JPH0793799A

JPH0793799A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH0793799A
Application number: JP5237027A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Akiyama; 洋秋山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】複屈折結晶を照明光と検出光の分離素子とし
て用いることにより、１光路の光ピックアップ光学系を
光量ロスを少なく構成する。【構成】半導体レーザ１から出射された直線偏光の発
散光は、複屈折結晶２を透過し、カップリングレンズ３
により平行光とされ、偏光ミラー４で偏光される。該偏
光ミラー４で偏光された光は、λ／４板５で円偏光に変
換され、対物レンズ６により光記録媒体７の記録面に集
光される。記録面で反射された光束は、対物レンズ６に
より再び平行光とされ、λ／４板５で入射光と偏光面が
９０゜回転した直線偏光に変換される。λ／４板５で変
換された光は、偏光ミラー４を経てカップリングレンズ
３で集束傾向が与えられ複屈折結晶２で照明光とは異な
る方向に屈折されて受光素子８に導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、光ピックアップ装置に関し、よ
り詳細には、複屈折結晶からなる光束分離素子を用いる
ことにより、照明光と検出光の光路をほぼ同一とする光
学系の構成を可能とする光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来技術】本発明に係る従来技術を記載した公知文献
としては、例えば、特開昭５６−６１０４３号公報の
「焦点検出装置」、特開平４−８７０４１号公報の
「光検出器」、特開平５−１２０７５５号公報の「光
ヘッド」がある。前記公報のものは、記録媒体上に螺
旋、或いは同心円状に記録された情報トラックに、対物
レンズを経て読み取り光スポットを集束して情報を読み
取る装置において、対物レンズにより光スポットが記録
媒体上に正しく焦点を結んでいるか否かを検出する焦点
検出装置に関するもので、カップリングレンズ（ＣＬ）
と対物レンズの間にローションプリズムなど複屈材料よ
りなるプリズムを配置して、ディスクからの反射光を入
射光と分離し、かつ分離された光束は、カップリングレ
ンズに斜めに入射するために非点収差を発生し、それを
用いてフォーカス検出を行うものである。

【０００３】また、前記公報のものは、光磁気ディス
クに書き込まれた情報信号の読み取りを行う光ピックア
ップ装置の構成の簡素化及び組立てや製造の容易化を図
るために、受光素子の支持体に傾斜した１軸性結晶板を
取付け、光磁気信号、フォーカス信号、トラック信号の
検出系を構成して検出系の簡易化を図っているものであ
る。さらに、前記公報のものは、フォーカスエラー信
号を常に高精度で検出しながら、光磁気信号を検出でき
るようにするために、ホログラムを用いた半導体レーザ
（ＬＤ）と光検出器（ＰＤ）とを一体化構成とした光ピ
ックアップ装置である。

【０００４】図１１は、従来の光ピックアップ装置の構
成図で、図中、２１は半導体レーザ（ＬＤ）、２２はカ
ップリングレンズ（ＣＬ）、２３は偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）、２４は偏光ミラー、２５はλ／４板、２
６は対物レンズ、２７は記録媒体、２８は検出レンズ
（ＤＬ）、２９はシリンダレンズ、３０は４分割受光素
子（ＰＤ）、３１は検出系である。

【０００５】半導体レーザ（ＬＤ）２１から出射された
直線偏光の発散光は、カップリングレンズ２２により平
行光とされ、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３を透
過して偏光ミラー２４で偏光され、λ／４板２５で円偏
光に変換され、対物レンズ２６により光記録媒体２７の
記録面に集光される。記録面で反射された光束は対物レ
ンズ２６により再び平行光とされ、λ／４板２５で入射
光と偏光面が９０゜回転した直線偏光に変換され、偏向
ミラー２４を経てＰＢＳ２３で反射されて検出系３１に
導かれる。検出系に導びかれた光束は、検出レンズ２８
とシリンダレンズ２９を経て、４分割受光素子３０で検
出される。この場合、フォーカス誤差信号は非点収差
法、トラック誤差信号はプッシュプル法、Ｒｆ信号は４
分割の和光量の変化により得られる。従来は、このよう
に、ＰＢＳにより照明光と検出光の光路を完全に分離す
るため、小型化にはある程度の限度があった。また、ホ
ログラムによる光束分離も提案されているが、光利用効
率の面で問題点があった。

【０００６】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、複屈折結晶を照明光と検出光の分離素子として
用いることにより、ほぼ１光路の光ピックアップ光学系
を光量ロスを少なく構成し、光ピックアップの部品点数
の低減、組立工数の低減にともなう低コスト化、およ
び、１光路化することによる小型化を図るようにした光
ピックアップ装置を提供することを目的としてなされた
ものである。

【０００７】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
光源と、該光源からの光束を光記録媒体に集光する対物
レンズと、λ／４板と、光記録媒体からの反射光を入射
光の光軸から分離する光束分離素子と、該反射光から信
号を検出する受光素子とを備えた光ピックアップ装置に
おいて、前記光束分離素子として複屈折材料からなる光
学素子を用い、前記光源の直後の発散光路中に前記光束
分離素子を配設すること、更には、（２）前記光束分離
素子の入射平面が光軸に対して垂直でないこと、更に
は、（３）前記光源と前記受光素子が一体化構成されて
いること、更には、（４）前記光束分離素子として複屈
折材料よりなる平板を用いること、更には、（５）前記
光束分離素子を半導体レーザの出射窓部材として用いる
こと、更には、（６）前記光束分離素子として、互いに
光学軸の直交する２枚の同一種類の１軸性結晶よりなる
プリズムを用い、該プリズムの常光線に対する屈折率を
ｎ_o、異常光線に対する屈折率をｎ_eとしたとき、ｎ_o＜
ｎ_eならば、第１のプリズムを透過した常光線の第２の
プリズムへの入射角をδとし、常光線の光軸から反時計
回りを角度のプラス方向としたとき、δ＞０となり、ｎ
_o＞ｎ_eならば、第１のプリズムを透過した異常光線の第
２のプリズムへの入射角をδとし、異常光線の光軸から
反時計回りを角度のプラス方向としたとき、δ＜０なる
こと、更には、（７）前記（６）において、前記光束分
離素子として、２枚の同一種類の１軸性結晶の楔型プリ
ズムよりなる１対の平行平面を有する光学素子を用いる
ことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例に
基づいて説明する。

【０００８】図１は、本発明による光ピックアップ装置
の一実施例を説明するための構成図で、図中、１は半導
体レーザ（ＬＤ）、２は複屈折結晶、３はカップリング
レンズ、４は偏光ミラー、５はλ／４板、６は対物レン
ズ、７は光記録媒体、８は受光素子（ＰＤ）である。

【０００９】半導体レーザ１から出射された直線偏光の
発散光は、複屈折結晶２を透過し、カップリングレンズ
３により平行光とされ、偏光ミラー４で偏光される。該
偏光ミラー４で偏光された光は、λ／４板５で円偏光に
変換され、対物レンズ６により光記録媒体７の記録面に
集光される。記録面で反射された光束は、対物レンズ６
により再び平行光とされ、λ／４板５で入射光と偏光面
が９０゜回転した直線偏光に変換される。該λ／４板５
で変換された光は、偏光ミラー４を経てカップリングレ
ンズ３で集束傾向が与えられ、複屈折結晶２で照明光と
は異なる方向に屈折されて受光素子８に導かれる。

【００１０】次に、複屈折結晶がなぜ光束分離素子とし
て機能するのかについて説明する。まず、１軸性結晶で
できた平行平板（この時、光学軸（結晶軸）は境界面に
平行でない）に垂直に光が入射すると、図２に示すよう
に直進する偏光成分と境界面で屈折する偏光成分に分か
れる。この現象はそれぞれの偏光成分に対する媒質の屈
折率のちがいにより発生するもので、複屈折といい、前
者を常光線、後者を異常光線という。２軸性結晶中では
２つの偏光成分はともに異常光線として振る舞い、やは
り複屈折の現象が見られる。この複屈折を利用すると、
２つの直線偏光を別々の方向に進ませることにより、そ
れらを分離することが可能になる。また、複屈折結晶か
らなる光束分離素子の境界面を、光軸に対して非垂直と
なる構成し、そのように設置することも可能である（請
求項２）。

【００１１】図３は、図１に示した複屈折結晶の光束分
離部分の説明図である。半導体レーザの出射光が、紙面
に垂直な方向に光学軸をもつ１軸性結晶に対してＰ偏光
入射（偏光方向が紙面内垂直）すると、常光線として振
る舞い、光軸に対して入射境界面が垂直（垂直入射）な
らば直進し、斜入射ならば常光線に対する屈折率ｎ_oで
スネルの法則を満たす方向へ屈折する。光記録媒体で反
射した検出光は、Ｓ偏光として同一光路を戻ってくる。
図３に示す１軸性結晶に対してＳ偏光入射すると、異常
光線として振る舞い、垂直入射しても直進せず、斜入射
ならば異常光線に対する屈折率ｎ_eでスネルの法則を満
たす方向へ屈折する。２軸性結晶を用いた場合には、互
いに屈折率の異なる異常光として振る舞い、１軸性結晶
のときと同様に照明光と検出光を分離することができ
る。

【００１２】フォーカス検出は複屈折結晶により発生す
る非点収差を利用した非点収差法が考えられる。また
は、図４に示すように、分離された検出光の一部を別の
方向に屈折させる面を設けた複屈折結晶素子を用いるこ
とにより、ナイフエッヂ法でフォーカス検出を行うこと
も考えられる。トラック検出は、通常のプッシュプル
法、Ｒｆ信号は検出光の和光量の変化から検出できる。
なお、図４に示す９はトラック信号用ＰＤで、１０はフ
ォーカス信号用ＰＤである。

【００１３】図５及び図６は、本発明による光ピックア
ップ装置の他の実施例（請求項３，４）を示す図で、図
中、１１は半導体レーザ（ＬＤ）パッケージ、１２はＬ
Ｄチップ、１３は受光素子（ＰＤ）、１４は複屈折結晶
である。ＬＤパッケージ１１の中にＰＤ１３も設置する
構成とする。複屈折結晶の屈折率、厚さ、入射光の角度
などのパラメータによりＬＤチップ１２とＰＤ１３の分
離距離が決定できる。例えば、図６に示すような厚さｄ
の複屈折材料よりなる平行平板を、光軸に対してθ傾け
て設置した場合、分離距離は以下のように表される。複
屈折材料への入射角をα、その複屈折材料内の常光線の
屈折線の屈折率をｎ_o、屈折角をβ_o、異常光線の屈折率
をｎ_e、屈折角をβ_eとする。 α＝９０−θ より

【００１４】

【数１】

【００１５】従って、Ｐ偏光とＳ偏光の光軸の位置の差
ｈはｈ＝ｈ_e−ｈ_o で与えられる。

【００１６】図７は、本発明によるピックアップ装置の
更に他の実施例（請求項５）を示す図で、図中、１５は
複屈折結晶で、その他、図５と同じ作用をする部分は同
一の符号を付してある。複屈折結晶１５は、ＬＤチップ
１２とＰＤ１３とのＬＤパッケージ１１の窓部材として
用いられる。

【００１７】図８は、本発明による光ピックアップ装置
の更に他の実施例（請求項６）を示す図で、１６ａ，１
６ｂは複屈折結晶を構成する１軸性結晶の第１のプリズ
ム、第２のプリズムを各々示している。この例は、ｎ_o
＜ｎ_eのときである。１軸性結晶からなるプリズム１６
ａ、プリズム１６ｂの光学軸を１６ａは紙面内垂直方
向、１６ｂは紙面に対し垂直とする。プリズム１６ａ内
ではＰ偏光は異常光線として振る舞い、Ｓ偏光は常光線
として振る舞う。図のようにプリズム１６ａに光線が斜
入射すると、Ｐ偏光はＳ偏光より大きく屈折される。次
に、プリズム１６ｂにそれぞれの偏光が入射すると、今
度は、Ｐ偏光は常光線として振る舞い、Ｓ偏光は異常光
線として振る舞う。従って、プリズム１６ａから１６ｂ
への入射は、Ｐ偏光では屈折率が大きい媒質から小さい
媒質への入射であり、Ｓ偏光では屈折率が小さい媒質か
ら大きい媒質への入射となり、Ｐ偏光とＳ偏光のなす角
度は広がる。

【００１８】図９に基づいてプリズムによる屈折の様子
を説明する。第１のプリズム１６ａで屈折率の小さかっ
た偏光成分の第２のプリズム１６ｂへの入射角α
₁（α₁＝δ、−９０＜α₁＜９０）が、光軸から反時計
回を角度のプラス方向として、δ＞０のとき、の第２
のプリズム１６ｂに対する屈折角をβ₁とし、の第２
のプリズム１６ｂに対する入射角をα₂、屈折角をβ₂と
したとき（α₁＜α₂）、に対しては屈折率が小→大へ
の入射であり、に対しては屈折率が大→小への入射と
なる。したがって、α₁＞β₁，α₂＜β₂ となるので、（α₁−α₂）＜（β₂−β₁）となり、第２のプリズム１６ｂにより分離角が大きくな
る。

【００１９】図１０（ａ）〜（ｄ）は、複屈折結晶とし
て１軸結晶から成る同形の楔型プリズムを用いた例を示
す図で、図中、１７ａ〜１７ｃは光学軸の各々異なる楔
型プリズムである。図（ａ）は、ｎ_e＜ｎ_oで、楔型プリ
ズム１７ａと１７ｂとを２個貼り合わせて平行平板状に
構成したもので、ウォーラストンプリズムタイプのもの
である。図（ｂ）は、ｎ_e＜ｎ_oで、楔型プリズム１７ｂ
と１７ｃとを２個貼り合わせて平行平板状に構成したも
の。図（ｃ）は、ｎ_o＜ｎ_eで、楔型プリズム１７ｃと１
７ｂとを２個貼り合わせて平行平板状に構成したもの
で、ローションプリズムタイプのものである。図（ｄ）
は、ｎ_o＜ｎ_eで、楔型プリズム１７ｃと１７ａとを２個
貼り合わせて平行平板状に構成したものである。

【００２０】このように、本発明では、半導体レーザ
（ＬＤ）と受光素子（ＰＤ）を一体化構成とし、ＬＤか
ら記録媒体までの照明系と、記録媒体からＰＤまでの検
出系をほぼ同一の光路とすることにより、光ピックアッ
プの簡易化と小型化を図る。その場合の照明光と検出光
の分離に複屈折材料（１軸性結晶、２軸性結晶など）か
らなる光学素子を用いる。なお、本発明は光磁気信号の
検出を目的としていない。

【００２１】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。（１）請求項１に対応する効果：複屈折結晶からなる光
束分離素子を用いることにより、照明光と検出光の光路
をほぼ同一とする光ピックアップの光学系の構成が可能
となり、部品点数の削減、それに伴う低コスト化、及び
従来よりも小型化が達成される。（２）請求項２に対応する効果：光軸に対して入射平面
を非垂直とすることにより、ＬＤへの戻り光を低減で
き、安定したＬＤ駆動が可能となり、信頼性の高い光ピ
ックアップを提供することができる。また、傾けること
により、照明光と検出光の分離距離を変えることも可能
となり、設計上の自由度も上がる。（３）請求項３に対応する効果：ＬＤとＰＤが１体パッ
ケージ内に構成されることにより、部品点数の削減、組
み付け性の向上、それに伴う低コスト化、小型化が達成
される。（４）請求項４に対応する効果：平行平板は作成が容易
で低コスト化に寄与する。（５）請求項５に対応する効果：複屈折結晶からなる光
束分離素子をＬＤとＰＤの一体パッケージの窓部材とし
て用いることにより、ＬＤとＰＤと光束分離素子とを一
体部品として構成できるので、部品点数の削減、組み付
け性の向上、それに伴う低コスト化、小型化が達成され
る。（６）請求項６に対応する効果：光学軸の異なる２個の
１軸性結晶を用いることにより、大きな分離角が得ら
れ、上記光ピックアップをより小型化することが可能と
なる。（７）構成７に対応する効果：同形の楔型プリズムを用
いることにより、請求項６の効果をもつ光束分離素子を
より安価に作成することができる。また、光学軸の選び
方によりウオーラストンプリズムタイプやローションプ
リズムタイプなど、２つの分離光の方向の自由度が増え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ピックアップ装置の一実施例
を説明するための構成図である。

【図２】本発明における複屈折結晶の複屈折を説明す
るための図である。

【図３】図１における複屈折結晶の光束分離部分の説
明図である。

【図４】本発明におけるナイフエッジ法のフォーカス
検出の例を示す図である。

【図５】本発明による光ピックアップ装置の他の実施
例を示す図である。

【図６】本発明における平行平板複屈折結晶を用いた
例を示す図である。

【図７】本発明による光ピックアップ装置の更に他の
実施例を示す図である。

【図８】本発明による光ピックアップ装置の更に他の
実施例を示す図である。

【図９】図８におけるプリズムの屈折の様子を示す図
である。

【図１０】本発明における複屈折結晶として１軸結晶
から成る同形の楔型プリズムを用いた例を示す図であ
る。

【図１１】従来の光ピックアップ装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１…半導体レーザ（ＬＤ）、２…複屈折結晶、３…カッ
プリングレンズ、４…偏光ミラー、５…λ／４板、６…
対物レンズ、７…光記録媒体、８…受光素子（ＰＤ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源からの光束を光記録媒体
に集光する対物レンズと、λ／４板と、光記録媒体から
の反射光を入射光の光軸から分離する光束分離素子と、
該反射光から信号を検出する受光素子とを備えた光ピッ
クアップ装置において、前記光束分離素子として複屈折
材料からなる光学素子を用い、前記光源の直後の発散光
路中に前記光束分離素子を配設することを特徴とする光
ピックアップ装置。
【請求項２】前記光束分離素子の入射平面が光軸に対
して垂直でないことを特徴とする請求項１記載の光ピッ
クアップ装置。
【請求項３】前記光源と前記受光素子が一体化構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の光ピックアッ
プ装置。
【請求項４】前記光束分離素子として複屈折材料より
なる平板を用いることを特徴とする請求項１記載の光ピ
ックアップ装置。
【請求項５】前記光束分離素子を半導体レーザの出射
窓部材として用いることを特徴とする請求項１記載の光
ピックアップ装置。
【請求項６】前記光束分離素子として、互いに光学軸
の直交する２枚の同一種類の１軸性結晶よりなるプリズ
ムを用い、該プリズムの常光線に対する屈折率をｎ_o、
異常光線に対する屈折率をｎ_eとしたとき、ｎ_o＜ｎ_eな
らば、第１のプリズムを透過した常光線の第２のプリズ
ムへの入射角をδとし、常光線の光軸から反時計回りを
角度のプラス方向としたとき、δ＞０となり、ｎ_o＞ｎ_e
ならば、第１のプリズムを透過した異常光線の第２のプ
リズムへの入射角をδとし、異常光線の光軸から反時計
回りを角度のプラス方向としたとき、δ＜０なることを
特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。