JP4645938B2 - Optical component and optical pickup device - Google Patents
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Description
本発明は、光学部品及び光ピックアップ装置に関し、特に光学性能を向上させた光学部品及び光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical component and an optical pickup device, and more particularly to an optical component and an optical pickup device with improved optical performance.
近年、短波長赤色半導体レーザの実用化に伴い、従来の光ディスク（光情報記録媒体ともいう）である、ＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光ディスクであるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）が開発・製品化されている。しかるに、ＣＤもしくはＤＶＤを専用として情報を記録／再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえないことから、より付加価値を高めるため、ＣＤ・ＤＶＤのいずれに対しても情報の記録／再生を行うことができる、いわゆる互換型光ピックアップ装置も開発されている。 In recent years, with the practical application of short-wavelength red semiconductor lasers, high-density optical disks with the same size and large capacity as conventional optical disks (also called optical information recording media), CDs (compact disks). DVD (Digital Versatile Disc) has been developed and commercialized. However, just because information can be recorded / reproduced exclusively for a CD or DVD, the value as a product of an optical pickup device cannot be said to be sufficient. On the other hand, so-called compatible optical pickup devices capable of recording / reproducing information have also been developed.
ところで、ＣＤの仕様（光源波長、開口数、透明基板厚さ等）とＤＶＤの仕様とは異なるため、単一の対物レンズを用いて、双方の光ディスクに対して適切に情報を記録及び／又は再生するためには、何らかの工夫が必要となる。これに対し、対物レンズの光学面に回折構造を設けることで、ＣＤ、ＤＶＤに適した収差特性を得ることが行われている。 By the way, since the specifications of the CD (light source wavelength, numerical aperture, transparent substrate thickness, etc.) are different from the specifications of the DVD, information is appropriately recorded and / or recorded on both optical disks using a single objective lens. In order to reproduce, some device is required. On the other hand, aberration characteristics suitable for CDs and DVDs are obtained by providing a diffractive structure on the optical surface of the objective lens.
一方、ＣＤ、ＤＶＤより一歩進んだ、より高密度な次世代の光ディスクも開発されている。このような次世代の光ディスクを媒体とした光情報記録再生装置（光ピックアップ装置ともいう）の集光光学系では、記録信号の高密度化を図るため、或いは高密度記録信号を再生するため、対物レンズを介して情報記録面上に集光するスポッ卜の径を小さくすることが要求される。そのためには、光源であるレーザの短波長化や対物レンズの高開口数（高ＮＡ）化が必要となる。短波長レーザ光源としてその実用化が期待されているのは、波長４５０ｎｍ以下の青紫色半導体レーザである。 On the other hand, higher-density next-generation optical discs that are one step ahead of CDs and DVDs have also been developed. In a condensing optical system of an optical information recording / reproducing apparatus (also referred to as an optical pickup apparatus) using such a next-generation optical disk as a medium, in order to increase the recording signal density or to reproduce the high-density recording signal, It is required to reduce the diameter of the spot condensed on the information recording surface via the objective lens. For this purpose, it is necessary to shorten the wavelength of the laser as the light source and to increase the numerical aperture (high NA) of the objective lens. A blue-violet semiconductor laser having a wavelength of 450 nm or less is expected to be put to practical use as a short wavelength laser light source.
このような波長４５０ｎｍ以下の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録／再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク（以下、本明細書ではかかる光ディスクを「高密度ＤＶＤ」と呼ぶ）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能である。かかる高密度ＤＶＤの情報記録面に対して適切な集光スポットを形成できるように、回折構造を設けた対物レンズも開発されている（特許文献１参照）。さらに前記２種類の波長に加えて波長７４０〜８１０ｎｍの光束に対しても集光スポットを形成できる対物レンズも開発されている。
Research and development of a high-density optical disk system capable of recording / reproducing information using such a blue-violet semiconductor laser having a wavelength of 450 nm or less is rapidly progressing. As an example, in an optical disc for recording / reproducing information with specifications of NA 0.85 and light source wavelength 405 nm (hereinafter referred to as “high density DVD” in this specification), DVD (NA 0.6, light source wavelength 650 nm, Information of 20 to 30 GB per side can be recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm, which is the same size as the
ところで、光源から出射されるレーザ光を効率よく利用するために、光ピックアップ装置の光学部品には、透過率を高める工夫がなされている。例えば対物レンズ等の光学面には、反射防止膜が成膜され、光の干渉を利用して光学面から反射する光の量を抑制するようにしている（特許文献２参照）。
しかるに、上述したような互換型光ピックアップ装置に用いる対物レンズに反射防止膜を成膜する場合、それに入射する異なる波長の光束それぞれに対して、反射防止を実現しなくてはならない。ところが、反射防止を実現できる波長域を広くとるためには、一般的には反射防止膜の膜厚の増大を容認せざるをえないが、膜厚の増大により、上述した回折構造の形状（特に角部の形状）がダレた形に変化してしまい、それにより所望の回折特性が得られなくなる恐れがある。 However, when an antireflection film is formed on the objective lens used in the compatible optical pickup apparatus as described above, it is necessary to realize antireflection for each of the light beams having different wavelengths incident thereon. However, in order to widen the wavelength range where antireflection can be realized, it is generally necessary to allow an increase in the thickness of the antireflection film. However, as the film thickness increases, the shape of the above-described diffraction structure ( In particular, the shape of the corners) may change to a sag shape, so that desired diffraction characteristics may not be obtained.
又、４５０ｎｍ以下の短波長領域で回折効果を得ようとした場合、回折構造はより微細化するので、反射防止膜が回折構造の形状に与える影響はより増大し、従って高密度ＤＶＤ用光ピックアップ装置に用いる対物レンズにおいては、要求される回折特性を特に得にくいという問題がある。 Further, when trying to obtain a diffraction effect in a short wavelength region of 450 nm or less, the diffraction structure becomes finer, so that the influence of the antireflection film on the shape of the diffraction structure is further increased. The objective lens used in the apparatus has a problem that it is difficult to obtain required diffraction characteristics.
更に、反射防止膜を成膜した光学部品には、光学面に付着した異物を拭うことによる反射防止膜の剥がれを抑制する、いわゆる拭き性も要求されるが、回折構造に膜厚の厚い反射防止膜を成膜すると拭き性が著しく低下するという問題がある。 In addition, optical components with an antireflection film are required to have a so-called wiping property that suppresses peeling of the antireflection film due to wiping off foreign matter adhering to the optical surface. When the prevention film is formed, there is a problem that the wiping property is remarkably lowered.
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、耐拭き性を確保しつつ、光透過率を高く維持できるにもかかわらず、例えば微細構造による本来の光学特性を発揮させることができる光学部品及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems. For example, although the light transmittance can be maintained high while ensuring wiping resistance, the original optical characteristics due to the fine structure can be exhibited. It is an object to provide an optical component and an optical pickup device that can be used.
請求項１に記載の光学部品は、３９０〜４５０ｎｍの波長λ１の第１光束が通過し、且つ６３５〜６７０ｎｍの波長λ２の第２光束と７４０〜８１０ｎｍの波長λ３の第３光束の少なくとも１種類の光束が通過する光路内に配置される光ピックアップ装置用の光学部品であって、前記光学部品は、微細構造を形成した第１の光学面と、微細構造を形成しない第２の光学面とを有し、前記微細構造は、回折によって前記いずれかの通過光束に対して集光あるいは発散させる作用を有する回折構造であり、前記光学部品は、前記回折構造により回折された前記第１の光束及び、前記第２、第３の光束の少なくとも１種類の光束を、それぞれ対応する光情報記録媒体の情報記録面上に集光可能であり、前記第１の光学面における反射防止膜の膜層数を、前記第２の光学面における反射防止膜の膜総数より少なくし、前記第１の光学面における膜総数を、単層〜９層のいずれかとすることを特徴とするので、例えば回折構造などの微細構造を形成した前記第１の光学面では、反射防止膜の膜層数が比較的低いので、膜厚を比較的薄くできることから成膜後の微細構造の形状を維持しやすくなり、前記微細構造の光学特性の劣化を回避できると共に、拭き性も向上させることができる。一方、前記第２の光学面には微細構造を形成していないので、反射防止膜の膜厚を増大させても、光学特性の大きな劣化を招くことはなく、拭き性も低下しないので、反射防止膜の膜層数を増大させ、十分な反射防止機能を発揮できる。
The optical component according to claim 1 passes through a first light beam having a wavelength λ1 of 390 to 450 nm, and at least one kind of a second light beam having a wavelength λ2 of 635 to 670 nm and a third light beam having a wavelength λ3 of 740 to 810 nm. An optical component for an optical pickup device disposed in an optical path through which the luminous flux passes, wherein the optical component includes a first optical surface on which a fine structure is formed, and a second optical surface on which a fine structure is not formed. The fine structure is a diffractive structure that has a function of condensing or diverging any of the passing light fluxes by diffraction, and the optical component is the first light flux diffracted by the diffractive structure. In addition, at least one kind of the second and third light fluxes can be condensed on the information recording surface of the corresponding optical information recording medium, and the film layer of the antireflection film on the first optical surface. Number The second and less than film total number of the antireflection film on the optical surface, the membrane total number of the first optical surface, the is characterized in that either a single layer to 9 layers, for example, such as a diffraction structure fine In the first optical surface having the structure, since the number of antireflection films is relatively low, the film thickness can be made relatively thin, so that it is easy to maintain the shape of the microstructure after the film formation. It is possible to avoid the deterioration of the optical properties of the film and improve the wiping property. On the other hand, since no fine structure is formed on the second optical surface, even if the thickness of the antireflection film is increased, the optical characteristics are not greatly deteriorated, and the wiping property is not lowered. The number of anti-reflection films can be increased, and a sufficient anti-reflection function can be exhibited.
請求項２に記載の光学部品は、請求項１に記載の発明において、前記第２の光学面における反射防止膜を７層とすることを特徴とする。
The optical component according to
請求項３に記載の光学部品は、請求項１に記載の発明において、前記第２の光学面における反射防止膜を８乃至１０層のいずれかとすることを特徴とする。 An optical component according to a third aspect is characterized in that, in the invention according to the first aspect, the antireflection film on the second optical surface is any one of 8 to 10 layers.
請求項４に記載の光学部品は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第１の光学面における反射防止膜を単層とすることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the antireflection film on the first optical surface is a single layer.
請求項５に記載の光学部品は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第１の光学面における反射防止膜を２層とすることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical component according to any one of the first to third aspects, the antireflection film on the first optical surface is formed of two layers.
請求項６に記載の光学部品は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第１の光学面における反射防止膜を３層とすることを特徴とする。
Optical component according to claim 6 is the invention according to any one of
請求項７に記載の光学部品は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第１の光学面における反射防止膜を４乃至９層のいずれかとすることを特徴とする。 An optical component according to a seventh aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to third aspects, the antireflection film on the first optical surface is any one of 4 to 9 layers.
請求項８に記載の光学部品は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において前記第１の光学面と前記第２の光学面のうち、前記第２の光学面にのみ反射防止膜を形成することを特徴とするので、反射防止膜を形成しても、前記第１の光学面の微細構造の形状を変化させることなく、その光学特性の劣化を回避できると共に、拭き性も向上させることができる。 An optical component according to an eighth aspect is the antireflection film according to any one of the first to third aspects, wherein only the second optical surface of the first optical surface and the second optical surface is an antireflection film. Therefore, even if an antireflection film is formed, deterioration of the optical properties can be avoided and the wiping property can be improved without changing the shape of the fine structure of the first optical surface. Can be made.
請求項９に記載の光学部品は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、前記光学部品は光ピックアップ装置用の対物レンズであることを特徴とするので、光ピックアップ装置の性能を向上させることができる。ただし、本発明の光学部品は対物レンズに限られず、カップリングレンズ、エキスパンダレンズ、平行平板等であっても良い。 According to a ninth aspect of the present invention, in the optical component according to any one of the first to eighth aspects, the optical component is an objective lens for an optical pickup device. Can be improved. However, the optical component of the present invention is not limited to the objective lens, and may be a coupling lens, an expander lens, a parallel plate, or the like.
なお、参考例の光学部品は、３９０〜４５０ｎｍ（より好ましくは４００〜４１０ｎｍ）の波長λ１の第１光束が通過し、且つ６３５〜６７０ｎｍ（より好ましくは６５０〜６７０ｎｍ）の波長λ２の第２光束と７４０〜８１０ｎｍの波長λ３の第３光束の少なくとも１種類の光束が通過する光路内に配置された光ピックアップ装置用の光学部品であって、複数の光学面を有し、一つの光学面に設けられる反射防止膜の膜数をｍ１、他の光学面に設けられる反射防止膜の膜数をｍ２としたときに、ｍ１＜ｍ２であることを特徴とするので、例えば高密度ＤＶＤと、ＤＶＤ及びＣＤのいずれか１種類以上の光ディスクとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いるような光学部品において、一つの光学面に位相差付与構造を形成するような場合、その位相差付与機能を設けた光学面の反射防止膜数を少なく設定しておくことで、該光学面における光量損失を少なくしたり、拭き性を向上させることが可能となる。 In the optical component of the reference example , the first light flux with the wavelength λ1 of 390 to 450 nm (more preferably 400 to 410 nm) passes, and the second light flux with the wavelength λ2 of 635 to 670 nm (more preferably 650 to 670 nm). And an optical component for an optical pickup device arranged in an optical path through which at least one kind of a third light beam having a wavelength λ3 of 740 to 810 nm passes, and has a plurality of optical surfaces, When the number of antireflection films provided is m1 and the number of antireflection films provided on other optical surfaces is m2, m1 <m2, so that, for example, a high-density DVD and a DVD In an optical component used in an optical pickup device that records and / or reproduces information interchangeably with one or more types of optical discs and CDs, it is positioned on one optical surface. When forming a difference imparting structure, by setting the number of antireflection films on the optical surface provided with the phase difference imparting function to be small, the light amount loss on the optical surface is reduced or the wiping property is improved. It becomes possible.
互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置の例として、青紫色半導体レーザーを用いて保護層厚が０．６ｍｍの高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行うと共に、赤色半導体レーザーを用いてＤＶＤ及び／又はＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行うことができる光ピックアップ装置、あるいは、青紫色半導体レーザーを用いて保護層厚が０．１ｍｍの高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行うと共に、赤色半導体レーザーを用いてＤＶＤ及び／又はＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行うことができる光ピックアップ装置が知られているが、このような光ピックアップ装置において、前記光学部品として対物レンズを２枚にて構成する場合にも、本発明を適用することは可能である。すなわち、対物レンズ２枚玉の４面ある光学面のうち、位相差付与機能を有する面や凸のきつい面に設ける反射防止膜数（ｍ１）を、それ以外の凸の緩い光学面の膜数（ｍ２）より少なめに設定しておくと、反射防止膜数が多くなることによる弊害を抑制できる。 As an example of an optical pickup device that records and / or reproduces information in a compatible manner, information is recorded and / or reproduced on a high-density DVD having a protective layer thickness of 0.6 mm using a blue-violet semiconductor laser. , An optical pickup device capable of recording and / or reproducing information on a DVD and / or CD using a red semiconductor laser, or a high density of 0.1 mm protective layer thickness using a blue-violet semiconductor laser There is known an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information on a DVD and recording and / or reproducing information on a DVD and / or CD using a red semiconductor laser. In such an optical pickup device, the present invention can also be applied to the case where the optical component is composed of two objective lenses. That. That is, among the four optical surfaces of the two objective lenses, the number of antireflection films (m1) provided on the surface having a phase difference imparting function or the convex hard surface is set to the number of the other convex loose optical surfaces. If the number is set smaller than (m2), it is possible to suppress the adverse effects caused by the increase in the number of antireflection films.
なお、他の参考例の光学部品は、上記参考例において、前記一つの光学面に位相差付与構造が形成されたことを特徴とする。ただし、前記一つの光学面は位相差付与構造を有した光学面に限らず、他の光学面より凸がきつい（面の曲率半径が小さい）光学面でもよい。 The optical component of another reference example is characterized in that, in the above reference example , a phase difference providing structure is formed on the one optical surface. However, the one optical surface is not limited to an optical surface having a phase difference imparting structure, and may be an optical surface that is more convex (having a smaller radius of curvature) than the other optical surfaces.
また、別の参考例の光学部品は、上記参考例において、前記第１光束が照射されたときの前記一つの光学面の有効径をφ１とし、前記第１光束が照射されたときの前記他の光学面の有効径をφ２としたときに、φ１＞φ２であることを特徴とするので、例えば高密度ＤＶＤと、ＤＶＤとＣＤのいずれか１種類以上の光ディスクとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いると、２種類以上の光ディスクに対して適切な情報の記録及び／又は再生を行うことができる。 An optical component of another reference example is the optical component in the reference example described above, in which the effective diameter of the one optical surface when the first light beam is irradiated is φ1, and the other when the first light beam is irradiated. When the effective diameter of the optical surface is φ2, φ1> φ2, so that information is compatible with, for example, a high-density DVD and one or more types of optical discs of DVD and CD. When used in an optical pickup device that records and / or reproduces, it is possible to record and / or reproduce appropriate information on two or more types of optical disks.
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる、請求項１乃至９のいずれかに記載の光学部品を含む集光光学系と、を有することを特徴とする。 An optical pickup device according to a tenth aspect of the present invention includes a light source and a light collecting unit including the optical component according to any one of the first to ninth aspects, which collects a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium. And an optical optical system.
本明細書中で用いる「微細構造」とは、例えば光学面に光路差を発生させる機能を有する構造（光路差付与構造ともいう）をいい、この光路差付与構造には、光路差を発生する段差形状や、位相差付与構造が含まれる。更に、本明細書中で用いる「位相差付与構造」とは、位相差付与機能を発揮できる構造をいい、位相差付与機能とは、入射光束に対して所定の位相差を付与することにより、この光束に対して特定の作用を与える機能を指すもの全てである。このような位相差付与構造の例としては、「回折構造」などがある。 The “fine structure” used in this specification refers to, for example, a structure having a function of generating an optical path difference on an optical surface (also referred to as an optical path difference providing structure), and this optical path difference providing structure generates an optical path difference. A step shape and a phase difference providing structure are included. Furthermore, the “phase difference providing structure” used in the present specification refers to a structure capable of exhibiting a phase difference providing function, and the phase difference providing function refers to providing a predetermined phase difference to an incident light beam, All of them refer to a function that gives a specific action to the luminous flux. Examples of such a phase difference providing structure include a “diffractive structure”.
「回折構造」とは、光学部品の表面に、レリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせた部分のことをいう。レリーフの形状としては、光学部品の表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状や階段状の形状のものが知られているが、そのような形状を含むものであり、そのような形状を特に「回折輪帯」という。 The “diffractive structure” refers to a portion provided with a relief on the surface of an optical component so as to condense or diverge a light beam by diffraction. The shape of the relief is formed as a substantially concentric ring zone centered on the optical axis on the surface of the optical component, and each ring zone is shaped like a sawtooth or a staircase when the cross section is viewed in a plane including the optical axis. Although the shape of a shape is known, such a shape is included and such a shape is especially called a "diffraction ring zone."
本明細書中において、対物レンズとは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズを指し、広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズを指すものとする。 In this specification, the objective lens is, in a narrow sense, a light collecting action that is arranged to face the optical information recording medium at the position closest to the optical information recording medium when the optical information recording medium is loaded in the optical pickup device. In a broad sense, it refers to a lens that can be operated at least in the optical axis direction by an actuator.
本発明によれば、耐拭き性を確保しつつ、光透過率を高く維持できるにもかかわらず、例えば微細構造による本来の光学特性を発揮させることができる光学部品及び光ピックアップ装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical component and an optical pickup device capable of exhibiting original optical characteristics due to a fine structure, for example, while maintaining high light transmittance while ensuring wiping resistance. Can do.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。図１において、光源としての半導体レーザ１からの光束（波長３９０〜４５０ｎｍ）は、ビームスプリッタ２を通過し、光源側の面（第１の光学面）に回折構造を形成した対物レンズ４に入射し、対物レンズ４の回折構造を形成していない媒体側面（第２の光学面）から出射した光束は、高密度ＤＶＤである光情報記録媒体５の情報記録面に集光される。一方、光情報記録媒体５から反射した光は、対物レンズ４を通過し、ビームスプリッタ２により半導体レーザ１と異なる方向に反射され、非点収差発生レンズ６で非点収差を発生された後、光検出器７で受光されるようになっている。尚、図示していないが、対物レンズを一体で光軸方向に移動させるフォーカシング機構が設けられている（以下の第２の実施の形態においても同じ）。
(First embodiment)
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to the first embodiment. In FIG. 1, a light beam (wavelength 390 to 450 nm) from a
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について説明する。図２は、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。図２において、第１光源としての第１半導体レーザ１１Ａからの光束（波長６３５ｎｍ〜６７０ｎｍ）は、ビームスプリッタ１２Ａ、１２Ｂを通過し、光源側の面（第１の光学面）に回折構造を形成した対物レンズ１４に入射し、対物レンズ１４の回折構造を形成していない媒体側面（第２の光学面）から出射した光束は、第１の光情報記録媒体１５Ａ（ここではＤＶＤ）の情報記録面に集光される。一方、第１の光情報記録媒体１５Ａから反射した光は、対物レンズ１４，ビームスプリッタ１２Ｂを通過し、ビームスプリッタ１２Ａにより第１半導体レーザ１１Ａと異なる方向に反射され、光検出器１７Ａで受光されるようになっている。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to the second embodiment. In FIG. 2, a light beam (wavelength 635 nm to 670 nm) from the
これに対し、図２において、第２光源としての第２半導体レーザ１１Ｂからの光束（波長３９０ｎｍ〜４５０ｎｍ）は、ビームスプリッタ１８を通過し、ビームスプリッタ１２Ｂで反射され、光源側の面（第１の光学面）に回折構造を形成した対物レンズ１４に入射し、対物レンズ１４の回折構造を形成していない媒体側面（第２の光学面）から出射した光束は、第２の光情報記録媒体１５Ｂ（ここではＣＤ。但し、高密度ＤＶＤであることが好ましい）の情報記録面に集光される。一方、第２の光情報記録媒体１５Ｂから反射した光は、対物レンズ１４を通過し、ビームスプリッタ１２Ｂ、１８により反射され、光検出器１７Ｂで受光されるようになっている。尚、半導体レーザ１１Ａ、１１Ｂを同一基盤上に形成し１ユニット化することで、いわゆる２レーザ１パッケージの光源を得ることが出来る。同様に、前記２種類の波長に加えて光源波長７４０〜８１０ｎｍの第３光源を設けることにより、波長が異なる３種類の光が対物レンズ１４を通過する光ピックアップ装置構成もある。
On the other hand, in FIG. 2, a light beam (wavelength 390 nm to 450 nm) from the
図３は、図１，２の１〜３種類のいずれかの組合せの光を用いる光ピックアップ装置に用いることができる対物レンズの一例の断面図であり、理解しやすいように回折構造Ｄは誇張して示している。図３において、対物レンズは第１の光学面Ｓ１にのみ、断面が鋸歯状である光軸を中心とした輪帯状の回折構造Ｄを有しており、従って第２の光学面Ｓ２においては回折構造は設けられていない。尚、第１の光学面を光源側とし、第２の光学面を媒体側としても良いことは言うまでもない。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of an objective lens that can be used in an optical pickup device that uses any one of the combinations of
回折構造Ｄの輪帯ピッチ（光軸直交方向の）ｐは、１０〜１００μｍであり、回折構造Ｄの溝深さ（光軸方向段差）ｈは、数μｍである。 The ring zone pitch (in the direction orthogonal to the optical axis) p of the diffractive structure D is 10 to 100 μm, and the groove depth (step in the optical axis direction) h of the diffractive structure D is several μm.
図４は、図２の２〜３種類のいずれかの組合せの光を用いる光ピックアップ装置に用いることができる対物レンズの一例の断面図である。本実施の形態では、対物レンズは２つの素子からなる。より具体的には、対物レンズは、光源側（図で左側）の板状素子Ｐと、光ディスク側（図で右側）のレンズＬとから構成されている。板状素子Ｐの光源側の光学面Ｓ１には、その表面を輪帯状に光軸方向にシフトさせた位相差付与構造Ｍが形成されている。又、板状素子Ｐの光ディスク側の光学面Ｓ２には、光軸方向断面が鋸歯形状である回折構造の位相差付与構造Ｄが形成されている。レンズＬの光源側の光学面Ｓ３及び光ディスク側の光学面Ｓ４は、非球面形状を有しており、位相差構造は設けられていない。各光学面における反射防止膜の膜数及び有効径は、以下の通りである。
（Ｓ１面膜数ｍ１、Ｓ２面膜数ｍ１、Ｓ３面膜数ｍ２、Ｓ４面膜数ｍ２）
＝（７，５，７，７）又は（５，７，７，７）又は（７，７，５，７）又は（５，５，８，１０）又は（７，７，１０，９））又は（８，８，１０，１０）
第２半導体レーザ１１Ｂからの光束通過時のＳ１面有効径（φ１）：３．７ｍｍ
第２半導体レーザ１１Ｂからの光束通過時のＳ２面有効径（φ１）：３．７ｍｍ
第２半導体レーザ１１Ｂからの光束通過時のＳ３面有効径（φ２）：３．６ｍｍ
第２半導体レーザ１１Ｂからの光束通過時のＳ４面有効径（φ２）：２．３ｍｍ
尚、以上の値は例であり、これらに限られることはない。
Figure 4 is a cross-sectional view of one example of an objective lens which can be used in the optical pickup device Ru using light 2-3 kinds of any combination of FIG. In the present embodiment, the objective lens is composed of two elements. More specifically, the objective lens includes a plate-like element P on the light source side (left side in the figure) and a lens L on the optical disk side (right side in the figure). On the optical surface S1 on the light source side of the plate-like element P, a phase difference providing structure M is formed in which the surface is shifted in a ring shape in the optical axis direction. Further, on the optical surface S2 on the optical disk side of the plate element P, a phase difference providing structure D having a diffractive structure having a sawtooth cross section in the optical axis direction is formed. The optical surface S3 on the light source side and the optical surface S4 on the optical disk side of the lens L have an aspheric shape, and are not provided with a phase difference structure. The number and effective diameter of the antireflection film on each optical surface are as follows.
(S1 face film number m1, S2 face film number m1, S3 face film number m2, S4 face film number m2)
= (7,5,7,7) or (5,7,7,7) or (7,7,5,7) or (5,5,8,10) or (7,7,10,9) ) Or (8, 8, 10, 10)
S1 surface effective diameter (φ1) when the light beam from the
S2 surface effective diameter (φ1) at the time of passing of the light beam from the
S3 surface effective diameter (φ2) at the time of light flux from the
S4 surface effective diameter (φ2) at the time of passing of the light beam from the
In addition, the above value is an example and is not restricted to these.
（実施例）
図３の対物レンズに対して、反射率の異なる材料を積層することで反射防止膜の成膜を行った。表１に、透過光の波長が３９０〜４５０ｎｍの場合と、６３５〜６７０ｎｍの場合、及び透過光の波長が前記２波長に加えて７４０〜８１０ｎｍの波長の光を含む場合について設計した単層から１０層までの膜厚を示す。
(Example)
An antireflection film was formed by laminating materials having different reflectances on the objective lens shown in FIG. Table 1 shows the case where the wavelength of transmitted light is 390 to 450 nm, the case of 635 to 670 nm, and the case where the wavelength of transmitted light includes light of 740 to 810 nm in addition to the two wavelengths. Film thickness up to 10 layers is shown.
（１）低屈折率材料（Ｌ材）：フッ化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸化シリコン：屈折率１．３０〜１．５０
（２）中屈折率材料（Ｍ材）：酸化アルミニウム、酸化イットリウム、フッ化セリウム：屈折率１．５５〜１．７０
（３）高屈折率材料（Ｈ材）：酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ハウニウム：屈折率１．７５〜２．５０
以上の材料を単独で、もしくはそれを主成分とした混合材料として、対物レンズの光学面にコートした。光学部品である対物レンズを構成する材料（基材）は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、より具体的な例として、ゼオネックス（日本ゼオン（株）製の商品名）等の透明なプラスチック樹脂又はガラス材であるが、プラスチック樹脂は、上記樹脂に限定されるものではなく、光学部品の素材に適する全ての樹脂を含む。又、基材と第１層目の層の間に下地層を設け、膜の耐久性を向上させる場合も有る。特に、図３のレンズ形状のＳ２面、図４の形状のＳ４面の様な光情報記録媒体に面して用いられるレンズ面は、レンズ面の高い耐拭性が望まれ、膜厚０．１μ〜１０μの酸化シリコン層からなる下地層を設ける場合がある。
(1) Low refractive index material (L material): Aluminum fluoride, magnesium fluoride, silicon oxide: Refractive index 1.30 to 1.50
(2) Medium refractive index material (M material): aluminum oxide, yttrium oxide, cerium fluoride: refractive index 1.55 to 1.70
(3) High refractive index material (H material): zirconium oxide, tantalum oxide, titanium oxide, haonium oxide: refractive index of 1.75 to 2.50
The above materials were coated on the optical surface of the objective lens alone or as a mixed material containing the above as a main component. The material (base material) constituting the objective lens which is an optical component is an acrylic resin, a polycarbonate resin, and more specifically, a transparent plastic resin or glass material such as ZEONEX (trade name of Nippon Zeon Co., Ltd.) However, the plastic resin is not limited to the above resin, and includes all resins suitable for the material of the optical component. In some cases, a base layer is provided between the base material and the first layer to improve the durability of the film. In particular, a lens surface used to face an optical information recording medium such as the lens-shaped S2 surface of FIG. 3 and the S4 surface of FIG. There is a case where a base layer made of a silicon oxide layer of 1 μm to 10 μm is provided.
コート方法は、真空蒸着方法、スパッタ方法、ＣＶＤ方法、大気圧プラズマ法、塗布法、ミスト法などがあるが、本実施例では、真空蒸着方法を採用した。 Examples of the coating method include a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, an atmospheric pressure plasma method, a coating method, and a mist method. In this example, a vacuum deposition method was employed.
（実施例１）
４０５ｎｍと６５０ｎｍの２種類の光束が通過するゼオネックス樹脂からなる図３の形状の対物レンズにおいて、Ｓ１面は反射防止コートなし、Ｓ２面は表１の（１０）に示す膜厚で７層の反射防止コートとした。Ｓ２面の各層の構成は、対物レンズの素材表面に最も近い層を１層目とし、最も遠い層を７層目とし、以下全て同様に層数を数えるものとする。表２に、Ｓ２面の７層の仕様を示す。
Example 1
In the objective lens having the shape shown in FIG. 3 made of ZEONEX resin through which two kinds of light beams of 405 nm and 650 nm pass, the S1 surface has no anti-reflection coating, and the S2 surface has seven film thicknesses as shown in Table 10 (10). It was a prevention coat. Regarding the configuration of each layer on the S2 surface, the layer closest to the material surface of the objective lens is the first layer, the farthest layer is the seventh layer, and the number of layers is all counted in the same manner. Table 2 shows the specifications of the seven layers on the S2 surface.
実施例１と同じ対物レンズにおいて、Ｓ１面は表１の（１）に示す膜厚で単層の反射防止コート、Ｓ２面は表１の（１０）に示す膜厚で７層の反射防止コートとした。表３にＳ１面の単層の仕様を示し、表４にＳ２面の７層の仕様を示す。
In the same objective lens as in Example 1, the S1 surface has a thickness shown in (1) of Table 1 and a single-layer antireflection coat, and the S2 surface has a thickness shown in (10) of Table 1 and 7 layers of antireflection coating. It was. Table 3 shows the specifications for the single layer on the S1 surface, and Table 4 shows the specifications for the seven layers on the S2 surface.
実施例１と同じ対物レンズにおいて、Ｓ１面は表１の（２）に示す膜厚で２層の反射防止コート、Ｓ２面は表１の（１０）に示す膜厚で７層の反射防止コートとした。表５にＳ１面の２層の仕様を示す。尚、Ｓ２面の７層の仕様は、表４に示すものと同じである。
In the same objective lens as in Example 1, the S1 surface has the thickness shown in (2) of Table 1 and has two layers of antireflection coating, and the S2 surface has the thickness shown in (1) of Table 1 and seven layers of antireflection coating. It was. Table 5 shows the specifications of the two layers on the S1 surface. Note that the specifications of the seven layers on the S2 surface are the same as those shown in Table 4.
実施例１と同じ対物レンズにおいて、Ｓ１面は表１の（４）に示す膜厚で３層の反射防止コート、Ｓ２面は表１の（７）に示す膜厚で５層の反射防止コートとした。表６にＳ１面の３層の仕様を示し、表７にＳ２面の５層の仕様を示す。
In the same objective lens as in Example 1, the S1 surface has a film thickness shown in Table 1 (4) and three layers of antireflection coating, and the S2 surface has a film thickness shown in Table 1 (7) and has 5 layers of antireflection coating. It was. Table 6 shows the specifications of the three layers on the surface S1, and Table 7 shows the specifications of the five layers on the surface S2.
実施例１と同じ対物レンズにおいて、Ｓ１面は表１の（５）に示す膜厚で４層の反射防止コート、Ｓ２面は表１の（８）に示す膜厚で５層の反射防止コートとした。表８にＳ１面の４層の仕様を示す。尚、Ｓ２面の５層の仕様は、表７に示すものと同じである。
In the same objective lens as in Example 1, the S1 surface has a film thickness shown in Table 1 (5) and four layers of antireflection coating, and the S2 surface has a film thickness shown in Table 1 (8) and has five layers of antireflection coating. It was. Table 8 shows the specifications of the four layers on the S1 surface. The specifications of the five layers on the S2 surface are the same as those shown in Table 7.
実施例１と同じ対物レンズにおいて、Ｓ１面は表１の（８）に示す膜厚で５層の反射防止コート、Ｓ２面は表１の（１０）に示す膜厚で７層の反射防止コートとした。表９にＳ１面の５層の仕様を示す。尚、Ｓ２面の７層の仕様は、表４に示すものと同じである。
In the same objective lens as in Example 1, the S1 surface has a film thickness shown in (1) in Table 1 and a five-layer antireflection coating, and the S2 surface has a film thickness shown in (1) in Table 1 and a seven-layer antireflection coating. It was. Table 9 shows the specifications of the five layers on the S1 surface. Note that the specifications of the seven layers on the S2 surface are the same as those shown in Table 4.
実施例１と同じ対物レンズにおいて、Ｓ１面は表１の（９）に示す膜厚で６層の反射防止コート、Ｓ２面は表１の（１０）に示す膜厚で７層の反射防止コートとした。表１０にＳ１面の６層の仕様を示す。尚、Ｓ２面の７層の仕様は、表２に示すものと同じである。
In the same objective lens as in Example 1, the S1 surface has the thickness shown in (9) of Table 1 and has 6 layers of antireflection coating, and the S2 surface has the thickness shown in Table 1 (10) and has 7 layers of antireflection coating. It was. Table 10 shows the specifications of the six layers on the S1 surface. The specifications of the 7 layers on the S2 surface are the same as those shown in Table 2.
（実施例８）
４０５ｎｍと６５０ｎｍと７８０ｎｍの３種類の波長の光束が通過するゼオネックス樹脂からなる図３の形状の対物レンズにおいて、Ｓ１面は表１の（１１）に示す膜厚で７層の反射防止コート、Ｓ２面は表１の（１４）に示す膜厚で１０層の反射防止コートとした。表１１にＳ１面の７層の仕様を示す。また表１２にＳ２面の１０層の仕様を示す。
(Example 8)
In the objective lens having the shape shown in FIG. 3 made of ZEONEX resin through which light beams having three wavelengths of 405 nm, 650 nm, and 780 nm pass, the S1 surface has a film thickness shown in (11) of Table 1, and has seven antireflection coatings. The surface was a 10-layer antireflection coating with the thickness shown in Table 14 (14). Table 11 shows the specifications of the seven layers on the S1 surface. Table 12 shows the specifications of 10 layers on the S2 surface.
また、Ｓ２面の１０層の反射防止コートにおいて、基材と第１層の間に酸化シリコンからなる膜厚０．２μ〜２μの下地層を設ける場合もある。 In addition, in the 10-layer antireflection coating on the S2 surface, an underlayer having a film thickness of 0.2 μm to 2 μm made of silicon oxide may be provided between the base material and the first layer.
（実施例９）
４０５ｎｍと６５０ｎｍと７８０ｎｍの３種類の波長の光束が通過するゼオネックス樹脂からなる図４の形状の対物レンズにおいて、Ｓ１面は表１の（１１）に示す膜厚で７層の反射防止コート、Ｓ２面は表１の（１１）に示す膜厚で７層の反射防止コート、Ｓ３面は表１の（１４）に示す膜厚で１０層の反射防止コート、Ｓ４面は表１の（１４）に示す膜厚で１０層の反射防止コートとした。表１３にＳ１面及びＳ２面の７層の仕様を示す。尚、Ｓ３面、Ｓ４面の１０層の仕様は、表１２に示すものと同じである。
Example 9
In the objective lens having the shape shown in FIG. 4 made of ZEONEX resin through which light beams having three wavelengths of 405 nm, 650 nm, and 780 nm pass, the S1 surface has a film thickness shown in (11) of Table 1, and has seven antireflection coatings. The surface is 7 layers of anti-reflective coating with the thickness shown in (11) of Table 1, the S3 surface is 10 layers of anti-reflective coating with the thickness shown in (14) of Table 1, and the S4 surface is (14) of Table 1. A 10-layer antireflection coating having the thickness shown in FIG. Table 13 shows the specifications of the seven layers of the S1 surface and the S2 surface. The specifications of the 10 layers on the S3 and S4 surfaces are the same as those shown in Table 12.
また、Ｓ３面及びＳ４面の１０層の反射防止コートにおいて、基材と第１層の間に酸化シリコンからなる膜厚０．２μ〜２μの下地層を設ける場合もある。 Further, in the 10-layer antireflection coating on the S3 surface and the S4 surface, an underlayer having a film thickness of 0.2 μm to 2 μm made of silicon oxide may be provided between the base material and the first layer.
（比較例１）
実施例１と同じ対物レンズにおいて、Ｓ１面は表２の仕様（実施例１）と同様な７層の反射防止コート、Ｓ２面は表４の仕様（実施例２）と同様な７層の反射防止コートとした。
(Comparative Example 1)
In the same objective lens as in Example 1, the S1 surface has seven layers of antireflection coating similar to the specification in Table 2 (Example 1), and the S2 surface has seven layers of reflection similar to the specification in Table 4 (Example 2). It was a prevention coat.
（比較例２）
実施例９と同じ対物レンズにおいて、Ｓ１面、Ｓ２面は表１２の仕様（実施例９）と同様な１０層の反射防止コート、Ｓ３面、Ｓ４面はは表１１と同様な７層の反射防止コートとした。
(Comparative Example 2)
In the same objective lens as in Example 9, the S1 surface and S2 surface are 10 layers of antireflection coating similar to the specifications of Table 12 (Example 9), and the S3 surface and S4 surface are 7 layers of reflection similar to Table 11. It was a prevention coat.
上述した実施例１〜９と比較例１、２とについて、同条件で、回折構造の劣化度合いがわかる集光性、透過光量、及び耐拭き性（レンズのＳ１面にイソプロピルアルコールを含ませた綿棒を荷重１０ｇで押しつけながら摺動させたときの膜の耐はがれ性）を評価した。評価結果を表１４に示す。 With respect to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 described above, under the same conditions, the light condensing property, the transmitted light amount, and the wiping resistance that show the degree of deterioration of the diffraction structure (isopropyl alcohol was included in the S1 surface of the lens). The peel resistance of the film when the cotton swab was slid while being pressed with a load of 10 g was evaluated. The evaluation results are shown in Table 14.
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.
１，１１Ａ、１１ 光源
２，１２Ａ、１２Ｂ、１８ ビームスプリッタ
４，１４ 対物レンズ
５，１５Ａ、１５Ｂ 光情報記録媒体（光ディスク）
７，１７Ａ、１７Ｂ 光検出器
1, 11A, 11
7, 17A, 17B Photodetector
Claims (9)
前記光学部品は、微細構造を形成した第１の光学面と、微細構造を形成しない第２の光学面とを有し、
前記微細構造は、回折によって前記いずれかの通過光束に対して集光あるいは発散させる作用を有する回折構造であり、
前記光学部品は、前記回折構造により回折された前記第１の光束及び、前記第２、第３の光束の少なくとも１種類の光束を、それぞれ対応する光情報記録媒体の情報記録面上に集光可能であり、
前記第１の光学面における反射防止膜の膜層数を、前記第２の光学面における反射防止膜の膜総数より少なくし、前記第１の光学面における膜総数を、単層〜９層のいずれかとすることを特徴とする光学部品。 The first light beam having a wavelength λ1 of 390 to 450 nm passes, and is disposed in an optical path through which at least one light beam of the second light beam of wavelength λ2 of 635 to 670 nm and the third light beam of wavelength λ3 of 740 to 810 nm passes. An optical component for an optical pickup device,
The optical component has a first optical surface on which a fine structure is formed, and a second optical surface on which a fine structure is not formed,
The fine structure is a diffractive structure having a function of condensing or diverging any one of the passing light fluxes by diffraction,
The optical component condenses at least one of the first light beam and the second and third light beams diffracted by the diffraction structure on the information recording surface of the corresponding optical information recording medium. Is possible,
The number of antireflective films on the first optical surface is less than the total number of antireflective films on the second optical surface, and the total number of films on the first optical surface is a single layer to nine layers. Any one of the optical components.
前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる、請求項１乃至８のいずれかに記載の光学部品を含む集光光学系と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。 A light source;
An optical pickup comprising: a condensing optical system including the optical component according to any one of claims 1 to 8 , wherein the light flux from the light source is condensed on an information recording surface of an optical information recording medium. apparatus.
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