JP2001118279A

JP2001118279A - 光学プリズムおよび光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2001118279A
Application number: JP29224199A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Akiyama; 洋秋山; Hideaki Hirai; 秀明平井; Tetsuya Ogata; 哲也小形
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】波長の異なる２光束の合成・分離のための光学
部品を集積化した光学プリズムを実現し、光ピックアッ
プ装置のコンパクト化、低コスト化を図る。【解決手段】複数のプリズムを一体接合状態に有する複
合プリズム４０１であって、波長の異なる２種の光束の
光路を合成する機能と、上記２種の光束の光路を分離す
る機能とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学プリズムお
よび光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＤＶＤ（デジタル・ビデオ・デ
ィスク）とＣＤ（コンパクト・ディスク）特にＣＤ−Ｒ
（ＣＤ―Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）とに対して再生あるい
は記録・再生を行い得る光ディスクドライブでは、互い
に波長の異なる２つの光源が必要となる。即ち、ＤＶＤ
系に対しては６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの「赤色領域」の
光を照射する光源が必要であり、ＣＤ系では７７０ｎｍ
〜８００ｎｍの「近赤外領域」の光を放射する光源が必
要である。ＣＤ−Ｒを除くＣＤ系のメディアは赤色領域
の光源でも記録・再生は可能であるが、ＣＤ−Ｒは記録
層に色素系化合物が用いられているので吸収バンド幅が
狭く、赤色領域の光では記録・再生を行うことができ
ず、近赤外領域の光を放射する光源を必要とする。この
ように２つの光源を必要とするディスクドライブの場
合、ＤＶＤ用とＣＤ用に、２つの光ピックアップ装置を
搭載し、光記録媒体がＤＶＤであるかＣＤであるかに応
じて光ピックアップ装置を選択すれば良い。このとき、
ＣＤ用の光ピックアップの、光源の発光波長をλ=７８
５ｎｍに設定すれば、ＣＤ−Ｒの記録再生も可能とな
る。しかし、このようにディスクドライブに２つの光ピ
ックアップ装置を搭載すると、ディスクドライブの小型
化、低コスト化が困難になる。波長の異なる光束に対す
る光路の一部を共有させることにより、ディスクドライ
ブの低コスト化と小型化を図った光ピックアップ装置と
して、図１４に示す如きものが意図されている。

【０００３】ＤＶＤに対して情報の記録・再生等を行う
ための光源である半導体レーザ１０１は、波長：６６０
ｎｍの直線偏光の発散光束を放射する。この発散光束
は、コリメートレンズ１０２で略平行光束とされ、偏光
ビームスプリッタ１０３を透過し、波長：６６０ｎｍ用
のλ／４板１０４を通過して円偏光とされ、ダイクロイ
ックプリズム１０５を透過し、偏向プリズム１０６で光
路を９０度偏向され、対物レンズ１０７に入射し、光記
録媒体としての光ディスク１０８の透明基板（厚さ：
０．６ｍｍ）を透過して記録面上に微小スポットとして
集光され、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。
記録面で反射された戻り光束は、往路とは逆回りの円偏
光となり、対物レンズ１０７により再び略平行光束とさ
れ、偏向プリズム１０６を介してダイクロイックプリズ
ム１０５を透過し、λ／４板１０４を通過して「往路と
は偏光面が９０度旋回した直線偏光」になり、偏光ビー
ムスプリッタ１０３により反射され、集光レンズ１０９
で収束光束とされ、受光素子１１０に入射する。受光素
子１１０からの出力により、情報信号やサーボ信号（ト
ラッキング信号・フォーカス信号等）が検出される。

【０００４】ＣＤ系の記録媒体に対して情報の記録・再
生等を行うための光源である半導体レーザ１１１から出
射した直線偏光の発散光束は、カップリングレンズ１１
２によりカップリングされ、波長：７８０ｎｍ用の偏光
ビームスプリッタ１１３を透過し、波長：７８０ｎｍ用
のλ／４板１１４を通過して円偏光となり、ダイクロイ
ックプリズム１０５で反射され、偏向プリズム１０６に
より光路を９０度偏向され、対物レンズ１０７に入射
し、光ディスク１０８の記録面上に微小スポットとして
集光され、情報の再生や記録、あるいは消去が行われ
る。記録面により反射された戻り光束は、往路とは反対
回りの円偏光となり、対物レンズ１０７により略平行光
束とされ、偏向プリズム１０６で偏向され、ダイクロイ
ックプリズム１０５で反射され、λ／４板１１４を通過
して、偏光面が往路のものと直交した直線偏光になり、
偏光ビームスプリッタ１１３で反射され、集光レンズ１
１５で収束光束とされ、受光素子１１６にｍに入射す
る。受光素子１１６からの出力により情報信号やサーボ
信号が検出される。

【０００５】近年、ＣＤの光ピックアップ装置には、受
・発光素子を１つのキャン内に設置し、ホログラムを用
いて射出光束と戻り光束の分離を行うホログラムユニッ
トが一般的に用いられるようになってきている。図１５
は、ＣＤ系にホログラムユニットを用いた光ピックアッ
プ装置の１例を示す。ＤＶＤ系の光記録媒体に対する部
分は、図１４の例と同様である。ＣＤ系の記録媒体に対
する部分では、半導体レーザチップ２０１１と受光素子
２０１３とが同一のキャン内に配備され、キャンと一体
にホログラム２０１２が設けられてホログラムユニット
２０１を構成している。半導体レーザチップ２０１１か
ら放射され、ホログラムユニット２０１から射出した波
長：７８０ｎｍの発散光束は、カップリングレンズ２０
２によりカップリングされ、ダイクロイックプリズム１
０５で反射され、偏向プリズム１０６で光路を９０度偏
向されて対物レンズ１０７に入射し、光ディスク１０８
の記録面上に微小スポットとして集光され、情報の再
生、記録あるいは消去が行われる。記録面により反射さ
れた戻り光束は、対物レンズ１０７により略平行光束と
され、偏向プリズム１０６で偏向され、ダイクロイック
プリズム１０５で反射され、カップリングレンズ２０２
で収束光束とされ、ホログラム２０１２により、キャン
内の受光素子２０１３に向けて回折され受光される。受
光素子２０１３の出力から情報信号やサーボ信号が検出
される。図１６は、ホログラムユニットの要部を拡大し
て概念図として示している。ホログラム２０１２は、基
板ガラス２０１２Ａにホログラム膜２０１２Ｂを形成し
てなる。図は、半導体レーザチップ２０１１から放射さ
れた発散光束がホログラム膜２０１２Ｂを透過し、戻り
光束が、収束しつつ、ホログラム膜２０１２Ｂにより、
受光素子２０１３に向かって回折偏向される様子を概念
的に示している。

【０００６】図１４、図１５に示すように、ＤＶＤ系／
ＣＤ系を共に再生あるいは記録・再生する光ピックアッ
プ装置の構成には、多くの光学部品を必要とする。光ピ
ックアップ装置は、現在、縦・横：１０数ｍｍ、高さ：
数ｍｍにまで小型化されているが、ディスクドライブの
小型・薄型化の要請に伴い、更なるコンパクト化が強く
求められている。上記の図１４、図１５の例のように、
多数の光学部品を用いて光ピックアップ装置を組み立て
ると、光ピックアップ装置の更なるコンパクト化は困難
であるし、小さいスペースに、高い組み付け精度を要求
される多数の光学部品を組み込むのは面倒であり、光ピ
ックアップ装置の組み立ての能率が良くない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、波長の異
なる２光束の合成・分離のための光学部品を集積化する
ことにより、光ピックアップ装置のコンパクト化、部品
削減による低コスト化、部品削減に伴う組付工数の低減
による低コスト化の実現を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の光学プリズム
は「複数のプリズムを一体接合状態に有する複合プリズ
ムであって、波長の異なる２種の光束の光路を合成する
機能と、上記２種の光束の光路を分離する機能とを有す
る」ものである（請求項１）。請求項１記載の光学プリ
ズムは「２種の光束の、波長差及び偏光状態の差を利用
して、光路の合成と分離とを行う」ものであることがで
きる（請求項２）。この場合、２つの接合面部分に、そ
れぞれ光学薄膜を形成し、一方の光学薄膜を「一方の光
束に対して偏光分離膜として作用する膜」とし、他方の
光学薄膜を「上記一方の光束を透過させ、他方の光束を
反射するダイクロイック膜」とすることができる（請求
項３）。上記請求項２または３記載の光学プリズムにお
いては、「３個の三角プリズムが接合され」ていてもよ
いし（請求項４）、「４個の三角プリズムが接合され」
ていてもよく（請求項５）、「２個の三角プリズムと１
個の楔形プリズムが接合され」ていても良いし（請求項
６）、さらには、「２個の三角プリズムと平板プリズム
とが接合され」ていても良い（請求項７）。請求項２ま
たは３記載の光学プリズムにおいてはまた、「３個のプ
リズムが接合され、プリズムの１個が三角プリズムであ
り、他の２個のプリズムは、共に楔状プリズムもしくは
共に平板プリズムであるか、または楔状プリズムと平板
プリズムである」ことができる（請求項８）。

【０００９】上記請求項１記載の光学プリズムは、「２
種の光束の、波長差と反射を利用して、光路の合成と分
離とを行う」ものであることができる（請求項９）。こ
の場合において、「２個のプリズムを接合し、接合面に
ダイクロイック膜を形成」することができ（請求項１
０）、上記接合された２個のプリズムの１つを三角プリ
ズムとし、他の１つを「三角プリズムもしくは楔状プリ
ズム」とすることができる（請求項１１）。この場合、
楔状プリズムに代えて平板プリズムとすることもでき
る。上記請求項１〜１１の任意の１に記載の光学プリズ
ムにおいて、「一方の光束に対する位相板」を一体化す
ることができる（請求項１２）。また、上記請求項１〜
１２の任意の１に記載の光学プリズムにおいて、「接合
されるプリズムのうちの少なくとも２つを、互いに異な
る屈折率を有する材料で形成する」ことができる（請求
項１３）。さらに、上記請求項１〜１３の任意の１に記
載の光学プリズムにおいて、合成・分離される２種の光
束の一方を赤色領域（６３０〜６８０ｎｍ）、他方を近
赤外領域（７７０〜８００ｎｍ）とすることができる
（請求項１４）。

【００１０】この発明の光ピックアップ装置は「使用波
長の異なる２種の光記録媒体に対して、情報の記録・再
生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置」であっ
て、２種の半導体レーザと、光学プリズムと、対物レン
ズと、受光手段とを有する。「２種の半導体レーザ」
は、互いに発光波長が異なる。「光学プリズム」は、上
記各半導体レーザからの光束の光路を合成・分離するた
めのプリズムであり、上記請求項１〜１４の任意の１に
記載のものが用いられる。「対物レンズ」は、この光学
プリズムにより合成された光路上に配備され、各光束を
選択的に、波長に応じた光記録媒体の記録面に集光す
る。「受光手段」は、記録面により反射され、光学プリ
ズムにより光路分離された各戻り光束を受光し、所望の
信号を発生する。請求項１５記載の光ピックアップ装置
において、対物レンズは、各波長の光束ごとに「専用の
もの」を用意し、使用される光束の波長に応じて切り替
えるようにしても良いが、波長の異なる２種の光束に対
して「対物レンズを共通化」することができる（請求項
１６）。上記請求項１５または１６記載の光ピックアッ
プにおいて、少なくとも一方の波長の光に関して、光源
としての半導体レーザチップと、戻り光束を受光する受
光部とを同一のキャン内に配備することができる（請求
項１７）。

【００１１】上記の如く、この発明の光学プリズムは、
単体でありながら、波長の異なる２種の光束の光路を合
成し、分離することができる。また、この発明の光ピッ
クアップ装置は、この発明の光学プリズムを用いて、２
光束の光路の合成と分離とを行うので、従来のものに比
して、よりコンパクト化が可能であり、組み立ても容易
化される。なお、この発明の光ピックアップ装置は、上
述の如く「使用波長の異なる２種の光記録媒体に対し
て、情報の記録・再生・消去の１以上を行う」ものであ
るから、記録のみ、再生のみ、消去のみ、記録と再生、
記録と消去、再生と消去、記録と再生と消去を行う各場
合について実施できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を説明する。な
お、煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるもの
については、先の説明に参照した図１４、図１５におけ
ると同一の符号を用いる。各実施の形態において、光記
録媒体としてはＤＶＤあるいはＣＤ（ＣＤ−Ｒを含む）
を想定する。従って、以下の説明において、光記録媒体
として符号１０８で示す光ディスクは、使用波長に従っ
て、ＤＶＤ系もしくはＣＤ系の光ディスクである。図１
において、ＤＶＤ系の光ディスク用の、発光波長：６６
０ｎｍの半導体レーザー１０１から射出した直線偏光の
発散光束は、コリメートレンズ１０２で略平行光束とさ
れ、光学プリズム４０１に入射する。光学プリズム４０
１は複合プリズムであって、偏光分離膜（Ｐ偏光を実質
的に全て透過させ、Ｓ偏光を実質的に全て反射する）４
０２と、ダイクロイック膜４０３を有する。半導体レー
ザ１０１側からの光束は「偏光分離膜４０２に対してＰ
偏光」であり、偏光分離膜４０２を実質的に全て透過す
る。また、ダイクロイック膜４０３は、波長：６６０ｎ
ｍの光は透過させるように特性を定められており、従っ
て、半導体レーザ１０１からの光束は、偏光分離膜４０
２に続いてダイクロイック膜４０３を透過し、波長：６
６０ｎｍ用の１／４波長板１０４を通過して円偏光に変
換され、偏向プリズム１０５により光路を９０度偏向さ
れ、対物レンズ１０７に入射し、光ディスク（ＤＶＤ
系）１０８の透明基板を透過し、記録面上に微小スポッ
トとして集光され、情報の再生、記録あるいは消去が行
われる。記録面により反射された戻り光束は、往路とは
反対回りの円偏光となり、対物レンズ１０７により再び
略平行光束とされ、偏向プリズム１０６で偏向され、λ
／４板１０４を通過して、往路とは偏向面の向きが直交
した直線偏光（偏光分離膜４０２に対してＳ偏光）にな
り、ダイクロイック膜４０３を透過し、偏光分離膜４０
２で反射され、集光レンズ１０８で収束光束とされ、受
光素子１１０に入射する。受光素子１１０の出力から情
報信号やサーボ信号が検出される。即ち、集光レンズ１
０８と受光素子１１０とは「受光手段のうち、波長：６
６０ｎｍの光束に対する部分」を構成する。図に示され
た集光レンズ１０８と受光素子１１０とは、上記受光手
段を概念的に簡略化して示すものであり、具体的には
「公知の種々のもの」を適宜用いることができる。例え
ば、フォーカシング信号を非点収差法で検出する場合で
あれば、集光レンズ１０９は戻り光束に非点収差を与え
るようなアナモフィックなレンズであり、受光素子１１
０は受光面を４分割されたものである。即ち、受光素子
１１０の受光面は、用いるサーボ信号生成方式に応じて
適宜分割されている。

【００１３】光ディスク１０８がＣＤ系のものである場
合は、ホログラムユニット２０１の半導体レーザチップ
２０１１から放射された７８０ｎｍの発散光束は、ホロ
グラム２０１２を透過して、カップリングレンズ２０２
により以後の光学系にカップリングされ、光学プリズム
４０１のダイクロイック膜４０３に入射する。ダイクロ
イック膜４０３は、波長：７８０ｎｍの光を実質的に全
て反射するように特性を設定されており、ホログラムユ
ニット２０１側から入射する光束を実質的に全て反射す
る。反射された光束は、偏向プリズム１０６で光路を９
０度偏向されて対物レンズ１０７に入射し、光ディスク
（ＣＤ系）１０８の透明基板（厚さ：１．２ｍｍ）を透
過して記録面上に微小スポットとして集光され、情報の
再生、記録あるいは消去が行われる。記録面で反射され
た戻り光束は、対物レンズ１０７によりカップリングさ
れ、偏向プリズム１０６で偏向され、ダイクロイック膜
４０３により反射され、カップリングレンズ２０２によ
り収束光束とされ、ホログラム２０１２により、受光素
子２０１３方向に向けて回折され、受光される。受光素
子２０１２の出力に基づき、情報信号やサーボ信号が検
出される。ホログラム２０１２と光検出器２０１３は、
用いるサーボ信号生成方式により、適宜分割されてい
る。即ち、カップリングレンズ２０２と、ホログラム２
０１２と、受光素子２０１３とは「受光手段の、波長：
７８０ｎｍの光束に対する部分」を構成している。な
お、ホログラム２０１２を「偏光性ホログラム（偏光性
回折格子）」で構成することもできる。偏光性回折格子
は「格子溝または異方性媒質に入射する光の偏光状態に
より、透過あるいは回折を生じる光学素子」であり、例
えば、カップリングレンズ２０２と光学プリズム４０１
との間に、波長：７８０ｎｍの光束用の１／４波長板を
配備して、往路の光束と戻り光束とで偏光面が互いに直
交するようにすると、半導体レーザチップ２０１１から
の光束が実質的に全てホログラム２０１２を透過し、戻
り光束を実質的に全て、受光素子２０１３に向けて回折
させることができるので、高い光利用効率を得ることが
できる。

【００１４】図２（ａ）は、光学プリズム４０１の構成
を示している。光学プリズム４０１は、３個の三角プリ
ズム４１，４２，４３を、図の如く接合してなり、プリ
ズム４１と４２との接合面には偏光分離膜４０２が、プ
リズム４１と４３との接合面にはダイクロイック膜４０
３が、それぞれ蒸着形成されている。図２（ｂ）に、偏
光分離膜４０２の透過特性を示す。波長：Ｂとして６６
０ｎｍを取ると、偏光分離膜４０２は、この波長のＰ偏
光を実質的に全て透過させ、Ｓ偏光を実質的に全て反射
する。図２（ｂ）の透過特性を有する膜はまた、ＡとＣ
の２波長に対しては「波長（色）により透過反射特性が
異なるダイクロイック膜」として機能するし、ＢとＣの
２波長に対しては、Ｂについては偏光分離膜として機能
し、ＢのＳ偏光とＣに対してはダイクロイック膜として
機能する。光学プリズムを３個の三角プリズムの接合に
より構成する場合、図３（ａ）に示す光学プリズム４０
１Ａ（三角プリズム４１，４２ａ，４３ａで構成され
る）や、図３（ｂ）に示す光学プリズム４０１Ｂ（三角
プリズム４１，４２ｂ，４３ｂにより構成される）のよ
うに、プリズムの光線入射面を光軸に対し傾ける構成に
することにより、半導体レーザや受光素子への「戻り光
（上記光線入射面で反射されて半導体レーザやホログラ
ムユニットの受光素子に戻る光）」を低減でき、半導体
レーザ駆動動作を安定させ、フレア光による信号ノイズ
を低減できる。図２（ａ）の三角プリズム４２と４３
や、図３（ｂ）の三角プリズム４２ｂと４３ｂのよう
に、三角プリズム４１に接合させる２個の三角プリズム
を同形状にすることにより量産性を向上させることがで
きる。

【００１５】図４に示す光学プリズム４０１Ｃのよう
に、前述の三角プリズム４１に相当する部分を２個の三
角プリズム４１ａ，４１ｂで構成し、全体を４個の三角
プリズム４１ａ，４１ｂ，４２，４３の接合で構成して
もよい。この光学プリズム４０１Ｃは、これを構成する
４個の三角プリズム４１ａ、４１ｂ、４２、４３が同一
形状であるので量産が容易である。図５に示す光学プリ
ズム４０１Ｄは、図４に示す光学プリズム４０１Ｃの、
三角プリズム４１ａ，４１ｂ間に、１／４波長板１０４
を挟持させたものである。また、図５に示す光学プリズ
ム４０１Ｅは、図２（ａ）に示した光学プリズム４０１
の三角プリズム４３の面にλ／４板１０４を接着して一
体に形成したものである。光学プリズム４０１Ｄ，４０
１Ｅのように、１／４波長板１０４を一体化すると、光
ピックアップ装置の組み付け工数の、さらなる低減が可
能となる。λ／４波長板は、水晶などの複屈折材料によ
るものでも、蒸着膜等で構成したもの（透明基板に蒸着
したものでも良いし、プリズム面に直接蒸着したもので
もよい）でも良い。

【００１６】上には、３個または４個の三角プリズムの
接合による光学プリズムを説明したが、光学プリズムを
構成するプリズムは三角プリズムのみである必要はな
い。図７に示す光学プリズム４０１Ｆは、２個の三角プ
リズム４１，４３と１個の楔形プリズム４０２を接合し
たものである。符号４０２は偏光分離膜、符号４０３は
ダイクロイック膜を示している。この光学プリズム４０
１Ｆを用いた光ピックアップ装置の、実施の１形態を図
８に示す。半導体レーザ１０１からの直線偏光の発散光
束は、コリメートレンズ１０２で略平行光束とされ、光
学プリズム４０１Ｆの、楔形プリズムの面に「面に対し
て傾いて」入射する。そして、楔形プリズムに入射する
際の屈折により、入射光束の強度分布がより円形に近く
なるようにビーム整形される。以後の光路は、図１のも
のと同様である。光学プリズム４０１Ｆにおける楔形プ
リズム４２ｃは、これを「平板プリズム（平行平板）」
に代えることができる。このように平行平板を平板プリ
ズムとして光学プリズムの構成プリズムとして用いる
と、平板プリズムは作成が容易であるので量産性を向上
でき、コストも低減化できる。図９に示す光学プリズム
４０１Ｇは、三角プリズム４３と、楔形プリズム４２ｃ
と平板プリズム４４の接合により構成されている。符号
４０２は偏光分離膜、符号４０３はダイクロイック膜で
ある。図９の構成において、楔型プリズム４２ｃに代え
て平板プリズムを用いることもできるし、平板プリズム
４４に代えて楔形プリズムを用いることもできる。図９
の光学プリズム４０１Ｇも、図８の光学プリズム４０１
Ｆと同様に使用でき、ビーム整形を行うことができる。
光学プリズム４０１Ｆ，４０１Ｇのように、光学プリズ
ムに「ビーム整形」機能を持たせると、光学プリズム自
体の高機能化を図ることができる。このように光学プリ
ズムを「ビーム整形光学系」にすることにより、半導体
レーザからの出射光の光利用効率を向上させることがで
き、さらに、対物レンズに入射する光束のＲｉｍ強度
（端の強度）を高くできるので、光スポットのバラツキ
が安定し、ディスクドライブとしてのマージンが向上す
る。また、半導体レーザの楕円強度分布を略円形に補正
できるので、記録面上の光スポットの形状も略円形にで
き、記録・再生特性を向上させることができる。

【００１７】図１０に示す光学プリズム４０１Ｈは、楔
形プリズム４２ｃと三角プリズム４１を接合して構成さ
れ、接合面部分にダイクロイック膜４０３Ａが蒸着形成
されている。また、三角プリズム４１の面４０２Ａは
「全反射条件を満たす面」になっている。光学プリズム
４０１Ｈを用いた光ピックアップ装置の実施の１形態
を、図１１に示す。この例では、ＣＤ系・ＤＶＤ系とも
にホログラムユニットとした。ＤＶＤ系のホログラムユ
ニット１０１Ｄの半導体レーザチップ１０１１から射出
した波長：６６０ｎｍの発散光束は、コリメートレンズ
１０２で略平行光束となり、楔形プリズム４２ｃに入射
し、ダイクロイック膜４０３Ａで反射され、入射した面
と同一の面から出射する。このとき「（楔形プリズム４
２ｃへの入射の際と射出の際の屈折により）ビーム整
形」され、レーザ光束の強度分布が補正される。楔形プ
リズム４２ｃから射出した光束は、偏向プリズム１０６
により光路を９０度偏向されて対物レンズ１０８に入射
し、ＤＶＤである光ディスク１０８の記録面上に微小ス
ポットとして集光され、情報の再生、記録あるいは消去
が行われる。記録面により反射された戻り光束は、対物
レンズ１０７によりカップリングされ、偏向プリズム１
０６により偏向され、ダイクロイック膜４０３Ａで反射
され、コリメートレンズ１０２で収束光束とされ、ホロ
グラム１０１２により半導体レーザチップ１０１１と同
一キャン内にある受光素子１０１３に向けて回折され、
受光される。受光素子１０１３からの出力に基づき、情
報信号やサーボ信号が検出される。

【００１８】ＣＤ系のホログラムユニット２０１から射
出した波長：７８０ｎｍの発散光束は、カップリングレ
ンズ２０２でカップリングされ、光学プリズム４０１Ｈ
の三角プリズム４１の全反射面４０２Ａで全反射され、
ダイクロイック膜４０３Ａを透過し、偏向プリズム１０
６で光路を９０度偏向され、対物レンズ１０７に入射
し、ＣＤ系の光ディスク１０８の記録面上に微小スポッ
トとして集光され、情報の再生、記録あるいは消去が行
われる。記録面で反射した戻り光束は、対物レンズ１０
７によりカップリングされ、偏向プリズム１０６で偏向
され、全反射面４０２Ａで反射され、カップリングレン
ズ２０２で収束光束とされ、ホログラム２０１３により
半導体レーザチップ２０１１と同一キャン内にある受光
素子２０１３に向かって回折され、受光される。受光素
子２０１３の出力に基づき、情報信号やサーボ信号が検
出される。

【００１９】光ピックアップ装置の大きさが「高さ方向
に余裕がある場合」には、図１２に示すように、偏向プ
リズム１０６を省略するレイアウトも可能である。

【００２０】図１３に示す光学プリズム４０１Ｊは、２
個の三角プリズム４１ｃ、４３ｃの接合により構成され
ている。符号４０２ａは偏光分離膜、符号４０３はダイ
クロイック膜を示す。この光学プリズム４０１Ｊは、図
８の構成の光ピックアップ装置において、光学プリズム
４０１Ｆに代えて用いることができる。光学プリズム４
０１Ｆと４０１Ｊの違いは、プリズム構成に楔形プリズ
ムを含むか含まないかという点のほかに、偏光分離膜の
光学特性の差にある。即ち、光学プリズム４０１Ｊで
は、三角プリズム４１Ｃの面に偏光分離膜４０２ａが形
成されていて、その膜表面は空気に直接接している。一
般に、空気とガラスの界面では「ｐ偏光を１００％近く
透過し、ｓ偏光を１００％近く反射する偏光分離膜」は
作成不可能である。そこで、光学プリズム４０１Ｊの偏
光分離膜４０２ａは「ｐ偏光に対し、できるだけ高い透
過率（〜８０％以上）とし、ｓ偏光の反射率を数％〜２
０％に設定」する。このようにすると、戻り光束の数％
程度しか受光素子１１０に戻らないことになる。記録か
ら再生まで行う光ピックアップ装置においては、特に倍
速記録などの高速記録を行う場合、記録パワーが「再生
時のパワーの１００倍」程度必要になる場合がある。こ
のような場合、記録時に受光素子を飽和させないため、
あるいは、受光素子の飽和の程度を低くするために、受
光量を絶対的に少なくしなければならない。図１２の構
成で、光学プリズム４０１Ｆに代えて光学プリズム４０
１Ｊを用いる光ピックアップ装置は、このような場合に
有効に実施できる。光学プリズム４０１Ｊの偏光分離膜
４０２ａを、上記と同様の理由で「透過率の高い無偏光
分離膜」とすることも可能である。例えば、透過率：８
５％、反射率：１５％とすることにより、記録面で必要
とされるパワーを損なわずに、受光素子の飽和を低減で
きる。

【００２１】最後に、図１３の光学プリズムとして、三
角プリズム４１ｃ、４３ｃの材質の屈折率を異ならせる
場合を説明する。図１３に示すようにプリズム角を角：
ａ，ｂ，ｃとする。偏光分離膜４０２ａとしては、上に
説明した「ｐ偏光に対し、できるだけ高い透過率（〜８
０％以上）とし、ｓ偏光の反射率を数％〜２０％に設
定」したものを想定する。構成プリズム４１ｃ、４３ｃ
の材質の屈折率を異ならせることにより、半導体レーザ
に特有の波長変動や、個々の半導体レーザの「波長のば
らつき」に対し、光学プリズムからの射出光束の光軸の
変動を極めて小さくすることができる。例えば、三角プ
リズム４１ｃの硝材を「ＢＫ７」、三角プリズム４３ｃ
の硝材を「Ｆ５」とし、各プリズム角を、ａ＝４９．１
８２度，ｂ＝４５度，ｃ＝４３．０６度、偏光分離膜４
０２ａの形成された面への入射角を６９．９５３度とす
るとき、「三角プリズム４１ｃ、４３ｃを共に透過する
光束」の波長を設計値：６３９ｎｍとし、実際の波長が
６３４ｎｍ〜６４４ｎｍの範囲で変動したとき、三角プ
リズム４３ｃから射出する「光束光軸のふれ角」は表１
のようになる。

【００２２】（表１）波長ＢＫ７屈折率Ｆ５屈折率ふれ角１ふれ角２ 634.0 1.51505 1.60009 -0.00003 0.00843 634.5 1.51503 1.60005 -0.00003 0.00758 635.0 1.51501 1.60002 -0.00002 0.00673 635.5 1.51499 1.59999 -0.00002 0.00588 636.0 1.51498 1.59996 -0.00001 0.00504 636.5 1.51496 1.59993 -0.00001 0.00419 637.0 1.51494 1.59990 -0.00001 0.00355 637.5 1.51493 1.59987 0.00000 0.00251 638.0 1.51491 1.59983 0.00000 0.00084 638.5 1.51489 1.59980 0.00000 0.00084 639.0 1.51488 1.59777 0.00000 0.00000 639.5 1.51486 1.59974 0.00000 -0.00083 640.0 1.51484 1.59971 0.00000 -0.00167 640.5 1.51483 1.59968 0.00000 -0.00250 641.0 1.51481 1.59965 0.00000 -0.00332 641.5 1.51479 1.59962 -0.00001 -0.00415 642.0 1.51478 1.59959 -0.00001 -0.00498 642.5 1.51476 1.59956 -0.00001 -0.00580 643.0 1.51474 1.59953 -0.00002 -0.00662 643.5 1.51473 1.59949 -0.00002 -0.00744 644.0 1.51471 1.59946 -0.00003 -0.00826 。

【００２３】表１において「ふれ角１」は、三角プリズ
ム４１ｃの硝材をＢＫ７、三角プリズム４３ｃの硝材を
Ｆ５で構成した場合における三角プリズム４１ｃからの
射出光束の光軸のふれ角である。「ふれ角２」は、三角
プリズム４１ｃ、４３ｃを共にＢＫ７で構成した場合の
ふれ角である。ふれ角の単位は「度」である。ふれ角１
とふれ角２とを比較して見れば明らかなように、三角プ
リズム４１ｃ、４３ｃの材質の屈折率を異ならせること
により、波長変動に伴う「ふれ角」を非常に小さくする
ことが可能である。

【００２４】上に実施の形態を説明した光学プリズム４
０１，４０１Ａ，４０１Ｂ，４０１Ｃ，４０１Ｆ，４０
１Ｇは、複数のプリズムを一体接合状態に有する複合プ
リズムであって、波長の異なる２種の光束の光路を合成
する機能（各光源からの光束の、対物レンズへ向かう光
路を合成する機能）と、２種の光束の光路を分離する機
能（各光束に対する受光手段へ向かう各戻り光束の光路
を分離する機能）とを有する光学プリズム（請求項１）
であり、２種の光束の波長差及び偏光状態の差を利用し
て光路の合成と分離とを行うものであり（請求項２）、
２つの接合面部分に、それぞれ光学薄膜が形成され、一
方の光学薄膜４０２は、一方の光束に対して偏光分離膜
として作用する膜であり、他方の光学薄膜４０３は、上
記一方の光束を透過させ、他方の光束を反射するダイク
ロイック膜である（請求項３）。そして、上記光学プリ
ズム４０１，４０１Ａ，４０１Ｂは、３個の三角プリズ
ムが接合されており（請求項４）、光学プリズム４０１
Ｃは、４個の三角プリズムが接合されており（請求項
５）、光学プリズム４０１Ｆは、２個の三角プリズムと
１個の楔形プリズムが接合されており（請求項６）、光
学プリズム４０１Ｇは、３個のプリズムが接合され、プ
リズムの１個は三角プリズム、他の２個のプリズムは楔
状プリズムと平板プリズムである（請求項８）。光学プ
リズム４０１Ｈ，４０１Ｊは、２種の光束の波長差と反
射を利用して、光路の合成と分離とを行うものであり
（請求項９）、光学プリズム４０１Ｈは、２個のプリズ
ムが接合され、接合面にダイクロイック膜が形成された
ものであり（請求項１０）、光学プリズム４０１Ｊは、
接合された２個のプリズムの１つが三角プリズムで、他
の１つも三角プリズムである（請求項１１）。光学プリ
ズム４０１Ｄ，４０１Ｅは「一方の光束に対する位相
板」を一体化されたものである（請求項１２）。さらに
また、光学プリズム４０１Ｊは、接合された２つのプリ
ズムが、互いに異なる屈折率を有する材料で形成されて
いる（請求項１３）。そして、上記光学プリズム４０
１，４０１Ａ，４０１Ｂ，４０１Ｃ，４０１Ｄ，４０１
Ｅ，４０１Ｆ，４０１Ｇ，４０１Ｈ，４０１Ｊは、合成
・分離される２種の光束の一方が赤色領域であり、他方
が近赤外領域である（請求項１４）。

【００２５】また、図１、図８、図１１、図１２に実施
の形態を示した光ピックアップ装置は、使用波長の異な
る２種の光記録媒体に対して、情報の記録・再生・消去
の１以上を行う光ピックアップ装置であって、発光波長
の異なる２種の半導体レーザと、これら半導体レーザか
らの光束の光路を合成・分離する光学プリズムと、この
光学プリズムにより合成された光路上に配備され、各光
束を選択的に、波長に応じた光記録媒体の記録面に集光
する対物レンズと、記録面により反射され、光学プリズ
ムにより光路分離された各戻り光束を受光し、所望の信
号を発生する受光手段とを有し、光学プリズムとして請
求項１〜１４の適宜のものに記載のものを用いた光ピッ
クアップ装置であり（請求項１５）、対物レンズが、２
種の光束に対して共通化され（請求項１６）、少なくと
も一方の波長の光に関して、光源としての半導体レーザ
チップと、戻り光束を受光する受光部とが同一のキャン
内に配備されている（請求項１７）。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、新規な光学プリズム及び光ピックアップ装置を実現
できる。この発明の光学プリズムは、単一形態でありな
がら、波長の異なる２種の光束の光路を合成・分離する
ことができる。この発明の光ピックアップ装置は、ＤＶ
Ｄ系／ＣＤ系共に再生又は記録・再生する場合等、波長
の異なる２種の光を用いる光ピックアップ装置におい
て、機能の異なる光学素子を集積化した上記光学プリズ
ムを用いることにより、光ピックアップ装置自体の小型
化、部品削減による低コスト化、部品削減に伴う組付工
数低減による低コスト化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ピックアップ装置の実施の１形態を説明する
ための図である。

【図２】上記実施の形態に使用されている光学プリズム
を説明するための図である。

【図３】光学プリズムの実施の２形態を示す図である。

【図４】光学プリズムの実施の別形態を示す図である。

【図５】光学プリズムの、実施の他の形態を示す図であ
る。

【図６】光学プリズムの、実施の他の形態を示す図であ
る。

【図７】光学プリズムの、実施の他の形態を示す図であ
る。

【図８】光ピックアップ装置の実施の別形態を説明する
ための図である。

【図９】光学プリズムの、実施の他の形態を示す図であ
る。

【図１０】光学プリズムの、実施の他の形態を示す図で
ある。

【図１１】光ピックアップ装置の、実施の他の形態を説
明するための図である。

【図１２】光ピックアップ装置の、実施の他の形態を説
明するための図である。

【図１３】光学プリズムの、実施の他の形態を示す図で
ある。

【図１４】従来意図された光ピックアップ装置の１例を
説明するための図である。

【図１５】従来意図された光ピックアップ装置の別例を
説明するための図である。

【図１６】図１５の光ピックアップ装置のホログラムユ
ニットに用いられたホログラムを説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０１半導体レーザ１０２コリメートレンズ２０１ホログラムユニット２０１１半導体レーザチップ２０２カップリングレンズ４０１光学プリズム１０７対物レンズ１０８光ディスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小形哲也東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H042 CA07 CA14 5D119 AA01 AA41 EC47 FA05 FA08 JA07 JA12 JA16 JA18 JA25 JA26 JA27 JA64

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のプリズムを一体接合状態に有する複
合プリズムであって、波長の異なる２種の光束の光路を合成する機能と、上記
２種の光束の光路を分離する機能とを有する光学プリズ
ム。
【請求項２】請求項１記載の光学プリズムにおいて、２種の光束の、波長差及び偏光状態の差を利用して、光
路の合成と分離とを行うことを特徴とする光学プリズ
ム。
【請求項３】請求項２記載の光学プリズムにおいて、２つの接合面部分に、それぞれ光学薄膜が形成され、一
方の光学薄膜は、一方の光束に対して偏光分離膜として
作用する膜であり、他方の光学薄膜は、上記一方の光束を透過させ、他方の
光束を反射するダイクロイック膜であることを特徴とす
る光学プリズム。
【請求項４】請求項２または３記載の光学プリズムにお
いて、３個の三角プリズムが接合されていることを特徴とする
光学プリズム。
【請求項５】請求項２または３記載の光学プリズムにお
いて、４個の三角プリズムが接合されていることを特徴とする
光学プリズム。
【請求項６】請求項２または３記載の光学プリズムにお
いて、２個の三角プリズムと１個の楔形プリズムが接合されて
いることを特徴とする光学プリズム。
【請求項７】請求項２または３記載の光学プリズムにお
いて、２個の三角プリズムと、平板プリズムが接合されている
ことを特徴とする光学プリズム。
【請求項８】請求項２または３記載の光学プリズムにお
いて、３個のプリズムが接合され、プリズムの１個は三角プリズムであり、他の２個のプリズムは、共に楔状プリズムもしくは共に
平板プリズムであるか、または楔状プリズムと平板プリ
ズムであることを特徴とする光学プリズム。
【請求項９】請求項１記載の光学プリズムにおいて、２種の光束の、波長差と反射を利用して、光路の合成と
分離とを行うことを特徴とする光学プリズム。
【請求項１０】請求項９記載の光学プリズムにおいて、２個のプリズムが接合され、接合面にダイクロイック膜
が形成されたことを特徴とする光学プリズム。
【請求項１１】請求項１０記載の光学プリズムにおい
て、接合された２個のプリズムの１つは三角プリズムで、他
の１つは三角プリズムもしくは楔状プリズムであること
を特徴とる光学プリズム。
【請求項１２】請求項１〜１１の任意の１に記載の光学
プリズムにおいて、一方の光束に対する位相板を一体化されたことを特徴と
する光学プリズム。
【請求項１３】請求項１〜１２の任意の１に記載の光学
プリズムにおいて、接合されるプリズムのうちの少なくとも２つが、互いに
異なる屈折率を有する材料で形成されていることを特徴
とする光学プリズム。
【請求項１４】請求項１〜１３の任意の１に記載の光学
プリズムにおいて、合成・分離される２種の光束の一方が、赤色領域の光束
であり、他方が近赤外領域の光束であることを特徴とす
る光学プリズム。
【請求項１５】使用波長の異なる２種の光記録媒体に対
して、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピック
アップ装置であって、発光波長の異なる２種の半導体レーザと、これら半導体レーザからの光束の光路を合成・分離する
光学プリズムと、この光学プリズムにより合成された光路上に配備され、
各光束を選択的に、波長に応じた光記録媒体の記録面に
集光する対物レンズと、上記記録面により反射され、上記光学プリズムにより光
路分離された各戻り光束を受光し、所望の信号を発生す
る受光手段とを有し、上記光学プリズムとして、請求項１〜１４の任意の１に
記載のものを用いたことを特徴とする光ピックアップ装
置。
【請求項１６】請求項１５記載の光ピックアップ装置に
おいて、対物レンズが、２種の光束に対して共通化されたことを
特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１７】請求項１５または１６記載の光ピックア
ップにおいて、少なくとも一方の波長の光に関して、光源としての半導
体レーザチップと、戻り光束を受光する受光部とが同一
のキャン内に配備されていることを特徴とする光ピック
アップ装置。