JP4396294B2 - Optical head device - Google Patents
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Description
本発明は、光ディスクなどの光記録媒体の記録および/または再生を行う光ヘッド装置に関する。 The present invention relates to an optical head device that performs recording and / or reproduction of an optical recording medium such as an optical disk.
近年、光ディスク装置が各種開発され使用されており、この光ディスク装置には光ヘッド装置が設けられている。この光ヘッド装置は、通常、光源である半導体レーザーから出射した光を対物レンズで光ディスクの記録面に集光し、その記録面での反射光を再び対物レンズで集め、検出光学系へと導く構成となっている。 In recent years, various types of optical disk devices have been developed and used, and this optical disk device is provided with an optical head device. This optical head device normally collects light emitted from a semiconductor laser as a light source on the recording surface of an optical disk with an objective lens, collects reflected light from the recording surface with an objective lens, and guides it to a detection optical system. It has a configuration.
ところで、この光ヘッド装置の対物レンズには、ガラスやプラスティックが用いられる。特にプラスティックレンズの場合、レンズ成型時に複屈折性が発生する。このリタデーションと遅相軸(光の進む速度が遅い(つまり、屈折率が高い)方位)のレンズ瞳内の分布を、図10と図11に模式的に示す。
これらの図において、矢印の方向が遅相軸βの方向、矢印の長さがリタデーション値の大きさに対応する。図10および図11では、何れも、リタデーションは光軸付近では小さく周辺では大きくなり、遅相軸βの方向は光軸を中心に概ね回転対称となる。遅相軸βの向きは、プラスティック材料や成型条件を変えると、進相軸(光の進む速度が速い(つまり、屈折率が低い)方位)と遅相軸βが入れ替わることがあり、図10や図11のようなレンズが得られる。
By the way, glass or plastic is used for the objective lens of the optical head device. In particular, in the case of a plastic lens, birefringence occurs during lens molding. FIGS. 10 and 11 schematically show the distribution in the lens pupil of the retardation and slow axis (azimuth in which the speed of light travel is slow (that is, the refractive index is high)).
In these figures, the direction of the arrow corresponds to the direction of the slow axis β, and the length of the arrow corresponds to the magnitude of the retardation value. In both FIG. 10 and FIG. 11, the retardation is small near the optical axis and large near the optical axis, and the direction of the slow axis β is approximately rotationally symmetric about the optical axis. The direction of the slow axis β may be switched between the fast axis (the direction in which light travels fast (that is, the refractive index is low)) and the slow axis β when the plastic material and molding conditions are changed. And a lens as shown in FIG. 11 is obtained.
このようなレンズに複屈折性がある場合、直線偏光の光を入射したときには、図12のような非点収差を発生する。これは、レンズ300を透過する光に対する屈折率がレンズ瞳径内で異なることにより光路長の差となり、このため非点収差が発生するものである。なお、この非点収差の方向は入射光の偏光方向をかえると変化する。
When such a lens has birefringence, astigmatism as shown in FIG. 12 occurs when linearly polarized light is incident. This is because the refractive index for light transmitted through the
この非点収差を補正するために、例えばレンズ面形状により非点収差を発生させることにより、複屈折により発生する非点収差とキャンセルする方法などが提案されている。ここで、この複屈折により発生する非点収差は、入射光の偏光方向により変化する。一方、レンズ面形状で発生する非点収差は、偏光方向によっては変化しない。
このような事情から、光ヘッド装置に前述のような複屈折性のある対物レンズを実装する際には、その対物レンズの向きを厳密に制御する必要があり、光ヘッド装置の組み立ての障害となっていた。
ところが、光ヘッド装置での記録および/または再生用の光に円偏光を用いる場合には、非点収差は発生しない。しかしながら、この円偏光入射の際には、例えば図11のような複屈折性を有するレンズ100を透過後の光の偏光状態の1例を、図13に模式的に示したように、この光スポット400では、瞳面内の中心は円偏光状態γであるが、周辺ではほぼ直線に近い楕円偏光状態δへと変化する。また楕円偏光の長軸短軸の向きも面内で変化する。この偏光状態はレンズの持つリタデーションなどにより変化する。このように瞳面内に偏光状態の分布がある場合には、光ディスク面での集光スポット形状が劣化し、再生信号のジッターが劣化したり書き込み特性が劣化する問題があった。
For this reason, when mounting the birefringent objective lens as described above on the optical head device, it is necessary to strictly control the orientation of the objective lens, which is an obstacle to the assembly of the optical head device. It was.
However, astigmatism does not occur when circularly polarized light is used for recording and / or reproducing light in the optical head device. However, when this circularly polarized light is incident, for example, as shown schematically in FIG. 13, an example of the polarization state of the light after passing through the
また、近年、光ヘッド装置に用いる光の波長が短くなる傾向にあることで、同じリタデーション値の対物レンズでも、複屈折の影響が大きくなり問題となっている。さらに、光ディスク装置に高密度ディスクを使用すると、集光スポットに対して光ディスクのピットサイズが小さくなり、スポット形状のマージンが小さいことから、対物レンズの複屈折対策が重要課題となっている。
このように、光ヘッド装置においては、対物レンズの複屈折による集光スポット形状改善の要求が生じている。
In recent years, the wavelength of light used in an optical head device tends to be shortened, so that even an objective lens having the same retardation value has a problem of increased birefringence. Furthermore, when a high-density disk is used in the optical disk apparatus, the pit size of the optical disk is reduced with respect to the focused spot, and the spot shape margin is small.
As described above, in the optical head device, there is a demand for improvement in the shape of the focused spot due to birefringence of the objective lens.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、対物レンズの複屈折による集光スポット形状の劣化を改善できる光ヘッド装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical head device that can improve the deterioration of a focused spot shape due to birefringence of an objective lens.
本発明は、光源と、前記光源から出射する出射光を光記録媒体上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間に設けられた、光の偏光状態を変える位相板と、を備えた光ヘッド装置において、前記対物レンズは、複屈折性を有する材料からなり、前記位相板は、複屈折媒質からなる複屈折媒質層を有するとともに、面内における屈折率の高い遅相軸方向が、前記光の光軸を中心に同心円の接線方向または半径方向に一致し、さらに、前記複屈折媒質の複屈折量Δnと前記複屈折媒質層の厚さの積で表わされるリタデーション値が、前記光軸からの距離により変化し、前記位相板のリタデーション値は、前記対物レンズのリタデーション値の分布をキャンセルする分布状態を有することを特徴とする光ヘッド装置を提供する。 The present invention includes a light source, an objective lens that collects outgoing light emitted from the light source on an optical recording medium, and a phase plate that is provided between the light source and the objective lens and changes the polarization state of light. The objective lens is made of a material having birefringence, and the phase plate has a birefringent medium layer made of a birefringent medium, and has a slow phase having a high refractive index in the plane. A retardation value represented by a product of a birefringence amount Δn of the birefringent medium and a thickness of the birefringent medium layer, the axial direction being coincident with a tangential direction or a radial direction of a concentric circle around the optical axis of the light. but the changes with distance from the optical axis, the retardation value of the phase plate provides an optical head device is characterized by having a distribution you cancel the distributions of retardation values of the objective lens.
また、前記位相板は、前記光軸付近の位相差よりも周辺部の位相差の方が大きい上記の光ヘッド装置を提供する。
The phase plate may provide the above optical head device in which the phase difference in the peripheral portion is larger than the phase difference in the vicinity of the optical axis .
また、前記位相板は、充填材からなる充填媒質層を有し、前記複屈折媒質層は、厚さが前記光軸を中心にして半径方向に異なる凹凸を有するとともに、前記充填媒質層が前記凹凸の窪みに形成され、前記充填材の屈折率は、前記複屈折媒質の常光屈折率n o と異常光屈折率n e のいずれか一方の値と等しいかまたは、前記常光屈折率n o と異常光屈折率n e との間の屈折率を有する上記の光ヘッド装置を提供する。
The phase plate has a filling medium layer made of a filler, the birefringent medium layer has irregularities that differ in thickness in the radial direction around the optical axis, and the filling medium layer is formed in an uneven depression in the refractive index of the filler is equal to any one of the values of the ordinary refractive index n o and extraordinary refractive index n e of the birefringent medium, or, with the ordinary refractive index n o It provides the above optical head device that having a refractive index between the extraordinary refractive index n e.
また、前記複屈折媒質は、液晶を高分子化した高分子液晶である上記の光ヘッド装置を提供する。
Further, the birefringent medium, provides a liquid crystal above optical head device polymeric Ru crystal der that polymer the.
また、前記位相板は、前記光軸を中心とする同心円状または放射状の溝が形成された透明基板を有し、前記溝の上に前記高分子液晶が形成されている上記の光ヘッド装置を提供する。
Further, the phase plate has a transparent substrate which concentric or radial grooves around the optical axis is formed, the optical head device wherein the polymer liquid crystal that has been formed on the groove provide.
また、前記透明基板の屈折率をn a 、前記溝の深さをd、前記高分子液晶の常光屈折率をn o 、前記高分子液晶の異常光屈折率をn e とすると、|n o −n a |・dおよび|n e −n a |・dは、前記光源からの光の波長の10分の1以下である上記の光ヘッド装置を提供する。
Further, the refractive index n a of the transparent substrate, the depth d of the groove, the polymer liquid crystal of the ordinary refractive index n o, when the extraordinary refractive index of the polymer liquid crystal and n e, | n o −n a | · d and | n e −n a | · d provide the above-described optical head device, which is not more than one-tenth of the wavelength of light from the light source .
また、前記位相板は、少なくとも2つの前記複屈折媒質層を積層した上記の光ヘッド装置を提供する。
Further, the phase plate, provides the above optical head device formed by laminating at least two of said birefringent medium layer.
また、前記位相板は、1つの前記複屈折媒質層の遅相軸方向が同じであり、2つの前記複屈折媒質層の遅相軸が45度の角度をなす上記の光ヘッド装置を提供する。
Further, the phase plate, one slow axis direction of the birefringent medium layer are the same, the slow axis of the two said birefringent medium layer provides the above optical head device that forms an angle of 45 degrees .
本発明によれば、光ディスクの記録再生特性の向上に効果があり、特に対物レンズの複屈折による集光スポット形状改善の要求に対して効果がある光ヘッド装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical head device that is effective in improving the recording / reproducing characteristics of an optical disk, and that is particularly effective for the demand for improvement in the shape of a focused spot due to birefringence of an objective lens.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る光ヘッド装置10を示すものである。この光ヘッド装置10は、光源1からの出射光を光記録媒体である光ディスクD上に集光させ、この光ディスクDに情報を記録したり、光ディスクDの情報を再生したりするものであり、光源1と、コリメータレンズ2と、ビームスプリッター3と、1/4波長板4と、位相板5と、対物レンズ6と、光検出系7を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an optical head device 10 according to an embodiment of the present invention. The optical head device 10 collects light emitted from the light source 1 on an optical disc D that is an optical recording medium, records information on the optical disc D, and reproduces information on the optical disc D. A light source 1, a
光源1には、例えば半導体レーザーを使用する。本実施形態の半導体レーザーは、波長λ(例えば、λ=405nm)のコヒーレント光を発振するものであるが、この半導体レーザーは、DVD用の例えば650nm帯やCD用の例えば780nm帯の光を発振するものであってもよいし、異なる波長の複数のレーザーを用いてもよい。
For the light source 1, for example, a semiconductor laser is used. The semiconductor laser of this embodiment oscillates coherent light with a wavelength λ (for example, λ = 405 nm). This semiconductor laser oscillates light in a 650 nm band for DVD or a 780 nm band for CD, for example. Or a plurality of lasers having different wavelengths may be used.
1/4波長板4は、使用しなくてもよいが、使用する場合には1/4波長板4以外の位相差をもつ波長板であってもよい。また、この1/4波長板4と位相板5とを張り合わせるなどー体化してもよく、このような構成にすれば、部品点数を削減できるので好ましい。さらに、本発明における位相板5と1/4波長板4などの均質な波長板のリタデーション値および遅相軸方向をベクトル的に合成して、ひとつの位相板とすることも可能であり、複屈折層を削減でき好ましい。例えば、中心付近のリタデ-ション値が0で、周辺で大きな値をもつ位相板5と1/4波長板4を合成すると、中心付近も1/4波長板相当のリタデーションと遅相軸方向を有するような位相板とすることができ、好ましい。
The quarter-
従って、本実施形態に係る光ヘッド装置10によれば、半導体レーザーから出た光は、コリメータレンズ2、ビームスプリッター3、1/4波長板4、本発明における位相板5、および対物レンズ6を透過し、光ディスクDに集光される。この光ディスクDから反射された光は、対物レンズ6を透過し、位相板5、1/4波長板4、ビームスプリッター3で反射され光検出系7に導かれる。
Therefore, according to the optical head device 10 according to the present embodiment, the light emitted from the semiconductor laser passes through the
次に、本発明における位相板5のリタデーション値(複屈折量Δnとその複屈折媒質の厚さdの積)の大きさと遅相軸方向の面内分布の具体例を、図2と図3に模式的に示した。ここで矢印の方向が遅相軸βの方向、矢印の長さがリタデーションの大きさに対応する。
光源1から出射した光の光軸α中心付近ではリタデーション値は小さく周辺では大きくなり、図2の例では遅相軸βの方向は光軸αを中心とする同心円の接線方向に平行である。一方、図3の例では遅相軸βの方向は光軸αを中心とする同心円の接線方向に垂直である。
Next, specific examples of the magnitude of the retardation value (the product of the birefringence amount Δn and the thickness d of the birefringent medium) and the in-plane distribution in the slow axis direction of the
In the vicinity of the center of the optical axis α of the light emitted from the light source 1, the retardation value is small and large in the periphery. In the example of FIG. 2, the direction of the slow axis β is parallel to the tangential direction of the concentric circle centered on the optical axis α. On the other hand, in the example of FIG. 3, the direction of the slow axis β is perpendicular to the tangential direction of the concentric circle with the optical axis α as the center.
前述のように、対物レンズ6の材質にプラスティックを使用した場合には、レンズの成型時に複屈折が発生する。このリタデーション値と遅相軸βのレンズ瞳内の分布を模式的に示したものが、[背景技術]の欄で説明した図10と図11である。ここで、矢印の方向が遅相軸βの方向、矢印の長さがリタデーション値の大きさに対応する。 As described above, when plastic is used as the material of the objective lens 6, birefringence occurs when the lens is molded. FIGS. 10 and 11 described in the “Background Art” column schematically show the distribution of the retardation value and the slow axis β in the lens pupil. Here, the direction of the arrow corresponds to the direction of the slow axis β, and the length of the arrow corresponds to the magnitude of the retardation value.
本発明では、この対物レンズ6のリタデーション値分布を、位相板5の有するリタデーション値分布でキャンセルさせることにより、光ディスクDの盤面上での光の集光スポット形状を改善させる。例えば、図10のようなレンズ100に複屈折性がある場合には、図3のようなリタデーション値分布を持つ位相板5(5A)を組み合わせ、図11のようなレンズ200に複屈折性がある場合には、図2のようなリタデーション値分布を持つ位相板5(5B)を組み合わせることで、対物レンズ6と位相板5とのリタデーションをキャンセル(相殺)できる。
In the present invention, the retardation value distribution of the objective lens 6 is canceled by the retardation value distribution of the
また、本発明における位相板5のリタデーション値の面内分布は、図2や図3のように滑らかに変化させてもよいし、領域を分割して領域内は均一なリタデーション値と遅相軸方向分布として、領域ごとにリタデーション値や遅相軸の方向を変化させてもよい。また、各領域でリタデーション値または遅相軸の方向の一方のみを均一とし、他方を滑らかに変化させてもよい。この1例を、図4に模式図として示した。この図4において、位相板5(5C)は、領域A,B,C,Dの順に階段状にリタデーション値を大きくし、遅相軸βの方向は同心円状にした。
Further, the in-plane distribution of the retardation value of the
さらに、図7に位相板5の他の1例を複式的に示す。この位相板5Dは、同心円を放射状に分割した各領域の中が、リタデーション値の大きさ、方向とも均質で、領域ごとにリタデーション値、方向を変えた例である。
Further, FIG. 7 shows another example of the
ところで、光ヘッド装置10で使用する波長λの光に対する位相板5の位相差をφ(φ=360・△n・d/λ)で表すとき、直交した複屈折遅相軸をもつ領域の位相は−φとなり符号が逆転する。また、位相を360度の整数倍ずらせても等価である。このことを利用すると、遅相軸の方向は、遅相軸方向が直交した複屈折領域で代用することもできる。たとえば50度の領域は、遅相軸が直交する位相差310度と等価である。複式的に示すと図7の位相板5Dと図8の位相板5Eは等価となる。
By the way, when the phase difference of the
また、あらゆる向きの遅相軸を示す複屈折媒質による、透過光の偏光状態の変化は、遅相軸が45度で交差する2つの複屈折媒質を重ね合わせることで、合成できる。つまり、遅相軸が45度で交差し、面内でリタデーション値が異なる2層の複屈折媒質を重ね合わせることで、所望の複屈折分布をもつ位相膜を実現できる。
例えば、図9(A)と(B)の遅相軸βが45度で交差する複屈折合成層50A、50Bを積層することで、図7や図8と等価な位相板5D、5Eとなる。これにより、遅相軸の方向を面内で変化させることが難しい複屈折媒質を用いても、図2や図3のような遅相軸方向が面内で変化した位相板を実現できる。
The change in the polarization state of transmitted light due to the birefringent medium exhibiting the slow axis in any direction can be synthesized by superimposing two birefringent media whose slow axes intersect at 45 degrees. That is, a phase film having a desired birefringence distribution can be realized by superimposing two layers of birefringent media whose slow axes intersect at 45 degrees and have different retardation values in the plane.
For example, by laminating the birefringent
本発明における位相板5は、複屈折媒質として、水晶やLiNbO3(ニオブ酸リチウム)のような複屈折のある単結晶を加工したり、複屈折性のある樹脂フィルムを加工したり、樹脂の射出成型品により作製してもよい。また、液晶を高分子化した高分子液晶を用いれば、液晶の配向方向を制御することで遅相軸方向を自由に設定できるので好ましい。
In the present invention, the
(I)次に、このリタデーション値分布の作製方法としては、複屈折媒質層の厚さに分布をつける方法や、複屈折媒質層の厚さを等しくしてリタデーション値を変える方法がある。
そこで、複屈折媒質層として高分子液晶を用いる場合について、リタデーション値分布作製方法の具体例について説明する。
(I) Next, as work made the method of the retardation value distribution, a method of attaching a distribution in the thickness of the birefringent medium layer, there is a method of changing the retardation value was equal to the thickness of the birefringent medium layer.
Therefore, the case where a polymer liquid crystal as a birefringent medium layer, a specific example of the retardation value distribution operation made methods.
初めに、図5に示す模式的断面図を用いて、本発明における位相板5の構成を詳細に説明する。
この位相板5は、透明な第1の基板51と、厚さ分布をつけて形成した複屈折媒質層である高分子液晶層52と、充填媒質層54と、第2の基板53とを積層させた構成となっている。
First, the configuration of the
The
高分子液晶層52の厚さは、フォトリソグラフィーおよびエッティング工程で所望の分布に形成することもでき、第1の基板51に所定の凹凸をつけることで厚さを変えることも可能である。ここで、第1、第2の基板51、53は、ガラスやプラスティックを用いることができる。
The thickness of the polymer
複屈折媒質層である高分子液晶層52の凹凸部分の窪みは、この高分子液晶層52の常光屈折率noと異常光屈折率neのいずれか一方の値と等しいか、またはこの2つの屈折率間の屈折率を有する充填剤である充填媒質層54で充填されている。このため、高分子液晶層52の外面には高低差のないフラット面を形成している。
このように、充填媒質層54の屈折率nは、高分子液晶層52の常光屈折率noと異常光屈折率neの間の屈折率値を選択することにより、透過した光の波面の乱れを抑えることができるので好ましい。特に、この充填媒質層54の屈折率nは、neまたはnoと一致させるか、neとnoの平均値にあわせることが一層好ましい。
Recess of the uneven portions of the polymer
Thus, the refractive index n of the filling
また、この他に、リタデーション分布を作製する方法としては、高分子液晶52のチルト角の面内分布を作ることでも実現できる。ここで、チルト角とは、図5に示す位相板5の断面図において、液晶分子と基板のなす角を示す。例えば、リタデーションの小さな素子中心部ではチルト角を90度に近く、つまり液晶分子を基板51と垂直に近くすることで、透過する光に対しては複屈折量Δnを大きくすることができる。なお、リタデーションの値としては、対物レンズ6の複屈折量を補償する大きさが好ましく、周辺部の最もリタデーション値が大きい部分で、40nmから200nmが好ましい。さらには、40nmから100nmが好ましい。
Furthermore, In addition, as a method for manufactured create a retardation distribution can also be realized by making the in-plane distribution of the tilt angle of the
(II)一方、遅相軸β方向の制御方法として、高分子液晶層52を用いる場合には、液晶の配向方向を決める配向膜を所望の方向(例えば同心円状)にラビングする方式や、配向膜を光配向する材料を用いて配向方向を制御する方法が使用できる。
また、図5の第1の基板51の高分子液晶層52と接する面に、図6のような微小な凹凸溝51Aを作製し、その凹凸溝51Aの長手方向に液晶分子が配向しやすい性質を用いることで、配向方向を制御することもできる。このような凹凸溝51Aを多数同心円状に作製することで、図2のような同心円状の遅相軸分布を実現できる。また、放射状の多数の溝を作製することで図3のような放射状の遅相軸分布を実現することもできる。
(II) On the other hand, as a method for controlling the slow axis β direction, when the polymer
Further, the surface in contact with the polymer
この配向を制御する溝の深さd(図6参照)は、大きくなると光が散乱や回折をおこし迷光の発生や透過率の低下を招くために好ましくない。この散乱や回折を抑制するために、凹凸溝を形成した基板の屈折率naと高分子液晶の常光方向屈折率n。または異常光方向屈折率neとの差と、溝の深さdとの積
|no−na|・dおよび|ne−na|・d
は、前記光源からの光の波長λの10分の1以下であることが好ましく、特に20分の1以下、すなわち
|no−na|・d≦(1/20)λ
および
|ne−na|・d≦(1/20)λ
であることが好ましい。
When the depth d (see FIG. 6) for controlling the orientation is increased, the light is scattered and diffracted to cause generation of stray light and a decrease in transmittance. In order to suppress the scattering and diffraction, refractive index of the substrate formed with the uneven groove n a and a polymer liquid crystal of ordinary direction refractive index n. Or the difference between the extraordinary light direction refractive index n e, the product of the depth d of the groove
| N o -n a | · d and | n e -n a | · d
Is preferably less than or equal to 1/10 of the wavelength λ of the light from the light source, in particular, less than or equal to 1/20, that is,
| N o −n a | · d ≦ (1/20) λ
and
| N e −n a | · d ≦ (1/20) λ
It is preferable that
また、基板の溝部の屈折率naと高分子液晶層の屈折率差は、高分子液晶層と基板との界面での反射、散乱、回折が小さくなるために小さいほうが好ましい。例えば、0.25以下が好ましく、さらに0.2以下が特に好ましい。すなわち、
|no−na|≦0.2および|ne−na|≦0.2
であることが、特に好ましい。
The refractive index difference between the refractive index n a and the polymer liquid crystal layer in the groove of the substrate, reflection at the interface between the polymer liquid crystal layer and the substrate, scattering, it is preferable small to diffraction becomes small. For example, 0.25 or less is preferable, and 0.2 or less is particularly preferable. That is,
| N o −n a | ≦ 0.2 and | n e −n a | ≦ 0.2
It is particularly preferred that
また、図1に示す光ヘッド装置10に用いるビームスプリッター3は、光検出器7へ光を導く反射率の偏光依存性が大きいと、レンズ(ここでは、コリメータレンズ2と対物レンズ6)の複屈折が小さい場合にも、光ディスクDにある複屈折量分布により光ディスクDからの戻り光の偏光状態が変化する。この場合、光検出器7へ到達光量が変化するため、信号強度が変化し、再生特性の劣化を招く。
そこで、このような場合には、本発明の位相板5を用いることで、戻り光量の変動を抑制できる。また、この場合、位相板5のリタデーション値の大きさや遅相軸の方向は、光軸を回転中心として180度回転した場合の対称性がないことがより好ましい。
Further, the
Therefore, in such a case, the fluctuation of the return light quantity can be suppressed by using the
次に、本発明の光ヘッド装置の実施例について、図1に示す模式図を参照しながら具体的に説明する。
この実施例では、光源1として、波長(λ=405nm)を発振する半導体レーザーを用いた。この半導体レーザーから出た光は、コリメータレンズ2、ビームスプリッター3、1/4波長板4、本発明における位相板5、および対物レンズ6を透過し、光ディスクDに集光される。一方、光ディスクDで反射された光は、対物レンズ6を透過し位相板5、1/4波長板4、ビームスプリッター3で反射され、光検出系7に導かれる。ここで、用いる対物レンズ6はプラスティック製のレンズである。
Next, an embodiment of the optical head device of the present invention will be specifically described with reference to the schematic diagram shown in FIG.
In this embodiment, a semiconductor laser that oscillates at a wavelength (λ = 405 nm) is used as the light source 1. The light emitted from the semiconductor laser passes through the
ここで、この半導体レーザーとしては、DVD用の650nm帯やCD用の780nm帯の光を出射する半導体レーザーであってもよいし、異なる波長の複数のレーザー装置を用いてもよい。また、1/4波長板4は、使用しなくてもよいし、1/4波長板4以外の位相差をもつ波長板でもよい。また、本発明の1/4波長板4と位相板5とは、一体化することで部品点数を削減できるので好ましい。
Here, the semiconductor laser may be a semiconductor laser that emits light in a 650 nm band for DVD or a 780 nm band for CD, or a plurality of laser devices having different wavelengths may be used. The
対物レンズ6の複屈折性は、図11のような分布であって、中心付近はほとんど複屈折はなく、周辺ではリタデーション値が80nmであり、また、遅相軸βは放射状に分布している。なお、本発明の位相板5を用いない場合には、レンズ透過後の光に偏光状態分布が生じ、光ディスクD盤面上の集光スポット形状に悪影響を与え、スポット径が大きくなり、再生信号のジッターが劣化する。
The birefringence of the objective lens 6 has a distribution as shown in FIG. 11, almost no birefringence in the vicinity of the center, a retardation value of 80 nm in the periphery, and the slow axis β is distributed radially. . When the
次に、図5に示す本発明に係る位相板5について具体的に説明する。
この位相板5は、透明な第1のガラス基板51に、所望の厚さ分布をつけて複屈折媒質で形成した(複屈折媒質層を構成する)高分子液晶層52を有し、この上に充填媒質層54を介して第2の基板53を積層している。高分子液晶層52は、所望の厚さ分布となるように、フォトリソグラフィーおよびエッティング工程で作製する。なお、充填媒質層54の屈折率は1.52とし、高分子液晶層52の常光屈折率noは1.52、異常光屈折率neは、1.57、第1、第2のガラス基板51、53の屈折率は1.52とする。
Next, the
The
ここで、図5に示すように、第1の基板51の高分子液晶層52と接する面には、図6のような微小な凹凸溝51Aを作製することで、その凹凸溝51Aの長手方向に液晶が配向しやすい性質を用いて、液晶分子を配向させ、その状態で高分子化する。なお、凹凸溝51Aを多数同心円状に作製することで、図4のような同心円状の遅相軸分布を実現できる。
Here, as shown in FIG. 5, the surface in contact with the polymer
この図6において、基板51に屈折率1.47の薄膜を形成し、この薄膜をフォトリソグラフィーおよびエッティングの技術により液晶分子の配向を制御する凹凸溝51Aを作製する。この深さdは、80nmとする。この基板の凹凸溝51Aの屈折率naは1.47である。
In FIG. 6, a thin film of refractive index 1.47 is formed on the
基板51の溝部の屈折率naと高分子液晶層の屈折率差は、
|n。−na|=|1.52−1.47|
=0.05
および、
|ne−na|=|1.57−1.47|
=0.1
であり、十分に小さい。
Refractive index difference between the refractive index n a and the polymer liquid crystal layer in the groove of the
| N. −n a | = | 1.52-1.47 |
= 0.05
and,
| N e -n a | = | 1.57-1.47 |
= 0.1
And small enough.
また、凹凸溝部の基板の屈折率naと、高分子液晶の常光方向屈折率noおよび異常光方向屈折率neとの差と溝の深さdとの積
|n。−na|・dおよび|ne−na|・d
は、それぞれ、4nm(約(1/100)・λ)および8nm(約(1/50)・λ)と十分に小さく、界面の反射や散乱、回折が小さくなるために小さい。
また、これらの素子でのリタデーション値の大きさの分布は、光の光軸の中心では複屈折量は小さく周辺では大きくする。この実施例では、中心はリタデーション値を0nmとし、周辺で80nmとする。
Also, the product of the refractive index and n a substrate of grooved portions, the depth d of the difference between the groove between the ordinary direction refractive index n o and the extraordinary light direction refractive index n e of the liquid crystal polymer
| N. -N a | · d and | n e -n a | · d
Are sufficiently small, 4 nm (about (1/100) · λ) and 8 nm (about (1/50) · λ), respectively, and are small because reflection, scattering and diffraction at the interface are small.
The distribution of the retardation value in these elements is such that the amount of birefringence is small at the center of the optical axis of light and large at the periphery. In this embodiment, the center has a retardation value of 0 nm and the periphery is 80 nm.
従って、この実施例の位相板5を用いることで、実際にレンズの複屈折をキャンセルすることができ、レンズ透過後の光の偏光状態分布が補正されるとともに、光ディスクD盤面上の集光スポット形状が改善され、再生信号のジッターも改善される。
Therefore, by using the
本発明は、位相板での遅相軸方向とリタデーション値とのうち少なくとも一方が位相板の面内において分布が一様でなく、例えば位相板での遅相軸方向が光軸を中心に円周方向により異なり、または、リタデーション値が光軸を中心にして半径方向に異なることにより、対物レンズなどのリタデーションをキャンセルして記録および/または再生特性を向上させることができ、光ディスクなどの光記録媒体の記録および/または再生を行う光ヘッド装置として利用できる。 In the present invention, at least one of the slow axis direction and the retardation value in the phase plate is not uniformly distributed in the plane of the phase plate. For example, the slow axis direction in the phase plate is a circle centering on the optical axis. Depending on the circumferential direction or the retardation value is different in the radial direction around the optical axis, the retardation of the objective lens and the like can be canceled to improve the recording and / or reproducing characteristics, and the optical recording of an optical disk or the like. It can be used as an optical head device for recording and / or reproducing a medium.
1 光源(半導体レーザー)
2 コリメータレンズ
3 ビームスプリッター
4 1/4波長板
5 位相板
6 対物レンズ
7 光検出系
50A、50B 複屈折合成層
51、53 基板
51A 凹凸溝
52 複屈折媒質層(高分子液晶層)
54 充填媒質層(充填剤)
D 光ディスク(光記録媒体)
α 光軸
β 遅相軸
1 Light source (semiconductor laser)
2
54 Filling medium layer (filler)
D Optical disc (optical recording medium)
α Optical axis β Slow axis
Claims (8)
前記光源から出射する出射光を光記録媒体上に集光させる対物レンズと、
前記光源と前記対物レンズとの間に設けられた、光の偏光状態を変える位相板と、を備えた光ヘッド装置において、
前記対物レンズは、複屈折性を有する材料からなり、
前記位相板は、複屈折媒質からなる複屈折媒質層を有するとともに、面内における屈折率の高い遅相軸方向が、前記光の光軸を中心に同心円の接線方向または半径方向に一致し、さらに、前記複屈折媒質の複屈折量Δnと前記複屈折媒質層の厚さの積で表わされるリタデーション値が、前記光軸からの距離により変化し、
前記位相板のリタデーション値は、前記対物レンズのリタデーション値の分布をキャンセルする分布状態を有することを特徴とする光ヘッド装置。 A light source;
An objective lens for condensing outgoing light emitted from the light source on an optical recording medium;
In an optical head device comprising a phase plate that is provided between the light source and the objective lens and changes a polarization state of light,
The objective lens is made of a material having birefringence,
The phase plate has a birefringent medium layer made of a birefringent medium, and a slow axis direction having a high refractive index in the plane coincides with a tangential direction or a radial direction of a concentric circle around the optical axis of the light Furthermore, the retardation value represented by the product of the birefringence amount Δn of the birefringent medium and the thickness of the birefringent medium layer varies with the distance from the optical axis,
The retardation value of the phase plate, the optical head device is characterized by having a distribution you cancel the distributions of retardation values of the objective lens.
前記複屈折媒質層は、厚さが前記光軸を中心にして半径方向に異なる凹凸を有するとともに、前記充填媒質層が前記凹凸の窪みに形成され、
前記充填材の屈折率は、前記複屈折媒質の常光屈折率noと異常光屈折率neのいずれか一方の値と等しいかまたは、前記常光屈折率noと異常光屈折率neとの間の屈折率を有する請求項1または請求項2に記載の光ヘッド装置。 The phase plate has a filling medium layer made of a filler,
The birefringent medium layer has irregularities that differ in thickness in the radial direction about the optical axis, and the filling medium layer is formed in the depressions of the irregularities,
Refractive index of the filler is the equal to any one of the values of the ordinary refractive index n o and extraordinary refractive index n e of the birefringent medium, or, with the ordinary refractive index n o and extraordinary refractive index n e The optical head device according to claim 1 , wherein the optical head device has a refractive index between.
項に記載の光ヘッド装置。 The birefringent medium is any one of 3 the liquid crystal from claim 1 is a polymer liquid crystal obtained by polymerizing
The optical head device according to Item.
前記溝の上に前記高分子液晶が形成されている請求項4に記載の光ヘッド装置。 The phase plate has a transparent substrate having concentric or radial grooves formed around the optical axis,
The optical head device according to claim 4 , wherein the polymer liquid crystal is formed on the groove.
|no−na|・dおよび|ne−na|・dは、前記光源からの光の波長の10分の
1以下である請求項5に記載の光ヘッド装置。 The refractive index n a of the transparent substrate, the depth d of the groove, the polymer liquid crystal of the ordinary refractive index n o, when the extraordinary refractive index of the polymer liquid crystal and n e,
6. The optical head device according to claim 5 , wherein | n o −n a | · d and | n e −n a | · d are equal to or less than one-tenth of the wavelength of light from the light source.
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