JP2014022005A - Optical pickup device and manufacturing method of optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
複数の記録層を有する光ディスクに対応する光ディスク装置に用いる光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup device used in an optical disc apparatus corresponding to an optical disc having a plurality of recording layers.
光ディスク装置は、光ディスクの記録層に光ビームを照射して得られた反射光をフォトディテクターで受光し読取り情報を再生する。また、反射光を読取った情報からフォーカスエラー信号およびトラックエラー信号を算出し、フォーカスエラー信号およびトラックエラー信号をもとに、対物レンズについて光学ディスク面に垂直方向(以下、フォーカス方向)および光ディスクの回転軸に対してラジアル方向(以下、トラック方向)の位置を制御して光ビームの焦点を目標のトラックに追従させている。 The optical disk apparatus receives reflected light obtained by irradiating a recording layer of an optical disk with a light beam by a photodetector and reproduces read information. In addition, a focus error signal and a track error signal are calculated from information obtained by reading the reflected light. Based on the focus error signal and the track error signal, the objective lens is perpendicular to the optical disk surface (hereinafter referred to as the focus direction) and the optical disk. The position of the radial direction (hereinafter referred to as the track direction) is controlled with respect to the rotation axis so that the focal point of the light beam follows the target track.
このとき、フォトディテクターは、所定形状の受光領域を設け、受光領域が受光した反射光を読取り情報に変換する。 At this time, the photodetector provides a light receiving area having a predetermined shape, and converts the reflected light received by the light receiving area into read information.
光ディスクが有する情報の記録層は、1層のものから複数層のものがある。光ディスクが情報の記録層を複数層有する理由は、記録容量を大きくするためであり、DVDでは2層、BDでは4層を有する光ディスクが市販されている。また、さらに記録容量を大きくすることを目標とする開発も行われており、20層を有する光ディスクの開発も行われている。 The information recording layer possessed by the optical disc has one to multiple layers. The reason why the optical disk has a plurality of information recording layers is to increase the recording capacity. An optical disk having two layers for DVD and four layers for BD is commercially available. Further, development aimed at further increasing the recording capacity has been carried out, and an optical disc having 20 layers has also been developed.
しかしながら、光ディスクが複数の記録層を有することによって、所望の記録層に光ビームを照射しているときに、所望の記録層と異なる他の記録層において光ビームの一部が照射され、層間迷光が発生する。ここで、層間迷光とは、照射された所望の記録層と異なる他の記録層によって光ビームの一部が反射された光である。このような所望の記録層からの反射光とは異なる層間迷光がフォトディテクターの受光領域に照射されることで、フォトディテクターが読取った情報から生成されるフォーカスエラー信号およびトラックエラー信号が、所望の記録層に照射するための情報に誤差を生むことになり、対物レンズの位置制御を正確に行うことができなくなる。 However, since the optical disk has a plurality of recording layers, when a desired recording layer is irradiated with a light beam, a part of the light beam is irradiated in another recording layer different from the desired recording layer, and interlayer stray light Will occur. Here, interlayer stray light is light in which a part of a light beam is reflected by another recording layer different from the desired recording layer irradiated. By irradiating the light receiving area of the photodetector with interlayer stray light different from the reflected light from the desired recording layer, the focus error signal and the track error signal generated from the information read by the photodetector are An error occurs in the information for irradiating the recording layer, and the position control of the objective lens cannot be performed accurately.
そこで、反射光の光路上に、反射光の当たる領域を複数に分割して、それぞれの領域が異なる方向に回折するように回折格子を設けたホログラム素子を備え、ホログラム素子を介して回折されたそれぞれの反射光を受光するようにフォトディテクターの受光領域を設けて受光させることで、光ディスクが複数の記録層を有するときでも層間迷光による影響を回避する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the reflected light beam path is divided into a plurality of areas where the reflected light strikes, and a diffraction grating is provided so that each area is diffracted in a different direction. There has been proposed a method for avoiding the influence of interlayer stray light even when an optical disc has a plurality of recording layers by providing a light receiving area of a photodetector so as to receive each reflected light (for example, patent document). 1).
ホログラム素子は、透明基板の片面に回折格子が構成された単層型回折格子が一般的である。このようなホログラム素子は、金型による樹脂成型法で量産できるためコストメリットがある。 A hologram element is generally a single-layer diffraction grating in which a diffraction grating is formed on one side of a transparent substrate. Such a hologram element has a cost merit because it can be mass-produced by a resin molding method using a mold.
しかしながら、このような単層型回折格子によるホログラム素子では、回折効率の波長依存性をもっており、回折効率の損失分となる光が、不要な領域に光が漏れる現象(フレア)や、新たな迷光を生むことになり、フォトディテクターが不要な成分を受光することになるという問題があった。 However, such a hologram element using a single-layer diffraction grating has a wavelength dependency of diffraction efficiency, and light that is a loss of diffraction efficiency leaks to an unnecessary area (flare) or new stray light. There is a problem that the photodetector receives light of unnecessary components.
また、ホログラム素子として、対の回折格子を内側向きに2個の単層型回折格子を重ねた構造の積層型回折格子を用いることで回折効率を向上させることが可能であるが、単層型と比較すると大幅なコストアップを伴うという問題があった。 Further, as a hologram element, it is possible to improve the diffraction efficiency by using a laminated diffraction grating having a structure in which a pair of diffraction gratings are stacked with two single-layer diffraction gratings facing inward. There was a problem that a significant cost increase was involved.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、コストアップを抑えた光学系を実現するとともに、複数の記録層を有する光ディスクによる層間迷光による影響を回避する光ピックアップ装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an optical pickup device that realizes an optical system that suppresses an increase in cost and that avoids the influence of interlayer stray light caused by an optical disk having a plurality of recording layers. To get.
この発明に係る光ピックアップ装置においては、複数の記録層を有する光ディスクから光検知器へ入射される反射光の光路上に設けられ、前記反射光が入射する面に回折格子を有し所定の範囲の波長の光を透過する回折光学素子と、前記回折光学素子の前記回折格子を有する面に対向して前記光路上に設けられた第2の光学素子と、前記回折光学素子と前記第2の光学素子との間の光路上を前記所定の範囲の波長の光を透過する樹脂で充填された樹脂充填層とを備えたものである。 In the optical pickup device according to the present invention, the optical pickup device is provided on the optical path of the reflected light incident on the optical detector from the optical disk having a plurality of recording layers, and has a diffraction grating on the surface on which the reflected light is incident and has a predetermined range. A diffractive optical element that transmits light of a wavelength of the second, a second optical element provided on the optical path facing the surface of the diffractive optical element having the diffraction grating, the diffractive optical element, and the second And a resin-filled layer filled with a resin that transmits light having a wavelength in the predetermined range on an optical path between the optical element and the optical element.
この発明は、回折格子と対向する他の光学素子との空間を所定の範囲の波長の光を透過する樹脂で充填した樹脂充填層を設けることで、単層型回折格子にある回折効率の波長依存性を低減することができる為、回折効率を改善する。これにより、広帯波長域で損失分の発生を大幅に低減するので、フォトディテクターにおよぶフレアや迷光の照射の影響を排除することができる。このため、フォーカスエラー信号およびトラックエラー信号に発生する誤差が抑圧され対物レンズ位置制御の精度を向上することができる。 The present invention provides a wavelength of diffraction efficiency in a single-layer diffraction grating by providing a resin-filled layer in which a space between another optical element facing the diffraction grating is filled with a resin that transmits light in a predetermined range of wavelengths. Since the dependency can be reduced, the diffraction efficiency is improved. As a result, the generation of loss in the wideband wavelength region is greatly reduced, so that the influence of flare and stray light irradiation on the photodetector can be eliminated. For this reason, errors occurring in the focus error signal and the track error signal are suppressed, and the accuracy of objective lens position control can be improved.
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における光ピックアップ装置を示す外観斜視図である。図1において、10は光源部であり、20はプリズムであり、30はコリメータレンズであり、41は第1の対物レンズであり、42は第2の対物レンズであり、50はアクチュエータであり、51はステッピングモータであり、60はフォトディテクター部(光検知器ともよぶ)である。なお、図1において、x軸方向が光ディスクのトラック方向であって、y軸方向が光ディスクの回転軸に対してタンジェント方向であって、z軸方向がフォーカス方向である。
FIG. 1 is an external perspective view showing an optical pickup device according to Embodiment 1 for carrying out the present invention. In FIG. 1, 10 is a light source unit, 20 is a prism, 30 is a collimator lens, 41 is a first objective lens, 42 is a second objective lens, and 50 is an actuator.
図1に示す光ピックアップ装置の一部を構成する、光源部10とプリズム20とフォトディテクター部60とを含む光学系の展開斜視図を図2に示す。
FIG. 2 is a developed perspective view of an optical system that includes a
ここで、本実施の形態では、BD(Blu−ray:登録商標)、DVD(Digital Versatile Disc:登録商標)、およびCD(Compact Disc:登録商標)など複数の光ディスクに対応する光ピックアップ装置として、BDに対応する第1の光源11及び第1の対物レンズ41と、DVDおよびCDに対応する第2の光源12及び第2の対物レンズ42との2系統を構成するものとして図示及び説明する。第2の光源12及び第2の対物レンズ42のように、DVDおよびCD用の波長のレーザー光を出力する光源とDVDおよびCDに互換性のある対物レンズとは一般的に知られているためである。
Here, in this embodiment, as an optical pickup device corresponding to a plurality of optical discs such as BD (Blu-ray: registered trademark), DVD (Digital Versatile Disc: registered trademark), and CD (Compact Disc: registered trademark), The
1つの光ディスク規格に対応する光ピックアップ装置であれば、その規格に基づく波長のレーザー光を出力する光源と、その規格に適応した開口数NA(Numerical Aperture)の対物レンズとの1系統の構成であっても構わないことは言うまでもない。 In the case of an optical pickup device corresponding to one optical disc standard, the optical pickup device has a one-system configuration including a light source that outputs laser light having a wavelength based on the standard and an objective lens having a numerical aperture NA (Numerical Aperture) that conforms to the standard. It goes without saying that it does not matter.
光源部10から光ディスクの規格に基づいた波長のレーザー光を出力し、プリズム20およびコリメータレンズ30を介して対物レンズに入射する。図1では、BD用に開口数NA(Numerical Aperture)を設定された第1の対物レンズ41と、DVDおよびCDに互換性のある第2の対物レンズ42とを備える。
Laser light having a wavelength based on the standard of the optical disk is output from the
コリメータレンズ30は、ステッピングモータ51に連なる平行駆動装置に搭載されており、光軸方向(x軸方向)に位置調整ができるように設けられている。
The
アクチュエータ50は、第1の対物レンズ41と第2の対物レンズ42とを電磁駆動力を用いて光ディスクのフォーカス方向(z軸方向)と光ディスクのトラック方向(x軸方向)に位置調整されるように設けられている。アクチュエータ50による位置調整は、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号をもとに生成された調整位置情報に基づいて制御される。
The
コリメータレンズ30は、一方の面から入射された光から他方の面で平行光を得られるように収差補正されたレンズであって、プリズム20側から入射されたレーザー光を平行光束にして第1の対物レンズ41または第2の対物レンズ42側へ出力する。逆に、他方の面から平行光束を入射した場合は一方の面から1点に集光する光束が得られる光束を出力する。ここで、他方の面から入射される平行光束は、第1の対物レンズ41または第2の対物レンズ42を介して入射される光ディスクの反射光である。そして、反射光の光束は、集光しながらフォトディテクター部60に入射されていく。
The
フォトディテクター部60は、プリズム20を介して入射された光ディスクからの反射光を受光して電気信号に変換する。この電気信号をもとに再生信号ならびにフォーカスエラー信号およびトラックエラー信号が算出される。
The
第1の対物レンズ41および第2の対物レンズ42は、コリメータレンズ30からの平行光束が入射され、入射された平行光束を集光して光ディスク(図示せず)の記録層を照射する。さらに、光ディスクの記録層からの反射光は、第1の対物レンズ41または第2の対物レンズ42によって放射されて平行光束になるとともに、コリメータレンズ30側へ入射される。図1のようなコリメータレンズ30と第1の対物レンズ41および第2の対物レンズ42の配置関係であれば、例えばx軸方向の光軸をz軸方向の光軸に曲げる打ち上げミラー(図示せず)などを用いることで、コリメータレンズ30から第1の対物レンズ41および第2の対物レンズ42への平行光束の入射、または第1の対物レンズ41および第2の対物レンズ42からコリメータレンズ30への反射光の入射を実現できる。このとき、光ディスクが複数の記録層を有するとき、光ディスクに照射された光は所望の記録層だけではなく他の記録層にも照射されて反射することとなる。従って反射光は所望の記録層以外の記録層からの反射光が層間迷光として含まれることとなる。
The first
第1の対物レンズ41は、BD用の対物レンズであり、開口数NAは0.85として設計されたものであることが望ましい。
The first
第2の対物レンズ42は、DVDおよびCD用の対物レンズである。DVDおよびCDで対物レンズの開口数NAとして望ましい値は異なり、それぞれDVDで0.60、CDで0.45であるが、対物レンズの入射面に、光軸を中心とする同心円状の回折面(回折輪帯)を形成するなどしてDVDとCDとで互換性を持たせることが可能である。ここで、開口数NAが光ディスクで異なるのは、光ディスクの厚み約1.2mmに対して光ディスクの記録層までの厚さが異なり、また記録層での望ましいスポット径が異なることによる。
The second
次に、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の一部である光学系について図2を用いて説明する。 Next, an optical system which is a part of the optical pickup device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
光源部10は、プリズム20の反対側に第1の光源11および第2の光源12が配置されており、それぞれの光源からレーザー光がプリズム20に向かって出力するように設けられている。光源部10は、プリズム20を2つの面で挟むように支持している。
In the
プリズムの一方の面を支持しているプリズム支持部13は、中央に空洞が設けられている。また、調整ホルダ14は、シリンドリカルレンズ80のフォトディテクター部側の面に、ホログラム素子70およびシリンドリカルレンズ80を固定して保持する。
The
プリズム支持部13と調整ホルダ14とで、ホログラム素子70およびシリンドリカルレンズ80をプリズム支持部13の空洞に納めて閉じる構成になっている。ここで、プリズム支持部13と調整ホルダ14とは組立時には固定せず、調整ホルダ14はx方向にスライド可能に取り付けられる。
The
調整ホルダ14とフォトディテクター部60の受光部61との間にスプリング62を設ける。この受光部61とスプリング62との間にはフォトディテクター部60に固定されたスプリングカバー63を設けて、プリズム支持部13とフォトディテクター部60とで調整ホルダ14を挟みこむ。
A
このような構成にすることで、調整ホルダ14は、スプリング62の与圧を常に受けて挟み込まれてx方向にのみスライド位置調整が可能になる。つまり、ホログラム素子70およびシリンドリカルレンズ80をx方向にスライド位置調整ができる構成となる。スライド位置の調整は、例えばプリズム支持部13に先端に溝がついた調整ピンを差込回転する穴を設けて、その回転に応じて調整ホルダ14をスライド調整する構造を持たせることで光学系の組立後の調整が容易に可能となる。
With such a configuration, the
さらに、プリズム20とホログラム素子70との間の空間において、少なくとも反射光の光路にあたる空間に、樹脂充填層90を設ける。樹脂充填層90については、図3とともに後述する。
Further, in the space between the
第1の光源11は、BD用に波長405nmの半導体レーザーを出力する。第2の光源12は、DVD用の波長650nmの半導体レーザーとCD用の波長780nmの半導体レーザーとが出力できる光源であって、いずれかを切り替えて出力する。
The
プリズム20は、第1の光源11または第2の光源12からのレーザー光を屈折または透過させてコリメータレンズ30に入射させる。逆に、コリメータレンズ30側から入射される反射光を屈折させてフォトディテクター部60の配置する+y方向に入射させる。
The
図2の光学系の構成では、第1の光源11からのレーザー光は、プリズム20で透過してそのまま+x方向に直進してコリメータレンズ30に入射させる。一方、第2の光源12からのレーザー光は、プリズム20で一旦−y方向に屈折し、さらに+x方向に屈折することで第1の光源11からのレーザー光の光軸に合わせてコリメータレンズ30に入射させることができる。
In the configuration of the optical system in FIG. 2, the laser light from the
対して、光ディスクからの反射光がコリメータレンズ30を介してプリズム20へ入射された場合について説明する。この場合、光ディスクからの反射光は、+y方向に屈折してホログラム素子70およびシリンドリカルレンズ80を介してフォトディテクター部60側に入射させる。
On the other hand, the case where the reflected light from the optical disk is incident on the
図3は、樹脂充填層90を施したホログラム素子70を含む光学系を上面から見た模式断面図である。図3には、図2に示したプリズム支持部13は、プリズム支持部13の空洞内を示すために図示していない。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the optical system including the
ホログラム素子70は、プリズム20側に対向する面に回折格子71を有する。ホログラム素子70の材料は、光学ガラス材料または光学用樹脂材料による成型品を用いる。
The
図3のように、プリズム20とホログラム素子70との間の空間において、少なくとも反射光1の光路にあたる空間に、樹脂充填層90を設ける。樹脂充填層90は、材料として初期状は液体状で、紫外線領域の光を照射することで硬化反応が進む紫外線硬化型樹脂を用いる。
また、樹脂充填層90は、液体状の時点で、回折格子71の底面から側面に至る全面と、プリズム20の光学面とに密着させるように注入した上で、硬化させて形成する。
As shown in FIG. 3, in the space between the
Further, the resin-filled
反射光1は、プリズム20から樹脂充填層90を通り、ホログラム素子70の回折格子面71で所望の角度方向に回折し、シリンドリカルレンズ80で非点収差特性を加えたのち受光部61に入射する。ここで、光ディスクの所望の記録層からの反射光が小さく集光されて受光部61で受光することができるように設計されている。
The reflected light 1 passes through the resin-filled
図4は、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置に用いるホログラム素子70の回折格子構造を説明する斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view for explaining the diffraction grating structure of the
回折格子を構成する壁は、それぞれ独立した壁でできており、他の壁と交わらず自身の壁とも交わらない構造にする。これは、それぞれの壁によってコーナ部分や閉じた部分が構成されると回折格子面での樹脂充填層90のもととなる樹脂材料の注入時に樹脂流れの障害となり流れによどみが発生するが、本実施の形態のように他の壁と交わらず自身の壁とも交わらない構造にすることで、回折格子面での樹脂充填層90のもととなる樹脂材料の注入時の樹脂流れによどみの発生を防ぐことができる。
The walls constituting the diffraction grating are made of independent walls, and do not intersect with other walls without intersecting with other walls. This is because if a corner part or a closed part is constituted by each wall, the resin flow becomes an obstacle when the resin material that becomes the
ホログラム素子70の回折格子面の構造は、図4(a)のように回折格子周辺に壁がない開放された構造にすることで、樹脂材料の滴下後に必要な樹脂の広がりに伴い排除される空気の逃げ場を確保できる構造となる。
The structure of the diffraction grating surface of the
また、ホログラム素子70の回折格子面の構造は、図4(b)のように回折格子周辺に壁を設け、初期に液体状の樹脂材料が不要な場所まで広がることを防ぐことができる。この場合、樹脂材料の滴下後に必要な樹脂の広がりに伴い排除される空気の逃げ場を確保できるように周辺の壁の一部に溝を設けた構造としてもよい。
Further, the structure of the diffraction grating surface of the
このように、プリズム20とホログラム素子70との間の空間において、少なくとも反射光の光路にあたる空間に、樹脂充填層90を設けることで、単層型回折格子を有するホログラム素子を用いながら密着複層型の回折格子と同等の高い回折効率特性が得る光学系を構成することが可能となる。
In this way, in the space between the
さらに、単層型回折格子を有するホログラム素子は、金型による樹脂成型法で量産できるため安価に製造できるため、精度の高い密着複層型回折格子を有するホログラム素子を製造したものを用いて構成するよりも比較的簡単に、コストメリットのある光ピックアップ装置の光学系を製造できるという効果を奏する。 In addition, a hologram element having a single-layer diffraction grating can be manufactured at low cost because it can be mass-produced by a resin molding method using a mold, and is configured using a hologram element having a highly accurate multi-layer diffraction grating. The optical system of the optical pickup device having the cost merit can be manufactured relatively easily than the above.
次に、本実施の形態に係る光ピックアップ装置のホログラム素子70と樹脂充填層90との屈折率及び材料の設計について、詳細に説明する。
Next, the refractive index and material design of
図5は、密着複層型回折格子の概念を説明する断面図である。ここで、λは波長、Nは屈折率、Hは回折格子高さを示す。回折格子の断面図で矢印の方向が、波長λの光の進行方向の場合、入射側を第1の格子、出射側を第2の格子とする。第1の格子材料の波長λに対する屈折率N1(λ)が、第2の格子材料の波長λに対する屈折率N2(λ)よりも屈折率が高いとした場合、この密着複層型回折格子の回折効率が100%となる条件は、第1式の通りである。 FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the concept of the contact multilayer diffraction grating. Here, λ is the wavelength, N is the refractive index, and H is the diffraction grating height. In the cross-sectional view of the diffraction grating, when the direction of the arrow is the traveling direction of light of wavelength λ, the incident side is the first grating and the emission side is the second grating. When the refractive index N 1 (λ) with respect to the wavelength λ of the first grating material is higher than the refractive index N 2 (λ) with respect to the wavelength λ of the second grating material, this contact multilayer diffraction The conditions for the diffraction efficiency of the grating to be 100% are as in the first equation.
ここで、格子の構成材料の材料特性の指標に使用される光のスペクトル線d線、F線、C線でのそれぞれの屈折率を用いて格子材料を選択する際の条件を説明する。ここで、d線の波長λdは587.6nmであって、第1の格子材料の波長λdに対する屈折率をN1(λd)第2の格子材料の波長λdに対する屈折率をN2(λd)とする。同様にd線よりも低い波長F線の波長λFは486.1nmであって第1の格子材料の波長λFに対する屈折率をN1(λF)第2の格子材料の波長λFに対する屈折率をN2(λF)とする。d線よりも高い波長C線の波長λcは656.3nmであって、第1の格子材料の波長λCに対する屈折率をN1(λC)第2の格子材料の波長λFに対する屈折率をN2(λC)とする。 Here, the conditions for selecting the lattice material using the respective refractive indexes of the spectral lines d, F, and C used for the material property index of the constituent material of the lattice will be described. Here, the wavelength λ d of the d-line is 587.6 nm, and the refractive index for the wavelength λ d of the first grating material is N 1 (λ d ). The refractive index for the wavelength λ d of the second grating material is N 2 (λ d ). Similarly, the wavelength λF of the F-line lower than the d-line is 486.1 nm, and the refractive index for the wavelength λ F of the first grating material is the refractive index for the wavelength λF of the N 1 (λ F ) second grating material. Is N 2 (λ F ). The wavelength λc of the C-line higher than the d-line is 656.3 nm, and the refractive index of the first grating material with respect to the wavelength λ C is N 1 (λ C ). The refractive index of the second grating material with respect to the wavelength λF is Let N 2 (λ C ).
この場合、第1の格子材料と第2の格子材料の条件は、第1式から波長域dでの条件は第2式の通りとなる。 In this case, the conditions for the first grating material and the second grating material are as follows from the first expression to the condition in the wavelength region d.
波長域F付近の条件は第3式の通りとなる。 Conditions near the wavelength band F are as shown in the third equation.
波長域C付近の条件は第4式の通りとなる。 Conditions in the vicinity of the wavelength region C are as shown in the fourth equation.
次に、波長域dを中心に、低い波長域Fから高い波長域Cまでの広い帯域で回折効率を100%に近づけるために、低い波長域Fおよび高い波長域Cにおいても同じ条件が成立する格子材料を選択する。第2式、第3式、第4式の3つの条件式から次の関係式(第5式)が得られる。 Next, in order to make the diffraction efficiency close to 100% in a wide band from the low wavelength range F to the high wavelength range C with the wavelength range d as the center, the same condition is established in the low wavelength range F and the high wavelength range C. Select the lattice material. The following relational expression (fifth expression) is obtained from the three conditional expressions of the second expression, the third expression, and the fourth expression.
図6は、密着複層回折格子の回折効率が100%に近づく材料選択の条件を説明する図である。横軸は、材料の波長に対する屈折率の差を表す平均分散であり、縦軸は材料の屈折率を示す。 FIG. 6 is a diagram for explaining a condition for selecting a material in which the diffraction efficiency of the multi-contact diffraction grating is close to 100%. The horizontal axis represents the average dispersion representing the difference in refractive index with respect to the wavelength of the material, and the vertical axis represents the refractive index of the material.
回折効率と材料特性は、図6のような関係を持つため、密着複層型回折格子では、光が入射する第1の格子側の格子材料に高屈折率低分散型を、続いて入射される第2の格子側の格子材料は低屈折率高分散型となるような組み合わせを実現すればよい。つまり、本実施の形態においては、第1の格子側にあたる樹脂充填層90の格子材料を高屈折率低分散型とし、第2の格子側にあたるホログラム素子70の格子材料を低屈折率高分散型とすることになる。
Since the diffraction efficiency and the material characteristics have the relationship as shown in FIG. 6, in the contact multilayer diffraction grating, the high refractive index and low dispersion type is subsequently incident on the grating material on the first grating side where light enters. What is necessary is just to implement | achieve the combination from which the grating | lattice material of the 2nd grating | lattice side becomes a low refractive index high dispersion type | mold. That is, in the present embodiment, the grating material of the resin-filled
本実施の形態では、BD、DVD、CDの光ディスクに対応するため、405nm、650nm、780nmのレーザー波長を使用する。上記回折効率の条件式にてd、F、Cで示した関係について、d線の波長λdを592.5nm、F線の波長λFを405nm、C線の波長λCを780nmに置き換え、第1と第2の格子材料を選択すれば同等の効果が得られる。 In this embodiment, laser wavelengths of 405 nm, 650 nm, and 780 nm are used to support BD, DVD, and CD optical disks. Regarding the relationship indicated by d, F, and C in the conditional expression of the diffraction efficiency, the wavelength λ d of the d line is replaced with 592.5 nm, the wavelength λ F of the F line is 405 nm, and the wavelength λ C of the C line is replaced with 780 nm. The same effect can be obtained by selecting the first and second lattice materials.
本実施の形態では、ホログラム素子70とプリズム20との間の空間を樹脂で満たした樹脂充填層を形成するので、光学的な平坦度は十分に保証される。
In the present embodiment, since the resin filling layer in which the space between the
次に、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の組立製造手順を説明する。図7は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の製造フローチャート図である。STEP01では、本実施の形態に係る光ピックアップ装置に使用する各部品を製造する。ここで、ホログラム素子70及び樹脂充填層90を除くその他の構成要素の製造については、従来技術に則して適当な材料の選択及び製造を行なうものとする。なお、ホログラム素子70の設計については上述の通りであり、単層型回折格子の構造となるため、金型による樹脂成型法で量産できる。
Next, an assembly manufacturing procedure of the optical pickup device according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is a manufacturing flowchart of the optical pickup device according to the present embodiment. In STEP 01, each component used in the optical pickup device according to the present embodiment is manufactured. Here, regarding the manufacture of the other components excluding the
STEP02では、光ピックアップ装置を適宜組み立てる。 In STEP02, the optical pickup device is assembled as appropriate.
STEP03では、STEP02で光ピックアップ装置を適宜組み立てた後、樹脂充填層90のもととなる液体を、プリズム20とホログラム素子70との空間に滴下して回折格子71の格子面とプリズム20の光学面に密着させる。
In STEP 03, after the optical pickup device is appropriately assembled in STEP 02, the liquid that is the basis of the
次に、STEP04でホログラム素子70の位置調整を行なう。光ピックアップ装置を組み立てた初期段階では、ホログラム素子70と受光部61の位置は最良位置からずれている可能性が高い。そこで、BD用の基準ディスクを使用し再生状態とする。フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、RF信号を計測しながら信号再生の状態が最良となる位置にホログラム素子70を調整する。
Next, the position of the
図2を用いて説明した通り、ホログラム素子70はx方向にスライド位置調整ができる構造に組み立てられ、基準となる光ディスクを再生しながら再生性能が最良な状態となるように、位置を固定する。スライド位置の調整は、例えばプリズム支持部13に先端に溝がついた調整ピンを差込回転する穴を設けて、その回転に応じて調整ホルダ14をスライド調整する構造を持たせることで光学系の組立後の調整が容易に可能となる。
As described with reference to FIG. 2, the
続いて、DVD用の基準ディスクを使用しDVDの再生状態を確認する。CD用の基準ディスクを使用しCDの再生状態を確認する。 Subsequently, the reproduction state of the DVD is confirmed using the reference disk for DVD. Check the playback status of the CD using the reference disc for the CD.
STEP05では、STEP04でBD、DVD、CDの全ての再生状態が基準を満たすことが確認されたら、紫外線を照射し樹脂充填層90の樹脂を硬化させる。
In STEP 05, when it is confirmed in STEP 04 that all reproduction states of BD, DVD, and CD satisfy the standard, the resin of the
BD用半導体レーザーのレーザー波長は400nmから410nmの波長域が狭いレーザー光が出射される。前記の組立調整時にBD用の基準ディスクを再生するため樹脂充填層90を前記波長のレーザー光が透過するため、樹脂充填層90で使用できる材料は前記波長域外で硬化反応が開始されるように設計する必要がある。
The laser wavelength of the semiconductor laser for BD is emitted in a narrow wavelength range from 400 nm to 410 nm. Since the laser beam of the wavelength is transmitted through the resin filled
樹脂充填層90に使用する紫外線硬化型樹脂は、LED光源の波長365nmで硬化反応が開始される材料を使用する。
The ultraviolet curable resin used for the
紫外線照射装置は、従来のハロゲンランプ光源では200nmから450nmと広い波長域特性であったのに対し、LED光源を使用できるようになり、中心波長365nm、波長域は350nmから380nmと限定できる。また照射による熱の発生がLED光源ではできわめて少なく、熱による歪の発生がなく光路中の樹脂硬化に適した方法である。このような、樹脂充填層90の紫外線硬化型樹脂材料と紫外線硬化装置を使用することで、光ピックアップの組立工程の途中で光学性能に問題なく所望の樹脂充填層90を製造することができる。
The ultraviolet irradiation device has a wide wavelength range characteristic of 200 nm to 450 nm with the conventional halogen lamp light source, but an LED light source can be used, and the central wavelength can be limited to 365 nm and the wavelength range can be limited to 350 nm to 380 nm. In addition, the generation of heat due to irradiation is extremely small in the LED light source, and there is no generation of distortion due to heat, and this method is suitable for resin curing in the optical path. By using such an ultraviolet curable resin material of the
STEP06では、フォトディテクター60も光源部10との間に紫外線硬化型構造接着剤を塗布し、紫外線を照射して硬化固定する。フォトディテクター部60の固定方法は従来どおりハロゲンランプ光源を使用することができる。
In STEP 06, an ultraviolet curable structural adhesive is applied between the
以上のように、ホログラム素子70と樹脂充填層90との屈折率及び材料の選定及び製造方法を適用することで、ホログラム素子回折格子の回折効率を、BD、DVD、CD再生波長を包括する広帯域でほぼ100%とし、回折の損失で発生するフォトディテクターに照射されるフレアや不要な迷光の発生を抑制する。これにより、受光した反射光から生成されるフォーカスエラー信号およびトラックエラー信号に発生する誤差が排除され正確な対物レンズ位置制御を行うことができ、光ディスク装置の性能安定性の尤度を拡大することができる。
As described above, by applying the refractive index and material selection and manufacturing method of the
さらに、ホログラム素子の回折格子面が樹脂充填層によりカバーされるので、ちりやゴミが付着することがなくなり防塵効果が得られる。 Furthermore, since the diffraction grating surface of the hologram element is covered by the resin filling layer, dust and dust are not attached, and a dustproof effect is obtained.
プリズムとホログラム素子が樹脂充填層により剛体結合となるので、温度や湿度など環境変化の影響を受けにくくなり、光ピックアップの耐環境性能が向上する。 Since the prism and the hologram element are rigidly bonded by the resin-filled layer, they are less susceptible to environmental changes such as temperature and humidity, and the environmental resistance performance of the optical pickup is improved.
1 光ディスクからの反射光
10 光源部
13 プリズム支持部
20 プリズム
60 フォトディテクター部
61 受光部
70 ホログラム素子
71 回折格子
75 溝部
80 シリンドリカルレンズ
90 樹脂充填層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記回折光学素子の前記回折格子を有する面に対向して前記光路上に設けられた第2の光学素子と、
前記回折光学素子と前記第2の光学素子との間の光路上を前記所定の範囲の波長の光を透過する樹脂で充填された樹脂充填層と
を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。 A diffractive optical element that is provided on an optical path of reflected light that enters a photodetector from an optical disk having a plurality of recording layers, has a diffraction grating on a surface on which the reflected light is incident, and transmits light having a wavelength in a predetermined range When,
A second optical element provided on the optical path facing the surface of the diffractive optical element having the diffraction grating;
An optical pickup device comprising: a resin-filled layer filled with a resin that transmits light having a wavelength in the predetermined range on an optical path between the diffractive optical element and the second optical element.
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。 2. The optical pickup device according to claim 1, wherein the grating material of the diffractive optical element is made of a material having a higher refractive index and a lower dispersion rate than a grating material made of the resin-filled layer.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光ピックアップ装置。 3. The optical pickup according to claim 1, wherein the resin has a characteristic that a curing reaction proceeds by irradiating ultraviolet rays having a wavelength ranging from 350 nm to 380 nm with a wavelength of 365 nm as a center. apparatus.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。 4. The optical pickup device according to claim 1, wherein the diffraction grating includes a plurality of walls which are independent walls and do not intersect with each other. 5.
前記回折光学素子と前記第2の光学素子との間の空間を、所定の波長の紫外線で硬化反応が進む樹脂材料を液体の状態で充填させる第2の工程と、
第2の工程の後に、前記所定の波長の紫外線にて前記樹脂材料を硬化させて樹脂充填層を形成させる第3の工程と
を備えることを特徴とする光ピックアップ装置の製造方法。 A first step of providing a diffractive optical element having a diffraction grating on one surface and transmitting light of a wavelength in a predetermined range, and providing a second optical element so as to face the surface having the diffraction grating;
A second step of filling a space between the diffractive optical element and the second optical element in a liquid state with a resin material that undergoes a curing reaction with ultraviolet rays of a predetermined wavelength;
A method of manufacturing an optical pickup device comprising: a third step of forming a resin-filled layer by curing the resin material with ultraviolet rays having the predetermined wavelength after the second step.
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の製造方法。 6. The method of manufacturing an optical pickup device according to claim 5, wherein in the third step, the resin material is irradiated with ultraviolet rays from an LED light source having a wavelength of 365 nm as the ultraviolet rays having the predetermined wavelength.
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の光ピックアップ装置の製造方法。 The fourth step of adjusting the optical axes of the diffractive optical element and the second optical element is performed between the second step and the third step. The manufacturing method of the optical pick-up apparatus of description.
第2の工程の空間は、前記空洞内にあり、
第4の工程は、反射光の光軸と直交する方向にスライド調整するものである
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の製造方法。 In the first step, the second optical element is supported by a support portion having a cavity, and the entire diffractive optical element or the diffraction grating enters the cavity, and slide adjustment is performed in a direction perpendicular to the optical axis of the reflected light. It is provided as possible,
The space for the second step is in the cavity;
8. The method of manufacturing an optical pickup device according to claim 7, wherein the fourth step is a slide adjustment in a direction orthogonal to the optical axis of the reflected light.
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