JP2006073116A - Optical path correcting device and optical pickup using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光路補正装置とこれを用いた光ピックアップに関し、特に2波長レーザが出射する偏光方向が互いに平行な二つの異なる波長の直線偏光の光路を補正した後、同一光路上を伝搬する前記出射光のモニター光量を任意に設定可能とした光路補正装置とこれを用いた光ピックアップに関するものである。 The present invention relates to an optical path correction device and an optical pickup using the same, and in particular, corrects optical paths of two different wavelengths of linearly polarized light that are parallel to each other and then propagates on the same optical path. The present invention relates to an optical path correction device capable of arbitrarily setting the amount of monitor light emitted and an optical pickup using the same.
光ディスク装置や光磁気ディスク装置に用いられる光ピックアップは、CDやDVDといった種類の異なる光ディスクに対応するため、波長の異なる複数のレーザ光を使用する構造となっている。
そこで従来、例えば、二つのレーザ光を同一光路で伝搬させるため、二つのレーザダイオード(以降、LDと称す)を光路が互いに直交するよう配置すると共に、その交点にダイクロイックプリズムを所定の光路方向で配置して、一方のLDが出射するレーザ光はダイクロイックプリズムに入射して分離面を透過させ、直交配置された他方のLDが出射するレーザ光は前記ダイクロイックプリズムに入射させて分離面で90°反射させることにより、前記二つのレーザ光を同じ光路で伝搬させて、二つのレーザ光に対応した光ピックアップを構成していた。
ところが、このような従来の2波長合成方法では、二つのLDを用いること、及びこれらの光路を互いに直交するよう配置しなければならないため、光ピックアップの小型化が困難であった。
Optical pickups used in optical disk devices and magneto-optical disk devices have a structure that uses a plurality of laser beams having different wavelengths in order to support different types of optical disks such as CDs and DVDs.
Therefore, conventionally, for example, in order to propagate two laser beams in the same optical path, two laser diodes (hereinafter referred to as LDs) are arranged so that the optical paths are orthogonal to each other, and a dichroic prism is arranged at the intersection in a predetermined optical path direction. The laser light emitted from one LD is incident on the dichroic prism and transmitted through the separation surface, and the laser light emitted from the other LD arranged orthogonally is incident on the dichroic prism and is 90 ° on the separation surface. By reflecting the two laser beams, the two laser beams are propagated in the same optical path, and an optical pickup corresponding to the two laser beams is configured.
However, in such a conventional two-wavelength synthesizing method, it is difficult to reduce the size of the optical pickup because two LDs are used and their optical paths must be arranged orthogonal to each other.
一方、近年モノリシック集積型の2波長レーザが提案され実用化されつつある。この2波長レーザは、一つの半導体基板上に二つの異なる波長(例えば、650nm、780nm)のレーザ光源を形成したものであり、二つのレーザ光源は所定の距離(数十〜百数十μm)だけ離れて配置され、二つの異なる波長の平行光を出射している。そこで、このような2波長レーザを光ピックアップに用いるためには、二つのレーザ光を同一光路に伝搬させるために光路補正機能が必要となる。 On the other hand, in recent years, monolithically integrated two-wavelength lasers have been proposed and put into practical use. This two-wavelength laser is obtained by forming laser light sources having two different wavelengths (for example, 650 nm and 780 nm) on one semiconductor substrate, and the two laser light sources have a predetermined distance (several tens to hundreds of tens μm). Are spaced apart and emit parallel light of two different wavelengths. Therefore, in order to use such a two-wavelength laser for an optical pickup, an optical path correction function is required in order to propagate two laser beams to the same optical path.
このような光路補正機能の手段として、特開2001−283457号公報に開示された手法がある。
図4は、従来の特開2001−283457号公報に開示された光路補正装置の原理を説明するための図である。図4において、光路補正装置1は、複屈折板2により構成しており、該複屈折板2は、光学軸A0が主表面と45°の角度をなすよう板状に切り出したものである。2波長レーザ3から出射する波長650nmのレーザ光L1と波長780nmのレーザ光L2との2つのレーザ光の光軸を含む平面と、レーザ光L1の偏光方向が平行であり、レーザ光L2の偏光方向は直交しているものとする。
更に、入射する2つのレーザ光の光軸を含む平面が光学軸A0と平行となるように構成することで、レーザ光L2は光学軸A0に対して常光線となるので複屈折板2を直進して透過する。これに対し、レーザ光L1は光学軸A0に対して異常光線となるので複屈折板2にて屈折して透過することになる。この時、複屈折板2の板厚tを適切に設定することにより、二つのレーザ光を同一光路上に出射することが可能となる。
As means for such an optical path correction function, there is a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-283457.
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of an optical path correction device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-283457. In FIG. 4, the optical
Further, since the plane including the optical axes of the two incident laser beams is configured to be parallel to the optical axis A 0 , the
一方、図4に示した従来の光路補正手法は、二つのレーザ光の偏光方向が互いに直交していることが必要であるが、モノリシック集積型の2波長レーザは、一つの半導体基板に二つの異なる波長のレーザ光源を形成するので、出射する二つのレーザ光線の直線偏光の偏光方向が同じとなるのが一般的である。2波長レーザは、製造プロセス上の制約から偏光方向を互いに直交させることは容易ではなく量産に不向きで高価になるため、モノリシック集積型の2波長レーザを上記の光路補正手法に適用することは現実的ではなかった。 On the other hand, the conventional optical path correction method shown in FIG. 4 requires that the polarization directions of the two laser beams are orthogonal to each other. However, a monolithic integrated two-wavelength laser has two components on one semiconductor substrate. Since laser light sources having different wavelengths are formed, the polarization directions of the linearly polarized light of the two emitted laser beams are generally the same. Since the two-wavelength lasers are not easy to make the polarization directions orthogonal to each other due to restrictions on the manufacturing process and are unsuitable for mass production and expensive, it is practical to apply a monolithic integrated two-wavelength laser to the above optical path correction method. It was not right.
そこで、この点を解決する光路補正手法として、本願発明者らは特願2003−155617号において以下の手法を提起した。
図5は、従来の特願2003−155617号により提起された光路補正装置の原理を説明するための図である。光路補正装置4は、波長板5と複屈折板2とを備えており、2波長レーザ6の前方に配置する。
2波長レーザ6から出射される波長650nmのレーザ光L1、及び波長780nmのレーザ光L2は互いに平行な偏光方向を有する直線偏光であり、光路間隔dにて平行に伝搬する。
波長板5は、複屈折性を有する結晶もしくは高分子フィルムであり、2波長レーザ6から出射された一方のレーザ光L2の偏光方向を90°回転させ、他方のレーザ光L1の偏光方向は回転しないままに透過させることにより、レーザ光L1とL2は互いに直交した直線偏光となるよう構成されている。
Therefore, as an optical path correction method for solving this point, the present inventors have proposed the following method in Japanese Patent Application No. 2003-155617.
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the optical path correction device proposed by Japanese Patent Application No. 2003-155617. The optical path correction device 4 includes a
Laser light L1 having a wavelength of 650 nm and laser light L2 having a wavelength of 780 nm emitted from the two-
The
複屈折板2は、図4に示した複屈折板と同一のもので、複屈折性を有する結晶もしくは液晶からなり、その光学軸は一方のレーザ光L1の偏光方向と同一平面を有するよう構成されている。
この時、波長板5から入射するレーザ光L2は光学軸A0に対して常光線となるのでそのまま直進して複屈折板2を透過し、レーザ光L2と偏光方向が直交するレーザ光L1は、複屈折板2の光学軸A0に対して異常光線となるので屈折して透過することになる。この屈折したレーザ光L1が複屈折板2を出射する際にレーザ光L2と同じ光路を伝搬するよう複屈折板2の板厚tを設定してある。
このように波長板5と複屈折板2が協働して、所定の光路間隔dで平行に伝搬し、且つ同じ偏光方向を有する二つのレーザ光を、同一の光路上に伝搬するよう光路補正をすることが可能となる。
At this time, the laser beam L1 laser light L2 since the ordinary ray to the optical axis A 0 which is transmitted through the
In this way, the
しかしながら、従来の光路補正装置は、光ピックアップに用いる際に次のような問題を抱えていた。
図6は、2波長レーザを用いた従来の光路補正装置を光ピックアップに適応した場合の模式図である。光ピックアップ7は、偏光方向が互いに平行である二つの異なる波長の直線偏光を出射する2波長レーザ6と、一方の直線偏光の偏光方向を90°回転させる波長板5と、二つの直線偏光を同一の光路上に伝搬するよう光路補正をする複屈折板2と、該複屈折板2を透過する直線偏光のレーザ光を所定の比率で分離するハーフミラー8と、該ハーフミラー8が分離面で90°反射する前記レーザ光を光ディスク9に形成したピット10に集光させる対物レンズ11と、前記ピット10上で反射された前記レーザ光を前記対物レンズ11と前記ハーフミラー8を経由して検出する光検出器12と、前記ハーフミラー8の分離面を透過する2波長レーザ6の出射レベルをモニターするモニター光検出器13とにより構成する。
However, the conventional optical path correction device has the following problems when used for an optical pickup.
FIG. 6 is a schematic diagram when a conventional optical path correction apparatus using a two-wavelength laser is applied to an optical pickup. The
図6の動作を説明すると、2波長レーザ6から出射される、例えば波長650nmのレーザ光L1、或いは波長780nmのレーザ光L2は互いに平行な偏光方向を有する直線偏光であり、光路間隔dにて平行に伝搬し、波長板5へ入射する。波長板5は、2波長レーザ6から出射された一方のレーザ光L2の直線偏光を90°回転させ、他方のレーザ光L1の直線偏光は回転しないままに透過することにより、レーザ光L1とL2は互いに直交した直線偏光を有するよう構成されている。次に波長板5を透過するレーザ光を複屈折板2に入射する。複屈折板2は、複屈折性を有しその主断面(光学軸と入射光軸とを含む面に平行な面)が一方の前記波長板5を通過したレーザ光L2の直線偏光と直交するよう構成されている。そこで、レーザ光L2は光学軸に対して直交するので常光線となりそのまま直進して複屈折板2を透過し、前記波長板5を通過したレーザ光L1の直線偏光はレーザ光L2の直線偏光と直交しているので複屈折板2の主断面に対して平行となるため異常光線となり屈折して透過する。従って、複屈折板2を透過したレーザ光L1とレーザ光L2は同じ光路を伝搬する。この時、複屈折板2を透過した二つのレーザ光の直線偏光は互いに直交しており、両者を総称してレーザ光L11とする。
6 will be described. Laser light L1 having a wavelength of, for example, 650 nm or laser light L2 having a wavelength of 780 nm emitted from the two-
次に、複屈折板2を透過したレーザ光L11はハーフミラー8に入射され、レーザ光L11のうちの約90%は分離面で90°反射するレーザ光L12として、前記レーザ光L11の約10%は分離面を透過するレーザ光L13として夫々分離される。レーザ光L12は、対物レンズ11により集光されて光ディスク9に形成されたピット10に照射され、ピット10上で反射したレーザ光L14は、反射光となって前記対物レンズ11を介してハーフミラー8に入射され、該レーザ光L14はそのまま透過して光検出器12に入射して光ディスクに書き込まれた情報を読み出す。
Next, the laser beam L11 that has passed through the
一方、ハーフミラー8を透過した前記レーザ光L13は、モニター光検出器13に入射して2波長レーザ6が出射するレーザ光の出射レベルをモニターする。光ピックアップにおいては、レーザ素子が出射するレーザ光の出射レベルを一定に保つことが必要であり、そこで、レーザ光の一部をモニター用の光検出器で受光してAPC(Auto Power Contorol)回路でレーザ素子の駆動回路を制御することにより、レーザ光の出射レベルを一定に保っている。図6に示した光ピックアップにおいては、レーザ光の出射レベルをモニターする手段として精度の高いフロントモニター方式を採用している。
On the other hand, the laser light L13 transmitted through the
ところで、前述したようなフロントモニター方式でレーザ光を受光する際は、レーザ光が前述したように互いに直交した直線偏光L1、L2のレーザ光からなっているため、ハーフミラー8で、例えば10%のレーザ光を分離面で透過させてモニター光検出器13へ入射させる場合、ハーフミラー8は波長依存性を有しており、1波長のレーザ光のみを10%の透過率に設定することは比較的容易であるが、互いに直交した直線偏光である2波長のレーザ光を共に10%の透過率に設定することはかなり困難である。ハーフミラー8に光学膜を成膜する際は、スパッタ蒸着法などを用いて膜厚を調整しつつ手数のかかる工程が必要である。
By the way, when the laser beam is received by the front monitor system as described above, the laser beam is composed of the laser beams of linearly polarized light L1 and L2 orthogonal to each other as described above, and therefore the
一方、モニター光検出器13への入射光量を変更したい場合、ハーフミラー8の透過率を変更することによる対応が必要であるが、ハーフミラー8に形成した光学膜の特性を変更するためには再設計や条件設定にかなりの時間を必要とし、又、光学膜の特性によっては、安定した膜特性を得ることが困難である。
On the other hand, when it is desired to change the amount of light incident on the
そこで、本願出願人は、これらの問題を解決するために、ハーフミラーの替わりに波長依存性の少ない偏光ビームスプリッタを使用することを思い立った。偏光ビームスプリッタは、入射する直線偏光の偏光方向により入射光を透過、或いは反射するものであり、水平方向の直線偏光は透過し、垂直方向の直線偏光は反射する。従って、偏光ビームスプリッタは、入射光のx軸方向の成分を透過し、y軸方向の成分を反射する。そこで、光ピックアップに偏光ビームスプリッタを用いる際は、偏光ビームスプリッタを偏光方向に対してθだけ傾けて配置すると、θ量により入射する直線偏光のx軸成分とy軸成分とを可変することが出来る。即ち、偏光ビームスプリッタの傾け角度θにより、偏光ビームスプリッタの透過量と反射量の比率を可変可能となる。 Therefore, in order to solve these problems, the applicant of the present application has conceived of using a polarization beam splitter with less wavelength dependency in place of the half mirror. The polarization beam splitter transmits or reflects incident light according to the polarization direction of the incident linearly polarized light, transmits the linearly polarized light in the horizontal direction, and reflects the linearly polarized light in the vertical direction. Therefore, the polarization beam splitter transmits the component of the incident light in the x-axis direction and reflects the component of the y-axis direction. Therefore, when a polarizing beam splitter is used in the optical pickup, if the polarizing beam splitter is tilted by θ with respect to the polarization direction, the x-axis component and y-axis component of the linearly polarized light that is incident can be varied depending on the θ amount. I can do it. That is, the ratio of the transmission amount and the reflection amount of the polarization beam splitter can be varied by the tilt angle θ of the polarization beam splitter.
図7は、偏光ビームスプリッタの機能を説明する図である。図7において、偏光ビームスプリッタ14は、入射面を示しており、偏光方向に対してθだけ偏光ビームスプリッタを傾けることにより、入射光のx軸方向の成分とy軸方向の成分とが可変され、偏光ビームスプリッタは、入射光のx軸方向の成分を透過し、y軸方向の成分を反射するので、例えば所定の角度θに設定することにより、偏光ビームスプリッタの透過量と反射量の比率を1:9とすることが出来る。
FIG. 7 is a diagram for explaining the function of the polarization beam splitter. In FIG. 7, a
図8は、偏光ビームスプリッタを用いた光ピックアップの構成例である。光ピックアップ15は、偏光ビームスプリッタの動作の説明に必要な部分についてのみ示しており、偏光方向が互いに平行である二つの異なる波長の直線偏光を出射する2波長レーザ6と、該2波長レーザ6が出射する一方の直線偏光の偏光方向を90°回転させる第一の波長板5と該第一の波長板5から入射する二つの直線偏光を同一の光路上に伝搬するよう光路補正をする複屈折板2と該複屈折板2を透過する一方の直線偏光の偏光方向を90°回転させる第二の波長板16とからなる光路補正装置17と、該光路補正装置17が出射するレーザ光を所定の比率で分離する偏光ビームスプリッタ14とにより構成する。ここで、偏光ビームスプリッタ14は、偏光方向に対して所定の角度θだけ傾いて配置されている。
FIG. 8 is a configuration example of an optical pickup using a polarizing beam splitter. The
図8の動作を説明すると、2波長レーザ6から出射される、例えば波長650nmのレーザ光L1、及び波長780nmのレーザ光L2は互いに同じ偏光方向を有する直線偏光であり、光路間隔dにて平行に伝搬し、光路補正装置17へ入射する。光路補正装置17に備えた第一の波長板5は、2波長レーザ6から出射された一方のレーザ光L2の偏光方向を90°回転させ、他方のレーザ光L1の偏光方向は回転しないままに透過することにより、レーザ光L1とL2を互いに直交した直線偏光を有するよう構成する。
8 will be described. For example, the laser light L1 having a wavelength of 650 nm and the laser light L2 having a wavelength of 780 nm emitted from the two-
次に、第一の波長板5を透過するレーザ光を複屈折板2に入射する。複屈折板2は、複屈折性を有しその主断面は一方のレーザ光L2の偏光方向に対して直交するよう構成されている。そこで、レーザ光L2は光学軸A0に対して常光線となりそのまま直進して複屈折板2を透過し、レーザ光L2と偏光方向が直交するレーザ光L1は光学軸A0に対して異常光線となり屈折して透過する。従って、複屈折板2を透過するレーザ光L1とレーザ光L2は同じ光路を伝搬する。
Next, laser light that passes through the
次に複屈折板2を透過した二つの直線偏光は第二の波長板16に入射し、一方のレーザ光L2の偏光方向を90°回転させ、他方のレーザ光L1の偏光方向は回転しないままに透過することにより、レーザ光L1とL2を偏光方向が同一な直線偏光とする。
次に、第二の波長板16を透過した直線偏光は偏光ビームスプリッタ14に入射され、入射光のx軸方向の成分を透過し、y軸方向の成分を反射する。偏光ビームスプリッタ14は、所定量偏光方向に対して傾いて配置されており、傾き角度により偏光ビームスプリッタ14の透過量と反射量の比率は決定される。この時、偏光ビームスプリッタ14は、波長依存性を持たないので、二つの波長のレーザ光の透過率は変化しない。更に、偏光ビームスプリッタ14における透過光量は、偏光ビームスプリッタ14の配置角度を所望値に設定することにより任意に可変することが出来る。
Next, the two linearly polarized lights transmitted through the
Next, the linearly polarized light that has passed through the
しかしながら、上述したような従来の光ピックアップは、偏光ビームスプリッタを傾けて配置するため、偏光ビームスプリッタを固定するためのアルミダイキャスト製のハウジング加工において、金型の設計、製造にコストが大幅にかかることや高いハウジングの精度が必要であること、ハウジングを機械的に精度よく取り付けることが困難である等の問題があった。
本発明は上述したような問題を解決するためになされたものであって、2波長のレーザ光を精度よく安定して所定量モニター光検出器13に入射できるようにすると共に、モニター光量を変更したい場合に、容易に変更可能とする光路補正装置とこれを用いた光ピックアップを提供することを目的とする。
However, since the conventional optical pickup as described above is arranged with the polarizing beam splitter tilted, the cost for designing and manufacturing the die is greatly increased in the processing of the aluminum die-cast housing for fixing the polarizing beam splitter. There are problems such as this, the necessity of high housing accuracy, and the difficulty in mechanically mounting the housing.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and enables two-wavelength laser light to be accurately and stably incident on the
上記目的を達成するために本発明に係わる光路補正装置とこれを用いた光ピックアップは、以下の構成をとる。
請求項1に記載の光路補正装置は、偏光方向が互いに平行であり光路が互いに平行である二つの異なる波長の直線偏光を入射する第一の波長板と、該第一の波長板を透過した二つの直線偏光を入射する複屈折板と、該複屈折板を透過した二つの直線偏光を入射する第二の波長板と、第二の波長板を透過した直線偏光を入射する旋光子とを備えた光路補正装置であって、前記第一の波長板は、直線偏光の一方に対しては2π・mの位相差を、他方の直線偏光に対してはπ・(2n−1)の位相差を発生するものであり(m、nは整数)、前記複屈折板は、その光学軸に対して前記第一の波長板を透過した二つの直線偏光の何れか一方が常光線、他方が異常光線となるよう配置し、前記二つの直線偏光の光路間隔をd、複屈折板の常光線に対する屈折率をn0、複屈折板の異常光線に対する屈折率をne、複屈折板の主面法線と光学軸とのなす角度をθ、複屈折板の板厚をtとした時、
t=d・|(n02・tanθ+ne2)/((n02−ne2)・tanθ)|
を満足しているものであり、
前記第二の波長板は、直線偏光の一方に対しては2π・pの位相差を、他方の直線偏光に対してはπ・(2q−1)の位相差を発生する(p、qは整数)ものであり、前記旋光子は、入射する直線偏光の偏光角度を所望の角度に回転させるよう構成する。
In order to achieve the above object, an optical path correction apparatus according to the present invention and an optical pickup using the same have the following configurations.
The optical path correction device according to
t = d · | (n 0 2 · tan θ + ne 2 ) / ((n 0 2 −ne 2 ) · tan θ) |
Is satisfied,
The second wave plate generates a phase difference of 2π · p for one of the linearly polarized light and a phase difference of π · (2q-1) for the other linearly polarized light (p and q are The optical rotator is configured to rotate the polarization angle of incident linearly polarized light to a desired angle.
請求項2に記載の光路補正装置は、前記複屈折板の主面法線と光学軸とのなす角度θが45°であるよう構成する。
The optical path correction apparatus according to
請求項3に記載の光路補正装置は、前記第一の波長板と前記複屈折板と前記第二の波長板と前記旋光子とを貼り合わせて一体化した構造を有するよう構成する。 The optical path correction apparatus according to claim 3 is configured to have a structure in which the first wave plate, the birefringent plate, the second wave plate, and the optical rotator are bonded and integrated.
請求項4に記載の光路補正装置は、前記第一の波長板及び第二の波長板が、複屈折性を有する結晶であるよう構成する。 The optical path correction apparatus according to claim 4 is configured such that the first wave plate and the second wave plate are crystals having birefringence.
請求項5に記載の光路補正装置は、前記複屈折板が、リチウムナイオベート若しくはルチルであるよう構成する。
The optical path correction apparatus according to
請求項6に記載の光ピックアップは、偏光方向が互いに平行である二つの異なる波長の直線偏光を出射する光源と、該光源から二つの直線偏光を入射する請求項1乃至5の何れかに記載の光路補正装置と、該光路補正装置を出射した光線を透過する第三の波長板と、該第三の波長板を透過した光線を光記憶媒体に集光する対物レンズとを備えるよう構成する。
6. The optical pickup according to
請求項7に記載の光ピックアップは、偏光方向が互いに平行である二つの異なる波長の直線偏光を出射する光源と、該光源から二つの直線偏光を入射する請求項1乃至5の何れかに記載の光路補正装置と、該光路補正装置を出射した光線を透過する第三の波長板と、該第三の波長板を透過した光線を光記憶媒体に集光する対物レンズとを備え、前記光源と前記光路補正装置とを一体化した構造とするよう構成する。
The optical pickup according to
請求項1、2、4、5に記載の発明は、二つの波長のレーザ光を同一光路上に伝搬させると共に、出射する二つのレーザ光の直線偏光を同一偏光方向の直線偏光に揃えた後、この直線偏光を所定量回転させるものであり、光ピックアップに本光路補正装置を使用した際に、偏光ビームスプリッタに形成した光学薄膜における波長依存性を回避して、二つのレーザ光の透過率を、旋光子の回転角度を変化させることにより所定値に容易に設定可能となり、光路補正装置を使用する上で大きな効果を発揮する。
According to the inventions of
請求項3に記載の発明は、光路補正装置を構成する要素を張り合わせて積層一体化したことにより、光路補正装置を小型化すると共にコストを低減する事が出来、光ピックアップを構成する上で大きな効果を発揮する。 According to the third aspect of the present invention, the elements constituting the optical path correction device are laminated and integrated so that the optical path correction device can be miniaturized and the cost can be reduced. Demonstrate the effect.
請求項6に記載の発明は、光路補正装置が出射する2波長の出射光を偏光方向が同一な直線偏光に変換し、更に直線偏光を所定値回転させたので、光路補正装置を光ピックアップに用いた際に、偏光ビームスプリッタによる波長依存性を回避して透過率を所望値に設定することが出来、光ピックアップの性能を向上させる上で大きな効果を発揮する。 According to the sixth aspect of the present invention, the two-wavelength light emitted from the optical path correction device is converted into linearly polarized light having the same polarization direction, and the linearly polarized light is further rotated by a predetermined value. When used, it is possible to set the transmittance to a desired value while avoiding the wavelength dependence due to the polarization beam splitter, which is very effective in improving the performance of the optical pickup.
請求項7に記載の発明は、2波長レーザと光路補正装置を一体化したことにより、光ピックアップを構成する上で小型化が図られ、光ピックアップを使用する上で大きな効果を発揮する。 According to the seventh aspect of the present invention, since the two-wavelength laser and the optical path correction device are integrated, the optical pickup can be reduced in size, and a great effect can be achieved when the optical pickup is used.
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本発明は、2波長レーザから出射した波長の異なる二つの直線偏光のレーザ光を、本発明に係わる光路補正装置において同一光路上に伝搬させると共に、該光路補正装置が出射する二つの直線偏光の偏光方向を所定の方向に揃えた後、旋光子を用いて直線偏光を所定量回転させ、その直線偏光の回転量により偏光ビームスプリッタが透過する透過光量を設定するものである。そこで、所望の偏光ビームスプリッタの透過特性を得るためには、偏光ビームスプリッタのミラー膜の透過特性に応じて、旋光子の旋光度合い(回転角度)決定すればよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
In the present invention, two linearly polarized laser beams having different wavelengths emitted from a two-wavelength laser are propagated on the same optical path in the optical path correcting apparatus according to the present invention, and two linearly polarized laser beams emitted from the optical path correcting apparatus are emitted. After aligning the polarization direction to a predetermined direction, the linearly polarized light is rotated by a predetermined amount using an optical rotator, and the transmitted light amount transmitted through the polarizing beam splitter is set by the rotation amount of the linearly polarized light. Therefore, in order to obtain a desired transmission characteristic of the polarization beam splitter, the degree of rotation (rotation angle) of the optical rotator may be determined according to the transmission characteristic of the mirror film of the polarization beam splitter.
図1は、本発明に係わる光路補正装置の実施例を示す構成図であり、図1(a)は動作を説明するための図を示し、図1(b)は光路補正装置を一体化した図を示す。光路補正装置18は、第一の波長板5と複屈折板2と第二の波長板16と旋光子19とを備えており、2波長レーザ6の前方に配置する。
2波長レーザ6から出射される波長650nmのレーザ光L1、及び波長780nmのレーザ光L2は互いに同じ偏光方向を有する直線偏光であり、光路間隔dにて平行に伝搬する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical path correction apparatus according to the present invention, FIG. 1 (a) shows a diagram for explaining the operation, and FIG. 1 (b) shows an integrated optical path correction apparatus. The figure is shown. The optical
The laser beam L1 having a wavelength of 650 nm and the laser beam L2 having a wavelength of 780 nm emitted from the two-
第一の波長板5は、複屈折性を有する結晶もしくは高分子フィルムであり、2波長レーザ6から出射された一方のレーザ光L2の偏光方向を90°回転させ、他方のレーザ光L1の偏光方向は回転しないままに透過させることにより、レーザ光L1とL2が互いに直交した直線偏光を有するよう構成する。
そこで第一の波長板5は、波長λ2のレーザ光L2に対して1/2波長板として機能するよう構成され、即ち、第一の波長板5を、2波長レーザ6が出射するレーザ光L1に対しては2π・mの位相差を発生するように、レーザ光L2に対してはπ・(2n−1)の位相差を発生するような板厚に設定する(m、nは整数)。
The
Therefore, the
次に、複屈折板2は、複屈折性を有するリチウムナイオベート若しくはルチル等の結晶もしくは液晶からなり、その主断面は一方のレーザ光L1の直線偏光に対して平行であり、他方のレーザ光L2の直線偏光に対して直交するよう構成されている。
前記第一の波長板5より入射したレーザ光L2は光学軸A0に対して常光線となりそのまま直進して複屈折板2を透過し、レーザ光L2と偏光方向が直交するレーザ光L1の直線偏光は光学軸A0に対して異常光線となり屈折して透過することになる。この屈折したレーザ光L1が複屈折板2を透過する際にレーザ光L2と同じ光路を伝搬するよう複屈折板2の板厚tを設定している。
そこで、前記板厚tと二つの直線偏光の光路間隔dとの間には次式(1)の関係が成立する。
t=d・|(n02・tanθ+ne2)/((n02−ne2)・tanθ)|・・・(1)
尚、n0:常光線に対する屈折率であり、ne:異常光線に対する屈折率であり、θ:複屈折板の主面法線と光学軸とのなす角度であり、通常45°に設定されるのが望ましい。
Next, the
The first laser beam L2 incident from the
Therefore, the relationship of the following equation (1) is established between the plate thickness t and the optical path interval d of the two linearly polarized light.
t = d · | (n 0 2 · tan θ + ne 2 ) / ((n 0 2 −ne 2 ) · tan θ) | (1)
Note that n0 is the refractive index for ordinary light, ne is the refractive index for extraordinary light, θ is the angle between the principal surface normal of the birefringent plate and the optical axis, and is usually set to 45 °. Is desirable.
次に、第二の波長板16は、複屈折性を有する結晶もしくは高分子フィルムであり、複屈折板2を透過する互いに偏光方向が直交した直線偏光であるレーザ光L1とL2に対して一方のレーザ光L2の偏光方向を90°回転させ、他方のレーザ光L1の偏光方向は回転しないままに透過させることにより、レーザ光L1とL2とを偏光方向が同一な直線偏光とするよう構成する。
そこで第二の波長板16は、波長λ2のレーザ光L2に対して1/2波長板として機能するよう構成され、即ち、第二の波長板16を、複屈折板2を透過するレーザ光L2に対してはπ・(2q−1)の位相差を発生するように、レーザ光L1に対しては2π・pの位相差を発生するような板厚に設定する(p、qは整数)。
Next, the
Therefore, the
次に、旋光子19は、第二の波長板16より入射する直線偏光を回転させるものであり、光ピックアップに本光路補正装置18を用いた際に、偏光ビームスプリッタの透過光量を決定するものである。
そこで、旋光子19を用いた偏光ビームスプリッタの透過光量の決定方法について図2により説明する。
Next, the
A method for determining the transmitted light amount of the polarizing beam splitter using the
図2は、本発明に係わる光路補正装置を光ピックアップに用いた際に、偏光ビームスプリッタにおいて透過光量を任意に設定可能とする理由を説明するための図である。図2は、光ピックアップのモニター系に関する構成を示し、偏光方向が互いに平行である二つの異なる波長の直線偏光を出射する2波長レーザ6と、該2波長レーザ6が出射する一方の直線偏光の偏光方向を90°回転させる第一の波長板5と該第一の波長板5から入射する二つの直線偏光を同一の光路上に伝搬するよう光路補正をする複屈折板2と該複屈折板2を透過する一方の直線偏光の偏光方向を90°回転させる第二の波長板16と入射する直線偏光を所定量回転させる旋光子19とからなる光路補正装置18と、該光路補正装置18が出射するレーザ光を所定の比率で分離する偏光ビームスプリッタ14と、前記偏光ビームスプリッタ14の分離面を透過する2波長レーザ6の出射レベルをモニターするモニター光検出器13とにより構成する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the reason why the amount of transmitted light can be arbitrarily set in the polarization beam splitter when the optical path correction apparatus according to the present invention is used for an optical pickup. FIG. 2 shows a configuration relating to a monitor system of an optical pickup, in which a two-
2波長レーザ6から出射されるレーザ光L1とL2は、前述したように、第一の波長板5と複屈折板2と第二の波長板16とを経由して、旋光子19に同一偏光方向の直線偏光L1b及びL2bとなって入射する。旋光子19においては、入射する直線偏光をαだけ回転させたレーザ光L1c及びL2cとして出射すると、直線偏光が回転される角度によりレーザ光L1c及びL2cのx軸方向の成分が変化する。そこで、偏光ビームスプリッタ14は、旋光子19より入射する直線偏光のレーザ光L1c及びL2cのx軸方向の成分のみを透過し、y軸方向の成分は反射するよう機能するため、旋光子19において、旋光子19の回転角度を所望の角度に設定することにより偏光ビームスプリッタ14の透過率を設定することが可能となる。偏光ビームスプリッタ14を透過したレーザ光L1c及びL2cのx軸方向の成分であるレーザ光L1d及びL2dは、モニター光検出器13に入力してモニター光を検出する。
ここで、旋光子19は、第二の波長板16より入射する直線偏光を所定値回転させ、光路補正装置18の出力面からレーザ光L1d及びL2dを出射する。
As described above, the laser beams L1 and L2 emitted from the two-
Here, the
以上説明したように本実施例における光路補正装置は、二つの波長のレーザ光を同一光路上に伝搬させると共に、出射する二つのレーザ光の直線偏光を同一偏光方向の直線偏光に揃えた後、所定量回転させるものであり、光ピックアップに本光路補正装置を使用した際に、偏光ビームスプリッタに形成した光学薄膜における波長依存性を回避して、二つのレーザ光の透過率を所定値に容易に設定可能となった。 As described above, the optical path correction apparatus in the present embodiment propagates laser light of two wavelengths on the same optical path, and after aligning the linearly polarized light of the two laser lights to be linearly polarized in the same polarization direction, When the optical path correction device is used for an optical pickup, the wavelength dependence of the optical thin film formed on the polarizing beam splitter is avoided and the transmittance of the two laser beams can be easily set to a predetermined value. It became possible to set to.
又、図1(a)に示した光路補正装置の動作を説明する図においては、第一の波長板と複屈折板と第二の波長板と旋光子とを所定の間隔を開けて配置しているが、図1(b)に示すように、光路補正装置20は、複屈折板2に第一の波長板5と第二の波長板16と旋光子19とを貼り合わせて積層一体化して小型化することも出来る。さらに、2波長レーザの出射面全面に光路補正装置を固定してモジュール化することも可能であり、後述する光ピックアップをアセンブルする際のハンドリング向上や小型化に大きな効果を発揮する。
In the diagram for explaining the operation of the optical path correction apparatus shown in FIG. 1A, a first wave plate, a birefringent plate, a second wave plate, and an optical rotator are arranged at predetermined intervals. However, as shown in FIG. 1B, the optical
次に、本発明に係わる光路補正装置を光ピックアップに用いた実施例を説明する。
図3は、本発明に係わる光路補正装置20を光ピックアップに適応した場合の模式図を示すものである。光ピックアップ21は、偏光方向が互いに平行である二つの異なる波長の直線偏光を出射する2波長レーザ6と、該2波長レーザ6が出射する一方の直線偏光の偏光方向を90°回転させる第一の波長板5と該第一の波長板5から入射する二つの直線偏光を同一の光路上に伝搬するよう光路補正をする複屈折板2と該複屈折板2を透過する一方の直線偏光の偏光方向を90°回転させる第二の波長板16と入射する直線偏光を所定量回転させる旋光子19とからなる光路補正装置20と、該光路補正装置20が出射するレーザ光を所定の比率で分離する偏光ビームスプリッタ14と、該偏光ビームスプリッタ14の分離面で90°反射するレーザ光を入射し円偏光に変換すると共に後述する対物レンズ11が出射する光ディスク9からの反射光である円偏光されたレーザ光を直線偏光に変換する第三の波長板22と、該第三の波長板22を透過する円偏光されたレーザ光を光ディスク9に形成されたピット10に集光させると共に、該ピット10上で反射されたレーザ光を入射する対物レンズ11と、前記第三の波長板22を透過する直線偏光されたレーザ光を前記偏光ビームスプリッタ14を経由して検出する光検出器12と、前記偏光ビームスプリッタ14の分離面を透過する2波長レーザ6の出射レベルをモニターするモニター光検出器13とにより構成する。
Next, an embodiment in which the optical path correcting apparatus according to the present invention is used for an optical pickup will be described.
FIG. 3 shows a schematic diagram when the optical
図3の動作を説明すると、2波長レーザ6から出射される、例えば波長650nmのレーザ光L1(DVD用)、或いは波長780nmのレーザ光L2(CD用)は互いに同じ偏光方向を有する直線偏光であり、光路間隔dにて平行に伝搬し、光路補正装置20へ入射する。光路補正装置20に備えた第一の波長板5は、2波長レーザ6から出射された一方のレーザ光L2の偏光方向を90°回転させ、他方のレーザ光L1の偏光方向は回転しないままに透過することにより、レーザ光L1とL2を互いに直交した直線偏光を有するよう構成する。
3 will be described. Laser light L1 (for DVD) having a wavelength of 650 nm, for example, or laser light L2 (for CD) having a wavelength of 780 nm emitted from the two-
次に、第一の波長板5を透過するレーザ光を複屈折板2に入射する。複屈折板2は、複屈折性を有しその主断面は一方のレーザ光L2の偏光方向に対して直交するよう構成されている。そこで、レーザ光L2は光学軸A0に対して常光線となりそのまま直進して複屈折板2を透過し、レーザ光L2と偏光方向が直交するレーザ光L1は光学軸A0に対して異常光線となり屈折して透過する。従って、複屈折板2を透過するレーザ光L1とレーザ光L2は同じ光路を伝搬する。
Next, laser light that passes through the
次に複屈折板2を透過した二つの直線偏光は第二の波長板16に入射し、一方のレーザ光L2の偏光方向を90°回転させ、他方のレーザ光L1の偏光方向は回転しないままに透過することにより、レーザ光L1とL2を偏光方向が同一な直線偏光とする。 次に、第二の波長板16を透過した直線偏光は旋光子19に入射し、二つのレーザ光L1とL2共に所定量直線偏光を回転させレーザ光L15として出射する。
Next, the two linearly polarized lights transmitted through the
次に、光路補正装置20を透過したレーザ光L15は偏光ビームスプリッタ14に入射され、レーザ光L15のうちの、例えば、約90%は分離面で90°反射されるレーザ光L16として、前記レーザ光L15の約10%は分離面を透過するレーザ光L17として夫々分離される。この時、偏光ビームスプリッタ14に入射されるレーザ光は2波長の偏光方向が同一な直線偏光であり、偏光ビームスプリッタ14に形成した光学薄膜からなる分離面は、偏光方向が同一な直線偏光に対して波長依存性を持たないので、二つの波長のレーザ光の透過率は変化しない。更に、レーザ光L15は、旋光子19において所定量直線偏光を回転させられており、偏光ビームスプリッタ14における透過光量は、旋光子19における直線偏光の回転角度を所望値に設定することにより任意に10%から他の透過率に可変することが出来る。
Next, the laser beam L15 that has passed through the optical
次に、偏光ビームスプリッタ14により反射したレーザ光L16は、第三の波長板22に入射する。第三の波長板22は、1/4波長板として機能し、直線偏光の常光成分と異常光成分との位相差が90°となるよう作用させ、第三の波長板22の透過光は、互いに位相が90°ずれた常光成分と異常光成分とが合成されて2波長共に円偏光のレーザ光L18となる。
Next, the laser beam L16 reflected by the
次に、第三の波長板22を透過した円偏光に変換されたレーザ光L18は、レンズ11により集光されて光ディスク9に形成されたピット10に照射され、ピット10上で反射したレーザ光L19は、反射光となって前記対物レンズ11を介して第三の波長板22に入射され、前記直線偏光された入射光であるL16と偏光方向が直交した直線偏光された反射光L20となって透過する。次に、レーザ光L20は偏光ビームスプリッタ14に入射され、該偏光ビームスプリッタ14をそのまま透過して光検出器12に入射し、光ディスクに書き込まれた情報を読み出す。
Next, the laser light L18 converted into circularly polarized light that has passed through the
一方、偏光ビームスプリッタ14を透過した所定量の前記レーザ光L17は、モニター光検出器13に入射して2波長レーザ6が出射するレーザ光の出射レベルをモニターする。光ピックアップにおいては、レーザ素子が出射するレーザ光の出射レベルを一定に保つことが必要であり、そこで、レーザ光の一部をモニター用の光検出器において受光してAPC回路でレーザ素子の駆動回路を制御し、レーザ光の出射レベルを一定に保っている。図3に示した光ピックアップにおいては、レーザ光の出射レベルをモニターする手段として精度の高いフロントモニター方式を採用している。
On the other hand, a predetermined amount of the laser beam L17 transmitted through the
以上説明したように本実施例における光ピックアップは、偏光ビームスプリッタに形成した光学薄膜に生じる波長依存性を回避できるため、2波長レーザ夫々の出射レベルをモニターする際に、精度の高いモニター光検出を行うことが出来ると共に、モニター光量を任意の値に容易に設定することが可能である。 As described above, the optical pickup according to the present embodiment can avoid the wavelength dependency that occurs in the optical thin film formed on the polarizing beam splitter. Therefore, when monitoring the emission level of each of the two-wavelength lasers, highly accurate monitor light detection is possible. It is possible to easily set the monitor light quantity to an arbitrary value.
1・・光路補正装置、 2・・複屈折板、
3・・2波長レーザ、 4・・光路補正装置、
5・・波長板(第一の波長板)、 6・・2波長レーザ、
7・・光ピックアップ、 8・・偏光ビームスプリッタ、
9・・光ディスク、 10・・ピット、
11・・対物レンズ、 12・・光検出器、
13・・モニター光検出器、 14・・偏光ビームスプリッタ、
15・・光ピックアップ、 16・・第二の波長板、
17・・光路補正装置、 18・・光路補正装置、
19・・旋光子、 20・・光路補正装置、
21・・光ピックアップ、 22・・第三の波長板
1 .... Optical path correction device, 2 .... Birefringence plate,
3 ・ ・ 2 wavelength laser, 4 ・ ・ Optical path corrector,
5 .... Wave plate (first wave plate), 6 .... Double wavelength laser,
7 ・ ・ Optical pickup, 8 ・ ・ Polarizing beam splitter,
9. ・ Optical disc, 10. ・ Pit,
11 .... objective lens, 12 .... photo detector,
13. ・ Monitor light detector, 14. ・ Polarizing beam splitter,
15 .... optical pickup, 16 .... second wave plate,
17. Optical path correction device, 18. Optical path correction device,
19 .... Optical rotator, 20 .... Optical path correction device,
21..Optical pickup, 22..Third wave plate
Claims (7)
前記第一の波長板は、直線偏光の一方に対しては2π・mの位相差を、他方の直線偏光に対してはπ・(2n−1)の位相差を発生するものであり(m、nは整数)、
前記複屈折板は、その光学軸に対して前記第一の波長板を透過した二つの直線偏光の何れか一方が常光線、他方が異常光線となるよう配置し、前記二つの直線偏光の光路間隔をd、複屈折板の常光線に対する屈折率をn0、複屈折板の異常光線に対する屈折率をne、複屈折板の主面法線と光学軸とのなす角度をθ、複屈折板の板厚をtとした時、
t=d・|(n02・tanθ+ne2)/((n02−ne2)・tanθ)|
を満足しているものであり、
前記第二の波長板は、直線偏光の一方に対しては2π・pの位相差を、他方の直線偏光に対してはπ・(2q−1)の位相差を発生する(p、qは整数)ものであり、
前記旋光子は、入射する直線偏光の偏光角度を所望の角度に回転させるものであることを特徴とする光路補正装置。 A first wave plate for incident linearly polarized light of two different wavelengths whose polarization directions are parallel to each other and whose optical paths are parallel to each other; and a birefringent plate for incident of two linearly polarized light transmitted through the first wave plate; An optical path correction device comprising: a second wave plate that enters two linearly polarized light that has passed through the birefringent plate; and an optical rotator that enters linearly polarized light that has passed through the second wave plate,
The first wave plate generates a phase difference of 2π · m for one of the linearly polarized light and a phase difference of π · (2n-1) for the other linearly polarized light (m , N is an integer),
The birefringent plate is arranged such that one of two linearly polarized light transmitted through the first wave plate with respect to its optical axis is an ordinary ray, and the other is an extraordinary ray, and the optical path of the two linearly polarized light The interval is d, the refractive index of the birefringent plate with respect to the ordinary ray is n0, the refractive index of the birefringent plate with respect to the extraordinary ray is ne, the angle between the principal surface normal of the birefringent plate and the optical axis is θ, and the birefringent plate When the plate thickness is t,
t = d · | (n 0 2 · tan θ + ne 2 ) / ((n 0 2 −ne 2 ) · tan θ) |
Is satisfied,
The second wave plate generates a phase difference of 2π · p for one of the linearly polarized light and a phase difference of π · (2q-1) for the other linearly polarized light (p and q are Integer),
The optical path corrector according to claim 1, wherein the optical rotator rotates a polarization angle of incident linearly polarized light to a desired angle.
該光源から二つの直線偏光を入射する請求項1乃至5の何れかに記載の光路補正装置と、
該光路補正装置を出射した光線を透過する第三の波長板と、
該第三の波長板を透過した光線を光記憶媒体に集光する対物レンズとを備えたことを特徴とする光ピックアップ。 A light source that emits two different wavelengths of linearly polarized light whose polarization directions are parallel to each other;
The optical path correction device according to any one of claims 1 to 5, wherein two linearly polarized lights are incident from the light source;
A third wave plate that transmits the light emitted from the optical path correction device;
An optical pickup comprising: an objective lens that condenses the light beam transmitted through the third wave plate on an optical storage medium.
該光源から二つの直線偏光を入射する請求項1乃至5の何れかに記載の光路補正装置と、
該光路補正装置を出射した光線を透過する第三の波長板と、
該第三の波長板を透過した光線を光記憶媒体に集光する対物レンズとを備え、
前記光源と前記光路補正装置とを一体化した構造とすることを特徴とする光ピックアップ。
A light source that emits two different wavelengths of linearly polarized light whose polarization directions are parallel to each other;
The optical path correction device according to any one of claims 1 to 5, wherein two linearly polarized lights are incident from the light source;
A third wave plate that transmits the light emitted from the optical path correction device;
An objective lens for condensing the light beam transmitted through the third wave plate on an optical storage medium,
An optical pickup having a structure in which the light source and the optical path correction device are integrated.
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