JPH10177737A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光分離用光学素子および１／４波長板を備
え、これらにより光記録媒体からの反射光を光源からの
出射光から分離して検出するように構成された光ピック
アップ装置の光学系を小型でコンパクトに構成するこ
と。 【解決手段】 光ピックアップ装置１０の光学系におい
て、偏光分離用光学素子である偏光ビームスプリッタ３
と、１／４波長板４は、レーザーダイオード１から出射
した発散光Ｌ１の光路上にこの順序に配列されている。
光学的な制約により短くすることが困難な発散光の光路
を利用してこれらの光学素子３、４を配置してあるの
で、光学系を小型でコンパクトにすることができる。１
／４波長板４としては、入射角依存性の低い２枚貼り合
わせ構造のものが適している。この代わりに、発散光の
発散角度を約４度以下に抑制することにより、より廉価
な単板構造の１／４波長板を採用することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体に対し
て情報の記録、再生を行なうために使用する光ピックア
ップ装置に関するものである。更に詳しくは、偏光分離
用光学素子および１／４波長板を備え、これらにより光
記録媒体からの反射光を光源からの出射光から分離して
検出するように構成された光ピックアップ装置の小型、
コンパクト化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）、デジタル
ビデオディスク（ＤＶＤ）等の光記録媒体の再生を行な
うために使用する光ピックアップ装置の光学系は、一般
的に、レーザーダイオードからの発散光をコリメーター
レンズによって平行光とし、当該平行光を対物レンズを
介して光記録媒体の記録面上に集光させ、当該記録面か
らの反射光を光検出器によって検出する構成となってい
る。ここで、反射光を光検出器によって検出するため
に、偏光ビームスプリッタおよび１／４波長板を備えた
光学系が採用されている。

【０００３】図４には、このような構成の光ピックアッ
プ装置の典型的な光学系の概略構成を示してある。この
図に示すように、レーザーダイオード等のような直線偏
光光を出射する光源１からは、直線偏光光が発散光Ｌ１
として出射される。発散光１は、コリメーターレンズ２
を介して平行光Ｌ２となり、偏光ビームスプリッタ３に
入射する。

【０００４】偏光ビームスプリッタ３はプリズム合成体
からなり、光軸Ｌに対して４５度に傾斜した誘電体膜か
らなる偏光分離面３ａを備えている。平行光Ｌ２はこの
偏光分離膜３ａをそのまま通過可能な偏光方向を有する
ように設定されている。偏光ビームスプリッタ３をその
まま通過した平行光Ｌ２は、１／４波長板４を通過する
ことによって円偏光光に変換される。しかる後に、対物
レンズ５に入射して、ここを介して、光記録媒体６の記
録面上に集光される。

【０００５】光記録媒体６の記録面からの反射光Ｌｒ
は、上記の順序とは逆に、対物レンズ５を通過した後に
再度１／４波長板４を通過する。この結果、反射光Ｌｒ
は再び直線偏光光に戻る。しかし、偏光方向は、光源１
からの出射光に対して９０度回転した方向に切り換わ
る。したがって、当該反射光Ｌｒは、偏光ビームスプリ
ッタ３の偏光分離膜３ａに到ると、ここを通過できずに
反射されて、センサーレンズ７を介して光検出器８の受
光面上に集光して、ここで検出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の光学系を備
えた光ピックアップ装置においては、その発散光Ｌ１の
光路である光源１からコリメーターレンズ２までの距離
は、発散光の発散角度、コリメーターレンズの焦点距離
等の光学的パラメータに応じて、定められる。したがっ
て、これらの光学素子の距離を狭くするには光学的な制
約が大きい。特に、ＤＶＤ等の高密度媒体の再生を行な
う光学系においては、高ＮＡの対物レンズを使用して光
束の絞りを大きくする必要がある等の理由によって、発
散光Ｌ１の通路である光源１からコリメーターレンズ２
までの距離を大きくとる必要がある。

【０００７】このように、偏光分離用光学素子および１
／４波長板を用いて光記録媒体からの反射光を分離する
構成となっている光ピックアップ装置においては、光源
から出射される発散光の光路長を簡単には短くすること
が出来ず、このために、装置全体の小型・コンパクト化
に支障を来す場合もある。

【０００８】本発明の課題は、このような問題点に鑑み
て、偏光分離用光学素子および１／４波長板を備えた光
ピックアップ装置の光学系を従来に比べて、小型・コン
パクトに構成することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
装置においては、光学的な制約からある程度の間隔が必
要となる光源からコリメーターレンズまでの間の発散光
の光路に着目し、このスペースを利用して、偏光分離用
光学素子と１／４波長板を配列するようにしている。

【００１０】すなわち、本発明は、偏光分離用光学素子
および１／４波長板を備え、これらにより光記録媒体か
らの反射光を光源からの出射光から分離して検出するよ
うに構成された光ピックアップ装置において、前記光源
から出射される発散光の光路上に、前記偏光分離用光学
素子および前記１／４波長板を配列した構成を採用して
いる。一般的には、光ピックアップ装置の光学系として
は、光源からの発散光を平行光にするコリメーターレン
ズを備え、ここからの平行光を対物レンズの側に入射す
る無限共役系のものを採用できる。この場合には、前記
光源から前記コリメーターレンズまでの間の発散光の光
路上に、これらの１／４波長板および偏光分離用光学素
子を配列する。

【００１１】このように本発明では、光源から出射する
発散光の光路、一般には光源とコリメーターレンズの間
の光路を利用して、１／４波長板および偏光分離用光学
素子が配列される。したがって、光源とコリメーターレ
ンズの間の部分を有効に利用できる。また、コリメータ
ーレンズから対物レンズまでの間は平行光の光路であ
る。この間隔は、発散光の光路に比べて光学的な制約は
それ程無い。このために、従来のようにこの部分に配置
されていた１／４波長板および偏光分離用光学素子を取
り除いた場合には、その分だけ、この間隔を狭くするこ
とが比較的容易である。したがって、本発明の構成によ
れば、光ピックアップ装置の光学系を小型・コンパクト
に構成できる。

【００１２】ここで、１／４波長板は一般に、出射光の
入射光に対する位相差が入射角に依存して変動する。こ
のために、発散光を１／４波長板に入射させた場合に
は、得られる出射光が正確に１／４波長分の位相差を伴
わない場合がある。したがって、本発明のように１／４
波長板に発散光を入射させる場合には、入射角依存性の
低いものを使用することが望ましい。この点に鑑みる
と、本発明において使用する１／４波長板として、入射
角依存性が低い２枚貼り合わせ構造によるシングルオー
ダタイプを採用することが望ましい。また、この構造の
１／４波長板は、入射光の波長ずれに対する出射光の位
相差の変動も小さいので、換言すると、波長ずれ依存性
も低いので、この点からも優れている。

【００１３】また、本発明においては、単板構造でのシ
ングルオーダタイプのものを使用することもできる。こ
の単体構造の１／４波長板は、入射角依存性が大きいも
のの、波長ずれ依存性は低いという特性を備えている。
したがって、コリメーターレンズの焦点距離が対物レン
ズの焦点距離に比べて大きい場合、換言すると、発散光
の発散角度が小さい場合には、この単板構造の１／４波
長板を使用することができる。一般的には、発散角度が
約４度以下となるように光学系を構成すればよい。この
単板構造のものは、上記の２枚貼り合わせ構造のものに
比べて安価であるという利点がある。

【００１４】一方、１／４波長板を偏光分離用光学素子
における発散光の出射面に対して一体化させることがで
きる。この構成を採用すれば光の利用効率を改善でき
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。

【００１６】図１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。本例の光ピッ
クアップ装置１０の光学系において、直線偏光光の光源
としてのレーザーダイオード１からの出射光は発散光Ｌ
１である。この発散光Ｌ１は、コリメーターレンズ２を
介して平行光Ｌ２とされて、対物レンズ５に入射する。
この対物レンズ５を介して平行光は光記録媒体６の記録
面上に集光する。

【００１７】ここで、本例の光学系においては、発散光
Ｌ１の光路上に、発散光の進行方向に向かって、偏光分
離用光学素子としての偏光ビームスプリッタ３と、１／
４波長板４がこの順序で配列されている。偏光ビームス
プリッタ３はプリズム合成体からなり、光軸Ｌに対して
４５度だけ傾斜した誘電体膜または金属膜からなる偏光
分離面３ａを備えている。レーザーダイオード１からの
発散光Ｌ１の偏光方向を調整しておくことにより、当該
発散光Ｌ１は偏光分離膜３ａをそのまま通過可能となっ
ている。しかるに、光記録媒体５からの反射光Ｌｒは、
１／４波長板４に入射すると、直線偏光に戻ると共に、
その偏光方向が出射側の発散光Ｌ１の偏光方向とは直交
した方向に変換されている。このために、反射光Ｌｒ
は、偏光分離膜３ａで直角に反射されて、センサーレン
ズ７Ａを介して、光検出器８の受光面上に集光して、こ
こで検出される。

【００１８】このように、本例の光ピックアップ装置１
０の光学系においては、１／４波長板４および偏光ビー
ムスプリッタ３を発散光Ｌ１の光路上に配列した構成と
なっている。この光路長、すなわち、レーザーダイオー
ド１からコリメーターレンズ２までの距離は、光学的制
約が大きいので、簡単には短くできない。しかし、本例
では、この部分を利用して、２個の光学素子３、４を配
列してある。これに対して、平行光Ｌ２の光路であるコ
リメーターレンズ２から対物レンズ５までの距離は光学
的制約が少ないので、比較的簡単に短くすることができ
る。本例では、平行光Ｌ２の光路上に１／４波長板４お
よび偏光ビームスプリッタ３を配列する必要が無いの
で、その分、この平行光Ｌ２の光路を短くしてある。す
なわち、コリメーターレンズ２と対物レンズ５の間隔を
狭くしてある。

【００１９】このように、本例の光学系の構成によれ
ば、短くすることが困難な発散光の光路を、１／４波長
板４および偏光ビームスプリッタ３の配列場所とすると
共に、短くすることの簡単な平行光の光路を可能な限り
短くしてある。したがって、光ピックアップ装置１０の
光学系を、従来にように平行光の光路上に１／４波長板
４および偏光ビームスプリッタ３を配列した構成に比べ
て、小型でコンパクトに構成できる。

【００２０】また、本例においては、１／４波長板４
を、偏光ビームスプリッタ３の発散光の出射側の面３ｂ
に光学的に貼り合わせて一体化してある。一体化されて
いない場合には、偏光ビームスプリッタ３の出射面３ｂ
と、１／４波長板４の入射面が共に空気との界面となっ
て光損失が起きる。しかし、本例のように一体化するこ
とにより、これらの界面での光損失を回避でき、その
分、光の利用効率を改善できる。

【００２１】次に、本例に使用する１／４波長板４につ
いて考察する。一般的に利用可能は１／４波長板として
は、次の３つの形式のものが知られている。

【００２２】（１）マルチオーダタイプ（単板構造） このタイプの１／４波長板は、偏光方向での位相差を （λ／４）＋ｎλ（ｎ：自然数） として発生させる。ｎλの位相差は光の波動性質上、位
相差なきものとして扱えるので、発生する位相差はλ／
４である。また、このタイプは位相差の入射角度依存性
が小さいが、波長依存性は大きい。

【００２３】（２）シングルオーダタイプ（単板構造） このタイプの１／４波長板は、偏光方向での位相差をλ
／４として発生させる。また、位相差の入射角度依存性
は大きいが、波長依存性は小さい。

【００２４】（３）シングルオーダタイプ（２枚貼り合
わせ構造） このタイプの１／４波長板は、貼り合わせるそれぞれの
位相差により生ずる位相差をφ１、φ２とし、２枚の位
相差を透過した光の位相差を φ１−φ２＝λ／４ とするものである。また、このタイプは位相差の入射角
度依存性、波長依存性ともに小さい。

【００２５】図２は、上記の各タイプの１／４波長板に
おける入射光の入射角度に対する出射光の位相差の変動
特性（入射角依存性）を定性的に示すグラフである。ま
た、図３は、上記の各タイプの１／４波長板における入
射光の波長ずれに対する出射光の位相差の変動特性（波
長ずれ依存性）を定性的に示すグラフである。これらの
グラフにおいて、マルチオーダタイプ（単板構造）をＡ
タイプとして表示してあり、シングルオーダタイプ（単
板構造）をＣタイプとして表示してあり、また、シング
ルオーダタイプ（２枚貼り合わせ構造）をＤタイプとし
て表示してある。

【００２６】シングルオーダタイプ（２枚貼り合わせ構
造）の１／４波長板は、図２のグラフ（タイプＤ）から
分かるように、入射角依存性が低いので、本例のように
発散光が入射する場合においても出射光の位相差が入射
光に対して精度良く１／４波長となる。したがって、本
例の１／４波長板４として採用するのに適している。

【００２７】ここで、ＤＶＤ等に使用されるレーザー光
源の波長は６５０ｎｍであり、波長ずれは一般に＋−１
０ｎｍである。しかし、シングルオーダタイプ（２枚貼
り合わせ構造）のものは、図３でＤタイプとして示す特
性から分かるように波長ずれ依存性も低い。したがっ
て、この点からも、シングルオーダタイプ（２枚貼り合
わせ構造）の１／４波長板を本例の１／４波長板として
使用するのに適してる。

【００２８】これに対して、シングルオーダタイプ（単
板構造）のものは、波長ずれ依存性は低いので好ましい
が、入射角依存性が大きいので、一般的には発散光中で
使用するには適さない場合が多い。しかし、本来、レー
ザー光はガウス分布をしており、入射角度の大きい外周
側の入射光部分の光量が、入射角度の小さい中心側の入
射光の光量に比べて極めて少ない場合が殆どである。こ
のために、図２においてタイプＣとして示す特性から分
かるように、当該シングルオーダタイプ（単板構造）の
ものは入射角依存性が大きいが、実際に使用した場合に
おける入射角依存性はそれほど大きくならず、したがっ
て、本例の光学系に採用することが可能である。このシ
ングルオーダタイプ（単板構造）の１／４波長板は、上
記のシングルオーダタイプ（２枚貼り合わせ構造）のも
のに比べて廉価であるという利点がある。

【００２９】望ましい実施の形態においては、シングル
オーダタイプ（単板構造）の１／４波長板を採用する場
合には、入射角依存性による影響を抑制するために、コ
リメーターレンズ２の焦点距離を対物レンズ５の焦点距
離に比べて大きくすればよい。すなわち、一般的には、
発散光Ｌ１の発散角度を約４度以下となるように設定す
れば、シングルオーダタイプ（単板構造）の１／４波長
板を使用した場合においても、安定した光学特性を得る
ことができる。

【００３０】なお、マルチオーダタイプ（単板構造）の
１／４波長板は、図２、３においてタイプＡとして示す
特性から分かるように、入射角依存性は低いものの、波
長ずれ依存性が高い。このために、一般的に使用されて
いる半導体レーザ光を用いた光ピックアップ装置の光学
系において、本例のように発散光中で使用するには一般
には適していない。

【００３１】（その他の実施の形態）上記の光ピックア
ップ装置１０の光学系は、コリメーターレンズを備え、
平行光を対物レンズに入射する構成の無限共役系のもの
である。本発明は、このような光学系のみでなく、収束
光を対物レンズに入射する有限系のものにも適用するこ
とができる。この場合は、光源からの発散光を、コリメ
ーターレンズの代わりに使用されるカップリングレンズ
を介して収束光として対物レンズに入射する構成が採用
される。そして、この場合にも、偏光分離用光学素子お
よび１／４波長板は、上記の例と同じく、発散光の光路
上、すなわち、光源とカップリングレンズの間に配列さ
れる。この構成によっても、上記の例と同様な作用効果
が得られる。

【００３２】

【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、光記録媒体からの反射光を光源
側からの出射光と分離して光検出器の側に導くための１
／４波長板および偏光分離用光学素子を、光源から出射
される発散光の光路上に配列した構成を採用している。
このように、この発散光の光路を有効に利用してこれら
の光学素子を配列しているので、装置全体を小型でコン
パクトに構成できる。

【００３３】また、本発明では、発散光の光路上に配列
する１／４波長板として、２枚貼り合わせ構造（シング
ルオーダタイプ）のものを採用している。この構造のも
のは入射角依存性および波長ずれ依存性が共に低いの
で、発散光の光路上で使用するのに適している。

【００３４】さらに、本発明では、発散光の発散角度を
約４度以下に抑制することにより、発散光の光路上に使
用する１／４波長板として単板構造（シングルオーダタ
イプ）を使用できるようにしている。この単板構造のも
のは上記の２枚貼り合わせタイプのものに比べて廉価で
あるという利点があり、この利点を利用できる。

【００３５】一方、本発明では、１／４波長板を偏光分
離用光学素子の出射面の側に一体化した構成を採用して
いる。このように光学素子を一体化すれば、光利用効率
を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光ピックアップ装置の光学系
を示す概略構成図である。

【図２】各タイプの１／４波長板の入射角依存性を定性
的に示すグラフである。

【図３】各タイプの１／４波長板の波長ずれ依存性を定
性的に示すグラフである。

【図４】一般的な光ピックアップ装置の光学系を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１ 光源（レーザーダイオード） ２ コリメーターレンズ ３ 偏光ビームスプリッタ（偏光分離用光学素子） ３ａ 偏光分離膜 ３ｂ 偏光ビームスプリッタの発散光の出射面 ４ １／４波長板 ５ 対物レンズ ６ 光記録媒体 ６ａ 記録面 ７、７Ａ センサレンズ ８ 光検出器 １０ 光ピックアップ装置 Ｌ１ 発散光 Ｌ２ 平行光 Ｌｒ 反射光 Ｌ 光軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光分離用光学素子および１／４波長板
   を備え、これらにより光記録媒体からの反射光を光源か
   らの出射光から分離して検出するように構成された光ピ
   ックアップ装置において、 前記光源から出射される発散光の光路上に、前記偏光分
   離用光学素子および銭１／４波長板を配列したことを特
   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、前記光源からの発散
   光を平行光にするコリメーターレンズを有しており、 前記１／４波長板および前記偏光分離用光学素子は、前
   記光源から前記コリメーターレンズまでの間の発散光の
   光路上に配列されていることを特徴とするとする光ピッ
   クアップ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記１／４
   波長板は２枚貼り合わせ構造のものであることを特徴と
   する光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、前記１／４
   波長板は単板構造のものであり、当該１／４波長板に入
   射する前記発散光の発散角が約４度以下となるように設
   定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のうちの何れかの項に
   おいて、前記１／４波長板は、前記コリメーターレンズ
   の発散光の出射面に一体化されていることを特徴とする
   光ピックアップ装置。