JP2000195084A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビーム整形プリズムによりビーム整形を行いな
がらも非点収差が発生しない光ピックアップ装置を提供
する。 【解決手段】光ピックアップ装置は固定光学系６と移動
光学系１１とで構成される。固定光学系６は、半導体レ
ーザや信号検出用のフォトダイオード等を含む集積型光
学ユニット１と、そこから出射されるレーザ光２を略平
行光に変えるコリメートレンズ３と、レーザ光２を円形
に整形するための第一のビーム整形プリズム４及び第二
のビーム整形プリズム５とを有している。二つのビーム
整形プリズム４と５は共に非平行な入射面と反射面を持
ち、第一のプリズム４の入射面と第二のプリズムの入射
面に対するレーザ光２の入射方向は互いに逆になってい
る。また、移動光学系１１は、レーザ光２を９０度偏向
する立ち上げミラー７と、レーザ光２を光ディスク９の
記録膜に集光させる対物レンズ８とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク装置、
特に高密度で記録再生を行う光ディスク装置に使用され
る光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置の小型軽量化、低コスト
化を目指して、種々の集積型光学ユニットが検討されて
いる。集積型光学ユニットでは、光ピックアップを構成
するために必要な部品の多く、たとえば半導体レーザや
フォトダイオード、光路を分岐するためのプリズム、ホ
ログラム素子などを、ひとつのパッケージ内に納めるこ
とにより、小型化と低コスト化をはかっている。このよ
うな集積型光学ユニットの詳細は、例えば、高須賀祥一
他著「高速・高密度光ディスク用超薄型ホログラムユニ
ット」（電子情報通信学会技術研究報告、OPE98-64）に
開示されている。

【０００３】また、光ディスク装置におけるニーズとし
ては、動作の高速化も挙げられる。これは一般に、光デ
ィスクの回転数を高め、データ転送レートを高めること
で達成される。光ディスクの回転数を高めると、データ
の書き込みに高いレーザパワーが必要となるが、光源と
して用いる半導体レーザの出力は限られているため、高
速化を実現するには半導体レーザから光ディスクに至る
光学系の効率を向上させる必要がある。

【０００４】半導体レーザの出射光は光量分布が楕円で
あるため、そのまま使うと光ディスクに対してレーザ光
を絞り込む際に楕円状分布の長軸方向の一部の光を捨て
る構成となりカップリング効率が低下してしまうが、分
布の狭い方向のビームを広げるビーム整形を行って光量
分布を真円にして対物レンズに入射させることにより、
カップリング効率を高めることができる。これはディス
ク回転数や転送レートの向上に不可欠な手法となってい
る。

【０００５】またビーム整形は、半導体レーザ自身が持
っている非点隔差を補正する働きも併せ持っている。ビ
ーム整形には、三角形やくさび型などの、水平方向と垂
直方向で倍率の異なるアナモフィックなプリズムが用い
られており、この両方向での倍率の違いを利用すること
により、光源に非点隔差があっても最終的に集光したス
ポットで非点収差が発生しないように調整、補正するこ
とができる。

【０００６】すなわち、ビーム整形を行うことにより、
光効率の向上だけでなく、半導体レーザの非点隔差によ
って生じる非点収差の抑制を行える。

【０００７】このような光学系は、例えば、特開平７−
９８８８３号公報において、半導体レーザからの出射光
を平行光とした後、三角形のプリズムにてビーム整形を
行う例が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−９８８８３
号公報のように三角形のプリズム（以下ビーム整形プリ
ズムと呼ぶ）でビーム整形を行うことにより半導体レー
ザの非点隔差を補正することができるが、逆にこの調整
された点から光学系の調整が動くと、再び非点収差が発
生してしまう。つまり、ビーム整形プリズムに入射する
光の平行度が初期の調整状態から変動すると、ビーム整
形プリズムが持つアナモフィックな特性のために再び非
点収差が発生してしまう。

【０００９】言い換えれば、ビーム整形プリズムに入射
する光が完全な平行光であれば、各光線はビーム整形プ
リズムで均一に屈折されるので非点収差は発生しない
が、ビーム整形プリズムに入射する光が非平行光すなわ
ち発散光や収束光であると、各光線はビーム整形プリズ
ムで不均一に屈折されるため非点収差が発生してしま
う。

【００１０】非点収差は光ディスク上にビームを集光さ
せる際のスポット形状を歪ませ、データの記録再生に悪
影響を与える。これを避けるには、ビーム整形プリズム
に入射するビームの平行度は精度よく管理しなければな
らない。特に最近の大容量、高密度な光ディスクでは収
差量に対する許容量が小さくなってきており、より一層
高い精度が要求される傾向がある。

【００１１】ビーム整形プリズムに入射するビームの平
行度は、光源となる半導体レーザの発光点と、ビームを
平行光にするためのコリメートレンズとの間の距離に依
存する。よって平行度を管理し非点収差を抑えるには、
半導体レーザ発光点からコリメートレンズまでの光学的
な距離を高い精度で管理する必要がある。

【００１２】ところが、集積型光学ユニットを光源とし
て使用し、その外部にコリメートレンズとビーム整形プ
リズムを配置する場合には、光学ユニットが多くの光学
部品を含むため、半導体レーザ発光点からコリメートレ
ンズまでの間に光学的な距離を変動させる要因が非常に
多く存在する。仮に組立調整の段階で初期的に収差が発
生しないよう調整しても、介在する光学部品やその支持
部材の温度特性や湿度特性により、その光学的距離は大
幅に変動してしまう。

【００１３】また「高速・高密度光ディスク用超薄型ホ
ログラムユニット」の文献でも述べられているように、
この類の光学ユニットではコスト低減など生産上の理由
からプラスチックなど樹脂製の光学素子をユニット内に
設けることが多いため、単に光学的距離を変動させる要
因（部品）が多いというだけではなく、温度や湿度によ
る特性変化が大きい材料を使用していることによっても
距離変化が発生し易い、すなわち収差が非常に発生し易
い光学系となる傾向がある。

【００１４】このため、集積型光学ユニットとビーム整
形プリズムを組み合わせて使用することは難しく、低コ
ストな集積型光学ユニットを高パワーが必要な高速光デ
ィスク装置に簡単に適用することはできない。

【００１５】本発明は、これらの実状を考慮して成され
たものであり、その主要な目的は、ビーム整形プリズム
によりビーム整形を行いながらも非点収差が発生しない
光ピックアップ装置を提供することである。

【００１６】特には、集積型光学ユニットとビーム整形
プリズムを組み合わせながらも非点収差が発生しない光
ピックアップ装置を提供することであり、これにより小
型軽量で低コストで高速な光ディスク装置を実現するこ
とである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による光ピックア
ップ装置は、光源となる半導体レーザと、前記半導体レ
ーザからの出射されるレーザ光を略平行光とするコリメ
ートレンズと、前記コリメートレンズからのレーザ光を
順次整形する第一及び第二のプリズムであって、それぞ
れ非平行な入射面と出射面を持ち、両者は共働してレー
ザ光の光量分布を楕円から真円に近づける第一及び第二
のプリズムと、前記第二のプリズムからのレーザ光を光
学的記録媒体に集光させる対物レンズと、前記半導体レ
ーザと前記コリメートレンズの間に位置する光学素子で
あって、少なくとも前記半導体レーザからの出射光と前
記光学的記録媒体からの戻り光の光路を分岐する機能を
持つ光学素子とを有しており、前記第一のプリズムの入
射面に対するレーザ光の入射方向と前記第二のプリズム
の入射面に対するレーザ光の入射方向とが互いに逆であ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】［第一の発明の実施の形態］本発
明の第一の実施の形態の光ピックアップ装置について図
１〜図４を参照して説明する。

【００１９】図１（Ａ）と図１（Ｂ）に示されるよう
に、光ピックアップ装置は、固定光学系６と移動光学系
１１とで構成されている。固定光学系６は、光源となる
半導体レーザや信号検出用のフォトダイオード等を含む
集積型光学ユニット１と、集積型光学ユニット１から出
射されるレーザ光２を略平行光に変えるコリメートレン
ズ３と、レーザ光２を円形に整形するための第一のビー
ム整形プリズム４及び第二のビーム整形プリズム５とを
有している。

【００２０】二つのビーム整形プリズム４と５は共に非
平行な入射面と反射面を持ち、入射面は光軸に対して斜
めで、出射面は光軸に対して垂直となるように配置され
ている。さらに、二つのビーム整形プリズム４と５は、
頂角の角度は同じで、両者の頂角が互いに光軸に対して
反対側に位置するように配置されている。すなわち、第
一のプリズム４の入射面に対するレーザ光２の入射方向
と第二のプリズムの入射面に対するレーザ光２の入射方
向は互いに逆になっている。

【００２１】また、移動光学系１１は、固定光学系６か
らのレーザ光２を９０度偏向する立ち上げミラー７と、
立ち上げミラー７からのレーザ光２を光ディスク９の記
録膜に集光させる対物レンズ８とを有している。情報の
記録再生の対象である光ディスク９は、スピンドルモー
タ１０により回転可能に支持されており、所定の回転数
で回転される。

【００２２】集積型光学ユニット１は、図２に示される
ように、半導体レーザやフォトダイオードが設けられた
半導体基板２１と、半導体基板２１が固定されるパッケ
ージ２２と、電気信号を取り出すためのリード２３と、
一部にホログラム領域２５を有するホログラム素子２４
と、小型プリズム２６とを有している。

【００２３】図３に示されるように、半導体基板２１に
は凹部３４が形成されており、この凹部３４の底には半
導体レーザチップ３１が設けられている。また、半導体
基板２１には、サーボ信号用フォトダイオード３２ａ及
び３２ｂ、データ信号用フォトダイオード３３が設けら
れている。

【００２４】次に、この光ピックアップ装置の作用を説
明する。

【００２５】図３（Ｂ）に示されるように、半導体レー
ザチップ３１から水平方向（図３において半導体基板２
１の上面と平行な方向）に出射されたレーザ光２は、半
導体基板２１の凹部３４の斜面において反射され、９０
度偏向されて垂直方向（図３において半導体基板２１の
上面に対して垂直な方向）に向けられる。

【００２６】一般に半導体レーザの出射光は光量分布が
楕円状になっており、図２の左右方向の広がり角が狭
く、図２の紙面に垂直な方向の広がり角が大きくなって
いる。このレーザ光２は、ホログラム素子２４とホログ
ラム領域２５とプリズム２６を透過して、集積型光学ユ
ニット１の外部へ出射される。

【００２７】集積型光学ユニット１から出射されたレー
ザ光２は、図１に示されるように、コリメートレンズ３
によって略平行光に変えられる。略平行光となったレー
ザ光２の光量分布は依然として楕円のままであり、図１
において、紙面の上下方向に狭く、紙面に垂直な方向に
広い状態となっている。

【００２８】略平行光となったレーザ光２は、第一のビ
ーム整形プリズム４に入射し、ビーム整形される。レー
ザ光２は、続いて、第二のビーム整形プリズム５に入射
し、ビーム整形される。これによりレーザ光２の光量分
布は真円となる。つまり、レーザ光２は、二つのビーム
整形プリズム４と５によって、楕円の光量分布が真円の
光量分布となるようにビーム整形される。

【００２９】ここで、ひとつのビーム整形プリズムの働
きについて、図４を参照して説明する。図４では、代表
的に第一のビーム整形プリズム４を図示しているが、以
下の議論は第二のビーム整形プリズム５に対しても同様
に当てはまる。

【００３０】ビーム整形プリズム４の入射面に対するレ
ーザ光２の入射角をθ₁ とし、また屈折角をθ₂ とする
と、スネルの法則により、 ｓｉｎθ₁ ＝ｎ・ｓｉｎθ₂ （１） の関係がある。ここで、ｎはビーム整形プリズム４の屈
折率である。レーザ光２の屈折前のビーム径をｄ₁ 、屈
折後のビーム径をｄ₂ とすると、その比ｋは、 ｋ＝ｄ₂ ／ｄ₁ ＝ｃｏｓθ₂ ／ｃｏｓθ₁ （２） で表わされる。（２）式に（１）式を適用すると、ビー
ム径の比ｋは、 ｋ＝ｃｏｓθ₂ ／( １−ｎ² ・ｓｉｎ² θ₂ ) ^1/2 （３） で表わされる。

【００３１】このように、ビーム整形プリズム４は、図
４の紙面に平行な方向に関して、入射するレーザ光２の
ビーム径を拡大する働きを持ち、その倍率は（３）式で
表わされるｋで与えられる。なお、ビーム整形プリズム
４は、図４の紙面に垂直な方向に関しては、ビーム径に
全く影響を与えない。

【００３２】図１から分かるように、レーザ光２は、ビ
ーム整形プリズム４によるビーム径の拡大に続いて、ビ
ーム整形プリズム５においても同様にビーム径が拡大さ
れる。従って、レーザ光２のビーム径は、二つのビーム
整形プリズム４と５を通過することによって、図１
（Ａ）の紙面に平行な方向に関して、ｋ² 倍に拡大され
る。

【００３３】ｋの値は、レーザ光２が二つのビーム整形
プリズム４と５を通過した後で、その光量分布が楕円か
らちょうど真円になるように選ばれる。つまり、ｋの値
は、半導体レーザからの出射光の楕円状光量分布の短軸
の長さのｋ² 倍が、楕円状光量分布の長軸の長さに等し
くなるように選ばれる。

【００３４】前述したようにビーム整形プリズム４の出
射面は共に光軸に対して垂直であるため、図４に示され
るように、ビーム整形プリズム４の頂角（入射面と出射
面がなす角度）はレーザ光２の屈折角θ₂ に等しい。従
って、先に選ばれたｋの値に応じて、ビーム整形プリズ
ム４の頂角θ₂ とビーム整形プリズム４の入射面に対す
るレーザ光２の入射角θ₁ とが、（３）式および
（１）に従って決められる。これはビーム整形プリズム
５についても同様である。

【００３５】すなわち、レーザ光２が二つのビーム整形
プリズム４と５を通過した後で、その光量分布が楕円か
ら真円になるように、二つのビーム整形プリズム４と５
の頂角が選択されるとともに、その入射面に対するレー
ザ光２の入射角が調整されている。

【００３６】また、ビーム整形プリズム４におけるビー
ム整形と、それに続くビーム整形プリズム５におけるビ
ーム整形は、互いに逆向きに行われる。つまり、図１
（Ａ）において、レーザ光２は、第一のビーム整形プリ
ズム４に対しては、向かって左側から入射しているが、
第二のビーム整形プリズム５に対しては、向かって右側
から入射している。

【００３７】このため、ビーム整形プリズム４と５に入
射するレーザ光２の平行度にずれが生じても、非点収差
が発生しない。その理由については後述する。

【００３８】第二のビーム整形プリズム５を通過したレ
ーザ光２は、図１（Ａ）に示されるように、移動光学系
１１に入射し、立ち上げミラー７で９０度偏向された
後、図１（Ｂ）に示されるように、対物レンズ８によっ
て光ディスク９の記録膜面に集光される。

【００３９】レーザ光２は光ディスク９により反射さ
れ、逆の経路を辿って集積型光学ユニット１へと戻り、
図２に示されるように、小型プリズム２６のビームスプ
リット面２６ａによって一部の光が（図の右方向に）反
射される。この反射された光は反射面２６ｂによってさ
らに下方へ反射され、半導体基板２１上のデータ信号用
フォトダイオード３３（図３参照）に入射し、光ディス
ク９に記録されたマークを検出し、情報の再生を行うの
に用いられる。

【００４０】一方、小型プリズム２６のビームスプリッ
ト面２６ａを透過した光は、続いてホログラム素子２４
の表面に設けられたホログラム領域２５によって回折さ
れ、サーボ用フォトダイオード３２ａ及び３２ｂ（図３
参照）に入射して、ここでサーボ用の信号、たとえば焦
点ずれを示すフォーカスエラー信号や、トラッキング誤
差を示すトラッキングエラー信号の検出が行われる。

【００４１】なお、移動光学系１１は図の左右の方向、
すなわち光ディスク９の径方向に図示しない駆動手段に
より移動可能に構成されており、また対物レンズ８も図
示しないアクチュエータにより、図の上下方向（フォー
カス方向）及び左右方向（トラッキング方向）に移動可
能に構成されている。これにより、レーザ光２を集光し
たスポットを、焦点位置を保ったままで光ディスク９上
の任意の位置へと移動させることができ、これによって
情報の記録あるいは再生が行われる。

【００４２】続いて、ビーム整形プリズムにおける非点
収差の抑制について図１（Ａ）を参照して説明する。

【００４３】コリメートレンズ３からのレーザ光２の平
行度がずれて発散光になった場合、ビーム整形プリズム
４は紙面と平行な方向と垂直な方向で倍率が異なる、ア
ナモフィックな光学特性を有するため、ビーム整形プリ
ズム４を通過した発散光には非点収差が生じる。これ
は、特開平７−９８８８３号公報のビーム整形方法にお
いて、入射光の平行度がずれると非点収差が生じるのと
まったく同じ理由によるものである。

【００４４】しかし、本実施の形態の光ピックアップ装
置では、ビーム整形プリズム４によるビーム整形に続い
て、逆向きのビーム整形プリズム５により逆向きにビー
ム整形が行われる。このため、ビーム整形プリズム４を
通過することで発生した非点収差は、ビーム整形プリズ
ム５を通過することでキャンセルされる。

【００４５】すなわち、レーザ光２が発散光となった場
合、例えば、第一のビーム整形プリズム４の上端側に入
射するレーザ光については、第一のビーム整形プリズム
４の入射面に対する入射角は小さくなるが、これとは逆
に、第二のビーム整形プリズム５の入射面に対する入射
角は大きくなる。このため、各々の屈折において発生す
る非点収差が逆極性となり、トータルでキャンセルされ
る。

【００４６】反対に、第一のビーム整形プリズム４の下
端側に入射するレーザ光については、第一のビーム整形
プリズム４の入射面に対する入射角は大きくなるが、第
二のビーム整形プリズム５の入射面に対する入射角は小
さくなり、同様に非点収差がキャンセルされる。

【００４７】また、入射するレーザ光２が発散光でなく
収束光となる場合は、これらと逆の動きになり、やはり
各屈折で発生する非点収差が逆極性となって、非点収差
はキャンセルされる。

【００４８】すなわち、ビーム整形プリズム４に入射す
るレーザ光２の平行度がずれても、ビーム整形後のレー
ザ光２すなわち二つのビーム整形プリズム４と５を通過
した後のレーザ光２は非点収差を持たない。

【００４９】レーザ光２の平行度のずれは、本実施の形
態のように集積型の光学ユニットを用いる場合に、特に
顕著に表れる。例えば、図２に示されるホログラム素子
２４は成形を容易にするとともにコストを低減するた
め、樹脂製の材料、プラスチック系の材料がよく使われ
る。このため、その屈折率は温度により大きく変化し易
く、その変化率はおよそ１０^-4／℃程度ある。

【００５０】例えば、周囲温度が５℃から５５℃に変化
した場合、屈折率は５×１０^-3すなわち０．５％も変化
してしまう。仮にホログラム素子２４の厚みが２〜３ｍ
ｍ程度であるとすると、この屈折率の変化は光路長に換
算して１０μｍ近い変化に相当する。これはコリメート
レンズと半導体レーザの間の距離が温度変化により１０
μｍ近く変動することに相当し、特開平７−９８８８３
号公報のように単一のビーム整形プリズムでビーム整形
を行うには許容できない量である。

【００５１】また、このような集積型光学ユニットは、
コスト低減のために、ホログラム素子だけでなく、パッ
ケージも樹脂製とすることが多い。このため、その固定
部分と半導体レーザやコリメートレンズとの位置関係が
変動し易く、これも実質的な光路長を変動させる要因と
なっている。

【００５２】しかし、本実施の形態では、ビーム整形を
第一のビーム整形プリズムと第二のビーム整形プリズム
とを用いて行っており、しかも、その入射角が逆向きで
あるため、ビームの平行度のずれにより発生する非点収
差はキャンセルされる。これにより、ビーム整形プリズ
ム４に入射するビームに要求される平行度が大幅に緩和
される。従って、コリメートレンズと半導体レーザとの
間に要求される距離精度は大幅に軽減され、また、両者
間に存在する光学素子の屈折率変化の許容範囲は大幅に
拡大される。

【００５３】このため、コリメートレンズと半導体レー
ザとの間の距離が比較的大きく、しかも、温度依存性の
高い部品を多く有する集積型ピックアップを用いても、
ビーム整形後の非点収差を非常に小さく抑えられる。従
って、ビーム整形を行って高い光効率を確保する必要の
ある高速な光ディスク装置に対しても、低コストな集積
型光学ユニットを使用することが可能となり、高性能で
安価な光ディスク装置を提供することができるようにな
る。

【００５４】上述した実施の形態では、光源及びディテ
クタ（フォトダイオード）がパッケージに一体的に組み
付けられた集積型の光学ユニットを用いる構成を例にあ
げたが、本発明は、このような集積型の光学ユニットで
はなく、個別の部品をベースに別々に取り付けて構成さ
れる同様の光学系に対しても適用可能であり、この光学
系に対しても、ビーム整形プリズムに入射するレーザ光
に要求される平行度が大幅に緩和されるという同様の効
果が得られる。

【００５５】また、実施の形態では、二つのビーム整形
プリズムは、同一の頂角（入射面と出射面のなす角度）
を有しているが、それぞれの頂角の角度が多少違って
も、第一及び第二のビーム整形プリズムが逆向きになっ
ていれば非点収差はキャンセルできる。また、屈折率の
異なる二つのプリズムを用いた場合には、屈折率の差を
考慮してそれぞれの頂角を決める必要があり、それぞれ
の頂角の角度が異なる場合もある。

【００５６】また、ビーム整形は２度に分けて行うので
はなく、より多くの回数に分けて行ってもよい。その場
合には、トータルで非点収差の抑制効果が最も高くなる
ビーム整形比や方向を選べばよい。

【００５７】また、レーザ光２の整形は必ずしも真円に
なるように整形する必要はなく、カップリング効率改善
の効果が得られる範囲で第一及び第二のプリズムによる
ビーム整形比を適当に設定すればよい。例えば、通常長
軸と短軸とで２．５：１程度の半導体レーザの出射光分
布を、１．５：１程度に整形するだけでもカップリング
効率の改善という効果は十分得られる。

【００５８】［第二の発明の実施の形態］次に、本発明
の第二の実施の形態の光ピックアップ装置について図５
を用いて説明する。図中、図１に示される部材と同一の
参照符号で示されている部材は同等の部材を示してい
る。

【００５９】第二の実施の形態は、より高い記録密度で
情報の記録・再生を行うために、ソリッドイマージョン
レンズ（ＳＩＬ）を用いてニアフィールド記録を行う光
ピックアップ装置に関する。このような光ピックアップ
装置は、例えば「ＨＤＤとＶＴＲの将来形をねらう光デ
ィスク装置」（日経エレクトロニクス、１９９８年６月
１５日号）において紹介されている。

【００６０】図５（Ａ）に示されるように、光ピックア
ップ装置は、光源となる半導体レーザや信号検出用のフ
ォトダイオード等を含む集積型光学ユニット１と、集積
型光学ユニット１から出射されるレーザ光２を略平行光
に変えるコリメートレンズ３と、レーザ光２を円形に整
形するための第一のビーム整形プリズム４及び第二のビ
ーム整形プリズム５とを有している。

【００６１】二つのビーム整形プリズム４と５は共に非
平行な入射面と反射面を持ち、入射面は光軸に対して斜
めで、出射面は光軸に対して垂直となるように配置され
ている。さらに、二つのビーム整形プリズム４と５は、
頂角の角度は同じで、両者の頂角が互いに光軸に対して
反対側に位置するように配置されている。すなわち、第
一のプリズム４の入射面に対するレーザ光２の入射方向
と第二のプリズムの入射面に対するレーザ光２の入射方
向は互いに逆になっている。

【００６２】光ピックアップ装置は、さらに、第二のビ
ーム整形プリズム５からのレーザ光２を再び収束光に変
える第一のリレーレンズ４１と、紙面に垂直な軸のまわ
りで回動可能なガルバノミラー４２と、ガルバノミラー
４２からのレーザ光２を平行光に変える第二のリレーレ
ンズ４３と、第二のリレーレンズ４３からのレーザ光２
を紙面下方に向けて９０度偏向する立ち上げミラー４４
とを有している。

【００６３】上述した光学素子は、Ｌ字形状のハウジン
グ４５に実装されている。このハウジング４５は回転可
能に支持されており、ボイスコイルモータ５１によって
紙面に平行な面内で回転駆動される。

【００６４】図５（Ｂ）に示されるように、さらに、光
ピックアップ装置は、立ち上げミラー４４からのレーザ
光２を光ディスク９’の記録膜に集光させるプリフォー
カスレンズ４６とソリッドイマーションレンズ４７と、
これらふたつのレンズ４６と４７を保持するレンズ枠４
８と、レンズ枠４８が搭載される、支持バネ５０を介し
てハウジング４５に固定されているスライダ４９とを有
している。スライダ４９は、光ディスク９’の回転によ
って発生する空気流により浮上し、この浮上量によって
ソリッドイマージョンレンズ４７と光ディスク９’の間
隔が制御される。

【００６５】次に、この光ピックアップ装置の作用を説
明する。

【００６６】図５において、集積型光学ユニット１から
出射されたレーザ光２は、コリメートレンズ３によって
略平行光に変えられ、第一の実施の形態と同様に、第一
のビーム整形プリズム４と第二のビーム整形プリズム５
を通過することにより真円の光量分布を持つビームとな
る。その後、レーザ光２は、第一のリレーレンズ４１に
よって収束光に変えられ、ガルバノミラー４２で反射さ
れた後、第二のリレーレンズ４３によって再び平行光に
戻され、立ち上げミラー４４によって光ディスク９’に
向けて偏向される。

【００６７】ガルバノミラー４２は紙面に垂直な軸を中
心に回動可能であり、ガルバノミラー４２の回動によっ
て光ディスク９’上の情報トラックにレーザ光２を追従
させるトラッキング制御が行われる。

【００６８】立ち上げミラー４４で反射されたレーザ光
２は、プリフォーカスレンズ４６により集光された後、
さらにソリッドイマージョンレンズ４７によって集光さ
れる。ソリッドイマージョンレンズ４７の屈折率がｎで
あるとすると、ソリッドイマージョンレンズ４７の内部
ではレーザ光の波長は等価的に１／ｎとなるため、レー
ザ光は、ソリッドイマージョンレンズ４７がない場合に
比較して、約１／ｎのスポット径まで絞り込まれる。こ
の絞り込まれた微小なスポットにより情報の記録再生を
行うことにより、従来の光ディスクよりもはるかに高い
密度での記録再生が可能となり、大容量の光ディスク装
置が実現される。

【００６９】ここで、ソリッドイマージョンレンズ４７
とプリフォーカスレンズ４６とからなるレンズ系の前側
焦点位置（光ディスク９’の側から平行光を入射した際
に焦点を結ぶ位置）とガルバノミラー４２とは、第二の
リレーレンズ４３に対してほぼ共役な関係となるように
配置される。このような配置関係にすることにより、ガ
ルバノミラー４２を回動した際に発生する、光ディスク
９’からの戻り光の平行移動は、集積型光学ユニット１
のフォトダイオード面では抑えられる。あわせて、ガル
バノミラー４２によりレーザ光２を偏向した際に、レー
ザ光２が立ち上げミラー４４やプリフォーカスレンズ４
６，ソリッドイマージョンレンズ４７の外部へ出てしま
うのを避けることができる。また、第一のリレーレンズ
４１は第二のリレーレンズ４３と共焦点の位置関係に配
置されており、これにより、ビーム整形プリズムから出
射した平行光を、再び平行光としてプリフォーカスレン
ズ４６に入射させることができる。

【００７０】この光ピックアップ装置では、ボイスコイ
ルモータ５１とガルバノミラー４２によってシーク（ア
クセス）動作及びトラッキング動作が行われ、フォーカ
ス（焦点）の制御は、スライダ４９の浮上量によって行
われる。

【００７１】なお、光ディスク９’は、従来の光ディス
クのようにカバーガラスの奥に記録膜があり、カバーガ
ラスを介して情報の読み書きが行われるタイプではな
く、記録膜上にはごく薄い保護コートが設けられている
だけで、カバーガラスを介さずに情報の読み書きが行わ
れる、いわゆる「膜面記録」タイプの光ディスクであ
る。これは、ソリッドイマージョンレンズ４７によって
絞り込まれた微小スポットと記録膜との間の結合効率を
高めるために、このような構成が用いられる。

【００７２】このようなソリッドイマージョンレンズを
用いて高密度記録再生を行うピックアップ装置は、第一
の実施の形態で説明したような従来の光ディスク装置に
比べて収差を非常に小さく抑える必要があり、ビーム整
形プリズムで発生する非点収差などもほとんど許容され
ない。

【００７３】しかし、本実施の形態では、ビーム整形を
２度に分けて逆向きに行っているので、レーザ光の平行
度がずれても非点収差が発生しない。このため、超高密
度記録を行う構成を採用しながらも、安価な集積型光学
ユニットを適用できる。これにより、装置のコスト低減
が実現される。

【００７４】また、集積型光学ユニットを使わずに個別
の部品によりピックアップを構成する装置に対しても、
本実施の形態のようにビーム整形を２度に分けて逆向き
に行う手法を適用しても、コリメートレンズや半導体レ
ーザの取り付け精度が緩和され、これにより装置のコス
ト低減を図ることもできる。

【００７５】また、図５の光ピックアップ装置は、情報
を読み出すリード状態から情報を書き込むライト状態へ
移行するなどの半導体レーザのパワー変化に起因するト
ラックずれを抑制する働きも合わせて持っている。以
下、これについて述べる。

【００７６】半導体レーザの出力を急激に変化させる
と、レーザ光の波長が変化する。一般に、ビーム整形プ
リズムの屈折率は波長依存性を有しているため、この波
長変化に応じて屈折角が変化してしまう。

【００７７】従って、ビーム整形を一方向だけで行って
いる場合、つまり、単一のビーム整形プリズムでビーム
整形を行っている場合には、この現象により屈折角が変
わってしまい、ビーム整形プリズムからのレーザ光の出
射角度が変わってしまう。その方向はガルバノミラーに
よりトラッキングを行う際の偏向の方向と同じであるか
ら、この角度変化に応じて、光ディスク９’上に集光さ
れるスポットが光ディスク９’上の情報トラックを横切
る方向に移動してしまう。

【００７８】これは、今まで追従していた情報トラック
とは異なる情報トラックに瞬間的に移動してしまうこと
を意味する。従って、そのまま書き込み動作を行われた
場合には、本来情報が書き込まれるべき情報トラックと
は異なる別の情報トラックに対して情報の書き込みが行
われてしまい、そこに既に情報が書き込まれている場合
には、そのデータは破壊されてしまう。これは光ディス
ク装置として致命的な問題となる。

【００７９】しかし、図５の光ピックアップ装置では、
ビーム整形を２度に分けて逆向きに行っているため、第
一のビーム整形プリズム４での屈折角の変化と第二のビ
ーム整形プリズム５での屈折角の変化は逆極性となりキ
ャンセルされる。このため、波長が変化しても、光ディ
スク９’上のスポット位置は変化しない。これにより信
頼性が向上される。

【００８０】以上のように本実施の形態によれば、ソリ
ッドイマージョンレンズを用いたニアフィールド記録の
ように非常に高い密度で情報の記録再生を行う構成に対
しても、ビーム整形プリズムに入射するレーザ光の平行
度のずれや波長変動の許容範囲が大幅に拡大される。こ
れにより、集積型光学ユニットの使用によるコスト低減
や、波長変動の影響を受け難くなることによる信頼性の
向上といった利点が得られる。

【００８１】なお、本実施の形態においても、第一の実
施の形態同様、様々な変形や変更や改良が可能であるの
は言うまでもない。

【００８２】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行われる
すべての実施を含む。

【００８３】上述した実施の形態では、光ディスクから
の反射光の強度を検出することにより情報の再生を行う
光ディスク、すなわち反射率変化型のＲＯＭディスクや
相変化ディスクに対して情報の記録再生を行う例につい
て説明したが、これは光磁気ディスクのような、カー効
果により情報の再生を行う光ディスクであってもよい。
光磁気ディスクの場合には、集積型光学ユニット１の中
で、プリズム２６とデータ信号用フォトダイオード３３
の間に、ウォラストンプリズムなどの偏光分離作用のあ
る光学素子を設けるなどすればよい。

【００８４】また、集積型光学ユニットはホログラム素
子を用いるタイプでなく、プリズムのみによって光路の
分岐を行うようなタイプであってもよい。ほとんどの集
積型光学ユニットは、半導体レーザとフォトダイオード
を一体的に設けており、それゆえ、半導体レーザとフォ
トダイオードとに光路を分岐するための何らかの光路分
岐素子が、半導体レーザとコリメートレンズの間に必ず
設けられる。このような構成を持つピックアップ装置で
あれば、本発明を適用することにより、非点収差を発生
させることなくビーム整形を行い、半導体レーザから光
ディスクへ至る光路の光効率を向上させることができ、
高性能で低コストな光ディスク装置の実現が可能とな
る。

【００８５】また、コリメートレンズと半導体レーザの
間に入る光学素子は必ずしも樹脂製に限らない。つま
り、比較的温度変化が小さいガラスのような素材に対し
ても、本発明の適用により、調整精度の緩和といった効
果が得られる。

【００８６】また、ビーム整形は必ずしもビーム径を広
げる方向に行う必要はなく、楕円状光量分布の長軸側を
縮める構成であってもよい。

【００８７】従って、本実施の形態における光ピックア
ップ装置について、以下のことが言える。

【００８８】（１） 光源となる半導体レーザと、前記
半導体レーザからの出射光を略平行光とするコリメート
レンズと、前記半導体レーザと前記コリメートレンズの
間に設けられ、少なくとも光路の分岐機能を有する光学
素子と、前記コリメートレンズから出射する略平行光が
順次入射する、入射面と出射面が非平行な第一及び第二
のプリズムとを有しており、前記略平行光が前記第一の
プリズムに入射する際の角度と、続いて前記第二のプリ
ズムに入射する際の角度とが、逆向きとなるよう構成さ
れていることを特徴とする光ピックアップ装置。

【００８９】第一のプリズム及び第二のプリズムにて順
次逆方向にビームの整形が行われるため、入射するレー
ザ光の平行度がずれても、第一のプリズム、第二のプリ
ズムで生じる非点収差が逆極性となるために打ち消さ
れ、ビーム整形後のレーザ光に非点収差が残らない。

【００９０】（２） 前記光学素子が樹脂製であること
を特徴とする、（１）に記載の光ピックアップ装置。

【００９１】平行度のずれが生じ易い樹脂製の光学素子
を含んだ光学系に対してもビーム整形を良好に行えるの
で、光ピックアップ装置のコスト低減と高速化の両立が
実現される。

【００９２】（３） 前記光学素子表面にホログラムが
形成されていることを特徴とする、（２）に記載の光ピ
ックアップ装置。

【００９３】樹脂面に形成されたホログラムにより光路
の分岐を行うため、光ピックアップ装置のコスト低減が
図られる。

【００９４】（４） 前記半導体レーザ及び前記光学素
子が固定部材に一体的に取り付けられ、前記固定部材が
樹脂製であることを特徴とする、（１）〜（３）に記載
の光ピックアップ装置。

【００９５】平行度のずれが生じ易い樹脂製固定部材を
用いる光学系に対してもビーム整形を良好に行えるの
で、光ピックアップ装置のコスト低減と高速化の両立が
実現される。

【００９６】（５） 一方が曲面、他方が平面をなし、
平面側が情報が記録される光ディスクの表面に近接する
ソリッドイマージョンレンズを有し、前記第二のプリズ
ムを出射したレーザ光が、前記ソリッドイマージョンレ
ンズに入射することを特徴とする、（１）〜（４）に記
載の光ピックアップ装置。

【００９７】ビーム整形による収差の発生が非常に小さ
く抑えられるため、収差に対する許容量が非常に小さい
超高密度記録用ピックアップにおいてもコスト低減と高
速化の両立が実現される。

【００９８】（６）前記第一及び第二のプリズムにおい
て前記略平行光が屈折される方向が、情報が記録される
光ディスク上において、その情報トラックと直交する方
向に相当することを特徴とする、（１）〜（５）の光ピ
ックアップ装置。

【００９９】光源となるレーザの波長が変動してもその
影響が光ディスク上の集光点にあらわれないため、光デ
ィスク装置の信頼性が向上される。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、ビーム整形プリズムに
よりビーム整形を行いながらも非点収差が発生しない光
ピックアップ装置が提供される。特に、環境変化に応じ
て光学特性が変化し易い集積型光学ユニットを用いなが
らも非点収差が発生しない光ピックアップ装置が提供さ
れる。これにより、小型軽量で安価な集積型光学ユニッ
トと、収差に対する許容範囲の狭い高速な光学系とを組
み合わせることが可能となり、小型軽量で低コストで高
速な光ディスク装置の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は第一の実施の形態の光ピックアップ装
置の平面図であり、（Ｂ）はその一部の側面図である。

【図２】図１（Ａ）に示される集積型光学ユニットの断
面図である。

【図３】（Ａ）は図２に示される半導体基板の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図４】ひとつのビーム整形プリズムの働きを説明する
ための図である。

【図５】（Ａ）は第二の実施の形態の光ピックアップ装
置の平面図であり、（Ｂ）はその一部の側面図である。

【符号の説明】

１ 集積型光学ユニット ３ コリメートレンズ３ ４ 第一のビーム整形プリズム ５ 第二のビーム整形プリズム ８ 対物レンズ８

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的記録媒体に対して情報の記録や再
   生を行う光ピックアップ装置であり、 光源となる半導体レーザと、 前記半導体レーザから出射されるレーザ光を略平行光と
   するコリメートレンズと、 前記コリメートレンズからのレーザ光を順次整形する第
   一及び第二のプリズムであって、それぞれ非平行な入射
   面と出射面を持ち、両者は共働してレーザ光の光量分布
   を楕円から真円に近づける第一及び第二のプリズムと、 前記第二のプリズムからのレーザ光を光学的記録媒体に
   集光させる対物レンズと、 前記半導体レーザと前記コリメートレンズの間に位置す
   る光学素子であって、少なくとも前記半導体レーザから
   の出射光と前記光学的記録媒体からの戻り光の光路を分
   岐する機能を持つ光学素子とを有しており、 前記第一のプリズムの入射面に対するレーザ光の入射方
   向と前記第二のプリズムの入射面に対するレーザ光の入
   射方向とが互いに逆である、光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 前記光学素子が樹脂製である、請求項１
   に記載の光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 前記半導体レーザ及び前記光学素子が樹
   脂製の固定部材に一体的に取り付けられている、請求項
   １または請求項２に記載の光ピックアップ装置。