JPH1040571A - 投受光ユニットおよびそれを用いた光ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は例えばＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭおよ
びＬＤ（レーザディスク）等の光ディスクやディジタル
ビデオディスク（ＤＶＤ）装置等のディスクに使用され
る光ピックアップおよび投受光ユニットにおいて、投受
光経路の発光量の無駄をなくし、またレーザ光源の横配
置構造における小型化を妨げるという問題を解決するこ
とにある。 【解決手段】上記課題を解決するために、この発明にお
いては、光源の上方に配置され、その光源からの射出光
を反射型回折格子や反射ミラー等の反射部材によって反
射し、その反射光をビームスプリッタによって光源と反
対側に反射しディスクへ投光する。そしてディスクから
の反射光のうちビームスプリッタの透過光を受光素子に
受光する構成とし、光源および受光素子を反射部材およ
びビームスプリッタをとともにディスクに対して縦方向
に配列できるようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えばＣＤ、ＣＤ−
ＲＯＭおよびＬＤ（レーザディスク）等の光ディスクや
ディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の情報記録媒体
に使用される光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光ピックアップは半導体レーザ
光源を備えたものであるが、従来、ピックアップの構造
が複雑となっており、そのため構成部品の点数を削減す
べく、反射型回折格子を用いて入射および反射光を分離
するタイプが開発されている。例えば、図５は特開昭６
２ー２０８４４０号公報等に開示されている反射型回折
格子型ピックアップである。図５において、半導体レー
ザ光源５０から射出されたレーザ光５７は反射型回折格
子５１によって反射されるが、０次光はレンズ５３を通
過し、情報記録媒体としてのディスク５４に焦点を結ぶ
ように集光され、またディスク５４からの反射光はレン
ズ５３を通過し、反射型回折格子５１によって回折され
て１次光になる。この１次光はフォトダイオードからな
る４分割受光器５５によって受光され、フォーカスエラ
ーを検出する。このピックアップはビームスプリッタと
非点収差光学用回折格子を兼ねる反射型回折格子５１を
用いることによって、ディスク５４からの反射光を受光
器５５に集光させるために受光器５５前方に配置する必
要のあったシリンドリカルレンズを不要にして部品点数
を削減したものである。

【０００３】また、別の例として、例えば特開昭６３ー
７６１１９号公報等に開示されているように、図６のピ
ックアップがある。この場合、半導体レーザ光源６０か
ら射出したレーザ光６１は４５°傾斜した反射型回折格
子６２によって三つのビームに分割して反射させられ、
対物レンズ６４を経てディスク６５に集束される。反射
型回折格子６２は内部に凹凸状の格子溝６３を備えてお
り、入射レーザ光６１を反射させ０次光ビーム６１Ａ、
＋１次光ビーム６１Ｂおよび−１次光ビーム６１Ｃに分
離させる。そして、ディスク６５からの反射光は対物レ
ンズ６４を逆行し、反射型回折格子６２に形成したビー
ムスプリッタ膜６８を透過した後凹レンズ６６を通じて
光検出器６７に入射される。光検出器６７は平面視４分
割された領域６７Ａと、個別の領域６７Ｂおよび６７Ｃ
からなり、計６つの分割受光面を備え、各領域の受光状
態によってフォーカスエラーやトラッキングエラーを検
出する。このピックアップでは上記の格子溝６３のパタ
ーンを形成し、かつビームスプリッタを兼ねる反射型回
折格子６２を用いることによって、ビームスプリッタ単
体を用いる場合と比較して光源からの射出光を該ビーム
スプリッタ単体に導入するための透過型回折格子を不要
とし、そのような部品の削減を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５の
ピックアップの構成では、半導体レーザ光源５０から射
出されたレーザ光５７は反射型回折格子５１によって反
射された後、ディスク５４に反射され、その反射光はレ
ンズ５３を通過し、再び反射型回折格子５１を透過し受
光器５５に受光されるという光路を備える。また、図６
の場合では、半導体レーザ光源６０から射出したレーザ
光６１は４５°傾斜した反射型回折格子６２によって反
射させられ、対物レンズ６４を経てディスク６５に反射
した後、その反射光は対物レンズ６４を逆行し、再び反
射型回折格子６２を透過して凹レンズ６６を通じて光検
出器６７に入射されるという光路を備える。

【０００５】したがって、レーザ光の光路長の点でみる
と、上記二つの従来のピックアップは入射経路と受光経
路の二つの光路において反射型回折格子５１または６２
をレーザ光が二度通過するという構成であるため、受光
器５５あるいは光検出器６７への受光は発生レーザ光全
体の一部を無駄にすることになるという問題があった。

【０００６】また、ピックアップ構造の点でみると、上
記の従来例はともに、側方に配置したレーザ光源５０ま
たは６０からの射出光を横方向から入射し、反射光を下
方の受光器５５あるいは光検出器６７に導く構造である
ため、横方向のスペースを必要とする光源横配置構造と
なっており、ピックアップの小型化を妨げるという問題
もあった。

【０００７】なお、最近では、ピックアップの小型軽量
化の問題を改善するために、ホログラム素子を用いて光
学系を簡略化したホログラムピックアップが開発されて
いるが（倉田、石川：「ホログラムを用いたＣＤ用ピッ
クアップ」，”Ｏ plus Ｅ”１９８９．８月号頁８０等
参照）、光源の波長変動の影響を受け易いといった波長
依存性のため特に温度による検出精度の改良を要する課
題が残っている。

【０００８】本発明にかかる課題は、上記従来の問題点
に鑑み、光量の無駄を生じさせず、コンパクトな構造を
有する光ピックアップおよびそれに用いる投受光ユニッ
トを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１にかかる発明の投受光ユニットは、光源
と、前記光源の上方に配置され、前記光源からの光ビー
ムを反射させる反射部材と、前記反射部材からの反射光
を前記光ビームの射出方向に反射する位置に配置された
ビームスプリッタと、前記ビームスプリッタの透過光を
受光する受光素子とを有することを特徴とする。

【００１０】また、請求項２にかかる投受光ユニット
は、前記反射部材に反射型回折格子を用いたことを特徴
とする。さらに、請求項３にかかる光ピックアップは請
求項１または２記載の投受光ユニットを備えるととも
に、前記ビームスプリッタの反射光を情報記録媒体に収
束するレンズ系を有することを特徴とする。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、光源および受光素子
を、反射ミラーや反射型回折格子等の反射部材およびビ
ームスプリッタとともにディスクに対して縦方向に配列
できるので、光ピックアップおよびそれに用いる投受光
ユニットをコンパクトな構造に、かつ発光量の利用効率
の高いものにすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明において、反射部材に反射
型回折格子を用いるときは三ビームの回折光を受光する
６分割受光器を使用するのが好ましく、また反射ミラー
を用いるときは一本のビームを受光する４分割受光器を
使用すればよい。前者の反射型回折格子を用いた、本発
明の一実施例である光ピックアップを図１に示すととも
に、それに用いた本発明にかかる投受光ユニットを図２
に示す。

【００１３】本実施例の光ピックアップはワンパッケー
ジ化した投受光ユニット２０を有し、図示しないフレー
ムによって対物レンズ２１と一体に組み込んだものであ
る。投受光ユニット２０の開口窓１０より射出されたレ
ーザ光ビームは情報記録媒体としてのディスク２２に向
け対物レンズ２１を通じて収束すべく照射され、ディス
ク２２からの反射光が対物レンズ２１を通して逆行して
投受光ユニット２０内部に入り受光される。

【００１４】図２において、投受光ユニット２０は半導
体レーザ素子と同様のキャップパッケージタイプの形態
を有しており、主要部材を配置するステム７にキャップ
６を冠着し、ステム７の下側からリード端子８を外延さ
せている。キャップ６内においてステム７に逆Ｌ字状支
柱１１が植設されている。支柱１１の根幹部に半導体レ
ーザチップ１がレーザ光ビームの射出方向を上方にして
取付られている。支柱１１の上部支持腕部には、反射型
回折格子２とビームスプリッタ３が対向して取り付けら
れている。反射型回折格子２の反射面は半導体レーザチ
ップ１からの射出レーザ光をビームスプリッタ３の反射
面側に導く位置にセットされている。ビームスプリッタ
３の反射面は反射光を直上方向に導くように開口窓１０
に臨んでいる。開口窓１０にはカバーガラス５が取着さ
れている。反射型回折格子２およびビームスプリッタ３
は四角柱体であり、互いの対向反射面はレーザ光の光軸
方向に対し約６０°傾斜して平行に配置されている。反
射型回折格子２の反射面には凹凸溝の格子パターンが形
成されており、入射ビームを０次光ビームと±１次光ビ
ームに回折させる。ビームスプリッタ３は反射面と平行
な透過面を裏側に備え、その透過面の下方にＯＥＩＣ
（オプトエレクトロニクス集積回路）４がステム７に搭
載されている。ＯＥＩＣ４は受光器としてのフォトダイ
ード群１２を含む。フォトダイード群１２は複数の受光
素子を構成し、ビームスプリッタ３を透過した光を受光
する位置に配置され、図３に示す３つの受光エリア１２
Ａ〜１２Ｃを有し、更に中央の受光エリア１２Ｂは４分
割されており、計６つの領域に分割された受光器を構成
している。ＯＥＩＣ４には受光器部分の他にフォーカス
エラーやトラッキングエラーを検出するための検出回路
部分を含んでいる。ＯＥＩＣ４によってディスク２２か
ら反射して上記受光器に入射したレーザ光の受光状態に
応じてフォーカスエラーやトラッキングエラーの検出が
行われる。ディスク２２からの反射回折光としての０次
光ビームＬ２、±１次光ビームＬ１、Ｌ３は図２の紙面
に対し垂直の方向に分岐しており、それらに対応して受
光エリア１２Ａ〜１２Ｃも紙面に対し垂直の方向に並設
されている。そして、０次光ビームＬ２が受光エリア１
２Ｂのの４分割領域に光スポットＬ２として入射する
と、２対の対角線方向の領域における出力信号の差と和
とから非点収差方式によって光スポットＬ２のフォーカ
スエラー（焦点誤差）信号を検出する。またトラッキン
グエラー検出はいわゆる３ビーム方式に基づいて行わ
れ、受光エリア１２Ｂの左右に並設された受光エリア１
２Ａおよび１２Ｃそれぞれに±１次光の光スポットＬ
１、Ｌ３が個別に入射すると、これらの両エリアの差信
号から光スポットＬ２のトラッキング誤差信号が検出さ
れる。さらに、ディスク２２の記録情報２３の検出は例
えば受光エリア１２Ｂの各４分割領域の出力信号の和か
ら行われる。リード端子８はＯＥＩＣ４と接続するリー
ド端子群８Ａと半導体レーザチップ１用リード端子群８
Ｂとに分かれおり、Ｆe材等の金属からなるステム７に
融着ガラス（図示せず）シールによって固定されてい
る。なお、キャップ６はＦe−Ｎiのコバール素材等を用
いた加工部材からなり、また支柱１１およびステム７を
板金加工によって一体成形したものを用いてもよい。

【００１５】上記の投受光ユニット２０において、レー
ザ光源としての半導体レーザチップ１を、レーザ光ビー
ムがステム７面に対して略垂直上方に射出される位置に
取り付けられており、そのビームは反射型回折格子２お
よびビームスプリッタ３を介してビーム照射方向と略同
じ方向に、つまりステム７面に対して略垂直上方に導か
れる。そして、入射ビームを三つの０次および±１次の
ビームの回折光としてディスク２２に導くために、反射
型回折格子２は以下のパラメータで調整される。即ち、
上記０次および±１次の三ビームがディスク２２上での
間隔Ｓ、例えば１５〜２０μｍで集光するように設定さ
れている。間隔Ｓは一般に、次式で決められる。

【００１６】Ｓ＝Ｌg×（ｆ0／ｆC）×tanθ1 ここで、Ｌgは半導体レーザチップ１と反射型回折格子
２との間の距離、ｆ0は対物レンズ２１のディスク側焦
点距離、ｆCは同レンズのレーザ入射側焦点距離、そし
てθ1は反射型回折格子２の１次回折角である。なお、
１次回折角θ1は反射型回折格子２へのレーザ入射角度
で決まり、例えば入射面が回折格子の格子線に垂直の場
合、sinθ1＝sinθin±λ／ｄ（θin：入射角、λ：レ
ーザ波長、ｄ：格子間隔）によって、また格子線に平行
な場合、sinθ1＝±λ／ｄによって決まる。

【００１７】また、反射型回折格子２およびビームスプ
リッタ３は半導体レーザチップ１から略垂直上方に射出
されたレーザ光をその入射方向と同様の方向に反射する
ように互いの対向面が平行であれば好ましい。そして、
反射型回折格子２の反射面は入射光軸に対して４５°傾
斜の配置に限定される必要はなく、上記の例のように６
０°程度を含み、好ましくは４５〜８０°の範囲で設定
するのがよい。レーザ光の射出経路と回折光の受光経路
間の距離Ｗ（図２参照）は反射型回折格子２およびビー
ムスプリッタ３の反射面の勾配が大きいほど小さくなる
ので、半導体レーザチップ１その他の部材を近接させて
キャップ６内にコンパクトに収納するには反射面の傾斜
をステム７面に対してより大きくすればよい。レーザ光
は光の電気ベクトルが入射面に平行となるＰ偏光よりむ
しろ、この例では、入射面に垂直な場合のＳ偏光によっ
て入射させており、反射型回折格子２の反射率を高くす
ることができる。また、ビームスプリッタ３も同様に４
５〜８０°の範囲で設定することによって薄肉ガラス体
を用いても大きい非点収差を発生でき、上記の距離Ｗの
縮小化を実現できる。

【００１８】以上のように、本実施例では、半導体レー
ザチップ１とフォトダイオード群１２からなる投受光器
に対して反射型回折格子２をチップ直上に配置し、かつ
それに並設したビームスプリッタ３により鉛直下方のフ
ォトダイオード群１に回折光を導くので、透過型回折格
子により横方向より入射光を導入し、それと略直交する
方向に受光させる従前の光源横配置タイプと比較して横
方向の制約がなく、これらの各構成部材をキャップ６内
にコンパクトに納めることができる。この例の投受光ユ
ニット２０では、４ｍｍ径の対物レンズ２１と同程度の
外径の小型円筒型キャップ６を用いたパッケージングが
可能となり、光ピックアップの小型化を実現できる。ま
た、ディスク２２への入射光路は半導体レーザチップ
１、反射型回折格子２、ビームスプリッタ３および対物
レンズ２１を通じて形成され、さらに反射光路は対物レ
ンズ２１およびビームスプリッタ３およびフォトダイオ
ード群１２を通じて形成され、反射型回折格子２をディ
スク２２からの反射光が再度反射ないし透過することが
ないので、射出レーザ光を分散させたりすることなく効
率よく利用することができる。さらに、反射型回折格子
２およびビームスプリッタ３といった温度変化の影響を
受けにくい構成部材を適切に配置するだけでよいので、
ホログラム素子を利用した光ピックアップと比べ、温度
特性に優れた、よりコンパクトな投受光ユニットおよび
光ピックアップを得ることができる。

【００１９】さらに、本発明における反射部材に反射ミ
ラーを使用した場合、検出系光路に非点収差を発生させ
る方法を利用する。この場合、反射部材及び後述の受光
器を除いて上記実施例と同様に構成され、反射部材には
例えば平行平板状ガラスミラー（図示せず）を使用す
る。平行平板ガラスの厚さをｄ、その屈折率をＮ、平行
平板法線とレーザ光の光軸とのなす角をαとすると、そ
れによって発生する非点隔差量Ａｓは一般に知られてい
るように次式で決められる。

【００２０】Ａｓ＝ｄ｛Ｎ²cos²α／（Ｎ²−sin²α）−
１｝／（Ｎ²−sin²α）^1/2 したがって、この関係式から、薄肉のガラス反射ミラー
を用いても角αを大きく設定することによって比較的大
きい非点隔差量Ａｓを得ることができる。そして、レー
ザ光のディスク２２への照射を非点隔差およびコマ収差
のないものとするために、反射ミラーに対向してビーム
スプリッタの反射面をできるだけ平行に配置するのが好
ましい。また、反射ミラーを使用すると、ミラー反射光
は一本のビームとなるので、フォトダイオード群からな
る受光器には図４のような４分割構成のものを使用す
る。同図に示す受光エリアＡ〜Ｄからなる受光器を内蔵
したＯＥＩＣを用い、一本のミラー反射光ビームはディ
スクへの照射の後反射され該受光器の各エリアに光スポ
ットＬ４として受光される。そして、フォーカスエラー
の検出は対角線同士（ＡとＤ、ＢとＣ）の出力信号の和
の差を求めることにより、またトラッキングエラーの検
出は隣接エリア同士（ＡとＢ、ＣとＤ）の出力信号の和
の差を求めることによって行われる。

【００２１】かかる反射ミラーを用いた場合でも、上記
反射型回折格子の例と同様に、対向配置された反射ミラ
ーとビームスプリッタを用いることによって半導体レー
ザチップ及びＯＥＩＣに対し縦方向に各部材をコンパク
トにパッケージングすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例である光ピックアップの
概略構成を示す外観斜視図である。

【図２】図２は図１の光ピックアップに用いる投受光ユ
ニットの構成を示す縦断面図である。

【図３】図３は図２の投受光ユニットのフォトダイオー
ド群の配置を示す平面図である。

【図４】図４は本発明の別の実施例に用いるフォトダイ
オード群の配置を示す平面図である。

【図５】図５は従来の別の光ピックアップを示す外観斜
視図である。

【図６】図６は従来の別の光ピックアップを示す外観斜
視図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザチップ ２ 反射型回折格子 ３ ビームスプリッタ １２ フォトダイオード群 ２１ 対物レンズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 前記光源の上方に配置され、前記光源からの光ビームを
   反射させる反射部材と、 前記反射部材からの反射光を前記光ビームの射出方向に
   反射する位置に配置されたビームスプリッタと、 前記ビームスプリッタの透過光を受光する受光素子とを
   有してなることを特徴とする投受光ユニット。
2. 【請求項２】 前記反射部材に反射型回折格子を用いた
   ことを特徴とする請求項１記載の投受光ユニット。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の投受光ユニット
   を備えるとともに、前記ビームスプリッタの反射光を情
   報記録媒体に収束するレンズ系を有してなることを特徴
   とする光ピックアップ。