(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく、非点収差の小さい安定した装置を安価に製造することのできる光ピックアップ装置における光学系の構成を提供する。【解決手段】ＣＤ用半導体レーザ素子１１の出射側に非点収差補償用の回折格子１３を、その法線が上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１から出射される光の光軸Ｌと平行にならないように、かつ、上記光軸Ｌとダイクロイックミラー１４の透過面（ＤＶＤ用半導体レーザ素子１２からのレーザ光の反射面１４ａと平行な面）の法線とを含む面と平行にならず、上記回折格子１３と上記ダイクロイックミラー１４とが上記光軸Ｌの周りに捩じれた位置関係となるように配置して、ＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光がダイクロイックミラー１４を透過したときに生じる非点収差が低減するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射方向の互いに異なる第１及び第２の発光素子と、上記第１の発光素子から出射される光を透過し、上記第２の発光素子から出射される光を反射する平行平板ミラーとを備えるとともに、上記第１の発光素子と上記平行平板ミラーとの間に非点収差を生じる回折格子を配設したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記回折格子を平行平板状の基板上に形成するとともに、上記回折格子の形成面の法線が、上記第１の発光素子から出射される光の光軸と上記平行平板ミラーの透過面の法線とを含む面に対して非平行になるように、上記回折格子を配設したことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
上記第１の発光素子から出射される光の光軸と上記回折格子の延在方向とのなす角が直交しないように、上記回折格子を配設したことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記回折格子を、上記平行平板ミラー側が平面をなし、上記第１の発光素子側に円柱状の凹面または凸面を有する基板の上記平面上に形成したことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
上記回折格子を、上記基板の法線方向の周りに、上記第１の発光素子とは独立に、回転可能に支持したことを特徴とする請求項２または請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記回折格子を、上記第１の発光素子から出射される光の光軸の周りに、上記第１の発光素子と一体に回転可能に支持したことを特徴とする請求項２または請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置に関するもので、特に、光ピックアップ装置の光学系を構成する光学部品の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤプレーヤ装置、ＤＶＤプレーヤ装置、あるいはＤＶＤ−ＲＯＭ装置などの光記録再生装置には、光ディスクへの信号書込みや読出しを行う光ピックアップ装置が用いられている。
図６は、ＤＶＤ再生装置に用いられている従来の光ピックアップ装置５０の主要部品の配置を示す図である。同図において、５１はレーザ光を発光し、ＣＤの光ディスク信号を記録または再生するためのＣＤ用半導体レーザ素子、５２はＤＶＤの光ディスク信号を記録または再生するためのＤＶＤ用半導体レーザ素子、５３は上記ＣＤ用半導体レーザ素子５１の出射側に配設された回折格子、５４はダイクロイックプリズム、５５はコリメータレンズ（以下、コリメータと略す）、５６は立ち上げミラーで、上記ＣＤ用半導体レーザ素子５１とＤＶＤ用半導体レーザ素子５２とは、記録・再生する光ディスクに応じて切換えられ、他の光学部品は共通して用いられる。なお、周知のように、上記光ディスクの信号記録面には、同心円状に連なるようにトラック信号が形成されている。
【０００３】
次に、上記光ピックアップ装置５０の動作について説明する。
ＣＤ用半導体レーザ素子５１から出射された発散状態のレーザ光は、回折格子５３を透過して０次回折光及び±１次回折光に分割された後、ダイクロイックプリズム５４を通過してコリメータ５５に入射し、このコリメータ５５にて平行もしくは平行に近い光とされて立ち上げミラー５６の反射面に導かれた後、紙面に垂直な方向に反射され、図示しないＣＤ用光ディスクの信号記録面に集光される。上記０次回折光はレーザ光をＣＤ用光ディスクの信号記録面に合焦させるためのフォーカシング動作と、信号読取りや書込みのためのメインビームとして使用され、上記±１次回折光は同心円状に連なる信号より成るトラックからレーザ光が外れないようにするトラッキング動作を行うためのサブビームとして使用される。このとき、それぞれの回折光は、光ディスク上において、＋１次回折光、０次回折光、−１次回折光の順で一直線にほぼ等間隔に並んで集光する。
一方、ＤＶＤ用半導体レーザ素子５２からのレーザ光はダイクロイックプリズム５４に向けて照射され、ダイクロイックプリズム５４の反射面５４ａにおいて反射されて上記コリメータ５５に入射し、平行もしくは平行に近い光となり立ち上げミラー５６の反射面に導かれた後、紙面に垂直な方向に反射され、図示しないＤＶＤ用光ディスクの信号記録面に集光される。
【０００４】
ところで、上記光ピックアップ装置５０で使用されるダイクロイックプリズム５４は、断面を直角二等辺三角形状に切断及び研磨加工した一対の柱状のガラスの底面同士を貼り合わせて四角柱状とした後、この四角柱を立方体形状に再度切断するなどの複雑な工程を経て作製されるため、極めて高価である。
そこで、上記ダイクロイックプリズム５４に代えて、安価で加工できる平行平板状のダイクロイックミラーを使用することが考えられるが、上記ダイクロイックミラーでは、ミラーに斜めに入射したレーザ光はミラーを通過した後に非点収差を生じてしまう。このため、光ディスク上の信号記録面にレーザ光スポットを集光させようとしても絞り切れず、楕円形等の歪んだスポット形状となってしまい、正確な情報の記録または再生の障害となってしまう。
【０００５】
そこで、上記ＣＤ用半導体レーザ素子と上記ダイクロイックミラーとの間に、非点収差補正板を配設して集光スポットの非点収差補正を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、図７に示すように、ダイクロイックプリズム５４に代えてダイクロイックミラー６４を使用するとともに、上記回折格子５３に代えて、ＣＤ用半導体レーザ素子５１と上記ダイクロイックミラー６４との間に、レーザ光の光軸Ｌに対して上記ダイクロイックミラー６４と同じ角度で傾き、かつ、上記光軸Ｌ周りに捩じれた方向に向けられた平行平板状のハーフミラー６３を配設し、上記ダイクロイックミラー６４を通過した後に生じる非点収差を、上記平行平板状のハーフミラー６３を通過したことにより生じる非点収差によって打ち消す方法も提案されている。なお、６６は、この光ピックアップ装置６０の他方のレーザ光源で上記ＤＶＤ用半導体レーザ素子５２に相当する（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１３４６９３号公報
【特許文献２】
特開２００１−６２０５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高価なダイクロイックプリズム５４に代えてダイクロイックミラー６４を使用した場合には、上記のように、非点収差を補正するためのハーフミラー６３等の部品を追加する必要があり、これにより新たな費用が発生するために効果的なコストダウンに結びつかないだけでなく、ハーフミラー６３等の部品を配置するための空間が新たに必要となるため、近年の光ピックアップ装置の小型化の要求に逆行して、光ピックアップ装置が大型化してしまうといった問題点があった。
【０００８】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、装置を大型化することなく、非点収差の小さい安定した装置を安価に製造することのできる光ピックアップ装置における光学系の構成を提供するを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の光ピックアップ装置は、出射方向の異なる第１及び第２の発光素子と、第１の発光素子から出射される光を透過し、第２の発光素子から出射される光を反射する平行平板ミラーとを備えるとともに、上記第１の発光素子と上記平行平板ミラーとの間に非点収差を生じる回折格子を配設して、上記平行平板ミラーによって生じる非点収差を上記回折格子により打ち消すように構成したものである。
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、上記回折格子を平行平板状の基板上に形成するとともに、上記回折格子の形成面の法線が、上記第１の発光素子から出射される光の光軸と上記平行平板ミラーの透過面の法線とを含む面に対して非平行になるように、上記回折格子を配設したものである。
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、上記第１の発光素子から出射される光の光軸と上記回折格子の延在方向とのなす角が直交しないように、上記回折格子を配設したものである。
【００１０】
また、請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、上記平行平板ミラー側が平面をなし、上記第１の発光素子側に円柱状の凹面または凸面を有する基板の上記平面上に上記回折格子を形成したものである。
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項２または請求項４に記載の光ピックアップ装置において、上記回折格子を、上記基板の法線方向の周りに、上記第１の発光素子とは独立に、回転可能に支持したものである。
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項２または請求項４に記載の光ピックアップ装置において、上記回折格子を、上記第１の発光素子から出射される光の光軸の周りに、上記第１の発光素子と一体に回転可能に支持したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置１０の主要部品の配置を示す図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は側面図である。各図において、１１はＣＤ用半導体レーザ素子、１２はＤＶＤ用半導体レーザ素子、１３は上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１の出射側に配置された、非点収差補償用の回折格子、１４はダイクロイックミラー、１５はコリメータ、１６は立ち上げミラーである。
上記非点収差補償用の回折格子１３は、透過したＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光を０次回折光及び±１次回折光の３つに分割するとともに、上記透過したレーザ光に非点収差が発生するように構成されたもので、詳細には、平行な２面２０ａ，２０ｂを有する平行平板状の基板２０の上記ダイクロイックミラー１４側の面２０ａ上に形成される。上記平行平板状の基板２０は、上記回折格子１３の形成面の法線が上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１から出射される光の光軸Ｌと平行にならないように傾けて取付けられており、更に、上記法線が上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１から出射される光の光軸Ｌとダイクロイックミラー１４の透過面（反射面１４ａと平行な面）の法線とを含む面と平行にならず、上記回折格子１３と上記ダイクロイックミラー１４とが上記光軸Ｌの周りに捩じれた位置関係となるように配置されている。これにより、回折格子１３を透過したＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光がダイクロイックミラー１４を透過したときに生じる非点収差が低減される。すなわち、回折格子１３が形成された平行平板状の基板２０に生じる非点収差とダイクロイックミラー１４により生じる非点収差とが重ね合わされるので、上記ダイクロイックミラー１４を透過したレーザ光の非点収差が大幅に低減される。
したがって、新たな部品を追加することなく、平行平板状の基板２０上に形成された回折格子１３だけでＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光の非点収差を低減することができる。
【００１２】
更に、上記回折格子１３の延在方向は上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１から出射される光の光軸Ｌと直交しないように形成されているので、格子間隔ｄを広げて従来と同様の回折角を得ることができ、回折格子１３の作製が容易となりコストダウンに寄与することができる。
詳細には、図２に示すように、回折格子１３の延在方向と直交する平面をＰ、回折格子１３が形成された面の法線と回折格子１３の延在方向とを含む平面をＱとした単位球面内の直交座標において、レーザ光をその光軸Ｌが上記平面Ｐに対して平行でない角度φｉとなるように斜め入射させる。このとき、上記レーザ光は上記平面Ｑに対してはθｉの角度で回折格子１３に入射するとすれば、上記回折格子１３の格子間隔をｄとすると、波長λのレーザ光は円錐回折を生じる。したがって、上記回折格子１３の点Ｏを出射したレーザ光の０次回折光，±１次回折光，±２次回折光，‥‥などの回折光の回折角度θＯは、それぞれの次数ｍに応じて、以下の式（１）のように表わせる（図２では、±１次回折光までを示した）。
【数１】
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その結果、斜入射したレーザ光による回折光においては、隣接する回折光同士がなす角θφは、以下の式（２）のように表わせる。
【数２】
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また、レーザ光が平面Ｐに対して平行になるように上記回折格子１３に入射した場合、すなわち、回折格子１３の延在方向に直交するように入射した場合は、隣接する回折光同士がなす角θＶは、以下の式（３）のように表わせる。
【数３】
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したがって、斜入射したレーザ光による回折光における隣接する回折光同士がなす角θφは、上記以下の式（４）に示すように、回折格子１３の延在方向に直交するように入射した場合の隣接する回折光同士がなす角θＶよりも大きくなるので、その分だけ格子間隔を広げることが可能となる。
【数４】
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【００１３】
更に、レーザ光は斜入射によってその回折光が円錐回折となるので、それぞれの回折光は点Ｏを頂点とする円錐側面の母線を描くようになり、図２に示すように、０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光はいずれも円弧上を通過するようになる。このため、これらの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光をメインビーム、サブビームとして光ディスク上に集光させたときに、これらのビームを信号トラックの弧に沿って、略延向上に並ばせることができるので、正確なトラッキング動作を行うことができる。
【００１４】
また、上記回折格子１３が形成された平行平板状の基板２０は、図３に示すように、上記平行平板状の基板２０の法線とＣＤ用半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光の光軸Ｌとが平行にならないように、上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１が装着固定されているホルダ３０の基台部３１から上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光の出射方向に突出する保持部３２の、斜めにカットされた先端部に形成された取付け面３２ｋに取付けられる。そして、光ディスク上に到達したレーザ光の０次回折光や＋１次回折光、−１次回折光を信号トラックの弧に沿って正確に集光させるため、上記回折格子１３が形成された平行平板状の基板２０の面２０ａ側（裏面側）を上記取付け面３２ｋに回転自在に仮固定し、平行平板状の基板２０の法線方向Ｚの周りに上記ホルダ３０と独立に回転させることにより、上記回折格子１３の位置調整を行う。
【００１５】
また、簡易な位置調整としては、上記回折格子１３が形成された平行平板状の基板２０を上記取付け面３２ｋに固着させ、装着固定されたＣＤ用半導体レーザ素子１１ごとホルダ３０をレーザ光の光軸Ｌの周りに一体的に回転さてもよい。
なお、この場合には、厳密には、回折格子１３が形成された平行平板状の基板２０の法線と、上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光の光軸Ｌとダイクロイックミラー１４の透過面の法線方向を含む面との角度が変わり、非点収差の相殺量が若干変化するが、実質的な影響はない。
【００１６】
このように、本実施の形態１では、ＣＤ用半導体レーザ素子１１の出射側に非点収差補償用の回折格子１３を、その法線が上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１から出射される光の光軸Ｌと平行にならないように、かつ、上記光軸Ｌとダイクロイックミラー１４の透過面（ＤＶＤ用半導体レーザ素子１２からのレーザ光の反射面１４ａと平行な面）の法線とを含む面と平行にならず、上記回折格子１３と上記ダイクロイックミラー１４とが上記光軸Ｌの周りに捩じれた位置関係となるように配置して、ＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光がダイクロイックミラー１４を透過したときに生じる非点収差を低減するようにしたので、上記ダイクロイックミラー１４を透過したレーザ光の非点収差を大幅に低減することができる。したがって、新たな部品を追加することなく、ＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光の非点収差を低減することができる。
【００１７】
実施の形態２．
図４（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る光ピックアップ装置１０Ａの主要部品の配置を示す図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は側面図である。
各図において、１１はＣＤ用半導体レーザ素子、１２はＤＶＤ用半導体レーザ素子、１３Ａは回折格子、１４はダイクロイックミラー、１５はコリメータ、１６は立ち上げミラーである。
上記回折格子１３Ａは、詳細には、ＣＤ用半導体レーザ素子１１とＤＶＤ用半導体レーザ素子１２のそれぞれの光軸を含む平面内に配置され、ＣＤ用半導体レーザ素子１１側の面２１ｂに、上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１の光軸Ｌと直交する軸Ｕの周りに形成された凹型の円柱面を有するシリンドリカル基板２１のダイクロイックミラー１４側の面２１ａ側（平面側）に形成されたもので、上記回折格子１３Ａと同様に、透過したＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光を０次回折光及び±１次回折光の３つに分割するとともに、上記透過したレーザ光に非点収差が発生するように構成されており、ＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光がダイクロイックミラー１４を透過したときに生じる非点収差を低減する。すなわち、上記回折格子１３Ａを形成した上記シリンドリカル基板２１に生じる非点収差と、ダイクロイックミラー１４で発生する非点収差とが重ね合わされることにより、ダイクロイックミラー１４を通過したレーザ光の非点収差を低減することができるので、新たな部品を追加することなく、上記シリンドリカル基板２１上に形成された回折格子１３ＡのみでＣＤ用半導体レーザ素子１１からのレーザ光の非点収差を低減できる。
【００１８】
なお、上記実施の形態２では、凹型の円柱面を有するシリンドリカル基板２１に回折格子面を形成したが、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ＣＤ用半導体レーザ素子１１側に凹型の円柱面２２ｂを有するシリンドリカル基板２２のダイクロイックミラー１４側の面２２ａ側（平面側）に回折格子１３Ｂを形成しても、同様の効果を得ることができる。この場合には、光ピックアップ装置１０Ｂのシリンドリカル基板２２の上記凹面を、ＣＤ用半導体レーザ素子１１とＤＶＤ用半導体レーザ素子１２のそれぞれの光軸を含む平面内の、上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１の光軸Ｌと直交する軸Ｖの周りに形成する。
【００１９】
上記のような、回折格子１３Ａ，１３Ｂが形成されたシリンドリカル基板２１，２２は、上記実施の形態１と同様に、面２１ａ側，面２２ａ側の法線の周りにＣＤ用半導体レーザ素子１１と独立に回転させるか、ＣＤ用半導体レーザ素子１１のレーザ光の光軸Ｌの周りに、上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１と一体的に回転させて位置調整することにより、光ディスク上に到達したレーザ光の０次回折光及び±１次回折光が信号トラックにほぼ沿うように集光させる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の発光素子と、この第１の発光素子から出射される光を透過し、第２の発光素子から出射される光を反射する平行平板ミラー（ダイクロイックミラー）との間に非点収差を生じる回折格子を配設して、上記ダイクロイックミラーによって生じる非点収差を上記回折格子により打ち消すようにしたので、安価で加工できるダイクロイックミラーを使用しても、追加部品を使用することなく非点収差を抑制することができる。したがって、装置を大型化することなく、高精度な光ピックアップ装置を安価に製造することができる。
また、隣接する回折光同士のなす角が大きくなるので、回折格子の格子間隔を広げても従来と同様の回折角を得ることができる。これにより、回折格子の作製が容易となり、一層のコストダウンを図ることができる。
更に、集光されたレーザ光の０次回折光及び±１次回折光を信号トラックの弧に沿って略円弧状に並ばせることができるので、正確なトラッキング動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置の主要部品の配置を示す平面図及び側面図である。
【図２】本実施の形態１に係る回折格子の作用を示す図である。
【図３】本実施の形態１に係る回折格子の取付方法及び調整方法を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る光ピックアップ装置の主要部品の配置を示す平面図及び側面図である。
【図５】本発明による光ピックアップ装置の他の構成を示す図である。
【図６】従来の光ピックアップ装置の主要部品の配置を示す図である。
【図７】従来の光ピックアップ装置の主要部品の配置を示す図である。
【符号の説明】
１０  光ピックアップ装置、１１  ＣＤ用半導体レーザ素子、
１２  ＤＶＤ用半導体レーザ素子、１３  非点収差補償用の回折格子、
１４  ダイクロイックミラー、１４ａ  ダイクロイックミラーの反射面、
１５  コリメータ、１６  立ち上げミラー、２０  平行平板状の基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005063499.tif 000010
【図５】
2005063499.tif 000011
【図６】
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【図７】
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