手段である。但し、ビームエキスパンダの代わりに液晶素子を使用してもよい。球面収差を補正できる液晶素子として、特許3795998号公報に開示されている素子を使用することができる。
 対物レンズOL1は、多層光ディスクMLD、BD、DVDの3種類の光ディスクに対して対応可能な対物レンズである。対物レンズOL1において、対物レンズにλ1の光束が平行光束で入射した場合において、有効開口半径hの5割から9割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距離をfとしたときに、条件式(1)、
 0.015<SCmax/f<0.045     (1)
を満たすように正弦条件違反量が設定されているので、多層光ディスクMLDの情報記録層RLがいずれかに変更された場合でも高次の球面収差が十分小さく、多層光ディスクMLDに対して良好に記録/再生を行うことができる。
 また、多層光ディスクMLDの記録/再生時の仕様とBDの記録/再生時の仕様が同じであるので、対物レンズOL1はBDに対しても良好に記録/再生を行うことができる。さらに、赤色半導体レーザLD2から出射された赤色レーザ光を、対物レンズに対して発散光束の状態(対物レンズの倍率が負の値)で入射させることによりDVDに対して良好に記録/再生を行うことができる。以下、具体的に説明する。
 まず、多層光ディスクMLDにおける情報の記録/再生について説明する。図1に示す光ピックアップ装置において、赤色半導体レーザLD2から射出された発散光束は、第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過し、ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、λ/4波長板QWPを通過し、立ち上げミラーMLで反射され、対物レンズOL1に入射した後、多層光ディスクMLDの保護基板を介してガイド層GL上に形成されるスポットとなる。
 ガイド層GLでピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズOL1を通過し、立ち上げミラーMLで反射され、λ/4波長板QWPを通過し、ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、更に第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射されて、第2センサレンズSL2を介して第2光検出器PD2に入射する。第2光検出器PD2の出力信号により、多層光ディスクMLDのトラッキング位置を読み取ることができる。かかるトラッキング情報に基づいて、2軸アクチュエータAC1を駆動して、ガイド層GLのトラックに対してトラッキングサーボ制御を行うことができ、これにより多層光ディスクMLDの情報記録層RLにトラッキング情報が記録されていなくても、適切に情報の記録/再生を行うことができる。従って、赤色半導体レーザLD2の照射は、情報記録層RLに対して情報の記録/再生を行っている間連続して行われる。
 ここで、いずれかの情報記録層RLに対して情報の記録/再生を行う場合には、第2アクチュエータAC3を駆動してビームエキスパンダの第1レンズBE1を光軸方向に変位させ、対物レンズOL1への入射光束の発散角を変化させ、対物レンズの倍率を変化させる。これにより、記録/再生を所望する情報記録層RLのいずれかを任意に選択できる。
 更に多層光ディスクMLDに対する情報の記録又は再生時には、青紫色半導体レーザLD1を発光させる。青紫色半導体レーザLD1から射出された発散光束は、第1偏光ビームスプリッタPBS1、ビームエキスパンダの第1レンズBE1及び第2レンズBE2、ダイクロイックプリズムDBS1、λ/4波長板QWPを通過し、立ち上げミラーMLで反射され、対物レンズOL1に入射した後、多層光ディスクMLDの保護基板を介して、選択された情報記録層RL上に形成されるスポットとなる。対物レンズOL1は、2軸アクチュエータAC1によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
 選択された情報記録層RLで情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズOL1を通過し、立ち上げミラーMLで反射され、λ/4波長板QWP、ダイクロイックプリズムDBS1、ビームエキスパンダの第2レンズBE2及び第1レンズBE1を通過し、更に第1偏光ビームスプリッタPBS1で反射され、第1センサレンズSL1を通過し、ピンホールPHを通過することで所望の層ではない他の情報記録層で反射された迷光を除去され、第1光検出器PD1に入射する。第1光検出器PD1の出力信号により、選択された情報記録層RLに記録された情報を読み取ることができる。
 次に、BDに対する情報の記録又は再生について説明する。青紫色半導体レーザLD1を発光させると、ここから射出された発散光束は、第1偏光ビームスプリッタPBS1、ビームエキスパンダの第1レンズBE1及び第2レンズBE2、ダイクロイックプリズムDBS1、λ/4波長板QWPを通過し、立ち上げミラーMLで反射され、対物レンズOL1に入射した後、BDの保護基板を介して情報記録層RL上に形成されるスポットとなる。対物レンズOL1は、2軸アクチュエータAC1によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
 情報記録層RLで情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズOL1を通過し、立ち上げミラーMLで反射され、λ/4波長板QWP、ダイクロイックプリズムDBS1、ビームエキスパンダの第2レンズBE2及び第1レンズBE1を通過し、更に第1偏光ビームスプリッタPBS1で反射され、第1センサレンズSL1を通過し、ピンホールPHを通過することで迷光を除去され、第1光検出器PD1に入射する。第1光検出器PD1の出力信号により、選択された情報記録層RLに記録された情報を読み取ることができる。
 なお、不図示であるが、青紫色半導体レーザLD1の光束を多層光ディスクMLD又はBDの情報記録層RL上にスポットを形成する際のフォーカシング状態の検出については、例えば、第1偏光ビームスプリッタPBS1と第1センサレンズSL1の間にビームスプリッタを配置し、このビームスプリッタで分離された光束に対しフォーカス検出用のセンサレンズ及び光検出器を配置することで検出することができる。
 次に、DVDに対する情報の記録又は再生について説明する。赤色半導体レーザLD2を発光させると、ここから射出された発散光束は、第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過し、ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、λ/4波長板QWPを通過し、立ち上げミラーMLで反射され、対物レンズOL1に入射した後、DVDの保護基板を介して情報記録層RL上に形成されるスポットとなる。
 情報記録層RLでピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズOL1を通過し、立ち上げミラーMLで反射され、λ/4波長板QWPを通過し、ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、更に第2偏光ビームスプリッタPBSで反射されて、第2センサレンズSL2を介して第2光検出器PD2に入射する。第2光検出器PD2の出力信号により、DVDトラッキング位置を読み取ることができる。
 なお、本実施の形態の対物レンズOL1は、多層光ディスクMLDの情報記録層RLに情報の記録/再生を行う青紫色半導体レーザLD1の光束に対して球面収差が最適化されるように設計されているため、ガイド層GLの位置でサーボを行う赤色半導体レーザLD2の光束に対しては、対物レンズOL1の倍率をガイド層GLの配置によって任意に選択し、情報記録層RLとガイド層GLの保護層の厚みの差、及び、波長の差に起因する球面収差を補正するタイプとしたが、上記球面収差を補正するための光路差付与構造(好ましくは回折構造)を対物レンズOL1の光学面上に形成するタイプとしてもよい。また、DVDに対して情報の記録/再生を行う際は、赤色半導体レーザLD2から出射された赤色レーザ光を、対物レンズOL1に対して発散光束の状態で入射させることにより、多層光ディスクMLDとDVDの保護層の厚みの差、及び、多層光ディスクMLDとDVDの波長の差に起因する球面収差を補正するタイプとしたが、上記球面収差を補正するための位相構造を対物レンズOL1の光学面上に形成するタイプとしても良い。このようにすることで、位相構造の作用により、対物レンズOL1に対して赤色レーザ光が平行光で入射される状態で上記球面収差を補正することが可能となるため、対物レンズOL1のトラッキング時に発生するコマ収差を抑制することができる。また、位相構造は必ずしも対物レンズOL1の光学面上に形成する必要はなく、位相構造が形成された平板上の光学素子を別途用意し、この平板上の光学素子と対物レンズとを鏡枠で一体化した対物ユニットを使用しても良い。かかる位相構造の例として、特開2005-38575号公報に開示されているような回折構造がある。もちろん、位相構造は前記の回折構造に限られるわけではない。また、対物レンズの少なくとも1つの面を2つの領域に分割し、青紫色半導体レーザLD1の光束と赤色半導体レーザLD2の光束に共用して使用する領域と、青紫色半導体レーザLD1の光束のみに使用する領域の各々の面形状を最適化してもよい。
 なお、上記第1の実施の形態においては、BD及びDVDに対しては2軸アクチュエータAC1と対物レンズOL1が第1フォーカシング手段に相当する。
 一方、多層光ディスクMLDに対しては、第1アクチュエータAC2とビームエキスパンダの第2レンズBE2、第2アクチュエータAC3とビームエキスパンダの第1レンズBE1、2軸アクチュエータAC1と対物レンズOL1、の少なくともいずれか1組が第1フォーカシング手段に相当する。
 また、第2フォーカシング手段には、2軸アクチュエータAC1と対物レンズOL1が相当する。
 また、第1倍率変換手段には、第1アクチュエータAC2とビームエキスパンダの第2レンズBE2及び第2アクチュエータAC3とビームエキスパンダの第1レンズBE1が相当する。
 (第2の実施の形態)
 以下、本発明の第2の実施の形態について図14を用いて説明する。尚、第2の実施の形態にかかる光ピックアップ装置PU2は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。図14は、光ピックアップ装置PU2の概略構成を示す図である。光ピックアップ装置PU2は、多層光ディスク(MLD)、ブルーレイディスク(BD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、コンパクトディスク(CD)の4種類の光ディスクに対して互換可能に情報を記録/再生が可能である。
 第1の実施形態との最も大きな違いは、本実施の形態においては、第1対物レンズOL1と第2対物レンズのOL2の2つの対物レンズを有することである。第1対物レンズOL1は、多層光ディスクとBDとDVDの記録/再生に用いられ、第2対物レンズOL2は、CDの記録/再生に用いられる。以下の説明において、第1の実施の形態と共通である点は、説明を省略する。
 光ピックアップ装置PU2は、青紫色半導体レーザLD1と、赤色半導体レーザと赤外半導体レーザを一つのパッケージで一体化したLD2と、第1偏光ビームスプリッタPBS1と、ビームエキスパンダの第1レンズBE1と第2レンズBE2と、第1ダイクロイックプリズムDBS1と、第2ダイクロイックプリズムDBS2と、λ/4波長板QWPと、立ち上げミラーMLと、第1対物レンズOL1と、第2対物レンズOL2と、第1センサレンズSL1と、第2センサレンズSL2と、ピンホールPHと、第1光検出器PD1と、第2光検出器PD2と、カップリングレンズCP1と、カップリングレンズCP2と、2軸アクチュエータAC1と、第1アクチュエータAC2と、第2アクチュエータAC3と、第3アクチュエータAC4を有する。
 LD2中の赤色半導体レーザは、λ2=650nm~680nmの波長を有する赤色レーザ光を出射する。赤色レーザ光は、多層光ディスクMLDに対して情報の記録/再生を行う際に、ガイドトラック層GLに照射されてトラッキング情報を読み取るサーボ光として用いられ、またDVDの情報記録層に対して情報の記録/再生を行う記録/再生光としても用いられ、その開口数はNA0.65である。一方、青紫色半導体レーザLD1は、λ1=390nm~420nmの波長を有する青紫色レーザ光を出射する。青紫色レーザ光は、多層光ディスクMLDの各情報記録層に対して集光され、情報の記録/再生を行う記録/再生光として用いられ、またBDの情報記録層に対して情報の記録/再生を行う記録/再生光としても用いられ、その開口数はNA0.85である。また、LD2中の赤外半導体レーザは、λ3=760nm~820nmの波長を有する赤外レーザ光を出射する。赤外レーザ光は、CDに対して情報の記録/再生を行う記録/再生光として用いられる。
 第1対物レンズOL1は、第1の実施形態同様、多層光ディスクMLD、BD、DVDの3種類の光ディスクに対して対応可能な対物レンズである。一方、第2対物レンズOL2は、CDに対して対応可能な対物レンズである。
 多層光ディスクMLDにおける情報の記録/再生について説明する。図14に示す光ピックアップ装置PU2において、赤色半導体レーザLD2から射出された発散光束は、第2偏光ビームスプリッタPBS2およびカップリングレンズCP2を通過し,第1ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、λ/4波長板QWPを通過し、第2ダイクロイックプリズムDBS2で反射され、第1対物レンズOL1に入射した後、多層光ディスクMLDの保護基板を介してガイド層GL上に形成されるスポットとなる。
 尚、本実施の形態においては、カップリングレンズCP2が第3アクチュエータAC4によって光軸方向に移動可能であり、波長λ2における第1対物レンズOL1の倍率を変換可能であるため、多層光ディスクMLDが複数のガイド層を有する場合であっても、対応可能であると共に、第1対物レンズがプラスチックレンズである場合の温度変化時や、ガイド層までの保護層厚の微小な変化に対しても対応可能となる。
 ガイド層GLでピットにより変調された反射光束は、再び第1対物レンズOL1を通過し、第2ダイクロイックプリズムDBS2で反射され、λ/4波長板QWPを通過し、第1ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、カップリングレンズCP2を通過し、更に第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射されて、第2センサレンズSL2を介して第2光検出器PD2に入射する。第2光検出器PD2の出力信号により、多層光ディスクMLDのトラッキング位置を読み取ることができる。かかるトラッキング情報に基づいて、2軸アクチュエータAC1及び/又は第3アクチュエータAC4を駆動して、ガイド層GLのトラックに対してトラッキングサーボ制御を行うことができ、これにより多層光ディスクMLDの情報記録層RLにトラッキング情報が記録されていなくても、適切に情報の記録/再生を行うことができる。従って、赤色半導体レーザLD2の照射は、情報記録層RLに対して情報の記録/再生を行っている間連続して行われる。
 ここで、いずれかの情報記録層RLに対して情報の記録/再生を行う場合には、第2アクチュエータAC3を駆動してビームエキスパンダの第1レンズBE1を光軸方向に変位させ、第1対物レンズOL1への入射光束の発散角を変化させ、第1対物レンズの倍率を変化させる。これにより、記録/再生を所望する情報記録層のいずれかを任意に選択できる。
 更に多層光ディスクMLDに対する情報の記録又は再生時には、青紫色半導体レーザLD1を発光させる。青紫色半導体レーザLD1から射出された発散光束は、第1偏光ビームスプリッタPBS1、カップリングレンズCP1、ビームエキスパンダの第1レンズBE1及び第2レンズBE2、第1ダイクロイックプリズムDBS1、λ/4波長板QWPを通過し、第2ダイクロイックプリズムDBS2で反射され、第1対物レンズOL1に入射した後、多層光ディスクMLDの保護基板を介して、選択された情報記録層RL上に形成されるスポットとなる。第1対物レンズOL1は、2軸アクチュエータAC1によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
 選択された情報記録層RLで情報ピットにより変調された反射光束は、再び第1対物レンズOL1を通過し、第2ダイクロイックプリズムDBS2で反射され、λ/4波長板QWP、第1ダイクロイックプリズムDBS1、ビームエキスパンダの第2レンズBE2及び第1レンズBE1、カップリングレンズCP1を通過し、更に第1偏光ビームスプリッタPBS1で反射され、第1センサレンズSL1を通過し、ピンホールPHを通過することで所望の層ではない他の情報記録層で反射された迷光を除去され、第1光検出器PD1に入射する。第1光検出器PD1の出力信号により、選択された情報記録層RLに記録された情報を読み取ることができる。
 次に、BDに対する情報の記録又は再生について説明する。青紫色半導体レーザLD1を発光させると、ここから射出された発散光束は、第1偏光ビームスプリッタPBS1、カップリングレンズCP1、ビームエキスパンダの第1レンズBE1及び第2レンズBE2、第1ダイクロイックプリズムDBS1、λ/4波長板QWPを通過し、第2ダイクロイックプリズムDBS2で反射され、第1対物レンズOL1に入射した後、BDの保護基板を介して情報記録層RL上に形成されるスポットとなる。第1対物レンズOL1は、2軸アクチュエータAC1によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
 情報記録層RLで情報ピットにより変調された反射光束は、再び第1対物レンズOL1を通過し、第2ダイクロイックプリズムDBS2で反射され、λ/4波長板QWP、第1ダイクロイックプリズムDBS1、ビームエキスパンダの第2レンズBE2及び第1レンズBE1、カップリングレンズCP1を通過し、更に第1偏光ビームスプリッタPBS1で反射され、第1センサレンズSL1を通過し、ピンホールPHを通過することで迷光を除去され、第1光検出器PD1に入射する。第1光検出器PD1の出力信号により、選択された情報記録層RLに記録された情報を読み取ることができる。
 なお、不図示であるが、青紫色半導体レーザLD1の光束を多層光ディスクMLD又はBDの情報記録層RL上にスポットを形成する際のフォーカシング状態の検出については、例えば、第1偏光ビームスプリッタPBS1と第1センサレンズSL1の間にビームスプリッタを配置し、このビームスプリッタで分離された光束に対しフォーカス検出用のセンサレンズ及び光検出器を配置することで検出することができる。
 次に、DVDに対する情報の記録又は再生について説明する。赤色半導体レーザLD2を発光させると、ここから射出された発散光束は、第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過し,カップリングレンズCP2を通過する。尚、カップリングレンズCP2を、第3アクチュエータAC4によって光軸方向の所望の位置に移動させておくことで、DVDにおいて発生する球面収差を補正することも可能である。カップリングレンズCP2を通過した光束は、ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、λ/4波長板QWPを通過し、第2ダイクロイックプリズムDBS2で反射され、第1対物レンズOL1に入射した後、DVDの保護基板を介して情報記録層RL上に形成されるスポットとなる。
 情報記録層RLでピットにより変調された反射光束は、再び第1対物レンズOL1を通過し、第2ダイクロイックプリズムDBS2で反射され、λ/4波長板QWPを通過し、第1ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、カップリングレンズCP2を通過し、更に第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射されて、第2センサレンズSL2を介して第2光検出器PD2に入射する。第2光検出器PD2の出力信号により、DVDの情報を読み取ることができる。
 次に、CDに対する情報の記録又は再生について説明する。赤外半導体レーザLD2を発光させると、ここから射出された発散光束は、第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過し、カップリングレンズCP2を通過する。尚、カップリングレンズCP2を、第3アクチュエータAC4によって光軸方向の所望の位置に移動させておくことで、CDにおいて発生する球面収差を補正することも可能である。カップリングレンズCP2を通過した光束は、第1ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、λ/4波長板QWPを通過し、第2ダイクロイックプリズムDBS2も通過し、立ち上げミラーMLで反射され、第2対物レンズOL2に入射した後、CDの保護基板を介してCDの情報記録層上に形成されるスポットとなる。
 CDの情報記録層でピットにより変調された反射光束は、再び第2対物レンズOL2を通過し、立ち上げミラーMLで反射され、第2ダイクロイックプリズムDBS2を通過し、λ/4波長板QWPを通過し、第1ダイクロイックプリズムDBS1で反射され、カップリングレンズCP2を通過し、更に第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射されて、第2センサレンズSL2を介して第2光検出器PD2に入射する。第2光検出器PD2の出力信号により、CDの情報を読み取ることができる。
 なお、上記第2の実施の形態においては、BD、DVD及びCDに対しては2軸アクチュエータAC1と対物レンズOL1が第1フォーカシング手段に相当する。
 一方、多層光ディスクMLDに対しては第1アクチュエータAC2とビームエキスパンダの第2レンズBE2、第2アクチュエータAC3とビームエキスパンダの第1レンズBE1、2軸アクチュエータAC1と対物レンズOL1、の少なくとも1組が第1フォーカシング手段に相当する。
 また、第2フォーカシング手段には、2軸アクチュエータAC1と対物レンズOL1が相当する。
 また、第1倍率変換手段には、第1アクチュエータAC2とビームエキスパンダの第2レンズBE2及び第2アクチュエータAC3とビームエキスパンダの第1レンズBE1が相当する。
 また、第2倍率変換手段には、第3アクチュエータAC4とカップリングレンズCP2が相当する。
 次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。本実施例の対物レンズは、上述の第1の実施の形態の対物レンズOL1又は第2の実施の形態の第1の対物レンズOL1のいずれにも適用することが可能である。以下の表中のriは曲率半径、diは第i面から第i+1面までの光軸方向の位置、niは各面の屈折率を表している。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10-3)を、E(例えば、2.5×E-3)を用いて表すものとする。対物光学素子の光学面は、それぞれ数1式に表1に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。設計倍率は表中mで表されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、X(h)は光軸方向の軸(光の進行方向を正とする)、κは円錐係数、Aは非球面係数、hは光軸からの高さ、rは近軸曲率半径である。
 (実施例1)
 表1に実施例1のレンズデータを示す。図2は、実施例1における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフであり、縦軸がNA、横軸はデフォーカス量であって、(a)は保護層厚0.20mmの記録位置(基準位置とする)に集光させた状態を示し、(b)は保護層厚0.35mmの記録位置に集光させた状態を示し、(c)は保護層厚0.05mmの記録位置に集光させた状態を示す。図3は、実施例1における対物レンズの断面図である。図2(a)に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径hの80%で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、SCmax/f=0.022である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 (実施例2)
 表2に実施例2のレンズデータを示す。図4は、実施例2における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフであり、縦軸がNA、横軸はデフォーカス量であって、(a)は保護層厚0.30mmの記録位置(基準位置とする)に集光させた状態を示し、(b)は保護層厚0.55mmの記録位置に集光させた状態を示し、(c)は保護層厚0.05mmの記録位置に集光させた状態を示す。図5は、実施例2における対物レンズの断面図である。図4(a)に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径hの63%で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、SCmax/f=0.043である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 (実施例3)
 表3に実施例3のレンズデータを示す。図6は、実施例3における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフであり、縦軸がNA、横軸はデフォーカス量であって、(a)は保護層厚0.15mmの記録位置(基準位置とする)に集光させた状態を示し、(b)は保護層厚0.25mmの記録位置に集光させた状態を示し、(c)は保護層厚0.05mmの記録位置に集光させた状態を示す。図7は、実施例3における対物レンズの断面図である。図6(a)に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径hの80%で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、SCmax/f=0.016である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 図8は、実施例1~3に対して、縦軸に補正後の残留波面収差をとり、横軸に設計基準状態からの保護層厚変化をとったものである。又、図9は、実施例1~3に対して、縦軸に補正後の残留波面収差をとり、横軸に画角をとったものである。
 図8に示すように、SCmax/fを0.03より大きな値であるSCmax/f=0.043に設定した実施例2では、補正後の残留波面収差の値がマレシャル限界以下となる保護層厚範囲は、SCmax/fを0.022に設定した実施例1と比較して大きくなる。即ち、基準状態から±0.2mm以上、保護層厚が変化した場合であっても対応可能であり、光ディスクの厚み方向に情報記録層が広範囲に形成されていた場合でも、良好なスポットを形成できる。また、図9に示すように、SCmax/f=0.043に設定した実施例2では、画角0.25°での軸外収差をマレシャル限界以下に抑えることができるが、SCmax/fが0.045を越えた場合は、軸外収差がマレシャル限界以上と過大になり、偏芯に対する許容幅が小さくなるため、光ピックアップ装置を組み立てる際の光軸合わせが難しくなるという問題がある。そのため、本発明の対物レンズは、条件式(1)のように、SCmax/fが0.045より小さいことが望ましい。
 記憶容量の大容量化のため、多層光ディスクでは、設計基準状態から、0.20mm以上の保護層厚変化に対して補正後の残留収差がマレシャル限界以下となることが好ましい。図8に示すように、SCmax/f=0.016に設定した実施例3では、計基準状態から0.20mm以上の基板厚変化に対して、補正後の残留収差がマレシャル限界以下となるが、SCmax/fが0.015以下となると設計基準状態から0.20mm以上の基板厚変化に対して補正後の残留収差がマレシャル限界を超えてしまうという問題がある。そのため、本発明の対物レンズは、条件式(1)のように、SCmax/fが0.015より大きいことが望ましい。
 (実施例4)
 表4に実施例4のレンズデータを示す。本実施例は、実施例1に対して光ディスクの保護層の材料を変更したものである。図10は、実施例4における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフであり、縦軸がNA、横軸はデフォーカス量であって、(a)は保護層厚0.20mmの記録位置(基準位置とする)に集光させた状態を示し、(b)は保護層厚0.35mmの記録位置に集光させた状態を示し、(c)は保護層厚0.05mmの記録位置に集光させた状態を示す。図11は、実施例4における対物レンズの断面図である。図10(a)に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径hの81%で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、SCmax/f=0.024である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 (実施例5)
 表5に実施例5のレンズデータを示す。本実施例は、実施例1に対して、多層光ディスクの記録/再生用の光束の波長を405nmから530nmに変更したものである。図12は、実施例5における対物レンズを用いて多層光ディスクの記録位置に集光した状態での球面収差(SA)と、正弦条件量(SC)とを示すグラフであり、縦軸がNA、横軸はデフォーカス量であって、(a)は保護層厚0.2mmの記録位置(基準位置とする)に集光させた状態を示し、(b)は保護層厚0.35mmの記録位置に集光させた状態を示し、(c)は保護層厚0.05mmの記録位置に集光させた状態を示す。図13は、実施例5における対物レンズの断面図である。図12(a)に示すように、中央の情報記録層である基準位置では、有効開口半径hの80%で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう球面収差の補正状態が設定されている。本実施例では、SCmax/f=0.024である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 LD1 青紫色半導体レーザ(多層光ディスク及びBDの記録/再生光)
 LD2 赤色半導体レーザ(多層光ディスクのサーボ光、DVDの記録/再生光)
 PBS1 第1偏光ビームスプリッタ
 PBS2 第2偏光ビームスプリッタ
 BE1 ビームエキスパンダの第1レンズ(多層光ディスクの記録/再生光のフォーカシングレンズ)
 BE2 ビームエキスパンダの第2レンズ(多層光ディスク及びBDの記録/再生光の球面収差補正レンズ)
 DBS1 ダイクロイックプリズム(青紫色レーザ光は透過、赤色レーザ光は反射)
 QWP λ/4波長板
 ML 立ち上げミラー
 OL1 対物レンズ
 SL1 第1センサレンズ(多層光ディスク及びBDの記録/再生光用)
 SL2 第2センサレンズ(多層光ディスクのサーボ光、DVDの記録/再生光用)
 PH ピンホール(多層光ディスクの他層からの迷光除去用)
 PD1 第1光検出器(多層光ディスク及びBDの記録/再生光読み取り用)
 PD2 第2光検出器(多層光ディスクのサーボ光、DVDの記録/再生光読み取り用)
 AC1 2軸アクチュエータ(多層光ディスクのサーボ光、及び、BD/DVDの記録/再生光のフォーカシング/トラッキング用)
 AC2 第1アクチュエータ(多層光ディスク及びBDの球面収差補正用)
 AC3 第2アクチュエータ(多層光ディスクのフォーカシング用)

Claims (10)

  1.  厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層と、位置情報を記録したガイド層とを有する光ディスクに対して情報の記録/再生を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
     前記光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を出射する第1の光源と、波長λ2(λ1≠λ2)の光束を出射する第2の光源と、対物レンズとを有し、
     前記対物レンズは、前記第2の光源から出射された前記波長λ2の光束を、前記対物レンズを介して光ディスクの前記ガイド層に集光することにより位置情報を読み出すと同時に、前記第1の光源から出射された前記波長λ1の光束を、前記対物レンズを介して前記情報記録層のいずれかに集光することにより情報の記録/再生を行うようになっており、
     前記対物レンズは、NA0.70以上の単レンズであって、前記波長λ1の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化が、情報の記録/再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化とほぼ相似形であり、
     前記対物レンズに前記波長λ1の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径hの5割から9割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、
     前記正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距離をfとして、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする対物レンズ。
     0.015<SCmax/f<0.045     (1)
  2.  前記波長λ1の光束に対する前記対物レンズの設計倍率は略ゼロであることを特徴とする請求項1に記載の対物レンズ。
  3.  前記対物レンズは、NA0.70以上の単レンズであって、前記波長λ1の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化によって、情報の記録/再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化を補正できるように前記対物レンズの球面収差の補正状態が設定されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の対物レンズ。
  4.  前記光ディスクは8層以上の前記情報記録層を有し、表面の保護層を除いた前記情報記録層の合計の厚さが0.1mm以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の対物レンズ。
  5.  厚さ方向に重ねられた複数の情報記録層と、位置情報を記録したガイド層とを有する光ディスクに対して情報の記録/再生を行う光ピックアップ装置において、
     前記光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を出射する第1の光源と、波長λ2(λ1≠λ2)の光束を出射する第2の光源と、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の対物レンズとを有し、
     前記光ピックアップ装置は、前記第2の光源から出射された前記波長λ2の光束を、前記対物レンズを介して光ディスクの前記ガイド層に集光することにより位置情報を読み出すと同時に、前記第1の光源から出射された前記波長λ1の光束を、前記対物レンズを介して前記情報記録層のいずれかに集光することにより情報の記録/再生を行うようになっており、
     前記対物レンズへ入射する前記波長λ1の光束の前記対物レンズの倍率を変化させる第1倍率変換手段を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
  6.  前記光ピックアップ装置は、前記波長λ1の光束を前記情報記録層のいずれかにフォーカシングさせるための第1フォーカシング手段を有す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。
  7.  前記光ピックアップ装置は、前記波長λ2の光束を前記ガイド層にフォーカシングさせるための第2フォーカシング手段を有することを特徴とする請求項6に記載の光ピックアップ装置。
  8.  前記第2フォーカシング手段は、前記対物レンズの光軸方向の位置を移動調整させるアクチュエータを有することを特徴とする請求項7に記載の光ピックアップ装置。
  9.  前記光ピックアップ装置は、前記波長λ2の光束の前記対物レンズの倍率が負の値になるように、前記波長λ2の光束を入射させることを特徴とする請求項5から請求項8までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
  10.  前記光ピックアップ装置は、前記波長λ2の光束の前記対物レンズの倍率を変化させる第2倍率変換手段を有することを特徴とする請求項5から請求項9までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
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