JP3482154B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
体に情報の記録、再生を行う高いNAの対物レンズを有
する光ピックアップ装置に関するものである。
速)、空間情報処理ができる、位相処理ができる等の多
くの特徴を有しているため、通信,計測,加工などの多
岐に渡る分野で研究・開発・実用化が行われている。
に高精度の対物レンズが用いられている。
の要求は大きく、大容量化へ向けての技術は大変重要に
なりつつある。光情報記録の大容量化のためには、記録
媒体の向上にも増して、ビームスポットの小径化、即ち
対物レンズによるビームスポットの十分な絞り込みが必
要である。
波長に比例し対物レンズのNA(Numerical
Aperture)に反比例する。波長については近
年、青色レーザダイオードや青あるいは緑色SHGレー
ザが開発されつつある。一方、対物レンズの高NA化に
ついては、CD(Compact Disk)のNA
0.45に比べてDVD(DigitalVideoD
isk)ではNA0.6とし高密度化を達成してきた
が、これらに用いられる2面非球面の1枚レンズではこ
れ以上のNAは製造上困難であり、2群2枚のレンズに
より高NA化をはかろうとする光ピックアップ装置が、
特開平10−123410号公報に開示されている。
報に開示された2群2枚の対物レンズを示す図である。
この対物レンズ101は、両面非球面の第1レンズ10
2と、平凸レンズで凸面は球面である第2レンズ103
で構成され、NAが0.85である。
Aの対物レンズを持つ光ピックアップ装置にあっては、
入射光の偏光状態によりビームスポット形状が長円形に
なり、ジッタ特性,クロストーク等の特性に悪影響を及
ぼすという問題があることが本願発明者の検討により明
らかになった。
って、ビームスポット形状の長円形化によるジッタ特
性,クロストーク等の特性の劣化を防止できる光ピック
アップ装置を提供することを目的とする。
装置は、光源からの光ビームを対物レンズにより集光し
て、光記録媒体に照射する光ピックアップ装置におい
て、前記対物レンズの開口数NAは0.7以上であり、
前記対物レンズに入射する光ビームの偏光の楕円率が、
(1.4×NA)−0.7よりも大きくなるよう設定さ
れてなるものである。
が楕円偏光光であり、その楕円の長軸方向が光記録媒体
のトラック幅方向と略平行であるものである。
からなるものである。
て説明するが、まず、本発明の原理を説明する。
学系を示す図である。図1において、1は対物レンズで
あり第1レンズ2と第2レンズ3により構成されてい
る。対物レンズ1への入射光は、第1レンズ2に第1面
4より入射し、第2面5から出射する。そして、第2レ
ンズ3に第3面6より入射し、第4面7から出射するこ
とで、高NAの光線として、光記録媒体8を照射する。
射する光学系(対物レンズ)においては、対物レンズに
入射する光の偏光特性によって、光記録媒体に結ぶビー
ムスポット径が長円化し、それによりジッタ特性等が劣
化することが問題となることを見いだした。
て説明する。なお、ここでは、上述した図1の光学系に
おいて、直線偏光の光ビームが対物レンズ1に入射する
場合について説明する。
物レンズに入射する光ビームの偏光方向(電界ベクトル
の方法)18の関係を示す図である。なお、この図では
光ビームの進行方向(z軸)に垂直な平面をxy平面と
し、光ビームはy軸方向に直線偏光しているものとして
いる。
ズ1からの出射位置での偏光方向20と対物レンズ1の
射出瞳19との関係をzy平面で示した図である。図4
は、光ビームの対物レンズ1からの出射位置での偏光方
向20と対物レンズ1の射出瞳19との関係をzx平面
で示した図である。なお、図3,図4において21は結
像面(光ディスク面)を示している。
4参照)においては射出瞳19より出射した光ビームの
偏光方向20は結像面21に平行であるが、zy平面
(図3参照)においては偏光方向220が結像面21に
対して傾きを有することになる。このように、偏光方向
20が結像面21に対して傾きを持つと、結像面21に
光ビームは当たるとき、電界の結像面21への射影が干
渉しあい回折パターンに影響が生じ、これにより、ビー
ムスポットが絞れなくなる。
ームが対物レンズ1に入射した場合、ビームスポット径
が一方向において拡大することになる。つまり、ビーム
スポットが長円化する。
線偏光である場合のみではなく楕円偏光である場合にも
同様である。つまり、対物レンズに入射する光ビームの
偏光の楕円長軸方向をy軸と平行とすると、x軸方向に
比べてy軸方向の方が上記電界の結像面への干渉の影響
が大きく、x軸方向のビームスポット径に比べてy軸方
向のビームスポット径が大きくなる。以下、この楕円偏
光の場合について具体的に説明する。
が0.95,0.85,0.75,0.65の場合にお
いて、光記録媒体面におけるビームスポットの長径に対
する短径の比である長円形率(=短径/長径)と、対物
レンズへの入射光ビームの楕円偏光の楕円率との関係を
示す図である。なお、楕円率とは図9に示す楕円偏光に
おける(a/b)2(=(楕円短軸/楕円長軸)2)を示
しており、楕円率0は直線偏光を、楕円率1.0は円偏
光を示している。また、ビームスポット径は光ビームの
ピーク強度の1/e2以上の強度を有する部分の径であ
る。
率が小さい部分では、ビームスポット径の長円化が大き
く、楕円率が大きい部分ではビームスポット径の長円化
が小さい。また、対物レンズのNAが大きくなる程、ビ
ームスポットの長径に対する短径の比が小さく(長円化
が大きく)なる。つまり、結像面へ入射する角度が大き
いほど、大きな長円化が生じる。これは、図2〜4で示
したように結像面(光記録媒体面)に対して偏光方向が
大きな角度を持つようになるためである。
ポットの長円形率が0.9より小さくなると、ビームス
ポットの長径方向が光記録媒体のトラック方向と平行の
時、ジッタ特性に著しい悪影響を及ぼし、トラック幅方
向と平行の時は、ジッタ特性及びクロストークが増大す
る。よって、ビームスポットの長円形率は0.9以上で
あることが望ましい。この点からすると、図8に示すN
A=0.65の場合には、あまり大きな影響を受けない
が、図5〜図7のような高いNAの場合(本発明者の検
討によればNA≧0.7)には、ビームスポットの長円
形率が0.9よりも小さくなり、上述の悪影響を受ける
可能性があることが分かる。
する条件を、図5〜図8に基づき検討すると、以下のよ
うになる。すなわち、 (偏光の楕円率)>(1.4×NA)−0.7 …(式1) となる。この条件であれば、ジッタ特性を良好とすると
ともに、クロストークを小さくすることができる。な
お、この式1の条件は、上述のように図5〜図8に基づ
き求めたものであるが、ビームスポットの長円形率は図
2〜4に記載のように、偏光方向と結像面との角度(ひ
いてはNA)により決まるものであり、どのような対物
レンズを用いたときにも一般性のある条件である。
ンズに楕円偏光光が入射する場合、その楕円の長軸方
向)は、光記録媒体上ではトラック幅方向であることが
望ましい。高密度記録媒体においては、トラック方向の
ビームスポット径をできるだけ小さくなるように設定す
ることで、ジッタ特性に対する悪影響を抑えることがで
きる。一方、トラック幅方向のビームスポットの拡大に
ついは、クロストーク等に悪影響を及ぼすものの、ラン
ド/グルーブ記録或いはクロストークキャンセル等の方
法により回避することも可能である。
的な構成について示す。
す図である。なお、対物レンズ1は図1に示したものと
同様の構成となっている。
り発した波長が635nmのレーザ光(直線偏光光)
は、コリメータレンズ10で平行光束にされた後、整形
プリズム11によりトラック巾方向に光束を拡大し整形
され、偏光ビームスプリッタ12、1/4λ板13を通
って対物レンズ1の第1レンズ2第1面4に入射する。
対物レンズ1を透過した光束は光記録媒体8の信号記録
面上にビームスポットを結ぶ。光記録媒体8で反射した
光は前記往路を逆に辿り、偏光ビームスプリッタ12に
て反射し、受光部16にてRF(Radio Freq
uency)信号、RES(Radial Error
Signal)、FES(Focus Error
Signal)を検出する。15は凸レンズである。
に示す。NAは0.85で、第1レンズ2は両面非球
面、第2レンズ3は平凸レンズで凸面は非球面となって
いる。但し、非球面係数については、 Z=(1/r)y2/{1+(1−(1+k)(1/
r)2y2)1/2}+ay4+by6+cy8+dy10 (ここで、Zは光軸からの高さyにおける非球面上の点
の非球面頂点からの距離、yは光軸からの高さ、rは非
球面頂点の曲率半径、kは円錐定数、a、b、c、dは
非球面係数である。)で表される。
となっており、その楕円率は0.8であった。楕円長軸
方向は光記録媒体上でトラック巾方向となる楕円偏光と
なっている。この光学系を通じて光記録媒体上に結ぶビ
ームスポット形状は長円形となっており、短軸/長軸
(長円形率)は0.97となった。
すように対物レンズを含む光学系の設計配置を行えば、
光記録媒体を照射するビームスポットの長円形率を0.
9以上とすることができ、ジッタ特性等を良好にするこ
とができる。
ポットの形状を良好に行え、良好なジッタ特性を実現で
き、より高密度な光記録が可能になる。
である。
光ビームの偏光方向(電界ベクトルの方法)の関係を示
す図である。
方向と対物レンズの射出瞳との関係をzy平面で示した
図である。
方向と対物レンズの射出瞳との関係をzx平面で示した
図である。
ト長円形率と、対物レンズへの入射光ビームの楕円偏光
の楕円率との関係を示す図である。
ト長円形率と、対物レンズへの入射光ビームの楕円偏光
の楕円率との関係を示す図である。
ト長円形率と、対物レンズへの入射光ビームの楕円偏光
の楕円率との関係を示す図である。
ト長円形率と、対物レンズへの入射光ビームの楕円偏光
の楕円率との関係を示す図である。
の構成を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 光源からの光ビームを対物レンズにより
集光して、光記録媒体に照射する光ピックアップ装置に
おいて、 前記対物レンズの開口数NAは0.7以上であり、 前記対物レンズに入射する光ビームは楕円偏光光であ
り、前記光ビームの偏光の楕円率が、 (1.4×NA)−0.7 よりも大きくなるよう設定されてなることを特徴とする
光ピックアップ装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光ピックアップ装置に
おいて、前記楕円偏光光の 楕円の長軸方向が光記録媒体のトラッ
ク幅方向と略平行であることを特徴とする光ピックアッ
プ装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の光ピッ
クアップ装置において、 前記対物レンズは、2枚のレンズからなることを特徴と
する光ピックアップ装置。
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