JPS62139145A - 光ピツクアツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ２つの導光部材の間に偏光分離膜を挟み、片方の導光部
材の光ディスク媒体面に対向する端面には、波長板と光
ディスク媒体面への収束用ホログラムを配設し、該偏光
分離膜への入射位置端面に、コリメート用ホログラムを
、該偏光分離膜からの出射位置端面に光検知器への収束
用ホログラムを配設することで、各光学素子が一体構造
となった光ピックアップを実現する。

〔産業上の利用分野〕

昨今大容量記憶装置として、光ディスクの研究開発が盛
んに進められている。光ディスク装置の軽量小型化、低
価格化が進めば、その適用範囲は大きく拡がってゆく。

そして、光ディスク装置の中の光ピンクアップをいかに
軽く、小さく、安く作るかがひとつの鍵となっている。

本発明は、このような要求を満足できる光ピックアップ
に関する。

〔従来の技術〕

第６図は従来の光ピックアップを示す側面図である。半
導体レーザ１から出射した直線偏光光２は、コリメート
レンズ３により平行光４となり、偏光ビームスプリッタ
５．１７４波長板６を透過し、円偏光光７となり、対物
レンズ８で光ディスク媒体面９上に集光され、微小スポ
ットを形成する。

媒体面からの反射光は、対物レンズ８．１７４波長板６
を透過し、平行光４と偏光面が直交する偏光光となり、
偏光ビームスプリッタ５で反射され、収束レンズ１０に
より光検知器１１に導かれる。コリメートレンズ３や収
束レンズ８は、実際には収差補正などのために、複数枚
のレンズからなる群レンズが使用される。なお、平行光
４をプリズムに透過させ、ビーム整形を行なったのちに
、偏光ビームスプリッタ５に透過させる場合もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来の光ピックアップは、光学系が、多数の
光学部品で構成されており、低価格化が難しかった。ま
た、小型化という問題に対しては光学部品全体の小型化
が考えられるが、開口数の大きい（ＮＡ＝　０．４〜０
．５）対物レンズの作動距離（光ディスクとレンズとの
距離ｄ）を１酊〜２ｆｉ確保すると、レンズ系の縮小に
限界が生じて大幅な小型化が不可能になる。しかもこれ
らの光学部品は、空間的に位置調整して配置しなければ
ならないので、組立てが難しい。

本発明の技術的課題は、従来の光ピックアップにおける
このような問題を解消し、光ピックアップの小型軽量化
と、組立ての簡便化、コストダウンを実現することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明による光ピンクアップの基本原理を説明
する側面図である。１２．１３はガラスなどのような、
半導体レーザ光に対し透明な導光部材である。両溝光部
材１２と１３との間には、偏光分離膜１４が挟まれてい
る。２１は半導体レーザ、９は光ディスク媒体、２３は
光検知器である。導光部材には、半導体レーザ２１に対
向する端面に、コリメート用のオフアクシス・ホログラ
ム１８が、光ディスク媒体面９に対向する端面に、波長
板１７と収束用のオフアクシス・ホログラム１９が、ま
た光検知器２３に対向する端面に、収束用のオフアクシ
ス・ホログラム２０がそれぞれ配設されている。

〔作用〕

偏光分離膜１４は、Ｓ偏光を反射すると、Ｐ偏光は透過
し、逆にＳ偏光を透過すると、Ｐ偏光は反射するもので
ある。いま半導体レーザ２１から出射した発散光が、コ
リメート用のホログラム１日に入射すると、オフアクシ
ス・レンズのため、偏光分離脱１４に向かって回折され
る。そして偏光分離膜１４で反射され、他端の１７４波
長板１７で円偏光に変換された後、収束用のオフアクシ
ス・ホログラム１９で光ディスク媒体面９に収束される
。そして反射光は、オフアクシス・ホログラム１９から
１７４波長板１７に入射して、半導体レーザ２１からの
出射光と異なる偏光に変換され、偏光分離膜１４を透過
して、オフアクシス・ボログラム２０で光検知器２３に
収束され、電気信号に変換される。

なお半導体レーザ２１と光検知器２３の位置を逆にし、
半導体レーザ光が偏光分離膜１４を透過して、波長板１
７側に進み、光ディスク媒体面９で反射した信号光が、
偏光分離膜１４で反射されて、光検知器側に進むように
してもよい。

〔実施例〕

次に本発明による光ピンクアップが実際上どのように具
体化されるかを実施例で説明する。第２図は本発明の第
１の実施例を示す側面図、第３図は同実施例装置におり
る光路を示す側面図である。

１２．１３は導光部材であり、レーザ光に対し透明な直
方体からなっている。そして両透明直方体１２と１３と
の間に偏光分離膜１４を挟んで、偏光ビームスプリンタ
を構成している。透明直方体１２の半導体レーザ２１側
端面１２ａにオフアクシスのコリメート用ホログラムレ
ンズ１８が設けられ、他方の端面１２ｂに１７４波長板
１７とオフアクシスの収束用ホログラムレンズ１９が重
ねて配設されている。またもう一方の透明直方体１３の
コリメート用ホログラムレンズ１８側の端面１３ａに、
収束用のオフアクシス・ホログラムレンズ２０が配設さ
れている。半導体レーザ２１から出射した発散光は、ホ
ログラムレンズ１８で平行光に変換された後、透明直方
体１２の内部へ導かれ、かつ光路１５で示されるように
、偏光分離膜１４側に回折される。このとき、偏光方向
は紙面の表裏方向のＳ偏光とする。偏光分離膜１４にＳ
偏光で入射した光は反射され、光路１６を通って１７４
波長板１７を透過することによって円偏光となり、ホロ
グラムレンズ１９によって微小スポットに収束される。

光ディスク媒体面９で反射した信号光は、ホログラムレ
ンズ１９．１／４波長板１７を通り、紙面内の直線偏光
（Ｐ偏光）となり、偏光分離膜１４を透過して、透明体
１３内に入射し光路２６を透過する。そしてホログラム
レンズ２０により適当な収束波面に変換されて、光検知
器２３に入り、電気信号に変換される。

光ピックアップにホログラムを用いる場合の問題として
、半導体レーザ光の波長ばらつき、波長変動がある。波
長が設計値からずれると、ホログラムにおける回折角が
変化し、光ディスク媒体上のビームスポット径、スポッ
ト位置が変化し、安定したドライブが出来なくなる。そ
こでホログラムを用いる場合には、第３図に示したよう
に逆方向の回折を組み合わせた構成とすることにより、
波長のばらつきの問題は吸収でき、波長変動時のビーム
スポット変化を小さく抑えることができる。

すなわち第２図の半導体レーザ２１からの出射光が偏光
分離膜１４に至るまでの光路１５は、偏光分離膜１４を
中心にして１８０反転させ、展開すると、第３図のよう
に、偏光分離膜１４から光検知器２３に至る光路２６に
重なる。その結果、半導体レーザ２１から被検知部であ
る光ディスク媒体面９に至る光路において、２つのホロ
グラムレンズ１Ｂ、１９を通過し、そのとき第１のホロ
グラムレンズ１８と第２のホログラムレンズ１９とで回
折方向が逆になっている。

そのため、いま半導体レーザ２１の出射波長が長くなり
、第１のホログラムレンズ１８により、破線２７で示す
ように、太き（回折されると、第２のホログラムレンズ
１９では、破線で示すように逆向きに大きく回折される
。その結果、波長が変化する以前と同じ位置に収束する
ことになり、波長変動の影響をほとんど受けないことに
なる。また光ディスク媒体面９からの反射光は、第２の
ホログラムレンズ１９で大きく回折され、さらに第１の
ホログラムレンズ１８では逆方向に大きく回折されるの
で、やはり波長変動が生じても、光検知器２３上の同じ
位置に収束する。

半導体レーザによる波長のばらつきが吸収できれば、半
導体レーザの駆動方法によっては、動作時の波長変動を
防止することも可能である。

光ピックアップにおいて、半導体レーザから光ディスク
媒体に至る光路と、光ディスク媒体から光検知器に至る
光路の両者を、第３図に示した形にするためには、偏光
分離膜１４を第２図、第３図のように、収束波の光軸２
４ａ　、　２４ｂ　、　２５と平行に配置すればよく、
その結果が第２図と後述の第５図の実施例である。

第４図の（ａ）は、オフアクシスのホログラムレンズ１
８．１９．２０で空気中に回折するときの光線角度を示
す側面図であり、オフアクシスのホログラムレンズ１８
．１９．２０の空気中における平面波２８側の光線角度
αは、例えば半導体レーザ波長を８３０ｎｍとすると、
６０度程度が適当である。これは、ホログラムレンズの
空間周波数帯域を６００〜７００本／１以上に設定し、
高い先便用効率を得ることから決定される。なお、光線
角度αが大き過ぎて、９０度に近づいても、ホログラム
の作成条件として好ましくない。　第４図（８１のよう
に空気中への光線角度αを有するホログラムレンズを、
屈折率ｎが１．５程度の透明体１２と一体化した場合は
、（ｂｌに示したように平面波２８例の光線角度βは作
成時の光線角度αより小さくなる。α＝６０度の場合、
ｎ＝１．５とすると、βは約３５度となる。従って第２
図において、偏光分離膜１４に対する光線の人出射角β
は、透明直方体１２．１３の内部においては約５５度と
なる。市販されているキューブ状の偏光ビームスプリッ
タは、４５度人出射用であるため、入射角５５度用のも
のを用いる必要がある。また、１／４波長板１７も、本
実施例では入射角がβ（＝３５度）であるため、市販の
垂直入射用のものではなく、別に設計・製造する必要が
ある。

透明直方体１２の両端１２ａ　、］、２ｂおよび透明直
方体１３の一端１３ａは、偏光分離膜１４に対し垂直と
なっている。そのため、半導体レーザ２１と光検知器２
３は、光軸２４ａ　、　２４ｂが互いに平行となり、同
一基板２９上に載せることが可能である。その結果オフ
アクシスのホログラムレンズ１８．１９．２０、波長板
１７を一体化した変形偏光ビームスプリフタとともに、
整然とした配置にまとめることができ、小型化されると
共に位置合わせや調整が容易になる。

第２図において、光ディスクの保護層２２の厚みを１．
２龍、作動距離ｄを１１１とした時に、ホログラムレン
ズの有効径は約２Ｎとなり、光学系全体で５Ｘ１０Ｘ３
ｍｍ程度のものが実現可能である。これは従来の対物レ
ンズと同程度の大きさであり、光学系全体をアクチュエ
ータに載せることができ、光ピックアップ全体がさらに
軽量小型になる。また、本発明の構成によると、光路中
の界面に対し、垂直入射することがないため、ディスク
媒体以外からの反射光が光検知器に入射する量が少ない
という利点がある。そして、単純な構造であることから
低価格化も可能である。

なお、ホログラムレンズ１８．１９．２０を、使用波長
より短い波長の光を用いて作成する場合は、光線角度β
を４５度にすることが可能で、通常の偏光ビームスプリ
ンタの使用が可能となる。

第２図において、導光部材１２は透明直方体であるのに
対し、他方の導光部材１３は、破線３０で示すように、
光路以外を除去して軽量化することもできる。この場合
は、プリズムも使用できる。

〔別の実施例〕

第５図は本発明の第２の実施例であり、（ａｌは正面図
、（ｂ）は右側面図、（Ｃ）は斜視図である。本実施例
の特徴は、光ピックアップを薄型化した点にあり、使用
時には、（ｂｌの状態から紙面内で９０度左回転させた
姿勢となる。その結果、第２図における光ピックアップ
の寸法がＨであるのに対し、第５図の実施例ではｈとな
る。

この実施例は、第２図の透明直方体１２の上に４５度プ
リズム３１を継ぎ足して、光路を直角に曲げ、第２図と
は９０度の位置に１７４波長板１７と対物ホログラム１
９を配置している。したがって半導体レーザ２１から出
射した光は、ホログラムレンズ１日でコリメート・回折
され、偏光分離膜１４で反射し、４５度プリズム３１の
斜面で光ディスク媒体面９側に曲げられ、１７４波長板
１７、収束用ホログラムレンズ１９を通過して照射され
る。光ディスク媒体面９からの反射信号光は、ホログラ
ムレンズ１９．１７４波長板１７を透過して、４５度プ
リズム３１に入射し、その斜面で偏光分離膜１４側に反
射される。そして偏光分離膜１４．４５度プリズム１３
”を透過して、ホログラムレンズ２０で光検知器２３に
収束される。

［発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、２つの透明体から
なる導光部材１２．１３間に偏光分離膜１４を挟んで偏
光ビームスプリンタを構成し、該導光部材の表面に直接
波長板やオフアクシスのホログラムレンズ１８．１９．
２０を設けた構成になっている。

そのため、光ピックアップの小型・軽量化が可能となり
、またこれらの光学素子は導光部材上で位置合わせでき
るので、従来のように空間に光学レンズを配置し位置合
わせするのに比べると、位置合わせ・組立てが容易にな
る。光源から被検知部に至る光路も、被検知部から光検
知器に至る光路も共に、２回回折され、かつ回折方向が
逆になり、半導体レーザ光の波長変動の影響を受けるこ
ともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ピックアップの基本源理を説明
する側面図、第２図は本発明の第１の実施例を示す側面
図、第３図は展開状態における光源と光ディスク媒体面
間、光ディスク媒体面と光検知器間の光路を示す図、第
４図はオフアクシス・ホログラムの空気中への回折時の
光線角度と、透明体への回折時の光線角度を示す側面図
、第５図は本発明の第２の実施例を示す正面図、側面図
および斜視図、第６図は従来の光ピックアップの側面図
である。 図において、９は光ディスク媒体（面）、１２．１３．
１３゛　は導光部材、２１は半導体レーザ、２３は光検
知器、１８はコリメート用のオフアクシス・ホログラム
（ホログラムレンズ）、１９．２０は収束用のオフアク
シス・ホログラム（ホログラムレンズ）、１７は１７４
波長板をそれぞれ示す。 特許出願人　　　　　富士通株式会社 代理人　弁理士　　　青　柳　　　稔 シト５イｆンゴハの宵−１事（麓勿り 第２　図 ｔａ＞　　　ＱＬ’Ｆ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（し）　　２６Ｄプ昌ｓ、と−４中イヒ５第４図 孫５にの′？Ｌ６ソグア）フ０ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）、２つの導光部材（１２）と（１３）間に偏光分
   離膜（１４）を挟み、 発散光をコリメートするオフアクシス・ホログラム（１
   ８）を半導体レーザ（２１）に対向する端面に配設し、 平行光を微小スポットに収束させるオフアクシス・ホロ
   グラム（１９）を光ディスク媒体面（９）に対向する端
   面に、かつ波長板（１７）に重ねて配設し、光ディスク
   媒体面（９）で反射された信号光を収束させるオフアク
   シス・ホログラム（２０）を光検知器（２３）に対向す
   る端面に配設したことを特徴とする光ピックアップ。 （２）、レーザ光源から光ディスク媒体（９）に至る光
   路、及び光ディスク媒体（９）から光検知器（２３）に
   至る光路において、前記２光路の反射部分の虚像を考え
   、光路を直線状に展開した場合に、光軸が同一平面内に
   有るように光学素子を配設することを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の光ピックアップ。 （３）、前記のオフアクシス・ホログラム（１８）、（
   １９）、（２０）の収束波側の光軸（２４ａ）（２４ｂ
   ）（２５）が、前記の２光路の光軸を含む平面内で互い
   に平行であることを特徴とする特許請求の範囲第（２）
   項記載の光ピックアップ。 （４）、偏光分離膜（１４）を、前記第（２）項記載の
   平面に対して垂直で、且つ前記３つのホログラム（１８
   ）（１９）（２０）の収束波側の光軸（２４ａ）（２４
   ｂ）（２５）と平行に配置することを特徴とする特許請
   求の範囲第（２）項記載の光ピックアップ。（５）、前
   記のコリメート用のオフアクシス・ホログラム（１８）
   から光ディスク媒体面（９）への収束用オフアクシス・
   ホログラム（１９）に至る光路、及び該オフアクシス・
   ホログラム（１９）から光検知器（２３）への収束用オ
   フアクシス・ホログラム（２０）に至る光路が、偏向分
   離膜（１４）を挟むガラスまたはプラスチックの内部に
   存在することを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記
   載の光ピックアップ。 （６）、半導体レーザ光のコリメート用ホログラムレン
   ズ（１８）と光検知器（２３）への収束用ホログラムレ
   ンズ（２０）を同一平面内で、導光部材に設けてなる特
   許請求の範囲第（２）項記載の光ピックアップ。