JP2004171629A

JP2004171629A - Optical pickup device

Info

Publication number: JP2004171629A
Application number: JP2002333664A
Authority: JP
Inventors: Shiyouhei Kobayashi; 章兵小林
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP4121835B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pickup device with the reduced number of parts while having functions to roundly shape a cross-section of a light beam and correct aberrations. <P>SOLUTION: An optical pickup device 100 comprises a semiconductor laser 102 for emitting a divergent light beam having an elliptic cross-section; a collimating lens 104 for converting the divergent light beam into a parallel light beam; a variable shape mirror 106 for reflecting the light beam so as to correct spherical aberrations caused on an optical disk 110; an objective lens 108 for converging the light beam; a beam shaping part 120 for shaping the elliptic cross-section of the parallel light beam from the collimating lens 104 into an approximately circular cross-section to direct the parallel light beam toward the variable shape mirror 106 and direct the light beam reflected from the variable shape mirror 106 toward the objective lens 108; a beam splitter 114 for separating the light beams directed and returned to/from the optical disk 110; and an optical detector 118 for detecting the separated light beams. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、収差補正素子を有する光記録／再生用の光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層の情報記録層を有する記録媒体用の光ピックアップ装置では、光ビームが集光される情報記録層の切り換えに伴って、光ビームが集光される情報記録層に対するカバー層の厚さが変わることにより発生する球面収差を補正する必要がある。
【０００３】
また、単層の記録媒体用の光ピックアップ装置であっても、高記録密度化のために短い波長の光と開口数の大きい対物レンズとを用いる次世代の光ピックアップ装置では、フォーカス調整の際に球面収差の補正が必要である。例えば、５００ｎｍ以下の波長の光を発する光源と、０．７以上の開口数を持つ対物レンズとを有する光ピックアップ装置では、球面収差の補正は必須である。
【０００４】
特許第２５０２８８４号公報は、多層の情報記録層を有する記録媒体に対応するために収差補正機能を有する光ピックアップ装置を開示している。この光ピックアップ装置は、楕円形の断面の発散光ビームを射出するレーザーダイオードと、レーザーダイオードからの発散光ビームを平行光ビームに変えるレンズと、楕円形の光ビームを円形の光ビームに変える円形化プリズム等のサーキュラライザと、波面変換する多重データ面収差補償器と、光ビームを光記録媒体の複数の記録面のひとつに収束する合焦レンズとを有している。
【０００５】
サーキュラライザは、合焦レンズのＮＡをフルに利用し、レーザーダイオードから射出される光ビームの利用効率を向上させるために、光ビームの断面を円形に変える。
【０００６】
収差補償器は、例えば、偏光ビームスプリッターと四分の一波長板と電気制御式の変形可能ミラーとで構成される。偏光ビームスプリッターに入射した光ビームは、その後、四分の一波長板を通り、変形可能ミラーに入射し、変形可能ミラーは、光ビームが収束される記録面上で発生する球面収差を打ち消すように波面変換する。変形可能ミラーで反射された光ビームは、再び四分の一波長板を通り、偏光ビームスプリッターにより合焦レンズに方向付けされる。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２５０２８８４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した光ピックアップは、サーキュラライザである円形化プリズムや、収差補償器を構成する偏光ビームスプリッターと四分の一波長板と電気制御式の変形可能ミラーとを含んでいるため、部品点数が多い。
【０００９】
本発明の目的は、光ビームの断面を円形に整形する機能と収差を補正する機能とを有しながらも部品点数の少ない光ピックアップ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップ装置は、断面が楕円形の発散光ビームを射出する半導体レーザーと、半導体レーザーからの発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメーターと、光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラーと、光ビームを光ディスクに収束する対物レンズと、コリメーターからの平行光ビームをその楕円形の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラーに方向付けるとともに、可変形状ミラーで反射された光ビームを対物レンズに方向付けるビーム整形部と、光ディスクに向かう光ビームと光ディスクから戻る光ビームとを分離するビーム分離素子と、ビーム分離素子で分離された光ディスクから戻る光ビームを検出する光検出器とを有している。
【００１１】
ビーム整形部は、コリメーターからの断面が楕円形の光ビームを屈折して断面が略円形の光ビームに変える平面を有するビーム整形プリズムと、コリメーターからの光ビームが入射するビーム整形プリズムの平面に設けられた偏光膜と、ビーム整形プリズムと可変形状ミラーの間に配置された１／４波長板とを含んでおり、偏光膜はＰ偏光を透過しＳ偏光を反射し、半導体レーザーは偏光膜に対してＰ偏光のビームを射出する。
【００１２】
好ましくは、対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸は互いに平行である。このため、ビーム整形プリズムは、光ビームが通過する第一平面と第二平面と第三平面とを有しており、第一平面はコリメーターからの平行光ビームが入射する平面であり、第三平面は対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸とに直交しており、第一平面と第二平面の成す角は９０度である。これにより、コリメーターからの光ビームは、第一平面で屈折され、第二平面で反射され、第三平面を透過して、可変形状ミラーに向かい、可変形状ミラーで反射された光ビームは、第三平面を透過し、第二平面で反射され、第一平面に設けられた偏光膜で反射され、第三平面を透過して、対物レンズに向かう。
【００１３】
更に好ましくは、対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸は互いに平行であり、更に対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸は共にコリメータからの光ビームの光軸に直交している。このため、ビーム整形プリズムは、光ビームが通過する第一平面と第二平面と第三平面と第四平面とを有しており、第一平面はコリメーターからの平行光ビームが入射する面であり、第三平面は可変形状ミラーの光軸に直交しており、第一平面に対するコリメーターからの光ビームの入射角と屈折角をそれぞれθ１とθ２、第四平面から第一平面に向かう第一平面における光ビームの入射角と屈折角をそれぞれθ５とθ６とするとき、第一平面と第二平面の成す角は（θ１＋θ２）／２＋４５度、第一平面と第四平面の成す角は（θ２＋θ５）／２度であり、更にθ１＋θ６＝９０度であり、偏光膜は基本的にＳ偏光を反射するが、小さい入射角をもって入射するＳ偏光は透過する。これにより、コリメーターからの光ビームは、第一平面で屈折され、第二平面で反射され、第三平面を透過して、可変形状ミラーに向かい、可変形状ミラーで反射された光ビームは、第三平面を透過し、第二平面で反射され、第一平面に設けられた偏光膜で反射され、第四平面で反射され、第一平面で屈折されて、対物レンズに向かう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
第一実施形態
本実施形態の光ピックアップ装置の概略的な構成を図１に示す。
【００１６】
図１に示されるように、本実施形態の光ピックアップ装置１００は、断面が楕円形の発散光ビームを射出する半導体レーザー１０２と、半導体レーザー１０２からの発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメートレンズ１０４と、光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラー１０６と、光ビームを光ディスク１１０に収束する対物レンズ１０８と、コリメートレンズ１０４からの平行光ビームをその楕円形の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラー１０６に方向付けるとともに、可変形状ミラー１０６で反射された光ビームを対物レンズに方向付けるビーム整形部１２０と、光ディスク１１０に向かう光ビームと光ディスク１１０から戻る光ビームとを分離するビームスプリッター１１４と、ビームスプリッター１１４で分離された光ディスク１１０から戻る光ビームを検出する光検出器（フォトディテクタ）１１８とを有している。
【００１７】
例えば、これらの光学要素は、対物レンズ１０８を除いて、筐体１３０に収容されている。
【００１８】
ビーム整形部１２０は、コリメートレンズ１０４からの断面が楕円形の光ビームを屈折して断面が略円形の光ビームに変える平面１２２ａを有するビーム整形プリズム１２２と、コリメートレンズ１０４からの光ビームが入射するビーム整形プリズム１２２の平面１２２ａに設けられた偏光膜１２４と、ビーム整形プリズム１２２と可変形状ミラー１０６の間に配置された１／４波長板１２６とを有している。偏光膜１２４はＰ偏光を透過しＳ偏光を反射する。半導体レーザー１０２は偏光膜１２４に対してＰ偏光のビームを射出する。
【００１９】
ビーム整形プリズム１２２は、より詳しくは、光ビームが通過する三つの平面、第一平面１２２ａと第二平面１２２ｂと第三平面１２２ｃとを有している。第一平面１２２ａは、コリメートレンズ１０４からの光ビームが入射する平面であり、この第一平面１２２ａには偏光膜１２４が設けられている。第二平面１２２ｂは、可変形状ミラー１０６に向き合っており、この第二平面１２２ｂには、１／４波長板１２６が固定されている。第三平面１２２ｃは、対物レンズ１０８に向き合っている。
【００２０】
ビーム整形プリズム１２２の第一平面１２２ａはコリメートレンズ１０４の光軸に対して所定の角度（０°より大きく、９０°より小さい）を成している。本明細書において、コリメートレンズは回転対称な形状を有しており、コリメートレンズの光軸とは、その回転対称な形状に対する中心軸に一致する直線を言う。従って、第一平面１２２ａは、これに入射するコリメートレンズ１０４からの光ビームを屈折する。
【００２１】
第二平面１２２ｂは、第一平面１２２ａで屈折されたこの光ビームの軸に直交している。本明細書において、光ビームの軸とは、光ビームの主光線の軌跡あるいは軌道を言う。さらに、第二平面１２２ｂは可変形状ミラー１０６の光軸に直交している。本明細書において、可変形状ミラーの光軸とは、その反射面が平面であるときに、その平面に立てた法線に平行な直線を言う。
【００２２】
後に詳しく述べるように、可変形状ミラー１０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム１２２の第二平面１２２ｂを透過し、第一平面１２２ａに設けられた偏光膜１２４で反射され、第三平面１２２ｃに向かう。第三平面１２２ｃは、偏光膜１２４で反射された光ビームの軸に直交している。さらに、第三平面１２２ｃは対物レンズ１０８の光軸に直交するように配置されている。本明細書において、対物レンズは回転対称な形状を有しており、対物レンズの光軸とは、その回転対称な形状に対する回転軸に一致する直線を言う。
【００２３】
半導体レーザー１０２からは、楕円形の断面を有し、偏光膜１２４に対してＰ偏光の発散光ビームが射出される。半導体レーザー１０２から射出された発散光ビームは、ビームスプリッター１１４を透過し、コリメートレンズ１０４で平行光ビームに変えられる。
【００２４】
平行光ビームは、Ｐ偏光であるため偏光膜１２４を透過して、ビーム整形プリズム１２２の第一平面１２２ａに入射する。第一平面１２２ａに入射する光ビームは、楕円形の断面を有しており、第一平面１２２ａで屈折されることにより、略円形の断面を有する光ビームに変えられる。
【００２５】
第一平面１２２ａで屈折された光ビームは、第二平面１２２ｂを透過した後、１／４波長板１２６を透過して円偏光となり、可変形状ミラー１０６で反射される。可変形状ミラー１０６で反射された光ビームは、１／４波長板１２６を透過してＳ偏光となり、第二平面１２２ｂを透過してビーム整形プリズム１２２に再入射する。再入射した光ビームは、Ｓ偏光であるため、第一平面１２２ａに設けられた偏光膜１２４で反射される。偏光膜１２４で反射された光ビームは、第三平面１２２ｃを透過し、対物レンズ１０８に向かう。
【００２６】
ビーム整形プリズム１２２からの光ビームは、略円形の断面を有し、対物レンズ１０８によって、複数の記録層を有する光ディスク１１０の所定の記録層に収束される。光ディスク１１０の記録層に収束された光ビームは、記録層に記録されている情報に応じた変調を受けて反射される。
【００２７】
光ディスク１１０から戻る光ビームは、往路を逆行し、往路と同様に透過と反射と屈折の作用を受けてビームスプリッター１１４に達し、ビームスプリッター１１４によってその一部が反射されて往路から分離される。言い換えれば、光ディスク１１０からの光ビームはビームスプリッター１１４によって光ディスク１１０に向かう光ビームの光路から分離される。
【００２８】
往路から分離された光ビームはフォトディテクタ１１８で検出される。フォトディテクタ１１８は、記録層の情報に応じた変調を受けた光ビームの光強度を反映した電気信号を出力し、電気信号は情報の再生その他に利用される。
【００２９】
可変形状ミラー１０６は、光ディスク１１０の異なる記録層で対物レンズ１０８の集光スポットに発生する球面収差をキャンセルするように、その反射面を変形する。これにより光ビームは、所望の記録層に対して、球面収差が十分に小さく補正されて収束される。なお、可変形状ミラー１０６は、球面収差をキャンセルするとともに、異なる記録層への切換時に焦点位置を変化させるように、その反射面を変形してもよい。
【００３０】
ビーム整形プリズム１２２は、入射する光ビームの断面の楕円形の短軸方向の寸法を屈折作用によりβ倍することにより、断面が楕円形の光ビームを断面が略円形の光ビームに変える。断面が略円形の光ビームは、対物レンズ１０８の略瞳全体を照明する。その結果、対物レンズ１０８の実効的な開口数は大きく、光ビームは十分に小さいスポットに絞られる。
【００３１】
ビーム整形プリズム１２２の第一平面１２２ａに対するコリメートレンズ１０４からの光ビームの入射角は、整形する楕円光ビームの断面形状に応じて決まる。より詳しくは、光ビームの入射角は、光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するために必要な倍率βと、ビーム整形プリズム１２２の材料の屈折率ｎとに依存して決まる。
【００３２】
図１に示されるように、ビーム整形プリズム１２２の第一平面１２２ａにおける光ビームの入射角と屈折角をそれぞれθ１とθ２とする。第一平面１２２ａに対する光ビームの入射角θ１は、βとｎをパラメーターとして、次式により決まる。
【００３３】
【数１】

【００３４】
例えば、ｎ＝１．５、β＝２の場合、θ１＝６６．７１６度となる。また、スネルの法則より、θ２＝３７．７６１度となる。
【００３５】
変形時の可変形状ミラー１０６からの反射光ビームは、完全な平行光ビームではないため、ビーム整形プリズム１２２に再入射する際に、斜め入射による収差の発生がなるべく抑えられことが望ましい。
【００３６】
このため、前述したように、ビーム整形プリズム１２２の第二平面１２２ｂは、第一平面１２２ａで屈折された光ビームの軸に直交しており、可変形状ミラー１０６の光軸はビーム整形プリズム１２２の第二平面１２２ｂに直交している。
【００３７】
これにより、第一平面１２２ａで屈折された光ビームは、第二平面１２２ｂに垂直に入射するので、第二平面１２２ｂを透過する際に、その方向の変更を受けない。また、第二平面１２２ｂを透過した光ビームは、非変形時の可変形状ミラー１０６の反射面に対して垂直に入射するため、可変形状ミラー１０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム１２２の第二平面１２２ｂに対して最小の入射角で入射する。
【００３８】
同様のことは対物レンズ１０８に対しても言える。つまり、光ディスク１１０から対物レンズ１０８を通りビーム整形プリズム１２２に再入射する光ビームについても、斜め入射による収差の発生がなるべく抑えられことが望ましい。
【００３９】
このため、ビーム整形プリズム１２２の第三平面１２２ｃは、前述したように、偏光膜１２４で反射された光ビームの軸に直交しており、対物レンズ１０８の光軸はビーム整形プリズム１２２の第三平面１２２ｃに直交している。
【００４０】
これにより、偏光膜１２４で反射された光ビームは、第三平面１２２ｃに対して最小の入射角で入射するので、第三平面１２２ｃを透過する際に、その方向の変更を殆ど受けない。また、第三平面１２２ｃを透過した光ビームは、対物レンズ１０８に対して、対物レンズ１０８の光軸にほぼ平行に入射するため、光ディスク１１０で反射され対物レンズ１０８を透過した光ビームは、ビーム整形プリズム１２２の第三平面１２２ｃに対して最小の入射角で入射する。
【００４１】
その結果、光ビーム中の成分が、光学的境界面に斜めに入射することにより発生する不所望な収差が最小に抑えられている。
【００４２】
本実施形態の光ピックアップ装置１００では、ビーム整形部１２０は、コリメートレンズ１０４からの光ビームの断面を楕円形から略円形に整形することに加えて、光ビームを可変形状ミラーを経由させて対物レンズに導く働きをしているため、光ピックアップ装置の部品点数の低減に貢献している。少ない部品は、組立て調整を容易にするとともに、小型化にも寄与する。
【００４３】
本実施形態の光ピックアップ装置１００は様々に変形されてもよい。例えば、偏光膜１２４を半透膜に置き換えて、１／４波長板１２６を取り去ってもよい。この場合、半透膜による反射ロスで光ビームの利用率が低下するが、部品点数を更に減らすことができる。
【００４４】
第二実施形態
本実施形態の光ピックアップ装置の概略的な構成を図２に示す。
【００４５】
図２に示されるように、本実施形態の光ピックアップ装置２００は、断面が楕円の発散光ビームを射出する半導体レーザー２０２と、半導体レーザー２０２からの発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメートレンズ２０４と、光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラー２０６と、光ビームを光ディスク２１０に収束する対物レンズ２０８と、コリメートレンズ２０４からの平行光ビームをその楕円の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラー２０６に方向付けるとともに、可変形状ミラー２０６で反射された光ビームを対物レンズ２０８に方向付けるビーム整形部２２０と、光ディスク２１０に向かう光ビームと光ディスク２１０から戻る光ビームとを分離するビームスプリッター２１４と、ビームスプリッター２１４で分離された光ディスク２１０から戻る光ビームを検出する光検出器（フォトディテクタ）２１８とを有している。
【００４６】
例えば、可変形状ミラー２０６は筐体２３４に収容され、対物レンズ２０８を除く他の光学要素は筐体２３２に収容されている。
【００４７】
ビーム整形部２２０は、コリメートレンズ２０４からの断面が楕円形の光ビームを屈折して断面が略円形の光ビームに変える平面２２２ａを有するビーム整形プリズム２２２と、ビーム整形プリズム２２２の平面２２２ａに設けられた偏光膜２２４と、ビーム整形プリズム２２２と可変形状ミラー２０６の間に配置された１／４波長板２２６とを有している。偏光膜２２４はＰ偏光を透過しＳ偏光を反射する。半導体レーザー２０２は偏光膜２２４に対してＰ偏光のビームを射出する。
【００４８】
ビーム整形プリズム２２２は、より詳しくは、光ビームが通過する三つの平面、第一平面２２２ａと第二平面２２２ｂと第三平面２２２ｃとを有している。本明細書において、光ビームが通過する平面とは、そこに入射する光ビームを透過する面（屈折の有無を問わない）と、そこに入射する光ビームを反射する面とを言う。
【００４９】
第一平面２２２ａは、コリメートレンズ２０４からの光ビームが入射する平面であり、この第一平面２２２ａには偏光膜２２４が設けられている。第三平面２２２ｃは、可変形状ミラー２０６と対物レンズ２０８に向き合っており、第三平面２２２ｃのうち、可変形状ミラー２０６に向き合っている部分には１／４波長板２２６が固定されている。第二平面２２２ｂは、光ビームを第一平面２２２ａと第三平面２２２ｃの間で行き来させるために光ビームを反射する平面である。第一平面２２２ａと第二平面２２２ｂは９０度の角度を成している。
【００５０】
より詳しくは、第一平面２２２ａは、コリメートレンズ２０４の光軸に対して所定の角度（０度より大きく、９０度より小さい）を成している。従って、第一平面２２２ａは、これに入射するコリメートレンズ２０４からの光ビームを屈折する。
【００５１】
第三平面２２２ｃは、第一平面２２２ａで屈折され第二平面２２２ｂで反射された光ビームの軸に直交している。さらに、第三平面２２２ｃは、可変形状ミラー２０６の光軸に直交しているとともに、対物レンズ２０８の光軸にも直交している。従って、可変形状ミラー２０６の光軸Ａ_Ｍと対物レンズ２０８の光軸Ａ_Ｏは互いに平行である。
【００５２】
後に詳しく述べるように、可変形状ミラー２０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム２２２の第三平面２２２ｃを透過し、第二平面２２２ｂで反射され、第一平面２２２ａに設けられた偏光膜２２４で反射され、再び第三平面２２２ｃに向かう。第三平面２２２ｃは、偏光膜２２４で反射された光ビームの軸に対しても直交している。
【００５３】
半導体レーザー２０２からは、楕円形の断面を有し、偏光膜２２４に対してＰ偏光の発散光ビームが射出される。半導体レーザー２０２から射出された発散光ビームは、ビームスプリッター２１４を透過し、コリメートレンズ２０４で平行光ビームに変えられる。
【００５４】
平行光ビームは、Ｐ偏光であるため偏光膜２２４を透過して、ビーム整形プリズム２２２の第一平面２２２ａに入射する。第一平面２２２ａに入射する光ビームは、楕円形の断面を有しており、第一平面２２２ａで屈折されることにより、略円形の断面を有する光ビームに変えられる。
【００５５】
第一平面２２２ａで屈折され光ビームは、第二平面２２２ｂで反射され、第三平面２２２ｃを透過した後、１／４波長板２２６を透過して円偏光となり、可変形状ミラー２０６に向かう。
【００５６】
可変形状ミラー２０６は、対物レンズ２０８によって光ディスク２１０の特定の記録層に収束される光ビームのスポットにおける球面収差を最小に抑えるように、その反射面を変形する。つまり、可変形状ミラー２０６は、この後に対物レンズ２０８によって収束される光ビームのスポットでの球面収差が最小になるように、これに入射する光ビームを波面変換して反射する。
【００５７】
可変形状ミラー２０６で反射された光ビームは、１／４波長板２２６を透過してＳ偏光となり、第三平面２２２ｃを透過して、ビーム整形プリズム２２２に再入射する。再入射した光ビームは、Ｓ偏光であるため、第二平面２２２ｂで反射された後に、第一平面２２２ａに設けられた偏光膜２２４で反射される。つまり、光ビームはビーム整形プリズム２２２の内部で二回反射される。偏光膜２２４で反射された光ビームは、第三平面２２２ｃを透過し、対物レンズ２０８に向かう。
【００５８】
ビーム整形プリズム２２２からの光ビームは、対物レンズ２０８によって、複数の記録層を有する光ディスク２１０の所定の記録層に収束される。光ディスク２１０の記録層に収束された光ビームは、記録層に記録されている情報に応じた変調を受けて反射される。
【００５９】
光ディスク２１０から戻る光ビームは、往路を逆行し、往路と同様に透過と反射と屈折の作用を受けてビームスプリッター２１４に達し、ビームスプリッター２１４によってその一部が反射されて往路から分離される。言い換えれば、光ディスク２１０からの光ビームはビームスプリッター２１４によって光ディスク２１０に向かう光ビームの光路から分離される。
【００６０】
往路から分離された光ビームはフォトディテクタ２１８で検出される。フォトディテクタ２１８は、記録層の情報に応じた変調を受けた光ビームの光強度を反映した電気信号を出力し、電気信号は情報の再生その他に利用される。
【００６１】
ビーム整形プリズム２２２は、入射する光ビームの断面の楕円形の短軸方向の寸法を拡大することにより、断面が楕円形の光ビームを断面が略円形の光ビームに変える。断面が略円形の光ビームは、対物レンズ２０８の略瞳全体を照明する。その結果、対物レンズ２０８の実効的な開口数は大きく、光ビームは十分に小さいスポットに絞られる。
【００６２】
図２に示されるように、ビーム整形プリズム２２２の第一平面２２２ａにおけるコリメートレンズ２０４からの光ビームの入射角と屈折角をそれぞれθ１とθ２とする。第一平面２２２ａと第三平面２２２ｃの間を行き来する光ビームの第二平面２２２ｂにおける入射角と反射角は等しく、この角度をθ３とする。また、第一平面２２２ａに設けられた偏光膜２２４を経由して可変形状ミラー２０６と対物レンズ２０８の間を行き来するＳ偏光のビームの第一平面２２２ａにおける入射角と屈折角はθ２に等しい。
【００６３】
ビーム整形プリズム２２２の第一平面２２２ａに対するコリメートレンズ２０４からの光ビームの入射角θ１は、第一実施形態と同様、光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するために短軸方向の寸法を拡大する倍率βと、ビーム整形プリズム２２２の材料の屈折率ｎとに依存して決まる。すなわち、入射角θ１は（１）式に従って決まる。
【００６４】
可変形状ミラー２０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム２２２に入射して、第二平面２２２ｂと第一平面２２２ａで反射される。第二平面２２２ｂで反射された光ビームはその進行方向が１８０−２×θ３度変化する。同様に、第一平面２２２ａで反射された光ビームはその進行方向が１８０−２×θ２度変化する。結局、可変形状ミラー２０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム２２２の内部においてその進行方向を合計で３６０−２×（θ３＋θ２）度だけ変えて対物レンズ２０８に向かう。
【００６５】
前述したように、可変形状ミラー２０６の光軸と対物レンズ２０８の光軸は互いに平行である。従って、可変形状ミラー２０６で反射されビーム整形プリズム２２２を経由して対物レンズ２０８に向かう光ビームの進行方向の変化は１８０度に等しい。すなわち、３６０−２×（θ３＋θ２）＝１８０が成り立つ。従って、θ２とθ３は、θ２＋θ３＝９０を満足している。
【００６６】
また、簡単な幾何学的考察から分かるように、第一平面２２２ａと第二平面２２２ｂの成す角はθ２＋θ３に等しい。結局、ビーム整形プリズム２２２は第一平面２２２ａと第二平面２２２ｂの成す角が９０度である。
【００６７】
本実施形態の光ピックアップ装置２００では、第一実施形態と同様に、ビーム整形部２２０が、コリメートレンズ２０４からの光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するとともに、光ビームを可変形状ミラーを経由させて対物レンズに導くため、部品点数が少なくて済む。
【００６８】
これに加えて、可変形状ミラー２０６の光軸と対物レンズ２０８の光軸は共にビーム整形プリズム２２２の第三平面２２２ｃに直交している。このため、ビーム整形プリズム２２２に対する可変形状ミラー２０６の光軸と対物レンズ２０８の光軸の角度調整が容易に行なえる。これにより、光ピックアップ装置２００の組み立てと調整を容易に行なえる。
【００６９】
さらに、可変形状ミラー２０６と対物レンズ２０８を除く他の光学要素を収容した収容した筐体２３２は対物レンズ２０８の光軸に直交する面を有しており、筐体２３２のその面に直に、可変形状ミラー２０６を収容した筐体２３４が取り付けれられる。つまり、筐体２３４を取り付けるために、筐体２３２を斜めに加工する必要がない。従って、筐体２３２を容易に作製できるとともに、筐体２３２に対する筐体２３４の取り付けも容易に行なえる。
【００７０】
第三実施形態
本実施形態の光ピックアップ装置の概略的な構成を図３に示す。
【００７１】
図３に示されるように、本実施形態の光ピックアップ装置３００は、断面が楕円の発散光ビームを射出する半導体レーザー３０２と、半導体レーザー３０２からの発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメートレンズ３０４と、光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラー３０６と、光ビームを光ディスク３１０に収束する対物レンズ３０８と、コリメートレンズ３０４からの平行光ビームをその楕円の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラー３０６に方向付けるとともに、可変形状ミラー３０６で反射された光ビームを対物レンズ３０８に方向付けるビーム整形部３２０と、光ディスク３１０に向かう光ビームと光ディスク３１０から戻る光ビームとを分離するビームスプリッター３１４と、ビームスプリッター３１４で分離された光ディスク３１０から戻る光ビームを検出する光検出器（フォトディテクタ）３１８とを有している。
【００７２】
例えば、可変形状ミラー３０６は筐体３３４に収容され、対物レンズ３０８を除く他の光学要素は筐体３３２に収容されている。
【００７３】
ビーム整形部３２０は、コリメートレンズ３０４からの断面が楕円形の光ビームを屈折して断面が略円形の光ビームに変える平面３２２ａを有するビーム整形プリズム３２２と、ビーム整形プリズム３２２の平面３２２ａに設けられた偏光膜３２４と、ビーム整形プリズム３２２と可変形状ミラー３０６の間に配置された１／４波長板３２６とを有している。偏光膜３２４は、Ｐ偏光を透過し、基本的にＳ偏光を反射するが、特別に、小さい入射角をもって入射するＳ偏光は透過する。半導体レーザー３０２は偏光膜３２４に対してＰ偏光のビームを射出する。
【００７４】
ビーム整形プリズム３２２は、より詳しくは、光ビームが通過する四つの平面、第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂと第三平面３２２ｃと第四平面３２２ｄとを有している。
【００７５】
第一平面３２２ａは、コリメートレンズ３０４からの光ビームが入射する平面であるとともに、光ビームを対物レンズ３０８に方向付ける平面でもある。この第一平面３２２ａには偏光膜３２４が設けられている。第三平面３２２ｃは、可変形状ミラー３０６に向き合っており、この第三平面３２２ｃには１／４波長板３２６が固定されている。第二平面３２２ｂは、光ビームを第一平面３２２ａと第三平面３２２ｃの間で行き来させるために光ビームを反射する平面である。第四平面３２２ｄは、第一平面３２２ａからの光ビームを再び第一平面３２２ａに戻すために光ビームを反射する平面である。
【００７６】
より詳しくは、第一平面３２２ａは、コリメートレンズ３０４の光軸に対して所定の角度（０度より大きく、９０度より小さい）を成している。従って、第一平面３２２ａは、これに入射するコリメートレンズ３０４からの光ビームを屈折する。第一平面３２２ａは、また、対物レンズ３０８の光軸に対して所定の角度（０度より大きく、９０度より小さい）を成している。
【００７７】
第三平面３２２ｃは、第一平面３２２ａで屈折され第二平面３２２ｂで反射された光ビームの軸に直交している。さらに、第三平面３２２ｃは、可変形状ミラー３０６の光軸に直交している。
【００７８】
後に詳しく述べるように、可変形状ミラー３０６で反射された光ビームは、第三平面３２２ｃを透過し、第二平面３２２ｂで反射され、第一平面３２２ａに設けられた偏光膜３２４で反射され、第四平面３２２ｄで反射され、再び第一平面３２２ａに向かう。
【００７９】
半導体レーザー３０２は、楕円形の断面を有する発散光ビームが射出される。半導体レーザー３０２から射出された発散光ビームは、ビームスプリッター３１４を透過し、コリメートレンズ３０４で平行光ビームに変えられる。
【００８０】
半導体レーザー３０２から射出される光ビームは偏光膜３２４に対してＰ偏光であるため、平行光ビームは偏光膜３２４を透過して、ビーム整形プリズム３２２の第一平面３２２ａに入射する。第一平面３２２ａに入射する光ビームは、楕円形の断面を有しており、第一平面３２２ａで屈折されることにより、略円形の断面を有する光ビームに変えられる。
【００８１】
第一平面３２２ａで屈折され光ビームは、第二平面３２２ｂで反射され、第三平面３２２ｃを透過し、さらに１／４波長板３２６を透過して、可変形状ミラー３０６に向かう。
【００８２】
可変形状ミラー３０６は、対物レンズ３０８によって光ディスク３１０の特定の記録層に収束される光ビームのスポットにおける球面収差を最小に抑えるように、その反射面を変形する。つまり、可変形状ミラー３０６は、この後に対物レンズ３０８によって収束される光ビームのスポットでの球面収差が最小になるように、これに入射する光ビームを波面変換して反射する。
【００８３】
可変形状ミラー３０６で反射された光ビームは、１／４波長板３２６を透過し、第三平面３２２ｃを透過してビーム整形プリズム３２２に再入射し、第二平面３２２ｂで反射された後、第一平面３２２ａに向かう。
【００８４】
可変形状ミラー３０６を経由した後に第一平面３２２ａに入射する光ビームは、１／４波長板３２６を二回透過しているため、偏光膜３２４に対してＳ偏光になっており、従って、第一平面３２２ａに設けられた偏光膜３２４で反射される。偏光膜３２４で反射された光ビームは、第四平面３２２ｃで反射され、第一平面３２２ａでわずかに屈折され、対物レンズ３０８に向かう。
【００８５】
光ビームは、ビーム整形プリズム３２２の中から第一平面３２２ａを透過して対物レンズ３０８に向かう際に、わずかではあるが屈折されるため、その断面が楕円形に縮小される。可変形状ミラー３０６は、この変形を考慮して、縮小される文を見込んで、ビーム整形を行なうように波面変換するとより好適である。しかし、偏光膜３２４への入射角が十分に小さく選ばれており、屈折はわずかであり、屈折の際の収差の発生も小さいので、可変形状ミラー３０６の反射面を円形としてもよい。
【００８６】
ビーム整形プリズム３２２からの光ビームは、対物レンズ３０８によって、複数の記録層を有する光ディスク３１０の所定の記録層に収束される。光ディスク３１０の記録層に収束された光ビームは、記録層に記録されている情報に応じた変調を受けて反射される。
【００８７】
光ディスク３１０から戻る光ビームは、往路を逆行し、往路と同様に透過と反射と屈折の作用を受けてビームスプリッター３１４に達し、ビームスプリッター３１４によってその一部が反射されて往路から分離される。言い換えれば、光ディスク３１０からの光ビームはビームスプリッター３１４によって光ディスク３１０に向かう光ビームの光路から分離される。
【００８８】
往路から分離された光ビームはフォトディテクタ３１８で検出される。フォトディテクタ３１８は、記録層の情報に応じた変調を受けた光ビームの光強度を反映した電気信号を出力し、電気信号は情報の再生その他に利用される。
【００８９】
ビーム整形プリズム３２２は、入射する光ビームの断面の楕円形の短軸方向の寸法を拡大することにより、断面が楕円形の光ビームを断面が略円形の光ビームに変える。断面が略円形の光ビームは、対物レンズ３０８の略瞳全体を照明する。その結果、対物レンズ３０８の実効的な開口数は大きく、光ビームは十分に小さいスポットに絞られる。
【００９０】
図３に示されるように、コリメートレンズ３０４からの光ビームの第一平面３２２ａにおける入射角と屈折角をそれぞれθ１とθ２とする。第二平面３２２ｂにおける光ビームの入射角と反射角は等しく、これをθ３とする。同様に、第四平面３２２ｄにおける光ビームの入射角と反射角は等しく、これをθ４とする。さらに、第四平面３２２ｄからの光ビームの第一平面３２２ａにおける入射角と屈折角をそれぞれθ５とθ６とする。なお、第一平面３２２ａに設けられた偏光膜３２４を経由して可変形状ミラー３０６と対物レンズ３０８の間を行き来するＳ偏光のビームの第一平面３２２ａにおける入射角と屈折角はθ２に等しい。
【００９１】
ビーム整形プリズム３２２の第一平面３２２ａに対するコリメートレンズ３０４からの光ビームの入射角θ１は、第一実施形態と同様、光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するために短軸方向の寸法を拡大する倍率βと、ビーム整形プリズム３２２の材料の屈折率ｎとに依存して決まる。すなわち、入射角θ１は（１）式に従って決まる。
【００９２】
本実施形態の光ピックアップ装置３００においては、可変形状ミラー３０６の光軸Ａ_Ｍと対物レンズ３０８の光軸Ａ_Ｏは互いに平行である。さらに、可変形状ミラー３０６の光軸Ａ_Ｍと対物レンズ３０８の光軸Ａ_Ｏは共に半導体レーザー３０２の光軸Ａ_Ｌに直交している。
【００９３】
このため、ビーム整形プリズム３２２は、第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂの成す角が（θ１＋θ２）／２＋４５度であり、第一平面３２２ａと第四平面３２２ｄの成す角が（θ２＋θ５）／２度であり、θ１＋θ６＝９０度である。
【００９４】
この条件は、以下のようにして求められる。
【００９５】
コリメートレンズ３０４からビーム整形プリズム３２２の第一平面３２２ａに入射した光ビームは、第一平面３２２ａで屈折されることにより、その進行方向はθ１−θ２だけ変化する。その後、第二平面３２２ｂに入射した光ビームは、第二平面３２２ｂで反射されることにより、その進行方向は１８０度−２×θ３だけ変化する。
【００９６】
結局、コリメートレンズ３０４からビーム整形プリズム３２２に入射した光ビームは、ビーム整形プリズム３２２の内部においてその進行方向を合計でθ１−θ２＋１８０−２×θ３度だけ変えて可変形状ミラー３０６に向かう。
【００９７】
半導体レーザー３０２の光軸Ａ_Ｌと可変形状ミラー３０６の光軸Ａ_Ｍは直交しているため、θ１−θ２＋１８０−２×θ３＝９０である。第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂの成す角をαとする。α＝θ２＋θ３である。先の式中のθ３にθ３＝α−θ２を代入すると、α＝（θ１＋θ２）／２＋４５が得られる。
【００９８】
従って、半導体レーザー３０２の光軸Ａ_Ｌと可変形状ミラー３０６の光軸Ａ_Ｍが直交するために、ビーム整形プリズム３２２は、第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂの成す角αがα＝（θ１＋θ２）／２＋４５を満足している。
【００９９】
前述したように、θ１は、ビーム整形プリズム３２２の屈折率ｎとビーム整形の倍率βとから一意的に決まる。さらに、θ２はスネルの法則によりθ１から一意的に決まる。従って、αも一意的に決まる。例えば、ｎ＝１．５、β＝２に対して、θ１＝６６．７１６度、θ２＝３７．７６１度、α＝９７．２３９度と決まる。
【０１００】
第一平面３２２ａと第四平面３２２ｄの成す角をγとする。第四平面３２２ｄで反射された光ビームが第一平面３２２ａで屈折される際の進行方向の変化を考えると、言い換えれば、γを頂角とし、第四平面３２２ｄで反射され第一平面３２２ａに向かう光ビームの光路を底辺とする三角形を考えると、γ＝θ４＋θ５である。
【０１０１】
同様に、第一平面３２２ａで反射された光ビームが第四平面３２２ｄで反射される際の進行方向の変化を考えると、言い換えれば、γを頂角とし、第一平面３２２ａで反射され第四平面３２２ｄに向かう光ビームの光路を底辺とする三角形を考えると、γ＝θ２−θ４である。先の式を用いてθ４を消去すると、γ＝（θ２＋θ５）／２となる。
【０１０２】
また、半導体レーザー３０２の光軸Ａ_Ｌと対物レンズ３０８の光軸Ａ_Ｏとビーム整形プリズム３２２の第一面３２２ａとで囲まれる三角形を考えると、半導体レーザー３０２の光軸Ａ_Ｌと対物レンズ３０８の光軸Ａ_Ｏとの成す角はθ１＋θ６である。
【０１０３】
半導体レーザー３０２の光軸Ａ_Ｌと対物レンズ３０８の光軸Ａ_Ｏとが直交しているため、θ１＋θ６＝９０であり、さらに、ビーム整形プリズム３２２は、第一平面３２２ａと第四平面３２２ｄの成す角γがγ＝（θ２＋θ５）／２を満足している。
【０１０４】
θ６はθ１から一意的に決まり、θ５はスネルの法則によりθ６から一意的に決まる。
【０１０５】
結局、可変形状ミラー３０６の光軸Ａ_Ｍと対物レンズ３０８の光軸Ａ_Ｏとが共に半導体レーザー３０２の光軸Ａ_Ｌに直交する条件は、第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂの成す角αがα＝（θ１＋θ２）／２＋４５、第一平面３２２ａと第四平面３２２ｄの成す角γがγ＝（θ２＋θ５）／２、θ１＋θ６＝９０を満足していることである。
【０１０６】
前述したように、θ１は、ビーム整形プリズム３２２の屈折率ｎとビーム整形の倍率βとから一意的に決まる。さらに、θ２はスネルの法則によりθ１から一意的に決まる。従って、αも一意的に決まる。また、θ６はθ１から一意的に決まり、θ５はスネルの法則によりθ６から一意的に決まる。従って、γも一意的に決まる。
【０１０７】
例えば、ｎ＝１．５、β＝２に対して、θ１＝６６．７１６度、θ２＝３７．７６１度、α＝９７．２３９度と決まり、また、θ６＝２３．２８４度、θ５＝１５．２７９度、γ＝２６．５２０度と決まる。
【０１０８】
本実施形態の光ピックアップ装置３００では、第一実施形態と同様に、ビーム整形部３２０が、コリメートレンズ３０４からの光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するとともに、光ビームを可変形状ミラーを経由させて対物レンズに導くため、部品点数が少なくて済む。
【０１０９】
これに加えて、可変形状ミラー３０６の光軸Ａ_Ｍと対物レンズ３０８の光軸Ａ_Ｏとが共に半導体レーザー３０２の光軸Ａ_Ｌに直交している。このため、ビーム整形プリズム３２２に対する可変形状ミラー３０６の光軸と対物レンズ３０８の光軸の角度調整が容易に行なえる。これにより、光ピックアップ装置３００の組み立てと調整を容易に行なえる。
【０１１０】
さらに、可変形状ミラー３０６と対物レンズ３０８を除く他の光学要素を収容した収容した筐体３３２の面に、その面を部分的に斜めに加工する必要なく、可変形状ミラー３０６を収容した筐体３３４が取り付けれられる。従って、筐体３３２を容易に作製できるとともに、筐体３３２に対する筐体３３４の取り付けも容易に行なえる。
【０１１１】
さらに、筐体３３２は例えば略直方体形状であり、その中に収容されている光学要素は略直方体の面に整列して配置されるため、筐体３３２の作製や筐体３３２に対する各光学要素の取り付けを容易に行なえる。
【０１１２】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０１１３】
上述した実施形態では、複数の記録層を有する多層ディスクの場合について述べたが、単層の高密度光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を低減させる場合についても本発明が有効であることはいうまでもない。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、光ビームの断面を円形に整形する機能と収差を補正する機能とを有しながらも部品点数の少ない光ピックアップ装置が提供される。本発明の光ピックアップ装置は、ビーム整形部がコリメートレンズからの光ビームの断面を楕円形から略円形に整形すると共に光ビームを可変形状ミラーを経由させて対物レンズに導くため、部品点数が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示している。
【図２】本発明の第二実施形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示している。
【図３】本発明の第三実施形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示している。
【符号の説明】
１００光ピックアップ装置
１０２半導体レーザー
１０４コリメートレンズ
１０６可変形状ミラー
１０８対物レンズ
１１４ビームスプリッター
１１８光検出器
１２０ビーム整形部
１２２ビーム整形プリズム
１２４偏光膜
１２６１／４波長板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device for optical recording / reproduction having an aberration correction element.
[0002]
[Prior art]
In an optical pickup device for a recording medium having multiple information recording layers, the thickness of the cover layer with respect to the information recording layer on which the light beam is condensed changes with the switching of the information recording layer on which the light beam is condensed. It is necessary to correct the spherical aberration caused by the above.
[0003]
Further, even in the case of an optical pickup device for a single-layer recording medium, a next-generation optical pickup device using light of a short wavelength and an objective lens having a large numerical aperture for higher recording density requires a focus adjustment. Needs to correct spherical aberration. For example, in an optical pickup device having a light source that emits light having a wavelength of 500 nm or less and an objective lens having a numerical aperture of 0.7 or more, correction of spherical aberration is essential.
[0004]
Japanese Patent No. 2502884 discloses an optical pickup device having an aberration correction function in order to correspond to a recording medium having multiple information recording layers. This optical pickup device includes a laser diode that emits a divergent light beam having an elliptical cross section, a lens that converts a divergent light beam from the laser diode into a parallel light beam, and a circular lens that converts an elliptical light beam into a circular light beam. And a multiplex data surface aberration compensator for performing wavefront conversion, and a focusing lens for converging the light beam to one of a plurality of recording surfaces of the optical recording medium.
[0005]
The circularizer changes the cross section of the light beam into a circle in order to make full use of the NA of the focusing lens and to improve the efficiency of using the light beam emitted from the laser diode.
[0006]
The aberration compensator includes, for example, a polarizing beam splitter, a quarter-wave plate, and an electrically controlled deformable mirror. The light beam incident on the polarizing beam splitter then passes through a quarter-wave plate and impinges on a deformable mirror, which cancels out spherical aberrations that occur on the recording surface where the light beam is focused. Wavefront transformation. The light beam reflected by the deformable mirror again passes through a quarter-wave plate and is directed to a focusing lens by a polarizing beam splitter.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2502884
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The optical pickup described above has a large number of parts because it includes a circularizing prism that is a circularizer, a polarizing beam splitter that constitutes an aberration compensator, a quarter-wave plate, and an electrically controlled deformable mirror. .
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical pickup device having a function of shaping a cross section of a light beam into a circle and a function of correcting aberrations, but having a small number of components.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An optical pickup device according to the present invention includes a semiconductor laser that emits a divergent light beam having an elliptical cross section, a collimator that converts a divergent light beam from the semiconductor laser into a parallel light beam, and corrects spherical aberration that occurs on an optical disc. A deformable mirror that reflects a light beam, an objective lens that converges a light beam on an optical disk, and a parallel light beam from a collimator whose elliptical cross section is shaped into a substantially circular cross section and directed to the deformable mirror. A beam shaping unit for directing the light beam reflected by the deformable mirror to the objective lens, a beam separating element for separating the light beam heading for the optical disk and the light beam returning from the optical disk, and the optical disk separated by the beam separating element And a photodetector for detecting a light beam returning from the light source.
[0011]
The beam shaping unit includes a beam shaping prism having a plane that refracts a light beam having an elliptical cross section from a collimator and changes the light beam into a substantially circular cross section, and a beam shaping prism that receives a light beam from the collimator. It includes a polarizing film provided on a plane, and a quarter-wave plate disposed between the beam shaping prism and the deformable mirror. The polarizing film transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. A P-polarized beam is emitted to the polarizing film.
[0012]
Preferably, the optical axis of the light beam directed to the objective lens and the optical axis of the deformable mirror are parallel to each other. Therefore, the beam shaping prism has a first plane, a second plane, and a third plane through which the light beam passes, and the first plane is a plane on which a parallel light beam from the collimator is incident. The three planes are orthogonal to the optical axis of the light beam directed to the objective lens and the optical axis of the deformable mirror, and the angle between the first plane and the second plane is 90 degrees. Thereby, the light beam from the collimator is refracted on the first plane, reflected on the second plane, transmitted through the third plane, toward the deformable mirror, and reflected by the deformable mirror, The light passes through the third plane, is reflected by the second plane, is reflected by the polarizing film provided on the first plane, passes through the third plane, and travels toward the objective lens.
[0013]
More preferably, the optical axis of the light beam directed to the objective lens and the optical axis of the deformable mirror are parallel to each other, and furthermore, the optical axis of the light beam directed to the objective lens and the optical axis of the deformable mirror are Both are orthogonal to the optical axis of the light beam from the collimator. Therefore, the beam shaping prism has a first plane, a second plane, a third plane, and a fourth plane through which the light beam passes, and the first plane is a plane on which the parallel light beam from the collimator is incident. The third plane is orthogonal to the optical axis of the deformable mirror, and the incident angle and the refraction angle of the light beam from the collimator with respect to the first plane are θ1 and θ2, respectively, and the fourth plane is directed to the first plane. When the incident angle and the refraction angle of the light beam on the first plane are θ5 and θ6, respectively, the angle between the first plane and the second plane is (θ1 + θ2) / 2 + 45 degrees, and the angle between the first plane and the fourth plane is (Θ2 + θ5) / 2 degrees, and θ1 + θ6 = 90 degrees. The polarizing film basically reflects S-polarized light, but transmits S-polarized light incident at a small incident angle. Thereby, the light beam from the collimator is refracted on the first plane, reflected on the second plane, transmitted through the third plane, toward the deformable mirror, and reflected by the deformable mirror, The light passes through the third plane, is reflected on the second plane, is reflected on the polarizing film provided on the first plane, is reflected on the fourth plane, is refracted on the first plane, and travels toward the objective lens.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
First embodiment
FIG. 1 shows a schematic configuration of the optical pickup device of the present embodiment.
[0016]
As shown in FIG. 1, an optical pickup device 100 according to the present embodiment includes a semiconductor laser 102 that emits a divergent light beam having an elliptical cross section, and a collimator lens that converts the divergent light beam from the semiconductor laser 102 into a parallel light beam. 104, a deformable mirror 106 that reflects a light beam so as to correct spherical aberration occurring on the optical disk, an objective lens 108 that converges the light beam on the optical disk 110, and a parallel light beam from the collimator lens 104 that has an elliptical shape. A beam shaping unit 120 for shaping the cross section of the optical disk into a substantially circular cross section and directing the light beam reflected by the deformable mirror 106 to the objective lens; A beam splitter 114 for separating a light beam returning from 110, And a light detector (photo detector) 118 for detecting the light beam returning from the optical disk 110 which are separated by chromatography beam splitter 114.
[0017]
For example, these optical elements, except for the objective lens 108, are housed in the housing 130.
[0018]
The beam shaping unit 120 includes a beam shaping prism 122 having a flat surface 122 a that refracts a light beam having an elliptical cross section from the collimator lens 104 and changes the light beam into a light beam having a substantially circular cross section. A polarizing film 124 is provided on a plane 122 a of the beam shaping prism 122, and a 波長 wavelength plate 126 is disposed between the beam shaping prism 122 and the deformable mirror 106. The polarizing film 124 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. The semiconductor laser 102 emits a P-polarized beam to the polarizing film 124.
[0019]
More specifically, the beam shaping prism 122 has three planes through which the light beam passes, a first plane 122a, a second plane 122b, and a third plane 122c. The first plane 122a is a plane on which the light beam from the collimator lens 104 is incident, and a polarizing film 124 is provided on the first plane 122a. The second plane 122b faces the deformable mirror 106, and the quarter-wave plate 126 is fixed to the second plane 122b. The third plane 122c faces the objective lens 108.
[0020]
The first plane 122a of the beam shaping prism 122 forms a predetermined angle (greater than 0 ° and smaller than 90 °) with respect to the optical axis of the collimating lens 104. In this specification, the collimator lens has a rotationally symmetric shape, and the optical axis of the collimator lens refers to a straight line that coincides with the central axis for the rotationally symmetric shape. Therefore, the first plane 122a refracts the light beam from the collimating lens 104 incident thereon.
[0021]
The second plane 122b is orthogonal to the axis of the light beam refracted at the first plane 122a. In this specification, the axis of a light beam refers to the locus or trajectory of the principal ray of the light beam. Further, the second plane 122b is orthogonal to the optical axis of the deformable mirror 106. In the present specification, the optical axis of a deformable mirror refers to a straight line parallel to a normal set on the plane when the reflection surface is a plane.
[0022]
As described later in detail, the light beam reflected by the deformable mirror 106 passes through the second plane 122b of the beam shaping prism 122, is reflected by the polarizing film 124 provided on the first plane 122a, and is reflected by the third plane 122c. Head for. The third plane 122c is orthogonal to the axis of the light beam reflected by the polarizing film 124. Further, the third plane 122c is arranged to be orthogonal to the optical axis of the objective lens 108. In this specification, the objective lens has a rotationally symmetric shape, and the optical axis of the objective lens refers to a straight line that coincides with the rotational axis for the rotationally symmetric shape.
[0023]
The semiconductor laser 102 emits a P-polarized divergent light beam having an elliptical cross-section to the polarizing film 124. The divergent light beam emitted from the semiconductor laser 102 passes through the beam splitter 114 and is changed into a parallel light beam by the collimator lens 104.
[0024]
Since the parallel light beam is P-polarized light, it passes through the polarizing film 124 and enters the first plane 122 a of the beam shaping prism 122. The light beam incident on the first plane 122a has an elliptical cross section, and is converted into a light beam having a substantially circular cross section by being refracted by the first plane 122a.
[0025]
The light beam refracted by the first plane 122a transmits through the second plane 122b, then transmits through the quarter-wave plate 126, becomes circularly polarized light, and is reflected by the deformable mirror 106. The light beam reflected by the deformable mirror 106 passes through the quarter-wave plate 126 to become S-polarized light, passes through the second plane 122 b, and reenters the beam shaping prism 122. Since the re-entered light beam is S-polarized light, it is reflected by the polarizing film 124 provided on the first plane 122a. The light beam reflected by the polarizing film 124 passes through the third plane 122c and goes to the objective lens 108.
[0026]
The light beam from the beam shaping prism 122 has a substantially circular cross section, and is converged by the objective lens 108 onto a predetermined recording layer of the optical disc 110 having a plurality of recording layers. The light beam converged on the recording layer of the optical disk 110 is reflected by being modulated according to information recorded on the recording layer.
[0027]
The light beam returning from the optical disk 110 travels backward in the outward path, and is transmitted, reflected, and refracted similarly to the outward path, reaches the beam splitter 114, and is partially reflected by the beam splitter 114 and separated from the outward path. In other words, the light beam from the optical disk 110 is separated from the optical path of the light beam toward the optical disk 110 by the beam splitter 114.
[0028]
The light beam separated from the outward path is detected by the photodetector 118. The photodetector 118 outputs an electric signal reflecting the light intensity of the light beam modulated according to the information in the recording layer, and the electric signal is used for reproducing information and the like.
[0029]
The deformable mirror 106 deforms its reflection surface so as to cancel the spherical aberration occurring at the converging spot of the objective lens 108 on different recording layers of the optical disc 110. Thus, the light beam is corrected to have a sufficiently small spherical aberration and converges on the desired recording layer. The deformable mirror 106 may have its reflective surface deformed so as to cancel the spherical aberration and change the focal position when switching to a different recording layer.
[0030]
The beam shaping prism 122 converts a light beam having an elliptical cross section into a light beam having a substantially circular cross section by multiplying the dimension of the cross section of the incident light beam in the minor axis direction of the ellipse by β by refraction. The light beam having a substantially circular cross section illuminates substantially the entire pupil of the objective lens 108. As a result, the effective numerical aperture of the objective lens 108 is large, and the light beam is focused on a sufficiently small spot.
[0031]
The angle of incidence of the light beam from the collimating lens 104 on the first plane 122a of the beam shaping prism 122 is determined according to the cross-sectional shape of the elliptical light beam to be shaped. More specifically, the incident angle of the light beam is determined depending on the magnification β required for shaping the cross section of the light beam from an elliptical shape to a substantially circular shape and the refractive index n of the material of the beam shaping prism 122.
[0032]
As shown in FIG. 1, the incident angle and the refraction angle of the light beam on the first plane 122a of the beam shaping prism 122 are denoted by θ1 and θ2, respectively. The incident angle θ1 of the light beam with respect to the first plane 122a is determined by the following equation using β and n as parameters.
[0033]
(Equation 1)

[0034]
For example, when n = 1.5 and β = 2, θ1 = 66.716 degrees. From Snell's law, θ2 = 37.761 degrees.
[0035]
Since the light beam reflected from the deformable mirror 106 at the time of deformation is not a perfect parallel light beam, it is desirable that the occurrence of aberration due to oblique incidence when the light beam re-enters the beam shaping prism 122 be suppressed as much as possible.
[0036]
Therefore, as described above, the second plane 122b of the beam shaping prism 122 is orthogonal to the axis of the light beam refracted by the first plane 122a, and the optical axis of the deformable mirror 106 is It is orthogonal to the second plane 122b.
[0037]
Accordingly, the light beam refracted by the first plane 122a is perpendicularly incident on the second plane 122b, and therefore does not change its direction when transmitting through the second plane 122b. Further, the light beam transmitted through the second plane 122 b is perpendicularly incident on the reflection surface of the deformable mirror 106 when it is not deformed, so that the light beam reflected by the deformable mirror 106 The light is incident on the second plane 122b at the minimum incident angle.
[0038]
The same can be said for the objective lens 108. That is, it is desirable that the generation of aberration due to the oblique incidence is also suppressed as much as possible for the light beam that re-enters the beam shaping prism 122 from the optical disk 110 through the objective lens 108.
[0039]
For this reason, the third plane 122 c of the beam shaping prism 122 is orthogonal to the axis of the light beam reflected by the polarizing film 124 as described above, and the optical axis of the objective lens 108 is It is orthogonal to the plane 122c.
[0040]
As a result, the light beam reflected by the polarizing film 124 is incident on the third plane 122c at the minimum incident angle, and is hardly changed in direction when transmitting through the third plane 122c. The light beam transmitted through the third plane 122c is incident on the objective lens 108 almost in parallel to the optical axis of the objective lens 108. Therefore, the light beam reflected by the optical disc 110 and transmitted through the objective lens 108 is The light enters the third plane 122c of the shaping prism 122 at the minimum incident angle.
[0041]
As a result, undesired aberrations caused by oblique incidence of components in the light beam on the optical interface are minimized.
[0042]
In the optical pickup device 100 according to the present embodiment, the beam shaping unit 120 shapes the cross section of the light beam from the collimating lens 104 from an elliptical shape to a substantially circular shape, and furthermore, converts the light beam into an object through a deformable mirror. Since it serves to guide the lens, it contributes to reducing the number of components of the optical pickup device. Fewer parts facilitate assembly adjustment and contribute to miniaturization.
[0043]
The optical pickup device 100 of the present embodiment may be variously modified. For example, the quarter-wave plate 126 may be removed by replacing the polarizing film 124 with a semi-permeable film. In this case, the utilization rate of the light beam decreases due to the reflection loss due to the semi-permeable film, but the number of components can be further reduced.
[0044]
Second embodiment
FIG. 2 shows a schematic configuration of the optical pickup device of the present embodiment.
[0045]
As shown in FIG. 2, an optical pickup device 200 according to the present embodiment includes a semiconductor laser 202 that emits a divergent light beam having an elliptical cross section, and a collimator lens 204 that converts the divergent light beam from the semiconductor laser 202 into a parallel light beam. A deformable mirror 206 that reflects a light beam so as to correct spherical aberration occurring on the optical disc; an objective lens 208 that converges the light beam on the optical disc 210; Is shaped into a substantially circular cross section and directed to the deformable mirror 206, and a beam shaping unit 220 for directing the light beam reflected by the deformable mirror 206 to the objective lens 208; A beam splitter 214 for separating the light beam returning from And a light detector (photo detector) 218 for detecting the light beam returning from the optical disk 210 that is separated by the beam splitter 214.
[0046]
For example, the deformable mirror 206 is housed in the housing 234, and other optical elements except the objective lens 208 are housed in the housing 232.
[0047]
The beam shaping unit 220 is provided on a beam shaping prism 222 having a plane 222 a that refracts a light beam having an elliptical cross section from the collimating lens 204 and converts the light beam into a light beam having a substantially circular cross section, and provided on a plane 222 a of the beam shaping prism 222. And a quarter-wave plate 226 disposed between the beam shaping prism 222 and the deformable mirror 206. The polarizing film 224 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. The semiconductor laser 202 emits a P-polarized beam to the polarizing film 224.
[0048]
More specifically, the beam shaping prism 222 has three planes through which the light beam passes, a first plane 222a, a second plane 222b, and a third plane 222c. In this specification, a plane through which a light beam passes refers to a surface that transmits the light beam incident thereon (regardless of refraction) and a surface that reflects the light beam incident thereto.
[0049]
The first plane 222a is a plane on which a light beam from the collimator lens 204 is incident, and a polarizing film 224 is provided on the first plane 222a. The third plane 222c faces the deformable mirror 206 and the objective lens 208, and a １／ wavelength plate 226 is fixed to a portion of the third plane 222c facing the deformable mirror 206. The second plane 222b is a plane that reflects the light beam to move the light beam between the first plane 222a and the third plane 222c. The first plane 222a and the second plane 222b form an angle of 90 degrees.
[0050]
More specifically, the first plane 222a forms a predetermined angle (greater than 0 degrees and smaller than 90 degrees) with respect to the optical axis of the collimator lens 204. Therefore, the first plane 222a refracts the light beam from the collimating lens 204 incident thereon.
[0051]
The third plane 222c is orthogonal to the axis of the light beam refracted by the first plane 222a and reflected by the second plane 222b. Further, the third plane 222c is orthogonal to the optical axis of the deformable mirror 206 and also orthogonal to the optical axis of the objective lens 208. Therefore, the optical axis A of the deformable mirror 206 _M And the optical axis A of the objective lens 208 _O Are parallel to each other.
[0052]
As described later in detail, the light beam reflected by the deformable mirror 206 passes through a third plane 222c of the beam shaping prism 222, is reflected by a second plane 222b, and is polarized by a polarizing film 224 provided on the first plane 222a. At the third plane 222c again. The third plane 222c is also orthogonal to the axis of the light beam reflected by the polarizing film 224.
[0053]
A divergent P-polarized light beam having an elliptical cross section and being emitted from the semiconductor laser 202 is emitted to the polarizing film 224. The divergent light beam emitted from the semiconductor laser 202 passes through the beam splitter 214 and is converted into a parallel light beam by the collimator lens 204.
[0054]
Since the parallel light beam is P-polarized light, it passes through the polarizing film 224 and enters the first plane 222 a of the beam shaping prism 222. The light beam incident on the first plane 222a has an elliptical cross section, and is converted into a light beam having a substantially circular cross section by being refracted by the first plane 222a.
[0055]
The light beam refracted by the first plane 222a is reflected by the second plane 222b, transmits through the third plane 222c, transmits through the quarter-wave plate 226, becomes circularly polarized light, and travels toward the deformable mirror 206.
[0056]
The deformable mirror 206 deforms its reflection surface so as to minimize spherical aberration in a spot of a light beam converged on a specific recording layer of the optical disc 210 by the objective lens 208. That is, the deformable mirror 206 wavefront-converts and reflects the light beam incident thereon so that the spherical aberration at the spot of the light beam subsequently converged by the objective lens 208 is minimized.
[0057]
The light beam reflected by the deformable mirror 206 passes through the quarter-wave plate 226, becomes S-polarized light, passes through the third plane 222c, and reenters the beam shaping prism 222. Since the re-entered light beam is S-polarized light, it is reflected by the second plane 222b and then reflected by the polarizing film 224 provided on the first plane 222a. That is, the light beam is reflected twice inside the beam shaping prism 222. The light beam reflected by the polarizing film 224 passes through the third plane 222c and travels toward the objective lens 208.
[0058]
The light beam from the beam shaping prism 222 is converged by the objective lens 208 onto a predetermined recording layer of the optical disc 210 having a plurality of recording layers. The light beam converged on the recording layer of the optical disk 210 is reflected by being modulated according to the information recorded on the recording layer.
[0059]
The light beam returning from the optical disk 210 travels backward in the outward path, and reaches the beam splitter 214 under the same effect of transmission, reflection and refraction as in the outward path. A part of the light beam is reflected by the beam splitter 214 and separated from the outward path. In other words, the light beam from the optical disk 210 is separated from the optical path of the light beam toward the optical disk 210 by the beam splitter 214.
[0060]
The light beam separated from the outward path is detected by the photodetector 218. The photodetector 218 outputs an electric signal reflecting the light intensity of the light beam modulated according to the information in the recording layer, and the electric signal is used for reproducing information and the like.
[0061]
The beam shaping prism 222 converts a light beam having an elliptical cross section into a light beam having a substantially circular cross section by enlarging the dimension of the cross section of the incident light beam in the minor axis direction. The light beam having a substantially circular cross section illuminates substantially the entire pupil of the objective lens 208. As a result, the effective numerical aperture of the objective lens 208 is large, and the light beam is focused on a sufficiently small spot.
[0062]
As shown in FIG. 2, the incident angle and the refraction angle of the light beam from the collimator lens 204 on the first plane 222a of the beam shaping prism 222 are denoted by θ1 and θ2, respectively. The incident angle and the reflection angle of the light beam traveling between the first plane 222a and the third plane 222c on the second plane 222b are equal, and this angle is θ3. In addition, the incident angle and the refraction angle of the S-polarized beam traveling between the deformable mirror 206 and the objective lens 208 via the polarizing film 224 provided on the first plane 222a are equal to θ2 in the first plane 222a.
[0063]
The incident angle θ1 of the light beam from the collimating lens 204 with respect to the first plane 222a of the beam shaping prism 222 is a dimension in the short axis direction in order to shape the cross section of the light beam from an elliptical shape to a substantially circular shape as in the first embodiment. And the refractive index n of the material of the beam shaping prism 222 are determined. That is, the incident angle θ1 is determined according to the equation (1).
[0064]
The light beam reflected by the deformable mirror 206 enters the beam shaping prism 222 and is reflected by the second plane 222b and the first plane 222a. The light beam reflected by the second plane 222b changes its traveling direction by 180-2 × θ3 degrees. Similarly, the traveling direction of the light beam reflected by the first plane 222a changes by 180-2 × θ2 degrees. After all, the light beam reflected by the deformable mirror 206 changes its traveling direction inside the beam shaping prism 222 by a total of 360−2 × (θ3 + θ2) degrees toward the objective lens 208.
[0065]
As described above, the optical axis of the deformable mirror 206 and the optical axis of the objective lens 208 are parallel to each other. Therefore, the change in the traveling direction of the light beam reflected by the deformable mirror 206 and passing through the beam shaping prism 222 toward the objective lens 208 is equal to 180 degrees. That is, 360-2 × (θ3 + θ2) = 180 holds. Therefore, θ2 and θ3 satisfy θ2 + θ3 = 90.
[0066]
Also, as can be seen from simple geometric considerations, the angle formed by the first plane 222a and the second plane 222b is equal to θ2 + θ3. As a result, the angle between the first plane 222a and the second plane 222b of the beam shaping prism 222 is 90 degrees.
[0067]
In the optical pickup device 200 of the present embodiment, similarly to the first embodiment, the beam shaping unit 220 shapes the cross section of the light beam from the collimating lens 204 from an elliptical shape to a substantially circular shape, and converts the light beam into a deformable mirror. Since the light is guided to the objective lens via the optical path, the number of parts can be reduced.
[0068]
In addition, the optical axis of the deformable mirror 206 and the optical axis of the objective lens 208 are both orthogonal to the third plane 222c of the beam shaping prism 222. Therefore, the angle between the optical axis of the deformable mirror 206 with respect to the beam shaping prism 222 and the optical axis of the objective lens 208 can be easily adjusted. Thus, assembly and adjustment of the optical pickup device 200 can be easily performed.
[0069]
Further, the housing 232 that houses the deformable mirror 206 and other optical elements except the objective lens 208 has a surface orthogonal to the optical axis of the objective lens 208, and is directly connected to the surface of the housing 232. The housing 234 accommodating the deformable mirror 206 is attached. That is, it is not necessary to process the housing 232 obliquely in order to attach the housing 234. Therefore, the housing 232 can be easily manufactured, and the housing 234 can be easily attached to the housing 232.
[0070]
Third embodiment
FIG. 3 shows a schematic configuration of the optical pickup device of the present embodiment.
[0071]
As shown in FIG. 3, the optical pickup device 300 of the present embodiment includes a semiconductor laser 302 that emits a divergent light beam having an elliptical cross section, and a collimator lens 304 that converts the divergent light beam from the semiconductor laser 302 into a parallel light beam. A deformable mirror 306 that reflects the light beam so as to correct the spherical aberration generated on the optical disc; an objective lens 308 that converges the light beam on the optical disc 310; Is shaped into a substantially circular cross section and directed to the deformable mirror 306, and a beam shaping unit 320 for directing the light beam reflected by the deformable mirror 306 to the objective lens 308; A beam splitter 314 for separating a light beam returning from the And a light detector (photo detector) 318 for detecting the light beam returning from the optical disk 310 that is separated by the beam splitter 314.
[0072]
For example, the deformable mirror 306 is housed in a housing 334, and other optical elements except the objective lens 308 are housed in a housing 332.
[0073]
The beam shaping unit 320 is provided on a beam shaping prism 322 having a plane 322a that refracts a light beam having an elliptical cross section from the collimator lens 304 and changes the light beam into a substantially circular cross section, and a plane 322a of the beam shaping prism 322. And a quarter-wave plate 326 disposed between the beam shaping prism 322 and the deformable mirror 306. The polarizing film 324 transmits P-polarized light and basically reflects S-polarized light, but transmits S-polarized light that is incident at a small incident angle. The semiconductor laser 302 emits a P-polarized beam to the polarizing film 324.
[0074]
More specifically, the beam shaping prism 322 has four planes through which the light beam passes, a first plane 322a, a second plane 322b, a third plane 322c, and a fourth plane 322d.
[0075]
The first plane 322 a is a plane on which the light beam from the collimator lens 304 is incident, and is also a plane that directs the light beam to the objective lens 308. The polarizing film 324 is provided on the first plane 322a. The third plane 322c faces the deformable mirror 306, and the quarter-wave plate 326 is fixed to the third plane 322c. The second plane 322b is a plane that reflects the light beam to move the light beam between the first plane 322a and the third plane 322c. The fourth plane 322d is a plane that reflects the light beam to return the light beam from the first plane 322a to the first plane 322a again.
[0076]
More specifically, the first plane 322a forms a predetermined angle (greater than 0 degrees and smaller than 90 degrees) with respect to the optical axis of the collimator lens 304. Therefore, the first plane 322a refracts the light beam from the collimating lens 304 incident thereon. The first plane 322a also forms a predetermined angle (greater than 0 degrees and smaller than 90 degrees) with respect to the optical axis of the objective lens 308.
[0077]
The third plane 322c is orthogonal to the axis of the light beam refracted by the first plane 322a and reflected by the second plane 322b. Further, the third plane 322c is orthogonal to the optical axis of the deformable mirror 306.
[0078]
As described later in detail, the light beam reflected by the deformable mirror 306 transmits through the third plane 322c, is reflected by the second plane 322b, is reflected by the polarizing film 324 provided on the first plane 322a, and The light is reflected by the four planes 322d and returns to the first plane 322a.
[0079]
The semiconductor laser 302 emits a divergent light beam having an elliptical cross section. The divergent light beam emitted from the semiconductor laser 302 passes through the beam splitter 314 and is converted into a parallel light beam by the collimating lens 304.
[0080]
Since the light beam emitted from the semiconductor laser 302 is P-polarized with respect to the polarizing film 324, the parallel light beam passes through the polarizing film 324 and enters the first plane 322a of the beam shaping prism 322. The light beam incident on the first plane 322a has an elliptical cross section, and is converted into a light beam having a substantially circular cross section by being refracted by the first plane 322a.
[0081]
The light beam refracted by the first plane 322a is reflected by the second plane 322b, transmits through the third plane 322c, further transmits through the quarter-wave plate 326, and travels toward the deformable mirror 306.
[0082]
The deformable mirror 306 deforms its reflection surface so as to minimize spherical aberration in a spot of a light beam converged on a specific recording layer of the optical disc 310 by the objective lens 308. That is, the deformable mirror 306 wavefront-converts and reflects the light beam incident thereon so that the spherical aberration at the spot of the light beam subsequently converged by the objective lens 308 is minimized.
[0083]
The light beam reflected by the deformable mirror 306 transmits through the quarter-wave plate 326, transmits through the third plane 322c, re-enters the beam shaping prism 322, and is reflected by the second plane 322b. It goes to one plane 322a.
[0084]
The light beam incident on the first plane 322a after passing through the deformable mirror 306 is transmitted twice through the quarter-wave plate 326, and thus is S-polarized with respect to the polarizing film 324. The light is reflected by the polarizing film 324 provided on one plane 322a. The light beam reflected by the polarizing film 324 is reflected by the fourth plane 322c, slightly refracted by the first plane 322a, and travels toward the objective lens 308.
[0085]
The light beam is slightly but refracted when passing through the first plane 322a from the beam shaping prism 322 toward the objective lens 308, so that its cross section is reduced to an elliptical shape. It is more preferable that the deformable mirror 306 performs wavefront conversion so as to perform beam shaping in consideration of this deformation and in anticipation of a sentence to be reduced. However, the angle of incidence on the polarizing film 324 is selected to be sufficiently small, the refraction is small, and the occurrence of aberration during refraction is small. Therefore, the reflecting surface of the deformable mirror 306 may be circular.
[0086]
The light beam from the beam shaping prism 322 is converged by an objective lens 308 on a predetermined recording layer of an optical disc 310 having a plurality of recording layers. The light beam converged on the recording layer of the optical disc 310 is reflected by being modulated according to information recorded on the recording layer.
[0087]
The light beam returning from the optical disc 310 travels backward in the outward path, receives transmission, reflection, and refraction in the same manner as in the outward path, reaches the beam splitter 314, and is partially reflected by the beam splitter 314 and separated from the outward path. In other words, the light beam from the optical disk 310 is separated from the optical path of the light beam toward the optical disk 310 by the beam splitter 314.
[0088]
The light beam separated from the outward path is detected by the photodetector 318. The photodetector 318 outputs an electric signal reflecting the light intensity of the light beam modulated according to the information in the recording layer, and the electric signal is used for reproducing information and the like.
[0089]
The beam shaping prism 322 changes a light beam having an elliptical cross section into a light beam having a substantially circular cross section by enlarging the dimension of the cross section of the incident light beam in the minor axis direction. The light beam having a substantially circular cross section illuminates substantially the entire pupil of the objective lens 308. As a result, the effective numerical aperture of the objective lens 308 is large, and the light beam is focused on a sufficiently small spot.
[0090]
As shown in FIG. 3, the incident angle and the refraction angle of the light beam from the collimator lens 304 on the first plane 322a are denoted by θ1 and θ2, respectively. The incident angle and the reflection angle of the light beam on the second plane 322b are equal, and this is set to θ3. Similarly, the incident angle and the reflection angle of the light beam on the fourth plane 322d are equal, and this is set to θ4. Further, the incident angle and the refraction angle of the light beam from the fourth plane 322d on the first plane 322a are defined as θ5 and θ6, respectively. Note that the incident angle and the refraction angle of the S-polarized beam that travels between the deformable mirror 306 and the objective lens 308 via the polarizing film 324 provided on the first plane 322a are equal to θ2 in the first plane 322a.
[0091]
The incident angle θ1 of the light beam from the collimating lens 304 with respect to the first plane 322a of the beam shaping prism 322 is, as in the first embodiment, a dimension in the short axis direction in order to shape the cross section of the light beam from an ellipse to a substantially circular shape. And the refractive index n of the material of the beam shaping prism 322. That is, the incident angle θ1 is determined according to the equation (1).
[0092]
In the optical pickup device 300 of the present embodiment, the optical axis A of the deformable mirror 306 _M And the optical axis A of the objective lens 308 _O Are parallel to each other. Further, the optical axis A of the deformable mirror 306 _M And the optical axis A of the objective lens 308 _O Are the optical axes A of the semiconductor laser 302. _L Is orthogonal to
[0093]
Therefore, in the beam shaping prism 322, the angle formed by the first plane 322a and the second plane 322b is (θ1 + θ2) / 2 + 45 degrees, and the angle formed by the first plane 322a and the fourth plane 322d is (θ2 + θ5) / 2 degrees. And θ1 + θ6 = 90 degrees.
[0094]
This condition is obtained as follows.
[0095]
The light beam incident on the first plane 322a of the beam shaping prism 322 from the collimator lens 304 is refracted by the first plane 322a, so that its traveling direction changes by θ1−θ2. Thereafter, the light beam incident on the second plane 322b is reflected by the second plane 322b, so that the traveling direction changes by 180 degrees-2 × θ3.
[0096]
Eventually, the light beam incident on the beam shaping prism 322 from the collimating lens 304 changes its traveling direction by a total of θ1−θ2 + 180−2 × θ3 degrees inside the beam shaping prism 322, and heads for the deformable mirror 306.
[0097]
Optical axis A of semiconductor laser 302 _L And the optical axis A of the deformable mirror 306 _M Are orthogonal, θ1−θ2 + 180−2 × θ3 = 90. The angle formed between the first plane 322a and the second plane 322b is α. α = θ2 + θ3. By substituting θ3 = α−θ2 for θ3 in the above equation, α = (θ1 + θ2) / 2 + 45 is obtained.
[0098]
Therefore, the optical axis A of the semiconductor laser 302 _L And the optical axis A of the deformable mirror 306 _M Are orthogonal to each other, the beam shaping prism 322 satisfies the angle α between the first plane 322a and the second plane 322b satisfying α = (θ1 + θ2) / 2 + 45.
[0099]
As described above, θ1 is uniquely determined from the refractive index n of the beam shaping prism 322 and the beam shaping magnification β. Further, θ2 is uniquely determined from θ1 by Snell's law. Therefore, α is also uniquely determined. For example, for n = 1.5 and β = 2, θ1 = 66.716 degrees, θ2 = 37.761 degrees, and α = 97.239 degrees.
[0100]
The angle formed between the first plane 322a and the fourth plane 322d is γ. Considering the change in the traveling direction when the light beam reflected by the fourth plane 322d is refracted by the first plane 322a, in other words, γ is the apex angle, the light beam is reflected by the fourth plane 322d and is reflected by the first plane 322a. Assuming a triangle whose base is the optical path of the traveling light beam, γ = θ4 + θ5.
[0101]
Similarly, considering the change in the traveling direction when the light beam reflected on the first plane 322a is reflected on the fourth plane 322d, in other words, γ is the apex angle, and the light beam reflected on the first plane 322a is reflected on the fourth plane 322a. Considering a triangle whose base is the optical path of the light beam toward the plane 322d, γ = θ2−θ4. If θ4 is eliminated using the above equation, γ = (θ2 + θ5) / 2.
[0102]
The optical axis A of the semiconductor laser 302 _L And the optical axis A of the objective lens 308 _O Considering the triangle surrounded by the first surface 322a of the beam shaping prism 322, the optical axis A of the semiconductor laser 302 is considered. _L And the optical axis A of the objective lens 308 _O Is θ1 + θ6.
[0103]
Optical axis A of semiconductor laser 302 _L And the optical axis A of the objective lens 308 _O Are orthogonal to each other, θ1 + θ6 = 90, and the beam shaping prism 322 satisfies the angle γ between the first plane 322a and the fourth plane 322d such that γ = (θ2 + θ5) / 2.
[0104]
θ6 is uniquely determined from θ1, and θ5 is uniquely determined from θ6 according to Snell's law.
[0105]
After all, the optical axis A of the deformable mirror 306 _M And the optical axis A of the objective lens 308 _O Are both the optical axis A of the semiconductor laser 302. _L Are perpendicular to the following condition: the angle α formed by the first plane 322a and the second plane 322b is α = (θ1 + θ2) / 2 + 45, the angle γ formed by the first plane 322a and the fourth plane 322d is γ = (θ2 + θ5) / 2, That is, θ1 + θ6 = 90 is satisfied.
[0106]
As described above, θ1 is uniquely determined from the refractive index n of the beam shaping prism 322 and the beam shaping magnification β. Further, θ2 is uniquely determined from θ1 by Snell's law. Therefore, α is also uniquely determined. Θ6 is uniquely determined from θ1, and θ5 is uniquely determined from θ6 according to Snell's law. Therefore, γ is also uniquely determined.
[0107]
For example, for n = 1.5 and β = 2, θ1 = 66.716 degrees, θ2 = 37.761 degrees, α = 97.239 degrees, and θ6 = 23.284 degrees and θ5 = 15. .279 degrees and γ = 26.520 degrees.
[0108]
In the optical pickup device 300 of the present embodiment, similarly to the first embodiment, the beam shaping unit 320 shapes the cross section of the light beam from the collimating lens 304 from an elliptical shape to a substantially circular shape, and converts the light beam into a deformable mirror. Since the light is guided to the objective lens through the optical path, the number of parts is small.
[0109]
In addition to this, the optical axis A of the deformable mirror 306 _M And the optical axis A of the objective lens 308 _O Are both the optical axis A of the semiconductor laser 302. _L Is orthogonal to Therefore, the angle between the optical axis of the deformable mirror 306 and the optical axis of the objective lens 308 with respect to the beam shaping prism 322 can be easily adjusted. Thereby, assembly and adjustment of the optical pickup device 300 can be easily performed.
[0110]
Furthermore, the surface of the housing 332 that houses the optical elements other than the deformable mirror 306 and the objective lens 308 does not need to be partially obliquely processed on the surface of the housing 332 that houses the deformable mirror 306. 334 is attached. Therefore, the housing 332 can be easily manufactured, and the housing 334 can be easily attached to the housing 332.
[0111]
Furthermore, the housing 332 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape, and the optical elements housed therein are arranged in alignment with the surface of the substantially rectangular parallelepiped. Installation is easy.
[0112]
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention. May be done.
[0113]
In the above-described embodiment, the case of a multilayer disc having a plurality of recording layers has been described. However, the present invention is effective even in a case of reducing spherical aberration due to a thickness error of a cover layer of a single-layer high-density optical disc. Needless to say.
[0114]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided an optical pickup device having a function of shaping a cross section of a light beam into a circular shape and a function of correcting aberrations, but having a small number of components. In the optical pickup device of the present invention, the beam shaping unit shapes the cross section of the light beam from the collimator lens from an elliptical shape to a substantially circular shape and guides the light beam to the objective lens via the deformable mirror. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 schematically shows a configuration of an optical pickup device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 schematically shows a configuration of an optical pickup device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 schematically shows a configuration of an optical pickup device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 Optical pickup device
102 Semiconductor laser
104 collimating lens
106 deformable mirror
108 Objective lens
114 beam splitter
118 light detector
120 Beam shaping unit
122 beam shaping prism
124 polarizing film
126 quarter wave plate

Claims

An optical pickup device,
A semiconductor laser that emits a divergent light beam having an elliptical cross section,
A collimator that converts a divergent light beam from a semiconductor laser into a parallel light beam,
A deformable mirror that reflects a light beam so as to correct spherical aberration occurring on an optical disc;
An objective lens for converging the light beam on the optical disc;
A beam shaping unit that shapes the parallel light beam from the collimator into an elliptical cross section into a substantially circular cross section and directs the light beam reflected by the deformable mirror to the objective lens, and
A beam separation element for separating a light beam heading for the optical disk and a light beam returning from the optical disk,
An optical pickup device comprising: a light detector that detects a light beam returning from an optical disc separated by a beam separation element.

The beam shaping unit according to claim 1, wherein the beam shaping unit includes a beam shaping prism having a plane that refracts the light beam having an elliptical cross section from the collimator to change the light beam into a substantially circular cross section, and receives the light beam from the collimator. And a quarter-wave plate disposed between the beam shaping prism and the deformable mirror. The polarizing film transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. An optical pickup device in which a semiconductor laser emits a P-polarized beam to a polarizing film.

3. The optical pickup device according to claim 2, wherein an optical axis of the light beam directed to the objective lens and an optical axis of the deformable mirror are parallel to each other.

In claim 3, the beam shaping prism has a first plane, a second plane, and a third plane through which the light beam passes, and the first plane is a plane on which the parallel light beam from the collimator is incident. , The third plane is orthogonal to the optical axis of the light beam directed to the objective lens and the optical axis of the deformable mirror, and the angle between the first plane and the second plane is 90 degrees, whereby: The light beam from the collimator is refracted on the first plane, reflected on the second plane, transmitted through the third plane, toward the deformable mirror, and reflected by the deformable mirror on the third plane. An optical pickup device that transmits light through the second plane, is reflected by the polarizing film provided on the first plane, transmits through the third plane, and travels toward the objective lens.

3. The optical axis of the light beam directed to the objective lens and the optical axis of the deformable mirror according to claim 2, wherein the optical axis of the light beam directed to the objective lens and the optical axis of the deformable mirror are parallel to each other. Are optical pickup devices that are both orthogonal to the optical axis of the light beam from the collimator.

In claim 5, the beam shaping prism has a first plane, a second plane, a third plane, and a fourth plane through which the light beam passes, and the first plane receives the parallel light beam from the collimator. The third plane is orthogonal to the optical axis of the deformable mirror, the incident angle and the refraction angle of the light beam from the collimator with respect to the first plane are θ1 and θ2, respectively, and the fourth plane is the first plane. When the incident angle and the refraction angle of the light beam toward the first plane on the first plane are θ5 and θ6, respectively, the angle between the first plane and the second plane is (θ1 + θ2) / 2 + 45 degrees, and the angle between the first plane and the fourth plane is The angle is (θ2 + θ5) / 2 degrees, and θ1 + θ6 = 90 degrees. The polarizing film basically reflects the S-polarized light, but transmits the S-polarized light that is incident at a small incident angle, whereby the collimator transmits the S-polarized light. Light beam in the first plane Folded, reflected on the second plane, transmitted through the third plane, toward the deformable mirror, the light beam reflected on the deformable mirror is transmitted through the third plane, reflected on the second plane, An optical pickup device that is reflected by a polarizing film provided on one plane, reflected on a fourth plane, refracted on a first plane, and directed toward an objective lens.