JPH11134701A - 光ディスク装置 - Google Patents

光ディスク装置

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JPH11134701A
JPH11134701A JP10238581A JP23858198A JPH11134701A JP H11134701 A JPH11134701 A JP H11134701A JP 10238581 A JP10238581 A JP 10238581A JP 23858198 A JP23858198 A JP 23858198A JP H11134701 A JPH11134701 A JP H11134701A
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prism
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Seiji Nishiwaki
青児 西脇
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワーキングディスタンスや開口数を変更せず
に、物理的な限界を越えた薄型の光ディスク装置を提供
する。 【解決手段】 半導体レーザー等の放射光源1を出射
し、コリメートレンズ2により平行光に変換された光3
は、プリズム4の表面4Aに入射角φ(表面4Aの法線
4aに対する入射光3のなす角)で入射し、屈折角ψ(法
線4aに対する屈折光5aのなす角)で屈折する光5a
となる。この屈折光5aはプリズム4の面4Bに入射し
てこの面を全反射し、反射光5bはプリズム4の面4C
に入射してこの面を反射し、反射光5cは再びプリズム
4の面4Bに入射してこの面を透過する。この透過光6
は対物レンズ7により収束光8となり、光ディスク基材
9の表面9Bを透過して信号面9A上に集光する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ディスクに信号を
記録、または光ディスクの信号を再生するために使われ
る光ディスク装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術を、図8に基づいて説明す
る。図8は従来例における光ディスク装置の断面構成を
示しており、半導体レーザー等の放射光源1を出射する
レーザー光はコリメートレンズ2によりz軸に沿った平
行光に変換され、この光3は立ち上げミラー10の反射
面10Aに入射して反射光6となり、光6は対物レンズ
7により収束光8となり、光ディスク基材9の表面9B
を透過して信号面9A上に集光する。この収束光8によ
り信号面9A上に信号を記録、または信号面上の信号を
再生できる。
【0003】この光ディスク装置において、その厚さt
(光ディスク基材下面9Bから立ち上げミラー10の底
面までの距離)はt1+t2で決まる。t1は対物レン
ズ7の厚さに上下の可動幅を加えた値、t2は立ち上げ
前のビーム径dに立ち上げミラー10の下面先端部の欠
け幅余裕分(ミラー10の下部において加工の面精度が
保証されずレーザー光3の反射に寄与しない領域の厚
さ)を含めた値である。立ち上げ前のビーム径dは、対
物レンズ7の位置調整誤差の余裕も考慮して(z軸が光
ディスクの径方向にある場合は対物レンズ7のトラッキ
ング時の最大可動幅も考慮して)、対物レンズ7の口径
より大きい値となる。口径は2×NA×fで与えられ、
ここでNA、fは対物レンズの開口数、焦点距離であ
る。NAはDVDの場合で0.6が採用されており、光
ディスク装置の解像力がNAの二乗に比例することか
ら、この採用値より小さくすることはできない。また、
fも対物レンズ7が基材表面9Bとぶつからないように
するために少なくとも1.3mm以上のワーキングディ
スタンス(基材表面9Bと対物レンズ表面との最短距
離)が必要なことから、一般にはDVDで2.4mm以
上の大きさになる。従って、DVDでは少なくとも2×
NA×f=2.88mmの口径が必要で、0.4mmの
調整余裕をみてビーム径dは3.3mm程度の大きさと
なり、これに立ち上げミラーの欠け幅余裕0.3mmを
加えて、t2=3.6mmとなる。さらに、f=2.4
mmの場合、設計的にt1=4.0mmとなり、光ディ
スク装置の厚さはt=7.6mmとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の光デ
ィスク装置において、ワーキングディスタンスや開口数
を変更しない限り、光ディスク装置の厚さtを7.6m
m未満にすることは物理的に不可能であるという問題点
があった。
【0005】本発明はかかる問題点に鑑み、ワーキング
ディスタンスや開口数を変更せずに、物理的な限界を越
えた薄型の光ディスク装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の手段を用いる。
【0007】すなわち、本発明の光ディスク装置は、放
射光源と、コリメートレンズと、少なくともA面、B
面、C面の3つの研磨された平面を持つプリズムと、対
物レンズからなり、前記放射光源を出射する光は前記コ
リメートレンズにより集光され、前記プリズムのA面に
入射してこれを屈折し(入射角φ、屈折角ψ)、前記B
面に入射してこれを反射し、前記C面に入射してこれを
反射し、再度前記B面に入射してこれを透過し、前記対
物レンズを経て光ディスク信号面上に収束することを特
徴とする。
【0008】また、本発明の光ディスク装置は、放射光
源と、コリメートレンズと、少なくともA面、B面、C
面の3つの研磨された平面を持つプリズムと、対物レン
ズからなり、前記放射光源を出射する光は前記コリメー
トレンズにより集光され、前記プリズムのA面に入射し
てこれを屈折し(入射角φ、屈折角ψ)、前記B面に入
射してこれを反射し、前記C面に入射してこれを反射
し、再度前記B面に入射してこれを屈折し(入射角
φ′、屈折角ψ′)、前記対物レンズを経て光ディスク
信号面上に収束することを特徴とする。
【0009】また、本発明の光ディスク装置は、放射光
源と、コリメートレンズと、少なくともα面、β面、γ
面の3つの研磨された平面を持つ第一のプリズムと、少
なくともA面、B面、C面の3つの研磨された平面を持
つ第二のプリズムと、対物レンズからなり、前記第一の
プリズムと第二のプリズムは同一の屈折率を有し、それ
らはγ面とA面の間で接合されており、前記放射光源を
出射する光は前記コリメートレンズにより集光され、前
記第一のプリズムのα面に入射してこれを屈折し(入射
角φ、屈折角ψ)、前記β面に入射してこれを反射し、
γ面すなわち第二のプリズムのA面に入射してこれを透
過し、前記B面に入射してこれを反射し、前記C面に入
射してこれを反射し、再度前記B面に入射してこれを屈
折し(入射角φ”、屈折角ψ”)、前記対物レンズを経
て光ディスク信号面上に収束することを特徴とする。
【0010】また、本発明の光ディスク装置は、放射光
源と、コリメートレンズと、少なくともα面、β面、γ
面の3つの研磨された平面を持つ第一のプリズムと、少
なくともA面、B面、C面の3つの研磨された平面を持
つ第二のプリズムと、対物レンズからなり、前記第一の
プリズムと第二のプリズムは互いに異なる屈折率を有
し、それらはγ面とA面の間で接合されており、前記放
射光源を出射する光は前記コリメートレンズにより集光
され、前記第一のプリズムのα面に入射してこれを屈折
し(入射角φ、屈折角ψ)、前記β面に入射してこれを
反射し、γ面すなわち第二のプリズムのA面に入射して
これを屈折し(入射角φ′、屈折角ψ′)、前記B面に
入射してこれを反射し、前記C面に入射してこれを反射
し、再度前記B面に入射してこれを屈折し(入射角
φ”、屈折角ψ”)、前記対物レンズを経て光ディスク
信号面上に収束することを特徴とする。
【0011】さらに、本発明の光ディスク装置は、放射
光源と、コリメートレンズと、少なくともα面、β面の
2つの研磨された平面を持つ第一のプリズムと、少なく
ともA面、B面、C面の3つの研磨された平面を持つ第
二のプリズムと、対物レンズからなり、前記第一のプリ
ズムと第二のプリズムは互いに異なる屈折率を有し、そ
れらはβ面とA面の間で接合されており、前記放射光源
を出射する光は前記コリメートレンズにより集光され、
前記第一のプリズムのα面に入射してこれを屈折し(入
射角φ、屈折角ψ)、β面すなわち第二のプリズムのA
面に入射してこれを屈折し(入射角φ′、屈折角
ψ′)、前記B面に入射してこれを反射し、前記C面に
入射してこれを反射し、再度前記B面に入射してこれを
屈折し(入射角φ”、屈折角ψ”)、前記対物レンズを
経て光ディスク信号面上に収束することを特徴とする。
【0012】本発明は、上記の構成により、プリズムの
A面または第1のプリズムのα面を屈折する光が薄いプ
リズムの内部で反射を繰り返して対物レンズに導かれる
ので、対物レンズの真下の領域を薄くでき、光ディスク
装置の厚さを物理的な限界を越えて薄くできる。
【0013】さらに、入射面での屈折を出射面での屈折
が打ち消す関係を持たせれば、光学的にはコリメートレ
ンズと対物レンズとの間に平行平板を配置した関係にす
ることができるので、波長変化による出射光軸の変化が
なく、平行光以外の光をプリズムに入射しても、放射光
源とコリメートレンズの間に平行平板を傾斜して挟む
か、コリメートレンズを光軸に対して傾斜させる等の方
法で収差を容易に補正できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図1〜図7に示す
実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0015】(第1実施形態)図1は本発明の第1実施
形態における光ディスク装置の概略構成図であり、プリ
ズム4は4A,4B,4Cの3つの紙面に直交した研磨
面で構成されている。
【0016】図1において半導体レーザー等の放射光源
1を出射し、コリメートレンズ2により平行光に変換さ
れた光3は、屈折率nの硝材で形成されるプリズム4の
表面4Aに入射角φ(表面4Aの法線4aに対する入射
光3のなす角)で入射し、屈折角ψ(法線4aに対する屈
折光5aのなす角)で屈折する光5aとなる。この屈折
光5aはプリズム4の面4Bに入射してこの面を全反射
し、反射光5bはプリズム4の面4Cに入射してこの面
を反射し、反射光5cは再びプリズム4の面4Bに入射
してこの面を透過する。この透過光6は対物レンズ7に
より収束光8となり、光ディスク基材9の表面9Bを透
過して信号面9A上に集光する。この収束光8により信
号面9A上に信号を記録、または信号面上の信号を再生
できる。
【0017】ここで面4Bが光3と平行で、かつ光5c
と直交し、面4Aが光5bと平行である場合を例にと
る。面4Bが光3と平行であることから、面4Aと面4
Bのなす角はπ/2−φであり、面4Bが光5cと直交
することから、面4Cと面4Bのなす角β=π/4−
(φ−ψ)/2となる。また、面4Aが光5bと平行で
あることから、
【0018】
【数1】φ−ψ=π/2−φ ・・・(式1)
【0019】が成り立つ。一方、面4Aでのスネルの法
則により
【0020】
【数2】sinφ=n×sinψ ・・・(式2)
【0021】が成り立つ。一方、面4Aでの屈折による
ビーム拡大率は次式に従う。
【0022】
【数3】m=cosψ/cosφ ・・・(式3)
【0023】n=1.5とすると(式1)、(式2)よ
りφ=63.3度、ψ=36.5度、β=31.6度、
(式3)よりm=1.79となる。従ってプリズム出射
後の光6のビーム径dは入射前の光3のビーム径d1の
1.79倍となる。d=3.3mmとするとd1=1.
84mmとなる。プリズム4の厚さt2は(d+0.3)×
tanβの値(0.3の値はプリズム上右端の欠け幅余裕
分)にプリズム最下部の欠け幅(0.3mm)を加え
て、t2=2.5mmである。従って、t1=4.0m
mとすると、光ディスク装置の厚さt=6.5mmとな
り、同一条件の従来例に比べて1.1mmも薄くでき
る。
【0024】この第1実施形態は光が薄いプリズムの内
部で反射を繰り返す中で垂直に立ち上げられて対物レン
ズに導かれるだけでなく、半導体レーザー1から出射す
る楕円状の広がりの光を円形状に近い広がりに整形でき
る長所も合わせ持つ。
【0025】本実施形態のように、面4Aでの入射光3
と面4Bでの透過光6とを直交させることにより、放射
光源1とプリズム4との距離が長くなった場合であって
も、放射光源1とコリメートレンズ2を含めた光ディス
ク装置全体の厚みが上記tより厚くなることがなく、薄
型の光ディスク装置とすることができる。
【0026】なお、本実施形態では面4A,4B,4C
が紙面に直交するとして説明したが、他の位置関係にあ
ってもよい。また、面4Bが光3と平行で、かつ光5c
と直交し、面4Aが光5bと平行である場合を例にとっ
て説明したが、他の条件下でも同様の効果が得られる。
その例を以下に示す。
【0027】(第2実施形態)図2は本発明の第2実施
形態における光ディスク装置の概略構成図である。図2
において、放射光源1及びコリメートレンズ2等の構成
要素は第1実施形態と同じなので省略しており、プリズ
ム4は基本的には紙面に垂直な4A,4B,4Cの3つ
の研磨面で構成され、その他の面は単なる切り出し面で
研磨は必要としない。
【0028】半導体レーザー等の放射光源1を出射し、
コリメートレンズ2により紙面上のz軸に沿った平行光
に変換された光3は、プリズム4の表面4A(z軸に対
する傾斜角γ)に入射角φ(表面4Aの法線4aに対す
る入射光3のなす角、φ=γ−π/2)で入射し、屈折
角ψ(法線4aに対する屈折光5aのなす角)で屈折する
光5aとなる。この屈折光5aは面4B(z軸に対する
傾斜角α)に入射してこの面を全反射し、反射光5bは
面4C(z軸に対する傾斜角β)に入射してこの面を反
射し、反射光5cは再び面4Bに入射角φ′(表面4B
の法線4bに対する入射光5cのなす角)で入射し、屈
折角ψ′(法線4bに対する屈折光6のなす角)で屈折す
る光6となる。この透過屈折光6は対物レンズ7を透過
して収束光8となり、光ディスク基材9の表面9Bを透
過して信号面9A上に集光する。この収束光8により信
号面9A上に信号を記録、または信号面上の信号を再生
できる。
【0029】ここでプリズムの屈折率=1.5、α=2
4度、β=12度、γ=119度とすると、各屈折面で
のスネルの式と反射面の反射式を連立させて解いた結果
としてほぼψ′=αが成り立つので、光6を光3、すな
わちz軸に対して直交させることができる。光6のビー
ム径d=3.3mmとすると、プリズム4の対物レンズ
の真下での厚さt2は0.3mmのプリズムの欠け幅を
分を考慮して、t2=2.0mm程度である。従って、
t1=4.0mmとすると、光ディスク装置の厚さt=
6.0mmとなり、同一条件の従来例に比べて1.6m
mも薄くできる。
【0030】一般に対物レンズ7と干渉しない限り、デ
ィスク基材表面9Bからワーキングディスタンス分だけ
離れた位置までは自由に使用できる領域である。従来例
では光学系全体が対物レンズ7の下に構成されるため、
図8の領域11に相当する部分が未活用領域となってい
たが、本実施形態ではこの領域を効果的に活用するもの
である。
【0031】ところで、本実施形態では面4A,4B,
4Cが紙面に直交するとして説明したが、他の位置関係
にあってもよい。
【0032】本実施形態のように、面4Aでの入射光3
と面4Bでの屈折光6とを直交させることにより、放射
光源1とプリズム4との距離が長くなった場合であって
も、放射光源1とコリメートレンズ2を含めた光ディス
ク装置全体の厚みが上記tより厚くなることがなく、薄
型の光ディスク装置とすることができる。
【0033】なお、本実施形態では、入射面4Aでの屈
折と出射面4Bでの屈折が互いにキャンセルする関係に
なく、いわば楔状のプリズムを光が透過する関係にあ
り、光3の波長が変動すると硝材の屈折率が変わり、屈
折光6の伝搬方位が変わり、結果として収束光8が変位
し、サブミクロンの位置制御が要求される光ディスクシ
ステムの特性を損なうことになる。このことを考慮し
て、波長が変化しても屈折光6の伝搬方位が変わらない
例を次の第3実施形態に示す。
【0034】(第3実施形態)第3図は本発明の第3実
施形態における光ディスク装置の概略構成図である。図
3において、放射光源1及びコリメートレンズ2等の構
成要素は第1実施形態と同じなので省略している。
【0035】本実施形態は、上記第2実施形態のプリズ
ム4の表面4Aに材質の異なった楔状のプリズム4’を
貼り合わせたもので、その他の構成は第2実施形態と同
一である。
【0036】プリズム4’は基本的には紙面に垂直な
4'A,4'Bの2つの研磨面(4'Bはプリズム4の表
面4Aに貼り合わされている)で構成され、その他の面
は単なる切り出し面で研磨は必要としない。
【0037】半導体レーザー等の放射光源1を出射し、
コリメートレンズ2により紙面上のz軸に沿った平行光
に変換された光3は、プリズム4’の表面4'A(z軸
に対する傾斜角δ)に入射角φ(表面4'Aの法線4'a
に対する入射光3のなす角、φ=δ−π/2)で入射
し、屈折角ψ(法線4'aに対する屈折光5aのなす角)
で屈折する光5aとなる。この屈折光5aはプリズム4
の表面4A(z軸に対する傾斜角γ)に入射し、これを
屈折する光5bとなる。この屈折光5bは面4B(z軸
に対する傾斜角α)に入射してこの面を全反射し、反射
光5cは面4C(z軸に対する傾斜角β)に入射してこ
の面を反射し、反射光5dは再び面4Bに入射角φ'(表
面4Bの法線4bに対する入射光5dのなす角)で入射
し、屈折角ψ'(法線4bに対する屈折光6のなす角)で
屈折する光6となる。この透過屈折光6は対物レンズ7
を透過して収束光8となり、光ディスク基材9の表面9
Bを透過して信号面9A上に集光する。この収束光8に
より信号面9A上に信号を記録、または信号面上の信号
を再生できる。
【0038】ここでプリズム4の屈折率=1.5、α=
15度、β=23度、γ=130度、プリズム4'の屈
折率=1.6、δ=120度、プリズム4'の屈折率分
散/プリズム4の屈折率分散=2.1とすると、波長変
化に伴う面4'A、4Bでの屈折角変化が、面4Aでの
屈折角変化でほぼキャンセルされ、全体としては屈折光
6の伝搬方位がほとんど変わらない。また本実施形態は
第2実施形態とほぼ同じ形状をなすので、第2実施形態
の特長である薄型化の効果も損なわれていない。
【0039】なお、第2実施形態では、光3が平行光の
場合に限られる。また、第3実施形態の上記の条件で
は、同様に光3が平行光の場合に限られる。すなわち入
射面4A(第2実施形態)又は4'A(上記条件の第3
実施形態)での屈折と出射面4Bでの屈折が互いにキャ
ンセルする関係になく、いわば楔状のプリズムを光が透
過する関係にあり、光3が有限系(発散性、又は収束
性)の光ならば、大きな非点収差が発生することにな
る。このことを考慮して、有限系の光でも収差を抑えら
れる例を次の第4実施形態に示す。
【0040】(第4実施形態)図4は本発明の第4実施
形態における光ディスク装置の概略構成図である。図4
において、放射光源1及びコリメートレンズ2等の構成
要素は第1実施形態と同じなので省略しており、プリズ
ム4は基本的には紙面に垂直な4A,4B,4Cの3つ
の研磨面で構成され、他の面は単なる切り出し面で研磨
は必要としない。
【0041】半導体レーザー等の放射光源1を出射し、
コリメートレンズ2によりz軸とθの角をなす平行光に
変換された光3は、プリズム4の表面4A(z軸に対す
る傾斜角γ)に入射角φ(表面4Aの法線4aに対する
入射光3のなす角)で入射し、屈折角ψ(法線4aに対す
る屈折光5aのなす角)で屈折する光5aとなる。この
屈折光5aはプリズム4の面4B(z軸に対する傾斜角
α)に入射してこの面を全反射し、反射光5bはプリズ
ム4の面4C(z軸に対する傾斜角β)に入射してこの
面を反射し、反射光5cは再びプリズム4の面4Bに入
射角φ′(表面4Bの法線4bに対する入射光5cのな
す角)で入射し、屈折角ψ′(法線4bに対する屈折光6
のなす角)で屈折する光6となる。この透過屈折光6は
対物レンズ7を透過して収束光8となり、光ディスク基
材9の表面9Bを透過して信号面9A上に集光する。こ
の収束光8により信号面9A上に信号を記録、または信
号面上の信号を再生できる。
【0042】ここでプリズムの屈折率=1.5、θ=1
4度、α=21度、β=18度、γ=83度とすると、
各屈折面でのスネルの式と反射面の反射式を連立させて
解いた結果として、ほぼψ′=αが成り立ち、光6をz
軸に対して直交させることができる。光6のビーム径d
=3.3mmとすると、プリズム4の対物レンズの真下
での厚さt2はプリズムの欠け幅余裕分(0.3mm)
を考慮して、t2=2.2mm程度である。従って、t
1=4.0mmとすると、光ディスク装置の厚さt=
6.2mmとなり、同一条件の従来例に比べて1.4m
mも薄くできる。
【0043】しかも、φ=ψ′、φ′=ψの関係が|co
sψcosψ′−cosφcosφ′|<0.1の誤差範囲で成り
立ち、入射面4Aでの屈折が屈折面内で右周り、出射面
4Bでの屈折が左周りの方向にある。すなわち、プリズ
ム内の反射回数が偶数回ある場合は屈折方向の不一致が
屈折力キャンセルの条件をみたすので、入射面4Aでの
屈折と出射面4Bでの屈折が互いにキャンセルし、いわ
ば平行平板を光が透過する関係にある(以降、平行平板
の関係と呼ぶことにする)。従って、光3が有限系(発
散性、又は収束性)の光であっても、収差の発生は小さ
い。
【0044】ところで、本実施形態では面4A,4B,
4Cが紙面に直交するとして説明したが、面4A、4B
での各屈折面(入射光と屈折光を共に含む面)が平行で
あれば、他の位置関係にあってもよい。
【0045】なお本実施形態において、放射光源1、コ
リメートレンズ2をt=6.2mmの厚さ内に収めるに
は、θを小さく、できればゼロにできればよいが、θを
10度以下にすると、薄く、かつ平行平板の関係を満足
させるという条件を両立できなくなる。このことを考慮
して、薄く、かつ平行平板の関係にありながら、θをゼ
ロに設定できる例を次の第5実施形態に示す。
【0046】(第5実施形態)図5は本発明の第5実施
形態における光ディスク装置の正面図であり、図6はそ
の平面図(対物レンズ7、光ディスク基材9は省略して
ある)、図7は側面図(対物レンズ7、光ディスク基材
9は省略してある)である。図5〜図7において、放射
光源1及びコリメートレンズ2等の構成要素は第1実施
形態と同じなので省略している。
【0047】プリズム4は基本的にはyz面に直交する
4A,4B,4Cの3つの研磨面で構成され、他の面は
単なる切り出し面で研磨は必要とせず、プリズム4′は
図7のξ軸(xy面にあってy軸とεの角をなす)に平
行な4′A,4′B,4′Cの3つの研磨面で構成さ
れ、他の面は単なる切り出し面で研磨は必要としない。
プリズム4′とプリズム4は面4′Cと面4Aとの間で
UV樹脂等を用いて接合されている。
【0048】半導体レーザー等の放射光源1を出射し、
コリメートレンズ2によりx軸(y軸、z軸は直交座標
軸としてx軸に準じて定義)に沿った平行光に変換され
た光3は、プリズム4′の表面4′A(図7においてy
軸に対する傾斜角ε、図6においてx軸に対する傾斜角
δ)に入射角φ(表面4′Aの法線4′aに対する入射
光3のなす角)で入射し、屈折角ψ(法線4′aに対する
屈折光5′aのなす角)で屈折する光5′aとなる。こ
の屈折光5′aは面4′B(図6においてx軸に対する
傾斜角γ)に入射してこの面を全反射し、反射光5′b
は面4′C、すなわちプリズム4の面4A(z軸に対し
直交)に入射角φ′(表面4Aの法線4aに対する入射
光5′bのなす角)で入射し、屈折角ψ′(法線4aに対
する屈折光5′cのなす角)で屈折する光5′cとなる
(プリズム4,4′が同じ硝材ならば、屈折せずに直進
透過する)。この屈折光5′cは面4B(z軸に対する
傾斜角α)に入射してこの面を全反射し、反射光5′d
は面4C(z軸に対する傾斜角β)に入射してこの面を
反射し、反射光5′eは再び面4Bに入射角φ”(表面
4Bの法線4bに対する入射光5′eのなす角)で入射
し、屈折角ψ”(法線4bに対する屈折光6のなす角)で
屈折する光6となる。この透過屈折光6は対物レンズ7
を透過して収束光8となり、光ディスク基材9の表面9
Bを透過して信号面9A上に集光する。この収束光8に
より信号面9A上に信号を記録、または信号面上の信号
を再生できる。
【0049】ここで2つのプリズムの屈折率を共に1.
5、α=14.6度、β=23度、γ=45.1度、δ
=90度、ε=14.6度とすると、各屈折面でのスネ
ルの式と反射面の反射式を連立させて解いた結果とし
て、ほぼψ”=αが成り立ち、光6をxz面に対して直
交させることができる。光6のビーム径d=3.3mm
とすると、プリズム4の対物レンズの真下での厚さt2
はプリズムの欠け幅余裕分(0.3mm)を考慮して、
t2=2.2mm程度である。従って、t1=4.0m
mとすると、光ディスク装置の厚さt=6.2mmとな
り、同一条件の従来例に比べて1.4mmも薄くでき
る。
【0050】しかも、φ=ψ”、φ”=ψの関係が|co
sψcosψ”−cosφcosφ”|<0.1の誤差範囲で成り
立ち、入射面4’Aでの屈折が屈折面内で左周り、出射
面4Bでの屈折が左周りの方向にある。すなわち、プリ
ズム内の反射回数が奇数回ある場合は屈折方向の一致が
屈折力キャンセルの条件であることから、入射面4′A
での屈折と出射面4Bでの屈折が互いにキャンセルし、
いわば平行平板を光が透過する関係にある。従って、光
3が有限系(発散性、又は収束性)の光であっても、収
差の発生は小さい。
【0051】しかも、上記実施形態では、入射光軸が出
射光6と直交する面内にあり、放射光源1、コリメート
レンズ2を含めた全体の薄型化が実現できる。
【0052】2枚のプリズムを使うというデメリットは
あるが、それぞれのプリズムの研磨面は特定の一軸と平
行関係にあるので(プリズム4ではx軸、プリズム4′
では図7に示したξ軸)、棒状の硝材を3面研磨し、そ
れを切り出す(プリズム4では直角に切り出す、プリズ
ム4′ではπ/2−εの角で切り出す)ことで多数個取
りでき、加工費を安価に抑えることができる。
【0053】なお、本実施形態では面4′C、面4Aが
z軸に直交し、面4A,4B,4Cが紙面に直交し、面
4′A,4′B,4′Cがξ軸に平行であるとして説明
したが、面4A、4Bでの屈折面(入射光軸と屈折光軸
を含む面)が平行で、面4′Aでの屈折面の面4′Bに
対する対称面が面4B面での屈折面と平行であれば、他
の位置関係にあってもよい。また、光3をx軸に沿った
光線としたが、その方位を変えても同様の効果が得られ
る。
【0054】なお、本実施形態では2つのプリズムの屈
折率を等しくしたが、屈折率の異なる別々の硝材を用い
てもよく、この時、平行平板の条件φ=ψ”かつφ”=
ψはcosψcosψ′cosψ”=cosφcosφ′cosφ”に変化
し、該関係式の誤差精度は|cosψcosψ′cosψ”−cos
φcosφ′cosφ”|<0.1を満足する。
【0055】また、プリズム4′のような3角プリズム
でなくとも、第3実施形態に示したように、2面の研磨
面を持つウェッヂプリズムをプリズム4に接合させ(接
合された全体のプリズム形状は図2〜図4と同等)、ウ
ェッヂプリズムの接合面での屈折が加わることにより、
平行平板の関係を持たせながら、入射光軸と出射光軸を
直交関係に設定することもできる。この時の平行平板の
条件もφ=ψ”かつφ”=ψからcosψcosψ′cosψ”
=cosφcosφ′cosφ”に変化し、該関係式の誤差精度
は|cosψcosψ′cosψ”−cosφcosφ′cosφ”|<
0.1を満足する。
【0056】なお平行平板の条件を満たさない場合、一
般には光源の波長変化による屈折率分散の影響で光軸が
傾くが、プリズム4′やウェッヂプリズムをプリズム4
に接合させる方式では、それぞれのプリズムに異なる硝
材を用いてこれらをうまく組み合わせることで、屈折率
分散の影響をキャンセルさせることができる。
【0057】なお、有限系の光の中に平行平板を配置す
る場合、一般に光軸に垂直に配置すると球面収差が、傾
けると非点収差が発生する。従って、第4、第5実施形
態でプリズムに平行平板の関係を持たせたといっても、
光はプリズムに垂直には入射しないので、非点収差が発
生する。しかしこの種の収差は補正できる性質のもの
で、例えば、光軸に対しコリメートレンズ2を傾ける
か、放射光源1とコリメートレンズ2の間に平行平板を
傾斜して配置することで、ほとんどの収差を除去でき
る。
【0058】また第1から第5実施形態まで、面4Bで
の反射は全反射であり第5実施形態の4′B面でも全反
射であるが、面4Cでの反射は全反射ではないので反射
率を高めるには反射層の成膜が必要である。この時、プ
リズムに入射する光が円偏光で、プリズム透過後も円偏
光を保たせるためには、全反射で発生するP波、S波間
の位相差を面4Cでの反射で補正する必要がある。一般
に反射層に誘電体の多層膜を使うことでこの位相補正は
達成できる。
【0059】
【発明の効果】以上の本発明により、プリズムの入射面
を屈折する光が薄いプリズムの内部で反射を繰り返して
対物レンズに導かれるので、対物レンズの真下の領域を
薄くでき、物理的な限界を越えた薄い光ディスク装置を
提供できる。
【0060】さらに、入射面での屈折を出射面での屈折
が打ち消す関係を持たせることで、光学的にはコリメー
トレンズと対物レンズとの間に平行平板を配置した関係
にすることができるので、平行光以外の光をプリズムに
入射しても、放射光源とコリメートレンズの間に平行平
板を傾斜して挟むか、コリメートレンズを光軸に対して
傾斜させる等の方法で収差を容易に補正でき、コリメー
タの位置調整が容易になる等の効果も合わせ持つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態における光ディスク装
置の構成を示した概略図である。
【図2】 本発明の第2実施形態における光ディスク装
置の構成を示した概略図である。
【図3】 本発明の第3実施形態における光ディスク装
置の構成を示した概略図である。
【図4】 本発明の第4実施形態における光ディスク装
置の構成を示した概略図である。
【図5】 本発明の第5実施形態における光ディスク装
置の構成の概略を示した正面図である。
【図6】 本発明の第5実施形態における光ディスク装
置の構成の概略を示した平面図である。
【図7】 本発明の第5実施形態における光ディスク装
置の構成の概略を示した側面図である。
【図8】 従来例における光ディスク装置の構成を示し
た概略図である。
【符号の説明】
1 放射光源 2 コリメートレンズ 3 入射光 4,4′ プリズム 4A,4B,4C プリズムの研磨面 4′A,4′B,4′C プリズムの研磨面 5a 屈折光 5b 反射光 5c 反射光 5′a 屈折光 5′b 反射光 5′c 屈折光 5′d 反射光 5′e 反射光 6 屈折光 7 対物レンズ 8 収束光 9 光ディスク基材 9A 光ディスク信号面 9B 光ディスク基材表面 10 立ち上げミラー 10A 反射面

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射光源と、コリメートレンズと、少な
    くともA面、B面、C面の3つの研磨された平面を持つ
    プリズムと、対物レンズからなり、前記放射光源を出射
    する光は前記コリメートレンズにより集光され、前記プ
    リズムのA面に入射してこれを屈折し(入射角φ、屈折
    角ψ)、前記B面に入射してこれを反射し、前記C面に
    入射してこれを反射し、再度前記B面に入射してこれを
    透過し、前記対物レンズを経て光ディスク信号面上に収
    束することを特徴とする光ディスク装置。
  2. 【請求項2】 前記A面での入射光軸と前記B面での透
    過光軸が直交することを特徴とする請求項1に記載の光
    ディスク装置。
  3. 【請求項3】 放射光源と、コリメートレンズと、少な
    くともA面、B面、C面の3つの研磨された平面を持つ
    プリズムと、対物レンズからなり、前記放射光源を出射
    する光は前記コリメートレンズにより集光され、前記プ
    リズムのA面に入射してこれを屈折し(入射角φ、屈折
    角ψ)、前記B面に入射してこれを反射し、前記C面に
    入射してこれを反射し、再度前記B面に入射してこれを
    屈折し(入射角φ′、屈折角ψ′)、前記対物レンズを
    経て光ディスク信号面上に収束することを特徴とする光
    ディスク装置。
  4. 【請求項4】 前記入射角φ、屈折角ψ、及び入射角
    φ′、屈折角ψ′の間にφ=ψ′かつψ=φ′の関係が
    |cosψcosψ′−cosφcosφ′|<0.1の誤差範囲で
    成り立ち、前記A面及びB面での各屈折面(入射光軸と
    屈折光軸を含む面)が平行又は一致し、各屈折面に於け
    る屈折方向が互いに反対になる(一方が右回りであれば
    他方は左回りになる)ことを特徴とする請求項3に記載
    の光ディスク装置。
  5. 【請求項5】 前記プリズムのA面への入射光が平行光
    でなく、入射角φがゼロでない場合、前記放射光源と前
    記コリメートレンズの間に平行平板を傾斜して挟むか、
    前記コリメートレンズを光軸に対して傾斜させることを
    特徴とする請求項4に記載の光ディスク装置。
  6. 【請求項6】 前記A面での入射光軸と前記B面での屈
    折光軸が直交することを特徴とする請求項3に記載の光
    ディスク装置。
  7. 【請求項7】 放射光源と、コリメートレンズと、少な
    くともα面、β面、γ面の3つの研磨された平面を持つ
    第一のプリズムと、少なくともA面、B面、C面の3つ
    の研磨された平面を持つ第二のプリズムと、対物レンズ
    からなり、前記第一のプリズムと第二のプリズムは同一
    の屈折率を有し、それらはγ面とA面の間で接合されて
    おり、前記放射光源を出射する光は前記コリメートレン
    ズにより集光され、前記第一のプリズムのα面に入射し
    てこれを屈折し(入射角φ、屈折角ψ)、前記β面に入
    射してこれを反射し、γ面すなわち第二のプリズムのA
    面に入射してこれを透過し、前記B面に入射してこれを
    反射し、前記C面に入射してこれを反射し、再度前記B
    面に入射してこれを屈折し(入射角φ”、屈折角
    ψ”)、前記対物レンズを経て光ディスク信号面上に収
    束することを特徴とする光ディスク装置。
  8. 【請求項8】 前記入射角φ、屈折角ψ、及び入射角
    φ”、屈折角ψ”の間にφ=ψ”かつψ=φ”の関係が
    |cosψcosψ”−cosφcosφ”|<0.1の誤差範囲で
    成り立ち、前記α面での入射光軸が前記B面での屈折光
    軸と直交する面内にあり、前記A面(γ面)の透過光軸
    がB面での屈折面(入射光軸と屈折光軸を含む面)内に
    あり、α面での屈折面のβ面に対する対称面がB面での
    屈折面と平行又は一致し、α面及びB面での各屈折面に
    於ける屈折方向が互いに同じになる(ともに右回り、ま
    たは左回りになる)ことを特徴とする請求項7に記載の
    光ディスク装置。
  9. 【請求項9】 前記第1のプリズムのα面への入射光が
    平行光でなく、入射角φがゼロでない場合、前記放射光
    源と前記コリメートレンズの間に平行平板を傾斜して挟
    むか、前記コリメートレンズを光軸に対して傾斜させる
    ことを特徴とする請求項8に記載の光ディスク装置。
  10. 【請求項10】 放射光源と、コリメートレンズと、少
    なくともα面、β面、γ面の3つの研磨された平面を持
    つ第一のプリズムと、少なくともA面、B面、C面の3
    つの研磨された平面を持つ第二のプリズムと、対物レン
    ズからなり、前記第一のプリズムと第二のプリズムは互
    いに異なる屈折率を有し、それらはγ面とA面の間で接
    合されており、前記放射光源を出射する光は前記コリメ
    ートレンズにより集光され、前記第一のプリズムのα面
    に入射してこれを屈折し(入射角φ、屈折角ψ)、前記
    β面に入射してこれを反射し、γ面すなわち第二のプリ
    ズムのA面に入射してこれを屈折し(入射角φ′、屈折
    角ψ′)、前記B面に入射してこれを反射し、前記C面
    に入射してこれを反射し、再度前記B面に入射してこれ
    を屈折し(入射角φ”、屈折角ψ”)、前記対物レンズ
    を経て光ディスク信号面上に収束することを特徴とする
    光ディスク装置。
  11. 【請求項11】 前記入射角φ、屈折角ψ、及び入射角
    φ′、屈折角ψ′さらに入射角φ”、屈折角ψ”の間に
    cosψcosψ′cosψ”=cosφcosφ′cosφ”の関係が|
    cosψcosψ′cosψ”−cosφcosφ′cosφ”|<0.1
    の誤差範囲で成り立ち、前記α面での入射光軸が前記B
    面での屈折光軸と直交する面内にあり、前記A面、B面
    での屈折面(入射光軸と屈折光軸を含む面)が一致し、
    α面での屈折面のβ面に対する対称面がB面での屈折面
    と平行又は一致し、α面及びB面での各屈折面に於ける
    屈折方向が互いに同じになる(ともに右回り、または左
    回りになる)ことを特徴とする請求項10に記載の光デ
    ィスク装置。
  12. 【請求項12】 前記第1のプリズムのα面への入射光
    が平行光でなく、入射角φがゼロでない場合、前記放射
    光源と前記コリメートレンズの間に平行平板を傾斜して
    挟むか、前記コリメートレンズを光軸に対して傾斜させ
    ることを特徴とする請求項11に記載の光ディスク装
    置。
  13. 【請求項13】 放射光源と、コリメートレンズと、少
    なくともα面、β面の2つの研磨された平面を持つ第一
    のプリズムと、少なくともA面、B面、C面の3つの研
    磨された平面を持つ第二のプリズムと、対物レンズから
    なり、前記第一のプリズムと第二のプリズムは互いに異
    なる屈折率を有し、それらはβ面とA面の間で接合され
    ており、前記放射光源を出射する光は前記コリメートレ
    ンズにより集光され、前記第一のプリズムのα面に入射
    してこれを屈折し(入射角φ、屈折角ψ)、β面すなわ
    ち第二のプリズムのA面に入射してこれを屈折し(入射
    角φ′、屈折角ψ′)、前記B面に入射してこれを反射
    し、前記C面に入射してこれを反射し、再度前記B面に
    入射してこれを屈折し(入射角φ”、屈折角ψ”)、前
    記対物レンズを経て光ディスク信号面上に収束すること
    を特徴とする光ディスク装置。
  14. 【請求項14】 前記入射角φ、屈折角ψ、及び入射角
    φ′、屈折角ψ′さらに入射角φ”、屈折角ψ”の間に
    cosψcosψ′cosψ”=cosφcosφ′cosφ”の関係が|
    cosψcosψ′cosψ”−cosφcosφ′cosφ”|<0.1
    の誤差範囲で成り立ち、前記α面、A面、B面での各屈
    折面(入射光軸と屈折光軸を含む面)が平行又は一致
    し、α面、B面での各屈折面に於ける屈折方向が互いに
    反対になる(一方が右回りであれば他方は左回りにな
    る)ことを特徴とする請求項13に記載の光ディスク装
    置。
  15. 【請求項15】 前記第1のプリズムのα面への入射光
    が平行光でなく、入射角φがゼロでない場合、前記放射
    光源と前記コリメートレンズの間に平行平板を傾斜して
    挟むか、前記コリメートレンズを光軸に対して傾斜させ
    ることを特徴とする請求項14に記載の光ディスク装
    置。
  16. 【請求項16】 前記α面での入射光軸と前記B面での
    屈折光軸が直交することを特徴とする請求項13に記載
    の光ディスク装置。
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