JPH1116195A

JPH1116195A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JPH1116195A
Application number: JP9167667A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Uchimaru; 丸清隆内; Isao Hoshino; 野功星
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】対物レンズの下の空間に薄型プリズムを配置
して光ヘッドの薄型化を図り、光ディスク装置の小型化
を図る。【解決手段】対物レンズ２０に入射するレーザ光３を
第１の透過面１２を介して内部に入射させ、第１の反射
面で内部に全反射させ、第２の反射面１５で再び全反射
させた後、第１の反射面に対して第３の所定角で傾斜す
る第３の反射面で反射させるプリズム１３により対物レ
ンズ２０にレーザ光を直角に入射させる。または、レー
ザ光３をコリメートレンズにより平行光束３Ａとして第
１の所定角で傾斜する第１の透過面２６から入射させ、
第１の反射面２７で全反射させた後ディスク３に対して
第２の所定角θ₆で傾斜する第２の反射面２８を備える
プリズム２５により、平行光束を対物レンズ２０に直角
に入射させる。何れの構成でもプリズムは薄型となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクに対し
情報を記録再生する光ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のとおり、コンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）やレーザディスク（ＬＤ）に代表されるように、レ
ーザ光を用いて情報の再生を行なう光ディスク装置が広
く普及している。また最近では、光ディスク装置はコン
ピュータの記憶装置として利用されるようになってい
る。このような用途において、携帯式パーソナルコンピ
ュータ等のポータブル情報装置に搭載するため、光学系
を搭載する光学ヘッドを薄型に構成することが要求され
るようになっている。

【０００３】従来の光学ヘッドについて図１３を用いて
説明する。図１３は従来の光ディスク装置の内部構造の
一例を示す断面図である。光学ヘッドの薄型化の要求に
対しては、図１３に示すように、従来の光学ヘッド５０
における、半導体レーザ５１から出射されたレーザ光５
２を、コリメートレンズ５３により平行光線５４とし、
この平行光線５４を折り曲げミラー５５の反射面５６に
より垂直方向に折り曲げて、絞り５７により光束を細く
した後、対物レンズ５８によりディスク５９の情報記録
面に光スポットを形成するようにしていた。

【０００４】上記折り曲げミラー５５は、その反射面５
６がディスク５９の情報記録面に対して４５度の角度を
なすように構成されており、平行光線５４をディスク５
９に対して垂直に折り曲げている。折り曲げられた光
は、対物レンズ５８によりディスク５９上に焦点を形成
し、この光スポットによって情報の記録再生を行なって
いた。なお、ディスク５９は、光ディスク，光磁気ディ
スク等を含む光学式情報記録媒体である。

【０００５】図１３に示す従来の光学ヘッド５０は、４
５度傾斜した傾斜面５６を備える折り曲げミラー５５の
高さが平行光線５４の直径以下にはならないため、傾斜
して設けられた折り曲げミラー５５の厚さによる制約を
受けることになる。また。光学ヘッド５０は、コリメー
トレンズ５３から折り曲げミラー５５を経て対物レンズ
５８までの光の経路のために一定の空間を確保しなけれ
ばならず、光学ヘッドを小型化するのは難しかった。

【０００６】また、従来の光ディスク装置の他の一例と
して図１４に示されるものがある。図１４は光学ヘッド
６０の内部構造を示す断面図であり、図１４において、
コリメートレンズ５３により形成された平行光線５４
は、プリズム６１の透過面６２により斜め下方に屈折さ
れた後、プリズム６１の反射面６３により対物レンズ５
８方向に反射される。反射された光は、絞り５７により
光束を細められて対物レンズ５８に供給され、対物レン
ズ５８によりディスク５９の情報記録面に光りスポット
を形成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示す第１の従来例の光学ヘッド５０のように、折り曲
げミラー５５により平行光線５４を９０度折り曲げて対
物レンズ５８に供給していたのでは、折り曲げミラー５
５の高さを、光束５４の直径よりも低くなるように抑え
ることができず、光学ヘッド５０の薄型化に限界がある
という問題があった。

【０００８】また、図１４に示す第２の従来例の光学ヘ
ッド６０のように、透過面６２，反射面６３を有するプ
リズム６１を用いた場合には、プリズムそれ自体の厚み
が大きくなるため、やはり光ヘッドの薄型化の妨げとな
るという問題があった。

【０００９】本発明は、プリズムを用いながらも光ヘッ
ドの薄型化を可能として、全体を小型化した光ディスク
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係るディスク装置は、レーザ光を出射す
る半導体レーザと、レーザ光を光ディスク上に集束する
対物レンズと、１対の反射面を含む複数の平面を有して
前記対物レンズの下側に設けられると共に、前記光ディ
スクと平行な１対の反射面の一方の反射面に対して第１
の所定角で入射する前記レーザ光に直角に交差する第１
の透過面，前記１対の反射面を構成し前記第１の透過面
を介して内部に入射された透過光を第２の所定角で複数
回反射させる第１および第２の反射面，前記第１および
第２の反射面のうちの最後の反射面からの反射光を前記
対物レンズに直角に入射させるため前記１対の反射面に
対して第３の所定角を為すように設けられた第３の反射
面，前記第１および第２の反射面のうち前記対物レンズ
と対向する側の反射面と同一平面を為し前記第３の反射
面により反射された反射光を直角に透過する前記対物レ
ンズに最も近い平面である第２の透過面，を備えるプリ
ズムと、を具備することを特徴としている。

【００１１】また、請求項２に係る光ディスク装置は、
レーザ光を出射する半導体レーザと、レーザ光を光ディ
スク上に集束する対物レンズと、複数の平面を有して前
記対物レンズの下側に設けられると共に、前記光ディス
クに平行な面に対して第１の所定角で入射する前記レー
ザ光に直角に交差する第１の透過面，この第１の透過面
を介して内部に透過された光を第２の所定角で反射する
第１の反射面，この第１の反射面に平行で前記第１の反
射面により反射された第１の反射光を前記第２の所定角
で反射する第２の反射面，前記第２の反射面により反射
された第２の反射光を前記対物レンズに直角に入射させ
るため前記第１の反射面に対して第３の所定角を為すよ
う設けられた第３の反射面，前記第２の反射面と同一平
面を為し前記第３の反射面により反射された第３の反射
光を直角に透過する前記対物レンズに最も近い平面であ
る第２の透過面，を備えるプリズムと、を備えることを
特徴としている。

【００１２】また請求項５に係る光ディスク装置は、レ
ーザ光を出射する半導体レーザと、前記レーザ光を平行
光束とするコリメートレンズと、前記平行光束を光ディ
スク上に集束する対物レンズと、複数の平面を有して前
記対物レンズの下側に設けられると共に、前記平行光束
に対して第１の所定角で傾斜すると共に入射する前記平
行光束を第２の所定角で屈折させながら内部に透過させ
る第１の透過面，この第１の透過面により透過された第
１の透過光を第２の所定角で反射させる第１の反射面，
この第１の反射面により反射された第１の反射光を前記
対物レンズに直角に入射させる第２の反射光を形成する
と共に前記光ディスクに平行な平面に第３の所定角で傾
斜する第２の反射面，この第２の反射面により反射され
た前記第２の反射光を非屈折で透過させて前記対物レン
ズに入射させる第２の透過面，を備えるプリズムと、を
備えることを特徴としている。

【００１３】また、請求項８に係る光ディスク装置はレ
ーザ光を出射する半導体レーザと、前記レーザ光を平行
光束とするコリメートレンズと、前記平行光束を光ディ
スク上に集束する対物レンズと、複数の平面を有して前
記対物レンズの下側に設けられると共に、前記平行光束
に対して第１の所定角で傾斜すると共に入射する前記平
行光束を第２の所定角で屈折させながら内部に透過させ
る第１の透過面、この第１の透過面により透過された第
１の透過光を第２の所定角で反射させる第１の反射面、
この第１の反射面により反射された第１の反射光を外部
に透過したのち外表面に設けられた偏光ミラーによって
反射された反射光を再び内部に透過して前記対物レンズ
に直角に入射させる第２の透過光を形成すると共に前記
光ディスクに平行な平面に第３の所定角で傾斜する第２
の透過面、この第２の透過面によって透過された前記第
２の透過光を透過させて前記対物レンズに入射させる第
３の透過面、を備えるプリズムと、を具備することを特
徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る光ディスク装置の好適な実施形態について説明す
る。まず、図１から図４を用いて本発明の第１実施形態
に係る光ディスク装置について説明する。ここで、図１
は第１実施形態に係る光ディスク装置の要旨である薄型
のプリズムミラーをその内外部での光束の軌跡と共に示
す断面図、図２は光ディスク装置の内部構造を示す断面
図、図３は光学ユニットの断面図、図４は薄型化の効果
を示すために本発明の構成を除いた方法で形成したプリ
ズムの内外部での光束の軌跡を示す断面図である。

【００１５】図２において、情報の記録再生に用いられ
る光ディスク、光磁気ディスク等のディスク１は、図示
しないベースに固定されたスピンドルモータ２に対して
マグネットチャック等のチャッキング手段により保持さ
れており、記録再生時にはこのスピンドルモータ２によ
って安定に回転駆動される。

【００１６】情報の記録再生用のレーザ光３を生成する
半導体レーザ４は、図３にも拡大して示すように、フォ
トディテクタ５，透過型のホログラム光学素子（以下、
ＨＯＥ―Holographic Optical Element ―と略記する）
６等と共に光学ユニット７を構成している。この光学ユ
ニット７は光学ヘッド８に固定されているが、半導体レ
ーザ４の出射角度がディスク１と平行な平面Ｐに対して
角度θ₁をなすように固定されている。説明の便宜のた
め、半導体レーザ４より発せられたレーザ光３は、光束
の中心線９を備えるものとして図中に用いるものとす
る。

【００１７】半導体レーザ４の発光点１０から固有の拡
がり角度で広がるレーザー光３は、ＨＯＥ６を通過し、
第１の絞り１１によって絞られる。その際、レーザー光
３は中心線９に対して外縁の拡がりが角度θ₂となるよ
うに、第１の絞り１１の開度が設定されている。

【００１８】第１の絞り１１を通過したレーザー光３
は、中心線９と直角に交わる面１２を介して屈折率がｎ
であるガラスで形成されたプリズム１３に入射する。プ
リズム１３に入射したレーザー光３は、ディスク１と平
行な面１４で反射した後に、面１４と平行な面１５で反
射する。

【００１９】レーザ光３が面１４，１５で反射する際、
レーザ光３は、半導体レーザ４から最も遠い側で最大入
射角度θ₃となり、半導体レーザ４に最も近い側で最小
入射角度θ₄となる。このときの最大入射角度θ₃、最
小入射角度θ₄は、下記の式（１），（２）となる。

【００２０】

【数９】レーザ光３が面１５となす最大入射角と最小入射角は、
面１４と面１５が平行平面であることから角度が錯角に
なり、レーザー光３が面１４となす角度に同じになるこ
とは言うまでもない。

【００２１】レーザ光３の面１４，１５に対する最大入
射角度θ₃は、上式（２）のようになるが、光束のすべ
てが面１４、面１５に順番に当たるためには、θ₃が以
下の式（３）の条件を満たす必要がある。 θ₃＜９０［ｄｅｇ］ …… （３）さらに、レーザ光３の面１４，１５に対する最小入射角
度θ₄は、上式（２）のようになるが、レーザ光３が面
１５の性質に関係なく面１５で必ず全反射するために
は、θ₄が以下の式（４）の条件を満たす必要がある。

【００２２】

【数１０】面１５で反射した後に、レーザ光３は、ディスク１に対
してθ₅の角度をなす面１６で反射し、ディスク１に対
して垂直に立ち上がる。

【００２３】レーザ光３を面１６によりディスク１に対
して垂直に立ち上げるためには、面１６の角度θ₅は以
下の式（５）により求められる値である必要がある。

【００２４】

【数１１】面１６でディスク１に対し垂直に立ち上げられたレーザ
光３は、ディスク１に平行な面１５に再度照射される
が、面１５に対して垂直に入射するため透過してプリズ
ム１３から出射される。

【００２５】上記最小入射角度θ₄が式（２），（４）
の条件を満たしていない場合には、面１５に反射膜など
の処理を施しておかないと、面１４からの反射光を面１
５で全反射させることができない。

【００２６】この場合には、図４に示すように、プリズ
ム１３の面１５上で、面１４から反射したレーザ光３の
反射面には反射膜１７を設ける必要があり、面１６から
反射したレーザ光３の透過面を重ねることができないの
で、反射面と透過面は離間させる必要があり、面１６上
でのレーザ光３の照射面の幅Ｗから決まる高さｈ₁より
も、実際のプリズムの高さｈ₂は大きくなることにな
る。これでは、プリズム１３を薄型化することができな
いことになる。

【００２７】逆に、最小入射角度θ₄が式（２），
（４）の条件を満たしている場合には、面１５に反射膜
１７などの処理を施さなくても、面１４からの反射光は
面１５で全反射するようになり、かつ面１６からの反射
光は面１５に対して垂直になるので、面１５を透過す
る。

【００２８】これにより、図４に示すように、プリズム
１３Ａの面１５上で、面１４から反射したレーザ光３の
反射面と、面１６から反射したレーザ光３の透過面に重
なりが生じても、透過光と反射光はお互いに影響を及ぼ
すことがない。

【００２９】したがって、図１に示すプリズム１３の高
さｈ₃は、面１６上でのレーザ光３の投影面の幅から決
定される図４の高さｈ₁と同じになり、図４に示すプリ
ズム１３Ａの高さｈ₂よりも小さくなる。

【００３０】図１，図２にもどって、プリズム１３から
ディスク１に向かって垂直に出射したレーザ光３は、樹
脂または金属により対物レンズホルダ１８と一体的に形
成された第２の絞り１９により光束を絞られ、対物レン
ズ２０によりディスク１の情報記録面２１上に集束され
る。

【００３１】上述のように、レーザ光３は第２の絞り１
９により光束を絞られるが、第２の絞り１９が設けられ
た位置で、絞り１９の穴２２に対して十分な大きさを備
えている。この絞り１９の設定条件は、対物レンズホル
ダ１８が光ディスク１のトラッキング方向に移動して
も、穴２２がレーザ光３から位置ずれしない大きさを備
えると共に、絞り１９上でレーザ光３の無駄な光束を少
なくするように第１の絞り１１による光の拡散の角度θ
₂を設定することである。

【００３２】ディスク１からの反射光は、対物レンズ２
０に戻り、面１５を介してプリズム１３に入射し、面１
６，１５，１４で反射して、面１２を介してプリズム１
３から出射する。次に、ＨＯＥ素子６で向きを変えてフ
ォトディテクタ５に戻され、フォトディテクタ５に取り
込まれた反射光から、記録情報信号、フォーカスオフセ
ット信号、トラックオフセット信号等が生成される。こ
のフォーカスオフセット信号を用いることにより対物レ
ンズ２０のフォーカス方向の位置ズレが検出され、この
位置ズレを補正するように対物レンズホルダ１８に接合
された図示しないフォーカスコイルに電流が流されて制
御動作を行なう。

【００３３】また、生成されたトラックオフセット信号
を用いることにより対物レンズ２０のトラック方向の位
置ズレが検出され、この位置ズレを補正するように対物
レンズホルダ１８に接合された図示しないトラッキング
コイルと、光学ヘッド８を含む図示しないキャリッジを
トラッキング方向に駆動するモータに電圧を印加して制
御動作を行なう。このようにしてディスク１の情報記録
面２１に対して情報の記録再生が行なわれる。

【００３４】前述のように、図１，図２に示すような高
さの低いプリズムを形成するためには、プリズム内での
最大入射角度θ₃、最小入射角度θ₄が式（３）（４）
の条件を満たす必要がある。この式（３）（４）に式
（１）（２）（５）をそれぞれ代入して、面１４，１５
に対する入射角度θ₃をレーザ光３の拡がり角度θ₂と
面１６がディスク１に対してなす角θ₅で表すと以下の
式（６）（７）のようになる。

【００３５】

【数１２】式（６）（７）を面１６がディスク１に対してなす角θ
₅について整理すると下式（８）（９）が得られる。

【００３６】

【数１３】したがって、面１６がディスク１に対してなす角θ₅が
式（８）（９）の範囲であれば、高さの低いプリズムを
形成することができる。

【００３７】さらに、式（９）より、面１６がディスク
１に対してなす角θ₅が４５度よりも小さくなるので、
面１６上でのレーザ光３の照射面の幅が決まるプリズム
の高さを従来例に比べて低く構成することができる。

【００３８】このような構成の光学ヘッド８において、
対物レンズ下でレーザー光を折り曲げるプリズムの高さ
を低く構成することができるので、光学ヘッド８そのも
のが薄型になり、結果として携帯に適した薄型の光ディ
スク装置を構成することが可能になる。

【００３９】なお、本第１実施形態においては、レーザ
光３のすべてを面１５において全反射するものとして説
明したが、本発明はこの構成に限定されない。実際に全
反射する必要があるのは、反射光と透過光が面１５上で
重なる部分のみであり、この部分でのみ全反射が発生す
るようにθ₂，θ₅を設定しても同様の効果が得られる
ことはいうまでもない。

【００４０】さらに、第１実施形態において、全反射が
発生しない部分について、面１５に図４のような全反射
コートを施せば、ディスク１に対して情報の記録再生を
行なう際に、半導体レーザの出力であるレーザ光のパワ
ーを一層効率よく利用することができる。

【００４１】また、第１実施形態では、面１４，１５が
光ディスク１に平行であるものとしてそれぞれの角度の
記述を行なったが、本発明はこれにも限定されず、面１
４，１５が光ディスク１に対して極わずかに傾斜してい
ても、所定傾斜分を考慮してそれぞれの角度を設定する
ことにより、同様の効果が得られる。また、プリズムの
面をディスクに対して傾斜させることにより、光ディス
ク１と面１５が平行なことによって発生する２重反射の
効果も低減することができる。

【００４２】次に、図５を用いて本発明の第２実施形態
に係る光ディスク装置について説明する。なお、以下の
各実施形態の説明においては、前記第１実施形態と同一
構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略す
る。図５は図１と同じくプリズムの内外部の光束の軌跡
を示す断面図である。

【００４３】この第２実施形態が第１実施形態と異なる
点は、絞り１１とプリズム２５との間にコリメートレン
ズ２４を配置し、発光点１０のから照射されるレーザ光
３が絞り１１を通過した後にコリメートレンズ２４によ
りレーザ光３が平行光束３Ａとされる点と、プリズム２
５の入射面２６が平行光束３Ａの照射方向に対して傾斜
している点である。

【００４４】半導体レーザからのレーザ光３は通常楕円
形状に拡がるため、この楕円の短径に合わせた円形絞り
でレーザ光を絞り、これを対物レンズに入射させると、
楕円の長径側ではエネルギーが十分に対物レンズに入射
せず、半導体レーザの利用効率が低下する。そこで、一
般的にはプリズムを用いてレーザー光を屈折させ、楕円
形状であるレーザー光の短径方向の断面を拡大し、円形
に近づけるような光学系を構成する。

【００４５】図５に示す第２実施形態においては、半導
体レーザ４の発光点１０からのレーザ光３の拡がり角度
が、光ディスク１に平行な方向に広く、垂直な方向に狭
くなるように半導体レーザ４を配置している。発光点１
０から出射したレーザ光３はコリメートレンズ２４によ
って平行光束３Ａとされ、ディスク１に平行にプリズム
２５に面２６から入射する。その際、面２６を平行光束
３Ａの中心線９に対して傾斜させ、平行光束３Ａをディ
スク１方向に屈折させて、ディスク１に平行な方向に幅
広であるレーザ光３の断面形状を円形に近づけるように
している。

【００４６】プリズム２５の面２６で屈折させられたレ
ーザ光３は面２７で、第１実施形態と同じように反射す
るが、第１実施形態と異なる点は、レーザ光３が前記コ
リメートレンズ２４により平行光束３Ａとなっている点
で、レーザ光３の光束の全てが同一の入射角度で面２７
に入射する。そこで、レーザ光３が面２７で全反射する
か否かは、中心線９と平行な線状の光束が面２７で全反
射するか否かにより決定される。

【００４７】中心線９と平行な線状の光束は、第１実施
形態においてレーザーの拡がり角度θ₂が０であるとし
て表すことができるので、プリズム２５の面２８がディ
スク１と平行な線Ｐに対してなす角θ₆が、式（８）
（９）においてレーザーの拡がり角度θ₂を０とおいた
式（１０）（１１）を満たせば、レーザ光３が面２７で
全反射することになる。

【００４８】

【数１４】したがって、面２８がディスク１に対してなす角θ₆が
式（１０）（１１）の範囲であれば、高さの低いプリズ
ムを形成することができ、コリメート光を用いた第２実
施形態の光学系においても、第１実施形態と同様な効果
を奏することができる。

【００４９】次に、図６，図７を用いて本発明の第３実
施形態に係る光ディスク装置を説明する。図６は図１，
図５と同じくプリズムの内外部の光束の軌跡を示す断面
図、図７はシリコンをエッチングすることにより形成さ
れた偏向ミラーの斜視図である。

【００５０】この第３実施形態が第１，第２実施形態と
異なる点は、プリズム３０の面３３の外側に封止部材３
４を介して、電気信号により光の向きを自在にかえるこ
とができる偏向ミラー３５を配置し接合した点である。

【００５１】図６において、プリズム３０は、図５のプ
リズム２５と略同一構成を有し、入射面３１，第１の反
射面３２，第２の反射面３３を備えている。封止部材３
４は大気環境から偏光ミラー３５を隔絶するように機能
している。また、偏光ミラー３５は、図７に示すよう
に、シリコンウェハをエッチングすることにより形成さ
れる２層のシリコン層３６，３９を備えている。第１の
シリコン層３６には電極３７，３８が設けられ、第２の
シリコン層３９は支持基板４０と、この基板４０に支持
部４１を介して揺動可能に支持された揺動体４２と、を
備えている。揺動体４２の表面は研磨されてミラー部４
３が形成されている。

【００５２】以上の構成において、支持部４１を中心に
揺動体４２が電極３７，３８との間のクーロン力により
引きつけられて、支持軸４４を中心として両側に揺動す
ることにより、ミラー４３の反射面が変化し、ディスク
１のトラッキング方向、もしくはトラックと直交する方
向に微調整しながら、レーザ光３を偏光する。

【００５３】レーザ光３は、第２実施形態と同じよう
に、発光点１０の出射側に配置されたコリメートレンズ
２４により平行光束３Ａとされてからプリズム３０の入
射面３１に入射させられているので、プリズム３０の第
１の反射面３２がディスク１と平行な線Ｐに対してなす
角度θ₇が、上記式（１０）（１１）と同様の下記の式
（１２）（１３）を満たせば、レーザ光３が面３２で全
反射することになる。

【００５４】

【数１５】また、偏光ミラー３５を機能させるには、レーザ光３が
面３３で全反射してはならない。そのためには、プリズ
ム３０の面３３に対するレーザ光３の入射角度θ₈が式
（１４）を満たしていなければならない。

【００５５】

【数１６】レーザ光３の面３３に対する入射角度θ8 とプリズム３
２の面３３がディスク１に対してなす角度θ₇は等しい
ので、偏光ミラー３５を機能させ、かつ薄型のプリズム
を実現するためには、式（１５）を満たす必要がある。

【００５６】

【数１７】したがって、面３３がディスク１に対してなす角θ₇が
上式（１５）の範囲であれば、高さの低いプリズムを形
成することができ、偏光ミラーを用いた光学系において
も、第１実施形態と同様な効果を生み出すことができ
る。

【００５７】また、一般に光学ガラスの屈折率ｎは１．
５程度なので、面３３がディスク１に対してなす角θ₇
は４２度以下になる。よって、従来例に示すような対物
レンズの下で直角にレーザ光を折り曲げる構成に比べ
て、ミラー部４３を小さくすることができる。その結
果、揺動体４２の慣性モーメントを小さくすることがで
きるので、ミラーを偏向させる駆動加速度を大きくする
ことができる。

【００５８】また、この第３実施形態の偏光ミラー３５
のように、クーロン力により運動するアクチュエータ
は、一般に湿度の変動に応じて駆動感度が変化するの
で、大気環境から隔絶する必要がある。この第３実施形
態に係る光ディスク装置においては、プリズム３０の面
３３がディスク１に対してなす角θ₇が４２度以下で光
を対物レンズの下で直角に折り曲げた場合よりも小さい
ので、封止部材３４の幅を広くとっても、プリズム３２
の高さに影響しにくくなる。

【００５９】以下、簡単に本発明の効果を具体的な数値
を用いて説明する。図８はガルバノミラーを貼り付けた
面の角度（θ₇）とプリズム高さの関係を示す。図８に
示すように、ガルバノミラー貼り付け面の角度を傾けて
いくと、角度が４５度から２１度の範囲では、角度の減
少とともに、プリズム高さがほぼ単調に減少する。とこ
ろが、角度が２１度以下になるとプリズム高さが増加に
転ずる。これは、プリズムの面３２での光の入射角度が
臨界角度以下になったためであり、プリズムを構成する
際、図４に示したように、光りを重ねることなく構成す
る必要が発生するためである。

【００６０】図９は図８と同様に、ガルバノミラーを貼
り付けた面の角度とプリズムの底面もしくは上面の寸法
の関係を示している。ここで、プリズム底面の長さは、
プリズム内部で、光りが、片道につき１回反射する本発
明の第２実施形態の場合の数値であり、プリズム上面の
長さは、プリズム内部で光りが片道につき２回反射する
本発明の第１実施形態の場合の長さの関係を示したもの
である。両者とも光の反射の仕方により、プリズムの寸
法が律束される箇所である。例えば、図１１に示した関
係のうち、本発明の第２実施形態に係る１回反射の場
合、ガルバノミラーを貼り付けた面の角度が３１．５度
以上でないと、実際にはプリズムの底辺の寸法がマイナ
スになってしまい、プリズムを構成することができな
い。

【００６１】さらに、第１実施形態に係わる２回反射の
場合でも、上記角度は２６．５度以上である必要があ
る。また、プリズム内部での反射回数は、多くとれば、
図２に示すように、プリズムを構成できる角度範囲を増
やすことができるが、いたずらに反射回数を増やして
も、反射面の平面度誤差により光ビームの精度の悪化を
招いてしまう。したがって、プリズム内部での反射の回
数を最小に制限すると、実際にプリズムの構成できる角
度反射が狭まり、プリズムの高さを最小にする角度の値
が、図８に示す値よりも大きくなる。逆に言うと、図８
から求めた２１度になるようにプリズム内部での反射の
回数を決定すると、最小の高さでプリズムを構成するこ
とができる。

【００６２】図１０は各面での透過率を考慮の上、光源
から対物レンズまでの間を光を往復するときの光の透過
率を示したものである。図１０のように、往復の光の透
過率はガルバノミラーの貼り付け面の角度が３３度近傍
である場合、最も高くなることが分かる。よって、光源
のパワーをもっとも効率よく利用しようとすれば、ガル
バノミラーの貼り付け面の角度を３３度近傍に設定すれ
ばよい。

【００６３】図１１はガルバノミラーの貼り付けた面の
角度と第１の透過面３１における屈折による光ビーム縦
横比の関係を示す。たとえば、ガルバノミラーを貼り付
けた面の角度が３３度の場合、プリズムによって整形さ
れる光ビームの長辺と短辺の比は１対１．６程度である
ので、一般の半導体レーザーのビーム整形を行うのに不
都合はない。つまり、このような形状のプリズムを最小
高さで構成しようとする際に、面３２での全反射の有無
だけでガルバノミラーの貼り付け面の角度を決定すると
２１度になるが、プリズムの構成可能範囲を考慮する
と、上記角度は、１回反射の場合３１．５度、２回反射
の場合２６．５度となり、さらに光の透過率を考慮すれ
ば、上記角度の値は、３３度となる。したがって、この
ような形状のプリズムを最小高さで構成するが、ガルバ
ノミラーの貼り付け面の角度は、面３２での全反射の有
無のみに決定した値よりも、大きくなる。なお、上記計
算においては、プリズムを構成するガラスの屈折率の値
を、一般に用いられる光学ガラスと同じ１．５１５とし
た。

【００６４】なお、図１に示す第１実施形態に係る光デ
ィスク装置においては、プリズム１３内における光の反
射は２回のみとして説明したが、請求項１により定義さ
れるように、プリズム１３内における反射は３回以上の
複数回であってもよい。この一例として示されているの
が、図１２の第４実施形態に係る光ディスク装置であ
る。図１２においてプリズム１３の入射面１２は、斜め
下方を向いて設けられており、光源１０からのレーザー
光３は斜め下方より入射されている。反射面１４および
１５はディスク１の情報記録面２１に基本的には平行に
設けれている。

【００６５】この第４実施形態に係る光ディスク装置の
場合、対物レンズ２０に近い側の反射面１５でまず反射
し、次いで対向する反射面１４で２回目の反射をし、さ
らに反射面１５で３回目の反射をした後、面１６により
対物レンズ２０に垂直下方より入射する方向へと反射さ
れる。このように、本発明に係る光ディスク装置は、プ
リズム１３内における反射を２回に限定されることなく
３回以上とすることもできる。この第４実施形態では、
最低回数の３回を例にして３回以上反射の例を説明した
が、プリズム１３を図中左右方向に、より長尺に構成す
ることにより４回、５回でもプリズム１３内の反射回数
を増やすことができる。この場合、奇数回のときは入射
面１２が斜め下方を向き偶数回反射のときは斜め上方を
向くことになる。また、図１２中、反射角θ_13aとθ
_13bとは僅かずつその角度を変える構成となる。

【００６６】以上のように、プリズムを偏平かつ長尺に
構成することにより、ディスク１の下側の最もスペース
を節約したい部分の構成を簡略化して、光ヘッド等の複
雑な機構を対物レンズ２０よりも相当の距離だけ離間さ
せることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、対
物レンズの下に設けられた肉薄のプリズムにより光ヘッ
ドを薄型化でき、携帯性に富んだコンパクトな光ディス
ク装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置の
要部としてのプリズムの内外部での光束の軌跡を示す断
面図。

【図２】本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置の
内部構成を示す断面図。

【図３】本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置の
光学ユニットの断面図。

【図４】薄型化の効果を示すために形成したプリズムの
内外部での光束の軌跡を図１と比較して示す断面図。

【図５】本発明の第２実施形態に係る光ディスク装置の
要部としてのプリズムの内外部での光束の軌跡を示す断
面図。

【図６】本発明の第３実施形態に係る光ディスク装置の
内部構成を示す断面図。

【図７】第３実施形態に用いられる偏光ミラーの概略構
成を示す斜視図。

【図８】本発明の第３実施形態におけるガルバノミラー
貼付面の角度とプリズムの高さとの関係を示す特性図。

【図９】図８と同様にガルバノミラー貼付面の角度とプ
リズムの底面または上面の寸法の関係を示す特性図。

【図１０】光源から対物レンズまでの間の光の往復の際
の光透過率を示す特性図。

【図１１】ガルバノミラー貼付面と第１の透過面におけ
る屈折による光ビーム縦横比との関係を示す特性図。

【図１２】本発明の第４実施形態に係る光ディスク装置
の要部としてのプリズムの内外部での光束の軌跡を示す
側断面図。

【図１３】従来の光ディスク装置の一例の内部構成を示
す断面図。

【図１４】従来の光ディスク装置の他の一例の内部構成
を示す断面図。

【符号の説明】

１ディスク３レーザ光４半導体レーザ９レーザ光の中心線１２第１の透過面１３プリズム１４第１の反射面１５第２の反射面１６第３の反射面２０対物レンズ２５プリズム２６第１の透過面２７第１の反射面２８第２の反射面３５偏光ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を出射する半導体レーザと、前記レーザ光を光ディスク上に集束する対物レンズと、１対の反射面を含む複数の平面を有して前記対物レンズ
の下側に設けられると共に、前記光ディスクと平行な前
記１対の反射面の一方の反射面に対して第１の所定角で
入射する前記レーザ光に直角に交差する第１の透過面，
前記１対の反射面を構成し前記第１の透過面を介して内
部に入射された透過光を第２の所定角で複数回反射させ
る第１および第２の反射面，前記第１および第２の反射
面のうちの最後の反射面からの反射光を前記対物レンズ
に直角に入射させるため前記１対の反射面に対して第３
の所定角を為すように設けられた第３の反射面，前記第
１および第２の反射面のうち前記対物レンズと対向する
側の反射面と同一平面を為し前記第３の反射面により反
射された反射光を直角に透過する前記対物レンズに最も
近い平面である第２の透過面，を備えるプリズムと、を具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】レーザ光を出射する半導体レーザと、前記レーザ光を光ディスク上に集束する対物レンズと、複数の平面を有して前記対物レンズの下側に設けられる
と共に、前記光ディスクに平行な面に対して第１の所定
角で入射する前記レーザ光に直角に交差する第１の透過
面，この第１の透過面を介して内部に透過された光を第
２の所定角で反射する第１の反射面，この第１の反射面
に平行で前記第１の反射面により反射された第１の反射
光を前記第２の所定角で反射する第２の反射面，前記第
２の反射面により反射された第２の反射光を前記対物レ
ンズに直角に入射させるため前記第１の反射面に対して
第３の所定角を為すよう設けられた第３の反射面、前記
第２の反射面と同一平面を為し前記第３の反射面により
反射された第３の反射光を直角に透過する前記対物レン
ズに最も近い平面である第２の透過面，を備えるプリズ
ムと、を具備することを特徴とする請求項１に記載の光ディス
ク装置。
【請求項３】前記半導体レーザと前記第１の透過面との
間に前記プリズムに入射される前記レーザ光をその光線
の中心線に対して第４の所定角θで拡散するように絞る
絞りを設け、前記第１の反射面に対して前記第３の反射
面がなす傾斜角としての前記第３の所定角が、【数１】より小さく、【数２】よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の光ディ
スク装置。
【請求項４】前記第２の反射面に前記第１の反射光を入
射する前記第２の所定角が臨界角以上の場合に、前記第
２の反射面の外表面に全反射膜を取り付け、前記第１の
反射光を全反射させるように構成した請求項２に記載の
光ディスク装置。
【請求項５】レーザ光を出射する半導体レーザと、前記レーザ光を平行光束とするコリメートレンズと、前記平行光束を光ディスク上に集束する対物レンズと、複数の平面を有して前記対物レンズの下側に設けられる
と共に、前記平行光束に対して第１の所定角で傾斜する
と共に入射する前記平行光束を第２の所定角で屈折させ
ながら内部に透過させる第１の透過面，この第１の透過
面により透過された第１の透過光を第２の所定角で反射
させる第１の反射面，この第１の反射面により反射され
た第１の反射光を前記対物レンズに直角に入射させる第
２の反射光を形成すると共に前記光ディスクに平行な平
面に第３の所定角で傾斜する第２の反射面，この第２の
反射面により反射された前記第２の反射光を非屈折で透
過させて前記対物レンズに入射させる第２の透過面，を
備えるプリズムと、を具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項６】前記第２の反射面の傾斜する角度である前
記第３の所定角は、４５［ｄｅｇ］より小さく、【数３】より大きい角度をなすことを特徴とする請求項５に記載
の光ディスク装置。
【請求項７】前記第１の透過面の傾斜する角度である前
記第１の所定角は、前記平行光束に対して、【数４】より小さく、【数５】より大きくなるように設定されていることを特徴とする
請求項６に記載の光ディスク装置。
【請求項８】レーザ光を出射する半導体レーザと、前記レーザ光を平行光束とするコリメートレンズと、前記平行光束を光ディスク上に集束する対物レンズと、複数の平面を有して前記対物レンズの下側に設けられる
と共に、前記平行光束に対して第１の所定角で傾斜する
と共に入射する前記平行光束を第２の所定角で屈折させ
ながら内部に透過させる第１の透過面，この第１の透過
面により透過された第１の透過光を第２の所定角で反射
させる第１の反射面，この第１の反射面により反射され
た第１の反射光を外部に透過したのち外表面に設けられ
た偏光ミラーによって反射された反射光を再び内部に透
過して前記対物レンズに直角に入射させる第２の透過光
を形成すると共に前記光ディスクに平行な平面に第３の
所定角で傾斜する第２の透過面，この第２の透過面によ
って透過された前記第２の透過光を透過させて前記対物
レンズに入射させる第３の透過面，を備えるプリズム
と、を具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】前記第２の透過面の傾斜する角度である前
記第３の所定角は、４５［ｄｅｇ］より小さく、【数６】より大きい角度をなすことを特徴とする請求項８に記載
の光ディスク装置。
【請求項１０】前記第１の透過面の傾斜する角度である
前記第１の所定角は、前記平行光束に対して【数７】より小さく、【数８】より大きくなるように設定されていることを特徴とする
請求項８に記載に光ディスク装置。
【請求項１１】前記第２の透過面の外表面に設けられた
偏光ミラーが、電気信号により光の向きを自在に変える
ことのできる偏光ミラーであることを特徴とする請求項
８に記載の光ディスク装置。