JP2004039161A - 対物レンズおよび光ヘッド装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源と、前記光源からの発散光を平行光に変換するコリメートレンズと、前記平行光を集光させて光ディスク5の情報記録面6上に結像させる対物レンズにより、記録再生光学系を構成する。対物レンズを単レンズとし、前記対物レンズの開口数は0.82以上として、前記対物レンズの反射防止膜を、使用波長において40度から70度入射のいずれかに対して最小の反射率となるように設定する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、DVD、コンピュータ用の光記録装置などの光ヘッドに用いられる記録再生用光学系及びそれを用いた光ヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、光ディスク等の光情報記録媒体は、CD(コンパクトディスク)やDVDで知られているように、音楽情報、映像情報の蓄積又はコンピュータデータの保存といった、デジタルデータの保存に広く用いられている。
【0003】
近年、情報化社会の到来に伴い、これら光情報記録媒体の大容量化が強く求められている。
【0004】
光情報記録媒体において単位面積当たりの記録容量(記録密度)を向上させるためには、光ヘッドから得られるスポット径を小さくすればよい。このスポットの最小径は、光の回折のために、一般にはλ/NA(但し、λは使用波長、NAは光学系の開口数)に比例する。従って、記録密度を上げ、大容量化を達成するためには、使用する光源の波長を短くするか、又は光ヘッドの光学系の開口数を大きくすればよい。実際に、CDからDVDへの大容量化を達成する際には、使用波長が短波長化され、レンズの開口数も0.45から0.6に高開口数化された。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
現在、波長405nm、開口数(NA)0.85程度の光学系で高密度化を狙った開発が進められているが、光源からのビームは一般にガウシアン分布であるため、リム強度(対物レンズの光軸付近を通過する光の強度に対する周辺部を通過する光の強度)が小さくなり、スポットがぼやける、集光強度が落ちるなどの問題がある。
【0006】
一方で、DVDに見られるような単レンズで、開口数が0.8を超えるような高開口数を得ようとすると、単レンズの第1面(光源側の面)の有効径内の接平面と光軸に垂直な平面との角度が大きくなり、具体的には該角度が50〜60度を超えるため、周辺部では光がレンズ面に対して大きな入射角度を持って入射するため、反射率が大きくなり、これもリム強度を落とす原因となる。
【0007】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、リム強度を上げることで、高品質なスポットを得ることが可能な対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る記録再生用光学系の第一の構成は、光情報記録媒体への情報の記録及び/又は前記光情報記録媒体からの情報の再生に用いられる記録再生用光学系であって、光源と、前記光源からの発散光を平行光に変換するコリメート手段と、前記平行光を集光させて前記光情報記録媒体の情報記録面上に結像させる対物レンズとを備え、前記対物レンズの開口数は0.82以上であって、前記対物レンズには反射防止コートがなされており、前記反射防止コートは使用波長において40度から70度入射のいずれかに対して最小の反射率となることを特徴とする。
【0009】
かかる構成によれば、レンズ周辺部では反射率が小さく、中心部では反射率が高くなるので、リム強度があがり、リム強度低下によるスポット劣化を避けることが出来る。
【0010】
また、前記本発明の記録再生用対物レンズの第1の構成においては、前記反射防止コートは単層であって、0度入射に対して最小の反射率になる膜厚の20%以上厚いことが好ましい。また、前記反射防止コートは単層であって、使用波長に対して光路長が0.30波長〜0.35波長分の厚みであることが好ましい。
【0011】
かかる好ましい構成によれば、コーティングは単層であるので製造が容易となる。
【0012】
また、前記本発明の記録再生用対物レンズの第1の構成においては、単レンズであることが好ましい。
【0013】
かかる好ましい構成によれば、対物レンズが簡素に構成できる。
【0014】
また、本発明に係る光ヘッド装置の構成は、光源と、前記光源から出射された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光する集光手段と、前記情報記録面で変調された光束を分離する光束分離手段と、前記情報記録面で変調された光束を受光する受光手段とを備えた光ヘッド装置であって、前記集光手段が前記本発明の対物レンズであることを特徴とする。
【0015】
かかる光ヘッド装置の構成によれば、リム強度低下によるスポット劣化の少ない光ヘッド装置を実現することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【0017】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における対物レンズの概略構成を示す光路図である。
【0018】
図1に示すように、本実施の形態における記録再生用光学系は、光情報記録媒体としての光ディスク5への情報の記録及び/又は光ディスク5からの情報の再生に用いられ、図示しない光源(図1では、左側に位置する)と、前記光源からの発散光を平行光に変換するコリメート手段としてのコリメートレンズ(図示せず)と、前記平行光を集光させて光ディスク5の情報記録面6上に結像させる対物レンズとを備えている。
【0019】
ここで、対物レンズは、単レンズで構成されている。対物レンズ2は、前記光源側の面である第1面3と、光ディスク5側の面である第2面4とを備えている。
【0020】
前記コリメートレンズを通過した平行光1は、対物レンズの前記光源側の面である第1面3に入射し、光ディスク5側の面である第2面4から出射した光は、光ディスク5の情報記録面6上に集光される。
【0021】
本対物レンズの第1面3上には、反射防止コートが施されており、前記反射防止コートは使用波長において40度から70度入射のいずれかに対して最小の反射率となる。
【0022】
下記(表1)に、本実施の形態における記録再生用光学系の具体的数値例を示す。対物レンズの第1面は光源側、第2面は光ディスク側とし、光ディスクは平行平板とする。また、設計波長は405nmとした。尚、下記(表1)中の記号はそれぞれ次のことを表している。
【0023】
f:対物レンズの焦点距離
R1:対物レンズ第1面の曲率半径
R2:対物レンズ第2面の曲率半径
d:対物レンズの厚み
n:対物レンズの屈折率
t:ディスク基板の厚み
nt:ディスク基板の屈折率
WD:対物レンズの作動距離
NA:対物レンズの開口数
nX:ARコートの屈折率
tX:ARコートの厚み
k1:レンズ第1面の円錐定数
k2:レンズ第2面の円錐定数
Ay,z:レンズ第y面のz次の非球面係数
(表1)
f=1.60(mm)
R1=1.417(mm)
R2=−6.0030297
d =2.4(mm)
n =1.84069
t=0.1(mm)
nt=1.61736
WD=0.3005(mm)
NA=0.85
k1 =−8.106223e−001
A1,4 =1.919126e−002
A1,6 =4.190389e−003
A1,8 =−2.155595e−003
A1,10=2.399414e−003
A1,12=−9.574854e−004
k2 =−1.004084e+003
A2,4 =3.815853e−001
A2,6 =−2.128923e+000
A2,8 =4.831032e+000
A2,10=−4.238801e+000
nX=1.38
tX=0.32波長(使用波長405nmに対して)
レンズ周辺部では、光軸に対する面の傾きが約60度程度ある。
【0024】
通常の反射防止膜は0度の入射光に対して最適に設計されるため、反射防止膜の厚みは0.25波長である。この場合、反射率は、0度に対しては0.03%、60度に対しては4.28%となる。従ってその差の4.25%程度がリム強度の劣化となる。
【0025】
本実施の形態の反射防止膜厚0.32波長は、入射角度60度に対して反射率が最小になる。反射率は、0度に対しては1.73%、60度に対しては2.51%である。これらの差は0.78%であるので、リム強度の劣化は小さくなる。
【0026】
また、本実施の形態では単層であり、0度入射に対して最小の反射率を持つ膜厚0.25波長に対して20%以上厚い、0.3波長以上であるため、中心と周辺の反射率の差が小さくなり、簡単な構成でかつリム強度の劣化が少なくなる。
【0027】
また、本実施の形態では対物レンズとして単レンズを用いているため、レンズ周辺の光軸に対するレンズ面の傾き角度が大きくなるので、リム強度の改善効果が大きくなる。
【0028】
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2における記録再生用光学系の概略構成を示す光路図である。
【0029】
図2に示すように、本実施の形態の記録再生用光学系は、光情報記録媒体としての光ディスク16への情報の記録及び/又は光ディスク16からの情報の再生に用いられ、光源を含む半導体レーザモジュール11と、半導体レーザモジュール11の光源から出射された発散光束12を略平行光14に変換するコリメートレンズ13と、略平行光14を集光させて光ディスク16の情報記録面17上に結像させる集光手段としての対物レンズ15とを備えている。
【0030】
ここで、対物レンズ15としては、上記実施の形態1と同じ構成の対物レンズが用いられている。
【0031】
そして、半導体レーザモジュール11の光源から出射した発散光束12は、コリメートレンズ13によって略平行光14となり、対物レンズ15を透過し、光ディスク16の裏面または内部の面である情報記録面17上に集光されて、光スポットを形成する。
【0032】
情報記録面17上に形成された反射率の異なる信号により、集光スポットの反射光強度は変調を受ける。情報記録面17で反射されたレーザ光は、もとの光路を辿って半導体レーザモジュール11に戻り、この半導体レーザモジュール11に含まれる光束分離手段によって往路の光束と分離された後、同じく半導体レーザモジュール11に含まれる受光手段としての受光素子によって受光される。
【0033】
このように、記録再生用光学系と、復路の光束を往路の光束と分離する光束分離手段と、受光手段とにより光ヘッド装置が構成されている。
【0034】
尚、本実施の形態においては、対物レンズ15として、上記実施の形態1と同じ構成の対物レンズが用いられているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。
【0035】
また、本実施の形態においては、光源と光束分離手段と受光素子とが一体化された半導体モジュール11が用いられているが、レーザ光源と光束分離手段と受光素子とを分離した構成としてもよい。さらに、光束分離手段は、コリメートレンズの後に置いてもよい。
【0036】
また、本実施の形態においては、光ディスクに対して直接記録再生する光ヘッド装置を例に挙げて説明したが、例えばDVDなどの原盤を記録するための、レーザビームレコーダーとして用いてもよい。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対物レンズ周辺部では反射率が小さく、中心部では反射率が高くなるので、リム強度があがり、リム強度低下によるスポット劣化を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における記録再生用光学系の概略構成を示す光路図
【図2】本発明の実施の形態2における記録再生用光学系の概略構成を示す光路図
【符号の説明】
1、14 平行光
2、15 対物レンズ
5、16 光ディスク
3 第1面
4 第2面
6、17 情報記録面
11 半導体レーザモジュール
12 発散光束
13 コリメートレンズ
Claims (5)
- 光情報記録媒体への情報の記録及び/又は前記光情報記録媒体からの情報の再生に用いられる記録再生用光学系であって、光源と、前記光源からの発散光を平行光に変換するコリメート手段と、前記平行光を集光させて前記光情報記録媒体の情報記録面上に結像させる対物レンズとを備え、前記対物レンズの開口数は0.82以上であって、前記対物レンズには反射防止コートがなされており、前記反射防止コートは使用波長において40度から70度入射のいずれかに対して最小の反射率となることを特徴とする対物レンズ。
- 光情報記録媒体への情報の記録及び/又は前記光情報記録媒体からの情報の再生に用いられる記録再生用光学系であって、光源と、前記光源からの発散光を平行光に変換するコリメート手段と、前記平行光を集光させて前記光情報記録媒体の情報記録面上に結像させる対物レンズとを備え、前記対物レンズの開口数は0.82以上であって、前記対物レンズには反射防止コートがなされており、前記反射防止コートは単層であって、0度入射に対して最小の反射率になる膜厚の20%以上厚いことを特徴とする対物レンズ。
- 光情報記録媒体への情報の記録及び/又は前記光情報記録媒体からの情報の再生に用いられる記録再生用光学系であって、光源と、前記光源からの発散光を平行光に変換するコリメート手段と、前記平行光を集光させて前記光情報記録媒体の情報記録面上に結像させる対物レンズとを備え、前記対物レンズの開口数は0.82以上であって、前記対物レンズには反射防止コートがなされており、前記反射防止コートは単層であって、使用波長に対して光路長が0.30波長〜0.35波長分の厚みを持つことを特徴とする対物レンズ。
- 前記対物レンズは単レンズであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の対物レンズ。
- 光源と、前記光源から出射された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光する集光手段と、前記情報記録面で変調された光束を分離する光束分離手段と、前記情報記録面で変調された光束を受光する受光手段とを備えた光ヘッド装置であって、前記集光手段が請求項1〜4のいずれかに記載の記録再生用光学系であることを特徴とする光ヘッド装置。
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-
2002
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