JP2006331594A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光検出器に導く光路を形成するべく光路を分離するビームスプリッタにより波長の相違する第１波長及び第２波長のレーザ光を反射させて対物レンズに導く構成とした場合、第１波長及び第２波長のレーザ光のうち、一方の光利用効率を犠牲にした設計が行われていた。
【解決手段】第１レーザ光源１を偏光ビームスプリッタ４の透過側に、第２レーザ光源２を偏光ビームスプリッタ４の反射側にそれぞれ配置し、第１レーザ光源１が発光する第１波長のレーザ光に対してＳ偏光を略透過すると共に、第２レーザ光源２が発光する第２波長のレーザ光に対してＳ偏光を略反射する膜特性である分離面４ａを前記偏光ビームスプリッタ４に設け、信号記録媒体により反射されて戻されたレーザ光を各レーザ光源が配置される光路と分離して光検出器１３に導くための板状ビームスプリッタ７に反射率が透過率よりも大きい分離面７ａを設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに波長が相違する第１波長のレーザ光及び第２波長のレーザ光をそれぞれ発光する第１レーザ光源及び第２レーザ光源を偏光ビームスプリッタによりそれぞれ別光路に配置し、第１レーザ光源及び第２レーザ光源により発光される各レーザ光を板状ビームスプリッタに反射させて対物レンズに導き、この対物レンズによりレーザ光を収束させて信号記録媒体に照射すると共に、信号記録媒体により反射されて戻されたレーザ光を前記板状ビームスプリッタを透過させて光検出器に導く構成の光ピックアップ装置に関する。

ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）及びＣＤ（Compact Disc）等の記録密度が相違する複数の信号記録媒体の記録再生に対応する光ピックアップ装置が知られている。このようなＤＶＤ及びＣＤの記録再生に対応する光ピックアップ装置においては、ビームスプリッタを用い、このビームスプリッタの分離面の反射側及び透過側にそれぞれＤＶＤ用レーザ光源及びＣＤ用レーザ光源、あるいは逆にＣＤ用レーザ光源及びＤＶＤ用レーザ光源を配置し、各レーザ光源から発光されるレーザ光を前記ビームスプリッタにより共通光路に導いて対物レンズに入射する構成とし、ディスクによってレーザ光源を選択して使用するようにしてＤＶＤ及びＣＤの記録再生に対応させているものが知られている。

このようにＤＶＤ用レーザ光源及びＣＤ用レーザ光源を別光路に配置するのにビームスプリッタが用いられる場合、このビームスプリッタとして偏光ビームスプリッタが用いられ、偏光ビームスプリッタの分離面の一般的な膜特性、すなわちＰ偏光透過率がＳ偏光透過率より高くなるという原則に従って偏光ビームスプリッタの分離面の反射側から入射されるレーザ光がＳ偏光となるようにすると共に、偏光ビームスプリッタの分離面の透過側から入射されるレーザ光がＰ偏光となるようにする。（特許文献１）
ここで、ＤＶＤ用レーザ光源及びＣＤ用レーザ光源として用いられるレーザダイオードは、レーザチップのｐｎ接合面に平行な直線偏光のレーザ光を発光するので、ＤＶＤ用レーザダイオード及びＣＤ用レーザダイオードの回転方向の向きを設定することにより偏光ビームスプリッタの分離面に対するレーザ光の偏光方向が設定される。

また、光ピックアップ装置においては、偏光ビームスプリッタの分離面の反射側にＳ偏光のレーザ光を発光するレーザダイオードを配置すると共に、偏光ビームスプリッタの分離面の透過側にＰ偏光のレーザ光を発光するレーザダイオードを配置する構成とすると共に、レーザ光がディスクに向かう往路中の対物レンズの手前に１／４波長板を介在し、該１／４波長板を通過するレーザ光を往路と復路で直線偏光方向が９０°相違させるようにすることで、偏光ビームスプリッタの分離面の膜特性によりディスクにより反射された戻り光がレーザ光を発光しているレーザダイオードに戻り難いようにしている。

ところで、光ピックアップ装置は、特許文献１に示されるように、小型化及び各種光学素子の効率的な配置のためにＤＶＤ用光路及びＣＤ用光路の共通光路に前記偏光ビームスプリッタと別の第２のビームスプリッタを配置し、ディスクにより反射された戻り光を光検出器に導く受光光学系と、前記偏光ビームスプリッタ、ＤＶＤ用レーザダイオード及びＣＤ用レーザダイオードが配置されるレーザ光の出射光学系とを分離する構成とされる。

このように第２のビームスプリッタを配置し、この第２のビームスプリッタにより反射させたレーザ光を対物レンズに導くように構成した光ピックアップ装置の場合、前記第２のビームスプリッタによりＤＶＤ用及びＣＤ用の両方のレーザ光とも反射させるので、こ
の第２のビームスプリッタの分離面（反射面）に対してＰ偏光のレーザ光に比べてＳ偏光のレーザ光の光利用効率が高くなる。

ＤＶＤ及びＣＤの記録再生に対応する光ピックアップ装置は、特許文献１に示されているように、設計の要求に対してＤＶＤ用レーザ光源のレーザダイオードの発光出力に余裕がないことからＤＶＤ用光学系の光利用効率をＣＤ用光学系の光利用効率より優先して設計される場合が多い。

したがって、ＤＶＤ用レーザ光の光利用効率を優先する場合、ＤＶＤ用レーザダイオードからのレーザ光が偏光ビームスプリッタの分離面に対してＳ偏光反射となるように偏光ビームスプリッタの反射側にＤＶＤ用レーザダイオードを配置し、ＣＤ用レーザダイオードからのレーザ光が偏光ビームスプリッタの分離面に対してＰ偏光透過となるように偏光ビームスプリッタの透過側にＣＤ用レーザダイオードを配置する。
特開２００３−１４１７６９号公報

ところで、光検出器に導く受光光学系とレーザ光の出射光学系とを分離するために、第１レーザ光源と第２レーザ光源とを分離配置させる偏光ビームスプリッタとは別の第２のビームスプリッタを共通光路に配置する場合、ＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光とが第２のビームスプリッタの分離面に対してそれぞれＳ偏光及びＰ偏光、あるいはその逆となる。その為、第２のビームスプリッタにおいて一方のレーザ光、例えばＤＶＤ用レーザ光の光利用効率を優先すると、他方のレーザ光、例えばＣＤ用レーザ光の光利用効率が犠牲になってしまう。

特許文献１に示される光ピックアップ装置においては、ＤＶＤ用レーザ光及びＣＤ用レーザ光を第２のビームスプリッタの分離面により反射させて対物レンズに導く構成となっており、前記分離面に対してＳ偏光で入射されるレーザ光、すなわち光利用効率が優先されるＤＶＤ用レーザ光に対して効率良く反射され、前記分離面に対してＰ偏光で入射されるレーザ光、すなわちＣＤ用レーザ光に対して効率良く反射されない。

その為、特許文献１に示される光ピックアップ装置においては、第２のビームスプリッタの分離面に対してＰ偏光で入射されるＣＤ用レーザ光に対しても効率良く反射されるように、レーザ光の光軸に対する前記分離面の角度を４５度よりも小さい３０度となるように第２のビームスプリッタの設置角度を設定したり、分離面の膜設計を工夫する必要があり、設計の自由度に制限が多く、コスト面でも不利であった。

また、偏光ビームスプリッタの反射側の光軸は偏光ビームスプリッタの透過側の光軸より偏光ビームスプリッタの傾きによる影響が大である。その為、ＤＶＤ用光学系の光利用効率を重視し、偏光ビームスプリッタの反射側にＤＶＤ用レーザダイオードを配置する構成とすると、ＣＤ用光学系より信号記録密度の点でより精度が必要なＤＶＤ用光学系において偏光ビームスプリッタの傾きによる光軸ずれが問題となる。

請求項１に係る発明は、第１レーザ光源を偏光ビームスプリッタの透過側に、第２レーザ光源を偏光ビームスプリッタの反射側にそれぞれ配置し、前記第１レーザ光源が発光する第１波長のレーザ光に対してＳ偏光を略透過すると共に、前記第２レーザ光源が発光する第２波長のレーザ光に対してＳ偏光を略反射する膜特性である分離面を前記偏光ビームスプリッタに設け、信号記録媒体により反射されて戻されたレーザ光を各レーザ光源が配置される光路と分離して光検出器に導くための板状ビームスプリッタに反射率が透過率よ
りも大きい分離面を設けている。これにより偏光ビームスプリッタの反射側に配置する第２レーザ光源からのレーザ光に対する光利用効率を確保した上で、偏光ビームスプリッタの透過側に配置する第１レーザ光源からのレーザ光に対する光利用効率の向上を図り、光軸ずれの点で有利な偏光ビームスプリッタの透過側に配置される第１レーザ光源を高密度の信号記録媒体に対応させたい要求に応えるようにしている。

本発明は、偏光ビームスプリッタの反射側に配置する第２レーザ光源からのレーザ光に対する光利用効率を確保した上で、偏光ビームスプリッタの透過側に配置する第１レーザ光源からのレーザ光に対する光利用効率の向上が図れ、光軸ずれの点で有利な偏光ビームスプリッタの透過側に配置される第１レーザ光源を高密度の信号記録媒体に対応させることが出来る。この場合、偏光ビームスプリッタの分離面を、第１レーザ光源が発光する第１波長のレーザ光に対してＳ偏光を略透過すると共に、第２レーザ光源が発光する第２波長のレーザ光に対してＳ偏光を略反射する膜特性としており、第１波長のレーザ光に対する前記分離面の膜特性としてＳ偏光を略透過させるという制約はあるが、前記分離面の膜特性としてＰ偏光に関する透過率の設計上の制約が生じないので、前記分離面を第１の波長のレーザ光に対して前記分離面を単に略素透しさせるだけで良く前記分離面の膜形成が困難になることはない。

また、板状ビームスプリッタに対して第１波長のレーザ光及び第２波長のレーザ光の両方がＳ偏光により反射される構成となるので、両方のレーザ光共に光利用効率を高くすることができると共に、板状ビームスプリッタの分離面を反射率が透過率よりも大きくするだけの単純な特性にすれば良く、前記分離面の設計上な制約が少なく、かつ板状ビームスプリッタの配置角度の自由度が高く、コスト面にも有利である。

更に、第１レーザ光源と偏光ビームスプリッタとの間にＰ偏光を回折する回折フィルタを設けているので、往路及び復路で１／４波長板を通過するレーザ光が偏光ビームスプリッタの分離面に対してＰ偏光を主成分として戻されることにより偏光ビームスプリッタを透過して第１レーザ光源から発光されるレーザ光と干渉されるのが防止出来る。

また、前記回折フィルタにより第２レーザ光源から発光される第２波長のレーザ光が第１レーザ光源に戻されることが防止されるので、第２波長のレーザ光が第１レーザ光源のレーザチップの端面で反射されて第２波長のレーザ光の往路光学系に戻ることも防止される。

図１及び図２は本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を示す上方及び側方からの光学配置図である。図１及び図２に示す光ピックアップ装置は、ＣＤの記録再生に対応すると共に、ＤＶＤの記録再生に対応する構成となっている。

第１レーザ光源となるカンパッケージタイプの第１レーザダイオード１は赤色波長帯のＤＶＤの記録再生に適した波長６５０〜６６５ｎｍ、例えば６６０ｎｍの第１波長のレーザ光を発光し、第２レーザ光源となるフレームパッケージタイプの第２レーザダイオード２は赤外波長帯のＣＤの記録再生に適した波長７７５〜７９５ｎｍ、例えば７８５ｎｍの第２波長のレーザ光を発光する。前記第１レーザダイオード１及び前記第２レーザダイオード２はディスクに応じて選択的に使用される。尚、第１レーザダイオード１及び第２レーザダイオード２のパッケージタイプは前述のように限定されるわけではない。

第１レーザダイオード１から出射される第１波長のレーザ光は、このレーザ光の第１波長に対して有効な回折作用を有する回折格子３により０次回折光ビームの他にトラッキン
グ制御に必要な±１次回折光ビームの３ビームに分離される。前記回折格子３は２枚のカバーガラス板が積層されるように形成され、入射面側のカバーガラス板に３ビーム分離用格子が形成され、２枚のカバーガラス板に挾持されるようにＰ偏光を回折する回折フィルタ３ａが形成されている。

回折格子３により３ビームに分離されたレーザ光は、プリズム型の偏光ビームスプリッタ４に透過側から入射される。

一方、第２レーザダイオード２から出射される第２波長のレーザ光は、このレーザ光の第２波長に対して有効な回折作用を有する回折格子５を介して０次回折光ビーム及び±１次回折光ビームの３ビームに分離された後、カップリングレンズ６により倍率が調整され、ビームスプリッタ４に反射側から入射される。

ここで、前記偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａは、図３に示す如くなっており、６６０ｎｍの第１波長のレーザ光に対してＳ偏光を略透過すると共に、７８５ｎｍの第２波長のレーザ光に対してＳ偏光を略反射する膜特性となっており、また、第１波長のレーザ光に対してＰ偏光を略透過すると共に、第２波長のレーザ光に対してＰ偏光を略透過する膜特性となっている。

すなわち、前記偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａは、第１波長のレーザ光に対してＰ偏光及びＳ偏光の区別無く略素透しの膜特性を有しており、第２波長のレーザ光に対してＳ偏光を略反射すると共に、Ｐ偏光を略透過する膜特性を有している。前記偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａは、具体的には、６６０ｎｍのレーザ光に対してＰ偏光及びＳ偏光共に透過率約９６％を得ており、７８５ｎｍのレーザ光に対してＳ偏光の透過率約４％（反射率約９６％）、Ｐ偏光の透過率約９６％を得ている。

このように前記偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａは、第１波長のレーザ光に対してＳ偏光を略透過すると共に、第２波長のレーザ光に対してＳ偏光を略反射する膜特性となっているので、偏光ビームスプリッタ４の透過側に配置される第１レーザダイオード１は前記分離面４ａに対してＳ偏光の直線偏光方向となるレーザ光を発生するようにレーザチップのｐｎ接合面の向きが設定されて設置され、偏光ビームスプリッタ４の反射側に配置される第２レーザダイオード２は前記分離面４ａに対してＳ偏光の直線偏光方向となるレーザ光を発生するようにレーザチップのｐｎ接合面の向きが設定されて設置される。

したがって、第１レーザダイオード１から発光される第１波長のレーザ光は、回折格子３に有する回折フィルタ３ａを透過すると共に、偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａを略透過する。一方、第２レーザダイオード２から発光される第２波長のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａを略反射する。

偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａを透過した第１波長のレーザ光、及び偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａを反射した第２波長のレーザ光は、共通光路上に導かれ、平行平板の板状ビームスプリッタ７の表面の分離面７ａにより反射されて光軸が折曲され、更に立ち上げミラー８の表面により反射されて光軸が折曲された後、コリメータレンズ９により平行光に成され、１／４波長板１０を介して対物レンズ１１に入射される。

前記対物レンズ１１はＤＶＤ及びＣＤの両方のレーザ波長に適合される２焦点レンズにより構成されており、ＤＶＤに適合するレーザ波長に対するＮＡ（Numerical Aperture）が０．６５５、ＣＤに適合するレーザ波長に対するＮＡが０．５１に設計されており、ＤＶＤに対応する第１レーザダイオード１からの第１波長のレーザ光が対物レンズ１１に入射されると、この第１波長のレーザ光をＤＶＤの基板厚０．６ｍｍに適切に収束してＤＶ
Ｄの信号面に照射させる。一方、ＣＤに対応する第２レーザダイオード２からの第２波長のレーザ光が対物レンズ１１に入射されると、この第２波長のレーザ光をＣＤの基板厚１．２ｍｍに適切に収束してＣＤの信号面に照射させる。

ここで、板状ビームスプリッタ７の分離面７ａは、図４に示す如く、レーザ光の波長に関係なくＰ偏光及びＳ偏光共にレーザ光が略反射される膜特性を有し、Ｓ偏光に対して８％の透過率、すなわち９２％の反射率を有し、Ｐ偏光に対して１８％の透過率、すなわち８２％の反射率を有している。

したがって、偏光ビームスプリッタ４を介して板状ビームスプリッタ７の分離面７ａに対してＳ偏光で入射される第１波長及び第２波長のいずれのレーザ光とも、９２％の反射率でほとんどのレーザ光が反射され、対物レンズ１１に向かう。

この結果、ＤＶＤ用の第１波長のレーザー光に関しては、偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａで９６％の透過率及び板状ビームスプリッタ７の分離面７ａで９２％の反射率を得ることが出来、高い光利用効率を確保している。

一方、ＣＤ用の第２波長のレーザ光に関しても、偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａで９６％の反射率及び板状ビームスプリッタ７の分離面７ａで９２％の反射率を得ることが出来、高い光利用効率を確保している。

対物レンズ１１により収束されてＤＶＤ及びＣＤの信号面に照射されたレーザ光は、それらの信号面より変調されて反射され、対物レンズ１１に戻り、往路と同一光路を戻って１／４波長板１０、コリメータレンズ９及び立ち上げミラー８を介して板状ビームスプリッタ７に至る。

前記１／４波長板１０は、第１波長及び第２波長のいずれのレーザ光に対しても偏光方向を１／４波長変化させる作用を有する広帯域対応になっており、第１波長及び第２波長のいずれのレーザ光も往路において前記１／４波長板１０により１／４波長変化されて円偏光となり、この円偏光の状態でディスクに照射される。ディスクにより反射されたレーザ光は復路において前記１／４波長板１０により更に１／４波長変化されて往路と９０°違う直線偏光になる。

その為、復路において板状ビームスプリッタ７の分離面７ａに対して第１波長及び第２波長のレーザ光はＰ偏光となるので、各レーザ光共に１８％の透過率により板状ビームスプリッタ７を透過する。この板状ビームスプリッタ７を透過するレーザ光は、このレーザ光の光軸に垂直な面に対して所定の角度、この実施例の場合３２．５°傾けられた平行平板１２によりフォーカス制御のための非点収差が付与されて光検出器１３に導かれる。

前記光検出器１３においては、ＤＶＤの記録再生に用いられるＤＶＤ受光部とＣＤの記録再生に用いられるＣＤ受光部とが共用され、図５に示す如く、３ビームがそれぞれ受光されるメイン受光領域１３ａ及び２つのサブ受光領域１３ｂ，１３ｃがそれぞれ互いに直交する２つの分割線により十字状に４分割される４つのセグメントにより構成されており、メイン受光領域及び２つのサブ受光領域の各セグメントからそれぞれ出力される受光出力が用いられて、ＤＶＤ及びＣＤの記録再生のメイン信号の他、各種ディスクごとに適切なトラッキング制御方式及びフォーカス制御方式に対応したトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号が演算される。

一方、復路において板状ビームスプリッタ７の分離面７ａに対してＰ偏光で入射される第１波長及び第２波長のレーザ光は、８２％の反射率により前記分離面７ａに反射されて
偏光ビームスプリッタ４に向けて戻される。この偏光ビームスプリッタ４に戻される第１波長及び第２波長のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａに対してもＰ偏光であり、この分離面４ａの膜特性はＰ偏光の第１波長及び第２波長のレーザ光のいずれに対しても透過率が９６％と高い。その為、偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａを透過するレーザ光が十分減衰されずに戻ることになるが、第１レーザダイオード１の手前に配置される回折格子３にはＰ偏光を回折する回折フィルタ３ａが設けられているので、この回折フィルタ３ａにより第１レーザダイオード１にレーザ光が戻されるのが防止される。

一方、偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａはＰ偏光の第１波長及び第２波長のレーザ光のいずれに対しても反射率が４％と低く、偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａを反射するレーザ光は十分減衰される。

したがって、レーザ光を発光しているレーザダイオードにレーザ光が戻されて干渉することが防止され、併せて、レーザ光を発光しているのとは別のレーザダイオードのレーザチップ端面によって反射されるレーザ光がレーザ光を発光しているレーザダイオードに戻されて干渉することが防止される。

尚、板状ビームスプリッタ７の分離面７ａに対して往路においてＳ偏光で入射される第１波長及び第２波長のいずれのレーザ光とも８％の透過率を有しており、第１レーザダイオード１及び第２レーザダイオード２からの各レーザ光は対物レンズ１１方向ではなく板状ビームスプリッタ７を透過する方向に漏洩される漏洩成分を有し、このレーザ光の漏洩成分がフロントモニタダイオード１４により受光されるようになっている。その為、このフロントモニタダイオード１４により第１波長のレーザ光及び第２波長のレーザ光のうち、発光されているレーザ光を受光し、前記フロントモニタダイオード１４により受光されるレーザ光の受光量に基づいて第１レーザダイオード１及び第２レーザダイオード２を駆動する駆動信号を制御して第１レーザダイオード１及び第２レーザダイオード２が発光するレーザ光の光量を所定量に制御することが可能である。

本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を示す上方からの光学配置図である。 図１に示す光ピックアップ装置の側方からの光学配置図である。 偏光ビームスプリッタ４の分離面４ａの膜特性を示す特性図である。 板状ビームスプリッタ７の分離面７ａの膜特性を示す特性図である。 光検出器１３のメイン受光領域及び２つのサブ受光領域１３ｂ，１３ｃを説明する説明図である。

符号の説明

１ 第１レーザダイオード
２ 第２レーザダイオード
３ａ 回折フィルタ
４ 偏光ビームスプリッタ
７ 板状ビームスプリッタ
１１ 対物レンズ
１３ 光検出器

Claims (4)

1. 互いに波長が相違する第１波長のレーザ光及び第２波長のレーザ光をそれぞれ発光する第１レーザ光源及び第２レーザ光源をそれぞれ別光路に配置すると共に、第１レーザ光源及び第２レーザ光源からそれぞれ発光される各レーザ光を偏光ビームスプリッタにより共通光路に導いた後、前記各レーザ光を板状ビームスプリッタに反射させて対物レンズに導き、この対物レンズによりレーザ光を収束させて信号記録媒体に照射すると共に、信号記録媒体により反射されて戻されたレーザ光を前記板状ビームスプリッタを透過させて光検出器に導く構成の光ピックアップ装置であって、前記第１レーザ光源を偏光ビームスプリッタの透過側に、前記第２レーザ光源を偏光ビームスプリッタの反射側にそれぞれ配置し、前記偏光ビームスプリッタは前記第１波長のレーザ光に対してＳ偏光を略透過すると共に、前記第２波長のレーザ光に対してＳ偏光を略反射する分離面を有し、前記板状ビームスプリッタは反射率が透過率よりも大きい分離面を有していることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 第１波長のレーザ光は第２波長のレーザ光より短波長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. 前記偏光ビームスプリッタの分離面は第２波長のレーザ光に対してＰ偏光を略透過すると共に、第１波長のレーザ光に対して略素透しの膜特性を有する請求項１記載の光ピックアップ装置。
4. 第１レーザ光源と偏光ビームスプリッタとの間にＰ偏光のレーザ光に対して回折作用を有する回折フィルタを設けたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
   
   

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