JPH08147747A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品点数を増やすことなく半導体レーザ素子
の持つ非点隔差を補正することができる光ピックアップ
装置を提供する。 【構成】 半導体レーザ素子５から射出されるレーザ拡
散光Ｌ１を平行光にするコリメータレンズ６を有する光
ピックアップ装置３において、前記コリメータレンズ
を、光軸１３と直交する方向に対して所定の角度θだけ
傾斜させて配置し、傾斜配置により生ずる非点収差によ
り前記半導体レーザ素子の持つ非点隔差を補正するよう
に構成する。これにより、非点収差のほとんどない光ス
ポットを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ素子を用
いた光ディスク用の光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、オーディオやビデオディスク等
において光ディスクを用いた記録媒体から記録信号を再
生したり或いは情報を記録する場合には、半導体レーザ
素子を使用した光ピックアップ装置が用いられる。例え
ば半導体レーザ素子から照射されたレーザ光は、コリメ
ータレンズに導入されて平行光になされ、この平行光を
対物レンズに通過させて光ディスク上にスポットを形成
し得るようになっている。ところで、一般的には、半導
体レーザ素子は、レーザ光を発生する活性層が僅かに厚
みを有して長方形状になっていることから、レーザ発散
光の見かけ上の垂直方向の焦点位置と水平方向の焦点位
置とが光軸方向において僅かにずれて非点隔差が発生す
る。

【０００３】図５は半導体レーザ素子の非点隔差を説明
するための説明図である。この半導体レーザ素子１のレ
ーザ光を発する活性層２は、僅かな厚みを有し、かつ長
形形状に成形されていることから、これより射出される
レーザ光Ｌは活性層２に対して垂直方向と水平方向とで
は見かけ上の焦点位置が光軸上において異なってしま
う。図示例においては活性層２に平行な方向のレーザ光
に対する焦点はＦ１として表され、垂直な方向のレーザ
光に対する焦点がＦ２として表され、これら２つの焦点
Ｆ１，Ｆ２間の距離Δｌは非点隔差となる。

【０００４】このように非点隔差を有する半導体レーザ
素子からのレーザ光により光ディスク上に光スポットを
結像させて形成すると、スポットに対して非点収差が発
生する。すなわち発光点に非点隔差があると、レーザ拡
散光をコリメータレンズで平行光にして対物レンズで集
光したディスク面に読取りスポットを形成した時に、非
点収差により光ディスク上の読取りスポットのディスク
ラジアル方向とディスクタンジェント方向でビームウエ
ストが最小径となるフォーカス位置（光軸方向における
位置）が異なってくる。例えば半導体レーザ素子の非点
隔差が２０μｍとして焦点距離が２６ｍｍのコリメータ
レンズを用いた場合の収差の悪化量を計算すると、ＲＭ
Ｓ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）値で約０．０
１４λ（λ：レーザ光の波長）となってしまう。

【０００５】また、読出しスポットに大きな非点収差が
ある場合には、光ディスク上のピット列からなるトラッ
クの情報を再生した時の再生信号の最良点のフォーカス
位置とプッシュプルトラッキング信号の最良点のフォー
カス位置とが一致しない問題も発生する。図６はこの時
の状態を示したグラフであり、左側縦軸は再生信号のＣ
Ｎ比を示し、右側縦軸はトラッキングエラー信号のレベ
ルを示し、非点収差に起因して両特性のピーク値間に
０．９μｍもの大きなフォーカスオフセットが発生して
いる。更には、ウォブル変調方式を採用している場合、
このような非点収差に起因して、強度変調信号のフォー
カス位置とウォブル信号のフォーカス位置が合わない問
題が発生し、ピット列のウォブルによって情報を記録し
ている場合に２つの信号が同一フォーカス点でベストな
再生信号とならず、エラーレートが悪化する不都合があ
った。

【０００６】そこで、このような半導体レーザ素子の非
点隔差に起因する光スポットの非点収差を補正する方法
として従来より種々提案されている。例えば特開昭５８
−１４３４４３号公報、実願昭５６−４５８１５号或い
は”非点隔差を補正した光磁気ヘッド”（１９９４年テ
レビジョン学会年次大会）においては、半導体レーザ素
子から導出されるレーザ光の光路に、透明な平行平板を
挿入し、これを所定の角度だけ傾けて設定する点が開示
されている。これにより、レーザ素子の非点隔差に起因
して生ずる光スポットの非点収差を、平行平板によって
生ずる非点収差によって相殺するようになっている。

【０００７】また、他の方法としては、同じくレーザ光
の光路にシリンドリカルレンズを挿入して光スポットの
非点収差を相殺することも提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た補正方法のいずれもが、透明な平行平板やシリンドリ
カルレンズ等の補正用の専用部品を別途設けなければな
らず、そのために、部品点数が増加してコストアップを
余儀なくされるという新たな問題点が発生した。また、
シリンドリカルレンズを用いた場合には、上記問題に加
え、シリンドリカルレンズは光軸方向における設置位置
より非点収差の調整量が変化することから、ピックアッ
プ組み立て時にこの設置位置を精度良く決定しなければ
ならず、調整部品が１つ増加して組み立て工程が複雑化
するという問題点もあった。

【０００９】本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものであり、その目
的は部品点数を増やすことなく半導体レーザ素子の持つ
非点隔差を補正することができる光ピックアップ装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、半導体レーザ素子から射出されるレー
ザ拡散光を平行光にするコリメータレンズを有する光ピ
ックアップ装置において、前記コリメータレンズを、光
軸と直交する方向に対して所定の角度だけ傾斜させて配
置し、傾斜配置により生ずる非点収差により前記半導体
レーザ素子の持つ非点隔差を補正するように構成したも
のである。

【００１１】

【作用】本発明は、上述のようにコリメータレンズを、
光軸と直交する方向に対して所定の角度だけ傾斜させて
配置するようにしたので、このレンズの傾斜配置により
生ずる非点収差により半導体レーザ素子自体が有する非
点隔差による影響をキャンセルするように補正させる。
これにより、別途補正専用の部品を用いることなく良好
な光スポットを得ることが可能となる。また、コリメー
タレンズの外周部に、光軸と直交する方向に対して所定
の角度の傾斜面を予め形成しておくことにより、このレ
ンズを例えば水平な取付面に設定したときに、このレン
ズを光軸の垂直方向に対して容易に所定の角度に設定す
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明に係る光ピックアップ装置の
一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明
に係る光ピックアップ装置を示す概略構成図、図２は図
１中の主要部であるレンズ系と半導体レーザ素子の配置
関係を示す図、図３はコリメータレンズの傾斜角度に対
する非点収差とコマ収差の関係を示すグラフである。

【００１３】図示するように、この光ピックアップ装置
３は、電源４に接続されたレーザダイオードの如き半導
体レーザ素子５を有しており、この素子５より射出され
るレーザ拡散光Ｌ１は本発明の特長とするコリメータレ
ンズ６により平行光になされる。このレンズ６を通過し
たレーザ光は、偏光ビームスプリッタ７及び１／４波長
板８を介した後、対物レンズ９へ導入され、ここで平行
レーザ光は絞られて光ディスク１０の表面上に焦点を結
んで光スポットを形成する。光ディスク１０の表面に照
射されたレーザ光は、ディスク情報にて変調されて反射
し、この反射光は、上記偏光ビームスプリッタ７にて図
中９０度方向に反射された後に、検出用光学デバイス１
１を経てフォトダイオード１２に入力され、ここでデー
タ信号やエラー信号が取り出されることになる。

【００１４】ここで前述のように半導体レーザ素子５
は、その特性上必ず非点隔差を有しており、これに起因
してレーザ光のフォーカス面上には必ず非点収差が発生
してしまう。すなわち、図５を参照して説明したよう
に、半導体レーザ素子の活性層２の平面方向とこれに対
する垂直方向とで光軸方向におけるフォーカス位置が僅
かな距離だけ異なってしまう。

【００１５】そこで、本発明においては、図２に示すよ
うに上記半導体レーザ素子５の非点隔差に起因して発生
する非点収差を補正するようにコリメータレンズ６を光
軸１３と直交する方向に対して所定の角度θだけ傾斜さ
せて配置している。すなわち、コリメータレンズ６を光
軸１３と直交する方向に対して角度θだけ傾斜させるこ
とにより逆方向に非点収差を発生させ、半導体レーザ素
子５に起因する非点収差を補償してキャンセルするよう
になっている。例えばレーザ素子の活性層に対して垂直
方向の焦点位置が水平方向の焦点位置よりも光軸上にお
いて遠くなるような非点収差を示す場合には、この相異
を相殺するために、垂直方向の焦点位置が水平方向の焦
点位置よりも光軸上において近くなるような非点収差を
呈すようにコリメータレンズ６を傾斜させて配置する。

【００１６】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。半導体レーザ素子５により射出
されたレーザ拡散光Ｌ１は、コリメータレンズ６にて平
行光になされ、この平行光は偏光ビームスプリッタ７、
１／４波長板８を経て対物レンズ９にて絞られて光ディ
スク１０の表面上に焦点が結ばれて、光スポットが形成
される。光ディスクの情報により変調された反射光は、
偏光ビームスプリッタ７により９０度方向に反射された
後、検出用光学デバイス１１を経てフォトダイオード１
２により検出されることになる。

【００１７】ここで半導体レーザ素子５の有する非点隔
差に起因して、光ディスク表面に焦点が結ばれた光スポ
ットに非点収差が発生する傾向となるが、本発明におい
ては、コリメータレンズ６を所定の角度θだけ傾斜させ
て設けてあるので、上記非点収差に対して逆方向へ非点
収差が発生することとなり、結果的に半導体レーザ素子
５に起因して発生する非点収差とコリメータレンズ６の
傾斜配置により発生させた非点収差が相殺されてしま
い、非点収差のほとんどない良好な光スポットを光ディ
スク面上に形成することが可能となる。すなわち半導体
レーザ素子５の非点隔差と符号が反対になるような非点
収差を発生させるようにコリメータレンズ６を傾斜させ
ている。

【００１８】このように光スポットの非点収差をなくす
ことができることから、再生信号の最良点のフォーカス
位置とプッシュプルトラッキング信号の最良点のフォー
カス位置とを一致させることもできる。一般に、コリメ
ータレンズ６を傾斜させると、非点収差とコマ収差が発
生するが、光ディスクに情報を記録再生する光ピックア
ップ装置に用いるコリメータレンズはコマ収差と球面収
差が同時に除かれるように正弦条件が満たされている。
例えば図３は焦点距離が２６ｍｍのコリメータレンズを
光軸の直角方向に対して傾斜させた時の非点収差とコマ
収差の変化を示している。尚、縦軸の単位λはレーザ光
の波長を示す。図３から明らかなように非点収差の増加
量と比較してコマ収差の増加量は非常に小さいことがわ
かる。従って、半導体レーザ素子の非点隔差に起因する
非点収差を補正するためにコリメータレンズを傾斜させ
てもコマ収差はほとんど増加せず、この影響を無視する
ことができる。

【００１９】本実施例において、具体的な数値として、
非点隔差が２０μｍの半導体レーザ素子と、焦点距離が
２６ｍｍのコリメータレンズを使用した場合、コリメー
タレンズの傾斜補正を行なわなかった時には、収差はＲ
ＭＳ値で０．０２８４λ（λ：レーザ光の波長）であっ
たが、コリメータレンズの傾斜角度θを１．７度として
傾斜補正を行なった時には、ＭＲＳ値は０．００６６λ
となり、良好な結果を得ることができた。この値は、従
来の装置例にて示した透明な平行平板を用いて収差を補
正した時と同等の値であり、部品点数を増加することな
く同等の効果を得ることができた。

【００２０】上記実施例においては、コリメータレンズ
６の外周部は光軸１３と平行になるように形成されてい
るが、これに限定されず、例えば図４（Ａ）に示すよう
にコリメータレンズ６の外周部に、水平方向すなわち光
軸方向に対して所定の角度θの傾斜面１４をテーパ状に
加工して全体を円錐の側面のように構成してもよい。

【００２１】これによれば、図４（Ｂ）に示すようにこ
のコリメータレンズ６を平面である装置の取付面１５に
その外周部を接して取り付け固定することにより、コリ
メータレンズ６は光軸１３に直交する方向に対して自動
的に所定の角度θだけ傾斜された状態で取り付け固定さ
れることになり、組み立て作業を容易化することができ
る。

【００２２】尚、上記実施例では、コリメータレンズを
１．７度傾斜させて設けた場合について説明したが、こ
の値は一例を示したに過ぎないのは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ピック
アップ装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮
することができる。コリメータレンズを傾斜させて設け
ることにより、半導体レーザ素子の有する非点隔差に起
因する非点収差を補正することができ、良好な光スポッ
トを得ることができる。また、コリメータレンズを傾斜
させて設けるだけで済むので、補正用の専用部品を用い
る必要がなく、従って部品点数を増加することなく、低
コストで本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ピックアップ装置を示す概略構
成図である。

【図２】図１中の主要部であるレンズ系と半導体レーザ
素子の配置関係を示す図である。

【図３】コリメータレンズの傾斜角度に対する非点収差
とコマ収差の関係を示すグラフである。

【図４】本発明に用いるコリメータレンズの変形例を示
す図である。

【図５】半導体レーザ素子の有する非点隔差を説明する
ための説明図である。

【図６】非点隔差に起因して生ずる、再生信号とトラッ
キングエラー信号のフォーカスオフセットを説明するた
めのグラフである。

【符号の説明】

３…光ピックアップ装置、５…半導体レーザ素子、６…
コリメータレンズ、７…偏光ビームスプリッタ、８…１
／４波長板、９…対物レンズ、１０…光ディスク、１２
…フォトダイオード、１３…光軸、１４…傾斜面、１５
…取付面、Ｌ１…レーザ拡散光、θ…所定の角度。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザ素子から射出されるレーザ
   拡散光を平行光にするコリメータレンズを有する光ピッ
   クアップ装置において、前記コリメータレンズを、光軸
   と直交する方向に対して所定の角度だけ傾斜させて配置
   し、傾斜配置により生ずる非点収差により前記半導体レ
   ーザ素子の持つ非点隔差を補正するように構成したこと
   を特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 前記コリメータレンズは、これを平面上
   に設定した時に光軸と直交する方向に前記所定の角度だ
   け傾斜するように前記コリメータレンズの外周部に傾斜
   面が形成され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。