JP2001216675A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光ヘッド装置の構成部品の点数を削減し装置の
小型化を図る。 【解決手段】光ヘッド装置を構成する、コリメートレン
ズ２または対物レンズ１５の２つの表面の少なくとも一
方の表面に、半導体レーザ１１から出射し回折素子１４
を透過した出射光に対して所定の位相差を発生させるよ
うにリタデーション値を調整した複屈折性の有機物薄膜
１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体の情報
の記録・再生を行う光ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク、または
光磁気ディスクなどの光記録媒体の情報の記録・再生の
ために、図５に示すようにコリメートレンズ１６、対物
レンズ１５、位相子１７、回折素子１４などの光学素子
を備えた光ヘッド装置が用いられる。

【０００３】光ヘッド装置は、半導体レーザ１１からの
出射光を光記録媒体１２に導き、光記録媒体１２からの
反射光を回折素子１４やビームスプリッタ（図示せず）
などの光学素子により回折または偏向させ、検出器１３
で反射光を検出する構成となっている。また、位相子１
７は単独で、または回折素子と一体化されて、半導体レ
ーザ１１と光記録媒体１２との間に通常設置される。

【０００４】位相子は光ヘッド装置の光の利用効率を上
げるために、偏光を利用する偏光系において通常用いら
れる。また、無偏光系の光ヘッド装置においても、半導
体レーザなどの光源からの出射光と光源への戻り光との
間に生じる干渉を防ぐため、位相子が光ヘッド装置に配
設されることもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、位相子としては
水晶のような無機物単結晶を研磨したものが用いられて
いた。しかし、無機物単結晶は強い複屈折性を有するた
め、光が入射することにより発生する位相差は入射角度
に大きく依存し、入射光が平行光となっているコリメー
トレンズと対物レンズとの間以外の設置場所には適さな
かった。また、無機物単結晶の光学素子は作製の工程数
が多く、さらに作成に困難を伴う問題があった。

【０００６】また、有機系材料の位相子は、水晶などの
無機物単結晶に比べ作製は容易であるが個別素子として
用いると、光ヘッド装置の部品点数が増加し、この増加
に伴う装置全体の収差が増加する問題があった。さら
に、装置の小型化が困難であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためになされたものであり、半導体レーザと、
半導体レーザからの出射光を平行光とするコリメートレ
ンズと、平行光を光記録媒体上に集光する対物レンズと
を備えた、光記録媒体の情報の記録・再生を行う光ヘッ
ド装置において、前記コリメートレンズまたは前記対物
レンズの両表面の少なくとも一方の表面に複屈折性の有
機物薄膜が、前記出射光に対して所定の位相差を発生す
るようにリタデーション値が調整されて形成されている
ことを特徴とする光ヘッド装置を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の光ヘッド装置は、半導体
レーザと、半導体レーザからの出射光を平行光とするコ
リメートレンズと、平行光を光記録媒体上に集光する対
物レンズとを少なくとも備えている。そして、このコリ
メートレンズまたは対物レンズの両表面のうち一方の表
面または両表面に複屈折性の有機物薄膜が、半導体レー
ザからの出射光に対して所定の位相差を発生するように
リタデーション値が調整されて形成されている。

【０００９】上記のように構成することにより、位相子
が有機物薄膜であるため無機物単結晶の場合とは異な
り、位相子とこれらレンズが作製の工程で容易に一体化
できる。さらに一体化されているため、個々の光学素子
（位相子とこれらレンズ）を光ヘッド装置に別々に組み
込むよりは、装置の小型化を図れる。

【００１０】以下に、図面を参照しながら本発明の光ヘ
ッド装置で使用する、位相子とレンズが一体化された位
相子一体型レンズを、レンズの一方の表面に有機物薄膜
を形成するものとして説明する。

【００１１】図２に示すように位相子一体型コリメート
レンズ３は、複屈折性を有する有機物薄膜１をコリメー
トレンズ２の、例えば平坦な一方の表面に形成すること
により構成される。ここで、１１は半導体レーザであ
る。コリメートレンズ２と空気との界面、および有機物
薄膜１と空気との界面に反射防止膜を施してもよく、反
射防止膜を施した場合コリメートレンズ２と空気との屈
折率の差、および有機物薄膜と空気との屈折率の差によ
る光の表面反射損失がほとんど発生しない。ここでは、
反射防止膜を施している（図示せず）。

【００１２】また、半導体レーザからの出射光が有機物
薄膜１に垂直に入射し透過するとき、有機物薄膜１が透
過光に対しｍπ／２（ｍは自然数）の位相差を発生する
ことことにより、光源からの出射光と戻り光との干渉を
防止できて好ましい。ここで、ｍは１〜５であるのが好
ましい。ｍ＝１、３または５のとき有機物薄膜は４分の
１波長板として作用し、またｍ＝２のとき有機物薄膜は
２分の１波長板として作用する。ただし、ｍ＝４のとき
は位相子としては作用しないので４は考慮しない。

【００１３】所望の位相差を発生させるには有機物薄膜
１のリタデーション値を調整する。すなわち、有機物薄
膜１の常光屈折率と異常光屈折率との差をΔｎ、有機物
薄膜１の膜厚をｄ、透過光の波長をλとすると、リタデ
ーション値はΔｎ・ｄで与えられ、位相差φとの間にφ
＝Δｎ・ｄ・２π／λの関係がある。したがって、特定
の波長の光に対しリタデーション値をこの式により調整
すれば、所望の位相差が得られる。

【００１４】特に、有機物薄膜１として、半導体レーザ
１１からの出射光が有機物薄膜１に入射した際に位相差
が（２ｐ−１）・π／２（ｐは自然数）となるものを用
いた場合を考える（位相子として機能すればｐは自然数
から多少ずれていてもよい）。この場合、位相子の光軸
方向と半導体レーザから出射する光の直線偏光の振動方
向が特定の関係（例えば、４５°の角をなす）にあると
きに、直線偏光はコリメートレンズに入射することによ
り、（２ｐ−１）・π／２（ｐは自然数）の位相差が得
られて円偏光に変換される。すなわち、有機物薄膜１は
４分の１波長板として機能する。

【００１５】図２の構成では、有機物薄膜１をコリメー
トレンズ２の一方の表面に接着剤を用いて固定してい
る。複屈折性を有する有機物薄膜として、耐熱性を考慮
して、(変性)ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエー
テルスルホン、（脂環族）ポリオレフィンを用いること
が好ましい。（変性）ポリカーボネートとは、ポリエス
テルカーボネートをピスフェノールＡからなるポリカー
ボネートの構成成分の一部に使用した変性ポリカーボネ
ートを意味する。また、高分子液晶を用いることもでき
る。

【００１６】コリメートレンズとしては、有機物薄膜と
一体化したときに最良の波面収差の特性が得られるよう
設計されたものを用いる。接着剤としては、アクリル
系、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリイ
ミド系、ユリア系、メラミン系、フラン系、イソシアネ
ート系、シリコーン系、セルロース系、酢酸ビニル系、
塩化ビニル系、ゴム系やそれらの混合系のものが使用で
きる。接着剤はＵＶ硬化型や熱硬化型であれば作業性が
よく好ましいが、これらに限定されない。

【００１７】図３の構成では、複屈折性を有する有機物
薄膜１を対物レンズ４の一方の表面に固定して、位相子
一体型対物レンズ５を構成している。ここで、１２は光
記録媒体である。

【００１８】複屈折性を有する有機物薄膜１として、こ
こではＵＶ硬化型の高分子液晶を用いている。有機物薄
膜の形成方法は、対物レンズの形状と有機物薄膜に発生
させる位相差を考慮して設計した鋳型、および対物レン
ズ４の有機物薄膜を形成する面に、光配向性の配向膜を
塗布し、直線偏光化したＵＶを照射することにより光配
向処理を施す。その後、鋳型と対物レンズの間に、上記
のＵＶ硬化型の高分子液晶となる液晶モノマーを充填
し、ＵＶ照射して硬化させる。対物レンズ４としては、
有機物薄膜１と一体化したときに良好な波面収差特性が
得られるように設計されたものを用いる。

【００１９】上記において、有機物薄膜をレンズの２つ
の表面のうち一方の面に形成する場合について説明した
が、両面に形成してもよい。この場合、有機物薄膜の膜
厚ｄは両面の有機物薄膜厚を合わせたものとすればよ
く、φ＝Δｎ・ｄ・２π／λの関係はこのまま成立す
る。

【００２０】図４に、コリメートレンズと対物レンズを
一体化して、両レンズの機能を単一の対物レンズに持た
せた光ヘッド装置の構成を示す。本発明における位相子
一体型レンズを、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク、また
は光磁気ディスクなどの光記録媒体に対して情報の記録
・再生を行う光ヘッド装置に設置して用いる。図４に示
すように半導体レーザ１１からの出射光が回折素子１４
を経て有機物薄膜１が形成された対物レンズ４（コリメ
ートレンズと対物レンズを一体化したもの）に入射し、
光記録媒体１２上に集光されるように設置する。１３は
光検出器である。

【００２１】

【実施例】まず、光ヘッド装置に設置する図２に示した
位相子一体型コリメートレンズの作製法を説明する。有
機物薄膜１として、一軸延伸により複屈折性を発現させ
たポリカーボネートを用い、焦点距離が１５ｍｍで片側
が凸状のコリメートレンズ２に、ポリエステル系の接着
剤（図示せず）で有機物薄膜１を固定した。有機物薄膜
１は、１９５ｎｍのリタデーション値を有しており、Ｃ
Ｄ系光ディスクの記録・再生に用いられる波長７８０ｎ
ｍの光に対し４分の１波長板として機能する。また、厚
さは５０μｍであり、空気と有機物薄膜１との界面での
光の反射を防ぐために、有機物薄膜１の表面に反射防止
膜を施した。

【００２２】コリメートレンズ２として、有機物薄膜の
複屈折性（２種の屈折率）と厚さを考慮して設計したも
のを用いた。また、空気とレンズの界面での反射を防ぐ
ために、レンズ表面にも反射防止膜を施した（図示せ
ず）。接着剤として、ポリエステル系のＵＶ効果型のも
のを用い、レンズの平面側と有機物薄膜の反射防止膜が
形成されてない面とを接着した。

【００２３】次に、上記のように作製されたコリメート
レンズを、図１に示すように光ヘッド装置に組み込ん
だ。本実施例では、ＣＤ系光ディスク用の波長７８０ｎ
ｍの半導体レーザ１１を用いた。この半導体レーザ１１
から出射する直線偏光は、回折素子１４を透過後、コリ
メートレンズ２に有機物薄膜１が形成された位相子一体
型コリメートレンズ３を透過して平行光とされ、さらに
円偏光とされた。位相子一体型コリメートレンズ３を透
過した光は、対物レンズ１５により光記録媒体１２の記
録面上に集光された。

【００２４】光記録媒体１２からの反射戻り光は対物レ
ンズ１５を透過し、再度位相子一体型コリメートレンズ
３を透過することにより、往路の直線偏光の振動方向に
直交した振動方向をもつ直線偏光に変換された。位相子
一体型コリメートレンズ３を透過した光は回折素子１４
により回折され、光検出器１３に導かれた。

【００２５】位相子一体型コリメートレンズ３を透過し
た直線偏光は、半導体レーザ１１を出射した直線偏光と
その振動方向が直交しているために、これら２つの直線
偏光間の干渉が生じず、安定したレーザ光の発振出力が
得られた。その結果、ＣＤ−Ｒなどの書き込み系光ディ
スクに安定した情報記録ができ、さらにＣＤ−Ｒを含む
ＣＤ系光ディスクの再生信号特性も良好であった。ま
た、位相子とコリメートレンズを一体化したため装置の
小型化を図ることができた。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
屈折性を有する有機物薄膜をレンズに形成した位相子一
体型レンズを、光ヘッド装置に組み込むことにより、光
ヘッド装置の構成部品点数を削減でき、光ヘッド装置の
小型化が図れる上に、光記録媒体からの再生信号特性の
良好な光ヘッド装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】位相子一体型対物レンズを組み込んだ本発明の
光ヘッド装置の構成の一例を示す概念的側面図。

【図２】本発明における位相子一体型コリメートレンズ
の構成の一例を示す断面図。

【図３】本発明における位相子一体型対物レンズの構成
の一例を示す断面図。

【図４】位相子一体型対物レンズを組み込んだ本発明の
光ヘッド装置の構成の他の例を示す概念的側面図。

【図５】従来の光ヘッド装置の一例を示す概念的側面
図。

【符号の説明】

１：有機物薄膜 ２、１６：コリメートレンズ ３：位相子一体型コリメートレンズ ４、１５：対物レンズ ５：位相子一体型対物レンズ １１：半導体レーザ １２：光記録媒体 １３：光検出器 １４：回折素子 １７：位相子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、半導体レーザからの出射
   光を平行光とするコリメートレンズと、平行光を光記録
   媒体上に集光する対物レンズとを備えた、光記録媒体の
   情報の記録・再生を行う光ヘッド装置において、前記コ
   リメートレンズまたは前記対物レンズの両表面の少なく
   とも一方の表面に複屈折性の有機物薄膜が、前記出射光
   に対して所定の位相差を発生するようにリタデーション
   値が調整されて形成されていることを特徴とする光ヘッ
   ド装置。
2. 【請求項２】前記所定の位相差が、ｍを自然数とすると
   きｍπ／２である請求項１に記載の光ヘッド装置。