(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能を有する対物レンズ機能層と、入射光の光路に透過層を有し、透過層を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層を有する光路偏向機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、光路偏向機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に透過層を有する光路分割機能層と、光透過材料で形成され、光路偏向機能層の一対の反射層と対応する位置に集光レンズ機能を有する集光素子機能層及び各集光レンズ機能で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
上記集光素子機能層に焦点距離が同じ一対の集光レンズ機能を有し、各集光レンズ機能の焦点の位置の前後に光検出器機能を有する光検出機能層を配置した請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
上記集光素子機能層は焦点距離が異なる一対の集光レンズ機能を有する複合集光素子機能層であって、複合集光素子機能層の各集光レンズ機能の焦点の間に、光検出器機能を有する光検出機能層を配置した請求項１記載の光学装置。
【請求項４】
コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能を有する対物レンズ機能層と、入射光の光路に透過層を有し、透過層を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層を有する光路偏向機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、光路偏向機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に焦点距離が異なる集光レンズ機能を有する光路分割・複合集光素子機能層及び各集光レンズ機能で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする光学装置。
【請求項５】
コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能と、対物レンズ機能を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層を有する対物レンズ・光路偏向機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、対物レンズ・光路偏向機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に透過層を有する光路分割機能層と、光透過材料で形成され、対物レンズ・光路偏向機能層の一対の反射層と対応する位置に集光レンズ機能を有する集光素子機能層及び各集光レンズ機能で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする光学装置。
【請求項６】
コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能と、対物レンズ機能を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層を有する対物レンズ・光路偏向機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、対物レンズ・光路偏向機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に焦点距離が異なる集光レンズ機能を有する光路分割・複合集光素子機能層及び各集光レンズ機能で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする光学装置。
【請求項７】
コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能と、入射光の光路に透過層を有し、透過層を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の傾斜面に反射集光機能素子を有する反射型集光素子機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、反射型集光素子機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に透過層を有する光路分割機能層及び各反射集光機能素子で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする光学装置。
【請求項８】
上記反射型集光素子機能層は焦点距離が異なる一対の反射集光機能素子を有する複合反射型集光素子機能層であって、複合反射型集光素子機能層の各反射集光機能素子の焦点の間に、光検出器機能を有する光検出機能層を配置した請求項７記載の光学装置。
【請求項９】
コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能と、対物レンズ機能を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の傾斜面に反射集光機能素子を有する対物レンズ・反射型集光素子機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、対物レンズ・反射型集光素子機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に透過層を有する光路分割機能層及び各反射集光機能素子で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
上記対物レンズ・反射型集光素子機能層は焦点距離が異なる一対の反射集光機能素子を有する対物レンズ・複合反射型集光素子機能層であって、対物レンズ・複合反射型集光素子機能層の各反射集光機能素子の焦点の間に、光検出器機能を有する光検出機能層を配置した請求項９記載の光学装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光学装置を有し、光源からの光を光学装置を通して光記録媒体に入射して光記録媒体に対する情報の書込みあるいは情報の再生又は消去を行なうことを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光を被照射面に集光し、被照射面からの反射光を集光して検出する光学装置と光メモリに情報を記録したり、情報が記録された光メモリから情報を再生するために用いられ光ピックアップ、特に光学系の小型化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクに情報を記録したり、光ディスクに記録された情報を読み取る光ピックアップの光学系は、図１５に示すように、レーザ光源としての半導体レーザ素子（以下、ＬＤという）５１と、コリメータレンズ５２と、ビーム整形用プリズム５３と、偏光ビームスプリッタ５４と、１／４波長板５５と、対物レンズ５６と、アクチュエータ５７と、検出用集光レンズ５８と、光路分割素子５９及びフォトディテクタ（以下、ＰＤという）６０を主体に構成されている。
【０００３】
ＬＤ５１から出射された直線偏光のレーザ光はコリメータレンズ５２によってほぼ平行光とされ、偏光ビームスプリッタ５４と１／４波長板５５とで構成される光アイソレータにおいて直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換されたレーザ光は、対物レンズ５６により集光され、光ディスク５０の記録面上に光スポットの状態で照射される。このようにＬＤ５１からレーザ光を出射するときに、通常、ＬＤ５１は活性層に対して水平な方向と垂直な方向で出射角が異なり、コリメータレンズ５２からのコリメータ光は楕円型となるが、必要に応じてビーム整形プリズム５３によりコリメータ光を円形にして対物レンズ５６におけるカップリング効率の向上を図っている。光ディスク５０の記録面からの反射光は対物レンズ５６を通り、１／４波長板５５により偏光方向を90度回転した直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ５４により検出用集光レンズ５８の方向に反射される。この反射光は検出用集光レンズ５８により集光され、光路分割素子５９で分割されたＰＤ６０に入射する。ＰＤ６０は光ディスク５０の記録面上にマークを有するか否かにより生じる反射率の違いに応じて変化する反射光の出力量を検出する。また、ＰＤ６０はフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号の検出も行ない、常に、フォーカシングとトラッキングが行えるように、検出したエラー信号をフィードバックして対物レンズ５６をアクチュエータ５７により駆動させて常に焦点位置を保持し、トラック溝を追従して記録信号の記録や再生又は消去が行われる。このフォーカシングエラー検出方法は検出用集光レンズ５８の後に設けた光路分割素子５９で検出用集光レンズ５８を通過した光の光路を２分割し、それぞれのビームサイズを検出するダブルビームサイズ法のほかに非点収差法やダブルナイフエッジ法などがある。
【０００４】
この光ピックアップの光学系の小型化を図るため、例えば特開平11−259894号公報に示すように、半球状のソリッドイマージョンレンズと対物レンズとの光軸を一致さて一体に成形したマイクロレンズ上に面発光半導体レーザ素子と受光素子とを積み重ねて一体に成形し、光ピックアップを小型にするとともにソリッドイマージョンレンズと対物レンズとの光軸調整を不要としている。また、特開平11−177123号公報には任意の屈折率のソリッドイマージョンレンズと対物レンズを一体にしたマイクロレンズの作製方法が示されている。この光ピックアップの小型化は今後ますます要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようにマイクロレンズを用いることにより光ピックアップの光学系が非常に小さくなり、小型化には有利であるが、その一方、相似的に検出用集光レンズも小さくなり、検出用集光レンズの焦点距離も非常に短くなる。したがって検出系の構成も非常にコンパクトな構成を取らざるを得ない。従来の光ディスクの対物レンズとしては、ＣＤ系であれば、開口数ＮＡが0.47程度で対物レンズ径も４ｍｍ程度であり、また、ＤＶＤ系ではＮＡが0.6程度でレンズ径も４ｍｍ程度が多く使われている。マイクロレンズを採用した場合、これらのレンズ径は数ｍｍ以下となる。このため同じＮＡを確保するには、レンズと光ディスクの距離すなわち作動距離ＷＤも同じ比率で小さくする必要があり、また、そのビーム径も非常に小さくなる。光ディスクからの反射光も同じ光路を通過するため、検出系に取り込まれるビーム径も必然的に小さくなる。このように微小径のマイクロレンズを採用した光ピックアップでは、検出用集光レンズに関しても微小なレンズで構成し、かつ、対物レンズとより近接して配置することが必要となってくる。具体的な例を示すと、ＮＡは0.6程度を確保しながら、開口径を１ｍｍ程度に設定した場合、これまでのＣＤやＤＶＤ系の場合の開口径が４ｍｍ程度に対しては、１／４となるため、これまでの光ピックアップの構成部品もこのオーダーで微小化する必要がある。これまでのディスクリートな光学部品の構成では小型化には限界があり、また、例え部品ができたとしても、それらの組み合わせる技術が必要となる。
【０００６】
この発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、よりコンパクトな光学レイアウトを実現して、今後の機器の小型化に対応した小型で薄型の光学装置と光学装置を使用した光ピックアップを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光学装置は、コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能を有する対物レンズ機能層と、入射光の光路に透過層を有し、透過層を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層を有する光路偏向機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、光路偏向機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に透過層を有する光路分割機能層と、光透過材料で形成され、光路偏向機能層の一対の反射層と対応する位置に集光レンズ機能を有する集光素子機能層及び各集光レンズ機能で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る第２の光学装置は、上記集光素子機能層に焦点距離が同じ一対の集光レンズ機能を有し、各集光レンズ機能の焦点の位置の前後に光検出器機能を有する光検出機能層を配置したことを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る第３の光学装置は、上記集光素子機能層を焦点距離が異なる一対の集光レンズ機能を有する複合集光素子機能層で形成し、複合集光素子機能層の各集光レンズ機能の焦点の間に、光検出器機能を有する光検出機能層を配置したことを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る第４の光学装置は、コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能を有する対物レンズ機能層と、入射光の光路に透過層を有し、透過層を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層を有する光路偏向機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、光路偏向機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に焦点距離が異なる集光レンズ機能を有する光路分割・複合集光素子機能層及び各集光レンズ機能で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る第５の光学装置は、コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能と、対物レンズ機能を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層を有する対物レンズ・光路偏向機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、対物レンズ・光路偏向機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に透過層を有する光路分割機能層と、光透過材料で形成され、対物レンズ・光路偏向機能層の一対の反射層と対応する位置に集光レンズ機能を有する集光素子機能層及び各集光レンズ機能で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る第６の光学装置は、コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能と、対物レンズ機能を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層を有する対物レンズ・光路偏向機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、対物レンズ・光路偏向機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に焦点距離が異なる集光レンズ機能を有する光路分割・複合集光素子機能層及び各集光レンズ機能で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る第７の光学装置は、コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能と、入射光の光路に透過層を有し、透過層を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の傾斜面に反射集光機能素子を有する反射型集光素子機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、反射型集光素子機能層層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に透過層を有する光路分割機能層及び各反射集光機能素子で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る第８の光学装置は、上記反射型集光素子機能層を焦点距離が異なる一対の反射集光機能素子を有する複合反射型集光素子機能層で構成し、複合反射型集光素子機能層の各反射集光機能素子の焦点の間に、光検出器機能を有する光検出機能層を配置したことを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る第９の光学装置は、コリメートされた光を集光させる対物レンズ機能と、対物レンズ機能を挾んで分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の傾斜面に反射集光機能素子を有する対物レンズ・反射型集光素子機能層と、入射光の光路の光軸近傍で左右に２分割し、対物レンズ・反射型集光素子機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に透過層を有する光路分割機能層及び各反射集光機能素子で集光した光を受光する光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層したことを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る第１０の光学装置は、上記対物レンズ・反射型集光素子機能層を焦点距離が異なる一対の反射集光機能素子を有する対物レンズ・複合反射型集光素子機能層で構成し、対物レンズ・複合反射型集光素子機能層の各反射集光機能素子の焦点の間に、光検出器機能を有する光検出機能層を配置したことを特徴とする。
【００１９】
この発明に係る光ピックアップは、上記いずれかに記載の光学装置を有し、光源からの光を光学装置を通して光記録媒体に入射して光記録媒体に対する情報の書込みあるいは情報の再生又は消去を行なうことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この発明の光ピックアップの光学系は、対物レンズ機能層と光路偏向機能層と光路分割機能層と集光素子機能層及び２組の光検出機能層が積層されて層構造をしている。対物レンズ機能層は中央部に対物レンズ機能を有する。光路偏向機能層は入射光の光路となる中央部に透過層を有し、透過層を挾んで２分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層を有する。光路分割機能層は中央で左右に２分割し、光路偏向機能層側に突出したＶ字状の半透鏡層を有し、半透鏡層の外側に透過層を有する。半透鏡層のＶ字状の各斜面はそれぞれ光路偏向機能層のＶ字状の反射層の反射面と平行になるように傾斜角が定められている。集光素子機能層は光透過材料で形成され、光路偏向機能層の各反射層と対応する位置に同じ焦点距離を有する２組の集光レンズ機能を有する。２組の光検出機能層も光透過材料で形成され、集光素子機能層に近傍に配置された光検出機能層は光路偏向機能層の集光レンズ機能の焦点より手前の位置に光検出器機能を有し、他方の光検出機能層は光路偏向機能層の他方の集光レンズ機能の焦点を超えた位置に光検出器機能を有する。
【００２１】
この光学系に半導体レーザ素子から出射された光をコリメータレンズなどによりほぼ平行光として光検出機能層の中央部に入射すると、入射光は２組の光検出機能層と集光素子機能層と光路分割機能層及び光路偏向機能層の中央部を透過して対物レンズ機能層へ入射する。対物レンズ機能層へ入射した入射光は対物レンズ機能層の対物レンズ機能によって集光され微小スポットを光ディスク上に形成する。光ディスクにピットやマークで書き込まれた情報の反射光は同じ光路を通って対物レンズ機能層へ入射し、対物レンズ機能によりほぼコリメート光にされる。この反射光は光路偏向機能層を透過して光路分割機能層の半透鏡層に入射する。この半透鏡層は入射光と反射光の光路を分離する光路分離機能を有している。光路分割機能層の半透鏡層で光路を分割された反射光は、それぞれ光路偏向機能層の反射層に入射して反射され、入射光の光軸とほぼ平行になり、光路分割機能層の透過層を透過して集光素子機能層に入射する。集光素子機能層に入射した反射光は集光素子機能層の各集光レンズ機能で集光され、集光された一方の反射光一方の光検出機能層に入射し、他方の反射光はその光検出機能層を透過して他方の光検出機能層に入射する。２組の光検出機能層に入射した反射光は光検出器機能により光強度が検出され、光ディスクに書き込まれた情報に変換される。
【００２２】
このように光学機能を有する各種要素を平面上に設け、各種要素を有する対物レンズ機能層と光路偏向機能層と光路分割機能層と集光素子機能層及び光検出機能層を層構造として各光学素子を積層できるレイアウト構造としたことにより、光学系を非常に小型で薄くすることができ、光ピックアップを小型化することができる。
【００２３】
【実施例】
〔実施例１〕  図１はこの発明の一実施例の構成図である。図に示すように、光ピックアップの光学系１は、対物レンズ機能層２と光路偏向機能層３と光路分割機能層４と集光素子機能層５及び光検出機能層６ａ，６ｂが層構造をしている。対物レンズ機能層２は中央部に対物レンズ機能７を有する。光路偏向機能層３は入射光８の光路となる中央部に透過層９を有し、透過層９を挾んで２分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射層１０ａ，１０ｂを有する。反射層１０ａ，１０ｂは光反射率の大きい金属材料等で形成されている。光路分割機能層４は中央で左右に２分割し、光路偏向機能層３側に突出したＶ字状の半透鏡層１１を有し、半透鏡層１１の外側に透過層１２ａ，１２ｂを有する。半透鏡層１１のＶ字状の各斜面はそれぞれ光路偏向機能層３の反射層１０ａ，１０ｂと平行になるように傾斜角が定められている。集光素子機能層５は光透過材料で形成され、光路偏向機能層３の反射層９ａ，９ｂと対応する位置に同じ焦点距離を有する２組の集光レンズ機能１３ａ，１３ｂを有する。光検出機能層６ａ，６ｂも光透過材料で形成され、集光素子機能層５に近傍に配置された光検出機能層６ａは光路偏向機能層３の集光レンズ機能１３ａの焦点より手前の位置に光検出器機能１４ａを有し、光検出機能層６ｂは光路偏向機能層３の集光レンズ機能１３ｂの焦点を超えた位置に光検出器機能１４ｂを有する。
【００２４】
この対物レンズ機能層２と光路偏向機能層３と光路分割機能層４と集光素子機能層５及び光検出機能層６ａ，６ｂは、例えば特開平11−177123号公報に示されたマイクロレンズの作製方法を利用して作製しても良いし、プラスチックやガラスモールドで作製しても良い。
【００２５】
上記のように構成した光学系１に半導体レーザ素子から出射された光をコリメータレンズなどによりほぼ平行光として光検出機能層６ｂの中央部に入射すると、入射光８は光検出機能層６ｂ，６ａと集光素子機能層５と光路分割機能層４及び光路偏向機能層３の中央部を透過して対物レンズ機能層２へ入射する。対物レンズ機能層２へ入射した入射光８は対物レンズ機能層２の対物レンズ機能７によって集光され微小スポットを光ディスク上に形成する。光ディスクにピットやマークで書き込まれた情報の反射光を、同じ光路を通って対物レンズ機能層２へ入射し、対物レンズ機能７によりほぼコリメート光にされる。この反射光は光路偏向機能層３を透過して光路分割機能層４の半透鏡層１１に入射する。この半透鏡層１１は入射光と反射光の光路を分離する光路分離機能を有している。そして検出用の光強度が十分である場合は、ハーフミラーなどで用いられる薄膜成膜技術を用いて成膜して半透鏡層１１を形成しても良いし、より光利用効率を高める場合は、半導体レーザの偏光特性を利用した偏光分離膜で構成してもよい。この際、例えば図２に示すように、使用波長に応じた１／λ波長板１５を対物レンズ機能層２に近傍に配置すれば良い。
【００２６】
光路分割機能層４の半透鏡層１１で光路を分割された反射光１６ａ，１６ｂは、それぞれ光路偏向機能層３の反射層１０ａ，１０ｂに入射して反射され、入射光８の光軸とほぼ平行になり、光路分割機能層４の透過層１２ａ，１２ｂを透過して集光素子機能層５に入射する。集光素子機能層５に入射した反射光１６ａ，１６ｂは集光素子機能層５の集光レンズ機能１３ａ，１３ｂで集光され、集光された一方の反射光１６ａは光検出機能層６ａに入射し、他方の反射光１６ｂは光検出機能層６ａを透過して光検出機能層６ｂに入射する。光検出機能層６ａ，６ｂに入射した反射光は光検出器機能１４ａ，１４ｂにより光強度が検出され、光ディスクに書き込まれた情報に変換される。
【００２７】
光ピックアップを構成する上では、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号の検出も行ない、これらのエラー信号をフィードバックして対物レンズなどを駆動して光ディスクの記録層に焦点を合わせ続ける駆動機構により、常に、焦点位置を保持してトラック溝を追従し、記録信号の記録や再生又は消去が行われる。この実施例の光学系１もこの機構を使用して対物レンズ機能層２を駆動するようにすれば良い。このとき利用する検出方法に応じて適切に設定すれば良く、非点収差法やナイフエッジ法又はビームサイズ法などがあり、この実施例の場合にはビームサイズ法を適用し、集光素子機能層５の集光レンズ機能１３ａ，１３ｂの焦点位置の前後に２段の光検出機能層６ａ，６ｂを配置した例を示す。
【００２８】
このように光学機能を有する各種要素を平面上に設け、各種要素を有する対物レンズ機能層２と光路偏向機能層３と光路分割機能層４と集光素子機能層５及び光検出機能層６ａ，６ｂを層構造として各光学素子を積層できるレイアウト構造としたことにより、光学系１を非常に小型で薄くすることができ、光ピックアップを非常に小型化することができる。
【００２９】
〔実施例２〕  上記実施例１は、同じ焦点距離を有する２組の集光レンズ機能１３ａ，１３ｂを有する集光素子機能層５で光ディスクからの反射光を集光した場合について説明したが、図３の構成図に示すように、焦点距離の異なる２組の集光レンズ機能１７ｃ，１７ｄ、例えば集光レンズ機能１７ｃの焦点距離ｆ１が集光レンズ機能１７ｄの焦点距離ｆ２より大きい集光レンズ機能１７ｃ，１７ｄを有する複合集光素子機能層１８を使用し、２組の光検出器機能１４ａ，１４ｂを有する光検出機能層６を集光レンズ機能１７ｃ，１７ｄの各焦点の前後に配置しても良い。
【００３０】
このように焦点距離の異なる２組の集光レンズ機能１７ｃ，１７ｄを有する複合集光素子機能層１８を使用することにより、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を検出して、これらのエラー信号をフィードバックして対物レンズ機能層２を駆動して、常に、対物レンズ機能７の焦点位置を保持してトラック溝を追従し、記録信号の記録や再生又は消去するためにビームサイズ法を適用する場合、光検出機能層６を１層構造にすることができ、光学系１をより小型化することができる。
【００３１】
〔実施例３〕  上記実施例２は複合集光素子機能層１８を使用して光検出機能層６を１層構造にした場合について説明したが、光路分割機能層４と複合集光素子機能層１８を一体にしても良い。例えば図４の構成図に示すように、光路分割機能層４の半透鏡層１１と複合集光素子機能層１８の焦点距離の異なる２組の集光レンズ機能１７ｃ，１７ｄを設けた光路分割・複合集光素子機能層１９を使用することにより、光ディスクからの反射光を光路分割・複合集光素子機能層１９の半透鏡層１１で２分割し、２分割した反射光１６ａ，１６ｂを光路偏向機能層３で反射し、光路偏向機能層３で反射した反射光１６ａ，１６ｂをそれぞれ光路分割・複合集光素子機能層１９の集光レンズ機能１７ｃ，１７ｄで集光する。
【００３２】
このように光路分割機能と複合集光機能を有する光路分割・複合集光素子機能層１９を使用することにより、対物レンズ機能層２と光路偏向機能層３と光路分割・複合集光素子機能層１９及び光検出機能層６の４層で光学系１を構成することができ、光ピックアップの光学系１をより小型化することができる。
【００３３】
〔実施例４〕  また、対物レンズ機能層２と光路偏向機能層３を一体にしても良い。例えば図５の構成図に示すように、対物レンズ機能層２の対物レンズ機能７と光路偏向機能層３の反射層１０ａ，１０ｂを有する対物レンズ・光路偏向機能層２０を使用することにより、集光素子機能層５を使用した場合には、対物レンズ・光路偏向機能層２０と光路分割機能層３と集光素子機能層５と光検出機能層６ａ，６ｂの５層構造にすることができる。また、図６の構成図に示すように、対物レンズ・光路偏向機能層２０と光路分割・複合集光素子機能層１９を使用した場合には、対物レンズ・光路偏向機能層２０と光路分割・複合集光素子機能層１９と光検出機能層６の３層構造にすることができる。このように対物レンズ・光路偏向機能層２０を使用することにより、光ピックアップの光学系１をより小型化することができる。
【００３４】
〔実施例５〕  上記各実施例は透過型の集光素子機能層５や光路分割・複合集光素子機能層１９を使用した場合について説明したが反射型の集光機能を使用しても良い。この反射型の集光機能を有する光学系１は、図７の構成図に示すように、対物レンズ機能層２と反射型集光素子機能層２１と光路分割機能層４及び光検出機能層６ａ，６ｂが層構造をしている。反射型集光素子機能層２１は入射光８の光路となる中央部に透過層９を有し、透過層９を挾んで２分割され、一定角度で対称に傾斜した一対の反射面１０ａ，１０ｂに例えば凹面鏡状に形成され焦点距離が同じ反射集光機能素子２２ａ，２２ｂを有する。
【００３５】
上記のように構成した光学系１に半導体レーザ素子から出射された光をコリメータレンズなどによりほぼ平行光として光検出機能層６ｂの中央部に入射すると、入射光８は光検出機能層６ｂ，６ａと光路分割機能層４及び反射型集光素子機能層２１の中央部を透過して対物レンズ機能層２へ入射する。対物レンズ機能層２へ入射した入射光８は対物レンズ機能層２の対物レンズ機能７によって集光され微小スポットを光ディスク上に形成する。光ディスクにピットやマークで書き込まれた情報の反射光を、同じ光路を通って対物レンズ機能層２へ入射し、対物レンズ機能７によりほぼコリメート光にされる。この反射光は反射型集光素子機能層２１の透過層９を透過して光路分割機能層４の半透鏡層１１で反射して２分割され反射型集光素子機能層２１の反射集光機能素子２２ａ，２２ｂにそれぞれ入射する。反射集光機能素子２２ａ，２２ｂに入射した反射光１６ａ，１６ｂは反射集光機能素子２２ａ，２２ｂで反射して収束され、収束光束の光軸が入射光８の光軸とほぼ平行になり、光路分割機能層４の透過層１２ａ，１２ｂを透過し、て一方の反射光１６ａは光検出機能層６ａに入射し、他方の反射光１６ｂは光検出機能層６ａを透過して光検出機能層６ｂに入射する。光検出機能層６ａ，６ｂに入射した反射光は光検出器機能１４ａ，１４ｂにより光強度が検出され、光ディスクに書き込まれた情報に変換される。
【００３６】
このように反射型集光素子機能層２１を使用することにより、光ピックアップの光学系１を対物レンズ機能層２と反射型集光素子機能層２１と光路分割機能層４及び光検出機能層６ａ，６ｂの５層構造にすることができ、光学系１をより小型化することができる。
【００３７】
〔実施例６〕  上記実施例５は、焦点距離が同じ反射集光機能素子２２ａ，２２ｂを有する反射型集光素子機能層２１を使用した場合について説明したが、図８の構成図に示すように、焦点距離が異なる反射集光機能素子２２ｃ，２２ｄを有する複合反射型集光素子機能層２３を使用すると、光ピックアップの光学系１を対物レンズ機能層２と複合反射型集光素子機能層２３と光路分割機能層４及び光検出機能層６の４層構造にすることができ、光学系１をさらに小型化することができる。
【００３８】
〔実施例７〕  また、対物レンズ機能層２と反射型集光素子機能層２１や複合反射型集光素子機能層２３を一体にしても良い。例えば図９の構成図に示すように、対物レンズ機能層２の対物レンズ機能７と焦点距離が同じ反射集光機能素子２２ａ，２２ｂを有する対物レンズ・反射型集光素子機能層２４を使用すると、光ピックアップの光学系１を対物レンズ・反射型集光素子機能層２４と光路分割機能層４及び光検出機能層６ａ，６ｂの４層構造にすることができ、図１０の構成図に示すように、対物レンズ機能層２の対物レンズ機能７と焦点距離が異なる反射集光機能素子２２ｃ，２２ｄを有する対物レンズ・複合反射型集光素子機能層２５を使用すると、光ピックアップの光学系１を対物レンズ・複合反射型集光素子機能層２５と光路分割機能層４及び光検出機能層６の３層構造にすることができ、光学系１をより小型化することができる。
【００３９】
〔実施例８〕  上記各実施例は光学機能を有する各種要素が設けられた機能層を別々に形成した場合について説明したが、各種要素を機能層の上面と下面に設けて複数機能を有する機能層を形成しても良い。例えば図１１に示すように、上面に光路分割・複合集光素子機能層１９を設け、下面に対物レンズ・光路偏向機能層２０を設けた複合機能層２６を形成したり、図１２に示すように、上面に光路分割機能層４を設け、下面に対物レンズ・複合反射型集光素子機能層２５を設けた複合機能層２７を形成すると、複合機能層２６又は複合機能層２７と光検出機能層６の２層構造にすることができ、光学系１をより簡単にして小型化することができる。
【００４０】
〔実施例９〕  また、上記各実施例は光学機能を有する各種要素を平面上に設けた複数の機能層を積層して光学系１を形成した場合について説明したが、例えば図１３に示すように、複数の対物レンズ機能７を平面上に２次元配列した機能層３１と、光路偏向機能を平面上に２次元配列した機能層３２と、光路分割機能を平面上に２次元配列した機能層３３と、集光レンズ機能を平面上に２次元配列した機能層３４を層構造として積層して一体化して複数の機能層３１〜３４の積層体３５を形成し、この積層体３５から光学機能を有する各種要素の層構造を切り出して、図１４に示すように、光ピックアップの対物レンズ機能層２と光路偏向機能層３と光路分割機能層４及び集光素子機能層５を有する光学系１ａを作成する。この光学系１ａにレーザ光源３６からのコリメート光を入射して光ディスク５０に集光し、光ディスク５０からの反射光を集光して光検出器３７に導くようにしても良い。このように複数の機能層３１〜３４を積層し、その積層体３５から光学機能を有する各種要素の層構造を切り出して光学系１ａを作成することにより、均質な光学系１ａを大量に作成することができるとともに、大量の光学系１ａを精度良く作成することができる。
【００４１】
上記実施例は４種類の光学機能を有する機能層３１〜３４を積層した場合について説明したが、少なくとも２種類の機能層を積層して光学機能を有する各種要素の層構造を切り出して光学系を作成しても良い。
【００４２】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、対物レンズ機能を有する対物レンズ機能層と、光路偏向機能を有する光路偏向機能層と、光路分割機能を有する光路分割機能層と、集光レンズ機能を有する集光素子機能層及び光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層することにより、光を集光して分割して検出する光学装置を非常に薄くして小型化することができる。
【００４４】
また、集光素子機能層に焦点距離が同じ一対の集光レンズ機能を有し、各集光レンズ機能の焦点の位置の前後に光検出器機能を有する光検出機能層を配置することにより、光ピックアップに使用したときにフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を確実に検出することができる。
【００４５】
さらに、集光素子機能層として焦点距離が異なる一対の集光レンズ機能を有する複合集光素子機能層を使用し、複合集光素子機能層の各集光レンズ機能の焦点の間に、光検出器機能を有する光検出機能層を配置することにより、光検出機能層を１層にすることができ、光学装置をより小型化できるとともに光ピックアップに使用したときにフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を確実に検出することができる。
【００４６】
また、対物レンズ機能を有する対物レンズ機能層と、光路偏向機能を有する光路偏向機能層と、光路分割機能と集光レンズ機能を有する光路分割・複合集光素子機能層及び光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層することにより、光学装置を４層で構成することができ、より薄くして小型化することができる。
【００４７】
また、対物レンズ機能と光路偏向機能を有する対物レンズ・光路偏向機能層と、光路分割機能を有する光路分割機能層と、集光レンズ機能を有する集光素子機能層及び光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層することにより、光学装置を薄くして小型化することができる。
【００４８】
また、対物レンズ・光路偏向機能層と、光路分割機能と焦点距離が異なる集光レンズ機能を有する光路分割・複合集光素子機能層及び光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層することにより、光学装置を３層で構成することができ、より薄くして小型化することができる。
【００４９】
また、対物レンズ機能を有する対物レンズ機能層と、反射集光機能素子を有する反射型集光素子機能層と、光路分割機能を有する光路分割機能層及び光検出器機能を有する光検出機能層を層構造として積層することにより、光学装置を薄くして小型化することができる。
【００５０】
さらに、反射型集光素子機能層として焦点距離が異なる一対の反射集光機能素子を有する複合反射型集光素子機能層を使用することにより、光検出機能層を１層にすることができ、光学装置をより薄くして小型化することができる。
【００５１】
また、対物レンズ機能と反射集光機能素子を有する対物レンズ・反射型集光素子機能層と、光路分割機能層及び光検出機能層を層構造として積層することにより、光学装置をさらに薄くして小型化することができる。
【００５２】
さらに、対物レンズ・反射型集光素子機能層として焦点距離が異なる一対の反射集光機能素子を有する対物レンズ・複合反射型集光素子機能層を使用することにより、光学装置を３層で構成することができ、より薄くして小型化することができる。
【００５４】
さらに、この光学装置を、光源からの光を光記録媒体に入射して光記録媒体に対する情報の書込みあるいは情報の再生又は消去を行なう光ピックアップに使用することにより、光ピックアップ非常に薄くして小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成図である。
【図２】上記実施例の他の構成図である。
【図３】第２の実施例の構成図である。
【図４】第３の実施例の構成図である。
【図５】第４の実施例の構成図である。
【図６】第４の実施例の他の構成図である。
【図７】第５の実施例の構成図である。
【図８】第６の実施例の構成図である。
【図９】第７の実施例の構成図である。
【図１０】第７の実施例の他の構成図である。
【図１１】光路分割・複合集光素子機能層と対物レンズ・光路偏向機能層を有する複合機能層の構成図である。
【図１２】光路分割機能層と対物レンズ・複合反射型集光素子機能層を有する複合機能層の構成図である。
【図１３】光学系の作成方法を示す説明図である。
【図１４】上記作成方法で作成した光学系を有する光ピックアップの構成図である。
【図１５】従来の光ピックアップの構成図である。
【符号の説明】
１；光学系、２；対物レンズ機能層、３；光路偏向機能層、
４；光路分割機能層、５；集光素子機能層、６；光検出機能層、
１８；複合集光素子機能層、１９；光路分割・複合集光素子機能層、
２０；対物レンズ・光路偏向機能層、２１；反射型集光素子機能層、
２３；複合反射型集光素子機能層、
２４；対物レンズ・反射型集光素子機能層、
２５；対物レンズ・複合反射型集光素子機能層。
【図１】
0003980259.tif 000002
【図２】
0003980259.tif 000003
【図３】
0003980259.tif 000004
【図４】
0003980259.tif 000005
【図５】
0003980259.tif 000006
【図６】
0003980259.tif 000007
【図７】
0003980259.tif 000008
【図８】
0003980259.tif 000009
【図９】
0003980259.tif 000010
【図１０】
0003980259.tif 000011
【図１１】
0003980259.tif 000012
【図１２】
0003980259.tif 000013
【図１３】
0003980259.tif 000014
【図１４】
0003980259.tif 000015
【図１５】
0003980259.tif 000016