JP3807726B2 - 光ピックアップ用対物レンズ、及びその製造方法、並びに光ピックアップモジュール、光ディスク装置、及び結露除去方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ用対物レンズに関し、さらに詳しくは、対物レンズ表面に付着した結露を除去する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置は、音楽の記録再生装置にとどまらず、画像の記録再生装置、あるいは情報記憶装置などにも使用され広く普及している。近年では、音楽・画像の記録再生装置や情報記憶装置のモバイル化が進む中で、光ディスクの大容量化（高記録密度化）が要求される一方、高い信頼性も要求されている。
これにより、据置型の装置の場合に比べて光ディスク装置が外部環境の急激な変動、特に湿度や温度の急激な変動にさらされる機会が非常に多くなっている。湿度や温度の急激な変動は、光ディスク装置の対物レンズを始めとする光学部品等に結露を生じさせ、対物レンズ等へ付着した水分は細かな水滴となり、いわゆる“曇り”が生じて、情報の記録再生を妨げ、光ディスク装置の信頼性を大きく損ねてしまう結果となる。
対物レンズの曇りに対して従来の特開平５−１５１６０１号公報の光ディスク装置では、図１１に示すようにブラシ（繊維毛）１０２と、それを駆動するアクチュエータ１０１を備え、対物レンズ１００の結露をブラシの駆動で除去したり、あるいは、特開平６−７６３３３号公報では、図１２に示すように、対物レンズ１１０表面に導電薄膜１２０を設け、導電薄膜１２０に通電し、対物レンズ１１０を加熱することにより、対物レンズ１１０の結露を除去することがなされている。一方、光ディスクの大容量化に対しては特開２０００−１３１５０８公報では、図１３に示すように対物レンズを第１のレンズ１３０と第２のレンズ１４０の２つのレンズで構成し、開口数（ＮＡ）を大きくしたり、あるいは、近接場光を利用することで、記録密度を高くするようなことがなされている。また、同一出願人により、対物レンズ表面に光触媒材料（酸化チタン）をコーティングし、光励起により超親水性にすることにより、超親水性となった対物レンズ表面に環境変動で水分が付着しても、水滴とならずに薄い水膜となるためレンズに曇りは発生せず、レンズとして機能する技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開２０００−１３１５０８公報の対物レンズでは、非常に記録密度を高くすることができるが、レンズの曇りに対する対策手段を備えておらず、信頼性に乏しいものとなっている。これに対して、特開平５−１５１６０１号公報のようにブラシとブラシを駆動するアクチュエータを備えたものは、ＣＤやＤＶＤの光ピックアップのように対物レンズが単レンズであり、比較的構成が簡単な場合には有効ではあるが、特開２０００−１３１５０８公報の対物レンズのように比較的レンズ構成が複雑な場合には、あまり有効ではない。特に２つのレンズが向き合った面の曇りはブラシの駆動での除去が困難といった問題があった。
また、特開平６−７６３３３号公報のように対物レンズ表面に導電薄膜を設けたものは、通電するための配線も設ける必要があり、特開２０００−１３１５０８公報の対物レンズのように比較的レンズ構成が複雑な場合には、あまり有効ではない。
本発明は、かかる課題に鑑み、レンズ表面に光吸収発熱体を形成し、その発熱によりレンズ表面の結露を除去する光ピックアップ用対物レンズを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、記録媒体上に光情報を記録、再生する光ピックアップ用対物レンズにおいて、該対物レンズの光路領域以外の一部または全部に、光を吸収することにより発熱する光吸収発熱体を配置したことを特徴とする。
レンズ表面の結露は、レンズの表面温度と外気との温度差が急激に変化した場合に発生する。また、湿度の高い環境においても空気中の水分がレンズ表面に付着してレンズを曇らす原因となっている。この対策として従来より、メカ的にブラシ等でレンズ表面の水滴を除去したり、あるいは、レンズを発熱体により暖めて水滴を蒸発させていた。これらの方法はそれなりの効果はあるが、レンズ構造が変化した場合に効果を発揮できなかったり、実現のために構造的な複雑さを要求されていた。特に、後者の場合、発熱体への配線の複雑さや、発熱体の電源が必要である等の問題があった。そこで、前記の問題点を解消するために、電源も配線も必要とせず、結露を除去するためにレンズの光路領域以外を光吸収発熱体により覆い、この問題点解消を図っている。
かかる発明によれば、対物レンズの光路領域以外の一部または全部に、光を吸収することにより発熱する光吸収発熱体を形成することにより、電源も配線も必要とせず、レンズの結露を除去することができる。
請求項２では、前記対物レンズの材質が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し且つ前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる薄膜を、前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に形成された前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することも本発明の有効な手段である。
請求項１では、光吸収発熱体をレンズの光路領域以外に形成して、レンズに入射あるいはレンズから出射する光束を遮らないように考慮されていた。しかし、最も結露を除去したい部分はこの光路上であり、光吸収発熱体が光を吸収してからレンズが加熱されるまである程度の時間がかかってしまう。この時間を可能な限り短縮するために、レンズの熱伝導率より高い熱伝導率を有し、しかも、記録再生の光源波長を透過させる材質で前記光吸収発熱体を含むレンズ全面を覆うようにして、前記光吸収発熱体の熱をレンズの光路領域に可能な限り早く伝達するようにする。かかる技術手段によれば、前記対物レンズの材質が有する熱伝導率より高い熱伝導率を有し前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる薄膜を、前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に形成された前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することにより、レンズ光路領域の結露を迅速に除去することができる。
【０００５】
請求項３は、前記対物レンズ全面に形成された第１の薄膜と、該第１の薄膜上に前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に前記光吸収発熱体を配置し、前記第１の薄膜と屈折率が異なり前記対物レンズの材質が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し且つ前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる第２の薄膜を、前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することも本発明の有効な手段である。
レンズ表面に薄膜を形成すると表面で光が反射して光入射効率を低下してしまう。それを防ぐには、屈折率の異なる薄膜をさらに重ねてコーティングすることにより防ぐことができる。かかる技術手段によれば、前記対物レンズ全面に形成された第１の薄膜と、該第１の薄膜上に前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に前記光吸収発熱体を形成し、前記第１の薄膜と屈折率が異なり前記対物レンズの材質が有する熱伝導率より高い熱伝導率を有し前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる第２の薄膜を、前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することにより、レンズ表面の反射を防ぎ光入射効率を高めることができる。
請求項４は、前記第１の薄膜が酸化セリウムであり、前記第２の薄膜がダイヤモンドライクカーボンであることも本発明の有効な手段である。
第１の薄膜の役目は、第２の薄膜と屈折率が異なることが必要であり、それには酸化セリウムが適している。第２の薄膜は光吸収発熱体の熱を効率よく伝導するために、熱伝導率が高い材質であることが重要であり、しかも、表面に傷がつきにくい、硬度の高い材質が好ましい。かかる技術手段によれば、前記第１の薄膜が酸化セリウムであり、前記第２の薄膜がダイヤモンドライクカーボンを使用することにより、結露の除去と表面保護の両方を実現することができる。
【０００６】
請求項５は、前記対物レンズが、少なくとも２枚以上のレンズで構成されていることも本発明の有効な手段である。
レンズの開口数（ＮＡ）値を大きくするためには、屈折率の異なる複数のレンズを使用することが有効である。また、レンズ特有の収差を複数のレンズで打ち消し合う効果も期待できる。かかる技術手段によれば、前記対物レンズが、少なくとも２枚以上のレンズで構成されているので、開口数を高くでき、記録媒体の記録密度を高くすることができる。
請求項６は、前記対物レンズを構成する前記２枚以上のレンズ同士が接着剤により貼り合わされた構造であることも本発明の有効な手段である。
レンズの製造工程では基板上に形成された第１の多数のレンズと、別の基板上に形成された第２の多数のレンズを製造し、その基板をアライメントで位置あわせして重ねて構成している。そして、接着剤で両者を接着している。かかる技術手段によれば、前記対物レンズ同士が接着剤により貼り合わされた構造であるので、安いコストで製造することができる。
請求項７は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズおよび前記光吸収発熱体がウエハプロセスにて製造されることを特徴とする。
レンズ及びレンズ上に形成する薄膜は、半導体形成プロセスにより形成することができる。つまり、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程によりレンズを形成し、薄膜は真空蒸着技術により形成することができる。かかる発明によれば、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズおよび前記光吸収発熱体がウエハプロセスにて製造されることにより、既存の設備が使用でき、製造コストの低減と大量生産をすることができる。
【０００７】
請求項８は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズと、該対物レンズを記録媒体の深さ方向若しくは半径方向に移動するアクチュエータと、前記記録媒体上に情報を記録、再生する記録再生用光源と、該記録再生用光源からの光を前記対物レンズに導く照明光学系と、前記記録媒体上のピットからの反射信号を検出する検出器と、該検出器へ光を導く検出光学系と、を備えたことを特徴とする。
光ピックアップモジュールは独立した機能を有するモジュールである。その構成は本発明の対物レンズと、レンズを駆動するアクチュエータと、記録再生のための光源と、本発明の対物レンズの結露を除去するために、光吸収発熱体に光を照射する光源と、検出器、光学系から構成されている。かかる発明によれば、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズと、該対物レンズを記録媒体の深さ方向若しくは半径方向に移動するアクチュエータと、前記記録媒体上に情報を記録、再生する記録再生用光源と、該記録再生用光源からの光を前記対物レンズに導く照明光学系と、前記記録媒体上のピットからの反射信号を検出する検出器と、該検出器へ光を導く検出光学系と、を備えたことにより、周囲環境の変動に対して強い記録再生が可能となる。
請求項９は、請求項８に記載の光ピックアップモジュールと、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源と、レーザダイオードを駆動する駆動部と、光記録媒体を回転させる回転機構と、検出系で検出したフォーカス信号をもとにフォーカスアクチュエータを駆動するフォーカス制御部と、検出系で検出したトラック信号をもとにトラックアクチュエータを駆動するトラック制御部と、前記光記録媒体に記録されたデータを再生する信号再生部とを備えたことを特徴とする。
光ディスク装置の光ピックアップに本発明の対物レンズを使用することにより、周囲環境の変動に対して強い光ディスク装置を実現することができる。そして、従来の構成要素以外に、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源が必要である。かかる技術手段によれば、請求項８に記載の光ピックアップモジュールと、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源と、レーザダイオードを駆動する駆動部と、光記録媒体を回転させる回転機構と、検出系で検出したフォーカス信号をもとにフォーカスアクチュエータを駆動するフォーカス制御部と、検出系で検出したトラック信号をもとにトラックアクチュエータを駆動するトラック制御部と、前記光記録媒体に記録されたデータを再生する信号再生部とを備えたことにより、環境変動に強い光ディスク装置を実現することができる。
【０００８】
請求項１０は、外部から入力されたデータをもとに追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録可能な信号に変換する信号処理部を更に備えたことを特徴とする。
外部のＰＣ等からデータのコピーやファイルの保存のために、追記型光記録媒体または書換型光記録媒体を用意することができれば、更に装置のバリエーションが拡がる。そこで、本発明の光ピックアップモジュールを備えた現状の装置に追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録する信号に変換する信号処理部を更に備えることにより実現可能となる。かかる発明によれば、外部から入力されたデータをもとに追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録可能な信号に変換する信号処理部を更に備えたことにより、装置のバリエーションを拡げることができる。
請求項１１は、前記記録再生用光源と前記光吸収発熱体に光を照射する光源とが同一のものであることも本発明の有効な手段である。
光ディスクを使用した装置は、そのディスクの記録再生のために必ず何らかの光源が必要である。本発明の前記光吸収発熱体も光により発熱するため、その光源が必要となる。しかし、光源が２種類必要となり、コスト的にも構造的にも不利である。そこで、信号の記録再生用光源を前記光吸収発熱体に光を照射する光源として兼用することにより、光源を減らすことができる。かかる技術手段によれば、信号の記録再生用光源と前記光吸収発熱体に光を照射する光源とを同一のものにすることにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
請求項１２は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズに形成した前記光吸収発熱体に光を照射して前記対物レンズの温度を上昇させ、前記対物レンズ表面に付着した結露を除去することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項１と同様な作用効果を奏する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。本実施形態の対物レンズは第１のレンズ１が形成された基板５と、第２のレンズ４が形成された基板６と、基板５と基板６とを貼り合わせて固定する接着剤３と、第１のレンズ１と第２のレンズ４の光路を遮らない位置に形成され、基板５の外側周辺には光吸収発熱体２、内側に光吸収発熱体９が形成され、基板６の外側周辺には光吸収発熱体１０、内側に光吸収発熱体８が形成されている。図１では光吸収発熱体を図の位置に形成しているが、光路を遮らない位置であればどこでも構わない。この構成により、第１のレンズ１と第２のレンズ４の光路を遮らないようにして、光吸収発熱体２、９、１０、８が形成されているので、結露が発生した場合、光吸収発熱体２、９、１０、８の全てに光を照射することにより、それぞれの光吸収発熱体から発熱して、レンズを加熱して結露を除去することができる。特に、基板５と６に挟まれた空間７内の結露は、光吸収発熱体８、９により内部を加熱することにより除去可能であり、従来のブラシによる方法では不可能であった結露も除去することができる。
以上のように、レンズ表面の結露は、レンズの表面温度と外気との温度差が急激に変化した場合に発生する。また、湿度の高い環境においても空気中の水分がレンズ表面に付着してレンズを曇らす原因となっている。この対策として従来より、メカ的にブラシ等でレンズ表面の水滴を除去したり、あるいは、レンズを発熱体により暖めて水滴を蒸発させていた。これらの方法はそれなりの効果はあるが、レンズ構造が変化した場合に効果を発揮できなかったり、実現のために構造的な複雑さを要求されていた。特に、後者の場合、発熱体への配線の複雑さや、発熱体の電源が必要である等の問題があった。そこで、前記の問題点を解消するために、本発明では、電源も配線も必要とせず、結露を除去するためにレンズの光路領域以外を光吸収発熱体を形成し、この問題点の解消を図っている。これにより、電源も配線も必要とせず、レンズの結露を除去することができる。
【００１０】
次に、本実施形態の対物レンズの製造方法について説明する。尚、図示は省略して説明する。まず、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程により、石英ガラスウエハにレンズ形状を形成する。フォトリソ工程でのフォトレジストによるレンズ形状の形成は、一般的なフォトリソグラフィ工程（レジスト塗布、露光、現像）で円筒状のレジストパターンを形成した後、レジストが溶融する温度でベークすることでレジストが球面形状になるリフロー法で行うことができる。その他にも、露光の際に、レンズ形状に対応した光量分布が生じるような手法、例えば、レンズ形状に対応した濃度分布を持つグレイスケールマスクなど用いることなどでも、レンズ形状のレジストパターンを形成することができ、このような手法では、球面形状だけでなく、任意の非球面形状も形成することができる。レジストによりレンズパターンを形成した石英ガラスウエハをＣＦ４やＣ４Ｆ８、ＣＨＦ３などのフロロカーボンガスを用いてドライエッチングすることにより、レジストのレンズパターンが石英ガラスウエハに転写され、石英ガラスウエハにレンズ形状を形成することができる。本実施形態では、ドライエッチング装置としてＥＣＲエッチング装置を用いているが、ＩＣＰエッチング装置など他のエッチング装置でも構わない。
次に、レンズを形成した石英ガラスウエハに光吸収発熱体を形成する。光吸収発熱体の形成は、一般的な成膜方法とフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程で行うことができる。本実施形態では光吸収発熱体としてチタンを用いている。チタンの成膜は真空蒸着で行い、フォトリソグラフィによるパターニング後、ＣＣｌ４を用いたドライエッチングを行い、レンズとして有効な領域のチタン薄膜を除去する。レンズ形状の形成および光吸収発熱体の形成は、第１のレンズ１と第２のレンズ４で別々の石英ガラスウエハに形成する。図２は第１のレンズ１と光吸収発熱体９を形成した石英ガラスウエハ１２で、図３は第２のレンズ４と光吸収発熱体８を形成した石英ガラスウエハ１４である。それぞれの石英ガラスウエハにはアライメントマーク１、１３も形成しており、最後に２つの石英ガラスウエハを貼り合わせ、ダイシングソーで分割する。本実施形態では光吸収発熱体としてチタンを用いているが他の材料でも良い。
このように、レンズ及びレンズ上に形成する薄膜は、半導体形成プロセスにより形成することができる。つまり、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程によりレンズを形成し、薄膜は真空蒸着技術により形成することができる。これにより、既存の設備が使用でき、製造コストの低減と大量生産をすることができる。
【００１１】
以上のように、対物レンズのレンズ以外の領域に光吸収発熱体を形成することで、温度や湿度などの急激な変動により、対物レンズに水滴が付着して曇りが生じても、光吸収発熱体に光を照射し、発生した熱で対物レンズの温度を上昇させることで、対物レンズに付着した水分を蒸発させ、対物レンズの曇りを除去することができる。また、本発明はＣＤやＤＶＤなどの単レンズで構成される光ピックアップ用対物レンズにおいても有効である。しかしながら、光ディスクの大容量化（高記録密度化）を実現するためには対物レンズで集光されるスポットを小さくする必要があり、対物レンズの開口数（ＮＡ）大きくしなければならず、開口数の大きな対物レンズを単レンズで構成するのは困難であるため、本実施形態で説明したような２枚以上のレンズで構成される場合が多い。このように複雑な構成の対物レンズにおいては、ブラシなどで水滴を除去するのは非常に難しく、本実施形態の方法は非常に有効である。
【００１２】
図４は本発明の第２の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。この対物レンズでは第２の対物レンズ１９に高屈折率材料を埋め込んで第３のレンズ１６とし、さらに対物レンズの開口数を大きくしたものである。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。
図５は本発明の第３の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズである。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。図５の対物レンズは第１の実施形態で示した図１の対物レンズのレンズ領域および光吸収発熱体上にレンズ材質の石英ガラスより熱伝導率の高いダイヤモンドライクカーボン薄膜（以下、ＤＬＣ膜と記す）を形成したものである。つまり、基板５の表面にはＤＬＣ膜２１、内側にはＤＬＣ膜２０を形成し、基板６の表面にはＤＬＣ膜２３、内側にはＤＬＣ膜２４が形成されている。このような構成にすることで、光吸収発熱体で発生した熱で効率良く対物レンズの温度を上昇させることができるので、対物レンズに結露が生じた際にも、迅速に結露を除去することができる。また、ダイヤモンドライクカーボン膜は非常に硬い膜であり、レンズ表面が傷などの損傷を受けるのを防ぐ、保護膜としても役割も果たしている。
光吸収発熱体をレンズの光路領域以外に形成して、レンズに入射あるいはレンズから出射する光束を遮らないように考慮されていた。しかし、最も結露を除去したい部分はこの光路上であり、光吸収発熱体が光を吸収してからレンズが加熱されるまである程度の時間がかかってしまう。この時間を可能な限り短縮するために、レンズの熱伝導率より高い熱伝導率を有し、しかも、記録再生の光源波長を透過させる材質で前記光吸収発熱体を含むレンズ全面を覆うようにして、前記光吸収発熱体の熱をレンズの光路領域に可能な限り早く伝達するようにする。これにより、レンズ光路領域の結露を迅速に除去することができる。
製造方法は、第１の実施形態と同様に、石英ガラスウエハにレンズ形状と光吸収発熱体を形成した後、ウエハのままでプラズマＣＶＤ法によりダイヤモンドライクカーボン膜を形成する。その後も、第１の実施形態と同様に貼り合わせを行い、ダイシングにより分割する。
【００１３】
図６は本発明の第４の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズである。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。ＤＬＣ薄膜と屈折率の異なる膜とで多層膜を形成することで、反射防止膜としても機能することができる。つまり、基板５の表面にはＤＬＣ膜２１の下層にＣｅＯ２膜３０、内側にはＤＬＣ膜２０の下層にＣｅＯ２膜３１を形成し、基板６の表面にはＤＬＣ膜２３の下層にＣｅＯ２膜３３、内側にはＤＬＣ膜２４の下層にＣｅＯ２膜３２が形成されている。本実施例ではＤＬＣ薄膜と屈折率の異なる膜としてＣｅＯ２膜を使用している。記録再生用光源として、波長６５０ｎｍのＬＤを使用し、屈折率が１．７４のＤＬＣ膜を用いた場合、レンズの材質である石英ガラスの屈折率は１．４５であり、また、ＣｅＯ２膜の屈折率は２．２であるので、まず石英ガラス表面にＣｅＯ２膜を２９５ｎｍ成膜し、その上にＤＬＣ膜を３７０ｎｍ成膜すると多層反射防止膜として機能する。
図７は本発明の実施形態に係る光ピックアップモジュールの構成図である。この構成は、光源としてのレーザダイオード３０と、この光束を平行光にするコリメートレンズ３１と、ビームを整形するビーム整形プリズム３２と、ビームの往路と復路を偏向する偏向ビームスプリッタ３３と、往路のビームの位相を９０度移相するλ／４板３４と、そのビームを９０度折り曲げる立ち上げミラー３７と、本発明の対物レンズ３５と、そのレンズをトラック方向とフォーカス方向に移動するアクチュエータ３６と、偏向ビームスプリッタ３３により偏向された復路のビームをトラックデータとフォーカスデータに偏向するビームスプリッタ３８と、トラックデータのビームを集光する検出レンズ３９と、そのビームからトラックデータを検出する分割ＰＤ４３と、ビームスプリッタ３８により偏向されたフォーカスデータを集光する検出レンズ４０と、そのビームを補正するシリンドリカルレンズ４１と、不要な光束をカットするナイフエッジ４４と、フォーカスデータを検出する分割ＰＤ４２から構成されている。
【００１４】
図８は本発明の実施形態に係る光ディスク装置の斜視図である。この構成は、光ピックアップモジュール４５が、スピンドルモータ５０により回転される図示しない光ディスクの半径方向に移動するキャリッジアクチュエータ５２に取り付けられており、また、装置内には対物レンズ３５に形成した光吸収発熱体に光を照射するためのランプ５１を備えている。光ピックアップモジュール４５をランプ５１の下に移動し、ランプ５１を点灯させて、対物レンズに形成してある光吸収発熱体に光を照射して発熱させることで、対物レンズの温度が上昇する。従って、環境の変動等により、対物レンズに水滴が付着しても、水滴をすばやく蒸発させることができ、良好なスポット形成することができる。
図９は本発明の実施形態に係る光ディスク装置のブロック図である。この構成は、全ての制御を司る中央制御部６０と、スピンドルモータ６２の回転制御をするスピンドル制御部６１と、ディスク回転するスピンドルモータ６２と、対物レンズの光吸収発熱体を照射するランプ６４と、そのランプのＯＮ／ＯＦＦを制御するランプ制御部６３と、対物レンズ３５をフォーカス方向に移動するフォーカスアクチュエータ３６と、それを制御するフォーカス制御部６５と、対物レンズ３５をトラック方向に移動するトラックアクチェータを制御するトラック制御部６６と、キャリッジアクチュエータ７３を制御するキャリッジ制御部６８と、ＬＤ７１を制御するＬＤ制御部７４から構成されている。図８のブロック図において、外部から入力された記録データを書き込み信号に変換する信号変調部を追加し、ＬＤ制御部７４に接続することで、追記および書換が可能な光ディスク装置とすることができる。
以上のように、光ディスク装置の光ピックアップに本発明の対物レンズを使用することにより、周囲環境の変動に対して強い光ディスク装置を実現することができる。そして、従来の構成要素以外に、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源が必要であるため、環境変動に強い光ディスク装置を実現することができる。また、外部のＰＣ等からデータのコピーやファイルの保存のために、追記型光記録媒体または書換型光記録媒体を用意することができれば、更に装置のバリエーションが拡がる。そこで、本発明の光ピックアップモジュールを備えた現状の装置に追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録する信号に変換する信号処理部を更に備えることにより実現可能となる。これにより、装置のバリエーションを拡げることができる。
【００１５】
図１０は本発明の実施形態に係る光ピックアップモジュールの構成図である。本発明の光ピックアップモジュールの別の形態を示す図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。図７で示した光ピックアップモジュールに可動範囲の大きい粗動アクチュエータ４５が追加されている。粗動アクチュエータ４５によって、ＬＤ３０からのレーザ光が対物レンズ３５に形成してある光吸収発熱体に照射する位置まで対物レンズを移動することができる。従って、対物レンズ３５に曇りが生じた際には粗動アクチュエータ４５で対物レンズ３５を大きく移動して、ＬＤ３０からのレーザ光を対物レンズ３５の光吸収発熱体に照射して、対物レンズの温度を上昇させて、対物レンズ３５の曇りを除去することができ、光ディスク装置内に光吸収発熱体照射用のランプを別途設ける必要がない。粗動アクチュエータ４５はトラックやフォーカスを制御するアクチュエータ３６に比べて精度や応答性を必要とせず、非常に簡素なもので良い。
以上のように、光ピックアップモジュールは独立した機能を有するモジュールである。その構成は本発明の対物レンズと、レンズを駆動するアクチュエータと、記録再生のための光源と、本発明の対物レンズの結露を除去するために、光吸収発熱体に光を照射する光源と、検出器、光学系から構成されているので、周囲環境の変動に対して強い記録再生が可能となる。また、光ディスクを使用した装置は、そのディスクの記録再生のために必ず何らかの光源が必要である。本発明の前記光吸収発熱体も光により発熱するため、その光源が必要となる。しかし、光源が２種類必要となり、コスト的にも構造的にも不利である。そこで、信号の記録再生用光源を前記光吸収発熱体に光を照射する光源として兼用することにより、光源を減らすことができる。これにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１、１２の発明によれば、対物レンズの光路領域以外の一部または全部に、光を吸収することにより発熱する光吸収発熱体を形成することにより、電源も配線も必要とせず、レンズの結露を除去することができる。
また請求項２では、前記対物レンズの材質が有する熱伝導率より高い熱伝導率を有し前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる薄膜を、前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に形成された前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することにより、レンズ光路領域の結露を迅速に除去することができる。
また請求項３では、前記対物レンズ全面に形成された第１の薄膜と、該第１の薄膜上に前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に前記光吸収発熱体を形成し、前記第１の薄膜と屈折率が異なり前記対物レンズの材質が有する熱伝導率より高い熱伝導率を有し前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる第２の薄膜を、前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することにより、レンズ表面の反射を防ぎ光入射効率を高めることができる。
また請求項４では、前記第１の薄膜が酸化セリウムであり、前記第２の薄膜がダイヤモンドライクカーボンを使用することにより、結露の除去と表面保護の両方を実現することができる。
【００１７】
また請求項５では、前記対物レンズが、少なくとも２枚以上のレンズで構成されているので、開口数を高くでき、記録媒体の記録密度を高くすることができる。
また請求項６では、前記対物レンズ同士が接着剤により貼り合わされた構造であるので、安いコストで製造することができる。
また請求項７では、前記対物レンズの製造方法において、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズ形成および前記光吸収発熱体形成をウエハプロセスにて行うことにより、既存の設備が使用でき、製造コストの低減と大量生産をすることができる。
また請求項８では、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズと、該対物レンズを記録媒体の深さ方向若しくは半径方向に移動するアクチュエータと、前記記録媒体上のピットを照射する光源と、該光源からの光を前記対物レンズに導く照明光学系と、前記記録媒体上のピットからの反射信号を検出する検出器と、該検出器へ光を導く検出光学系とを備えたことにより、周囲環境の変動に対して強い記録再生が可能となる。
また請求項９では、請求項８に記載の光ピックアップモジュールと、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源と、レーザダイオードを駆動する駆動部と、光記録媒体を回転させる回転機構と、検出系で検出したフォーカス信号をもとにフォーカスアクチュエータを駆動するフォーカス制御部と、検出系で検出したトラック信号をもとにトラックアクチュエータを駆動するトラック制御部と、前記光記録媒体に記録されたデータを再生する信号再生部とを備えたことにより、環境変動に強い光ディスク装置を実現することができる。
また請求項１０では、外部から入力されたデータをもとに追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録する信号に変換する信号処理部を更に備えたことにより、装置のバリエーションを拡げることができる。
また請求項１１では、信号の記録再生用光源と前記光吸収発熱体に光を照射する光源とを同一のものにすることにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図２】本発明の第１のレンズと光吸収発熱体を形成した石英ガラスウエハの図である。
【図３】本発明の第２のレンズと光吸収発熱体を形成した石英ガラスウエハの図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光ピックアップモジュールの構成図である。
【図８】本発明の実施形態に係る光ディスク装置の斜視図である。
【図９】本発明の実施形態に係る光ディスク装置のブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る光ピックアップモジュールの構成図である。
【図１１】従来例における結露除去装置の断面図である。
【図１２】従来例における結露除去装置の断面図である。
【図１３】従来例における対物レンズの構成図である。
【符号の説明】
１ 第１のレンズ、２ 光吸収発熱体、３ 接着剤、４ 第２のレンズ、５、６ 基板、８ 光吸収発熱体、９ 光吸収発熱体、１０ 光吸収発熱体
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ用対物レンズに関し、さらに詳しくは、対物レンズ表面に付着した結露を除去する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置は、音楽の記録再生装置にとどまらず、画像の記録再生装置、あるいは情報記憶装置などにも使用され広く普及している。近年では、音楽・画像の記録再生装置や情報記憶装置のモバイル化が進む中で、光ディスクの大容量化（高記録密度化）が要求される一方、高い信頼性も要求されている。
これにより、据置型の装置の場合に比べて光ディスク装置が外部環境の急激な変動、特に湿度や温度の急激な変動にさらされる機会が非常に多くなっている。湿度や温度の急激な変動は、光ディスク装置の対物レンズを始めとする光学部品等に結露を生じさせ、対物レンズ等へ付着した水分は細かな水滴となり、いわゆる“曇り”が生じて、情報の記録再生を妨げ、光ディスク装置の信頼性を大きく損ねてしまう結果となる。
対物レンズの曇りに対して従来の特開平５−１５１６０１号公報の光ディスク装置では、図１１に示すようにブラシ（繊維毛）１０２と、それを駆動するアクチュエータ１０１を備え、対物レンズ１００の結露をブラシの駆動で除去したり、あるいは、特開平６−７６３３３号公報では、図１２に示すように、対物レンズ１１０表面に導電薄膜１２０を設け、導電薄膜１２０に通電し、対物レンズ１１０を加熱することにより、対物レンズ１１０の結露を除去することがなされている。一方、光ディスクの大容量化に対しては特開２０００−１３１５０８公報では、図１３に示すように対物レンズを第１のレンズ１３０と第２のレンズ１４０の２つのレンズで構成し、開口数（ＮＡ）を大きくしたり、あるいは、近接場光を利用することで、記録密度を高くするようなことがなされている。また、同一出願人により、対物レンズ表面に光触媒材料（酸化チタン）をコーティングし、光励起により超親水性にすることにより、超親水性となった対物レンズ表面に環境変動で水分が付着しても、水滴とならずに薄い水膜となるためレンズに曇りは発生せず、レンズとして機能する技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開２０００−１３１５０８公報の対物レンズでは、非常に記録密度を高くすることができるが、レンズの曇りに対する対策手段を備えておらず、信頼性に乏しいものとなっている。これに対して、特開平５−１５１６０１号公報のようにブラシとブラシを駆動するアクチュエータを備えたものは、ＣＤやＤＶＤの光ピックアップのように対物レンズが単レンズであり、比較的構成が簡単な場合には有効ではあるが、特開２０００−１３１５０８公報の対物レンズのように比較的レンズ構成が複雑な場合には、あまり有効ではない。特に２つのレンズが向き合った面の曇りはブラシの駆動での除去が困難といった問題があった。
また、特開平６−７６３３３号公報のように対物レンズ表面に導電薄膜を設けたものは、通電するための配線も設ける必要があり、特開２０００−１３１５０８公報の対物レンズのように比較的レンズ構成が複雑な場合には、あまり有効ではない。
本発明は、かかる課題に鑑み、レンズ表面に光吸収発熱体を形成し、その発熱によりレンズ表面の結露を除去する光ピックアップ用対物レンズを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、記録媒体上に光情報を記録、再生する光ピックアップ用対物レンズにおいて、該対物レンズの光路領域以外の一部または全部に、光を吸収することにより発熱する光吸収発熱体を配置したことを特徴とする。
レンズ表面の結露は、レンズの表面温度と外気との温度差が急激に変化した場合に発生する。また、湿度の高い環境においても空気中の水分がレンズ表面に付着してレンズを曇らす原因となっている。この対策として従来より、メカ的にブラシ等でレンズ表面の水滴を除去したり、あるいは、レンズを発熱体により暖めて水滴を蒸発させていた。これらの方法はそれなりの効果はあるが、レンズ構造が変化した場合に効果を発揮できなかったり、実現のために構造的な複雑さを要求されていた。特に、後者の場合、発熱体への配線の複雑さや、発熱体の電源が必要である等の問題があった。そこで、前記の問題点を解消するために、電源も配線も必要とせず、結露を除去するためにレンズの光路領域以外を光吸収発熱体により覆い、この問題点解消を図っている。
かかる発明によれば、対物レンズの光路領域以外の一部または全部に、光を吸収することにより発熱する光吸収発熱体を形成することにより、電源も配線も必要とせず、レンズの結露を除去することができる。
請求項２では、前記対物レンズの材質が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し且つ前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる薄膜を、前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に形成された前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することも本発明の有効な手段である。
請求項１では、光吸収発熱体をレンズの光路領域以外に形成して、レンズに入射あるいはレンズから出射する光束を遮らないように考慮されていた。しかし、最も結露を除去したい部分はこの光路上であり、光吸収発熱体が光を吸収してからレンズが加熱されるまである程度の時間がかかってしまう。この時間を可能な限り短縮するために、レンズの熱伝導率より高い熱伝導率を有し、しかも、記録再生の光源波長を透過させる材質で前記光吸収発熱体を含むレンズ全面を覆うようにして、前記光吸収発熱体の熱をレンズの光路領域に可能な限り早く伝達するようにする。かかる技術手段によれば、前記対物レンズの材質が有する熱伝導率より高い熱伝導率を有し前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる薄膜を、前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に形成された前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することにより、レンズ光路領域の結露を迅速に除去することができる。
【０００５】
請求項３は、前記対物レンズ全面に形成された第１の薄膜と、該第１の薄膜上に前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に前記光吸収発熱体を配置し、前記第１の薄膜と屈折率が異なり前記対物レンズの材質が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し且つ前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる第２の薄膜を、前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することも本発明の有効な手段である。
レンズ表面に薄膜を形成すると表面で光が反射して光入射効率を低下してしまう。それを防ぐには、屈折率の異なる薄膜をさらに重ねてコーティングすることにより防ぐことができる。かかる技術手段によれば、前記対物レンズ全面に形成された第１の薄膜と、該第１の薄膜上に前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に前記光吸収発熱体を形成し、前記第１の薄膜と屈折率が異なり前記対物レンズの材質が有する熱伝導率より高い熱伝導率を有し前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる第２の薄膜を、前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することにより、レンズ表面の反射を防ぎ光入射効率を高めることができる。
請求項４は、前記第１の薄膜が酸化セリウムであり、前記第２の薄膜がダイヤモンドライクカーボンであることも本発明の有効な手段である。
第１の薄膜の役目は、第２の薄膜と屈折率が異なることが必要であり、それには酸化セリウムが適している。第２の薄膜は光吸収発熱体の熱を効率よく伝導するために、熱伝導率が高い材質であることが重要であり、しかも、表面に傷がつきにくい、硬度の高い材質が好ましい。かかる技術手段によれば、前記第１の薄膜が酸化セリウムであり、前記第２の薄膜がダイヤモンドライクカーボンを使用することにより、結露の除去と表面保護の両方を実現することができる。
【０００６】
請求項５は、前記対物レンズが、少なくとも２枚以上のレンズで構成されていることも本発明の有効な手段である。
レンズの開口数（ＮＡ）値を大きくするためには、屈折率の異なる複数のレンズを使用することが有効である。また、レンズ特有の収差を複数のレンズで打ち消し合う効果も期待できる。かかる技術手段によれば、前記対物レンズが、少なくとも２枚以上のレンズで構成されているので、開口数を高くでき、記録媒体の記録密度を高くすることができる。
請求項６は、前記対物レンズを構成する前記２枚以上のレンズ同士が接着剤により貼り合わされた構造であることも本発明の有効な手段である。
レンズの製造工程では基板上に形成された第１の多数のレンズと、別の基板上に形成された第２の多数のレンズを製造し、その基板をアライメントで位置あわせして重ねて構成している。そして、接着剤で両者を接着している。かかる技術手段によれば、前記対物レンズ同士が接着剤により貼り合わされた構造であるので、安いコストで製造することができる。
請求項７は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズおよび前記光吸収発熱体がウエハプロセスにて製造されることを特徴とする。
レンズ及びレンズ上に形成する薄膜は、半導体形成プロセスにより形成することができる。つまり、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程によりレンズを形成し、薄膜は真空蒸着技術により形成することができる。かかる発明によれば、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズおよび前記光吸収発熱体がウエハプロセスにて製造されることにより、既存の設備が使用でき、製造コストの低減と大量生産をすることができる。
【０００７】
請求項８は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズと、該対物レンズを記録媒体の深さ方向若しくは半径方向に移動するアクチュエータと、前記記録媒体上に情報を記録、再生する記録再生用光源と、該記録再生用光源からの光を前記対物レンズに導く照明光学系と、前記記録媒体上のピットからの反射信号を検出する検出器と、該検出器へ光を導く検出光学系と、を備えたことを特徴とする。
光ピックアップモジュールは独立した機能を有するモジュールである。その構成は本発明の対物レンズと、レンズを駆動するアクチュエータと、記録再生のための光源と、本発明の対物レンズの結露を除去するために、光吸収発熱体に光を照射する光源と、検出器、光学系から構成されている。かかる発明によれば、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズと、該対物レンズを記録媒体の深さ方向若しくは半径方向に移動するアクチュエータと、前記記録媒体上に情報を記録、再生する記録再生用光源と、該記録再生用光源からの光を前記対物レンズに導く照明光学系と、前記記録媒体上のピットからの反射信号を検出する検出器と、該検出器へ光を導く検出光学系と、を備えたことにより、周囲環境の変動に対して強い記録再生が可能となる。
請求項９は、請求項８に記載の光ピックアップモジュールと、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源と、レーザダイオードを駆動する駆動部と、光記録媒体を回転させる回転機構と、検出系で検出したフォーカス信号をもとにフォーカスアクチュエータを駆動するフォーカス制御部と、検出系で検出したトラック信号をもとにトラックアクチュエータを駆動するトラック制御部と、前記光記録媒体に記録されたデータを再生する信号再生部とを備えたことを特徴とする。
光ディスク装置の光ピックアップに本発明の対物レンズを使用することにより、周囲環境の変動に対して強い光ディスク装置を実現することができる。そして、従来の構成要素以外に、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源が必要である。かかる技術手段によれば、請求項８に記載の光ピックアップモジュールと、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源と、レーザダイオードを駆動する駆動部と、光記録媒体を回転させる回転機構と、検出系で検出したフォーカス信号をもとにフォーカスアクチュエータを駆動するフォーカス制御部と、検出系で検出したトラック信号をもとにトラックアクチュエータを駆動するトラック制御部と、前記光記録媒体に記録されたデータを再生する信号再生部とを備えたことにより、環境変動に強い光ディスク装置を実現することができる。
【０００８】
請求項１０は、外部から入力されたデータをもとに追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録可能な信号に変換する信号処理部を更に備えたことを特徴とする。
外部のＰＣ等からデータのコピーやファイルの保存のために、追記型光記録媒体または書換型光記録媒体を用意することができれば、更に装置のバリエーションが拡がる。そこで、本発明の光ピックアップモジュールを備えた現状の装置に追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録する信号に変換する信号処理部を更に備えることにより実現可能となる。かかる発明によれば、外部から入力されたデータをもとに追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録可能な信号に変換する信号処理部を更に備えたことにより、装置のバリエーションを拡げることができる。
請求項１１は、前記記録再生用光源と前記光吸収発熱体に光を照射する光源とが同一のものであることも本発明の有効な手段である。
光ディスクを使用した装置は、そのディスクの記録再生のために必ず何らかの光源が必要である。本発明の前記光吸収発熱体も光により発熱するため、その光源が必要となる。しかし、光源が２種類必要となり、コスト的にも構造的にも不利である。そこで、信号の記録再生用光源を前記光吸収発熱体に光を照射する光源として兼用することにより、光源を減らすことができる。かかる技術手段によれば、信号の記録再生用光源と前記光吸収発熱体に光を照射する光源とを同一のものにすることにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
請求項１２は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズに形成した前記光吸収発熱体に光を照射して前記対物レンズの温度を上昇させ、前記対物レンズ表面に付着した結露を除去することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項１と同様な作用効果を奏する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。本実施形態の対物レンズは第１のレンズ１が形成された基板５と、第２のレンズ４が形成された基板６と、基板５と基板６とを貼り合わせて固定する接着剤３と、第１のレンズ１と第２のレンズ４の光路を遮らない位置に形成され、基板５の外側周辺には光吸収発熱体２、内側に光吸収発熱体９が形成され、基板６の外側周辺には光吸収発熱体１０、内側に光吸収発熱体８が形成されている。図１では光吸収発熱体を図の位置に形成しているが、光路を遮らない位置であればどこでも構わない。この構成により、第１のレンズ１と第２のレンズ４の光路を遮らないようにして、光吸収発熱体２、９、１０、８が形成されているので、結露が発生した場合、光吸収発熱体２、９、１０、８の全てに光を照射することにより、それぞれの光吸収発熱体から発熱して、レンズを加熱して結露を除去することができる。特に、基板５と６に挟まれた空間７内の結露は、光吸収発熱体８、９により内部を加熱することにより除去可能であり、従来のブラシによる方法では不可能であった結露も除去することができる。
以上のように、レンズ表面の結露は、レンズの表面温度と外気との温度差が急激に変化した場合に発生する。また、湿度の高い環境においても空気中の水分がレンズ表面に付着してレンズを曇らす原因となっている。この対策として従来より、メカ的にブラシ等でレンズ表面の水滴を除去したり、あるいは、レンズを発熱体により暖めて水滴を蒸発させていた。これらの方法はそれなりの効果はあるが、レンズ構造が変化した場合に効果を発揮できなかったり、実現のために構造的な複雑さを要求されていた。特に、後者の場合、発熱体への配線の複雑さや、発熱体の電源が必要である等の問題があった。そこで、前記の問題点を解消するために、本発明では、電源も配線も必要とせず、結露を除去するためにレンズの光路領域以外を光吸収発熱体を形成し、この問題点の解消を図っている。これにより、電源も配線も必要とせず、レンズの結露を除去することができる。
【００１０】
次に、本実施形態の対物レンズの製造方法について説明する。尚、図示は省略して説明する。まず、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程により、石英ガラスウエハにレンズ形状を形成する。フォトリソ工程でのフォトレジストによるレンズ形状の形成は、一般的なフォトリソグラフィ工程（レジスト塗布、露光、現像）で円筒状のレジストパターンを形成した後、レジストが溶融する温度でベークすることでレジストが球面形状になるリフロー法で行うことができる。その他にも、露光の際に、レンズ形状に対応した光量分布が生じるような手法、例えば、レンズ形状に対応した濃度分布を持つグレイスケールマスクなど用いることなどでも、レンズ形状のレジストパターンを形成することができ、このような手法では、球面形状だけでなく、任意の非球面形状も形成することができる。レジストによりレンズパターンを形成した石英ガラスウエハをＣＦ４やＣ４Ｆ８、ＣＨＦ３などのフロロカーボンガスを用いてドライエッチングすることにより、レジストのレンズパターンが石英ガラスウエハに転写され、石英ガラスウエハにレンズ形状を形成することができる。本実施形態では、ドライエッチング装置としてＥＣＲエッチング装置を用いているが、ＩＣＰエッチング装置など他のエッチング装置でも構わない。
次に、レンズを形成した石英ガラスウエハに光吸収発熱体を形成する。光吸収発熱体の形成は、一般的な成膜方法とフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程で行うことができる。本実施形態では光吸収発熱体としてチタンを用いている。チタンの成膜は真空蒸着で行い、フォトリソグラフィによるパターニング後、ＣＣｌ４を用いたドライエッチングを行い、レンズとして有効な領域のチタン薄膜を除去する。レンズ形状の形成および光吸収発熱体の形成は、第１のレンズ１と第２のレンズ４で別々の石英ガラスウエハに形成する。図２は第１のレンズ１と光吸収発熱体９を形成した石英ガラスウエハ１２で、図３は第２のレンズ４と光吸収発熱体８を形成した石英ガラスウエハ１４である。それぞれの石英ガラスウエハにはアライメントマーク１、１３も形成しており、最後に２つの石英ガラスウエハを貼り合わせ、ダイシングソーで分割する。本実施形態では光吸収発熱体としてチタンを用いているが他の材料でも良い。
このように、レンズ及びレンズ上に形成する薄膜は、半導体形成プロセスにより形成することができる。つまり、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程によりレンズを形成し、薄膜は真空蒸着技術により形成することができる。これにより、既存の設備が使用でき、製造コストの低減と大量生産をすることができる。
【００１１】
以上のように、対物レンズのレンズ以外の領域に光吸収発熱体を形成することで、温度や湿度などの急激な変動により、対物レンズに水滴が付着して曇りが生じても、光吸収発熱体に光を照射し、発生した熱で対物レンズの温度を上昇させることで、対物レンズに付着した水分を蒸発させ、対物レンズの曇りを除去することができる。また、本発明はＣＤやＤＶＤなどの単レンズで構成される光ピックアップ用対物レンズにおいても有効である。しかしながら、光ディスクの大容量化（高記録密度化）を実現するためには対物レンズで集光されるスポットを小さくする必要があり、対物レンズの開口数（ＮＡ）大きくしなければならず、開口数の大きな対物レンズを単レンズで構成するのは困難であるため、本実施形態で説明したような２枚以上のレンズで構成される場合が多い。このように複雑な構成の対物レンズにおいては、ブラシなどで水滴を除去するのは非常に難しく、本実施形態の方法は非常に有効である。
【００１２】
図４は本発明の第２の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。この対物レンズでは第２の対物レンズ１９に高屈折率材料を埋め込んで第３のレンズ１６とし、さらに対物レンズの開口数を大きくしたものである。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。
図５は本発明の第３の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズである。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。図５の対物レンズは第１の実施形態で示した図１の対物レンズのレンズ領域および光吸収発熱体上にレンズ材質の石英ガラスより熱伝導率の高いダイヤモンドライクカーボン薄膜（以下、ＤＬＣ膜と記す）を形成したものである。つまり、基板５の表面にはＤＬＣ膜２１、内側にはＤＬＣ膜２０を形成し、基板６の表面にはＤＬＣ膜２３、内側にはＤＬＣ膜２４が形成されている。このような構成にすることで、光吸収発熱体で発生した熱で効率良く対物レンズの温度を上昇させることができるので、対物レンズに結露が生じた際にも、迅速に結露を除去することができる。また、ダイヤモンドライクカーボン膜は非常に硬い膜であり、レンズ表面が傷などの損傷を受けるのを防ぐ、保護膜としても役割も果たしている。
光吸収発熱体をレンズの光路領域以外に形成して、レンズに入射あるいはレンズから出射する光束を遮らないように考慮されていた。しかし、最も結露を除去したい部分はこの光路上であり、光吸収発熱体が光を吸収してからレンズが加熱されるまである程度の時間がかかってしまう。この時間を可能な限り短縮するために、レンズの熱伝導率より高い熱伝導率を有し、しかも、記録再生の光源波長を透過させる材質で前記光吸収発熱体を含むレンズ全面を覆うようにして、前記光吸収発熱体の熱をレンズの光路領域に可能な限り早く伝達するようにする。これにより、レンズ光路領域の結露を迅速に除去することができる。
製造方法は、第１の実施形態と同様に、石英ガラスウエハにレンズ形状と光吸収発熱体を形成した後、ウエハのままでプラズマＣＶＤ法によりダイヤモンドライクカーボン膜を形成する。その後も、第１の実施形態と同様に貼り合わせを行い、ダイシングにより分割する。
【００１３】
図６は本発明の第４の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズである。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。ＤＬＣ薄膜と屈折率の異なる膜とで多層膜を形成することで、反射防止膜としても機能することができる。つまり、基板５の表面にはＤＬＣ膜２１の下層にＣｅＯ２膜３０、内側にはＤＬＣ膜２０の下層にＣｅＯ２膜３１を形成し、基板６の表面にはＤＬＣ膜２３の下層にＣｅＯ２膜３３、内側にはＤＬＣ膜２４の下層にＣｅＯ２膜３２が形成されている。本実施例ではＤＬＣ薄膜と屈折率の異なる膜としてＣｅＯ２膜を使用している。記録再生用光源として、波長６５０ｎｍのＬＤを使用し、屈折率が１．７４のＤＬＣ膜を用いた場合、レンズの材質である石英ガラスの屈折率は１．４５であり、また、ＣｅＯ２膜の屈折率は２．２であるので、まず石英ガラス表面にＣｅＯ２膜を２９５ｎｍ成膜し、その上にＤＬＣ膜を３７０ｎｍ成膜すると多層反射防止膜として機能する。
図７は本発明の実施形態に係る光ピックアップモジュールの構成図である。この構成は、光源としてのレーザダイオード３０と、この光束を平行光にするコリメートレンズ３１と、ビームを整形するビーム整形プリズム３２と、ビームの往路と復路を偏向する偏向ビームスプリッタ３３と、往路のビームの位相を９０度移相するλ／４板３４と、そのビームを９０度折り曲げる立ち上げミラー３７と、本発明の対物レンズ３５と、そのレンズをトラック方向とフォーカス方向に移動するアクチュエータ３６と、偏向ビームスプリッタ３３により偏向された復路のビームをトラックデータとフォーカスデータに偏向するビームスプリッタ３８と、トラックデータのビームを集光する検出レンズ３９と、そのビームからトラックデータを検出する分割ＰＤ４３と、ビームスプリッタ３８により偏向されたフォーカスデータを集光する検出レンズ４０と、そのビームを補正するシリンドリカルレンズ４１と、不要な光束をカットするナイフエッジ４４と、フォーカスデータを検出する分割ＰＤ４２から構成されている。
【００１４】
図８は本発明の実施形態に係る光ディスク装置の斜視図である。この構成は、光ピックアップモジュール４５が、スピンドルモータ５０により回転される図示しない光ディスクの半径方向に移動するキャリッジアクチュエータ５２に取り付けられており、また、装置内には対物レンズ３５に形成した光吸収発熱体に光を照射するためのランプ５１を備えている。光ピックアップモジュール４５をランプ５１の下に移動し、ランプ５１を点灯させて、対物レンズに形成してある光吸収発熱体に光を照射して発熱させることで、対物レンズの温度が上昇する。従って、環境の変動等により、対物レンズに水滴が付着しても、水滴をすばやく蒸発させることができ、良好なスポット形成することができる。
図９は本発明の実施形態に係る光ディスク装置のブロック図である。この構成は、全ての制御を司る中央制御部６０と、スピンドルモータ６２の回転制御をするスピンドル制御部６１と、ディスク回転するスピンドルモータ６２と、対物レンズの光吸収発熱体を照射するランプ６４と、そのランプのＯＮ／ＯＦＦを制御するランプ制御部６３と、対物レンズ３５をフォーカス方向に移動するフォーカスアクチュエータ３６と、それを制御するフォーカス制御部６５と、対物レンズ３５をトラック方向に移動するトラックアクチェータを制御するトラック制御部６６と、キャリッジアクチュエータ７３を制御するキャリッジ制御部６８と、ＬＤ７１を制御するＬＤ制御部７４から構成されている。図８のブロック図において、外部から入力された記録データを書き込み信号に変換する信号変調部を追加し、ＬＤ制御部７４に接続することで、追記および書換が可能な光ディスク装置とすることができる。
以上のように、光ディスク装置の光ピックアップに本発明の対物レンズを使用することにより、周囲環境の変動に対して強い光ディスク装置を実現することができる。そして、従来の構成要素以外に、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源が必要であるため、環境変動に強い光ディスク装置を実現することができる。また、外部のＰＣ等からデータのコピーやファイルの保存のために、追記型光記録媒体または書換型光記録媒体を用意することができれば、更に装置のバリエーションが拡がる。そこで、本発明の光ピックアップモジュールを備えた現状の装置に追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録する信号に変換する信号処理部を更に備えることにより実現可能となる。これにより、装置のバリエーションを拡げることができる。
【００１５】
図１０は本発明の実施形態に係る光ピックアップモジュールの構成図である。本発明の光ピックアップモジュールの別の形態を示す図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。図７で示した光ピックアップモジュールに可動範囲の大きい粗動アクチュエータ４５が追加されている。粗動アクチュエータ４５によって、ＬＤ３０からのレーザ光が対物レンズ３５に形成してある光吸収発熱体に照射する位置まで対物レンズを移動することができる。従って、対物レンズ３５に曇りが生じた際には粗動アクチュエータ４５で対物レンズ３５を大きく移動して、ＬＤ３０からのレーザ光を対物レンズ３５の光吸収発熱体に照射して、対物レンズの温度を上昇させて、対物レンズ３５の曇りを除去することができ、光ディスク装置内に光吸収発熱体照射用のランプを別途設ける必要がない。粗動アクチュエータ４５はトラックやフォーカスを制御するアクチュエータ３６に比べて精度や応答性を必要とせず、非常に簡素なもので良い。
以上のように、光ピックアップモジュールは独立した機能を有するモジュールである。その構成は本発明の対物レンズと、レンズを駆動するアクチュエータと、記録再生のための光源と、本発明の対物レンズの結露を除去するために、光吸収発熱体に光を照射する光源と、検出器、光学系から構成されているので、周囲環境の変動に対して強い記録再生が可能となる。また、光ディスクを使用した装置は、そのディスクの記録再生のために必ず何らかの光源が必要である。本発明の前記光吸収発熱体も光により発熱するため、その光源が必要となる。しかし、光源が２種類必要となり、コスト的にも構造的にも不利である。そこで、信号の記録再生用光源を前記光吸収発熱体に光を照射する光源として兼用することにより、光源を減らすことができる。これにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１、１２の発明によれば、対物レンズの光路領域以外の一部または全部に、光を吸収することにより発熱する光吸収発熱体を形成することにより、電源も配線も必要とせず、レンズの結露を除去することができる。
また請求項２では、前記対物レンズの材質が有する熱伝導率より高い熱伝導率を有し前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる薄膜を、前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に形成された前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することにより、レンズ光路領域の結露を迅速に除去することができる。
また請求項３では、前記対物レンズ全面に形成された第１の薄膜と、該第１の薄膜上に前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に前記光吸収発熱体を形成し、前記第１の薄膜と屈折率が異なり前記対物レンズの材質が有する熱伝導率より高い熱伝導率を有し前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる第２の薄膜を、前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することにより、レンズ表面の反射を防ぎ光入射効率を高めることができる。
また請求項４では、前記第１の薄膜が酸化セリウムであり、前記第２の薄膜がダイヤモンドライクカーボンを使用することにより、結露の除去と表面保護の両方を実現することができる。
【００１７】
また請求項５では、前記対物レンズが、少なくとも２枚以上のレンズで構成されているので、開口数を高くでき、記録媒体の記録密度を高くすることができる。
また請求項６では、前記対物レンズ同士が接着剤により貼り合わされた構造であるので、安いコストで製造することができる。
また請求項７では、前記対物レンズの製造方法において、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズ形成および前記光吸収発熱体形成をウエハプロセスにて行うことにより、既存の設備が使用でき、製造コストの低減と大量生産をすることができる。
また請求項８では、請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズと、該対物レンズを記録媒体の深さ方向若しくは半径方向に移動するアクチュエータと、前記記録媒体上のピットを照射する光源と、該光源からの光を前記対物レンズに導く照明光学系と、前記記録媒体上のピットからの反射信号を検出する検出器と、該検出器へ光を導く検出光学系とを備えたことにより、周囲環境の変動に対して強い記録再生が可能となる。
また請求項９では、請求項８に記載の光ピックアップモジュールと、対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源と、レーザダイオードを駆動する駆動部と、光記録媒体を回転させる回転機構と、検出系で検出したフォーカス信号をもとにフォーカスアクチュエータを駆動するフォーカス制御部と、検出系で検出したトラック信号をもとにトラックアクチュエータを駆動するトラック制御部と、前記光記録媒体に記録されたデータを再生する信号再生部とを備えたことにより、環境変動に強い光ディスク装置を実現することができる。
また請求項１０では、外部から入力されたデータをもとに追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録する信号に変換する信号処理部を更に備えたことにより、装置のバリエーションを拡げることができる。
また請求項１１では、信号の記録再生用光源と前記光吸収発熱体に光を照射する光源とを同一のものにすることにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図２】本発明の第１のレンズと光吸収発熱体を形成した石英ガラスウエハの図である。
【図３】本発明の第２のレンズと光吸収発熱体を形成した石英ガラスウエハの図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光ピックアップ用対物レンズの断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光ピックアップモジュールの構成図である。
【図８】本発明の実施形態に係る光ディスク装置の斜視図である。
【図９】本発明の実施形態に係る光ディスク装置のブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る光ピックアップモジュールの構成図である。
【図１１】従来例における結露除去装置の断面図である。
【図１２】従来例における結露除去装置の断面図である。
【図１３】従来例における対物レンズの構成図である。
【符号の説明】
１ 第１のレンズ、２ 光吸収発熱体、３ 接着剤、４ 第２のレンズ、５、６ 基板、８ 光吸収発熱体、９ 光吸収発熱体、１０ 光吸収発熱体
Claims (12)
- 記録媒体上に光情報を記録、再生する光ピックアップ用対物レンズにおいて、該対物レンズの光路領域以外の一部または全部に、光を吸収することにより発熱する光吸収発熱体を配置したことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。
- 前記対物レンズの材質が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し且つ前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる薄膜を、前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に形成された前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
- 前記対物レンズ全面に形成された第１の薄膜と、該第１の薄膜上に前記対物レンズの光路領域以外の一部または全部に前記光吸収発熱体を配置し、前記第１の薄膜と屈折率が異なり前記対物レンズの材質が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し且つ前記光ピックアップに使用する光源波長を透過させる第２の薄膜を、前記光吸収発熱体を覆うように前記対物レンズ全面に形成することを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
- 前記第１の薄膜が酸化セリウムであり、前記第２の薄膜がダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
- 前記対物レンズが、少なくとも２枚以上のレンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
- 前記対物レンズを構成する前記２枚以上のレンズ同士が接着剤により貼り合わされた構造であることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ用対物レンズ。
- 請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズおよび前記光吸収発熱体がウエハプロセスにて製造されることを特徴とする光ピックアップ用対物レンズの製造方法。
- 請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズと、該対物レンズを記録媒体の深さ方向若しくは半径方向に移動するアクチュエータと、前記記録媒体上に情報を記録、再生する記録再生用光源と、該記録再生用光源からの光を前記対物レンズに導く照明光学系と、前記記録媒体上のピットからの反射信号を検出する検出器と、該検出器へ光を導く検出光学系と、を備えたことを特徴とする光ピックアップモジュール。
- 請求項８に記載の光ピックアップモジュールと、前記対物レンズに形成した光吸収発熱体に光を照射する光源と、レーザダイオードを駆動する駆動部と、光記録媒体を回転させる回転機構と、検出系で検出したフォーカス信号をもとにフォーカスアクチュエータを駆動するフォーカス制御部と、検出系で検出したトラック信号をもとにトラックアクチュエータを駆動するトラック制御部と、前記光記録媒体に記録されたデータを再生する信号再生部と、を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
- 外部から入力されたデータをもとに追記型光記録媒体または書換型光記録媒体に記録可能な信号に変換する信号処理部を更に備えたことを特徴とする請求項９に記載の光ディスク装置。
- 前記記録再生用光源と前記光吸収発熱体に光を照射する光源とが同一のものであることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光ディスク装置。
- 請求項１乃至６の何れか一項に記載の前記対物レンズに形成した前記光吸収発熱体に光を照射して前記対物レンズの温度を上昇させ、前記対物レンズ表面に付着した結露を除去することを特徴とする対物レンズの結露除去方法。
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