(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ光源と、前記半導体レーザ光源から出射された光ビームを反射する光学素子と、前記光学素子を固定する弾性支持部材と、前記光学素子が反射した光ビームを光ディスク上に集光させる対物レンズと、前記光ディスクからの反射光を前記光学素子を経由して受光する受光素子とを少なくとも備えた光ピックアップ装置において、
少なくとも前記半導体レーザ光源と前記光学素子と前記弾性支持部材と前記光学素子とを位置決め固定するための筐体を有し、前記筐体の特定部分に、前記光学素子の一方向の略両端付近の前記半導体レーザ光源から出射されるレーザ光の反射面あるいはその対面が当接する受面を有し、前記受面に当接する面とは反対側の前記光学素子の面を、前記弾性支持部材の光学素子当接部に当接することで、前記筐体に前記光学素子を押し付けて、前記光学素子を所定の方向に略シリンドリカル面状または略トロイダル面状に強制変形させた状態で配置することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記筐体の前記受面に当接する面とは反対側の前記光学素子の面の任意の部分を、前記弾性支持部材の前記光学素子当接部に当接させたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項２記載の光ピックアップ装置において、前記筐体の前記受面は、片側に２つ、その反対側に１つあり、３つで前記光学素子と前記筐体が当接しており、かつ、前記光学素子の３箇所の当接点の内側を前記弾性支持部材で押し付け固定した構造を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項３記載の光ピックアップ装置において、前記弾性支持部材の前記光学素子当接部は２つあり、２つの前記光学素子当接部は、片側２つの前記受面付近で、かつ、片側１つの前記受面に寄った位置に配置されている構造を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項３記載の光ピックアップ装置において、前記弾性支持部材の前記光学素子当接部は１つあり、１つの前記光学素子当接部は、片側１つの前記受面付近で、かつ、片側２つの前記受面に寄った位置に配置されている構造を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項３記載の光ピックアップ装置において、前記弾性支持部材の前記光学素子当接部は１つあり、１つの前記光学素子当接部は、片側２つの前記受面付近で、かつ、片側１つの前記受面に寄った位置に配置されている構造を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項記載の光ピックアップ装置において、前記光学素子の厚さが０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることを特徴とする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、半導体レーザ光源を有する光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置に搭載される光ピックアップは、半導体レーザ光源から出射されたレーザ光を反射ミラーなどの光学部品を用いて対物レンズに導き、光ディスク上に光束を合焦させてスポットを形成する。この半導体レーザには一般に非点隔差が存在する。
【０００３】
なお、光ディスク装置に搭載される光ピックアップの一例として、特開平８−５５３６３号公報に記載されたものがある。
【０００４】
図２は半導体レーザの概略構成およびそれから出射されるレーザ光の様子を示す図である。半導体レーザ８から出射された光束の強度分布１２は、活性層１３の接合面に対して垂直な方向（以下、この方向をθ⊥と称する）と、このθ⊥に垂直な方向、即ち前記接合面に対して平行な方向（以下、この方向をθ//と称する）とで異なる。即ち、強度分布１２は、θ⊥が長手方向となる略楕円形状となる。このような強度分布１２が生じる要因は、出射光のビームウェストの位置が、θ⊥では活性層１３の共振器端面上にあるのに対して、θ//では活性層１３の共振器内にあるためである。このような強度分布は光ディスク上では非点収差として現れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の技術に示すように、平面反射ミラーによって光ビームを反射させて光ビームを対物レンズに導く光ピックアップでは、非点隔差を補正できず、光ディスク上で非点収差が発生するという問題点があった。
【０００６】
また、近年、光ディスクにおいては、基板厚さの違いや対応波長の違いによって様々な種類の光ディスクが存在する。例えば、ＣＤやＣＤ−Ｒなどの光ディスクは基板厚さ１．２ｍｍで、記録・再生に最適なレーザ光の波長は７８０ｎｍ帯であるのに対し、ＤＶＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＡＭなどはディスク基板厚さ０．６ｍｍで、対応波長は６５０ｎｍ帯である。そのため、近年普及し始めたＤＶＤ用の光ピックアップでは、既に普及しているＣＤ系の光ディスクとの互換性を考慮して、７８０ｎｍと６５０ｎｍの２つの波長の半導体レーザを搭載したものが主流となっている。
【０００７】
これら光ディスクの利用拡大に伴い、光ディスク装置の小型化・低価格化が進められており、それには光ピックアップの小型化・簡略化技術が不可欠である。特に、複数種類の光ディスクへの対応を考慮した場合、それぞれの光ディスクに対応する光学系が必要となるが、光学部品の共用化による光学系の簡素化あるいは部品数の低減化は、光ピックアップの小型化・低コスト化に有効である。
これに関し前記従来の技術では、複数種類の光ディスクの再生を可能とするために、２つの異なる波長のレーザ光を途中の光路上で合成し、１つの対物レンズにより情報の再生を可能にする技術が開示されている。ここで２つの光ビームを共通光学系とするための光路合成用の光学素子として、波長選択性のプリズムが用いられている。しかしながら、この波長選択性プリズムは、貼り合わせ部品であるために部品コストがかかり、光ピックアップの更なる低コスト化に対する大きな障害となっていた。
【０００８】
本発明は上述の背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を増やすことなく、半導体レーザ自身が有する非点隔差によって発生する非点収差を補正するとともに低コスト化を可能とする光ピックアップ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、半導体レーザ光源と、前記半導体レーザ光源から出射された光ビームを反射する光学素子と、前記光学素子を固定する弾性支持部材と、前記光学素子が反射した光ビームを光ディスク上に集光させる対物レンズと、前記光ディスクからの反射光を前記光学素子を経由して受光する受光素子とを少なくとも備えた光ピックアップ装置において、
少なくとも前記半導体レーザ光源と前記光学素子と前記弾性支持部材と前記光学素子とを位置決め固定するための筐体を有し、前記筐体の特定部分に、前記光学素子の一方向の略両端付近の前記半導体レーザ光源から出射されるレーザ光の反射面あるいはその対面が当接する受面を有し、前記受面に当接する面とは反対側の前記光学素子の面を、前記弾性支持部材の光学素子当接部に当接することで、前記筐体に前記光学素子を押し付けて、前記光学素子を所定の方向に略シリンドリカル面状または略トロイダル面状に強制変形させた状態で配置することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記筐体の前記受面に当接する面とは反対側の前記光学素子の面の任意の部分を、前記弾性支持部材の前記光学素子当接部に当接させたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記筐体の前記受面は、片側に２つ、その反対側に１つあり、３つで前記光学素子と前記筐体が当接しており、かつ、前記光学素子の３箇所の当接点の内側を前記弾性支持部材で押し付け固定した構造を有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記弾性支持部材の前記光学素子当接部は２つあり、２つの前記光学素子当接部は、片側２つの前記受面付近で、かつ、片側１つの前記受面に寄った位置に配置されている構造を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第５の手段は前記第３の手段において、前記弾性支持部材の前記光学素子当接部は１つあり、１つの前記光学素子当接部は、片側１つの前記受面付近で、かつ、片側２つの前記受面に寄った位置に配置されている構造を有することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第６の手段は前記第３の手段において、前記弾性支持部材の前記光学素子当接部は１つあり、１つの前記光学素子当接部は、片側２つの前記受面付近で、かつ、片側１つの前記受面に寄った位置に配置されている構造を有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第７の手段は前記第１ないし６の手段において、前記光学素子の厚さが０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。初めに本発明による光ピックアップ装置の第１の実施形態について図１〜図７を用いて説明する。図１は本発明による第１の実施形態を示した光ピックアップの光学部品の概略配置図、図２は一般的な半導体レーザにおける非点隔差を示す図、図３は本発明による第１の実施形態を示した光ピックアップの半導体レーザの非点隔差によって光ディスク上で生じる非点収差の低減方法を示した概略図、図４は光学素子の位置決め固定構造を示した概略説明図、図５は図４における光学素子固定構造をＡ方向から見た概略図、図６は図４における光学素子固定構造をＢ方向から見た概略図である。
【００１９】
図１〜図６において、半導体レーザ８から出射されたレーザ光は、回折格子１１を経て光学素子である波長選択性ハーフミラー（ＤＨミラー）５で反射され、コリメートレンズ４で平行光束に変換され、対物レンズ２に達する。対物レンズ２にてレーザ光束は絞り込まれ、光ディスク１のトラック上に所定の光スポットを形成する構成となっている。
【００２０】
また、対物レンズ２はアクチュエータ３によって保持されており、アクチュエータ３に配置されたそれぞれの駆動コイルに所定の電流を通電することにより、光ディスク１の上下及びトラックの蛇行に追従し、対物レンズ１を上下左右に駆動し、常に光スポットとトラックとの位置関係を一定に保つことが可能となる構成になっている。
【００２１】
光ディスク１を反射したレーザ光束は、往路光と同じ光路を逆に辿って光学素子（ＤＨミラー）５まで到達する。その後、レーザ光束は所定の割合で光学素子（ＤＨミラー）５を通過し、検出レンズ１０を経由して受光素子９上にスポットを形成し、光ディスク１からの読取信号を検出する。
【００２２】
また、上記した半導体レーザ８、回折格子１１、コリメートレンズ４、アクチュエータ３、光学素子（ＤＨミラー）５、検出レンズ１０、受光素子９は、筐体６に取り付け固定され、一体化されている。さらに、この光学素子（ＤＨミラー）５は、厚さが約０．４ｍｍ程度であり、適度な押し付け力によって弾性変形をする性質を有している。ここで前述のように、一般に半導体レーザ８には図２に示す非点隔差ΔＺが存在する。
【００２３】
図２にこの半導体レーザ８自身の有する非点隔差ΔＺによって生じるレーザ光束の強度分布１２を示す。半導体レーザ８から出射された光束は、活性層１３の接合面に対して垂直な方向（θ⊥）と、これに垂直な方向（θ//）とでは異なる強度分布を有しており、θ⊥方向が長手方向となる略楕円形状の分布となる。このように、非点隔差ΔＺによって生じる略楕円形状の光強度分布は光ディスク１上で非点収差となって現れ、悪影響を光ディスクシステムに与えてしまうことは前述した通りである。
【００２４】
従って、半導体レーザ８自身の有する非点隔差ΔＺによって生じる非点収差に対して反対方向の非点収差を何らかの手段で加えることができれば、半導体レーザ８自身の有する非点隔差ΔＺの影響による光ディスク１上での非点収差を補正することが可能となる。
【００２５】
図４〜図６には光学素子（ＤＨミラー）５の固定構造を示している。半導体レーザ８から出射されたレーザ光を反射する光学素子（ＤＨミラー）５の反射面の略両端付近を筐体６の受面６ａで受ける構造になっている。この筐体６に配置された受面６ａは図５に示すように、片側に２点、反対側に１点あり、合計３点で光学素子（ＤＨミラー）５を受ける構成になっている。
【００２６】
また、図６に示すように、光学素子（ＤＨミラー）５を筐体６の受面６ａに当接させた状態で、半導体レーザ８から出射されたレーザ光の反射面とは反対側の面を弾性支持部材７の光学素子当接部７ａで押し付けている。
【００２７】
また、この弾性支持部材７が光学素子（ＤＨミラー）５を押し付ける位置は、筐体６の片側２点の受面６ａの内側（片側１点の受面側）であり、積極的に厚さが約０．４ｍｍ程度の薄い光学素子（ＤＨミラー）５を弾性変形させている。即ち、光学素子（ＤＨミラー）５の筐体６の受面６ａと当接する面とは反対側の面で、かつ、筐体６に配置された両側の受面６ａの間を弾性支持部材７で押し付けることにより、半導体レーザ側から見て凸状に光学素子（ＤＨミラー）５を弾性変形させている。
【００２８】
また、図１に示す本発明の第１の実施形態の場合、半導体レーザ８の活性層１３の接合面と、弾性支持部材７によって弾性変形し略シリンドリカル面状に変形した光学素子５の母線とが略垂直になるように配置されている。かつ、光学素子（ＤＨミラー）５は、半導体レーザ８から見て凸状に弾性変形している。この場合、半導体レーザ８から出射されたレーザ光は、図３に示すように、θ//方向のレーザ光の光強度分布を広げる効果を有する。
【００２９】
これにより、半導体レーザ８自身の有する非点隔差ΔＺによって生じていたレーザ光の非点収差とは、方向が反対の非点収差をレーザ光に加えることが可能となり、光学素子（ＤＨミラー）５を反射することにより、半導体レーザ８自身が有する非点隔差ΔＺによって発生する非点収差が補正され、より理想的な収差状態となったレーザ光となり、等価的には非点収差の少ないレーザ光としてコリメートレンズ４に入射することになる。
【００３０】
また、弾性支持部材７の剛性及び受面位置、弾性支持部材７と光学素子（ＤＨミラー）５との当接位置及び光学素子（ＤＨミラー）５の厚さなどを適切に設定することにより、所望の曲率で光学素子（ＤＨミラー）５の略シリンドリカル面（あるいは略トロイダル面）の曲率を設定することが可能であり、結果的に所望の方向に所望の非点収差量を有するレーザ光をコリメートレンズ４に入射することが可能となる。
【００３１】
以上により、本発明における第１の実施形態によれば、発散光束中に配置された光学素子（ＤＨミラー）５の反射面の形状を弾性支持部材７で所定の曲率の略シリンドリカル面状（あるいは略トロイダル面状）に変形させるだけで、部品点数を増やすことなく、また、高価なプリズムを使用することなく、従って、安価な構成で半導体レーザ８の有する非点隔差によって生じる非点収差を補正することができ、良好な信号再生あるいは信号記録を実現することが可能となる。
【００３２】
次に本発明の第２の実施形態に付いて図７、図８を用いて説明する。図７は図４に示すＡ方向から見た時の本発明の第２の実施形態における光学素子（ＤＨミラー）５の固定構造を示した図である。また、図８は同じように、第２の実施形態における図４に示すＢ方向から見た光学素子（ＤＨミラー）５の固定構造を示した図である。
【００３３】
本発明の第２の実施形態においても、半導体レーザ８から出射されたレーザ光を反射する光学素子（ＤＨミラー）５の反射面の略両端付近を筐体６の受面６ａで受ける構造になっている。この筐体６に配置された受面６ａは図７に示すように、片側に２点、反対側に１点あり、合計３点で光学素子（ＤＨミラー）５を受ける構造になっている。また、図８に示すように、光学素子（ＤＨミラー）５を筐体６の受面６ａに当接させた状態で、半導体レーザ８から出射されたレーザ光の反射面とは反対側の面を、弾性支持部材７の光学素子当接部７ａで押し付けている。
【００３４】
また、この弾性支持部材７が光学素子（ＤＨミラー）５を押し付ける位置は、筐体６の片側１点の受面６ａの内側（片側２点寄り側）であり、積極的に厚さが約０．４ｍｍ程度の薄い光学素子（ＤＨミラー）５を弾性変形させている。即ち、光学素子（ＤＨミラー）５の筐体６の受面６ａと当接する面とは反対側の面で、かつ、筐体６に配置された両側の受面６ａの間を弾性支持部材７で押し付けることにより、第１の実施形態と同様に、半導体レーザ８側から見て凸状に光学素子（ＤＨミラー）５を弾性変形させている。
【００３５】
また、第２の実施形態の場合においても、半導体レーザ８の活性層１３の接合面と、弾性支持部材７によって弾性変形し略シリンドリカル面状（または略トロイダル面状）に変形した光学素子（ＤＨミラー）５の母線とが略垂直になるように配置されている。かつ、光学素子（ＤＨミラー）５は、半導体レーザ８から見て凸状に弾性変形している。この場合、半導体レーザ８から出射されたレーザ光は、図３に示すように、θ//方向のレーザ光の光強度分布を広げる効果を有する。
【００３６】
これにより、半導体レーザ８自身の有する非点隔差ΔＺによって生じていたレーザ光の非点収差とは、方向が反対の非点収差をレーザ光に加えることが可能となり、光学素子（ＤＨミラー）５を反射することにより、半導体レーザ８自身が有する非点隔差ΔＺによって発生する非点収差が補正され、より理想的な収差状態となったレーザ光となり、等価的には非点収差の少ないレーザ光としてコリメートレンズ４に入射することになる。
【００３７】
以上により、本発明における第２の実施形態においても、発散光束中に配置された光学素子（ＤＨミラー）５の反射面の形状を弾性支持部材７で所定の曲率の略シリンドリカル面状（あるいは略トロイダル面状）に変形させるだけで、部品点数を増やすことなく、また、高価なプリズムを使用することなく、従って、安価な構成で半導体レーザ８の有する非点隔差によって生じる非点収差を補正することができ、良好な信号再生あるいは信号記録を実現することが可能となることは言うまでもない。
【００３８】
次に本発明の第３の実施形態に付いて図９を用いて説明する。図９は本発明の第３の実施形態における光学素子（ＤＨミラー）５の強制変形状態を示した図である。第３の実施形態の場合、半導体レーザ８から出射されたレーザ光を反射する光学素子（ＤＨミラー）５の反射面とは反対側の面の略両端付近を筐体６の受面６ａで受ける構造になっている。この筐体６に配置された受面６ａは図５、図７に示すように、片側に２点、反対側に１点あり、合計３点で光学素子（ＤＨミラー）５を受ける構成になっている。また、図６あるいは図８に示す構造にて、半導体レーザ８から出射されたレーザ光の反射面を弾性支持部材７で押し付けている。また、この光学素子（ＤＨミラー）５の筐体６の受面６ａと当接する面で、かつ筐体６に配置された両側の受面６ａの間を弾性支持部材７で押し付けることにより、第１あるいは第２の実施形態とは方向が逆になるように、半導体レーザ８側から見て凹状に厚さが約０．４ｍｍ程度の薄い光学素子（ＤＨミラー）５を弾性変形させている。
【００３９】
また、第３の実施形態の場合、半導体レーザ８の活性層１３の接合面と、弾性支持部材７によって弾性変形し略シリンドリカル面状（あるいは略トロイダル面状）に変形した光学素子（ＤＨミラー）５の母線とが略水平となる場合を想定している。かつ光学素子（ＤＨミラー）５は、半導体レーザ８から見て凹状に弾性変形している。この場合、半導体レーザ８から出射されたレーザ光は、図９に示すように、θ⊥方向のレーザ光の光強度分布を狭める効果を有する。
【００４０】
これにより、半導体レーザ８自身の有する非点隔差ΔＺによって生じていたレーザ光の非点収差とは、方向が反対の非点収差をレーザ光に加えることが可能となり、光学素子（ＤＨミラー）５を反射することにより、半導体レーザ８自身が有する非点隔差ΔＺによって発生する非点収差が補正され、より理想的な収差状態となったレーザ光となり、等価的には非点収差の少ないレーザ光としてコリメートレンズ４に入射することになる。
【００４１】
以上により、本発明における第３の実施形態においても、発散光束中に配置された光学素子（ＤＨミラー）５の反射面の形状を弾性支持部材７で所定の曲率の略シリンドリカル面状（あるいは略トロイダル面状）に変形させるだけで、部品点数を増やすことなく、また、高価なプリズムを使用することなく、従って、安価な構成で半導体レーザ８の有する非点隔差によって生じる非点収差を補正することができ、良好な信号再生あるいは信号記録を実現することが可能となる。
【００４２】
なお、図示しないが、複数の半導体レーザ８を搭載し、一部光学系を共有する光学系においても、本発明の構成により同様の効果が得られることは言うまでもない。また、上記実施形態においては、反射面が略シリドリカル面状となる場合について説明したが、反射面が略トロイダル面状の場合においても、同様の効果が得られることも言うまでもない。
【００４３】
さらに、上記実施形態においては、厚さ約０．４ｍｍの光学素子（ＤＨミラー）５にて上記動作を実現したが、光学素子（ＤＨミラー）５の厚さが０．３〜０．８ｍｍの物に対しても、同様の原理で弾性変形させ、同じ効果を得ることが可能であることも言うまでもない。
【００４４】
さらに、光学素子（ＤＨミラー）５を押し付ける弾性支持部材７の剛性を自在に設定でき、かつ、筐体６側に配置した光学素子（ＤＨミラー）５の受面間隔、位置あるいは弾性支持部材７の押し付け位置あるいは光学素子（ＤＨミラー）５の厚さを自在に設定できるため、所望の方向に所望の非点収差量を有するレーザ光を実現することが可能となり、半導体レーザ８の有する非点隔差ΔＺによって生じる非点収差の補正量を自在に設定することが可能となる効果も有する。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、元々存在する光学素子（ＤＨミラー）固定用バネなどの適切な剛性を有する弾性支持部材により、光学素子（ＤＨミラー）の所定の位置を適切に押し付けることにより、所望の曲率を有する略シリンドリカル面状または略トロイダル面状の反射面を有する光学素子（ＤＨミラー）を構成することができ、その結果、半導体レーザ自身が有する非点隔差によって発生する非点収差を安価な構成で補正することが可能となり、良好な信号の再生あるいは記録を実現する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による第１の実施形態を示した光ピックアップの光学部品の概略配置図である。
【図２】  一般的な半導体レーザにおける非点隔差を示す図である。
【図３】  本発明による第１の実施形態を示した光ピックアップの半導体レーザの非点隔差によって光ディスク上で生じる非点収差の低減方法を示した概略図である。
【図４】  光学素子の位置決め固定構造を示した概略説明図である。
【図５】  図４における光学素子固定構造をＡ方向から見た概略図である。
【図６】  図４における光学素子固定構造をＢ方向から見た概略図である。
【図７】  本発明の第２の実施形態における図４に示す光学素子固定構造をＡ方向から見た概略図である。
【図８】  本発明の第２の実施形態における図４に示す光学素子固定構造をＢ方向から見た概略図である。
【図９】  本発明の第３の実施形態における光学素子の強制変形状態を示した図である。
【符号の説明】
１  光ディスク
２  対物レンズ
３  アクチュエータ
４  コリメートレンズ
５  光学素子（ＤＨミラー）
６  筐体（光学ベース）
６ａ  受面
７  弾性支持部材
７ａ  光学素子当接部
８  半導体レーザ
９  受光素子
１０  検出レンズ
１１  回折格子
１２  光強度分布
１３  活性層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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