JP2002208161A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学特性が向上した光ピックアップ装置を提
供することを目的としている。 【解決手段】 ビーム光束を整形する第１の楔型プリズ
ムと、この第１の楔型プリズムに組み合わされて接合さ
れる第２の楔型プリズムを備え、上記第１の楔型プリズ
ムと上記第２の楔型プリズムの接合面は、光分離面に構
成されているので、その光学素子は、入射する光束全体
を外部に放射するので、半導体レーザの出射光を有効に
利用することができるという効果を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
から出力された光束を略円形状にビーム整形した後に光
記録媒体に集光するとともに、光記録媒体からの反射光
を光源光と分離し、その分離した反射光を検出光学系に
導く光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、光磁気ディスクなどの光記録媒
体にデータを記録／再生／消去するために用いられる光
ピックアップ装置には、そのレーザ光源として半導体レ
ーザ素子が用いられている。

【０００３】一般に、半導体レーザ素子から出力される
光束は、その半導体レーザ素子のチップの活性層に平行
な方向と垂直な方向とでビームの広がる角度が異なり、
したがって、その断面形状が楕円形になる。

【０００４】楕円形状のレーザビームをそのままの状態
で光記録媒体に集束すると、記録密度が低下するなどの
不都合を生じるので、ビーム整形素子を用い、半導体レ
ーザ素子から出力される光束の断面形状が、略円形にな
るようにしている。

【０００５】図７は、光ピックアップ装置の構成例を示
している。

【０００６】この光ピックアップ装置の場合、半導体レ
ーザ１０１Ａから出射したレーザ光を、カップリングレ
ンズ１０５Ａにより平行光にすると同時に、そのレーザ
光の光束断面を円形に整形している。すなわち、同図ハ
ッチングは、半導体レーザ１０１Ａが出射する楕円形光
束の長軸方向の広がりを示しており、カップリングレン
ズ１０５Ａは、同方向の直径をその広がりより狭く形成
している。これにより、直軸方向の光束外縁部がカット
され、カップリングレンズ１０５Ａを通過した平行光の
光束断面が略円形になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来装置には、次のような不都合を生じていた。

【０００８】すなわち、楕円形光束を整形するために、
長軸方向の光束外縁部をカットするので、半導体レーザ
１０１Ａの出射光の利用効率が低下していた。

【０００９】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、光学特性が向上した光ピックアップ装置を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
素子から出力された光束を略円形状にビーム整形した後
に光記録媒体に集光するとともに、光記録媒体からの反
射光を光源光と分離し、その分離した反射光を所定の検
出光学系に導く光ピックアップ装置において、上記ビー
ム光束を整形する第１の楔型プリズムと、この第１の楔
型プリズムに組み合わされて接合される第２の楔型プリ
ズムを備え、上記第１の楔型プリズムと上記第２の楔型
プリズムの接合面は、光分離面に構成されているもので
ある。また、前記第１の楔型プリズムと、前記第２の楔
型プリズムは、同一形状に形成され、上記第１の楔型プ
リズムと第２の楔型プリズムの斜面を互いに接合し、一
組の平行な平面を形成する。また、前記第１の楔型プリ
ズムは、この第１の楔型プリズムへの入射光束の入射角
をａ、上記第１の楔型プリズムの屈折率をｎ、上記第１
の楔型プリズムの頂角をｘとすると、これらのａ，ｎ，
ｘは、次式の関係を満たす。

【００１１】 cos(ａ)＝ｎ・sin(arcsin((sin(ａ))/ｎ)−2・ｘ)

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例にかかる光ピッ
クアップ装置の光学系の要部を示している。この光ピッ
クアップ装置は、ＷＯＲＭ（Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ Ｒ
ｅａｄ Ｍａｎｙ）タイプである。

【００１４】図において、半導体レーザ１０１Ａは、レ
ーザ光を紙面内の水平な一方向に出射するように固定さ
れている。なお、その半導体レーザ１０１Ａのチップの
活性層は、紙面内垂直方向であるＹ方向とする。

【００１５】半導体レーザ１０１Ａのレーザ光の出射方
向には、カップリングレンズ１０２Ａと光学素子１０６
Ａとが順に配設されている。光学素子１０６Ａは、同一
形状の２枚の楔形プリスム１０６１Ａ，１０６２Ａを互
い違いに重ね合せて接合し、その接合面に偏光膜１０６
３Ａを形成したものである。偏光膜１０６３Ａは、Ｓ偏
光を透過し、Ｐ偏光を反射するものである。

【００１６】その光学素子１０６Ａの上方には、１／４
波長板１０７Ａと対物レンズ１０８Ａと光ディスク１０
９Ａとが順に配設されている。ここで、光ディスク１０
９Ａとしては、穴明け記録方式や相変化型のものを用い
ることができる。

【００１７】光学素子１０６Ａの下方には、図示せぬ光
検出系装置が配設されている。

【００１８】この構成で、半導体レーザ１０１Ａからレ
ーザ光が出射される。この場合、チップの活性層は、同
図Ｙ方向に向いているので、出射光束の断面は、図２に
示すように、Ｙ方向に狭くその方向に直交するＸ方向に
広い楕円形になる。また、出射光の偏光方向は、チップ
の活性層の方向になるので、同図の場合、Ｐ偏光のレー
ザ光が出射することになる。

【００１９】その出射光は、カップリングレンズ１０２
Ａを通り平行光になる。なお、カップリングレンズ１０
２Ａの外径は半導体レーザ１０１Ａの出射光束の外径に
対して充分大きく、その光束全体がカップリングレンズ
１０２Ａを通過する。平行光になったレーザ光は、光学
素子１０６Ａに入射する。

【００２０】入射した光は、図３に示すように、楔形プ
リスム１０６１Ａ内に入って偏光膜１０６３Ａに達す
る。偏光膜１０６３Ａは、その半導体レーザ１０１Ａ側
から入射したＰ偏光の光を反射する。反射した光は、楔
形プリスム１０６１Ａ内を進行して外部に出る。この場
合、上記Ｐ偏光の光は、楔形プリスム１０６１Ａ内に入
る際と楔形プリスム１０６１Ａから出る際にそれぞれ屈
折することになる。

【００２１】いま、図４に示すように、楔形プリスム１
０６１Ａに入射する光束のＹ方向の幅がｄ1であったと
すると、楔形プリスム１０６１Ａに入ることにより、そ
の光束の幅がｄ2に広がることになる。つまり、光束幅
がＹ方向にだけ広がる。

【００２２】ここで、上記入射した光が楔形プリスム１
０６１Ａに入る際の入射角をａ、屈折角をｂ、その光束
が楔形プリスム１０６１Ａの表面上に占める幅をｌとす
ると、上記光束の幅ｄ1とｄ2は、

【００２３】 ｄ1＝ｌ・(cos(ａ)) ｄ2＝ｌ・(cos(ｂ)) と表すことができる。この場合、ビーム整形倍率ｍ1
は、 ｍ1＝ｄ2／ｄ1＝(cos(ｂ))／(cos(ａ)) となる。

【００２４】楔形プリスム１０６１Ａに入ったレーザ光
は、楔形プリスム１０６１Ａから出る際にも、屈折によ
り光束幅が変化する。ここで、楔形プリスム１０６１Ａ
から出る際の入射角をｃ、屈折角をｄとすると、ビーム
整形倍率ｍ2は、 ｍ2＝(cos(ｄ))／(cos(ｃ)) となる。

【００２５】従って、上記両者を合せたビーム整形倍率
ｍ0は、次の式（Ｉ）のようになる。

【００２６】 ｍ0=ｍ1・ｍ2=((cos(ｂ))/cos(ａ))・((cos(ｄ)/cos(ｃ)) ・・・(Ｉ)

【００２７】すなわち、半導体レーザ１０１Ａの出射光
は、光学素子１０６Ａを通過することにより、Ｙ方向の
光束幅がｍ0倍に拡大されることになる。これにより、
半導体レーザ１０１Ａから出射された楕円形光束が真円
形に整形される。

【００２８】一方、本実施例では、半導体レーザ１０１
Ａ側から光学素子１０６Ａへの入射光の光軸と、光学素
子１０６Ａから光ディスク１０９Ａ側への出射光の光軸
とが直交するように設定している。この場合、上記入射
角ａと屈折角ｄとは、 ａ＋ｄ＝９０（度） という関係になる。ここで、楔形プリスム１０６１Ａ，
１０６２Ａを形成している材料の屈折率をｎ、その頂角
をｘとすると、次の式（ＩＩ）という関係が成立つこと
になる。

【００２９】 cos(ａ)＝ｎ・sin(arcsin((sin(ａ))/ｎ)−2・ｘ) ・・・(ＩＩ)

【００３０】ここで、光学素子１０６Ａの具体例を示
す。例えば、「ＢＫ−７」という既知規格のガラス材料
を用いて楔形プリスム１０６１Ａ，１０６２Ａを形成し
たとする。このガラス材料の屈折率は、波長７８０（ナ
ノメートル）に対し、１．５１１である。そして、楔形
プリスム１０６１Ａ，１０６２Ａの頂角ｘを１４．５度
に形成し、レーザ光の入射角ａを７３．９７度に設定し
たとすると、屈折角ｂは３９．５度、入射角ｃは１０．
５度、屈折角は１５．９８度になる。この場合、ビーム
整形倍率ｍ0は、２．７３となる。また、入射角ａと屈
折角ｄとの和は、８９．９５度であり、光学素子１０６
Ａへの入射光の光軸と出射光の光軸とがほぼ直交するよ
うになる。

【００３１】このようにして、整形されたレーザ光は、
１／４波長板１０７Ａを通ることにより円偏光になる。
そのレーザ光は、対物レンズ１０８Ａにより集光され、
光ディスク１０９Ａ上にレーザスポットとして照射され
る。

【００３２】光ディスク１０９Ａからの反射光は、上記
とは反対に対物レンズ１０８Ａと１／４波長板１０７Ａ
を通過する。１／４波長板１０７Ａを通過することによ
り、Ｓ偏光に変わる。そのＳ偏光のレーザ光は、光学素
子１０６Ａに入射する。

【００３３】偏光膜１０６３Ａは、そのレーザ光を透過
する。透過したレーザ光は、光学素子１０６Ａを通過し
て外部に出る。なお、入射したレーザ光が楔形プリスム
１０６１Ａに入る際と楔形プリスム１０６２Ａから出る
際にそれぞれ屈折するが、それぞれの屈折方向は互いに
反対方向で同一角度になる。また、光学素子１０６Ａの
上面と下面とは平行になっているので、光学素子１０６
Ａに入るレーザ光の入射方向と光学素子１０６Ａから出
るレーザ光の放射方向とは平行になる。そして、光学素
子１０６Ａから出たレーザ光は、光検出系装置に入射す
る。

【００３４】光検出系は、その入射光を検出して、光デ
ィスク１０９Ａの記録情報を再生したり、光ディスク１
０９Ａに照射しているレーザスポットの焦点ずれやトラ
ッキングずれを検知したりする。この場合、記録情報
は、入射光の光強度変化を検知することにより再生す
る。

【００３５】以上のように、本実施例では、１つの光学
素子１０６Ａが、半導体レーザ１０１Ａ側から入射した
楕円形のレーザ光束を、円形のレーザ光束に整形して光
ディスク１１０Ａ側に放射するビーム整形機能と、光デ
ィスク１１０Ａ側から戻ってくる光束を光検出系側に放
射するビーム分離機能とを備えるようにしている。

【００３６】これにより、従来、２つ必要であった光学
部品が１つだけで済むようになり、光ピックアップ装置
の部品点数を削減することができる。

【００３７】また、光学素子１０６Ａに入射する各光束
は、その光束全体を所定の方向に放射し、図７で説明し
たような光束外縁部のカットが生じないので、半導体レ
ーザ１０１Ａの出射光を有効に利用することができる。

【００３８】また、光学素子１０６Ａは、２枚の楔形プ
リスム１０６１Ａ，１０６２Ａを接合し、その接合面に
偏光膜１０６３Ａを形成しただけという簡単に構成であ
るので、部品コストも安価になる。

【００３９】ところで、図７の構成のように、半導体レ
ーザ１０１Ａの出射光が、ビーム分割素子１０４Ａの外
面に垂直に入射すると、その外面で反射する一部の光が
半導体レーザ１０１Ａに戻ってしまうという不都合があ
るが、本実施例では、半導体レーザ１０１Ａの出射光
は、光学素子１０６Ａの外面に対して傾斜した角度で入
射させているので、その外面での反射光が、半導体レー
ザ１０１Ａに戻るということが防止される。

【００４０】さらに、光ディスク１０９Ａ側から光学素
子１０６Ａへの入射光の光軸と、その光が光学素子１０
６Ａから出る放射光の光軸とを平行にすると共に、それ
らの方向に対して、半導体レーザ１０１Ａ側から光学素
子１０６Ａへの入射光の光軸を垂直にしている。

【００４１】装置の組み立て作業を行なう場合、光路の
光軸に沿って各種部品を組み付けるが、このように複数
の光軸が互いに平行あるは垂直であると、部品の組み付
け作業が容易になる。また、通常、このような各部品は
方形の箱型筐体に収納するが、複数の光軸が互いに平行
あるは垂直であると、筐体内の余分なスペースを少なく
することができ、筐体を小形化することができる。

【００４２】図５は、本発明のまたさらに別な他の実施
例に係るＭＯ（Ｍａｇｎｅｔ Ｏｐｔｉｃａｌ）タイプ
の光ピックアップ装置の構成図を示したものである。図
において、図１と異なる点は、光磁気記録方式の光ディ
スク１１０Ａを配設して、１／４波長板１０７Ａを除去
した点と、光学素子１０６Ａを構成する２枚の楔形プリ
スム１０６１Ａと１０６２Ａの接合面には、半透過性膜
１０６４Ａを形成している点である。この半透過性膜１
０６４Ａは、偏光方向に拘らず入射光の一定割合を透過
して他を反射するものである。

【００４３】この構成で、半導体レーザ１０１Ａから直
線偏光のレーザ光を出射する。その出射光は、カップリ
ングレンズ１０２Ａを通り平行光になって光学素子１０
６Ａに入射する。その入射した光は、半透過性膜１０６
４Ａにおいて、光量の一部がその半透過性膜１０６４Ａ
を透過し、残りが反射する。反射した光は、対物レンズ
１０８Ａで集光されて光ディスク１１０Ａに照射され
る。

【００４４】光ディスク１１０Ａの反射光は、対物レン
ズ１０８Ａを介して光学素子１０６Ａに入射する。光学
素子１０６Ａに入った光は、半透過性膜１０６４Ａにお
いて、上記と同様に透過光と反射光とに分れる。この内
の透過光が光検出系装置に入射する。

【００４５】光検出系は、その入射光を検出して、光デ
ィスク１１０Ａの記録情報を再生したり、光ディスク１
１０Ａに照射しているレーザスポットの焦点ずれやトラ
ッキングずれを検知したりする。この場合、記録情報
は、入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との強度差を検知
することにより再生する。

【００４６】このように、２枚の楔形プリスム１０６１
Ａと１０６２Ａの接合面に、半透過性膜１０６４Ａを形
成すれば、ＭＯタイプの光ピックアップ装置に用いるこ
とができる。これにより、ＭＯタイプの光ピックアップ
装置の場合に、前述の実施例と同様に、部品点数を少な
くし、半導体レーザ１０１Ａの出射光を有効利用するこ
とができるようになる。

【００４７】また、接合面に、Ｐ偏光を一部反射し、Ｓ
偏光をほぼ全て透過するような多層膜を形成すると、光
磁気信号のＳ／Ｎをより向上することができる。

【００４８】なお、以上の実施例では、半導体レーザ１
０１Ａから出射される楕円形光束は、短軸方向に拡大し
て円形に整形するようにしたが、長軸方向に縮小して円
形に整形するようにしてもよい。その場合には、図６に
示すように、光学素子１０６Ａは、傾斜方向を反対にす
ると共に傾斜角を急にして配設する。また、半導体レー
ザ１０１Ａは、チップの活性方向がＸ方向になるように
配設する。これにより、Ｙ方向に広い楕円形光束が円形
に整形されるようになる。

【００４９】また、上述の各実施例では、光学素子１０
６Ａに入射あるいは光学素子１０６Ａから放射する光の
光軸は、互いに平行か垂直かのどちらかにしたが、それ
ぞれ異なる方向にしてもよいことは当然である。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体レーザ素子から出力された光束を略円形状にビー
ム整形した後に光記録媒体に集光するとともに、光記録
媒体からの反射光を光源光と分離し、その分離した反射
光を所定の検出光学系に導く光ピックアップ装置におい
て、上記ビーム光束を整形する第１の楔型プリズムと、
この第１の楔型プリズムに組み合わされて接合される第
２の楔型プリズムを備え、上記第１の楔型プリズムと上
記第２の楔型プリズムの接合面は、光分離面に構成され
ているので、その光学素子は、入射する光束全体を外部
に放射するので、半導体レーザの出射光を有効に利用す
ることができるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＷＯＲＭタイプの光ピ
ックアップ装置の光学系の要部を示した構成図である。

【図２】半導体レーザの出射光束の断面形状を示す説明
図である。

【図３】光学素子を通るレーザ光の進路説明図である。

【図４】屈折による光束幅の変化を示す説明図である。

【図５】本発明のまたさらに別な実施例に係るＭＯタイ
プの光ピックアップ装置の構成図である。

【図６】光束幅を縮小する場合の光学素子の使用方法を
示す説明図である。

【図７】光ピックアップ装置の従来構成の一例を示す装
置構成図である。

【符号の説明】

１０１Ａ 半導体レーザ １０２Ａ，１０５Ａ カップリングレンズ １０３Ａ ビーム整形プリズム １０４Ａ ビーム分割素子 １０６Ａ 光学素子 １０７Ａ １／４波長板 １０８Ａ 対物レンズ １０９Ａ，１１０Ａ 光ディスク １０６１Ａ，１０６２Ａ 楔形プリスム １０６３Ａ 偏光膜 １０６４Ａ 半透過性膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 11/105 ５５１ Ｇ１１Ｂ 11/105 ５５１Ｌ ５５１Ｍ Ｆターム(参考） 2H042 CA06 CA10 CA14 CA17 2H049 BA05 BA43 BB03 BC21 5D075 CD10 CD16 5D119 AA43 BA01 EC27 JA07 JB03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザ素子から出力された光束を
   略円形状にビーム整形した後に光記録媒体に集光すると
   ともに、光記録媒体からの反射光を光源光と分離し、そ
   の分離した反射光を所定の検出光学系に導く光ピックア
   ップ装置において、 上記ビーム光束を整形する第１の楔型プリズムと、 この第１の楔型プリズムに組み合わされて接合される第
   ２の楔型プリズムを備え、 上記第１の楔型プリズムと上記第２の楔型プリズムの接
   合面は、光分離面に構成されていることを特徴とする光
   ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 前記第１の楔型プリズムと、前記第２の
   楔型プリズムは、同一形状に形成され、上記第１の楔型
   プリズムと第２の楔型プリズムの斜面を互いに接合し、
   一組の平行な平面を形成することを特徴とする請求項１
   記載の光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 前記第１の楔型プリズムは、この第１の
   楔型プリズムへの入射光束の入射角をａ、上記第１の楔
   型プリズムの屈折率をｎ、上記第１の楔型プリズムの頂
   角をｘとすると、これらのａ，ｎ，ｘは、次式の関係を
   満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   光ピックアップ装置。 cos(ａ)＝ｎ・sin(arcsin((sin(ａ))/ｎ)−2・ｘ)