WO2011013484A1 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

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WO2011013484A1
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light
polarized light
polarization
beam splitter
pickup device
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英隆 地大
巖 臼井
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1395Beam splitters or combiners

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup device that is built in an optical disc apparatus and performs recording / reproduction of an optical disc such as a BD, DVD, or CD.
  • An optical pickup device condenses laser light emitted from a semiconductor laser element, which is a light source, onto a signal recording surface of an optical disk by an objective lens, and records (writes) or erases information, or from a signal recording surface. This is a device that reproduces information by detecting reflected light (returned light) of light with a photodetector.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a wave plate is omitted by providing a film splitter for controlling a phase difference on a beam splitter or a rising mirror.
  • the present invention omits the wavelength plate and can convert the laser light emitted from the semiconductor laser element into circularly polarized light without reducing the amount of light as much as possible when P / S polarized light is separated by the beam splitter and the rising mirror.
  • An object is to provide a pickup device.
  • the present invention condenses laser light emitted from a semiconductor laser element on a signal recording surface of an optical disc via a polarizing optical system, and returns light from the signal recording surface to the polarizing optical system.
  • the semiconductor laser element is disposed so as to emit light having a predetermined polarization intensity ratio, and a beam splitter and a rising mirror included in the polarization optical system
  • a film-forming member for controlling the polarization intensity and phase difference of the incident light of the laser light to convert it into circularly polarized light, and applying S-polarized light to the beam splitter of the laser light emitted from the semiconductor laser element, P the intensity of the polarized light, respectively E s, and E p, S-polarized from the S-polarized light at the beam splitter, P reflectance of polarized light (%), respectively R s1, R p1, P polarization phase after reflection Reflection phase difference is
  • the laser light emitted from the semiconductor laser element is P / S polarized light separated by the beam splitter and the rising mirror, it can be converted into circularly polarized light without reducing the amount of light as much as possible.
  • the film forming member is a multilayer dielectric film.
  • the beam splitter and the rising mirror can have the function of a wave plate, and the wave plate can be omitted in the polarization optical system. Therefore, the number of parts can be reduced, leading to reduction in assembly man-hours and downsizing of the optical pickup device.
  • FIG. 1 is a plan view of a polarization optical system of the optical pickup device of the present invention
  • FIG. 2 is a front view of the polarization optical system of the optical pickup device of the present invention.
  • the optical pickup device 10 includes a semiconductor laser element (laser diode) 11, a diffraction grating 12, a beam splitter 13, a collimator lens 14, a rising mirror 15, an objective lens 16, and a photodetector (photodetector) 17. It has.
  • the semiconductor laser element 11 is disposed so as to emit light having a predetermined polarization intensity ratio. Since this polarization intensity ratio affects the design of the film forming member described later, it is necessary to optimize the mutual relationship.
  • the diffraction grating 12 separates the laser beam emitted from the semiconductor laser element 11 into a plurality of laser beams.
  • the beam splitter 13 reflects a plurality of laser beams from the diffraction grating 12 by generating a phase difference (hereinafter referred to as PS phase difference) between the P-polarized light and the S-polarized light, and returns light (reflected light from the optical disk). ).
  • PS phase difference phase difference
  • the collimating lens 14 converts a plurality of laser beams from the beam splitter 13 into parallel light.
  • the raising mirror 15 generates parallel light from the collimating lens 14 to convert it into circularly polarized light and reflects it so as to be bent at a right angle, and then guides it to the objective lens 16 side.
  • the objective lens 16 collects the light reflected by the rising mirror 15 onto the optical disc. The reflected light (returned light) reflected by the optical disc is received by the photodetector 17.
  • the beam splitter 13 and the rising mirror 15 are laminated on a reflecting surface of a base material such as glass by vapor deposition or the like as a multilayer dielectric film (a plurality of dielectric films laminated) as a film forming member (not shown). Formed.
  • the present invention is designed to control the polarization intensity and the phase difference so as to convert it into circularly polarized light. Since the polarization intensity and the phase difference are determined by the refractive index, the film thickness, and the laminated structure of the multilayer dielectric film, they can be controlled by selecting an optimal combination thereof. For example, desired polarization intensity and phase difference can be obtained by alternately laminating SiO 2 and TiO 2 and optimizing the film thickness and the number of times of lamination.
  • the laser beam emitted from the semiconductor laser element 11 is separated into a plurality of laser beams by the diffraction grating 12 and then reflected by the beam splitter 13 in the direction of the collimating lens 14 to form a right angle.
  • the laser beam reflected by the beam splitter 13 is converted into parallel light by the collimator lens 14 and then converted to circularly polarized light by being reflected by the reflecting surface of the rising mirror 15, and is bent at a right angle.
  • 16 is condensed (irradiated) on the signal recording surface of the optical disk driven to rotate. Thereby, information can be written (recorded) or erased on the optical disk.
  • the reflected light (returned light) from the signal recording surface of the optical disc is transmitted through the objective lens 16, reflected by the reflecting surface of the rising mirror 15, and transmitted through the collimating lens 14 and the beam splitter 13 to be a photodetector. 17 is detected. Thereby, information stored (recorded) on the optical disk can be reproduced.
  • the object of the present invention even when the laser light emitted from the semiconductor laser element 11 is P / S polarized light separated by the beam splitter 13 and the rising mirror 15 is converted into circularly polarized light without reducing the amount of light as much as possible. Review the conditions to achieve
  • the intensities of S-polarized light and P-polarized light with respect to the beam splitter 13 of the laser light emitted from the semiconductor laser element 11 are E s and E p , respectively, and the reflectance (%) of the S-polarized light and P-polarized light at the beam splitter 13.
  • R s1 and R p1 and the reflection phase difference (°), which is a value obtained by subtracting the S polarization phase from the reflected P polarization phase, is ⁇ 1, and the reflectance of S polarization and P polarization at the rising mirror 15 ( %) Are R s2 and R p2 , respectively, and a reflection phase difference (°) that is a value obtained by subtracting the S polarization phase from the P polarization phase after reflection is ⁇ 2 .
  • the semiconductor laser element 11 may be disposed at a predetermined rotation angle with respect to the optical axis.
  • the P / S ratio (polarization intensity ratio) of the light traveling toward the optical disk needs to be about 1 as a first condition for making the light traveling toward the optical disk circularly polarized, 0.95 ⁇ E s here.
  • the rising mirror 15 differs from the beam splitter 13 in the direction in which the light is bent by 90 °, so that the polarization components are interchanged
  • E s R s1 R p2 is the P-polarized light intensity toward the optical disc
  • E p R p1 R s2 is the optical disc.
  • This numerical range is based on specifications required for an optical pickup device for reading and writing of an optical disk. That is, if it is within this numerical range, there will be no problem in reading and writing of the optical disk.
  • the phase difference between the S-polarized light and the P-polarized light traveling toward the optical disc needs to be about 90 °, and therefore here 90 (2n ⁇ 1) ⁇ 10 ⁇
  • ⁇ 90 (2n ⁇ 1) +10 (n 1, 2).
  • this numerical range is based on specifications required for an optical pickup device for reading and writing of an optical disk.
  • the object of the present invention is to reduce the amount of light as much as possible even when the laser light emitted from the semiconductor laser element 11 is P / S polarized light separated by the beam splitter 13 and the rising mirror 15. Without being converted to circularly polarized light).
  • the beam splitter 13 and the rising mirror 15 can have the function of a wave plate, and the wave plate can be omitted in the polarization optical system. Therefore, the number of parts can be reduced, leading to reduction in assembly man-hours and downsizing of the optical pickup device.
  • R p2 ⁇ 90 and R s2 ⁇ 95 so as not to reduce the light amount as much as possible in the rising mirror 15. Further, from the viewpoint of keeping the P / S ratio of the light incident on the rising mirror 15 as close to 1 as possible, it is desirable that 0.95 ⁇ E s R s1 / E p R p1 ⁇ 1.05.
  • the reflectance of S-polarized light is 1.1 times or more that of P-polarized light (R s1 ⁇ 1.1R p1 ). Further, in order to set the intensity ratio of the P-polarized light component and the S-polarized light component reflected by the beam splitter 13 to 1, in order to cancel the ratio of the S-polarized light reflectance R s1 and the P-polarized light reflectance R p1 , it is preferable that the E p ⁇ 1.1E s. On the other hand, if the difference between R s1 and R p1 is too large, the difference between E p and E s also needs to be increased.
  • optical pickup device 10 In the embodiment, light having a wavelength of 405 nm used for BD will be considered.
  • the film forming member of the beam splitter 13 from the base material side, 148.33 nm thick SiO 2 , 86.42 nm thick TiO 2 , 77.07 nm thick SiO 2 , 27.31 nm thick TiO 2 , 35 nm thick.
  • the refractive index of SiO 2 for light of 405 nm is 1.48, and the refractive index of TiO 2 is 2.54.
  • the film forming member of the rising mirror 15 in order from the base material side, TiO 2 with a thickness of 39.81 nm, SiO 2 with a thickness of 75.84 nm, TiO 2 with a thickness of 39.92 nm, and SiO 2 with a thickness of 76.08 nm.
  • FIG. 3 is a graph showing the 45 ° reflectance of the P-polarized light and the S-polarized light with respect to the wavelength in the beam splitter 13
  • FIG. 4 is a graph showing the 45 ° reflection phase difference with respect to the wavelength in the beam splitter 13.
  • the reflectance of P-polarized light is indicated by a solid line
  • the reflectance of S-polarized light is indicated by a broken line.
  • the P-polarized light reflectance (R p1 ) of 405 nm light in the beam splitter 13 is about 52%, and the S-polarized light reflectance (R s1 ) is about 80%.
  • the reflection phase difference ( ⁇ 1 ) of the 405 nm light in the beam splitter 13 is about 150 °.
  • FIG. 5 is a graph showing the 45 ° reflectivity of P-polarized light and S-polarized light with respect to the wavelength at the rising mirror 15
  • FIG. 6 is a graph showing the 45 ° reflection phase difference with respect to the wavelength at the rising mirror 15.
  • the reflectance of P-polarized light is indicated by a solid line
  • the reflectance of S-polarized light is indicated by a broken line.
  • the P-polarized light reflectance (R p2 ) of 405 nm light at the rising mirror 15 is about 98%, and the S-polarized light reflectance (R s2 ) is about 100%.
  • the reflection phase difference ( ⁇ 2 ) of the 405 nm light in the rising mirror 15 is about 60 °.
  • the phase difference between the S-polarized light and the P-polarized light toward the optical disc is
  • 90 °.
  • P / S 1 and
  • 90 °, which are theoretical values for circularly polarized light, and it can be said that the optical disk is irradiated with circularly polarized laser light.
  • the light amount loss after reflection by the beam splitter 13 is kept to a minimum.
  • the film forming member of the beam splitter 13 in order from the base material side, 148.18 nm thick SiO 2 , 83.22 nm thick TiO 2 , 92.6 nm thick SiO 2 , 23.04 nm thick TiO 2 , 35 nm thick.
  • the film forming member of the rising mirror 15 in order from the base material side, TiO 2 with a thickness of 42.97 nm, SiO 2 with a thickness of 64.93 nm, TiO 2 with a thickness of 33.22 nm, and SiO 2 with a thickness of 25.11 nm.
  • FIG. 7 is a graph showing the 45 ° reflectivity of the P-polarized light and the S-polarized light with respect to the wavelength in the beam splitter 13
  • FIG. 8 is a graph showing the 45 ° reflection phase difference with respect to the wavelength in the beam splitter 13.
  • the reflectance of P-polarized light is indicated by a solid line
  • the reflectance of S-polarized light is indicated by a broken line.
  • the P-polarized light reflectance (R p1 ) of 405 nm light in the beam splitter 13 is about 60%, and the S-polarized light reflectance (R s1 ) is about 80%.
  • the reflection phase difference ( ⁇ 1 ) of the 405 nm light in the beam splitter 13 is about 150 °.
  • FIG. 9 is a graph showing the 45 ° reflectivity of the P-polarized light and the S-polarized light with respect to the wavelength at the rising mirror 15, and FIG. 10 is a graph showing the 45 ° reflection phase difference with respect to the wavelength at the rising mirror 15.
  • the reflectance of P-polarized light is indicated by a solid line
  • the reflectance of S-polarized light is indicated by a broken line.
  • the P-polarized light reflectance (R p2 ) of the 405 nm light at the rising mirror 15 is about 94%, and the S-polarized light reflectance (R s2 ) is about 100%.
  • the reflection phase difference ( ⁇ 2 ) of the 405 nm light at the rising mirror 15 is about 60 °.
  • the phase difference between the S-polarized light and the P-polarized light toward the optical disc is
  • 90 °.
  • P / S 1 and
  • 90 °, which are theoretical values for circularly polarized light, and it can be said that the optical disk is irradiated with circularly polarized laser light.
  • the light amount loss after reflection by the beam splitter 13 is kept to a minimum.
  • this invention is not limited to said Example.
  • the above embodiment is an optical pickup device corresponding to BD, it may be compatible with DVD and CD, and is compatible with two or three types of optical disks among BD, DVD and CD. There may be.
  • SiO 2 in place of SiO 2, for example, it may be MgF 2, AL 2 O 3 or the like, instead of TiO 2, for example, Nb 2 O 3, Ta 2 O 5, La 2 It may be a mixture of O 3 and TiO 2 or the like.
  • the optical pickup device of the present invention can be used for recording / reproduction of optical disks such as BD, DVD, and CD.

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Abstract

 光量減少を抑え、円偏光に変換する光ピックアップ装置を提供するために、光ピックアップ装置は、ビームスプリッタ及び立ち上げミラーに成膜部材を設け、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光のビームスプリッタに対するS偏光、P偏光の強度をそれぞれE、Eとし、ビームスプリッタでのS偏光、P偏光の反射率(%)をそれぞれRs1、Rp1、反射後のP偏光位相からS偏光位相を引いた値である反射位相差(°)をδとし、立ち上げミラーでのS偏光、P偏光の反射率(%)をそれぞれRs2、Rp2、反射後のP偏光位相からS偏光位相を引いた値である反射位相差(°)をδとした場合、E>E、Rs1>Rp1、60≦Rs1≦100、0.95≦Es1p2/Ep1s2≦1.05、90(2n-1)-10≦|δ-δ|≦90(2n-1)+10 (n=1,2)を満たす構成とする。

Description

光ピックアップ装置
 本発明は、光ディスク装置に内蔵され、BD、DVD、CDなどの光ディスクの記録・再生を行う光ピックアップ装置に関する。
 光ピックアップ装置は、光源である半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を対物レンズによって光ディスクの信号記録面上に集光させることで、情報の記録(書き込み)や消去を行ったり、信号記録面からの反射光(戻り光)を光検出器で検出することによって、情報の再生を行う装置である。
 光ディスク装置の小型化に伴って、光ピックアップ装置の小型化の技術も様々な観点から提案されている。その一つとして、特許文献1には、ビームスプリッタ又は立ち上げミラーに位相差を制御する成膜部材を設けることによって、波長板を省略する技術が開示されている。
特開2004-265525号公報
 しかしながら、情報を記録する場合、多くの光量が必要であるため、ビームスプリッタの反射率を上げて光ディスクへ向かう光量を多くする必要がある。また、情報を再生する場合に、光ディスクの複屈折の影響を低減するために、光ディスクには円偏光の光を集光させる必要がある。ビームスプリッタの反射率を上げる場合には、反射光のP/S偏光分離が大きくなってしまうので、特許文献1の構成では光ディスクに向かう光のP/S比を1に近づけることが難しい。したがって、ビームスプリッタの反射率を上げると光ディスクに向かう光が円偏光にならなくなり、情報を記録/再生するのに必要な仕様に達しない。
 本発明は、波長板を省略し、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光をビームスプリッタ及び立ち上げミラーによって、P/S偏光分離した場合に、できるだけ光量を減少させずに円偏光に変換できる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために本発明は、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を偏光光学系を介して光ディスクの信号記録面に集光し、該信号記録面からの戻り光を前記偏光光学系を介して光検出器で検出する光ピックアップ装置において、前記半導体レーザ素子を所定の偏光強度比をもった光を出射するように配設し、前記偏光光学系に含まれるビームスプリッタ及び立ち上げミラーに、前記レーザ光の入射光に対して偏光強度及び位相差を制御して円偏光に変換する成膜部材を設け、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の前記ビームスプリッタに対するS偏光、P偏光の強度をそれぞれE、Eとし、前記ビームスプリッタでのS偏光、P偏光の反射率(%)をそれぞれRs1、Rp1、反射後のP偏光位相からS偏光位相を引いた値である反射位相差(°)をδとし、前記立ち上げミラーでのS偏光、P偏光の反射率(%)をそれぞれRs2、Rp2、反射後のP偏光位相からS偏光位相を引いた値である反射位相差(°)をδとした場合、
 E>E
 Rs1>Rp1
 60≦Rs1≦100、
 0.95≦Es1p2/Ep1s2≦1.05、
 90(2n-1)-10≦|δ-δ|≦90(2n-1)+10
                          (n=1,2)
を満たすことを特徴とする。
 この構成によると、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光をビームスプリッタ及び立ち上げミラーによって、P/S偏光分離した場合においても、できるだけ光量を減少させずに円偏光に変換することができる。
 また上記の光ピックアップ装置において、立ち上げミラーにおいてできるだけ光量を減少させないためには、
 Rp2≧90且つRs2≧95
であることが望ましい。
 また上記の光ピックアップ装置において、立ち上げミラーに入射する光のP/S比をできるだけ1に近づけておく観点から、
 0.95≦Es1/Ep1≦1.05
であることが望ましい。
 また上記の光ピックアップ装置において、
 1.1Rp1≦Rs1≦3Rp1且つ1.1E≦E≦3E
であることが望ましい。
 また上記の光ピックアップ装置において、前記成膜部材の具体例としては、多層誘電体膜が挙げられる。
 本発明によると、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光をビームスプリッタ及び立ち上げミラーによって、P/S偏光分離した場合においても、できるだけ光量を減少させずに円偏光に変換することができる。その結果、ビームスプリッタ及び立ち上げミラーに波長板の機能をもたせることができ、偏光光学系において波長板を省略することができる。したがって、部品点数を削減でき、組み立て工数の削減及び光ピックアップ装置の小型化に繋がる。
本発明の光ピックアップ装置の偏光光学系の平面図である。 本発明の光ピックアップ装置の偏光光学系の正面図である。 実施例1のビームスプリッタにおける波長に対するP偏光とS偏光の45°反射率を示すグラフである。 実施例1のビームスプリッタにおける波長に対する45°反射位相差を示すグラフである。 実施例1の立ち上げミラーにおける波長に対するP偏光とS偏光の45°反射率を示すグラフである。 実施例1の立ち上げミラーにおける波長に対する45°反射位相差を示すグラフである。 実施例2のビームスプリッタにおける波長に対するP偏光とS偏光の45°反射率を示すグラフである。 実施例2のビームスプリッタにおける波長に対する45°反射位相差を示すグラフである。 実施例2の立ち上げミラーにおける波長に対するP偏光とS偏光の45°反射率を示すグラフである。 実施例2の立ち上げミラーにおける波長に対する45°反射位相差を示すグラフである。
 図1は、本発明の光ピックアップ装置の偏光光学系の平面図、図2は、本発明の光ピックアップ装置の偏光光学系の正面図である。
 光ピックアップ装置10は、半導体レーザ素子(レーザダイオード)11と、回折格子12と、ビームスプリッタ13と、コリメートレンズ14と、立ち上げミラー15と、対物レンズ16と、光検出器(フォトディテクタ)17とを備えている。
 半導体レーザ素子11は、所定の偏光強度比をもった光を出射するように配設されている。この偏光強度比は後述する成膜部材の設計にも影響するので、相互の関係を最適化する必要がある。回折格子12は、半導体レーザ素子11から出射されたレーザ光を複数本のレーザ光に分離するものである。ビームスプリッタ13は、回折格子12からの複数本のレーザ光をP偏光とS偏光との間に位相差(以下PS位相差という)を発生させて反射するとともに、戻り光(光ディスクからの反射光)を透過するものである。
 コリメートレンズ14は、ビームスプリッタ13からの複数本のレーザ光を平行光に変換するものである。立ち上げミラー15は、コリメートレンズ14からの平行光をPS位相差を発生させて円偏光に変換するとともに直角に折り曲げるように反射して、対物レンズ16側へ導出するものである。対物レンズ16は、立ち上げミラー15で反射された光を光ディスクへ集光するものである。なお、光ディスクで反射された反射光(戻り光)は、光検出器17で受光される。
 ビームスプリッタ13及び立ち上げミラー15は、ガラスなどの母材の反射面に、成膜部材(不図示)としての多層誘電体膜(誘電体膜を複数層積層したもの)が蒸着などによって積層されて形成される。これにより、多層誘電体膜に入射して反射又は透過したレーザ光は、入射光に対して偏光強度及び位相差が変化する。そこで、本発明ではこの偏光強度及び位相差を制御して円偏光に変換するように設計する。この偏光強度及び位相差は多層誘電体膜の屈折率、膜厚、積層構造によって決まるので、それらの最適な組み合わせを選択することで制御できる。例えば、SiOとTiOを交互に積層し、それぞれの膜厚と積層回数を最適化することで所望の偏光強度及び位相差を得ることができる。
 このような構成の光ピックアップ装置10において、半導体レーザ素子11から出射されたレーザ光は、回折格子12で複数のレーザ光に分離された後、ビームスプリッタ13でコリメートレンズ14方向に反射され、直角に折り曲げられる。このビームスプリッタ13で反射されたレーザ光は、コリメートレンズ14で平行光にされた後、立ち上げミラー15の反射面で反射されることにより円偏光に変換されるとともに直角に折り曲げられ、対物レンズ16を介して回転駆動される光ディスクの信号記録面へ集光(照射)される。これにより、光ディスクに対して情報の書き込み(記録)や消去を行うことができる。
 一方、この光ディスクの信号記録面からの反射光(戻り光)は、対物レンズ16を透過し、立ち上げミラー15の反射面で反射され、コリメートレンズ14及びビームスプリッタ13を透過して光検出器17で検出される。これにより、光ディスクに記憶(記録)された情報の再生を行うことができる。
 ここで、本発明の目的(半導体レーザ素子11から出射されたレーザ光をビームスプリッタ13及び立ち上げミラー15によって、P/S偏光分離した場合においても、できるだけ光量を減少させずに円偏光に変換すること)を達成するための条件を検討する。
 以下では、半導体レーザ素子11から出射されたレーザ光のビームスプリッタ13に対するS偏光、P偏光の強度をそれぞれE、Eとし、ビームスプリッタ13でのS偏光、P偏光の反射率(%)をそれぞれRs1、Rp1、反射後のP偏光位相からS偏光位相を引いた値である反射位相差(°)をδとし、立ち上げミラー15でのS偏光、P偏光の反射率(%)をそれぞれRs2、Rp2、反射後のP偏光位相からS偏光位相を引いた値である反射位相差(°)をδとする。
 まず、ビームスプリッタ13においてできるだけ光量を減少させないためには、高反射率を確保する必要があり、そのためにはS偏光をP偏光より強くすればよい。したがって、ここではRs1>Rp1、60≦Rs1≦100とする。また、E、Eはビームスプリッタ13で生じるRs1とRp1の強度比をできるだけキャンセルしたいためE>Eとする。これには、半導体レーザ素子11を光軸に対して所定の回転角で回転させて配設すればよい。
 また、光ディスクに向かう光を円偏光にするための第1条件として、光ディスクに向かう光のP/S比(偏光強度比)を約1にする必要があるため、ここでは0.95≦Es1p2/Ep1s2≦1.05とする。立ち上げミラー15はビームスプリッタ13と光を折り曲げる方向が90°異なっているため偏光成分が入れ替わり、Es1p2が光ディスクに向かう光のP偏光強度を、Ep1s2が光ディスクに向かう光のS偏光強度を表している。この数値範囲は、光ディスクの読み書きのために光ピックアップ装置に要求される仕様に基づいている。つまり、この数値範囲内であれば、光ディスクの読み書きに問題が生じない。
 また、光ディスクに向かう光を円偏光にするための第2条件として、光ディスクに向かう光のS偏光とP偏光の位相差を約90°にする必要があるため、ここでは90(2n-1)-10≦|δ-δ|≦90(2n-1)+10 (n=1,2)とする。この数値範囲は、上述したように、光ディスクの読み書きのために光ピックアップ装置に要求される仕様に基づいている。
 上記の条件を全て満たすことにより、本発明の目的(半導体レーザ素子11から出射されたレーザ光をビームスプリッタ13及び立ち上げミラー15によって、P/S偏光分離した場合においても、できるだけ光量を減少させずに円偏光に変換すること)を達成することができる。
 その結果、ビームスプリッタ13及び立ち上げミラー15に波長板の機能をもたせることができ、偏光光学系において波長板を省略することができる。したがって、部品点数を削減でき、組み立て工数の削減及び光ピックアップ装置の小型化に繋がる。
 なお、立ち上げミラー15においてできるだけ光量を減少させないためには、Rp2≧90且つRs2≧95であることが望ましい。また、立ち上げミラー15に入射する光のP/S比をできるだけ1に近づけておく観点から、0.95≦Es1/Ep1≦1.05であることが望ましい。
 また、より高い反射率を得るためには、S偏光の反射率をP偏光の反射率の1.1倍以上(Rs1≧1.1Rp1)とすることが好ましい。また、ビームスプリッタ13で反射後のP偏光成分とS偏光成分の強度比を1にするためには、S偏光の反射率Rs1とP偏光の反射率Rp1の比をキャンセルするために、E≧1.1Eであることが好ましい。一方、Rs1とRp1の差が大きすぎるとEとEの差も大きくする必要があり、結果としてビームスプリッタ13反射後の光量(E×Rs1+E×Rp1を低減させてしまう。そのためRs1≦3Rp1、E≦3Eとするのが望ましい。したがって1.1Rp1≦Rs1≦3Rp1、1.1E≦E≦3Eを満足することが好ましい。
 以下、上記の光ピックアップ装置10の実施例について説明する。実施例ではBDに対して使用する405nmの波長の光について検討する。
 (実施例1)
 実施例1では、E:E=3:2となるように半導体レーザ素子11を配設する。ビームスプリッタ13の成膜部材としては、母材側から順に、148.33nm厚のSiO、86.42nm厚のTiO、77.07nm厚のSiO、27.31nm厚のTiO、35nm厚のSiO、28.01nm厚のTiO、229.07nm厚のSiO、27.88nm厚のTiO、68.89nm厚のSiO、20nm厚のTiO、63.34nm厚のSiO、20.38nm厚のTiO、264.77nm厚のSiO、24.63nm厚のTiO、129.34nm厚のSiO、107.69nm厚のTiO、83.32nm厚のSiO、61.95nm厚のTiO、26.07nm厚のSiOからなる19層を積層して形成する。405nmの光に対するSiOの屈折率は1.48、同じくTiOの屈折率は2.54である。
 また、立ち上げミラー15の成膜部材としては、母材側から順に、39.81nm厚のTiO、75.84nm厚のSiO、39.92nm厚のTiO、76.08nm厚のSiO、40.04nm厚のTiO、76.53nm厚のSiO、40.38nm厚のTiO、77.95nm厚のSiO、41.59nm厚のTiO、82.65nm厚のSiO、45.23nm厚のTiO、93.72nm厚のSiO、50.04nm厚のTiO、99.23nm厚のSiO、49.48nm厚のTiO、95.02nm厚のSiO、49.16nm厚のTiO、98.42nm厚のSiO、55.67nm厚のTiO、105.49nm厚のSiO、52.42nm厚のTiO、98.38nm厚のSiO、62.91nm厚のTiO、38.82nm厚のSiOからなる24層を積層して形成する。
 図3は、ビームスプリッタ13における波長に対するP偏光とS偏光の45°反射率を示すグラフであり、図4は、ビームスプリッタ13における波長に対する45°反射位相差を示すグラフである。図3では、P偏光の反射率を実線で、S偏光の反射率を破線で示している。
 図3に示すように、ビームスプリッタ13における405nmの光のP偏光の反射率(Rp1)は、約52%であり、S偏光の反射率(Rs1)は、約80%である。また、図4に示すように、ビームスプリッタ13における405nmの光の反射位相差(δ)は、約150°である。
 図5は、立ち上げミラー15における波長に対するP偏光とS偏光の45°反射率を示すグラフであり、図6は、立ち上げミラー15における波長に対する45°反射位相差を示すグラフである。図5では、P偏光の反射率を実線で、S偏光の反射率を破線で示している。
 図5に示すように、立ち上げミラー15における405nmの光のP偏光の反射率(Rp2)は、約98%であり、S偏光の反射率(Rs2)は、約100%である。また、図6に示すように、立ち上げミラー15における405nmの光の反射位相差(δ)は、約60°である。
 上記の結果より、光ディスクに向かう光のP/S比は、Es1p2/Ep1s2=1.01となり、光ディスクに向かう光のS偏光とP偏光の位相差は、|δ-δ|=90°となる。この結果は、円偏光となる理論値であるP/S=1、|δ-δ|=90°にほぼ等しいので、円偏光のレーザ光が光ディスクに照射されていると言える。なお、光ディスクに向かう光量は、(0.4×0.8×0.98)+(0.6×0.52×1.00)=0.63となる。
 また、Rp2≧90且つRs2≧95を満たすことから、立ち上げミラー15において光量がほとんど減少していないと言える。さらに、0.95≦Es1/Ep1≦1.05を満たすことから、立ち上げミラー15に入射する光のP/S比が1に近いと言える。
 また、1.1Rp1≦Rs1≦3Rp1且つ1.1E≦E≦3Eを満たしているため、ビームスプリッタ13での反射後の光量損失も最小限に留めている。
 (実施例2)
 実施例2では、E:E=1.27:1となるように半導体レーザ素子11を配設する。ビームスプリッタ13の成膜部材としては、母材側から順に、148.18nm厚のSiO、83.22nm厚のTiO、92.6nm厚のSiO、23.04nm厚のTiO、35nm厚のSiO、27.08nm厚のTiO、228.24nm厚のSiO、30.82nm厚のTiO、40.99nm厚のSiO、22.35nm厚のTiO、383.56nm厚のSiO、35.12nm厚のTiO、100.41nm厚のSiO、113.12nm厚のTiO、103.16nm厚のSiO、47.99nm厚のTiO、46.76nm厚のSiOからなる17層を積層して形成する。
 また、立ち上げミラー15の成膜部材としては、母材側から順に、42.97nm厚のTiO、64.93nm厚のSiO、33.22nm厚のTiO、25.11nm厚のSiO、43.16nm厚のTiO、67.75nm厚のSiO、132.82nm厚のTiO、74.39nm厚のSiO、45.12nm厚のTiO、77.4nm厚のSiO、45.58nm厚のTiO、82.02nm厚のSiO、46.5nm厚のTiO、88.49nm厚のSiO、46.7nm厚のTiO、93.19nm厚のSiO、46.97nm厚のTiO、96.65nm厚のSiO、48.41nm厚のTiO、100.83nm厚のSiO、51.59nm厚のTiO、104.6nm厚のSiO、51.31nm厚のTiO、95nm厚のSiO、57.68nm厚のTiO、117.81nm厚のSiO、48.52nm厚のTiO、215.34nm厚のSiOからなる28層を積層して形成する。
 図7は、ビームスプリッタ13における波長に対するP偏光とS偏光の45°反射率を示すグラフであり、図8は、ビームスプリッタ13における波長に対する45°反射位相差を示すグラフである。図7では、P偏光の反射率を実線で、S偏光の反射率を破線で示している。
 図7に示すように、ビームスプリッタ13における405nmの光のP偏光の反射率(Rp1)は、約60%であり、S偏光の反射率(Rs1)は、約80%である。また、図8に示すように、ビームスプリッタ13における405nmの光の反射位相差(δ)は、約150°である。
 図9は、立ち上げミラー15における波長に対するP偏光とS偏光の45°反射率を示すグラフであり、図10は、立ち上げミラー15における波長に対する45°反射位相差を示すグラフである。図9では、P偏光の反射率を実線で、S偏光の反射率を破線で示している。
 図9に示すように、立ち上げミラー15における405nmの光のP偏光の反射率(Rp2)は、約94%であり、S偏光の反射率(Rs2)は、約100%である。また、図10に示すように、立ち上げミラー15における405nmの光の反射位相差(δ)は、約60°である。
 上記の結果より、光ディスクに向かう光のP/S比は、Es1p2/Ep1s2=0.99となり、光ディスクに向かう光のS偏光とP偏光の位相差は、|δ-δ|=90°となる。この結果は、円偏光となる理論値であるP/S=1、|δ-δ|=90°にほぼ等しいので、円偏光のレーザ光が光ディスクに照射されていると言える。なお、光ディスクに向かう光量は、(0.44×0.8×0.94)+(0.56×0.6×1.00)=0.67となる。
 また、Rp2≧90且つRs2≧95を満たすことから、立ち上げミラー15において光量がほとんど減少していないと言える。さらに、0.95≦Es1/Ep1≦1.05を満たすことから、立ち上げミラー15に入射する光のP/S比が1に近いと言える。
 また、1.1Rp1≦Rs1≦3Rp1且つ1.1E≦E≦3Eを満たしているため、ビームスプリッタ13での反射後の光量損失も最小限に留めている。
 なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例はBDに対応する光ピックアップ装置であったが、DVDやCDに対応するものでもよく、また、BD、DVD、CDのうち2種類、あるいは3種類の光ディスクに対応するものであってもよい。
 また、多層誘電体膜として、SiOに替えて、例えば、MgF、AL等であってもよく、TiOに替えて、例えば、Nb、Ta、LaとTiOの混合物等であってもよい。
 本発明の光ピックアップ装置は、BD、DVD、CDなどの光ディスクの記録・再生に利用することができる。
 10 光ピックアップ装置
 11 半導体レーザ素子
 12 回折格子
 13 ビームスプリッタ
 14 コリメートレンズ
 15 立ち上げミラー
 16 対物レンズ
 17 光検出器

Claims (5)

  1.  半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を偏光光学系を介して光ディスクの信号記録面に集光し、該信号記録面からの戻り光を前記偏光光学系を介して光検出器で検出する光ピックアップ装置において、
     前記半導体レーザ素子を所定の偏光強度比をもった光を出射するように配設し、
     前記偏光光学系に含まれるビームスプリッタ及び立ち上げミラーに、前記レーザ光の入射光に対して偏光強度及び位相差を制御して円偏光に変換する成膜部材を設け、
     前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の前記ビームスプリッタに対するS偏光、P偏光の強度をそれぞれE、Eとし、
     前記ビームスプリッタでのS偏光、P偏光の反射率(%)をそれぞれRs1、Rp1、反射後のP偏光位相からS偏光位相を引いた値である反射位相差(°)をδとし、
     前記立ち上げミラーでのS偏光、P偏光の反射率(%)をそれぞれRs2、Rp2、反射後のP偏光位相からS偏光位相を引いた値である反射位相差(°)をδとした場合、
    >E
    s1>Rp1
    60≦Rs1≦100、
    0.95≦Es1p2/Ep1s2≦1.05、
    90(2n-1)-10≦|δ-δ|≦90(2n-1)+10
                           (n=1,2)
    を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
  2.  Rp2≧90且つRs2≧95であることを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装置。
  3.  0.95≦Es1/Ep1≦1.05であることを特徴とする請求項2記載の光ピックアップ装置。
  4.  1.1Rp1≦Rs1≦3Rp1且つ1.1E≦E≦3Eであることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の光ピックアップ装置。
  5.  前記成膜部材は多層誘電体膜であることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の光ピックアップ装置。
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