JPH04109435A - 光学式ピックアップ及び該ピックアップ用のビームスプリッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば光デイスク再生装置に適用して好適な
光学式ピックアップ及びこのピックアップ用のビームス
プリッタに関する。

［発明の概要］ 本発明は、例えば光デイスク再生装置に適用して好適な
光学式ピックアップにおいて、一面に回折格子が形成さ
れ他面がハーフミラ一面で且つ非点収差を発生するよう
に湾曲したビームスプリンタと、このビームスプリッタ
のその回折格子が形成された面側に配された発光素子と
、そのビームスプリッタのその湾曲したハーフミラ一面
側に配された受光素子と、そのビームスプリッタを透過
したその発光素子の光を光ディスクに集束させる集束光
学系とを有し、その発光素子の光をそのビームスプリ・
ンタの回折格子で分割してその光ディスクに照射し、そ
の光ディスクより反射されてくるその分割されたその発
光素子の光を夫々その受光素子に導（ことにより、部品
点数を減らずことができ且つビームスプリッタのミラー
精度を粗くできるようにしたものである。

また、本発明は光学式ピックアップ用のビームスプリッ
タにおいて、一面に回折格子が形成され他面がハーフミ
ラ一面で且つ非点収差を発生するように湾曲しているも
のであり、回折格子と通常ノヒームスブリフタとを兼用
できると共に、その回折格子形成面に発光素子を配しハ
ーフミラ一面に受光素子を配することにより、ビームス
プリッタのミラー精度を粗くできるようにしたものであ
る。

［従来の技術］ 光学式ビデオディスク再生装置、所謂コンパクトディス
ク再生装置及び光磁気ディスク記録再生装置等の光デイ
スク装置においては、情報信号を記録又は再生するだめ
の光学式ビックアンプが使用されている。

第７図は従来の光学式ピックアップの光学系を示し、こ
の第７図において、（２８）は半導体レーザ光源であり
、この半導体レーザ光源（２８）の出力光は回折格子（
２９）、板状のビームスプリンタ（３ｏ）コリメータレ
ンズ（３１）、光路を直角に変換するためのプリズム（
３２）及び対物レンズ（２４）を介して光ディスク（３
３）に導かれる。この光ディスク（３３）からの反射光
は入射時の光路を逆に進んでビームスプリッタ（３０）
に達する。

このビームスプリンタ（３０）に対して半導体レーザ光
源（２８）と略対称に受光基板（２７）が配され、光デ
ィスク（３３）からの反射光の内でこのビームスプリッ
タ（３０）を透過した光が凹レンズ（３４）等を介して
その受光１１（２７）に導がれる。そのビームスプリッ
タ（３０）は非点収差を発生する光学系としても兼用さ
れている。従って、その受光基板（２７）には例えば６
個の受光素子が配され、フォーカスサーボは非点収差法
で行われ、トラッキングは３スポツト法で行われる。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ しかしながら、従来の光学式ピックアップは部品点数が
多く構造が複雑である不都合がある。

また、従来の構成ではその半導体レーザ光源（２８）の
出力光をビームスプリッタ（３０）のハーフミラ一面で
反射させて対物レンズ（２４）側に導いているので、そ
のハーフミラ一面の面精度の２倍だけその反射光の波面
が歪む。この場合、そのハーフミラ一面に対する入射角
は略９０°であるため、垂直入射するときに比べて更に
１７倍だけその面精度の影響が大きくなる。従って、そ
の対物レンズ（２４）への半導体レーザ光源（２８）の
出力光の波面収差を所定の許容値以内に維持するには、
そのビームスプリッタ（３０）のハーフミラ一面の平面
度が極めて小さくなるように管理する必要があった。

本発明は斯かる点に鑑み、光学式ピックアップの部品点
数を減らして構造を簡略化すると共に、その光学式ピン
クアップに使用されるビームスプリッタのハーフミラ一
面の面精度を粗くできるようにすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明による光学式ピックアップは、例えば第１図に示
す如（、一面に回折格子が形成され他面がハーフミラ一
面で且つ非点収差を発生するように湾曲したビームスプ
リ・ンタ（３６）と、このビームスプリッタ（３６）の
その回折格子が形成された面側に配された発光素子（２
８）と、そのビームスプリッタ（３６）のその湾曲した
ハーフミラ一面側に配された受光素子（３５）と、その
ビームスプリッタを透過したその発光素子の光を光ディ
スク（３３）に集束させる集束光学系（２４，３１）と
を有し、その発光素子（２８）の光をそのビームスプリ
ッタ（３６）の回折格子で分割してその光ディスク（３
３）に照射し、その光ディスク（３３）より反射されて
くるその分割されたその発光素子（２８）の光を夫々そ
の受光素子（３５）に導（ようにしたものである。

また、本発明による光学式ピックアップ用のビームスブ
リ、り（３６）は、例えば第１図に示す如く、一面に回
折格子（３６ｂ）が形成され他面がハーフミラ一面（３
６ａ）で且つ非点収差を発生するように湾曲しているも
のである。

［作用］ 斯かる本発明の光学式ピックアップによれば、その発光
素子（２８）の光がそのビームスプリッタ（３６）の回
折格子で複数本に分割されるので例えば３スポツト法で
トラッキングサーボをかけることができる。また、その
ビームスプリッタ（３６）の他面は非点収差を発生する
ように湾曲しているので、非点収差法によりフォーカス
サーボをかけることができる。

また、その発光素子（２８）の光はそのビームスプリッ
タ（３６）を透過してその集束光学系（２４，３１）に
向かうのでそのビームスプリッタ（３６）のハーフミラ
一面の面精度は反射で使用するときの２倍以上粗くとも
よい。

また、本発明による光学式ピックアップ用のビームスプ
リッタ（３６）によれば、１個の部品で回折格子とハー
フミラ−とが兼用される。また、その回折格子（３６ｂ
）の形成面側に発光素子（２８）を配しそのハーフミラ
一面（３６ａ）側に受光素子（３５）を配して、そのビ
ームスプリンタ（３６）を透過したその発光素子（２８
）の光を光ディスクに集束する集束光学系を設けること
により、構造が簡略化され且つそのビームスプリッタ（
３６）のハーフミラ一面（３６ａ）の面精度が粗くとも
よい光学式ピックアップを構成することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例につき第１図〜第６図を参照し
て説明しよう。本例は光デイスク再生装置の光学式ピッ
クアップに本発明を適用したものであり、これら第１図
〜第６図において第７図に対応する部分には同一符号を
付す。

第６図は本例の光学式ピックアップを示し、この第６図
において、（１）はベース、（２）及び（３）は夫々そ
のベース（１）の側壁であり、これら側壁（２）及び（
３）の同軸上の貫通孔に夫々ブツシュ（４Ａ）及び（４
Ｂ）を装着し、これらブツシュ（４Ａ）及び（４Ｂ）に
光ディスクの半径方向に延びる案内軸（５）を挿通させ
、それら側壁（２）と側壁（３）との間でその案内軸（
５）上にＬ字形の金具（６）を介してティルトセンサー
（傾斜センサー）（７）を取り付ける。また、それら側
壁（２）及び（３）と反対側に位置する如くベース（１
）にＵ字形の案内部（８）を設ける。その案内軸（５）
の略延長上に光ディスクの回転軸があり、図示省略した
駆動機構でその案内軸（５）に沿ってその光ディスクの
半径方向（Ｒ方向）にその光学式ピックアップを摺動さ
せる。

（９）は第１の取付は板であり、そのベース（１）上に
取付は板（９）を介して対面する如く一対のＵ字形のヨ
ーク（１０）及び（１３）を取り付け、これらヨーク（
１０）及び（１３）の内面に夫々着磁体（１１）及び（
１４）を被着し、これらヨーク（１０）及び（工３）の
磁路を閉じるように夫々逆Ｕ字形の小さなヨーク（１２
）及び（１５）を被せる。

（１６）はコの字形の第２の取付は板であり、その第１
の取付は板（９）の上に一方のヨーク（１３）を挟むよ
うに第２の取付は板（１６）を重ね、これら２枚の取付
は板（９）及び（１６）をねじ（１７）でベース（１）
上に固定し、この取付は板（１６）の一端を折り曲げて
取り付けた中継部材（１８）に４枚の平行な板よりなる
板ばね（１９）の一端を取り付ける。そして、この板ば
ね（１９）の自由端にストッパ（２１）を介してボビン
（２０）を取り付け、このボビン（２０）にフォーカス
用のコイル（２２）及びトラッキング用のコイル（２３
）を装着した後に、これらコイル（２２）及び（２３）
が共に着磁体（１１）の前面及び着磁体（１４）の前面
に位置するようにする。即ち、これら板ばね（１９）及
びボビン（２０）等より２軸アクチユエータが構成され
ている。

この２軸アクチユエータにおいて、そのボビン（２０）
のフォーカス方向に貫通孔を穿設し、この貫通孔の内部
に対物レンズ（２４）を装着し、この対物レンズ（２４
）が直に光ディスクに衝突するのを避けるために保護カ
バー（２５）を被せる。そのボビン（２０）及び対物レ
ンズ（２４）はその板ばね（１９）の作用により光ディ
スクの半径方向（Ｒ方向）及び軸方向（Ｚ方向）（第７
図参照）に自由に振ることができると共に、コイル（２
２）及び（２３）の作用によりＲ方向及びＺ方向の所望
の座標に位置決めすることができる。

また、（２６）は光学部品の収納体であり、この収納体
の一端に半導体レーザ光源（２８）が固定されている。

この収納体（２６）をベース（１）の底面に固定すると
共に、そのベース（１）のボビン（２０）の底面近傍に
レーザビーム通過用の貫通孔を形成する。

第１図は本例の光学部品の配置を示し、この第１図にお
いて、（３５）は６分割のフォトダイオードが形成され
た受光基板、（３６）はビームスプリッタであり、この
ビームスプリンタ（３６）の一面にはハーフミラ一面（
３６ａ）を形成し、その他面には例えばピッチＰが２０
μ−〜６０μ畑の回折格子（３６ｂ）を形成する。この
ビームスプリッタ（３６）はプラスチック又はガラス等
より形成し、その大きさは５＋ｗｍ角程度でありその厚
さｔは１ｓｆｆｌ程度より薄くする。

そのハーフミラ一面（３６ａ）は金属又は干渉多層膜を
蒸着することにより形成し、反射率は例えば３０％程度
、透過率は６０％程度である。

一方、回折格子（３６ｂ）はそのビームスプリンタ（３
６）がプラスチックのときには、凹凸を有する型を用い
て一体成形することができる。また、そのビームスプリ
ッタ（３６）がガラスのときには、水晶等を蒸着するこ
とによりその回折格子（３６ｂ）を形成することができ
る。上述の回折格子は位相型であり光の利用効率が極め
て高い。

第２図に示す如く、本例のビームスプリッタ（３６）は
全体を円筒状に湾曲させておく。即ち、そのビームスプ
リッタ（３６）のハーフミラ一面（３６ａ）が成る直線
の軸（３９）を中心とした半径Ｒの円筒面に合致する如
くなし、そのピッチＰの回折格子（３６ｂ）が形成され
た面はそのハーフミラ一面（３６ａ）と平行（同軸の円
筒面）になる如くなす。従って、そのハーフミラ一面（
３６ａ）は非点収差を発生するシリンドリカルレンズと
しても作用する。また、その回折格子（３６ｂ）はその
軸（３９）に平行に形成する。

第１図に戻り、そのビームスプリッタ（３６）の回折格
子（３６ｂ）の形成面側に半導体レーザ光源（２８）を
配し、そのビームスプリッタ（３６）のハーフミラ一面
（３６ａ）に対してその半導体レーザ光源（２８）と略
対称な位置に受光基板（３５）を配する。そして、その
半導体レーザ光源（２８）の出力光の内でそのビームス
プリッタ（３６）のハーフミラ一面（３６ａ）を透過し
た光をコリメータレンズ（３１）　、プリズム（３２）
及び対物レンズ（２４）を介して光ディスク（３３）の
ビット面に集束させる。また、このピント面からの反射
光を逆の光路を辿ってそのビームスプリッタ（３６）の
ハーフミラ一面（３６ａ）に導き、このハーフミラ一面
（３６ａ）による反射光をその受光基板（３５）上に集
束させる。

第３図及び第４図を参照して第１図例の光学部品の配置
につきより詳細に説明する。先ず第３図に示す如く、ビ
ームスプリッタ（３６）はその半導体レーザ光源（２８
）の光軸（２８ａ）に垂直な面に対して角度θだけ傾け
て固定するが、この角度θは４５゜よりも小さく設定す
る。この場合、その光軸（２８ａ）と受光基板（３５）
への反射光の光軸とがなす角度は２θである。また、そ
のビームスプリッタ（３６）の円筒状の湾曲の中心軸（
３９）　（第２図参照）はその半導体レーザ光源（２８
）の光軸とその受光基板（３５）への反射光の光軸とに
より決定される平面（第３図の紙面に対応する）上に存
在するようにする。

そして、そのビームスプリッタ（３６）のハーフミラ一
面（３６ａ）から半導体レーザ光源（２帥及び受光基板
（３５）への距離を夫々−１及び−２とする。そのビー
ムスプリッタ（３６）の厚さｔの影響を無視すると、そ
のハーフミラ一面（３６ａ）が完全な平面であれば、Ｗ
１＝Ｗ２である。しかしながら、本例ではそのハーフミ
ラ一面（３６ａ）は半径Ｒの円筒面であるため、その受
光基板（３５）側では非点収差が発生する。

その非点隔差をΔＡとして、その半導体レーザ光源（２
８）を物点とする。このときその半径Ｒの円筒面である
ハーフミラ一面（３６ａ）による第３図の紙面に平行な
光線による像点とそのハーフミラ一面（３６ａ）　　と
の距離は−１であり、ハーフミラ一面（３６ａ）による
第３図の紙面に垂直な光線による像点とそのハーフミラ
一面（３６ａ）　との距離は（−１ΔＡ）である。従っ
て、第３図の紙面に垂直な光線による結像式は次のよう
になる。

１／罰＋１／　（Ｗｌ−ΔＡ）−２／Ｒ・・・・（１）
例えば式（１）において、ｌ１１１−１０１１Ｉｆｆｌ
且つΔＡ＝１ｍｍに設定すると、Ｒ−１８０ｍｍとなる
。即ち、１ｍｍ程度の非点隔差を得るにはそのビームス
プリッタ（３６）の湾曲した面の半径Ｒを１８Ｏｎ＋ｍ
程度に設定すればよいことが分かる。この場合、その受
光基板（３５）とビームスプリッタ（３６）のハーフミ
ラ一面（３６ａ）との距離讐２は 一２＝−１−ΔＡ／２　　　　　・・・・（２）を充足
するように設定する。

また、本例のビームスプリッタ（３６）の回折格子（３
６ｂ）は第３図の紙面に平行な方向に形成されているの
で、その回折格子（３６ｂ）によりその半導体レーザ光
源（２８）の出力光は第１図に示す如く上下に光軸が夫
々Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３となる３種類の光束に分割される。

そして、光ディスク（３３）から反射される３種類の光
束はそのビームスプリンタ（３６）のハーフミラ一面（
３６ａ）で反射されてその受光基板（３５）上で第３図
の紙面に垂直な方向に３個のスポットに集束する。

そこで、本例の受光基板（３５）においては、第４図に
示す如く、中央に斜め方向の田の字形のパターンになる
ように４個のフォトダイオードＡ−Ｄを配し、その上下
に２個のフォトダイオードＥ及びＦを配する。中央の田
の字形のパターン及び上下のフォトダイオード上には夫
々レーザ光のスボ・７トが集束する。例えば光ディスク
（３３）と対物レンズ（２４）との距離が大きくなると
そのレーザ光のスポットは楕円パターン（３７）になり
、光ディスク（３３）と対物レンズ（２４）との距離が
小さくなるとそのレーザ光のスポットは楕円パターン（
３８）になる。

従って、非点収差法によりフォーカスサーボをかけるこ
とができる。また、受光素子Ｅ及びＦの出力の差信号を
トラッキングエラー信号として、３スポツト法によりト
ラッキングサーボをかけることができる。

上述のように本例ではビームスプリンタ（３６）が回折
格子板を兼用しているので部品点数が少なくなり、光学
式ピックアップの構造が簡略化できる利益がある。また
、半導体レーザ光源（２８）の出力光はそのビームスプ
リッタ（３６）のハーフミラ一面（３６ａ）を透過して
対物レンズ（２４）の方向に向かうので、そのハーフミ
ラ一面（３６ａ）の面精度は反射で使用する場合の少な
くとも２倍は粗くしても、その反射で使用するときと同
程度の波面収差が得られる。従って、そのハーフミラ一
面（３６ａ）は例えばモールド成形など比較的簡易な製
造工程で製造することができる。

また、本例では第３図で示すように、その半導体レーザ
光源（２８）の光軸（２８ａ）に垂直な面とそのビーム
スプリッタ（３６）のハーフミラ一面（３６ａ）とのな
す角度θは４５°よりも小さくなるように設定されてい
る。一般にそのハーフミラ一面（３６ａ）の面精度をＭ
Ｐとすると、その角度θによって実質的な面精度はＭＰ
／ｃｏｓθに劣化する。従って、その角度θが４５°以
上である場合に比べて本例のそのハーフミラ一面（３６
ａ）の実質的な面精度は改善されている。

更に、本例のビームスプリッタ（３６）の厚さｔは薄く
設定されていると共に、その角度θが小さく設定されて
いるので、その半導体レーザ光源（２８）の対物レンズ
（２４）に向かう光束に対してそのビームスプリンタ（
３６）により非点収差及びコマ収差等の有害な収差が重
畳されるのを防止することができる利益がある。また、
対物レンズ（２４）に向かう光束（往路の光束）に非点
収差が含まれていないので、受光基板（３５）に向かう
光束（復路の光束）に非点収差を重畳するため、本例で
はそのビームスプリッタ（３６）を湾曲させて非点収差
を発生させるようにしている。言い替えると、本例のフ
ォーカスサーボ用の非点収差はそのビームスプリッタ（
３６）の湾曲の半径Ｒだけで一意的に定まり、他の収差
の影響はきわめて少な（なされている。

また、第２図例ではそのビームスプリッタ（３６）は軸
（３９）に対して凹に湾曲しているが、その軸（３９）
に対して凸に湾曲させることもできる。この場合には式
（１）においてその湾曲の半径Ｒ（軸は回折格子（３６
ｂ）側に存在する）を負の値として扱う必要がある。

尚、」二連実施例のビームスプリッタは円筒状に湾曲し
ているが、第５図に示す如く、いわゆるトーリック面状
に湾曲したビームスプリッタ（４０）を使用してもよい
。即ち、この第５図において、ビームスプリッタ（４０
）の一面はハーフミラ一面（４０ａ）となされ、他面に
は回折格子（４０ｂ）が形成されている。また、このビ
ームスプリッタ（４０）のハーフミラ一面（４０ａ）は
一方向の半径（曲率）がＲ１で、且つその一方向に直交
する他の方向の半径がＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）であるように
湾曲しており、その回折格子（４０ｂ）が形成された面
はそのハーフミラ一面（４０ａ）に平行である。

第５図例のビームスプリッタ（４０）で第１図のビーム
スプリッタ（３６）を置き換えた光学系を考えると、こ
の光学系でも受光基板（３５）上で非点収差を発生させ
ることができる。更に、受光基板（３）とビームスプリ
ンタ（４０）との距離を半導体レーザ光ａ　（２８）と
ビームスプリッタ（４０）との距離上は大きく異ならし
めることができるので、光学系の設計の自由度が増加す
る利益がある。

また、第１図例ではプリズム（３２）を用いて半導体レ
ーザ光源（２８）の出力光の光路を直角に折り曲げてい
るが、そのプリズム（３２）を省略して半導体レーザ光
源（２８）の光軸がその光ディスク（３３）の記録面に
垂直になるようにしてもよい。この場合は更にコリメー
タレンズ（３１）と対物レンズ（２４）とを一体化する
こともできる。

尚、本発明は上述実施例に限定されず本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の構成を採り得ることは勿論である
。

［発明の効果Ｊ 本発明の光学式ピックアップによれば、ビームスプリッ
タが回折格子を兼用していると共に発光素子の光をその
ビームスプリッタを透過させて使用しているので、部品
点数を減らすことができ且つビームスプリッタのミラー
精度を粗くできる利益がある。

また、本発明の光学式ピックアップ用のビームスプリッ
タによれば、回折格子と通常のビームスプリンタとを兼
用できると共に、その回折格子形成面に発光素子を配し
ハーフミラ一面に受光素子を配することにより、ビーム
スプリンタのミラー精度を粗くできる光学式ピックアッ
プを構成できる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学式ピックアップの光学
部品の配置を示す斜視図、第２図は一実施例のビームス
プリッタを示す斜視図、第３図は第１図例の要部の平面
図、第４図は第３図の矢視■方向から視た受光基板を示
す線図、第５図はビームスプリッタの他の例を示す斜視
図、第６図はその実施例の光学式ピックアップを示す斜
視図、第７図は従来の光学式ピックアップの光学部品の
配置を示す斜視図である。 （２４）は対物レンズ、（２８）は半導体レーザ光源、
（３１）はコリメータレンズ、（３５）は受光基板、（
３６）はビームスプリッタ、（３６ａ）はハーフミラ一
面、（３６ｂ）は回折格子、（４０）はビームスプリッ
タである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一面に回折格子が形成され他面がハーフミラー面で
   且つ非点収差を発生するように湾曲したビームスプリッ
   タと、 該ビームスプリッタの上記回折格子が形成された面側に
   配された発光素子と、 上記ビームスプリッタの上記湾曲したハーフミラー面側
   に配された受光素子と、 上記ビームスプリッタを透過した上記発光素子の光を光
   ディスクに集束させる集束光学系とを有し、 上記発光素子の光を上記ビームスプリッタの回折格子で
   分割して上記光ディスクに照射し、上記光ディスクより
   反射されてくる上記分割された上記発光素子の光を夫々
   上記受光素子に導くようにしたことを特徴とする光学式
   ピックアップ。 ２、一面に回折格子が形成され他面がハーフミラー面で
   且つ非点収差を発生するように湾曲していることを特徴
   とする光学式ピックアップ用のビームスプリッタ。