JPH06162553A - 光情報読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光情報読み取り装置において、量産性の向上
及びコスト低減を図る。 【構成】 ブロック状をなす透明基板４１の相対向する
２つの面に、半導体レーザ４２、ホトダイオード４５、
回折格子型ビームスプリッタ４６、３ビーム分割用回折
格子４９、ミラー５０を配置し、該透明基板４１の内部
を光路とし、該光路の終端寄りの下面４１ｂに傾斜面５
１が形成され、該傾斜面５１にミラー５２を設け、前記
傾斜面５１の上部に位置する上面４１ａに凸型対物レン
ズ４７を形成し、該凸型対物レンズ４７に隣接した位置
に回折格子４８を設け、さらに前記凸型対物レンズ４７
と回折格子４８とで集光用レンズを形成したことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブロック状をなす透明
基板を光路として用いた光情報読み取り装置に関し、特
に、コンバクト・ディスク用の光ピックアップとして適
した光情報読み取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、光情報読み取り装置では、光ディ
スクにレーザビーム等の光ビームを集光し、該光ディス
クからの反射光を検出して光ディスクに書き込まれた情
報を読み取るシステム構成が取られる。加えて、この種
の光ディスクにおいては、光ディスクの情報再生のため
に、レーザビームを光ディスクの所定のトラックに導く
ためのトラッキングサーボと、光ディスク上に焦点を合
わせるフォーカシングサーボが必要となる。これらサー
ボ機構は、通常、対物レンズをアクチュエータに搭載す
ることにより実現される。

【０００３】図３は従来の光ピックアップの構成を示
す。半導体レーザ１から上方に向けて出射されるレーザ
ビームは回折格子２、ビームスプリッタ３及び対物レン
ズ４を経てディスク５上に集光される。該ディスク５で
反射された反射光はビームスプリッタ３で進行方向を変
えられ、その後、フォーカスサーボ用信号を発生させる
ための凹レンズ６等を経て多分割ホトダイオード７によ
り検出される。

【０００４】回折格子２は半導体レーザ１からの出射光
を０次光、±１次光の３ビームに分割する機能を持って
おり、光ディスク５からの反射光を多分割ホトダイオー
ド７で受光することによりトラッキング信号が得られ
る。対物レンズ４はアクチュエータ８により光ディスク
５に対して相対移動させられる。該アクチュエータ８は
通常、磁気駆動方式が採用されており、上記のフォーカ
シングサーボ用信号、トラッキングサーボ用信号に応じ
て駆動される。

【０００５】対物レンズ４以外の光学部品すべてをアク
チュエータ８に搭載することも考えられるが、光学部品
全体のサイズが大きく、全体の重量が重くなるため、全
体を搭載するのが難しく、実際には行われていない。

【０００６】従って、従来の光ピックアップでは、発光
素子、受光素子、ビームスプリッタ等の光学部品と、ア
クチュエータ８に搭載された対物レンズ４との分離構成
を取らざるを得ない。また、発光素子、受光素子、ビー
ムスプリッタ等の光学部品を正確に位置決めして配置す
る必要があるので、各素子を固定するためのホルダーが
必要である。更に、温度変化や衝撃等に対する安定性を
考慮しなければならない。このため、ホルダーに対する
要求が厳しくなり、結局、高価なホルダーが必要にな
る。それ故、分離構成を取らなければならないことや高
精度ホルダーが必要となることから、光ピックアップの
小型軽量化および低価格化を図る上で限界があった。

【０００７】このような従来技術の欠点を解消するもの
として、同出願人の特願平３−１６４６２１号（１９９
１年７月４日出願）に示される光情報読み取り装置があ
る。該光情報読み取り装置は、図４及び図５の如く、透
明基板１１の外表面に３ビーム分割用回折格子１２、ビ
ームスプリッタ１３、コリメータ１４、対物レンズ１
５、発光素子１６、受光素子１７を配置している。図
中、１８は光ディスクであり、１９はサブマウントであ
る。

【０００８】図５に示すように、発光素子１６から出射
される光ビームは透明基板１１の内部をジグザグ状に伝
搬する。透明基板１１は材料としてポリカーボネイト
（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレイト（ＰＭＭＡ）等の
樹脂を用い、一体成型により作製される。この時、同時
に、あるいは透明基板１１を成形した後に、光学部品お
よび光学素子が形成される。

【０００９】この構成によれば、光情報読み取り装置に
必要な光学部品、光学素子をすべて一つの基板上に集積
できるため、レンズの位置調整が不要となるばかりでな
く安定性も向上する。従って、各光学部品を固定するた
めのホルダーが不要になる。また、基板材料に樹脂を用
いるために光学系の軽量化を図ることができ、全体をア
クチュエータに搭載することも可能である。

【００１０】それ故、上記構成の光情報読み取り装置に
よれば、従来にない小型軽量化が図れ、且つ大幅なコス
トダウンが可能になる光情報読み取り装置を実現でき
る。

【００１１】しかしながら、図４および図５に示す光情
報読み取り装置ではコリメータ１４に回折格子を用い、
該コリメータ１４で発散光を平行化するとともに、ジグ
ザグ状に進んできた光の進行方向を透明基板１１に垂直
な方向に変換するようにしている。両機能を発揮させる
ためには、回折格子のピッチを非常に小さなものにする
必要がある。このため、作製が困難になり、量産性の向
上を図る上でのネックになっていた。

【００１２】例えば、透明基板１１の屈折率を１．５と
し、該透明基板１１内をジグザグ状に進む光と透明基板
１１の裏面１１ｂとのなす角度を４５°とすると、回折
格子のピッチを約０．５μｍ の小さなものに設定する
必要がある。このような小ピッチの回折格子を再現性よ
く作製するのは非常に困難であった。

【００１３】このような上記欠点を解消するものとし
て、同出願人の特願平３−１６４６２３号（１９９１年
７月４日出願）に示される光情報読み取り装置がある。
該光情報読み取り装置を図６および図７に従って説明す
る。

【００１４】ブロック状をなす透明基板２１は、全体の
軽量化を図るためにポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリメ
チルメタクリレイト（ＰＭＭＡ）などのプラスチック材
料を成型して作製される。該透明基板２１の長手方向一
端面には、傾斜面２１ｃが形成され、該傾斜面２１ｃに
半導体レーザ２２が搭載される。具体的には、半導体レ
ーザ２２を放熱用のサブマウント２３に固定した後、該
サブマウント２３を傾斜面２１ｃに固定して実装され
る。

【００１５】半導体レーザ２２の側方には、該半導体レ
ーザ２２から出射され光ディスク２４で反射される反射
光を検出するためのホトダイオード２５が配設される。
該ホトダイオード２５は半導体レーザ２２と同様、透明
基板２１に実装される。ホトダイオード２５は複数個に
分割されており、分割されたホトダイオードで受光した
信号から情報信号およびフォーカシングサーボ信号並び
にトラッキングサーボ信号が検出される。

【００１６】透明基板２１の上面２１ａにおける長手方
向中間部には、回折格子型ビームスプリッタ２６が配置
される。該ビームスプリッタ２６は光ディスク２４で反
射した反射光をホトダイオード２５へ導く機能を担って
いる。また、上面２１ａの長手方向他端部寄りの位置に
は、非球面レンズ等からなる凸型対物レンズ２７が形成
されている。更に、透明基板２１の下面２１ｂにおける
前記傾斜面２１ｃ寄りの位置には、３ビーム分割用回折
格子２８およびミラー２９が対設されている。加えて、
下面２１ｂの凸型対物レンズ２７の下方に相当する部分
には傾斜面３０が設けられ、該傾斜面３０にコリメート
用の回折格子３１が形成されている。

【００１７】以下図７に従いこの光情報読み取り装置の
動作について説明する。半導体レーザ２２から透明基板
２１の内部に向けて出射されたレーザビームは該透明基
板２１の下面２１ｂに形成された３ビーム分割用回折格
子２８によって、０次光、±１次光の３ビームに分割さ
れる。これはトラッキングサーボ信号を得るためのもの
である。３ビーム分割用回折格子２８を出たレーザビー
ムは、回折格子型ビームスプリッタ２６を通過した後、
下面２１ｂの端部に形成された傾斜面３０に設けられた
回折格子３１によってコリメートされ、かつ同時に前記
傾斜面３０の角度によって透明基板２１の上面方向に進
行方向を変えられる。

【００１８】透明基板２１の上面方向に進んだレーザビ
ームは凸型対物レンズ２７によって光ディスク２４上に
集光される。該光ディスク２４で反射した反射光は凸型
対物レンズ２７、回折格子３１を介して回折格子型ビー
ムスプリッタ２６で１次回折光として回折され、下面２
１ｂに形成されたミラー２９で反射された後、ホトダイ
オード２５で検出される。

【００１９】上記のように傾斜面３０に回折格子３１を
設け、例えば、透明基板２１の屈折率を１．５とし、該
透明基板２１内をジグザグ状に進むレーザビームと下面
２１ｂとのなす角度を４５°、傾斜面３０と下面２１ｂ
とのなす角度を２２．５°とすると、回折格子３１のピ
ッチは約５ μｍとなり、格段に大きくできる。従って、
回折格子３１の再現が容易であるので、量産性を向上で
き、光情報読み取り装置の低価格化が図れる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】図６及び図７に示す光
情報読み取り装置では、傾斜面３０上に回折格子３１を
形成したため、製造の際に前記回折格子３１を形成する
とき、表面レリーフ型回折光学素子を射出一体成型で透
明基板２１と同時に形成する方法、熱圧接法、２Ｐ法の
ようにスタンパを透明基板２１作製後、表面レリーフ型
回折光学素子の転写に利用する方法、表面レリーフ型回
折光学素子のパターン形状作製用のマスクを利用したホ
トリソグラフィの方法のいずれかを取るにしても、以下
に示すように、製造プロセスの難易度が高くなった。

【００２１】まず、金型による射出一体成型の場合、金
型作製時に、傾斜面３０上の特定の位置に位置誤差がで
ないように回折格子３１のパターン形状合わせをする必
要がある。これは、透明基板２１の上下面の他の回折型
光学素子のためのパターン合わせだけの場合に比較して
難しくなる。

【００２２】また、熱圧接法、２Ｐ法のようにスタンパ
を透明基板２１作製後、表面レリーフ型回折光学素子の
転写に利用する方法の場合には、傾斜面３０上の回折格
子３１のパターン作製用のスタンパが余分に必要にな
り、加えて、スタンパを圧し当てる際に傾斜面３０に対
する位置合わせ、角度合わせに高精度が要求され、難し
くなる。

【００２３】また、表面レリーフ型回折光学素子のパタ
ーン形状作製用のマスクを利用したホトリソグラフィの
方法の場合にも、傾斜面３０用のマスクが余分に必要に
なり、マスクの位置合わせ、露光やエッチングの角度方
向合わせに高精度が要求され、難しくなる。

【００２４】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、量産性の向上が図れる光情報読み取り装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の光情報読み取り
装置は、ブロック状をなす透明基板の相対向する２つの
面に、発光素子、受光素子等の電子部品と、レンズ，ミ
ラー，フィルタ等の光学部品を配置し、該透明基板の内
部を光路として用いる光情報読み取り装置において、該
相対向する２つの面のうちの一方の面における該光路の
終端寄りの部分に傾斜面を形成し、該傾斜面にミラーを
設け、かつ、相対向する２つの面の内の傾斜面を形成し
た面とは相対する面にレンズを設け、該レンズ形成面上
にレンズと隣接してホログラム等の回折型光学素子を設
け、該レンズと該回折型光学素子とで集光用レンズ機能
を形成したことを特徴とするものである。

【００２６】

【作用】上記のように、傾斜面に形成していた回折型光
学素子を透明基板の上下面いずれかへ移し、傾斜面は形
成が簡単な単純なミラー面作製面とすると、回折型光学
素子による光の平行化の機能、傾斜面による光路変換機
能はそのまま保存され、なおかつ該回折型光学素子は、
透明基板の上下面のいずれかの面に３ビーム生成用回折
格子、回折型ビームスプリタ等の他の回折型光学素子の
いずれかと並んで形成されることになるので、他の回折
型光学素子といっしょに金型、スタンパ、マスク作製が
でき、余分に傾斜面用に、金型、スタンパ、マスクを作
製するコストの削減と、スタンパ、マスク使用時に傾斜
面角度に合わせた複雑な位置合わせというプロセスが省
略できる。このことにより、量産性向上が図れて光情報
読み取り装置の低価格化に寄与できる。

【００２７】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００２８】図１及び図２は本発明よりなる光情報読み
取り装置の一実施例を示す。ブロック状をなす透明基板
４１は、全体の軽量化を図るためにポリカーボネイト
（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレイト（ＰＭＭＡ）など
のプラスチック材料を成型して作製される。該透明基板
４１の下面４１ｂにおける長手方向一端面には、傾斜面
４１ｃが形成され、該傾斜面４１ｃに半導体レーザ４２
が搭載される。具体的には、半導体レーザ４２を放熱用
のサブマウント４３に固定した後、該サブマウント４３
を傾斜面４１ｃに固定して実装される。

【００２９】前記半導体レーザ４２の側方には、該半導
体レーザ４２から出射され光ディスク４４で反射される
反射光を検出するためのホトダイオード４５が配設され
る。該ホトダイオード４５は半導体レーザ４２と同様、
透明基板４１に実装される。前記ホトダイオード４５は
複数個に分割されており、分割されたホトダイオードで
受光した信号から情報信号及びフォーカシングサーボ信
号並びにトラッキングサーボ信号が検出される。

【００３０】透明基板４１の下面４１ｂにおける長手方
向中間部には、回折格子型ビームスプリッタ４６が配置
される。該ビームスプリッタ４６は光ディスク４４で反
射した反射光をホトダイオード４５へ導く機能を担って
いる。また、上面４１ａの長手方向他端部寄りの位置に
は、非球面レンズ等からなる凸型対物レンズ４７が形成
されており、該凸型対物レンズ４７に隣接した位置に回
折格子４８が形成されている。該回折格子４８は前記半
導体レーザ４２からのレーザビームを平行化する機能を
もっている。更に、透明基板４１の上面４１ａにおける
前記傾斜面４１ｃ寄りの位置には、３ビーム分割用回折
格子４９及びミラー５０が対設されている。加えて、下
面４１ｂの凸型対物レンズ４７の下方に相当する部分に
は傾斜面５１が設けられ、該傾斜面５１に、レーザビー
ムの平行光を透明基板４１に対して垂直方向に光路変換
し、前記凸型対物レンズ４７方向に導くためのミラー５
２が形成されている。

【００３１】前記回折格子４８へのレーザビームの入射
角、出射角を２２．５°とすると、図６及び図７に示す
光読み取り装置と同様に、回折格子４８のピッチは約５
μｍ程度となり、従って作製が容易になり、量産性の向
上が図れる。

【００３２】さらに、前記回折格子４８及び凸型対物レ
ンズ４７の組み合わせは、通常の光ピックアップの対物
レンズの第１面、第２面に相当するため、集光用レンズ
機能を果している。

【００３３】以下図２に従いこの光情報読み取り装置の
動作について説明する。半導体レーザ４２から透明基板
４１の内部に向けて出射されたレーザビームは該透明基
板４１の上面４１ａに形成された３ビーム分割用回折格
子４９によって、０次光、±１次光の３ビームに分割さ
れる。これはトラッキングサーボ信号を得るためのもの
である。３ビーム分割用回折格子４９を出たレーザビー
ムは回折格子型ビームスプリッタ４６を通過した後、上
面４１ａに形成された回折格子４８によってコリメート
され、下面４１ｂの端部に形成された傾斜面５１に設け
られたミラー５２によって透明基板４１の上面方向に進
行方向を変えられる。

【００３４】透明基板４１の上面方向に進んだレーザビ
ームは凸型対物レンズ４７によって光ディスク４４上に
集光される。光ディスク４４で反射した反射光は凸型対
物レンズ４７、ミラー５２、回折格子４８を介して回折
格子型ビームスプリッタ４６で１次回折光として回折さ
れ、上面４１ａに形成されたミラー５０で反射された
後、ホトダイオード４５で検出される。

【００３５】上記のように傾斜面５１にミラー５２を設
け、さらに凸型対物レンズ４７に隣接した位置に回折格
子４８を設けたことにより、前記回折格子４８による光
の平行化の機能及び傾斜面５１による光路変換機能をそ
のまま保存され、なおかつ前記回折格子４８を３ビーム
分割用回折格子４９及び回折格子型ビームスプリッタ４
６と同時に金型，スタンパ，マスク作製ができる。従っ
て、傾斜面用の金型，スタンパ，マスクが不要となり、
またスタンパ，マスク使用時に傾斜面角度に合わせた複
雑な位置合わせといったプロセスが省略でき、量産性の
向上及びコスト低減できる。さらに凸型対物レンズ４７
と回折格子４８とで集光用レンズ形成したことにより、
光学的収差を低減でき、より一層精度の良い読み取りが
可能になる利点がある。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明の光情報読み取り
装置は、透明基板のたがいに平行な上下面にすべての回
折型光学素子を設けたので、作製が容易になり、量産性
の向上が図れるのでコストダウンが可能になる利点があ
る。

【００３７】また、本発明の光情報読み取り装置は、透
明基板の外表面に光学部品及び発光素子、受光素子等の
電子部品を一体的に実装するため、小型軽量化、高信頼
化が図られ、優れた光情報読み取り装置を実現できる。
さらに、軽量化に伴い、この透明基板全体を２軸サーボ
アクチュエータに搭載することも可能になり、極めて薄
型の光情報読み取り装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す光情報読み取り装置の断面図であ
る。

【図３】従来例を示す側面図である。

【図４】先願の光情報読み取り装置の斜視図である。

【図５】図４に示す光情報読み取り装置の断面図であ
る。

【図６】他の先願の光情報読み取り装置の斜視図であ
る。

【図７】図６に示す光情報読み取り装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

４１ 透明基板 ４１ａ 上面 ４１ｂ 下面 ４２ 半導体レーザ ４５ ホトダイオード ４６ 回折格子型ビームスプリッタ ４７ 凸型対物レンズ ４８ 回折格子 ４９ ３ビーム分割用回折格子 ５０，５２ ミラー ５１ 傾斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 政宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブロック状をなす透明基板の相対向する
   ２つの面に、発光素子、受光素子等の電子部品と、レン
   ズ、ミラー、フィルタ等の光学部品を配置し、該透明基
   板の内部を光路として用いる光情報読み取り装置におい
   て、該相対向する２つの面のうちの一方の面における該
   光路の終端寄りの部分に傾斜面を形成し、該傾斜面にミ
   ラーを設け、かつ、相対向する２つの面の内の傾斜面を
   形成した面とは相対向する面にレンズを設け、該レンズ
   形成面上にレンズと隣接してホログラム等の回折型光学
   素子を設け、該レンズと該回折型光学素子とで集光用レ
   ンズ機能を形成したことを特徴とする光情報読み取り装
   置。