JP3482747B2

JP3482747B2 - 光ピックアップ

Info

Publication number: JP3482747B2
Application number: JP22618095A
Authority: JP
Inventors: 和久井手
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 2004-01-06
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JPH0973652A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光素子、光ディスク等
への情報の記録又は再生を行う光ピックアップに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ピックアップについて図９を参
照しながら説明する。図９は従来の光ガイド部材の入出
射光路及びモニタ光路付近の断面図である。光源５０１
から射出され光ガイド部材５０５に入射した光は拡散角
変換ホログラム５０７に入射し、ここで拡散角を変換さ
れて反射された光は回折格子５０６に入射する。回折格
子５０６で回折されての三成分の光に分離された光はそ
の後ビームスプリッター膜５０９で入射し、その偏光成
分に応じて所定の割合で反射されたり、透過したりす
る。ここでビームスプリッター膜５０９に入射した光の
うち、ビームスプリッター膜５０９を透過した光５１０
について説明する。

【０００３】光５１０はまずその光軸方向に設けられて
いるハーフミラー５１１に入射する。このハーフミラー
５１１は入射した光のうちの所定の割合の光を反射し、
残りを透過する働きがある。ハーフミラー５１１で反射
された光は光ガイド部材５０５の上面５０５ｅに設けら
れている反射鏡５１２によって反射される。そして反射
鏡５１２によって反射された光はハーフミラー５１１で
再び反射されるか透過するかする。このうちハーフミラ
ー５１１を透過してきた光は、モニタ光として受光素子
５１３に入射して、受光素子５１３で電気信号に変換さ
れて、光源５０１に供給される電力を制御する制御信号
として用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、ハーフミラー５１１で反射され、反射鏡
５１２に入射し、この後再びハーフミラー５１１に戻っ
てきた光のうち、ハーフミラー５１１で反射された光
は、出射光経路や反射光経路に混入していた。出射光光
路に混入した光は光源５０１に戻り光として入射しバッ
クトークノイズとなる可能性があり、また反射光光路に
入射した光は受光素子５１３上に設けられているモニタ
光用の受光部以外の受光部に入射してノイズの発生源と
なる可能性を有していた。

【０００５】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、モニタ光が光の入出射経路に混入しない。従ってモ
ニタ光の戻り光がノイズの発生原因となる可能性をほと
んどない、ノイズレベルの低い、高性能な光ピックアッ
プを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、第１の偏光分離手段を透過した光の光軸の方向に、
Ｐ偏光成分を１００％透過し、Ｓ偏光成分を一定の割合
だけ反射する第２の偏光分離手段を設け、その反射光の
光軸方向に光の偏光方向を直線偏光から楕円偏光へ、も
しくは、楕円偏光から直線偏光へと変換する偏光変換手
段を設け、更に偏光変換手段を透過した光を反射する反
射手段を設けて、ビームスプリッター膜５０９を透過し
てきたＳ偏光成分を一定割合反射して偏光変換手段に入
射させ、反射された光について直線偏光だった光の偏光
方向を楕円偏光（ここでは円偏光）に変換して透過さ
せ、その後反射鏡で反射され、再び偏光変換手段に入射
する光は偏光変換手段を透過する際に楕円偏光からＰ偏
光の直線偏光に変換されて第２の偏光分離手段に入射す
るように光を導くことにより、第２の変更分離手段で反
射されて第１の偏光分離手段の方向に戻っていく光がほ
とんど発生しないようにしたという構成を有している。

【０００７】

【作用】この構成により、いったんモニタ光を受光手段
に導く経路に入射した光が第１の偏光分離手段の方向に
戻っていく光の発生をほとんどなくすことができるの
で、この戻り光が原因で発生する可能性のあったノイズ
等の発生を抑制することができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の第一実施例における光ピックア
ップのパッケージングについて図を参照しながら説明す
る。

【０００９】図１及び図２はともに本発明の第一実施例
における光ピックアップのパッケージングの構成を示す
断面図である。

【００１０】１は光源で、光源１としては半導体レー
ザ，Ｈｅ−Ｎｅ等のガスレーザ等の各種レーザが考えら
れる。ここではこれらの中で最も小型で装置全体を小型
化でき、しかも単価の安い数ｍＷ〜数十ｍＷ程度の出力
を有する半導体レーザを用いる事が好ましい。半導体レ
ーザの材質としてはＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，Ｉ
ｎＧａＡｌＰ，ＺｎＳｅ，ＧａＮ等が考えられ、ここで
は最も一般的に用いられており、安価なＡｌＧａＡｓを
用いた。さらに高密度記録を行う場合には記録媒体上で
のスポット径をより小さくすることができ、ＡｌＧａＡ
ｓよりもさらに波長の短いＩｎＧａＡｌＰやＺｎＳｅ等
の半導体レーザを用いることが好ましい。

【００１１】２はサブマウントで、サブマウント２はそ
の形状が直方体状若しくは板形状で、その上面には光源
１が取り付けられている。このサブマウント２は光源１
を載置するとともに、光源１で発生した熱を逃がす働き
を有している。サブマウント２と光源１との接合には熱
伝導率等を考慮するとＡｕ−Ｓｎ，Ｓｎ−Ｐｂ，Ｓｎ−
Ｐｂ−Ｉｎ等の箔（厚さ数μｍ〜数十μｍ）を高温で圧
着する方法を用いることが好ましい。また光源１とサブ
マウント２は略水平に取り付けなければ光学系の収差や
結合効率の低下等の原因になる。従って接合の際には光
源１はサブマウント２に所定の位置に所定の高さで略水
平にマウントされることが好ましい。さらにサブマウン
ト２の上面には光源１の下面と電気的に接触するように
電極面２ａが設けられている。この電極面２ａは光源１
の電源供給用のもので、電極面２ａを構成する金属膜と
しては導電性や耐食性を考慮してＡｕの薄膜を用いるこ
とが好ましい。更にサブマウント２は、光源１で発生す
る熱や光源１との取付等の問題から、熱伝導性が高く、
かつ、線膨張係数が光源１のそれ（約６．５×１０ ^-6／
℃）に近い材質が好ましい。具体的には線膨張係数が３
〜１０×１０^-6／℃で、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上
である物質、例えばＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｔ−ｃＢＮ，Ｃｕ
／Ｗ，Ｃｕ／Ｍｏ，Ｓｉ等を、特に高出力のレーザを用
いる場合で熱伝導率を非常に大きくしなければならない
ときにはダイアモンド等を用いることが好ましい。光源
１とサブマウント２の線膨張係数が同じか近い数値とな
るようにした場合、光源１とサブマウント２の間の歪み
の発生を抑制することができるので、光源１とサブマウ
ント２との取付部分が外れたり、光源１にクラックが入
る等の不都合を防止することができる。しかしながら本
範囲を外れた場合には、光源１とサブマウント２の間に
大きな歪みが生じてしまい、光源１とサブマウント２と
の取付部分が外れたり、光源１にクラック等を生じる可
能性が高くなる。またサブマウント２の熱伝導率をでき
るだけ大きく取ることにより、光源１で発生する熱を効
率よく外部に逃がすことができる。しかしながら熱伝導
率が本限定以下の場合には、光源１で発生した熱が外部
に逃げ難くなるため、光源１の温度が上昇し、光源１の
出力が低下したり、光源１の寿命が短くなったり、最悪
の場合には光源１が破壊されてしまう等の不都合が発生
しやすくなる。本実施例では比較的安価で、これらの２
つの特性のどちらにも非常に優れたＡｌＮを用いた。更
にサブマウント２の上面には光源１との接合性を良くす
るために、サブマウント２から光源１に向かってＴｉ，
Ｐｔ，Ａｕの順に薄膜を形成することが好ましい。

【００１２】３はブロックで、ブロック３は基本的には
直方体形状でその側面に大きな突起部３ａを有してお
り、上面にはサブマウント２が取り付けられている。こ
のブロック３もまたサブマウント２と同様に、光源１で
発生する熱やサブマウント２との取付等の問題から、熱
伝導性が高く、かつ、線膨張係数がサブマウント２に近
い材質、例えばサブマウント２の材質例で示したもの以
外にＭｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，コバール，４２アロイ等を用い
ることが好ましい。しかしながらこれらの特性値の要求
はサブマウント２に比べるとそれほど厳しくはないの
で、コストを重視して選択する方が好ましい。ここでは
ＡｌＮに比べて非常に安価で、これらの特性に比較的優
れたＣｕ，Ｍｏ等の材料でブロック３を形成した。また
ブロック３とサブマウント２との接合には熱伝導率等を
考慮すると、やはりサブマウント２と光源１の場合と同
様に、多少高価ではあるがＡｕ−Ｓｎ，Ｓｎ−Ｐｂ，Ｓ
ｎ−Ｐｂ−Ｉｎ等の箔（厚さ数μｍ〜数十μｍ）を高温
で圧着することが好ましい。

【００１３】４は放熱板で、放熱板４は、光源１で発生
し、伝導によりサブマウント２，ブロック３を通って伝
わってきた熱を外部に放出する働きを有するとともに、
光ピックアップを形成する種々の部材が載置され、パッ
ケージングの基板となるものである。また放熱板４には
調整用の孔４ａが設けてある。ブロック３はロウ付け，
半田箔等により放熱板４の上面に固定される。放熱板４
の材質としては、熱伝導性が高いＣｕ，Ａｌ，Ｆｅ等が
考えられる。

【００１４】なおここではサブマウント２とブロック３
とを別体で形成していたが、光源１の出力が高く、これ
らの部材により高い熱伝導性が要求される場合には、熱
伝導性を良くするためにこれらの部材を一体で形成する
ことが好ましい。この場合それらの材質は、ＡｌＮ等の
熱伝導性が非常に高いものを用いることが好ましい。

【００１５】またブロック３はサブマウント２よりも大
きくして、放熱板４との接触面積を大きく取ることが望
ましい。

【００１６】また光源１には光軸に関して高い精度が要
求されるので、サブマウント２の上面は高い精度で水平
であることが好ましい。従ってサブマウント２，ブロッ
ク３及び放熱板４の取り付けについても細心の注意を払
うことが好ましい。

【００１７】５は光ガイド部材で、光ガイド部材５は直
方体形状をしており、その内部には複数の斜面及びそれ
らの斜面上に形成された各種膜を有しており、光源から
射出された光を出射するとともに、戻ってきた光を所定
の位置に導く働きを有している。また光ガイド部材５は
その側面でブロック３の突起部３ａの端面部３ｂに接着
されている。これに用いられる接合材には大きな接着強
度，任意の瞬間に固定できる作業性，硬化前と硬化後の
体積の変化や温度・湿度の変化による体積の変化が小さ
い即ち低収縮率等の条件が要求され、これらを満たすこ
とにより作業性及び接合面の安定性等を向上させること
ができる。この様な接合材としてここでは紫外線を照射
することにより瞬時に硬化するＵＶ接着剤を用いた。ま
た吸湿硬化型の瞬間接着剤を用いても良い。更に十分な
取り付け強度を持つようにするためにブロック３と光ガ
イド部材５の間の接触面積（Ｓ）はＳ＞１ｍｍ²とする
ことが好ましい。

【００１８】１３は受光素子で、受光素子１３は板形状
の半導体ウェハーに形成された各種の電気回路で構成さ
れており、光ガイド部材５の底面に取り付けられてい
る。取付の際には放熱板４に設けられた孔４ａを用いて
位置の調整を行う。受光素子１３と光ガイド部材５との
取り付けについては、大きな接着強度，任意の瞬間に固
定できる作業性，硬化前と硬化後の体積の変化や温度・
湿度による体積の変化が小さい即ち低収縮率等の条件が
要求され、これらを満たすことにより、作業性、接合面
の安定性が向上する。この様な接合材としてここでは紫
外線を照射することにより瞬時に硬化するため特に作業
性が良好なＵＶ接着剤を用いた。なお吸湿硬化型の瞬間
接着剤を用いても良い。また受光素子１３は光源１から
出射され、光ガイド部材５や記録媒体等で反射されて戻
ってきた光信号を受光する受光部を複数有している。こ
の受光部で検知された光信号は、その光量に応じて電気
信号に変換される。この電気信号は変換当初は電流値の
大きさである。しかしながらこの電流は非常に微弱であ
り、かつノイズを拾いやすいというデメリットがある。
このためここでは受光素子１３として、電流値を相関す
る電圧値に変換して増幅する働きを持つＩ−Ｖアンプが
形成されているものを用いることが好ましい。ただし光
の入射周波数に対して出力電圧の応答が良好であること
が要求される。更に受光素子１３の表面には受光した情
報を信号として取り出すためのＡｌ等の薄膜で構成され
た複数の電極１３ａが設けてある。

【００１９】１４はパッケージで、パッケージ１４は、
放熱板４の上面に前述のブロック３や光ガイド部材５，
受光素子１３等を囲むように設けられており、その内部
には受光素子１３からの電気信号取り出しや光源１の電
源供給等に用いられるリードフレーム１４ａがモールド
されている。このパッケージ１４の形状は中央部がくり
貫かれた直方体形状をしており、更にリードフレーム１
４ａがモールドされている側のパッケージ１４の内面に
はリードフレームの足１４ｂを露出するように段差１４
ｃが設けてある。なおパッケージ１４の形状については
円筒形等であっても構わない。そして受光素子１３から
の電気信号を取り出すためにパッケージ１４に設けられ
た段差１４ｃに露出しているリードフレームの足１４ｂ
と受光素子１３の表面に設けられている複数の電極１３
ａとをＡｕやＡｌ等で形成されたワイヤ１４ｄでワイヤ
ボンディングにより接続している。また光源１の電源供
給のため、光源１の上面とパッケージ１４に設けられた
段差１４ｃに露出しているリードフレームの足１４ｂと
をワイヤ１４ｄでボンディングし、更にサブマウント２
の上面に光源１の下面と電気的に接触するように設けら
れている電極面２ａとパッケージ１４に設けられた段差
１４ｃに露出しているリードフレームの足１４ｂとを同
じくワイヤ１４ｄでワイヤボンディングすることにより
接続している。パッケージ１４の材質としては、低吸水
性や低アウトガス性などに優れていることが求められる
が、ここではＩＣモールドとしては最も一般的なエポキ
シ樹脂等の熱硬化性の樹脂を用いている。またリードフ
レーム１４ａの材質としてはＣｕ，４２アロイ，Ｆｅ等
の金属にＡｇやＡｕ等をメッキしたものを用いることが
多い。ここではＣｕにＮｉメッキをし、その上にＡｕメ
ッキを施したものを用いた。更にパッケージ１４と放熱
板４との間の取り付けには、大きな接着強度，低い吸水
性，高い気密性（低いリーク特性）等の性質を有する接
合材を用いる。これにより接合面，接合位置の安定性を
向上させ、光ピックアップのパッケージング内部への不
純物の混入を防止することができる。ここではこれらの
特性に優れ、安価なエポキシ系接着剤を用いた。

【００２０】１５はシェルで、シェル１５もまたパッケ
ージ１４と同様に直方体の中心部をくり貫いたような外
形をしており、その水平方向の断面はパッケージ１４の
それとほぼ同一形状をしている。またその材質にはパッ
ケージング内部への不純物混入を防止する意味で、低吸
水性や低アウトガス性等の特性が求められる。ここでは
それらの特性に優れたポリブチレンテレフタレート（以
下ＰＢＴとする）を用いた。ただし、特に強度や寸法精
度等に優れた特性が要求される場合には、ＰＢＴよりも
高価ではあるがこれらの特性に優れたＬＣＰを用いても
良い。そしてシェル１５とパッケージ１４との接着は、
前述のパッケージ１４と放熱板４との取り付けと同様の
理由で、エポキシ系接着剤を用いた。なおこのシェル１
５を用いる代わりにパッケージ１４の側壁部分の高さ
を、光ガイド部材５よりも高くなるようにして代替して
も良い。

【００２１】１６はカバー部材で、カバー部材１６は光
ガイド部材５や受光素子１３等にごみ，ほこり等が付着
するのを防止するもので、シェル１５の上面にエポキシ
系の接着剤により取り付けられている。またカバー部材
１６の材質としては、ＢＫ−７，コバールガラス等のガ
ラスを用いることがことが好ましい。更にカバー部材１
６の上下両面には反射防止のために反射防止膜１６ａを
形成することが好ましい。この反射防止膜１６ａはＭｇ
Ｆ₂等の材質で形成することが好ましい。

【００２２】このカバー部材１６と光ガイド部材５との
位置関係は、両者を接触させる場合と両者の間に空間を
設ける場合とが考えられる。両者を接触させる場合、光
ガイド部材５はカバー部材１６の底部にエポキシ系の接
着剤やＵＶ接着剤等で取り付けられる。この時のカバー
部材１６の厚さ（ｔ１）を０．３≦ｔ１≦３．０（ｍ
ｍ）とすることが好ましい。この理由は、下限について
はこれ以上薄くすると取り付けられている光ガイド部材
５等の重さや、接着剤が固まる際の張力等にカバー部材
１６が耐えられず破損する恐れがあるためである。また
上限については、カバー部材１６は空気に比べて屈折率
が大きいため光に収束作用が生まれ、光が広がらないの
で、結果としてカバー部材１６とコリメータレンズ（無
限系光学系の場合）或いは対物レンズ（有限系光学系の
場合）との距離を長くせざるを得なくなってしまい、ピ
ックアップユニットの小型化に不利になるからである。
この様な構成を用いることにより光ピックアップの高さ
をより低くでき、十分な取付強度を保ちながらもピック
アップユニットを小型化することができる。

【００２３】これに対して両者の間に空間を設ける場合
は、カバー部材１６の厚さ（ｔ２）を０．１≦ｔ２≦
３．０（ｍｍ），カバー部材１６と光ガイド部材５との
間の距離（ｄ）を同じく０．１≦ｄ≦３．０（ｍｍ）と
することが好ましい。この理由はｔ２の下限については
前例とは違って光ガイド部材５が取り付けられておら
ず、ただ振動等の外部要因にさえ耐えられればよいから
である。またｄについては、小さければ小さい程良いの
だが、組立時の精度の誤差を０．１ｍｍ以下にできない
可能性があり、この場合組立時にカバー部材１６が光ガ
イド部材５に接触し、破損してしまう恐れがある。この
様な構成を用いることにより光ガイド部材５と、光源
１，サブマウント２，ブロック３の間の取り付け相対位
置精度を向上させつつブロック３若しくはサブマウント
２を他の部材に熱的に接触させることが可能であり、こ
れにより光源１で発生する熱を外部に容易に放出するこ
とができる。

【００２４】なお光ピックアップの内部は光源１及び受
光素子１３の酸化防止や光ガイド部材５，カバー部材１
６での結露防止等の観点から、Ｎ₂等のガスやＡｒ，Ｎ
ｅ，Ｈｅ等の不活性ガスを充填することが好ましい。そ
の場合、放熱板４と受光素子１３との間に存在する隙間
１７を小さな収縮率，低い吸水性，高い気密性（優れた
リーク特性）等の特性を有する接合材、例えばエポキシ
系のポッティング剤や半田等で埋める必要がある。これ
により内部の気密性を高めることができる。

【００２５】以上示してきた構成を用いることにより、
光源１で発生する熱を容易に外部に放出することがで
き、更にパッケージングの両端面に計２個所の開口部を
設けることにより、酸化防止ガスの封入を容易に行うこ
とができる。また光学系においては光源１，光ガイド部
材５及び受光素子１３の相対的な位置関係を正しくかつ
強固に保持することができるので、それらの位置のずれ
による誤動作や余分な光学的収差等が発生しない。

【００２６】またこの光ピックアップのパッケージング
全体での熱抵抗は３５℃／Ｗ以下とすることがより効率
よく熱をパッケージ外に逃がすことができるので好まし
い。次に本発明の第一実施例における光ピックアップの
動作について、図面を参照しながら説明する。図３は第
本発明の一実施例における光ピックアップの動作の概念
図である。

【００２７】図３において放熱板４上にサブマウント２
及びブロック３を介して水平にマウントされた光源１か
ら水平に放出されたレーザ光は、平行な複数の斜面を有
する光ガイド部材５の面５ｆから光ガイド部材５に入射
し、光ガイド部材５の第二の斜面５ｂに形成されかつ入
射する光の拡散角に対して射出する光の拡散角を変換す
る（以下ＮＡを変換すると呼ぶ）機能を有する反射型の
拡散角変換ホログラム７に到達する。拡散角変換ホログ
ラム７によってＮＡを変換されかつ反射した光は第一の
斜面５ａに形成された反射型の回折格子６によって０次
回折光（以下メインビームと呼ぶ）と±１次回折光（以
下サイドビームと呼ぶ）とに分けられる。回折格子６に
よって発生するメインビーム及びサイドビームは第一の
偏光選択性のあるビームスプリッター膜９（以下単に第
一のビームスプリッター膜と呼ぶ）に入射する。第一の
ビームスプリッター膜９は入射面に対して平行な振動成
分を有する光（以下単にＰ偏光成分と呼ぶ）に対してほ
ぼ１００％の透過率を有し、垂直な振動成分（以下単に
Ｓ偏光成分と呼ぶ）に対しては一定の反射率を有する。
第一のビームスプリッター膜９に入射する光のうち第一
のビームスプリッター膜９を透過する光は光源１からの
射出光のモニタ光として利用される。また、第一のビー
ムスプリッター膜９で反射されたＳ偏光成分に直線偏光
したメインビーム及びサイドビームは、光ガイド部材５
の面５ｅ及びカバー部材１６を透過、対物レンズ２６に
入射し、対物レンズ２６の集光作用によって記録媒体２
７の記録媒体面２７ａに結像される。この時、記録媒体
面２７ａ上において２つのサイドビームのビームスポッ
ト２９ａ及び２９ｃはメインビームのビームスポット２
９ｂを中心としてほぼ対称な位置に結像される。記録媒
体面２７ａに対してメインビーム及びサイドビームのビ
ームスポット２９ｂ及び２９ａ、２９ｃにより情報の記
録または再生信号及びトラッキング、フォーカシングい
わゆるサーボ信号の読みだしを行う。

【００２８】拡散角変換ホログラム７は、光源１からの
射出光のうち拡散角変換ホログラム７へ入射することの
できる光束の拡散角に対して、拡散角変換ホログラム７
からの反射光の拡散角を変換する。また、拡散角変換ホ
ログラム７によって拡散角をまったく持たない平行光に
も変換可能である。また、同じ拡散角変換ホログラム７
によって図３に示されるように光ガイド部材５射出後の
光束が途中経路で積算された波面収差が取り除かれた理
想球面波３０となる。したがって、対物レンズ２６への
入射光は理想球面波３０となり、対物レンズ２６による
記録媒体２７でのビームスポットはほぼ回折限界まで絞
り込まれ理想的な大きさとなり、情報の記録または再生
を容易に行うとができる。

【００２９】記録媒体２７の情報媒体面２７ａによって
反射されたメインビーム及びサイドビームの戻り光は対
物レンズ２６、光ガイド部材５の面５ｅを再び通過し、
光ガイド部材の第二の斜面５ｂに形成された第一のビー
ムスプリッター膜９に入射する。

【００３０】記録媒体２７からの戻り光のうち第一のビ
ームスプリッター膜９から透過する光は光ガイド部材５
の第一の斜面５ａに平行な第三の斜面５ｃ上に形成され
た第二の偏光選択性のあるビームスプリッター膜１１
（以下単に第二のビームスプリッター膜と呼ぶ）に入射
する。第二のビームスプリッター膜１１は第一のビーム
スプリッター膜９と同様にＰ偏光成分に対してほぼ１０
０％の透過率を有し、Ｓ偏光成分に対しては一定の反射
率を有する。

【００３１】ここで第二のビームスプリッター膜１１に
入射した光束の内、透過光１１７に関して説明する。透
過光１１７は第三の斜面５ｃ上に積層された偏光面変換
基板３１に入射する。

【００３２】図４は本発明の第一実施例における偏光面
変換基板の斜視図、図５は本発明の第一実施例における
光ピックアップの受光部配置及び信号処理を示す図であ
る。偏光面変換基板３１は第一のその他の斜面３１ａ
（以下単に第１他斜面と呼ぶ）とその第１他斜面３１ａ
に略平行な第２のその他の斜面３１ｂ（以下単に第２他
斜面と呼ぶ）を有し、第１他斜面３１ａには反射膜１２
６が、第２他斜面３１ｂには偏光分離膜１２が夫々形成
されている。透過光１１７は第２他斜面３１ｂ上に形成
された偏光分離膜１２に入射する。第２他斜面３１ｂは
透過光１１７の偏光面１１７ａと入射面１２８とのなす
角が略４５×（２ｎ＋１）゜：（ｎは整数）になるよう
に形成されている。その結果透過光１１７のＰ偏光成分
１１７ｐとＳ偏光成分１１７ｓは略１：１の強度比を有
するようになる。入射面１２８と平行な偏光成分を有す
るＰ偏光成分１１７ｐは偏光分離膜１２によってほぼ１
００％透過し、一方、入射面１２８に垂直な偏光成分を
有するＳ偏光成分１１７ｓは第２他斜面３１ｂ上の偏光
分離膜１２によって略１００％反射し第１他斜面３１ａ
面上に入射し、反射膜１２６によって反射され受光素子
１３へ導かれる。受光素子１３に導かれたＰ偏向成分１
１７ｐは受光部１７０へ、同じくＳ偏向成分１１７ｓは
受光部１７１へ到達してＲＦ信号を作成する。

【００３３】次に図３中に示す第二のビームスプリッタ
ー膜１１に入射した光束のうち反射光１２３に関して説
明する。反射光１２３は第二の斜面５ｂ上の反射型のホ
ログラムで形成された非点収差発生ホログラム１０に入
射する。反射光１２３は非点収差発生ホログラム１０に
よって非点収差を発生しつつ、さらに反射膜１２４，反
射膜１２５で反射されて、メインビームの戻り光は受光
素子１３上の受光部１７２に、サイドビームの戻り光は
受光素子１３上の受光部１７６及び１７７に到達する。

【００３４】次に図３に示す第一のビームスプリッター
膜９に入射した光源１からの光のうち、第一のビームス
プリッター膜９を透過した光１００について説明する。
第一のビームスプリッター膜９はＰ偏光成分を略１００
％透過し、Ｓ偏光成分を数十％（この値は設計変更によ
りリアルに変えることができるが、ここでは６５％程度
とした）透過する特性を有している。光源１から射出さ
れた光は直線偏光であり、第一のビームスプリッター膜
９は光源１から射出された光がＳ偏光となるように配置
されてあるので、第一のビームスプリッター膜９を透過
した透過光１００はほぼ１００％Ｓ偏光成分よりなって
いる。

【００３５】第一のビームスプリッター膜９を透過して
きた透過光１００は第三のビームスプリッター膜１０１
に入射する。この第三のビームスプリッター膜１０１も
またＰ偏光成分を略１００％透過し、Ｓ偏光成分を３５
％程反射する特性を有している。従って第三のビームス
プリッター膜１０１で反射された反射光１０２はＳ偏光
成分しか有していない。また第三のビームスプリッター
膜１０１を透過した光１０２は反射防止膜１０３を透過
してそのまま光ガイド部材５の外部へと放出される。そ
して第三のビームスプリッター膜１０１で反射された反
射光１０２は１／４波長板１０３に入射する。１／４波
長板１０３は第三のビームスプリッター膜１０１を透過
してきた透過光１０２の偏光面に対して、その異常光軸
がπ／４・（２ｍ−１）；（ただしｍは自然数：以下同
じ）の方向に設置されており、入射光の異常光成分と常
光成分の位相差をπ／２・（２ｍ−１）だけ発生させる
機能を有している。即ち直線偏光で入射角０度で入射し
てきた光を円偏向の光に変換することができる。即ちＳ
偏光成分のみを含む直線偏光の反射光１０２を円偏光に
変換することができる。

【００３６】円偏光となった反射光１０２は反射鏡１０
４に入射する。このとき円偏光である光は、回転方向を
維持したまま反射鏡１０４で反射されて、進行方向が逆
向きになる。従って、１／４波長板から見ると回転方向
が逆になって戻ってくることになるので、再び１／４波
長板１０３を透過する際には円偏光だった光は、その偏
光成分がほとんどＰ偏光成分からなる光に変換される。
そして第三のビームスプリッター膜１０１に入射した光
は、Ｐ偏光成分をほぼ１００％透過する性質を有する第
三のビームスプリッター膜１０１を透過して受光素子１
３上に設けられている受光部１７８に入射する。受光部
１７８に入射する光量の増減に応じた電気信号を光源１
にフィードバックすることにより光源１の出力を制御す
ることができ、光ピックアップの出力特性を安定したも
のとすることができる。

【００３７】このように第三のビームスプリッター膜１
０１と１／４波長板１０３とを組み合わせた構成を光源
１の出力のモニタとして用いることにより、従来のハー
フミラーを用いた場合に比べて、光源１の出力制御用の
モニタ用の光が、光媒体から戻ってきた読み取り信号光
光路に侵入混入することがないので、再生信号のなまり
や劣化を防ぐことができ、これらにより発生する光ピッ
クアップの誤動作等を抑制できるので、Ｃ／Ｎ比の高
い、高性能な光ピックアップを提供することができる。

【００３８】また同様に、従来のハーフミラーを用いた
場合に比べて、光源１の出力制御用のモニタ用の光が、
光源１に混入して光源１内部で生成されている光と干渉
することがないので、バックトークノイズを減少させる
ことができ、光源１からの光の出力を安定した高性能な
光ピックアップを提供することができる。

【００３９】なお、本実施例ではモニタ光を導く複数の
光学素子を第三のビームスプリッター膜１０１、１／４
波長板１０３及び反射鏡１０４で構成していたが、本実
施例と同様の効果を得られるのであれば、当然のことな
がら異なる構成を用いても構わない。

【００４０】次に本発明の第二実施例において、特に相
変化型光ディスクに対応した光ピックアップの構成につ
いて図を参照しながら説明する。相変化型光ディスクは
光を照射することで記録媒体中の結晶構造を変化させて
情報を記録するもので、結晶構造を変化させるために従
来の光記録再生装置に比べてより多くの光量を必要とす
るので、より効率の良い光学系を必要とする。図６は本
発明の第二実施例における相変化型光ディスク用の光ピ
ックアップの構成図である。なお図１，図２及び図３に
示したものと番号が同一の部材については、その働き及
び構成が同様であるので説明を省略する。

【００４１】光源１から放出されたレーザ光は、平行な
複数の斜面を有する光ガイド部材４１の面４１ｆから光
ガイド部材４１に入射し、拡散角変換ホログラム７、回
折格子６及び偏光選択性のあるビームスプリッター膜３
５（以下ビームスプリッター膜と呼ぶ）を通って光ガイ
ド部材４１の面４１ｅから出射される。ここでビームス
プリッター膜３５は第一実施例の場合とは異なりＳ偏光
成分の反射率は９５％以上でＰ偏光成分の反射率はおよ
そ１％程度である。ビームスプリッター膜３５に入射す
る光のうちビームスプリッター膜３５を透過する光（Ｐ
偏光成分で全光量の数パーセント程度）は光源１からの
射出光のモニタ光として利用される。

【００４２】ここでモニタ光の導き方は前述の光ピック
アップの実施例で述べた方法と同一であり、得られる効
果も前述の実施例同様に第三のビームスプリッター膜１
０１と１／４波長板１０３とを組み合わせた構成を光源
１の出力のモニタとして用いることにより、従来のハー
フミラーを用いた場合に比べて、光源１の出力制御用の
モニタ用の光が、光媒体から戻ってきた読み取り信号光
光路に侵入混入することがないのでことがないので、再
生信号のなまりや劣化を防ぐことができ、これらにより
発生する光ピックアップの誤動作等を抑制できるので、
Ｃ／Ｎ比の高い、高性能な光ピックアップを提供するこ
とができる。

【００４３】また同様に、従来のハーフミラーを用いた
場合に比べて、光源１の出力制御用のモニタ用の光が、
光源１に混入して光源１内部で生成されている光と干渉
することがないので、バックトークノイズを減少させる
ことができ、光源１からの光の出力を安定した高性能な
光ピックアップを提供することができる。

【００４４】光ガイド部材４１の面４１ｅから出射され
た光はカバー部材１６に設けられたλ／４板３３を透過
する。図７は本発明の第二実施例におけるλ／４板の概
観図である。λ／４板３３は光ガイド部材４１からの入
射光偏光面に対して、その異常光軸がπ／４・（２ｍ−
１）；（ただしｍは自然数：以下同じ）の方向に設置さ
れており、入射光の異常光成分と常光成分の位相差をπ
／２・（２ｍ−１）だけ発生させる機能を有している。
λ／４板３３を構成する材料としては一般に一軸性結晶
材料を用いる。その中でも低コストで、光透過性に優れ
た水晶を用いることが好ましい。一軸性結晶では異常光
軸６１６と常光軸６１７があり、それぞれの光軸に対し
て異常光屈折率ｎ_e及び常光屈折率ｎ_oと呼ばれる異なる
屈折率を有している。異常光と常光では光学的距離が異
なるので、λ／４板３３の基板厚をＱＤ，入射光波長を
λとして次の関係式で決まる位相差Δが発生する。λ／
４板３３の厚さＱＤはこの位相差Δがπ／２・（２ｍ−
１）となるように決定されている。

【００４５】Δ＝２π・（ｎ_e−ｎ_o）・ＱＤ／λ 本実施例では、波長λ＝７９０ｎｍ、異常光屈折率ｎ_e
＝１．５４７７、常光屈折率ｎ_o＝１．５３８８（ただ
し屈折率は基板の切り出し角で異なる。ここでは異常光
軸及び常光軸の双方の軸を含む平面に平行に切り出し
た。）という条件に対してλ／４板３３の基板厚は２
１．９・（２ｍ−１）μｍとなる。この様な条件にする
ことにより、直線偏光で入射角０度で入射してきた光を
円偏向の光に変換することができる。即ち光源１から出
射されたＳ偏向成分のみを含む直線偏光を円偏光に変換
することができる。なおここではλ／４板３３としてカ
バー部材１６上に２１．９μｍの水晶を設けていたが、
光ガイド部材４１の面４１ｅや対物レンズ２６に設ける
こともある。

【００４６】λ／４板３３を透過して円偏向となった光
は対物レンズ２６に入射し、対物レンズ２６の集光作用
によって記録媒体２７の記録媒体面２７ａに結像され、
反射される。記録媒体面２７ａで反射された円偏光化し
た光はその回転方向が逆転するので、戻り光は対物レン
ズ２６を透過し、再びλ／４板３３を透過する際に、Ｐ
偏光成分のみを含む直線偏光に変換される。この様に変
換された戻り光は光ガイド部材４１の面４１ｅを再び通
過し、再び光ガイド部材４１の第二の斜面４１ｂに形成
されたビームスプリッター膜３５に入射する。前述のよ
うにビームスプリッター膜３５はＰ偏光成分に対してほ
ぼ１００％の透過率を有し、Ｓ偏光成分に対してはほぼ
１００％の反射率を有する。従ってＰ偏光成分しか有さ
ない戻り光はビームスプリター膜３５をほぼ透過する。

【００４７】そして戻り光は光ガイド部材４１の第一の
斜面４１ａに平行な第三の斜面４１ｃ上に形成されたハ
ーフミラー３４に入射する。ハーフミラー３４は入射し
た光のうち所定の量を反射して、残りを透過する働きを
有している。

【００４８】図８は本発明の第一実施例における相変化
型光ディスク用の光ピックアップの受光素子に設けられ
た受光部の配置図である。ここでハーフミラー３４に入
射した光束の内、透過光１１７は受光素子３６上に設け
られている受光部３７へ導かれる。

【００４９】次に図６中に示すハーフミラー３４に入射
した光束のうち反射光１２３に関して説明する。反射光
１２３は第二の斜面４１ｂ上の反射型のホログラムで形
成された非点収差発生ホログラム１０に入射する。反射
光１２３は非点収差発生ホログラム１０によって非点収
差を発生しつつ、さらに反射膜１２４，反射膜１２５で
反射されて、メインビームの戻り光は受光素子３６上の
受光部３８に、サイドビームの戻り光は受光素子３６上
の受光部３９及び４０に到達する。

【００５０】以上のような構成を有する光ピックアップ
ではλ／４板３３をビームスプリッター膜３５と記録媒
体２７との間に設け、Ｓ偏光成分の直線偏光である出射
光を円偏光化した光に変換し、その後記録媒体２７で反
射され回転方向が逆転した円偏光化した光をＰ偏光成分
のみを有する直線偏光に変換してビームスプリッター膜
３５に入射させることにより記録媒体２７で反射された
光をほぼ１００％受光素子３６上に導くことができるの
で、ビームスプリッター膜３５のＳ偏光成分の反射率を
大幅に高くすることができ、従って記録媒体２７に照射
される光量を大きくすることができる。即ち限られた光
源１の出力を効率よく記録媒体２７に照射でき、かつ、
記録媒体２７からの反射光を効率よく受光部３７に導く
ことができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、第１の偏光分離手段を透過し
た光の光軸の方向に、Ｐ偏光成分を１００％透過し、Ｓ
偏光成分を一定の割合だけ反射する第２の偏光分離手段
を設け、その反射光の光軸方向に光の偏光方向を直線偏
光から楕円偏光へ、もしくは、楕円偏光から直線偏光へ
と変換する偏光変換手段を設け、更に偏光変換手段を透
過した光を反射する反射手段を設けて、第２の偏光分離
手段を透過してきたＳ偏光成分を一定割合反射して偏光
変換手段に入射させ、反射された光について直線偏光だ
った光の偏光方向を楕円偏光（ここでは円偏光）に変換
して透過させ、その後反射鏡で反射され、再び偏光変換
手段に入射する光は偏光変換手段を透過する際に楕円偏
光からＰ偏光の直線偏光に変換されて第２の偏光分離手
段に入射するように光を導くことにより、第２の変更分
離手段で反射されて第１の偏光分離手段の方向に戻って
いく光がほとんど発生しないようにするという構成を用
いることにより、いったんモニタ光を受光手段に導く経
路に入射した光が第１の偏光分離手段の方向に戻ってい
く光の発生をほとんどなくすことができるので、この戻
り光が原因で発生する可能性のあったノイズ等の発生を
抑制することができ、ノイズレベルの低い、高性能な光
ピックアップとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例における光ピックアップの
パッケージングの構成を示す断面図

【図２】本発明の第一実施例における光ピックアップの
パッケージングの構成を示す断面図

【図３】本発明の第一実施例における光ピックアップの
動作の概念図

【図４】本発明の第一実施例における偏光面変換基板の
斜視図

【図５】本発明の第一実施例における光ピックアップの
受光部配置及び信号処理を示す図

【図６】本発明の第二実施例における相変化型光ディス
ク用の光ピックアップの構成図

【図７】本発明の第二実施例におけるλ／４板の概観図

【図８】本発明の第一実施例における相変化型光ディス
ク用の光ピックアップの受光素子に設けられた受光部の
配置図

【図９】従来の光ガイド部材の入出射光路及びモニタ光
路付近の断面図

【符号の説明】

１光源２サブマウント２ａ電極面３ブロック３ａ突起部３ｂ端面部４放熱板４ａ孔５光ガイド部材５ａ第一の斜面５ｂ第二の斜面５ｃ第三の斜面５ｅ面５ｆ面６回折格子７拡散角変換ホログラム９第一のビームスプリッター膜１０非点収差発生ホログラム１１第二のビームスプリッター膜１２偏光分離膜１３受光素子１３ａ電極１４パッケージ１４ａリードフレーム１４ｂリードフレームの足１４ｃ段差１４ｄワイヤ１５シェル１６カバー部材１６ａ反射防止膜１７隙間２６対物レンズ２７記録媒体２７ａ記録媒体面２９ａ，２９ｂ，２９ｃビームスポット３０理想球面波３１偏光面変換基板３１ａ第１他斜面３１ｂ第２他斜面３３ λ／４板３４ハーフミラー３５ビームスプリッター膜３６受光素子３７，３８，３９，４０受光部４１光ガイド部材４１ａ第一の斜面４１ｂ第二の斜面４１ｃ第三の斜面４１ｅ面４１ｆ面４２受光部１００透過光１０１第三のビームスプリッター膜１０２反射光１０３１／４波長板１０４反射鏡１１７透過光１１７ａ偏光面１１７ｓＳ偏光成分１１７ｐＰ偏光成分１２３反射光１２４反射膜１２５反射膜１２６反射膜１２８入射面１７０，１７１，１７２，１７２ａ，１７２ｂ，１７２
ｃ，１７２ｄ，１７６，１７７，１７８受光部６１６異常光軸６１７常光軸

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源から照射された光の入射
方向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、前記複数の
傾斜面に光学素子を形成した光ガイド部材と、前記光ガ
イド部材を透過してきた光を電気信号に変換する受光手
段と、前記光源から出射され、複数の光学素子を介して
導かれてきた光をその偏光成分に応じて光を反射した
り、透過したりする第１の偏光分離手段と、前記第１の
偏光分離手段を透過してきた透過光の光路中に設けら
れ、光の偏光成分に応じて光を反射したり透過したりす
る第２の偏光分離手段と、光の偏光方向を直線偏光から
楕円偏光に変換する偏光変換手段と、入射してきた光を
反射する反射手段とを備え、光が通過する光路中であっ
て、前記第２の偏光分離手段と前記反射手段との間に前
記偏光変換手段を設けたことを特徴とする光ピックアッ
プ。
【請求項２】第２の偏光分離手段と偏光変換手段と反射
手段とを用いて光を受光手段に導き、前記受光手段で変
換された電気信号によって光源の調整を行うことを特徴
とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】光源と、前記光源から照射された光の入射
方向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、前記複数の
傾斜面に光学素子を形成した光ガイド部材と、前記光ガ
イド部材を透過してきた光を電気信号に変換する受光手
段と、前記光源から出射され、複数の光学素子を介して
導かれてきた光をその偏光成分に応じて光を反射した
り、透過したりする第１の偏光分離手段と、前記第１の
偏光分離手段を透過してきた透過光の光路中に設けら
れ、光の偏光成分に応じて光を反射したり透過したりす
る第２の偏光分離手段と、光の偏光方向を直線偏光から
楕円偏光に変換する偏光変換手段と、入射してきた光を
反射する反射手段とを備え、第１の偏光分離手段を透過
してきた光の特定の成分の光を前記第２の偏光分離手段
で反射して前記偏光変換手段に導き、前記偏光変換手段
を透過してきた光を前記反射手段で反射させ、前記反射
手段で反射された光は前記偏光変換手段及び前記第２の
偏光分離手段を透過して前記受光手段へと導かれ、前記
受光手段に入射した光は電気信号に変換され、前記電気
信号により前記光源に供給される電力の調整を行うこと
を特徴とすることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】光源として半導体レーザを用いたことを特
徴とする請求項１，２，３いずれか１記載の光ピックア
ップ。
【請求項５】偏光変換手段として１／４波長板を用いた
ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１記載の光ピッ
クアップ。
【請求項６】反射手段を鏡で構成したことを特徴とする
請求項１〜５いずれか１記載の光ピックアップ。
【請求項７】相変化型光ディスクに対応可能なことを特
徴とする請求項１〜６いずれか１記載の光ピックアッ
プ。