JP2012119042A - Objective lens and optical head with the same - Google Patents
Objective lens and optical head with the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012119042A JP2012119042A JP2010269880A JP2010269880A JP2012119042A JP 2012119042 A JP2012119042 A JP 2012119042A JP 2010269880 A JP2010269880 A JP 2010269880A JP 2010269880 A JP2010269880 A JP 2010269880A JP 2012119042 A JP2012119042 A JP 2012119042A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- objective lens
- light beam
- wavelength
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Head (AREA)
Abstract
【課題】
BD/DVD/CDを1個の対物レンズで対応する3波長互換対物レンズを高効率に実現する手段を提供することを目的とする。
【解決手段】
第一の波長の光ビームが入光したとき第一の位相を付与し、第二の波長の光ビームが入光したとき第二の位相を付与し、第三の波長の光ビームが入光したとき第三の位相を付与する対物レンズであって、対物レンズは、少なくとも材質Aと材質Bから構成されており、材質Aと材質Bは、第一の波長の光ビームに対する屈折率の差がΔ1であり、材質Aと材質Bは、第二の波長の光ビームに対する屈折率の差がΔ2であり、第三の波長の光ビームに対する屈折率の差がΔ3であり、Δ1に対してΔ2とΔd3を大きく、材質Aと材質Bの境界の所定領域には、位相段差を備えさせる。
【選択図】 図1【Task】
It is an object of the present invention to provide means for realizing a three-wavelength compatible objective lens corresponding to BD / DVD / CD with a single objective lens with high efficiency.
[Solution]
When a light beam of the first wavelength is incident, a first phase is imparted. When a light beam of the second wavelength is incident, a second phase is imparted, and a light beam of the third wavelength is incident. In this case, the objective lens imparts a third phase, and the objective lens is composed of at least a material A and a material B, and the material A and the material B are different in refractive index with respect to the light beam of the first wavelength. The difference between the refractive indices of the material A and the material B with respect to the light beam with the second wavelength is Δ2, and the difference between the refractive indexes with respect to the light beam with the third wavelength is Δ3. Δ2 and Δd3 are increased, and a phase step is provided in a predetermined region at the boundary between the material A and the material B.
[Selection] Figure 1
Description
3個の波長選択性を有するレンズに関する。特にBD、DVD、CD互換の対物レンズ、光学ヘッドに関する。 The present invention relates to a lens having three wavelength selectivity. In particular, the present invention relates to an objective lens and an optical head compatible with BD, DVD, and CD.
本技術分野の背景技術として、特開2007−280600号公報(特許文献1)がある。この公報には、「アクチュエータが追従できないような瞬間的な波長飛び時にも問題なく記録・再生可能な色収差を有し、且つ集光スポットのスポット径及びセンサーの読み取り信号に生じる悪影響を抑えることができる回折光学素子及びこの回折光学素子を備える光ピックアップ装置」が開示されている。また、位相段差を利用した対物レンズが開示されている。 As a background art in this technical field, there is JP-A-2007-280600 (Patent Document 1). This publication states that “there is chromatic aberration that can be recorded / reproduced without any problem even when there is an instantaneous wavelength jump that the actuator cannot follow, and that the adverse effect that occurs on the spot diameter of the focused spot and the sensor read signal can be suppressed. A diffractive optical element and an optical pickup apparatus including the diffractive optical element are disclosed. Further, an objective lens using a phase step is disclosed.
光ディスクでは、BD(Blu-ray Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、CD(Compact Disc)などが規格化されている。光ディスクを記録または再生する光学ヘッドでは、光源から光ビームを出射し、その光ビームを対物レンズにより光ディスクの情報層に集光し、光ディスクからの反射光ビームを光検出器で検出し、検出した信号から光ディスクの情報を再生している。 As optical discs, BD (Blu-ray Disc), DVD (Digital Versatile Disc), CD (Compact Disc) and the like are standardized. In an optical head for recording or reproducing an optical disc, a light beam is emitted from a light source, the light beam is condensed on an information layer of the optical disc by an objective lens, and a reflected light beam from the optical disc is detected by a photodetector. Information on the optical disk is reproduced from the signal.
さて、BD、DVD、CDに対応した光学ヘッドでは、光源から出射する光ビームの波長、対物レンズのNA(Numerical Aperture)、光ディスクの表面から情報面までの距離(以下面間と記す)が異なる点が特徴である。BD/DVD/CDにおいて、波長は405nm帯/660nm帯/785nm帯、NAは0.85/0.6/0.45、面間は0.1mm/0.6mm/1.2mmのものを用いるのが一般的である。このような3個の光ディスクを1個の光学ヘッドで記録または再生を行うBD/DVD/CD互換用の光学ヘッドでは、BD専用の対物レンズとDVD/CD用の2波長互換用の対物レンズを2個併用するのが現在のところ一般的である。2波長互換用の対物レンズでは、レンズ面に位相段差を設け、その段差で発生する位相を片側の波長の整数倍とすることで、一方の波長には、位相段差が機能し、他方の波長に位相段差が機能しないようにする波長選択性を利用している。 Now, optical heads compatible with BD, DVD, and CD differ in the wavelength of the light beam emitted from the light source, the NA (Numerical Aperture) of the objective lens, and the distance from the surface of the optical disk to the information surface (hereinafter referred to as “between surfaces”). The point is a feature. For BD / DVD / CD, use a wavelength of 405 nm band / 660 nm band / 785 nm band, NA of 0.85 / 0.6 / 0.45, and a space of 0.1 mm / 0.6 mm / 1.2 mm. It is common. In such a BD / DVD / CD compatible optical head that records or reproduces three optical disks with a single optical head, an objective lens dedicated to BD and a dual wavelength compatible objective lens for DVD / CD are provided. It is common to use two in combination. In a two-wavelength compatible objective lens, a phase step is provided on the lens surface, and the phase generated at the step is set to an integral multiple of the wavelength on one side, so that the phase step functions at one wavelength and the other wavelength. The wavelength selectivity that prevents the phase step from functioning is used.
近年、そのBD/DVD/CDの再生または記録を1個の対物レンズで対応する3波長互換用の対物レンズ、それを用いた光学ヘッドが検討されており、例えば特許文献1などがある。特許文献1では、従来の2波長互換用の対物レンズと同じように波長の差異を利用する位相段差を用いた3波長互換対物レンズが記載されている。しかし位相段差において、3個の波長選択性を実現するには、整合性を取るために段差が大きくなり、光が大きく回折し光効率が落ちる。例えば特許文献1の表3にCDの回折効率は46.1%と記載されている。つまり一般的に位相段差を用いた3波長互換用の対物レンズは、光効率が低い点が欠点であるといえる。光効率が低い光学ヘッドでは、光源の出力増加が必要となるためコスト面、信頼性(光源の寿命)の課題があり、また、光検出器への反射光ビームの光量も小さくなるためS/Nが劣化し、再生マージンが小さくなることも課題である。
In recent years, a three-wavelength compatible objective lens that supports reproduction or recording of the BD / DVD / CD with a single objective lens, and an optical head using the objective lens have been studied.
そこで本発明ではBD/DVD/CDを1個の対物レンズで対応する3波長互換用の対物レンズを高効率に実現する手段を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a means for realizing a three-wavelength compatible objective lens corresponding to BD / DVD / CD with a single objective lens with high efficiency.
上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載の構成により達成できる。 The above object can be achieved by, for example, the configuration described in the claims.
本発明によれば、高効率な3波長互換用の対物レンズと、安価、高信頼性、高再生マージンのBD/DVD/CD互換用の光学ヘッドを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a high-efficiency three-wavelength compatible objective lens and a BD / DVD / CD compatible optical head that is inexpensive, highly reliable, and has a high reproduction margin.
以下、図に示す実施例に基づいて詳細に説明するが、これによりこの本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited thereby.
本発明における実施例1について図を用い説明する。ここでは3個の異なる波長に対して各々所定の性能に設計可能な対物レンズを具体的にBD、DVD、CDの3波長互換の対物レンズを例に説明する。
図1は、実施例1における3波長互換用の対物レンズ001を示す概略構成図である。実施例1における対物レンズ001は、位相板002とレンズ003の2個で構成される光学素子である。位相板002は、透明平板であり、2個の材質である材質A004と材質B005で構成されている。BD/DVD/CDの中心波長を各々λ1=405nm/λ2=660nm/λ3=785nmとする。材質A004と材質B005は、異なる分散特性をもたせたものを用いる。分散特性とは、波長に対する屈折率の変化感度が異なる特性を意図している。具体的には、材質A004および材質B005のλ1に対する屈折率の差をΔ1、材質A004および材質B005のλ2に対する屈折率の差をΔ2、材質A004および材質B005のλ3に対する屈折率の差をΔ3としたとき、Δ1に対してΔ2とΔ3を大きくしたものとする。特にΔ1は略同じ程度の小さいものとする。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a three-wavelength compatible
また、材質A004と材質B005の境界には、位相段差006を設けている。この位相段差は、λ2に対する材質A004と材質B005の屈折率差ΔNと段差Δdが数1に示すようにλ2の整数Mの倍数となるように設定する。
ΔN×Δd=M×λ2 (M=1.2.3・・・・)・・・〔数1〕
なお、Mは1とすると良い。これは、実際の段差Δdを最も小さくできるためである。
In addition, a
ΔN × Δd = M × λ2 (M = 1.2.3....) [Equation 1]
Note that M is preferably 1. This is because the actual step Δd can be minimized.
さて、レンズ003は、NA0.85のBD専用の対物レンズであることを想定している。また、図中光ビーム径φ1は入射する光ビームの直径(NA0.85に相当する直径)を示している。光ビーム径φ2は、材質A004の領域と同じ直径(NA0.6に相当する直径)とする。光ビーム径φ3は、位相段差006のある領域と同じ直径(NA0.45に相当する直径)とする。これは、後述するが、λ1、λ2、λ3の光ビームに対する対物レンズ001のNAを異ならせるために設けている。
Now, it is assumed that the
次に図2を用い対物レンズ001にλ1の光ビームが入射した時の対物レンズ001の機能について説明する。図中光ディスク011は、BDであり、表面012と情報面013から構成されている。表面012と情報面013の間は、透明基盤であり、その面間t1はBDの0.1mmである。光ビーム径φ1で入射するλ1の光ビーム(図中光ビーム010)は、最初に位相板002に入光する。位相板002の材質A004と材質B005はλ1に対して屈折率が非常に小さいため、位相板002を通過するλ1の光ビームには、位相板002はただの透明平板となり、なんの位相も付与されない。つまりλ1の光ビームは、位相板002を素通りし、レンズ003に到達する。レンズ003は、NA0.85のBD専用レンズであるため、レンズ003を通過したλ1の光ビームは情報面013に収差最小で集光される。すなわちλ1の光ビームが対物レンズ001に入光すると、レンズ003の外形形状でのみ位相が付与されるといえる。なお、このように外形形状で付与される位相を以後、位相Bと記す。以上より、λ1の光ビームに対して対物レンズ001は、NA0.85のBD専用の対物レンズとして機能する。また、位相板002は素通りするため、光効率の減少がなく、高い光効率が実現されていると言える。
Next, the function of the
次に図3を用い対物レンズ001にλ2の光ビームが入射した時の対物レンズ001の機能について説明する。図中光ディスク021は、DVDであり、表面022と情報面023から構成されている。表面022と情報面023の間は、透明基盤であり、その面間t2はDVDの0.6mmである。光ビーム径φ1で入射するλ2の光ビーム(図中光ビーム010)は、最初に位相板002に入光する。位相板002の材質A004と材質B005はλ2に対して異なる屈折率であるため、位相板002を通過するλ2の光ビームには、材質A004と材質B005を通過した距離の割合差で位相が付与される。なお、このように材質A004と材質B005を通過した距離の割合差で付与される位相を以後、位相Dと記す。また付与される位相Dは、材質A004と材質B005の両方の領域を通過した場合のみのため、λ2は、光ビーム径φ2の範囲のみで、位相が付与される。これは、λ2の光ビームは、λ1に対して有効径を変えられることに相当する。すなわち、λ1と異なるDVDのNAである0.6相当にすることができると言える。なお、位相段差006は、λ2に対して整数倍であるため、λ2の光ビームに対して位相段差006は見えないものとなる。
Next, the function of the
さて、位相板002を通過し、位相Dが付与されたλ2の光ビームは、レンズ003に入光する。λ2の光ビームに対してレンズ003は、λ1同様BD専用レンズであるため、レンズ003を通過したλ2の光ビーム020はBDの情報面に集光される位相Bが付与される。もちろん、レンズ003の材質にも分散特性があるため、λ1と全く同じ位相ではないが、説明を安易にするため、同じ位相Bと記載する。上記位相板002をλ2が通過した時に付与される位相Dとレンズ003を通過したときに付与される位相Bを組み合わせ、λ2の光ビームが情報面023に収差最小で集光されるように位相板002の材質A004と材質B006の境界を設計する。ここでは、位相Dが自由なパラメータとなる。すなわちλ2の光ビームが対物レンズ001に入光すると、位相板002の材質Aと材質Bの境界形状とレンズ003の外形形状で位相Bと位相Dの組み合わされた位相が付与され、DVDの情報面023に収差最小で集光させることができる。この時集光されるλ2の光ビームの進路を図中光ビーム020で示している。以上より、λ2の光ビームに対して対物レンズ001は、NA0.6のDVD専用の対物レンズとして機能する。また、位相板002は位相段差006があるが、その段差が小さいため、従来のDVDとCDの互換用の対物レンズと同じように光効率の減少がなく、高い光効率が実現されていると言える。
Now, the light beam of λ2 that has passed through the
次に図4を用い対物レンズ001にλ3の光ビームが入射した時の対物レンズ001の機能について説明する。図中光ディスク031は、CDであり、表面032と情報面033から構成されている。表面032と情報面033の間は、透明基盤であり、その面間t3はCDの1.2mmである。光ビーム径φ1で入射するλ3の光ビームは、最初に位相板002に入光する。位相板002の材質A004と材質B005はλ3に対して異なる屈折率であるため、位相板002を通過するλ3の光ビームには、材質A004と材質B005を通過した距離の割合差で位相Dが付与される。位相段差006は、λ3に対して整数倍でないため、λ3の光ビームに対して位相段差006により位相が付与される。なお、このように位相段差006で付与される位相を以後、位相Cと記す。また付与される位相は、位相段差006の領域を通過した場合のみのため、λ3は、光ビーム径φ3の範囲で、位相が付与される。これは、λ3の光ビームは、λ1、λ2に対して有効径を変えられることに相当する。すなわち、λ1、λ2と異なるCDのNAである0.45相当にすることができると言える。
Next, the function of the
さて、位相板002を通過し、位相Dと位相Cが付与されたλ3の光ビームは、レンズ003に入光する。λ3の光ビームに対してレンズ003は、λ1同様BD専用レンズであるため、レンズ003を通過したλ3の光ビームはBDの情報面に集光される位相Bが付与される。λ3の光ビームが対物レンズ001に入射したとき、位相Bと位相Dと位相Cを組み合わせ、λ3の光ビームが情報面033に収差最小で集光されるように位相段差006を設計する。ここでは、位相Cが自由なパラメータとなる。すなわちλ3の光ビームが対物レンズ001に入光すると、位相板002の材質Aと材質Bの境界形状と位相段差006とレンズ003の外形形状で位相B、位相D、位相Cが付与され、CDの情報面033に収差最小で集光させることができる。この時集光されるλ3の光ビームの進路を図中光ビーム030で示している。以上より、λ3の光ビームに対して対物レンズ001は、NA0.45のCD専用の対物レンズとして機能する。また、位相板002は位相段差006があるが、その段差が小さいため、DVD同様に光効率の減少がなく、高い光効率が実現されていると言える。
Now, the light beam of λ3 having passed through the
以上説明したように、λ1、λ2、λ3は各々位相B、位相D、位相Cを自由な設計パラメータとして有している。つまりλ1、λ2、λ3の光ビームは、これらのパラメータを最適値とすることにより、各々BD、DVD、CDの情報面に収差最小で集光させることが可能である。また、λ1、λ2、λ3の波長の光ビームが入光したとき、各々BD、DVD、CDの情報面に収差最小で集光される光ビーム径は、φ1、φ2、φ3と所定の有効径に設計できる。これはすなわち、λ1、λ2、λ3の波長の光ビームに対して各々所定のNAを実現できることに相当する。また3波長互換用の対物レンズ001では、従来の3波長の波長選択性が必要であった段差の大きい位相段差が不要であるため、高い光効率が実現できる。
As described above, λ1, λ2, and λ3 each have phase B, phase D, and phase C as free design parameters. That is, the light beams of λ1, λ2, and λ3 can be focused on the information surfaces of BD, DVD, and CD with minimum aberration by setting these parameters to optimum values. In addition, when light beams having wavelengths of λ1, λ2, and λ3 are incident, the light beam diameters that are collected with minimum aberration on the information surfaces of BD, DVD, and CD are φ1, φ2, and φ3, which are predetermined effective diameters. Can be designed. In other words, this corresponds to that a predetermined NA can be realized for each of the light beams having the wavelengths λ1, λ2, and λ3. In addition, the
ここでは、λ1に対して材質A004、材質B005が最も屈折率差が小さくなる例を説明したが、λ3に対して材質A004、材質B005が最も屈折率差が小さくなるような材質を選択することで、λ1、λ2に各々位相を付与させることももちろん可能である。 Here, an example in which the material A004 and the material B005 have the smallest refractive index difference with respect to λ1 has been described, but the material with the material A004 and the material B005 having the smallest refractive index difference with respect to λ3 should be selected. Thus, it is of course possible to add a phase to each of λ1 and λ2.
すなわち、以上説明したように本メカニズムを用いることで、3波長に各々任意の位相を付与できるレンズが高い効率で実現できる。なお、位相の設計自体は、公知な技術のため、詳細は割愛する。 That is, as described above, by using this mechanism, a lens capable of imparting arbitrary phases to the three wavelengths can be realized with high efficiency. Since the phase design itself is a known technique, the details are omitted.
本発明における実施例2について図を用い説明する。ここでも3個の異なる波長に対して各々所定の性能に設計可能な対物レンズを具体的にBD、DVD、CDの3波長互換用の対物レンズを例に説明する。実施例1は、位相板002とレンズ003とで構成される対物レンズ001を説明した。実施例2では、位相差002とレンズ003を一体にした対物レンズ050について説明する。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here again, an objective lens that can be designed to have a predetermined performance for each of three different wavelengths will be described by taking a BD, DVD, and CD three-wavelength compatible objective lens as an example. In the first embodiment, the
図5は、実施例2における3波長互換用の対物レンズ050を示す概略構成図である。実施例2における対物レンズ050は、1個の光学素子である。対物レンズ050は、実施例1のレンズ003と同じBD専用レンズの外形であることを想定している。また、対物レンズ050は、2個の材質である材質A051と材質B052で構成されている。BD/DVD/CDの中心波長を各々λ1=405nm/λ2=660nm/λ3=785nmとする。実施例1で説明した材質A004と材質B005と同様に、材質A051と材質B052は、異なる分散特性をもたせたものを用いる。また、材質A051と材質B052の境界には、位相段差053を設けている。この位相段差は、λ2に対する材質A051と材質B053の屈折率差ΔNと段差Δdが上記した数1に示すようにλ2の整数Mの倍数となるように設定する。なお、Mは1とすると良い。これは、実際の段差Δdを最も小さくできるためである。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an
また、図中光ビーム径φ1は入射する光ビームの直径(NA0.85に相当する直径)を示している。光ビーム径φ2は、材質A051の領域と同じ直径(NA0.6に相当する直径)とする。光ビーム径φ3は、位相段差053のある領域と同じ直径(NA0.45に相当する直径)とする。これは、前述したのと同様にλ1、λ2、λ3の光ビームに対する対物レンズ050のNAを異ならせるために設けている。
In the figure, the light beam diameter φ1 indicates the diameter of the incident light beam (diameter corresponding to NA 0.85). The light beam diameter φ2 is the same diameter as that of the material A051 (diameter corresponding to NA 0.6). The light beam diameter φ3 is set to the same diameter as that of the region having the phase step 053 (diameter corresponding to NA 0.45). This is provided to make the NA of the
光ビーム径φ1で入射するλ1の光ビームは、対物レンズ050の材質A051と材質B052はλ1に対して屈折率の差が小さいため、対物レンズ050を通過するλ1の光ビームには、外形形状でのみ位相Bが付与される。対物レンズ050の外形は、NA0.85のBD専用の対物レンズであるため、対物レンズ050を通過したλ1の光ビームはBDの情報面に収差最小で集光される。以上より、λ1の光ビームに対して対物レンズ050は、NA0.85のBD専用の対物レンズとして機能する。また、対物レンズ050は材質A051と材質B052屈折率差が非常に小さいため、通常のBD専用の対物レンズ同様に、光効率の減少がなく、高い光効率が実現されていると言える。
The light beam of λ1 incident with the light beam diameter φ1 has a small difference in refractive index between the material A051 and the material B052 of the
光ビーム径φ1で入射するλ2の光ビームは、対物レンズ050を通過するλ2の光ビームには、外形形状で位相Bが付与される。さらに材質A051と材質B052はλ2に対して異なる屈折率であるため、対物レンズ050を通過するλ2の光ビームには、材質A051と材質B052を通過した距離の割合差で位相Dが付与される。またλ2の光ビームは、材質A051と材質B052の両方を通過した領域のみ位相Dが付与される。これは、λ2の光ビームは、λ1に対して有効径を変えられることに相当する。すなわち、λ1と異なるDVDのNAである0.6相当にすることができると言える。なお、位相段差053は、λ2に対して整数倍であるため、λ2の光ビームに対して位相段差053は見えないものとなる。
The light beam of λ2 incident with the light beam diameter φ1 is given a phase B in the outer shape to the light beam of λ2 passing through the
さて、λ2が通過した時に付与される位相Bと位相DがDVDの情報面に収差最小で集光されるように材質A051と材質B052の境界を設計する。すなわちλ2の光ビームが対物レンズ050に入光すると、対物レンズ050の材質A051と材質B052の境界形状と外形形状で位相が付与され、DVDの情報面に収差最小で集光させることができる。ここでは、位相Dが自由なパラメータとなる。
Now, the boundary between the material A051 and the material B052 is designed so that the phase B and the phase D given when λ2 passes are focused on the information surface of the DVD with minimum aberration. That is, when the light beam of λ2 enters the
以上より、λ2の光ビームに対して対物レンズ050は、NA0.6のDVD専用の対物レンズとして機能する。また、位相段差053があるが、従来のDVDとCDの互換用の対物レンズと同じように光効率の減少がなく、高い光効率が実現されていると言える。
From the above, the
光ビーム径φ1で入射するλ3の光ビームは、対物レンズ050を通過するλ2の光ビームには、外形形状で位相Bが付与される。さらに材質A051と材質B052はλ3に対して異なる屈折率であるため、対物レンズ050を通過するλ3の光ビームには、材質A051と材質B052を通過した距離の割合差で位相Dが付与される。さらに、位相段差053は、λ3に対して整数倍でないため、λ3の光ビームに対して位相Cが付与される。また位相段差053で付与される位相Cは、位相段差053のある領域のみのため、λ3は、光ビーム径φ3の範囲で、位相Cが付与される。これは、λ3の光ビームは、λ1、λ2に対して任意の有効径に設定することができる。すなわち、λ1、λ2と異なるCDのNAである0.45相当にすることができると言える。
The light beam of λ3 incident with the light beam diameter φ1 is given a phase B in the outer shape to the light beam of λ2 passing through the
さて、λ3が通過した時に付与される位相B、位相D、位相CがCDの情報面に収差最小で集光されるように位相段差053の境界を設計する。ここでは、位相Cが自由なパラメータとなる。すなわちλ3の光ビームが対物レンズ050に入光すると、対物レンズ050の材質A051と材質B052の境界形状と外形形状と位相段差053で位相B、位相D、位相Cが付与され、CDの情報面に収差最小で集光させることができる。以上より、λ3の光ビームに対して対物レンズ050は、NA0.45のCD専用の対物レンズとして機能する。また、位相段差053があるが、その段差が小さいため、DVD同様に光効率の減少がなく、高い光効率が実現されていると言える。
Now, the boundary of the phase step 053 is designed so that the phase B, phase D, and phase C added when λ3 passes are focused on the information surface of the CD with minimum aberration. Here, the phase C is a free parameter. That is, when the light beam of λ3 enters the
以上説明したように、対物レンズ050も対物レンズ001同様にλ1、λ2、λ3の波長の光ビームが入光したとき、各々所定のNAにおいてBD、DVD、CDの情報面に各々収差最小で集光させることが可能になる。また、対物レンズ050は、1個の光学素子で実現できることが大きな効果として挙げられる。上述のように3波長互換用の対物レンズ050では、従来の3波長の波長選択性が必要であった位相段差が必要でない。このため位相段差の段差を小さくすることができ、対物レンズ001同様に光効率を大きく改善できる。
As described above, similarly to the
本発明における実施例3について図を用いて詳細に説明する。ここでは、BD、DVD、CDに対応した光学ヘッドを想定し説明する。図6は実施例3における光学ヘッド100の構成を示す概略図である。ここでもBD/DVD/CDの中心波長を各々λ1=405nm/λ2=660nm/λ3=785nmとする。なお、図中破線103は光ビームの光路を示す。
まずBD光学系について説明する。光源101は、λ1の光ビームを発散光にて出射する。光源101から出射した光ビームは、ビームスプリッタ104、105を反射し、コリメートレンズ106にて平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ106は、球面収差補正機構に搭載されており、矢印107の方向に駆動させることができる。コリメートレンズ106を光軸方向(矢印107の方向)に駆動するための球面収差補正機構は、電磁モータや圧電素子などを用いることで実現できる。BDの光ディスクでは面間の誤差により球面収差が発生する。このため光学ヘッドには、球面収差を補正する球面収差補正機能が必要であり、一般的に球面収差調整機能はコリメートレンズ106を光軸方向に駆動することで実現できる。このため、コリメートレンズ106は、光軸方向に移動させることができる球面収差補正機構を搭載することを想定している。また、球面収差調整機能は、同心円状パターンの液晶素子によっても実現できる。このため、球面収差補正機構の代わりにコリメートレンズ106の付近に液晶素子を配置してもなんら構わない。
First, the BD optical system will be described. The
コリメートレンズ106を進行した光ビームは、対物レンズ001に入射し、BDの所定情報面(図中光ディスク109を記載)に集光照射される。なお、対物レンズ001は、実施例1の対物レンズを想定しており、レンズ003と位相板002から構成されている。また、ホルダ108は、レンズ003と位相板002を支持する筐体である。このホルダ108は、λ1のNAより大きい外側のビーム径を除去するため、所定の大きさの開口とし、BDの開口制限をすると良い。つまり、λ1の光ビームは、対物レンズ001により、BDの所定の情報面に収差最小で集光される。また、対物レンズ001はアクチュエータ(図示無し)に搭載されており、光ディスクの所定情報面の法線方向と半径方向に駆動させることができる。なお、半径方向は光ビームのトラック制御、およびレンズシフト時の駆動に用いられ、法線方向はフォーカス制御に用いられる。
The light beam that has traveled through the
所定情報面で反射した光ビームは、対物レンズ001、コリメートレンズ106、ビームスプリッタ105、検出レンズ110の順に進行し、光検出器111にて検出される。検出レンズ110は円柱レンズと球面レンズから構成されており、光ビームには検出レンズ110を透過すると、約45方向に所定の非点収差が与えられ、非点収差方式によるFESの検出に使用される。この検出レンズ110は非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時に光検出器111上での光スポットの直径を決める働きがある。
The light beam reflected by the predetermined information surface proceeds in the order of the
次にDVD、CD光学系について説明する。光源102は、λ2とλ3の光ビームを各々発散光にて出射する2波長マルチレーザ光源である。光源102から出射した光ビームは、補正レンズ112にてその発散角度が補正される。次にビームスプリッタ104を透過し、ビームスプリッタ105を反射し、コリメートレンズ106にて平行な光ビームに変換される。一般的にBDの光学系とDVD、CDの光学系では、倍率(対物レンズとコリメートレンズの焦点距離比)が異なる。このため、DVD、CDの光学系では、補正レンズ112を配置し、コリメートレンズ106と補正レンズ112の組合せにより仮想的に倍率を変化させることを想定している。また、ビームスプリッタ104はλ1の光ビームを反射させ、λ2、3を透過させる機能を有する。このようなビームスプリッタは、ダイクロイックミラーで実現できる。また、ビームスプリッタ105は波長に拠らずビームスプリッタ104側から来た光ビームを反射させ、光検出器111へ進行する光ビームを透過させる機能を持つ。このようなビームスプリッタは一般的に偏光性を用いるPBSプリズムで実現できる。λ2、λ3の光ビームは、実施例1で説明したように対物レンズ001により、DVDまたはCDの所定の情報面(図中光ディスク109を記載)に収差最小で集光される。所定情報面で反射した光ビームは、対物レンズ001、コリメートレンズ106、ビームスプリッタ105、検出レンズ110の順に進行し、光検出器111にてBDと同様に検出される。
Next, DVD and CD optical systems will be described. The
以上説明したように、対物レンズ001を用いることで、簡素な構成のBD、DVD、CD互換可能な光学ヘッド100が実現できる。この光学ヘッド100は効率の高い対物レンズ001を用いることで、BD専用の対物レンズとDVD/CD互換用の対物レンズを用いた場合と同じ程度の光源の出力で良く、光源のコストと信頼性が良好といえる。また、光検出器111への反射光ビームの光量がBD専用の対物レンズとDVD/CD互換用の対物レンズを用いた場合と同じ程度のS/Nが確保できる。
As described above, by using the
本発明における実施例3について図を用いて詳細に説明する。ここでは、BD、DVD、CDに対応した光学ヘッドを想定し説明する。
図7は実施例4における光学ヘッド200の構成を示す概略図である。なお、図中破線203は光ビームの光路を示す。光源201は、λ1、λ2、λ3の光ビームを各々発散光にて出射する3波長レーザ光源である。光源201から出射した各光ビームは、ビームスプリッタ205を透過し、補正位相板213を経てコリメートレンズ206にて平行な光ビームに変換される。ビームスプリッタ205は、波長に拠らず光源201側から来た光ビームを透過させ、光検出器211へ進行する光ビームを反射させる機能を持つ。このようなビームスプリッタは一般的に偏光性を用いるPBSプリズムで実現できる。補正位相板213は、コリメートレンズ206との組合せにより、倍率変換する機能を有する。すなわち、補正位相板213は、対物レンズ001の位相板002に相当し、コリメートレンズ206がレンズ003に相当するものであり、例えば、補正位相板213とコリメートレンズ206の組合せによって、λ1が入射したときBDで最適な倍率となるレンズとし、λ2が入射したときDVDで最適な倍率となるレンズとし、λ3が入射したときCDで最適な倍率となるレンズとなる光学系が実現できるものである。このように補正位相板を用いることで、実施例3の光学ヘッド100に対してCDとDVDの倍率も独立に設計することが可能になり、実施例3の光学ヘッド100に対してCDが効率改善できる。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the
さて、コリメートレンズ206は、球面収差補正機構に搭載されており、矢印207の方向に駆動させることができる。コリメートレンズ206を光軸方向(矢印107の方向)に駆動するための球面収差補正機構は、電磁モータや圧電素子などを用いることで実現できる。対物レンズ050は、実施例2の対物レンズを想定しているため、コリメートレンズ206を進行した各波長の光ビームは、対物レンズ050に入射し、BD、DVD、CDの各々所定情報面(図中光ディスク209を記載)に収差最小で集光照射される。また、対物レンズ050はアクチュエータ(図示無し)に搭載されており、光ディスクの所定情報面の法線方向と半径方向に駆動させることができる。なお、半径方向は光ビームのトラック制御、およびレンズシフト時の駆動に用いられ、法線方向はフォーカス制御に用いられる。
Now, the
所定情報面で反射した光ビームは、対物レンズ050、コリメートレンズ206、補正位相板213、ビームスプリッタ205、検出レンズ210の順に進行し、光検出器211にて検出される。検出レンズ210は円柱レンズと球面レンズから構成されており、光ビームには検出レンズ210を透過すると、約45方向に所定の非点収差が与えられ、非点収差方式によるFESの検出に使用される。この検出レンズ210は非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時に光検出器211上での光スポットの直径を決める働きがある。
The light beam reflected by the predetermined information surface proceeds in the order of the
以上説明したように、非常に簡素なBD、DVD、CD互換可能な光学ヘッド200が実現できる。この光学ヘッド200は効率の高い対物レンズ050を用いることで、BD専用の対物レンズとDVD/CD互換用の対物レンズを用いた場合と同じ程度の光源の出力で良く、コスト面、光源の信頼性が良好といえる。また、光検出器111への反射光ビームの光量がBD専用の対物レンズとDVD/CD互換用の対物レンズを用いた場合と同じ程度のS/Nが確保できる。さらに本発明の3波長の位相を任意に設計できるメカニズムを用いることで、BD、DVD、CDを所定の倍率に設定でき、従来のDVD/CD互換用の光学ヘッドより、CDの効率改善が可能になる。なお、従来のDVD/CD互換用の光学系とは、現在一般的である2波長マルチレーザ光源とコリメートレンズ1個を用いる光学系のことを示す。なお、本実施例1ないし4中では、NAを所定の値で説明したが、材質Aの直径、位相段差の直径を変えることで、NAを任意に設計できる。
As described above, a very simple
また、本実施例における対物レンズ001、050では、所定のNAとなるように位相段差の直径と材質Aの直径を決めると説明した。しかし、所定のNAより大きい領域に、NAより小さい領域と異なる位相を付与する構造を設けても良い。この所定のNAより大きい領域に設けた位相で、NAより大きい領域に入光する光ビームが検出系で不要な光ビームにならないような設計を行うことができる。また、本実施例では、非点収差系の光学ヘッドを例に説明したが、ナイフエッジやスポットサイズを用いた光学系にしてもなんら構わない。また、本実施例の光学系に無いミラーなどを追加して、光路を曲げる構成としてもなんら構わない。
Further, it has been described that in the
以上説明したように、波長1すなわちλ1の光ビーム1が入光したとき所定の位相1すなわち位相Bを付与し、波長2すなわちλ2の光ビーム2が入光したとき所定の位相2すなわち位相B+位相Dを付与し、波長3すなわちλ3の光ビーム3が入光したとき所定の位相差3すなわち位相B+位相D+位相Cを付与する対物レンズであって、対物レンズは、少なくとも材質Aと材質Bから構成されており、その材質Aと材質Bは、光ビーム1に対する屈折率差Δ1が略同じで非常に小さく、材質Aと材質Bは、光ビーム2に対する屈折率の差Δ2および光ビーム3に対する屈折率差Δ3がΔ1に比べ大きく、材質Aと材質Bの境界の所定領域には位相段差がある。材質Aと材質Bの境界にある位相段差で発生する位相は、波長2の整数倍とする。
As described above, when the
また、対物レンズに入光した光ビーム1に付与される位相Bは、外形形状により発生させ、対物レンズに入光した光ビーム2に付与される位相B+位相Dは、外形形状と、材質Aと材質Bの屈折率差で発生させ、対物レンズに入光した光ビーム3に付与される位相Bと位相Dと位相Cは、外形形状と材質Aと材質Bの屈折率差と位相段差により発生させる。
Further, the phase B imparted to the
また、Δ1は略同じとすることで、理論上完全な3波長互換対物レンズが実現できる。このため、Δ1を略零とすると良い。また、対物レンズは、外形がレンズ形状のレンズすなわちレンズ003と、材質AとBを持つ平板すなわち位相板002とに分離した組み合わせレンズでも実現できる。
Further, by making Δ1 substantially the same, a theoretically complete three-wavelength compatible objective lens can be realized. For this reason, it is preferable to set Δ1 to be substantially zero. The objective lens can also be realized by a combination lens separated into a lens having a lens shape, that is, a
なお、実施例1や2では、外形で発生する位相Bと材質の屈折率差で発生する位相Dと位相段差で発生する位相Cを波長λ1に対して位相B、λ2に対して位相D、λ3に対して位相Cを独立に最適設計する例を説明した。しかし、もちろん、λ1、λ2、λ3に対して位相Bと位相Dと位相Cを組合せで各々最適となるよう用いてもなんら構わない。例えば、位相B、位相D、位相Cが波長によって付与される位相が異なることを利用して、λ1およびλ2に対して位相B、位相Dを組みあわせ最適に設定し、λ3のみ位相Cを用いて最適に設定するようにしても良い。 In Examples 1 and 2, the phase B generated by the outer shape, the phase D generated by the difference in refractive index of the material, and the phase C generated by the phase step are phase B with respect to the wavelength λ1, phase D with respect to λ2, The example in which the phase C is optimally designed independently with respect to λ3 has been described. However, as a matter of course, it does not matter if the phase B, the phase D, and the phase C are combined and optimized for λ1, λ2, and λ3. For example, using the fact that the phase B, the phase D, and the phase C are different depending on the wavelength, the phase B and the phase D are optimally combined for λ1 and λ2, and the phase C is used only for λ3. May be set optimally.
001・・・対物レンズ
002・・・位相板
003・・・レンズ
004・・・材質A
005・・・材質B
006・・・位相段差
010・・・光ビーム径
011・・・光ディスク
012・・・表面
013・・・情報面
020・・・光ビーム径
021・・・光ディスク
022・・・表面
023・・・情報面
030・・・光ビーム径
031・・・光ディスク
032・・・表面
033・・・情報面
050・・・対物レンズ
051・・・材質A
052・・・材質B
053・・・位相段差
100・・・光学ヘッド
101・・・光源
102・・・光源
103・・・光軸
104・・・ビームスプリッタ
105・・・ビームスプリッタ
106・・・コリメートレンズ
107・・・駆動軸
108・・・ホルダ
109・・・光ディスク
110・・・検出レンズ
111・・・光検出器
112・・・補正レンズ
200・・・光学ヘッド
201・・・光源
203・・・光軸
205・・・ビームスプリッタ
206・・・コリメートレンズ
207・・・駆動軸
209・・・光ディスク
210・・・検出レンズ
211・・・光検出器
213・・・補正位相板
001 ...
005 ... Material B
006 ...
052 ... Material B
053 ...
Claims (7)
第二の波長の光ビームが入光したとき第二の位相を付与し、
第三の波長の光ビームが入光したとき第三の位相を付与する対物レンズであって、
前記対物レンズは、少なくとも材質Aと材質Bから構成されており、
前記材質Aと材質Bは、前記第一の波長の光ビームに対する屈折率の差がΔ1であり、
前記材質Aと材質Bは、前記第二の波長の光ビームに対する屈折率の差がΔ2であり、
前記材質Aと材質Bは、前記第三の波長の光ビームに対する屈折率の差がΔ3であり、
前記Δ1に比べΔ2とΔ3が大きく、
前記材質Aと材質Bの境界の所定領域には、位相段差があることを特徴とする対物レンズ。 When the light beam of the first wavelength is incident, the first phase is given. When the light beam of the second wavelength is incident, the second phase is given.
An objective lens that imparts a third phase when a light beam of a third wavelength is incident;
The objective lens is composed of at least material A and material B,
The difference between the refractive index of the material A and the material B with respect to the light beam of the first wavelength is Δ1,
The difference between the refractive index of the material A and the material B with respect to the light beam of the second wavelength is Δ2,
The material A and the material B have a difference in refractive index of Δ3 with respect to the light beam of the third wavelength,
Δ2 and Δ3 are larger than Δ1,
An objective lens having a phase step in a predetermined region at a boundary between the material A and the material B.
前記材質Aと材質Bの境界にある前記位相段差で発生する位相は、前記第二の波長の整数倍であることを特徴とする対物レンズ。 The objective lens according to claim 1,
2. The objective lens according to claim 1, wherein the phase generated at the phase step at the boundary between the material A and the material B is an integer multiple of the second wavelength.
前記対物レンズに入光した第一の波長の光ビームに付与される位相は、外形形状により発生させ、
前記対物レンズに入光した第二の波長の光ビームに付与される位相は、外形形状と、材質Aと材質Bの屈折率差とにより発生させ、
前記対物レンズに入光した第三の波長の光ビームに付与される位相は、外形形状と材質Aと、材質Bの屈折率差と、位相段差とにより発生させることを特徴とする対物レンズ。 The objective lens according to claim 2,
The phase imparted to the light beam of the first wavelength incident on the objective lens is generated by the outer shape,
The phase imparted to the light beam of the second wavelength incident on the objective lens is generated by the outer shape and the refractive index difference between the material A and the material B,
The objective lens is characterized in that the phase imparted to the light beam of the third wavelength incident on the objective lens is generated by the outer shape, the material A, the refractive index difference of the material B, and the phase step.
前記Δ1は、略零であることを特徴とする対物レンズ The objective lens according to claim 3,
Δ1 is substantially zero, the objective lens
前記対物レンズは、外形がレンズ形状のレンズと、前記材質AとBを持つ平板とに分離した組み合わせレンズであることを特徴とする対物レンズ。 The objective lens according to claim 4,
The objective lens according to claim 1, wherein the objective lens is a combination lens separated into a lens having an outer shape and a flat plate having the materials A and B.
前記光学ヘッドは、
前記第一乃至第三の波長の光ビームを出射する光源を備え、
前記第一乃至第三の波長の光ビームの光ディスクからの反射光を検出する1個の光検出器と、を少なくとも備えた光学ヘッド。 An optical head equipped with the objective lens according to claim 3, 4 or 5,
The optical head is
A light source that emits a light beam having the first to third wavelengths;
An optical head comprising at least one photodetector for detecting reflected light from the optical disc of the light beams having the first to third wavelengths.
前記第一乃至第三の波長の光ビームを出射する光源は1個の筐体内にある3波長光源であることを特徴とする光学ヘッド。 The optical head according to claim 6, wherein
2. An optical head according to claim 1, wherein the light source for emitting the light beams having the first to third wavelengths is a three-wavelength light source in one housing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010269880A JP2012119042A (en) | 2010-12-03 | 2010-12-03 | Objective lens and optical head with the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010269880A JP2012119042A (en) | 2010-12-03 | 2010-12-03 | Objective lens and optical head with the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012119042A true JP2012119042A (en) | 2012-06-21 |
Family
ID=46501687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010269880A Pending JP2012119042A (en) | 2010-12-03 | 2010-12-03 | Objective lens and optical head with the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012119042A (en) |
-
2010
- 2010-12-03 JP JP2010269880A patent/JP2012119042A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2008081859A1 (en) | Optical pickup, optical disk device, composite coupling lens, composite prism, and optical information device | |
| US8064314B2 (en) | Optical head and optical disc device | |
| JP4663614B2 (en) | Optical pickup and optical information recording / reproducing apparatus | |
| JPWO2008062698A1 (en) | Optical head device and optical information recording / reproducing device | |
| JP5069893B2 (en) | Optical pickup and optical disk drive | |
| JP2005044467A (en) | Optical pickup device | |
| JP4370619B2 (en) | Optical element, optical pickup device and drive device | |
| JP2011165224A (en) | Optical pickup and optical disk device, computer, optical disk player, optical disk recorder | |
| JP2011081868A (en) | Objective lens and optical pickup device | |
| JP4529176B2 (en) | Optical pickup device | |
| WO2011033786A1 (en) | Light pickup optical system | |
| KR100782813B1 (en) | Active correction device and compatible optical pickup and optical recording and / or reproducing apparatus employing the same | |
| JP2010073238A (en) | Optical pickup, objective lens, spherical aberration correcting element, and optical information recording and playback device | |
| JP2007273013A (en) | Diffraction element design method, diffraction element, objective lens unit, optical pickup and optical disc apparatus | |
| JP2012119042A (en) | Objective lens and optical head with the same | |
| JP4377253B2 (en) | Optical pickup and optical information reproducing apparatus or optical information recording / reproducing apparatus | |
| JP4312214B2 (en) | Optical pickup device | |
| JP2010198717A (en) | Objective lens, optical pickup and optical disk device | |
| JP2007317348A (en) | Optical pickup and optical information processing apparatus | |
| JP4570992B2 (en) | Optical pickup and optical information recording apparatus | |
| JP2007250123A (en) | Optical pickup device | |
| JP2012128898A (en) | Optical pickup and optical disk device | |
| JP4271515B2 (en) | Optical pickup and optical information processing apparatus using the same | |
| JP2010061768A (en) | Optical pickup and optical disk device | |
| JP2010267336A (en) | Optical pickup and optical disc apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120521 |