JPH11161996A - 光学装置及び光ビーム出射装置 - Google Patents
光学装置及び光ビーム出射装置Info
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- JPH11161996A JPH11161996A JP9325920A JP32592097A JPH11161996A JP H11161996 A JPH11161996 A JP H11161996A JP 9325920 A JP9325920 A JP 9325920A JP 32592097 A JP32592097 A JP 32592097A JP H11161996 A JPH11161996 A JP H11161996A
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Abstract
光学ピックアップを行うに際し、特に同一波長の光ビー
ムを用いる場合でも、簡易な構成でかつ高精度に光軸を
合わせることができる光学装置、およびこの光学装置に
用いて好適な光ビーム出射装置を提供すること。 【解決手段】 2つのレーザダイオードが共通のパッケ
ージ1a内に配され、これらのレーザダイオードから出
射されるレーザ光が、直線偏光でありかつ互いに90度
偏光状態の異なる2つのレーザ光であって、さらに、こ
のレーザ光の光路上にホログラム一体型対物レンズ3が
配され、このレンズ3によって2つのレーザ光の光軸が
同一となるように構成された光学装置。
Description
複数の光ビームを用いる光学装置(特に光ディスク用光
学ピックアップ)、及び光ビーム出射装置に関するもの
である。
で、例えば、CD(コンパクトディスク)、CD−R
(レコーダブル)、MD(ミニディスク)、DVD(デ
ジタルビデオディスク)等のように、レーザ光の互換性
の無い光ディスクが増えている。
80nm(又は790)波長帯のレーザダイオードと、
DVD用の635nm(又は650)波長帯のレーザダ
イオードとを有する2波長対応(2ディスク対応)の光
学ピックアップが作製されている。
は、例えば、フォーマットが異なる光ディスク毎に光学
ピックアップを用意した構成(2レンズタイプ)や、波
長選択ホログラムなどを利用して開口制限等を行い、1
つの対物レンズでフォーマットの異なる光ディスクに対
応する構成(1レンズタイプ)等が知られている。
ィスク毎に光学ピックアップを用意した装置(2レンズ
タイプ)では、光ディスクシステムの大型化やコストの
上昇をもたらしている。また、一般に、2つのレーザダ
イオードや光検出器(フォトダイオード)等をそれぞれ
異なる基板上に作製した光学ピックアップの調整は難し
く、また、全体(光学ピックアップ)のサイズが大きく
なると同時に、その部品点数も多くなる。
学ピックアップとして、例えば、図17に示すようなL
D(レーザダイオード)−PD(フォトダイオード)ユ
ニットを用いたDVD−CD用2波長対応の光学ピック
アップが知られている。
の再生が可能な光学ピックアップであって、フォトダイ
オード112aとレーザダイオード112bとを有する
DVD用のLD−PDユニット111bと、同じように
フォトダイオードとレーザダイオードとを有するCD用
のLD−PDユニット111aとを有しており、さら
に、これらのユニットから出力される光ビームの光軸上
には、波長フィルター113、集光レンズ114、立ち
上げミラー115、偏光ホログラム116、開口フィル
ター及び波長板117、対物レンズ118が設けられて
いる。
生時には、発光点隔差を設けることによって球面収差を
補正すると共に、多層膜開口フィルターによる開口制限
をしており、この多層膜開口フィルターは内周部を多層
構造の反射防止膜、外周部を短波長透過フィルターとし
ているので、DVDの再生に対しては、波長が変化して
も位相差が生じないように構成されている。また、信号
検出用ホログラムとしては再生光量の確保のために偏光
ホログラム116が採用されており、さらに、波長板1
17は、波長790nmの光ビームに対してはλ板、波
長650nmの光ビームに対しては1/4λ板相当にな
るように設計されている。
た構成の光学ピックアップでは、波長フィルター113
や波長板117などの波長選択性を有する光学部品が用
いられており、それぞれの波長の違いを利用して光ビー
ムの光軸と一致(合軸)させたり或いは分離を行ってい
るが、温度変化等によってレーザ光の発振波長が変化し
易く、また、DVD(波長650nm)とCD(波長7
90nm)では、その波長領域が近いこともあって、波
長の選択性のみを利用した合軸/分離手段では、その十
分な消光比をとることが難しい。
成するためには、上述したように多くの光学部品を使わ
ざるをえず、また、その組み立て工程も煩雑になるため
に、小型化、低コスト化には不向きである。
は、特願平8−154839号(平成8年5月27日出
願)にて、図12〜図15に示す如く、共通のパッケー
ジ内(又は基板上)に、互いに分離された2つの光源部
を搭載した2波長対応の光学ピックアップを作製した。
4bを有するフォトダイオードIC基板(PDIC)8
3上に、それぞれ異なる発振波長を有するレーザダイオ
ード81a及び81bが設けられているPINフォトダ
イオードチップ(pin−PDチップ)82と、前記各
波長に対応するプリズム85とを有する複合光学素子
(レーザカプラ:LC)80である。
プ82には段が形成されており、この段の下段部には、
あるフォーマットのレーザダイオード81aが設けら
れ、前記段の上段部には、レーザダイオード81aとは
フォーマットの異なるレーザダイオード81bが設けら
れている。また図示省略するが、各レーザダイオードの
後部側には、各フォーマットに最適化されたレーザ光強
度検出用のフォトダイオードがそれぞれ設けられてい
る。
トであって、それぞれの発振波長に対応するレーザダイ
オードとプリズムとフォトダイオードとを有するレーザ
カプラ87a及び87bが、図示の如くに並列に配され
ているチップ93である。
及び92bを有する共通基板(PDIC)90上に、レ
ーザダイオード89a及び89bとこれらに共通のマイ
クロプリズム91とが一体化されているレーザカプラ8
8であり、さらに、図15は、共通のpin−PDチッ
プ103上にレーザダイオード101aとレーザダイオ
ード101bとを有し、これがフォトダイオード(CD
−PD)102bとフォトダイオード(DVD−PD)
102aとを有する共通のフォトダイオードIC(図示
省略)上に設けられたレーザカプラ104である。
源(レーザダイオード)を有する光学装置はいずれも、
共通基板上に各光源部を有しており、また、図示省略す
るが、互いに光学特性の異なる2つの光ビームは、近接
したほぼ平行な光軸を有しているので、比較的高い消光
比でその光軸合わせを行うことができ、さらに、その合
軸/分離のために必要な光学部品の点数も少なく、小型
化、低コスト化が十分に可能な光学ピックアップであ
る。
の作製上、用いられる対物レンズを共有とする(即ち、
1つである)ことが望ましい。これは、ハード構成をさ
らに簡素化できる上、低コスト化、小型化、軽量化が実
現できるためである。
ズの共有を考えると、レンズの視野の関係から、2つの
レーザダイオード間の距離を小さくしてチップレベルで
の実装を行わざるを得ず、制限された構成となり易い。
特に図13〜図15に示した光学装置が有用であると考
えられる。しかしながら、この場合、波長選択性を有す
るホログラム等を使用し、対物レンズの視野内に2つの
光ビームが納まるように光軸変更手段が必要である。
の一例を図16に示す。これは、ホログラフィック光学
素子(Holographic Optical Element : HOE)であっ
て、図16(A)に示す如く、対物レンズ106とホロ
グラフィック光学素子105とを組み合わせることによ
って、互いに異なる波長を有する2つの光ビームの光軸
を合わせることが可能な光学部品である。
波長650nmの0次の光ビーム(DVD対応)はHO
E105a(平行平板)にて回折されないが、図16
(C)に示す如く、波長780nmの+1、0、−1次
の光ビーム(CD対応)は、HOE105bにて球面収
差がキャンセルされて回折し、これら2つの光ビームの
光軸が合わせられる。即ち、HOE105表面のスリッ
トのサイズ等を適宜調節すれば、一方の光ビームを透過
させ、他方の光ビームの光軸を曲げて、2つの光ビーム
の光軸合わせを行うことができる。
装置を用い、その光軸を合わせるためには、2つの光ビ
ームの波長が異なれば〔例えば、CD(波長780n
m)、DVD(波長650nm)の互換用途〕、図17
に示した波長フィルターや図16に示したホログラフィ
ック光学素子(波長選択ホログラム)等を用いて光軸変
更(合軸/分離)できる。
は、温度変化等による発振波長の変化や、例えば650
nm帯域と780nm帯域ではその発振波長が近い等の
理由で、かなり複雑で部品点数の多い光軸変更手段を講
じなければならず、また、それぞれの光ビームを十分な
消光比をもって操作することが難しいという課題が未だ
残されている。
ライタブル)の書き込み(write) /読み込み(read)を行
う場合(具体的には、例えば波長780nmでの高出力
レーザと低出力レーザを使用する場合)、即ち、2つの
光ビームの波長が近い或いは同じ場合、前述した波長選
択性を有する光学部品では光軸変更できない。
ものであり、その目的は、少なくとも2つの光ビームを
用いた光学装置を構成するに際し、特にそれぞれの光ビ
ームの波長が近い若しくは同じ場合でも、簡便かつ高精
度に光軸変更することができ、さらに簡易な構成で小型
化及び低コスト化可能な光学装置及び光ビーム出射装置
を提供することにある。
分離された複数の光源部が共通基体上に配され、前記複
数の光源部からの各出射光が互いに偏光状態の異なる複
数の光ビームとして導かれ、これらの光ビームの光路上
に偏光特性を利用した光軸変更手段が配され、この光軸
変更手段によって前記複数の光ビームの光軸が実質的に
同一となるように構成されている、光学装置(以下、本
発明の光学装置と称する。)に係るものである。
上に設けられた光源部からの複数の出射光が、それぞれ
互いに偏光状態の異なる光ビームとして導かれ、さら
に、これらの光ビームの光路上に、例えば偏光ホログラ
ムや異方性結晶などの偏光特性を利用した光軸変更手段
が配され、この光軸変更手段を介して前記複数の光ビー
ムが実質的に同一光軸上に光軸変更(合軸)されるよう
に構成されているので、光学部品点数を減じ、さらに、
高精度の光学装置(特に、光学ピックアップ)を構成で
きる。
設けられており(特に、1つのパッケージ内に配するこ
とが可能であり)、また光学系を構成する光学部品の点
数も少ないので、小型化、低コスト化が可能であると同
時に、複数の光ビームの光軸変更を実現するに際し、各
々の光ビームの偏光状態の違いを利用しているので、光
学系における透過光強度を十分に確保し、高い消光比を
得ることができる。
る光ビームの出射を行う装置として、共通基体上に互い
に分離された複数の光源部を有し、この共通基体から、
互いに偏光状態が異なっており、かつ、実質的に平行方
向に光軸を有する複数の光ビームが出射されるように構
成されている、光ビーム出射装置(以下、本発明の光ビ
ーム出射装置と称する。)を提供するものである。
複数の光ビームのうち少なくとも1つの光ビームの光軸
を変更して他の光ビームの光軸と実質的に同一の光軸と
なるように光軸を合わせること(合軸)を意味し、ま
た、「偏光特性を利用した光軸変更手段」とは、各々の
光ビームの偏光状態の違いによる選択性を利用する光学
部品(例えば、偏光ホログラムや異方性結晶)であっ
て、特に光学ピックアップを構成する場合は、対物レン
ズと一体であってもよいし、対物レンズとは空間的に離
れていてもよく、これによって焦点合わせや開口制限な
ども実現できる。
される基体が共通であることを意味し、例えば、半導体
基体(例えばフォトダイオードIC基板)やパッケージ
のハウジング等が挙げられる。また、「互いに分離され
た複数の光源部」とは、例えば、互いに分離されたレー
ザダイオード等であってもよいし、1つの半導体レーザ
における互いに分離された複数の光源部(発光部)であ
ってもよい。
くとも前記複数の光ビームの出射を行う(望ましくはそ
の検出も行う)ことが可能な装置であり、「光学装置」
とは、光ビーム出射装置と、偏光特性を利用した光軸変
更手段とを組み合わせた装置(例えば光学ピックアッ
プ)を意味する。
の光ビーム出射装置について説明する。
源部とビームスプリッタと光検出部とを集積した複合光
学素子(レーザカプラ)をパッケージ等の共通基体上に
配し、この共通基体から、直線偏光であってかつ偏光状
態がそれぞれ異なる複数の光ビームが実質的に平行方向
に出射するよう構成できる。例えば、光源部としてレー
ザダイオード(LD:Laser Diode )を用いる場合、直
線偏光であって偏光状態がそれぞれ異なる複数の光ビー
ムを出射する複数のレーザダイオードを備えたレーザカ
プラ(LC:Laser Coupler )を1つのパッケージ内に
配することで、本発明に基づく光学装置(特に光学ピッ
クアップ)を構成できる。
光軸がほぼ平行方向となるように出射される複数の光ビ
ームの光軸を変更する(即ち、光軸を合わせる)ために
は、その光軸上に、例えば偏光ホログラム等の偏光特性
を利用した光軸変更手段を配するだけでよく、従って、
光学系における部品点数を減じて簡易な構成で光軸変更
でき、さらに、その光軸を大きく変更するものでなく、
また、偏光特性を利用した光軸変更であるので、温度変
化(波長変化)等による影響が少なく、消光比の高い光
学装置(特に光学ピックアップ)を構成できる。
装置においては、第1の光源部と第1のビームスプリッ
タと第1の光検出部とを集積した第1の複合光学素子
(LC)と、第2の光源部と第2のビームスプリッタと
第2の光検出部とを集積した第2の複合光学素子(L
C)とがそれぞれ、共通のパッケージ内に収容されてい
てもよい。
が、これらに共通のビームスプリッタ(例えば共通のプ
リズム)と共に、光検出部(例えばフォトダイオード)
が設けられた共通基板上に配され、共通のパッケージ内
に収容されていてもよい。
装置においては、前記複数の光ビームが2つの光ビーム
であって、それぞれ直線偏光であってかつ90度方位の
異なる偏光状態であることが望ましい。このような光学
特性の光ビーム(即ち、互いに異なる偏光状態にある光
ビーム)の光軸を、偏光特性を利用した光軸変更手段に
よって変更(即ち合軸)することは、波長選択性を利用
した光軸変更手段による光軸変更よりも簡便であり、か
つ高い消光比が得られる。
ビームがS偏光であれば、他方の光ビームはP偏光であ
ってよい。また、一方の光ビームがTMモードであれば
他方の光ビームがTEモードであってよい。
軸変更手段は、異方性結晶及び/又は偏光ホログラムで
あってよく、さらに、この光軸変更手段は信号記録面に
対向した対物レンズに施されていてもよく、或いは信号
記録面に対向した対物レンズの手前に設けられていても
よい。
光学ピックアップに用いる光軸変更手段の具体的構成例
を示す。
体型対物レンズを用いて光軸変更、最適焦点距離を与え
る例である。なお、ホログラム一体型対物レンズ3と
は、例えば図示の如く、対物レンズの1面にスリット状
の回折格子(ホログラム)3aが設けてあり、入射する
光ビームの偏光状態によってその光軸変更を実現するレ
ンズである。
に基づくパッケージ1aから実質的に平行方向に出射さ
れた互いに異なる2つの偏光状態を有する光ビーム(例
えば、図中破線で示される波長780nmのS偏光と、
図中実線で示される波長650nmのP偏光)は、ホロ
グラム一体型対物レンズ3を介して光軸の変更(光軸合
わせ又は合軸)、さらに最適焦点距離の調節が行われ、
光ディスク2の信号記録面4a又は4bに記録された信
号の読み取り(又は書き込み)を行うことができる。
ホログラム一体型対物レンズ3にて光軸変更されずにそ
のまま通過し、適当な焦点距離をもって光ディスク2の
信号記録面に入射するが、波長780nmのS偏光はホ
ログラム一体型対物レンズ3にてその光軸が変更され、
さらに、球面収差が補正されて、光軸変更されない波長
650nmのP偏光と実質的に同じ光路(光軸)をとる
ようになる。
は、互いに異なる偏光状態の光ビームに対してそれぞれ
異なった焦点位置を与えることができ、ディスク厚(即
ち、信号記録面までの距離)がそれぞれ異なる例えばC
DとDVDとのフォーマットに対して機械的な可動機構
を必要とせずに、それぞれの記録層へ選択的に光ビーム
を入射させその反射光(即ち情報)を得ることが十分に
可能である。また、例えば2つの記録層を有する光ディ
スクにも対応可能である。
ットが小さい(記録容量が大きい)ため、高NAの対物
レンズを使用しなければならない。対物レンズをDV
D、CDで共有する場合、DVDに合わせた高NAの対
物レンズを使用するが、この時、この高NAレンズでC
Dを再生すると球面収差の影響で上手く焦点が合わない
(DVD、CDでディスク厚が異なるため、収差が発生
する)。そこで、本実施の形態では、ホログラム一体型
対物レンズで2焦点をつくり、前述した光軸変更と同時
に、球面収差の補正をも行うことができる。
ムを用い、偏光ホログラムと対物レンズとによって光軸
変更及び開口制限を与える例である。
に基づくパッケージ1bから実質的に平行方向に出射さ
れる互いに異なる偏光状態の2つの光ビーム(例えば、
図中実線で示される波長780nmのS偏光と、図中破
線で示される波長650nmのP偏光)は、偏光ホログ
ラム5によって光軸変更されると同時に開口制限され、
対物レンズ6を介して光ディスク2の信号記録面4に入
射し、記録信号の読み取り(又は書き込み)を行うこと
ができる。
50nmのP偏光は、偏光ホログラム5にて光軸変更さ
れずにそのまま通過して対物レンズ6に入射し、適当な
焦点距離をもって光ディスク2の信号記録面4に入射す
るが、図中実線で示される波長780nmのS偏光は偏
光ホログラム5にてその光軸が変更され、さらに開口制
限を受けて光軸変更されない波長650nmのP偏光と
実質的に同じ光路(光軸)をとって対物レンズ6に入射
し、適当な焦点距離をもって(球面収差が補正されて)
光ディスク2に入射される。
有するのみで、光軸変更、最適焦点距離の調節(球面収
差の補正)等を実現することができ、かつ、それぞれの
光ビームの強度を十分に保ちながら伝達できるので、消
光比が高く、高精度の光学ピックアップを実現できる。
7を用いて光軸変更し、さらに偏光ホログラム8で開口
制限する例である。
に基づくパッケージ(PKG)1cから実質的に平行方
向に出射される互いに異なる偏光状態を有する2つの光
ビーム(例えば、図中実線で示される波長780nmの
S偏光と、図中破線で示される波長650nmのP偏
光)は、異方性結晶板(例えばサバール板)7にて光軸
変更され、この後、偏光ホログラム8にて開口制限(球
面収差の補正)を与えられる。そして、偏光ホログラム
8を出射する各光ビームは、適当な焦点距離をもって図
示省略した光ディスクに入射するように構成されてい
る。
で示される波長650nmのP偏光は、異方性結晶板7
にて光軸変更されずにそのまま通過して対物レンズ6に
入射し、適当な焦点距離をもって光ディスクの信号記録
面に入射するが、図中実線で示される波長780nmの
S偏光は異方性結晶板7にてその光軸が変更され、さら
に偏光ホログラム8にて開口制限を受けて(球面収差が
補正されて)、光軸変更されない波長650nmのP偏
光と実質的に同じ光路(光軸)をとって対物レンズ6に
入射し、適当な焦点距離をもって光ディスクに入射され
る。
の異方性結晶板で2つの光ビームの光軸変更を行ってお
り、簡易な構成で高精度の光学ピックアップを構成でき
る。
互いに異なる波長を有している場合を示したが、これら
の光ビームが同一或いはほぼ同一の波長を有している場
合でも、同様の構成で光ビームの光軸変更(光軸合わ
せ)を実現できる。また、P偏光やS偏光なども限定さ
れるものではない。
クアップは、簡便な構成で(即ち、部品点数が少なく)
光軸変更(光軸合わせ又は合軸)、さらには球面収差の
補正を行うことができ、また、その偏光特性を利用した
構成であるので、光学系での光ビームの強度低下等を最
小限に抑えることができ、高い消光比で2つの光ビーム
を操作できる。
おいては、前記複数の光ビームがそれぞれ同一若しくは
異なる波長を有していてもよい。即ち、同じ波長を有す
る複数の光ビームであっても、異なる波長を有する複数
の光ビームであっても、高精度かつ簡便に光軸変更を行
うことができる。
装置においては、例えば、それぞれ同一の偏光状態であ
る2つの光ビームを出射する各光源部を、それぞれ90
度異なる方位で設けることができる(図4参照)。
状態の前記複数の光ビームを出射する光源部が設けられ
ていてもよい(図5〜図7参照)。この光ビーム出射装
置は、例えば、第1の光源部が設けられている面を前記
共通基体に対して水平に設け、第2の光源部が設けられ
ている面を前記共通基体に対して垂直に設けることによ
って構成できる。または光源部のみを互いに90度方位
が異なるように形成してもよい。
装置においては、TMモード(Transverse Magnetic wa
ve)発振する第1の光源部(レーザダイオード)と、T
Eモード(Transverse Electric wave)発振する第2の
光源部(レーザダイオード)とが設けられていてもよい
(図10参照)。これらのモードは互いに90度偏光状
態の異なる光ビームである。
光ビームが対物レンズを介して信号記録面に入射され、
この際、前記複数の光ビームが選択的に入射されるよう
に構成することができる。
て説明する。
変更手段や対物レンズ等の他の光学系は、図1〜図3に
示した光学ピックアップ等に準じて適宜構成できる(以
下、各実施の形態も同様)。
は、図示の如く、2つの異なるフォーマットのレーザカ
プラが、互いに90度異なる向きで共通のパッケージ内
に収容されてなるものである。
プラの構成を説明する。図4(C)に示す如く、表面領
域に光信号検出用のフォトダイオード(PD)16及び
17が設けられたフォトダイオードIC(PDIC)基
板15上に、光源部であるレーザダイオード(LD)1
2と、出射光ビームと入射光ビームとを分割するビーム
スプリッタ(ビームスプリット面)19を有するプリズ
ム13とが取り付けられている。ここで、フォトダイオ
ードIC基板は、フォトダイオードの他、信号の電流−
電圧変換アンプや演算処理部などがIC化されたもので
ある。
にPINフォトダイオード(pin−PD)18が設け
られたシリコンチップ(pin−PDチップ)14を介
して、PDIC15に取り付けられる。このpin−P
Dチップ14に設けられたPINフォトダイオード18
は、レーザダイオード12の出力を制御する目的で設け
られており、そのレーザダイオード12の後面側から出
射するレーザ光をモニタするためのものである。
射したレーザ光は、プリズム13のビームスプリッタ
(ビームスプリット面)19でほぼ直角方向に反射さ
れ、図示省略するが、パッケージ10上部の透明カバー
ガラス、対物レンズ等の光学系を介して光ディスクの信
号記録面に導かれる。一方、光ディスクの信号記録面で
反射されたレーザ光は、前記光学系を介してプリズム1
3のビームスプリット面19を透過し、フォトダイオー
ド16及び17で検出される。
してのパッケージ(PKG)10内には、このパッケー
ジ10のハウジング10Aを共通基体として、上記のよ
うな構成を有する2つのレーザカプラ11a及び11b
が、図4(A)及び図4(B)に示す如く、それぞれ9
0度異なる方位をもってマウントされている。
0nmのレーザダイオード12aと、発振波長650n
mのレーザダイオード12bとを用い、プリズム13a
及び13b、フォトダイオードIC15a及び15b、
pin−PDチップ14a及び14bを、それぞれのレ
ーザカプラに搭載したレーザダイオードの発振波長に最
適化すれば、例えばCD−DVDの2ディスク対応の光
学ピックアップを作製できる。
フォトダイオードIC基板上に、レーザダイオードが通
常の構成で設けられた(即ち、水平マウントされた)p
in−PDチップ(以下、LDを有するpin−PDチ
ップを「LOP(Laser On Photodiode )」と称するこ
とがある。)をマウントし、さらにプリズムの形成及び
ダイシング分離を行った後、ダイボンディング工程(D
B工程)を経て、パッケージ内に収容される。
するパッケージ10から実質的に平行方向に出射される
レーザ光は、レーザダイオード12a及び12bから出
射された時点では偏光状態が同一であるので、パッケー
ジ10からは、それぞれ90度異なる偏光状態で出射さ
れる。従って、互いに偏光状態の90度異なる2つの光
ビームは、図1〜図3に示した光学系にて、光軸変更手
段にて光軸変更され、さらに対象とする光ディスクの特
性に合わせて焦点深さ(焦点距離)が変えられ、或いは
また、対象とする光ディスクの特性に合わせて開口制限
されて、ディスクの信号記録面に入射し、その記録情報
を読み取ることができる。
フレーム構造のパッケージ、セラミックパッケージ、モ
ールドパッケージなどから選ばれる(以下、同様)。
は、共通のパッケージ内に2つのレーザカプラを互いに
並列に配し、それぞれのレーザダイオードからの出射光
ビームが、出射された時点で互いに90度異なる偏光状
態となるように構成したものである。
し、レーザダイオード23aはパッケージ21に対して
水平方向にマウントされているが、他方のレーザダイオ
ード23bはパッケージ21に対して垂直方向にマウン
トされている。但し、本実施の形態では、レーザダイオ
ード23bが設けられたpin−PDチップ24b(即
ち、LOP25b)を、フォトダイオードIC27b上
に、レーザダイオード23aから出射されるレーザ光と
は互いに90度異なる向きの直線偏光が出射されるよう
にマウントする。この90度方位を逆にするLOP25
bは、例えば、フォトダイオードIC上にLOPを配置
する装置を用い、通常のLOPのマウントにおいて、L
OP供給シートによるピックアップの後にこれを中間ス
テージに一時移し、90度反転の後、フォトダイオード
IC上にマウントすればよい。
P)の向きを調整することによって、パッケージ21か
ら、それぞれ直線偏光であってかつ90度方位の異なる
偏光状態を有するレーザ光が実質的に平行方向に出射さ
れる。
関し、別々の波長設計のプリズムやフォトダイオードI
C等を使用することができ、例えばCD−DVDの2波
長対応光学ピックアップを作成する場合には、レーザダ
イオード22aとして波長650nmの発振波長を有す
るレーザダイオード、プリズム26aとして波長650
nm設計のマイクロプリズム、PDIC27aとして波
長650nm設計のPDICを使用することができ、同
様にレーザカプラ22bは、波長780nm対応に設計
できる。
ーザダイオードを水平にマウントすることが望ましい。
一般に、レーザダイオードの発熱をコントロールするた
めにpin−PDチップ等にはヒートシンクが設けられ
るが、レーザダイオード、特にその活性層における熱の
制御(熱の移動効率)を考慮すると、熱特性に劣るレー
ザダイオードを水平マウントして、これを制御し易いよ
うに構成することが望ましい。
オード(CD用)と発振波長650nmのレーザダイオ
ード(DVD用)とを用いる場合、一般に発振波長65
0nmのレーザダイオードの方が熱特性に劣るので、こ
れを水平マウントし、発振波長780nmのレーザダイ
オードを垂直マウントすることが望ましい。また、発振
波長が同一であって出力強度の異なるレーザダイオード
を用いる場合、レーザ光強度の大きな方のレーザダイオ
ードを水平マウントすることが望ましい。
手順を図8を参照に説明する。図8は、水平マウントさ
れるLOP25aに対して90度方位が異なるようにマ
ウント(垂直マウント)されたLOP25bについて、
フォトダイオードIC27b上に半田53aが予めパタ
ーニングされている例である。
−PDチップ24b内に所定の配線構造(ワイヤ51を
介して所定の演算部に接続されているPメタルパッド5
2aとNメタルパッド52b)を有し、かつその所定位
置にレーザダイオード23bを有するLOP25bと、
半田53aが所定形状にパターニングされ、所定のIC
構造を有するフォトダイオードIC27bとを、図示の
如く接着することによって、図8(B)に示すように、
フォトダイオードIC27b上に、pin−PDチップ
24bとその側面部に配置されたレーザダイオード23
bとからなるLOP25bをマウントできる。
は、1つのパッケージ内に2つのレーザカプラを並列に
配し、それぞれのレーザダイオードからの出射光ビーム
が、互いに90度異なる偏光状態となるように構成した
ものであって、基本的には第2の実施の形態と同様のも
のである。
し、一方のレーザダイオード23aはパッケージ21に
対して水平方向にマウントされているが、他方のレーザ
ダイオード23bはパッケージ21に対して垂直方向に
マウントされている。但し、本実施の形態では、pin
−PDチップ上のレーザダイオードを互いに90度異な
る向きに設けたLOPをフォトダイオードIC上にマウ
ントしたものである。また、水平方向にマウントされる
レーザダイオード23aに対して90異なる方位でpi
n−PDチップ33b上にマウント(垂直マウント)さ
れるレーザダイオード23bは、例えば、pin−PD
チップ上にレーザダイオードをマウントする装置を用
い、通常のチップマウント時に、レーザダイオード供給
シートによりピックアップの後に、中間ステージに一時
移し、ここでレーザダイオードを90度反転した後、p
in−PDチップ上にマウントすればよい。
を変更することによって、パッケージ21から、それぞ
れ直線偏光であってかつ90度方位の異なる偏光状態を
有するレーザ光を実質的に平行方向に出射できる。
実施の形態と同様に、熱特性に劣るレーザダイオードを
水平にマウントすることが望ましい。
方法を図9を参照に説明する。図9は、レーザダイオー
ド32aとは90度方位の異なるレーザダイオード32
bを、半田53c及び53dが所定パターニングされた
pin−PDチップ33b上に配置する場合の例であ
る。
IC構造を有しかつ所定パターニングされた半田53c
及び53dが設けられているpin−PDチップ33b
上に、Pメタル54aとNメタル54bとをその表面領
域に有するレーザダイオード32bを図示の如く接着す
ることによって、図9(B)に示したように(但し、こ
の図は、図9(A)の上面図である)、pin−PDチ
ップ33b上の所定位置にレーザダイオード32bを、
通常の水平マウントとは90度方位の異なる向きでマウ
ントできる。なお、ワイヤ55a及び55bはパッケー
ジ又はフォトダイオードICのリードへ接続されるよう
になされている。
は、パッケージ45内に2つのレーザダイオードを有す
るフォトダイオードIC上に配したレーザカプラを設
け、それぞれのレーザダイオードから実質的に平行方向
に出射される光ビームが、互いに90度異なる偏光状態
となるように構成したものであって、2波長対応の共通
のプリズム47及び2波長対応設計の共通のフォトダイ
オードIC48を用いて、1つのフォトダイオードIC
上にLOP46a及び46bをマウントしたものであ
る。但し、このパッケージから出射される2つの光ビー
ムの波長帯域が同じである場合、2波長対応のプリズム
や2波長対応設計のフォトダイオードICを設ける必要
はないので、各レーザカプラの相対的位置精度を出し易
い。
応、LOP46bを波長780nm対応とし、プリズム
47として波長650nm及び780nm対応のマイク
ロプリズム、PDIC48として波長650nm及び7
80nm対応設計のフォトダイオードICを使用するこ
とがきるが、LOP46a及び46bが同一波長のレー
ザ光を出射する場合は、プリズム47は1波長対応のプ
リズム、PDIC46は1波長対応設計のフォトダイオ
ードICであってよい。
るレーザダイオードの端面反射率はTEモードの方が高
いので、TEモードの方が選択的に発振する。ところ
が、例えば、その量子井戸構造の中に格子不整合による
歪み(引っ張り歪み又は量子歪み)を有する系では、価
電子帯バンドがスプリットして、ライトホールのエネル
ギー準位がヘビーホールのエネルギー準位よりも高くな
る結果、TMモードの電流利得が大きくなり、TMモー
ドが選択的に発振する。
するレーザダイオード62aと、波長650nm帯の発
振波長を有するレーザダイオード62bとを搭載してい
る場合、波長650nm帯のレーザダイオードとして量
子歪みの入っているレーザダイオードを使用すると、こ
のレーザダイオード63bがTEモード発振のレーザダ
イオードとなり、他方のレーザダイオード63aがTM
モード発振のレーザダイオードとなる。
向に出射される2つのレーザ光は、それぞれ直線偏光で
あってかつ90度方位の異なる偏光状態を有するTMモ
ード、TEモードであるので、図1〜図3に記載した光
学ピックアップを用いることにより、高い消光比をもっ
てかつ簡易な構成で光軸変更でき、さらに最適焦点距離
合わせや開口制限も実現できる。
長に対応したディスクフォーマットの対応を例にとった
が、本実施の形態は、CD−RやCD−RWの書き込み
用途及び読み取り用途に使用できる光ビーム出射装置で
ある。
の形態と同様の装置構成にて、2つのレーザダイオード
として両方共に例えば波長780nm発振のレーザダイ
オードを用い、一方が低出力強度の読み取り用レーザダ
イオードであり、他方が高出力強度の書き込み用レーザ
ダイオードとしてもよい。この場合、パッケージから出
射される実質的に平行方向に光軸を有する2つのレーザ
光は、光軸変更手段と対物レンズとを使用することによ
って、光軸変更、開口制限等をうけて信号検出に用いら
れ、この光軸変更手段としては、上述したように、異方
性結晶板、偏光ホログラム等を使用できる。
て説明したが、本発明は上述した形態に限定されるもの
ではない。
は、例えば、図1〜図3に示した光学ピックアップの代
わりに、図11に示すように、レーザカプラ71a及び
71bが配されているパッケージ70の上面に、各レー
ザカプラから出射されるレーザ光の光路上に偏光ホログ
ラム73を有するカバー72を設けてもよい。また、こ
の偏光ホログラムの代わりに異方性結晶を設けてもよ
い。この場合には、光軸変更手段としての偏光ホログラ
ムの配置が容易となり、またその配置精度も良好とな
る。
ーザカプラにおけるpin−PDチップをそれぞれ別々
に記載したが、共通のpin−PDにレーザダイオード
を搭載していてもよく、また、共通のフォトダイオード
IC上にレーザダイオードやプリズムを搭載してもよ
い。さらに、3つ以上の光源を設けた構成にしても構わ
ない。また、図12に示したレーザカプラを構成し、本
発明に基づいて互いに異なる偏光状態の光ビームを出射
するようにしてもよい。
装置を光ディスクの光学ピックアップについて主に説明
したが、本発明の光学装置はこれに限定されるものでは
なく、例えば、上記構成の光学装置において、光軸変更
された光ビーム(即ち、合軸された光ビーム)を対物レ
ンズにて光ファイバに絞り込めば、光通信用の光学装置
として使用可能である。
装置は、CDやDVD等の音楽又は画像の録音/再生に
使用できる他、例えば、CD−RやCD−RW、さらに
はコンピュータ用の外部記憶装置、電子ファイル、画像
ファイル等様々な用途に適用可能である。
装置は、光磁気ディスク(MOやMD)への対応も可能
である。CDやDVDでは光の強度が信号となるので、
レーザカプラから出射し、光軸偏光手段、対物レンズ等
の光学系を介してディスクの反射面から戻ってきたレー
ザ光は、上述したように、それぞれ対応する検出部で検
出できる。
ィスクの信号記録面で回転し、この回転を信号として検
出するので、この回転成分がCDやDVDと同様の光路
では戻ってこない。そこで、この回転成分が戻ってくる
位置に検出部を配することや、他方の検出部に戻るよう
に設計すること等の対策をとれば、光磁気ディスクへの
対応も十分に可能である。
体上に設けられた光源部からの複数の出射光がそれぞれ
互いに偏光状態の異なる光ビームとして導かれ、さら
に、これらの光ビームの光路上に、偏光ホログラムや異
方性結晶などの偏光特性を利用した光軸変更手段が配さ
れ、この光軸変更手段によって前記複数の光ビームの光
軸が実質的に同一となるように構成されているので、簡
易な光学系を構成することができると同時に、光学系で
の光ビームの強度低下を最小限に抑えて高い消光比を得
ることができ、高精度化、小型化および低コスト化を実
現する光学装置を提供できる。
基体上に互いに分離された複数の光源部を有し、この共
通基体から、互いに偏光状態が異なっており、かつ、実
質的に平行方向に光軸を有する複数の光ビームが出射さ
れるように構成されているので、互いに偏光状態が異な
り、平行方向に光軸を有する複数の光ビームを、簡易な
構成で出射させることができる。
概略図である。
概略図である。
概略図である。
上面図(A)、この上面図のb−b線断面図(B)、お
よびレーザカプラの構造を示す概略側面図(C)であ
る。
上面図(A)、この上面図のb−b線断面図(B)であ
る。
上面図(A)、この上面図のb−b線断面図(B)であ
る。
上面図(A)である。
おけるLOPを作製する際の手順を示す概略図である。
おけるレーザダイオードを作製する際の手順を示す概略
図である。
の上面図(A)、この上面図のb−b線断面図(B)で
ある。
の変形例である。
る光学装置の一例の概略断面図である。
の概略斜視図である。
の概略斜視図である。
の概略斜視図である。
の一例である。
る従来の光学装置の概略斜視図である。
0…パッケージ、2…光ディスク、3…ホログラム一体
型対物レンズ、4、4a、4b…信号記録面、5、8、
73…偏光ホログラム、6、106…対物レンズ、7…
異方性結晶板、11、11a、11b、22a、22
b、31a、31b、62a、62b、71a、71
b、80、87a、87b、88、104…レーザカプ
ラ(LC)、12、12a、12b、23、23a、2
3b、32、32a、32b、63a、63b、81
a、81b、89a、89b、101a、101b…レ
ーザダイオード(LD)、13、13a、13b、26
a、26b、47、65a、65b、85、91、10
0…プリズム、14、14a、14b、24、24a、
24b、33、33a、33b、64a、64b、8
2、103…pin−PDチップ、15、15a、15
b、27a、27b、48、90…フォトダイオードI
C(PDIC)、16、17、84a、84b、92
a、92b、102a、102b…フォトダイオード
(PD)、18…pin−フォトダイオード(pin−
PD)、19…ビームスプリッタ(ビームスプリット
面)、20、25a、25b、46a、46b…LO
P、51、55a、55b…ワイヤ、52a…pメタル
パッド、52b…nメタルパッド、53a、53b、5
3c、53d…半田、54a…pメタル、54b…nメ
タル、72…カバー、93…チップ、105、105
a、105b…ホログラフィック光学素子(HOE)、
111a…CD用LD−PDユニット、111b…DV
D用LD−PDユニット、112a…PD、112b…
LD、113…波長フィルター、114…集光レンズ、
115…立ち上げミラー、116…偏光ホログラム、1
17…開口フィルタ及び波長板、118…対物レンズ
Claims (24)
- 【請求項1】 互いに分離された複数の光源部が共通基
体上に配され、前記複数の光源部からの各出射光が互い
に偏光状態の異なる複数の光ビームとして導かれ、これ
らの光ビームの光路上に偏光特性を利用した光軸変更手
段が配され、この光軸変更手段によって前記複数の光ビ
ームの光軸が実質的に同一となるように構成されてい
る、光学装置。 - 【請求項2】 前記複数の光源部とビームスプリッタと
光検出部とを集積した複合光学素子が共通基体上に配さ
れ、前記複合光学素子から、直線偏光であってかつ偏光
状態がそれぞれ異なる前記複数の光ビームが実質的に平
行方向に出射されるように構成されている、請求項1に
記載した光学装置。 - 【請求項3】 第1の光源部と第1のビームスプリッタ
と第1の光検出部とを集積した第1の複合光学素子と、
第2の光源部と第2のビームスプリッタと第2の光検出
部とを集積した第2の複合光学素子とがそれぞれ、共通
のパッケージ内に収容されている、請求項1に記載した
光学装置。 - 【請求項4】 第1の光源部と第2の光源部とが、これ
らに共通のビームスプリッタと共に光検出部を設けた共
通基板上に配され、共通のパッケージ内に収容されてい
る、請求項1に記載した光学装置。 - 【請求項5】 前記複数の光ビームが、それぞれ直線偏
光であってかつ90度方位の異なる偏光状態を有する2
つの光ビームである、請求項1に記載した光学装置。 - 【請求項6】 前記光軸変更手段が異方性結晶及び/又
は偏光ホログラムからなる、請求項1に記載した光学装
置。 - 【請求項7】 前記光軸変更手段が信号記録面に対向し
た対物レンズに施されている、請求項1に記載した光学
装置。 - 【請求項8】 前記光軸変更手段が信号記録面に対向し
た対物レンズの手前に設けられている、請求項1に記載
した光学装置。 - 【請求項9】 前記複数の光ビームがそれぞれ同一若し
くは異なる波長を有している、請求項1に記載した光学
装置。 - 【請求項10】 それぞれ同一の偏光状態である前記複
数の光ビームを出射する各光源部が、それぞれ90度異
なる方位で設けられている、請求項1に記載した光学装
置。 - 【請求項11】 それぞれ90度方位の異なる偏光状態
である前記複数の光ビームを出射する光源部が設けられ
ている、請求項1に記載した光学装置。 - 【請求項12】 第1の光源部が設けられている面が前
記共通基体に対して水平に設けられ、第2の光源部が設
けられている面が前記共通基体に対して垂直に設けられ
ている、請求項11に記載した光学装置。 - 【請求項13】 TMモード発振する第1の光源部と、
TEモード発振する第2の光源部とが設けられている、
請求項3に記載した光学装置。 - 【請求項14】 前記複数の光ビームが対物レンズを介
して信号記録面に入射され、この際、前記複数の光ビー
ムが選択的に入射されるように構成した、請求項1に記
載した光学装置。 - 【請求項15】 共通基体上に互いに分離された複数の
光源部を有し、この共通基体から、互いに偏光状態が異
なっており、かつ、実質的に平行方向に光軸を有する複
数の光ビームが出射されるように構成されている、光ビ
ーム出射装置。 - 【請求項16】 前記共通基体上に、前記複数の光源部
とビームスプリッタと光検出部とを集積した複合光学素
子が複数個配されている、請求項15に記載した光ビー
ム出射装置。 - 【請求項17】 第1の光源部と第1のビームスプリッ
タと第1の光検出部とを集積した第1の複合光学素子
と、第2の光源部と第2のビームスプリッタと第2の光
検出部とを集積した第2の複合光学素子とがそれぞれ、
共通のパッケージ内に収容されている、請求項15に記
載した光ビーム出射装置。 - 【請求項18】 第1の光源部と第2の光源部とが、こ
れらに共通のビームスプリッタと共に光検出部を設けた
共通基板上に配され、共通のパッケージ内に収容されて
いる、請求項15に記載した光ビーム出射装置。 - 【請求項19】 前記複数の光ビームが、それぞれ直線
偏光であってかつ90度方位の異なる偏光状態を有する
2つの光ビームである、請求項15に記載した光ビーム
出射装置。 - 【請求項20】 前記複数の光ビームがそれぞれ同一若
しくは異なる波長を有している、請求項15に記載した
光ビーム出射装置。 - 【請求項21】 それぞれ同一の偏光状態である前記複
数の光ビームを出射する各光源部が、それぞれ90度異
なる方位で設けられている、請求項15に記載した光ビ
ーム出射装置。 - 【請求項22】 それぞれ90度方位の異なる偏光状態
である前記複数の光ビームを出射する光源部が設けられ
ている、請求項15に記載した光ビーム出射装置。 - 【請求項23】 前記共通基体に対して、第1の光源部
が設けられている面が水平に設けられ、第2の光源部が
設けられている面が垂直に設けられている、請求項22
に記載した光ビーム出射装置。 - 【請求項24】 TMモード発振する第1の光源部と、
TEモード発振する第2の光源部とが設けられている、
請求項17に記載した光ビーム出射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32592097A JP3835580B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32592097A JP3835580B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 光学装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11161996A true JPH11161996A (ja) | 1999-06-18 |
JP3835580B2 JP3835580B2 (ja) | 2006-10-18 |
Family
ID=18182081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32592097A Expired - Fee Related JP3835580B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 光学装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3835580B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6643245B2 (en) | 2000-06-29 | 2003-11-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical element, light source apparatus, optical head apparatus, and optical information processing apparatus |
KR100722324B1 (ko) * | 1999-06-24 | 2007-05-28 | 소니 가부시끼 가이샤 | 광 집적소자, 광 픽업 및 광 디스크장치 |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP32592097A patent/JP3835580B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100722324B1 (ko) * | 1999-06-24 | 2007-05-28 | 소니 가부시끼 가이샤 | 광 집적소자, 광 픽업 및 광 디스크장치 |
US6643245B2 (en) | 2000-06-29 | 2003-11-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical element, light source apparatus, optical head apparatus, and optical information processing apparatus |
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---|---|
JP3835580B2 (ja) | 2006-10-18 |
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