JP2005346821A - 光ピックアップ装置および平板型光学素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透過型偏光ホログラム21と略1/4波長板22とが積層一体化されている本願発明の平板型光学素子を用いると、波長が異なる2つのレーザー光源からの直線偏光光束23、24を回折透過し、光軸を一致させて光記録媒体に照射し、反射された戻り光を回折させずに透過させて受光素子に導びくことができる。それにより、光ピックアップ装置を単純化、小型化が可能になるとともに、高い光の利用効率が得られる。さらに波面形状の劣化を抑えて信号を読み取ることができるようになる。
【選択図】図1
Description
また、前記光学素子が光軸に対して斜めに配置されているため、回折角が大きくなり、高い回折効率が得られないという制約もあった。
また、前記複屈折性材料層は、前記直線偏光の偏光方向の光束に対して異常光屈折率または常光屈折率が対応するように配向されていて、そのときそれぞれ常光屈折率または異常光屈折率と、等方性材料の屈折率とが前記2つの波長において実質的に等しく、常光屈折率と異常光屈折率との差が0.05〜0.35であることが好ましい。
本願発明はまた、前記格子断面形状の鋸歯状形状は、所望の鋸歯状形状を階段状に近似した形状である光ピックアップ装置を提供する。
また、光記録媒体に照射される光および受光素子で検出される戻り光に生じる波面形状の劣化が抑えられるので、光記録媒体に記録された信号の読み取り感度が向上する。
波長λ1の光束を出射する第一の光源1a、波長λ2の光束を出射する第二の光源1bとしては、直線偏光でそれぞれ波長655nm、波長790nmの発散光束を出射する半導体レーザー光源が例示され、それぞれからの光束の偏光方向が同一方向になるように並べて配置される。
なお、上記第一の光源と第二の光源は別体に限られず、例えば共通パッケージ内に2個の半導体レーザーチップが共通基板上にマウントされているいわゆるハイブリッド型の2波長レーザー光源でもよい。あるいは、異なる波長を発光する2個の発光点を持ったモノリシック型の二波長レーザー光源でもよい。このような例として、特開2004−39898号記載の光源が挙げられる。
鋸歯状の断面形状は、透明基板に対して傾き角をもつ幅の広い平面と、透明基板に対して略直交する幅の狭い平面と、により形成されるブレーズの断面形状であることが好ましいが、かかる断面形状を階段状で近似した形状であってもよい。
また、前記波長板は前記第1の光源と第2の光源のそれぞれの波長に対して略1/4波長板の機能をもつことが好ましく、前記透過型偏光ホログラムに対して光記録媒体側に配設される。
透過型ホログラムを用いると、単に前記2つの光源からの光束を回折透過させ、光軸を一致させるだけでなく、ホログラムの基板厚みによって生じる非点収差の補正機能をもつ素子としたり、受光素子にある収差量をもって光束を入射させたい場合に、その所望の量に収差量を制御する設計も可能である。また、非点収差法や3ビーム法により受光素子で読み取り信号以外にフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を得て、レンズを光軸方向に移動する機構(フォーカスサーボ)やレンズを光軸にほぼ垂直の方向に移動する機構(トラッキングサーボ)を実現することが可能である。
複屈折性材料層を加工する方法として、フォトリソグラフィ技術の代わりに切削加工、スタンプ法など、他の方法を用いてもよい。
例えば、複屈折性材料層を加工する代わりに、透明基板上に形成されている等方性材料を格子状に加工し、格子間を充填するように複屈折性材料層を積層して形成してもよいし、あるいは、透明基板自体を格子状に加工し、格子間を充填するように複屈折材料層を充填して形成してもよい。そのときの断面形状の加工方法としては、上述の場合と同様、フォトリソグラフィ技術、切削加工、スタンプ法などが例示される。
前記平板型光学素子は前記波長板と組み合わせて一体化されているので、光ピックアップ装置が単純化、小型化されるとともに、生産が容易になり、信頼性が向上するので好ましい。かかる平板型光学素子は、前記透過型偏光ホログラムが設けられている透明基板に前記波長板を積層し一体化して形成されることが好ましい。また、前記透過型偏光ホログラムは、前記透明基板に対して光源側と光記録媒体側のいずれの側に配設されてもよいが、前記波長板は、前記透過型偏光ホログラムに対して光記録媒体側に配設される。
コリメーターレンズを用いる場合、平板型光学素子と光記録媒体との間には、コリメーターレンズ3、絞り4、対物レンズ5をこの順で設けることが好ましい。コリメーターレンズは、本願発明の平板型光学素子で回折透過させる光束を略平行光に変換する役割を持つ。
なお、対物レンズはこれに限定されず、例えば2つの波長λ1またはλ2のどちらかで収差補正され、他方の波長における収差は収差補正機能を有する光学素子を組み合わせることで補正するような、対物レンズと収差補正機能の組合せを用いてもよい。
光記録媒体6は波長650nm帯の光束に対して用いるもので、0.6mmの保護層厚を有する。光記録媒体7は780nm帯の波長の光束に対して用いるもので、1.2mmの保護層厚を有する。
なお、光ピックアップ装置としては、上記フォーカスエラー信号をもとに、レンズを光軸方向に移動する機構(フォーカスサーボ)、および上記トラッキングエラー信号をもとに、レンズを光軸にほぼ垂直の方向に移動する機構(トラッキングサーボ)を有するが、図1では省略している。
例1の光ピックアップ装置の光学配置を図1に示すように、それぞれ650nm、780nmの直線偏光の光束を出射する2つのレーザー光源、平板型光学素子、コリメーターレンズ3、絞り4、対物レンズ5、および受光素子とを備えている。
ここで格子状構造の凸部の形状としては、グレースケールマスクを用いてフォトリソグラフィ加工により形成される鋸歯状形状(以下ブレーズ形状と記載)と、3〜8ステップのフォトリソグラフィ加工を繰り返すことにより形成される階段状断面で近似する鋸歯状形状とを用いる。階段状断面の段差は650nmおよび780nmの両方の波長での1次の回折効率が略同じになるように設定されている。
例2の光ピックアップ装置の光学配置の概略を図3に示す。なお、図3における各構成部材の符号は図1と同様としている。例2では、例1と同じ光源1a、1b、コリメーターレンズ3、絞り4、対物レンズ5、受光素子8を用いている。平板型光学素子2も例1と同様に設計、作製されているが、前記2つの光源が光学系の光軸と垂直な面上に配置され、さらに平板型光学素子も光学系の光軸にほぼ垂直に配置されている点が例1と相違している。
例2のように配置すると、前記2つの光源と前記受光素子とをほぼ同一平面上に配置することが可能となり前記2つの光源と受光素子と本願発明の平板型光学素子とを一体モジュール化することが容易となる。
1b:第二の光源
2:平板型光学素子
3:コリメーター
4:絞り
5:対物レンズ
6:第一の光記録媒体
6a:第一の光記録媒体の情報記録面
7:第二の光記録媒体
7a:第二の光記録媒体の情報記録面
8:受光素子
20:透明基板
21:透過型偏光ホログラム
21a:複屈折材料層
21b:等方性材料層
21c:ホログラム面
22:波長板
23:第一の波長の光束の平板型光学素子への入射方向
24:第二の波長の光束の平板型光学素子への入射方向
25:光軸を一致させられた光束が光記録媒体へ出射する方向
26:戻り光の平板型光学素子への入射方向
27:戻り光の平板型光学素子透過後の受光素子へ向かう方向
Claims (7)
- 第一の波長の光束を出射する第一の光源と、第一の波長とは異なる第二の波長の光束を出射する第二の光源と、前記2つの光源からの光束を光記録媒体の情報記録面に照射し、情報記録面からの戻り光を受光素子に導く機能を有する平板型光学素子と、を備える光ピックアップ装置であって、前記2つの光源は同じ偏光方向の直線偏光の光束を出射する光源であって略同一方向に光束を出射するように並べて配置されており、前記平板型光学素子は、前記2つの光源からの光束は回折して光軸を一致させて透過させる透過型偏光ホログラムと、波長板と、が積層されており、情報記録面により反射された戻り光は回折せずに透過させるものであることを特徴とする光ピックアップ装置。
- 前記透過型偏光ホログラムは、透明基板上に、複屈折性材料層と等方性材料層とが、鋸歯状の断面形状をもつ凸部の繰り返しからなる格子状構造の界面を有するように積層されている透過型偏光ホログラムである請求項1記載の光ピックアップ装置。
- 前記複屈折性材料層は、前記直線偏光の偏光方向の光束に対して異常光屈折率が対応するように配向されていて、常光屈折率と等方性材料の屈折率とが前記2つの波長において実質的に等しく、常光屈折率と異常光屈折率との差が0.05〜0.35である請求項2記載の光ピックアップ装置。
- 前記複屈折性材料層は、前記直線偏光の偏光方向の光束に対して常光屈折率が対応するように配向されていて、異常光屈折率と等方性材料の屈折率とが前記2つの波長において実質的に等しく、常光屈折率と異常光屈折率との差が0.05〜0.35である請求項2記載の光ピックアップ装置。
- 前記複屈折性材料層と等方性材料層との積層構造は、透明基板上に複屈折性材料層を形成する工程と、前記複屈折率材料層を鋸歯状の断面形状をもつ凸部の繰り返しからなる格子状に加工する工程と、前記格子間を充填するように等方性材料層を積層する工程と、を備える製造方法で形成されている請求項2、3、または4記載の光ピックアップ装置。
- 前記格子断面形状の鋸歯状形状は、所望の鋸歯状形状を階段状に近似した形状である請求項2〜5のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
- 請求項1記載の光ピックアップ装置に用いられる平板型光学素子の製造方法であって、透明基板上に複屈折性材料層を形成する工程と、前記複屈折率材料層を鋸歯状の断面形状をもつ凸部の繰り返しからなる格子状に加工する工程と、前記格子間を充填するように等方性材料層を積層する工程と、を備える製造方法で透過型ホログラムを形成する工程と、前記透過型偏光ホログラムに波長板を積層する工程と、を備えることを特徴とする平板型光学素子の製造方法。
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