JP5358753B1 - 光学素子およびこれを備える光ヘッド装置 - Google Patents
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Abstract
光ディスク上の迷光の光量を減少させるのに有効な光学素子およびこれを用いた光ヘッド装置を提供する。少なくとも1つの面が複数の領域に分割されている光学素子であって、第1光ディスクの記録面上に波長λ1の光を集光すると共に、第2光ディスクの記録面上に波長λ2の光を集光する第1領域と、第1領域の外周部分に形成され、第1光ディスクの記録面上に波長λ1の光を集光する第2領域とを備える。第2領域には、非球面上に同心円状に形成された、鋸歯形状の断面を有する凹凸構造が設けられる。凹凸構造は、形状が異なる複数の鋸歯形状で構成され、形状が異なる複数の鋸歯形状のそれぞれは、波長λ1の光に対して、波長λ1の略整数倍のそれぞれ異なる位相差を付与する形状である。
Description
本開示は、光ディスクなどの光情報媒体への情報の記録、または、光情報媒体に記録された情報の再生あるいは消去を行うために用いる光学素子およびこれを備える光ヘッド装置に関する。
特許文献1には、BDとDVDとCDの3種類の情報記録媒体に互換性のある対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置が開示されている。
本開示は、光ディスク上の迷光の光量を減少させるのに有効な光学素子およびこれを用いた光ヘッド装置を提供する。
本開示における光学素子は、少なくとも1つの面が複数の領域に分割されている光学素子であって、第1光ディスクの記録面上に波長λ1の光を集光すると共に、第2光ディスクの記録面上に波長λ2の光を集光する第1領域と、第1領域の外周部分に形成され、第1光ディスクの記録面上に波長λ1の光を集光する第2領域とを備える。第2領域には、非球面上に同心円状に形成された、鋸歯形状の断面を有する凹凸構造が設けられる。凹凸構造は、形状が異なる複数の鋸歯形状で構成される。形状が異なる複数の鋸歯形状のそれぞれは、波長λ1の光に対して、波長λ1の略整数倍のそれぞれ異なる位相差を付与する形状であり、凹凸構造は、第2領域を通過する波長λ1の光に対して、第1の光路差を付与する第1鋸歯形状と、第2領域を通過する波長λ1の光に対して、第2の光路差を付与する第2鋸歯形状と、第2領域を通過する波長λ1の光に対して、第3の光路差を付与する第3鋸歯形状とを有し、凹凸構造の少なくとも一部において、第1鋸歯形状と第1鋸歯形状との間には、少なくとも第2鋸歯形状または第3鋸歯形状が存在し、第2鋸歯形状と第2鋸歯形状との間には、少なくとも第1鋸歯形状または第3鋸歯形状が存在し、第3鋸歯形状と第3鋸歯形状との間には、少なくとも第1鋸歯形状または第2鋸歯形状が存在する。
本開示に係る光学素子および光ヘッド装置は、光ディスク上の迷光の光量を減少させるのに有効である。
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
<第1実施形態>
[1−1.光ヘッド]
図1は、第1実施形態に係る光ヘッド装置100の概略構成図である。
[1−1.光ヘッド]
図1は、第1実施形態に係る光ヘッド装置100の概略構成図である。
第1実施形態に係る光ヘッド装置100は、BD規格とDVD規格とに互換性を有した構成になっている。
レーザー光源110は、波長λ1の青色光ビーム61を出射する。波長λ1は、350〜450nmである。具体的には、本実施形態では、400nm近傍の波長の光を使用している。レーザー光源110から出射された青色光ビーム61は、ビームスプリッタ130で反射された後、コリメートレンズ150により略平行光に変換される。コリメートレンズ150は、光軸方向に可動であり、光軸方向に移動することによって光ディスクの基材厚の誤差や情報記録面毎の基材厚の差に起因する球面収差を補正する。コリメートレンズ150を透過した青色ビーム61は、立ち上げミラー170によって反射され、対物レンズ200に入射し、光ディスク10の情報記録面上に集光されて良好なスポットを形成する。光ディスク10の情報記録面によって反射された青色光ビーム61は、再び対物レンズ200を透過し、立ち上げミラー170によって反射され、コリメートレンズ150、ビームスプリッタ140を順に透過する。ビームスプリッタ140から出射された青色ビーム61は、ビームスプリッタ130によって反射され、検出レンズ190によって光検出器191上に集光され、光信号として検出される。
レーザー光源120は、波長λ2の赤色光ビーム62を出射する。波長λ2は、600〜800nmである。具体的には、本実施形態では、DVD規格に適合した600〜700nmの光を使用している。より具体的には、波長680nm近傍の波長の光を使用している。レーザー光源120から出射された赤色光ビーム62は、ビームスプリッタ140、ビームスプリッタ130を順に透過し、コリメートレンズ150に入射し、発散光に変換される。このコリメートレンズ150は光軸方向に移動することによって、赤色光ビーム62の光束の平行度を調整できる。また、光ディスク10の使用時と同様に、コリメートレンズ150が光軸方向に移動することによって、ディスク基材厚の差や温度変化、波長変化等に起因する球面収差を補正する。コリメートレンズ150を透過した赤色光ビーム62は、発散光として立ち上げミラー170によって反射され、対物レンズ200に入射し、光ディスク20の情報記録面上に集光され良好なスポットを形成する。光ディスク11の情報記録面によって反射された赤色光ビーム62は、再び対物レンズ200を透過し、立ち上げミラー170によって反射し、コリメートレンズ150、ビームスプリッタ130を順に透過する。ビームスプリッタ130から出射された赤色光ビーム62は、ビームスプリッタ140によって反射され、検出レンズ190によって光検出器191上に集光され、光信号として検出される。
[1−2.対物レンズ]
次に、本実施形態の対物レンズ200について説明する。図2は、本実施形態の対物レンズ200の概略断面図である。
次に、本実施形態の対物レンズ200について説明する。図2は、本実施形態の対物レンズ200の概略断面図である。
第1実施形態に係る対物レンズ200は、BD規格とDVD規格とに互換性を有している。対物レンズ200は、波長λ1(400nm近傍)の青色光ビーム61を、厚みt1(0.1mm)の基板を介して情報記録面11上に集光してスポットを形成する。また、対物レンズ200は、波長λ2(680nm近傍)の赤色光ビーム62を、厚みt2(0.6mm)の基板を介して情報記録面21上に集光してスポットを形成する。
対物レンズ200の入射側の光学機能面は、光軸を中心とする2つの領域、すなわち、光軸Aを含む内周領域201と、内周領域201を取り囲む輪帯状の外周領域202とに分割されている。内周領域201には、階段状回折構造が設けられている。外周領域202には、凹凸構造220が設けられている。凹凸構造220の詳細については後述する。
内周領域201は、BD、DVDの2波長の光のスポット形成に寄与する領域である。外周領域202はBDの光のみのスポット形成に寄与するBD専用の領域である。
[1−3.光学機能面]
次に、本実施形態の対物レンズ200の光学機能面について説明する。図3は、対物レンズ200の光学機能面の形状を説明するための部分拡大図である。対物レンズ200の光学機能面には、階段状回折構造と凹凸構造とが形成されている。なお、実際には階段状回折構造や凹凸構造は、非球面形状のベース面上に形成される。しかし、ここでは説明を容易にするため、ベース面の非球面形状を除去し、平坦面上に階段状回折構造や凹凸構造を配置した状態を図示している。以下、図3に示す線分Lをベース面Lとして説明する。
次に、本実施形態の対物レンズ200の光学機能面について説明する。図3は、対物レンズ200の光学機能面の形状を説明するための部分拡大図である。対物レンズ200の光学機能面には、階段状回折構造と凹凸構造とが形成されている。なお、実際には階段状回折構造や凹凸構造は、非球面形状のベース面上に形成される。しかし、ここでは説明を容易にするため、ベース面の非球面形状を除去し、平坦面上に階段状回折構造や凹凸構造を配置した状態を図示している。以下、図3に示す線分Lをベース面Lとして説明する。
図3において、階段状回折構造210と凹凸構造220の下方は例えばガラス等のレンズ部材であり、階段状回折構造210と凹凸構造220の上方は空気である。なお、以下の説明において、階段状回折構造210と凹凸構造220の部分拡大図を示す他の図面でも同様に、階段状回折構造210と凹凸構造220の下方をレンズ部材とし、上方を空気とする。
本実施形態の対物レンズ200は、主として内周領域201と外周領域202とを備える。内周領域200は、第1領域の一例である。外周領域202は、第2領域の一例である。
図3に示す階段状回折構造210は一例であり、他の形状の階段状回折構造210であってもよい。また、図3に示す、階段状回折構造210と凹凸構造220が接続される部分の形状は一例であり、回折構造と凹凸構造が接続される部分の形状は適宜設定され得る。
以下、それぞれの領域について説明する。
内周領域201に設けられる階段状回折構造210は、レンズの光軸Aから離れるに従って1段ずつ単調に段差高さが減少する4レベルの段差で1周期を構成する周期構造である。ここでレベル数とは、周期構造の1周期において、レンズのベース面Lに対して略平行になっている部分の数をいう。
内周領域201の階段状回折構造210の段差高さは、波長λ1の青色光の使用時には+1次回折光の回折効率が最大となり、波長λ2の赤色光の使用時には−1次回折光の回折効率が最大となるように設計されている。ここで回折次数の正負について説明する。まず、第1面に入射する光が、第1面の曲率によって屈折する方向を基準方向とする。第1面に入射した光が、回折によって基準方向よりも内側に集光される方向に進む場合の回折次数を正としている。また、第1面に入射した光が、回折によって基準方向よりも外側に集光される方向に進む場合の回折次数を負としている。
内周領域201に設けられる階段状回折構造210の1周期は、必ずしも4レベルの段差から構成されている必要はなく、4以外のレベルの段差で構成されていても良い。
外周領域202に設けられる凹凸構造220の高さは、外周領域202を通過するBD用の波長λ1の光が光ディスクの記録面上に形成するスポットの形成に寄与するように設計されている。ただし、外周領域202は、BD以外の波長の光に対しては、実効NAを調整するための開口制限機能を有することが好ましい。すなわち、外周領域202に入射した波長λ1以外の波長の光は、スポットに寄与することなく、かつ、迷光として光検出器191上に戻らないことが望まれる。ここでいう迷光とは、光ディスクの表面、記録面、光路上の光学部品、レンズ面等で反射や干渉を起こし、光検出器上の所望の信号光の強度に対して影響を与える光を指す。
また、図3に示すように、凹凸構造220は、様々な高さやピッチを有する構造単位が複数並べられることで構成されている。凹凸構造220の詳細については後述する。
[1−4.凹凸構造]
図4および図5(a)〜(c)は、凹凸構造220を詳細に説明するための図である。
図4および図5(a)〜(c)は、凹凸構造220を詳細に説明するための図である。
図4に示すように、凹凸構造220は、形状が異なる複数の鋸歯形状で構成されている。そして、これら複数の鋸歯形状のそれぞれは、波長λ1の光(本実施形態ではBD光の波長)に対して、波長λ1の略整数倍のそれぞれ異なる位相差を付与する形状である。ここで、略整数倍とは、整数nの±0.2程度の範囲をいう。この範囲を超えてしまうと、複数の鋸歯形状を通過した波長λ1の光の位相がずれてしまい、波面が揃わなくなってしまう。その結果、波長λ1の光のスポットが形成されなくなるおそれがある。
本実施形態では、凹凸構造220は、3種類の鋸歯形状で構成されている。具体的には、凹凸構造220は、第1鋸歯形状B1と、第2鋸歯形状B2と、第3鋸歯形状B3と、で構成されている。
まず、図5(a)〜(c)を用いて、第1鋸歯形状B1、第2鋸歯形状B2および第3鋸歯形状B3の詳細を説明する。
図5(a)は、第1鋸歯形状B1を示す図である。図5(a)に示すように、第1鋸歯形状B1の高さをh1とし、第1鋸歯形状B1の幅(光軸Aと直交する方向の幅)をd1とする。この幅d1は、第1鋸歯形状B1の1周期の幅を指す。高さh1および幅d1を調整することにより、第1鋸歯形状B1は、波長λ1の青色光に対して第1の光路差を付与することができる。
図5(b)は、第2鋸歯形状B2を示す図である。図5(b)に示すように、第2鋸歯形状B2の高さをh2とし、第2鋸歯形状B2の幅(光軸Aと直交する方向の幅)をd2とする。この幅d2は、第2鋸歯形状B2の1周期の幅を指す。第2鋸歯形状B2の高さh2は、第1鋸歯形状B1の高さh1の約2倍である。さらに、第2鋸歯形状B2の幅d2は、第1鋸歯形状B1の幅d1の約2倍である。このように構成された第2鋸歯形状B2は、波長λ1の青色光に対して第2の光路差を付与することができる。
図5(c)は、第3鋸歯形状B3を示す図である。図5(c)に示すように、第3鋸歯形状B3の高さをh3とし、第3鋸歯形状B3の幅(光軸Aと直交する方向の幅)をd3とする。この幅d3は、第3鋸歯形状B3の1周期の幅を指す。第3鋸歯形状B3の高さh3は、第1鋸歯形状B1の高さh1の約3倍である。さらに、第3鋸歯形状B3の幅d3は、第1鋸歯形状B1の幅d1の約3倍である。このように構成された第3鋸歯形状B3は、波長λ1の青色光に対して第3の光路差を付与することができる。
このように構成された第1鋸歯形状B1、第2鋸歯形状B2および第3鋸歯形状B3は、図4に示すように配置されている。
凹凸構造220の少なくとも一部は、非周期的に形成されてもよい。ここで、「非周期的に形成されている」とは、例えば、第1鋸歯形状B1,B1,B1,・・・のように、同じ形状の全ての鋸歯形状が連続的に配列されていないことを意味する。また、「非周期的に形成されている」とは、例えば、全ての第1鋸歯形状B1と全ての第2鋸歯形状B2とが交互に配列されていない、すなわち、B1,B2,B1,B2,・・・のように配列されていないことを意味する。また、「非周期的に形成されている」とう状態を換言すると、「隣り合う鋸歯形状が互いに異なる形状である」と表現することもできる。このような構成により、後述するような迷光を低減する効果を得ることができる。
また、凹凸構造220が非周期的な領域と周期的な領域とで構成されてもよい。この場合、非周期的な領域が占める割合を、周期的な領域が占める割合より多くしてもよい。例えば、第1鋸歯形状B1,B1,第2鋸歯形状B2,B2,第3鋸歯形状B3,B3という順に配列されているとする。最初のB1,B1という配列は、同じ鋸歯形状が配列していることになるので周期的な配列と言える。次のB1,B2という配列は、互いに異なる鋸歯形状が配列していることになるので非周期的な配列と言える。同様に、B2,B2という配列、および、B3,B3という配列は周期的な配列であり、B2,B3という配列は非周期的な配列と言える。このように定義した場合に、周期的な配列よりも非周期的な配列の方が多くなるよう構成してもよい。なお、ここでいう「割合」については、例えば、外径方向の長さや鋸歯形状の個数等で表してもよい。このような構成により、後述するような迷光を低減する効果を高めることができる。
また、凹凸構造220の少なくとも一部においては、複数種類の鋸歯形状が周期的に配列されてもよい。例えば、凹凸構造220は、第1鋸歯形状B1,第2鋸歯形状B2,第3鋸歯形状B3,B1,B2,B3・・・のように構成されてもよい。このような構成された凹凸構造220もまた、従来のような単一形状の鋸歯形状が配列された構成よりも、迷光を低減することができる。
凹凸構造220の少なくとも一部において、第1鋸歯形状B1と第1鋸歯形状B1との間には、少なくとも第2鋸歯形状B2または第3鋸歯形状B3が存在する。すなわち、第1鋸歯形状B1と第1鋸歯形状B1との間には、第2鋸歯形状B2のみが存在してもよく、第3鋸歯形状B3のみが存在してもよく、第2鋸歯形状B2および第3鋸歯形状B3の両方が存在してもよい。また、凹凸構造220の少なくとも一部において、第1鋸歯形状B1と第1鋸歯形状B1との間には、第2鋸歯形状B2が複数個存在してもよく、第3鋸歯形状B3が複数個存在してもよい。
さらに、凹凸構造220の少なくとも一部において、第2鋸歯形状B2と第2鋸歯形状B2との間には、第1鋸歯形状B1または第3鋸歯形状B3が存在する。すなわち、第2鋸歯形状B2と第2鋸歯形状B2との間には、第1鋸歯形状B1のみが存在してもよく、第3鋸歯形状B3のみが存在してもよく、第1鋸歯形状B1および第3鋸歯形状B3の両方が存在してもよい。また、凹凸構造220の少なくとも一部において、第2鋸歯形状B2と第2鋸歯形状B2との間には、第1鋸歯形状B1が複数個存在してもよく、第3鋸歯形状B3が複数個存在してもよい。
さらに、凹凸構造220の少なくとも一部において、第3鋸歯形状B3と第3鋸歯形状B3との間には、第1鋸歯形状B1または第2鋸歯形状B2が存在する。すなわち、第3鋸歯形状B3と第3鋸歯形状B3との間には、第1鋸歯形状B1のみが存在してもよく、第2鋸歯形状B2のみが存在してもよく、第1鋸歯形状B1および第2鋸歯形状B2の両方が存在してもよい。また、凹凸構造220の少なくとも一部において、第3鋸歯形状B3と第3鋸歯形状B3との間には、第1鋸歯形状B1が複数個存在してもよく、第2鋸歯形状B2が複数個存在してもよい。
このように外周領域202を設計することで、BD以外の光ディスクを使用する際に、BD以外の波長の光が外周領域202を通過しても、その光が迷光となる光量が少なくなる。以下、迷光の光量が少なくなる理由について説明する。
まず、本実施形態では、内周領域201はDVD光を−1次の回折次数で回折し、DVDディスクの記録面上にスポットを形成する。このとき、外周領域202は、DVD光が通過してもスポットの形成に寄与しないことが望まれる。このようにすることで遮光板などの部品点数を少なくすることができる。
従来、外周領域がBD光を+1次の回折次数で回折するように周期的な鋸歯状の回折構造を形成するという設計が知られている。
しかし外周領域を従来のように設計すると、外周領域を通過するDVD光は、外周領域の周期的な構造により回折次数が特定の値に集中するように回折される。すなわち、DVD光が外周領域を通過したとき、その光の一部が、内周領域の回折構造によってDVDディスクの記録面上に形成されている所望のスポットの近傍に集光する。所望のスポットの近傍に集光した光は、記録面で反射し光検出器に入る。光検出器上では所望のスポットの反射光以外の光が入射することとなり、これが迷光となる。
そこで、本実施形態では、第2領域202は、形状が異なる複数の鋸歯形状で構成されている。そして、これらの鋸歯形状のそれぞれは、波長λ1(本実施形態ではBD光の波長)の光に対して、前記波長λ1の略整数倍のそれぞれ異なる位相差を付与する形状であるこのように設計することで、従来、回折次数が特定の値に集中することで迷光となっていた光が、本実施形態では様々な方向の光に拡散される。その結果、記録面で反射し光検出器に戻る迷光の光量は少なくなる。
より詳細には、外周領域202は、第1の光路差を付与する第1鋸歯形状B1と、第2の光路差を付与する第2鋸歯形状B2と、第3の光路差を付与する第3鋸歯形状B3とで形成されている。そして、第1鋸歯形状B1と第1鋸歯形状B1との間には少なくとも第2鋸歯形状B2または第3鋸歯形状B3が存在し、第2鋸歯形状B2と第2鋸歯形状B2との間には少なくとも第1鋸歯形状B1または第3鋸歯形状B3が存在し、第3鋸歯形状B3と第3鋸歯形状B3との間には少なくとも第1鋸歯形状B1または第2鋸歯形状B2が存在するように設計されている。
このように設計することで、従来、回折次数が特定の値に集中することで迷光となっていた光が、本実施形態では様々な方向の光に拡散される。その結果、記録面で反射し光検出器に戻る迷光の光量は少なくなる。
第1鋸歯形状B1の高さh1は、下記式(1)を満たし、第2鋸歯形状B2の高さh2は、下記式(2)を満たし、第3鋸歯形状B3の高さh3は、下記式(3)を満たすことが望ましい。
傾斜角sについて図6を用いて説明する。図6は、対物レンズ200の外周領域202を拡大して示した部分拡大図である。説明を容易にするため、内周領域201の階段状回折構造の図示を省略している。また、図6に示す対物レンズ200は、図3とは異なり下方がレンズ部分であり上方が空気である。
図6に示すように、光軸Aに垂直な面を線分Mで示し、凹凸構造220のベース非球面を曲線Lで示す。また、第1〜第3鋸歯形状で構成された凹凸構造220が形成されている部分の接平面を線分Pで示す。そして、線分Mと線分Pとがなす角が傾斜角sである。
このような構成により、さらに迷光が低減される。
また、第1鋸歯形状B1の高さh1は、下記式(4)を満たし、第2鋸歯形状B2の高さh2は、下記式(5)を満たし、第3鋸歯形状B3の高さh1は、下記式(6)を満たすことが望ましい。
このような構成により、さらに迷光が低減される。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る光ヘッド装置400について説明する。第1実施形態の光ヘッド装置100は、2つの波長に対して互換性を有していた。本実施形態の光ヘッド装置400は、3つの波長に対して互換性を有している点で第1実施形態の光ヘッド装置100とは構成が異なる。
次に、第2実施形態に係る光ヘッド装置400について説明する。第1実施形態の光ヘッド装置100は、2つの波長に対して互換性を有していた。本実施形態の光ヘッド装置400は、3つの波長に対して互換性を有している点で第1実施形態の光ヘッド装置100とは構成が異なる。
[2−1.光ヘッド]
図7は、第2実施形態に係る光ヘッド装置400の概略構成図である。
図7は、第2実施形態に係る光ヘッド装置400の概略構成図である。
第2実施形態に係る光ヘッド装置400は、BD規格とDVD規格とCD規格に互換性を有した構成になっている。
青色光ビーム61の光路は、第1実施形態と同じであるため説明を省略する。
レーザー光源125は、赤色光と赤外光を選択的に出射する2波長レーザー光源である。レーザー光源115から出射された赤色光ビーム62は、ビームスプリッタ130、ビームスプリッタ140を透過し、コリメートレンズ150に入射し、発散光に変換される。このコリメートレンズ150は光軸方向に移動することによって、赤色光ビーム62の光束の平行度を調整できる。また、光ディスク10の使用時と同様に、コリメートレンズ150が光軸方向に移動することによって、ディスク基材厚の差や温度変化、波長変化等に起因する球面収差を補正する。コリメートレンズ150を透過した赤色光ビーム62は、発散光として立ち上げミラー170によって反射され、対物レンズ300に入射し、光ディスク20の情報記録面上に集光され良好なスポットを形成する。光ディスク20の情報記録面によって反射された赤色光ビーム62は、再び対物レンズ300を透過し、立ち上げミラー170によって反射し、コリメートレンズ150、ビームスプリッタ140を順に透過する。ビームスプリッタ140から出射された赤色光ビーム62は、ビームスプリッタ130によって反射され、検出レンズ190によって光検出器191上に集光され、光信号として検出される。
レーザー光源125から出射された赤外光ビーム63は、ビームスプリッタ140、ビームスプリッタ130を透過し、コリメートレンズ150に入射し、発散光に変換される。コリメートレンズ150から出射された赤外光ビーム63は、立ち上げミラー170によって反射され対物レンズ300に入射し、光ディスク30の情報記録面上に集光されて良好なスポットを形成する。光ディスク30の情報記録面上で反射された赤外光ビーム63は、再び対物レンズ300を透過し、立ち上げミラー170によって反射され、コリメートレンズ150、ビームスプリッタ140を順に透過しビームスプリッタ130で反射された後、検出レンズ190によって集光され、光検出器191で光信号として検出される。
[2−2.対物レンズ]
次に、本実施形態の対物レンズ300について説明する。図8は、本実施形態の対物レンズ300の概略断面図である。
次に、本実施形態の対物レンズ300について説明する。図8は、本実施形態の対物レンズ300の概略断面図である。
第2実施形態に係る対物レンズ300は、BD規格とDVD規格とCD規格とに互換性を有しており、波長λ1(400nm近傍)の青色光を厚みt1(0.1mm)の基板を介して情報記録面上に集光してスポットを形成し、波長λ2(680nm近傍)の赤色光を厚みt2(0.6mm)の基板を介して情報記録面上に集光してスポットを形成し、波長λ3(780nm近傍)の赤外光を厚みt3(1.2mm)の基板を介して情報記録面上に集光してスポットを形成する。
対物レンズ300の入射側の光学機能面は、光軸を中心とする3つの領域、すなわち、光軸を含む内周領域301と、内周領域301を取り囲む輪帯状の中周領域302と、中周領域302を取り囲む輪帯状の外周領域303とに分割されている。内周領域301、中周領域302には、それぞれ異なる階段状回折構造が設けられている。外周領域303には、凹凸構造が設けられている。
内周領域301は、BD、DVD、CDの3波長の光のスポット形成に寄与する領域である。
中周領域302は、BD、DVDの2波長の光のスポット形成に寄与する領域である。中周領域302は、第1領域の一例である。
外周領域303はBDの光のみのスポット形成に寄与するBD専用の領域である。外周領域303は、第2領域の一例である。
[2−3.光学機能面]
次に、本実施形態の対物レンズ300の光学機能面について説明する。図9は、対物レンズ300の光学機能面の形状を説明するための部分拡大図である。
次に、本実施形態の対物レンズ300の光学機能面について説明する。図9は、対物レンズ300の光学機能面の形状を説明するための部分拡大図である。
本実施形態の対物レンズ300は、主として内周領域301と中周領域302と外周領域303とを備える。
本実施形態の対物レンズ300は、内周領域301に形成される第1階段状回折構造310と、中周領域302に形成される第2階段状回折構造320と、外周領域303に形成される凹凸構造330とを備える。図9に示す階段形状は一例であり、他の形状であってもよい。また、図9に示す、各領域の構造同士の接続部分の形状は一例であり、各領域の構造同士の接続部分の形状は適宜設定され得る。また、説明を容易にするため、内周領域301には、第1階段状回折構造310を1周期分しか記載していないが、本来は複数の第1階段状回折構造310で構成される。同様に、中周領域302には、第2階段形状302が1周期分しか記載していないが、本来は複数の第2階段状回折構造320で構成される。
以下、それぞれの領域について説明する。
内周領域301に設けられる階段状回折構造は、レンズの光軸Aから離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する6レベルの段差で1周期を構成する周期構造である。ここでレベル数とは、周期構造の1周期において、レンズのベース面Lに対して略平行になっている部分の数をいう。
内周領域301の第1階段状回折構造310の段差高さは、波長λ1の青色(BD)光の使用時には+2次回折光の回折効率が最大となり、波長λ2の赤色(DVD)光の使用時には−1次回折光の回折効率が最大となり、波長λ3の赤外(CD)光の使用時には−2次回折光の回折効率が最大となるように設計されている。回折次数の正負の定義は、上述した第1実施形態と同じである。
内周領域301に設ける第1階段状回折構造310の1周期は、必ずしも6レベルの段差から構成されている必要はなく、6以外のレベルの段差で構成されていても良い。
中周領域302に設けられる第2階段状回折構造320は、レンズの光軸Aから離れるに従って1段ずつ単調に段差高さが減少する4レベルの段差で1周期を構成する周期構造である。中周領域302の第2階段状回折構造320の段差高さは、波長λ1のBD光の使用時には+1次回折光の回折効率が最大となり、波長λ2のDVD光の使用時には−1次回折光の回折効率が最大となるように設計されている。中周領域302に設ける第2階段状回折構造320の1周期は、必ずしも4レベルの段差から構成されている必要はなく、4以外のレベルの段差で構成されていても良い。また、本実施形態において回折次数はそれぞれの波長での回折効率が最大となる回折次数を選択しているが、回折効率が最大とならない回折次数を用いても良い。ただし、中周領域302は、CD波長の光に対しては、実効NAを調整するための開口制限機能を有することが好ましい。すなわち、中周領域302に入射したCD波長の光は、スポットに寄与することなく、かつ、迷光として光検出器7上に戻らないことが望まれる。ここでいう迷光とは、光ディスクの表面、記録面、光路上の光学部品、レンズ面等で反射や干渉を起こし、光検出器上の所望の信号光の強度に対して影響を与える光を指す。
外周領域303に設けられる凹凸構造330の高さは、外周領域303を通過するBD用の波長λ1の光が光ディスクの記録面上に形成するスポットの形成に寄与するように設計されている。ただし、外周領域303は、BD以外の波長の光に対しては、実効NAを調整するための開口制限機能を有することが好ましい。すなわち、外周領域303に入射したBD以外の波長の光は、スポットに寄与することなく、かつ、迷光として光検出器7上に戻らないことが望まれる。
[2−4.凹凸構造]
本実施形態の凹凸構造330も、第1実施形態の凹凸構造220と同様に、形状が異なる複数の鋸歯形状で構成されている。形状が異なる複数の鋸歯形状の配列については第1実施形態で説明した通りであるので、ここでの説明を省略する。これらの鋸歯形状それぞれは、波長λ1(本実施形態ではBD光の波長)に対して、波長λ1の略整数倍のそれぞれ異なる位相差を付与する形状である。略整数倍の意義も、第1実施形態で定義した通りである。
本実施形態の凹凸構造330も、第1実施形態の凹凸構造220と同様に、形状が異なる複数の鋸歯形状で構成されている。形状が異なる複数の鋸歯形状の配列については第1実施形態で説明した通りであるので、ここでの説明を省略する。これらの鋸歯形状それぞれは、波長λ1(本実施形態ではBD光の波長)に対して、波長λ1の略整数倍のそれぞれ異なる位相差を付与する形状である。略整数倍の意義も、第1実施形態で定義した通りである。
このように設計することで、従来、回折次数が特定の値に集中することで迷光となっていた光が、本実施形態では様々な方向の光に拡散される。その結果、記録面で反射し光検出器に戻る迷光の光量は少なくなる。
(その他の実施形態)
なお、上記の各実施形態では、対物レンズの非球面上に鋸歯状の凹凸構造を設けた例を説明したが、平板上に鋸歯状の凹凸構造を設けた光学素子にも本開示を同様に適用することができる。この場合、上記の各実施形態で説明したように、形状が異なる複数の鋸歯形状を配列すればよい。
なお、上記の各実施形態では、対物レンズの非球面上に鋸歯状の凹凸構造を設けた例を説明したが、平板上に鋸歯状の凹凸構造を設けた光学素子にも本開示を同様に適用することができる。この場合、上記の各実施形態で説明したように、形状が異なる複数の鋸歯形状を配列すればよい。
以下、本開示における光学素子の数値実施例をコンストラクションデータと具体的な回折効率の値を説明する。尚、各数値実施例において、非球面係数が与えられた面は、非球面形状の屈折光学面又は非球面と等価な屈折作用を有する面(例えば回折面等)であることを示す。非球面の面形状は、以下の数式(7)で定義される。
Xd:光軸からの高さがhである非球面上の点の非球面頂点の接平面からの距離、
h:光軸からの高さ、
Cj:レンズ第j面の非球面頂点の曲率(Cj=1/Rj)、
kj:レンズ第j面の円錐定数、
Aj,n:レンズ第j面のn次の非球面定数
である。
また、光学面に付加された回折構造によって生じる位相差は、以下の数式(8)で与えられる。
ここで、
φ(h):位相関数
h:光軸からの高さ
Pj,m:レンズ第j面の2m次の位相関数係数
M:回折次数
(実施例1)
実施例1は、第1実施形態に対応する。実施例1に係る対物レンズ素子の第1面は、対称軸を含む内周領域と、内周領域を取り囲む外周領域に分割されている。第1面の内周領域には、レンズの光軸から離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する4レベルの階段状回折構造が設けられている。外周領域には、鋸歯状凹凸構造が設けられている。第2面は光軸を含む領域1と、領域1を取り囲む領域2に分割されている。領域1と領域2にはそれぞれには異なる非球面が設けられている。実施例1に係る対物レンズは、BD/DVD互換レンズである。BDに関する設計値は、波長408nm、焦点距離1.30mm、開口数(NA)0.86、情報記録媒体の保護層厚0.1mmである。DVDに関する設計値は、波長660nm、焦点距離1.45mm、NA0.6、情報記録媒体の保護層厚0.6mmである。
φ(h):位相関数
h:光軸からの高さ
Pj,m:レンズ第j面の2m次の位相関数係数
M:回折次数
(実施例1)
実施例1は、第1実施形態に対応する。実施例1に係る対物レンズ素子の第1面は、対称軸を含む内周領域と、内周領域を取り囲む外周領域に分割されている。第1面の内周領域には、レンズの光軸から離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する4レベルの階段状回折構造が設けられている。外周領域には、鋸歯状凹凸構造が設けられている。第2面は光軸を含む領域1と、領域1を取り囲む領域2に分割されている。領域1と領域2にはそれぞれには異なる非球面が設けられている。実施例1に係る対物レンズは、BD/DVD互換レンズである。BDに関する設計値は、波長408nm、焦点距離1.30mm、開口数(NA)0.86、情報記録媒体の保護層厚0.1mmである。DVDに関する設計値は、波長660nm、焦点距離1.45mm、NA0.6、情報記録媒体の保護層厚0.6mmである。
表1および2に実施例1に係る対物レンズ素子のコンストラクションデータを示す。
表3に、第1面の外周領域に設けた鋸歯状凹凸構造を構成する鋸歯形状の幅と深さを示す。
表3の構成で外周領域には、対物レンズの光軸から外周側へと順に、第1形状、第2形状、第3形状、第4形状、…、第14形状が設けられている。ここで鋸歯形状の幅とは、図5(a)〜(c)で示すように、半径方向(光軸と直交する方向)における鋸歯形状1周期の幅を指す。鋸歯形状の深さとは、図5で示すように、鋸歯形状の1周期中に存在する、光軸に平行な方向の高さを指す。鋸歯形状の深さは、各々の鋸歯形状を通過するBD光の位相が通過後に略一致するように形成されている。
本実施例では、内周領域を通過するDVD光を−1次の回折次数で回折し、DVDディスクの記録面上にスポットを形成する。このとき、外周領域はDVD光が通過してもスポットの形成に寄与しないことが望まれる。このようにすることで遮光板などの部品点数を少なくすることができる。
本実施例の場合は、外周領域を通過した光の回折次数が内周領域と同じ−1次に集中すると、内周領域により形成されるスポット周辺に外周領域からの不要な光が集まる。そのために光検出器に戻る迷光が増え性能の低下を招く。また、外周領域を通過した光の回折次数が、−1次に近い次数、つまり−1次の隣の0次や−2次であっても、外周領域からの不要な光が内周領域により形成されるスポット周辺に集まる。そのために光検出器に戻る迷光が増え性能の低下を招くことがある。
外周領域を表3のように設計することで、外周領域を通過するDVD光が従来のような回折を起こさず様々な方向に拡散される。
ここで第1の光路差を付与する第1鋸歯形状は、表3の第3形状、第6形状、第12形状、第14形状に対応し、第2の光路差を付与する第2鋸歯形状は、表3の第2形状、第4形状、第7形状、第9形状、第11形状に対応し、第3の光路差を付与する第3鋸歯形状は、表3の第1形状、第5形状、第8形状、第10形状、第13形状に対応する。
図10は、実施例1の対物レンズの光量分布を示すグラフである。縦軸は光量を示し、横軸は内周領域のDVD光の回折次数を示す。図10のグラフに示す曲線は、外周領域を通過したDVD光が、内周領域を通過したDVD光の回折次数のどの値に集中したかを表す。
図10に示すように、外周領域を通過したDVD光の光量は、内周領域を通過したDVD光の回折次数の0次と1次の間に集中する。つまり、内周領域を通過したDVD光で形成される−1次光のスポットから十分に離れた記録面上の位置に到達する。このように外周領域から−1次光の方向に進む成分はほとんど存在しないため、結果として記録面で反射し光検出器に戻る迷光の光量は少なくなる。
(比較例1)
実施例1の外周領域を、従来のようにBD光を+1次の回折次数で回折してスポットを形成する鋸歯形状により構成した場合の幅と深さを表4に示す。
実施例1の外周領域を、従来のようにBD光を+1次の回折次数で回折してスポットを形成する鋸歯形状により構成した場合の幅と深さを表4に示す。
表4における前記鋸歯形状の幅と深さは、外周領域を通過したBD光が+1次で回折するように設計されている。
外周領域を通過したDVD光は鋸歯形状によってBD光と同様に回折される。その各回折次数毎の回折効率を表5および図11に示す。
図11は、比較例1の対物レンズの回折効率を示すグラフである。縦軸は回折効率を示し、横軸は外周領域を通過したDVD光の回折次数を示す。表5および図11に示す通り、比較例1の対物レンズでは、外周領域で回折されたDVD光のうち−1次回折光の回折効率は4.5%であった。この数値は、0次回折光や1次回折光の回折効率よりも低い値ではあるが、迷光成分としては十分な値である。すなわち、比較例1の対物レンズでは、DVDディスクを使用した場合に迷光成分が大幅に増え、再生、記録、消去の性能が著しく低下する。
(実施例2)
実施例2は、第2実施形態に対応する。実施例2に係る対物レンズの第1面は、光軸Aを含む内周領域と、内周領域を取り囲む中周領域と、中周領域を取り囲む外周領域に分割されている。第1面の内周領域には、レンズの光軸Aから離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する6レベルの階段状回折構造が設けられている。中周領域にはレンズの光軸Aから離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する4レベルの階段状回折構造が設けられている。外周領域には、鋸歯状凹凸構造が設けられている。第2面には、非球面が設けられている。実施例2に係る対物レンズは、BD/DVD/CD互換レンズである。BDに関する設計値は、波長408nm、焦点距離1.5mm、情報記録媒体の保護層厚0.0875mmである。DVDに関する設計値は、波長660nm、焦点距離1.77mm、情報記録媒体の保護層厚0.6mmである。CDに関する設計値は、波長785nm、焦点距離1.91mm、情報記録媒体の保護層厚1.2mmである。
実施例2は、第2実施形態に対応する。実施例2に係る対物レンズの第1面は、光軸Aを含む内周領域と、内周領域を取り囲む中周領域と、中周領域を取り囲む外周領域に分割されている。第1面の内周領域には、レンズの光軸Aから離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する6レベルの階段状回折構造が設けられている。中周領域にはレンズの光軸Aから離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する4レベルの階段状回折構造が設けられている。外周領域には、鋸歯状凹凸構造が設けられている。第2面には、非球面が設けられている。実施例2に係る対物レンズは、BD/DVD/CD互換レンズである。BDに関する設計値は、波長408nm、焦点距離1.5mm、情報記録媒体の保護層厚0.0875mmである。DVDに関する設計値は、波長660nm、焦点距離1.77mm、情報記録媒体の保護層厚0.6mmである。CDに関する設計値は、波長785nm、焦点距離1.91mm、情報記録媒体の保護層厚1.2mmである。
表6および7に実施例2に係る対物レンズ素子のコンストラクションデータを示す。
表8に、第1面の外周領域に設けた鋸歯状凹凸構造を構成する鋸歯形状の幅と深さを示す。
表8の構成で外周領域には、対物レンズ素子の光軸から外周側へと順に、第1形状、第2形状、第3形状、第4形状、…、第12形状が設けられている。鋸歯形状の幅および深さは、実施例1と同様の定義である。
ここで第1の光路差を付与する第1鋸歯形状は、表7の第2形状、第4形状、第7形状、第11形状に対応し、第2の光路差を付与する第2鋸歯形状は、表7の第3形状、第6形状、第9形状、第12形状に対応し、第3の光路差を付与する第3鋸歯形状は、表7の第1形状、第5形状、第8形状、第10形状に対応する。
本実施例では、内周領域および中周領域を通過するDVD光は−1次の回折次数で回折し、DVDディスクの記録面上にスポットを形成する。このとき、外周領域はDVD光が通過してもスポットの形成に寄与しないことが望まれる。このようにすることで遮光板などの部品点数を少なくすることができる。
本実施例の場合は、外周領域を通過したDVD光の回折次数が、内周領域および中周領域と同じ−1次に集中すると、内周領域および中周領域により形成されるスポット周辺に、外周領域からの不要な光が集まる。そのために光検出器に戻る迷光が増え性能の低下を招く。また、外周領域を通過したDVD光の回折次数が、−1次に近い次数、つまり−1次の隣の0次や−2次であっても、外周領域からの不要な光が内周領域および中周領域により形成されるスポット周辺に集まる。そのために光検出器に戻る迷光が増え性能の低下を招くことがある。
外周領域を表7のように設計することで、外周領域を通過するDVD光が従来の設計のような回折を起こさず様々な方向に拡散される。
図12は実施例2の光量分布を示すグラフである。図12に示すように、外周領域を通過したDVD光の光量は、内周領域および中周領域を通過したDVD光の回折次数の0次と1次の間に集中する。つまり、内周領域および中周領域を通過したDVD光で形成される−1次光のスポットに対して十分に離れた記録面上の位置に到達する。このように外周領域から迷光になる方向に進む成分はほとんど存在しないため、結果として記録面で反射し光検出器に戻る迷光の光量は少なくなる。
(比較例2)
実施例2の外周領域を、従来のようにBD光が+1次の回折次数で回折しスポットを形成する鋸歯形状により構成した場合の幅と深さを表9に示す。
実施例2の外周領域を、従来のようにBD光が+1次の回折次数で回折しスポットを形成する鋸歯形状により構成した場合の幅と深さを表9に示す。
表9における鋸歯形状の幅と深さは、外周領域を通過したBD光が+1次の回折次数で回折するように設計されている。
外周領域を通過したDVD光は鋸歯形状によってBD光と同様に回折される。その各次数毎の回折効率を表10および図13に示す。
図13は、比較例2の対物レンズの回折効率を示すグラフである。
表10および図13に示すように、外周領域で回折されたDVD光のうち−1次の回折光の回折効率は4.2%であった。この数値は、0次回折光や1次回折光の回折効率よりも低い値ではあるが、迷光成分としては十分な値である。すなわち、比較例2の対物レンズでは、DVDディスクを使用した場合に迷光成分が大幅に増え、再生、記録、消去の性能が著しく低下する。
(実施例3)
実施例3に係る対物レンズ素子の第1面は、光軸Aを含む内周領域と、内周領域を取り囲む中周領域と、中周領域を取り囲む外周領域に分割されている。第1面の内周領域には、レンズの光軸Aから離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する7レベルの階段状回折構造が設けられている。中周領域にはレンズの光軸から離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する4レベルの階段状回折構造が設けられている。外周領域には、鋸歯状凹凸構造が設けられている。第2面は、光軸を含む領域1と、領域1を取り囲む領域2に分割されている。領域1及び領域2はそれぞれ異なる非球面形状である。実施例3に係る対物レンズ素子は、BD/DVD/CD互換レンズである。BDに関する設計値は、波長408nm、焦点距離1.5mm、情報記録媒体の保護層厚0.0875mmである。DVDに関する設計値は、波長660nm、焦点距離1.71mm、情報記録媒体の保護層厚0.6mmである。CDに関する設計値は、波長785nm、焦点距離1.84mm、情報記録媒体の保護層厚1.2mmである。
実施例3に係る対物レンズ素子の第1面は、光軸Aを含む内周領域と、内周領域を取り囲む中周領域と、中周領域を取り囲む外周領域に分割されている。第1面の内周領域には、レンズの光軸Aから離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する7レベルの階段状回折構造が設けられている。中周領域にはレンズの光軸から離れるに従って1段ずつ単調に高さが減少する4レベルの階段状回折構造が設けられている。外周領域には、鋸歯状凹凸構造が設けられている。第2面は、光軸を含む領域1と、領域1を取り囲む領域2に分割されている。領域1及び領域2はそれぞれ異なる非球面形状である。実施例3に係る対物レンズ素子は、BD/DVD/CD互換レンズである。BDに関する設計値は、波長408nm、焦点距離1.5mm、情報記録媒体の保護層厚0.0875mmである。DVDに関する設計値は、波長660nm、焦点距離1.71mm、情報記録媒体の保護層厚0.6mmである。CDに関する設計値は、波長785nm、焦点距離1.84mm、情報記録媒体の保護層厚1.2mmである。
表11および12に実施例3に係る対物レンズ素子のコンストラクションデータを示す。
表13に、第1面の外周領域に設けた鋸歯状凹凸構造を構成する鋸歯形状の幅と深さを示す。
表13の構成で外周領域には、対物レンズ素子の光軸から外周側へと順に、第1形状、第2形状、第3形状、第4形状、…、第18形状が設けられている。鋸歯形状の幅および深さは、実施例1と同様の定義である。ここで第1の光路差を付与する第1鋸歯形状は、表13の第1形状、第3形状、第7形状、第10形状、第14形状、第16形状に対応し、第2の光路差を付与する第2鋸歯形状は、表13の第2形状、第5形状、第9形状、第11形状、第12形状、第17形状に対応し、第3の光路差を付与する第3鋸歯形状は、表13の第4形状、第6形状、第8形状、第13形状、第15形状、第18形状に対応する。
本実施例では、内周領域を通過するDVD光は−2次の回折次数で回折され、中周領域を通過するDVD光は−1次の回折次数で回折され、DVDディスクの記録面上にスポットを形成する。このとき、外周領域はDVD光が通過してもスポットの形成に寄与しないことが望まれる。このようにすることで遮光板などの部品点数を少なくすることができる。
本実施例の場合は、外周領域を通過したDVD光の回折次数が、内周領域と同じ−2次または中周領域と同じ−1次となると、内周領域および外周領域により形成されるスポット周辺に外周領域からの不要な光が集まる。そのために光検出器に戻る迷光が増え性能の低下を招く。また、外周領域を通過したDVD光の回折次数が、−1次と−2次に近い次数、つまり−1次の隣の0次や−3次であっても、外周領域からの不要な光が内周領域および中周領域により形成されるスポット周辺に集まる。そのために光検出器に戻る迷光が増え性能の低下を招くことがある。
外周領域を表13のように設計することで、外周領域を通過するDVD光が従来の設計のような回折を起こさず様々な方向に拡散される。
図14は、実施例3の光量分布を示すグラフである。外周領域を通過したDVD光の光量は、内周領域および中周領域を通過したDVD光の回折次数の0次と1次の間に集中する。つまり、内周領域および中周領域を通過したDVD光で形成されるスポットに対して十分に離れた記録面上の位置に到達する。このように外周領域から迷光となる方向に進む成分はほとんど存在しないため、結果として記録面で反射し光検出器に戻る迷光の光量は少なくなる。
(比較例3)
実施例3の外周領域を、従来のようにBD光が+1次の回折次数で回折しスポットを形成する鋸歯形状により構成した場合の幅と深さを表14に示す。
実施例3の外周領域を、従来のようにBD光が+1次の回折次数で回折しスポットを形成する鋸歯形状により構成した場合の幅と深さを表14に示す。
表14における鋸歯形状の幅と深さは、外周領域を通過したBD光が+1次の回折次数で回折するように設計されている。
外周領域を通過したDVD光は鋸歯形状によってBD光と同様に回折される。その各次数毎の回折効率を表15および図15に示す。
図15は、比較例3の対物レンズの回折効率を示すグラフである。
表15および図15に示すように、外周領域で回折されたDVD光のうち−1次の回折光の回折効率は5.0%であった。この数値は、0次回折光や1次回折光の回折効率よりも低い値ではあるが、迷光成分としては十分な値である。すなわち、比較例3の対物レンズでは、DVDディスクを使用した場合に迷光成分が大幅に増え、再生、記録、消去の性能が著しく低下する。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示における光学素子およびこれを用いた光ヘッド装置は、波長の異なる光を用いる複数の規格の光ディスクに対して、情報の記録・再生・消去の少なくとも1つを行うのに有効である。
10 光ディスク(BD)
11 情報記録面
20 光ディスク(DVD)
21 情報記録面
30 光ディスク(CD)
31 情報記録面
61 青色ビーム
62 赤色ビーム
63 赤外ビーム
100 光ヘッド装置
110 レーザー光源(BD)
120 レーザー光源(DVD)
130 ビームスプリッタ
140 ビームスプリッタ
150 コリメートレンズ
160 1/4波長板
170 立ち上げミラー
180 駆動部
190 検出レンズ
191 光検出器
200 対物レンズ
201 内周領域(BD/DVDD互換)
202 外周領域(BD専用)
210 階段状回折構造
220 凹凸構造
B1 第1鋸歯形状
B2 第2鋸歯形状
B3 第3鋸歯形状
300 対物レンズ
301 内周領域(BD/DVD/CD互換)
302 中周領域(BD/DVD互換)
303 外周領域(BD専用)
310 第1階段状回折構造
320 第2階段状回折構造
330 凹凸構造
400 光ヘッド装置
11 情報記録面
20 光ディスク(DVD)
21 情報記録面
30 光ディスク(CD)
31 情報記録面
61 青色ビーム
62 赤色ビーム
63 赤外ビーム
100 光ヘッド装置
110 レーザー光源(BD)
120 レーザー光源(DVD)
130 ビームスプリッタ
140 ビームスプリッタ
150 コリメートレンズ
160 1/4波長板
170 立ち上げミラー
180 駆動部
190 検出レンズ
191 光検出器
200 対物レンズ
201 内周領域(BD/DVDD互換)
202 外周領域(BD専用)
210 階段状回折構造
220 凹凸構造
B1 第1鋸歯形状
B2 第2鋸歯形状
B3 第3鋸歯形状
300 対物レンズ
301 内周領域(BD/DVD/CD互換)
302 中周領域(BD/DVD互換)
303 外周領域(BD専用)
310 第1階段状回折構造
320 第2階段状回折構造
330 凹凸構造
400 光ヘッド装置
Claims (8)
- 少なくとも1つの面が複数の領域に分割されている光学素子であって、
第1光ディスクの記録面上に波長λ1の光を集光すると共に、第2光ディスクの記録面上に波長λ2の光を集光する第1領域と、
前記第1領域の外周部分に形成され、第1光ディスクの記録面上に波長λ1の光を集光する第2領域とを備え、
前記第2領域には、非球面上に同心円状に形成された、鋸歯形状の断面を有する凹凸構造が設けられ、
前記凹凸構造は、形状が異なる複数の鋸歯形状で構成され、
前記形状が異なる複数の鋸歯形状のそれぞれは、前記波長λ1の光に対して、前記波長λ1の略整数倍のそれぞれ異なる位相差を付与する形状であり、
前記凹凸構造は、
前記第2領域を通過する波長λ1の光に対して、第1の光路差を付与する第1鋸歯形状と、
前記第2領域を通過する波長λ1の光に対して、第2の光路差を付与する第2鋸歯形状と、
前記第2領域を通過する波長λ1の光に対して、第3の光路差を付与する第3鋸歯形状とを有し、
前記凹凸構造の少なくとも一部において、
前記第1鋸歯形状と前記第1鋸歯形状との間には、少なくとも前記第2鋸歯形状または前記第3鋸歯形状が存在し、
前記第2鋸歯形状と前記第2鋸歯形状との間には、少なくとも前記第1鋸歯形状または前記第3鋸歯形状が存在し、
前記第3鋸歯形状と前記第3鋸歯形状との間には、少なくとも前記第1鋸歯形状または前記第2鋸歯形状が存在する、光学素子。 - 前記第1領域には、階段状の断面を有する回折構造が設けられる、請求項1に記載の光学素子。
- 前記第1領域は、前記第1領域を通過する前記波長λ2の光を、0次の回折次数もしくは±1次の回折次数で回折させて前記第2光ディスクの記録面上に集光する、請求項1記載の光学素子。
- 前記λ1の光の波長は350〜450nmであり、
前記λ2の光の波長は600〜800nmである、請求項1に記載の光学素子。 - 前記凹凸構造を構成する複数の鋸歯形状の少なくとも一部が、非周期的に形成されている、請求項1に記載の光学素子。
- 請求項1に記載の光学素子を備える、光ヘッド装置。
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