JP2004046992A - 光ピックアップ装置の出力モニタ用光学系及び光学部品 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光ビームスプリッタの偏光分離膜に特殊な偏光分離特性を持たせることなく、また、レーザダイオードの取り付け精度や波長板の光軸方位精度を求めることなく、簡便に調整ができ、かつレーザーダイオードからの出射光を所望レベル分離させることができる出射光モニター用光学系及び光学部品を提供する。
【解決手段】光ピックアップ装置の光源の出射光量をモニタするための光学系装置において、位相差Δが０°＜Δ＜１８０°若しくは１８０°＜Δ＜３６０°であって、かつ、光源から出射した直線偏光の偏波面と約４５°の光軸方位で配置された位相差板と、前記光源から出射したレーザ光の進行方向に垂直な第１の偏光成分の大部分を反射し、該第１の偏光成分と直交する第２の偏光成分の大部分を透過する偏光分離手段とを備えた。
【選択図】　　図１

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は光ピックアップ装置等において、光源であるレーザダイオード等からの出射光をモニターする光学系及びそれに用いる光学部品に関する。
【従来の技術】
ＤＶＤやＣＤなどの光ディスク（媒体）に記録された情報を読み出したり、或いは光ディスク等に情報を記録するために光ピックアップ装置が用いられ、該光ピックアップ装置では光源から出射したレーザ光の一部をモニタし、光ディスクに適切な光強度でレーザ光照射が行われるような構造となっている。
例えば、特開２００２−１８５０７３号公報に開示されているように、光源から出射したレーザ光の１０％程度を分離し、該分離光を光検出器で検知して、光源の駆動制御を行うが、光源からの出射光を分離させるため、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）が用いられるのが一般的である。この偏光ビームスプリッタは、例えば図５に示すようにＳ偏光の９０％を反射、１０％を透過させるよう偏光ビームスプリッタの偏光分離膜に透過・反射特性を備えている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｓ偏光を１００％反射し、Ｐ偏光を１００％透過させるような一般的な偏光ビームスプリッタとは異なり、所望の比率の偏光分離機能を偏光ビームスプリッタの膜に持たせる場合、膜の設計そのものが困難であると共に、製造歩留まりが悪く、高価になるという問題点や、透過・反射特性に波長依存性が生じてしまうという問題点がある。
また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように所望の波長において偏光分離膜にＰ偏光の透過率を１００％、Ｓ偏光の透過率０％（反射が１００％）の機能を持たせた一般的な偏光ビームスプリッタを用いると共に、光源であるレーザダイオードの取り付け角を調整し、例えば、出射光軸中心に約１８°回転させることにより、レーザダイオードの出射光に１０％程度のＰ偏光を発生させ、偏光ビームスプリッタから１０％程度の透過光をモニタ用ＰＤに導く構造も考えられている。
しかし、この構造の場合、レーザダイオードの取り付け精度が±２°程度必要となり、組み立てが難しくなるという問題点がある。
更に、図６（ａ）に示した特性の偏光分離膜を偏光ビームスプリッタに備え、レーザダイオードを光軸周り回転させる代わりに、図７に示すようにλ／２板をレーザダイオードと偏光ビームスプリッタとの間であって、該λ／２板の光軸方位をレーザダイオードからの出射光の偏波面に対し９°回転させて配置することにより、λ／２板出射光の偏波面を１８°回転させ、相対的にＰ偏光を１０％程度発生させる方法もあるが、λ／２板の光軸方位精度が±１°必要となり、波長板の作製が困難になるという問題点があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、光ピックアップ装置のレーザダイオードからの出射光をモニタするため、偏光ビームスプリッタの偏光分離膜に特殊な偏光分離特性を持たせることなく、また、レーザダイオードの取り付け精度や波長板の光軸方位精度を求めることなく、簡便に調整ができ、かつレーザーダイオードからの出射光を所望レベル分離させることができる出射光モニター用光学系及び光学部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る出射光モニタ用光学系の請求項１記載の発明は、光ピックアップ装置の光源の出射光量をモニタするための光学系装置において、位相差Δが０°＜Δ＜１８０°若しくは１８０°＜Δ＜３６０°であって、かつ、光源から出射した直線偏光の偏波面と約＋４５°又は約−４５°の光軸方位で配置された位相差板と、前記光源から出射したレーザ光の進行方向に垂直な第１の偏光成分の大部分を反射し、該第１の偏光成分と直交する第２の偏光成分の大部分を透過する偏光分離手段とを備えた。
これにより、光源から出射した直線偏光を所望の位相差Δである位相差板により楕円偏光に変換し、該楕円偏光を偏光ビームスプリッタに導き、偏光ビームスプリッタに入射した光の一部を出力モニター用光検出器に導くにあたり、前記位相差板の光軸方位と光源から出射した直線偏光の偏波面とのなす角θを約４５°に設定したので、位相差板の位相差公差、光軸方位精度に十分な余裕を確保することができ、光ピックアップ装置の組み立て調整を容易に行うことができる。
本発明に係る出射光モニタ用光学系の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加え、前記偏光分離手段における第２の偏光成分の透過光量Ａ、前記位相差板の位相差Δ、前記偏光分離手段の第２の偏光成分の透過率Ｔ、該位相差板の光軸と入射光の偏波面とのなす角θとの関係
Ａ＝４Ｔ　ｓｉｎ^２θ　ｃｏｓ　^２θ　ｓｉｎ　^２（Δ／２）
に基づき、前記位相差板の位相差Δを決定した。
本発明に係る出射光モニタ用光学系の請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に加え、前記位相差板の光軸と入射光の偏波面とのなす角θを約＋４５°若しくは約−４５°とし、光源から出射したレーザ光光量と、該偏光分離手段における第２の偏光成分の透過光量Ａとの必要とする比に応じて前記位相差板の位相差Δを設定した。
本発明に係る出射光モニタ用光学系の請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の発明に加え、前記第２偏光成分の透過率Ｔが約９９％、位相差板の光軸と入射光の偏波面とのなす角θが約＋４５°若しくは約−４５°、光源から出射したレーザ光光量と、該偏光分離手段における第２の偏光成分の透過光量Ａとの比が１０％±２％としたとき、前記位相差板の位相差を３７．３°±３°に設定した。
請求項２〜４記載の発明により、偏光分離手段の偏光分離特性、該偏光分離手段から出力モニタ用光検出器に導かれる光量Ａに基づき位相差板の位相差Δを決定するので、位相差板の位相差公差や光軸方位精度を考慮しても、所望の光量Ａを得ることができる出力モニタ用光学系を提供することができる。
本発明に係る出射光モニタ用光学系の請求項５記載の発明は、請求項１〜４記載の出力モニタ用光学系に用いる前記位相差板と前記偏光分離手段とを貼り合わせ、一体化したことを特徴とする。
これにより、光ピックアップ装置を組み立てる際の部品点数を低減し、組み立てを容易にすることができる。
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る出射光モニタ用光学系を適用した光ピックアップ装置の構成を示す図であり、１は直線偏光（例えば、Ｓ偏光）を出射するレーザダイオード、２は出力モニタ用光学系を構成する位相差板、３は所望の波長においてＰ偏光の透過率がほぼ１００％、Ｓ偏光の透過率がほぼ０％の機能を有する偏光分離膜３ａを備えたごく一般的な偏光ビームスプリッタ（偏光分離手段）、４は出力モニタ用光検出器、５は光ディスク、６は集光レンズ、７は光ディスク５からの反射光を検知する光検出器、８はλ／４板である。
なお、請求項において、第１の偏光部分とはＳ偏光を意味し、第２の偏光部分とはＰ偏光を意味するが、但し、レーザダイオード１から出射した直線偏光はＰ偏光でもよく、その場合には第１の偏光部分はＰ偏光を意味し、第２の偏光部分はＳ偏光を意味する。また、レーザダイオード１から出射した直線偏光がＰ偏光の場合、偏光ビームスプリッタ３における反射光を出力モニタ用光検出器に導き、透過光を光ディスクに導く必要がある。
このように構成した光ピックアップ装置の光学系において、レーザダイオード１から出射した光は位相差板２に入射し、直線偏光が楕円偏光に変換され偏光ビームスプリッタ３に入射し、該偏光ビームスプリッタ３では入射した楕円偏光のうち、Ｓ偏光成分が偏光分離膜３ａにて反射し、λ／４板８、集光レンズ６を介して光ディスク５に集光する。一方、偏光ビームスプリッタ３に入射した楕円偏光のうち、Ｐ偏光成分は偏光分離膜３ａを透過して、出射光モニタ用光検出器４で受光される。一方、光ディスク５の情報が記録されたトラックからの反射光は集光レンズ６、λ／４板８、偏光ビームスプリッタ３を透過し、光検出器７に入射する。
偏光ビームスプリッタ３を透過する透過光光量Ａは、偏光ビームスプリッタ３（偏光分離膜）のＰ偏光の透過率Ｔ、位相差板２の位相差Δ、位相差板の光軸と入射光の偏波面とのなす角θとの関係にて決定し、次式にて表すことができる。
Ａ＝４Ｔ　ｓｉｎ^２θ　ｃｏｓ　^２θ　ｓｉｎ　^２（Δ／２）
また、透過光光量Ａを微分した第一次導関数は、
ｄＡ／ｄθ＝２　ｓｉｎθｃｏｓθ（ｃｏｓ　^２（θ）−ｓｉｎ　^２（θ））
となり、透過光光量Ａの位相差板の光軸と入射光の偏波面とのなす角θに対する変化量が最も少なくなる変極点はｄＡ／ｄθ＝０であるから、
θ＝ｎ×π／４（ｎは整数）
となる。
この条件の下では、ｎが偶数の場合には透過光光量Ａがゼロとなり、出力モニタ用光学系として機能しないが、ｎが奇数の場合には透過光光量Ａがθに対し変化が最も少なくなり、そのときの出力モニタ光量は
Ａ＝Ｔ　ｓｉｎ^２（Δ／２）
となり、Δを変化させることにより透過光光量Ａを調整することができる。
なお、レーザダイオード１から出射した直線偏光の偏波面と位相差板２の光軸とのなす角θと、位相差板２における位相差Δとの変化による偏光ビームスプリッタ３における透過光量を検討すると、図２に示すような関係となる。
同図から明らかなように、位相差板２の位相差Δを１８０°（λ／２板）とし、θを４５°とすると、位相差板２に入射した光は全て入射直線偏光とその偏波面が９０°ずれ（Ｓ偏光→Ｐ偏光）、レーザダイオード１を出射した光の殆どが透過するが、位相差板２の位相差Δを４５°とし、θを４５°とすると、レーザダイオード１を出射した光は直線偏光から楕円偏光となり、偏光ビームスプリッタ３において、約１５％が透過し、残りの８５％の光量が反射することが分かる。
すなわち、光源から出射したレーザ光光量に対して所望の透過光量となるよう位相差板２の位相差Δを調整すると共に、入射直線偏光と位相差板２との光軸とのなす角θを４５°に設定することにより、位相差板２の光軸方位が多少ずれても、透過光量Ａの変化量が小さく、所望の透過光量をえることが可能となる。なお、この場合、位相差Δは０°を越え、１８０°未満か、若しくは１８０°を越え、３６０°未満であれば入射直線偏光は楕円偏光に変換されるので、所望のＰ偏光透過率である偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタ３で透過する光を得ることができる。
例えば、偏光ビームスプリッタ３の偏光分離膜のＰ偏光透過率Ｔを９９％とし、一般的な光ピックアップに用いられるレーザダイオード出射光の１０％±２％を出力モニタ用の光検出器に導く場合、位相差板２の位相差Δ及び入射直線偏光と位相差板２との光軸とのなす角θを以下の通り設定すれば良い。
Δ＝３７．３°±３°、θ＝４５°±５°
図３は位相差Δを３７．３°、３４．３°、４０．３°において、θをそれぞれ２５°〜６５°まで変化させた場合の透過光量Ａとレーザダイオード出射光との比率を表した図であり、同図に示すように、位相差Δがいずれの場合であっても、θが４５°±５°以内であれば、レーザダイオード出射光の１０％±２％を出力モニタ用の光検出器に導くことが可能であることが分かる。
このように、レーザダイオード出射光の１０％±２％を出力モニタ用の光検出器に導くのであれば、位相差板２の位相差公差は±３°、光軸方位精度は±５°を確保することができる。したがって、位相差板２の光軸方位精度は通常±２°で製作することができるので、位相差板２の組み立て精度として±３°を確保することができ、組み立て調整を容易に行なえる。すなわち、入射直線偏光と位相差板２との光軸とのなす角θを４５°近傍に設定しているので、図２に示したように位相板光軸方位角θが多少ずれても透過光量の変化が少なく（θ依存性が小さい）、組み立て精度に余裕を持たせることが可能となる。
なお、上記実施例においては、位相差板２と偏光ビームスプリッタ３とを独立した光学部品として記載したが、図４（ａ）、（ｂ）に示すように位相差板２と偏光ビームスプリッタ３とを貼り合わせ、一体化しても良い。この場合、光ピックアップ装置を組み立てる際の部品点数を低減し、組み立てを容易にすることができる。
また、上記実施例においては、レーザダイオード１から直線偏光が出射することを想定して説明を行ったが、レーザダイオード１からの出射光の偏光成分にゆらぎが生じる場合や、複数の偏光成分を出射する光源を用いる場合には、これら光源からの出射光を偏光板に入射せしめ、所望の偏光成分のみを位相差板２に導く構成としても良い。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１記載の発明では、光源から出射した直線偏光を所望の位相差Δである位相差板により楕円偏光に変換し、該楕円偏光を偏光ビームスプリッタに導き、偏光ビームスプリッタに入射した光の一部を出力モニター用光検出器に導くにあたり、前記位相差板の光軸方位と光源から出射した直線偏光の偏波面とのなす角θを約４５°に設定したので、位相差板の位相差公差、光軸方位精度に十分な余裕を確保することができ、光ピックアップ装置の組み立て調整を容易に行うことができる。
本発明に係る請求項２〜４記載の発明では、請求項１記載の発明による効果に加え、偏光分離手段の偏光分離特性、該偏光分離手段から出力モニタ用光検出器に導かれる光量Ａに基づき位相差板の位相差Δを決定するので、位相差板の位相差公差や光軸方位精度を考慮しても、所望の光量Ａを得ることができる出力モニタ用光学系を提供することができる。
本発明に係る請求項５記載の発明では、位相差板と偏光ビームスプリッタとを貼り合わせ、一体化したので、光ピックアップ装置を組み立てる際の部品点数を低減し、組み立てを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る出射光モニタ用光学系を適用した光ピックアップ装置の構成を示す図。
【図２】直線偏光の偏波面と位相差板の光軸とのなす角θと、位相差板における位相差Δとの変化による偏光ビームスプリッタにおける透過光量の変化を示す図。
【図３】透過光量Ａとレーザダイオード出射光との比率を示した図。
【図４】位相差板と偏光ビームスプリッタとを貼り合わせ、一体化した光学部品を示す図。
【図５】偏光ビームスプリッタの偏光分離膜特性を示す図。
【図６】（ａ）は偏光ビームスプリッタの偏光分離膜特性を示す図、（ｂ）は従来の出力モニタ用光学系の構成を示す図。
【図７】従来の出力モニタ用光学系の構成を示す図。
【符号の説明】
１　光源
２　位相差板
３　偏光ビームスプリッタ（偏光分離手段）
４　出力モニタ用光検出器
５　光ディスク
６　集光レンズ
７　光検出器
８　λ／４板

Claims (5)

1. 光ピックアップ装置の光源の出射光量をモニタするための光学系装置において、
   位相差Δが０°＜Δ＜１８０°若しくは１８０°＜Δ＜３６０°であって、かつ、光源から出射した直線偏光の偏波面と約＋４５°又は約−４５°の光軸方位で配置された位相差板と、
   前記光源から出射したレーザ光の進行方向に垂直な第１の偏光成分の大部分を反射し、該第１の偏光成分と直交する第２の偏光成分の大部分を透過する偏光分離手段とを備えたことを特徴とする出力モニタ用光学系。
2. 前記偏光分離手段における第２の偏光成分の透過光量Ａ、前記位相差板の位相差Δ、前記偏光分離手段の第２の偏光成分の透過率Ｔ、該位相差板の光軸と入射光の偏波面とのなす角θとの関係
   Ａ＝４Ｔ　ｓｉｎ^２θ　ｃｏｓ　^２θ　ｓｉｎ　^２（Δ／２）
   に基づき、前記位相差板の位相差Δを決定したことを特徴とする請求項１記載の出力モニタ用光学系。
3. 前記位相差板の光軸と入射光の偏波面とのなす角θを約＋４５°若しくは約−４５°とし、光源から出射したレーザ光光量と、該偏光分離手段における第２の偏光成分の透過光量Ａとの必要とする比に応じて前記位相差板の位相差Δを設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の出力モニタ用光学系。
4. 前記第２偏光成分の透過率Ｔが約９９％、位相差板の光軸と入射光の偏波面とのなす角θが約＋４５°若しくは約−４５°、光源から出射したレーザ光光量と、該偏光分離手段における第２の偏光成分の透過光量Ａとの比が１０％±２％としたとき、前記位相差板の位相差を３７．３°±３°に設定したことを特徴とする請求項１、２或いは３記載の出力モニタ用光学系。
5. 前記位相差板と前記偏光分離手段とを貼り合わせ、一体化したことを特徴とする請求項１〜４記載の出力モニタ用光学系に用いる光学部品。

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