JP2009015974A - Optical pickup and optical disc apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】光ピックアップを小型化することができる。
【解決手段】本発明は、レーザダイオード21から出射した光ビーム40を、対物レンズ25を介して光ディスク100に照射する光ピックアップ20において、立上プリズム30によって対物レンズ25に入射されるときの光ビーム40の光束径である最終光束径Dfよりも小さい光束径(光束縦幅Dv及び光束横幅Dh)で入射された光ビーム40を、立上プリズム30内の一部において発散光として進行させて引き伸ばし、複数の自由曲面によって入射された光ビーム40の発散角を調整することにより、入射された光ビームの光束縦幅Dv及び光束横幅Dhを最終光束径Dfに調整すると共に入射された光ビーム40を平行光として出射するようにする。
【選択図】図3An optical pickup can be miniaturized.
In the optical pickup 20 that irradiates an optical disc 100 with a light beam 40 emitted from a laser diode 21 via an objective lens 25, the light that is incident on the objective lens 25 by a rising prism 30 is provided. The light beam 40 incident with a light beam diameter (light beam vertical width Dv and light beam horizontal width Dh) smaller than the final light beam diameter Df which is the light beam diameter of the beam 40 is caused to travel as divergent light in a part of the rising prism 30. By adjusting the divergence angle of the light beam 40 that is stretched and incident by a plurality of free-form surfaces, the light beam vertical width Dv and the light beam horizontal width Dh of the incident light beam are adjusted to the final light beam diameter Df, and the incident light beam 40 is emitted as parallel light.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、光ピックアップ及び光ディスク装置に関し、例えばCD(Compact Disc)及びDVD(Digital Versatile Disc)などの各種方式に対応する光ディスク装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to an optical pickup and an optical disc apparatus, and is suitable for application to an optical disc apparatus compatible with various systems such as a CD (Compact Disc) and a DVD (Digital Versatile Disc).
従来、図1に示すように、光ディスク装置における光ピックアップ1として、レーザダイオード2からレーザ光を出射し、その光束縦幅及び横幅が対物レンズ6に入射されるときの光ビームの光束幅である入射光束幅Tdまで拡大された状態で光ビームを立上プリズム5に入射し、この立上プリズム5によってレーザ光の角度を90°変化させて当該光ディスク100に対して直角に立ち上げることにより、対物レンズ6を介して当該光ビームを光ディスク100の信号記録層100aに照射するようになされたものがある。 Conventionally, as shown in FIG. 1, as an optical pickup 1 in an optical disc apparatus, laser light is emitted from a laser diode 2, and the vertical and horizontal widths of the light beam are the beam widths of the light beam when entering the objective lens 6. A light beam is incident on the rising prism 5 in a state where the incident light beam width Td is expanded, and the angle of the laser beam is changed by 90 ° by the rising prism 5 to rise perpendicularly to the optical disc 100. There are some which are configured to irradiate the signal recording layer 100 a of the optical disc 100 with the light beam through the objective lens 6.
このような構成の光ピックアップ1では、立上プリズム5及び対物レンズ6が光ディスク100に対する直角方向に並べられて配置されるため、この対物レンズ近傍の厚みTt(光ディスク100から立上プリズムの底まで)が厚くなり易く、この対物レンズ近傍の厚みTtが光ピックアップ1全体の厚みを決定することが多い。 In the optical pickup 1 having such a configuration, the rising prism 5 and the objective lens 6 are arranged side by side in a direction perpendicular to the optical disc 100, so that the thickness Tt in the vicinity of the objective lens (from the optical disc 100 to the bottom of the rising prism). ) Tends to be thick, and the thickness Tt near the objective lens often determines the thickness of the entire optical pickup 1.
この対物レンズ近傍の厚みTtは、ワーキングディスタンスTaと、対物レンズ6の厚みTbと、当該対物レンズ6のフォーカス方向の駆動範囲として確保される当該対物レンズ6と立上プリズム5との間隔であるレンズ/プリズム間隔Tcと、立上プリズム5の厚みを決定する入射光束幅Tdとの和となる。 The thickness Tt in the vicinity of the objective lens is the working distance Ta, the thickness Tb of the objective lens 6, and the distance between the objective lens 6 and the rising prism 5 secured as a driving range of the objective lens 6 in the focus direction. This is the sum of the lens / prism interval Tc and the incident beam width Td that determines the thickness of the rising prism 5.
ここで、入射時の光ビームの光束上部よりも低い位置から光ビームを出射することにより、レンズ/プリズム間隔Tcを小さくして光ピックアップを薄型化するようになされた立上プリズムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで光ピックアップにおいては、さらなる小型化が要求されている。しかしながら、上述した光ピックアップ1は、その光束幅が入射光束幅Tdでなる光ビームを立上プリズム5に入射するため、光路上の光学部品のサイズを入射光束幅Td未満にすることが不可能であり、光ピックアップをさらに小型化したいという要求に対応することができないという問題があった。 Incidentally, the optical pickup is required to be further downsized. However, since the optical pickup 1 described above enters the rising prism 5 with a light beam having a light beam width equal to the incident light beam width Td, the size of the optical component on the optical path cannot be made smaller than the incident light beam width Td. Therefore, there is a problem that it is impossible to meet the demand for further downsizing the optical pickup.
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型化し得る光ピックアップ及び当該光ピックアップを用いた光ディスク装置を提案しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above points, and intends to propose an optical pickup that can be miniaturized and an optical disk apparatus using the optical pickup.
かかる課題を解決するため本発明においては、光源から出射した光ビームを、対物レンズを介して光ディスクに照射する光ピックアップにおいて、光ビームを複数回に渡って反射させることにより、対物レンズに対して垂直になるよう光ビームを立ち上げて出射する立上プリズムと、立上プリズムから出射された光ビームを集光して光ディスクに照射する対物レンズとを設け、立上プリズムは、対物レンズに入射されるときの光ビームの光束径である最終光束径よりも小さい光束径で入射された光ビームを、立上プリズム内の一部において発散光として進行させて引き伸ばし、複数の自由曲面によって入射された光ビームの発散角を調整することにより、対物レンズに入射する際に要求される入射条件に合う光ビームを出射するようにした。 In order to solve such a problem, in the present invention, in an optical pickup that irradiates an optical disk with a light beam emitted from a light source, the light beam is reflected multiple times to the objective lens. A rising prism that raises and emits a light beam to be vertical and an objective lens that collects the light beam emitted from the rising prism and irradiates the optical disk is provided. The rising prism is incident on the objective lens. A light beam incident with a light beam diameter smaller than the final light beam diameter, which is the light beam diameter of the light beam, is extended as a divergent light in a part of the rising prism and is incident on a plurality of free-form surfaces. By adjusting the divergence angle of the light beam, a light beam meeting the incident conditions required when entering the objective lens is emitted.
これにより、最終光束径よりも小さい光束径でなる光ビームを立上プリズムに入射すれば良いため、光路上の光学部品を小型化することができる。 Accordingly, a light beam having a light beam diameter smaller than the final light beam diameter may be incident on the rising prism, so that the optical component on the optical path can be reduced in size.
光源から出射した光ビームを、対物レンズを介して光ディスクに照射する光ディスク装置において、光ビームを複数回に渡って反射させることにより、対物レンズに対して垂直になるよう光ビームを立ち上げて出射する立上プリズムと、立上プリズムから出射された光ビームを集光して光ディスクに照射する対物レンズとを設け、立上プリズムは、対物レンズに入射されるときの光ビームの光束径である最終光束径よりも小さい光束径で入射された光ビームを、立上プリズム内の一部において発散光として進行させて引き伸ばし、複数の自由曲面によって入射された光ビームの発散角を調整することにより、対物レンズに入射する際に要求される入射条件に合う光ビームを出射するようにした。 In an optical disk device that irradiates an optical disk with a light beam emitted from a light source, the light beam is raised so as to be perpendicular to the objective lens by reflecting the light beam multiple times. A rising prism, and an objective lens that collects the light beam emitted from the rising prism and irradiates the optical disk, and the rising prism has a beam diameter of the light beam when entering the objective lens By adjusting the divergence angle of the incident light beam by a plurality of free-form surfaces by extending the light beam incident with a beam diameter smaller than the final beam diameter as a diverging light in a part of the rising prism. A light beam that meets the incident conditions required when entering the objective lens is emitted.
これにより、最終光束径よりも小さい光束径でなる光ビームを立上プリズムに入射すれば良いため、光路上の光学部品を小型化することができる。 Accordingly, a light beam having a light beam diameter smaller than the final light beam diameter may be incident on the rising prism, so that the optical component on the optical path can be reduced in size.
本発明によれば、最終光束径よりも小さい光束径でなる光ビームを立上プリズムに入射すれば良いため、光路上の光学部品を小型化することができ、かくして小型化し得る光ピックアップ及び当該光ピックアップを用いた光ディスク装置を実現できる。 According to the present invention, since it is sufficient that a light beam having a light beam diameter smaller than the final light beam diameter is incident on the rising prism, the optical component on the optical path can be reduced in size, and thus the optical pickup capable of being reduced in size An optical disk device using an optical pickup can be realized.
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)第1の実施の形態
(1−1)光ディスク装置の全体構成
図2において、10は全体として光ディスク装置を示している。この光ディスク装置10は、システムコントローラ11によって統括制御されており、光ディスク100に対する再生処理及び記録処理を実行するようになされている。
(1) First Embodiment (1-1) Overall Configuration of Optical Disc Device In FIG. 2, reference numeral 10 denotes an optical disc device as a whole. The optical disc apparatus 10 is controlled in a centralized manner by a system controller 11 and executes playback processing and recording processing for the optical disc 100.
システムコントローラ11は、再生処理の際、光ディスク100から読み出すデータを特定するためのアドレス情報と共に、データ読出命令を駆動制御部13へ送出する。 The system controller 11 sends a data read command to the drive control unit 13 together with address information for specifying data to be read from the optical disc 100 during the reproduction process.
駆動制御部13は、システムコントローラ11からのデータ読出命令に応じて、スピンドルモータ14を制御することにより光ディスク100を所定の回転速度で回転させると共に、データ読出命令及びアドレス情報を基にスレッドモータ15を制御することにより、光ピックアップ20を当該光ディスク100の径方向に移動させる。そしてシステムコントローラ11は、光ディスク100の情報記録層におけるアドレス情報に応じたトラックに対し、光ピックアップ20によって光ディスク100に対して光ビームを照射させる。 The drive control unit 13 controls the spindle motor 14 in accordance with a data read command from the system controller 11 to rotate the optical disc 100 at a predetermined rotational speed, and also uses the thread motor 15 based on the data read command and address information. Is controlled to move the optical pickup 20 in the radial direction of the optical disc 100. The system controller 11 causes the optical pickup 100 to irradiate the optical beam 100 with a light beam on the track corresponding to the address information in the information recording layer of the optical disc 100.
このとき光ピックアップ20では、光ディスク100に照射した光ビームが反射された反射光ビームを受光し、その光量に応じた受光信号を信号処理部16へ送出する。信号処理部16は、受光信号を基に、所望のトラックに対する光ビームの照射位置のずれ量に応じたトラッキングエラー信号と光ディスク100の情報記録層に対する光ビームの焦点のずれ量に応じたフォーカスエラー信号とを生成してこれらを駆動制御部13へ送出すると共に、当該受光信号を基に再生RF信号を生成し、外部機器(図示せず)へ送出する。 At this time, the optical pickup 20 receives the reflected light beam reflected from the light beam irradiated on the optical disc 100 and sends a light reception signal corresponding to the amount of light to the signal processing unit 16. Based on the received light signal, the signal processing unit 16 performs a tracking error signal according to the amount of deviation of the irradiation position of the light beam with respect to a desired track and a focus error according to the amount of deviation of the focus of the light beam with respect to the information recording layer of the optical disc 100. A signal is generated and sent to the drive control unit 13, and a reproduction RF signal is generated based on the received light signal and sent to an external device (not shown).
駆動制御部13は、トラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号に基づいてトラッキング制御信号及びフォーカス制御信号を生成し、これらを光ピックアップ20へ送出する。これに応じて光ピックアップ20は、トラッキング制御及びフォーカス制御を行い、光ビームの焦点を光ディスク100の所望のトラックに合致させる。 The drive control unit 13 generates a tracking control signal and a focus control signal based on the tracking error signal and the focus error signal, and sends them to the optical pickup 20. In response to this, the optical pickup 20 performs tracking control and focus control so that the focal point of the light beam coincides with a desired track of the optical disc 100.
システムコントローラ11は、再生RF信号を基にレーザパワー信号を生成して光ピックアップ20へ送出する。光ピックアップ20は、このレーザパワー信号を基にレーザパワー制御信号を生成することにより、発光させる光ビームの強度を制御し、再生に適した強度に合わせるようになされている。 The system controller 11 generates a laser power signal based on the reproduction RF signal and sends it to the optical pickup 20. The optical pickup 20 generates a laser power control signal based on this laser power signal, thereby controlling the intensity of the light beam to be emitted so as to match the intensity suitable for reproduction.
またシステムコントローラ11は、記録処理の際、光ディスク100の情報記録層にデータを記録する箇所を指定するためのアドレス情報と共に、データ書込命令を駆動制御部13へ送出する。 Further, the system controller 11 sends a data write command to the drive control unit 13 together with address information for designating a location for recording data on the information recording layer of the optical disc 100 during the recording process.
さらにシステムコントローラ11は、外部機器(図示せず)等から入力された書込データを光ピックアップ20へ送出する。また駆動制御部13は、アドレス情報に基づき光ピックアップ20の位置を制御する。 Further, the system controller 11 sends write data input from an external device (not shown) or the like to the optical pickup 20. The drive control unit 13 controls the position of the optical pickup 20 based on the address information.
これに応じて光ピックアップ20は、光ディスク100の情報記録層におけるアドレス情報に応じたトラックに光ビームの焦点を合わせ、データの記録に適した強度に調整された光ビームを照射することにより、書込データを当該光ディスク100に記録していく。 In response to this, the optical pickup 20 focuses the light beam on the track corresponding to the address information in the information recording layer of the optical disc 100, and irradiates the writing with the light beam adjusted to an intensity suitable for data recording. Embedded data is recorded on the optical disc 100.
このように光ディスク装置1は、光ピックアップ20から光ディスク100の情報記録層における所望のトラックに対して焦点を合わせた光ビームを照射することにより、データの記録及び再生を行い得るようになされている。 As described above, the optical disc apparatus 1 can record and reproduce data by irradiating a desired light beam on the desired recording track in the information recording layer of the optical disc 100 from the optical pickup 20. .
(1−2)光ピックアップの構成
図3及び図4は光ピックアップ20の構成を示している。なお図3は光ピックアップ20をY及びZ方向と直行するX方向からみたときの側面図、図4はY方向からみたときの上面図であり、便宜上、紙面に対して垂直方向に重なって配置されている一部の光学部品を省略して示している。
(1-2) Configuration of Optical Pickup FIGS. 3 and 4 show the configuration of the optical pickup 20. 3 is a side view of the optical pickup 20 viewed from the X direction orthogonal to the Y and Z directions, and FIG. 4 is a top view of the optical pickup 20 viewed from the Y direction. Some of the optical parts that are shown are omitted.
この光ピックアップ20(図3)は、例えば小型パッケージタイプのレーザダイオード21を有している。 The optical pickup 20 (FIG. 3) has, for example, a small package type laser diode 21.
レーザダイオード21は、システムコントローラ11(図2)から供給されるレーザパワー信号に応じて光ディスク100の情報記録層100a(XZ面)と平行なZ方向にレーザ光を発射し、光ビーム40としてコリメータレンズ22(図3)に入射する。コリメータレンズ22は、発散光でなる光ビーム40を平行光へ変換してビームスプリッタ23へ入射する。 The laser diode 21 emits laser light in the Z direction parallel to the information recording layer 100a (XZ plane) of the optical disc 100 in accordance with the laser power signal supplied from the system controller 11 (FIG. 2), and as a light beam 40, a collimator The light enters the lens 22 (FIG. 3). The collimator lens 22 converts the light beam 40 composed of divergent light into parallel light and enters the beam splitter 23.
ここで、レーザダイオード21がY方向に薄くなるように配置されているため、当該レーザダイオード21から発射される光ビーム40は、その発散角が光ディスク100と水平なX方向に小さく、光ディスク100と鉛直なY方向に大きい楕円状の光束を有することになる。 Here, since the laser diode 21 is disposed so as to be thin in the Y direction, the light beam 40 emitted from the laser diode 21 has a small divergence angle in the horizontal X direction with respect to the optical disc 100, and It has a large elliptical luminous flux in the vertical Y direction.
光ピックアップ20は、コリメータレンズ22の焦点距離を従来の光ピックアップ1におけるコリメータレンズ3より短く(例えば約3mmに)設定し、光ビーム40が大きく発散する前に、すなわち光ビーム40の上下方向の幅である光束縦幅Dv及び水平方向の幅である光束横幅Dhの双方が対物レンズ25へ入射されるときの光ビーム40の直径である最終光束径Dfよりも小さい状態で平行光へ変換することにより、光ビーム40の光束縦幅Dvが大きいために光路上の光学部品の厚みが大きくなってしまうことを防止し得、光ピックアップ20全体を薄型化し得るようになされている。 The optical pickup 20 sets the focal length of the collimator lens 22 to be shorter than the collimator lens 3 in the conventional optical pickup 1 (for example, about 3 mm), and before the light beam 40 diverges greatly, that is, in the vertical direction of the light beam 40. Both the vertical beam width Dv, which is the width, and the horizontal beam width Dh, which is the width in the horizontal direction, are converted into parallel light in a state that is smaller than the final beam diameter Df that is the diameter of the light beam 40 when entering the objective lens 25. As a result, it is possible to prevent an increase in the thickness of the optical component on the optical path due to the large luminous flux width Dv of the light beam 40, and to reduce the thickness of the entire optical pickup 20.
ビームスプリッタ23は、入射された光ビーム40を透過させ、立上プリズム30へ入射させる。立上プリズム30は、入射された光ビーム40の光束縦幅Dv及び光束横幅Dhを最終光束径Dfまで引き伸ばして当該光ビーム40を真円状(図4)に整形すると共に、光ビーム40を対物レンズ25に対して90°(垂直)に折り曲げて当該対物レンズ25(図3)へ入射する。 The beam splitter 23 transmits the incident light beam 40 and makes it incident on the rising prism 30. The rising prism 30 extends the light beam vertical width Dv and the light beam horizontal width Dh of the incident light beam 40 to the final light beam diameter Df, shapes the light beam 40 into a perfect circle (FIG. 4), and also changes the light beam 40. It is bent at 90 ° (perpendicular) with respect to the objective lens 25 and enters the objective lens 25 (FIG. 3).
このとき立上プリズム30は、最終光束径Dfでなる光ビームを1回のみの反射で90°折り曲げる従来の立上プリズム5(図1)とは異なり、入射される光ビーム40を複数回に渡って反射し、最終的に光ビーム40が入射されたときから90°折り曲げるため、最終光束径Dfまで引き伸ばされた光ビーム40をZ方向に進行させることがなく、立上プリズム30内における光ビーム40の高さを制限することができる。なお、この立上プリズム30の詳しい構成については後述する。 At this time, the rising prism 30 is different from the conventional rising prism 5 (FIG. 1) in which the light beam having the final light beam diameter Df is bent by 90 ° by one-time reflection, and the incident light beam 40 is multiple times. Since the light beam 40 is reflected and bent by 90 ° from when the light beam 40 is finally incident, the light beam 40 stretched to the final light beam diameter Df does not travel in the Z direction, and the light in the rising prism 30 The height of the beam 40 can be limited. The detailed configuration of the rising prism 30 will be described later.
そして対物レンズ25は、入射された光ビーム40を集光し、光ディスク100に対して照射する。 The objective lens 25 collects the incident light beam 40 and irradiates the optical disc 100 with it.
また対物レンズ25は、光ビーム40が光ディスク100で反射されてなる反射光ビーム50を受光し、立上プリズム30へ入射する。立上プリズム30は、入射された反射光ビーム50の光束を縮めて真円状から楕円(図4)へ変換し、ビームスプリッタ23へ入射させる。 The objective lens 25 receives a reflected light beam 50 formed by reflecting the light beam 40 on the optical disc 100 and enters the rising prism 30. The rising prism 30 contracts the incident reflected light beam 50 to convert it from a perfect circle to an ellipse (FIG. 4) and makes it incident on the beam splitter 23.
ビームスプリッタ23は、反射光ビーム50を反射し、90°折り曲げることにより、非点収差を付加するマルチレンズ27を介して当該反射光ビーム50をフォトディテクタ28へ入射させる。フォトディテクタ28は反射光ビーム50を光電変換して受光信号を生成し、信号処理部16(図2)に供給する。 The beam splitter 23 reflects the reflected light beam 50 and bends it by 90 ° so that the reflected light beam 50 is incident on the photodetector 28 via the multi-lens 27 that adds astigmatism. The photodetector 28 photoelectrically converts the reflected light beam 50 to generate a light reception signal and supplies it to the signal processing unit 16 (FIG. 2).
このように、光ピックアップ20では、レーザダイオード21によって発射された発散角がY方向(上下方向)に大きい光ビーム40を、最終光束径Dfまで拡大される前にコリメータレンズ22によって平行光に変換することにより、当該光ビーム40の光束縦幅Dvを小さく留める。そして光ピックアップ20では、光ビーム40の光束縦幅Dvを対物レンズ25の前段となる立上プリズム30によって最終光束径Dfまで引き伸ばすと同時に、光ビーム40を当該立上プリズム30内で複数回反射させることにより、Z方向の光ビーム40を上方向(Y方向)へ偏向させる。これにより、光ピックアップ20は、最終光束径Dfとなった光ビーム40を一度もZ方向に進行させることなく、光ビーム40の光束上端を光ピックアップ20の光路全体に渡って低く位置させることができるため、光ピックアップ20を薄型化することができる。 Thus, in the optical pickup 20, the light beam 40 having a large divergence angle emitted by the laser diode 21 in the Y direction (vertical direction) is converted into parallel light by the collimator lens 22 before being expanded to the final light beam diameter Df. By doing so, the light beam vertical width Dv of the light beam 40 is kept small. In the optical pickup 20, the vertical beam width Dv of the light beam 40 is extended to the final beam diameter Df by the rising prism 30 that is the front stage of the objective lens 25, and at the same time, the light beam 40 is reflected in the rising prism 30 a plurality of times. By doing so, the light beam 40 in the Z direction is deflected upward (Y direction). Thus, the optical pickup 20 can position the upper end of the light beam 40 at a low position over the entire optical path of the optical pickup 20 without causing the light beam 40 having the final light beam diameter Df to travel in the Z direction. Therefore, the optical pickup 20 can be thinned.
(1−3)立上プリズムの構成
次に、上述した立上プリズム30について説明する。図3及び図4に示すように、立上プリズム30は、入射自由曲面30Aから光ビーム40を入射すると、第1自由曲面30B、反射透過面30Cの反射領域30Ca、第2自由曲面30Dの順で当該光ビーム40を反射させた後、当該光ビーム40を反射透過面30Cの出射領域30Cbによって透過させることにより、上方に位置する対物レンズ25へ向けて当該光ビーム40を出射する。
(1-3) Configuration of Rising Prism Next, the above-described rising prism 30 will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, when the rising prism 30 receives the light beam 40 from the incident free curved surface 30A, the first free curved surface 30B, the reflective region 30Ca of the reflective / transmissive surface 30C, and the second free curved surface 30D are arranged in this order. After the light beam 40 is reflected, the light beam 40 is transmitted toward the objective lens 25 located above by transmitting the light beam 40 through the emission region 30Cb of the reflection / transmission surface 30C.
立上プリズム30は、その光路上に有する4つの面(入射自由曲面30A、第1自由曲面30B、反射透過面30C及び第2自由曲面30D)のうち、入射自由曲面30A、第1自由曲面30B及び第2自由曲面30Dは例えば図5に示すように、回転対称性がなく例えば双3次曲線、クーンズ曲線、ベジエ曲線などの数式で表現される、いわゆる自由曲面として形成されている。また立上プリズム30では、反射領域30Ca及び出射領域30Cbの一部が重複しており、反射透過面30Cを平坦な面として形成することにより、収差などを発生させないようになされている。 The rising prism 30 has an incident free curved surface 30A and a first free curved surface 30B among four surfaces (incident free curved surface 30A, first free curved surface 30B, reflection / transmission surface 30C, and second free curved surface 30D) on the optical path. For example, as shown in FIG. 5, the second free-form surface 30D is formed as a so-called free-form surface that has no rotational symmetry and is expressed by a mathematical expression such as a bicubic curve, a Coons curve, or a Bezier curve. Further, in the rising prism 30, a part of the reflection area 30Ca and the emission area 30Cb are overlapped, and the reflection / transmission surface 30C is formed as a flat surface so as not to generate aberration.
この立上プリズム30は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの各種プラスティックやガラスなどによって形成されており、例えば射出成型や研磨などの方法によって形成される。 The rising prism 30 is made of, for example, various plastics such as acrylic resin or polycarbonate resin, glass, or the like, and is formed by a method such as injection molding or polishing.
従って立上プリズム30は、光ビーム40を入射自由曲面30Aの略中心で入射し、かつ上面30の出射領域30Cbが対物レンズ25と対向するように、当該対物レンズ29の下に配置される。 Accordingly, the rising prism 30 is disposed below the objective lens 29 so that the light beam 40 is incident at substantially the center of the incident free curved surface 30 </ b> A and the emission region 30 </ b> Cb of the upper surface 30 faces the objective lens 25.
立上プリズム30は、これらの自由曲面の曲率を適宜組み合わせることにより、上述したように光ビーム40の光束縦幅Dv及び光束横幅Dhを最終光束径Dfに引き伸ばすようになされている。 The rising prism 30 is configured to extend the light beam vertical width Dv and the light beam horizontal width Dh of the light beam 40 to the final light beam diameter Df by appropriately combining the curvatures of these free-form surfaces as described above.
ここで図6に示すようにレーザダイオード21は、XZ平面に平行になるように配置された活性層21AからY方向(θ//方向)に小さく、X方向(θ⊥方向)に大きい楕円状の光ビーム40を出射する。 Here, as shown in FIG. 6, the laser diode 21 has an elliptical shape that is small in the Y direction (θ // direction) and large in the X direction (θ ⊥ direction) from the active layer 21A arranged so as to be parallel to the XZ plane. The light beam 40 is emitted.
このとき図7に示すように、光ビーム40のθ⊥方向においてビームウエストBWθ⊥(図7(A))の位置がレーザダイオード21のLD端面21Bと一致するのに対し、θ//方向におけるビームウエストBDθ//(図7(B))の位置はレーザダイオード21の内部、LD端面21BよりもΔZ(例えば6[μm])だけZ(−)方向側に位置することになり、このΔZだけ非点隔差を発生させることになる。 7 this time, in the theta ⊥ direction of the light beam 40 while the position of the beam waist BWθ ⊥ (7 (A)) coincides with the LD end surface 21B of the laser diode 21, in the theta // direction position of the beam waist BDθ // (FIG 7 (B)) inside the laser diode 21, [Delta] Z than LD end surface 21B (e.g. 6 [μm]) by Z (-) will be located in the direction side, the [Delta] Z Only an astigmatic difference will be generated.
そこで本実施の形態においては、立上プリズム30が光ビーム40に非点収差を発生させることにより、光ビーム40に生じる非点隔差を相殺して補正するように、上述した3つの自由曲面の曲率が選定されている。 Therefore, in the present embodiment, the rising prism 30 generates astigmatism in the light beam 40, thereby canceling and correcting the astigmatic difference generated in the light beam 40. Curvature is selected.
図8に、立上プリズム30によって発生する非点収差を確認するための実験の様子を示している。図8では立上プリズム30に対して、非点隔差のない光ビーム45を光ピックアップ20(図3)とは反対となる出射側から平行光でなる光ビーム45を入射し、光ピックアップ20と同一位置に配置されたコリメータレンズ22を介してフォトディテクタ46で受光している。 FIG. 8 shows a state of an experiment for confirming astigmatism generated by the rising prism 30. In FIG. 8, a light beam 45 having no astigmatism is incident on the rising prism 30 from the emission side opposite to the optical pickup 20 (FIG. 3). Light is received by the photodetector 46 through the collimator lens 22 arranged at the same position.
このときフォトディテクタ46で受光されるスポットの形状を図9(B)に示している。また図9(A)には、従来の立上プリズム(図1)について同様にして得られたスポットの形状を示している。 At this time, the shape of the spot received by the photodetector 46 is shown in FIG. FIG. 9A shows the spot shape obtained in the same manner for the conventional upright prism (FIG. 1).
図9(A)に示すように、従来の立上プリズム5では、非点隔差の補正について何ら考慮されていないため、非点収差を発生させることはなく、フォトディテクタ46が焦点位置Zpに合致する場合に点となり、当該焦点位置ZpからZ(±)方向にそれぞれ3[μm]ずれた場合にスポットが大きくなる。 As shown in FIG. 9A, the conventional rising prism 5 does not consider any correction for astigmatism, so astigmatism is not generated and the photodetector 46 matches the focal position Zp. The spot becomes large when the focal point position Zp is shifted by 3 [μm] in the Z (±) direction.
これに対して図9(B)に示すように、立上プリズム30は、光ビーム45に非点収差を発生させることにより、基準となる焦点位置ZpからZ(−)方向に3[μm]ずれた位置でθ⊥方向に焦点を結び、焦点位置ZpからZ(+)方向に3[μm]ずれた位置でθ//方向に焦点を結ぶ。 On the other hand, as shown in FIG. 9B, the rising prism 30 generates astigmatism in the light beam 45, thereby 3 [μm] in the Z (−) direction from the reference focal position Zp. The focus is set in the θ 結 び direction at the shifted position, and the focus is set in the θ // direction at a position shifted by 3 [μm] in the Z (+) direction from the focus position Zp.
すなわち立上プリズム30は、光ピックアップ20において入射自由曲面30Aから入射される光ビーム40に対して、3つの自由曲面によって非点隔差と同じ6[μm]だけ当該非点隔差と反対方向に非点収差を発生させることにより、非点隔差を有する光ビーム40が入射された場合に、この非点隔差を非点収差によって相殺して当該非点隔差を補正し得るようになされている。 That is, the rising prism 30 is non-directional in the opposite direction to the astigmatic difference by 6 [μm], which is the same as the astigmatic difference, by the three free curved surfaces with respect to the light beam 40 incident from the incident free curved surface 30A in the optical pickup 20. By generating astigmatism, when the light beam 40 having astigmatism is incident, this astigmatism can be canceled by astigmatism to correct the astigmatism.
具体的に立上プリズム30(図3)は、入射自由曲面30Aによってビームスプリッタ23を介して入射される当該光ビーム40を透過させる。この入射自由曲面30Aは、光ビーム40に対する入射角度が10°〜40°に設定されており、光ビーム40を第1自由曲面30Bへ向けて下向きに屈折させると共に、光ビーム40の光束縦幅Dv及び光束横幅Dhを引き伸ばす。さらに入射自由曲面30Aは、入射前に平行光であった光ビーム40を発散光に変換する。 Specifically, the rising prism 30 (FIG. 3) transmits the light beam 40 incident through the beam splitter 23 by the incident free curved surface 30A. In this incident free-form surface 30A, the incident angle with respect to the light beam 40 is set to 10 ° to 40 °, and the light beam 40 is refracted downward toward the first free-form surface 30B and the light beam 40 has a vertical beam width. Dv and the light beam lateral width Dh are stretched. Further, the incident free-form surface 30A converts the light beam 40, which was parallel light before incidence, into divergent light.
第1自由曲面30Bは、光ビーム40を反射透過面30Cの反射領域30Ca(図4)へ向けて上向きに反射する。このとき第1自由曲面30B(図3)は、一旦下向きに屈折されることにより光束全体が低い位置へ移動した光ビーム40を、入射前の光ビーム40の下端よりも低い位置まで下げた状態で反射すると共に、当該光ビーム40が第2自由曲面30Dに到達するときに光束縦幅Dv及び光束横幅Dhが最終光束径Dfになるように当該光ビーム40の発散角を調整する。 The first free-form surface 30B reflects the light beam 40 upward toward the reflection region 30Ca (FIG. 4) of the reflection / transmission surface 30C. At this time, the first free-form curved surface 30B (FIG. 3) is in a state in which the light beam 40, which has been once refracted downward and moved to a position where the entire light beam has been lowered, is lowered to a position lower than the lower end of the light beam 40 before incidence. The divergence angle of the light beam 40 is adjusted so that the light beam vertical width Dv and the light beam horizontal width Dh become the final light beam diameter Df when the light beam 40 reaches the second free-form surface 30D.
反射領域30Caは、第1自由曲面30Bによって反射された光ビーム40の入射角が臨界角以上であるため、この光ビーム40を第2自由曲面30Dへ向けて下向きに反射する。 Since the incident angle of the light beam 40 reflected by the first free curved surface 30B is greater than or equal to the critical angle, the reflecting region 30Ca reflects the light beam 40 downward toward the second free curved surface 30D.
第2自由曲面30Dは、当該光ビーム40を対物レンズ25に対して垂直になるように反射透過面30Cの出射領域30Cbへ向けて反射すると共に、反射領域30Caによって反射された発散光でなる光ビーム40の発散角をゼロに調整することにより、当該光ビーム40を平行光に変換する。このとき第2自由曲面30Dは、第1自由曲面30Bによる当該光ビーム40の発散角の調整により、当該光ビーム40の光束縦幅Dv及び光束横幅Dhを最終光束径Dfにすることができる。 The second free-form surface 30D reflects the light beam 40 toward the emission region 30Cb of the reflection / transmission surface 30C so as to be perpendicular to the objective lens 25, and is light that is divergent light reflected by the reflection region 30Ca. The light beam 40 is converted into parallel light by adjusting the divergence angle of the beam 40 to zero. At this time, the second free-form curved surface 30D can set the light beam vertical width Dv and the light beam lateral width Dh of the light beam 40 to the final light beam diameter Df by adjusting the divergence angle of the light beam 40 by the first free-form curved surface 30B.
また3つの自由曲面(入射自由曲面30A、第1自由曲面30B及び第2自由曲面30D)は、当該3つの自由曲面の曲率の組み合わせに応じて非点収差を発生させることにより、レーザダイオード21によって発生する非点隔差を補正する。 The three free-form surfaces (incidence free-form surface 30A, first free-form surface 30B, and second free-form surface 30D) are generated by the laser diode 21 by generating astigmatism according to the combination of the curvatures of the three free-form surfaces. Correct the astigmatic difference that occurs.
出射領域30Cbは、第2自由曲面30Dによって反射された光ビーム40の入射角が臨界角未満であるため、当該光ビーム40を透過させ、立上プリズム30から光ビーム40を出射する。 Since the incident angle of the light beam 40 reflected by the second free-form surface 30D is less than the critical angle, the emission region 30Cb transmits the light beam 40 and emits the light beam 40 from the rising prism 30.
この結果立上プリズム30は、入射時の光束縦幅Tvによって決定される立上プリズム30の厚みTd(図3)を小さくすることができるため、ワーキングディスタンスTaと、対物レンズ25の厚みTbと、当該対物レンズ25のフォーカス方向の駆動範囲として確保される当該対物レンズ25と立上プリズム30との間隔であるレンズ/プリズム間隔Tcとの和で表される対物レンズ近傍の厚みTtを小さくすることができ、当該対物レンズ近傍の厚みTtによって決定される光ピックアップ20全体の厚みを小さくし得るようになされている。 As a result, since the rising prism 30 can reduce the thickness Td (FIG. 3) of the rising prism 30 determined by the vertical beam width Tv at the time of incidence, the working distance Ta and the thickness Tb of the objective lens 25 can be reduced. The thickness Tt in the vicinity of the objective lens represented by the sum of the lens / prism interval Tc, which is the interval between the objective lens 25 and the rising prism 30, which is secured as a driving range in the focus direction of the objective lens 25, is reduced. The entire thickness of the optical pickup 20 determined by the thickness Tt in the vicinity of the objective lens can be reduced.
例えば立上プリズム30は、その厚みTdを従来の立上プリズム5(図1)の約1/2にすることができるため、例えば開口率NAが約0.65でなるDVD(Digital Versatile Disc)方式の光ピックアップに本発明を適用した場合、対物レンズ近傍の厚みTtによって決定される光ピックアップ20の厚みを従来の光ピックアップ1の約70%にまで薄型化することができる。 For example, since the thickness Td of the rising prism 30 can be reduced to about half that of the conventional rising prism 5 (FIG. 1), for example, a DVD (Digital Versatile Disc) having an aperture ratio NA of about 0.65. When the present invention is applied to the optical pickup of the system, the thickness of the optical pickup 20 determined by the thickness Tt in the vicinity of the objective lens can be reduced to about 70% of the conventional optical pickup 1.
このように立上プリズム30では、光ビーム40を90°偏向させるのに立上プリズム30内で複数回に渡って反射させることにより、立上プリズム30内において最終光束径Tdでなる光ビーム40をZ方向に進行させずに済み、光ピックアップ20を薄型化することができる。 As described above, in the rising prism 30, the light beam 40 having the final light beam diameter Td in the rising prism 30 is reflected in the rising prism 30 a plurality of times in order to deflect the light beam 40 by 90 °. Thus, the optical pickup 20 can be made thinner.
また立上プリズム30では、上述したように3つの自由曲面を用いることにより、90°偏向させるための立上プリズム30内の光路を利用して、入射自由曲面30Aによって平行光として入射される光ビーム40を発散光に変換し、光ビーム40の光束縦幅Dv及び光束横幅Dhの両方を同時に最終光束径Dfまで引き伸ばすと共に、非点隔差をも補正する。 Further, in the rising prism 30, by using three free curved surfaces as described above, light that is incident as parallel light by the incident free curved surface 30A using the optical path in the rising prism 30 for deflecting by 90 °. The beam 40 is converted into divergent light, and both the light beam vertical width Dv and the light beam horizontal width Dh of the light beam 40 are simultaneously extended to the final light beam diameter Df, and the astigmatic difference is also corrected.
これにより立上プリズム30は、光ビーム40の光束を引き伸ばすためのビームエキスパンダーや、非点隔差を補正するための光学素子を省略させて光ピックアップ20における部品点数を減少することができるため、光ピックアップ20を小型化することが可能となる。 As a result, the rising prism 30 can reduce the number of components in the optical pickup 20 by omitting the beam expander for expanding the light beam of the light beam 40 and the optical element for correcting the astigmatic difference. The pickup 20 can be downsized.
(1−4)動作及び効果
以上の構成において、光ピックアップ20は、立上プリズム30によって対物レンズ25に入射されるときの光ビーム40の光束径である最終光束径Dfよりも小さい光束径(光束縦幅Dv及び光束横幅Dh)で入射された光ビーム40を、立上プリズム30内の一部において発散光として進行させて引き伸ばし、複数の自由曲面によって入射された光ビーム40の発散角を調整して入射された光ビームの光束縦幅Dv及び光束横幅Dhを最終光束径Dfに調整すると共に入射された光ビーム40を平行光として出射することにより、対物レンズ25に入射する際の光ビーム40の入射条件に合わせて光ビーム40を出射するようにした。
(1-4) Operation and Effect In the above configuration, the optical pickup 20 has a light beam diameter smaller than the final light beam diameter Df that is the light beam diameter of the light beam 40 when it enters the objective lens 25 by the rising prism 30 ( The light beam 40 incident with the vertical beam width Dv and the horizontal beam width Dh) is extended as a divergent light in a part of the rising prism 30, and the divergence angle of the light beam 40 incident by a plurality of free-form surfaces is increased. Light at the time of entering the objective lens 25 by adjusting the light beam vertical width Dv and light beam horizontal width Dh of the adjusted light beam to the final light beam diameter Df and emitting the incident light beam 40 as parallel light. The light beam 40 is emitted according to the incident condition of the beam 40.
これにより光ピックアップ20は、立上プリズム30に対して最終光束径Dfよりも小さい光束縦幅Dv及び光束横幅Dhでなる光ビーム40を入射すれば所望の最終光束径Dfを得ることができるので、光ピックアップ20における光路上の光学部品を小型化して光ピックアップ20全体を小型化することができる。 As a result, the optical pickup 20 can obtain a desired final light beam diameter Df if a light beam 40 having a light beam vertical width Dv and a light beam horizontal width Dh smaller than the final light beam diameter Df is incident on the rising prism 30. The optical components on the optical path in the optical pickup 20 can be reduced in size, and the entire optical pickup 20 can be reduced in size.
また光ピックアップ20は、立上プリズム30によって楕円状の光束を有する光ビーム40が入射され、当該入射された光ビーム40の光束を真円状かつ最終光束径Dfにして出射することにより、光ビーム40の光束の形状を調整することができるため、光ビーム40を真円状に整形するビームシェイパーなどの光学部品を省略できるため、光ピックアップ20を小型化することができる。 Further, the optical pickup 20 receives the light beam 40 having an elliptical light beam by the rising prism 30 and emits the light beam of the incident light beam 40 with a perfect circular shape and a final light beam diameter Df. Since the shape of the light flux of the beam 40 can be adjusted, an optical component such as a beam shaper that shapes the light beam 40 into a perfect circle can be omitted, and the optical pickup 20 can be downsized.
立上プリズム30は、複数の自由曲面として、光ビーム40を反射する第1の自由曲面30Bと、対物レンズ25に対して垂直になるよう光ビーム40を反射する第2の自由曲面30Dとを有し、第1の自由曲面30Bによって光ビーム40の発散角を調整して反射し、当該反射した光ビーム40を平坦な反射面である反射透過面30Cの反射領域30Caによって反射してから、当該反射した光ビーム40を第2の自由曲面30Dによって反射する際に当該反射した光ビーム40を平行光に変換することにより、第1の自由曲面30Bから第2の自由曲面30Dまでの光路長を確保する。 The rising prism 30 includes, as a plurality of free-form surfaces, a first free-form surface 30B that reflects the light beam 40 and a second free-form surface 30D that reflects the light beam 40 so as to be perpendicular to the objective lens 25. And the first free-form curved surface 30B reflects the light beam 40 by adjusting the divergence angle, and the reflected light beam 40 is reflected by the reflection region 30Ca of the reflection / transmission surface 30C, which is a flat reflection surface. When the reflected light beam 40 is reflected by the second free-form surface 30D, the reflected light beam 40 is converted into parallel light, so that the optical path length from the first free-form surface 30B to the second free-form surface 30D. Secure.
これにより立上プリズム30は、第1の自由曲面30Bから第2の自由曲面30Dまでの光路長を利用して、光ビーム40の発散角を小さく調整するだけで光ビーム40の光束縦幅Dv及び光束横幅Dhを十分に引き伸ばすことができる。 As a result, the rising prism 30 uses the optical path length from the first free-form surface 30B to the second free-form surface 30D, and only adjusts the divergence angle of the light beam 40 so that the vertical beam width Dv of the light beam 40 is reduced. In addition, the light beam lateral width Dh can be sufficiently extended.
このとき立上プリズム30は、第1の自由曲面30Bが光ビーム40を発散させる負のパワーを有し、第2の自由曲面30Dが光ビームを集光させる正のパワーを有することにより、第1の自由曲面30Bから第2の自由曲面30Dまでの光路長を利用して光ビーム40の光束縦幅Dv及び光束横幅Dhを十分に引き伸ばすと共に、非点隔差や収差を自由に補正することができる。 At this time, the rising prism 30 has a first free curved surface 30B having a negative power for diverging the light beam 40 and a second free curved surface 30D having a positive power for condensing the light beam. Using the optical path length from the first free-form surface 30B to the second free-form surface 30D, the light beam vertical width Dv and the light beam horizontal width Dh of the light beam 40 can be sufficiently extended, and astigmatism and aberration can be corrected freely. it can.
さらに立上プリズム30は、立上プリズム30内で1度目及び3度目に光ビーム40を反射し、立上プリズム30の下側面を構成する第1自由曲面30B及び第2自由曲面30Dを自由曲面としたことにより、立上プリズム30の上面側を構成する透過反射面30Cを平坦に形成することができ、立上プリズム30の上面側及び下面側の両方に自由曲面を形成する場合と比較して、その製造工程を簡略化することができる。 Further, the rising prism 30 reflects the light beam 40 first and third times within the rising prism 30, and forms a first free curved surface 30 </ b> B and a second free curved surface 30 </ b> D constituting the lower surface of the rising prism 30 as a free curved surface. Thus, the transmission / reflection surface 30C constituting the upper surface side of the rising prism 30 can be formed flat, compared with the case where free curved surfaces are formed on both the upper surface side and the lower surface side of the rising prism 30. Thus, the manufacturing process can be simplified.
また光ピックアップ20は、第1自由曲面30B及び第2自由曲面30Dによって光ビーム40に非点収差を発生させて光源であるレーザダイオード21によって発生する非点隔差を補正することができるため、非点隔差を補正するための光学部品を省略することができ、光ピックアップ20を小型化することができる。 Further, the optical pickup 20 can correct the astigmatism generated by the laser diode 21 as the light source by generating astigmatism in the light beam 40 by the first free curved surface 30B and the second free curved surface 30D. Optical components for correcting the point difference can be omitted, and the optical pickup 20 can be downsized.
以上の構成によれば、光ピックアップ20では、発散光でなる光ビーム40を複数回に渡って立上プリズム30内で反射する際、従来の空気との屈折率差と角度変化によって光ビーム40の光束径を調整するビームエキスパンダーとは異なり、光ビーム40を発散させて光束径を引き伸ばし、自由曲面である第1自由曲面30B及び第2自由曲面30Dを用いて光ビーム40の光束径を調整することにより、XY平面におけるいずれの方向に対しても光ビーム40の光束径を自由に調整でき、入射時の光ビーム40の光束を小さく抑えて立上プリズム30を薄型化できると共に、光ビーム40の光束形状を整形するための光学部品を省略することができ、かくして小型化し得る光ピックアップ及び当該光ピックアップを用いた光ディスク装置を実現することができる。 According to the above configuration, in the optical pickup 20, when the diverging light beam 40 is reflected in the rising prism 30 a plurality of times, the light beam 40 is caused by the refractive index difference and the angle change from the conventional air. Unlike the beam expander that adjusts the light beam diameter, the light beam 40 is diverged to expand the light beam diameter, and the light beam diameter of the light beam 40 is adjusted using the first free curved surface 30B and the second free curved surface 30D that are free curved surfaces. By doing so, the beam diameter of the light beam 40 can be freely adjusted in any direction on the XY plane, and the rising prism 30 can be made thin by suppressing the beam of the light beam 40 at the time of incidence, and the light beam can be reduced in thickness. An optical pickup capable of omitting an optical component for shaping the light beam shape of 40 and thus miniaturizing, and an optical disk apparatus using the optical pickup It can be realized.
(2)第2の実施の形態
(2−1)光ピックアップの構成
第2の実施の形態では、図3及び図4との対応部分に同一符号を付した図10(A)に示すように、光ピックアップ120が第1の実施の形態における光ピックアップ20と一部異なる構成を有している。この光ピックアップ120では、立上プリズム30の代わりに、発散光を平行光に変換するコリメータレンズ機能を有する自由曲面プリズム31を有している点が相違する。なお光ディスク装置10としての構成は図2と同様のため、説明を省略する。
(2) Second Embodiment (2-1) Configuration of Optical Pickup In the second embodiment, as shown in FIG. 10 (A), the same reference numerals are given to the corresponding parts to FIG. 3 and FIG. The optical pickup 120 has a configuration partially different from the optical pickup 20 in the first embodiment. This optical pickup 120 is different in that it has a free-form curved surface prism 31 having a collimator lens function for converting divergent light into parallel light instead of the rising prism 30. The configuration of the optical disc apparatus 10 is the same as that shown in FIG.
この光ピックアップ120では、下面に偏光面32Aを有するマイクロプリズム32が自由曲面プリズム31の平坦な上面31Aに貼り合わされると共に、当該マイクロプリズム32の上面にフォトディテクタ28が貼り合わされて一体化されている。 In this optical pickup 120, a microprism 32 having a polarization surface 32A on the lower surface is bonded to the flat upper surface 31A of the free-form surface prism 31, and a photodetector 28 is bonded to the upper surface of the microprism 32 and integrated. .
レーザダイオード21は、Z方向から約40°上向きに傾斜させて光ビーム40を出射し、発散光のまま自由曲面プリズム31に入射させる。 The laser diode 21 emits the light beam 40 with an inclination of about 40 ° upward from the Z direction, and enters the free-form surface prism 31 as divergent light.
自由曲面プリズム31は、入射面31Aから光ビーム40を入射させると、透過反射面30Cにおける透過反射領域31Cc、下側の第1自由曲面31B、反射領域31Ca(図示しないが、透過反射面30Cにおける中央部分から右側部分)、第2自由曲面31Dの順で当該光ビーム40を反射させた後、当該光ビーム40を透過反射面30Cの出射領域31Cb(図示しないが、透過反射面30Cにおける右側部分)によって透過させることにより、上方に位置する対物レンズ25へ向けて当該光ビーム40を出射する。 When the light beam 40 is incident from the incident surface 31A, the free-form surface prism 31 transmits and reflects the transmission / reflection region 31Cc on the transmission / reflection surface 30C, the lower first free-form surface 31B, and the reflection region 31Ca (not shown, but on the transmission / reflection surface 30C). After the light beam 40 is reflected in the order of the second free-form surface 31D from the center portion to the right side portion), the light beam 40 is reflected from the emission region 31Cb of the transmission / reflection surface 30C (not shown, but the right side portion of the transmission / reflection surface 30C). ), The light beam 40 is emitted toward the objective lens 25 positioned above.
自由曲面プリズム31は、2つの自由曲面(第1自由曲面31B及び第2自由曲面31D)を有しており、この2つの自由曲面における曲率の選定により、コリメータレンズ機能と、上述した非点隔差の補正機能を有するようになされている。 The free-form surface prism 31 has two free-form surfaces (a first free-form surface 31B and a second free-form surface 31D). By selecting the curvature of the two free-form surfaces, the collimator lens function and the above-described astigmatism difference are obtained. It is made to have a correction function.
これにより自由曲面プリズム31は、光ビーム40の光束縦幅Dv及び光束横幅Dhを最終光束径Dfにまで引き伸ばすと共に当該光ビーム40を平行光に変換し、光ビーム40を対物レンズ25に対して垂直になるように出射する。 Thereby, the free-form surface prism 31 extends the light beam vertical width Dv and the light beam horizontal width Dh of the light beam 40 to the final light beam diameter Df, converts the light beam 40 into parallel light, and converts the light beam 40 to the objective lens 25. The light is emitted so as to be vertical.
そして対物レンズ25は、入射された光ビーム40を集光し、光ディスク100に対して照射する。 The objective lens 25 collects the incident light beam 40 and irradiates the optical disc 100 with it.
また対物レンズ25は、光ビーム40が光ディスク100で反射されてなる反射光ビーム50を受光し、自由曲面プリズム31へ入射する。自由曲面プリズム31は、入射された反射光ビーム50の光束を縮め、マイクロプリズム32へ入射させる。 The objective lens 25 receives a reflected light beam 50 formed by reflecting the light beam 40 on the optical disc 100 and enters the free-form surface prism 31. The free-form surface prism 31 contracts the incident reflected light beam 50 so as to enter the microprism 32.
マイクロプリズム32は、偏光面32Aによって反射光ビーム50を透過させ、当該反射光ビーム50をフォトディテクタ28へ入射させる。フォトディテクタ28は反射光ビーム50を光電変換して受光信号を生成し、信号処理部16(図2)に供給する。 The microprism 32 transmits the reflected light beam 50 through the polarization plane 32 </ b> A and makes the reflected light beam 50 incident on the photodetector 28. The photodetector 28 photoelectrically converts the reflected light beam 50 to generate a light reception signal and supplies it to the signal processing unit 16 (FIG. 2).
なお図10(B)には、第1自由曲面31B及び第2自由曲面31Dの曲率を3次元的に示しており、第1自由曲面31B及び第2自由曲面31Dのサグ量が小さいことから、自由曲面プリズム31を簡易に製作できることが分かる。 In FIG. 10B, the curvatures of the first free curved surface 31B and the second free curved surface 31D are shown three-dimensionally, and the sag amount of the first free curved surface 31B and the second free curved surface 31D is small. It can be seen that the free-form surface prism 31 can be easily manufactured.
(2−2)動作及び効果
以上の構成において、光ピックアップ120は、立上プリズムとしての自由曲面プリズム31に入射された光ビーム40を第1自由曲面31Bへ向けて反射する平坦な第2の反射透過面である反射領域31Ccを有すると共に、マイクロプリズム32が反射領域31Ccに当接させて設けられ、自由曲面プリズム31及びマイクロプリズム32の界面に、光ビーム40を反射して反射光ビーム50を透過させる偏向膜である偏光面32Aを設けることにより、反射光ビーム50を当該反射光ビーム50の光量を検出するフォトディテクタ28に導くようにした。
(2-2) Operation and Effect In the above configuration, the optical pickup 120 is a flat second that reflects the light beam 40 incident on the free curved surface prism 31 as the rising prism toward the first free curved surface 31B. A reflection region 31Cc that is a reflection / transmission surface is provided, and a microprism 32 is provided in contact with the reflection region 31Cc. The light beam 40 is reflected on the interface between the free-form surface prism 31 and the microprism 32 to reflect the reflection light beam 50. By providing a polarizing surface 32A that is a deflection film that transmits the reflected light, the reflected light beam 50 is guided to the photodetector 28 that detects the amount of the reflected light beam 50.
これにより光ピックアップ120は、自由曲面プリズム31によって発散光でなる光ビーム40を最終的に平行光に変換して出射することができるため、コリメータレンズを省略することができ、光ピックアップ120を小型化することができる。 As a result, the optical pickup 120 can finally convert the light beam 40, which is divergent light, into parallel light by the free-form curved prism 31, and can emit the parallel light. Therefore, the collimator lens can be omitted, and the optical pickup 120 can be reduced in size. Can be
また光ピックアップ120は、ビームスプリッタ23(図3)の代わりとして、反射領域31Ccに当該ビームスプリッタ23よりも小さなマイクロプリズム32(図10)に当接させることにより、その上方に対物レンズ25が配置されない反射透過領域31Ccにおいて対物レンズ近傍の厚みTtを確保するためのデッドスペースとなるY方向にマイクロプリズム32を配置することができ、ビームスプリッタ23を用いる場合と比較して光ピックアップ120を小型化することができる。 Further, in place of the beam splitter 23 (FIG. 3), the optical pickup 120 is brought into contact with the microprism 32 (FIG. 10) smaller than the beam splitter 23 in the reflection region 31Cc, so that the objective lens 25 is disposed above the reflective area 31Cc. The microprism 32 can be arranged in the Y direction which becomes a dead space for securing the thickness Tt in the vicinity of the objective lens in the reflection / transmission region 31Cc which is not performed, and the optical pickup 120 can be downsized as compared with the case where the beam splitter 23 is used. can do.
以上の構成によれば、光ピックアップ120は、レーザダイオード21から出射された発散光でなる光ビーム40をそのまま入射することにより、平行光を発散光に変換する必要がないため入射面31Aを平坦な面として形成でき、入射面31Aを自由曲面として形成する場合と比して自由曲面プリズム31の製作工程を容易にすることができると共に、光ビーム40を反射させる反射領域31CcにPBS膜を有するマイクロプリズム32を一体的に設けて反射光ビーム50をフォトディテクタ28に導くことにより、光ピックアップ120の光学部品の点数を減少させることができ、かくして小型化し得る光ピックアップ及び当該光ピックアップを用いた光ディスク装置を実現できる。 According to the above configuration, the optical pickup 120 does not need to convert the parallel light into the divergent light by directly entering the light beam 40 that is the divergent light emitted from the laser diode 21, so that the incident surface 31A is flattened. Compared to the case where the incident surface 31A is formed as a free-form surface, the manufacturing process of the free-form surface prism 31 can be facilitated, and the reflection region 31Cc that reflects the light beam 40 has a PBS film. By providing the microprism 32 integrally and guiding the reflected light beam 50 to the photodetector 28, the number of optical components of the optical pickup 120 can be reduced, and thus an optical pickup that can be reduced in size and an optical disk using the optical pickup. A device can be realized.
(3)他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、図3及び図10に示す光ピックアップ20又は光ピックアップ120に自由曲面を有する立上プリズム30又は自由曲面プリズム31を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図11に示すような構成でなる光ピックアップ130に自由曲面プリズム33を用いるようにしても良い。
(3) Other Embodiments In the above-described embodiment, the rising prism 30 or the free curved prism 31 having a free curved surface is used for the optical pickup 20 or the optical pickup 120 shown in FIGS. Although the case has been described, the present invention is not limited to this. For example, the free-form surface prism 33 may be used in the optical pickup 130 having the configuration shown in FIG.
この場合、光ピックアップ130は、光ピックアップ20と同様にビームスプリッタ23を用いて反射光ビーム50をフォトディテクタ28に導く一方、自由曲面プリズム33が自由曲面プリズム31(図10)と同様にコリメータ機能を有するようにする。 In this case, the optical pickup 130 uses the beam splitter 23 to guide the reflected light beam 50 to the photodetector 28 as in the optical pickup 20, while the free-form surface prism 33 performs the collimator function in the same manner as the free-form surface prism 31 (FIG. 10). To have.
また上述の第2の実施の形態においては、レーザダイオード21がY方向及びZ方向に対してそれぞれ傾斜した状態で光ビーム40を出射するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、レーザダイオード21が光ディスク100に対して水平なZ方向に光ビーム40を出射するようにしても良い。 Further, in the above-described second embodiment, the case where the laser beam 21 emits the light beam 40 while being inclined with respect to the Y direction and the Z direction has been described, but the present invention is not limited thereto. Instead, the laser diode 21 may emit the light beam 40 in the Z direction horizontal to the optical disc 100.
さらに上述の実施の形態においては、立上プリズム30及び自由曲面プリズム31がレーザダイオード21による非点隔差を補正するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必ずしも非点隔差を補正しなくても良い。 Further, in the above-described embodiment, the case where the rising prism 30 and the free-form surface prism 31 correct the astigmatism due to the laser diode 21 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the astigmatism is not necessarily limited. Need not be corrected.
さらに上述の実施の形態においては、光ビーム40が対物レンズ25に入射される際の入射条件となる最終光束径Df及び平行光の状態になるように立上プリズム30が光ビーム40を出射するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば入射条件として、光ビーム40が所定の収差を有する状態や、所定の収束状態になるように立上プリズム30が光ビーム40を出射するようにしても良い。 Furthermore, in the above-described embodiment, the rising prism 30 emits the light beam 40 so that the final light beam diameter Df, which is an incident condition when the light beam 40 is incident on the objective lens 25, and a parallel light state are obtained. Although the present invention is described above, the present invention is not limited to this. For example, as an incident condition, the rising prism 30 is placed in the light beam 40 so that the light beam 40 has a predetermined aberration or a predetermined convergence state. May be emitted.
さらに上述の実施の形態においては、立上プリズムとしての立上プリズム30と、対物レンズとしての対物レンズ25とによって光ピックアップとしての光ピックアップ20を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる立上プリズムと、対物レンズとによって本発明の光ピックアップを構成するようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, the case where the optical pickup 20 as the optical pickup is configured by the rising prism 30 as the rising prism and the objective lens 25 as the objective lens has been described. However, the optical pickup according to the present invention may be configured by a rising prism having various configurations and an objective lens.
さらに上述の実施の形態においては、立上プリズムとしての立上プリズム30と、対物レンズとしての対物レンズ25とによって光ディスク装置としての光ディスク装置10を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる立上プリズムと、対物レンズとによって本発明の光ディスク装置を構成するようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, the case where the optical disk apparatus 10 as the optical disk apparatus is configured by the rising prism 30 as the rising prism and the objective lens 25 as the objective lens has been described. However, the present invention is not limited to this, and the optical disk device of the present invention may be configured by a rising prism having various other configurations and an objective lens.
本発明の光ピックアップ及び光ディスク装置は、例えば種々の方式に対応する各種光ディスク装置に利用することができる。 The optical pickup and the optical disk apparatus of the present invention can be used for various optical disk apparatuses corresponding to various systems, for example.
10……光ディスク装置、20……光ピックアップ、21……レーザダイオード、22……コリメータレンズ、25……対物レンズ、30……立上プリズム、30A……入射面、30B……第1自由曲面、30C……反射透過面、30Ca……反射領域、30Cb……出射領域、30Cc……反射透過領域、Dv……光束縦幅、Dh……光束横幅、Df……最終光束径、31、33……自由曲面プリズム、32……マイクロプリズム、32A……PBS面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optical disk apparatus, 20 ... Optical pick-up, 21 ... Laser diode, 22 ... Collimator lens, 25 ... Objective lens, 30 ... Rising prism, 30A ... Incident surface, 30B ... First free-form surface , 30C... Reflection / transmission surface, 30Ca... Reflection region, 30Cb... Output region, 30Cc... Reflection / transmission region, Dv. …… Free-form surface prism, 32 …… Micro prism, 32A …… PBS surface.
Claims (11)
上記光ビームを複数回に渡って反射させることにより、上記対物レンズに対して垂直になるよう上記光ビームを立ち上げて出射する立上プリズムと、
上記立上プリズムから出射された上記光ビームを集光して上記光ディスクに照射する対物レンズと
を具え、
上記立上プリズムは、
上記対物レンズに入射されるときの上記光ビームの光束径である最終光束径よりも小さい光束径で入射された上記光ビームを、上記立上プリズム内の一部において発散光として進行させて引き伸ばし、複数の自由曲面によって上記入射された光ビームの発散角を調整することにより、上記対物レンズに入射する際に要求される入射条件に合う光ビームを出射する
ことを特徴とする光ピックアップ。 In the optical pickup that irradiates the optical disk with the light beam emitted from the light source through the objective lens,
A rising prism that raises and emits the light beam so as to be perpendicular to the objective lens by reflecting the light beam a plurality of times;
An objective lens for condensing the light beam emitted from the rising prism and irradiating the optical disc,
The rising prism is
The light beam incident with a light beam diameter smaller than the final light beam diameter, which is the light beam diameter of the light beam when entering the objective lens, is advanced and diverged in a part of the rising prism. An optical pickup that emits a light beam that meets an incident condition required when entering the objective lens by adjusting a divergence angle of the incident light beam by a plurality of free-form surfaces.
楕円状の光束を有する上記光ビームが入射され、当該入射された光ビームの光束を真円状かつ上記最終光束径にして出射する
ことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。 The rising prism is
2. The optical pickup according to claim 1, wherein the light beam having an elliptical light beam is incident, and the light beam of the incident light beam is emitted with a perfect circle shape and the final light beam diameter.
上記光ビームに非点収差を発生させることにより、上記光源によって発生する非点隔差を補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。 The plurality of free-form surfaces are
The optical pickup according to claim 1, wherein astigmatism generated by the light source is corrected by generating astigmatism in the light beam.
上記複数の自由曲面として、上記光ビームを反射する第1の自由曲面と、上記対物レンズに対して垂直になるよう上記光ビームを反射する第2の自由曲面とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。 The rising prism is
The plurality of free-form surfaces include a first free-form surface that reflects the light beam and a second free-form surface that reflects the light beam so as to be perpendicular to the objective lens. Item 4. The optical pickup according to Item 1.
上記第1の自由曲面によって上記光ビームの発散角を調整して反射し、当該反射した光ビームを平坦な反射面によって反射してから、当該反射した光ビームを上記第2の自由曲面によって反射する際に、当該反射した光ビームを上記対物レンズに入射する際に要求される入射条件に合う光ビームに変換して出射する
ことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。 The rising prism is
The divergence angle of the light beam is adjusted and reflected by the first free curved surface, the reflected light beam is reflected by a flat reflecting surface, and then the reflected light beam is reflected by the second free curved surface. The optical pickup according to claim 1, wherein the reflected light beam is converted into a light beam that meets an incident condition required when entering the objective lens.
上記第1の自由曲面は上記光ビームを発散させる負のパワーを有し、上記第2の自由曲面は上記光ビームを集光させる正のパワーを有する
ことを特徴とする請求項4に記載の光ピックアップ。 The rising prism is
The first free-form surface has a negative power for diverging the light beam, and the second free-form surface has a positive power for condensing the light beam. Optical pickup.
入射された上記光ビームを上記第1の自由曲面で反射し、当該反射した光ビームを平坦な反射面によって全反射してから、当該反射した光ビームを上記第2の自由曲面によって反射する
ことを特徴とする請求項4に記載の光ピックアップ。 The rising prism is
The incident light beam is reflected by the first free-form surface, the reflected light beam is totally reflected by a flat reflecting surface, and then the reflected light beam is reflected by the second free-form surface. The optical pickup according to claim 4.
上記複数の自由曲面として、上記光ビームを反射する第1の自由曲面と、上記対物レンズに対して垂直になるよう上記光ビームを反射する第2の自由曲面とを有し、上記第1の自由曲面によって上記光ビームの発散角を調整して反射し、当該反射した光ビームを平坦な反射面によって反射してから、当該反射した光ビームを上記第2の自由曲面によって反射する際に当該反射した光ビームを平行光に変換することにより、上記第1の自由曲面から上記第2の自由曲面までの光路長を確保する
ことを特徴とする請求項2に記載の光ピックアップ。 The rising prism is
The plurality of free curved surfaces include a first free curved surface that reflects the light beam and a second free curved surface that reflects the light beam so as to be perpendicular to the objective lens, The divergence angle of the light beam is adjusted and reflected by a free-form surface, the reflected light beam is reflected by a flat reflecting surface, and then the reflected light beam is reflected by the second free-form surface. The optical pickup according to claim 2, wherein an optical path length from the first free curved surface to the second free curved surface is secured by converting the reflected light beam into parallel light.
平坦な入射面によって発散光でなる上記光ビームを入射する
ことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。 The rising prism is
The optical pickup according to claim 1, wherein the light beam made of divergent light is incident on a flat incident surface.
上記複数の自由曲面として、上記光ビームを反射する第1の自由曲面と、上記対物レンズに対して垂直になるよう上記光ビームを反射する第2の自由曲面とを有し、上記入射された光ビームを平坦な反射透過面によって反射し、上記第1の自由曲面によって当該反射した光ビームの発散角を調整して反射し、当該反射した光ビームを上記第2の自由曲面によって反射する際に当該反射した光ビームを平行光に変換し、
上記光ピックアップは、
上記光ディスクで反射されてなる反射光ビームの光量を検出するフォトディテクタと、
上記反射透過面に当接させて設けられたマイクロプリズムと
を具え、
上記立上プリズム及び上記マイクロプリズムの界面に、上記光ビームを反射して上記反射光ビームを透過させる偏光膜を設けることにより、上記反射光ビームを上記フォトディテクタに導く
ことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。 The rising prism is
The plurality of free-form surfaces include a first free-form surface that reflects the light beam and a second free-form surface that reflects the light beam so as to be perpendicular to the objective lens. When the light beam is reflected by a flat reflection / transmission surface, reflected by adjusting the divergence angle of the reflected light beam by the first free-form surface, and reflected by the second free-form surface To convert the reflected light beam into parallel light,
The above optical pickup
A photodetector for detecting the amount of reflected light beam reflected by the optical disc;
A microprism provided in contact with the reflection / transmission surface,
2. The reflected light beam is guided to the photodetector by providing a polarizing film that reflects the light beam and transmits the reflected light beam at an interface between the rising prism and the microprism. The optical pickup described in 1.
上記光ビームを複数回に渡って反射させることにより、上記対物レンズに対して垂直になるよう上記光ビームを立ち上げて出射する立上プリズムと、
上記立上プリズムから出射された上記光ビームを集光して上記光ディスクに照射する対物レンズと
を具え、
上記立上プリズムは、
上記対物レンズに入射されるときの上記光ビームの光束径である最終光束径よりも小さい光束径で入射された上記光ビームを、上記立上プリズム内の一部において発散光として進行させて引き伸ばし、複数の自由曲面によって上記入射された光ビームの発散角を調整することにより、上記対物レンズに入射する際に要求される入射条件に合う光ビームを出射する
を具えることを特徴とする光ディスク装置。 In an optical disc apparatus that irradiates an optical disc with a light beam emitted from a light source via an objective lens,
A rising prism that raises and emits the light beam so as to be perpendicular to the objective lens by reflecting the light beam a plurality of times;
An objective lens for condensing the light beam emitted from the rising prism and irradiating the optical disc,
The rising prism is
The light beam incident with a light beam diameter smaller than the final light beam diameter, which is the light beam diameter of the light beam when entering the objective lens, is advanced and diverged in a part of the rising prism. An optical disc comprising: adjusting a divergence angle of the incident light beam with a plurality of free-form surfaces, and emitting a light beam that meets an incident condition required when entering the objective lens. apparatus.
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