JP2000249811A - ビーム整形レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビーム整形機能ばかりでなく一部分岐機能を
も備えたビーム整形レンズを提供すること。 【解決手段】 ビーム整形レンズＡＬは、楕円の断面形
状を持つ放射ビームＲＢを略円形の断面形状を持つ主ビ
ームＭＢに変換するビーム整形部２３１、２３２と、そ
のビーム整形部２３１、２３２の周囲に設けられて、放
射ビームの一部を主ビームＭＢとは別に分岐して分岐ビ
ームとして取り出す一部分岐部（コバ部）２４とを備え
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、光ピックアップに
用いられるビーム整形レンズに関し、特に、ＣＤ−Ｒや
ＣＤ−ＲＷ等のように書込みも可能な光記録媒体用に適
したビーム整形レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、パーソナルコンピュータ
等の電子機器には種々の周辺装置が接続されるが、その
１つに記憶装置（記録媒体）がある。そして、記憶装置
（記録媒体）にも色々な種類があって、その１つにＣＤ
−Ｒ（compact disc recordable）がある。ＣＤ−Ｒは
追記が可能な記録媒体であって、ＣＤ−ＲＯＭやオーデ
ィオＣＤ（ＣＤ−ＤＡ）と互換性がある。ＣＤ−Ｒへの
書込みには専用の装置と書込み用アプリケーションが必
要だが、ＣＤ−Ｒからの読出しは通常のＣＤ−ＲＯＭド
ライブでできる。いったん書き込んだデータは消去でき
ないが、何度も追記できる。ＣＤ−ＲＷは更に書き込ん
だデータの消去が可能である。

【０００３】また、消去・再書き込み可能な光ディスク
の一種として光磁気ディスク（ＣＤ−ＲＷ）も知られて
いる。すなわち、ＣＤ−ＲＷは、磁気薄膜の熱−磁気効
果を使って情報（データ）を書き込み、光−磁気効果を
使って情報（データ）を読み出すディスク状の光メモリ
ーである。

【０００４】さて、このようなＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷな
どの光ディスクに情報（データ）を書き込んだり、それ
から情報（データ）を読み出すためには、光ディスク上
にレーザビームを照射するための記録再生用光ピックア
ップが必要となる。

【０００５】一般に、この種の光ピックアップは、レー
ザビームを出射するレーザ光源と、この出射されたレー
ザビームを光ディスクなどの記録媒体へ導く光学系とを
備えている。前述したように、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷで
は情報の読出しばかりでなく、情報の書込みをも行うこ
とができるが、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷ用の光ピックアッ
プでは、レーザ光源から出射されるレーザビームの出力
を、情報の読出し時と情報の書込み時とで切り替える必
要がある。その理由は、情報の書込みを、レーザビーム
の照射により光ディスクの記録層にピットを形成するこ
とで行うからであり、情報書込み時におけるレーザ光源
から出射されるレーザビームの出力は、情報読出し時に
おける出力に比較して大きく、例えば、１０〜２０倍程
度である。

【０００６】次に、図４を参照して、ＣＤ−Ｒ等の光デ
ィスク記録／再生装置に使用される光ピックアップにつ
いて説明する。

【０００７】図示の光ピックアップ１は、光学ベース２
と、対物レンズ３−１やトラッキングコイル（図示せ
ず）及びフォーカシングコイル（図示せず）を備えたレ
ンズホルダ３と、ダンパベース４と、レンズホルダ３お
よびダンパベース４を収容するアクチュエータベース５
等を備えている。

【０００８】光ピックアップ１は、レーザビームを出射
するレーザ光源であるレーザ部１１を備えている。レー
ザ部１１から出射されたレーザビームは、回折格子（後
述する）、ビームスプリッタ（後述する）、コリメータ
レンズ（後述する）、および対物レンズ３−１を通っ
て、光記憶媒体である光ディスク（ＣＤ−Ｒ）（後述す
る）上に照射される。この光ディスクからの反射光は、
対物レンズ３−１、コリメータレンズ、およびビームス
プリッタを通って受光装置であるフォトダイオード（Ｐ
Ｄ）（後述する）に入射する。即ち、フォトダイオード
は光ディスクからの反射光を受光する。

【０００９】レーザ部１１及びビームスプリッタ等の光
学部品は光学ベース２に保持されている。尚、光学ベー
ス２は、さらに光ディスクドライブの筐体（図示せず）
に保持固定される。光学ベース２の側面には、回路基板
１５が固定されている。回路基板１５は、それに接続さ
れたフレキシブルケーブル１６により光ディスクドライ
ブの他の回路要素（図示せず）に電気的に接続される。

【００１０】レンズホルダ３とダンパベース４との間
は、複数のサスペンションワイヤ６で連結され、これら
の組立体がアクチュエータベース５に収容されている。
アクチュエータベース５の一部は、ヨーク７となってお
り、このヨーク７にはマグネットが組み合わされてい
る。

【００１１】アクチュエータベース５は、金属材料で成
形された略枠状体の一端側にダンパベース４の受入れ部
（図示せず）を有する。この受入れ部には、ダンパベー
ス４を固定するための支持ブロック５−１を有する。支
持ブロック５−１は、アクチュエータベース５に一体に
成形されている。更に、略枠状体の両側壁には、光学ベ
ース２に設けられた支持部２−１で支持される略半円形
状の突起５−２が設けられている。

【００１２】ダンパベース４には、透明な樹脂素材で形
成されたダンパベースカバー４−２が取り付けられてお
り、その後部にはサスペンションワイヤ６の一端を固定
するための固定部４−１が設けられ、ダンパベース４と
ダンパベースカバー４−２との間の空間にサスペンショ
ンワイヤ６の振動を抑制するための制振材（図示せず）
が注入されている。

【００１３】ダンパベース４の後壁には、固定された更
に先のサスペンションワイヤ６の端部と半田付け接続す
るためのフレキシブル配線基板８が設けられている。ダ
ンパベース４は、アクチュエータベース５の両側壁と支
持ブロック５−１との間のスペースに挿入された状態に
て固定される。

【００１４】ダンパベース４は、ネジ９により支持ブロ
ック５−１とダンパベース４とを挟み付けるようにして
取り付けられ、ダンパベース４をネジ９を中心として回
動可能としている。これはスキュー調整するためであ
る。

【００１５】ダンパベース４をアクチュエータベース５
に固定する前に、ダンパベース４にはサスペンションワ
イヤ６が取り付けられる。即ち、レンズホルダ３とダン
パベース４とは、複数のサスペンションワイヤ６で連結
された組立体の状態にてアクチュエータベース５に収容
され固定される。

【００１６】図５に上述した光ピックアップ１の光学系
のシステム構成例を示す。図示の光学系は、レーザダイ
オードＬＤ（図４のレーザ部１１に相当）、回折格子Ｇ
ＲＴ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、コリメータレンズ
ＣＬ、１／４波長板ＱＷＰ、立ち上げミラーＭＩＲ、対
物レンズＯＬ（図４の対物レンズ３−１に相当）、光デ
ィスクＤＩＳＣ、センサレンズＳＬ、およびフォトダイ
オード（受光素子）ＰＤを有する。

【００１７】レーザダイオードＬＤから水平右方向へ出
射された１本のレーザビームは、回折格子ＧＲＴで３本
のレーザビームに分離され、偏光ビームスプリッタＰＢ
Ｓを透過後、コリメータレンズＣＬで光線が発散光から
平行光になり、１／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げ
ミラーＭＩＲで直角に折り曲げられて鉛直上方向へ進
み、対物レンズＯＬを介して光ディスクＤＩＳＣ上へ照
射される。

【００１８】光ディスクＤＩＳＣからの反射光は、鉛直
下方向へ進み、対物レンズＯＬを通過し、立ち上げミラ
ーＭＩＲで直角に折り曲げられて水平左方向へ進み、１
／４波長板ＱＷＰおよびコリメータレンズＣＬを通り平
行光から収束光となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳで
直角に折り曲げられて水平手前方向へ進み、センサレン
ズＳＬを通してフォトダイオードＰＤで受光される。

【００１９】上述したように、実際には、図５に示され
るように、レーザダイオードＬＤと対物レンズＯＬとの
間には複数の光学要素が介在する。しかしながら、レー
ザビームの強度の点だけを考慮に入れると、図６に示す
ように、レーザダイオードＬＤから出射されたレーザビ
ームは、そのまま、対物レンズＯＬを介して光ディスク
ＤＩＳＣ上に照射されると見なすことができる。

【００２０】しかしながら、この技術分野で周知のよう
に、レーザダイオードＬＤから放射されるレーザビーム
（光）は、図７に示すように、水平方向に比べて垂直方
向にかなり広がった強度分布を示している。又、図８
は、対物レンズＯＬでのレーザダイオードＬＤから出射
された光の同一強度曲線と、対物レンズＯＬの有効径を
実線で示している。この図から明らかなように、対物レ
ンズＯＬの有効径に比較してレーザダイオードＬＤから
出射された光が広がっていることが分かる。

【００２１】通常では、水平方向の光が対物レンズＯＬ
内に入射する際のリム強度が小さいと、光ディスクＤＩ
ＳＣ上でのスポットサイズが大きくなる。一方、十分な
リム強度を確保しようとすると、図７および図８に示し
た通り、垂直方向の強度分布に広がりがあるため、結合
効率が非常が悪くなっていまう。特に、前述したＣＲ−
ＲやＣＤ−ＲＷ等では高い書込みパワーが必要なため、
結合効率が低いと出力の高いレーザダイオードＬＤを使
用しなくてはならない。

【００２２】このような問題を解決するために、水平方
向と垂直方向で異なる放射角を有する、いわゆる、楕円
の断面形状を持つ放射ビームを、略円形の断面形状を持
つビームに変換するビーム整形レンズが提案されている
（例えば、特開平９−２５８０９９号公報、特表平９−
５０１７８９号公報などを参照）。ここでは、楕円の断
面形状を持つ放射ビームを略円形の断面形状を持つビー
ムに変換する機能を「ビーム整形機能」と呼ぶことにす
る。従来提案されているビーム整形レンズは、主に、こ
のビーム整形機能のみを持っている。尚、ビーム整形レ
ンズは、アナモルフィックレンズとも呼ばれる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ディスク
記録／再生装置では、光ディスクに照射するレーザビー
ムの出力レベルが一定でなければならない。このため、
レーザダイオードＬＤから出射されるレーザビームの強
度を常に一定に保つフィードバック制御系を採用してい
る。この制御系では、レーザダイオードＬＤから出射さ
れたレーザビームの強度をモニタする必要がある。

【００２４】従来の光ピックアップでは、このようなモ
ニタ手段として、レーザダイオードＬＤから出射された
レーザビームの一部を分岐するためのビームスプリッタ
と、この分岐された一部のレーザビームを入射するフロ
ントモニタ素子との組み合わせを使用している。

【００２５】ビームスプリッタによるモニタ用レーザビ
ームの分岐は、対物レンズＯＬに向かう主レーザビーム
の強度を低下させる。したがって、ビームスプリッタを
用いることなく、レーザビームの強度をモニタすること
ができるものが望まれている。ところが、上記提案され
ているビーム整形レンズは、上述したように、いずれ
も、主にビーム整形機能だけを持つように設計されてお
り、レーザダイオードから出射されたレーザビームの一
部を主レーザビームとは別に取りだすような機能（以
下、「一部分岐機能」と呼ぶ）を備えていない。

【００２６】したがって、本発明の目的は、ビーム整形
機能ばかりでなく一部分岐機能をも備えたビーム整形レ
ンズを提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、ビーム整形機能ばかりでなく一部分岐機能をも備え
たビーム整形レンズが得られる。

【００２８】また、本発明によれば、楕円の断面形状を
持つ放射ビームを略円形の断面形状を持つ主ビームに変
換するビーム整形部と、該ビーム整形部の周囲に設けら
れて、前記放射ビームの一部を前記主ビームとは別に分
岐して分岐ビームとして取り出す一部分岐部とを備えた
ビーム整形レンズが得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３０】図１を参照して、本発明の一実施の形態に
係るビーム整形レンズＡＬについて説明する。図１にお
いて、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面断面図、
（ｃ）は前面図、（ｄ）は背面図である。図示のビーム
整形レンズＡＬはガラス製であり、その前面（入射面）
および背面（出射面）には、図１（ａ）に示される様
に、それぞれ、反射防止コート２１および２２が施され
ている。

【００３１】ビーム整形レンズＡＬは、後述するよう
に、ビーム整形機能ばかりでなく一部分岐機能をも備え
ている。詳述すると、ビーム整形レンズＡＬは、楕円の
断面形状を持つ放射ビームＲＢを略円形の断面形状を持
つ主ビームＭＢに変換するビーム整形部２３と、そのビ
ーム整形部２３の周囲に設けられて、放射ビームの一部
を主ビームＭＢとは別に分岐して分岐ビーム（図示せ
ず）として取り出す一部分岐部２４とを備えている。こ
の一部分岐部２４はコバ部と呼ばれる。

【００３２】図１（ｃ）には放射ビームＲＢの有効径を
斜線で示しており、図１（ｄ）には主ビームＭＢの有効
径を斜線で示している。

【００３３】図７に示した様に、レーザダイオードＬＤ
から出射された放射ビームＲＢは、中央部が最大で、そ
れから離れるに従って弱くなる山形の強度分布をしてい
るが、その裾の部分まで広がっていることが分かる。一
部分岐部（コバ部）２４は、この裾の部分に広がってい
る放射ビームＲＢを、主ビームＭＢとは別に分岐して分
岐ビームとして取り出す。この取り出された分岐ビーム
は、図示しないフロントモニタ素子に入射される。

【００３４】又、この一部分岐部（コバ部）２４は、図
１（ａ）および（ｄ）から明らかなように、入射（前
面）側のコバの形状が、半径方向外側に行くに従って入
射側に接近する側に斜めに傾いている。このような形状
とすることにより、フロントモニタ素子（図示せず）
を、レーザビームが通過する通路からより外側に配置す
ることが可能となる。

【００３５】図１（ａ）および（ｂ）に示されるよう
に、ビーム整形レンズＡＬのビーム整形部２３１、２３
２は、その前面（入射）側がいわゆる鞍状の形状をして
おり、後面（出射）側は両凸面で、水平方向と垂直方向
とで曲率が異なっている。

【００３６】図２および図３に、図１に示したビーム整
形レンズＡＬをレーザダイオードＬＤと対物レンズＯＬ
との間に挿入した光学系を示す。図２はレーザビームの
水平方向の断面を示す平面断面図であり、図３はレーザ
ビームの垂直方向の断面を示す正面断面図である。

【００３７】最初に、図２を参照して、レーザビームの
水平方向での断面の移り変わりについて説明する。レー
ザダイオードＬＤから出射した光は、ビーム整形レンズ
ＡＬのａ面、ｂ面を透過した後、対物レンズＯＬに入射
し、光ディスクＤＩＳＣで焦点を結ぶ。

【００３８】次に、図３を参照して、レーザビームの垂
直方向での断面の移り変わりについて説明する。レーザ
ダイオードＬＤから出射した光は、ビーム整形レンズＡ
Ｌのａ'面、ｂ'面を透過した後、対物レンズＯＬに入射
し、光ディスクＤＩＳＣで焦点を結ぶ。

【００３９】ここで、ビーム整形レンズＡＬの入射面
（前面）において、ａ面が凹面となっているのに対し
て、ａ'面は凸面となっている。一方、ビーム整形レン
ズＡＬの出射面（背面）において、ｂ面とｂ'面は互い
に曲率の異なる凸面となっている。すなわち、ビーム整
形レンズＡＬは、ａ面とａ'面、ｂ面とｂ'面とがそれぞ
れ曲率の異なるアナモルフィック面となっている。

【００４０】このような構造のビーム整形レンズＡＬで
は、図８の点線で示すように、ビーム整形レンズＡＬ透
過後の対物レンズＯＬでの主ビームの形状が、略円形断
面となっており、対物レンズＯＬの有効径により近づけ
ることができる。換言すれば、垂直方向での広がり角を
水平方向のそれと同じ程度に狭くすることができ、高い
結合効率を期待できる。

【００４１】このように、結合効率が高くなるので、Ｃ
Ｄ−ＲやＣＤ−ＲＷ等の光ディスクに対する書込みに必
要がパワーを得るために、現行のレーザダイオードより
も低いパワーのものを使用することが可能となる。

【００４２】尚、本実施の形態では、図１（ｄ）に示さ
れるように、ビーム整形レンズＡＬは、その像側の面
（背面）を基準面とし、その基準面の一部に凸部２５を
設けている。このビーム整形レンズＡＬは、図示しない
ホルダでレーザダイオードＬＤと共に保持されるが、そ
のホルダにはこの凸部２５と対応する位置に凹部が設け
られている。ホルダでビーム整形レンズＡＬを保持する
際、ホルダの凹部にビーム整形レンズＡＬの凸部２５を
挿入する。

【００４３】したがって、ホルダの凹部とビーム整形レ
ンズＡＬの凸部２５のクリアランスを小さくし、レーザ
ダイオードＬＤと取り付ける治具の精度を上げておけ
ば、Ｚ軸に対する回転方向の調整なしで、安定したスポ
ットサイズを実現することが出来る。その結果、組み立
て・調整の時間を短縮することが可能となる。

【００４４】尚、本発明は、上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更
が可能なのはいうまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のビーム整
形レンズは、ビーム整形機能ばかりでなく一部分岐機能
をも備えているので、余分な光学要素を省いて、レーザ
ダイオードから出射されたレーザビームの強度をモニタ
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るビーム整形レンズ
の構成を示す図で、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面
断面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は背面図である。

【図２】本発明に係るビーム整形レンズをレーザダイオ
ードと対物レンズとの間に挿入した光学系の、レーザビ
ームの水平方向の断面を示す平面断面図である。

【図３】本発明に係るビーム整形レンズをレーザダイオ
ードと対物レンズとの間に挿入した光学系の、レーザビ
ームの垂直方向の断面を示す正面断面図である。

【図４】本発明に係るビーム整形レンズが使用される、
従来の光ピックアップを示す平面図である。

【図５】図４に示した光ピックアップの光学系を示す構
成図である。

【図６】従来の光ピックアップの概略の光学系を示す構
成図である。

【図７】レーザダイオードから出射したレーザビームの
強度分布を示す図である。

【図８】対物レンズでのレーザダイオードから出射され
たレーザビームの断面形状、対物レンズの有効系、およ
び本発明にかかるビーム整形レンズ透過後の主ビームの
断面形状を示す図である。

【符号の説明】

ＡＬ ビーム整形レンズ ２３１、２３２ ビーム整形部 ２４ 一部分岐部（コバ部） ２５ 凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA26 PA01 PA17 PB01 RA08 5D119 AA05 AA43 BA01 DA01 DA05 EB03 FA05 HA13 JA02 JA06 JA08 JA43 JA65

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビーム整形機能ばかりでなく一部分岐機
   能をも備えたビーム整形レンズ。
2. 【請求項２】 楕円の断面形状を持つ放射ビームを略円
   形の断面形状を持つ主ビームに変換するビーム整形部
   と、該ビーム整形部の周囲に設けられて、前記放射ビー
   ムの一部を前記主ビームとは別に分岐して分岐ビームと
   して取り出す一部分岐部とを備えたビーム整形レンズ。