JP3399174B2

JP3399174B2 - 光ピックアップ及び光ガイド部材

Info

Publication number: JP3399174B2
Application number: JP21198495A
Authority: JP
Inventors: 繁騎竹内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 2003-04-21
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: JPH0963105A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光素子、光ディスク等
への情報の記録又は再生を行う光ピックアップ及び相変
化光ディスク用ピックアップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を利用して情報の記録や再生を
行う光ディスク装置の小型化が望まれており、光学部品
点数の削減等により光ピックアップの小型化及び軽量化
の試みが行われている。光ピックアップの小型・軽量化
は、装置全体の小型化だけでなく、アクセス時間の短縮
などの性能向上に有利となる。従来光ピックアップの小
型・軽量化の手段としてホログラムを用いた光ピックア
ップが提案されており、一部実用化に供している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光源か
らの光を光媒体に導いたり、光媒体から反射してきた光
を受光素子に導いたりする働きを一つの光ガイド部材に
単に集積しただけでは、光の引き回しが難しく、設計の
自由度が小さかった。又、更なる小型化を行おうとして
もなかなかできなかった。

【０００４】本発明は、前記従来の問題点を解決するも
ので、小型化できしかも設計の自由度が大きな光ピック
アップ及び相変化光ディスク用ピックアップ、並びにこ
れらに使用する光ガイド部材を提供する事を目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、光ガイド部材の光が入出射する面の中心と、光の入
出射部分の中心を異ならせた。

【０００６】また、光ガイド部材の光源と対向している
部分と反対側の部分よりに光の入出射部分の中心を設け
た。

【０００７】

【作用】この構成により、光ガイド部材を小型化できる
とともに、光源から放出された光の光路を長くすること
が出来る。更に、受光手段の設計が容易になり、加えて
光ガイド部材のダメージを受けやすい部分から通過部分
を外すことができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の第一実施例における光ピックア
ップのパッケージングについて図を参照しながら説明す
る。

【０００９】図１及び図２はともに本発明の第一実施例
における光ピックアップのパッケージングの構成を示す
断面図である。

【００１０】１は光源で、光源１としては半導体レー
ザ，Ｈｅ−Ｎｅ等のガスレーザ等の各種レーザが考えら
れる。ここではこれらの中で最も小型で装置全体を小型
化でき、しかも単価の安く数ｍＷ〜数十ｍＷ程度の出力
を有する半導体レーザを用いる事が好ましい。

【００１１】半導体レーザの材質としてはＡｌＧａＡ
ｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｌＰ，ＺｎＳｅ，Ｇａ
Ｎ等が考えられ、ここでは最も一般的に用いられてお
り、安価なＡｌＧａＡｓを用いた。

【００１２】さらに高密度記録を行う場合には記録媒体
上でのスポット径をより小さくすることができ、ＡｌＧ
ａＡｓよりもさらに波長の短いＩｎＧａＡｌＰやＺｎＳ
ｅ等の半導体レーザを用いることが好ましい。

【００１３】２はサブマウントで、サブマウント２はそ
の形状が直方体状若しくは板形状で、その上面には光源
１が取り付けられている。このサブマウント２は光源１
を載置するとともに、光源１で発生した熱を逃がす働き
を有している。サブマウント２と光源１との接合には熱
伝導率等を考慮するとＡｕ−Ｓｎ，Ｓｎ−Ｐｂ，Ｉｎ等
の箔（厚さ数μｍ〜数十μｍ）を高温で圧着する方法を
用いることが好ましい。

【００１４】また光源１とサブマウント２は略水平に取
り付けなければ光学系の収差や結合効率の低下等の原因
になる。従って接合の際には光源１はサブマウント２に
所定の位置に所定の高さで略水平にマウントされること
が好ましい。さらにサブマウント２の上面には光源１の
下面と電気的に接触するように電極面２ａが設けられて
いる。この電極面２ａは光源１の電源供給用のもので、
電極面２ａを構成する金属膜としては導電性や耐食性を
考慮してＡｕの薄膜を用いることが好ましい。更にサブ
マウント２は、光源１で発生する熱や光源１との取付等
の問題から、熱伝導性が高く、かつ、線膨張係数が光源
１のそれ（約６．５×１０^-6／℃）に近い材質が好まし
い。

【００１５】具体的には線膨張係数が３〜１０×１０^-6
／℃で、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上である物質、例
えばＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｔ−ｃＢＮ，Ｃｕ／Ｗ，Ｃｕ／Ｍ
ｏ，Ｓｉ等を、特に高出力のレーザを用いる場合で熱伝
導率を非常に大きくしなければならないときにはダイア
モンド等を用いることが好ましい。

【００１６】光源１とサブマウント２の線膨張係数が同
じか近い数値となるようにした場合、光源１とサブマウ
ント２の間の歪みの発生を抑制することができるので、
光源１とサブマウント２との取付部分が外れたり、光源
１にクラックが入る等の不都合を防止することができ
る。しかしながら本範囲を外れた場合には、光源１とサ
ブマウント２の間に大きな歪みが生じてしまい、光源１
とサブマウント２との取付部分が外れたり、光源１にク
ラック等を生じる可能性が高くなる。またサブマウント
２の熱伝導率をできるだけ大きく取ることにより、光源
１で発生する熱を効率よく外部に逃がすことができる。

【００１７】しかしながら熱伝導率が本限定以下の場合
には、光源１で発生した熱が外部に逃げ難くなるため、
光源１の温度が上昇し、光源１の出力が低下したり、光
源１の寿命が短くなったり、最悪の場合には光源１が破
壊されてしまう等の不都合が発生しやすくなる。本実施
例では比較的安価で、これらの２つの特性のどちらにも
非常に優れたＡｌＮを用いた。更にサブマウント２の上
面には光源１との接合性を良くするために、サブマウン
ト２から光源１に向かってＴｉ，Ｐｔ，Ａｕの順に薄膜
を形成することが好ましい。

【００１８】３はブロックで、ブロック３は基本的には
直方体形状でその側面に大きな突起部３ａを有してお
り、上面にはサブマウント２が取り付けられている。こ
のブロック３もまたサブマウント２と同様に、光源１で
発生する熱やサブマウント２との取付等の問題から、熱
伝導性が高く、かつ、線膨張係数がサブマウント２に近
い材質、例えばサブマウント２の材質例で示したもの以
外にＭｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，４２アロイ等を用いることが好
ましい。しかしながらこれらの特性値の要求はサブマウ
ント２に比べるとそれほど厳しくはないので、コストを
重視して選択する方が好ましい。ここではＡｌＮに比べ
て非常に安価で、これらの特性に比較的優れたＣｕ，Ｍ
ｏ等の材料でブロック３を形成した。

【００１９】またブロック３とサブマウント２との接合
には熱伝導率等を考慮すると、やはりサブマウント２と
光源１の場合と同様に、多少高価ではあるがＡｕ−Ｓ
ｎ，Ｓｎ−Ｐｂ，Ｉｎ等の箔（厚さ数μｍ〜数十μｍ）
を高温で圧着することが好ましい。

【００２０】４は放熱板で、放熱板４は、光源１で発生
し、伝導によりサブマウント２，ブロック３を通って伝
わってきた熱を外部に放出する働きを有するとともに、
光ピックアップを形成する種々の部材が載置され、パッ
ケージングの基板となるものである。また放熱板４には
調整用の孔４ａが設けてある。ブロック３はロウ付け，
クリーム半田付け等により放熱板４の上面に固定され
る。放熱板４の材質としては、熱伝導性が高いＣｕ，Ａ
ｌ，Ｆｅ等が考えられる。

【００２１】なおここではサブマウント２とブロック３
とを別体で形成していたが、光源１の出力が高く、これ
らの部材により高い熱伝導性が要求される場合には、熱
伝導性を良くするためにこれらの部材を一体で形成する
ことが好ましい。この場合それらの材質は、ＡｌＮ等の
熱伝導性が非常に高いものを用いることが好ましい。

【００２２】またブロック３はサブマウント２よりも大
きくして、放熱板４との接触面積を大きく取ることが望
ましい。

【００２３】また光源１には光軸に関して高い精度が要
求されるので、サブマウント２の上面は高い精度で水平
であることが好ましい。従ってサブマウント２，ブロッ
ク３及び放熱板４の取り付けについても細心の注意を払
うことが好ましい。

【００２４】５は光ガイド部材で、光ガイド部材５は直
方体形状をしており、その内部には複数の斜面及びそれ
らの斜面上に形成された各種膜を有しており、光源から
射出された光を出射するとともに、戻ってきた光を所定
の位置に導く働きを有している。また光ガイド部材５は
その側面でブロック３の突起部３ａの端面部３ｂに接着
されている。

【００２５】これに用いられる接合材には大きな接着強
度，任意の瞬間に固定できる作業性，硬化前と硬化後の
体積の変化や温度・湿度の変化による体積の変化が小さ
い即ち低収縮率等の条件が要求され、これらを満たすこ
とにより作業性及び接合面の安定性等を向上させること
ができる。この様な接合材としてここでは紫外線を照射
することにより瞬時に硬化するＵＶ接着剤を用いた。ま
た吸湿硬化型の瞬間接着剤を用いても良い。更に十分な
取り付け強度を持つようにするためにブロック３と光ガ
イド部材５の間の接触面積（Ｓ）はＳ＞１ｍｍ²とする
ことが好ましい。

【００２６】１３は受光素子で、受光素子１３は板形状
の半導体ウェハーに形成された各種の電気回路で構成さ
れており、光ガイド部材５の底面に取り付けられてい
る。取付の際には放熱板４に設けられた孔４ａを用いて
位置の調整を行う。受光素子１３と光ガイド部材５との
取り付けについては、大きな接着強度，任意の瞬間に固
定できる作業性，硬化前と硬化後の体積の変化や温度・
湿度による体積の変化が小さい即ち低収縮率等の条件が
要求され、これらを満たすことにより、作業性、接合面
の安定性が向上する。

【００２７】この様な接合材としてここでは紫外線を照
射することにより瞬時に硬化するため特に作業性が良好
なＵＶ接着剤を用いた。なお吸湿硬化型の瞬間接着剤を
用いても良い。また受光素子１３は光源１から出射さ
れ、光ガイド部材５や記録媒体等で反射されて戻ってき
た光信号を受光する受光部を複数有している。この受光
部で検知された光信号は、その光量に応じて電気信号に
変換される。

【００２８】この電気信号は変換当初は電流値の大きさ
である。しかしながらこの電流は非常に微弱であり、か
つノイズを拾いやすいというデメリットがある。このた
めここでは受光素子１３として、電流値を相関する電圧
値に変換して増幅する働きを持つＩ−Ｖアンプが形成さ
れているものを用いることが好ましい。ただし光の入射
周波数に対して出力電圧の応答が良好であることが要求
される。更に受光素子１３の表面には受光した情報を信
号として取り出すためのＡｌ等の薄膜で構成された複数
の電極１３ａが設けてある。

【００２９】１４はパッケージで、パッケージ１４は、
放熱板４の上面に前述のブロック３や光ガイド部材５，
受光素子１３等を囲むように設けられており、その内部
には受光素子１３からの電気信号取り出しや光源１の電
源供給等に用いられるリードフレーム１４ａがモールド
されている。このパッケージ１４の形状は中央部がくり
貫かれた直方体形状をしており、更にリードフレーム１
４ａがモールドされている側のパッケージ１４の内面に
はリードフレームの足１４ｂを露出するように段差１４
ｃが設けてある。

【００３０】なおパッケージ１４の形状については円筒
形等であっても構わない。そして受光素子１３からの電
気信号を取り出すためにパッケージ１４に設けられた段
差１４ｃに露出しているリードフレームの足１４ｂと受
光素子１３の表面に設けられている複数の電極１３ａと
をＡｕやＡｌ等で形成されたワイヤ１４ｄでワイヤボン
ディングにより接続している。また光源１の電源供給の
ため、光源１の上面とパッケージ１４に設けられた段差
１４ｃに露出しているリードフレームの足１４ｂとをワ
イヤ１４ｄでボンディングし、更にサブマウント２の上
面に光源１の下面と電気的に接触するように設けられて
いる電極面２ａとパッケージ１４に設けられた段差１４
ｃに露出しているリードフレームの足１４ｂとを同じく
ワイヤ１４ｄでワイヤボンディングすることにより接続
している。

【００３１】パッケージ１４の材質としては、低吸水性
や低アウトガス性などに優れていることが求められる
が、ここではＩＣモールドとしては最も一般的なエポキ
シ樹脂等の熱硬化性の樹脂を用いている。またリードフ
レーム１４ａの材質としてはＣｕ，４２アロイ，Ｆｅ等
の金属にＡｇやＡｕ等をメッキしたものを用いることが
多い。ここではＣｕにＮｉメッキをし、その上にＡｕメ
ッキを施したものを用いた。更にパッケージ１４と放熱
板４との間の取り付けには、大きな接着強度，低い吸水
性，高い気密性（低いリーク特性）等の性質を有する接
合材を用いる。これにより接合面，接合位置の安定性を
向上させ、光ピックアップのパッケージング内部への不
純物の混入を防止することができる。ここではこれらの
特性に優れ、安価なエポキシ系接着剤を用いた。

【００３２】１５はシェルで、シェル１５もまたパッケ
ージ１４と同様に直方体の中心部をくり貫いたような外
形をしており、その水平方向の断面はパッケージ１４の
それとほぼ同一形状をしている。またその材質にはパッ
ケージング内部への不純物混入を防止する意味で、低吸
水性や低アウトガス性等の特性が求められる。ここでは
それらの特性に優れたポリプチレンテレフタレート（以
下ＰＢＴとする）を用いた。ただし、特に強度や寸法精
度等に優れた特性が要求される場合には、ＰＢＴよりも
高価ではあるがこれらの特性に優れたＬＣＰを用いても
良い。そしてシェル１５とパッケージ１４との接着は、
前述のパッケージ１４と放熱板４との取り付けと同様の
理由で、エポキシ系接着剤を用いた。なおこのシェル１
５を用いる代わりにパッケージ１４の側壁部分の高さ
を、光ガイド部材５よりも高くなるようにして代替して
も良い。

【００３３】１６はカバー部材で、カバー部材１６は光
ガイド部材５や受光素子１３等にごみ，ほこり等が付着
するのを防止するもので、シェル１５の上面にエポキシ
系の接着剤により取り付けられている。またカバー部材
１６の材質としては、ＢＫ−７，ＦＫ−１，Ｋ−３等の
ガラスや、ウレタン，ポリカーボネート，アクリル等の
光透過率の高い樹脂等を用いることがことが好ましい。
更にカバー部材１６の上下両面には反射防止のために反
射防止膜１６ａを形成することが好ましい。この反射防
止膜１６ａはＭｇＦ₂等の材質で形成することが好まし
い。

【００３４】このカバー部材１６と光ガイド部材５との
位置関係は、両者を接触させる場合と両者の間に空間を
設ける場合とが考えられる。両者を接触させる場合、光
ガイド部材５はカバー部材１６の底部にエポキシ系の接
着剤やＵＶ接着剤等で取り付けられる。この時のカバー
部材１６の厚さ（ｔ１）を０．３≦ｔ１≦３．０（ｍ
ｍ）とすることが好ましい。

【００３５】この理由は、下限についてはこれ以上薄く
すると取り付けられている光ガイド部材５等の重さや、
接着剤が固まる際の張力等にカバー部材１６が耐えられ
ず破損する恐れがあるためである。また上限について
は、カバー部材１６は空気に比べて屈折率が大きいため
光に収束作用が生まれ、光が広がらないので、結果とし
てカバー部材１６とコリメータレンズ（無限系光学系の
場合）或いは対物レンズ（有限系光学系の場合）との距
離を長くせざるを得なくなってしまい、ピックアップユ
ニットの小型化に不利になるからである。この様な構成
を用いることにより光ピックアップの高さをより低くで
き、十分な取付強度を保ちながらもピックアップユニッ
トを小型化することができる。

【００３６】これに対して両者の間に空間を設ける場合
は、カバー部材１６の厚さ（ｔ２）を０．１≦ｔ２≦
３．０（ｍｍ），カバー部材１６と光ガイド部材５との
間の距離（ｄ）を同じく０．１≦ｄ≦３．０（ｍｍ）と
することが好ましい。この理由はｔ２の下限については
前例とは違って光ガイド部材５が取り付けられておら
ず、ただ振動等の外部要因にさえ耐えられればよいから
である。またｄについては、小さければ小さい程良いの
だが、組立時の精度の誤差を０．１ｍｍ以下にできない
可能性があり、この場合組立時にカバー部材１６が光ガ
イド部材５に接触し、破損してしまう恐れがある。

【００３７】この様な構成を用いることにより光ガイド
部材５と、光源１，サブマウント２，ブロック３の間の
取り付け相対位置精度を向上させつつブロック３若しく
はサブマウント２を他の部材に熱的に接触させることが
可能であり、これにより光源１で発生する熱を外部に容
易に放出することができる。

【００３８】なお光ピックアップの内部は光源１及び受
光素子１３の酸化防止や光ガイド部材５，カバー部材１
６での結露防止等の観点から、Ｎ₂等のガスやＡｒ，Ｎ
ｅ，Ｈｅ等の不活性ガスを充填することが好ましい。そ
の場合、放熱板４と受光素子１３との間に存在する隙間
１７を小さな収縮率，低い吸水性，高い気密性（優れた
リーク特性）等の特性を有する接合材、例えばエポキシ
系のポッティング剤や半田等で埋める必要がある。これ
により内部の気密性を高めることができる。

【００３９】以上示してきた構成を用いることにより、
光源１で発生する熱を容易に外部に放出することがで
き、更にパッケージングの両端面に計２個所の開口部を
設けることにより、酸化防止ガスの封入を容易に行うこ
とができる。また光学系においては光源１，光ガイド部
材５及び受光素子１３の相対的な位置関係を正しくかつ
強固に保持することができるので、それらの位置のずれ
による誤動作や余分な光学的収差等が発生しない。

【００４０】次に本発明の一実施例における光ピックア
ップの動作について、図面を参照しながら説明する。図
３は本発明の一実施例における光ピックアップの動作の
概念図、図４は本発明の一実施例における光ピックアッ
プの光ガイド部材の斜視図である。

【００４１】図３及び図４において放熱板４上にサブマ
ウント２及びブロック３を介して水平にマウントされた
光源１から水平に放出されたレーザ光は、平行な複数の
斜面を有する光ガイド部材５の面５ｆから光ガイド部材
５に入射し、光ガイド部材５の第二の斜面５ｂに形成さ
れかつ入射する光の拡散角に対して射出する光の拡散角
を変換する（以下ＮＡを変換すると呼ぶ）機能を有する
反射型の拡散角変換ホログラム７に到達する。

【００４２】拡散角変換ホログラム７によってＮＡを変
換されかつ反射した光は第一の斜面５ａに形成された反
射型の回折格子６によって０次回折光（以下メインビー
ムと呼ぶ）と±１次回折光（以下サイドビームと呼ぶ）
とに分けられる。回折格子６によって発生するメインビ
ーム及びサイドビームは第一の偏光選択性のあるビーム
スプリッター膜９（以下単に第一の偏光ビームスプリッ
ター膜と呼ぶ）に入射する。第一のビームスプリッター
膜９に入射する光のうち第一のビームスプリッター膜９
を透過する光は光源１からの射出光のモニター光として
利用される。

【００４３】また、第一のビームスプリッター膜９を反
射するメインビーム及びサイドビームは、光ガイド部材
５の面５ｅを透過、対物レンズ２６に入射し、対物レン
ズ２６の集光作用によって記録媒体２７の記録媒体面２
７ａに結像される。この時、記録媒体面２７ａ上におい
て２つのサイドビームの結像スポット２９ａ及び２９ｃ
はメインビームの結像スポット２９ｂを中心としてほぼ
対称な位置に結像される。記録媒体面２７ａに対してメ
インビーム及びサイドビームの結像スポット２９ｂ及び
２９ａ、２９ｃにより情報の記録または再生信号及びト
ラッキング、フォーカシングいわゆるサーボ信号の読み
だしを行う。

【００４４】拡散角変換ホログラム７は、光源１からの
射出光のうち拡散角変換ホログラム７へ入射することの
できる光束の拡散角に対して、拡散角変換ホログラム７
からの反射光の拡散角を変換する。また、拡散角変換ホ
ログラム７によって拡散角をまったく持たない平行光に
も変換可能である。また、同じ拡散角変換ホログラム７
によって図３に示されるように光ガイド部材５射出後の
光束が途中経路で積算された波面収差が取り除かれた理
想球面波３０となる。したがって、対物レンズ２６への
入射光は理想球面波３０となり、対物レンズ２６による
記録媒体２７での結像スポットはほぼ回折限界まで絞り
込まれ理想的な大きさとなり、情報の記録または再生を
容易に行うことができる。

【００４５】記録媒体２７の記録媒体面２７ａによって
反射されたメインビーム及びサイドビームの戻り光は対
物レンズ２６、光ガイド部材５の面５ｆを再び通過し、
再び光ガイド部材の第二の斜面５ｂに形成された第一の
ビームスプリッター膜９に入射する。第一のビームスプ
リッター膜９は入射面に対して平行な振動成分を有する
光（以下単にＰ偏光成分と呼ぶ）に対してほぼ１００％
の透過率を有し、垂直な振動成分（以下単にＳ偏光成分
と呼ぶ）に対しては一定の反射率を有する。

【００４６】記録媒体２７からの戻り光のうち第一のビ
ームスプリッター膜９から透過する光は光ガイド部材５
の第一の斜面５ａに平行な第三の斜面５ｃ上に形成され
た第二の偏光選択性のあるビームスプリッター膜１１
（以下単に第二の偏光ビームスプリッター膜と呼ぶ）に
入射する。第二の偏光ビームスプリッター膜１１は第一
のビームスプリッター膜９と同様にＰ偏光成分に対して
ほぼ１００％の透過率を有し、Ｓ偏光成分に対しては一
定の反射率を有する。

【００４７】ここで第２ビームスプリッター膜１１に入
射した光束の内、透過光１１７に関して説明する。透過
光１１７は第三の斜面５ｃ上に積層された偏光面変換基
板３１に入射する。

【００４８】図５は本発明の一実施例における光ピック
アップの偏光面変換基板の斜視図、図６は本発明の一実
施例における光ピックアップの受光部配置及び信号処理
を示す図である。偏光面変換基板３１は第１のその他の
斜面３１ａ（以下単に第１他斜面と呼ぶ）とその第１他
斜面３１ａに平行な第２のその他の斜面３１ｂ（以下単
に第２他斜面と呼ぶ）を有し、第１他斜面３１ａには反
射膜１２６が、第２他斜面３１ｂには偏光分離膜１２が
夫々形成されている。透過光１１７は第２他斜面３１ｂ
上に形成された偏光分離膜１２に入射する。第２他斜面
３１ｂは透過光１１７の偏光面１１７ａと入射面１２８
とのなす角が略４５°（２ｎ＋１）、（ｎは整数）にな
るように形成されている。図５は整数ｎが０または自然
数である場合を例示するものであり、第２他斜面３１ｂ
において透過光１１７の進行方向から見て時計方向（右
側）にＳ偏光成分１１７Ｓが反射される例を示してい
る。整数ｎが負の自然数である場合は、言うまでもな
く、第２他斜面３１ｂは略−４５゜になるように形成さ
れるから透過光１１７の進行方向から見て反時計方向
（左側）にＳ偏光成分１１７Ｓが反射されることにな
る。その結果透過光１１７のＰ偏光成分１１７ＰとＳ偏
光成分１１７Ｓは略１：１の強度比を有するようにな
る。

【００４９】入射面１２８と平行な偏光成分を有するＰ
偏光成分１１７Ｐは偏光分離膜１２によってほぼ１００
％透過し、一方、入射面１２８に垂直な偏光成分を有す
るＳ偏光成分１１７Ｓは第２他斜面３１ｂ上の偏光分離
膜１２によって略１００％反射し側面寄りに光路をとり
つつ（図５の第２他斜面３１ｂと第１他斜面３１ａとを
結ぶ点線を参照）第１他斜面３１ａ面上に入射し、反射
膜１２６によって反射させられ受光素子１３へ導かれ
る。

【００５０】次に図３中に示す第２のビームスプリッタ
ー膜１１に入射した光束のうち反射光１２３に関して説
明する。反射光１２３は第二の斜面５ｂ上の反射型のホ
ログラムで形成された非点収差発生ホログラム１０に入
射する。反射光１２３は非点収差発生ホログラム１０に
よって非点収差を発生しつつ反射し、メインビームの戻
り光は受光素子１３上の受光部１７２に、サイドビーム
の戻り光は受光素子１３上の受光部１７６及び１７７に
到達する。

【００５１】図７は本発明の一実施例における光ピック
アップを示す上面図である。図７において、２００は光
ガイド部材５の光の通過部分で、通過部分２００の輪郭
は点線で示している。本実施例の場合、光ガイド部材５
の光入出射面は、面５ｅに相当する。

【００５２】この時、通過部分２００には、光源１から
出射され、その後拡散角変換ホログラム７，回折格子
６，第一のビームスプリッター膜９でそれぞれ反射され
て光媒体に向かう光（以下出射光と略す）か、もしくは
光媒体で反射し、光ガイド部材５に入射する光（以下入
射光と略す）の少なくとも一方が通過する。本実施例で
は、通過部分２００は出射光と入射光の双方が通過する
構成となっている。なお、通過部分２００は出射光と入
射光のみでなく、その他の光が通過しても何等支障はな
い。

【００５３】２０１は通過部分２００の通過中心で、通
過中心２０１は例えば通過部分２００の輪郭で求める事
が出来る。

【００５４】２０２は面５ｅにおける光源１の光の射出
方向２０４と垂直な中心線、２０３は射出方向２０４に
沿った中心線である。

【００５５】本実施例では、通過中心２０１を中心線２
０２，２０３からそれぞれ外し、しかも面５ｇ寄りに設
けることによって、光ガイド部材５の中を有効に活用で
き、十分な長さの光路を得ることが出来る。

【００５６】すなわち、通過中心を中心線２０２と面５
ｇの間に設けることによって、光源１と通過部分２００
の間の光路を十分にとれるので、効率よく光を引き回す
ことができ、光路設計などがやり易くなる。例えば、通
過中心２０１を中心線２０２と面５ｆの間に持ってくる
と、光源１と通過部分２００の間の光路が短くなるの
で、設計の自由度が小さくなり、しかも光を効率よく光
ガイド部材５内部で引き回すことができない。更に、光
ガイド部材５の中を有効に活用できるので、光ガイド部
材５の小型化ができ、ひいては光ピックアップの小型化
を行うことができる。

【００５７】また、中心線２０３から通過中心２０１を
ずらす事によって、一方の側面との間隔Ｚを広くする事
によって、その広くなった幅を利用して、例えば、広く
なった部分に受光素子１３等を対向配置する事ができ、
設計しやすくなる。例えば図５と図７との関係におい
て、Ｓ偏光成分１１７Ｓが透過光１１７の進行方向から
見て時計方向（右側）に反射されるから、通過中心２０
１は射出方向２０４から見て中心線２０４の左側にずら
す事によって、上述のように広くなった幅を利用するこ
とができる。逆に、反時計方向（左側）にＳ偏光成分１
１７Ｓが反射される場合は、通過中心２０１は射出方向
２０４から見て中心線２０４の右側にずらす事によっ
て、上述のように広くなった幅を利用することができ
る。

【００５８】更に面５ｆ（光源１と対向している面）と
通過中心２０１間の距離Ｌ１と、面５ｆと面５ｇ間の距
離Ｌ２の関係は、下記の式を満たすことが好ましい。

【００５９】０．５３＜（Ｌ１／Ｌ２）＜０．８３更に好ましくは下記の式を満たすことが好ましい。

【００６０】０．５６＜（Ｌ１／Ｌ２）＜０．６７以上の範囲内であれば、光の引き回す光路の有効利用が
行えると共に、光ガイド部材５の端部に応力が蓄積され
たりやクラック等が入っている場合にも、光を効果的に
受光素子１３や光媒体に導くことができる。

【００６１】又、通過中心２０１と側面間の距離Ｌ３
と、中心線２０３と側面までの距離Ｌ４の関係は下記式
を満たすことが好ましい。

【００６２】０．３０＜（Ｌ３／Ｌ４）＜０．７０更に好ましくは下記式を満たすことが好ましい。

【００６３】０．４０＜（Ｌ３／Ｌ４）＜０．６０以上の範囲内であれば、設計時における受光素子１３の
配置がやりやすくなると共に、光ガイド部材５の端部に
応力が蓄積されたりやクラック等が入っている場合に
も、光を効果的に受光素子１３や光媒体に導くことがで
きる。

【００６４】次に本発明の第一実施例において、特に相
変化光ディスクに対応した光ピックアップの構成につい
て図を参照しながら説明する。相変化光ディスクは光を
照射することで記録媒体中の結晶構造を変化させて情報
を記録するもので、結晶構造を変化させるために従来の
光記録再生装置に比べてより多くの光量を必要とするの
で、より効率の良い光学系を必要とする。

【００６５】次に本発明の第一実施例において、特に相
変化型光ディスクに対応した光ピックアップの構成につ
いて図を参照しながら説明する。相変化型光ディスクは
光を照射することで記録媒体中の結晶構造を変化させて
情報を記録するもので、結晶構造を変化させるために従
来の光記録再生装置に比べてより多くの光量を必要とす
るので、より効率の良い光学系を必要とする。なお図１
〜７に示したものと番号が同一の部材については、その
働き及び構成が同様であるので説明を省略する。

【００６６】図８は本発明の一実施例における相変化光
ディスク用ピックアップの構成図である。図８において
光源１から放出されたレーザ光は、平行な複数の斜面を
有する光ガイド部材３２の面３２ｆから光ガイド部材３
２に入射し、拡散角変換ホログラム７、回折格子６及び
偏光選択性のあるビームスプリッター膜３５（以下ビー
ムスプリッター膜と呼ぶ）を通って光ガイド部材３２の
面３２ｅから出射される。ここでビームスプリッター膜
３５は第一実施例の場合とは異なりＳ偏光成分の反射率
は９５％以上でＰ偏光成分の反射率はおよそ１％程度で
ある。ビームスプリッター膜３５に入射する光のうちビ
ームスプリッター膜３５を透過する光（Ｐ偏光成分で全
光量の数パーセント程度）は光源１からの射出光のモニ
ター光として利用される。光ガイド部材３２の面３２ｅ
から出射された光はカバー部材１６に設けられたλ／４
板３３を透過する。図９は本発明の一実施例における相
変化光ディスク用ピックアップのλ／４を示す斜視図で
ある。λ／４板３３は光ガイド部材３２からの入射光偏
光面に対して、その異常光軸がπ／４・（２ｍ−１）；
（ただしｍは自然数：以下同じ）の方向に設置されてお
り、入射光の異常光成分と常光成分の位相差をπ／２・
（２ｍ−１）だけ発生させる機能を有している。λ／４
板３３を構成する材料としては一般に一軸性結晶材料を
用いる。その中でも低コストで、光透過性に優れた水晶
を用いることが好ましい。一軸性結晶では異常光軸６１
６と常光軸６１７があり、それぞれの光軸に対して異常
光屈折率ｎ_e及び常光屈折率ｎ_oと呼ばれる異なる屈折率
を有している。異常光と常光では光学的距離が異なるの
で、λ／４板３３の基板厚をＱＤ，入射光波長をλとし
て次の関係式で決まる位相差Δが発生する。λ／４板３
３の厚さＱＤはこの位相差Δがπ／２・（２ｍ−１）と
なるように決定されている。

【００６７】Δ＝２π・（ｎ_e−ｎ_o）・ＱＤ／λ 本実施例では、波長λ＝７９０ｎｍ、異常光屈折率ｎｅ
＝１．５４７７、常光屈折率ｎｏ＝１．５３８８（ただ
し屈折率は基板の切り出し角で異なる。ここでは異常光
軸及び常光軸の双方の軸を含む平面に平行に切り出し
た。）という条件に対してλ／４板３３の基板厚は２
１．９・（２ｍ−１）μｍとなる。この様な条件にする
ことにより、直線偏光で入射角０度で入射してきた光を
円偏向の光に変換することができる。即ち光源１から出
射されたＳ偏向成分のみを含む直線偏光を円偏光に変換
することができる。なおここではλ／４板３３としてカ
バー部材１６上に２１．９μｍの水晶を設けていたが、
光ガイド部材３２の面３２ｅや対物レンズ２６に設ける
こともある。

【００６８】λ／４板３３を透過して円偏向となった光
は対物レンズ２６に入射し、対物レンズ２６の集光作用
によって記録媒体２７の記録媒体面２７ａに結像され、
反射される。記録媒体面２７ａで反射された円偏光化し
た光はその回転方向が逆転するので、戻り光は対物レン
ズ２６を透過し、再びλ／４板３３を透過する際に、Ｐ
偏光成分のみを含む直線偏光に変換される。この様に変
換された戻り光は光ガイド部材３２の面３２ｅを再び通
過し、再び光ガイド部材３２の第二の斜面３２ｂに形成
されたビームスプリッター膜３５に入射する。前述のよ
うにビームスプリッター膜３５はＰ偏光成分に対してほ
ぼ１００％の透過率を有し、Ｓ偏光成分に対してはほぼ
１００％の反射率を有する。従ってＰ偏光成分しか有さ
ない戻り光はビームスプリター膜３５をほぼ透過する。

【００６９】そして戻り光は光ガイド部材３２の第一の
斜面３２ａに平行な第三の斜面３２ｃ上に形成されたハ
ーフミラー３４に入射する。ハーフミラー３４は入射し
た光のうち所定の量を反射して、残りを透過する働きを
有している。

【００７０】ここでハーフミラー３４に入射した光束の
内、透過光１１７は受光素子３６上に設けられている受
光部３７へ導かれる。

【００７１】次に図８中に示すハーフミラー３４に入射
した光束のうち反射光１２３に関して説明する。図１０
は本発明の一実施例における相変化型光ディスク用の光
ピックアップの受光素子に設けられた受光部の配置図で
ある。反射光１２３は第二の斜面３２ｂ上の反射型のホ
ログラムで形成された非点収差発生ホログラム１０に入
射する。反射光１２３は非点収差発生ホログラム１０に
よって非点収差を発生しつつ、さらに反射膜１２４，反
射膜１２５で反射されて、メインビームの戻り光は受光
素子３６上の受光部３８に、サイドビームの戻り光は受
光素子３６上の受光部３９及び４０に到達する。

【００７２】以上のような構成を有する光ピックアップ
ではλ／４板３３をビームスプリッター膜３５と記録媒
体２７との間に設け、Ｓ偏光成分の直線偏光である出射
光を円偏光化した光に変換し、その後記録媒体２７で反
射され回転方向が逆転した円偏光化した光をＰ偏光成分
のみを有する直線偏光に変換してビームスプリッター膜
３５に入射させることにより記録媒体２７で反射された
光をほぼ１００％受光素子３６上に導くことができるの
で、ビームスプリッター膜３５のＳ偏光成分の反射率を
大幅に高くすることができ、従って記録媒体２７に照射
される光量を大きくすることができる。即ち限られた光
源１の出力を効率よく記録媒体２７に照射でき、かつ、
記録媒体２７からの反射光を効率よく受光素子３７に導
くことができる。

【００７３】以上の様に構成された相変化光ディスク用
ピックアップでも、図７と同様に、光の通過部分の通過
中心と入出射面の中心をずらす事によって、図１〜図７
に示す構成の光ピックアップと同様の効果を得ることが
できる。

【００７４】

【発明の効果】本発明は、光ガイド部材の光が入出射す
る面の中心と、光の入出射部分の中心を異ならせるかま
たは光ガイド部材の光源と対向している部分と反対側の
部分よりに光の入出射部分の中心を設けた事によって、
有効に光ガイド部材の中を利用することができるので、
光ガイド部材を小型化でき、更に光ピックアップ自体を
小型化することができる。

【００７５】又、光源から放出された光の光路を長くす
ることが出来るので、光路設計がし易くなる。

【００７６】更に、受光手段の設計が容易になり、加え
て光ガイド部材のダメージを受けやすい部分から通過部
分を外すことができるので、光の効率を大きくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光ピックアップのパ
ッケージングの構成を示す断面図

【図２】本発明の一実施例における光ピックアップのパ
ッケージングの構成を示す断面図

【図３】本発明の一実施例における光ピックアップの動
作の概念図

【図４】本発明の一実施例における光ピックアップの光
ガイド部材の斜視図

【図５】本発明の一実施例における光ピックアップの偏
光面変換基板の斜視図

【図６】本発明の一実施例における光ピックアップの受
光部配置及び信号処理を示す図

【図７】本発明の一実施例における光ピックアップを示
す上面図

【図８】本発明の一実施例における相変化光ディスク用
ピックアップの構成図

【図９】本発明の一実施例における相変化光ディスク用
ピックアップのλ／４を示す斜視図

【図１０】本発明の一実施例における相変化型光ディス
ク用ピックアップの受光素子に設けられた受光部の配置
図

【符号の説明】

１光源２サブマウント２ａ電極面３ブロック３ａ突起部３ｂ端面部４放熱板４ａ孔５光ガイド部材５ａ第一の斜面５ｂ第二の斜面５ｃ第三の斜面５ｅ，５ｆ，５ｇ面６回折格子７拡散角変換ホログラム９第一のビームスプリッター膜１０非点収差発生ホログラム１１第二のビームスプリッター膜１２偏光分離膜１３受光素子１３ａ電極１４パッケージ１４ａリードフレーム１４ｂリードフレームの足１４ｃ段差１４ｄワイヤ１５シェル１６カバー部材１６ａ反射防止膜１７隙間２６対物レンズ２７記録媒体２７ａ記録媒体面２９ａ，２９ｂ，２９ｃビームスポット３０理想球面波３１偏光面変換基板３１ａ第１他斜面３１ｂ第２他斜面３２光ガイド部材３２ａ第一の斜面３２ｂ第二の斜面３２ｃ第三の斜面３２ｅ，３２ｆ面３３ λ／４板３４ハーフミラー３５ビームスプリッター膜１１７透過光１１７ａ偏光面１１７ＳＳ偏光成分１１７ＰＰ偏光成分１２０透過光１２３反射光１２４反射膜１２５反射膜１２６反射膜１２８入射面１７０，１７１，１７２，１７２ａ，１７２ｂ，１７２
ｃ，１７２ｄ，１７６，１７７受光部２００通過部分２０１通過中心２０２，２０３中心線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源から発射された光に対
して傾斜した複数の傾斜面を内部に有する光ガイド部材
と、受光手段とを有し、前記光源から発射された光は前
記光ガイド部材に入射して外部に射出され、外部から前
記光ガイド部材に入射した光は前記受光手段に導かれる
光ピックアップであって、前記光ガイド部材は、外部から前記光ガイド部材に入射
した光の透過光の偏光面と前記傾斜面との成す角が前記
透過光の進行方向から見て時計方向（右側）に略４５
（２ｎ＋１、ただしｎは整数であって０または自然数）
度に形成された複数の他斜面を内部に有し、前記光ガイド部材の光入出射面から外部に射出するか前
記入出射面に外部から入射する前記光入出射面における
光の通過部分の中心は、前記光源の光射出方向から見て
前記入出射面における第１の中心線の左側に配置し、か
つ、前記入出射面における前記第１の中心線に垂直な第
２の中心線よりも前記光ガイド部材の光源と対向してい
る部分と反対側の部分の間に配置されていることを特徴
とする光ピックアップ。
【請求項２】光源と、前記光源から発射された光に対
して傾斜した複数の傾斜面を内部に有する光ガイド部材
と、受光手段とを有し、前記光源から発射された光は前
記光ガイド部材に入射して外部に射出され、外部から前
記光ガイド部材に入射した光は前記受光手段に導かれる
光ピックアップであって、前記光ガイド部材は、外部から前記光ガイド部材に入射
した光の透過光の偏光面と前記傾斜面との成す角が前記
透過光の進行方向から見て反時計方向（左側）に略４５
（２ｎ＋１、ただしｎは整数であって負の自然数）度に
形成された複数の他斜面を内部に有し、前記光ガイド部材の光入出射面から外部に射出するか前
記入出射面に外部から入射する前記光入出射面における
光の通過部分の中心は、前記光源の光射出方向から見て
前記入出射面における第１の中心線の右側に配置し、か
つ、前記入出射面における前記第１の中心線に垂直な第
２の中心線よりも前記光ガイド部材の光源と対向してい
る部分と反対側の部分の間に配置されていることを特徴
とする光ピックアップ。
【請求項３】光源と、前記光源から発射された光に対
して傾斜した複数の傾斜面と前記傾斜面に対して外部か
ら光ガイド部材に入射した光の透過光の偏光面が前記透
過光の進行方向から見て時計方向（右側）にさらに略４
５（２ｎ＋１、ただしｎは整数であって０または自然
数）度の角をなす複数の他斜面とを内部に有する前記光
ガイド部材と、受光手段とを有し、前記光源から発射さ
れた光は前記光ガイド部材に入射し前記傾斜面を経て外
部に射出され、外部から前記光ガイド部材に入射した光
は前記傾斜面と前記他斜面とを経て前記受光手段に導か
れる光ピックアップであって、前記光ガイド部材は光入出射面と、前記光源と対向する
第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記
入出射面と前記第１の面とに直交する側面とを有する直
方体形状に形成され、前記光ガイド部材の前記光入出射面から外部に射出する
か前記入出射面に外部から入射する前記光入出射面にお
ける光の通過部分の中心は、前記光源の光射出方向から
見た前記入出射面における前記側面間の第１の中心線と
前記光源の光射出方向から見て左側の前記側面との間で
あって前記第１の中心線を外した部分に配置し、かつ、
前記入出射面における前記第１の中心線に対して垂直な
第２の中心線と前記第２の面との間であって前記第２の
中心線を外した部分に配置されていることを特徴とする
光ピックアップ。
【請求項４】光源と、前記光源から発射された光に対
して傾斜した複数の傾斜面と前記傾斜面に対して外部か
ら光ガイド部材に入射した光の透過光の偏光面が前記透
過光の進行方向から見て反時計方向（左側）にさらに略
４５（２ｎ＋１、ただしｎは整数であって負の自然数）
度の角をなす複数の他斜面とを内部に有する前記光ガイ
ド部材と、受光手段とを有し、前記光源から発射された
光は前記光ガイド部材に入射し前記傾斜面を経て外部に
射出され、外部から前記光ガイド部材に入射した光は前
記傾斜面と前記他斜面とを経て前記受光手段に導かれる
光ピックアップであって、前記光ガイド部材は光入出射面と、前記光源と対向する
第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記
入出射面と前記第１の面とに直交する側面とを有する直
方体形状に形成され、前記光ガイド部材の前記光入出射面から外部に射出する
か前記入出射面に外部から入射する前記光入出射面にお
ける光の通過部分の中心は、前記光源の光射出方向から
見た前記入出射面における前記側面間の第１の中心線と
前記光源の光射出方向から見て右側の前記側面との間で
あって前記第１の中心線を外した部分に配置し、かつ、
前記入出射面における前記第１の中心線に対して垂直な
第２の中心線と前記第２の面との間であって前記第２の
中心線を外した部分に配置されていることを特徴とする
光ピックアップ。
【請求項５】前記光の通過部分の中心が、前記第１の面と前記光の通過部分の中心との間の距離を
Ｌ１とし、前記第１の面と前記第２の面との間の距離を
Ｌ２としたとき、０．５３＜（Ｌ１／Ｌ２）＜０．８３の関係であっ
て、かつ、前記側面と前記光の通過部分の中心との間の距離をＬ３
とし、前記側面と前記第１の中心線との間の距離をＬ４
としたとき、０．３０＜（Ｌ３／Ｌ４）＜０．７０の関係に配置さ
れていることを特徴とする請求項３または請求項４に記
載の光ピックアップ。
【請求項６】外部から前記光ガイド部材に入射した光
は、前記傾斜面と前記他斜面とによって光をＰ偏光成分
とＳ偏光成分とに略１：１の強度比に分離されることを
特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１に記載の
光ピックアップ。
【請求項７】光源からの入射光を外部に射出すると共
に外部からの入射光を受光手段に導き、前記光源から発
射された光に対して傾斜した複数の傾斜面と、前記傾斜
面に対して外部から入射した光の透過光の偏光面が前記
透過光の進行方向から見て時計方向（右側）にさらに略
４５（２ｎ＋１、ただしｎは整数であって０または自然
数）度の角をなす複数の他斜面とを内部に有する光ガイ
ド部材であって、光入出射面と、前記光源と対向する第１の面と、前記第
１の面と対向する第２の面と、前記入出射面と前記第１
の面とに直交する側面とを有する直方体形状に形成さ
れ、前記光ガイド部材の前記光入出射面から外部に射出する
か前記入出射面に外部から入射する前記光入出射面にお
ける光の通過部分の中心は、前記光源の光射出方向から
見た前記入出射面における前記側面間の第１の中心線と
前記光源の光射出方向から見て左側の前記側面との間で
あって前記第１の中心線を外した部分に配置し、かつ、
前記入出射面における前記第１の中心線に対して垂直な
第２の中心線と前記第２の面との間であって前記第２の
中心線を外した部分に配置されていることを特徴とする
光ガイド部材。
【請求項８】光源からの入射光を外部に射出すると共
に外部からの入射光を受光手段に導き、前記光源から発
射された光に対して傾斜した複数の傾斜面と、前記傾斜
面に対して外部から入射した光の透過光の偏光面が前記
透過光の進行方向から見て反時計方向（左側）にさらに
略４５（２ｎ＋１、ただしｎは整数であって負の自然
数）度の角をなす複数の他斜面とを内部に有する光ガイ
ド部材であって、光入出射面と、前記光源と対向する第１の面と、前記第
１の面と対向する第２の面と、前記入出射面と前記第１
の面とに直交する側面とを有する直方体形状に形成さ
れ、前記光ガイド部材の前記光入出射面から外部に射出する
か前記入出射面に外部から入射する前記光入出射面にお
ける光の通過部分の中心は、前記光源の光射出方向から
見た前記入出射面における前記側面間の第１の中心線と
前記光源の光射出方向から見て右側の前記側面との間で
あって前記第１の中心線を外した部分に配置し、かつ、
前記入出射面における前記第１の中心線に対して垂直な
第２の中心線と前記第２の面との間であって前記第２の
中心線を外した部分に配置されていることを特徴とする
光ガイド部材。
【請求項９】前記光の通過部分の中心が、前記第１の面と前記光の通過部分の中心との間の距離を
Ｌ１とし、前記第１の面と前記第２の面との間の距離を
Ｌ２としたとき、０．５３＜（Ｌ１／Ｌ２）＜０．８３の関係であっ
て、かつ、前記側面と前記光の通過部分の中心との間の距離をＬ３
とし、前記側面と前記第１の中心線との間の距離をＬ４
としたとき、０．３０＜（Ｌ３／Ｌ４）＜０．７０の関係に配置さ
れていることを特徴とする請求項７または請求項８に記
載の光ガイド部材。
【請求項１０】外部から前記光ガイド部材に入射した
光は、前記傾斜面と前記他斜面とによって光をＰ偏光成
分とＳ偏光成分とに略１：１の強度比に分離されること
を特徴とする請求項７または請求項８に記載の光ガイド
部材。