JP4784410B2 - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光ディスク装置で用いられる光ピックアップに適用して好適なものである。
従来、光ディスク装置で用いられる光ピックアップのレーザ光源として、レーザダイオードが広く用いられている。レーザダイオードは小型かつ低消費電力であり、当該レーザダイオードを用いることにより光ピックアップを小型化することができるなど数々の利点を有している。
ここで、レーザダイオードから出射されるレーザ光は楕円形の光束(ファーフィールドパターン)を形成し、これにより当該レーザ光を対物レンズで収束してなるスポットも楕円形となる。このため、レーザダイオードを用いる光ピックアップでは、レーザダイオードをその光軸周りに所定角度回転させた状態で光ピックアップに取り付けることにより、スポットがトラックに対して所定角度回転した状態で照射して、トラックに対するスポット形状を最適化するようになされている。
一方、光ディスク装置で用いられる光ピックアップにおいて、レーザダイオードや立上プリズム等を例えばセラミックの成型品でなるパッケージに封止するとともに、ビームスプリッタや回折格子等を一体化した光学集積素子や受光素子を当該パッケージ上に組み付けるようにして構成された集積型の光ピックアップが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−248960公報
ところで近年ではレーザダイオードの小型化が進んでおり、従来からある金属パッケージに封止された円筒形のレーザダイオード以外にも、楕円筒形の金属パッケージに封止されたレーザダイオードや、レーザダイオードのチップを直接マウントに取り付けて使用するチップ型等の様々な形状のレーザダイオードが普及している。
ところが、このような非円筒形のレーザダイオードでは、トラックに対するスポット形状を最適化するために光軸周りに回転させて取り付けることが困難であるとともに、回転させて取り付けることによってレーザダイオード全体の高さが増大してしまい、光ピックアップを小型化する障害となる問題があった。
このため、図9に示すように、レーザダイオード1から立上プリズム2に至る光学系を、パッケージ3の取付面3A上において当該パッケージ3の長軸に対して斜めに取り付けることにより、立上ミラー2で反射されてパッケージ3から出射されるレーザ光の光束を回転させて、光ディスクのトラックに対するスポット形状を最適化することが考えられる。ところが、このような構成ではレーザダイオード1をその光軸周りに回転させて取り付ける必要はなくなるものの、パッケージ3の幅wが増大してしまい、これにより光ピックアップ全体が大型化してしまうという問題がある。
このようなパッケージ幅wの増大を回避するためには、図10に示すように、レーザダイオード1から出射されたレーザ光を中継ミラー4で一旦反射して立上プリズム2に導くようにすることが考えられるが、この場合、光ピックアップを構成する部品点数が増加してしまうとともに、光ピックアップの組立誤差が発生しやすくなるという問題があった。
また図11に示すように、立上プリズム2としてダハプリズムを用いることで、図10に示した中継ミラー4の機能を立上プリズム2に持たせて部品点数の増加を防ぐことが考えられるが、ダハプリズムはその反射面構成が複雑であり、量産性が悪いなどの問題を有している。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型かつ簡易な構成で、トラックに対するスポット形状を最適化し得る光ピックアップ装置及びこれを用いた光ディスク装置を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明の光ピックアップにおいては、レーザ光を出射する発光素子と、発光素子から出射されたレーザ光を入射面に対して直角に入射させ、出射面から出射するプリズムと、プリズムから出射されたレーザ光を集光して光ディスクの記録面に照射する対物レンズとを設け、プリズムは、入射面に対して斜めかつ出射面に対して直角でなり、当該入射面を介して入射したレーザ光を反射する第1の反射面と、第1の反射面と平行でなり、当該第1の反射面で反射されたレーザ光を反射することにより、入射面に入射したレーザ光の光軸を並行移動させる第2の反射面と、入射面とのなす角及び出射面とのなす角がそれぞれ45°でなり、第2の反射面で反射されたレーザ光を、光軸の方向及び並行移動の移動方向に対して直角に反射して出射面から出射する第3の反射面とを具えるようにした。
レーザ光の光軸移動及び立ち上げを単一のプリズムで行うようにしたことにより、トラックに対するスポット形状を最適化するために発光素子の取り付け方向を回転させた場合でも、光ピックアップの幅寸法を小さく抑えることができる。
また本発明の光ディスク装置においては、レーザ光を出射する発光素子と、発光素子から出射されたレーザ光を入射面に対して直角に入射させ、出射面から出射するプリズムと、プリズムから出射されたレーザ光を集光して光ディスクの記録面に照射する対物レンズと、光ディスクから反射したレーザ光に基づく再生信号に対して所定の信号処理を施す信号処理部とを設け、プリズムは、入射面に対して斜めかつ出射面に対して直角でなり、当該入射面を介して入射したレーザ光を反射する第1の反射面と、第1の反射面と平行でなり、当該第1の反射面で反射されたレーザ光を反射することにより、入射面に入射したレーザ光の光軸を並行移動させる第2の反射面と、入射面とのなす角及び出射面とのなす角がそれぞれ45°でなり、第2の反射面で反射されたレーザ光を、光軸の方向及び並行移動の移動方向に対して直角に反射して出射面から出射する第3の反射面とを具えるようにした。
レーザ光の光軸移動及び立ち上げを単一のプリズムで行うようにしたことにより、トラックに対するスポット形状を最適化するために発光素子の取り付け方向を回転させた場合でも、光ピックアップの幅寸法を小さく抑えることができる。
本発明によれば、レーザ光の光軸移動及び立ち上げを単一のプリズムで行うようにしたことにより、トラックに対するスポット形状を最適化するために光ピックアップに対する発光素子の取り付け方向を回転させた場合でも、当該光ピックアップの幅寸法を小さく抑えることができ、かくして、小型かつ簡易な構成で、トラックに対するスポット形状を最適化し得る光ピックアップ装置及びこれを用いた光ディスク装置を実現することができる。
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
(1)光ディスク装置の全体構成
図1は全体として光ディスク装置10を示し、制御部11が全体を統括制御するようになされている。制御部11はモータ12を制御して光ディスク13を回転駆動するとともに、光ピックアップ15を制御して光ディスク13にレーザ光を照射する。光ピックアップ15は光ディスク13で反射されたレーザ光を検出して再生信号を生成し、これを信号処理部14に供給する。信号処理部14は再生信号に対して所定の信号処理を施した後外部に出力する。
(2)光ピックアップの構成
図2は、本発明を適用した光ピックアップ15の構成を示し、光学集積素子20、コリメータレンズ21、1/4波長板22、及び対物レンズ23が、例えばアルミダイキャスト成型品でなる図示しない光ピックアップベース(以下、これをOPベースと呼ぶ)にマウントされて構成されている。
光学集積素子20は、保持手段としてのパッケージ27に対して各種光学部品が組み付けられて構成されている。すなわち、下方に開口した箱状でなるパッケージ27には、その内部上方の取付面27Aに対してレーザダイオード25及び立上プリズム26が取り付けられており、さらに当該パッケージ27の開口部にリッド27Bを取り付けることにより、パッケージ27の内部にレーザダイオード25及び立上プリズム26が封止される。
またパッケージ27の上面には、光ディスク13で反射された反射レーザ光から再生信号や各種サーボエラー信号を得るための受光素子28が取り付けられているとともに、回折格子29Aやホログラム29Bを有するモールド複合素子29がスペーサ30を介して取り付けられ、さらにモールド複合素子29の上面には、複数個のプリズムを組み合わせて構成された積層プリズム31が取り付けられている。
光学集積素子20は、レーザダイオード25から出射されたレーザ光を立上プリズム26によって上方へ折り曲げ、出射孔27C及びモールド複合素子29を介して積層プリズム31のPBS(偏光ビームスプリッタ)31Aに入射させる。
このPBS31Aは、立上プリズム26を介して入射してきたレーザ光をその偏光方向に基づいて透過し、出射レーザ光としてコリメータレンズ21に入射させる。
コリメータレンズ21は、PBS31Aを透過してきた出射レーザ光を発散光から平行光へと変換し、さらに1/4波長板22によって直線偏光から円偏光へと変換して対物レンズ23に入射する。対物レンズ23は出射レーザ光を集光して光ディスク13の記録層に照射する。
また対物レンズ23は、出射レーザ光が光ディスク13で照射されてなる反射レーザ光を集光し、さらに1/4波長板22によって出射レーザ光とは偏光方向が90°異なる直線偏光へと変換してコリメータレンズ21に入射させる。コリメータレンズ21は、反射レーザ光を平行光から収束光へと変換して積層プリズム31へと入射させる。
積層プリズム31のPBS31Aは、反射レーザ光を90°反射して全反射ミラー31Bに入射させる。全反射ミラー31Bは、PBS21Aからの反射レーザ光を90°反射し、モールド複合素子29のホログラム29Bを介して受光素子28に入射させる。そして受光素子28は、受光した反射レーザ光の光量に基づいて各種検出信号を生成し、これらを光ディスク装置1の信号処理部14(図1)に供給する。
(3)本発明による立上プリズムとレーザダイオードの配置
次に、本発明による立上プリズム26を用いたパッケージ27内の素子配置について詳細に説明する。
図3はパッケージ27を下方から見た状態を示し、取付面27Aの中央に開口された出射孔27Cを覆うようにして立上プリズム26が取り付けられているとともに、当該立上プリズム26の側方(パッケージ27の長手方向側)にレーザダイオード25が取り付けられている。
図4は本発明の立上プリズム26を示し、長手方向の断面が直角二等辺三角形でなる長い直角プリズム100を、その長手方向に所定の角度α(ここではα=40°)傾けて並行に切断することにより形成される。
この立上プリズム26は、長方形でなる入射面26Aと、直角三角形でなり入射面26Aに対し稜26abを介して接する第1反射面26Bと、当該第1反射面26Bと合同かつ平行な直角三角形でなり入射面26Aに対し稜26acを介して接する第2反射面26Cと、平行四辺形でなり入射面26A、第1反射面26B及び第2反射面26Cに対しそれぞれ稜26ad、26bd及び26cdを介して接する第3の反射面としての立上反射面26Dと、一方の対角がα=40°の平行四辺形でなり入射面26A、第1反射面26B、第2反射面26C及び立上反射面26Dに対しそれぞれ稜26ae、26be、26ce及び26deを介して接する出射面26Eとを有する変形三角プリズムである。
この立上プリズム26における入射面26Aと第1反射面26Bとのなす角(すなわち稜26ab)はα=40°であり、当該第1反射面26Bと第2反射面26Cとは上述したように平行である。
また、立上プリズム26における入射面26Aと出射面26Eとのなす角、第1反射面26Bと出射面26Eとのなす角、及び第2反射面26Cと出射面26Eとのなす角(すなわち稜26ae、26be及び26ceの頂角)はいずれも直角(90°)である。
さらに、立上プリズム26における入射面26Aと立上反射面26Dとのなす角、及び立上反射面26Dと出射面26Eとのなす角(すなわち稜26ad及び26deの頂角)はいずれも45°である。
この立上プリズム26は、その出射面26Eを上方に向けた状態で、当該出射面26Eをパッケージ27の取付面27Aにおける出射孔27Cを覆うようにして取り付けられている。またレーザダイオード25は、そのレーザ光出射面が立上プリズム26の入射面26に対向するようにして、パッケージ27の取付面27Aに取り付けられている。
これによりレーザダイオード25は、レーザ光の出射光軸がパッケージ27の長手方向に対して設置回転角β=90°−α=50°だけ回転して取り付られ、対物レンズ23(図2)で集光されたレーザ光のスポットを光ディスクのトラックに対してこの設置回転角βだけ回転した状態で照射することで、トラックに対するスポット形状を最適化するようになされている。
図5及び図6に示すように、レーザダイオード25から出射されたレーザ光Lは、立上プリズム26の入射面26に対して直角に入射する。入射面26はレーザ光Lをその入射角に応じてそのまま透過して、第1反射面26Bに対して斜めに入射させる(光路L1)。
立上プリズム26の第1反射面26Bは、入射したレーザ光Lを反射し、第2反射面26Cに対して斜めに入射させる(光路L2)。立上プリズム26の第2反射面26Cは、入射したレーザ光Lを反射して立上反射面26Dに入射させる(光路L3)。
ここで、上述したように入射面26A、第1反射面26B及び第2反射面26Cは何れも出射面26Eに対して直角であり、またレーザ光Lは入射面26に対して直角に入射することから、立上プリズム26の内部におけるレーザ光Lの光路L1〜L3は、出射面26Eと平行な平面内に位置する。そして、第1反射面26Bと第2反射面26Cとは並行であることから光路L1及びL3は平行であり、その光路間隔Dは、第1反射面26Bと第2反射面26Cとの間隔を面間隔tとすると、次式で表される。
D=t/sinα (0°<α<90°) ……(1)
従って立上プリズム26は、入射面26に対して直角に入射したレーザ光Lを、出射面26Eと平行な平面内において光路間隔Dだけ第2反射面26C側にシフトして、立上反射面26Dに入射させる。
そして、上述したように立上反射面26Dと入射面26とのなす角は45°であることから、レーザ光Lは当該立上反射面26Dに対して45°の入射角で入射し、これにより立上反射面26Dはレーザ光Lを上方に直角に反射して、出射面26Eに対して直角に入射させる(光路L4)。立上プリズム26の出射面26Eは、レーザ光Lをその入射角に応じてそのまま透過し、取付面27Aの出射孔27Cを介して上方に出射する。
ここで図3に示したように、レーザダイオード25は、パッケージ27における幅方向のほぼ中心に、その出射光軸を当該パッケージ27の長手方向に対して設置回転角βだけ回転させて取り付けられている。このためレーザダイオード25は、レーザ光をパッケージ27における幅方向のほぼ中心から外方に向けて出射することになる。また立上プリズム26は、その入射面26Aがレーザダイオード25のレーザ光出射面と対向するよう配置されていることから、当該入射面26Aに対して角度αを有する第1反射面26B及び第2反射面26Cは、いずれもパッケージ27の長手方向に対して平行となる。
図5(B)に示したように立上プリズム26は、入射したレーザ光Lを光路間隔Dだけ横方向にシフトして立上反射面26Dに入射させた後、当該立上反射面26Dで上方へと反射して出射する。すなわち立上プリズム26は、レーザダイオード25からパッケージ27の外方に向けて出射されたレーザ光Lを、パッケージ27の幅中心方向にシフトさせた後、当該パッケージ27の中央に設けられた出射孔27Cの下方において立上反射面26Dによってレーザ光Lを反射して上方に立ち上げる。
このように光ピックアップ15は、レーザ光Lを横方向にシフトした後立ち上げる本発明の立上プリズム26を用いたことにより、トラックに対するスポット形状を最適化するためにレーザダイオード25を回転配置したにもかかわらず、当該レーザダイオード25をパッケージ27における幅方向のほぼ中心に配置することができ、これにより当該パッケージ27の幅寸法を従来に比して大幅に削減することができる。
これに加えて光ピックアップ15は、図3に示したように、レーザダイオード25を保持してパッケージ27に固定するためのサブマウント25Aをパッケージ27における幅方向の中心に配置するとともに、立上プリズム26内におけるレーザ光Lの光路位置に応じて、レーザダイオード25をサブマウント25Aに対してシフトして取り付けるようにしたことにより、レーザダイオード25に比べて外形寸法の大きなサブマウント25Aをパッケージ27の幅方向中心に配置して、当該パッケージ27の幅寸法を極限まで削減することができる。
さらに、立上プリズム26の第1反射面26B及び第2反射面26Cはパッケージ27の長手方向と平行となることから、レーザダイオード25とともに立上プリズム26を回転配置したにもかかわらず、パッケージ27の幅寸法が増大することを回避できる。
(4)動作及び効果
以上の構成において、この光ピックアップ15では、トラックに対するスポット形状を最適化するため、レーザダイオード25の出射光軸をパッケージ27の長手方向に対して設置回転角βだけ回転させて配置するとともに、当該レーザダイオード25からパッケージ27の外方に向けて出射されるレーザ光Lを、立上プリズム26によってその光軸を幅方向にシフトさせた後上方に立ち上げるようにしたことにより、スポット形状最適化のためにレーザダイオード25を回転配置したにもかかわらず、当該レーザダイオード25をパッケージ27における幅方向のほぼ中心に配置することができ、これにより当該パッケージ27の幅寸法を従来に比して大幅に削減して、光ピックアップ15の幅寸法を削減することができる。
また、立上プリズム26単体でレーザ光の光軸シフト及び立ち上げを行い得ることから、図10に示したような中継ミラー4を別途設ける必要が無く、従って光ピックアップ15の部品点数を増加させることなく、光ピックアップ15の幅寸法を削減することができる。
これに加えて立上プリズム26は、長い直角プリズムを、その長手方向に角度αだけ傾けて並行に切断して第1反射面26B及び第2反射面26Cを形成することにより製造できるため、従来この種の用途に用いられるダハプリズム等の各種プリズムに比べ、簡易な工程で高精度に製造することができ、これにより光ピックアップ15全体の構成を簡素化することができる。
また立上プリズム26は、出射面26Eをパッケージ27に対する取付基準面として用いることができるとともに、入射面26Aをレーザダイオード25の取付基準面として用いることができ、これにより光ピックアップ15を組み立てる際の組立誤差を抑制することができる。
以上の構成によれば、小型かつ簡易な構成で、トラックに対するスポット形状を最適化し得る光ピックアップを実現することができる。
(5)他の実施の形態
なお、上述の実施の形態においては、第1反射面26B、第2反射面26C及び立上反射面26Dのいずれについても、レーザ光を内面全反射するように立上プリズム26を形成したが、本発明はこれに限らず、第1反射面26B、第2反射面26C及び立上反射面26Dの一つ又は複数に対して屈折率の異なる硝材や光学プラスチック等の光学材料を貼り合わせ、この貼り合わせ面でレーザ光を反射するようにしてもよい。
すなわち図7(A)は、第1反射面26B及び第2反射面26Cにそれぞれ第1反射硝材26B1及び第2反射硝材26C1を貼り合わせて形成した立上プリズム26を示す。また図7(B)は、立上反射面26Dに立上反射硝材26D1を貼り合わせて形成した立上プリズム26を示す。さらに図7(C)は、第1反射面26B、第2反射面26C及び立上反射面26Dにそれぞれ第1反射硝材26B1、第2反射硝材26C1及び立上反射硝材26D1を貼り合わせて形成した立上プリズム26を示す。
これらの場合、反射面の膜設計が容易になるとともに、反射によるレーザ光の偏光の乱れを抑制することができる。この偏光乱れの抑制効果は、立上プリズム26が発散光路中に配置される場合に顕著となる。
また上述の実施の形態においては、直角プリズムを長手方向に対して角度α=40°傾けて切断して、平行な第1反射面26B及び第2反射面26Cを形成し、斜方体状の立上プリズム26を構成するようにしたが、本発明はこれに限らず、通過するレーザ光の妨げにならない範囲であれば、必要に応じて立上プリズム26の稜を研削して面を形成するようにしてもよい。例えば図8に示すように、立上プリズム26の稜26adを出射面26Eと平行に研削して頂面26Xを形成するようにすれば、立上プリズム26の高さすなわち出射面26Eに対して直角な厚みを削減して、ひいては光ピックアップ15全体を小型化することができる。また、この頂面26Xを取付面として立上プリズム26を位置決めすることもできる。
さらに上述の実施の形態においては、直角プリズムを長手方向に対して角度α=40°傾けて切断し、第1反射面26B及び第2反射面26Cと入射面26Aとのなす角が40°になるようにしたが、本発明はこれに限らず、トラックに対するスポットの角度によって定められるレーザダイオード25の配置回転角に応じて角度αを決定することができる。
本発明は、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、Blu−rayディスク等の各種光ディスク装置に適用できる。
光ディスク装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の光ピックアップの構成を示す略線図である。 立上プリズムとレーザダイオードの配置を示す略線図である。 立上プリズムの構成を示す略線的斜視図である。 立上プリズムの構成を示す略線図である。 立上プリズム内の光路を示す略線的斜視図である。 他の実施の形態の立上プリズムの構成を示す略線的斜視図である。 他の実施の形態の立上プリズムの構成を示す略線的斜視図である。 レーザダイオード及び立上プリズムの配置を示す略線図である。 レーザダイオード及び立上プリズムの配置を示す略線図である。 立上プリズムとしてダハプリズムを用いた場合の配置を示す略線図である。
符号の説明
1、25……レーザダイオード、2……立上プリズム、3、27……パッケージ、4……中継ミラー、10……光ディスク装置、11……制御部、12……モータ、13……光ディスク、14……再生処理部、15……光ピックアップ、20……光学集積素子、21……コリメータレンズ、22……1/4波長板、23……対物レンズ、26……立上プリズム、26A……入射面、26B……第1反射面、26C……第2反射面、26D……立上反射面、26E……出射面26E、28……受光素子、29……モールド複合素子、30……スペーサ、31……積層プリズム。

Claims (5)

  1. レーザ光を出射する発光素子と、
    上記発光素子から出射された上記レーザ光を入射面に対して直角に入射させ、出射面から出射するプリズムと、
    上記プリズムから出射された上記レーザ光を集光して光ディスクの記録面に照射する対物レンズと
    有し、
    上記プリズムは、
    上記入射面に対して斜めかつ上記出射面に対して直角でなり、当該入射面を介して入射した上記レーザ光を反射する第1の反射面と、上記第1の反射面と平行でなり、当該第1の反射面で反射された上記レーザ光を反射することにより、上記入射面に入射した上記レーザ光の光軸を並行移動させる第2の反射面と、上記入射面とのなす角及び上記出射面とのなす角がそれぞれ45°でなり、上記第2の反射面で反射された上記レーザ光を、上記光軸の方向及び上記並行移動の移動方向に対して直角に反射して上記出射面から出射する第3の反射面とを具える
    光ピックアップ。
  2. 上記プリズムの上記第1、第2及び第3の反射面のうちの1又は複数は、当該反射面に対して他の光学材が貼り合わされてなる貼合せ反射面である
    請求項1に記載の光ピックアップ。
  3. 上記発光素子は、
    その光軸が上記出射面から出射される上記レーザ光の光軸と垂直で、かつ、当該発光素子及び上記プリズムを保持する保持手段の長手方向に対して所定の角度を持つようにして当該保持手段に取り付けられている
    請求項1に記載の光ピックアップ。
  4. 上記発光素子を上記保持手段に取り付けるためのサブマウント及び上記プリズムは、上記保持手段の短手方向の略中心に取り付けられている
    請求項に記載の光ピックアップ。
  5. レーザ光を出射する発光素子と、
    上記発光素子から出射された上記レーザ光を入射面に対して直角に入射させ、出射面から出射するプリズムと、
    上記プリズムから出射された上記レーザ光を集光して光ディスクの記録面に照射する対物レンズと
    上記光ディスクから反射した上記レーザ光に基づく再生信号に対して所定の信号処理を施す信号処理部と
    有し、
    上記プリズムは、
    上記入射面に対して斜めかつ上記出射面に対して直角でなり、当該入射面を介して入射した上記レーザ光を反射する第1の反射面と、上記第1の反射面と平行でなり、当該第1の反射面で反射された上記レーザ光を反射することにより、上記入射面に入射した上記レーザ光の光軸を並行移動させる第2の反射面と、上記入射面とのなす角及び上記出射面とのなす角がそれぞれ45°でなり、上記第2の反射面で反射された上記レーザ光を、上記光軸の方向及び上記並行移動の移動方向に対して直角に反射して上記出射面から出射する第3の反射面とを具える
    光ディスク装置。
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