JP2002329917A - レーザーユニット光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直線偏光を出射可能なレーザー光源と、レー
ザー光の偏光状態によって光路を選択可能な偏光分離素
子と、レーザー光を受光可能な受光素子とを備えたレー
ザーユニット光源の薄型化及び低コスト化、並びにレー
ザーユニット光源の多波長対応や更なる低コスト化。 【解決手段】 直線偏光を出射可能なレーザー光源と、
レーザー光の偏光状態によって光路を選択可能な偏光分
離素子と、レーザー光を受光可能な受光素子とを備えた
レーザーユニット光源において、前記レーザー光源から
出射されたレーザー光の光拡がり角度を制御可能な光学
素子を、前記レーザー光源と前記偏光分離素子との間に
配置したことを特徴とするレーザーユニット光源。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用ピッ
クアップ光学系などに用いられる、レーザー光源、受光
素子、偏光分離素子を備えたレーザーユニット光源に関
するものである。また、異なる記録密度を持った光記録
媒体に対して、読み取り及び書き込みを行うことができ
る光ピックアップ光学系に用いられるレーザーユニット
光源にも関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、様々な光記録媒体に対応する光ピッ
クアップ装置が研究開発されている。一つは、波長７８
０ｎｍレーザー光を用いるＣＤ（コンパクトディスク、
Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）系の読み取り用光ピックア
ップ、書き込み用光ピックアップであり、また、波長６
６０ｎｍ程度のレーザー波長を用いるＤＶＤ（デジタル
ビデオディスク、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓ
ｃ）系の読み取り用、書き込み用の光ピックアップ装置
である。また、将来の高密度光ディスクとして、青色レ
ーザー光を用いた光ディスク用ピックアップも研究開発
が盛んに行われている。上記に示した光ピックアップ装
置は、個別の技術課題はあるものの、ピックアップ部分
の小型化や低コスト化等の共通の課題を持っており、こ
れらの課題に対する開発が盛んである。

【０００３】光ピックアップの小型化や低コスト化に対
して有効な構成として、偏光ホログラム素子を偏光分離
素子に利用した光学系が採用されている。これは、レー
ザー光の往路、復路の分離を行うための素子であり、従
来は偏光ビームスプリッター等を使用していたため、光
学系が大型化していた部分を解決するだけでなく、レー
ザー発光と同一面に信号検出素子を配置出来るため、光
路の設計が容易になり、かつ、部品点数も低減できると
言うメリットを持っている。また、記録密度の異なる複
数種類の記録媒体の書き込み、読み取りを一つの光ピッ
クアップで行う場合においても、光路を共通化できるこ
とから、有効な光学系であると考えられている。

【０００４】以下に、偏光ホログラム素子を利用した光
ピックアップの例を示す。第一従来例は、特開平２００
０−１３２８６２号公報であり、その図２に偏光ホログ
ラム素子を利用した光ピックアップ光学系が示されてい
る。また、その図３に二種類の波長を持った光ピックア
ップ光学系が示されている。この従来例から分かるよう
に、偏光ホログラム素子を使用することにより光学系が
簡略化され、小型化や低コスト化が可能になる。即ち、
第一従来例は、異なる記録密度の光ディスクに対応する
光ピックアップの発明である。次に、第二従来例は、特
開平２０００−１２３４０３号公報であり、偏光ホログ
ラム素子の二種類の波長に対応する素子に関する発明が
開示されている。各波長に対応するホログラム素子を光
学素子の両面に形成し、二種類の波長に対応する偏光ホ
ログラム素子を作製し、これを用いたことにより、更に
光ピックアップが小型化され、かつ、高効率なものが達
成されている。次に、第三従来例は、特開平２０００−
１１４４３号公報であり、これも偏光ホログラムを用い
た光ピックアップ用の光モジュール装置に関する発明で
あって、装置の薄型化を行うための発明が開示されてい
る。光を信号受光素子に対して平行方向に出射させるこ
とで装置の薄型化を実現している。

【０００５】上記三つの従来例で示した様に、偏光ホロ
グラム素子を使用することにより、装置の小型化や低コ
スト化、二種類の波長に対応する装置が実現可能にな
る。しかしながら、更なる小型化や低コスト化、薄型化
等を進める場合には、偏光ホログラム素子に対する負荷
が大きくなってくる。例えば、回折格子部分の狭ピッチ
化による回折角度の拡大によって薄型化を行う方法等が
挙げられるが、第一従来例について薄型化を進める場合
には、偏光ホログラムの狭ピッチ化が不可欠になり、素
子を作製する際の歩留まりが極端に低下したり、作製プ
ロセスが複雑になったりして、偏光ホログラム素子のコ
ストが極端に高価になってしまう可能性がある。また、
第二従来例の場合においては、基板の両面に回折格子を
作製し、かつ薄型化のために狭ピッチ化することは素子
作製上困難な領域にあり、コスト的に高価になってしま
う。また、第三従来例のように薄型化する場合には、プ
リズムや波長板等の部品が追加され、部品点数の増加だ
けでなく組み付けに関する工程も増加し、コストが高く
なってしまう。即ち、これまでの技術では、低コストで
より簡単な構成での薄型化を実現できるような偏光ホロ
グラム素子を用いた光ピックアップ光学系用の光学ユニ
ットは達成されていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、直線偏光を
出射可能なレーザー光源と、レーザー光の偏光状態によ
って光路を選択可能な偏光分離素子と、レーザー光を受
光可能な受光素子とを備えたレーザーユニット光源の薄
型化及び低コスト化を目的とする。また、レーザーユニ
ット光源の多波長対応や、更なる低コスト化も目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の１）〜
１１）の発明（以下、本発明１〜１１という）によって
解決される。 １） 直線偏光を出射可能なレーザー光源と、レーザー
光の偏光状態によって光路を選択可能な偏光分離素子
と、レーザー光を受光可能な受光素子とを備えたレーザ
ーユニット光源において、前記レーザー光源から出射さ
れたレーザー光の光拡がり角度を制御可能な光学素子
を、前記レーザー光源と前記偏光分離素子との間に配置
したことを特徴とするレーザーユニット光源。 ２） 前記光拡がり角度を制御可能な光学素子が、シリ
ンドリカル形状であることを特徴とする１）記載のレー
ザーユニット光源。 ３） 前記光拡がり角度を制御可能な光学素子が、レー
ザー光源に向かって凸の曲率形状であることを特徴とす
る１）記載のレーザーユニット光源。 ４） 前記光拡がり角度を制御可能な光学素子が、トー
リック形状であることを特徴とする１）記載のレーザー
ユニット光源。 ５） 前記光拡がり角度を制御可能な光学素子が、光学
的に透明な光学基板上に形成されていることを特徴とす
る１）〜４）の何れかに記載のレーザーユニット光源。 ６） 前記光学素子が形成されている光学基板に、レー
ザー光源との距離を制御するための形状を設けたことを
特徴とする５）記載のレーザーユニット光源。 ７） 前記光学素子が形成されている光学基板に、受光
素子との距離を制御するための形状を設けたことを特徴
とする５）又は６）記載のレーザーユニット光源。 ８） 前記光学素子が形成されている光学基板に、受光
素子を直接実装したことを特徴とする７）記載のレーザ
ーユニット光源。 ９） 異なる波長のレーザー光を出射する二種類のレー
ザー光源を備えたことを特徴とする１）〜８）の何れか
に記載のレーザーユニット光源。 １０） 二つの波長のレーザー光を出射可能なレーザー
光源を備えたことを特徴とする１）〜８）の何れかに記
載のレーザーユニット光源。 １１） 前記レーザー光源が半導体レーザー光源である
ことを特徴とする１）〜１０）の何れかに記載のレーザ
ーユニット光源。

【０００８】以下、上記本発明について詳しく説明す
る。本発明１の動作について説明すると、レーザー光源
から出射された直線偏光のレーザー光が、偏光分離素子
を透過し、レーザーユニット光源から出射される。その
後、レーザー光照射対象物へレーザー光が照射され、そ
の表面状態を反映したレーザー光が反射される。その
際、レーザー光路中に１／４波長板を配置することによ
り、反射されたレーザー光がレーザーユニット光源に戻
る際には偏光状態が９０度回転した状態で戻ってくるこ
とになる。偏光分離素子は、偏光状態によってその光路
を規定することが可能な素子であるため、偏光状態が９
０度回転されたレーザー光に対しては光路を曲げること
になる。即ち、反射光は受光素子に照射され、信号光と
して検出されることになる。この様な一連の動作におい
て、更にレーザー光源から出射するレーザー光の光拡が
り角度を制御可能な光学素子を、レーザー光源と偏光分
離素子の間に配置することにより、レーザー光の拡がり
を制御する動作を行う。

【０００９】本発明２の基本動作は本発明１と同様であ
るが、レーザー光源から出射するレーザー光の光拡がり
角度を制御可能な光学素子が、シリンドリカル形状であ
ることにより、レーザー光の一方の軸方向に対しての拡
がり角を制御する動作を行っている。本発明３の基本動
作は本発明１と同様であるが、レーザー光源から出射す
るレーザー光の光拡がり角度を制御可能な光学素子が、
レーザー光源に向かって凸の形状を持った形状であるこ
とにより、レーザー光の二軸方向に対しての拡がり角を
同様に制御する動作を行っている。本発明４の基本動作
は本発明１と同様であるが、レーザー光源から出射する
レーザー光の光拡がり角度を制御可能な光学素子が、ト
ーリック形状を持った形状であることにより、レーザー
光の二軸方向に対しての拡がり角を独立に制御する動作
を行っている。本発明５の基本動作は本発明１〜４と同
様であり、本発明６、７の基本動作は本発明５と同様で
あり、本発明８の基本動作は本発明７と同様である。本
発明９、１０の基本動作は本発明１〜８と同様である
が、レーザー光が二波長となっているため、二波長に対
しての動作を行っている。本発明１１の動作は、本発明
１〜１０と同様である。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により本発明の構成・動作を更
に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限
定されるものではない。具体的には、実施例で用いた部
品はこれに限られるものではなく、また、偏光分離素子
の材料として有機フィルムを示したが、複屈折を持つ材
料であれば他のものも使用可能であり、レーザー光源と
して半導体レーザーを用いたが、固体レーザーやＳＨＧ
レーザーも使用可能である。

【００１１】実施例１ 図１に第一の実施例を示す。本実施例は、本発明１、
２、１１の実施例に相当する。図１のレーザーユニット
光源は、半導体レーザー光源１、信号光を受光可能な受
光素子２、レーザー光の偏光状態によってレーザー光を
分離することが可能な偏光分離素子（偏光ホログラム素
子）３、レーザー光の光拡がり角度を制御可能な光学素
子２０、半導体レーザー光源１と受光素子２を実装可能
な実装基板５から構成されている。半導体レーザー光源
１は、中心波長７８５ｎｍのレーザー光を出射すること
が可能なものであり、実装基板５に図のように実装され
ている。受光素子２には、シリコンで作製されたフォト
ダイオードを使用しており、これについても実装基板５
に図のように実装されている。偏光分離素子３は、ガラ
ス基板上に複屈折を持った有機フィルムを形成し、該有
機フィルム上に回折格子を形成し、その直交する方向の
一方の屈折率と同一の屈折率を持った樹脂で格子内を埋
め、かつ、その光出射側に１／４波長板を形成したもの
である。有機フィルムの複屈折は△ｎ＝０．１１であ
り、回折格子は、格子ピッチ２μｍ、格子深さ３μｍと
し、半導体レーザー光源１からの距離が５ｍｍの位置に
配置している。光学素子２０は、一方の曲率が０．７５
ｍｍ、厚みが０．５ｍｍのシリンドリカルレンズを採用
し、半導体レーザー光源１からの距離が１ｍｍの位置に
配置している。

【００１２】本実施例の動作について、レーザーユニッ
ト光源を光ディスク用ピックアップに利用した場合を例
にして説明する。半導体レーザー光源から出射されたレ
ーザー光は、シリンドリカルレンズを通過し偏光分離素
子に入射する。偏光分離素子は、入射レーザー光の偏光
状態において該レーザー光を透過するように配置されて
いるため、レーザー光はそのまま偏光分離素子を通過す
ることになる。その際、偏光分離素子と一体化されてい
る１／４波長板により、偏光状態が直線偏光から円偏光
に変換される。偏光分離素子を通過したレーザー光は、
コリメートレンズ４に入射後、光学系を通過してディス
ク等に照射され、ディスクの情報を持った反射光（信号
光）が再度コリメートレンズに入射することになる。該
コリメートレンズに入射した反射光は、再度、偏光分離
素子に入射し、１／４波長板によって再度直線偏光に変
換される。その際には、半導体レーザー光源から出射さ
れる偏光方向と９０度回転した偏光方向になっている。
このため、偏光分離素子において回折が起こり、光路が
変更されて受光素子に導かれる。この信号光を受光素子
で受光することによりディスク上の情報を読み取ること
が可能になる。

【００１３】本実施例においては、レーザーユニット光
源のレーザー光源と偏光分離素子の間にシリンドリカル
レンズを挿入している（本発明１、２）。また、レーザ
ー光源として半導体レーザー光源を使用している（本発
明１１）。その効果について説明する。図６は、レーザ
ー光源と偏光分離素子の間に光学素子を配置しない場合
の構成を示している。図１及び図６は同一の半導体レー
ザー光源を使用しているが、そのレーザー光の拡がり角
度は、第一側面図方向の拡がり角度（θ⊥）が２５度、
第二側面図方向の拡がり角度（θ／／）が１０度となっ
ている。そのため、図６においては偏光分離素子部分で
のレーザー径が、直径２．２ｍｍ×０．９ｍｍの大きさ
の楕円形状になっている。しかし、シリンドリカルレン
ズを図１のように配置することにより、レーザー径を
１．３ｍｍ×０．９ｍｍの大きさにすることが可能にな
る。即ち必要な偏光分離素子のサイズを小さく出来るこ
とになる。回折格子を利用した偏光分離素子において
は、素子の回折角度を大きくするために、格子ピッチを
小さくする方向に向かっており、本実施例においてはピ
ッチを２μｍとしている。このような素子の作製を行う
場合には素子のピッチが歩留まりやコストに影響を与え
ることになる。また、回折格子の使用面の全面において
格子が形成されていないと素子が不良となってしまう
が、素子を小さくすることにより、その取れ数を大きく
することが可能になりコストを低減できる。つまり図１
のような構成を取ることにより、偏光分離素子のコスト
を低減し、レーザーユニット光源のコストを低減するこ
とが可能になる。また、レーザー光源として半導体レー
ザー光源を使用することにより、通常のレーザー光源を
使用する場合に比べて低コスト化できる。

【００１４】実施例２ 図２に第二の実施例を示す。本実施例は、本発明１、
３、１１の実施例に相当する。図２の半導体レーザーユ
ニット光源は、半導体レーザー光源１、信号光を受光可
能な受光素子２、レーザー光の偏光状態によってレーザ
ー光を分離することが可能な偏光分離素子（偏光ホログ
ラム素子）３、レーザー光の光拡がり角度を制御可能な
光学素子３０、半導体レーザー光源１と受光素子２を実
装可能な実装基板５から構成されている。半導体レーザ
ー光源１は中心波長７８５ｎｍレーザー光を出射するこ
とが可能なものであり、実装基板５に図のように実装さ
れている。受光素子２には、シリコンで作製されたフォ
トダイオードを使用しており、これについても実装基板
５に図のように実装されている。偏光分離素子３は、ガ
ラス基板上に複屈折を持った有機フィルムを形成し、該
有機フィルム上に回折格子を形成し、その直交する方向
の一方の屈折率と同一の屈折率を持った樹脂で格子内を
埋め、かつ、その光出射側に１／４波長板を形成したも
のである。有機フィルムの複屈折は△ｎ＝０．１１であ
り、回折格子は、格子ピッチ２μｍ、格子深さ３μｍと
し、半導体レーザー光源１からの距離が５ｍｍの位置に
配置している。光学素子３０は、曲率が０．７５ｍｍ、
厚みが０．５ｍｍの凸レンズを採用し、半導体レーザー
光源１からの距離が１ｍｍの位置に配置している。

【００１５】本実施例の動作について、レーザーユニッ
ト光源を光ディスク用ピックアップに利用した場合を例
にして説明する。半導体レーザー光源から出射されたレ
ーザー光は、凸レンズを通過し偏光分離素子に入射す
る。偏光分離素子は、入射レーザー光の偏光状態におい
て該レーザー光を透過するように配置されているため、
レーザー光はそのまま偏光分離素子を通過することにな
る。その際、偏光分離素子と一体化されている１／４波
長板により、偏光状態が直線偏光から円偏光に変換され
る。偏光分離素子を通過したレーザー光は、コリメート
レンズ４に入射後、光学系を通過してディスク等に照射
され、ディスクの情報を持った反射光（信号光）が再度
コリメートレンズに入射することになる。該コリメート
レンズに入射した反射光は、再度、偏光分離素子に入射
し、１／４波長板によって再度直線偏光に変換される。
その際には、半導体レーザー光源から出射される偏光方
向と９０度回転した偏光方向になっている。このため、
偏光分離素子において回折が起こり、光路が変更されて
受光素子に導かれる。この信号光を受光素子で受光する
ことによりディスク上の情報を読み取ることが可能にな
る。

【００１６】本実施例においては、レーザーユニット光
源のレーザー光源と偏光分離素子の間に凸レンズを挿入
している（本発明１、３）。また、レーザー光源として
半導体レーザー光源を使用している（本発明１１）。そ
の効果について説明する。図６は、レーザー光源と偏光
分離素子の間に光学素子を配置しない場合の構成を示し
ている。図２及び図６は同一の半導体レーザー光源を使
用しているが、そのレーザー光の拡がり角度は、第一側
面図方向の拡がり角度（θ⊥）が２５度、第二側面図方
向の拡がり角度（θ／／）が１０度となっている。その
ため、図６においては偏光分離素子部分でのレーザー径
が、直径２．２ｍｍ×０．９ｍｍの大きさの楕円形状に
なっている。しかし、凸レンズを図２のように配置する
ことにより、レーザー径を１．３ｍｍ×０．５ｍｍの大
きさにすることが可能になる。即ち必要な偏光分離素子
のサイズを小さく出来ることになる。回折格子を利用し
た偏光分離素子においては、素子の回折角度を大きくす
るために、格子ピッチを小さくする方向に向かってお
り、本実施例においてはピッチを２μｍとしている。こ
のような素子の作製を行う場合には素子のピッチが歩留
まりやコストに影響を与えることになる。また、回折格
子の使用面の全面において格子が形成されていないと素
子が不良となってしまうが、素子を小さくすることによ
り、その取れ数を大きくすることが可能になりコストを
低減できる。つまり図２のような構成を取ることにより
偏光分離素子のコストを低減し、レーザーユニット光源
のコストを低減することが可能になる。また、レーザー
光源に半導体レーザー光源を使用することにより、通常
のレーザー光源を使用する場合に比べて低コスト化でき
る。

【００１７】実施例３ 図３に、第三の実施例を示す。本実施例は、本発明１、
４〜８、１１の実施例に相当する。図３の半導体レーザ
ーユニット光源は、半導体レーザー光源１、信号光を受
光可能な受光素子２、レーザー光の偏光状態によってレ
ーザー光を分離することが可能な偏光分離素子（偏光ホ
ログラム素子）３、レーザー光の光拡がり角度を制御可
能な光学素子４０、半導体レーザー光源１と受光素子２
を実装可能な実装基板５から構成されている。半導体レ
ーザー光源１は中心波長７８５ｎｍレーザー光を出射す
ることが可能なものであり、実装基板５に図のように実
装されている。受光素子２には、シリコンで作製された
フォトダイオードを使用しており、これについては光学
素子４０に図のように実装されている。偏光分離素子３
は、ガラス基板上に複屈折を持った有機フィルムを形成
し、該有機フィルム上に回折格子を形成し、その直交す
る方向の一方の屈折率と同一の屈折率を持った樹脂で格
子内を埋め、かつ、その光出射側に１／４波長板を形成
したものである。有機フィルムの複屈折は△ｎ＝０．１
１であり、回折格子は、格子ピッチ２μｍ、格子深さ３
μｍとし、半導体レーザー光源１からの距離が５ｍｍの
位置に配置している。光学素子４０は、ＢＫ７（ガラ
ス）基板上にトーリック形状のレンズを形成した光学素
子（マイクロレンズ）となっている。マイクロレンズを
形成している基板上に、レンズ高さと半導体レーザー光
源の距離を規定する部分及び受光素子を実装する部分が
一体に形成されたものとなっている。マイクロレンズの
曲率は、第一側面図方向が４０μｍ、第二側面図方向が
１５０μｍである。レンズ高さと半導体レーザー光源の
距離を規定する部分及び受光素子を実装する部分はマイ
クロレンズの高さから０．１ｍｍ高く設定されており、
形状は図のように角柱の構成となっている。即ち、半導
体レーザーから０．１ｍｍの距離にマイクロレンズ素子
が配置されている。

【００１８】本実施例の動作について、レーザーユニッ
ト光源を光ディスク用ピックアップに利用した場合を例
にして説明する。半導体レーザー光源から出射されたレ
ーザー光は、光学素子４０を通過し偏光分離素子に入射
する。偏光分離素子は、入射レーザー光の偏光状態にお
いて該レーザー光を透過するように配置されているた
め、レーザー光はそのまま偏光分離素子を通過すること
になる。その際、偏光分離素子と一体化されている１／
４波長板により、偏光状態が直線偏光から円偏光に変換
される。偏光分離素子を通過したレーザー光は、コリメ
ートレンズ４に入射後、光学系を通過してディスク等に
照射され、ディスクの情報を持った反射光（信号光）が
再度コリメートレンズに入射することになる。該コリメ
ートレンズに入射した反射光は、再度、偏光分離素子に
入射し、１／４波長板によって再度直線偏光に変換され
る。その際には、半導体レーザー光源から出射される偏
光方向と９０度回転した偏光方向になっている。このた
め、偏光分離素子において回折が起こり、光路が変更さ
れて受光素子に導かれる。この信号光を受光素子で受光
することによりディスク上の情報を読み取ることが可能
になる。

【００１９】本実施例において、レーザーユニット光源
のレーザー光源と偏光分離素子の間にトーリック形状の
光学素子４０を挿入している（本発明１、４、５）。ま
た、光学素子を構成している光学基板にレーザー光源と
の距離を規定可能な形状を設け（本発明６）、かつ、受
光素子との距離を規定可能な形状を設け（本発明７）、
かつ、受光素子を光学基板に直接実装している（本発明
８）。また、レーザー光源として半導体レーザー光源を
使用している（本発明１１）。これらの効果について説
明をする。図６は、レーザー光源と偏光分離素子の間に
光学素子を配置しない場合の構成を示している。図３及
び図６は同一の半導体レーザー光源を使用しているが、
そのレーザー光の拡がり角度は、第一側面図方向の拡が
り角度（θ⊥）が２５度、第二側面図方向の拡がり角度
（θ／／）が１０度となっている。そのため、図６にお
いては偏光分離素子部分でのレーザー径が、直径２．２
ｍｍ×０．９ｍｍの大きさの楕円形状になっている。し
かし、トーリック形状を持ったマイクロレンズを図３の
ように配置することにより、レーザー径を０．７ｍｍ×
０．７ｍｍの大きさにすることが可能になる。即ち必要
な偏光分離素子のサイズを小さく出来ることになる。

【００２０】回折格子を利用した偏光分離素子において
は、素子の回折角度を大きくするために、格子ピッチを
小さくする方向に向かっており、本実施例においてはピ
ッチを２μｍとしている。このような素子の作製を行う
場合には素子のピッチが歩留まりやコストに影響を与え
ることになる。また、回折格子の使用面の全面において
格子が形成されていないと素子が不良となってしまう
が、素子を小さくすることにより、その取れ数を大きく
することが可能になりコストを低減できる。つまり図３
のような構成を取ることにより偏光分離素子のコストを
低減し、レーザーユニット光源のコストを低減すること
が可能になる。また、光学素子を構成している光学基板
にレーザー光源との距離を規定可能な形状８を設けるこ
とにより、光学素子とレーザー光源とを、距離精度良く
容易に実装することが可能になるので、組付け工程が簡
略化され低コスト化が可能になる。レーザー光源との距
離を規定可能な形状としては、例えばガラス材による角
柱又は円柱のようなものが挙げられるが、実施上は最表
面が平らであることが望ましい。また、受光素子との距
離を規定可能な形状を設けることにより、光学素子と受
光素子とを、距離精度良く容易に実装することが可能に
なるので、組付け工程が簡略化され低コスト化が可能に
なる。また、受光素子を光学基板に実装していることに
より、光学素子と受光素子とを、距離精度良く容易に実
装することが可能になるので、組付け工程が簡略化され
低コスト化が可能になる。また、レーザー光源に半導体
レーザー光源を使用することにより、通常のレーザー光
源を使用する場合に比べて低コスト化できる。

【００２１】実施例４ 図４に第四の実施例を示す。本実施例は、本発明１、４
〜９、１１の実施例に相当する。図４のレーザーユニッ
ト光源は、二種類の半導体レーザー光源５１、５２、信
号光を受光可能な受光素子２、レーザー光の偏光状態に
よってレーザー光を分離することが可能な偏光分離素子
（偏光ホログラム素子）３、レーザー光の光拡がり角度
を制御可能な光学素子５０、半導体レーザーと受光素子
を実装可能な実装基板５から構成されている。二種類の
半導体レーザー光源の一つは中心波長７８５ｎｍのレー
ザー光を出射することが可能な半導体レーザー光源５１
であり、もう一つは中心波長６６０ｎｍのレーザー光を
出射することが可能な半導体レーザー光源５２であっ
て、実装基板５に図のように実装されている。受光素子
２には、シリコンで作製されたフォトダイオードを使用
しており、これについては光学素子５０に図のように実
装されている。

【００２２】偏光分離素子３は、ガラス基板上に複屈折
を持った有機フィルムを形成し、該有機フィルム上に回
折格子を形成し、その直交する方向の一方の屈折率と同
一の屈折率を持った樹脂で格子内を埋め、かつ、その光
出射側に１／４波長板を形成したものである。有機フィ
ルムの複屈折は△ｎ＝０．１１であり、回折格子は、格
子ピッチ２μｍ、格子深さ３μｍとし、半導体レーザー
光源からの距離が５ｍｍの位置に配置している。光学素
子５０は、ＢＫ７（ガラス）基板上にトーリック形状の
レンズを、それぞれの半導体レーザー位置に対応して形
成した光学素子（マイクロレンズ）となっている。マイ
クロレンズを形成している基板上に、レンズ高さと半導
体レーザー光源の距離を規定する部分及び受光素子を実
装する部分が一体に形成されたものとなっている。マイ
クロレンズの曲率は、第一側面図方向が４０μｍ、第二
側面図方向が１５０μｍである。レンズ高さと半導体レ
ーザー光源の距離を規定する部分及び受光素子を実装す
る部分はマイクロレンズの高さから０．１ｍｍ高く設定
されており、形状は図のように角柱の構成となってい
る。即ち、半導体レーザーから０．１ｍｍの距離にマイ
クロレンズ素子が配置されている。

【００２３】本実施例の動作について、レーザーユニッ
ト光源を光ディスク用ピックアップに利用した場合を例
にして説明する。また、本実施例においては、二種類の
半導体レーザー光源それぞれに対しては同様の動作を行
うので、説明は一方に限る。半導体レーザー光源から出
射されたレーザー光は、光学素子５０を通過し偏光分離
素子に入射する。偏光分離素子は、入射レーザー光の偏
光状態において該レーザー光を透過するように配置され
ているため、レーザー光はそのまま偏光分離素子を通過
することになる。その際、偏光分離素子と一体化されて
いる１／４波長板により、偏光状態が直線偏光から円偏
光に変換される。偏光分離素子を通過したレーザー光
は、コリメートレンズ４に入射後、光学系を通過してデ
ィスク等に照射され、ディスクの情報を持った反射光
（信号光）が再度コリメートレンズに入射することにな
る。該コリメートレンズに入射した反射光は、再度、偏
光分離素子に入射し、１／４波長板によって再度直線偏
光に変換される。その際には、半導体レーザー光源から
出射される偏光方向と９０度回転した偏光方向になって
いる。このため、偏光分離素子において回折が起こり、
光路が変更されて受光素子に導かれる。この信号光を受
光素子で受光することによりディスク上の情報を読み取
ることが可能になる。

【００２４】本実施例において、レーザーユニット光源
のレーザー光源と偏光分離素子の間にトーリック形状の
光学素子５０を挿入している（本発明１、４、５）。ま
た、光学素子を構成している光学基板にレーザー光源と
の距離を規定可能な形状を設け（本発明６）、かつ、受
光素子との距離を規定可能な形状を設け（本発明７）、
かつ受光素子を光学基板に実装している（本発明８）。
また、異なる波長の光を出射する二種類の半導体レーザ
ー光源を持ち（本発明９）、レーザー光源として半導体
レーザー光源を使用している（本発明１１）。これらの
効果について説明をする。ここでも二種類の半導体レー
ザー光源について同様の効果があるため、一方のみにつ
いて説明を行う。図６は、レーザー光源と偏光分離素子
の間に光学素子を配置しない場合の構成を示している。
図４及び図６は同一の半導体レーザー光源を使用してい
るが、そのレーザー光の拡がり角度は、第一側面図方向
の拡がり角度（θ⊥）が２５度、第二側面図方向の拡が
り角度（θ／／）が１０度となっている。そのため、図
６においては偏光分離素子部分でのレーザー径が、直径
２．２ｍｍ×０．９ｍｍの大きさの楕円形状になってい
る。しかし、トーリック形状を持ったマイクロレンズを
図４のように配置することにより、レーザー径を０．７
ｍｍ×０．７ｍｍの大きさにすることが可能になる。即
ち必要な偏光分離素子のサイズを小さく出来ることにな
る。

【００２５】回折格子を利用した偏光分離素子において
は、素子の回折角度を大きくするために、格子ピッチを
小さくする方向に向かっており、本実施例においてはピ
ッチを２μｍとしている。このような素子の作製を行う
場合には素子のピッチが歩留まりやコストに影響を与え
ることになる。また、回折格子の使用面の全面において
格子が形成されていないと素子が不良となってしまう
が、素子を小さくすることにより、その取れ数を大きく
することが可能になりコストを低減できる。つまり図４
のような構成を取ることにより偏光分離素子のコストを
低減し、レーザーユニット光源のコストを低減すること
が可能になる。また、光学素子を構成している光学基板
にレーザー光源との距離を規定可能な形状５７を設ける
ことにより、光学素子とレーザー光源とを、距離精度良
く容易に実装することが可能になるので、組付け工程が
簡略化され低コスト化が可能になる。レーザー光源との
距離を規定可能な形状としては、例えばガラス材による
角柱又は円柱のようなものが挙げられるが、実施上は最
表面が平らであることが望ましい。また、受光素子との
距離を規定可能な形状を設けることにより、光学素子と
受光素子とを、距離精度良く容易に実装することが可能
になるので、組付け工程が簡略化され低コスト化が可能
になる。また、二種類の半導体レーザー光源を使用する
ことにより、異なる記録密度の光ディスクに対しても、
読み取りや書き込みが可能な応用ができるようになる。
また、レーザー光源に半導体レーザー光源を使用するこ
とにより、通常のレーザー光源を使用する場合に比べて
低コスト化できる。

【００２６】実施例５ 図５に、第五の実施例を示す。本実施例は、本発明１、
４〜１０、１１の実施例に相当する。図５のレーザーユ
ニット光源は、半導体レーザー光源１、信号光を受光可
能な受光素子２、レーザー光の偏光状態によってレーザ
ー光を分離することが可能な偏光分離素子（偏光ホログ
ラム素子）３、レーザー光の光拡がり角度を制御可能な
光学素子６０、半導体レーザー光源１と受光素子２を実
装可能な実装基板５から構成している。半導体レーザー
光源１は、中心波長７８５ｎｍと中心波長６６０ｎｍの
二種類の波長のレーザー光を出射することが可能なもの
であり、実装基板５に図のように実装されている。受光
素子２は、シリコンで作製されたフォトダイオードを使
用しており、これについては光学素子６０に図のように
実装されている。

【００２７】偏光分離素子３は、ガラス基板上に複屈折
を持った有機フィルムを形成し、該有機フィルム上に回
折格子を形成し、その直交する方向の一方の屈折率と同
一の屈折率を持った樹脂で格子内を埋め、かつ、その光
出射側に１／４波長板を形成したものである。有機フィ
ルムの複屈折は△ｎ＝０．１１であり、回折格子は、格
子ピッチ２μｍ、格子深さ３μｍとし、半導体レーザー
光源から距離５ｍｍの位置に配置している。光学素子６
０は、ＢＫ７（ガラス）基板上にトーリック形状のレン
ズを形成した光学素子（マイクロレンズ）となってい
る。マイクロレンズを形成している基板上に、レンズ高
さと半導体レーザー光源の距離を規定する部分及び受光
素子を実装する部分が一体に形成されたものとなってい
る。マイクロレンズの曲率は、第一側面図方向が４０μ
ｍ、第二側面図方向が１５０μｍである。レンズ高さと
半導体レーザー光源の距離を規定する部分及び受光素子
を実装する部分はマイクロレンズの高さから０．１ｍｍ
高く設定されており、形状は図のように角柱の構成とな
っている。即ち、半導体レーザーから０．１ｍｍの距離
にマイクロレンズ素子が配置されている。

【００２８】本実施例の動作について、レーザーユニッ
ト光源を光ディスク用ピックアップに利用した場合を例
にして説明する。半導体レーザー光源から出射されたレ
ーザー光は、光学素子６０を通過し偏光分離素子に入射
する。偏光分離素子は、入射レーザー光の偏光状態にお
いて該レーザー光を透過するように配置されているた
め、レーザー光はそのまま偏光分離素子を通過すること
になる。その際、偏光分離素子と一体化されている１／
４波長板により、偏光状態が直線偏光から円偏光に変換
される。偏光分離素子を通過したレーザー光は、コリメ
ートレンズ４に入射後、光学系を通過してディスク等に
照射され、ディスクの情報を持った反射光（信号光）が
再度コリメートレンズに入射することになる。該コリメ
ートレンズに入射した反射光は、再度、偏光分離素子に
入射し、１／４波長板によって再度直線偏光に変換され
る。その際には、半導体レーザー光源から出射される偏
光方向と９０度回転した偏光方向になっている。このた
め、偏光分離素子において回折が起こり、光路が変更さ
れて受光素子に導かれる。この信号光を受光素子で受光
することによりディスク上の情報を読み取ることが可能
になる。

【００２９】本実施例において、レーザーユニット光源
のレーザー光源と偏光分離素子の間にトーリック形状の
光学素子６０を挿入している（本発明１、４、５）。ま
た、光学素子を構成している光学基板にレーザー光源と
の距離を規定可能な形状を設け（本発明６）、かつ、受
光素子との距離を規定可能な形状を設け（本発明７）、
かつ、受光素子を光学基板に実装している（本発明
８）。また、レーザー光源として二種類の波長のレーザ
ー光を出射可能な半導体レーザー光源を使用している
（本発明１０、１１）。これらの効果について説明す
る。図６は、レーザー光源と偏光分離素子の間に光学素
子を配置しない場合の構成を示している。図５及び図６
は同一の半導体レーザー光源を使用しているが、そのレ
ーザー光の拡がり角度は、第一側面図方向の拡がり角度
（θ⊥）が２５度、第二側面図方向の拡がり角度（θ／
／）が１０度となっている。そのため、図６においては
偏光分離素子部分でのレーザー径が、直径２．２ｍｍ×
０．９ｍｍの大きさの楕円形状になっている。しかし、
トーリック形状を持ったマイクロレンズを図５のように
配置することにより、レーザー径を０．７ｍｍ×０．７
ｍｍの大きさにすることが可能になる。即ち必要な偏光
分離素子のサイズを小さく出来ることになる。

【００３０】回折格子を利用した偏光分離素子において
は、素子の回折角度を大きくするために、格子ピッチを
小さくする方向に向かっており、本実施例においてはピ
ッチを２μｍとしている。このような素子の作製を行う
場合には素子のピッチが歩留まりやコストに影響を与え
ることになる。また、回折格子の使用面の全面において
格子が形成されていないと素子が不良となってしまう
が、素子を小さくすることにより、その取れ数を大きく
することが可能になりコストを低減できる。つまり図５
のような構成を取ることにより偏光分離素子のコストを
低減し、レーザーユニット光源のコストを低減すること
が可能になる。また、光学素子を構成している光学基板
にレーザー光源との距離を規定可能な形状８を設けるこ
とにより、光学素子とレーザー光源とを、距離精度良く
容易に実装することが可能になるので、組付け工程が簡
略化され低コスト化が可能になる。レーザー光源との距
離を規定可能な形状としては、例えばガラス材による角
柱又は円柱のようなものが挙げられるが、実施上は最表
面が平らであることが望ましい。また、受光素子との距
離を規定可能な形状を設けることにより、光学素子と受
光素子とを、距離精度良く容易に実装することが可能に
なるので、組付け工程が簡略化され低コスト化が可能に
なる。また、レーザー光源に二種類の波長を発光可能な
半導体レーザー光源を使用することにより、異なる記録
密度の光ディスクに対する読み取り書き込みが可能だけ
でなく、通常のレーザー光源を使用する場合に比べて低
コスト化できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明１によれば、レーザー光の拡がり
角度を小さくできるので、偏光分離素子の大きさを小さ
くすることが可能になり、これにより部品コストが低減
でき、レーザーユニット光源を低コスト化することが可
能になった。本発明２によれば、レーザー光の一方の軸
方向の拡がり角度を小さくできるので、偏光分離素子の
大きさを小さくすることが可能になり、これにより部品
コストが低減でき、レーザーユニット光源を低コスト化
することが可能になった。本発明３、４によれば、レー
ザー光の拡がり角度をより小さくできるので、偏光分離
素子の大きさをより小さくすることが可能になり、これ
により部品コストが低減でき、レーザーユニット光源を
より低コスト化することが可能になった。本発明５によ
れば、より小型の光学素子を実現することができ、レー
ザー光の拡がり角度をより小さくできるので、偏光分離
素子の大きさをより小さくすることが可能になり、これ
により部品コストが低減でき、レーザーユニット光源を
より低コスト化することが可能になった。

【００３２】本発明６によれば、レーザー光源と光学素
子の位置決めが容易になり、容易に実装が可能になっ
た。これによって組立工程が簡略化され、低コスト化す
ることが可能になった。本発明７によれば、受光素子と
光学素子の位置決めが容易になり、容易に実装が可能に
なった。これによって組立工程が簡略化され、低コスト
化することが可能になった。本発明８によれば、受光素
子と光学素子の位置決めが更に容易になり、容易に実装
が可能になった。これによって組立工程が簡略化され、
低コスト化することが可能になった。本発明９によれ
ば、異なる記録密度を持つメディア（媒体）に対して
の、読み取り書き込みが可能になり、レーザーユニット
光源の多機能化が可能になった。本発明１０によれば、
異なる記録密度を持つメディアに対しての、読み取り書
き込みが可能になり、レーザーユニット光源の多機能化
が可能になるだけでなく、レーザー光源が一つで済むた
め、低コスト化が可能になった。本発明１１によれば、
レーザー光源のコストを低減でき、レーザーユニット光
源の低コスト化が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施例を示す図である。 （ａ） 第一側面図 （ｂ） 第二側面図

【図２】第二の実施例を示す図である。 （ａ） 第一側面図 （ｂ） 第二側面図

【図３】第三の実施例を示す図である。 （ａ） 第一側面図 （ｂ） 第二側面図

【図４】第四の実施例を示す図である。 （ａ） 第一側面図 （ｂ） 第二側面図

【図５】第五の実施例を示す図である。 （ａ） 第一側面図 （ｂ） 第二側面図

【図６】従来技術を示す図である。 （ａ） 第一側面図 （ｂ） 第二側面図

【符号の説明】

１：レーザー光源 ２：受光素子 ３：偏光分離素子（偏光ホログラム素子） ４：コリメートレンズ ５：実装基板 ６：レーザー光 ７：受光素子に導かれる反射光 ８：レーザー光源との距離を規定可能な形状 ２０：光学素子 ３０：光学素子 ４０：光学素子 ５０：光学素子 ５１：レーザー光源 ５２：レーザー光源 ５３：レーザー光 ５４：レーザー光 ５５：受光素子に導かれる反射光 ５６：受光素子に導かれる反射光 ５７：レーザー光源との距離を規定可能な形状 ６０：光学素子

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 31/0232 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｄ Ｆターム(参考） 2H049 AA02 AA12 AA25 AA45 AA57 AA64 BA05 BA07 BA45 BB03 BC21 CA05 CA09 CA15 5D119 AA02 AA38 AA41 CA16 EC35 EC45 EC47 FA08 FA36 JA06 JA08 JA14 JC04 KA41 LB07 5F073 AB27 AB30 BA04 EA19 5F088 AA01 BA15 BA16 BB10 JA03 JA12 JA13 LA01 LA03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線偏光を出射可能なレーザー光源と、
   レーザー光の偏光状態によって光路を選択可能な偏光分
   離素子と、レーザー光を受光可能な受光素子とを備えた
   レーザーユニット光源において、前記レーザー光源から
   出射されたレーザー光の光拡がり角度を制御可能な光学
   素子を、前記レーザー光源と前記偏光分離素子との間に
   配置したことを特徴とするレーザーユニット光源。
2. 【請求項２】 前記光拡がり角度を制御可能な光学素子
   が、シリンドリカル形状であることを特徴とする請求項
   １記載のレーザーユニット光源。
3. 【請求項３】 前記光拡がり角度を制御可能な光学素子
   が、レーザー光源に向かって凸の曲率形状であることを
   特徴とする請求項１記載のレーザーユニット光源。
4. 【請求項４】 前記光拡がり角度を制御可能な光学素子
   が、トーリック形状であることを特徴とする請求項１記
   載のレーザーユニット光源。
5. 【請求項５】 前記光拡がり角度を制御可能な光学素子
   が、光学的に透明な光学基板上に形成されていることを
   特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のレーザーユニ
   ット光源。
6. 【請求項６】 前記光学素子が形成されている光学基板
   に、レーザー光源との距離を制御するための形状を設け
   たことを特徴とする請求項５記載のレーザーユニット光
   源。
7. 【請求項７】 前記光学素子が形成されている光学基板
   に、受光素子との距離を制御するための形状を設けたこ
   とを特徴とする請求項５又は６記載のレーザーユニット
   光源。
8. 【請求項８】 前記光学素子が形成されている光学基板
   に、受光素子を直接実装したことを特徴とする請求項７
   記載のレーザーユニット光源。
9. 【請求項９】 異なる波長のレーザー光を出射する二種
   類のレーザー光源を備えたことを特徴とする請求項１〜
   ８の何れかに記載のレーザーユニット光源。
10. 【請求項１０】 二つの波長のレーザー光を出射可能な
    レーザー光源を備えたことを特徴とする請求項１〜８の
    何れかに記載のレーザーユニット光源。
11. 【請求項１１】 前記レーザー光源が半導体レーザー光
    源であることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記
    載のレーザーユニット光源。