JP2004118882A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ素子を並べて配置することにより光ピックアップ装置をコンパクト化すると共に、各レーザ素子からのレーザ光にダイバージョン効果を適正に導入し得る光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ１００は、レーザ素子１０２からのレーザ光（波長λ２）がコリメータレンズ１０７によって平行ビームとされる位置に配置されている。平板プリズム１０４の前面には、レーザ素子１０１からのレーザ光（波長λ１）のみを透過する波長選択膜が形成されている。さらに、平板プリズム１０４の裏面には反射型ホログラムが形成されている。かかるホログラム１０４ａは、レーザ素子１０１からのレーザ光（波長λ１）がコリメータレンズ１０７にて平行ビームとされるように、当該レーザ光の拡散度合を調整し得るパラメータにて形成されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に、複数波長のレーザ光を発して情報を記録および／もしくは再生する光ピックアップ装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンパクトディスク（ＣＤ）とデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）の両方を互換再生できる光ピックアップ装置においては、波長の異なる２つの半導体レーザが光ピックアップ装置内に配備されている。図５に、かかる光ピックアップ装置の光学系を示す。
【０００３】
図において、２０１はＣＤ再生用のレーザ光を出射する半導体レーザ、２０２はＤＶＤ再生用のレーザ光を出射する半導体レーザ、２０３、２０４はレーザ光の拡散度合を調整するダイバージョンレンズ、２０５はハーフミラー、２０６は偏光ビームスプリッタ、２０７はλ／４板、２０８はコリメータレンズ、２０９は反射ミラー、２１０は対物レンズ、２１１はシリンドリカルレンズ、２１２は光検出器である。
【０００４】
半導体レーザ２０１、２０２から出射されたレーザ光は、それぞれダイバージョンレンズ２０３、２０４にて拡散度合が調整された後、ハーフミラー２０５にて反射または透過される。ここで、半導体レーザ２０１、２０２は、ハーフミラー２０５で反射または透過された２つのレーザ光の光軸が一致するように、それぞれの配置が調整されている。
【０００５】
しかして、ハーフミラー２０５で反射または透過されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２０６を透過した後、λ／４板２０７にて円偏光に変換される。そして、コリメータレンズ２０８にて平行ビームとされた後、反射ミラー２０９にてディスク側に反射され、対物レンズ２１０にてディスク上に収束される。
【０００６】
ディスクからの反射光は、上記の光路を逆行し、λ／４板２０７にて上記入射時の偏光方向に直行する直線偏光に変換される。これにより、反射光は偏光ビームスプリッタ２０６により全反射される。そして、シリンドリカルレンズ２１１によって一方向のみに収束作用を受け、その後、光検出器２１２上に収束される。ここで、シリンドリカルレンズ２１１は、周知の非点収差法によってフォーカス制御を行うためのものである。したがって、光検出器２１２は、反射光を受光するための４分割センサを備えている。
【０００７】
上記において、ダイバージョンレンズ２０３、２０４は、半導体レーザ２０１、２０２からのレーザ光が、それぞれコリメータレンズ２０８によって平行ビームとされるように、各レーザ光の拡散度合を調整するものである。すなわち、ダイバージョンレンズ２０３、２０４は、コリメータレンズ２０８の収束作用を考慮して、その拡散作用のパラメータが設定されている。
【０００８】
かかる光ピックアップ装置では、ハーフミラー２０５以降の光学系を２つの波長のレーザ光にて共用することができるから、部品点数およびコストの削減を図ることができる。しかしながら、異なる波長のレーザ光を出射する半導体レーザを別々に２個配することから、それぞれの半導体レーザの配置スペースを確保しなければならず、このため、光ピックアップ装置の外形寸法が、その分だけ大きくなってしまうとの問題が生じる。
【０００９】
そこで、波長の異なるレーザ光を出射する２つのレーザ素子を並べて配置した、いわゆる２波長レーザを用いるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この発明では、それぞれのレーザ素子から出射される互いに平行なレーザ光の光軸を、ビーム合致光学素子（立ち上げミラー）にて一致させるといった構成上の改良が施されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１６３８３６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる発明を採用した場合、２つのレーザ光の出射光軸が互いに接近しているため、各レーザ光に対応付けて２つのダイバージョンレンズをそれぞれ個別に配置することができなくなる。すなわち、一方のレーザ光に対してダイバージョンレンズを配置すると、両レーザ光の光軸が接近しているがために、当該ダイバージョンレンズに他方のレーザ光が同時に入射する。かかる問題は、ダイバージョンレンズの半径寸法をレーザ光の光軸間距離よりも小さくすることにより解決できるが、ダイバージョンレンズの小型化には限界があり、また、光軸間距離を大きくすると、半導体レーザやビーム合致光学素子（立ち上げミラー）の形状が大型化するとの問題が生じてしまう。
【００１２】
そこで本発明は、レーザ素子を並べて配置することにより外形寸法の小型化を図ると共に、シリンドリカルレンズや対物レンズ等の光学系を共用しながら、上記ダイバージョンレンズによる効果を適正に導入し得る光ピックアップ装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み本発明は、それぞれ以下の特徴を有する。
【００１４】
請求項１の発明は、波長の異なる互いに平行なレーザ光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ光の光軸を一致させる光軸整合手段と、前記複数のレーザ光のうち所定の波長のレーザ光のみに拡散または収束作用を及ぼす調整手段とを備え、前記調整手段は、他の光学素子の作用と相俟って、前記各レーザ光が所定の焦点距離を有するように、その拡散または収束作用の度合いが調整されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記光軸整合手段は、前記複数のレーザ光のうち所定のレーザ光のみを透過すると共に他のレーザ光を反射する第１の面と、当該第１の面を透過したレーザ光を反射して当該レーザ光を前記第１の面に導く第２の面とを有するプリズム手段を備え、前記調整手段は、当該プリズム手段の前記第２の面に配備されると共に前記第１の面を透過したレーザ光に拡散または収束作用を及ぼす光学手段を含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の面を透過したレーザ光に拡散または収束作用を及ぼす光学手段は、前記第２の面に形成されたホログラムによって構成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の面には、所定波長のレーザ光のみを透過する波長選択膜が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかに記載の光ピックアップ装置において、前記光軸整合手段は、前記複数のレーザ光のうち所定のレーザ光のみを透過すると共に他のレーザ光を反射する第１の面と、当該第１の面を透過したレーザ光を反射して当該レーザ光を前記第１の面に導く第２の面とを有するプリズム手段を備え、前記調整手段は、当該プリズム手段の前記第１の面によって反射されるレーザ光に拡散または収束作用を及ぼす光学手段を含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項５に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の面によって反射されるレーザ光に拡散または収束作用を及ぼす光学手段は、当該反射されるレーザ光のみに選択的に拡散または収束作用を及ぼす波長選択性の回折格子手段によって構成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。
【００２１】
ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２３】
まず、図１に実施の形態に係るピックアップ装置の光学系を示す。図において、１００は半導体レーザ、１０１は波長λ１のレーザ光を出射するレーザ素子、１０２は波長λ２のレーザ光を出射する半導体レーザ、１０３は三角プリズム、１０４は三角プリズム１０３の裏面にその上面が密着するようにして配された平板プリズム、１０５は波長λ１にレーザ光のみ偏光面を９０°回転させる波長選択性λ／２板、１０６は偏光ビームスプリッタ、１０７はλ／４板、１０８はコリメータレンズ、１０９は反射ミラー、１１０は対物レンズ、１１１はシリンドリカルレンズ、１１２は光検出器である。
【００２４】
上記三角プリズム１０３と平板プリズム１０４とは、互いに屈折率の異なる光透過性材料によって形成されている。また、三角プリズム１０３の裏面には、λ１の波長のレーザ光を透過し、λ２に波長のレーザ光を反射する偏光膜１０３ａが形成されている。すなわち、レーザ素子１０１と１０２は、それぞれから出射されるレーザ光の偏光面が互いに直交するように配置されており、このうちレーザ素子１０１からのレーザ光の偏光面が偏光膜１０３ａの偏光面に平行となっている。
【００２５】
さらに、平板プリズム１０４の裏面には、レーザ光の拡散度合の調整効果（以下、「ダイバージョン効果」という）を生じるホログラム１０４ａが形成されており、更に、その上に反射膜１０４ｂが形成されている。
【００２６】
なお、ダイバージョン効果を有する反射型ホログラムについては、たとえば株式会社新技術コミュニケーションズ社発行、雑誌「Ｏ　ｐｌｕｓ　Ｅ」１９９６年５月号に記載の技術を用いて形成できる。ホログラムのパターンおよびピッチを調整することにより、レーザ光に拡散作用または収束作用を導入することができる。
【００２７】
平板プリズム１０４の厚みは、図１に示す如く、平板プリズム１０４を透過したλ１のレーザ光の光軸と、三角プリズム１０３の裏面にて反射されたλ２のレーザ光の光軸が、当該三角プリズム１０３の裏面の反射点（λ２のレーザ光が反射される位置）において一致するような厚みに設定されている。また、平板プリズム１０４の裏面のホログラム１０４は、平板プリズム１０４に入射したλ１のレーザ光の光軸位置に形成されている。
【００２８】
図１の光学系において、レーザ素子１０１から出射されたレーザ光は、ホログラム１０４ａにて拡散度合が調整された後、三角プリズム１０３を介して波長選択性λ／２板１０５に入射され、偏光面が９０°回転される。これにより、レーザ素子１０１からのレーザ光の偏光面は、レーザ素子１０２からのレーザ光の偏光面に一致する。しかる後、レーザ素子１０１からのレーザ光は偏光ビームスプリッタ１０６に入射する。
【００２９】
他方、レーザ素子１０２から出射されたレーザ光は、ホログラム１０４ａにて拡散度合が調整されることなく、且つ、波長選択性λ／２板１０５により偏光面が回転されることなく、三角プリズム１０３と波長選択性λ／２板１０５を介して、偏光ビームスプリッタ１０６に入射される。
【００３０】
しかして、偏光ビームスプリッタ１０６に入射された各レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０６を透過した後、λ／４板１０７にて円偏光に変換される。そして、コリメータレンズ１０８にて平行ビームとされた後、反射ミラー１０９にてディスク側に反射され、対物レンズ１１０にてディスク上に収束される。
【００３１】
ディスクからの反射光は、上記の光路を逆行し、λ／４板１０７にて上記入射時の偏光方向に直行する直線偏光に変換される。これにより、反射光は偏光ビームスプリッタ１０６により全反射される。そして、シリンドリカルレンズ１１１によって一方向のみに収束作用を受け、その後、光検出器１１２上に収束される。
【００３２】
上記において、半導体レーザ１００は、レーザ素子１０２からのレーザ光（波長λ２）がコリメータレンズ１０８によって平行ビームとされる位置に配置されている。したがって、ホログラム１０４ａは、レーザ素子１０１からのレーザ光（波長λ１）がコリメータレンズ１０８にて平行ビームとされるように、当該レーザ光の拡散度合を調整し得るパラメータにて形成されている。
【００３３】
しかして、レーザ素子１０１、１０２からの各レーザ光は、同一の光軸にてコリメータレンズ１０８に入射すると共に、両レーザ光ともコリメータレンズ１０８によって平行ビームとされるようになる。これにより、ディスクの記録面上に適正に各レーザ光を収束させることができ、よって、円滑な記録再生動作を実現することができるようになる。
【００３４】
以上のように本実施の形態によれば、偏光膜１０３ａとホログラム１０４ａを形成するといった簡素な構成の追加により、２波長レーザからのレーザ光にダイバージョン効果を適正に導入することができる。よって、上記従来のピックアップ装置に比べ、光ピックアップ装置本体の形状を、飛躍的にコンパクト化することができる。
【００３５】
図２に、他の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。本実施の形態では、それぞれのレーザ光の偏光面が一致するようにレーザ素子１０１、１０２を配置する。そして、レーザ素子１０１からのレーザ光の偏光面のみを波長選択性λ／２板１２０によって９０°回転させる。三角プリズム１０３の裏面に形成された偏光膜１０３ａは、上記第１の実施の形態と同様、レーザ素子１０１からのレーザ光のみを透過するように形成されている。すなわち、レーザ素子１０１からのレーザ光は、波長選択性λ／２板１２０によって偏光面が９０°回転されることにより、その偏光面が偏光膜１０３ａの偏光面に一致する。これにより、レーザ素子１０１、１０２から出射されるレーザ光のうち、レーザ素子１０１からのレーザ光のみが、三角プリズム１０３の裏面を透過し、上記と同様にして、ダイバージョン効果を受ける。
【００３６】
なお、図２に示す光学系のうち、上述したレーザ素子１０１、１０２の配置および波長選択性λ／２板１２０以外の構成は、上記図１の光学系と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００３７】
図３に、さらに他の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。本実施の形態では、波長選択性ホログラム素子１３０を配し、レーザ素子１０２からのレーザ光（波長λ２）にのみ、ダイバージョン効果を導入するものである。
【００３８】
ここで、波長選択性ホログラム素子１３０は、レーザ素子１０２からのレーザ光（波長λ２）にのみ回折格子として機能するホログラムパターンを有する。かかるホログラムパターンは、レーザ素子１０２からのレーザ光（波長λ２）がコリメータレンズ１０８により平行ビームとされるように、当該レーザ光の拡散度合を調整し得るパラメータにて形成されている。
【００３９】
また、ホログラム１０４ａは、上記の実施形態（図１、図２）と同様、レーザ素子１０１からのレーザ光（波長λ１）がコリメータレンズ１０８にて平行ビームとされるように、当該レーザ光の拡散度合を調整し得るパラメータにて形成されている。その他の構成は、上記図１、図２の光学系と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態によれば、レーザ素子１０１からのレーザ光（波長λ１）のみならずレーザ素子１０２からのレーザ光（波長λ２）にもダイバージョン効果を導入することができる。よって、半導体レーザ１００の配置およびコリメータレンズ１０８の特性パラメータに自由度を持たせることができ、ピックアップ装置の小型化および設計の簡易化を図ることができる。
【００４１】
図４に、さらに他の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。上記実施の形態では、２つのレーザ素子１０１、１０２を配するものであったが、本実施の形態では、波長の異なる３つのレーザ素子を有する半導体レーザを用いている。
【００４２】
図４の光学系において、レーザ素子１５１、１５２、１５３は、そこから出射されるレーザ光の偏光面が互いに一致するようにして、半導体レーザ１５０に配されている。
【００４３】
これら各レーザ光のうち、レーザ素子１５１からのレーザ光（波長λ１）は、波長選択性λ／２板１５４によって偏光面が９０°回転される。これにより、かかるレーザ光（波長λ１）のみが、ホログラム１５６ａに導かれ、これによってダイバージョン効果を受ける。かかる、かかるレーザ光（波長λ１）は、上記と同様、平板プリズム１５６の作用によって、レーザ素子１５２からのレーザ光（波長λ２）と光軸が一致するよう調製される。
【００４４】
レーザ素子１５２からのレーザ光（波長λ２）は、波長選択性λ／２板１５７によって偏光面が９０°回転される。これにより、上記光軸が一致されたレーザ素子１５１からのレーザ光（波長λ１）と偏光面が一致する。このようにして偏光面が一致された２つのレーザ光（波長λ１、λ２）は、偏光プリズム１５８の偏光面１５８ａを透過し、反射面１５８ｂによって下方向に反射される。そして、三角プリズム１５９の偏光膜１５９によって反射され、波長選択性λ／２板１６１および波長選択性ホログラム素子１６２に導かれる。
【００４５】
ここで、波長選択性λ／２板１６１は、波長λ１のレーザ光のみその偏光面を９０°回転させる。また、波長選択性ホログラム素子１６２は、波長λ２のレーザ光のみにダイバージョン効果を及ぼすホログラムパターンを有する。よって、上記偏光膜１５９ａにて反射された２つのレーザ光（波長λ１、λ２）は、波長選択性λ／２板１６１によっては偏光面が回転されず、そのままこれを透過する。また、２つのレーザ光のうち、レーザ素子１５２からのレーザ光（波長λ２）のみが、波長選択性ホログラム素子１６２によってダイバージョン効果を受ける。
【００４６】
他方、これら２つのレーザ光（波長λ１、λ２）と偏光面が直交する、レーザ素子１５３からのレーザ光（波長λ３）は、偏光プリズム１５８の偏光面１５８ａによって下方向に反射される。かかるレーザ光（波長λ３）は、三角プリズム１５９の裏面に形成された偏光膜１５９を透過し、ホログラム１６０ａによってダイバージョン効果を受ける。
【００４７】
このようにしてダイバージョン効果を受けたレーザ光（波長λ３）は、反射膜１６０ｂによって反射され、三角プリズム１５９へと導かれる。しかして、かかるレーザ光（波長λ３）は、上記偏光プリズム１５８の反射面１５８ｂによって反射された２つのレーザ光（波長λ１、λ２）と光軸が一致される。さらに、かかるレーザ光（波長λ３）は、波長選択性λ／２板１６１によって偏光面が９０°回転される。これにより、上記２つのレーザ光（波長λ１、λ２）と偏光面が一致される。
【００４８】
以上のようにしてダイバージョン効果を受けた３つのレーザ光（波長λ１、λ２、λ３）は、何れも偏光ビームスプリッタ１０６を透過する。そして、上記と同様、ディスク上に収束され、また、その反射光が光検出器１１２に導かれる。
【００４９】
本実施の形態によれば、３つのレーザ素子１５１、１５２、１５３からのレーザ光の光軸を一致させることができると共に、ホログラム１５６ａ、１６０ａおよび波長選択性ホログラム素子１６２によって、これら３つのレーザ光にダイバージョン効果を導入することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態は、３つレーザ素子を配するものであったが、偏光プリズム１５８、三角プリズム１５９および平板プリズム１６０の組合せを適宜配すれば、４つ以上のレーザ素子からのレーザ光に対する光軸あわせおよびダイバージョン効果の導入を行うこともできる。
【００５１】
以上、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態では、波長選択性ホログラム素子１３０を三角プリズム１０３の後段位置に配したが、三角プリズム１０３の前段位置に配するようにしても良い。同様に、ホログラム１０４ａを三角プリズム１０３の裏面に配し、当該裏面にて反射されるレーザ光にダイバージョン効果を導入するようにしても良い。
【００５２】
本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、コンパクトな形状にてダイバージョン効果を適正に導入し得る複数波長の光ピックアップ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図
【図２】他の実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図
【図３】更に他の実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図
【図４】更に他の実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図
【図５】従来例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図
【符号の説明】
１００　　半導体レーザ
１０１　　レーザ素子
１０２　　レーザ素子
１０３　　三角プリズム
１０３ａ　偏光膜
１０４　　平板プリズム
１０４ａ　ホログラム
１０４ｂ　反射膜
１０５　　波長選択性λ／２板
１０８　　コリメータレンズ
１２０　　波長選択性λ／２板
１３０　　波長選択性ホログラム素子
１５０　　半導体レーザ
１５１　　レーザ素子
１５２　　レーザ素子
１５３　　レーザ素子
１５４　　波長選択性λ／２板
１５５　　三角プリズム
１５５ａ　偏光膜
１５６　　平板プリズム
１５６ａ　ホログラム
１５６ｂ　反射膜
１５７　　波長選択性λ／２板
１５８　　偏光プリズム
１５９　　三角プリズム
１５９ａ　偏光膜
１６０　　平板プリズム
１６０ａ　ホログラム
１６０ｂ　反射膜

Claims (6)

1. 波長の異なる互いに平行なレーザ光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ光の光軸を一致させる光軸整合手段と、前記複数のレーザ光のうち所定の波長のレーザ光のみに拡散または収束作用を及ぼす調整手段とを備え、
   前記調整手段は、他の光学素子の作用と相俟って、前記各レーザ光が所定の焦点距離を有するように、その拡散または収束作用の度合いが調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１において、
   前記光軸整合手段は、前記複数のレーザ光のうち所定のレーザ光のみを透過すると共に他のレーザ光を反射する第１の面と、当該第１の面を透過したレーザ光を反射して当該レーザ光を前記第１の面に導く第２の面とを有するプリズム手段を備え、
   前記調整手段は、当該プリズム手段の前記第２の面に配備されると共に前記第１の面を透過したレーザ光に拡散または収束作用を及ぼす光学手段を含む、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項２において、
   前記第１の面を透過したレーザ光に拡散または収束作用を及ぼす光学手段は、前記第２の面に形成されたホログラムによって構成されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項２または３において、
   前記第１の面には、所定波長のレーザ光のみを透過する波長選択膜が形成されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１ないし４の何れかにおいて、
   前記光軸整合手段は、前記複数のレーザ光のうち所定のレーザ光のみを透過すると共に他のレーザ光を反射する第１の面と、当該第１の面を透過したレーザ光を反射して当該レーザ光を前記第１の面に導く第２の面とを有するプリズム手段を備え、
   前記調整手段は、当該プリズム手段の前記第１の面によって反射されるレーザ光に拡散または収束作用を及ぼす光学手段を含む、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項５において、
   前記第１の面によって反射されるレーザ光に拡散または収束作用を及ぼす光学手段は、
   当該反射されるレーザ光のみに選択的に拡散または収束作用を及ぼす波長選択性のホログラムによって構成されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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