(57)【要約】【課題】対物レンズを構成する光学部品を極端に小型化することなく、実用的な大きさの光学部品を用いることにより、光ディスクに照射する青色レーザ光の波長変動の影響を抑制しつつ光ピックアップを薄型化する。【解決手段】光ディスクＸに対向配置され、光を集光して光ディスクＸに照射する対物レンズＡであって、入射光の進行方向を直交変更して光ディスクＸに向けて出射する反射面１ｅと、該反射面１ｅと光ディスクＸとの間に介挿されるホログラムレンズ１ｄあるいは固体レンズ２のいずれか一方と、反射面１ｅの前段に配置されるホログラムレンズ１ｄあるいは固体レンズ２のいずれか他方とを具備する。【選択図】      図１
2004178701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに対向配置され、光を集光して光ディスクに照射する対物レンズであって、
入射光の進行方向を直交変更して光ディスクに向けて出射する進行方向変更手段と、
該進行方向変更手段と光ディスクとの間に介挿されるホログラムレンズあるいは固体レンズのいずれか一方と、
前記進行方向変更手段の前段に配置されるホログラムレンズあるいは固体レンズのいずれか他方と、
を具備することを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
進行方向変更手段は、三角プリズムの傾斜面に形成される反射面であり、ホログラムレンズは、前記三角プリズムの入射面あるいは出射面のいすれか一方に形成されることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
【請求項３】
ホログラムレンズは前記三角プリズムの出射面に形成されることを特徴とする請求項２記載の対物レンズ。
【請求項４】
三角プリズムの入射面に光ディスクに直交する方向に入射光を拡散させる第１のシリンドリカル面が設られ、三角プリズムの出射面には、前記拡散を収束させる第２のシリンドリカル面が設けられ、当該第２のシリンドリカル面上にホログラムレンズが形成されることを特徴とする請求項３記載の対物レンズ。
【請求項５】
進行方向変更手段は、平板ビームスプリッタであり、レンズは、進行方向変更手段と光ディスクとの間に配置されることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
【請求項６】
ホログラムレンズは、光透過性材料を肉盛りすることによって形成されることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の対物レンズ。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかの対物レンズを備え、当該対物レンズに光を出射すると共に、光ディスクから対物レンズを介して得られる反射光の強度を検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物レンズ及び光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
光ディスクドライブの薄型化の要望に応えるためには、光ディスクドライブに内蔵される光ピックアップを薄型化する必要があるが、次世代の光ディスクドライブである青色レーザ光を用いたドライブでは、現行の光ディスクドライブよりも波長が短くなる分、対物レンズのＮＡ（開口率）を大きくする必要があるため、通常は対物レンズに径が異なる２枚のレンズを積み重ねた組レンズを使用せざるを得ず、よって対物レンズの光軸方向の寸法が厚くなるので、光ピックアップの薄型化が困難である。
【０００３】
なお、上記２枚のレンズを薄型化することにより対物レンズを薄くすることが容易に考えられるが、この場合、各レンズが破損し易くなるので各レンズの取扱性が著しく低下すると共に、各レンズを光軸合わせして組み立てることが著しく困難となる。したがって、実用的な大きさの光学部品を用いて対物レンズを薄型化する必要がある。
【０００４】
この一方、光学特性を工夫することにより、単一のレンズによって対物レンズを構成することも可能ではあるが、この場合には、青色レーザ光の波長変動の影響を吸収することが困難になる。すなわち、光ピックアップでは、半導体レーザダイオードを光源として青色レーザ光を発生させているが、半導体レーザダイオードの温度変動に起因して、当該半導体レーザダイオードから発光される青色レーザ光の波長が変動する。このような波長変動に起因して対物レンズの波面収差が変動するので、対物レンズとして安定した性能を実現できない。なお、このような光ディスク用の光ピックアップについては、例えば以下の公知文献に詳細が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２０８２７８号公報
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、実用的な大きさの光学部品を用いることにより、光ディスクに照射する青色レーザ光の波長変動の影響を抑制しつつ光ピックアップを薄型化することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、対物レンズに係わる第１の手段として、光ディスクに対向配置され、光を集光して光ディスクに照射する対物レンズであって、入射光の進行方向を直交変更して光ディスクに向けて出射する進行方向変更手段と、該進行方向変更手段と光ディスクとの間に介挿されるホログラムレンズあるいは固体レンズのいずれか一方と、進行方向変更手段の前段に配置されるホログラムレンズあるいは固体レンズのいずれか他方とを具備する構成を採用する。
【０００８】
対物レンズに係わる第２の手段として、上記第１の手段において、進行方向変更手段は、三角プリズムの傾斜面に形成される反射面であり、ホログラムレンズは、前記三角プリズムの入射面あるいは出射面のいすれか一方に形成されるという構成を採用する。
【０００９】
対物レンズに係わる第３の手段として、上記第２の手段において、ホログラムレンズは前記三角プリズムの出射面に形成されるという構成を採用する。
【００１０】
対物レンズに係わる第４の手段として、上記第３の手段において、三角プリズムの入射面に光ディスクに直交する方向に入射光を拡散させる第１のシリンドリカル面が設られ、三角プリズムの出射面には、前記拡散を収束させる第２のシリンドリカル面が設けられ、当該第２のシリンドリカル面上にホログラムレンズが形成されるという構成を採用する。
【００１１】
対物レンズに係わる第５の手段として、上記第２の手段において、進行方向変更手段は、平板ビームスプリッタであり、レンズは、進行方向変更手段と光ディスクとの間に配置されるという構成を採用する。
【００１２】
対物レンズに係わる第６の手段として、上記第１〜第５いずれかの手段において、ホログラムレンズは、光透過性材料を肉盛りすることによって形成されるという構成を採用する。
【００１３】
一方、本発明では、光ピックアップ装置に係わる手段として、上記第１〜第６いずれかの対物レンズを備え、当該対物レンズに光を出射すると共に、光ディスクから対物レンズを介して得られる反射光の強度を検出するという構成を採用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる対物レンズ及び光ピックアップ装置の実施形態について説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係わるピックアップ装置の要部（すなわち対物レンズ）の構成を示す正面図である。この図において、符号Ｘは光ディスク、Ａは対物レンズ、１は三角プリズム、２は固体レンズである。本実施形態における対物レンズＡは、三角プリズム１及び固体レンズ２から構成されている。
【００１６】
光ディスクＸは、青色レーザ光を用いることによって記録面ｘ１からの情報の読み出し、あるいは記録面ｘ１への情報の書き込みを行う仕様の光学式記録媒体である。三角プリズム１は、ガラスを三角柱状に成形したものであり、断面形状が直角二等辺三角形に設定されている。このように形状設定された三角プリズム１は、直角二等辺三角形を形成すると共に直交する２側面１ａ，１ｂのうち、一方の側面１ａが光ディスクＸに平行対峙する一方、他方の側面１ｂが固体レンズ２に対峙するように姿勢設定されている。
【００１７】
また、上記三角プリズム１は、一方の側面１ａにホログラムレンズ１ｄが形成され、傾斜面１ｃには反射面１ｅ（進行方向変更手段）が形成されている。図２は、記ホログラムレンズ１ｄの詳細を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）及び（ｃ）は断面図である。ホログラムレンズ１ｄは、正面図（ａ）に示すように同心円状の縞１ｆが多数配置されたものであり、断面図（ｂ）に示すようにエッチング加工等によって他方の側面１ｂを加工することによって形成されている。なお、ホログラムレンズ１ｄの形成方法としては、断面図（ｃ）に示すように、他方の側面１ｂ上に透明プラスチック等の光透過性材料１ｇを肉盛りすることによって形成しても良い。
【００１８】
一方、上記反射面１ｅは、傾斜面１ｃに金属等を蒸着することによって形成されており、照射された光（青色レーザ光）を全反射する。固体レンズ２は、ガラスから形成された凸レンズであり、三角プリズム１の前段つまり青色レーザ光の入射側に光軸合わせされた状態で配置されている。このような三角プリズム１と固体レンズ２とから構成された対物レンズＡは、全体として高ＮＡ（例えば０．８５）を有する。なお、反射面１ｅは、傾斜面１ｃに誘電体膜を蒸着することによっても形成することができる。
【００１９】
次に、このように構成された対物レンズＡ及び光ピックアップ装置の光学作用について詳しく説明する。
【００２０】
本対物レンズＡでは、光ディスクＸに平行な方向から平行光として入射された青色レーザ光は、固体レンズ２を透過した後、三角プリズム１の他方の側面１ｂ（入射面）に入射し、反射面１ｅによって進行方向が直交変更されて三角プリズム１の一方の側面１ａ（出射面）から光ディスクに向けて出射される。このような光路において、平行光である青色レーザ光は、固体レンズ２である程度集光され、さらにホログラムレンズ１ｄによって集光されることにより、光ディスクＸの記録面ｘ１に焦点を結ぶ。すなわち、本対物レンズＡは、反射面１ｅによって青色レーザ光の光路が直交変更される前後において青色レーザ光を各々集光することによって、全体として対物レンズとして要求される集光性能を満足する。
【００２１】
このような本対物レンズＡ構成によれば、三角プリズム１と固体レンズ２とを光ディスクＸに平行な方向に配置することが可能であり、よって光ディスクＸに直交する方向の寸法Ｄを小さくすること、つまり光ピックアップ装置を薄型化するが可能である。しかも、三角プリズム１と固体レンズ２とを光ディスクＸに平行な方向に配置することにより、上記寸法Ｄを小さくするために三角プリズム１及び固体レンズ２の各大きさを極端に小さくする必要がなく、実用的な大きさの三角プリズム１と固体レンズ２を用いることにより寸法Ｄを小さくすることができる。従来の２枚のレンズを積み重ねた対物レンズでは、光ディスクＸに直交する方向に２枚のレンズを積み重ねる構成なので、寸法Ｄを小さくするためには２枚のレンズを薄型化する必要があり、実用的ではない。
【００２２】
さらに、本対物レンズＡでは、青色レーザ光の波長変動に対して異なる方向に焦点移動する固体レンズ２とホログラムレンズ１ｄとによって青色レーザ光を集光させるので、青色レーザ光の波長変動の焦点変動に及ぼす影響を抑制することができる。したがって、本対物レンズＡによれば、実用的な大きさの光学部品である三角プリズム１と固体レンズ２を用て、光ディスクＸに照射する青色レーザ光の波長変動の影響を抑制しつつ、光ピックアップを薄型化することが可能である。
【００２３】
なお、本実施形態では、部品点数の削減を目的として、三角プリズム１の一方の側面１ａにホログラムレンズ１ｄを、また傾斜面１ｃに進行方向変更手段としての反射面１ｅを設ける構成を採用したが、ホログラムレンズ１ｄ及び反射面１ｅを個別の光学部品としても良い。また、三角プリズム１の他方の側面１ｂに凸レンズを形成することにより固体レンズ２を削除し、さらに部品点数を削減するようにしても良い。
【００２４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態で説明した構成要素については、同一符号を付して再説明を省略する。
【００２５】
図３は、本第２実施形態に係わるピックアップ装置の要部（対物レンズ）の構成を示す正面図である。この図において、符号Ｂは対物レンズ、３はホログラム体、４は平板ビームスプリッタ（進行方向変更手段）、５は薄型固体レンズである。本実施形態における対物レンズＢは、単体ホログラムレンズ３、平板ビームスプリッタ４及び薄型固体レンズ５によって構成される。
【００２６】
ホログラム体３は、板状ガラス体の片面３ａに上述したホログラムレンズ１ｄと同様のホログラムレンズ３ｂを形成したものであり、光軸が光ディスクＸと平行するように配置されている。平板ビームスプリッタ４は、上記ホログラム体３から入射された青色レーザ光を全反射するものであり、上記ホログラム体３の光軸に対して４５°傾斜した状態（つまり光ディスクＸに対して４５°傾斜した状態）でホログラム体３の前方に配置されている。薄型固体レンズ５は、ガラスから形成された薄型の凸レンズであり、平板ビームスプリッタ４と光ディスクＸとの間に介挿されている。
【００２７】
このように構成された対物レンズＢでは、光ディスクＸに平行な方向から平行光として入射された青色レーザ光は、ホログラム体３を透過した後、平板ビームスプリッタ４に入射し、当該平板ビームスプリッタ４によって進行方向が直交変更されて薄型固体レンズ５に照射され、この薄型固体レンズ５を透過して光ディスクに向けて出射される。このような光路において、平行光である青色レーザ光は、ホログラム体３のホログラムレンズ３ｂである程度集光され、さらに薄型固体レンズ５によって集光されることにより、光ディスクＸの記録面ｘ１に焦点を結ぶ。
【００２８】
すなわち、本対物レンズＢは、第１実施形態の対物レンズＡと同様に、平板ビームスプリッタ４によって青色レーザ光の光路が直交変更される前後において青色レーザ光を各々集光することによって、全体として対物レンズとして要求される集光性能を満足するように構成されている。また、平板ビームスプリッタ４によって青色レーザ光の光路を直交変更することによりホログラム体３と平板ビームスプリッタ４とを光ディスクＸに平行な方向に配置することを可能とし、以て光ディスクＸに直交する方向の寸法Ｄを小さくすること、つまり光ピックアップ装置を薄型化することを実現している。
【００２９】
ここで、本対物レンズＢは、薄型固体レンズ５が平板ビームスプリッタ４と光ディスクＸとの間に介挿される分、第１実施形態の対物レンズＡよりも寸法Ｄが大きくなるが、対物レンズＡのように三角プリズム１を用いないので、図示するように薄型固体レンズ５を平板ビームスプリッタ４に近接させることが可能であり、薄型固体レンズ５の厚さがそのまま寸法Ｄの増加とならない。したがって、本対物レンズＢによれば、従来の２枚のレンズを積み重ねた対物レンズよりも薄型化できる。
【００３０】
また、本対物レンズＢによれば、単一レンズに比べて、波長変動による波面収差の変動を抑制することができる。図４は、本対物レンズＢにおける波面収差の波長依存性を示す特性図（シミュレーション結果）である。この図に示すように、青色レーザ光の４００ｎｍ〜４１５ｎｍに亘る波長範囲において、回折限界を大きく下回る波面収差が得られる。
【００３１】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図５を参照して説明する。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態で説明した構成要素については、同一符号を付して再説明を省略する。
【００３２】
図５は、本第３実施形態に係わるピックアップ装置の要部（対物レンズ）の構成を示す正面図である。この図において、符号Ｃは対物レンズ、１Ｃは三角プリズム、２Ｃは小型固体レンズである。本実施形態における対物レンズＣは、三角プリズム１Ｃ及び小型固体レンズ２Ｃから構成される。三角プリズム１Ｃは、第１実施形態の三角プリズム１に第１シリンドリカル面１ｉ及び第２シリンドリカル面１ｈを付加したものである。すなわち、対物レンズＣは、一方の側面１ａに第１シリンドリカル面１ｉが形成され、他方の側面１ｂに第２シリンドリカル面１ｈが形成されている。
【００３３】
上記第２シリンドリカル面１ｈは、図示するように光ディスクＸに平行な方向に所定曲率で窪んだ面であり、一方、第１シリンドリカル面１ｉは、光ディスクＸに直交する方向に所定曲率で窪んだ面である。このような形状の第２シリンドリカル面１ｈは、小型固体レンズ２Ｃから入射された青色レーザ光を光ディスクＸに直交する方向に拡散させるものであり、第１シリンドリカル面１ｉは、第２シリンドリカル面１ｈによって拡散された後、反射面１ｅに反射されて入射された青色レーザ光を収束して第２シリンドリカル面１ｈに入射する前の光束状態に復元するものである。なお、ホログラムレンズ１ｄは、第１シリンドリカル面１ｉ内に形成されている。
【００３４】
このように形状設定された三角プリズム１Ｃは、一方の側面１ａが光ディスクＸに平行対峙する一方、他方の側面１ｂが小型固体レンズ２Ｃに対峙するように姿勢設定されている。小型固体レンズ２Ｃは、口径が第１実施形態の固体レンズ２よりも多少小さな凸レンズである。
【００３５】
このように構成された対物レンズＣでは、光ディスクＸに平行な方向から平行光として入射された青色レーザ光は、小型固体レンズ２Ｃを透過した後、三角プリズム１Ｃの第２シリンドリカル面１ｈに入射し、反射面１ｅによって進行方向が直交変更されて三角プリズム１Ｃの第１シリンドリカル面１ｉから光ディスクに向けて出射される。このような光路において、平行光である青色レーザ光は、小型固体レンズ２Ｃである程度集光され、さらにホログラムレンズ１ｄによって集光されるので、全体として対物レンズとして要求される集光性能を満足することが可能であり、また三角プリズム１Ｃと薄型固体レンズ２Ｃとを光ディスクＸに平行な方向に配置することができるので、光ディスクＸに直交する方向の寸法Ｄを小さくすることが可能である。
【００３６】
またさらに、青色レーザ光は、第２シリンドリカル面１ｈによって光ディスクＸに直交する方向に一旦拡散され、第１シリンドリカル面１ｉによって元のビーム形状に戻されるので、薄型固体レンズ２Ｃに入射する青色レーザ光に、円形ではなく、光ディスクＸに直交する方向につぶれた楕円形のビーム形状のものを用いることが可能であり、したがって、本対物レンズＣによれば、このつぶれた分だけ第１実施形態の対物レンズＡよりも寸法Ｄを小さくすることが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ディスクに対向配置され、光を集光して光ディスクに照射する対物レンズであって、入射光の進行方向を直交変更して光ディスクに向けて出射する進行方向変更手段と、該進行方向変更手段と光ディスクとの間に介挿されるホログラムレンズあるいは固体レンズのいずれか一方と、進行方向変更手段の前段に配置されるホログラムレンズあるいは固体レンズのいずれか他方とを具備するので、対物レンズを構成する光学部品を極端に小型化することなく、実用的な大きさの光学部品を用いることにより、光ディスクに照射する青色レーザ光の波長変動の影響を抑制しつつ光ピックアップを薄型化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わるピックアップ装置の要部（対物レンズ）の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるホログラムレンズの正面図及び断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係わるピックアップ装置の要部（対物レンズ）の構成を示す正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係わる対物レンズの波面収差の波長依存性を示す特性図（シミュレーション結果）である。
【図５】本発明の第３実施形態に係わるピックアップ装置の要部（対物レンズ）の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｘ……光ディスク
Ａ〜Ｃ……対物レンズ
１，１Ｃ……三角プリズム
１ｅ……反射面（進行方向変更手段）
１ｄ，３ｂ……ホログラムレンズ
２……固体レンズ
２Ｃ……小型個体レンズ
３……ホログラム体
４……平板ビームスプリッタ
５……薄型固体レンズ
【図１】
2004178701.tif 000003
【図２】
2004178701.tif 000004
【図３】
2004178701.tif 000005
【図４】
2004178701.tif 000006
【図５】
2004178701.tif 000007