JPH09251656A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ピックアップ装置の小型化、軽量化、低コ
スト化に適した光学系を備えた光ピックアップ装置を実
現すること。 【解決手段】 光ピックアップ装置１は、対物レンズ６
とホログラム光学素子４の間に１／４波長板５を備えて
いる。この１／４波長板５は、ホログラム光学素子４の
出射面４ａに、無機酸化物を斜め蒸着することによって
形成した複屈折膜５ａから形成されている。この１／４
波長板５は位相差誤差が大きいが実用上何ら支障がな
い。また、水晶製の１／４波長板に比べて極めて薄く、
軽量であり、しかも廉価である。従って、光ピックアッ
プ装置１の小型化、軽量化、および低コスト化を実現で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体に対す
る情報の記録、再生あるいはこれらの何れかを行なう光
ピックアップ装置に関するものである。さらに詳しく
は、当該光ピックアップ装置の小型、軽量化および低コ
スト化を実現するのに適した構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスク（ＣＤ）等の光記録
媒体から記録情報の再生を行なうための光ピックアップ
装置は、レーザ光源であるレーザダイオードを備え、こ
こからの出射光を対物レンズを介して記録媒体の記録面
に光スポットとして集光させ、当該記録面からの反射光
を光検出器によって読み取る構成となっている。この光
ピックアップ装置としては、１／４波長板を利用して、
光記録媒体からの反射光をレーザダイオードからの出射
光から分離して光検出器で検出できるようにして、光の
利用効率を改善したものが知られている。

【０００３】１／４波長板を備えた光ピックアップ装置
の光学系においては、レーザダイオードからの出射光
（直線偏光光）は、１／４波長板を通過して円偏光光に
切り換わり、光記録媒体で反射した後に再度１／４波長
板を通過することにより、再び直線偏光光に戻る。しか
るに、その偏光方向はレーザダイオードからの出射光と
は直交する方向になる。

【０００４】このような偏光変換機能を備えた１／４波
長板としては、複屈折性を有する水晶の単結晶を薄板状
にしたものを透明なガラス基板に貼り付けた構成のもの
が一般的に使用されている。すなわち、水晶製の１／４
波長板は、熱収縮に耐えると共に必要とされる剛性を付
与するために、水晶の単結晶板をガラス基板に接着した
構造とされる。この水晶製の１／４波長板は、ここを通
過する異常光と常光の間に発生する位相差がほぼ９０度
であり、位相差誤差が少ないという利点がある。しか
し、水晶製の１／４波長板は次のような問題点がある。

【０００５】まず、水晶製の１／４波長板を製造するた
め使用するガラス基板は水晶の単結晶板と同程度の熱膨
張率を備えた特殊なものが使用される。水晶は、所定の
厚さにへき開あるいは研磨される。そして、ガラス基板
に所定の厚さの水晶板を貼り付ける。これらの加工は非
常に精密な技術を必要とし、従って困難な作業である。
また、水晶の剛性を上げるために、さらには高価な水晶
の使用量を減らすためには、ガラス基板が必要不可欠で
あり、水晶製の１／４波長板には、ガラス基板の重量が
必ず加わることになる。したがって、このような重量の
ある水晶製の１／４波長板を備えた光ピックアップ装置
は、全体として重くなり、その分、シークタイムが長く
なってしまう等という弊害が発生する。

【０００６】また、このように特殊なガラス基板を使用
する、加工が困難であるなどの理由のために、水晶製の
１／４波長板は一般に高価である。このため、これが実
装された光ピックアップ装置も高価となってしまう。

【０００７】さらには、水晶製の１／４波長板は、水晶
の単結晶の薄板を用いている。この単結晶板を他の光学
素子と光学的に一体化して複合光学素子を作製するため
には、水晶の単結晶板を他の光学素子の表面に接着剤を
用いて光学的に一体となるように貼り合わせる必要があ
る。接着法により水晶の単結晶板を他の光学素子の表面
に貼り合わせて複合光学素子を構成することは簡単では
ない。また、加工が困難なためコストが高くなる。この
ため、水晶製の１／４波長板は、それを他の光学素子と
複合化して用いて光ピックアップ装置を小型化するため
には適していない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、五酸化タンタ
ル（Ｔａ₂ Ｏ₃ ）、酸化タングステン（ＷＯ₃ ）、三酸
化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）等
の無機酸化物の斜め蒸着膜が複屈折性を示し、１／４波
長板として利用できることが知られている。例えば、特
公平７−３４８６号公報には、透明基板表面に斜め方向
から誘電体材料を蒸着して形成した斜め蒸着膜を備えた
複屈折板が開示されている。

【０００９】このような無機酸化物をガラス基板表面に
斜め蒸着することによって作製する複屈折膜は、斜め方
向から蒸着膜を形成するために膜厚誤差等の製造誤差が
大きい。このために、一般的には、通過する異常光と常
光の間に発生する位相差は精度良く９０度にはならず、
前後に１０パーセント程度の位相差誤差が出てしまう。

【００１０】ここで、光ピックアップ装置において一般
に使用されている水晶製の１／４波長板における位相差
誤差は少なく、異常光と常光の間に発生する位相差は精
度良く９０度になる。このため、約１０パーセントもの
位相差誤差が発生する斜め蒸着により得られる複屈折膜
から作製される１／４波長板は、光ピックアップ装置用
の１／４波長板としては不適当であると認識されてい
る。また、位相差誤差を水晶製の１／４波長板程度に少
なくするためには、高度な膜厚制御等が必要となってし
まい、製造コストが高騰して、実用に適さなくなってし
まう。更に、そのために、今まで、このような斜め蒸着
膜からなる複屈折膜から作製した１／４波長板は光ピッ
クアップ装置に利用されていない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ここで、無機酸化物を斜
め蒸着することにより得られる複屈性膜によって形成さ
れる１／４波長板は、水晶製の１／４波長板に比べて次
にような利点がある。まず、薄く、軽量であり、光ピッ
クアップ装置の小型化、軽量化には適している。また、
安価に製造することができる。さらには、ガラス基板等
の表面に無機酸化物を斜め蒸着することにより形成でき
るので、光ピックアップ装置光学系を構成している他の
光学素子の表面に形成して複合光学素子とすることが簡
単である。

【００１２】本発明者等は、このような利点を備えた斜
め蒸着によって得られる複屈折膜からなる１／４波長板
を用いて光ピックアップ装置光学系を構成して、その位
相差誤差の影響について調べた。この結果、位相差誤差
が９０度に対して前後に１０パーセント程度ずれていた
としても、当該光ピックアップ装置光学系の光学特性に
実用上支障を来すような弊害が発生しないことを見いだ
した。

【００１３】例えば、発生する位相差が９０度ではなく
約８０度程度の斜め蒸着により形成した複屈折膜ならな
る１／４波長板を用いた場合と、一般的に使用されてい
る位相差精度の良い水晶製の１／４波長板を用いて同一
構成の光ピックアップ装置の光学特性を測定した。この
結果、斜め蒸着により形成した複屈折膜からなる１／４
波長板を用いた場合においても良好な光学特性が得られ
ることが確認された。このような光学特性の評価は、例
えば、得られるアイパターンを比較することにより行な
うことができる。本発明者等の実験によれば、それぞれ
から得られるアイパターンには殆ど違いが無く、ジッタ
ー性能も良いことが確認された。さらに、この実験結果
は、ジョーンズベクトルによる理論的な解析からも裏付
けられた。

【００１４】このように、本発明者等は、一般的に知ら
れている方法によって作製した斜め蒸着により得られる
複屈折膜からなる１／４波長板を、水晶製の１／４波長
板と同様に光ピックアップ装置に利用できることを見い
だし、当該新たな知見に基づき、本発明に想到したので
ある。

【００１５】すなわち、本発明は、レーザ光源と、当該
レーザ光源からの出射光を光記録媒体の記録面に集光さ
せる対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光を検出
するための光検出器と、前記レーザ光源からの出射光お
よび前記光記録媒体からの反射光が通過する共通光路上
に配置した１／４波長板とを有する光ピックアップ装置
において、前記１／４波長板として、無機酸化物を斜め
蒸着することにより形成した複屈折膜からなるものを採
用している。

【００１６】ここで、この構成の１／４波長板は、光ピ
ックアップ装置光学系を構成している他の光学素子と複
合化することが容易できる。すなわち、光ピックアップ
装置光学系を構成している光学素子の表面に、無機酸化
物を斜め蒸着することにより複屈折膜を形成することに
より、１／４波長板が光学的に一体化された複合光学素
子を構成できる。

【００１７】一方、光ピックアップ装置としては、光記
録媒体からの反射光を回折して、光ピックアップ装置の
トラッキング方向およびフォーカシング方向の位置決め
用のサーボ信号を得るために、ホログラム光学素子を備
えた形式のものが知られている。この形式の光ピックア
ップ装置の場合には、無機酸化物を斜め蒸着することに
より得られる複屈折率からなる１／４波長板は、ホログ
ラム光学素子と対物レンズの間に配置される。この場合
においても、１／４波長板を、ホログラム光学素子の出
射光の出射面に無機酸化物を斜め蒸着することにより一
体的に形成することができる。

【００１８】このように本発明では、無機酸化物を斜め
蒸着することにより得られる複屈折膜からなる１／４波
長板を光ピックアップ装置の光学系に採用している。こ
の構成の１／４波長板は、常光通過および異常光通過に
より発生する位相差が精度良く９０度にはならず、一般
的に１０パーセント前後の位相差誤差が発生する。しか
し、この程度の位相差誤差が発生しても、水晶製の１／
４波長板を使用する場合と同様な光検出特性が得られ
る。

【００１９】また、本発明で使用する１／４波長板は、
水晶製の１／４波長板に比べて軽く、他の光学素子との
複合化が簡単である。したがって、本発明によれば、光
ピックアップ装置の小型化、軽量化を実現できる。ま
た、１／４波長板を他の光学素子と複合化することが簡
単であるので、光ピックアップ装置の構成部品の点数を
減らすことができ、この点からも、光ピックアップ装置
の更なる小型化、軽量化を実現できる。これらの利点に
加えて、本発明で使用する１／４波長板は安価であり、
大量生産が可能であるので、高価な水晶製の１／４波長
板を使用する場合に比べて、光ピックアップ装置を廉価
に製造することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）には、本発明を適用し
た光ピックアップ装置の光学系の概略構成を示してあ
る。この図に示す光ピックアップ装置１は、例えば、コ
ンパクトディスクの再生を行なうためのものであり、直
線状にレーザ光の光路が形成された所謂縦型光ピックア
ップ装置である。レーザ光源であるレーザダイオード２
は光検出器としてのホトダイオード群３と一体構造とな
っており、同一平面上に位置している。レーザダイオー
ド２から出射された直線偏光光であるレーザ光は、ホロ
グラム光学素子４に入射する。レーザダイオード２から
出射したレーザ光が回折作用を受けることが無いよう
に、レーザ光の偏光方向およびホログラム光学素子４の
格子方向が整列されている。ホログラム光学素子４を通
過したレーザ光は、ホログラム光学素子４の出射側の表
面に一体的に形成されている１／４波長板５を通過し
て、直線偏光光から円偏光光に変換される。しかる後
に、レーザ光は対物レンズ６を通過してコンパクトディ
スク等の光記録媒体７の記録面上に集光する。

【００２１】光記録媒体７の記録面で反射した反射光
は、対物レンズ６を通過した後に、再度１／４波長板５
に入射して、再び直線偏光光に戻る。しかし、偏光方向
は、レーザダイオード２からの出射光に対して９０度回
転した状態になる。この結果、ホログラム光学素子４を
通過する反射光は、当該ホログラム光学素子４による回
折作用を受けて、例えば、０次光および正負の１次光か
らなる３ビームに回折される。このようにして得られた
各回折光は、ホトダイオード群３を構成している対応す
るホトダイオードによって検出信号として受光される。
ホトダイオードの検出出力に基づき、光記録媒体の再生
情報が読み取られ、また、光ピックアップ装置１のフォ
ーカシング補正、トラッキング補正等のためのサーボ制
御動作が実行される。

【００２２】ここで、図１（Ｂ）に示すように、上記の
ホログラム光学素子４と１／４波長板５は、光学的に一
体化された複合光学素子８である。本例の複合光学素子
８は、ホログラム光学素子４におけるレーザダイオード
からの出射光の出射面４ａに、無機酸化物を斜め蒸着す
ることにより得られた複屈折膜５ａにより１／４波長板
５が形成されたものである。

【００２３】この複屈折膜５ａは、図１（Ｃ）に示すよ
うに、ホログラム光学素子４の出射面４ａに対して、そ
の法線方向Ｈに対して所定の角度をなす矢印Ａの方向か
ら蒸着された五酸化タンタル、酸化タングステン、三酸
化ビスマス、酸化チタン等の無機酸化物を斜め蒸着する
ことにより形成されたものである。このように成膜した
複屈折膜は、例えば、法線方向Ｈと蒸着方向Ａとがなす
角度、すなわち、法線方向Ｈと複屈折膜５ａの結晶軸と
がなす角度を７０度に設定し、膜厚を調整することによ
り、斜め蒸着された複屈折膜５ａが１／４波長板として
の光学作用を果たすように構成されている。

【００２４】このように形成した１／４波長板５は、一
般的に知られている成膜方法によって形成した場合に、
光ピックアップ装置に対して一般的に使用されている水
晶製の１／４波長板とは異なり、位相差誤差が９０度に
対して前後に約１０パーセント程度でてしまう。しか
し、前述したように、本発明者等はこの程度の誤差があ
っても光ピックアップ装置に利用可能なことを見いだし
ている。したがって、無機酸化物を斜め蒸着することに
より形成した複屈折膜からなる１／４波長板の有す利点
を光ピックアップ装置に利用することができる。すなわ
ち、光ピックアップ装置１の小型化、軽量化を実現で
き、また、廉価に製造することができる。さらには、本
例の１／４波長板５は成膜法によりホログラム光学素子
４の出射面４ａに形成できるので、水晶製の１／４波長
板を用いる場合とは異なり、このような複合光学素子８
を簡単に構成することができる。

【００２５】さらに、本例においては斜め蒸着により形
成した１／４波長板５を対物レンズ６とホログラム光学
素子４の間に配置してある。本例の１／４波長板５は、
水晶製のものとは異なり、その厚さを数ミクロン程度ま
で薄くすることができる。したがって、光ピックアップ
装置１の光軸方向の長さを短くすることができる。すな
わち、装置の平坦化を容易に実現できる。

【００２６】さらにまた、上記のように１／４波長板５
を薄くできるので、これがホログラム光学素子４に一体
化された構成の複合光学素子８を小型、軽量にできる。
したがって、この複合光学素子８を対物レンズ６と共
に、光ピックアップ装置の可動部であるレンズホルダに
搭載しても支障が少ない。

【００２７】次に、図２には、光ピックアップ装置の別
の構成例を示してある。図１の光ピックアップ装置を構
成している光学素子と対応する部分には同一の符号を付
して、それらの説明は省略する。本例の光ピックアップ
装置１０は、偏光ビームスプリッタ１１を用いて、光記
録媒体７から反射した反射光の戻り光路を、レーザダイ
オード２からの出射光の光路から直交する方向に分離さ
せて、レーザダイオード２とは異なる位置に配置した分
離型のホトダイオード群３によって反射光を検出するよ
うになっている。

【００２８】本例では、偏光ビームスプリッタ１１にお
ける出射光の出射側の表面１１ａに、無機酸化物を斜め
蒸着することにより形成した複屈性膜５ａによって１／
４波長板５が形成されている。すなわち、本例では、偏
光ビームスプリッタ１１と１／４波長板５とが光学的に
一体化された構成の複合光学素子１２を使用している。

【００２９】図３には、更に別の構成の光ピックアップ
装置の例を示してある。この光ピックアップ装置２０
は、プリズム合わせ面に反射膜が形成された反射ミラー
２１を用いて、光路が直角に折れ曲がった平坦型の光ピ
ックアップ装置の例である。この場合には、反射ミラー
２１における出射光の出射面２１ａに、無機酸化物を斜
め蒸着することによって形成した複屈性膜５ａからなる
１／４波長板５が形成されている。すなわち、本例で
は、反射ミラー２１と１／４波長板５とが光学的に一体
化された構成の複合光学素子２２を使用している。

【００３０】上記の図２および図３に示す光ピックアッ
プ装置１０、２０を用いる場合においても、図１に示す
光ピックアップ装置１において得られる効果と同様な効
果を得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ピック
アップ装置においては、そこに組み込まれて使用される
１／４波長板として、水晶製のものではなく、無機酸化
物を斜め蒸着することにより得られた複屈折膜からなる
ものを採用している。かかる構成の１／４波長板は従来
においては製造誤差等に起因して位相差誤差も大きく使
用に適さないものであると認識されたいた。しかし、本
発明者等によってこの１／４波長板を光ピックアップ装
置に利用可能である点が見いだされ、本発明によって初
めて当該構成の１／４波長板の有する利点を光ピックア
ップ装置に活用することが可能になった。すなわち、本
発明を採用すれば、水晶製の１／４波長板を採用する場
合に比べて、光ピックアップ装置を小型化、軽量化する
ことができ、また、廉価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明を適用した光ピックアップ装置
の光学系の概略構成図、（Ｂ）はその複合光学素子を示
す斜視図、（Ｃ）はその複合光学素子に含まれる１／４
波長板の成膜方法を示す説明図である。

【図２】本発明を適用した光ピックアップ装置の光学系
の別の例を示す概略構成図である。

【図３】本発明を適用した光ピックアップ装置の光学系
の更に別の例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 光ピックアップ装置 ２ レーザダイオード ３ ホトダイオード群 ４ ホログラク光学素子 ４ａ ホログラム光学素子の出射面 ５ １／４波長板 ５ａ 無機酸化物を斜め蒸着することによって形成され
た複屈折膜 ６ 対物レンズ ７ 光記録媒体 ８ ホログラム光学素子と１／４波長板からなる複合
光学素子 １０、２０ 光ピックアップ装置 １１ 偏光ビームスプリッタ １２ 複合光学素子 ２１ 反射ミラー ２２ 複合光学素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源と、当該レーザ光源からの出
   射光を光記録媒体の記録面に集光させる対物レンズと、
   前記光記録媒体からの反射光を検出するための光検出器
   と、前記レーザ光源からの出射光および前記光記録媒体
   からの反射光が通過する共通光路上に配置した１／４波
   長板とを有する光ピックアップ装置において、前記１／
   ４波長板は、無機酸化物を斜め蒸着することによって得
   られた複屈折膜により形成されたものであることを特徴
   とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記１／４波長板
   は、光ピックアップ装置光学系を構成している光学素子
   の表面に一体的に形成されたものであることを特徴とす
   る光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、更に、前記対物レン
   ズと前記光検出器の間には前記反射光を回折するための
   ホログラム光学素子を有しており、当該ホログラム光学
   素子と前記対物レンズの間に、前記１／４波長板が配置
   されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記ホログラム光学
   素子における前記出射光の出射面には前記１／４波長板
   が一体的に形成されていることを特徴とする光ピックア
   ップ装置。