JP2006318623A

JP2006318623A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2006318623A
Application number: JP2006062767A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Ota; 啓介太田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2006-11-24
Also published as: US20060233081A1; US7619960B2

Abstract

【課題】安定したレーザ出力制御を行うことが可能であり、光ディスクを高速で再生し、記録しまたは消去することができる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】光ピックアップ装置は、受発光一体型素子１ａ，１ｂ、ビームスプリッター１２、コリメートレンズ１３、立ち上げミラー１４、対物レンズ１５、フロントモニタ光受光素子１７および光ガイド部材１８を備えてなる。光ガイド部材１８は、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射した光の一部をフロントモニタ光受光素子１７に導くものである。受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射されたレーザビームは、光ガイド部材１８によって案内されて、従来の光ピックアップ装置よりも多くフロントモニタ光受光素子１７の受光部の受光面へ入射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＤやＤＶＤに代表される光ディスク（光学式情報記録媒体）に対して情報の再生、記録および消去のうちの少なくとも１つを行うことのできる光ピックアップ装置に関し、特に、フロントモニタ光受光素子を用いてレーザビームの出力を制御する光ピックアップ装置に関する。

図８は、発光素子と受光素子とが一体化されてなる受発光一体型素子１ａ，１ｂを利用した従来の光ピックアップ装置の概略構成図である。この光ピックアップ装置において、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射され、略水平な光軸１００を有しているレーザビームは、ビームスプリッター１２によって透過あるいは反射される。透過あるいは反射されたレーザビームは、コリメートレンズ１３により平行にされた後、立ち上げミラー１４により、対物レンズ１５のある上方へ向かって略直角に反射される。反射されたレーザビームは、対物レンズ１５を透過して、略水平に配置された光ディスク１６の記録面に集光される。

集光されたレーザビームは、光ディスク１６の記録面で反射され、往路とは逆の経路を経て、受発光一体型素子１ａ，１ｂに入射する。このレーザビームはその後、受発光一体型素子１ａ，１ｂの面上における回折格子（図示略）により受光面に導かれる。そして、受光面の受光光量に応じた電気信号が検出される。

このような光ピックアップ装置にあっては、受発光一体型素子１ａ，１ｂから発せられたレーザビームの一部が、ビームスプリッター１２の近傍において略水平に（すなわち、光軸１００に対して略平行に）配置されたフロントモニタ光受光素子１７へ入射する。

フロントモニタ光受光素子１７は、図９に示すように、基板部５０と、基板部５０の下面に固定された受光部５１と、受光部５１を封止して定位置に保持する透明な樹脂モールド部５２とから構成され、受光部５１の受光面（下面）が光軸１００に対して略平行になるように配置されている。フロントモニタ光受光素子１７は、受光部５１の受光面への入射光量に応じた電気信号を出力し、光ディスク１６上に集光されるレーザビームが適当な強さになるように、自動出力制御（ＡＰＣ）回路により受発光一体型素子１ａ，１ｂの出力を制御する。

光ピックアップ装置に関する他の先行技術としては特許文献１〜特許文献４が挙げられる。
特開２００１−５２３６８号公報特開２００２−９２９２９号公報特開平９−１５９８３０号公報特開平１１−２７３１１９号公報

図８および図９に示された構造の光ピックアップ装置は、レーザビームを、受光面がレーザビームの光軸１００に対して略平行であるフロントモニタ光受光素子１７で受光して、レーザビームの出力をモニタするように構成されている。このような構成にすることにより、受光面を光軸に対して略垂直に向けて配置するときよりも、光ピックアップ装置における、レーザビームの光軸１００に対して略垂直である方向（Ｙ軸方向）の厚さを薄くできるという大きな利点がある。

しかしながら、このような構造の光ピックアップ装置は、フロントモニタ光受光素子１７の受光部５１の受光面が光軸１００に対して略平行になるように配置されており、フロントモニタ光受光素子１７に入射する光量が充分でないため、ＡＰＣ回路の制御ゲインを大きくする必要がある。しかしながら、制御ゲインを大きくすると、ＡＰＣ回路の応答性が悪くなる。このため、光ピックアップ装置はＣＤやＤＶＤに代表される光ディスクの再生や記録の高速化に対応しきれなくなり、その品質が大きく損なわれるおそれがある。

また、このような構造の光ピックアップ装置においては、図８に示すように、フロントモニタ光受光素子１７へのレーザビームの入射角θが大きくなる。すなわち、半導体レーザからの出力強度分布はＹ軸方向に長軸を有する楕円形状であり、この一部をフロントモニタ光受光素子１７で受光するのであるが、入射角θが大きくなる。そして、レーザビームの発振波長が変化すると、入射角θが一定であってもフロントモニタ光受光素子１７の表面における反射率が大きく変動する。フロントモニタ光受光素子１７は、その材料が半導体であり、屈折率の波長依存性が大きい。このため、レーザビームの出力が一定であっても、フロントモニタ光受光素子１７の出力が変化してしまうという問題がある。

より具体的に説明すると、次のようである。
まず、入射角と反射率の関係は、よく知られているように、入射角θがブルースター角（Ｂｒｅｗｓｔｅｒａｎｇｌｅ）θ_Bと呼ばれる
θ_B＝Ｔａｎ^-1ｎ
（ｎは入射側媒質に対する透過側媒質の相対屈折率。ここでは、フロントモニタ光受光素子１７の屈折率。例えばｎ＝４とすると、θ_B＝７６°になる。）
を超えたあたりから急激に大きくなる。すなわち、反射率の入射角依存性は、ブルースター角θ_Bを境にして急峻になる。

一方、屈折率が変化するとブルースター角θ_Bが変化するので、図１０に示す反射率（Ｒ）の入射角（θ）依存性は、曲線１から曲線２を経て曲線３へと変化する。その結果、入射角θが一定であってもフロントモニタ光受光素子１７の表面での反射率は変動する。そして、反射率（Ｒ）の入射角（θ）依存性は、入射角θがブルースター角θ_Bを超えるような大きい角度で特に顕著になる。

そして、半導体レーザの場合、周囲温度や自己発熱による温度変化によって発振波長が大きく変化するため、上記のような反射率の変動は深刻な問題である。そのため、装置を大きくすることなく、レーザビームをできるだけ垂直にフロントモニタ光受光素子１７に入射させることが必要となる。

この発明の課題は、フロントモニタ光受光素子の受光面に入射する光量を従来の光ピックアップ装置よりも多くすることができる光ピックアップ装置を提供することである。

本発明によれば、発光素子から出射されたレーザビームが、コリメートレンズと対物レンズとに係る経路を通って光ディスクの記録面に集光され、集光されたレーザビームが、光ディスクの記録面で反射された後に前記経路を逆に通って受光素子へ入射するように構成され、発光素子から出射されたレーザビームの一部を受光してその光量を検出するフロントモニタ光受光素子と、そのレーザビームの一部をフロントモニタ光受光素子へ案内する光ガイド部材とが設けられてなる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によれば、発光素子から出射されたレーザビームの一部を受光してその光量を検出するフロントモニタ光受光素子と、そのレーザビームの一部をフロントモニタ光受光素子へ案内する光ガイド部材とが設けられていることで、フロントモニタ光受光素子の受光面に入射する光量を従来の光ピックアップ装置よりも多くすることができる。したがって、光ピックアップ装置の安定したレーザ出力制御を行うことが可能になり、ＣＤやＤＶＤに代表される光ディスクを従来よりも高速で再生し、記録しまたは消去することができる。

本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクが水平面に対して略平行に配置される水平配置型のもの、光ディスクが水平面に対して略垂直に配置される垂直配置型のもの、および光ディスクが水平面に対して任意の角度をなして配置されるもののいずれでもよい。また、発光素子と受光素子とが別個に設けられてなるものでもよく、発光素子と受光素子とが受発光一体型素子として一体化されてなるものでもよい。

例えば、本発明の光ピックアップ装置は次のように構成されたものでもよい。発光素子または受発光一体型素子から出射され、シャフトを含む平面に対して略水平な光軸を有しているレーザビームが、ビームスプリッターにより反射されるかまたはビームスプリッターを透過した後にコリメートレンズにより平行にされる。次いで、レーザビームは、立ち上げミラーにより対物レンズのある上方へ向かって略直角に反射され、対物レンズを透過して光ディスクの記録面に集光される。集光されたレーザビームは、前記光ディスクの記録面で反射された後に、逆の経路を経てビームスプリッターを透過しあるいはビームスプリッターにより反射される。その後、受光素子に入射されるか、または逆の経路を経て受発光一体型素子へ戻る。また、発光素子または受発光一体型素子から出射した光の一部を受光するフロントモニタ光受光素子が、発光素子または受発光一体型素子から出射されたレーザビームの光軸または複数の光軸を含む平面に対して略平行に配置されている。

フロントモニタ光受光素子は例えば、発光素子または受発光一体型素子とコリメートレンズとの間に、発光素子または受発光一体型素子とコリメートレンズとを通る光軸に対して略平行に設けられる。光ガイド部材は、フロントモニタ光受光素子の受光面に接するように、あるいはその受光面から一定距離だけ離れるように設けられる。

光ガイド部材の例としては、発光素子または受発光一体型素子から出射されたレーザビームの一部を受けるとともにそれを所定方向へ曲げてフロントモニタ光受光素子へ案内する放物面ミラーからなるもの、または、このような放物面ミラーと、放物面ミラーを保持する保持体とを備えてなるものなどが挙げられる。

このような放物面ミラーを備えてなる光ガイド部材によれば、発光素子または受発光一体型素子から出射されたレーザビームの一部を放物面ミラーで従来の光ピックアップ装置よりも多くフロントモニタ光受光素子の受光面へ入射させることが可能になる。

光ガイド部材の別の例としては、発光素子または受発光一体型素子から出射されたレーザビームの一部を受けるとともにそれを所定方向へ曲げてフロントモニタ光受光素子へ案内する光ファイバーからなるもの、または、このような光ファイバーと、光ファイバーを保持する保持体とを備えてなるものなどが挙げられる。

このような光ファイバーを備えてなる光ガイド部材によれば、発光素子または受発光一体型素子から出射されたレーザビームの一部を光ファイバーで従来の光ピックアップ装置よりも多くフロントモニタ光受光素子の受光面へ入射させることが可能になる。

光ガイド部材の別の例としては、横断面形状が直角三角形である三角柱プリズムであって、その三角柱プリズムの直角を挟む２つの側面の一方がレーザビームの入射面にされ、直角を臨む１つの傾斜面が反射面にされ、発光素子または受発光一体型素子から出射されたレーザビームの一部を受けるとともにそれをフロントモニタ光受光素子へ案内する三角柱プリズムからなるもの、または、このような三角柱プリズムと、三角柱プリズムを保持する保持体とを備えてなるものなどが挙げられる。

このような三角柱プリズムを備えてなる光ガイド部材によれば、発光素子または受発光一体型素子から出射されたレーザビームの一部をプリズムの傾斜面での反射で従来の光ピックアップ装置よりも多くフロントモニタ光受光素子の受光面へ入射させることが可能になる。

ここで、例示としての目的だけで、添付図面を参照して本発明のいくつかの実施例を説明する。

図１は、２つの受発光一体型素子１ａ，１ｂを利用した、実施例１に係る水平配置型光ピックアップ装置の概略構成図である。発光素子と受光素子とが一体化されてなる受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射され、略水平(Ｚ軸に対して平行)である光軸１００を有しているレーザビームは、ビームスプリッター１２により透過あるいは反射される。透過あるいは反射されたレーザビームは、コリメートレンズ１３により平行にされた後、立ち上げミラー１４により対物レンズ１５のある上方へ向かって略直角に反射される。反射されたレーザビームは、対物レンズ１５を透過して、略水平に配置された光ディスク１６の記録面に集光される。

集光されたレーザビームは、光ディスク１６の記録面で反射され、往路と逆の経路を経て受発光一体型素子１ａ，１ｂへ戻る。レーザビームはその後、受発光一体型素子１ａ，１ｂの面上の回折格子（図示略）により受光面に導かれる。そして、受光面の受光光量に応じた電気信号が検出される。

この光ピックアップ装置には、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射されたレーザビームの一部を直接受光するフロントモニタ光受光素子１７が、ビームスプリッター１２とコリメートレンズ１３との間に設けられている。フロントモニタ光受光素子１７は、受光した光量に応じた電気信号を出力し、光ディスク１６上に集光されたレーザビームが適当な強さになるように、自動出力制御（ＡＰＣ）回路により受発光一体型素子１ａ，１ｂの出力を制御する。

フロントモニタ光受光素子１７は、図１および図２に示すように、互いに平行な上下両面（内外両面）を有する基板部５０と、基板部５０の下面（内面）に固定された平板状受光部５１と、受光部５１を封止して定位置に保持する透明な樹脂モールド部５２とから構成されている。フロントモニタ光受光素子１７は、基板部５０と受光部５１の受光面（下面）とが光軸１００に対して略平行になるように、すなわち、略水平面（Ｘ−Ｚ面）に対して略平行になるように配置されている。

この光ピックアップ装置にはさらに、図１および図３に示すように、光ガイド部材１８が設けられている。光ガイド部材１８は、フロントモニタ光受光素子１７の受光部５１の受光面に接しそこから下方へ突出するように設けられている。光ガイド部材１８は、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射されたレーザビームの一部をフロントモニタ光受光素子１７の受光部５１の受光面へ案内する。すなわち、光ガイド部材１８は、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射されたレーザビームの一部を下方から受けるとともにそれを上方へ曲げてフロントモニタ光受光素子１７の受光部５１の受光面へ案内する放物面ミラー３１と、放物面ミラー３１を保持する保持体３２とを備えてなる。

このような実施例１に係る光ピックアップ装置にあっては、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射されたレーザビームの一部は、光ガイド部材１８の放物面ミラー３１によって、フロントモニタ光受光素子１７の受光部５１の受光面へ従来の光ピックアップ装置よりも多く入射することが可能になる。したがって、光ピックアップ装置の安定したレーザ出力制御を行うことが可能になり、ＣＤやＤＶＤに代表される光ディスク１６を高速で再生し、記録しまたは消去することができる。

図４は、２つの受発光一体型素子１ａ，１ｂを利用した、実施例２に係る水平配置型光ピックアップ装置の概略構成図である。この光ピックアップ装置には、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射されたレーザビームの一部をフロントモニタ光受光素子１７に導く光ガイド部材１８が設けられている。

光ガイド部材１８は、フロントモニタ光受光素子１７の受光部５１の受光面に接しそこから下方へ延びるように設けられている。図５に示すように、光ガイド部材１８は、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射されたレーザビームの一部を下方から受けるとともにそれを上方へ曲げてフロントモニタ光受光素子１７の受光部５１の受光面へ案内する光ファイバ３３と、光ファイバー３３を内蔵状に保持する保持体３４とを備えてなる。この光ピックアップ装置における他の構成要素は、実施例１に係る光ピックアップ装置と同じである。

このような実施例２に係る光ピックアップ装置にあっては、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射されたレーザビームの一部は、光ガイド部材１８の光ファイバ３３によって、フロントモニタ光受光素子１７の受光部５１の受光面へ従来の光ピックアップ装置よりも多く入射することが可能になる。したがって、光ピックアップ装置の安定したレーザ出力制御を行うことが可能になり、ＣＤやＤＶＤに代表される光ディスク１６を高速で再生し、記録しまたは消去することができる。

図６は、２つの受発光一体型素子１ａ，１ｂを利用した、実施例３に係る水平配置型光ピックアップ装置の概略構成図である。この光ピックアップ装置には、受発光一体型素子１ａ，１ｂから出射されたレーザビームの一部をフロントモニタ光受光素子１７に導く光ガイド部材１８が設けられている。

光ガイド部材１８は、横断面形状が直角三角形（頂角が直角で底角が例えば４５°）である三角柱プリズム２０である。プリズム２０は、直角を臨む１つの傾斜面２１と、直角を挟む２つの側面２２・２２とを備えている。そして、２つの側面２２・２２の一方がフロントモニタ光受光素子１７の受光部５１の受光面に接し、２つの側面２２・２２の他方がレーザビームの入射面にされている。この光ピックアップ装置における他の構成要素は、実施例１に係る光ピックアップ装置と同じである。

図７は、プリズム２０の近傍を拡大してレーザビームの光路を説明したものである。プリズム２０の入射面２２からプリズム２０の内部へ入った光は、フロントモニタ光受光素子１７に直接入射する光もあるが、傾斜面２１で反射される光もある。入射面２２から入った光は、傾斜面２１に対して斜めに入射する（入射角が大きい）ので大半が反射され、ほとんど損失なくフロントモニタ光受光素子１７に入射する。すなわち、プリズム２０が通常のガラス製であるとすると、その屈折率はｎ＝１．５程度であるので、ブルースター角θ_B＝Ｔａｎ^-1ｎ＝５６°である。

図７において、レーザビームの外縁部２３の光は、入射面２２に対してやや斜めに入射する。このため、傾斜面２１に入射する角度はブルースター角θ_Bよりもかなり大きくなり、反射損失が小さくなるのである。

本実施例では、プリズム２０の入射面２２は赤レーザビームの光軸に対して垂直になるように配置されている。その理由は、本実施例では赤外レーザは装置内部にモニタ用受光素子を内蔵させており、フロントモニタ光受光素子１７に入射させる必要がないからである。

しかし、必要であれば、赤レーザおよび赤外レーザの両方に対していずれもプリズム２０に入射させるような配置にすることも可能である。また、赤レーザおよび赤外レーザがともに１つのパッケージに入っている半導体レーザ装置を用いれば、図６の配置で両方のレーザビームの強度をモニタすることができることはいうまでもない。

本実施例では、レーザビームの外縁部２３を用いることで、ホログラムで回折された１次光よりも浅い角度でモニタすることができ、いっそうの小型化を達成することができる。

本発明は、ＣＤやＤＶＤに代表される光ディスクについて情報の再生、記録および消去のうちの少なくとも１つを行うことのできる光ピックアップ装置に適用することができ、特に、フロントモニタ光受光素子を用いてレーザビームの出力を制御する光ピックアップ装置に適用することができる。

図１は本発明の実施例１に係る水平配置型光ピックアップ装置の概略構成図である。図２は図１の光ピックアップ装置の一部拡大図である。図３は図１の光ピックアップ装置の一部拡大図である。図４は本発明の実施例２に係る光ピックアップ装置の概略構成図である。図５は図４の光ピックアップ装置の一部拡大図である。図６は本発明の実施例３に係る光ピックアップ装置の概略構成図である。図７は図６の光ピックアップ装置の一部拡大図である。図８は従来の水平配置型光ピックアップ装置の概略構成図である。図９は図８の光ピックアップ装置の一部拡大図である。図１０は図８の光ピックアップ装置における問題点を説明するグラフである。

符号の説明

１ａ：受発光一体型素子
１ｂ：受発光一体型素子
１２：ビームスプリッター
１３：コリメートレンズ
１４：立ち上げミラー
１５：対物レンズ
１６：光学ディスク
１７：フロントモニタ光受光素子
１８：光ガイド部材
２０：プリズム
２１：プリズムの傾斜面
２２：プリズムの側面
２３：レーザビームの外縁部
３１：放物面ミラー
３２：保持体
３３：光ファイバ
３４：保持体
５０：基板部
５１：受光部
５２：樹脂モールド部

Claims

発光素子から出射されたレーザビームが、コリメートレンズと対物レンズとに係る経路を通って光ディスクの記録面に集光され、集光されたレーザビームが、光ディスクの記録面で反射された後に前記経路を逆に通って受光素子へ入射するように構成され、
発光素子から出射されたレーザビームの一部を受光してその光量を検出するフロントモニタ光受光素子と、そのレーザビームの一部をフロントモニタ光受光素子へ案内する光ガイド部材とが設けられてなる光ピックアップ装置。
発光素子と受光素子とが受発光一体型素子として一体化されてなる請求項１に記載の光ピックアップ装置。
光ガイド部材は、発光素子または受発光一体型素子から出射されたレーザビームの一部を受けるとともにそれを所定方向へ曲げてフロントモニタ光受光素子へ案内する放物面ミラーを備えてなる請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
光ガイド部材は、発光素子または受発光一体型素子から出射されたレーザビームの一部を受けるとともにそれを所定方向へ曲げてフロントモニタ光受光素子へ案内する光ファイバーを備えてなる請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
光ガイド部材は、プリズムである請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
プリズムは、横断面形状が直角三角形である三角柱プリズムであり、その三角柱プリズムの直角を挟む２つの側面の一方がレーザビームの入射面にされている請求項５に記載の光ピックアップ装置。