(57)【要約】【課題】同一発光点の多波長光源を実現する。【解決手段】光発生用光源１として半導体レーザを用い、上記光源の光路上に非線形光学素子２を配置し、上記非線形光学素子により第二・第三高調波として波長６５０ｎｍ帯の赤色光と波長４３０ｎｍ帯の青色光を発生し、それらの光を対物レンズ４を通し光記録媒体５へ集光し、光記録媒体５からの戻り光を対物レンズ４を通し、光学素子３により信号光を分岐し、信号受光用の受光素子６により信号を検出する構成となっている。本構成により、同一発光点で多波長の発光源を実現できる。【選択図】  図１
2004158096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを介して発光源から出射した光を光記録媒体に入射させ、前記レンズを介して前記光記録媒体で反射された光を光学素子に入射させて信号光を分岐し、前記信号光を受光素子により検出する光ピックアップ装置において、前記発光源の光路上に非線形光学素子を配置して前記発光源の波長変換を行い、前記非線形光学素子より発生した異なる波長の光を同一の発光点で発光させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記非線形光学素子を前記発光源及び前記受光素子と同一基板上に集積、実装したことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記発光源として、波長が１３００ｎｍ帯の半導体レーザを用い、前記半導体レーザから発する光を前記非線形光学素子に入射させ、第二次高調波として波長６５０ｎｍ帯の赤色光を、第三次高調波として４３０ｎｍ帯の青色光を発生させ、前記赤色光と前記青色光とがそれぞれ同一発光点より発光することを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記非線形光学素子において、主たる光伝搬方向で周期的に結晶軸が反転されており、発光源の波長を
【外１】
2004158096.tif 000012
、前記発光源の波長での屈折率を
【外２】
2004158096.tif 000013
、第ｘ次高調波での屈折率を
【外３】
2004158096.tif 000014
、ｘを正の整数とするとき、前記結晶軸の反転周期Λが、
【数１】
2004158096.tif 000015
なる関係を満たしていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記非線形光学素子は、異なる波長の光に対する屈折率特性が
【数２】
2004158096.tif 000016
なる関係を満たす物質であり、前記非線形光学素子において、主たる光伝搬方向で周期的に結晶軸が反転されており、その周期Λが、
【数３】
2004158096.tif 000017
なる関係を満たしていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記非線形光学素子の端面には、入射波長１３００ｎｍ付近における反射率が略１００％となるコーティングがなされており、前記非線形光学素子より選択的に赤色光と青色光を出射することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記発光源の光路上に波長選択性を有する可動式フィルタを設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の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、複数の異なる波長の光源を利用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】
従来の光ピックアップ装置では、マルチドライブの光源として異なる波長の２つの光源を用いたり、モノリシック二波長レーザを用いているが、そのため、小型化・軽量化が困難であったり、それぞれの発光点が異なり、発光点精度の低下の原因になったり、光ピックアップの光学部品の調整が複雑になっていた。
【０００３】
従来の技術における光ピックアップ装置の構成図を図５および図６に示す。
【０００４】
図５は２つの異なる発光源を用いた光ピックアップ装置の構成図であり、例えば特許文献１等に示されている。この構成では、発光源９または１０より出射された光をプリズム１１により同一の有効光路上に導き、対物レンズ４により光記録媒体５へ集光し、光記録媒体５により反射された光が、再び対物レンズ４を経て光学素子３に入射した後、分岐され、信号検出用の受光素子６に入射して光信号を検出する。
【０００５】
図６は、発光源としてモノリシック２波長レーザ１２を用いた場合の光ピックアップ装置の構成図であり、例えば特許文献２等に示されている。発光源１２により出射された光を、対物レンズ４により光記録媒体５へ集光し、光記録媒体５により反射された光が、再び対物レンズ４を経て光学素子３に入射した後、分岐され、信号検出用の受光素子６に入射して光信号を検出する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１０５０２７号公報
【特許文献２】
特開２００１−１０２６７６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
多波長を用いるマルチドライブ用光ピックアップ装置において、従来の技術では２つの光源を同一光路上に導くためプリズムを使用する必要があり、小型化・集積化に不利であると同時に、光ピックアップ装置を構成するそれぞれの個別部品の組み立て調整が複雑であり、許容公差が小さいという問題点があった。
【０００８】
また、モノリシック二波長レーザを用いた場合でも、発光点が異なるため、光ピックアップ装置を構成するそれぞれの個別部品の調整、とりわけ水平の回転調整を行った場合、それぞれ中心が異なり、結果として許容公差が小さくなるという問題点があった。
【０００９】
本発明の光ピックアップ装置は、上記従来の問題点を解決するもので、光ピックアップ装置の小型化・集積化および光ピックアップの各種光学部品の組み立て許容公差を大きくし、光ピックアップの製造工程を簡便にすることを目的とする。
【００１０】
【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光ピックアップ装置は、波長１３００ｎｍ帯の光源からの出射光路上に非線形光学素子を配置し、その非線形光学素子により第二次、第三次高調波として波長６５０ｎｍ帯の赤色光と波長４３０ｎｍ帯の青色光を発生させたものである。
【００１１】
上記の構成により、光ピックアップ装置の光学部品点数を増加する事無く複数の異なる波長の光を同一発光点で発光させる事ができる。
【００１２】
また、非線形光学素子の端面をコーティングし出射光波長に対する反射率を１００％に近づけることにより、非線形光学素子より出射される第二次、第三次高調波のパワーを向上させると同時に、光記録媒体の信号読み取りに用いない光源からの出射波長のパワーを選択的に低減できる。さらに、端面のコーティングを波長の選択性の高いものとする事により、選択的に使用波長を決定できる。
【００１３】
さらに、非線形光学素子から光ディスクまでの有効光路上に可動式の波長選択フィルタを挿入することにより、選択的に波長が６５０ｎｍ帯の赤色光あるいは４３０ｎｍ帯の青色光のみを使用する事を実現できる。
【００１４】
さらに、光源の波長や、非線形光学素子の屈折率の波長依存性を組み合わせて、その他の波長やより高次の高調波を利用する事ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１から図３を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態における光ピックアップ装置の構成図である。以下に本実施の形態における光ピックアップ装置の動作について説明する。半導体レーザを用いた光発生用光源１から発光された光は、その光路上に配置された非線形光学素子２により、第二・第三高調波として波長６５０ｎｍ帯の赤色光と波長４３０ｎｍ帯の青色光に変換される。それらの光は対物レンズ４を通し光記録媒体５へ集光される。光記録媒体５で反射された戻り光は、対物レンズ４を通した後、光学素子３により信号光として分岐され、信号受光用の受光素子６により検出される。
【００１７】
本実施の形態によれば、同一発光点から複数の異なる波長の光を発光することができ、光ピックアップ装置の小型化・集積化が図れる。また、光ピックアップ装置の各光学部品の組み立て公差を大きくとることができ、組み立て工程の簡素化およびスループットの向上が図れる。
【００１８】
図２は図１の構成において、光源１の出射波長である
【００１９】
【外４】
2004158096.tif 000003
【００２０】
に対する反射率を１００％に近づけるように非線形光学素子２の端面にコーティングを施したものである。この構成により、発生する第二次、第三次高調波のパワーを上昇させると共に、光記録媒体の読み取りに用いない波長の光パワーを抑える事ができる。
【００２１】
図３は図２の構成に加え、可動式の波長選択フィルタ７および８を挿入したものである。波長選択フィルタを光路上または光路外へとそれぞれ任意に可動することにより、任意に使用する光の波長を選択することができる。
【００２２】
図４は本発明の実施の形態における非線形光学素子を用いた場合の伝播距離と変換出力光量の関係を示す図である。光源１より出射した光を非線形光学素子２へ入射した場合、光源１より出射する光の第ｘ次高調波（ｘは正の整数）の波長における非線形光学素子での屈折率を
【００２３】
【外５】
2004158096.tif 000004
【００２４】
とすると、第ｘ次高調波が位相整合条件を満たすには、光源の波長及び第ｘ次高調波の波数ベクトル
【００２５】
【外６】
2004158096.tif 000005
【００２６】
が
【００２７】
【数４】
2004158096.tif 000006
【００２８】
を満たす必要がある。この条件を満たさない場合、位相ずれ量Δｋとして
【００２９】
【数５】
2004158096.tif 000007
【００３０】
が発生し、図４の伝播距離と変換出力光量の関係における破線で示されるように、周期２Δｋで増減を繰り返す。ここで、
【００３１】
【数６】
2004158096.tif 000008
【００３２】
を満たす周期Λで結晶軸を周期反転させると、非線形光学定数も周期反転することにより、前記位相ずれ量を擬似的に補償し、図４の伝播距離と変換出力光量の関係における実線のような出力を実現することが可能であり、選択的に第ｘ次高調波の効率を向上できる。
【００３３】
さらにこの時、屈折率特性が、
【００３４】
【数７】
2004158096.tif 000009
【００３５】
を満たす物質を用いた場合、前記非線形光学素子の周期が
【００３６】
【数８】
2004158096.tif 000010
【００３７】
の条件を満たすため、第ｘ次高調波及び第ｘ’次高調波の位相のずれを同時に補償し選択的に第ｘ次、第ｘ’次高調波の効率を向上することを実現できる。
【００３８】
実際には、例えば、バリウムボーレート（βＢａＢ２Ｏ４）結晶を用いれば、式４に示す特性をほぼ満たすことが可能となる。この物質では、波長が０．２７μｍから１．０６μｍにわたって屈折率は１．６１５から１．５４３とほぼ一定である。また、光出射面のカット方向を変えるか、あるいは結晶軸の方向を反転させた結晶を周期的に貼り合わせた光学素子とすることにより、わずかに残る屈折率の差による位相ずれは補償することが可能である。
【００３９】
なお、上記式４を満たせば、非線形光学素子を構成する物質はバリウムボーレート結晶以外であってよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光ピックアップ装置によれば、光源より発生した光の光路上に非線形光学素子を配置し、光源の波長の第二次、第三次高調波を発生するように構成したことから、同一発光点で多波長の光を発生でき、光ピックアップ装置を構成する光学部品の組み立ての許容公差を大きくできるため、光ピックアップ装置を小型化・集積化する事ができる。
【００４１】
また、非線形光学素子の屈折率の波長依存性を選択することにより、目的の波長の位相整合を行い出力する光を増幅することが実現できる。
【００４２】
さらに、非線形光学素子の結晶軸を周期
【００４３】
【数９】
2004158096.tif 000011
【００４４】
で反転することにより、第ｘ次高調波の位相ずれを補償でき、擬似的に位相整合を行うことが実現でき、選択的に第ｘ次高調波の出力光量を増幅することが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における光ピックアップ装置の一例を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態における光ピックアップ装置の別の一例を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態における光ピックアップ装置のさらなる別の一例を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態における非線形光学素子を用いた場合の伝播距離と変換出力光量の関係を示す図
【図５】従来の技術における光ピックアップ装置の一例を示す図
【図６】従来の技術における光ピックアップ装置の別の一例を示す図
【符号の説明】
１  赤外光発光源（半導体レーザ／λ＝１３００ｎｍ）
２  非線形光学素子（波長変換デバイス）
３  光学素子（信号検出用）
４  対物レンズ
５  光記録媒体
６  受光素子（信号検出用）
７  可動形波長選択フィルタ（赤色光透過）
８  可動形波長選択フィルタ（青色光透過）
９  青色光発光源（半導体レーザ／λ＝４３０ｎｍ帯）
１０  赤色光発光源（半導体レーザ／λ＝６５０ｎｍ帯）
１１  プリズム
１２  モノリシック二波長レーザ
【図１】
2004158096.tif 000018
【図２】
2004158096.tif 000019
【図３】
2004158096.tif 000020
【図４】
2004158096.tif 000021
【図５】
2004158096.tif 000022
【図６】
2004158096.tif 000023