JP2011233232A

JP2011233232A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2011233232A
Application number: JP2011158502A
Authority: JP
Inventors: Toru Hotta; 徹堀田; Ryoichi Kawasaki; 良一川崎; Kenji Suga; 健司菅; Hiroyuki Shindo; 博之新藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Optec Design Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electronic Device Sales Co Ltd
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2011-11-17

Abstract

【課題】光ディスクの信号記録層に対物レンズの集光動作によって生成されるレーザースポットのリム強度低下を防止することが出来る光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】対物レンズ１の表面に対物レンズを透過するレーザー光の強度を調整する反射防止膜１１を設け、該反射防止膜１１にて対物レンズ１０の第１開口数Ｂ(但し、ＢはＡより小さい正数)と最大開口数Ａとの間の透過率を１００％としたとき、第２開口数Ｃ(但し、ＣはＢより小さい正数)以下の開口数における透過率をＲ％(但し、Ｒは１００より小さい正数)以下に設定することにより信号記録層に照射されて生成されるレーザースポットのリム強度の低下を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクに記録されている信号の読み出し動作や光ディスクに信号の記録動作を行う光ピックアップ装置に関する。

光ピックアップ装置から照射されるレーザー光を光ディスクの信号記録層に照射することによって信号の読み出し動作や信号の記録動作を行うことが出来る光ディスク装置が普及している。

光ディスク装置としては、ＣＤやＤＶＤと呼ばれる光ディスクを使用するものが一般に普及しているが、最近では記録密度を向上させた光ディスク、即ちＢｌｕ−ｒａｙ規格やＨＤＤＶＤ（High Density Digital Versatile Disk）規格の光ディスクを使用するものが開発されている。

ＣＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光としては、波長が７８０ｎｍである赤外光が使用され、ＤＶＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光としては、波長が６５０ｎｍの赤色光が使用されている。

そして、前記ＣＤ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さは１．２ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は０．４５と規定されている。また、ＤＶＤ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さは０．６ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は０．６と規定されている。

斯かるＣＤ規格及びＤＶＤ規格の光ディスクに対して、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格やＨＤＤＶＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光としては、波長が短いレーザー光、例えば波長が４０５ｎｍの青紫色光が使用されている。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さは、０．１ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は、０．８５と規定されている。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクに設けられている信号記録層に記録されている信号の再生動作や該信号記録層に信号を記録するためにレーザー光を集光させることによって生成されるレーザースポットの径を小さくする必要がある。所望のレーザースポット形状を得るために使用される対物レンズは、開口数(ＮＡ)が高くなるだけでなく焦点距離が短くなるので、対物レンズの曲率半径が小さくなる。

また、光ピックアップ装置において、レーザー光を生成放射する素子としてレーザーダイオードが使用されるが、該レーザーダイオードから放射されるレーザー光の強度は一定ではなくガウシャン分布と呼ばれる特性を有している。斯かるレーザー光の強度分布は、レーザーダイオードでは周知のように楕円形状に分布している。

曲率半径が小さい対物レンズを使用する光ピックアップ装置では、レーザーダイオードから放射された楕円形状のレーザー光が対物レンズに入射されるので、リム強度、即ち対物レンズの光軸付近を透過するレーザー光の強度に対する周辺部を透過するレーザー光の強度が小さくなる。その結果、レーザースポットの周辺部がぼやけるだけでなく、集光強度が低下するという問題がある。

斯かる問題は、前述した対物レンズのように曲率半径が小さく、且つ開口数が大きなレンズの場合には、対物レンズの周辺側、即ち高開口数の位置におけるレーザー光の入射角度が大きくなるので、反射率が大きくなり、斯かる特性から前述したリム強度の低下を招いている。

斯かる問題を解決し、所望のレーザースポットを得る方法として対物レンズに反射防止膜を形成する方法が提案されている。（特許文献１参照。）

特開２００４−３９１６１号公報

前述した特許文献には、対物レンズに反射防止膜を設け、該反射防止膜によって所定の位置における反射率を最小にする技術が記載されている。斯かる技術によってもリム強度の改善を行うことは出来るものの対物レンズの全領域において最良の特性を得ることは出来ない。

本発明は、斯かる問題を解決することが出来る光ピックアップ装置を提供しようとするものである。

本発明は、レーザーダイオードから放射されるガウシャン分布特性を有するレーザー光を光ディスクに設けられている信号記録層に集光させるとともに開口数がＡに設定されている対物レンズを備え、前記対物レンズの表面に対物レンズを透過するレーザー光の強度を調整する反射防止膜を設け、該反射防止膜にて対物レンズの第１開口数Ｂ(但し、ＢはＡより小さい正数)と開口数Ａとの間の透過率を１００％としたとき、第２開口数Ｃ(但し、ＣはＢより小さい正数)以下の開口数における透過率をＲ％(但し、Ｒは１００より小さい正数)以下に設定することにより信号記録層に照射されて生成されるレーザースポットのリム強度の低下を防止したことを特徴とするものである。

また、本発明は、第１開口数Ｂと第２開口数Ｃとの間の開口数における透過率が直線的に変化するように設定したことを特徴とするものである。

そして、本発明は、反射防止膜を単層または多層にしてことを特徴とするものである。

更に、本発明は、第２開口数Ｃ以下の透過率、即ち対物レンズの光軸中心である開口数０から第２開口数Ｃまでの透過率を一定にしたことを特徴とするものである。

本発明は、開口数がＡに設定されている対物レンズの表面に対物レンズを透過するレーザー光の強度を調整する反射防止膜を設け、該反射防止膜にて対物レンズの第１開口数Ｂ(但し、ＢはＡより小さい正数)と開口数Ａとの間の透過率を１００％としたとき、第２開口数Ｃ(但し、ＣはＢより小さい正数)以下の開口数における透過率をＲ％(但し、Ｒは１００より小さい正数)以下に設定することにより光ディスクに設けられている信号記録層に照射されて生成されるレーザースポットのリム強度の低下を防止するようにしたので、信号の記録再生動作に適したレーザースポットを得ることが出来る。

また、本発明は、第１開口数Ｂと第２開口数Ｃとの間の開口数における透過率が直線的に変化するように設定したので反射防止膜の対物レンズへのコーティング動作を簡単に行うことが出来る。

そして、本発明は、反射防止膜を単層にしたので、反射防止膜の対物レンズへのコーティング動作を簡単に行うことが出来る。

また、本発明は、反射防止膜を多層にしたので、反射率の異なる膜を使用することによって所望の透過率の反射膜を対物レンズに設けることが簡単に出来る。

そして、本発明は、第２開口数Ｃ以下の透過率を一定にしたので、第２開口数Ｃ以下の透過率を必要最大限に設定することによってレーザーダイオードが放射されるレーザー光を有効に使用することが出来る。

本発明の光ピックアップ装置を示す概略図である。本発明に係る対物レンズと光ディスクとの関係を示す拡大図である。本発明に係る対物レンズにおける開口数と透過率との関係を示す特性図である。

図１は本発明の光ピックアップ装置を示す概略図、図２は本発明に係る対物レンズと光ディスクとの関係を示すの拡大図、図３は本発明に係る対物レンズにおける開口数と透過率との関係を示す特性図である。

図１において、１は例えば４０５ｎｍの青紫色光であるレーザー光を放射するレーザーダイオードであり、前述したように放射されるレーザー光はガウシャン分布特性を有している。２は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光が入射される回折格子であり、レーザー光を０次光、＋１次光及び−１次光に分離する回折格子部２ａと入射されるレーザー光をＳ方向の直線偏光光に変換する１／２波長板２ｂとより構成されている。

３は前記回折格子２を透過したレーザー光が入射される偏光ビームスプリッタであり、Ｓ偏光されたレーザー光を反射し、Ｐ方向に偏光されたレーザー光を透過させる制御膜３ａが設けられている。４は前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光の中の前記偏光ビームスプリッタ３を透過したレーザー光が照射される位置に設けられているモニター用光検出器であり、その検出出力は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の出力を制御するために使用される。

５は前記偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａにて反射されたレーザー光が入射される位置に設けられている１／４波長板であり、入射されるレーザー光を直線偏光光から円偏光光に変換する作用を成すものである。６は前記１／４波長板５を透過したレーザー光が入射されるコリメートレンズであり、入射されたレーザー光を平行光にする作用を成すとともにＢｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクＤの保護層による球面収差を補正するために設けられている。

７は前記コリメートレンズ６にて平行光に変換されたレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を反射させる反射ミラーであり、後述するように光ディスクＤの信号記録層Ｌから反射された戻り光が入射されるとともに該戻り光を前記偏光ビームスプリッタ３の方向へ反射させる作用を成すように設けられている。

８は前記偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａを透過した戻り光が入射されるセンサーレンズであり、シリンドリカル面、平面、凹曲面または凸曲面等が入射面側及び出射面側に形成されている。斯かるセンサーレンズ８は戻り光に非点収差を発生させることによってフォーカス制御動作に使用されるフォーカスエラー信号を生成させるために設けられている。９は前記センサーレンズ８を通過した戻り光が集光されて照射される位置に設けられている光検出器であり、フォトダイオードが配列された４分割センサー等にて構成されている。斯かる光検出器９の構成及び非点収差法によるフォーカスエラー信号の生成動作等は周知であり、その説明は省略する。

１０は前記反射ミラー７にて反射されたレーザー光が入射されるとともに入射されたレーザー光を前記光ディスクＤに設けられている信号記録層Ｌに集光させる対物レンズであり、曲率半径が球面と異なり小さくされている。前記対物レンズ１０の入射面側の表面には該対物レンズを透過するレーザー光の強度を調整する反射防止膜１１が設けられているが、斯かる反射防止膜の詳細については後述する。

光ディスクＤに記録されている信号の再生動作を行う場合には、レーザーダイオード１に駆動電流が供給され、該レーザーダイオード１から波長が４０５ｎｍのレーザー光が放射される。前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光は、回折格子２に入射され、該回折格子２を構成する回折格子部２ａによって０次光、＋１次光及び−１次光に分離されるとともに１／２波長板２ｂによってＳ方向の直線偏光光に変換される。前記回折格子２を透過したレーザー光は、偏光ビームスプリッタ３に入射され、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａにて反射されるとともに一部のレーザー光は透過してモニター用光検出器４に照射される。

前記制御膜３ａにて反射されたレーザー光は、１／４波長板５を通してコリメートレンズ６に入射され該コリメートレンズ６の働きによって平行光に変換される。前記コリメートレンズ６によって平行光に変換されたレーザー光は、反射ミラー７にて反射された後対物レンズ１０に入射される。前記対物レンズ１０に入射されたレーザー光は該対物レンズ１０の集光動作によって光ディスクＤの信号記録層Ｌにスポットとして照射されることになる。このようにして、レーザーダイオード１から放射されるレーザー光は、光ディスクＤの信号記録層Ｌに所望のスポットとして照射されるが、この場合における対物レンズ１０の開口数は０．８５になるように設定されている。

また、前述した対物レンズ１０によるレーザー光の集光動作が行われるとき、信号記録層Ｌと光ディスクＤの信号入射面との間にある保護層の厚みの相違によって球面収差が発生するが、本実施例に示したコリメートレンズ６を光路方向へ変位させることによってこの球面収差が最も少なくなるように調整することが出来る。斯かる調整動作は一般的に行われており、その説明は省略する。

前述した動作によってレーザー光の光ディスクＤに設けられている信号記録層Ｌへの照射動作が行われるが、斯かる照射動作が行われるとき、該信号記録層Ｌから反射される戻り光が対物レンズ１０に対して光ディスクＤ側から入射される。前記対物レンズ１０に入射された戻り光は、反射ミラー７、コリメートレンズ６及び１／４波長板５を通して偏光ビームスプリッタ３に入射される。前記偏光ビームスプリッタ３に入射される戻り光は、Ｐ方向の直線偏光光に変換されているので、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａを透過することになる。

前記制御膜３ａを透過したレーザー光の戻り光は、センサーレンズ８に入射され、該センサーレンズ８の働きによって非点収差が発生せしめられる。前記センサーレンズ８によって非点収差が発生せしめられた戻り光は、該センサーレンズ８の集光動作によって光検出器９に設けられている４分割センサー等のセンサー部に照射される。このようにして戻り光が光検出器９に照射される結果、該光検出器９に組み込まれているセンサー部に照射されるスポット形状の変化を利用して周知のようにフォーカスエラー信号の生成動作が行われる。斯かるフォーカスエラー信号を利用して対物レンズ１０を光ディスクＤの信号面方向へ変位させることによってフォーカス制御動作を行うことが出来る。

また、本実施例では説明しないが、回折格子２によって生成される＋1次光と−1次光を利用した周知のトラッキング制御動作を行うことが出来るように構成されており、斯かる制御動作を行うことによって光ディスクＤに記録されている信号の読み取り動作が行われることになる。

前述したように光ディスクＤに記録されている信号の読み取り動作は行われるが、斯かる読み取り動作が行われているときモニター用光検出器４にレーザー光の一部が照射されているので、該モニター用光検出器４から得られるモニター信号を利用してレーザーダイオード１に供給される駆動電流値を制御することが出来る。

レーザーダイオード１に供給される駆動電流値を制御することによってレーザー光の出力を制御することが出来るので、光ディスクＤに記録されている信号の読み取り動作だけでなく該光ディスクＤ１に信号を記録する場合に要求されるレーザー出力の調整動作も行うことが出来る。

以上に説明したように図１に示した構成の光ピックアップ装置における信号の再生動作等は行われるが、次に本発明の要旨である反射防止膜１１の作用について説明する。

前記反射防止膜１１は対物レンズ１０の入射面側の表面に例えばフッ化マグネシウムによる単層にて形成されるが、斯かる反射防止膜１１は反射されるレーザー光の反射率を調整制御することによって対物レンズ１０を透過するレーザー光の強度を調整するように構成されている。

対物レンズ１０にコーティングされる反射防止膜１１によって調整される開口数に対する透過率と信号記録層Ｌ上に形成されるレーザースポットの径、即ちスポットサイズとの関係を表１に示す。

表１において、理論例１は、レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の瞳内強度がガウシャン分布ではなく理想的な分布、即ち一様の場合であり、且つ対物レンズ１０上の全ての開口数における透過率が１００％の場合であり、斯かる場合におけるスポットサイズは、０．３９３４μｍとなる。即ち、理論的には、このスポットサイズの値が最小のサイズであり、これより良いサイズのスポットを得ることは出来ないことになる。

同様に理論例２は、レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の瞳内強度がガウシャン分布の場合であり、且つ対物レンズ１０上の全ての開口数における透過率が１００％の場合であり、斯かる場合におけるスポットサイズは、０．４１２２μｍとなる。このようにレーザーダイオード１から放射されるレーザー光の瞳内強度がガウシャン分布の場合において、対物レンズ１０上の全ての開口数における透過率が１００％の場合には、ガウシャン分布による影響が出て、スポットサイズが大きくなる。

実施例１〜実施例４は、レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の瞳内強度がガウシャン分布の場合であり、前記対物レンズ１０の表面に形成される反射防止膜１１によって開口数の透過率を相違させたものである。

実施例１は、開口数０、即ち対物レンズ１０の光軸中心から開口数０．３までの透過率を５５％、開口数０．６から最大開口数である０．８５までの透過率を１００％とし、開口数０．３から０．６までを直線的に変化した透過率になるように設定したものであり、斯かる場合におけるスポットサイズは、０．３９９８μｍとなる。

次に、実施例２は、開口数０から開口数０．３までの透過率を５５％、開口数０．７から最大開口数である０．８５までの透過率を１００％とし、開口数０．３から０．７までを直線的に変化した透過率になるように設定したものであり、斯かる場合におけるスポットサイズは、０．３９８７μｍとなる。

また、実施例３は、開口数０から開口数０．３までの透過率を５５％、開口数０．８から最大開口数である０．８５までの透過率を１００％とし、開口数０．３から０．８までを直線的に変化した透過率になるように設定したものであり、斯かる場合におけるスポットサイズは、０．３９７５μｍとなる。

そして、実施例４は、開口数０から開口数０．３までの透過率を５５％、最大開口数である０．８５の透過率を１００％とし、開口数０．３から０．８５までを直線的に変化した透過率になるように設定したものであり、斯かる場合におけるスポットサイズは、０．３９９３μｍとなる。

前述したように実施例３の場合におけるスポットサイズが最も小さくなり、理論例１に近いサイズのスポットを得ることが出来る。実施例４に示すように開口数０．３における透過率を５５％とし、最大開口数である０．８５における透過率を１００％とし、その間の透過率を直線的に変化させた場合と比較して開口数が０．８５より小さい位置から最大開口数０．８５の位置までの透過率を１００％にした場合の方が良好なサイズのスポットを形成することが出来ることがわかる。

図３は実施例３の場合における開口数と透過率との関係を示す特性図であり、開口数０．８から最大開口数０．８５までの透過率を１００％とした場合において、開口数０から開口数０．３までの透過率を５５％とし、０．３から０．８までの透過率を直線的に変化させた場合である。

前述した実施例のように対物レンズの最大開口数がＡの場合において、第１開口数であるＢ(但し、ＢはＡより小さい正数)と開口数Ａとの間の透過率を１００％としたとき、第２開口数Ｃ(但し、ＣはＢより小さい正数)以下の開口数における透過率をＲ％以下にすることによって光ディスクＤの信号記録層Ｌに記録されている信号の読み出し動作や記録動作に適したレーザースポット、即ちリム強度が十分に高いレーザースポットを生成することが出来る。

第２開口数Ｃと開口数０までの間の透過率をＲ％以下になるように連続的に変化させることも出来るが、本実施例では一定値である５５％に設定している。これは、リム強度に対して悪影響を与えない最大透過率に設定したものであり、このようにすることによってレーザーダイオード１から放射されるレーザー光の出力を最大限利用することが出来る。

また、対物レンズ１０の表面に形成される反射防止膜１１を単層にて構成したが、反射率の調整、即ち対物レンズ１０のレーザー光の透過率を調整する方法としては、各開口数における膜の厚さや材質を変更することによって実施することが出来る。

そして、反射防止膜１１は単層ではなく、多層にて構成する、即ちマルチコーティングすることによって実施することもできる。

１レーザーダイオード
２回折格子
３偏光ビームスプリッタ
６コリメートレンズ
１０対物レンズ
１１反射防止膜

Claims

レーザーダイオードから放射されるガウシャン分布特性を有するレーザー光を光ディスクに設けられている信号記録層に集光させるとともに開口数がＡに設定されている対物レンズを備えた光ピックアップ装置であり、前記対物レンズの表面に対物レンズを透過するレーザー光の強度を調整する反射防止膜を設け、該反射防止膜にて対物レンズの第１開口数Ｂ(但し、ＢはＡより小さい正数)と開口数Ａとの間の透過率を１００％としたとき、第２開口数Ｃ(但し、ＣはＢより小さい正数)以下の開口数における透過率をＲ％(但し、Ｒは１００より小さい正数)以下に設定することにより信号記録層に照射されて生成されるレーザースポットのリム強度の低下を防止したことを特徴とする光ピックアップ装置。
第１開口数Ｂと第２開口数Ｃとの間の開口数における透過率が直線的に変化するように設定したことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
反射防止膜が単層であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
反射防止膜が多層であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
第２開口数Ｃ以下の透過率を一定にしたことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。