JP2005056480A - 光ピックアップ及びその組立調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ光源及び受光素子の位置決めが容易、且つ、高精度に行え、これらレーザ光源及び受光素子の相対位置を高精度に維持することができるようになされた光ピックアップを提供し、また、このような光ピックアップの組立調整方法を提供する。
【解決手段】第1レーザ光を出射する第1レーザ光源1と、第1レーザ光を分岐させる光分岐素子である偏光ビームスプリッタ5と、組立調整用の第2光源及び第1レーザ光の復路光を受光する受光素子を備えた集積デバイス12とを備える。集積デバイスにおいては、第2光源の発光点が第1レーザ光の復路光の光軸上に配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】第1レーザ光を出射する第1レーザ光源1と、第1レーザ光を分岐させる光分岐素子である偏光ビームスプリッタ5と、組立調整用の第2光源及び第1レーザ光の復路光を受光する受光素子を備えた集積デバイス12とを備える。集積デバイスにおいては、第2光源の発光点が第1レーザ光の復路光の光軸上に配置されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、光ディスク等の光情報記録媒体側の記録または再生に用いられる光ピックアップ及びその組立調整方法に関する。
CD(Compact Disc)の約7倍の容量を持つDVD(Digital Versatile Disc)が近年急速に普及している。また大量複製可能なDVD−Videoは、映画等のコンテンツ配布及びレンタル媒体としてVHS等のテープ媒体に取って代わろうとしている。
さらに、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW等の記録用規格も、PC用ドライブや単体ビデオレコーダとして普及が予定されている。
前記CDに関しても記録可能のCD−Rが広く普及している。
上記事情から、光ディスク記録装置は、上記DVDを中心とした650nm帯域及び、CDを中心とした780nm帯域のいずれについても記録機能が要求される。
またDVD系での多岐にわたる規格のすべてに対して再生・記録の互換性が求められており、これらに用いられる光ピックアップの機能及び構造は複雑さを増している。
一方、前記民生用途での普及に伴い、装置の低価格化及び小型化、軽量化の要求も高まっており、複雑かつ多機能でありながら、簡易かつ小型で低価格の光ピックアップの開発が求められている。
以下、上記機能を有する光ピックアップを2波長記録ピックアップと称する。
図8は、従来の2波長記録ピックアップの一例を示す。
同図に示すようにこの2波長記録ピックアップは、DVDレーザ光源101と、コリメータレンズ102と、グレーティング103と、フロントモニタ104と、偏光ビームスプリッタ105と、1/4波長板106と、ダイクロイックミラー107と、立ち上げミラー108と、第2コリメータレンズ109と、検出レンズ110と、受光素子111と、CDレーザ光源付き集積デバイス112と、コリメータレンズ113と、ミラー114と、第2フロントモニタ115と、を有する。なお、偏光ビームスプリッタ105は、強度分布整形機能を有する。
この2波長記録ピックアップにおいてCDレーザ光は、集積デバイス112のレーザ光源から出射後、コリメータレンズ113で平行化され、(ビーム整形を経ずに)ミラー114を経由し、図示しない光ディスクへ照射され、光ディスクからの戻り光も同一経路で集積デバイス112内の受光素子へ戻る。
一方、DVDレーザ光は、レーザ光源101からP偏光波として出射され、コリメータレンズ102で平行光束とされた後、グレーティング103を介して偏光ビームスプリッタ(PBS)105の一端105aから入射し、反射面105bで反射し、PBS膜面105dを介して他端105cから出射し、当該他端105cに接触して取り付けてある1/4波長板106で円偏光とされ、図示しない光ディスクに照射される。前記光ディスクからの戻り光は、再度1/4波長板106でS偏光とされ、偏光ビームスプリッタ105の他端105cへ再入射し、当該偏光ビームスプリッタ105のPBS膜面105dで反射され(以て、復路光学系が分離され)、第2コリメータレンズ109で平行化された後、検出レンズ110を介して受光素子111へ至る。
しかし、このピックアップは、例えばDVD側において往路復路それぞれ別々にコリメート系を有し、かつCD側及びDVD側での共用部もほとんどないことから、集積デバイスを使用しているにも関わらず、部品点数が多く複雑な構成となっている。
特開平6−325405号公報
特開平10−334500号公報
ところで、上述のような従来の光ピックアップにおいては、組立及び調整、すなわち、製造が困難であるという問題がある。
すなわち、この光ピックアップにおいては、CD側の光学系には集積デバイス112を使用しており、この集積デバイスからの出射光を図示しない光ディスク上で焦点を結ばせた場合、この光ディスクからの反射光は集積デバイス112内のレーザ発光点に戻ってくる。そのため、集積デバイス112内の受光素子がレーザ発光点に対して所定の位置に調整済みであれば、この集積デバイス112の位置調整の精度については、高い精度を要求されない。
しかし、DVD側の光学系は、集積デバイスを用いない、いわゆるバルク系の光学系を用いているため、レーザ光源101からコリメータレンズ102を経た光束を光ディスク上に集光させる往路光学系と、光ディスクにより反射され偏光ビームスプリッタ105で反射された光束をコリメータレンズ109を経て受光素子111に受光させる復路光学系とは、偏光ビームスプリッタ105を介して2系統に分割されており、機械的に独立した構成となっている。
ここで、受光素子111は、光ディスクからの再生信号を得るのみならず、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得るためにも用いられるものであるため、入射する復路の収束光束に対して、例えば、2μm乃至3μm程度の高い精度で位置決めされることが要求される。ところが、これら受光素子111と収束光束との相対関係は、この光学系を構成する全ての光学部品の単品誤差及び取付け精度の累積によって、大幅な誤差を有する可能性がある。したがって、これら受光素子111と収束光束との相対関係については、光ディスクからの反射光が受光素子111に全く入射しない状態から調整を行う必要があるため、受光素子111を移動させるべき方向や距離の検出が困難であるという問題がある。
このような調整において光学的な手法を適用しようとしても、受光素子111は発光の機能を有していないため、光学的に受光素子111の位置を特定することは困難である。また、受光素子111は、半導体基板上に形成されており、不透明な物体であるため、背面側からの入射光による観察も不可能である。
また、電気的な方法によるとしても、受光素子111の受光領域に全く光ディスクからの反射光が入射していない状態では、この受光素子111の位置を特定するための手掛かりがなにもないため、少なくも、受光領域に僅かでも光ディスクからの反射光が入射する状態にまでは、他の手法によって受光素子111を移動させなければならない。
さらに、受光素子111の受光領域に光ディスクからの反射光が入射している状態において、この受光素子111からの光検出出力に基づいて受光素子111の位置を特定しようとする場合、例えば、SSD(スポットサイズ法)のような受光素子の位置誤差許容度が大きいエラー検出方法を採用している場合においては、最適位置からのずれに対して一定範囲ではほぼ不感な出力信号しか得られないので、受光素子111の位置を高精度に位置決めすることは困難である。
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、レーザ光源及び受光素子の位置決めが容易、且つ、高精度に行え、これらレーザ光源及び受光素子の相対位置を高精度に維持することができるようになされた光ピックアップを提供し、また、このような光ピックアップの組立調整方法を提供しようとするものである。
前述の課題を解決するために、本発明に係る光ピックアップは、情報記録媒体にレーザ光を照射する光ピックアップにおいて、前記レーザ光を出射する第1の光源と、前記光ピックアップを組立調整する際に参照する参照光を出射する第2の光源及び受光手段を集積素子として基板上に一体的に備えた集積デバイスと、前記第1の光源から出射される前記レーザ光の往路光を入射させた後、前記情報記録媒体に向けて出射させ、更に前記情報記録媒体で反射された前記レーザ光の復路光を前記集積デバイスの前記受光手段に出射し、かつ、前記集積デバイスの第2光源から前記レーザ光の復路光と同一光路に沿って出射される前記参照光を入射させた後、前記同一光路に沿って前記情報記録媒体に向けて出射する光路分岐素子と、を備え、前記第2の光源は、その発光点が前記復路光の光軸上にあるように配置されたものである。
また、本発明に係るピックアップは、情報記録媒体にレーザ光を照射する光ピックアップにおいて、前記レーザ光を出射する第1の光源と、前記光ピックアップを組立調整する際に参照する参照光を出射する第2の光源及び受光手段を集積素子として基板上に一体的に備えた集積デバイスと、前記第1の光源から出射される前記レーザ光の往路光を入射させた後、前記情報記録媒体に向けて出射させ、更に前記情報記録媒体で反射された前記レーザ光の復路光を前記集積デバイスの前記受光手段に出射し、かつ、前記集積デバイスの第2光源から前記レーザ光の復路光と同一光路に沿って出射される前記参照光を入射させた後、前記同一光路に沿って前記情報記録媒体に向けて出射する光路分岐素子と、を備え、前記第2の光源は、その発光点が前記第1の光源の発光点と共役な位置にあるように配置されたことが望ましい。
前記光路分岐素子は、前記光路分岐素子と前記第1の光源を結ぶ第1の光路、前記光路分岐素子から前記情報記録媒体に向かう第2の光路及び前記光路分岐素子と前記集積デバイスを結ぶ第3の光路について、前記第1の光路に沿って前記第1の光源から入射された前記レーザ光の往路光を前記第2の光路に出射し、前記情報記録媒体で反射されて前記第2の光路に沿って入射された前記レーザ光の復路光を前記第3の光路に沿って前記集積デバイスの受光手段に出射し、前記第3の光路に沿って前記集積デバイスの第2の光源から入射された前記参照光を前記第2の光路に出射することが望ましい。
前記光路分岐素子は、偏光ビームスプリッタ又はハーフミラーであることが望ましい。
本発明に係る光ピックアップの組立調整方法は、前記光ピックアップの前記光路分岐素子の前記情報記録媒体側に、順にコリメータレンズ及び対物レンズを備え、各部の位置調整を行うものであって、前記第1の光源を点灯し、前記第1の光源から出射された前記レーザ光の往路光を、前記光路分岐素子、前記コリメータレンズ及び前記対物レンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記対物レンズから出射した収束光を光学素子を用いて平行光束とし、この平行光束のコリメート状態及び傾斜状態をオートコリメータ、または、干渉計を用いて観察することにより、前記対物レンズによる集光スポットの集光状態及び集光位置を観察する工程と、前記第2の光源を点灯し、前記第2の光源から出射された前記所定の光の往路光を、前記光路分岐素子、前記コリメータレンズ及び前記対物レンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記対物レンズから出射した収束光を前記光学素子を用いて平行光束とし、この平行光束の集光状態及び集光位置を観察する工程と、前記第1の光源又は前記集積デバイスのいずれか一方、または、両方の位置を調整し、前記第1の光源による集光スポットと前記第2の光源による集光スポットとを同一光軸上に一致させるとともに、光軸方向にも一致、あるいは、所定間隔離間させる工程と、前記第1の光源及び前記集積デバイスを、ともに同一筐体に固定する工程と、を有するものである。
また、本発明に係る光ピックアップの組立調整方法は、前記光ピックアップの前記光路分岐素子の前記情報記録媒体側にコリメータレンズを備え、各部の位置調整を行うものであって、前記第1の光源を点灯し、前記第1の光源から出射された前記レーザ光の往路光を、前記光路分岐素子及び前記コリメータレンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記コリメータレンズからの出射光のコリメート状態及び傾斜状態をオートコリメータ、または、干渉計を用いて観察する工程と、前記第2の光源を点灯し、前記第2の光源から出射される前記所定の光の往路光を、前記光路分岐素子及び前記コリメータレンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記コリメータレンズからの出射光のコリメート状態及び傾斜状態を観察する工程と、前記第1の光源又は前記集積デバイスのいずれか一方、または、両方の位置を調整し、前記第1の光源による出射光と前記第2の光源による出射光との傾斜状態を一致させるとともに、コリメート状態も一致、あるいは、所定量収束あるいは拡散パワーを与える工程と、前記第1の光源及び前記集積デバイスを、ともに同一筐体に固定する工程と、を有することが望ましい。
さらに、本発明に係る光ピックアップの組立調整方法は、前記光ピックアップの前記光路分岐素子の前記情報記録媒体側にコリメータレンズを備え、各部の位置調整を行うものであって、前記第1の光源を点灯し、前記第1の光源から出射された前記レーザ光の往路光を、前記光路分岐素子及び前記コリメータレンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記コリメータレンズからの出射光のコリメート状態及び傾斜状態をオートコリメータ、または、干渉計を用いて観察する工程と、前記第2の光源を点灯し、前記第2の光源から出射される前記所定の光の往路光を、前記光路分岐素子及び前記コリメータレンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記コリメータレンズの出射光のコリメート状態及び傾斜状態を観察する工程と、前記第1の光源又は前記集積デバイスのいずれか一方及び前記コリメータレンズの位置を調整し、前記第1の光源による出射光と前記第2の光源による出射光との傾斜状態を一致させるとともに、コリメート状態も一致、あるいは、所定量収束あるいは拡散パワーを与える工程と、前記第1の光源及び前記集積デバイスを、ともに同一筐体に固定する工程と、を有することが望ましい。
そして、本発明に係る光ピックアップの組立調整方法においては、前記第2の光源は、前記第1の光源から出射するレーザ光の波長とは異なる波長のレーザ光を出射するものであって、前記光路分岐素子は、前記情報記録媒体で反射されて入射される前記第2の光源から出射したレーザ光を、前記第1の光源から出射されたレーザ光の復路光と同一光路に沿って前記集積デバイスの受光手段に出射し、前記受光手段は、前記第1及び第2の光源から出射したレーザ光の前記情報記録媒体で反射された復路光を、ともに受光することが望ましい。
本発明に係る光ピックアップにおいては、組立調整工程中において、第1レーザ光及び第2光源からの光の往路光に基づいて、第1レーザ光源及び集積デバイスの受光素子の相対位置関係を高精度に調整することができる。
本発明に係る光ピックアップの組立調整方法においては、第1レーザ光及び第2光源からの光の往路光に基づいて、第1レーザ光源及び集積デバイスの受光素子の相対位置関係を高精度に調整することができる。
本発明は、レーザ光源及び受光素子の位置決めが容易、且つ、高精度に行え、これらレーザ光源及び受光素子の相対位置を高精度に維持することができるようになされた光ピックアップを提供し、また、このような光ピックアップの組立調整方法を提供することができる。
以下、図1乃至図7を参照してこの発明に係る光ピックアップの実施形態及びこの発明に係る光ピックアップの組立調整方法の実施形態について説明する。各図において、同一又は類似の番号を付す部材は同一または類似の構成を有する。
図1は、この発明による光ピックアップの第1実施形態の概略構成を示す。
図1に示すように、この第1実施形態は、第1波長を有し、かつ情報記録媒体となる光ディスクに対して記録可能なパワーを有する第1レーザ光を出射する第1レーザ光源1と、前記第1波長に同一、または、異なる第2波長を有する光を出射する第2光源及び前記第1レーザ光源の光の光ディスクからの反射光を受光する受光手段を備えた集積デバイス12とを備えている。
また、この光ピックアップは、第1レーザ光に対して偏光選択性を有する偏光ビームスプリッタ5を備えている。この偏光ビームスプリッタ5は、第1レーザ光源1から出射された第1レーザ光を入射させる第1面17と、前記第1レーザ光を図示しない情報記録媒体側へ出射させるとともに該情報記録媒体側からの第1レーザ光の復路光を入射させる第2面15と、復路光を集積デバイス12側に出射させる第3面13とを備えている。
第1レーザ光源1は、記録可能出力を有する第1レーザ光(例えばDVDに用いる波長650nm帯域の波長を有するレーザ光、あるいは、CDに用いる波長780nm帯域の波長を有するレーザ光などのレーザ光)を出射する。第1レーザ光源1は、第1レーザ光の偏光方向が、偏光ビームスプリッタ5に対してS偏光となるよう、光軸回りの回転角度が設定されている。この第1レーザ光源1は、いわゆるCANパッケージの如き単一レーザ源から成り得る。
この第1レーザ光源1から発せられた第1レーザ光の往路光16は、3ビーム生成手段3を透過して、偏光ビームスプリッタ5の第1面17に入射する。3ビーム生成手段3は、光ディスク上でのトラッキングエラーを検出するための3つのビームを生成する。この3ビーム生成手段3は、例えばグレーティングから構成される。
この第1レーザ光の往路光16は、図1中の破線で示すように、偏光ビームスプリッタ5のPBS膜面(偏光分離膜)18において反射され、この偏光ビームスプリッタ5の第2面15から出射される。このPBS膜面18は、S偏光である第1レーザ光に対して反射特性を有する。
偏光ビームスプリッタ5の第2面15から出射された第1レーザ光の往路光16は、コリメータレンズ2に入射され、コリメート(平行化)される。このコリメータレンズ2によりコリメートされた第1レーザ光の往路光16は、立ち上げミラー8により反射され、波長板6に入射される。この波長板6は、1/4波長板であり、入射された第1レーザ光の往路光16を円偏光とする。この波長板6を経た往路光16は、対物レンズ21に入射し、この対物レンズ21によって図示しない光ディスク上に集光される。
そして、光ディスクによって反射された第1レーザ光の復路光19は、図1中の破線で示すように、対物レンズ21を経て波長板6に戻る。この波長板6に戻って波長板6を透過した第1レーザ光の復路光19は、光ディスクに向かう第1レーザ光の往路光に対して、直交する偏光方向を有する直線偏光となっている。この第1レーザ光の復路光19は、コリメータレンズ2を経て、偏光ビームスプリッタ5に戻る。この偏光ビームスプリッタ5において、第1レーザ光の復路光19は、P偏光となっており、PBS膜面18を透過して、第3面13から出射され、集積デバイス12へ向かう。
なお、第1レーザ光は、DVD、または、CDに対して、情報の読取のみが可能な出力を有するものであってもよい。また、この第1レーザ光がCD(CD−R、CD−RW)に対して記録可能な出力を有するものである場合には、偏光ビームスプリッタ5に代えて、無偏光のビームスプリッタを用いることができる。
一方、集積デバイス12に設けられた第2光源から発せられた光束20は、図1中の点線で示すように、偏光ビームスプリッタ5を透過し、コリメータレンズ2、立ち上げミラー8、波長板6及び対物レンズ21を経て、光ディスク側に出射される。
この実施形態においては、この第2光源から発せられた光束20は、後述するこの光ピックアップの調整工程においてのみ用いられ、光ディスクに対する記録や再生には用いられない。
図2は集積デバイス12の詳細を示す。
図2に示すように、集積デバイス12は、第2光源28aと、光ディスクからの反射光を受光する受光手段としての受光素子36とを有する。
第2光源28aは、光ディスクに対する記録や再生を行うための光源ではないので、例えば、780nmの波長帯域の波長を有するレーザ光源の他、任意の波長の光を発するLED(発光ダイオード)を用いることができる。
図2に示すように、第2光源28aは、受光素子基板35を介してパッケージ(筐体)38に支持されている。この第2光源28aの発光点は、受光素子基板35上に位置決めされている。この位置決めは、例えば画像認識を用いて1μmオーダーの精度で行うことができる。
すなわち、第2光源28aは、第1レーザ光源1及びこの第2光源28aからの光の復路光の、受光素子36上に対する光軸が相互に一致するように設定されている。換言すれば、第2光源28aは、発光点の位置が、第1レーザ光の発光点の共役点と一致、若しくは、同一光軸上に位置するように設定されている。なお、ここにいう共役点とは、偏光ビームスプリッタ5のPBS膜面18等を含む光学系による第1レーザ光源1の発光点の像点を意味する。
同様に、受光素子36は、受光素子基板35を介してパッケージ38に支持されている。
この集積デバイス12には、第1レーザ光の光ディスク上でのトラッキングエラー及びフォーカスエラーを検出するために、光ディスクから反射された第1レーザ光の復路光19を±1次回折光へ回折させるためのホログラム素子33が設けられている。
ホログラム素子33は、回折軸が相互に有限な所定角度を有するように配置された第1領域33L及び第2領域33Rを有する。なお各領域33L、33Rは、それぞれが円を2つに分割した半円形の形状を有し、円形のホログラム素子33を構成している。
第1レーザ光の復路光19は、ホログラム素子33の各領域33L、33Rで回折される。各領域33L、33Rにおける復路光19の±1次回折光は、相互に異なる方向(0次回折光の作るスポットを中心とする円において当該円の中心から当該円の異なる円周位置へ向かう方向)にそれぞれスポット対を形成する。
受光素子36は、第1レーザ光の復路光19が形成する複数のスポットを受光する複数の受光領域を有している。すなわち、この受光素子36は、第1レーザ光の復路光19の第1領域33Lによる±1次回折光を受光する一対の受光領域と、復路光19の第2領域33Rによる±1次回折光を受光する一対の受光領域とを有する。また、この受光素子36は、第1レーザ光が3ビーム生成手段3により3ビームに分割され、これら3ビームがそれぞれ光ディスクで反射されることにより形成されるスポットを受光するための受光領域を有している。
より詳細には、受光素子36上には、以下のスポットが形成される。
A1±:3ビーム生成手段3による3ビーム中の第1サイドビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
A0±:3ビーム生成手段3による3ビーム中のメインビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
A2±:3ビーム生成手段3による3ビーム中の第2サイドビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
B1±:3ビーム生成手段3による3ビーム中の第1サイドビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
B0±:3ビーム生成手段3による3ビーム中のメインビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
B2±:3ビーム生成手段3による3ビーム中の第2サイドビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
なお、この実施形態においては、スポットA2+とスポットB1+は、受光領域の間で重なるように設計され、スポットA1−とスポットB2−は、受光領域の間で相互に重なるように設計されている。
A0±:3ビーム生成手段3による3ビーム中のメインビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
A2±:3ビーム生成手段3による3ビーム中の第2サイドビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
B1±:3ビーム生成手段3による3ビーム中の第1サイドビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
B0±:3ビーム生成手段3による3ビーム中のメインビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
B2±:3ビーム生成手段3による3ビーム中の第2サイドビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
なお、この実施形態においては、スポットA2+とスポットB1+は、受光領域の間で重なるように設計され、スポットA1−とスポットB2−は、受光領域の間で相互に重なるように設計されている。
また、第1領域33Rは、+1次回折光に対して凹レンズのレンズパワーを有し、−1次回折光に対しては凸レンズのレンズパワーを有する。一方、第2領域33Lは、+1次回折光に対しては凸レンズのレンズパワーを有し、−1次回折光に対しては凹レンズのレンズパワーを有する。
このような構成により、受光素子36の各受光領域から出力される光検出出力に基づいて、DPP(Differential Push-Pull)法によりトラッキング誤差信号を生成することができる。また、所謂プッシュプル法によるトラッキング誤差信号も得ることができる。さらに、3ビーム生成手段3による3ビーム中のメインビームの復路光を受光する受光領域を3つ乃至4つの領域にさらに分割し、それぞれから独立的に光検出出力を得るようにすることにより、これら光検出出力に基づいて、所謂スポットサイズ法により、フォーカス誤差信号を生成することができる。
図3は、図1に示した光ピックアップの光学系の斜視図である。
本発明に係る光ピックアップの組立調整方法に関する第1実施形態では、まず、図3に示すように、偏光ビームスプリッタ5、コリメータレンズ2及び立ち上げミラー8を、図示しない筐体に対して固定する。
次に、この発明に係る光ピックアップの組立調整方法の第1実施形態について説明する。
図4は、この光ピックアップの組立調整方法の第1実施形態における次の工程を示す斜視図である。
この工程では、図4に示すように、波長板6及び対物レンズ21を搭載しない状態で、第1レーザ光源1を搭載する。そして、コリメータレンズ2を経て平行光となるべき第1レーザ光の往路光16を、光学観察系50で観察する。
この光学観察系50としては、平行光束の傾斜方向を測定するオートコリメータ、または、平行光束のパワー、傾斜方向及び収差等の波面状態を測定する干渉計、あるいは、平行光束の強度分布を観察するビームプロファイラを使用することができる。これらの光学観察系は、一般に知られている測定器である。この光学観察系50は、内部に光路分岐、あるいは、切換え機能をもった複数の機能を兼ねるものでもよい。なお、この光学観察系50は、最低限、オートコリメータ及び干渉計のいずれか一方のみであっても構わない。
図4中の50a,50b,50cは、それぞれ、オートコリメータによって得られる観察像、干渉計によって得られる観察像、ビームプロファイラによって得られる観察像を示している。
この調整工程においては、オートコリメータ、あるいは、干渉計等である光学観察系50を用いて、往路光16の状態を観察しながら、第1レーザ光源1の発光点位置を、図4中、x、y、zで示す直交する3軸方向に微動する。そして、往路光16が完全な平行光束となり、且つ、光ピックアップとしての設計に従い、例えば垂直上方となる基準方向に対して往路光16が傾斜を持たない状態において、所定の精度を確認したうえで、第1レーザ光源1を固定する。
なお、望ましくは、第1レーザ光源1の発光点の位置が定められた状態で、さらに、発光点を回転中心として第1レーザ光源1の図4中θxで示す傾きを調整し、ビームプロファイラにおいて往路光16の出射強度分布が基準位置に対して対称となるように調整したうえで、第1レーザ光源1を固定するとよい。第1レーザ光源1の固定は、例えば、接着によって行う。この工程で、まず、往路光16についての調整が完了する。
図5は、この光ピックアップの組立調整方法の第1実施形態におけるさらに次の工程を示す斜視図である。
この工程では、図5に示すように、集積デバイス12を搭載し、この集積デバイス12に内蔵された第2光源28aを点灯させる。そして、コリメータレンズ2を経て平行光となるべき第2レーザ光の往路光20を、光学観察系50で観察する。
図5中の50a,50b,50cは、それぞれ、光学観察系であるオートコリメータによって得られる観察像、干渉計によって得られる観察像、ビームプロファイラによって得られる観察像を示している。
この調整工程においては、オートコリメータ、あるいは、干渉計等である光学観察系50を用いて、往路光20の状態を観察しながら、第2光源28aの発光点位置、すなわち、集積デバイス12の位置を、図5中、x、y、zで示す直交する3軸方向に微動する。そして、往路光20が完全な平行光束となり、且つ、光ピックアップとしての設計に従い、例えば垂直上方となる基準方向に対して往路光20が傾斜を持たない状態において、所定の精度を確認したうえで、集積デバイス12を固定する。
なお、望ましくは、第2光源28aまたは第2レーザ光源28b(図7)の発光点の位置が定められた状態で、さらに、発光点を回転中心として集積デバイス12の図5中θyで示す傾きを調整し、ビームプロファイラにおいて往路光20の出射強度分布が基準位置に対して対称となるように調整したうえで、集積デバイス12を固定するとよい。集積デバイス12の固定は、例えば、接着によって行う。この工程で、往路光20についての調整が完了し、受光素子36の位置の調整も完了する。
すなわち、この光ピックアップの組立調整方法においては、従来の非集積型(いわゆるバルク型)の光ピックアップにおいて受光素子の位置調整を電気的出力を用いて行っていたのと異なり、受光素子の位置調整を光学的に調整することを可能としている。
これらの工程により、第1レーザ光の往路光16と、第2光源28aからの往路光20との光軸及び軸方向の前後位置を一義に決定することができる。ここで、図1に示したように、第2光源28aは、受光素子基板35に対して、予め高精度に位置決めされて固定されているので、この状態で、第1レーザ光源1からの出射光は光ディスクの情報記録面に集光スポットを結んだのち反射され、その復路光19は、第2光源28aからの往路光20と全く同一の光軸上を逆方向に進み、集積デバイス12内の受光素子上に、正確に照射される。
なお、前述の説明では、光軸上の前後方向(図5中のz軸方向)に関して、第2光源28aの素子厚さ(発光点高さ)、あるいは、コリメータレンズ2の色収差、あるいは、各種エラー検出方法の設計から決まる正規位置との誤差が生ずる場合がある。その場合には、いずれかの光源からの往路光が平行光束となる状態に調整した後、設計によって決まる規定量だけ光軸上を移動させた後に固定するようにすれば、全く問題なく前述の調整結果が成立することは言うまでもない。
この光ピックアップの組立調整方法の第2実施形態は、例えば、第1レーザ光源1をまず筐体に対して固定し、次に、偏光ビームスプリッタ、コリメータレンズ2及び立ち上げミラー8の全て、あるいは一部を調整可能として搭載し、これらを調整することによって、往路光16の平行状態や傾斜を調整するものである。この後は、集積デバイス12の位置調整については、前述の実施形態と全く同じ方法によって行うことができる。
あるいは、第1レーザ光源1よりも先に、集積デバイス12の位置を調整して固定し、次に、第1レーザ光源1の位置を調整して固定するようにしてもよい。
この光ピックアップの組立調整方法の第3実施形態は、アクチュエータに組み込まれた対物レンズ21及び波長板6を先に搭載してから、第1レーザ光源1及び集積デバイス12の位置を調整して固定するものである。
この場合には、対物レンズ21から出射された光束を、この対物レンズ21に相当する光学素子(基準レンズ及びディスク厚往復分相当の平行基板)を用いて、平行光束に再変換する。そして、このように平行光束となされた光束を光学観察系に入射させることにより、前述した各実施形態におけると同様に、第1レーザ光源1及び集積デバイス12の位置を調整して固定することができる。
このように対物レンズ21から出射された光束を平行光束に再変換する基準レンズは、光学観察系に予め搭載しておいてもよい。
図6は、この発明による光ピックアップの第2実施形態の概略を示す。
この図6に示す光ピックアップは、前述の第1実施形態の光ピックアップと同様に、第1波長を有し、かつ情報記録媒体となる光ディスクに対して記録可能なパワーを有する第1レーザ光を出射する第1レーザ光源1を備えている。そして、この光ピックアップは、第1波長と異なる第2波長を有する第2レーザ光を出射する第2レーザ光源と、第1レーザ光及び第2レーザ光の光ディスクからの反射光(復路光)を受光する受光手段を備えた集積デバイス12とを備えている。
この光ピックアップにおいては、第1レーザ光源1及び第1レーザ光については、前述した第1実施形態の光ピックアップと同様である。
そして、集積デバイス12に設けられた第2レーザ光源から発せられた第2レーザ光の往路光20は、図6中の点線で示すように、偏光ビームスプリッタ5を透過し、コリメータレンズ2、立ち上げミラー8、波長板6及び対物レンズ21を経て、光ディスク上に集光される。
この実施形態においては、この第2レーザ光は、光ディスクに対する記録や再生に用いられる。すなわち、この第2レーザ光は、例えば、CDに用いる波長780nm帯域の波長を有するレーザ光であって、CD−RやCD−RWに対する記録が可能な出力を有しているか、または、CD、CD−R、CD−RWの再生が可能な出力を有している。
この第2レーザ光の光ディスクにより反射された復路光22は、対物レンズ21、波長板6、立ち上げミラー8、コリメータレンズ2を経て、偏光ビームスプリッタ5に戻る。この第2レーザ光の復路光22は、偏光ビームスプリッタ5を透過して、集積デバイス12に入射する。
図7は、図6に示す光ピックアップにおいて使用される集積デバイスの詳細を示す。
図7に示すように、集積デバイス12は、第2レーザ光源28bと、光ディスクからの反射光を受光する受光手段とからなる受光素子36とを有する。この集積デバイス12においては、受光素子36は、第1レーザ光の復路光及び第2レーザ光の復路光をともに受光する。
図7に示すように、第2レーザ光源28bは、サブマウント29及び受光素子基板35を介してパッケージ(筐体)38に支持されている。この第2レーザ光源28bの発光点は、第1レーザ光源1及びこの第2レーザ光源28bから発せられた光の光ディスクからの復路光が集積デバイス12の同じ位置へ集光するように、受光素子基板35上に位置決めされている。
すなわち、第2レーザ光源28bは、第1レーザ光源1及びこの第2レーザ光源28bからの光の復路光の、受光素子36上に対する光軸が相互に一致するように設定されている。換言すれば、第2レーザ光源28bは、発光点の位置が、第1レーザ光の発光点の共役点と一致、若しくは、同一光軸上に位置するように設定されている。なお、ここにいう共役点とは、偏光ビームスプリッタ5のPBS膜面18等を含む光学系による第1レーザ光源1の発光点の像点を意味する。
同様に、受光素子36は、受光素子基板35を介してパッケージ38に支持されている。
また、この集積デバイス12は、受光素子基板35の平面に平行に第2レーザ光源28bから出射された第2レーザ光を、受光素子基板35の平面に垂直な方向へ反射するマイクロミラー30を有する。
さらに、この集積デバイス12には、第2レーザ光源28bから出射されマイクロミラー30で反射されない一定比率の第2レーザ光を検出するフロントモニタが設けられている。このフロントモニタにより、第2レーザ光源28bから出射される第2レーザ光のパワー又は出力状態が検出される。
そして、集積デバイス12は、マイクロミラー30を経た第2レーザ光を3ビームへ分割し、トラッキングエラー検出用3ビームを生成する3ビーム生成手段としてのグレーティング32が設けてある。このグレーティング32は、3ビーム生成用グレーティングとも称される。
そして、この集積デバイス12には、第1レーザ光及び第2レーザ光の光ディスク上でのトラッキングエラー及びフォーカスエラーを検出するために、光ディスクから反射された第1レーザ光及び第2レーザ光の復路光19,22を±1次回折光へ回折させるためのホログラム素子33が設けられている。
ホログラム素子33は、回折軸が相互に有限な所定角度を有するように配置された第1領域33L及び第2領域33Rを有する。なお各領域33L、33Rは、それぞれが円を2つに分割した半円形の形状を有し、円形のホログラム素子33を構成している。
第1レーザ光及び第2レーザ光の復路光19,22は、ホログラム素子33の各領域33L、33Rで回折される。各領域33L、33Rにおける復路光19,22の±1次回折光は、相互に異なる方向(0次回折光の作るスポットを中心とする円において当該円の中心から当該円の異なる円周位置へ向かう方向)にそれぞれスポット対を形成する。
受光素子36は、複数の第1レーザ光及び第2レーザ光の復路光19,22が形成する複数のスポットを受光する複数の受光領域を有している。すなわち、この受光素子36は、第1レーザ光及び第2レーザ光の復路光19,22の第1領域33Lによる±1次回折光を受光する一対の受光領域と、復路光19,22の第2領域33Rによる±1次回折光を受光する一対の受光領域とを有する。また、この受光素子36は、第1レーザ光及び第2レーザ光が3ビーム生成手段3,32により3ビームに分割され、これら3ビームがそれぞれ光ディスクで反射されることにより形成されるスポットを受光するための受光領域を有している。
より詳細には、受光素子36上には、以下のスポットが形成される。
A1±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中の第1サイドビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
A0±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中のメインビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
A2±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中の第2サイドビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
B1±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中の第1サイドビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
B0±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中のメインビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
B2±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中の第2サイドビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
なお、この実施形態においては、スポットA2+とスポットB1+は、受光領域の間で重なるように設計され、スポットA1−とスポットB2−は、受光領域の間で相互に重なるように設計されている。
A0±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中のメインビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
A2±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中の第2サイドビームの第1領域33Rによる±1次回折光のスポット
B1±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中の第1サイドビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
B0±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中のメインビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
B2±:3ビーム生成手段3,32による3ビーム中の第2サイドビームの第2領域33Lによる±1次回折光のスポット
なお、この実施形態においては、スポットA2+とスポットB1+は、受光領域の間で重なるように設計され、スポットA1−とスポットB2−は、受光領域の間で相互に重なるように設計されている。
また、第1領域33Rは、+1次回折光に対して凹レンズのレンズパワーを有し、−1次回折光に対しては凸レンズのレンズパワーを有する。一方、第2領域33Lは、+1次回折光に対しては凸レンズのレンズパワーを有し、−1次回折光に対しては凹レンズのレンズパワーを有する。
このような構成により、受光素子36の各受光領域から出力される光検出出力に基づいて、DPP(Differential Push-Pull)法によりトラッキング誤差信号を生成することができる。また、所謂プッシュプル法によるトラッキング誤差信号も得ることができる。さらに、3ビーム生成手段3による3ビーム中のメインビームの復路光を受光する受光領域を3つ乃至4つの領域にさらに分割し、それぞれから独立的に光検出出力を得るようにすることにより、これら光検出出力に基づいて、所謂スポットサイズ法により、フォーカス誤差信号を生成することができる。
この光ピックアップを組立調整する際には、第2レーザからの往路光20を図1の光ピックアップと同様に使用し、かつ前記組立調整方法についての第1乃至第3実施形態を適用することにより、第1レーザ光源及び集積デバイスの相対位置関係を高精度に調整することができる。
以上説明したように、これらの実施形態によれば、光ピックアップの組立調整工程中において、第1レーザ光及び第2光源からの光の往路光に基づいて、第1レーザ光源及び集積デバイスの受光素子の相対位置関係を高精度に調整することができる。
なお、本実施の形態においては、光路分岐素子として偏光ビームスプリッタを用いたが、本発明はこれに限定されない。光路分岐素子として、例えば、非偏光ビームスプリッタ、平板のハーフミラー、グレーティングビームスプリッタも用いることができる。
1 第1レーザ光源
5 偏光ビームスプリッタ
12 集積デバイス
28a 第2光源
28b 第2レーザ光源
50 光学観察系
5 偏光ビームスプリッタ
12 集積デバイス
28a 第2光源
28b 第2レーザ光源
50 光学観察系
Claims (6)
- 情報記録媒体にレーザ光を照射する光ピックアップにおいて、
前記レーザ光を出射する第1の光源と、
前記光ピックアップを組立調整する際に参照する参照光を出射する第2光源及び受光手段を集積素子として基板上に一体的に備えた集積デバイスと、
前記第1の光源から出射される前記レーザ光の往路光を入射させた後、前記情報記録媒体に向けて出射させ、更に前記情報記録媒体で反射された前記レーザ光の復路光を前記集積デバイスの前記受光手段に出射し、かつ、前記集積デバイスの第2の光源から前記レーザ光の復路光と同一光路に沿って出射される前記参照光を入射させた後、前記同一光路に沿って前記情報記録媒体に向けて出射する光路分岐素子と、
を備え、
前記第2の光源は、その発光点が前記復路光の光軸上にあるように配置されたこと
を特徴とする光ピックアップ。 - 情報記録媒体にレーザ光を照射する光ピックアップにおいて、
前記レーザ光を出射する第1の光源と、
前記光ピックアップを組立調整する際に参照する参照光を出射する第2光源及び受光手段を集積素子として基板上に一体的に備えた集積デバイスと、
前記第1の光源から出射される前記レーザ光の往路光を入射させた後、前記情報記録媒体に向けて出射させ、更に前記情報記録媒体で反射された前記レーザ光の復路光を前記集積デバイスの前記受光手段に出射し、かつ、前記集積デバイスの第2の光源から前記レーザ光の復路光と同一光路に沿って出射される前記参照光を入射させた後、前記同一光路に沿って前記情報記録媒体に向けて出射する光路分岐素子と、
を備え、
前記第2の光源は、その発光点が前記第1の光源の発光点と共役な位置にあるように配置されたこと
を特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1又は2記載の光ピックアップの前記光路分岐素子の前記情報記録媒体側に、順にコリメータレンズ及び対物レンズを備え、各部の位置調整を行う光ピックアップの組立調整方法であって、
前記第1の光源を点灯し、前記第1の光源から出射された前記レーザ光の往路光を、前記光路分岐素子、前記コリメータレンズ及び前記対物レンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記対物レンズから出射した収束光を光学素子を用いて平行光束とし、この平行光束のコリメート状態及び傾斜状態をオートコリメータ、または、干渉計を用いて観察することにより、前記対物レンズによる集光スポットの集光状態及び集光位置を観察する工程と、
前記第2の光源を点灯し、前記第2の光源から出射された前記所定の光の往路光を、前記光路分岐素子、前記コリメータレンズ及び前記対物レンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記対物レンズから出射した収束光を前記光学素子を用いて平行光束とし、この平行光束の集光状態及び集光位置を観察する工程と、
前記第1の光源又は前記集積デバイスのいずれか一方、または、両方の位置を調整し、前記第1の光源による集光スポットと前記第2の光源による集光スポットとを同一光軸上に一致させるとともに、光軸方向にも一致、あるいは、所定間隔離間させる工程と、
前記第1の光源及び前記集積デバイスを、ともに同一筐体に固定する工程と、
を有することを特徴とする組立調整方法。 - 請求項1又は2記載の光ピックアップの前記光路分岐素子の前記情報記録媒体側にコリメータレンズを備え、各部の位置調整を行う光ピックアップの組立調整方法であって、
前記第1の光源を点灯し、前記第1の光源から出射された前記レーザ光の往路光を、前記光路分岐素子及び前記コリメータレンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記コリメータレンズからの出射光のコリメート状態及び傾斜状態をオートコリメータ、または、干渉計を用いて観察する工程と、
前記第2の光源を点灯し、前記第2の光源から出射される前記所定の光の往路光を、前記光路分岐素子及び前記コリメータレンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記コリメータレンズからの出射光のコリメート状態及び傾斜状態を観察する工程と、
前記第1の光源又は前記集積デバイスのいずれか一方、または、両方の位置を調整し、前記第1の光源による出射光と前記第2の光源による出射光との傾斜状態を一致させるとともに、コリメート状態も一致、あるいは、所定量収束あるいは拡散パワーを与える工程と、
前記第1の光源及び前記集積デバイスを、ともに同一筐体に固定する工程と、
を有することを特徴とする組立調整方法。 - 請求項1又は2記載の光ピックアップの前記光路分岐素子の前記情報記録媒体側にコリメータレンズを備え、各部の位置調整を行う光ピックアップの組立調整方法であって、
前記第1の光源を点灯し、前記第1の光源から出射された前記レーザ光の往路光を、前記光路分岐素子及び前記コリメータレンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記コリメータレンズからの出射光のコリメート状態及び傾斜状態をオートコリメータ、または、干渉計を用いて観察する工程と、
前記第2の光源を点灯し、前記第2の光源から出射される前記所定の光の往路光を、前記光路分岐素子及び前記コリメータレンズを経て前記情報記録媒体側に出射し、前記コリメータレンズの出射光のコリメート状態及び傾斜状態を観察する工程と、
前記第1の光源又は前記集積デバイスのいずれか一方及び前記コリメータレンズの位置を調整し、前記第1の光源による出射光と前記第2の光源による出射光との傾斜状態を一致させるとともに、コリメート状態も一致、あるいは、所定量収束あるいは拡散パワーを与える工程と、
前記第1の光源及び前記集積デバイスを、ともに同一筐体に固定する工程と、
を有することを特徴とする組立調整方法。 - 請求項3乃至5に記載の光ピックアップの組立調整方法であって、
前記第2の光源は、前記第1の光源から出射するレーザ光の波長とは異なる波長のレーザ光を出射するものであって、
前記光路分岐素子は、前記情報記録媒体で反射されて入射される前記第2の光源から出射したレーザ光を、前記第1の光源から出射されたレーザ光の復路光と同一光路に沿って前記集積デバイスの受光手段に出射し、
前記受光手段は、前記第1及び第2の光源から出射したレーザ光の前記情報記録媒体で反射された復路光を、ともに受光するものであることを特徴とする光ピックアップの組立調整方法。
Priority Applications (1)
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JP2003284909A JP2005056480A (ja) | 2003-08-01 | 2003-08-01 | 光ピックアップ及びその組立調整方法 |
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US8050167B2 (en) | 2009-03-04 | 2011-11-01 | Victor Company Of Japan, Limited | Optical device |
-
2003
- 2003-08-01 JP JP2003284909A patent/JP2005056480A/ja active Pending
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