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1. WO2006095583 - OPTICAL PICKUP DEVICE AND, OBJECTIVE OPTICAL UNIT AND OBJECTIVE OPTICAL SYSTEM DESIGNING METHOD

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ JA ]

請求の範囲

[1] 厚さ tlの保護層を有する第 1光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット 形成を行う波長 λ 1の第 1光束を出射する第 1光源と、

厚さ t2 (tl≤t2)の保護層を有する第 2光情報記録媒体の情報記録面に対して集 光スポット形成を行う波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2)の第 2光束を出射する第 2光源と、 厚さ t3 (t2<t3)の保護層を有する第 3光情報記録媒体の情報記録面に対して集 光スポット形成を行う波長え 3 (1. 9 X λ Κ λ 3< 2. I X λ ΐ)の第 3光束を出射す る第 3光源と、

輪帯状の構造からなる第 1光路差付与構造と輪帯状の構造からなる第 2光路差付 与構造とを有する対物光学ユニットとを備える光ピックアップ装置であって、

前記第 1光束、第 2光束及び第 3光束が前記対物光学ユニットへ入射した時の前記 対物光学ユニットの倍率をそれぞれ ml、 m2、 m3とした場合に、 ml、 m2、 m3がほ ぼ同じであり、

前記第 1光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第 1光束に対して前記波長 λ 1 の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第 1光束、第 2光束、第 3光束の全 てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのうちいずれか一方に変化させ、前 記第 2光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第 1光束に対して前記波長 λ 1の 偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第 1光束、第 2光束、第 3光束のうち 前記第 2光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち前記一方とは 違う他方に変化させる光ピックアップ装置。

[2] 以下の式を満たす請求の範囲第 1項記載の光ピックアップ装置。

ml— 0. 02 < m2 < ml + O. 02

ml— 0. 02 < m3 < ml + O. 02

[3] 前記対物光学ユニットの倍率 ml、 m2、 m3がほぼ 0である、請求の範囲第 1項記載 の光ピックアップ装置。

[4] 以下の式を満たす、請求の範囲第 3項記載の光ピックアップ装置。

-0. 02<ml < 0. 02

-0. 02<m2< 0. 02

-0. 02<m3< 0. 02

[5] 前記対物光学ユニットに前記第 1光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの 有する屈折作用と、前記第 1光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合 せによって前記第 1光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、 前記対物光学ユニットに前記第 2光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの 有する屈折作用と、前記第 1光路差付与構造によって与えられる光学作用および前 記第 2光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第 2光 情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、

前記対物光学ユニットに前記第 3光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの 有する屈折作用と、前記第 1光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合 せによって前記第 3光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成される請求 の範囲第 1項〜第 4項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

[6] 前記第 1光路差付与構造と、前記第 2光路差付与構造とは重畳されてなり、前記対 物光学ユニットの同一の光学面上に存在する請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれか に記載の光ピックアップ装置。

[7] 前記第 1光路差付与構造と、前記第 2光路差付与構造の設けられている光学面は 光源側である請求の範囲第 6項記載の光ピックアップ装置。

[8] 前記対物光学ユニットの光学機能面は光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む 周辺領域を有し、

前記中央領域は前記第 1光路差付与構造と前記第 2光路差付与構造を備え、 前記中央領域は前記第 1光情報記録媒体、前記第 2光情報記録媒体及び前記第 3光情報記録媒体の情報記録面の全てに対して集光スポット形成に用いられるととも 〖こ、前記周辺領域は前記第 1光情報記録媒体、前記第 2光情報記録媒体及び前記 第 3光情報記録媒体の情報記録面のうち、前記第 1光情報記録媒体及び前記第 2光 情報記録媒体の情報記録面に対してのみ集光スポット形成に用いられる、請求の範 囲第 1項〜第 7項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

[9] 前記第 1光路差付与構造は、鋸歯状回折構造である請求の範囲第 1項〜第 8項の V、ずれかに記載の光ピックアップ装置。

[10] 前記第 1光路差付与構造が回折構造である場合に、該回折構造の光軸に平行な 方向の輪帯平均段差量 dlが以下を満たす、請求の範囲第 9項記載の光ピックアップ 装置。


但し、 MOD (a): aに最も近、整数、

η1: λ 1の光に対する第 1光路差付与構造を形成する材質の屈折率、

η2: λ 2の光に対する第 1光路差付与構造を形成する材質の屈折率

11:輪帯数111、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3···としたとき、

dl=(Dl + D2 + D3---)/m

[11] 前記第 1光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量 d2が以下 を満たす、請求の範囲第 9項記載の光ピックアップ装置。


但し、 1: λ 1の光に対する第 1光路差付与構造を形成する材質の屈折率 d2:輪帯数 m、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3···としたとき、

d2= (D1 + D2 + D3-- -)/m

[12] 前記第 1光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量 d2が以下 を満たす、請求の範囲第 9項〜第 11項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

但し、 MOD (a): aに最も近、整数、

η1: λ 1の光に対する第 1光路差付与構造を形成する材質の屈折率

d2:輪帯数 m、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3···としたとき、

d2= (D1 + D2 + D3-- -)/m

[13] 前記第 1光路差付与構造は、 NPS(Non—Periodic Phase Structure)である 請求の範囲第 1項〜第 8項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

[14] 前記第 2光路差付与構造は、鋸歯状回折構造である請求の範囲第 1項〜第 13項 の!、ずれかに記載の光ピックアップ装置。

[15] 前記第 2光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量 d3は以下 を満たす請求の範囲第 14項記載の光ピックアップ装置。


但し、 MOD (a): aに最も近、整数、

η1': λ 1の光に対する第 2光路差付与構造を形成する材質の屈折率

d3:輪帯数 m、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3···としたとき、

d3=(Dl + D2 + D3---)/m

[16] 前記第 2光路差付与構造は、光軸を含む断面形状が複数のレベル面を備える階 段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレべ ル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造である請求の 範囲第 1項〜第 13項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

[17] 前記第 2光路差付与構造における前記階段状とされたパターンの光軸に平行な輪 帯平均段差量 d4が以下を満たす請求の範囲第 16項に記載の光ピックアップ装置。 MOD(d4X (nl'-l)/ll)=2k

但し、 MOD (a): aに最も近、整数、

η1': λ 1の光に対する第 2光路差付与構造を形成する材質の屈折率、

k:自然数

d4:輪帯数 m、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3···としたとき、

d4=(Dl + D2 + D3---)/m

[18] 前記第 2光路差付与構造の各パターンに形成されたレベル面は、前記対物光学ュ ニットのベース非球面に沿って形成されている請求の範囲第 16項に記載の光ピック アップ装置。

[19] 前記第 2光路差付与構造は、 NPS(Non— Periodic Phase Structure)である 請求の範囲第 1項〜第 13項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

[20] 前記波長 λ 1ίま、 380nm< λ l<420nmであり、前記波長 λ 2ίま、 630nm< λ 2 く 680應であり、前記波長え 3は、 760nm< λ 3く 830nmであり、

前記第 1光情報記録媒体の保護層厚さ tlは、 0.0875mm≤tl≤0. 1125mmで あり、前記第 2光情報記録媒体の保護層厚さ t2は、 0. 5mm≤t2≤0. 7mmであり、 前記第 3光情報記録媒体の保護層厚さ t3は、 1. Imm≤t3≤l. 3mmである請求の 範囲第 1項〜第 19項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

[21] 前記波長 λ 1は、 380nm< λ 1く 420nmであり、前記波長 λ 2は、 630nm< λ 2 く 680應であり、前記波長え 3は、 760nm< λ 3く 830nmであり、

前記第 1光情報記録媒体の保護層厚さ tlは、 0. 5mm≤tl≤0. 7mmであり、前 記第 2光情報記録媒体の保護層厚さ t2は、 0. 5mm≤t2≤0. 7mmであり、前記第

3光情報記録媒体の保護層厚さ t3は、 1. Imm≤t3≤l. 3mmである請求の範囲第

1項〜第 19項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

[22] 前記対物光学ユニットはガラスを素材としている請求の範囲第 1項〜第 21項のい ずれかに記載の光ピックアップ装置。

[23] 前記対物光学ユニットはプラスチックを素材としている請求の範囲第 1項〜第 21項 の!、ずれかに記載の光ピックアップ装置。

[24] 輪帯状の構造からなる第 1光路差付与構造と、輪帯状の構造からなる第 2光路差 付与構造とからなる対物光学ユニットであって、

対物光学ユニットに入射した波長え 1の第 1光束が、倍率 Mで厚さ tlの保護層を有 する第 1光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射した波長 Χ 2 { λ Κ λ 2)の第 2光束が、倍率 Μで厚さ t2 (tl≤t2)の保護層を有する第 2光 情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射した波長 λ 3 (1. 9 X λ 1 < λ 3< 2. I X λ ΐ)の第 3光束力倍率 Μで厚さ t3 (t2<t3)の保護層を有 する第 3光情報記録媒体の情報記録面に集光するようにした場合に、

前記第 1光路差付与構造は、隣り合う輪帯を通過した第 1光束に対して前記波長 λ 1の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第 1光束、第 2光束、第 3光束 の全てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのどちらか一方に変化させるも のであり、

前記第 2光路差付与構造は、隣り合う輪帯を通過した第 1光束に対して前記波長 λ 1の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第 1光束、第 2光束、第 3光束 のうち前記第 2光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち前記一 方とは異なる他方に変化させる対物光学ユニット。

[25] 前記対物光学ユニットの倍率 Μがほぼ 0である、請求の範囲第 24項に記載の対物 光学ユニット。

[26] 以下の式を満たす、請求の範囲第 25項に記載の対物光学ユニット。

-0. 02< M< 0. 02

[27] 前記対物光学ユニットに前記第 1光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの 有する屈折作用と、前記第 1光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合 せによって前記第 1光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、 前記対物光学ユニットに前記第 2光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの 有する屈折作用と、前記第 1光路差付与構造によって与えられる光学作用および前 記第 2光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第 2光 情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、

前記対物光学ユニットに前記第 3光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの 有する屈折作用と、前記第 1光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合 せによって前記第 3光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成される請求 の範囲第 24項〜第 26項のいずれかに記載の対物光学ユニット。

[28] 前記第 1光路差付与構造と、前記第 2光路差付与構造とは重畳されてなり、同一の 光学面上に存在する請求の範囲第 24項〜第 27項のいずれかに記載の対物光学ュ ニット。

[29] 両光路差付与構造の設けられている光学面は光源側である請求の範囲第 28項に 記載の対物光学ユニット。

[30] 前記対物光学ユニットの光学機能面は光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む 周辺領域を有し、

前記中央領域は前記第 1光路差付与構造と前記第 2光路差付与構造を備え、 前記第 1光路差付与構造は、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺 領域を通過した波長 λ 1の第 1光束が、倍率 Μで厚さ tlの保護層を有する第 1光情 報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記 周辺領域を通過した波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2)の第 2光束が、倍率 Μで厚さ t2 (tl≤t2) の保護層を有する第 2光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに 入射し前記中央領域を通過した波長え 3 (1. 9 Χ λ 1 < λ 3< 2. I X λ ΐ)の第 3光 束が、倍率 Mで厚さ t3 (t2< t3)の保護層を有する第 3光情報記録媒体の情報記録 面に集光するようにした場合に、隣り合う輪帯を通過した第 1光束に対して前記波長 λ 1の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第 1光束、第 2光束、第 3光束 の全てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのどちらか一方に変化させるも のであり、

前記第 2光路差付与構造は、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺 領域を通過した波長 λ 1の第 1光束が、倍率 Μで厚さ tlの保護層を有する第 1光情 報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記 周辺領域を通過した波長 λ 2の第 2光束が、倍率 Μで厚さ t2の保護層を有する第 2 光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域 を通過した波長 λ 3の第 3光束が、倍率 Μで厚さ t3の保護層を有する第 3光情報記 録媒体の情報記録面に集光するようにした場合に、隣り合う輪帯を通過した第 1光束 に対して前記波長 λ 1の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第 1光束、第 2光束、第 3光束のうち前記第 2光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはォー バーのうち前記一方とは異なる他方に変化させるものである、請求の範囲第 24項〜 第 29項の、ずれかに記載の対物光学ユニット。

[31] 前記第 1光路差付与構造は、鋸歯状回折構造である請求の範囲第 24項〜第 30 項の、ずれかに記載の対物光学ユニット。

[32] 前記第 1光路差付与構造が回折構造である場合に、該回折構造の光軸に平行な 方向の輪帯平均段差量 dlが以下を満たす、請求の範囲第 31項に記載の対物光学 ユニット。


但し、 MOD ( a ) : aに最も近、整数、

η1 : λ 1の光に対する第 1光路差付与構造を形成する材質の屈折率、

η2 : λ 2の光に対する第 1光路差付与構造を形成する材質の屈折率、

11 :輪帯数111、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3 · · ·としたとき、

dl = (Dl + D2 + D3 - - - ) /m

[33] 第 1光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量 d2が以下を満 たす、請求の範囲第 31項に記載の対物光学ユニット。


但し、 η1: λ 1の光に対する第 1光路差付与構造を形成する材質の屈折率、 d2:輪帯数 m、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3···としたとき、

d2= (D1 + D2 + D3-- -)/m

[34] 第 1光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量 d2が以下を満 たす、請求の範囲第 31〜第 33項のいずれかに記載の対物光学ユニット。


但し、 MOD (a) : aに最も近、整数、

η1: λ 1の光に対する第 1光路差付与構造を形成する材質の屈折率、

d2:輪帯数 m、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3···としたとき、

d2= (D1 + D2 + D3-- -)/m

[35] 前記第 1光路差付与構造は、 NPS(Non—Periodic Phase Structure)である 請求の範囲第 24項〜第 30項のいずれかに記載の対物光学ユニット。

[36] 前記第 2光路差付与構造は、鋸歯状回折構造である請求の範囲第 24項〜第 35 項の、ずれかに記載の対物光学ユニット。

[37] 第 2光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量 d3は以下を満 たす請求の範囲第 36項に記載の対物光学ユニット。


但し、 MOD (a) : aに最も近、整数、

η1' : λ 1の光に対する第 2光路差付与構造を形成する材質の屈折率

d3:輪帯数 m、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3···としたとき、

d3=(Dl + D2 + D3---)/m

[38] 前記第 2光路差付与構造は、光軸を含む断面形状が複数のレベル面を備える階 段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレべ ル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造である請求の 範囲第 24項〜第 35項のいずれかに記載の対物光学ユニット。

[39] 第 2光路差付与構造における前記階段状とされたパターンの光軸に平行な輪帯平 均段差量 d4が以下を満たす請求の範囲第 38項に記載の対物光学ユニット。

MOD(d4X (nl'-l)/ll)=2k

但し、 MOD (a): aに最も近、整数、

η1': λ 1の光に対する第 2光路差付与構造を形成する材質の屈折率、

k:自然数、

d4:輪帯数 m、各輪帯段差量 Dl, D2, ϋ3···としたとき、

d4=(Dl + D2 + D3---)/m

[40] 前記第 2光路差付与構造の各パターンに形成されたレベル面は、前記対物光学ュ ニットのベース非球面に沿って形成されている請求の範囲第 38項に記載の対物光 学ユニット。

[41] 前記第 2光路差付与構造は、 NPS(Non— Periodic Phase Structure)である 請求の範囲第 24項〜第 35項のいずれかに記載の対物光学ユニット。

[42] 前記波長 λ 1ίま、 380nm< λ l<420nmであり、前記波長 λ 2ίま、 630nm< λ 2 く 680應であり、前記波長え 3は、 760nm< λ 3く 830nmであり、

前記第 1光情報記録媒体の保護層厚さ tlは、 0.0875mm≤tl≤0. 1125mmで あり、前記第 2光情報記録媒体の保護層厚さ t2は、 0. 5mm≤t2≤0. 7mmであり、 前記第 3光情報記録媒体の保護層厚さ t3は、 1. Imm≤t3≤l. 3mmである請求の 範囲第 24項〜第 41項のいずれかに記載の対物光学ユニット。

[43] 前記波長 λ 1ίま、 380nm< λ l<420nmであり、前記波長 λ 2ίま、 630nm< λ 2 く 680應であり、前記波長え 3は、 760nm< λ 3く 830nmであり、

前記第 1光情報記録媒体の保護層厚さ tlは、 0. 5mm≤tl≤0. 7mmであり、前 記第 2光情報記録媒体の保護層厚さ t2は、 0. 5mm≤t2≤0. 7mmであり、前記第 3光情報記録媒体の保護層厚さ t3は、 1. Imm≤t3≤l. 3mmである請求の範囲第 24項〜第 41項のいずれかに記載の対物光学ユニット。

[44] 前記対物光学ユニットはガラスを素材として、る請求の範囲第 24項〜第 43項の、 ずれかに記載の対物光学ユニット。

[45] 前記対物光学ユニットはプラスチックを素材として、る請求の範囲第 24項〜第 43 項の、ずれかに記載の対物光学ユニット。

第 1光源力出射される波長 λ 1の第 1光束を用いて厚さ tlの保護層を有する第 1 光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行、、第 2光源力出射 される波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2)の第 2光束を用いて厚さ t2 (tl≤t2)の保護層を有する 第 2光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行ヽ、第 3光源から 出射される波長え 3 (1. 9 X λ 1 < λ 3< 2. I X λ ΐ)の第 3光束を用いて厚さ t3 (t2 <t3)の保護層を有する第 3光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形 成を行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学系の設計方法において、 前記対物光学系の倍率が Mとなるように前記第 1光束を入射して前記第 1情報記 録媒体の情報記録面に対して集光スポットを形成したとき球面収差が補正され、 つ、前記対物光学系の倍率が Mとなるように前記第 3光束を入射して前記第 3情報 記録媒体の情報記録面に対して集光スポットを形成したとき球面収差が補正されるよ うに、

前記対物光学系の複数の屈折光学面と、

前記複数の屈折光学面のうちの 1つの光学面上に形成され、

輪帯状の構造力なり、隣り合う輪帯を通過した第 1光束に対して前記波長 λ 1の奇 数倍相当の光路差を付与する第 1光路差付与構造と

を設計する第 1工程と、

前記第 1工程で設計された前記対物光学系の倍率が Μとなるように前記第 2光束 を入射して前記第 2情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成したときの 球面収差を補正するように、

前記複数の屈折光学面のうちの 1つの光学面上に形成され、輪帯状の構造からな り、隣り合う輪帯を通過した第 1光束に対して前記波長 λ 1の偶数倍相当の光路差を 付与する第 2光路差付与構造を設計する第 2工程と、

を有する対物光学系の設計方法。