JP2000021001A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

光ピックアップ装置

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JP2000021001A
JP2000021001A JP10185332A JP18533298A JP2000021001A JP 2000021001 A JP2000021001 A JP 2000021001A JP 10185332 A JP10185332 A JP 10185332A JP 18533298 A JP18533298 A JP 18533298A JP 2000021001 A JP2000021001 A JP 2000021001A
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JP
Japan
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light beam
pickup device
optical
reflection
optical pickup
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JP10185332A
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Naoharu Yanagawa
直治 梁川
Shinichi Nagahara
信一 永原
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1356Double or multiple prisms, i.e. having two or more prisms in cooperation
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/126Circuits, methods or arrangements for laser control or stabilisation

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造ばらつきや環境変動の影響を受けにくく
信頼性の高いフロントモニタ方式のAPCを用いて、光
ビームの出力パワーを制御可能な光ピックアップ装置を
提供する。 【解決手段】 半導体レーザ20から出射された光ビー
ムは、コリメータレンズ21とグレーティング22を介
して整形プリズム24に入射される。このとき、一部の
光ビームは、ARコートを施していない反射面24aで
反射され、フロントモニタ検出器23に導かれ、APC
回路31により半導体レーザ20の出力パワーが一定に
保たれるよう制御される。一方、反射面24aを通過し
た光ビームは、反射膜24bを抜け、1/4波長板2
5、反射プリズム26、対物レンズ27を介して光ディ
スクに安定な光量で照射され、その反射光は最終的にデ
ィテクタ30にて受光される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源から出射され
る光ビームを情報記録媒体に照射して記録情報を記録又
は再生するために用いる光ピックアップ装置の技術分野
に属し、特に、フロントモニタ方式によって光源から出
射される光ビームの光量を検出して、該光ビームのパワ
ー制御を行う光ピックアップ装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】従来から、光ピックアップにおける光源
としての半導体レーザは、温度変動や経年変化によって
出射パワーが変動するため、APC(Auto Power Con
trol)によりパワー制御を行って、光ディスク等の情報
記録媒体に対して照射される光ビームのパワーレベルの
安定化を図ることが行われている。このAPCの代表的
な方式として、リアモニタ方式とフロントモニタ方式が
知られている。
【0003】リアモニタ方式は、半導体レーザの放射面
とは反対側の端面から出射される光ビームをモニタする
ため、検出精度等の問題があることから、一般的にフロ
ントモニタ方式が採用されている。このフロントモニタ
方式は、半導体レーザから出射される光ビームの一部を
モニタして半導体レーザの駆動回路にフィードバック
し、光ビームのパワーを一定に保つように制御する方式
である。
【0004】図3は従来のフロントモニタ方式を採用し
た光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。図3
において、半導体レーザ1から出射された光ビームは、
コリメータレンズ2により平行光にされ、グレーティン
グ3を介してビームスプリッタ4に入射される。グレー
ティング3は光ビームを光ディスク8から記録情報を読
み取るための主ビームと、トラッキングサーボに使用す
るための2つの副ビームの合計3ビームに分離する。
【0005】ビームスプリッタ4は、半導体レーザ1か
ら出射された光ビームのうち約90%を透過すると共
に、残りの約10%を反射する反射膜5を有しており、
この反射膜5の作用によって、ビームスプリッタ4に入
射した光ビームは、その約90%が透過して1/4波長
板6に導かれると共に、約10%は反射して集光レンズ
12に導かれる。1/4波長板6に導かれた光ビーム
は、対物レンズ7によって光ディスク8の情報記録面上
に集光されて、規定の大きさのビームスポットを形成す
る。
【0006】光ディスク8の情報記録面上に集光された
光ビームは反射され、対物レンズ7、1/4波長板6を
介してビームスプリッタ4の反射膜5に入射される。こ
の反射膜5は、光ディスク8の方向からの光ビームに対
しては、ほぼ100%反射する特性を有するので、反射
膜5に入射された光ビームは、集光レンズ9及び光ビー
ムに非点収差を与えるシリンドリカルレンズ10を経
て、ディテクタ11に導かれる。
【0007】一方、半導体レーザ1から出射された光ビ
ームのうち、ビームスプリッタ4の反射膜5で反射され
た約10%の光ビームは、集光レンズ12で集光されフ
ロントモニタ検出器13に照射される。
【0008】フロントモニタ検出器13は、照射された
光ビームの光量に応じた電気信号を出力する。この電気
信号は半導体レーザ1のパワー制御を行うレーザ制御回
路を含む自動出力制御(APC)回路14に供給され
る。APC回路14は、フロントモニタ検出器13から
の電気信号に応じて半導体レーザ1を駆動するための最
適な駆動信号を求め、半導体レーザ1のこの駆動信号を
供給する。このように、半導体レーザ1の出力パワー
は、フロントモニタ検出器13から出力される電気信号
に基づいて、APC回路14により生成される駆動信号
によって制御される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フロントモニタ方式を採用した光ピックアップ装置で
は、上述のように光ビームの約10%が反射膜5により
反射されてフロントモニタ検出器13に導かれるため、
その分光ディスク8に照射される光ビームのパワーが減
少し、光ビームの利用効率を低下させることが問題とな
る。
【0010】また、反射膜5の反射率、透過率などの特
性は、±5%程度のばらつきがあるので、5%〜15%
の広い範囲で光ビームの反射が変動することを想定する
必要があり、設計や調整が困難となる。更に、反射膜5
の反射率等の特性は、温度や湿度等に応じて変動するた
め、APCによるパワー制御の信頼性を低下させること
が問題となる。
【0011】そこで、本発明は上述した問題に鑑みなさ
れたものであり、光ビームの利用効率を確保しつつ、製
造ばらつきや環境変動の影響を受けにくく信頼性の高い
APCを行うことができる光ピックアップ装置を提供す
ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の光ピックアップ装置は、光源から
出射される光ビームを情報記録媒体に照射して、当該情
報記録媒体から反射された光ビームを受光するよう光学
系が構成された光ピックアップ装置であって、前記光学
系は、無反射コーティングが施されない入射面を有する
光学部品を備え、当該入射面に対し前記光源から出射さ
れる光ビームを所定の入射角で斜め方向から入射させる
と共に、当該入射面から反射される前記光ビームの一部
を受光する検出手段を設けて前記光学系を構成し、当該
検出手段から出力される検出信号に基づいて前記光源か
ら出射される光ビームの出力パワーを制御することを特
徴とする。
【0013】この発明によれば、半導体レーザ等の光源
から出射された光ビームが光学部品の入射面に斜め方向
から所定の入射角で入射される。このとき、この入射面
には無反射コーティングが施されていないので、所定の
反射率で一部の光ビームが反射され、検出手段により受
光される。そして、検出手段から検出信号が出力されて
光源にフィードバックされ、光ビームの出力パワーが制
御される。よって、検出手段に対して、光学部品の反射
面の反射率は、主に入射角に依存して一律に定まるの
で、常に安定した光量が検出手段に導かれることにな
り、温度や湿度による変動を受けることなく信頼性の高
いフロントモニタ方式のAPCを行うことができる。
【0014】請求項2に記載の光ピックアップ装置は、
請求項1に記載の光ピックアップ装置において、前記光
学部品は、前記無反射コーティングが施されない入射面
を有する整形プリズムであることを特徴とする。
【0015】この発明によれば、整形プリズムを用いて
光学系を構成する場合に、その入射面に無反射コーティ
ングを施さないようにすればよいので、既存の光学系を
利用して簡易な構成でフロントモニタ方式のAPCを行
うことができると共に、温度や湿度による変動がなく信
頼性の高いAPCが実現できる。
【0016】請求項3に記載の光ピックアップ装置は、
請求項1に記載の光ピックアップ装置において、前記光
学部品は、前記無反射コーティングが施されない入射面
を有する偏光ビームスプリッタであることを特徴とす
る。
【0017】この発明によれば、偏光ビームスプリッタ
を用いて光学系を構成する場合に、その入射面に無反射
コーティングを施さないようにすればよいので、既存の
光学系を利用して簡易な構成でフロントモニタ方式のA
PCを行うことができると共に、温度や湿度による変動
がなく光量損失の少ないAPCが実現できる。
【0018】請求項4に記載の光ピックアップ装置は、
請求項1に記載の光ピックアップ装置において、前記光
学部品は、前記無反射コーティングが施されない入射面
を有する偏光ビームスプリッタを含む整形プリズムであ
ることを特徴とする。
【0019】この発明によれば、偏光ビームスプリッタ
と整形プリズムが一体化された光学系を構成する場合
に、その入射面に無反射コーティングを施さないように
すればよいので、簡易かつ小型化された構成で容易にフ
ロントモニタ方式のAPCを行うことができると共に、
温度や湿度による変動がなく光量損失の少ないAPCが
実現できる。
【0020】請求項5に記載の光ピックアップ装置は、
請求項1から請求項4の何れかに記載の光ピックアップ
装置において、前記無反射コーティングが施されない入
射面以外の前記光ビームに対する入射面又は反射面に
は、何れも無反射コーティングが施されていることを特
徴とする。
【0021】この発明によれば、光源から出射された光
ビームに対する入射面にのみ無反射コーティングを施さ
ないようにして、それ以外の入射面、出射面には全て無
反射コーティングを施すようにしたので、光量損失を最
小限に抑えることが可能で、迷光による性能劣化も生じ
ることがなく、信頼性の高いAPCが実現できる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。
【0023】図1は、本発明の実施形態に係る光ピック
アップ装置の概略構成を示す図である。図1(a)に示
す光ピックアップ装置は、光源としての半導体レーザ2
0、コリメータレンズ21、グレーティング22、検出
手段としてのフロントモニタ検出器23、整形プリズム
24、1/4波長板25、反射プリズム26、対物レン
ズ27、集光レンズ28、マルチレンズ29、ディテク
タ30、APC回路31等を備えて構成されている。
【0024】図1(a)において、半導体レーザ20か
ら出射された光ビームは、コリメータレンズ21を通過
して平行光にされ、グレーティング22により回折され
てトラッキングサーボ用に主ビームと2つの副ビームに
分離される。
【0025】グレーティング22を通過した光ビーム
は、整形プリズム24の入射面24aに入射される。こ
のとき、光ビームの光軸に対して入射面24aの法線が
所定の角度θ1をなすように配置する。また、整形プリ
ズム24は通常、後述するようにAR(アンチリフレク
ション)コートを施して用いるが、入射面24aにはA
Rコートを施さないようにしている。そのため、入射さ
れた光ビームの一部は入射面24aにより反射されて、
その反射光を利用してフロントモニタ方式のAPCを行
うことが可能となるが、この詳細については後述する。
【0026】入射面24aを透過した光ビームは、反射
膜24bを通過して、1/4波長板25に導かれる。こ
の反射膜24bは、光ビームのうち、例えばP偏光の光
ビームを100%透過させ、S偏光の光ビームを100
%反射させる特性を有する。従って、半導体レーザ20
から出射された光ビームをP偏光となるようにすれば出
射側と受光側の光路が適切に分離可能となる。
【0027】反射膜24bを通過した光ビームは、1/
4波長板25を介して反射プリズム26により、図1
(a)の紙面垂直方向に反射される。ここで、図1
(b)に、図1(a)の側面図を示す。図1(b)に示
すように、反射プリズム26でほぼ直角に光ビームが反
射している様子がわかる。その後、光ビームは対物レン
ズ27に導かれ、光ディスク32の情報記録面上に集光
されて、ビームスポットを形成する。
【0028】光ディスク32の情報記録面から反射され
た光ビームは、再び対物レンズ27を通過して、反射プ
リズム26にて反射された後、1/4波長板25により
偏光面が回転されてS偏光となり、整形プリズム24に
導かれる。そして、整形プリズム24の反射膜24bで
反射され、集光レンズ28、マルチレンズ29を介して
ディテクタ30に導かれる。なお、マルチレンズ29
は、シリンドリカルレンズと凹レンズの機能を併せ持
ち、光ビームに非点収差を与えることができるレンズで
ある。
【0029】ディテクタ30は、照射された光ビームの
光量に比例した電気信号を出力する。この電気信号に基
づき記録情報が復調される。また、マルチレンズ29に
より光ビームに非点収差が与えられるので、非点収差法
を用いたフォーカスエラー検出を行うことができる。更
に、グレーティング22により発生させた2つの副ビー
ムを用いて3ビーム法によるトラッキングエラー検出を
行うことができる。
【0030】一方、整形プリズム24の反射面24aで
反射された一部の光ビームは、フロントモニタ検出器2
3に照射されて、光ビームのパワーに比例する検出信号
が出力される。この検出信号は、APC回路31におい
て所定の基準値と比較され、検出信号と基準値の差分に
応じた駆動信号が生成されて、半導体レーザ21に供給
される。これにより、半導体レーザ20から出射される
光ビームのパワーが制御され、フロントモニタ検出器2
3の検出信号と前記基準値との差分をゼロに近づけるよ
うフィードバックが行われるので、光ビームのパワーを
常に一定に保つよう制御が行われることとなる。
【0031】次に、整形プリズム24の反射面24aに
おける光ビームの透過、反射についてより詳しく説明す
る。一般的には、整形プリズム24の各入射面と反射面
にはARコートを施して用いることが多い。すなわち、
ARコートは、シリコン等の材料を光学素子の表面にコ
ーティングすることにより無反射コーティングを行うも
のであり、光ビームの透過量をコーティングを行わない
場合に比べ増加させることができる。ARコートが施さ
れた面では光ビームの反射が抑えられるので、例えば光
学系において光ビームの不要な反射による迷光が生じて
検出信号にノイズを混入させることなどの防止が図られ
る。また、ARコートが全くされない場合は、光ビーム
に5%程度の損失を与え、入射面と反射面とで併せて1
0%程度になるので、ARコートにはこのような損失を
抑える効果もある。
【0032】本実施形態では、フロントモニタ方式のA
PCを行うために、反射面24aにARコートを施さな
いようにしている。すなわち、従来のようにビームスプ
リッタの反射膜の作用を用いたフロントモニタ方式で
は、光ビームの利用効率が低く、温度、湿度等の環境変
動の影響を受けやすい。これに対し、本実施形態ではこ
のような問題が生じない。すなわち、後述するように、
光ビームの損失は反射面24aに入射される際の5%程
度のみにとどまると共に、反射面24aにおける光ビー
ムの反射量が温度や湿度の変動に対して安定しているた
めである。
【0033】ここで、図2は、図1に示す整形プリズム
24の反射面24aの付近の光路を拡大して示した図で
ある。図2に示すように、グレーティング22を通過し
た光ビームが反射面24aに対し入射角θ1で入射する
とき、スネルの法則により次の関係が成り立つ。
【0034】
【数1】n1・sinθ1 = n2・sinθ2 ここで、n1、n2は双方の媒質の屈折率であり、n1
=1と考えてよい。また、本実施形態では、整形プリズ
ム24の材質の屈折率n2を1.515としている。一
方、反射面24aにおける反射率Rは次のように求めら
れる。
【0035】
【数2】 R = tan2(θ1−θ2)/tan2(θ1+θ2) ここで、本実施形態では、θ1を70.7°に設定して
いる。また、θ2は数1から算出すると38.5°とな
る。よって、これらを数2に代入して反射率Rを計算す
ると、約4.8%という結果が得られる。
【0036】すなわち、反射面24aに入射された光ビ
ームのうち、約4.8%が反射されて、入射角θ1から
対称となる方向に設置されたフロントモニタ検出器23
に導かれる。また、残りの約95.2%の光ビームは、
反射面24aを透過して角θ2の方向に進み、光ディス
ク32に照射されることになる。このように、反射率R
は数2に示すように関係で定まり、θ1、θ2、n2な
どの各パラメータは温度、湿度などの環境による変動を
受けにくいため、安定した光量を保つことが可能とな
る。
【0037】なお、上述の入射角θ1、反射率R等は一
例にすぎず、光ディスク32に十分な光量の光ビームを
照射し、かつ安定にAPCを行うことができる範囲内で
自由に設定することができる。
【0038】また、半導体レーザ20から出射される光
ビームを全体的に、反射面24aか反射率Rで反射させ
る場合に限られず、一部の領域に対して反射された光ビ
ームをフロントモニタ検出器23に照射させてもよい。
例えば、光ビームの中心部の主領域、又は周辺部の副領
域の何れかの反射光をフロントモニタ検出器23で受光
してAPCを行わせることができる。
【0039】かくして、本実施形態に係る光ピックアッ
プ装置によれば、フロントモニタ検出器23に導かれる
光量は常に安定しているので、温度、湿度変動があって
も半導体レーザ20の出力パワーを安定に一定に保つこ
とが可能なフロントモニタ方式のAPCが実現でき、ピ
ックアップ装置の信頼性を高めることが可能となる。こ
のとき、フロントモニタ検出器23に導くための入射面
24a以外のそれぞれの入射面、反射面に対してARコ
ートを施すようにすれば、光量損失を最小限に抑えるこ
とができると共に、迷光等に起因する性能劣化を防止す
ることができる。また、本実施形態に係る光学系は、整
形プリズム24の反射面24aにARコートを施さない
分、コスト面でも有利になる。
【0040】なお、以上説明した実施形態では、ARコ
ートが施されない入射面24aを有する整形プリズム2
4を用いて光学系を構成する場合について説明したが、
整形プリズム24を用いない光学系に対しても本発明の
適用が可能である。例えば、光学系中に設けた偏光ビー
ムスプリッタの入射面にARコートを施さないようにし
て、その反射光を受光するフロントモニタ検出器23を
設けるように構成してもよい。
【0041】また、以上説明した実施形態では、整形プ
リズム24に偏光ビームスプリッタとして機能する反射
膜24bが含まれる場合について説明したが、これ以外
にも、整形プリズム24とは別に偏光ビームスプリッタ
を設ける光学系に対しても本発明の適用が可能である。
この場合でも、本実施形態同様、整形プリズム24の入
射面24aにARコートを施さないようにして、その反
射光を受光するフロントモニタ検出器23を設けるよう
に構成すればよい。
【0042】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、無反射
コーティングが施されていない入射面に光ビームを所定
の入射角で入射させ、その反射光により光ビームの出力
パワーを制御するようにしたので、常に安定した光量が
保持でき、温度や湿度等の環境変動の影響を受けにく
く、信頼性の高いAPCを行う光ピックアップ装置を提
供できる。
【0043】請求項2に記載の発明によれば、整形プリ
ズムを用いて、その入射面に無反射コーティングを施さ
ないようにして前述のようにAPCを行うようにしたの
で、簡易な構成で低コストにAPCを行うことができ、
環境変動の影響を受けにくく、信頼性の高いAPCを行
う光ピックアップ装置を提供できる。
【0044】請求項2に記載の発明によれば、整形プリ
ズムを用いて、その入射面に無反射コーティングを施さ
ないようにして、前述のようにAPCを行うようにした
ので、簡易な構成で低コストにAPCを行うことがで
き、環境変動の影響を受けにくく、信頼性の高いAPC
を行う光ピックアップ装置を提供できる。
【0045】請求項3に記載の発明によれば、偏光ビー
ムスプリッタを用いて、その入射面に無反射コーティン
グを施さないようにして前述のようにAPCを行うよう
にしたので、簡易な構成で低コストにAPCを行うこと
ができ、光量損失が少なく、環境変動の影響も受けにく
く、信頼性の高いAPCを行う光ピックアップ装置を提
供できる。
【0046】請求項4に発明によれば、偏光ビームスプ
リッタと整形プリズムが一体化された光学系に対し、そ
の入射面に無反射コーティングを施さないようにして前
述のようにAPCを行うようにしたので、簡易かつ小型
化された光学系の構成を用いて容易にAPCを行うこと
ができ、環境変動の影響を受けにくく、光量損失の少な
いAPCを行う光ピックアップ装置を提供できる。
【0047】請求項5に記載の発明によれば、光学系の
特定の光学部品中、一の入射面にのみ無反射コーティン
グを施さず、それ以外の入射面、出射面には無反射コー
ティングを施すようにしたので、光量損失を最小限に抑
えることができ、迷光による性能劣化を生じにくい信頼
性の高いAPCを行う光ピックアップ装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の
概略構成図であり、(a)は光学系全体の構成を示す
図、(b)は(a)の光ディスク近辺の側面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置に
おいて、整形プリズムの反射面付近の光路の拡大図であ
る。
【図3】従来のフロントモニタ方式を採用した光ピック
アップ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
20…半導体レーザ 21…コリメータレンズ 22…グレーティング 23…フロントモニタ検出器 24…整形プリズム 24a…入射面 24b…反射膜 25…1/4波長板 26…反射プリズム 27…対物レンズ 28…集光レンズ 29…マルチレンズ 30…ディテクタ 31…APC回路 32…光ディスク

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源から出射される光ビームを情報記録
    媒体に照射して、当該情報記録媒体から反射された光ビ
    ームを受光するよう光学系が構成された光ピックアップ
    装置であって、 前記光学系は、無反射コーティングが施されない入射面
    を有する光学部品を備え、当該入射面に対し前記光源か
    ら出射される光ビームを所定の入射角で斜め方向から入
    射させると共に、当該入射面から反射される前記光ビー
    ムの一部を受光する検出手段を設けて前記光学系を構成
    し、当該検出手段から出力される検出信号に基づいて前
    記光源から出射される光ビームの出力パワーを制御する
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 【請求項2】 前記光学部品は、前記無反射コーティン
    グが施されない入射面を有する整形プリズムであること
    を特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。
  3. 【請求項3】 前記光学部品は、前記無反射コーティン
    グが施されない入射面を有する偏光ビームスプリッタで
    あることを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ
    装置。
  4. 【請求項4】 前記光学部品は、前記無反射コーティン
    グが施されない入射面を有する偏光ビームスプリッタを
    含む整形プリズムであることを特徴とする請求項1に記
    載の光ピックアップ装置。
  5. 【請求項5】 前記無反射コーティングが施されない入
    射面以外の前記光ビームに対する入射面又は反射面に
    は、何れも無反射コーティングが施されていることを特
    徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の光ピッ
    クアップ装置。
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