JP3514003B2 - 光ピックアップ及び相変化型光ディスク用の光ピックアップ - Google Patents
光ピックアップ及び相変化型光ディスク用の光ピックアップInfo
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Description
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
化型光ディスク用の光ピックアップに関するものであ
る。
光ガイド部材の構成について図を参照しながら説明す
る。図15は従来の光ガイド部材の組立図である。
一面541a及び第二面541bを有している。そして
第一面541aには回折格子506及び第一の張り合わ
せ位置決めマーカ544aが形成してあり、第二面54
1bには拡散角変換ホログラム507、第一のデプスマ
ーカ546a、第一のビームスプリッター膜509、第
二の張り合わせ位置決めマーカ544bが形成してあ
る。
一面542a及び第二面542bを有している。そして
第一面542aには反射膜525、第二のデプスマーカ
546b、非点収差発生ホログラム510、第三の張り
合わせ位置決めマーカ544cが設けてあり、第二面5
42bは第二のビームスプリッター膜511、反射膜5
24、第四の張り合わせ位置決めマーカ544dが設け
てある。
一面543a及び第二面543bを有している。そして
第一面543aには第五の張り合わせ位置決めマーカ5
44e、第一のカッティングマーカ545a、第二のカ
ッティングマーカ545bが設けられており、第二面5
43bには第六の張り合わせ位置決めマーカ544fが
設けられている。
板531は、反射膜526,偏光分離膜512,第一面
531cに設けられた第七の張り合わせ位置決めマーカ
544g及び第二面531dに設けられた第八の張り合
わせ位置決めマーカ544hとを有している。
来の構成では、第一のビームスプリッター膜509及び
第二のビームスプリッター膜511を成膜する際のリフ
トオフ工程等で第一のビームスプリッター膜509及び
第二のビームスプリッター膜511の膜厚が減膜されて
しまい、所定の光学的特性が得られないという問題点を
有していた。
ムスプリッター膜の膜厚の保全を図ることにより、光ガ
イド部材の光学的性能の劣化を防ぎ、よって信頼性の高
く、製品のばらつきの少ない光ピックアップ及び相変化
型光ディスク用の光ピックアップを提供することを目的
としている。
に、光ガイド部材を構成する基板の屈折率に近い屈折率
を有する保護膜をビームスプリッター膜の上面に所定の
膜厚で成膜し、ビームスプリッター膜を保護し、ビーム
スプリッター膜は光ガイド部材の傾斜面の一部分に設け
られているという構成を有している。
護膜が減膜されたとしても、ビームスプリッター膜の光
学的特性がほとんど変化しないようにすることができ
る。
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。
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。
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、しかも単価の安い数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。半導体レ
ーザの材質としてはAlGaAs,InGaAsP,I
nGaAlP,ZnSe,GaN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。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、AlGaA
sよりもさらに波長の短いInGaAlPやZnSe等
の半導体レーザを用いることが好ましい。
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,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。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。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/Mo,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。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。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。
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,コバール,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,Mo等の材料でブロック3を形成した。また
ブロック3とサブマウント2との接合には熱伝導等を考
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、Au−Sn,Sn−Pb,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。
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,
半田箔等により放熱板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,Al,Fe等が
考えられる。
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。
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。
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。
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。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。
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。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。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。
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。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13
a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
14c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。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。
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。
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。
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。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いくなってしまい、
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。
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。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。
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。
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箇所の開口部を
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。
全体での熱抵抗は35℃/w以下とすることがより効率
よく熱をパッケージ外に逃がすことができるので好まし
い。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ガイド部材の斜視図
である。
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。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1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。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。ま
た、第一のビームスプリッター膜9で反射されたS偏光
成分に直線偏光した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及びカバー部材16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27a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
のビームスポット29a,29cはメインビームのビー
ムスポット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のビーム
スポット29b及びサイドビームのビームスポット29
a,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。
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でのビームスポット29a,29b,29
c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とができる。
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5eを再び通過し、
光ガイド部材5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。
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3の斜面5c上に形成され
た第2の偏光選択性のあるビームスプリッター膜11
(以下単に第二のビームスプリッター膜と呼ぶ)に入射
する。第二の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10
0%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。
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。
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に略平
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。その結果透過光117のP偏光成分117
pとS偏光成分117sは略1:1の強度比を有するよ
うになる。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%反射し第1他斜面31a面上に
入射し、反射膜126によって反射され受光素子13へ
導かれる。受光素子13に導かれたP偏向成分117p
は受光部170へ、同じくS偏向成分117sは受光部
171へ到達してRF信号を作成する。
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、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及び受光部177に到達
する。
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。図7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
アップの構成図である。なお図1,図2及び図3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。
複数の斜面を有する光ガイド部材41の面41fから光
ガイド部材41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3
5(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41の面41eから出射される。ここでビームス
プリッター膜35は前述の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41の面41e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8はλ/4板の
概観図である。λ/4板33は光ガイド部材41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616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ne及び常光屈折率no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33の厚さQDはこの位相差Δがπ/2・(2
m−1)となるように決定されている。
=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616及び常光軸617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21.9・(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41の面41eや対物レンズ26
に設けることもある。
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41の面41eを再び通
過し、再び光ガイド部材41の第二の斜面41b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ッター膜35をほぼ透過す
る。
斜面41aに平行な第三の斜面41c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。
内、透過光117は受光素子36上に設けられている受
光部37(図9参照)へ導かれる。
した光束のうち反射光123に関して説明する。図9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41b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及び受光部40に到達する。
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。
材5を構成する複数の基板及び偏光面変換基板31に設
けられる光学機能素子の製造方法について図を参照しな
がら説明する。
ド部材5の組立図である。241は第一基板で、第一基
板241は第一面241a及び第二面241bを有して
いる。そして第一面241aには回折格子6及び第一の
張り合わせ位置決めマーカ244aが形成してあり、第
二面241bには拡散角変換ホログラム7、第一のデプ
スマーカ246a、第一のビームスプリッター膜9及び
第一のビームスプリッター膜9の保護膜9a、第二の張
り合わせ位置決めマーカ244bが形成してある。
一面242a及び第二面242bを有している。そして
第一面242aには反射膜125、第二のデプスマーカ
246b、非点収差発生ホログラム10、第三の張り合
わせ位置決めマーカ244cが設けてあり、第二面24
2bには第二のビームスプリッター膜11及び第二のビ
ームスプリッター膜11の保護膜11a、反射膜12
4、第四の張り合わせ位置決めマーカ244dが設けて
ある。
一面243a及び第二面243bを有している。そして
第一面243aには第5の張り合わせ位置決めマーカ2
44e、第一のカッティングマーカ245a、第二のカ
ッティングマーカ245bが設けられており、第二面2
43bには第六の張り合わせ位置決めマーカ244fが
設けられている。
31は、図3及び図4に示した実施例で述べた光学部材
の他に、第一面31cに設けられた第七の張り合わせ位
置決めマーカ244g及び第二面31dに設けられた第
八の張り合わせ位置決めマーカ244hとを有してい
る。
板241上に設けられた第一のビームスプリッター膜9
の形成方法について図を参照しながら説明する。
ビームスプリッター膜の形成方法を示した図である。
に、予め第一の張り合わせ位置決めマーカ244a及び
第二の張り合わせ位置決めマーカ244bが形成されて
いる。
板241上にリフトオフパターン301を形成する。こ
のリフトオフパターン301によって、第一のビームス
プリッター膜9を形成する膜形成面302が形成されて
いる。ここでリフトオフパターン301は膜形成面30
2との境界部において逆テーパ形状に形成することが、
後のリフトオフ工程が行いやすくなるので好ましい。
リッター膜9を形成する。第一のビームスプリッター膜
9はS偏光入射タイプでP偏光成分に対してほぼ100
%の透過率を有し、S偏光に対して一定の透過率を有し
ている。更に第一のビームスプリッター膜9を透過した
S偏光成分とP偏光成分との間の相対位相差がほとんど
0であることが好ましい。これらの要件を満たす様に、
第一のビームスプリッター膜9は誘電体多層膜で形成さ
れることが好ましい。誘電体多層膜の構成材料として
は、成膜時に発生する内部応力特性が引っ張り応力と圧
縮応力を示すもので、かつ、多層膜形成時にお互いの内
部応力を打ち消し合うような組合せで構成され、更に形
成基板の膨張係数が組合せ材料の中間にあることが望ま
しい。この様な組合せ材料としてTiO2/SiO2,T
a2O5/SiO2,Al2O3/SiO2,ZnS/MgF
2等を用いることが好ましい。この様な材料を用いるこ
とにより、多層膜形成時の剥離、基板面精度の低下及び
クラックの発生等を防止することができ、光ガイド部材
5の信頼性を向上させることができる。これらの組合せ
は基板の屈折率や要求スペック等により適宜選択され
る。特に本実施例においては、入射角45゜で、基板の
材料としてBK−7(屈折率ng)を用いているので、
組合せ材料としてはAl2O3/SiO2を用いることが
好ましい。この組合せを用いることにより、ブリュース
ター条件(式1)を満足することができ、P偏光成分の
第一のビームスプリッター膜9における透過率を略10
0%にすることができる。 (式1) (ng)2=2×(nh)2×(nl)2/((n
h)2+(nl)2) ここで本実施例ではBK−7の屈折率ng=1.51
1,Al2O3の屈折率nh=1.580,SiO2の屈
折率nl=1.450であり、(式1)を満足する。
的膜厚(d)は、一般に中心波長λ 0,屈折角θt及びA
l2O3とSiO2との間の屈折率nH,Lに対して、(式
2)を満足する様に決定される。 (式2) nH,L×d=λ0/(4cosθt) ここで屈折角θtと入射角θ0及び屈折率nH,L、ngとの
間の関係はスネルの法則(式3)より決定することがで
きる。 (式3) ng×sinθ0=nH,L×sinθt 更にこれらの膜厚は、S偏光成分の第一のビームスプリ
ッター膜9における反射率をどのように設定するかによ
っても当然変化する。以上説明してきたような材料を用
いて第一のビームスプリッター膜9を所定の膜厚(d)
に成膜する。成膜方法としてここでは真空蒸着法等を用
いることが、質の良い膜を形成することができるので好
ましい。
プリッター膜9の上面に保護膜9aを形成する。この保
護膜9aは第一のビームスプリッター膜9を保護するも
のである。即ち第一のビームスプリッター膜9の形成後
に行われる成膜、エッチング、リフトオフ等の各種の工
程により、第一のビームスプリッター膜9の表面が減膜
されたり、傷が入ったりして、第一のビームスプリッタ
ー膜9の中心波長における光学的特性が変化すること等
を防止する。この保護膜9aの材質としてここではSi
O2を用いることが好ましい。即ちSiO2の屈折率は第
一基板241のそれに非常に近いので、たとえ保護膜9
aが後の工程等で減膜等のダメージを受けても、第一の
ビームスプリッター膜9の光学的特性の変化がほとんど
ないからである。
により決定される。 (式4) nH,L×d1=m×λ0/(2×cosθt):
ただしmは自然数 また成膜方法としては、第一のビームスプリッター膜9
と同様に、真空蒸着法等を用いることが、質の良い膜を
形成することができるので好ましい。
フパターン301を有機溶剤やリムーバ液等を用いて取
り除いて、第一のビームスプリッター膜9及び保護膜9
aが形成される。
ームスプリッター膜11の成膜についても上述の方法と
同様に行うことが好ましい。
ッター膜9の上面に保護膜9aを形成することにより、
たとえ保護膜9aが後のリフトオフ工程等で減膜等のダ
メージを受けても、第一のビームスプリッター膜9の光
学的特性が変化することがほとんどない。従って保護膜
9aを有する光ガイド部材5の光学的性能、信頼性を高
めることができ、かつ、製品のばらつきを最小限に抑え
ることができる。
向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、傾斜面の一部
分に設けられた偏光選択性のあるビームスプリッター膜
を備え、光源からの光を複数の傾斜面で反射させて光媒
体に導くとともに、光媒体から反射してきた光を受光手
段に導く光ガイド部材と、光を受光するとともに受光し
た光信号を電気信号に変換する受光手段と、光源と光ガ
イド部材と受光手段とを収納する収納部材とを備え、ビ
ームスプリッター膜の光が入射する面に保護膜が設けた
ことにより、従来のようにビームスプリッター膜が減膜
されることがないので、たとえリフトオフ工程等で保護
膜が減膜されたとしても、ビームスプリッター膜の光学
的特性がほとんど変化しないようにすることができるの
で、光ガイド部材の光学的性能の劣化を防ぎ、よって信
頼性の高く、製品のばらつきの少ない光ピックアップを
提供することできる。
ッケージングの構成を示す断面図
ッケージングの構成を示す断面図
作の概念図
図
視図
光部配置及び信号処理を示す図
用の光ピックアップの構成図
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
立図
ー膜の形成方法を示した図
ー膜の形成方法を示した図
ー膜の形成方法を示した図
ー膜の形成方法を示した図
c,172d,176,177 受光部 241 第一基板 241a 第一面 241b 第二面 242 第二基板 242a 第一面 242b 第二面 243 第三基板 243a 第一面 243b 第二面 244a 第一の張り合わせ位置決めマーカ 244b 第二の張り合わせ位置決めマーカ 244c 第三の張り合わせ位置決めマーカ 244d 第四の張り合わせ位置決めマーカ 244e 第五の張り合わせ位置決めマーカ 244f 第六の張り合わせ位置決めマーカ 244g 第七の張り合わせ位置決めマーカ 244h 第八の張り合わせ位置決めマーカ 245a 第一のカッティングマーカ 245b 第二のカッティングマーカ 246a 第一のデプスマーカ 246b 第二のデプスマーカ 301 リフトオフパターン 302 膜形成面 616 異常光軸 617 常光軸
Claims (21)
- 【請求項1】光源と、前記光源から照射された光の入射
方向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、前記傾斜面
の一部分に設けられた偏光選択性のあるビームスプリッ
ター膜を備え、前記光源からの光を前記複数の傾斜面で
反射させて光媒体に導くとともに、前記光媒体から反射
してきた光を所定の位置に導く光ガイド部材と、光を受
光するとともに受光した光信号を電気信号に変換する受
光手段と、前記光源と前記光ガイド部材と前記受光手段
とを収納する収納部材とを備え、前記ビームスプリッタ
ー膜の光が入射する面に保護膜が設けられていることを
特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項2】光源と、前記光源から照射された光の入射
方向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、前記傾斜面
の一部分に設けられた偏光選択性のあるビームスプリッ
ター膜を備えた光ガイド部材と、光を受光するとともに
受光した光信号を電気信号に変換する受光手段と、前記
光源と前記光ガイド部材と前記受光手段とを収納すると
ともに開口部を有する収納部材と、前記収納部材の開口
部を覆うカバー部材とを備え、前記光ガイド部材は前記
光源からの光を前記複数の傾斜面で反射させて前記カバ
ー部材を介して光媒体に導くとともに、前記光媒体から
反射してきた光を前記受光手段に導く光ピックアップで
あって、前記ビームスプリッター膜の光が入射する面に
保護膜が設けら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、前記光源から照射された光の入射
方向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、前記傾斜面
の一部分に設けられた偏光選択性のあるビームスプリッ
ター膜を備え、前記光源からの光を前記複数の傾斜面で
反射させて光媒体に導くとともに、前記光媒体から反射
してきた光を所定の位置に導く光ガイド部材と、光を受
光するとともに受光した光信号を電気信号に変換する受
光手段と、前記光源と前記光ガイド部材と前記受光手段
とを収納する収納部材と、前記収納部材を載置する基台
とを備え、前記ビームスプリッター膜の光が入射する面
に保護膜が設け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、前記光源を保持する保持部材と、
前記光源から照射された光の入射方向に対して傾斜した
複数の傾斜面を有し、前記傾斜面の一部分に設けられた
偏光選択性のあるビームスプリッター膜を備えた光ガイ
ド部材と、光を受光するとともに受光した光信号を電気
信号に変換する受光手段と、前記光源と前記保持部材と
前記光ガイド部材と前記受光手段とを収納するとともに
前記光ガイド部材において光媒体に光を出射したり光媒
体からの反射光を入射する入出射部分との対向する部分
に開口部を有した収納部材と、前記開口部を覆うカバー
部材とを備え、前記光ガイド部材は前記光源からの光を
前記複数の傾斜面で反射させて前記カバー部材を介して
光媒体に導くとともに、前記光媒体から反射してきた光
を前記受光手段に導く光ピックアップであって、前記ビ
ームスプリッター膜の光が入射する面に保護膜が、設け
られていることを特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項5】光源と、前記光源を保持する保持部材と、
前記光源から照射された光の入射方向に対して傾斜した
複数の傾斜面を有し、前記複数の傾斜面をそれぞれ略平
行に配置するとともに前記複数の傾斜面に各種の光学素
子を形成した光ガイド部材と、前記光ガイド部材を透過
してきた光を電気信号に変換する受光手段と、前記受光
手段で変換された電気信号を取り出す接続部材と、前記
光源と前記保持部材と前記光ガイド部材と前記受光手段
と前記接続部材を収納するとともに、開口部を有する収
納部材と、前記収納部材の開口部を覆うカバー部材とを
備えた光ピックアップであって、前記光学素子の少なく
とも一つを前記傾斜面の一部分に設けられた偏光選択性
のあるビームスプリッター膜とし、前記ビームスプリッ
ター膜の光が入射する面に保護膜が設けられていること
を特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項6】光源と、前記光源を保持する保持部材と、
前記光源から照射された光の入射方向に対して傾斜した
複数の傾斜面を有し、前記複数の傾斜面をそれぞれ略平
行に配置するとともに前記複数の傾斜面に各種の光学素
子を形成した光ガイド部材と、前記光ガイド部材を透過
してきた光を電気信号に変換する受光手段と、前記受光
手段で変換された電気信号を取り出す接続部材と、前記
光源と前記保持部材と前記光ガイド部材と前記受光手段
と前記接続部材を収納するとともに、開口部を有する収
納部材と、前記収納部材の開口部を覆うカバー部材と、
前記収納部材を載置する基台とを備えた光ピックアップ
であって、前記光学素子のうちの少なくとも一つを偏光
選択性のあるビームスプリッター膜とし、前記ビームス
プリッター膜の光が入射する面に保護膜が設けられてい
ることを特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項7】ビームスプリッター膜の屈折率をnH,L、
mを自然数、光の中心波長をλ0、ビームスプリッター
膜の屈折率をθtとするとき、保護膜の膜厚(d1)がほ
ぼ以下の式を満たすように形成されていることを特徴と
する請求項1〜6いずれか1記載の光ピックアップ。 d1≒m×λ0/(2×cosθt×nH,L) - 【請求項8】保護膜をSiO2で形成したことを特徴と
する請求項1〜7いずれか1記載の光ピックアップ。 - 【請求項9】光源と、前記光源から照射された光の入射
方向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、前記傾斜面
の一部分に設けられた偏光選択性のあるビームスプリッ
ター膜を備え、前記光源からの光を前記複数の傾斜面で
反射させて光媒体に導くとともに、前記光媒体から反射
してきた光を所定の位置に導く光ガイド部材と、光を受
光するとともに受光した光信号を電気信号に変換する受
光手段と、前記光源と前記光ガイド部材と前記受光手段
とを収納する収納部材とを備え、前記ビームスプリッタ
ー膜の光が入射する面に保護膜が設けられていることを
特徴とする相変化型光ディスク用の光ピックアップ。 - 【請求項10】光源と、前記光源から照射された光の入
射方向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、前記傾斜
面の一部分に設けられた偏光選択性のあるビームスプリ
ッター膜を備えた光ガイド部材と、光を受光するととも
に受光した光信号を電気信号に変換する受光手段と、前
記光源と前記光ガイド部材と前記受光手段とを収納する
とともに開口部を有する収納部材と、前記収納部材の開
口部を覆うカバー部材とを備え、前記光ガイド部材は前
記光源からの光を前記複数の傾斜面で反射させて前記カ
バー部材を介して光媒体に導くとともに、前記光媒体か
ら反射してきた光を前記受光手段に導く光ピックアップ
であって、前記ビームスプリッター膜の光が入射する面
に保護膜が設けられていることを特徴とする相変化型光
ディスク用の光ピックアップ。 - 【請求項11】光源と、前記光源から照射された光の入
射方向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、前記傾斜
面の一部分に設けられた偏光選択性のあるビームスプリ
ッター膜を備え、前記光源からの光を前記複数の傾斜面
で反射させて光媒体に導くとともに、前記光媒体から反
射してきた光を所定の位置に導く光ガイド部材と、光を
受光するとともに受光した光信号を電気信号に変換する
受光手段と、前記光源と前記光ガイド部材と前記受光手
段とを収納する収納部材と、前記収納部材を載置する基
台とを備え、前記ビームスプリッター膜の光が入射する
面に保護膜が設けていることを特徴とする相変化型光デ
ィスク用の光ピックアップ。 - 【請求項12】光源と、前記光源を保持する保持部材
と、前記光源から照射された光の入射方向に対して傾斜
した複数の傾斜面を有し、前記傾斜面の一部分に設けら
れた偏光選択性のあるビームスプリッター膜を備えた光
ガイド部材と、光を受光するとともに受光した光信号を
電気信号に変換する受光手段と、前記光源と前記保持部
材と前記光ガイド部材と前記受光手段とを収納するとと
もに前記光ガイド部材において光媒体に光を出射したり
光媒体からの反射光を入射する入出射部分との対向する
部分に開口部を有した収納部材と、前記開口部を覆うカ
バー部材とを備え、前記光ガイド部材は前記光源からの
光を前記複数の傾斜面で反射させて前記カバー部材を介
して光媒体に導くとともに、前記光媒体から反射してき
た光を前記受光手段に導く光ピックアップであって、前
記ビームスプリッター膜の光が入射する面に保護膜が、
設けられていることを特徴とする相変化型光ディスク用
の光ピックアップ。 - 【請求項13】光源と、前記光源を保持する保持部材
と、前記光源から照射された光の入射方向に対して傾斜
した複数の傾斜面を有し、前記複数の傾斜面をそれぞれ
略平行に配置するとともに前記複数の傾斜面に各種の光
学素子を形成した光ガイド部材と、前記光ガイド部材を
透過してきた光を電気信号に変換する受光手段と、前記
受光手段で変換された電気信号を取り出す接続部材と、
前記光源と前記保持部材と前記光ガイド部材と前記受光
手段と前記接続部材を収納するとともに、開口部を有す
る収納部材と、前記収納部材の開口部を覆うカバー部材
とを備えた光ピックアップであって、前記光学素子の少
なくとも一つを前記傾斜面の一部分に設けられた偏光選
択性のあるビームスプリッター膜とし、前記ビームスプ
リッター膜の光が入射する面に保護膜が設けられている
ことを特徴とする相変化型光ディスク用の光ピックアッ
プ。 - 【請求項14】光源と、前記光源を保持する保持部材
と、前記光源から照射された光の入射方向に対して傾斜
した複数の傾斜面を有し、前記複数の傾斜面をそれぞれ
略平行に配置するとともに前記複数の傾斜面に各種の光
学素子を形成した光ガイド部材と、前記光ガイド部材を
透過してきた光を電気信号に変換する受光手段と、前記
受光手段で変換された電気信号を取り出す接続部材と、
前記光源と前記保持部材と前記光ガイド部材と前記受光
手段と前記接続部材を収納するとともに、開口部を有す
る収納部材と、前記収納部材の開口部を覆うカバー部材
と、前記収納部材を載置する基台とを備えた光ピックア
ップであって、前記光学素子のうちの少なくとも一つを
前記傾斜面の一部分に設けられた偏光選択性のあるビー
ムスプリッター膜とし、前記ビームスプリッター膜の光
が入射する面に保護膜が設けられていることを特徴とす
る相変化型光ディスク用の光ピックアップ。 - 【請求項15】光ガイド部材の光出射面と光媒体との間
にλ/4板を設け、前記λ/4板と光の光軸とが略垂直
であることを特徴とする請求項10,12,13,14
いずれか1記載の相変化型光ディスク用の光ピックアッ
プ。 - 【請求項16】光ガイド部材の光出射面と光媒体との間
にλ/4板を設け、前記λ/4板と光の光軸とが略垂直
であることを特徴とする請求項9,11いずれか1記載
の相変化型光ディスク用の光ピックアップ。 - 【請求項17】λ/4板がカバー部材上に設けられてい
ることを特徴とする請求項15記載の相変化型光ディス
ク用の光ピックアップ。 - 【請求項18】光を透過若しくは反射の少なくとも一方
を行う導光手段を介して、光媒体からの反射光を受光手
段に導くことを特徴とする請求項9〜17いずれか1記
載の相変化型光ディスク用の光ピックアップ。 - 【請求項19】導光手段がハーフミラーであることを特
徴とする請求項18記載の相変化型光ディスク用の光ピ
ックアップ。 - 【請求項20】ビームスプリッター膜の屈折率を
nH,L、mを自然数、光の中心波長をλ0、ビームスプリ
ッター膜の屈折率をθtとするとき、保護膜の膜厚
(d1)がほぼ以下の式を満たすように形成されている
ことを特徴とする請求項9〜19いずれか1記載の相変
化型光ディスク用の光ピックアップ。 d1≒m×λ0/(2×cosθt×nH,L) - 【請求項21】保護膜をSiO2で形成したことを特徴
とする請求項9〜20いずれか1記載の相変化型光ディ
スク用の光ピックアップ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25315795A JP3514003B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 光ピックアップ及び相変化型光ディスク用の光ピックアップ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25315795A JP3514003B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 光ピックアップ及び相変化型光ディスク用の光ピックアップ |
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---|---|---|---|---|
WO2020161950A1 (ja) * | 2019-02-04 | 2020-08-13 | 株式会社島津製作所 | 偏光ビームスプリッターおよび光学装置 |
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1995
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