JP4130432B2 - 集積型の光ピックアップ - Google Patents

Description

本発明は、超小型の集積型の光ピックアップに関する。

レーザ光を対物レンズによって集束した集光スポットを利用して光情報記録媒体に／から任意の情報を記録／再生する光記録および／または再生装置において、記録容量は集光されるスポットのサイズによって決定される。集光スポットのサイズＳは、使用するレーザ光波長λと対物レンズの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）とによって、次に示す数式１のように決定される。

したがって、光情報記録媒体の高密度化のために、光情報記録媒体に集束される光スポットのサイズを小さくするために、青色レーザのような短波長の光源と開口数が０.６以上の対物レンズとを利用する光記録および／または再生装置が研究されている。

７８０ｎｍの波長を有する光と開口数が０.４５または０.５の対物レンズとを利用して情報の記録および／または再生がなされるＣＤ（Compact Disc）が実現されて以来、記録密度を高めて情報記録容量を増やすための多くの研究がなされてきた。その結果として、６５０ｎｍの波長を有する光と開口数が０.６または０.６５の対物レンズとを利用して情報の記録および／または再生がなされるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）が開発された。

現在では、例えば、青色波長である４０５ｎｍの波長を有する光を利用して２０ＧＢ以上の記録容量を実現できる高密度の光情報記録媒体に対する研究が進められている。
この高密度の光情報記録媒体は、現在規格化が活発に進められており、一部の規格化はほぼ完了段階にあり、例えば、青色波長である４０５ｎｍの波長を有する光を利用する。このとき、高密度の光情報記録媒体のために、後記するように、０.６５または０.８５の開口数を有する対物レンズが用いられる。

ＣＤは、厚さが１.２ｍｍであるが、ＤＶＤの厚さを０.６ｍｍと薄くした理由は、開口数がＣＤの場合の０.４５からＤＶＤの場合の０.６に大きくなったため、光情報記録媒体にチルトによる公差を確保するためである。
また、ＤＶＤより大容量を有する高密度の光情報記録媒体の場合、対物レンズの開口数を、例えば、０.８５に大きくすると、光情報記録媒体の厚さを０.１ｍｍ程度まで薄くしなければならない。

このように、対物レンズの開口数を大きくして、その光情報記録媒体の厚さを薄くしたものがブルーレイディスク（ＢＤ：Blue-ray Disc）である。ＢＤ規格において、光源の波長は４０５ｎｍであり、対物レンズの開口数は０.８５であり、その光情報記録媒体の厚さは約０.１ｍｍである。
現在開発中である高密度の光情報記録媒体としては、ＢＤ以外にもＡＯＤ（Advanced Optical Disc）がある。このＡＯＤは、ＤＶＤと同じ基板厚さを有し、ＤＶＤと同じ対物レンズの開口数を使用し、光源の波長のみをＢＤ規格と同様に、例えば、青色波長である４０５ｎｍとする規格である。

このような光情報記録媒体の高密度化、大容量化の要求に応じて、対物レンズの開口数を大きくして光スポットのサイズを小さくすると共に、光ピックアップを構成する光学システム全体の薄型化および小型化が要求されている。
すなわち、最近、ＰＤＡ、携帯電話、デジタルカメラ、携帯用ディスクプレーヤ、カムコーダのような携帯用端末機に光記録および／または再生装置を適用する要求が高まることで、薄型光ピックアップに対する要求が強くなっている。音楽および動映像などの大容量情報を記録しかつ再生するためには、高密度に情報を記録および／または再生できる必要があり、これを携帯端末機分野に適用するために光ピックアップは、薄型化および小型化する必要がある。

しかし、現在販売されているＣＤおよび／またはＤＶＤ用の光記録および／または再生機器に適用されるような既存の光ピックアップにおいて、その光ピックアップを構成する光学部品のサイズを小さくすることによって、光学システム全体を小型化および薄型化することは技術的に既に限界に到達している。
また、既存の光ピックアップは、個別的に製造された複数の光学部品を接着させ、かつ調整する過程を通じて構成されるが、組立ておよび調整過程で部品間の組立て公差によって信頼性が低下し、自動化率が低いという短所がある。

本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、小型化および薄型化の要求を満足させ、半導体工程技術を利用して集積可能な超小型の集積型の光ピックアップを提供することである。

前記の目的を達成するための本発明による光ピックアップは、光源と、前記光源が設置される光学ベンチと、前記光源から出射された光を集束して、光情報記録媒体に光スポットを生成する対物レンズを備える集光部材と、光入／出射面に前記光学ベンチおよび前記集光部材が配置され、前記光源から出射された光を、反射過程を通じて前記対物レンズ側に導く光路形成部材と、を含み、前記光路形成部材は、光路を形成するように第１反射ミラー面および第２反射ミラー面を、両側の外面に備える透明ブロック構造であり、前記光情報記録媒体から反射された光を受光して再生信号および／または誤差信号を検出するメイン光検出器と、前記光情報記録媒体に向かう光と前記光情報記録媒体から反射された光との光路を分離する光路分離部材とをさらに含み、前記メイン光検出器は、前記光学ベンチに設けられ、前記光路分離部材は、前記集光部材と前記光路形成部材との間に配置され、前記光源から出射された光を整形するビーム整形要素をさらに備え、前記ビーム整形要素は、前記光源から進む光が前記光路形成部材に入射される部位および前記第１反射ミラー面のうち何れか１箇所に配置された第１レンズ要素と、前記光源から進む光が前記光路形成部材から出射される部位および前記第２反射ミラー面のうち何れか１箇所に配置された第２レンズ要素とを含み、前記光情報記録媒体から反射され、前記第２レンズ要素を経由して進む光の歪曲を補正する第３レンズ要素をさらに備えること、を特徴とする。
また、前記の目的を達成するための本発明による光ピックアップは、光源と、前記光源が設置される光学ベンチと、前記光源から出射された光を集束して、光情報記録媒体に光スポットを生成する対物レンズを備える集光部材と、光入／出射面に前記光学ベンチおよび前記集光部材が配置され、前記光源から出射された光を、反射過程を通じて前記対物レンズ側に導く光路形成部材と、を含み、前記光路形成部材は、光路を形成するように第１反射ミラー面および第２反射ミラー面を、両側の外面に備える透明ブロック構造であり、前記光情報記録媒体から反射された光を受光して再生信号および／または誤差信号を検出するメイン光検出器と、前記光情報記録媒体に向かう光と前記光情報記録媒体から反射された光との光路を分離する光路分離部材とをさらに含み、前記メイン光検出器は、前記光学ベンチに設けられ、前記光路分離部材は、前記集光部材と前記光路形成部材との間に配置され、前記光源から出射された光を整形するビーム整形要素をさらに備え、前記ビーム整形要素は、前記光源から進む光が前記光路形成部材に入射される部位及び前記第１反射ミラー面のうち何れか１箇所に形成された第４レンズ要素と、前記光源から進む光が前記光路形成部材から出射される部位に形成された偏光回折型レンズと、を含むこと、を特徴とする。
前記偏光回折型レンズは、前記集光部材側に進む光に対してシリンドリカルレンズとして機能してもよい。

前記光路形成部材は、前記第１反射ミラー面および前記第２反射ミラー面のうち少なくとも１つの反射ミラー面が傾いて形成されてもよい。

前記第１反射ミラー面および前記第２反射ミラー面のうち少なくとも１つの反射ミラー面は、前記光路形成部材の外面を反射コーティングして得られることとしてもよい。
また、前記光路形成部材は、前記第１反射ミラー面および前記第２反射ミラー面のうち少なくとも１つの反射ミラー面が入射光を内部全反射させる面となるように形成されることもある。

前記レンズ要素は、屈折型シリンドリカルレンズ、シリンドリカルレンズとして機能する回折型レンズ、シリンドリカル反射ミラー、シリンドリカル反射ミラーとして機能する反射回折型レンズのうち何れか一つである。

前記光学ベンチは、前記光源が設置されるマウントと、前記光源から出射された光を反射させて前記光路形成部材側に導く傾斜ミラー面とを備えてもよい。

光ピックアップとして本発明による光ピックアップのうち何れか一つを採用すれば、小型化および薄型化した光記録および／または再生装置を実現することができる。

本発明による光ピックアップは、小型化および薄型化の要求を満足させ、半導体工程技術を利用して集積可能である。
また、本発明による光ピックアップは、ビーム整形要素を備えており、高い光効率を達成することができる。

以下、添付した図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例による光ピックアップの構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１に示した光ピックアップにおける光路を示す断面図である。
図１および図２を参照すれば、本実施例による光ピックアップは、光源１５と、この光源１５が設置される光学ベンチ１０と、前記光源１５から照射された光を集束して光情報記録媒体１、すなわち、光ディスクに光スポットを生成させる対物レンズ７１を備える集光部材７０と、前記光源１５から出射された光を、反射過程を通じて対物レンズ７１側に導く光路形成部材３０とを含んで構成される。
また、本実施例による光ピックアップは、光情報記録媒体１から反射された光を受光して再生信号および／または誤差信号を検出するメイン光検出器１７と、光情報記録媒体１に向かう光と光情報記録媒体１から反射された光との光路を分離する光路分離部材５０をさらに含んでもよい。前記メイン光検出器１７は、前記光学ベンチ１０に設置されることが望ましく、前記光路分離部材５０は、前記集光部材７０と一体に形成されることが望ましい。

前記光源１５としては、所定波長の光を出射する半導体レーザを用いることができる。前記光源１５として、例えば、青色波長である４０５ｎｍの波長を有する光を出射する半導体レーザを用いることもできる。この場合、本実施例の光ピックアップは、ＢＤやＡＯＤを記録および／または再生することができる。また、前記光源１５として、例えば、赤色波長である６５０ｎｍの波長を有する光を出射する半導体レーザを用いることもできる。この場合、本発明による光ピックアップは、ＤＶＤを記録および／または再生することができる。
それ以外にも、前記光源１５を他の波長帯域の光を出射するように構成してもよい。また、前記光源１５を異なる複数波長の光を出射するように設けて、本発明による光ピックアップを、フォーマットの異なる複数の光情報記録媒体に互換採用させることもできる。

本実施例による光ピックアップを適用しようとする対象光情報記録媒体の種類に応じて、光源１５の波長は変更可能である。これにより、本実施例による光ピックアップは、複数の光情報記録媒体、例えば、ＣＤ系列の光ディスク、ＤＶＤ系列の光ディスク、ＢＤおよび／またはＡＯＤを記録および／または再生することが可能となる。

前記光源１５としては、半導体物質層の側面方向にレーザ光を出射するエッジ放出型の半導体レーザを用いる。この半導体レーザの発光構造を考慮して、前記光学ベンチ１０には前記光源１５が設置されるマウント１１と、前記光学ベンチ１０には光源１５から出射された光を反射させて光路形成部材３０側に進める傾斜ミラー面１３とが配置されている。

前記光学ベンチ１０、例えば、シリコン光学ベンチ（ＳｉＯＢ：Silicon Optical Bench）には受／発光素子、すなわち、前記光源１５とメイン光検出器１７とが配置される。光源１５およびメイン光検出器１７の配置のために、前記光学ベンチ１０に載置溝を形成し、この載置溝の側面を傾斜面に形成し、この傾斜面を反射コーティングして前記傾斜ミラー面１３を形成する。

ここで、前記光源１５として使われる半導体レーザが、半導体物質層の積層方向にレーザ光を出射する面発光半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を用いる場合には、光学ベンチ１０は、前記マウント１１および傾斜ミラー面１３を有しない構造として形成することができる。
前記集光部材７０に備わった対物レンズ７１は、光源１５側から入射される光を集束して光情報記録媒体１の情報記録面１ａに光スポットを形成するためのものである。この対物レンズ７１としては、屈折レンズ、回折レンズおよびグリン（ＧＲＩＮ：Gradient Index）レンズのうち何れか一つを一枚または複数枚組み合わせた構造として使用するか、またはこれらレンズのうち少なくとも２種以上組み合わせたハイブリッドレンズを使用することができる。図１および図２では、前記対物レンズ７１が２枚の屈折レンズよりなる例を示している。
２種以上のレンズが組み合わされたハイブリッドレンズを使用することで、相互補完的な役割を行って、色収差、球面収差のような収差を緩和することができるという利点がある。例えば、回折レンズは波長が長いほど回折角が大きくなり、屈折レンズは波長が長いほど屈折角が小さいので、回折レンズと屈折レンズとを組み合わせることで、光源１５の波長変化による色収差の発生を抑制することができる。

対物レンズ７１を備える集光部材７０は、半導体工程技術を利用してウェーハスケールでアレイ状に製造される。光ピックアップに適用される集光部材７０は、ウェーハスケールで製造された集光部材７０のアレイをダイシングしたものを用いることができる。

前記光路形成部材３０は、その光入／出射面３５に前記光学ベンチ１０および集光部材７０が配置され、前記光源１５から出射されて光入／出射面３５を通じて透明ブロック内に入射された光を、反射過程を通じて対物レンズ７１側に進ませる。
前記光路形成部材３０としては、光路を形成するように両側の外面に第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３を有する透明ブロックを用いることができる。
図１および図２に示したように、前記光路形成部材３０は、両側の外面、すなわち、第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３が傾斜して形成されている。

ここで、前記第１反射ミラー面３１が水平方向に対して直立させ、前記第２反射ミラー面３３のみを傾斜させて形成することもできる。
このとき、光路形成部材３０において、前記第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３は、透明ブロックの外面を反射コーティングした面で構成される。
また、光路形成部材３０は、前記第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３が透明ブロック内に入射した光を内部全反射させる面となるように形成することもできる。この場合には、前記第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３の反射コーティングを省略できるという利点がある。

また、前記光路形成部材３０は、前記第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３のうち何れか一方を、入射光を内部全反射させる面、他方を反射コーティング面となるように形成することもできる。
前記透明ブロックを、例えば、屈折率が１．５である物質より形成する場合、内部全反射条件を満足する入射角は約４２°以上である。

例えば、光源１５が水平方向に光を出射するように光学ベンチ１０に設置され、光学ベンチ１０の傾斜ミラー面１３が光源１５から出射された光の進路を９０°曲げるように水平方向に対して４５°傾いていると仮定する。そして、傾斜ミラー面１３から反射された光が光路形成部材３０の光入／出射面３５に垂直に入射し、第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３が水平方向に対して互いに逆方向に４５°傾くように光路形成部材３０が形成されていると仮定する。それにより、入射光は４５°の入射角で第１反射ミラー面３１に入射するので、光は第１反射ミラー面３１において内部全反射される。また、第１反射ミラー面３１で内部全反射された光は、第２反射ミラー面３３に４５°の入射角で入射するので、第２反射ミラー面３３においても内部全反射される。
前記のように、光路形成部材３０は、前記第１反射ミラー面３１および／または第２反射ミラー面３３が入射光を内部全反射させる面となるように形成され、この場合、内部全反射面には、付加的な反射コーティングが不要となるという利点がある。
ここで、前記光学ベンチ１０の傾斜ミラー面１３の傾斜角度は変わることもあり、また、前記のような光路形成部材３０において、第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３の傾斜角度は、光源１５側から光路形成部材３０に入射される光の入射角によって変えることも可能である。

一方、前記光路分離部材５０は、光情報記録媒体１に向かう光と光情報記録媒体１から反射された光の光路を分離するためのものである。この光路分離部材５０は、集光部材７０と一体に形成することができる。
本実施例による光ピックアップにおいて、前記光路分離部材５０は、光情報記録媒体１に向かう光を、例えば、直進透過させ、光情報記録媒体１から反射された光は回折透過させて、光路を分離するように設けることができる。図１および図２では、この光路分離部材５０として回折光学素子、例えば、ＨＯＥ（Hologram Optical Element）またはＤＯＥ（Diffractive Optical Element）を備えた例を示している。
光情報記録媒体１から反射され、前記光路分離部材５０において回折透過した光は、前記光情報記録媒体１側に進む光に対して傾いて進み、光源１５とは異なる位置に配置されたメイン光検出器１７に受光される。

一方、本発明による光ピックアップは、前記光源１５の光出力をモニタリングするためのモニタリング光検出器１９と、光源１５から出射された光の一部をモニタリング光検出器１９側に反射させる反射ミラー３７とをさらに含むことが望ましい。
図１および図２を参照すれば、前記モニタリング光検出器１９は、光学ベンチ１０に配置され、前記反射ミラー３７は、光路形成部材３０の光入/出射面３５の一部領域に形成されている。
このとき、前記反射ミラー３７は、光記録および／または再生に使われていない光が直接的または傾斜ミラー面１３によって反射されて反射ミラー３７に入射され、モニタリング制御に使用可能なように配置されることが望ましい。
光源１５として使われる半導体レーザから出射された光の強度は、後記するように、ほぼガウス分布を呈するが、実際に半導体レーザから出射されたレーザビーム中の所定範囲内の中心部の光のみが光記録および／または再生に使われ、その外部の光は光記録および／または再生に使用されることはない。モニタリング制御は、この使用されない光を利用して行われることが望ましい。

一方、図１および図２において、参照符号４０で示される部材は、前記光学ベンチ１０と光路形成部材３０との間に位置し、少なくとも光路部分が開口されるように形成されたスペーサである。本実施例による光ピックアップは、前記光学ベンチ１０、光路形成部材３０および／または光路分離部材５０の形状を変更することによって、このスペーサ４０を用いない構造に形成されることもある。

本実施例の光ピックアップにおける光の進路を説明すれば、光学ベンチ１０に設けられた光源１５から出射された光は、傾斜ミラー面１３において反射された後、光路形成部材３０に入射する。入射した光は、第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３で順次に反射され、光路分離部材５０を通過し、集光部材７０によって集束されて光情報記録媒体１の情報記録面１ａに光スポットとして集束される。前記情報記録面１ａにおいて反射された光は、集光部材７０を通過して光路分離部材５０によってその進行方向が変更される。そして、この光は、第２反射ミラー面３３および第１反射ミラー面３１において順次に反射されて、光学ベンチ１０に設けられたメイン光検出器１７において受光される。メイン光検出器１７の検出信号から情報再生信号および／または誤差信号が得られる。

一方、前記光源１５から出射された光の一部は、反射ミラー３７で反射されてモニタリング光検出器１９において受光され、このモニタリング光検出器１９の受光信号は、光源１５の光出力を制御するために使われる。

一方、前記光源１５としてエッジ放出型の半導体レーザを使用する場合、この半導体レーザには、図３に示すように、水平方向の発散角（θ‖）と垂直方向の発散角（θ⊥）とが異なる楕円形のレーザビームが出射される。図３に示すように、半導体レーザを構成する半導体物質層の積層方向を垂直方向とする時、水平方向の発散角（θ‖）が垂直方向の発散角（θ⊥）より小さいため、水平方向のビーム径は、垂直方向のビーム径に比べて短いことがわかる。

レーザビームの整形前と整形後の光度分布を示した図４を参照して、通常、光学系は所定以上の光度（所望の最小光度以上の光度）を有するレーザビーム領域のみを有効光として使用するように構成される。
したがって、光学系で有効光量を大きくしようとすれば、水平方向のビーム径が垂直方向のビーム径と同じになるようにレーザビームを整形する必要がある。
すなわち、ビーム整形をしない場合には、光学系の有効口径が小径の水平方向のビーム径に合わせられるので、大径の垂直方向のビーム径の相当部分が遮断されるので、有効光量が減少して、光効率が低くなってしまう。

しかし、水平方向のビーム径と垂直方向のビーム径とが同じになるようにビーム整形をした後には、ほとんどの光が有効光として使用されるので、光効率が高くなる。図４では、ビーム整形が小径の水平方向のビーム径を垂直方向のビーム径（大径側）と同じになるようにビーム整形をする場合を示しているが、小径側にビーム整形をすることも可能である。
したがって、本発明による光ピックアップは、次に示す他の実施例のように、光源１５から出射された光を整形するためのビーム整形要素をさらに備えることが望ましい。なお、以下の他の実施例では、前記実施例と実質的に同一または類似した機能を有する構成要素は同じ参照符号で表し、反復する説明は省略する。

前記ビーム整形要素は、光源１５から進む光が、光路形成部材３０に入射される部位または光路形成部材３０の第１反射ミラー面３１に配置される第１レンズ要素と、光源１５から進む光が光路形成部材３０から出射される部位または光路形成部材３０の第２反射ミラー面３３に配置される第２レンズ要素と、を含んで構成される。

図５は、本発明の第２の実施例による光ピックアップの構成を概略的に示す斜視図であり、図６は、図５の光ピックアップでの光路を示す断面図である。
図５および図６は、前記した第１レンズ要素および第２レンズ要素として屈折型の第１シリンドリカルレンズ８１および第２シリンドリカルレンズ８３を備えた例を示す図面である。前記第１シリンドリカルレンズ８１は、光源１５から進む光が光路形成部材３０に入射する部位に配置される。前記第２シリンドリカルレンズ８３は、光源１５から進む光が光路形成部材３０から出射する部位に配置される。

図５および図６に示すように、第１シリンドリカルレンズ８１および第２シリンドリカルレンズ８３を光路上に配置すれば、光源１５から出射されたレーザビームの形状が整形されて、光効率を高めることができる。
図５および図６では、第１シリンドリカルレンズ８１および第２シリンドリカルレンズ８３が互いに直交する方向に曲率を有すると図示したが、第１シリンドリカルレンズ８１および第２シリンドリカルレンズ８３は多様に変形することができる。例えば、第１シリンドリカルレンズ８１および第２シリンドリカルレンズ８３は、同じ方向に曲率を有し、２つのシリンドリカルレンズのうち何れか一つは負の曲率、他の一つは正の曲率を有する形態とすることもできる。

一方、図５および図６に示したように、第２シリンドリカルレンズ８３、すなわち、第２レンズ要素を光路形成部材３０と光路分離部材５０との間に配置する場合、光情報記録媒体１の情報記録面１ａから反射され、対物レンズ７１および光路分離部材５０を経由して戻る光は、第２レンズ要素である第２シリンドリカルレンズ８３を再び経由するので、歪曲する恐れがある。
このため、本発明による光ピックアップは、歪曲の発生時にこれを補正するように、図７に示す第３の実施例のように、対物レンズ７１および光路分離部材５０を通過し、第２レンズ要素を経由して戻る光路上に補正用レンズ要素８５をさらに備える構成とすることもできる。図７および以下に示す実施例では、補正用レンズ要素８５が屈折型レンズの例を示すが、この補正用レンズ要素８５は回折型レンズを用いることも可能である。

一方、前記第１シリンドリカルレンズ８１および第２シリンドリカルレンズ８３の代りに、図８に示す第４の実施例のように、前記第１レンズ要素としては光路形成部材３０の第１反射ミラー面３１に設けられた第１シリンドリカル反射ミラー８１’を備え、第２レンズ要素としては光路形成部材３０の第２反射ミラー面３３に設けられた第２シリンドリカル反射ミラー８３’を備えることもある。
このとき、第１シリンドリカル反射ミラー８１’および第２シリンドリカル反射ミラー８３’はそれぞれ前記第１シリンドリカルレンズ８１および第２シリンドリカルレンズ８３として機能するように形成されている。
前記した第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３を反射コーティングによって形成する場合、反射コーティングは、第１シリンドリカル反射ミラー８１’および第２シリンドリカル反射ミラー８３’の形状を透明ブロックの外面に設けた後に行われる。

一方、図５ないし図８には、第１レンズ要素および第２レンズ要素としてシリンドリカルレンズまたはシリンドリカルレンズと同じ機能を行うシリンドリカル反射ミラーを備える実施例を示したが、図９および図１０には、これに代えて、第１レンズ要素および第２レンズ要素としてシリンドリカルレンズとして機能する回折型レンズまたはシリンドリカル反射ミラーとして機能する反射回折型レンズを備える実施例を示している。

図９は、第１レンズ要素として光学ベンチ１０と光路形成部材３０との間に位置するように光路形成部材３０の入／出射面３５に設けられた第１回折型レンズ１８１を備え、第２レンズ要素として光路形成部材３０と光路分離部材５０との間に位置するように光路形成部材３０の入／出射面３５に設けられた第２回折型レンズ１８３を備える第５の実施例を示している。
また、図１０は、第１レンズ要素として光路形成部材３０の第１反射ミラー面３１に設けられた第１反射回折型レンズ１８１’を備え、第２レンズ要素として光路形成部材３０の第２反射ミラー面３３に設けられた第２反射回折型レンズ１８３’を備える第６の実施例を示している。
以上の実施例では、前記第１レンズ要素および第２レンズ要素が同じ種類であると説明および図示したが、第１レンズ要素および第２レンズ要素は異なる種類を使用することもできる。

一方、本発明による光ピックアップは、図１１に示した第７の実施例のように、回折光学素子５１を有する光路分離部材５０の代りに偏光選択性光路分離部材１５０を用いることもできる。
偏光選択性光路分離部材１５０は、図１２に示すように、入射光を偏光によって選択的に直進透過または回折透過させる偏光回折素子１５１、すなわち、偏光ホログラム素子と、入射光の偏光させる１／４波長板１５３とを含む。
光源１５として使われる半導体レーザは、直線偏光された成分が優勢なレーザ光を出射する。したがって、半導体レーザではおおむねｓ偏光またはｐ偏光されたレーザ光が出射される。

したがって、光源１５から出射されて入射する直線偏光されたレーザ光は、直進透過させるように偏光回折素子１５１を構成することで、偏光回折素子１５１を直進透過した光は１／４波長板１５３を経由しつつ円偏光の光になり、この円偏光の光は、光情報記録媒体１から反射されつつ直交する他の円偏光の光になる。この他の円偏光の光は、１／４波長板１５３を経由しつつ他の直線偏光の光になり、偏光回折素子１５１によって回折される。
したがって、光情報記録媒体１側に進む光と光情報記録媒体１から反射されて進む光の経路を偏光選択性光路分離部材１５０によって分離することができる。
図１１は、図５に示した光ピックアップに光路分離部材５０の代りに偏光選択性光路分離部材１５０を適用した実施例を示すが、それ以外にも、前記した他の実施例にも適用可能である。

一方、前記のように偏光選択性光路分離部材１５０を備える場合には、光情報記録媒体１側に進む光と光情報記録媒体１から反射されて戻る光の偏光が互いに直交するので、図１３に示す第８の実施例のように、第２レンズ要素として偏光回折型レンズ２８３を備えることもできる。
このとき、偏光回折型レンズ２８３は、集光部材７０側に進む光に対してはシリンドリカルレンズとして機能し、光情報記録媒体１から反射され、偏光選択性光路分離部材１５０を経由して進む光に対しては回折レンズとして機能しないように設けられる。

図１３に示した実施例では、偏光回折型レンズ２８３が光路形成部材３０の入／出射面３５に設けられた透過型である場合を示しているが、この偏光回折型レンズ２８３は、光路形成部材３０の第２反射ミラー面３３に設けられた反射型とすることもできる。一方、図１３では、第１レンズ要素として第１回折型レンズ１８１を備えた場合を示しているが、その代りに屈折型シリンドリカルレンズ、シリンドリカル反射ミラー、反射回折型レンズのうち何れか一つを用いることもできる。
図１３のように、第２レンズ要素として偏光回折型レンズ２８３を備える場合には、光情報記録媒体１から反射されて戻る光が偏光回折型レンズ２８３をそのまま通過して歪曲が発生しないので、図７などに示した歪曲補正用補正レンズ要素８５はなくてもよい。

以上、本発明による光ピックアップの多様な実施例を、図面を参照しつつ説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で多様に変形および均等な他の実施例が実施可能である。

次に、前記のような本発明による光ピックアップの製造過程を、ビーム整形要素を備える場合を例として説明する。
まず、光学ベンチ１０は、次のような過程を通じて形成することができる。図１４に示すように、シリコンウェーハ２００にエッチング工程を適用して、傾斜面が形成された載置溝およびその載置溝の底部から突出したマウント１１を形成する工程を行い、載置溝に光源１５およびメイン光検出器１７を配置する工程を通じて光学ベンチ１０を製作する。傾斜ミラー面１３は、前記傾斜面に反射コーティングをして得られる。モニタリング光検出器１９は、傾斜面の上面に配置される。
実際の量産のための製造工程では、図１４に示したように、シリコンウェーハ２００に光学ベンチ１０のアレイを形成し、これをダイシングして得られた光学ベンチ１０を各光ピックアップに使用する。

前記光路形成部材３０は、次のような過程を通じて形成することができる。
図１５Ａを参照して、例えば、ガラスまたはポリマー材質などからなる透明材質ウェーハ３００の一面に、例えば、レンズであるビーム整形要素３１０を加工または付着する。そして、モニタリングのために前記透明材質ウェーハ３００の一面には反射ミラー（図示せず）をコーティング形成する。
このように、透明材質ウェーハ３００の一面にビーム整形要素を形成した後、透明材質ウェーハ３００の反対面に、図１５Ｂに示したように、グラインディングとポリシングとを利用したミラー面の加工工程を通じてミラー面を形成させ、このミラー面に、図１５Ｃに示したように、例えば、スパッタリングを利用した反射膜コーティング工程を行って、第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３を有する光路形成部材３０のアレイを製作する。
ミラー面の加工工程を通じてミラー面を形成するとき、ミラー面が内部全反射条件を満足させる傾斜角を有するように形成する場合には、反射膜をコーティングする工程を省略することもできる。

図１５Ａないし図１５Ｃに示したように、光路形成部材３０は、ウエハスケールアレイとして製造することができる。この光路形成部材３０のアレイをダイシングして各光ピックアップに使用する。
前記のように製造された光路形成部材３０は、一面に一対のアナモーフィックレンズが形成されたアナモーフィックミラーブロックとなる。
ここで、光路形成部材３０を構成する透明ブロックの傾いた外面、すなわち、第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３にビーム整形要素を備える場合には、透明材質ウェーハ３００に、ミラー面加工工程を通じて傾いたミラー面を形成させ、この傾いたミラー面にビーム整形要素、すなわち、レンズを付着した後に反射膜コーティング工程を行う。また、透明ブロックの外面をビーム整形の可能なレンズを有するように加工してビーム整形要素を透明ブロックと単一体に形成することもできる。

ビーム整形要素として回折型レンズを使用する場合には、透明材質ウェーハ３００の一面に回折型レンズをパターニングして形成するか、または回折型レンズを付着した後にミラー面の加工工程を行う。また、光路形成部材３０を構成する透明ブロックの傾いた外面、すなわち、第１反射ミラー面３１および第２反射ミラー面３３にビーム整形要素である反射回折型レンズを備える場合には、透明材質ウェーハ３００にミラー面の加工工程を通じて傾いたミラー面を形成させ、この傾いたミラー面にビーム整形要素、すなわち、反射回折型レンズを付着する。

図１６は、対物レンズ７１を含む集光部材７０が、アレイ状に形成されたウェーハ７００の断面を示す。図１７は、光路分離部材５０として使われる回折光学素子５１がアレイ状に形成されたウェーハ５００の断面を示す。光路分離部材として偏光選択性光路分離部材１５０を備える場合には、この偏光選択性光路分離部材１５０をウェーハスケールアレイより形成すればよい。図１８は、集光部材７０がアレイ状に形成されたウェーハ７００と光路分離部材５０がアレイ状に形成されたウェーハ５００とを互いにボンディングした状態を示す。
２つのウェーハ７００，５００を互いにボンディングした状態でダイシングすれば、光路分離部材５０と集光部材７０との接合体が得られ、この接合体を各光ピックアップに使用する。

ここで、ウェーハ７００，５００に形成された集光部材７０のアレイおよび光路分離部材５０のアレイをそれぞれダイシングし、分割された集光部材７０と光路分離部材５０とを互いに接合して接合体を形成することも可能である。
前記のように製造された光路形成部材３０に光学ベンチ１０および集光部材７０と光路分離部材５０との接合体を接合してパッケージングすることによって本発明による光ピックアップが完成される。

以上の本発明にかかる光ピックアップの製造工程は、半導体工程を直接的に利用するか、またはそれを応用したものであって、本発明による光ピックアップは、半導体工程技術を利用して集積することができる。
以上の光ピックアップの製造工程は、具体的な一実施例に過ぎず、本発明の範囲内で、その製造工程を多様に変化させた実施例が実施可能である。

図１９は、本発明による光ピックアップを採用した光記録および／または再生装置の構成を概略的に示す図面である。
図１９を参照すれば、光記録および／または再生装置は、例えば、光情報記録媒体１である光ディスクを回転させるスピンドルモータ４５５を含む回転装置と、前記光情報記録媒体１の半径方向に移動可能に設置されて光情報記録媒体１に記録された情報の再生および／記録する光ピックアップ４００と、前記回転装置および光ピックアップ４００を駆動するための駆動部４５７と、前記駆動部４５７を制御して光ピックアップ４５０のフォーカスおよびトラッキングサーボを制御する制御部４５９とを含む。ここで、４５２はターンテーブル、４５３は光情報記録媒体１をチャッキングするためのクランプを示す。
前記光ピックアップ４００としては、前記した本発明の実施例による光ピックアップのうち何れか一つを備える。

光情報記録媒体１から反射された光は、光ピックアップ４００に設けられたメイン光検出器１７を通じて光電変換されて電気的信号に変わって検出され、この電気的信号は駆動部４５７を通じて制御部４５９に入力される。前記駆動部４５７は、スピンドルモータ４５５の回転速度を制御し、入力された信号を増幅させ、光ピックアップ４００を駆動する。前記制御部４５９は、駆動部４５７から入力された信号に基づいて調節されたフォーカスサーボおよびトラッキングサーボ命令を、再び駆動部４５７に送り、光ピックアップ４００のフォーカシングおよびトラッキングサーボ動作を具現する。

以上、本発明を添付した図面に示した各実施例を参考として詳細に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形および均等な他の実施例を実施可能である。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決定されなければならない。

本発明による光ピックアップを採用した光記録および／または再生装置は、例えば、ＰＤＡ、携帯電話、デジタルカメラ、携帯用ディスクプレーヤ、カムコーダなどのような携帯用端末機に適用可能である。

本発明の第１の実施例による光ピックアップの構成を概略的に示す斜視図である。 図１の光ピックアップにおける光路を示す断面図である。 半導体レーザから出射されるレーザビームの形態を示す図面である。 図３の半導体レーザから出射されるレーザビームの整形前と整形後との光度分布を示す図面である。 本発明の第２の実施例による光ピックアップの構成を概略的に示す斜視図である。 図５の光ピックアップにおける光路を示す断面図である。 本発明の第３の実施例による光ピックアップを概略的に示す断面図である。 本発明の第４の実施例による光ピックアップを概略的に示す断面図である。 本発明の第５の実施例による光ピックアップを概略的に示す断面図である。 本発明の第６の実施例による光ピックアップを概略的に示す断面図である。 本発明の第７の実施例による光ピックアップを概略的に示す断面図である。 図１１の光ピックアップの光路分離部材における偏光による選択的な回折を説明するための図面である。 本発明の第８の実施例による光ピックアップを概略的に示す断面図である。 シリコンウェーハに形成された光学ベンチアレイを概略的に示す図面である。 光路形成部材の製造過程を概略的に示す図面である。 光路形成部材の製造過程を概略的に示す図面である。 光路形成部材の製造過程を概略的に示す図面である。 対物レンズを含む集光部材がアレイ状に形成されたウェーハの断面を示す図面である。 光路分離部材として使われる回折光学素子がアレイ状に形成されたウェーハの断面を示す図面である。 集光部材がアレイ状に形成されたウェーハと光路分離部材がアレイに形成されたウェーハとをボンディングした状態を示す図面である。 光ピックアップを採用した光記録および／または再生装置の構成を概略的に示す図面である。

符号の説明

１ 光情報記録媒体
１０ 光学ベンチ
１１ マウント
１３ 傾斜ミラー面
１５ 光源
１７ メイン光検出器
１９ モニタリング光検出器
３０ 光路形成部材
３１ 第１反射ミラー面
３３ 第２反射ミラー面
３５ 光入／出射面
３７ 反射ミラー
４０ スペーサ
５０ 光路分離部材
５１ 回折光学素子
７０ 集光部材
７１ 対物レンズ
８１ 第１シリンドリカルレンズ
８３ 第２シリンドリカルレンズ

Claims (12)

1. 光源と、
   前記光源が設置される光学ベンチと、
   前記光源から出射された光を集束して、光情報記録媒体に光スポットを生成する対物レンズを備える集光部材と、
   光入／出射面に前記光学ベンチおよび前記集光部材が配置され、前記光源から出射された光を、反射過程を通じて前記対物レンズ側に導く光路形成部材と、を含み、
   前記光路形成部材は、光路を形成するように第１反射ミラー面および第２反射ミラー面を、両側の外面に備える透明ブロック構造であり、
   前記光情報記録媒体から反射された光を受光して再生信号および／または誤差信号を検出するメイン光検出器と、
   前記光情報記録媒体に向かう光と前記光情報記録媒体から反射された光との光路を分離する光路分離部材とをさらに含み、
   前記メイン光検出器は、前記光学ベンチに設けられ、
   前記光路分離部材は、前記集光部材と前記光路形成部材との間に配置され、
   前記光源から出射された光を整形するビーム整形要素をさらに備え、
   前記ビーム整形要素は、
   前記光源から進む光が前記光路形成部材に入射される部位および前記第１反射ミラー面のうち何れか１箇所に配置された第１レンズ要素と、
   前記光源から進む光が前記光路形成部材から出射される部位および前記第２反射ミラー面のうち何れか１箇所に配置された第２レンズ要素とを含み、
   前記光情報記録媒体から反射され、前記第２レンズ要素を経由して進む光の歪曲を補正する第３レンズ要素をさらに備えること、
   を特徴とする光ピックアップ。
2. 光源と、
   前記光源が設置される光学ベンチと、
   前記光源から出射された光を集束して、光情報記録媒体に光スポットを生成する対物レンズを備える集光部材と、
   光入／出射面に前記光学ベンチおよび前記集光部材が配置され、前記光源から出射された光を、反射過程を通じて前記対物レンズ側に導く光路形成部材と、を含み、
   前記光路形成部材は、光路を形成するように第１反射ミラー面および第２反射ミラー面を、両側の外面に備える透明ブロック構造であり、
   前記光情報記録媒体から反射された光を受光して再生信号および／または誤差信号を検出するメイン光検出器と、
   前記光情報記録媒体に向かう光と前記光情報記録媒体から反射された光との光路を分離する光路分離部材とをさらに含み、
   前記メイン光検出器は、前記光学ベンチに設けられ、
   前記光路分離部材は、前記集光部材と前記光路形成部材との間に配置され、
   前記光源から出射された光を整形するビーム整形要素をさらに備え、
   前記ビーム整形要素は、
   前記光源から進む光が前記光路形成部材に入射される部位及び前記第１反射ミラー面のうち何れか１箇所に形成された第４レンズ要素と、
   前記光源から進む光が前記光路形成部材から出射される部位に形成された偏光回折型レンズと、
   を含むこと、
   を特徴とする光ピックアップ。
3. 前記偏光回折型レンズは、前記集光部材側に進む光に対してシリンドリカルレンズとして機能すること、
   を特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
4. 前記光路形成部材は、前記第１反射ミラー面および前記第２反射ミラー面のうち少なくとも１つの反射ミラー面が傾いて形成されたこと、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ。
5. 前記第１反射ミラー面および前記第２反射ミラー面のうち少なくとも１つの反射ミラー面は、前記光路形成部材の外面を反射コーティングして得られること、
   を特徴とする請求項１、請求項２および請求項４のいずれか一項に記載の光ピックアップ。
6. 前記光路形成部材は、前記第１反射ミラー面および前記第２反射ミラー面のうち少なくとも１つの反射ミラー面が入射光を内部全反射させる面となるように形成されること、
   を特徴とする請求項１、請求項２および請求項４のいずれか一項に記載の光ピックアップ。
7. 前記レンズ要素は、屈折型シリンドリカルレンズ、シリンドリカルレンズとして機能する回折型レンズ、シリンドリカル反射ミラー、シリンドリカル反射ミラーとして機能する反射回折型レンズのうち何れか一つであること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ。
8. 前記光学ベンチは、
   前記光源が設置されるマウントと、
   前記光源から出射された光を反射させて前記光路形成部材側に導く傾斜ミラー面とを備えること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ。
9. 前記光路形成部材に配置され、前記光源から出射されて光路形成部材に進む光の一部を反射させる第３反射ミラーと、
   前記光学ベンチに配置され、前記第３反射ミラーから反射された光を受光して前記光源の光出力をモニタリングするモニタリング光検出器とをさらに備えること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ。
10. 前記光路分離部材は、回折光学素子を含むこと、
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ。
11. 前記光路分離部材は、偏光回折素子と１／４波長板とを含むこと、
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ。
12. 前記光路分離部材は、前記集光部材と一体に形成されたこと、
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ。

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