JP3696496B2

JP3696496B2 - Composite optical component and composite optical unit using the same

Info

Publication number: JP3696496B2
Application number: JP2000314445A
Authority: JP
Inventors: 昇一京谷
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: CN1347105A; CN1169134C; TW559802B; KR20020028837A; KR100416285B1; JP2002116310A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの記録または再生に用いられる光ピックアップに搭載される複合光学ユニット、及びこの複合光学ユニットに用いられる複合光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合光学ユニットとして、光ディスク装置に搭載される光ディスクを記録あるいは再生するために、光ディスクにレーザ光を照射し、光ディスクからの戻り光を受光する受発光一体型の複合光学ユニットが知られている。
【０００３】
光ディスク装置が多様化する中で、光ディスクに対する記録または再生用のレーザ光に、波長が７８０ｎｍ帯の半導体レーザによるレーザ光、波長が６５０ｎｍ帯の半導体レーザによるレーザ光、さらには波長が４０５ｎｍ帯の半導体レーザによる青色発光のレーザ光などを用いた、さまざまな光ディスクが増えている。
例えば、ＣＤ（コンパクト・ディスク）、ＣＤ−Ｒ（追記型ＣＤ）、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）等の光ディスクに情報を記録したり、光ディスクの情報記録面の情報を再生するために光ピックアップが用いられ、このピックアップに複合光学ユニットが搭載されている。
【０００４】
近年、ＣＤ等に比べて記録密度の高い光ディスクであるＤＶＤを記録・再生するＤＶＤ装置が製品化されて普及し、このＤＶＤ装置に搭載する光ピックアップも小型化・軽量化がなされている。
また、ＤＶＤ装置では、ＣＤ（ＣＤ−Ｒを含む。）との互換性も要求されている。そのために、ＤＶＤ用のレーザ光源（６５０ｎｍ帯）と、ＣＤ用のレーザ光源（７８０ｎｍ）の波長の異なる２波長半導体レーザを１個備えたものもある。
【０００５】
出願人は、光ディスクにレーザ光を照射し、光ディスクからの戻り光を受光する光ピックアップに適用して好適な複合光学ユニットを提案した（特願平１１−２８２１５３号）。
図５及び図６に示すように、複合光学ユニット１５０は、半導体レーザ１５２と受光部材１５４とからなる受発光一体型光学素子と、複合光学部品１５５と、これらの部材１５２、１５４、１５５が一体に取付固定されるハウジング１５１とからなっている。そして、複合光学ユニット１５０は、半導体レーザ１５２から出射された波長が６５０ｎｍ帯のレーザ光により図示しない光ディスクに記録または再生するのに用いられている。
【０００６】
上記受光部材１５４は、ＰＩＮフォトダイオード等からなり、接続する外部接続端子１５４ｂを介して電源電圧の供給や光電変換された出力信号の外部出力に供されている。
【０００７】
上記複合光学部品１５５は、平行に配置された入射面１５５ａと出射面１５５ｂとを有する直方体状部１５５ｃと、入射面１５５ａと連結するように一体形成した傾斜面部１５５ｄと、直方体状部１５５ｃの側壁から突設した突出部１５５ｅとから構成されている。出射面１５５ｂには回折格子１５５ｆが形成されている。傾斜面部１５５ｄの表面には光学薄膜がコーティングされた反射面１５５ｄ１となっている。突出部１５５ｅの先端には出射面１５５ｅ１が形成されている。このように、反射面１５５ｄ１は複合光学部品１５５の外部との境界面に形成されている。入射面１５５ａ、出射面１５５ｂ及び出射面１５５ｅ１も同様に複合光学部品１５５の外部との境界面に形成されている。
【０００８】
上記ハウジング１５１は、アルミダイキャストからなり、その左側の部分には半導体レーザ１５２を位置決めして取り付けるための取付穴１５１ｂが形成され、その右側の部分には複合光学部品１５５の取付用の取付穴１５１ｃが穴部１５１ａと連結して形成されている。取付穴１５１ｃの右側端部には複合光学部品１５５を取り付けるための突き当て面１５１ｃ１が形成されている。さらに、ハウジング１５１の外周の中央部には貫通孔１５１ｄが形成されている。貫通孔１５１ｄを覆う外壁面には受光部材１５４が位置決めして取り付けられている。一方、ハウジング１５１の右端面には、開口部１５１ｆが形成されている。
【０００９】
そして、この複合光学ユニット１５０を組み込んだ光ピックアップは、光ディスクに対向して配置され、光ディスク面と直交する方向であるフォーカス方向及び光ディスクの半径方向であるトラッキング方向に可動する対物レンズを備えている。
【００１０】
上述した提案された複合光学ユニット１５０の構成において、光ディスクを再生するときには、半導体レーザ１５２から出射したレーザ光１５２ａは、複合光学部品１５５の入射面１５５ａを透過した後、回折格子１５５ｆを透過し、出射面１５５ｂから出射される。そして、そのレーザ光１５２ａは、立ち上げミラーによってその向きが略９０度変えられて対物レンズに入射する。さらに、対物レンズを通過したレーザ光１５２ａは対物レンズの集光作用により、光ディスクの情報記録面に結像される。
【００１１】
その後、光ディスクで反射されたレーザ光（戻り光）１５２ａは、対物レンズ、立ち上げミラー、コリメータレンズの戻り光路を通過した後、回折格子１５５ｆに入射し、所定の回折角に回折されたものとなる。レーザ光１５２ａはさらに複合光学部品１５５に形成した反射面１５５ｄ１により反射され、その反射光は出射面１５５ｅ１から受光部材１５４の受光位置Ｐに向かって出射される。このとき、受光部材１５４に入射されたレーザ光１５２ａは光電変換されることにより光ディスクの情報記録面の信号に応じて光電変換された再生信号が形成され、受光部材１５４に接続した外部接続端子１５４ｂから出力される。また、受光素子に入射されたレーザ光１５２ａの一部はフォーカス及びトラッキング制御のために用いられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記光ピックアップ中に高密度な回折格子１５５ｆを利用することにより、光ピックアップ或いは複合光学ユニットの小型化・軽量化をさらに図ることが考えられる。しかし、高密度な回折格子１５５ｆを採用すると、図５に示すように、熱等による半導体レーザ１５２の波長変動により回折光の回折角度が広がる方向へ大きく変化してしまうおそれがあった。温度が上昇すると半導体レーザ１５２の波長が長くなり、図５中の点線ｍ１で示したように半導体レーザ１５２側に受光位置Ｐが常温から４０℃の変化で約８μｍ位置ずれしてしまう。
【００１３】
また、図６に示すように、半導体レーザ１５２からレーザ光５３２を出射し続けていると、ヒートシンクによる放熱にもかかわらず、半導体レーザ１５２が温度上昇し、この半導体レーザ１５２を取付けた複合光学ユニット全体も常温から４０℃近く温度上昇し、そのために複合光学部品１５５が線膨張により変形する。その結果として、図６の点線ｎ１で示したように、反射面部１５５ｄは半導体レーザ１５２側にずれ、その結果として、レーザ光（戻り光）１５２ａの受光位置Ｐも半導体レーザ１５２側に約６μｍ位置ずれしてしまう。
【００１４】
したがって、半導体レーザ１５２の波長変動による受光位置Ｐの位置ずれと、線膨張による受光位置Ｐの位置ずれとが同じ方向となるので、４０℃の温度変化でトータル約１４μｍの位置ずれとなってしまう。
そのために、受光部材１５４の受光素子にレーザ光（戻り光）１５２ａが十分に入射せず、トラッキング方向やフォーカス方向の光電信号による光ピックアップの位置を精度良く制御できないおそれがあった。
【００１５】
本発明の目的は、半導体レーザの温度が上昇したときなど熱変動したときでも、レーザ光を受光する受光部材に対する受光位置のずれを少なくした複合光学部品、及びそれを用いた複合光学ユニットを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題の少なくとも１つを解決するための第１の解決手段として、レーザダイオードから出射したレーザ光が入射される入射面部が形成されるとともに、入射面部と対向して形成され入射面部に入射されたレーザ光を出射し且つ出射されたレーザ光の戻り光が入射される入出射面部が形成された複合光学部品において、入出射面部には戻り光を所定方向に回折する回折部が形成されるとともに、レーザ光の光軸を挟んだ一方の側壁には、光軸に対して傾斜する斜面であって回折部で回折された回折光を光軸を横切って一方の側壁とは反対側の他方の側壁方向へ反射される反射面部が形成され、他方の側壁には反射面部で反射された反射光を受光部へ設けて出射する出射面部が形成されたものである。
【００１７】
また、第２の解決手段として、レーザダイオードは、発振波長が異なりレーザ光の光軸が互いに平行となる複数の発光源を備え、回折部には、各発光源から出射されたレーザ光に対応する各反射光を受光部の同一位置に結像させる格子パターンが形成されたものである。
【００１８】
また、第３の解決手段として、反射面部は、回折部で回折された回折光を臨界角以上で入射するように傾斜させたものである。
【００１９】
また、第４の解決手段として、反射面部にはシリンドリカル面を形成した。
【００２０】
また、第５の解決手段として、出射面部には、反射面で反射された反射光を受光部に向けて屈折させてレーザダイオードから出射したレーザ光の光軸と直交する方向に出射する傾斜面が形成される。
【００２１】
また、第６の解決手段として、複合光学ユニットにおいて、両端に第１と第２の開口部を有し、側壁に第３の開口部を有する筒状のハウジングを備え、第１の開口部内にはレーザ光を内部に出射するレーザダイオードを取付け、第２の開口部内にはレーザ光をディスクに向けて出射し、その戻り光を受光する複合光学部品を取付け、第３の開口部内には複合光学部品の反射面部で反射し出射面部から出射した光を受光する受光部を取付けたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である複合光学ユニットについて、図１乃至図３に基づいて以下に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態である複合光学ユニット５０を含む光学装置すなわち光ピックアップ１００を示す一部断面図である。光ピックアップ１００の所定の位置に複合光学ユニット５０が固定されている。この複合光学ユニット５０は受発光一体型光学素子であり、レーザ光により光ディスクＤに記録された情報を再生したり、あるいは光ディスクＤに対して情報を記録するのに用いられる。
【００２４】
光ピックアップ１００は光ディスクＤに対面して配置されており、光ディスクＤ面と直交する方向であるフォーカス（Ｆ）方向及び光ディスクＤの半径方向であるトラッキング（Ｔ）方向に可動支持された対物レンズ１０１を備えている。
なお、本実施の形態では、光ディスクＤはＤＶＤである。
【００２５】
複合光学ユニット５０は、主として、発光源としての半導体レーザ５２と、受光部５４と、複合光学部品５５と、これらの部材が一体に取付固定されるハウジング５１とからなっている。
【００２６】
半導体レーザ５２は、金属製の円板状の基板部５２ａと、基板部５２ａの一方の平面部５２ａ１から突設した直方体状の基台（ヒートシンク）５２ｂと、基台５２ｂの側壁面の端部に位置決めされて固着された発光素子すなわちレーザダイオード５３と、基台５２ｂを包含するように基板部５２ａの一方の平面部５２ａ１に取付け固定された金属製の筒状をしたキャップ部５２ｅとを有している。こうして、基板部５２ａと先端の開口部にガラス板（図示せず）を取付けたキャップ部５２ｅとで囲まれた第１のパッケージ内の密閉された空間にレーザダイオード５３が配置されるようになっている。なお、レーザダイオード５３から出射するレーザ光の波長は６５０ｎｍ帯である。
【００２７】
そして、レーザダイオード５３から出射されるレーザ光Ｌ１の光軸は基板部５２ａの一方の平面部５２ａ１と直交する方向に設けたガラス板を透過するようになっている。また、基板部５２ａの一方の平面部５２ａ１とは反対側の他方の平面部５２ａ２からは外部接続端子５２ｇが突設してあり、この外部接続端子５２ｇを介してレーザダイオード５３への駆動電流の供給等を行っている。
【００２８】
上記受光部５４は、ＰＩＮフォトダイオード等からなる受光素子５６を内蔵した第２のパッケージ５４ａとこのパッケージ５４ａから両側に突設した外部接続端子５４ｂとを有している。外部接続端子５４ｂを介して、受光素子５６用の電源電圧を供給したり、受光素子５６で光電変換された出力信号を外部に出力したりできるようになっている。
【００２９】
上記複合光学部品５５は、高透過性を有する樹脂製などの透明体からなり、両端面が互いに平行に配置された入射面部５５ａと入出射面部５５ｂとを有する基体部５５ｃと、入射面部５５ａと連結するように入出射面部５５ｂ側に傾斜した反射面部５５ｄと、反射面部５５ｄの、レーザ光Ｌ１の光軸を挟んだ反対側に、ほぼ対称な傾斜形状をした傾斜面部５５ｅとを有している。また、基体部５５ｃの入出射面部５５ｂ側の側端部には係合部５５ｊが形成され、後述するハウジングとの取付け基準部分になっている。さらに、出射面５５ｂには所定のピッチを有する回折格子５５ｆが形成されている。反射面部５５ｄの表面には図示しない光学薄膜がコーティングされることによって、その内壁面には反射面５５ｄ１が形成されている。また、傾斜面部５５ｅには出射面５５ｅ１が形成されている。このように、上記反射面５５ｄ１は複合光学部品５５の外部との境界面に形成され、同様に、入射面部５５ａ、入出射面部５５ｂ及び出射面５５ｅ１も複合光学部品５５の外部との境界面に形成されるようになっている。
なお、本実施の形態では、樹脂製の複合光学部品５５は成形型を用いた成形等により一体形成されていて、複合光学部品５５の出射面５５ｂには回折格子５５ｆとなる連続した複数の凹凸部分が複合光学部品５５の成形と同時に一体形成されている。
【００３０】
上記ハウジング５１は、アルミダイキャスト製等の金属製のブロックからなり、その図中左側の端部には半導体レーザ５２を配置するための第１の取付孔５１ａが形成され、ここに半導体レーザ５２を位置決めして取り付けられるようになっている。また、ハウジング５１の右端面には、開口部５１ｆが形成されている。ハウジング５１の右側の端部には複合光学部品５５を取付けるための第２の取付孔５１ｃが第１の取付孔５１ａと連結するように形成されている。また、ハウジング５１の第２の取付孔５１ｃの内壁には上記複合光学部品５５の係合部５５ｊを取付けるための突き当て面５１ｃ２が形成されている。さらに、ハウジング５１の長手方向（図中横方向）の側壁中央部分には貫通孔５１ｄが形成されている。さらに、貫通孔５１ｄを覆う外壁には受光部５４を位置決めして取り付けるための取付部５１ｅが凹状に形成されている。
なお、上記の金属製のブロックは円柱状、直方体状、あるいは、他の多角形の柱状のものなどを用いれば良い。また、金属製のブロックはアルミダイキャスト製に限らず、亜鉛ダイキャスト、マグネシウム合金あるいは他の金属などから構成されるものでも良い。
【００３１】
次に、ハウジング５１への半導体レーザ５２、受光部材５４、及び複合光学部品５５の組み立てについて説明する。
【００３２】
まず、複合光学部品５５は、その基体部５５ｃがハウジング５１の第２の取付孔５１ｃに挿入され、ハウジング５１に位置決めされ、接着剤等を介してその係合部５５ｊがハウジング５１の突き当て面５１ｃ２に固着される。このとき、複合光学部品５５に設けた回折格子５５ｆを形成した出射面５５ｂがハウジング５１の第１の取付孔５１ｃから露出するようになっている。
【００３３】
次に、半導体レーザ５２は、キャップ部５２ｅ側がハウジング５１の第１の取付孔５１ａ内に挿入されるとともに、基板部５２ａにおける一方の平面部５２ａ１側の外縁部を嵌合することによって、ハウジング５１に位置決めされ接着剤等で固着される。
【００３４】
また、受光部材５４は、その受光素子５６がハウジング５１の貫通孔５１ｄに対向するように所定の位置でハウジング５１に形成した取付部５１ｅに位置決めされ接着剤等で固着される。
なお、受光部材５４は半導体レーザ５２に対して９０度の角度をなして配置されている。また、受光部材５４は予め、所定の基準光学系により、レーザダイオード５３から出射されるレーザ光Ｌ１の戻り光Ｌ２が回折格子５５ｆで所定の回折角θ１で回折され、反射面部５５の反射面５５ｄ１で反射したときに、受光素子５６の受光位置Ｐに導かれるように調整された後、取付部５１ｅに固着されるものである。
【００３５】
光ピックアップ１００には、半導体レーザ５２のレーザ光Ｌ１の光軸上に、その光軸を一致させて配置されたコリメータレンズ１０２と、レーザ光Ｌ１の光軸と略４５度傾けて配置した立ち上げミラー１０３とが固着されている。
【００３６】
次に、光ディスクＤの再生動作について説明する。
上述した構成において、光ディスクＤを再生するときには、半導体レーザ５２のレーザダイオード５３から出射したレーザ光Ｌ１は、複合光学部品５５の入射面部５５ａを透過した後、入出射面部５５ｂから出射される。そして、そのレーザ光Ｌ１は、コリメータレンズ１０２によって平行光となり、その平行光となったレーザ光Ｌ１は立ち上げミラー１０３によってその向きが略９０度変えられて対物レンズ１０１に入射する。対物レンズ１０１を通過したレーザ光Ｌ１は対物レンズ１０１の集光作用により、光ディスクＤの情報記録面に結像される。
【００３７】
その後、光ディスクＤで反射されたレーザ光（戻り光）Ｌ２は、再び対物レンズ１０１を透過し、立ち上げミラー１０３で反射し、コリメータレンズ１０２を透過した後、複合光学部品５５の回折格子５５ｆに入射する。そして、所定の回折角θ１に回折された回折光Ｌ３になる。回折光Ｌ３はさらに複合光学部品５５の反射面５５ｄ１により反射され、その反射光Ｌ４は出射面５５ｅ１から受光部材５４の受光素子５６の受光位置Ｐに向かって出射される。このとき、受光素子５６に入射されたレーザ光（反射光Ｌ４）が光電変換されることにより光ディスクＤの情報記録面の信号に応じた電流出力を電圧信号に変換した再生信号が形成され、受光部５４の外部接続端子５４ｂから出力される。また、受光素子５６に入射された反射光Ｌ４の一部はフォーカス及びトラッキング制御のために用いられる。
【００３８】
次に、光ピックアップ１００の複合光学ユニット５０において、温度上昇した際の光ディスクＤからの戻り光の光学系について説明する。
図２に示すように、半導体レーザ５２から出射したレーザ光Ｌ１が半導体レーザ５２自身が熱上昇すると、その発振波長が約６５８ｎｍから約６６４ｎｍと長波長方向に変化する。
それに伴なって、ディスクＤに反射して光ピックアップ１００の複合光学ユニット５０に戻った戻り光Ｌ２は、回折格子５５ｆでの回折角θ１が、戻り光Ｌ２の波長λと、回折格子５５ｆのピッチｔとの関係を示すと、ｔ＝λ／sinθ１となる。
したがって、この戻り光Ｌ２の変化Δλによる回折角θ１の変化Δθ１は、
Δθ１＝ Δλ・tanθ１／λ となるので、出射する戻り光Ｌ２の回折角θ１が大きくなる。
したがって、半導体レーザ５２の波長変動により、レーザ光（回折光Ｌ３）は図中点線で示した光路で反射面部５５ｄに入射する。
【００３９】
さらに、反射面部５５ｄで反射された反射光Ｌ４が出射面部５５ｅを通って受光部材５４の受光素子５６に図中の点線で示した光路で入射する。
【００４０】
一方、図３に示すように、この複合光学ユニット５０において、温度上昇した際の複合光学部品５５の状態を説明すると、複合光学部品５５はハウジング５１の係合部５５ｊを基準にして線膨張により膨張変形する。
したがって、図中の点線で示すように、反射面部５５ｄが外方に膨張することにより、反射光Ｌ４は通常よりも入射面部５５ａ側に位置ずれした光路を通り、同じく線膨張した出射面部５５ｅを通って受光部５４の受光素子５６に到達する。
【００４１】
したがって、温度上昇した際の複合光学ユニット５０の光学系では、基体部５５ｃが熱によって線膨張されることに伴なう受光位置Ｐのずれと、レーザ光Ｌ１の発振波長の変動に伴なう受光位置Ｐとのずれが相対的にキャンセルされる方向となる。
【００４２】
以上説明したように、図１に示す本実施形態の複合光学部品によれば、熱により半導体レーザ５２のレーザ光Ｌ１の発振波長が変動した場合、従来、回折部５５ｂによる回折角が変化し受光位置Ｐがずれたが、複合光学部品５５の光軸（基体部５５ｃの中心軸）を挟んだ一方の側壁に反射面部５５ｄが形成され、回折部５５ｆで回折された回折光Ｌ３が光軸を挟む反対側から受光部５４へ出射され、基体部５５ｃが熱によって線膨張されることに伴なう受光位置Ｐのずれと、レーザ光ｌ１の発振波長の変動に伴なう受光位置Ｐとのずれが相対的にキャンセル方向にあるため、熱変動による受光位置Ｐのずれを少なくすることができる。
【００４３】
また、反射面部５５ｄは、回折部５５ｆで回折されて入射した戻り光Ｌ２に対して回折光Ｌ３として臨界角以上で入射するように傾斜させたことにより、その境界面で全反射し、回折光Ｌ３を光損失なく出射することができる。
【００４４】
また、反射面部５５ｄには、シリンドリカル面を形成したことにより、光ピックアップにおける複合光学ユニット５０のフォーカス方向の位置を制御するために用いられる非点収差を発生させる光学部品、例えばシリンドリカルレンズを新たに設ける必要がなく、位置調整の必要性がなく、部品点数をも少なくすることができる。
【００４５】
また、複合光学部品５５には半導体レーザ５２から出射したレーザ光Ｌ１が入射する入射面部５５ａ及び出射する入出射面部５５ｂを有し、入出射面部５５ｂには光ディスクＤで反射した戻り光Ｌ２を回折する回折格子５５ｆを設け、回折格子５５ｆで回折された回折光Ｌ３を反射させる反射面５５ｄ１を設け、さらに反射面５５ｄ１で反射した反射光Ｌ４を受光部材５４に出射する出射面５５ｅ１を設け、さらにレーザ光Ｌ４をさらに半導体レーザ５２と略９０度となるように配置した受光部５４の受光位置Ｐに導くことにより、半導体レーザ５２と受光部５４をハウジング５１に対して９０度の角度をなすように配置でき、複合光学ユニット５０を実用的な大きさまでに小型化・薄型化することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、半導体レーザ５２として、レーザダイオード５３から出射するレーザ光Ｌ１の波長がＤＶＤ用のものを使用したが、これに限らず、例えば、ＣＤ用のレーザダイオードを有した半導体レーザを用いることにより、ＣＤ対応の複合光学ユニットを同様に構成することができる。また、ＤＶＤ、ＣＤ用以外の波長を有するレーザダイオードを備えた半導体レーザ、例えば青色半導体レーザを用いてもかまわない。
【００４７】
次に、本発明の一実施形態の変形例について図４に基づいて説明する。
本実施形態の変形例では、発振波長の異なるレーザダイオードをそれぞれ有する２波長半導体レーザを備え、ＤＶＤとＣＤの双方を記録あるいは再生する光ピックアップ用の複合光学ユニットの一例を示すものである。
【００４８】
複合光学ユニット６０は、主として、発光源としての２波長半導体レーザ６２と、それに対応した受光部６４と、複合光学部品６５と、これらの部材６２、６４、６５が一体に取付固定されるハウジング５１とを有している。
【００４９】
２波長半導体レーザ６２は、ＤＶＤ用のレーザ波長を発振するレーザダイオード５３の他に、ＣＤ用のレーザ波長（７８０ｎｍ帯）を発振する第２のレーザダイオード６３を備えており、形状的には上述した半導体レーザ５２とほぼ同様である。
したがって、２波長半導体レーザ６２は、２つのレーザダイオード５３、６３が図示しない基台（ヒートシンク）に搭載され、各レーザダイオード５３、６３からそれぞれ出射する各レーザ光Ｌ５、Ｌ６の光軸が互いに平行となるように配置している。
【００５０】
上記複合光学部品６５は高透過性を有する樹脂製などからなり、両端面が互いに平行に配置された入射面部６５ａと入出射面部６５ｂとを有する基体部６５ｃと、入射面部６５ａと連結するように入出射面部６５ｂ側に傾斜した反射面部６５ｄと、反射面部６５ｄの、各レーザ光Ｌ５、Ｌ６の光軸を挟んだ反対側に、ほぼ対称な傾斜形状をした傾斜面部６５ｅとを有している。また、基体部６５ｃの入出射面部６５ｂ側の側端部には係合部６５ｊが形成され、ハウジング５１との取付け基準部分になっている。さらに、入出射面部６５ｂには、各レーザ光Ｌ５、Ｌ６に対応する各反射光を受光部６４の同一受光位置に結像させる格子パターン７０が形成されている。
複合光学部品６５の反射面部６５ｄは、その表面に図示しない光学薄膜がコーティングされることによって、その内壁面に反射面６５ｄ１が形成されている。その反射面６５ｄ１に２つの異なるレーザ光による各回折光Ｌ８、Ｌ９であっても受光部６４の受光素子６６の同一の受光位置Ｐに導くようになっている。また、傾斜面部６５ｅには出射面６５ｅ１が形成されている。
【００５１】
上記格子パターン７０は、受光部６４の受光位置ＰからＤＶＤ用のレーザ光Ｌ５とＣＤ用のレーザ光Ｌ６を格子パターン７０に向かって出射したと仮定したときに、回折格子の特性により、波長の長い光ほど回折格子で回折された光は回折角が大きくなって外側に広がり、回折角θ３が大きい方の光であるＣＤ用のレーザ光の光軸を複合光学部品６５の格子パターン７０で回折されるレーザ光Ｌ６の光軸と一致させるようにしている。また、回折角θ４が小さい方の光であるＤＶＤ用のレーザ光Ｌ５の光軸を複合光学部品５５の格子パターン７０で回折されるレーザ光Ｌ５の光軸と一致させるように、その格子パターン７０を複合光学部品５５上に形成している。
【００５２】
使用される受光部６４も、上記受光部５４とほぼ構造が同じであり、ＰＩＮフォトダイオード等からなり、ＤＶＤ用及びＣＤ用の２波長半導体レーザから出射されるそれぞれ波長の異なるレーザ光の双方を光電変換可能な受光素子６６を内蔵している。
【００５３】
次に、ＤＶＤ（図示せず）及びＣＤの再生動作について説明する。
【００５４】
上述した構成において、ＤＶＤを再生するときには、上述した一実施形態の再製動作と同じであり、説明を省略する。
【００５５】
ＣＤを再生するときには、２波長半導体レーザ６２のレーザダイオード６３から出射したレーザ光Ｌ６は、複合光学部品６５の入射面部６５ａを透過した後、入出射面部６５ｂから光ディスク（ＣＤ）に出射される。
そのレーザ光Ｌ６は対物レンズ１０１に入射し、対物レンズ１０１の集光作用により、ＣＤの情報記録面に結像される（図１参照）。
【００５６】
その後光ディスク（ＣＤ）で反射されたレーザ光（戻り光）は、再び対物レンズ１０１を透過した後、格子パターン７０に入射し、所定の回折角で回折された回折光Ｌ９となる。さらに回折光Ｌ９は複合光学部品６５に形成した反射面６５ｄにより反射されて受光部６４の受光素子６６における受光位置Ｐに入射する。
このとき、受光素子５６に入射されたレーザ光は光電変換されることによりＣＤの情報記録面の信号に応じた電流出力を電圧信号に変換した再生信号が形成され、受光部６４の外部接続端子から出力される。また、受光部６４に入射されたレーザ光の一部はフォーカス及びトラッキング制御のために用いられる。
【００５７】
次に、この変形例における複合光学ユニットにおいて、２波長半導体レーザ６２が熱により温度上昇した際の光ディスクＤからの戻り光の光学系について説明する。
先ず、２波長半導体レーザ６２からＣＤ用のレーザ光Ｌ６が出射された場合、複合光学部品６５の入出射面部６５ｄから光ディスク（ＣＤ）に向けて出射し、そのディスク面で反射した戻り光が再び複合光学部品６５に入射するが、波長変動（発振波長が約７８５ｎｍから約７９４ｎｍ）により長波長方向に変化するため、格子パターン７０で通常より大きな回折角で反射面部６５ｄに向かう。
そのため、反射面部６５ｄに到達した戻り光の回折光は、通常の反射位置よりも側壁側に位置ずれする。しかしながら、線膨張した基体部６５ｃは、その取付け基準面部分となる係合部６５ｊに対して外方に膨張するため、上記戻り光が基体部６５ｃ内を出射部６５ｅに向けて透光し、受光部６４で受光した際には、ほとんど通常の受光位置Ｐに到達し、その位置ずれが生じないようになっている。
これらは、２波長半導体レーザから上記と異なる発振波長のレーザ光（ＤＶＤ等）がそれぞれ出射された場合でも同じである。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、ＤＶＤ用及びＣＤ用の波長の異なるレーザダイオード５３及び６３をそれぞれ有する２波長半導体レーザ６２を設け、さらに２波長半導体レーザ６２から出射したレーザ光Ｌ５、Ｌ６を平行な光路となるようにしたので、構造も簡素化でき、複合光学ユニット６０を安価に構成できる。
なお、ビームスプリッタのような光路を合波する新たな光学部品を追加しなくても良い。
【００５９】
以上説明してきた変形例である複合光学部品によれば、２波長レーザは、発振波長が異なり光軸が互いに平行となる２個の発光源を備え、回折部には、各発光源から出射された光に対応する各反射光を受光部の同一位置に結像させる格子パターンが形成されたことにより、１つの複合光学部品で複数個の発振波長を用いる光学装置に対応でき、１つの受光部６４のみを調整して位置決めすればよく、作業工程を簡単にすることができる。
【００６０】
また、本発明の複合光学ユニットは、光ピックアップへの適用のみに限らず、発光部（光源）から光を出射し、戻り光を受光する受発光一体型光学素子として、他の光学装置にも適用が可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように説明した本発明の複合光学部品によると、レーザダイオードから出射したレーザ光が入射される入射面部が形成されるとともに、入射面部と対向して形成され入射面部に入射されたレーザ光を出射し且つ出射されたレーザ光の戻り光が入射される入出射面部が形成された複合光学部品において、入出射面部には戻り光を所定方向に回折する回折部が形成されるとともに、レーザ光の光軸を挟んだ一方の側壁には、その光軸に対して傾斜する斜面であって回折部で回折された回折光を光軸を横切って一方の側壁とは反対側の他方の側壁方向へ反射される反射面部が形成され、他方の側壁には反射面部で反射された反射光を受光部へ向けて出射する出射面部が形成されていることにより、熱の影響で、レーザ光の発振波長が変動し、且つ線膨張で複合光学部品が変形しても取付け位置に対して出射光の受光位置の変化を少なくすることができ、熱変動などの外部環境による影響を受けないものにすることができる。
【００６２】
また、レーザダイオードは、発振波長が異なりレーザ光の光軸が互いに平行となる複数の発光源を備え、回折部には、各発光源から出射された光に対応する各反射光を受光部の同一位置に結像させる格子パターンが形成されたことにより、１つの複合光学部品で複数個の発振波長を用いる光学装置に対応でき、１つの受光部のみを調整して位置決めすればよく、作業工程を簡単にすることができる。
【００６３】
また、反射面部は、回折部材で回折された回折光を臨界角以上で入射するように傾斜させたことにより、戻り光に対する光損失を少なくし、戻り光のほとんどを反射することができる。
【００６４】
また、反射面部には、シリンドリカル面を形成したことにより、非点収差を発生させるためのシリンドリカルレンズを新たに別部材として設ける必要がない。
【００６５】
また、出射面部には、反射面で反射された反射光を受光部に向けて屈折させてレーザダイオードから出射したレーザ光の光軸と直交する方向に出射する傾斜面が形成されたことにより、レーザダイオード及び受光部を互いに直交する方向に配設することができるため、複合光学ユニットの小型化と設計変更の自由度を増すことができる。
【００６６】
さらにまた、本発明の複合光学ユニットにおいては、両端に第１と第２の開口部を有し、側壁に第３の開口部を有する筒状のハウジングを備え、第１の開口部内にはレーザ光を内部に出射するレーザダイオードを取付け、第２の開口部内にはレーザ光をディスクに向けて出射し、その戻り光を受光する複合光学部品を取付け、第３の開口部内には複合光学部品の反射面部で反射し出射面部から出射した光を受光する受光部を取付けたことにより、回折部による戻り光の受光位置が前方へずれるが、反射面部は線膨張により後方へずれるので、相対的にキャンセルされた受光位置となるので、熱による影響があっても受光部分の位置ずれを少なくする複合光学ユニットとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である複合光学ユニットを含む光ピックアップの一部断面図である。
【図２】上記複合光学ユニットにおいて、半導体レーザから出射したレーザ光の波長変動に起因する光学系の変化を説明するための説明図である。
【図３】上記複合光学ユニットにおいて、複合光学部品の線膨張に起因する光学系の変化を説明するための説明図である。
【図４】上記一実施形態である複合光学ユニットの変形例を示す一部断面図である。
【図５】従来の光ピックアップに搭載された複合光学ユニットにおいて、半導体レーザから出射したレーザ光の波長変動に起因する光学系の変化を説明するための説明図である。
【図６】従来の上記複合光学ユニットにおいて、複合光学部品の線膨張に起因する光学系の変化を説明するための説明図である。
【符号の説明】
５０複合光学ユニット
５１、６１ハウジング
５２、６２発光源（半導体レーザ）
５３、６３レーザダイオード
５４、６４受光部
５５、６５複合光学部品
５５ａ、６５ａ入射面部
５５ｂ、６５ｂ入出射面部
５５ｆ、６５ｆ回折格子（回折部材）
５５ｄ反射面部
５５ｄ１傾斜面
５５ｅ傾斜面部（出射面部）
５５ｅ１傾斜面
５６、６６受光素子
７０格子パターン
Ｄ光ディスク
Ｌ１レーザ光
Ｌ２戻り光
Ｌ３、Ｌ８、Ｌ９回折光
Ｌ４反射光
Ｐ受光位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite optical unit mounted on an optical pickup used for recording or reproduction of an optical disc, and a composite optical component used for the composite optical unit.
[0002]
[Prior art]
As a composite optical unit, there is known a light receiving / emitting integrated optical unit that irradiates an optical disc with laser light and receives return light from the optical disc in order to record or reproduce an optical disc mounted on an optical disc apparatus.
[0003]
In the diversification of optical disk devices, laser light for recording or reproduction on an optical disk includes laser light from a semiconductor laser having a wavelength of 780 nm, laser light from a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm, and semiconductors having a wavelength of 405 nm. There are an increasing number of various optical disks that use blue laser light emitted from lasers.
For example, an optical pickup for recording information on an optical disc such as a CD (compact disc), a CD-R (recordable CD), a DVD (digital versatile disc), or reproducing information on the information recording surface of the optical disc. The composite optical unit is mounted on this pickup.
[0004]
In recent years, DVD devices for recording / reproducing DVDs, which are optical discs having a higher recording density than CDs or the like, have been commercialized, and optical pickups mounted on the DVD devices have been reduced in size and weight.
Also, DVD devices are required to be compatible with CDs (including CD-Rs). For this purpose, there are some which have one two-wavelength semiconductor laser having different wavelengths of a DVD laser light source (650 nm band) and a CD laser light source (780 nm).
[0005]
The applicant has proposed a composite optical unit suitable for application to an optical pickup that irradiates an optical disc with laser light and receives return light from the optical disc (Japanese Patent Application No. 11-282153).
As shown in FIGS. 5 and 6, the composite optical unit 150 includes a light receiving and emitting integrated optical element including a semiconductor laser 152 and a light receiving member 154, a composite optical component 155, and these members 152, 154 and 155. And a housing 151 fixedly attached to the housing. The composite optical unit 150 is used for recording or reproducing on an optical disk (not shown) with a laser beam having a wavelength of 650 nm emitted from the semiconductor laser 152.
[0006]
The light receiving member 154 is made of a PIN photodiode or the like, and is supplied to the power supply voltage or the external output of the photoelectrically converted output signal via the external connection terminal 154b to be connected.
[0007]
The composite optical component 155 includes a rectangular parallelepiped portion 155c having an incident surface 155a and an output surface 155b arranged in parallel, an inclined surface portion 155d integrally formed so as to be connected to the incident surface 155a, and a side wall of the rectangular parallelepiped portion 155c. It is comprised from the protrusion part 155e projected from. A diffraction grating 155f is formed on the exit surface 155b. The surface of the inclined surface portion 155d is a reflective surface 155d1 coated with an optical thin film. An exit surface 155e1 is formed at the tip of the protrusion 155e. Thus, the reflective surface 155d1 is formed on the boundary surface with the outside of the composite optical component 155. Similarly, the entrance surface 155a, the exit surface 155b, and the exit surface 155e1 are formed on the boundary surface with the outside of the composite optical component 155.
[0008]
The housing 151 is made of aluminum die cast, and a mounting hole 151b for positioning and mounting the semiconductor laser 152 is formed on the left side of the housing 151, and a mounting hole for mounting the composite optical component 155 is formed on the right side of the housing 151. 151c is connected to the hole 151a. An abutting surface 151c1 for attaching the composite optical component 155 is formed at the right end of the attachment hole 151c. Furthermore, a through hole 151 d is formed in the central portion of the outer periphery of the housing 151. A light receiving member 154 is positioned and attached to the outer wall surface covering the through hole 151d. On the other hand, an opening 151 f is formed on the right end surface of the housing 151.
[0009]
An optical pickup incorporating the composite optical unit 150 includes an objective lens that is disposed to face the optical disc and is movable in a focus direction that is perpendicular to the optical disc surface and a tracking direction that is the radial direction of the optical disc. .
[0010]
In the configuration of the proposed composite optical unit 150 described above, when reproducing an optical disk, the laser light 152a emitted from the semiconductor laser 152 passes through the incident surface 155a of the composite optical component 155, and then passes through the diffraction grating 155f. The light is emitted from the emission surface 155b. The direction of the laser beam 152a is changed by approximately 90 degrees by the rising mirror and enters the objective lens. Further, the laser beam 152a that has passed through the objective lens is focused on the information recording surface of the optical disk by the focusing action of the objective lens.
[0011]
Thereafter, the laser light (return light) 152a reflected by the optical disk passes through the return light path of the objective lens, the rising mirror, and the collimator lens, and then enters the diffraction grating 155f and is diffracted to a predetermined diffraction angle. Become. The laser beam 152a is further reflected by the reflecting surface 155d1 formed on the composite optical component 155, and the reflected light is emitted from the emitting surface 155e1 toward the light receiving position P of the light receiving member 154. At this time, the laser beam 152 a incident on the light receiving member 154 is photoelectrically converted to form a reproduction signal photoelectrically converted according to the signal on the information recording surface of the optical disc, and the external connection terminal 154 b connected to the light receiving member 154. Is output from. A part of the laser beam 152a incident on the light receiving element is used for focus and tracking control.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it may be possible to further reduce the size and weight of the optical pickup or the composite optical unit by using a high-density diffraction grating 155f in the optical pickup. However, when the high-density diffraction grating 155f is employed, there is a possibility that the diffraction angle of the diffracted light is greatly changed in the direction in which the diffraction angle spreads due to the wavelength variation of the semiconductor laser 152 due to heat or the like, as shown in FIG. When the temperature rises, the wavelength of the semiconductor laser 152 becomes longer, and as shown by the dotted line m1 in FIG. 5, the light receiving position P is shifted to the semiconductor laser 152 side by about 8 μm due to a change from room temperature to 40 ° C.
[0013]
Further, as shown in FIG. 6, when the laser beam 532 is continuously emitted from the semiconductor laser 152, the temperature of the semiconductor laser 152 rises despite the heat radiation by the heat sink, and the composite optical unit to which the semiconductor laser 152 is attached. As a whole, the temperature rises from room temperature to nearly 40 ° C., so that the composite optical component 155 is deformed by linear expansion. As a result, as indicated by a dotted line n1 in FIG. 6, the reflecting surface portion 155d is shifted to the semiconductor laser 152 side, and as a result, the light receiving position P of the laser beam (return light) 152a is also positioned at about 6 μm on the semiconductor laser 152 side. It will shift.
[0014]
Therefore, since the positional shift of the light receiving position P due to the wavelength variation of the semiconductor laser 152 and the positional shift of the light receiving position P due to linear expansion are in the same direction, a total positional shift of about 14 μm occurs due to a temperature change of 40 ° C. .
Therefore, the laser beam (return light) 152a is not sufficiently incident on the light receiving element of the light receiving member 154, and there is a possibility that the position of the optical pickup by the photoelectric signal in the tracking direction or the focus direction cannot be controlled with high accuracy.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a composite optical component in which a shift of a light receiving position with respect to a light receiving member that receives a laser beam is reduced even when the semiconductor laser temperature fluctuates and a composite optical unit using the same. There is to do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As a first solving means for solving at least one of the above problems, an incident surface portion on which laser light emitted from a laser diode is incident is formed, and is formed opposite to the incident surface portion and incident on the incident surface portion. In the composite optical component in which the incident / exit surface portion on which the laser beam is emitted and the return light of the emitted laser beam is incident is formed, a diffraction portion that diffracts the return light in a predetermined direction is formed on the incident / exit surface portion In addition, on one side wall sandwiching the optical axis of the laser beam, the other side of the slope that is inclined with respect to the optical axis and diffracted by the diffracting portion across the optical axis is opposite to the one side wall. A reflection surface portion that is reflected in the side wall direction is formed, and an emission surface portion that emits the reflected light reflected by the reflection surface portion to the light receiving portion is formed on the other side wall.
[0017]
As a second solution, the laser diode includes a plurality of light sources whose oscillation wavelengths are different and the optical axes of the laser beams are parallel to each other, and the diffractive portion corresponds to the laser light emitted from each light source. A lattice pattern for forming an image of each reflected light at the same position of the light receiving portion is formed.
[0018]
As a third solution, the reflecting surface portion is inclined so that the diffracted light diffracted by the diffraction portion is incident at a critical angle or more.
[0019]
As a fourth solution, a cylindrical surface is formed on the reflection surface portion.
[0020]
Further, as a fifth solving means, the outgoing surface portion is inclined such that the reflected light reflected by the reflective surface is refracted toward the light receiving portion and is emitted in a direction perpendicular to the optical axis of the laser light emitted from the laser diode. Is formed.
[0021]
As a sixth solution, the composite optical unit includes a cylindrical housing having first and second openings on both ends and a third opening on the side wall. Attaches a laser diode that emits laser light inside, attaches a composite optical component that emits laser light toward the disk and receives the return light in the second opening, and composites in the third opening A light receiving portion that receives light reflected from the reflection surface portion of the optical component and emitted from the emission surface portion is attached.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A composite optical unit according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0023]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an optical apparatus, that is, an optical pickup 100 including a composite optical unit 50 according to an embodiment of the present invention. A composite optical unit 50 is fixed at a predetermined position of the optical pickup 100. The composite optical unit 50 is a light receiving / emitting integrated optical element, and is used for reproducing information recorded on the optical disc D by laser light or recording information on the optical disc D.
[0024]
The optical pickup 100 is disposed so as to face the optical disc D, and is objectively supported by a focus (F) direction which is a direction orthogonal to the optical disc D surface and a tracking (T) direction which is a radial direction of the optical disc D. It has.
In the present embodiment, the optical disc D is a DVD.
[0025]
The composite optical unit 50 mainly includes a semiconductor laser 52 as a light source, a light receiving portion 54, a composite optical component 55, and a housing 51 in which these members are integrally attached and fixed.
[0026]
The semiconductor laser 52 includes a metal disk-shaped substrate portion 52a, a rectangular parallelepiped base (heat sink) 52b projecting from one flat surface portion 52a1 of the substrate portion 52a, and an end of the side wall surface of the base 52b. A light-emitting element, that is, a laser diode 53, which is positioned and fixed to the base plate 52b, and a metal cylindrical cap portion 52e attached and fixed to one flat surface portion 52a1 of the substrate portion 52a so as to include the base 52b. are doing. Thus, the laser diode 53 is arranged in a sealed space in the first package surrounded by the substrate portion 52a and the cap portion 52e having a glass plate (not shown) attached to the opening at the tip. ing. The wavelength of laser light emitted from the laser diode 53 is in the 650 nm band.
[0027]
The optical axis of the laser light L1 emitted from the laser diode 53 is transmitted through a glass plate provided in a direction orthogonal to the one flat surface portion 52a1 of the substrate portion 52a. Further, an external connection terminal 52g protrudes from the other flat surface portion 52a2 opposite to the one flat surface portion 52a1 of the substrate portion 52a, and the drive current to the laser diode 53 is supplied via the external connection terminal 52g. Supply and so on.
[0028]
The light receiving unit 54 includes a second package 54a in which a light receiving element 56 made of a PIN photodiode or the like is built, and external connection terminals 54b protruding from the package 54a on both sides. A power supply voltage for the light receiving element 56 can be supplied via the external connection terminal 54b, and an output signal photoelectrically converted by the light receiving element 56 can be output to the outside.
[0029]
The composite optical component 55 is made of a transparent material such as a resin having high transparency, and has a base portion 55c having an incident surface portion 55a and an incident / exit surface portion 55b whose both end surfaces are arranged in parallel to each other, and an incident surface portion 55a. A reflection surface portion 55d inclined to the incident / exit surface portion 55b side so as to be connected, and an inclined surface portion 55e having a substantially symmetrical inclination shape on the opposite side of the reflection surface portion 55d across the optical axis of the laser beam L1. Yes. Further, an engaging portion 55j is formed at a side end portion of the base portion 55c on the incident / exit surface portion 55b side, and serves as a reference portion for attachment to a housing described later. Further, a diffraction grating 55f having a predetermined pitch is formed on the emission surface 55b. The surface of the reflective surface portion 55d is coated with an optical thin film (not shown), so that a reflective surface 55d1 is formed on the inner wall surface. In addition, an emission surface 55e1 is formed on the inclined surface portion 55e. Thus, the reflection surface 55d1 is formed on the boundary surface with the outside of the composite optical component 55. Similarly, the entrance surface portion 55a, the entrance / exit surface portion 55b, and the exit surface 55e1 are also on the boundary surface with the outside of the composite optical component 55. It is supposed to be formed.
In this embodiment, the composite optical component 55 made of resin is integrally formed by molding using a molding die or the like, and a plurality of continuous irregularities serving as a diffraction grating 55f are formed on the emission surface 55b of the composite optical component 55. The part is integrally formed simultaneously with the molding of the composite optical component 55.
[0030]
The housing 51 is made of a metal block such as aluminum die-cast, and a first mounting hole 51a for arranging the semiconductor laser 52 is formed at the left end portion in the figure. Can be positioned and attached. An opening 51 f is formed on the right end surface of the housing 51. A second attachment hole 51c for attaching the composite optical component 55 is formed at the right end of the housing 51 so as to be connected to the first attachment hole 51a. Further, an abutting surface 51c2 for attaching the engaging portion 55j of the composite optical component 55 is formed on the inner wall of the second attachment hole 51c of the housing 51. Furthermore, a through-hole 51d is formed in the central portion of the side wall in the longitudinal direction (lateral direction in the figure) of the housing 51. Further, a mounting portion 51e for positioning and mounting the light receiving portion 54 is formed in a concave shape on the outer wall covering the through hole 51d.
The metal block may be a cylindrical shape, a rectangular parallelepiped shape, or another polygonal columnar shape. Further, the metal block is not limited to aluminum die cast, but may be composed of zinc die cast, magnesium alloy, or other metal.
[0031]
Next, assembly of the semiconductor laser 52, the light receiving member 54, and the composite optical component 55 in the housing 51 will be described.
[0032]
First, the base portion 55c of the composite optical component 55 is inserted into the second mounting hole 51c of the housing 51 and positioned in the housing 51, and the engaging portion 55j is abutting surface of the housing 51 via an adhesive or the like. It is fixed to 51c2. At this time, the emission surface 55 b on which the diffraction grating 55 f provided in the composite optical component 55 is formed is exposed from the first mounting hole 51 c of the housing 51.
[0033]
Next, the semiconductor laser 52 is inserted into the first mounting hole 51a of the housing 51 on the cap portion 52e side, and the outer edge portion on the one planar portion 52a1 side of the substrate portion 52a is fitted into the housing 51. And fixed with an adhesive or the like.
[0034]
The light receiving member 54 is positioned and fixed to an attachment portion 51e formed on the housing 51 at a predetermined position so that the light receiving element 56 faces the through hole 51d of the housing 51.
The light receiving member 54 is disposed at an angle of 90 degrees with respect to the semiconductor laser 52. In addition, the light receiving member 54 diffracts the return light L2 of the laser light L1 emitted from the laser diode 53 by the diffraction grating 55f at a predetermined diffraction angle θ1 in advance by a predetermined reference optical system, and the reflection surface 55d1 of the reflection surface portion 55. After being adjusted to be guided to the light receiving position P of the light receiving element 56, it is fixed to the mounting portion 51e.
[0035]
The optical pickup 100 has a collimator lens 102 disposed on the optical axis of the laser light L1 of the semiconductor laser 52 so that the optical axes thereof coincide with each other, and a start-up that is disposed approximately 45 degrees with respect to the optical axis of the laser light L1. The mirror 103 is fixed.
[0036]
Next, the reproducing operation of the optical disc D will be described.
In the configuration described above, when the optical disk D is reproduced, the laser light L1 emitted from the laser diode 53 of the semiconductor laser 52 is transmitted through the incident surface portion 55a of the composite optical component 55 and then emitted from the incident / exit surface portion 55b. Then, the laser light L1 becomes parallel light by the collimator lens 102, and the laser light L1 that has become the parallel light is changed in direction by about 90 degrees by the rising mirror 103 and enters the objective lens 101. The laser beam L1 that has passed through the objective lens 101 is focused on the information recording surface of the optical disc D by the focusing action of the objective lens 101.
[0037]
Thereafter, the laser light (return light) L2 reflected by the optical disk D is transmitted again through the objective lens 101, reflected by the rising mirror 103, transmitted through the collimator lens 102, and then transmitted to the diffraction grating 55f of the composite optical component 55. Incident. Then, the diffracted light L3 is diffracted at a predetermined diffraction angle θ1. The diffracted light L3 is further reflected by the reflecting surface 55d1 of the composite optical component 55, and the reflected light L4 is emitted from the emitting surface 55e1 toward the light receiving position P of the light receiving element 56 of the light receiving member 54. At this time, a laser beam (reflected light L4) incident on the light receiving element 56 is photoelectrically converted to form a reproduction signal in which a current output corresponding to a signal on the information recording surface of the optical disc D is converted into a voltage signal. It is output from the external connection terminal 54 b of the unit 54. A part of the reflected light L4 incident on the light receiving element 56 is used for focus and tracking control.
[0038]
Next, in the composite optical unit 50 of the optical pickup 100, an optical system for returning light from the optical disc D when the temperature rises will be described.
As shown in FIG. 2, when the laser light L1 emitted from the semiconductor laser 52 heats up, the oscillation wavelength changes from about 658 nm to about 664 nm in the long wavelength direction.
Accordingly, the return light L2 reflected by the disk D and returned to the composite optical unit 50 of the optical pickup 100 has the diffraction angle θ1 at the diffraction grating 55f, the wavelength λ of the return light L2, and the pitch of the diffraction grating 55f. The relationship with t is expressed as t = λ / sin θ1.
Therefore, the change Δθ1 in the diffraction angle θ1 due to the change Δλ in the return light L2 is
Since Δθ1 = Δλ · tan θ1 / λ, the diffraction angle θ1 of the outgoing return light L2 increases.
Therefore, due to the wavelength variation of the semiconductor laser 52, the laser light (diffracted light L3) is incident on the reflecting surface portion 55d along the optical path indicated by the dotted line in the figure.
[0039]
Further, the reflected light L4 reflected by the reflecting surface portion 55d enters the light receiving element 56 of the light receiving member 54 through the light exiting surface portion 55e along the optical path indicated by the dotted line in the drawing.
[0040]
On the other hand, as shown in FIG. 3, in the composite optical unit 50, the state of the composite optical component 55 when the temperature rises will be described. The composite optical component 55 is linearly expanded with reference to the engaging portion 55j of the housing 51. Expansion and deformation.
Therefore, as shown by the dotted line in the figure, the reflecting surface portion 55d expands outward, so that the reflected light L4 passes through the optical path that is displaced to the incident surface portion 55a side than usual, and passes through the output surface portion 55e that is also linearly expanded. It passes through and reaches the light receiving element 56 of the light receiving unit 54.
[0041]
Therefore, in the optical system of the composite optical unit 50 when the temperature rises, the shift of the light receiving position P accompanying the linear expansion of the base portion 55c due to heat and the fluctuation of the oscillation wavelength of the laser light L1. The shift from the light receiving position P is relatively canceled.
[0042]
As described above, according to the composite optical component of the present embodiment shown in FIG. 1, when the oscillation wavelength of the laser light L1 of the semiconductor laser 52 fluctuates due to heat, conventionally, the diffraction angle by the diffractive portion 55b changes to receive light. Although the position P is deviated, a reflection surface portion 55d is formed on one side wall sandwiching the optical axis of the composite optical component 55 (the central axis of the base portion 55c), and the diffracted light L3 diffracted by the diffraction portion 55f has an optical axis. The deviation of the light receiving position P that is emitted from the opposite side to the light receiving portion 54 and linearly expands the base portion 55c by heat, and the light receiving position P that accompanies the fluctuation of the oscillation wavelength of the laser light l1. Since the shift is relatively in the cancel direction, the shift of the light receiving position P due to thermal fluctuation can be reduced.
[0043]
Further, the reflecting surface portion 55d is inclined so as to be incident at a critical angle or more as the diffracted light L3 with respect to the return light L2 diffracted and incident by the diffracting portion 55f. L3 can be emitted without light loss.
[0044]
In addition, since a cylindrical surface is formed on the reflection surface portion 55d, an optical component such as a cylindrical lens that generates astigmatism used for controlling the position of the composite optical unit 50 in the optical pickup in the focus direction is newly added. There is no need to provide, there is no need for position adjustment, and the number of parts can be reduced.
[0045]
The composite optical component 55 has an incident surface portion 55a on which the laser light L1 emitted from the semiconductor laser 52 is incident and an incident / exit surface portion 55b that emits the light, and the return light L2 reflected by the optical disc D is diffracted on the incident / exit surface portion 55b. And a reflection surface 55d1 for reflecting the diffracted light L3 diffracted by the diffraction grating 55f, an emission surface 55e1 for emitting the reflected light L4 reflected by the reflection surface 55d1 to the light receiving member 54, and The laser beam L4 is further guided to the light receiving position P of the light receiving portion 54 arranged so as to be approximately 90 degrees with the semiconductor laser 52, so that the semiconductor laser 52 and the light receiving portion 54 form an angle of 90 degrees with respect to the housing 51. The composite optical unit 50 can be reduced in size and thickness to a practical size.
[0046]
In the present embodiment, as the semiconductor laser 52, the laser light L1 emitted from the laser diode 53 has a wavelength for DVD. However, the semiconductor laser 52 is not limited to this, and for example, a semiconductor having a CD laser diode. By using a laser, a CD-compatible composite optical unit can be similarly configured. Further, a semiconductor laser including a laser diode having a wavelength other than those for DVD and CD, for example, a blue semiconductor laser may be used.
[0047]
Next, the modification of one Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG.
The modification of the present embodiment shows an example of a composite optical unit for an optical pickup that includes a two-wavelength semiconductor laser having laser diodes having different oscillation wavelengths and records or reproduces both DVDs and CDs.
[0048]
The composite optical unit 60 mainly includes a two-wavelength semiconductor laser 62 as a light source, a light receiving unit 64 corresponding thereto, a composite optical component 65, and a housing 51 in which these members 62, 64, 65 are integrally attached and fixed. And have.
[0049]
The two-wavelength semiconductor laser 62 includes a second laser diode 63 that oscillates a CD laser wavelength (780 nm band) in addition to a laser diode 53 that oscillates a DVD laser wavelength. This is substantially the same as the semiconductor laser 52 manufactured.
Therefore, in the two-wavelength semiconductor laser 62, two laser diodes 53 and 63 are mounted on a base (heat sink) (not shown), and the optical axes of the laser beams L5 and L6 emitted from the laser diodes 53 and 63 are parallel to each other. It arrange | positions so that it may become.
[0050]
The composite optical component 65 is made of a highly transmissive resin or the like, and is connected to the incident surface portion 65a and a base portion 65c having an incident surface portion 65a and an incident / exit surface surface portion 65b whose both end surfaces are arranged in parallel to each other. A reflection surface portion 65d inclined to the incident / exit surface portion 65b side, and an inclined surface portion 65e having a substantially symmetrical inclination shape on the opposite side of the reflection surface portion 65d across the optical axes of the laser beams L5 and L6. . Further, an engaging portion 65j is formed at a side end portion of the base portion 65c on the incident / exit surface portion 65b side, and serves as a reference portion for attachment to the housing 51. Further, a grating pattern 70 is formed on the incident / exit surface portion 65b to image each reflected light corresponding to each laser beam L5, L6 at the same light receiving position of the light receiving portion 64.
The reflective surface portion 65d of the composite optical component 65 is coated with an optical thin film (not shown) on its surface, so that a reflective surface 65d1 is formed on its inner wall surface. Even the diffracted lights L8 and L9 by two different laser beams are guided to the same light receiving position P of the light receiving element 66 of the light receiving section 64 on the reflecting surface 65d1. In addition, an emission surface 65e1 is formed on the inclined surface portion 65e.
[0051]
When the grating pattern 70 is assumed to emit DVD laser light L5 and CD laser light L6 toward the grating pattern 70 from the light receiving position P of the light receiving portion 64, the wavelength of the grating pattern 70 depends on the characteristics of the diffraction grating. The longer the light is diffracted by the diffraction grating, the larger the diffraction angle is, and the light is spread outward. It is made to correspond with the optical axis of the laser beam L6 to be performed. Further, the grating pattern 70 is set so that the optical axis of the laser beam L5 for DVD, which is the light having the smaller diffraction angle θ4, coincides with the optical axis of the laser beam L5 diffracted by the grating pattern 70 of the composite optical component 55. Are formed on the composite optical component 55.
[0052]
The light receiving unit 64 used has substantially the same structure as that of the light receiving unit 54 and is composed of a PIN photodiode or the like, and receives both laser beams having different wavelengths emitted from the two-wavelength semiconductor lasers for DVD and CD. A light receiving element 66 capable of photoelectric conversion is incorporated.
[0053]
Next, DVD (not shown) and CD playback operations will be described.
[0054]
In the above-described configuration, when a DVD is played back, it is the same as the remanufacturing operation of the above-described embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0055]
When reproducing a CD, the laser beam L6 emitted from the laser diode 63 of the two-wavelength semiconductor laser 62 is transmitted through the incident surface portion 65a of the composite optical component 65 and then emitted from the incident / exit surface portion 65b to the optical disc (CD).
The laser beam L6 is incident on the objective lens 101 and is focused on the information recording surface of the CD by the focusing action of the objective lens 101 (see FIG. 1).
[0056]
Thereafter, the laser light (returned light) reflected by the optical disk (CD) passes through the objective lens 101 again, enters the grating pattern 70, and becomes diffracted light L9 diffracted at a predetermined diffraction angle. Further, the diffracted light L 9 is reflected by the reflecting surface 65 d formed on the composite optical component 65 and enters the light receiving position P in the light receiving element 66 of the light receiving unit 64.
At this time, the laser light incident on the light receiving element 56 is photoelectrically converted to form a reproduction signal obtained by converting the current output corresponding to the signal on the information recording surface of the CD into a voltage signal. Is output from. A part of the laser light incident on the light receiving unit 64 is used for focus and tracking control.
[0057]
Next, an optical system for returning light from the optical disc D when the temperature of the two-wavelength semiconductor laser 62 is increased by heat in the composite optical unit in this modification will be described.
First, when the laser light L6 for CD is emitted from the two-wavelength semiconductor laser 62, the return light emitted from the incident / exiting surface portion 65d of the composite optical component 65 toward the optical disc (CD) and reflected by the disc surface again. Although it is incident on the composite optical component 65, it changes in the long wavelength direction due to wavelength variation (oscillation wavelength is about 785 nm to about 794 nm), and therefore the grating pattern 70 is directed toward the reflecting surface portion 65 d with a diffraction angle larger than usual.
For this reason, the diffracted light of the return light that has reached the reflecting surface portion 65d is displaced to the side wall side from the normal reflection position. However, since the linearly expanded base portion 65c expands outward with respect to the engaging portion 65j serving as the attachment reference surface portion, the return light is transmitted through the base portion 65c toward the emitting portion 65e, When the light receiving unit 64 receives light, the light reaches almost the normal light receiving position P, and the position shift is not caused.
These are the same even when laser light (DVD or the like) having an oscillation wavelength different from the above is emitted from the two-wavelength semiconductor laser.
[0058]
As described above, in this embodiment, the same effects as those of the first embodiment are obtained, and the dual-wavelength semiconductor laser 62 having the laser diodes 53 and 63 having different wavelengths for DVD and CD, respectively. Furthermore, since the laser beams L5 and L6 emitted from the two-wavelength semiconductor laser 62 are arranged in parallel optical paths, the structure can be simplified and the composite optical unit 60 can be configured at low cost.
It is not necessary to add a new optical component such as a beam splitter that combines the optical paths.
[0059]
According to the composite optical component which is the modified example described above, the two-wavelength laser includes two light-emitting sources having different oscillation wavelengths and parallel optical axes, and the diffraction unit emits light from each light-emitting source. By forming a grating pattern for imaging each reflected light corresponding to the reflected light at the same position of the light receiving unit, it is possible to correspond to an optical device using a plurality of oscillation wavelengths with one composite optical component. It is only necessary to adjust and position 64, and the work process can be simplified.
[0060]
Further, the composite optical unit of the present invention is not limited to application to an optical pickup, but is also applied to other optical devices as a light receiving / emitting integrated optical element that emits light from a light emitting unit (light source) and receives return light. Applicable.
[0061]
【The invention's effect】
According to the composite optical component of the present invention described above, the incident surface portion on which the laser beam emitted from the laser diode is incident is formed, and the laser beam formed opposite to the incident surface portion and incident on the incident surface portion. In the composite optical component in which the incident / exit surface portion on which the return light of the emitted laser light is incident is formed, a diffraction portion that diffracts the return light in a predetermined direction is formed on the incident / exit surface portion, and the laser One side wall across the optical axis of the light is a slope that is inclined with respect to the optical axis and the diffracted light diffracted by the diffraction section crosses the optical axis and is opposite to the one side wall. A reflection surface portion that is reflected in the direction is formed, and an emission surface portion that emits the reflected light reflected by the reflection surface portion toward the light receiving portion is formed on the other side wall. The oscillation wavelength fluctuates, One be linear multi-optic deformation in expansion can be reduced change in the light receiving position of the emitted light with respect to the mounting position, it can be made to be not affected by external environment such as heat variations.
[0062]
Further, the laser diode includes a plurality of light emitting sources having different oscillation wavelengths and the optical axes of the laser beams being parallel to each other, and the diffraction unit receives each reflected light corresponding to the light emitted from each light emitting source. Since the grating pattern to be imaged at the same position is formed, it is possible to cope with an optical device using a plurality of oscillation wavelengths with one composite optical component, and only one light receiving portion needs to be adjusted and positioned. Can be easy.
[0063]
Further, the reflecting surface portion is inclined so that the diffracted light diffracted by the diffractive member is incident at a critical angle or more, thereby reducing light loss with respect to the return light and reflecting most of the return light.
[0064]
Further, since a cylindrical surface is formed on the reflection surface portion, it is not necessary to newly provide a cylindrical lens for generating astigmatism as a separate member.
[0065]
Further, the emission surface portion is formed with an inclined surface that refracts the reflected light reflected by the reflection surface toward the light receiving portion and emits the light in a direction perpendicular to the optical axis of the laser light emitted from the laser diode. Since the laser diode and the light receiving unit can be arranged in directions orthogonal to each other, the size of the composite optical unit can be reduced and the degree of freedom in design change can be increased.
[0066]
Furthermore, the composite optical unit of the present invention includes a cylindrical housing having first and second openings on both ends and a third opening on the side wall, and a laser is disposed in the first opening. A laser diode that emits light to the inside is attached, a composite optical component that emits laser light toward the disk and receives the return light is attached in the second opening, and a composite optical component in the third opening By attaching a light receiving part that receives light reflected from the reflecting surface part and received from the emitting surface part, the light receiving position of the return light by the diffractive part shifts forward, but the reflecting surface part shifts backward due to linear expansion. Therefore, the composite optical unit can reduce the positional deviation of the light receiving portion even if it is affected by heat.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an optical pickup including a composite optical unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a change in an optical system caused by a wavelength variation of laser light emitted from a semiconductor laser in the composite optical unit.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a change in an optical system caused by linear expansion of a composite optical component in the composite optical unit.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a modification of the composite optical unit according to the embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a change in an optical system caused by a wavelength variation of a laser beam emitted from a semiconductor laser in a composite optical unit mounted on a conventional optical pickup.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a change in an optical system caused by linear expansion of a composite optical component in the conventional composite optical unit.
[Explanation of symbols]
50 Compound optical unit
51, 61 Housing
52, 62 Light emission source (semiconductor laser)
53, 63 Laser diode
54, 64 Light receiving part
55, 65 Compound optical components
55a, 65a Incident surface part
55b, 65b Input / output surface part
55f, 65f diffraction grating (diffraction member)
55d Reflective surface
55d1 inclined surface
55e Inclined surface (outgoing surface)
55e1 inclined surface
56, 66 Light receiving element
70 lattice pattern
D Optical disc
L1 laser light
L2 Return light
L3, L8, L9 Diffracted light
L4 reflected light
P Light receiving position

Claims

An incident surface portion on which the laser light emitted from the laser diode is incident is formed, and the laser light incident on the incident surface portion formed opposite to the incident surface portion is emitted and the returned laser light is returned. In the composite optical component in which the light incident / exit surface portion on which light is incident is formed,
A diffraction part that diffracts the return light in a predetermined direction is formed on the incident / exit surface part, and one side wall sandwiching the optical axis of the laser light is an inclined surface that is inclined with respect to the optical axis. A reflection surface portion is formed that reflects the diffracted light diffracted by the diffraction portion across the optical axis toward the other side wall opposite to the one side wall, and is reflected by the reflection surface portion on the other side wall. A composite optical component, wherein an exit surface portion for emitting the reflected light toward the light receiving portion is formed.

The laser diode includes a plurality of light emitting sources having different oscillation wavelengths and optical axes of the laser light being parallel to each other, and the diffractive portion includes the reflected lights corresponding to the laser light emitted from the light emitting sources The composite optical component according to claim 1, wherein a grating pattern for forming an image at the same position of the light receiving portion is formed.

The composite optical component according to claim 1, wherein the reflection surface portion is inclined so that the diffracted light diffracted by the diffraction portion is incident at a critical angle or more.

4. The composite optical component according to claim 1, wherein a cylindrical surface is formed on the reflection surface portion.

The outgoing surface portion is formed with an inclined surface that refracts the reflected light reflected by the reflective surface toward the light receiving portion and emits the light in a direction perpendicular to the optical axis of the laser light emitted from the laser diode. The composite optical component according to claim 1, wherein:

A cylindrical housing having first and second openings on both ends and a third opening on the side wall is provided, and the laser diode for emitting laser light to the inside is attached in the first opening The composite optical component that emits the laser beam toward the disk and receives the return light is mounted in the second opening, and the reflective surface portion of the composite optical component is installed in the third opening. The composite optical unit using the composite optical component according to claim 1, wherein the light receiving portion that receives the light reflected and emitted from the emission surface portion is attached.