(57)【要約】  【課題】  簡易な構成で多種類の光ディスク間での互換性を実現することができ、偏光性の検出光学系を用いた場合であっても、安定に信号の検出を行うことのできる小型の光ピックアップを提供する。  【解決手段】  Ｓｉサブマウント４５−４の上に、ＧａＮ系青色半導体レーザチップ４５とＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザチップ４６とＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザチップ４７とを実装する。最短波長である青色半導体レーザチップ４５（波長４０５ｎｍ）を中央に実装し、赤色半導体レーザチップ４６（波長６５０ｎｍ）と近赤外半導体レーザチップ４７（波長７９０ｎｍ）とを、青色半導体レーザチップ４５（波長４０５ｎｍ）の両側に実装する。それぞれのレーザチップ４５〜４７から出射された光は、エッチドミラー４５−３で反射されて光路の方向が変えられた後、焦点距離２５ｍｍのコリメートレンズによって平行光となる。【選択図】  図５
2005004964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一のサブマウント上に実装され、互いに異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜・・・）の光ビームをそれぞれ出射する複数のコヒーレント光源と、前記異なる波長の光ビームの全てを平行光に変換するコリメートレンズとを備えた光ピックアップ。
【請求項２】
前記コリメートレンズは、最短波長λ1 の前記光ビームを出射する前記コヒーレント光源から出射される光ビームが前記コリメートレンズの光軸上に位置するように配置されている請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記複数のコヒーレント光源が異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜λ3 ）の光ビームをそれぞれ出射する３つのコヒーレント光源であり、前記３つのコヒーレント光源の波長が、それぞれ３７０ｎｍ＜λ1 ＜４３０ｎｍ、６３５ｎｍ＜λ2 ＜６９０ｎｍ、７６０ｎｍ＜λ3 ＜８１０ｎｍの範囲にある請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
同心円状の領域に分割され、前記コヒーレント光源と光ディスクとの間の光路中に挿入された可変位相板と、前記コヒーレント光源の各々から出射される各波長の前記光ビームを前記光ディスク上に集光する対物レンズとをさらに備え、前記可変位相板によって前記対物レンズで発生する球面収差が補償される請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項５】
同一のサブマウント上に実装され、互いに異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜・・・）の光ビームをそれぞれ出射する複数の半導体レーザチップを備え、
前記複数の半導体レーザチップは、それらの出射端面位置がそれぞれ光軸方向で異なるように配置されていることを特徴とする多波長半導体レーザユニット。
【請求項６】
同一のサブマウント上に実装され、互いに異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜λ3 ）の光ビームをそれぞれ出射する３つの半導体レーザチップを備え、
最短波長λ1 の前記光ビームを出射する前記半導体レーザチップは、前記３つの半導体レーザチップの中央に位置することを特徴とする多波長半導体レーザユニット。
【請求項７】
同一のサブマウント上に実装され、互いに異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜・・・）の光ビームをそれぞれ出射する複数のコヒーレント光源から前記光ビームを出射するステップと、コリメートレンズによって前記光ビームを平行光に変換するステップとを備え、
前記コリメートレンズは、最短波長λ1 の前記光ビームを出射する前記コヒーレント光源から出射される光ビームが前記コリメートレンズの光軸上に位置するように配置されていることを特徴とする光情報記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる波長の光ビームを出射する複数の光源（例えば、半導体レーザ）を備えた光ピックアップ、多波長半導体レーザユニット及び光情報記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９６年に、ＡｌＧａＩｎＰ系の赤色半導体レーザ（波長６５０ｎｍ近傍)を用いて、４．７ＧＢの記録容量を有するＤＶＤ(digital versatile disk)システムが開発された。従来のＣＤ(compact disk)システムでは、ＡｌＧａＡｓ系の近赤外半導体レーザ（波長７８０ｎｍ近傍）が用いられ、その記録容量は６５０ＭＢであった。
【０００３】
ＣＤシステムとＤＶＤシステムとでは異なる点は数多くあるが、その１つとして、使用する光ディスクの基材の厚みが異なる。具体的には、ＣＤシステムでは光ディスクの基材の厚みが１．２ｍｍであるのに対して、ＤＶＤシステムでは光ディスクの基材の厚みが０．６ｍｍである。そのため、ＤＶＤシステムでは、ＣＤシステムとの互換性を得るために、いろいろな方法が提案されている。
【０００４】
その１つとして、２焦点レンズを用いた構成がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
２焦点レンズは、波長６５０ｎｍに対して設計された開口数ＮＡが０．６の対物レンズ上に同心円状のホログラム素子を形成したものである。そして、この２焦点レンズを用いれば、ホログラム素子の＋１次光を利用して基材厚み１．２ｍｍのＣＤの上に収差なく集光される光と、通常の対物レンズ（ホログラム素子の０次光）として利用して基材厚み０．６ｍｍのＤＶＤの上に収差なく集光される光との間の分離を可能にして、ＣＤとＤＶＤとの間の互換を実現することができる。
【０００６】
しかし、２焦点レンズを用いた光学系では、ＣＤとの互換性は実現されているが、ＣＤ−Ｒとの互換性は得られていない。ＣＤ−Ｒでは赤色領域に対する反射特性が著しく小さいため、十分な再生信号を得ることができないからである。そのため、図２１に示すような２つの集積ユニット１２５、１２６（波長６５０ｎｍ、７８０ｎｍ）を有する光ピックアップが提案されている。
【０００７】
図２１の構成において、ＤＶＤ用集積ユニット１２５から出射された波長６５０ｎｍのレーザ光は、波長分離プリズム１２７を透過した後、偏光ホログラム１２８（ＬｉＮｂＯ3 基板上にプロトン交換によって回折格子が形成されている）と波長板１２９（波長６５０ｎｍに対して（５／４）λ板）とを透過し、対物レンズ１３２によって光ディスク（ＤＶＤ−ＲＯＭ）１３１の上に集光される。光ディスク１３１からの反射光は、波長板１２９によって往路と９０度偏光方向が回転し、偏光ホログラム１２８によって回折され、ＤＶＤ用集積ユニット１２５の中の光検出器（ＰＤ）の上に結像される。検出光学系は、フォーカス方向がＳＳＤ（spot size detection）法によって制御され、トラッキング方向が位相差検出法によって制御される。
【０００８】
一方、ＣＤ用集積ユニット１２６から出射された波長７８０ｎｍのレーザ光は、狭ピッチのプラスチックホログラム素子１２６ｂを透過した後、波長分離プリズム１２７で反射する。そして、ＤＶＤ用集積ユニット１２５からの波長６５０ｎｍのレーザ光と同様に、偏光ホログラム１２８と波長板１２９とを透過し、対物レンズ１３２によって光ディスク（ＣＤあるいはＣＤ−Ｒ）１３０の上に集光される。光ディスク１３０からの反射光は、波長板１２９と偏光ホログラム１２８とを再び透過する。このとき、波長板１２９は波長７８０ｎｍに対してはλ板として作用するため、偏光方向は維持され、また、偏光ホログラム１２８でも回折作用を受けない。波長分離プリズム１２７での反射後にプラスチックホログラム素子１２６ｂで回折された光は、ＣＤ用集積ユニット１２６の中の光検出器（ＰＤ）の上に結像される。検出光学系は、フォーカス方向がＳＳＤ法によって制御され、トラッキング方向が３ビーム法によって制御される。
【０００９】
対物レンズ１３２は、波長７８０ｎｍの光が基材厚み１．２ｍｍの光ディスク（ＣＤあるいはＣＤ−Ｒ）１３０に対して収差が小さくなり、波長６５０ｎｍの光が基材厚み０．６ｍｍの光ディスク（ＤＶＤ−ＲＯＭ）１３１に対して収差が小さくなるように設計されている。
【００１０】
以上のような構成を有する光ピックアップを用い、ＣＤ用集積ユニット１２６から出射される波長７８０ｎｍのレーザ光によって基材厚み１．２ｍｍの光ディスク（ＣＤあるいはＣＤ−Ｒ）１３０を再生し、ＤＶＤ用集積ユニット１２５から出射される波長６５０ｎｍのレーザ光によって基材厚み０．６ｍｍの光ディスク（ＤＶＤ−ＲＯＭ）１３１は再生することにより、良好な再生特性を得ることができる。
【非特許文献１】オプティカル・レビュー、Vol.１、No.１、第２７〜２９頁(１９９７)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
現行のＤＶＤの記録容量は４．７ＧＢであり、ＮＴＳＣ方式（National Television System Commitee standard）の放送データを約２時間記録することができる。しかし、今後、high-visionやhigh-difinition（以下、総じて『ＨＤ』と称する）の画像データに対するメディアを開発するためには、光ディスクの記録密度をさらに向上させることが必要不可欠となる。
【００１２】
光ディスクの記録密度を向上させる手段として、（１）光源を短波長化する、（２）対物レンズの開口数ＮＡを大きくする、等の手段が考えられる。しかし、システムのマージンなどの観点から、対物レンズの開口数ＮＡを現行の０．６よりも大きくすることは困難であり、また、ＣＤやＤＶＤとの互換性の観点からも厳しい。
【００１３】
一方、光源を短波長化する手段としては、近赤外半導体レーザの第２高調波発生（ＳＨＧ）技術を利用する方法、あるいは、ＧａＮ系の半導体レーザを使用する方法等が考えられる。波長４００ｎｍ程度の青色光を用いることにより、現行のＤＶＤの記録密度を約２．３倍に向上させることができる。以下、このようにして得られるＤＶＤを、『ＨＤ−ＤＶＤ』と称する。
【００１４】
青色光を利用したＨＤ−ＤＶＤの時代においても、ＤＶＤやＣＤとの互換性を得ることが重要である。ＣＤ−Ｒと同様に色素系のＤＶＤ−Ｒも現在開発されているが、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒは青色領域においては反射特性が劣化する。従って、互換性を実現するためには、青色領域、赤色領域及び赤外領域の３つの波長領域の光をそれぞれ出射するコヒーレント光源が搭載された光ピックアップが必要となる。
【００１５】
しかし、多波長のコヒーレント光源を用いて構成される光ピックアップは、多数の光学部品を必要とするため、実用レベルの量産可能な光ピックアップを設計することは困難である。具体的には、例えば、
（１）光学部品の点数が多くなるために、各光学部品の収差に対する精度が厳しくなったり集積化が困難となったりして、小型（薄型）の光ピックアップの設計が厳しくなる、
（２）多波長の光のそれぞれに対する検出光学系を同時に実現する必要があるために、偏光性ホログラム素子や偏光分離素子を検出光学系に利用しようとすると、１／４波長板の構成が複雑になる、
などの問題点が発生する。
【００１６】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で多種類の光ディスク間での互換性を実現することができ、偏光性の検出光学系を用いた場合であっても、安定に信号の検出を行うことのできる小型の光ピックアップ、多波長半導体レーザユニット及び光情報記録再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップの構成は、同一のサブマウント上に実装され、互いに異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜・・・）の光ビームをそれぞれ出射する複数のコヒーレント光源と、前記異なる波長の光ビームの全てを平行光に変換するコリメートレンズとを備えたことを特徴とする。この光ピックアップの構成によれば、光源から出射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズが１つであるため、コリメートレンズの調整を簡素化することができる。
【００１８】
また、前記本発明の光ピックアップの構成においては、前記コリメートレンズは、最短波長λ1 の前記光ビームを出射する前記コヒーレント光源から出射される光ビームが前記コリメートレンズの光軸上に位置するように配置されているのが好ましい。この好ましい例によれば、全ての波長の光に対して収差の小さい光ピックアップを実現することができる。
【００１９】
また、前記本発明の光ピックアップの構成においては、前記複数のコヒーレント光源が異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜λ3 ）の光ビームをそれぞれ出射する３つのコヒーレント光源であり、前記３つのコヒーレント光源の波長が、それぞれ３７０ｎｍ＜λ1 ＜４３０ｎｍ、６３５ｎｍ＜λ2 ＜６９０ｎｍ、７６０ｎｍ＜λ3 ＜８１０ｎｍの範囲にあるのが好ましい。
【００２０】
また、前記本発明の光ピックアップの構成においては、同心円状の領域に分割され、前記コヒーレント光源と光ディスクとの間の光路中に挿入された可変位相板と、前記コヒーレント光源の各々から出射される各波長の前記光ビームを前記光ディスク上に集光する対物レンズとをさらに備え、前記可変位相板によって前記対物レンズで発生する球面収差が補償されるのが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る多波長半導体レーザユニットの第１の構成は、同一のサブマウント上に実装され、互いに異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜・・・）の光ビームをそれぞれ出射する複数の半導体レーザチップを備え、前記複数の半導体レーザチップは、それらの出射端面位置がそれぞれ光軸方向で異なるように配置されていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る多波長半導体レーザユニットの第２の構成は、同一のサブマウント上に実装され、互いに異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜λ3 ）の光ビームをそれぞれ出射する３つの半導体レーザチップを備え、最短波長λ1 の前記光ビームを出射する前記半導体レーザチップは、前記３つの半導体レーザチップの中央に位置することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る光情報記録再生方法は、同一のサブマウント上に実装され、互いに異なる波長（λ1 ＜λ2 ＜・・・）の光ビームをそれぞれ出射する複数のコヒーレント光源から前記光ビームを出射するステップと、コリメートレンズによって前記光ビームを平行光に変換するステップとを備え、前記コリメートレンズは、最短波長λ1 の前記光ビームを出射する前記コヒーレント光源から出射される光ビームが前記コリメートレンズの光軸上に位置するように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、簡易な構成で多種類の光ディスク間での互換性を実現することができ、偏光性の検出光学系を用いた場合であっても、安定に信号の検出を行うことのできる光ピックアップ、多波長半導体レーザユニット及び光情報記録再生方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２６】
〈第１の実施の形態〉
本実施の形態においては、青色領域及び赤色領域の２波長領域の光をそれぞれ出射するコヒーレント光源が搭載され、偏光性ホログラム素子と波長板とを用いた検出光学系を有する光ピックアップについて説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図である。
【００２８】
本実施の形態においては、青色領域のコヒーレント光源として、第２高調波発生（ＳＨＧ）技術を利用したＳＨＧブルーレーザユニット１が用いられている。図２に、ＳＨＧブルーレーザユニット１の構成を示す。ＳＨＧブルーレーザユニット１は、近赤外半導体レーザと光導波路型波長変換素子とにより構成されている。
【００２９】
図２の構成においては、近赤外半導体レーザとして、波長可変が可能な分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体レーザ１１が用いられている。ＤＢＲ半導体レーザ１１は、活性領域とＤＢＲ領域とからなり、それぞれ独立した電極を有している。ＤＢＲ半導体レーザ１１の発振波長は８１０ｎｍであり、出力は５０ｍＷである。
【００３０】
一方、光導波路型波長変換素子としては、Ｍｇが５ｍｏｌ％ドープされたＬｉＮｂＯ3 基板１５上に周期的な分極反転領域１７とプロトン交換光導波路（以下『光導波路』という）１６とが形成された擬似位相整合方式（ＱＰＭ）の分極反転型光導波路デバイス１４が用いられている。
【００３１】
ＤＢＲ半導体レーザ１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２とフォーカスレンズ１３とによって光導波路１６内に結合され、ＤＢＲ半導体レーザ１１の出力５０ｍＷに対して光導波路１６からの出力光として３ｍＷの青色光（波長４０５ｎｍ）が得られる。ビームの広がり角は、垂直方向が１３．２度、水平方向が５．７度である。
【００３２】
また、本実施の形態においては、赤色領域のコヒーレント光源として、ＡｌＧａＩｎＰ系の赤色半導体レーザユニット２が用いられている。赤色半導体レーザユニット２の発振波長は６７０ｎｍであり、閾値７６ｍＡ及び５ｍＷでの動作電流は９０ｍＡである。
【００３３】
以下に、図１を用いて、本実施の形態の光ピックアップの構成について、さらに具体的に説明する。
【００３４】
それぞれ検出用フォトディテクタを有するＳＨＧブルーレーザユニット１及び赤色半導体レーザユニット２から出射されたレーザ光は、それぞれコリメートレンズ３、４によって平行光となり、光合波手段としての誘電体多層膜ミラー５によって同一光軸上を伝搬するように合波される。このように、本実施の形態においては、光合波手段として誘電体多層膜ミラー５が用いられているが、回折格子などを用いて同一光軸上を伝搬させることも可能である。しかし、光利用効率を考慮すると、誘電体多層膜ミラー５を用いるのが望ましい。この誘電体多層膜ミラー５は、Ｐ波、Ｓ波ともに波長５００ｎｍ以下の光を透過し、波長５００ｎｍ以上の光を反射する構成となっている。誘電体多層膜ミラー５を透過及び反射した光は、偏光性ホログラム６及び波長板７を透過した後、立ち上げミラー８によって紙面の垂直方向に曲げられ（但し、図１においては、紙面の上方に曲げられているように描かれている）、対物レンズ９によって光ディスク１０上に集光される。
【００３５】
偏光性ホログラム６は、ＬｉＮｂＯ3 基板上にプロトン交換（δｎ＝０．０４）及びエッチング（深さ１００μｍ）によってグレーティングが形成された構成となっている。ここで、グレーティングのピッチは８μｍ（＝Λ）に設定されている。プロトン交換によって異常光の屈折率は増加し、常光の屈折率は低下するので、プロトン交換領域をエッチングすることにより、異常光の屈折率変化が厚みの低減によって補償され、常光のみに感度を有するグレーティングが形成される。このため、偏光性ホログラム６は、往路の偏光方向が異常光方向（Ｃ軸方向もしくは結晶主軸）と平行になるように配置されている。尚、偏光方向は、図１に示されている。
【００３６】
波長板７は、波長５０４ｎｍ（３／４・λ2 ＜λ＜５／４・λ1 ）の光に対してλの位相変調（遅延量）が得られるように設計されている。このため、波長板７は、青色光（波長λ1 ）に対して５／４波長板(５０６ｎｍ)として作用し、赤色光（波長λ2 ）に対して３／４波長板(５０２ｎｍ)として作用する。従って、青色光及び赤色光は、波長板７によって共に円偏光に変換され、その後、対物レンズ９によって光ディスク１０上に集光される。
【００３７】
すなわち、波長板７の遅延量λは、青色光（波長λ1 ）に対してλ1 ／４の略奇数倍であり、赤色光（波長λ2 ）に対してもλ2 ／４略奇数倍である。従って、波長板７は、どちらの波長の光に対しても１／４波長板として作用する。また、対物レンズ９は、青色光及び赤色光に対して収差が小さくなるように設計されている。
【００３８】
光ディスク１０からの反射光は、再び対物レンズ９、立ち上げミラー８を通過した後、波長板７によって直線偏光に変換される。反射光の偏光方向は往路の偏光方向に対して９０度回転しているので、反射光は、偏光性ホログラム６に対して常光方向に平行に入射し、偏光性ホログラム６のグレーティングによってθ（＝λ／Λ）方向に回折する。波長板７は、往復で、青色光に対して１０／４波長板として作用し、赤色光に対して６／４波長板として作用し、ともに半波長板として作用するため、偏光方向が９０度回転する。偏光性ホログラム６の回折効率としては、青色光に対して６０％、赤色光に対して５０％が実現された。
【００３９】
誘電体多層膜ミラー５を透過及び反射した青色光及び赤色光は、それぞれコリメートレンズ３、４を透過した後、各レーザユニット１、２に集積化された検出用フォトディテクタ上に集光される。そして、検出用フォトディテクタによってフォーカス信号、トラッキングサーボ信号及びＲＦ信号が検出される。この場合、フォーカスサーボは３分割フォトディテクタを用いてスポットサイズディテクション法（以下『ＳＳＤ法』という）によって行われ、トラッキングサーボは４分割フォトディテクタを用いて位相差法によって行われる。本実施の形態においては、光ディスク１０からの反射光の５０％以上がフォトディテクタ上に到達し、安定なサーボ動作及び再生信号が得られた。
【００４０】
本実施の形態の波長板７は、その厚みを所定の値に設定することにより、ＤＶＤやＨＤ−ＤＶＤで用いられる赤色光及び青色光に対して、ともに１／４波長板として作用することができる。そして、このような波長板７を備えていることにより、偏光分離手段である偏光性ホログラム６を利用して構成された検出光学系を用いて安定にサーボ動作及び再生信号の検出を行うことができる。この波長板７は、従来と同様に水晶などを用いて容易に作製することができるので、その実用的効果は大きい。
【００４１】
本実施の形態においては、青色領域のコヒーレント光源としてＳＨＧブルーレーザユニット１を用いているが、ＧａＮ系青色半導体レーザを用いても同様の効果が得られる。
【００４２】
ここで、ＧａＮ系青色半導体レーザの作製方法について説明する。まず、ＳｉＣ基板上にｎ型ＧａＮを成長させて、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子のクラッド層及びｎ型ＧａＮ光ガイド層を形成し、ＩｎＧａＮの多重量子井戸活性層を形成した後に、ｐ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ光ガイド層、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層、ｐ型ＧａＮ層を形成し、さらにｐ型電極を形成する。尚、ＳｉＣ基板は導電性であるため、基板の裏面にｎ型電極を形成する。これにより、動作電流Ｉop＝１００ｍＡに対して５ｍＷの青色光（波長４０５ｎｍ）が得られる。
【００４３】
本実施の形態の光ピックアップにおいては、青色光の光源と赤色光の光源とが搭載され、それぞれが偏光性の検出光学系を有しているので、検出用フォトディテクタに大きな光量の光を導くことができる。従って、本実施の形態の光ピックアップを用いれば、赤色光によってＤＶＤ−Ｒを、青色光によってＨＤ−ＤＶＤ−Ｒを、それぞれ安定に再生することができる。
【００４４】
次に、検出用フォトディテクタがコヒーレント光源から分離され、偏光性ホログラムの代わりに偏光分離素子（ＰＢＳ）が用いられた構成について、図３を参照しながら説明する。
【００４５】
図３の構成において、ＳＨＧブルーレーザ１８及び赤色半導体レーザ１９から出射された光は、それぞれコリメートレンズ２０、２０−１とＰＢＳ２１、２２を透過した後、光合波手段としての誘電体多層膜ミラー２３によって同一光軸上を伝搬するように合波される。合波された光ビームは、図１の構成で用いられた波長板７と同じように作用する波長板２４を透過した後、立ち上げミラー２５−１によって紙面に垂直な方向に曲げられ（但し、図３においては、紙面の上方に曲げられているように描かれている）、対物レンズ２５によって光ディスク２６上に集光される。
【００４６】
光ディスク２６からの反射光は、再び対物レンズ２５、立ち上げミラー２５−１、波長板２４を通過した後、誘電体多層膜ミラー２３で透過及び反射し、それぞれの光路に配置されたＰＢＳ２１、２２に導かれる。青色光及び赤色光の偏光方向は、波長板２４によってもとの偏光方向に対して９０度回転されているために、それぞれＰＢＳ２１、２２によって光路が９０度曲げられ、それぞれ検出レンズ２７、２８及びシリンドリカルレンズ２９、３０を透過した後に、フォトディテクタ３１、３２上に集光される。
【００４７】
以上のような構成において、フォーカス方向のサーボ動作を非点収差法によって行い、トラッキング方向のサーボ動作を位相差法によって行うことにより、良好な再生信号が得られた。
【００４８】
図３の構成においても、波長板２４は、波長５０４ｎｍ（３／４・λ2 ＜λ＜５／４・λ1 ）の光に対してλの位相変調（遅延量）が得られるように設計されているので、青色光（波長λ1 ）に対して５／４波長板(５０６ｎｍ)として作用し、赤色光（波長λ2 ）に対して３／４波長板(５０２ｎｍ)として作用する。すなわち、波長板２４の遅延量λは、青色光（波長λ1 ）に対してλ1 ／４の略奇数倍であり、赤色光（波長λ2 ）に対してもλ2 ／４の略奇数倍である。従って、波長板２４は、どちらの波長の光に対しても１／４波長板として作用する。このため、図３のように偏光分離素子（ＰＢＳ）を用いた検出光学系においても、検出用フォトディテクタ上に十分な光量の光を導くことができるので、安定なサーボ動作及び信号検出が可能となる。特に、ＳＨＧブルーレーザと異なり、ＧａＮ系及びＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザなどはサンプル間での発振波長のばらつきが大きいので、図３の構成によって得られる効果は大きい。
【００４９】
また、本実施の形態の波長板は１／４波長板として作用するように設計されているので、波長の許容幅も大きく、実用的効果は大きい。
【００５０】
さらに、波長６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザと波長３９５ｎｍのＧａＮ系半導体レーザとを用いた光ピックアップにおいても、波長４９０ｎｍに対する波長板を設計することにより、上記と同様の効果を奏する光ピックアップを実現することができる。
【００５１】
尚、上記したように、本実施の形態の波長板は、水晶などを用いて容易に作製することができるが、複屈折の波長分散の大きい材料を用いて作製することもできる。例えば、芳香族ポリスルファン系樹脂は、赤色波長（６９０ｎｍ）での複屈折に対して青色波長（３８０ｎｍ）での複屈折が１．６５倍大きくなる。従って、この樹脂を用いれば、波長６９０ｎｍの光に対して１／４波長板として作用し、波長３８０ｎｍの光に対して３／４波長板として作用する波長板を作製することができる。以下、複屈折の波長分散の大きい材料を用いて作製した波長板について説明する。
【００５２】
ここで、芳香族ポリスルファン系樹脂における波長６９０ｎｍの光に対する複屈折をｎa 、芳香族ポリスルファン系樹脂を用いて作製した波長板の厚さをｄとする。このとき、波長３８０ｎｍの光に対する複屈折は１．６５ｎa となる。この場合、波長６９０ｎｍの光に与えられる位相差はｎa ×ｄとなるので、これが６９０ｎｍの１／４となるように、すなわち、ｎa ×ｄ＝６９０×１／４の関係が成り立つように厚さｄを選定する。
【００５３】
芳香族ポリスルファン系樹脂を用いて作製した波長板の厚さがｄの場合、波長３８０ｎｍの光に与えられる位相差は１．６５ｎa ×ｄとなり、上記ｎa ×ｄ＝６９０×１／４の関係を用いれば、１．６５×６９０×１／４＝２８５ｎｍとなる。この位相差は、３８０ｎｍの３／４に相当する。従って、芳香族ポリスルファン系樹脂を用いれば、赤色（波長６９０ｎｍ）の光に対して直線偏光を円偏光に変換することができ、さらに青色（波長３８０ｎｍ）の光に対しても直線偏光を円偏光に変換することのできる波長板を作製することができる。
【００５４】
尚、ここでは、樹脂として芳香族ポリスルファン系樹脂を用いたが、構成単位として主鎖をなす結合中にビフェニル骨格、ナフタレン骨格もしくはスチルベン骨格を含む単位を有するポリエステル（特開平７−２３３２４９号公報参照）などの複屈折の波長分散の大きい材料であれば何ら問題はない。
【００５５】
さらに、大きな複屈折を有する材料を用いることにより、波長４００ｎｍ前後の青色光を用いて、上記と同じことを実現することができる。
【００５６】
以上のように複屈折の波長分散の大きい材料を用いて作製した波長板を用いる場合、この波長板の遅延量λは、波長λ1 の光に対してλ1 ／４の（２ｎ＋３）倍であり、波長λ2 （＞λ1 ）の光に対してλ2 ／４の（２ｎ＋１）倍（但し、ｎ＝０、１、２、・・・）であるのが望ましい。
【００５７】
〈第２の実施の形態〉
本実施の形態においては、異なる波長の光を出射する複数のコヒーレント光源が同一の基板（サブマウント）の上に実装されたレーザユニットを用いた光ピックアップについて説明する。
【００５８】
具体的には、本実施の形態においては、ＧａＮ系青色半導体レーザチップ（波長４０５ｎｍ)とＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザチップ（波長６５０ｎｍ）とＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザチップ（波長７９０ｎｍ)とがＳｉサブマウント上に実装されたレーザユニットについて説明する。図４は本実施の形態の光ピックアップを示す概略構成図、図５はそれに用いられるレーザユニットを示す概要図である。
【００５９】
図５に示すように、Ｓｉサブマウント４５−４の上には、ＧａＮ系青色半導体レーザチップ４５とＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザチップ４６とＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザチップ４７とが実装されている。ここで、最短波長である青色半導体レーザチップ４５（波長４０５ｎｍ）が中央に実装されており、赤色半導体レーザチップ４６（波長６５０ｎｍ）と近赤外半導体レーザチップ４７（波長７９０ｎｍ)とは、青色半導体レーザチップ４５（波長４０５ｎｍ)の両側に２００μｍ離間して実装されている。
【００６０】
それぞれのレーザチップ４５〜４７から出射された光は、エッチドミラー４５−３で反射されて光路の方向が変えられた後、焦点距離２５ｍｍのコリメートレンズ３４によって平行光となる（図４参照）。本実施の形態において、コリメートレンズ３４は、青色半導体レーザチップ４５（波長４０５ｎｍ)から出射される光がレンズの中心（すなわち、光軸上）に位置するように配置されている。各レーザチップ４５〜４７の位置は、コリメートレンズ３４によって平行光が得られるように、それぞれ最適な焦点位置に調整されている。
【００６１】
図４に示すように、コリメートレンズ３４によって平行光となった光は、偏光性ホログラム３５及び誘電体多層膜ミラー３６を透過した後、立ち上げミラー３７によって紙面に垂直な方向に曲げられる（但し、図４においては、紙面の左方向に曲げられているように描かれている）。そして、可変位相板４４及び波長板３８を透過した後、対物レンズ３９によって光ディスク４０上に集光される。ここで、誘電体多層膜ミラー３６は、波長７８０ｎｍの光に対する反射率が５０％で、青色領域及び赤色領域の光を１００％透過するように設計されており、波長板３８は、上記第１の実施の形態で用いられた波長板と同じように作用する。
【００６２】
波長板３８としては、波長５０４ｎｍの光に対してλの位相変調（遅延量）が得られるように設計された上記第１の実施の形態の波長板と同じ波長板が用いられているので、光ディスク４０からの反射光は偏光性ホログラム３５で回折し、その回折効率として５０％以上の高い値が得られた。
【００６３】
立ち上げミラー３７と波長板３８との間に設置された可変位相板４４は、対物レンズ３９で発生する球面収差を補正するためのものである。図６（ａ）、（ｂ）に、可変位相板４４の構成を示す。
【００６４】
図６（ｂ）に示すように、可変位相板４４は、液晶４８−３と、それを両側から挟み込むように配置された配向膜（ポリイミド系）４８−２とＩＴＯ（ＩｎＳｎＯx ）電極４８−１とガラス基板４９とにより構成されている。液晶４８−３の厚みは２μｍであり、各配向膜４８−２の厚みは８０ｎｍである。配向膜４８−２は、液晶４８−３の長軸（矢印）が図６（ａ）に示すＣ軸の方向に並ぶようにラビングされている。
【００６５】
液晶４８−３としては、誘電率の異方性が正の液晶（例えば、メルク社のＺＬＩ−４７９２）が用いられている。液晶４８−３は、電圧（〜６０Ｈｚ）を印加することにより、Ｚ軸方向に徐々に傾き、Ｃ軸の偏光方向に対して屈折率が低下する。このため、印加電圧を調整することにより、液晶４８−３にＣ軸方向の屈折率変化、すなわち位相変化を与えることができる。図６（ａ）は、印加電圧が０Ｖのときの液晶４８−３の状態を示している。
【００６６】
ＩＴＯ電極４８−１は、半径５００μｍごとに同心円状の領域に分割されている。但し、図６（ａ）においては、概念的に４つのＩＴＯ電極４８−１のみが描かれている。
【００６７】
対物レンズ３９は、青色光に対して収差が最も小さくなるように設計された非球面レンズである。図７（ａ）に、対物レンズ３９に赤色光が入射したときに発生する球面収差の分布を示している。この場合、図７（ｂ）に示すような分布の電圧を可変位相板４４に印加することにより、図７（ａ）に示す球面収差を補償することができる。
【００６８】
具体的には、対物レンズ３９が有効ビーム径４ｍｍの非球面レンズである場合に、赤色光に対して最大でφ1 ＝１００ｍλの球面収差が発生した。この場合、Ｖ1 ＝５Ｖなる電圧を印加することにより、図７（ｃ）に示すような屈折率分布を生じさせることができ、赤色光に対する非球面レンズ（対物レンズ３９）の球面収差を補償することができた。その結果、直線偏光で可変位相板４４のＣ軸方向に入射した赤色光は、波長板３８を透過した後、対物レンズ３９によって基材厚み０．６ｍｍの光ディスク４０上に集光され、良好な集光特性が得られた。近赤外光に対しても同様であり、対物レンズ３９で発生する球面収差を補償するような電圧を印加することにより、良好な集光特性が得られる。
【００６９】
尚、本実施の形態においては、色収差によって発生する球面収差を補償する場合を例に挙げて説明したが、基材厚みの誤差によって発生する球面収差を補償することもできる。特に、青色光に対しては、基材厚みの誤差によって発生する球面収差が大きくなるので、その実用的効果は大きい。
【００７０】
また、本実施の形態においては、液晶材料として誘電率の異方性が正の液晶を用いたが、誘電率の異方性が負の液晶（例えば、メルク社のＭＬＣ−６６０８）を用いても、同様の効果が得られる。尚、誘電率の異方性が負の液晶を用いる場合には、液晶の長軸がＺ軸方向から少しＣ軸方向に傾くように配向処理を行うのが望ましい。
【００７１】
図４、図５に示すように、光ディスク４０からの反射光は、それぞれ、検出用フォトディテクタ４３と、レーザユニット３３に集積化された検出用フォトディテクタ４５−１及び４５−２に導かれる。
【００７２】
波長７９０ｎｍの近赤外光は、誘電体多層膜ミラー３６で反射し、検出レンズ４１及びシリンドリカルレンズ４２を透過した後、４分割フォトディテクタ４３に導かれる。この場合、フォーカスサーボは非点収差法によって行われ、トラッキングサーボはプッシュプル法によって行われる。
【００７３】
一方、波長４０５ｎｍの青色光と波長６５０ｎｍの赤色光は、偏光性ホログラム３５で回折し、コリメートレンズ３４を透過した後、レーザユニット３３の上に設けられた３分割フォトディテクタ４５−１及び６分割フォトディテクタ４５−２に導かれる。この場合、フォーカスサーボは３分割フォトディテクタ４５−１を用いてＳＳＤ法によって行われ、トラッキングサーボは６分割フォトディテクタ４５−２を用いて位相差法によって行われる。特に、図５に示すように、６分割フォトディテクタ４５−２の上方の４つのフォトディテクタによって青色光の検出を行い、下方の４つのフォトディテクタによって赤色光の検出を行うように構成することにより、フォトディテクタ４５−２の分割数を８から６に減らすことができる。
【００７４】
図４、図５の構成においては、最短波長である青色半導体レーザチップ４５がコリメートレンズ３４の中心に調整され（すなわち、サブマウント４５−４の上で、コリメートレンズ３４の光軸中心に対応する位置に実装され）、また、液晶レンズ（可変位相板４４）によって対物レンズ３９の収差を補正することができるため、全ての波長の光に対してトータルの透過波面収差を５０ｍλ以下の小さな値に抑えることができる。これにより、良好な再生特性が得られる。
【００７５】
本実施の形態の光ピックアップにおいては、青色光、赤色光及び近赤外光の各光源が搭載され、それぞれが検出光学系を有しているので、青色光によってＨＤ−ＤＶＤ−Ｒを、赤色光によってＤＶＤ−Ｒを、近赤外光によってＣＤ−Ｒを、それぞれ安定に再生することができる。
【００７６】
また、図４、図５の構成においては、３つの波長の光源（ＧａＮ系青色半導体レーザチップ４５、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザチップ４６、ＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザチップ４７）が実装されたレーザユニット３３を例に挙げて説明したが、ＧａＮ系青色半導体レーザチップとＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザチップの２つの波長の半導体レーザチップが実装されたレーザユニットを用いた場合であっても、同様の効果が得られる。図８に、その場合の概略構成図を示す。
【００７７】
図８の構成において、レーザユニット５０には、ＧａＮ系青色半導体レーザチップとＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザチップの２つの半導体レーザチップが実装されており、また、図５の場合と同様に、３分割及び６分割のフォトディテクタが実装されている（但し、これらは図８には図示されていない）。コリメートレンズ５１は、より短波長であるＧａＮ系青色半導体レーザチップから出射される光がレンズの中心（すなわち、光軸上）に位置するように配置されている。偏光性ホログラム５２を透過した後の光は、立ち上げミラー５３によって紙面に垂直な方向に曲げられ（但し、図８においては、紙面の左方向に曲げられているように描かれている）、上記第１の実施の形態で用いられた波長板と同じように作用する波長板５４を透過した後に、対物レンズ５５によって光ディスク５６上に集光される。
【００７８】
光ディスク５６からの反射光は、再び対物レンズ５５、波長板５４、立ち上げミラー５３を通過した後、偏光性ホログラム５２によって回折され、レーザユニット５０に集積化された検出用フォトディテクタに導かれて、サーボ動作及びＲＦ信号の検出が行われる。
【００７９】
図８の構成においても、最短波長である青色半導体レーザチップがコリメートレンズ５１の中心に調整されている（すなわち、サブマウントの上で、コリメートレンズ５１の光軸中心に対応する位置に実装されている）。これにより、全ての波長の光に対してトータルの透過波面収差を５０ｍλ以下の小さな値に抑えることができるので、良好な再生特性が得られる。また、光ピックアップに青色光の光源と赤色光の光源が搭載され、それぞれが検出光学系を有しているので、青色光によってＨＤ−ＤＶＤ−Ｒを、赤色光によってＤＶＤ−Ｒを、それぞれ安定に再生することができる。
【００８０】
本実施の形態のように、同一のサブマウント上に複数の半導体レーザチップを実装し、１つのコリメートレンズによって平行光に変換するようにすれば、小型の光ピックアップを実現することができ、光ディスクドライブの厚みを大幅に薄くすることができる。また、直接結合による小型のＳＨＧブルーレーザも提案されており、ＧａＮ系半導体レーザの代わりにＳＨＧブルーレーザを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００８１】
また、対物レンズとして非球面レンズを用いた場合、異なる波長の光が入射すると、色収差によって球面収差が発生するが、本実施の形態のように同心円状の領域に分割された液晶からなる可変位相板を用いることにより、対物レンズで発生する球面収差を補償することができる。特に、多波長のコヒーレント光源が搭載された光ピックアップにおいて、その実用的効果が大きい。
【００８２】
〈第３の実施の形態〉
本実施の形態においては、複数のコヒーレント光源から出射される光を光合波手段としての誘電体多層膜ミラーによって合波し、１つの対物レンズによって光ディスク上に集光することのできる光ピックアップについて説明する。複数の光学部品を透過及び反射した光は、その光学部品の収差の影響を受けるが、本実施の形態の構成は、かかる問題点を解決するために有効である。
【００８３】
図９に、本実施の形態における光ピックアップの概略構成図を示す。図８に示すように、本実施の形態の光ピックアップは、それぞれ検出用フォトディテクタが集積化されたＧａＮ系青色半導体レーザユニット５７（波長４０５ｎｍ)と、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザユニット５８（波長６５０ｎｍ）と、ＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザユニット５９（波長７９０ｎｍ)とを有している。そして、これらの各レーザユニット５７〜５９から出射される光は、光合波手段としての２つの誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２によって合波される。
【００８４】
各半導体レーザユニット５７〜５９から出射された光は、それぞれコリメートレンズ６０〜６２によって平行光となった後、偏光性ホログラム６３〜６５と波長板６６〜６８を透過する。波長板６６〜６８は、それぞれの波長の光に対してλ／４の位相変調（遅延量）が得られるように設計されており、それぞれの波長の光は、波長板６６〜６８によって円偏光に変換される。
【００８５】
図１０（ａ）、（ｂ）に、誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２の透過特性を示す。図１０（ａ）に示すように、誘電体多層膜ミラーＭ１は、波長５００ｎｍ以下の光をＰ波、Ｓ波ともに９５％以上透過し、波長５００ｎｍ以上の光をＰ波、Ｓ波ともに９５％以上反射する。一方、図１０（ｂ）に示すように、誘電体多層膜ミラーＭ２は、波長７００ｎｍ以下の光をＰ波、Ｓ波ともに９５％以上透過し、波長７００ｎｍ以上の光をＰ波、Ｓ波ともに９５％以上反射する。
【００８６】
これらの誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２は、ＳｉＯ2 とＴｉＯ2 の多層膜（計２０層以上）により構成されている。尚、２つの誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２のうち、誘電体多層膜ミラーＭ２は、膜厚制御を高精度で行うことにより、Ｐ波とＳ波の立ち上がりの波長差が５０ｎｍ以下となるように作製されている。
【００８７】
青色半導体レーザユニット５７から出射された波長４０５ｎｍの青色光は、誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２を透過する。赤色半導体レーザユニット５８から出射された波長６５０ｎｍの赤色光は、誘電体多層膜ミラーＭ１で反射した後、誘電体多層膜ミラーＭ２を透過する。また、近赤外半導体レーザユニット５９から出射された波長７９０ｎｍの近赤外光は、誘電体多層膜ミラーＭ２で反射する。これにより、３つの光は同一光軸上を伝搬するように合波される。合波された光は、立ち上げミラー６９によって紙面に垂直な方向に曲げられ（但し、図９においては、紙面の上方に曲げられているように描かれている）、対物レンズ７０によって光ディスク７１上に集光される。図８の構成においては、３つの波長の光に対して収差を小さくするために、対物レンズ７０として開口数（ＮＡ）０．６の組レンズが用いられている。
【００８８】
光ディスク７１からの反射光は、それぞれ往路と同じ光路を通るが、波長板６６〜６８により、偏光方向が往路に対して９０度回転される。その後、光ディスク７１からの反射光は、偏光性ホログラム６３〜６５によって回折され、各レーザユニット５７〜５９に集積化されたそれぞれの検出用フォトディテクタに導かれる。フォトディテクタは、上記第２の実施の形態と同様に、３分割フォトディテクタと６分割フォトディテクタとにより構成されている。この場合、フォーカスサーボは３分割フォトディテクタを用いてＳＳＤ法によって行われ、トラッキングサーボは６分割フォトディテクタを用いて位相差法によって行われる。
【００８９】
一般に、光学部品は、反射波面収差よりも透過波面収差の方が小さい。光学部品を光が透過する場合には、表面と裏面で収差を打ち消し合うため、表面状態で発生する収差のみを考えればよい。一方、光学部品で反射する光に対しては、光学部品の歪みなどが直接波面収差に影響を及ぼす。従って、光学部品は、透過部品として用いる方が収差が小さくなるため望ましい。また、同じ波面収差の光学部品は、より短い波長の光に対してより大きな収差として影響を及ぼす。
【００９０】
以上の点を考慮して、図９に示す本実施の形態の光ピックアップにおいては、最短波長であるＧａＮ系青色半導体レーザユニット５７から出射される光が誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２を透過するように構成されている。
【００９１】
図９の構成においては、各波長の光に対する対物レンズ通過後の透過波面収差を５０ｍλ以下に抑圧することができ、再生特性において良好な結果を得ることができた。また、図９の構成の光ピックアップにおいては、青色光、赤色光及び近赤外光の各光源が搭載され、それぞれが検出光学系を有しているので、青色光によってＨＤ−ＤＶＤ−Ｒを、赤色光によってＤＶＤ−Ｒを、近赤外光によってＣＤ−Ｒを、それぞれ安定に再生することができる。
【００９２】
図１１に、本実施の形態における他の光ピックアップの概略構成図を示す。図１１に示す光ピックアップにおいては、誘電体多層膜ミラーＭ２の代わりに、透過特性がＰ波とＳ波で異なる誘電体多層膜ミラーＭ３が用いられている。
【００９３】
誘電体多層膜ミラーにおいてＳ波とＰ波のどちらに対しても同じ透過特性を得るためには、蒸着時の制御を精密に行うことが必要がある。量産時の歩留まりを考慮すると、図１２（ａ）、（ｂ）に示すような透過特性をそれぞれ有する誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ３を備えた構成の方が有利である。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、誘電体多層膜ミラーＭ３は、波長７９０ｎｍの光に対してＰ波の透過率が９５％以上、Ｓ波の反射率が９５％以上となるように設計されている。一方、図１２（ａ）に示すように、誘電体多層膜ミラーＭ１は、図１０（ａ）に示したものと同様に、波長５００ｎｍ以下の光をＰ波、Ｓ波ともに９５％以上透過し、波長５００ｎｍ以上の光をＰ波、Ｓ波ともに９５％以上反射する。
【００９４】
図１１の構成において、ＧａＮ系青色半導体レーザユニット７２（波長４０５ｎｍ）とＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザユニット７３（波長６５０ｎｍ）から出射された光は、コリメートレンズ７５、７６によってそれぞれ平行光となった後、誘電体多層膜ミラーＭ１によって同一光軸上を伝搬するように合波される。合波された２つの光は、偏光性ホログラム７８及び波長板８０を透過し、それぞれの光が円偏光に変換される。ここで、波長板８０は、上記第１の実施の形態で用いられた波長板と同じように作用する。すなわち、波長板８０の遅延量λは、青色光（波長λ1 ）に対してλ1 ／４の略奇数倍であり、赤色光（波長λ2 ）に対してもλ2 ／４の略奇数倍である。従って、波長板８０は、どちらの波長の光に対しても１／４波長板として作用する。
【００９５】
一方、ＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザユニット７４から出射された波長７９０ｎｍの近赤外光は、コリメートレンズ７７によって平行光となり、無偏光性のガラスホログラム７９を透過した後に、誘電体多層膜ミラーＭ３で反射する。これにより、３つの光は、最終的に同一光軸上を伝搬するように合波される。
【００９６】
合波された３つの光は、立ち上げミラー８１によって紙面に垂直な方向に曲げられ（但し、図１１においては、紙面の上方に曲げられているように描かれている）、対物レンズ８２によって光ディスク８３上に集光される。尚、図１１の構成においても、３つの波長の光に対して収差を小さくするために、対物レンズ８２として開口数（ＮＡ）０．６の組レンズが用いられている。
【００９７】
光ディスク８３からの反射光は、それぞれ往路と同じ光路を通って、各レーザユニット７２〜７４に集積化されたそれぞれの検出用フォトディテクタ上に導かれる。
【００９８】
すなわち、青色光（波長４０５ｎｍ）及び赤色光（波長６５０ｎｍ）は、その偏光方向が波長板８０によってもとの偏光方向に対して９０度回転された後、偏光性ホログラム７８によって回折され、レーザユニット７２、７３に集積化されたそれぞれの検出用フォトディテクタ上に導かれる。
【００９９】
一方、近赤外光（波長７９０ｎｍ）に関しては、誘電体多層膜ミラーＭ３の透過特性がＰ波とＳ波で異なるため、ＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザユニット７４に対応して設けられた検出光学系を構成する光学部品として無偏光性のガラスホログラム７９が用いられている。そして、光ディスク８３で反射した近赤外光（波長７９０ｎｍ）は、誘電体多層膜ミラーＭ３で反射し、ガラスホログラム７９及びコリメートレンズ７７を透過した後、レーザユニット７４に集積化された検出用フォトディテクタ上に導かれる。図９の構成と比較すると、ガラスホログラム７９が用いられており、検出用フォトディテクタ上に導かれる近赤外光の光量が小さくなるため、サーボ系のゲインなどを調整する必要があるが、再生特性などの劣化は観測されなかった。
【０１００】
図１１の構成においても、最短波長であるＧａＮ系青色半導体レーザユニット７２から出射される光が、誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ３を透過するように構成されているため、各波長の光に対する対物レンズ通過後の透過波面収差を５０ｍλ以下に抑圧することができ、再生特性においても良好な結果を得ることができた。また、図１１の構成の光ピックアップにおいては、青色光、赤色光及び近赤外光の各光源が搭載され、それぞれが検出光学系を有しているので、青色光によってＨＤ−ＤＶＤ−Ｒを、赤色光によってＤＶＤ−Ｒを、近赤外光によってＣＤ−Ｒを、それぞれ安定に再生することができる。
【０１０１】
尚、本実施の形態においては、青色半導体レーザとしてＧａＮ系半導体レーザが用いられているが、ＧａＮ系半導体レーザの代わりにＳＨＧブルーレーザを用いても、同様の効果が得られる。
【０１０２】
また、本実施の形態においては、３つの波長の光に対して収差を小さくするために、対物レンズとして組レンズが用いられているが、上記第２の実施の形態のように、対物レンズとして非球面レンズを用い、液晶レンズ（可変位相板）によって非球面レンズ（対物レンズ）の収差を補正する構成であっても、同様の効果が得られる。
【０１０３】
〈第４の実施の形態〉
本実施の形態においては、複数のコヒーレント光源と、偏光性ホログラムを用いた検出光学系とを有し、１つの波長板によって安定なサーボ動作及び再生信号の検出を行うことのできる光ピックアップ及び光情報記録再生装置について説明する。
【０１０４】
このような光ピックアップ及び光情報記録再生装置を実現するために、本実施の形態においては、液晶材料から構成される位相可変型波長板が用いられる。また、コヒーレント光源としては、ＧａＮ系青色半導体レーザ（波長４０５ｎｍ)とＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ（波長６５０ｎｍ）とＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザ（波長７９０ｎｍ）とが用いられる。
【０１０５】
図１３（ａ）は本実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の構成における偏光性ホログラムや光ディスクの複屈折性の結晶主軸とコヒーレント光源の偏光方向との関係を示す図である。この構成においても、図９に示した構成と同様の誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２が用いられ、これらの誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２は、各波長においてＰ波、Ｓ波ともに同じ透過特性を示す。
【０１０６】
図１３の構成において、ＧａＮ系青色半導体レーザユニット８４（波長４０５ｎｍ)とＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザユニット８５（波長６５０ｎｍ）から出射された光は、コリメートレンズ８７、８８によってそれぞれ平行光となった後、誘電体多層膜ミラーＭ１によって同一光軸上を伝搬するように合波される。一方、ＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザユニット８６から出射された波長７９０ｎｍの近赤外光は、コリメートレンズ８９によって平行光となった後、誘電体多層膜ミラーＭ２で反射する。これにより、３つの光は、同一光軸上を伝搬するように合波される。合波された３つの光は、偏光性ホログラム９０を透過した後、立ち上げミラー９１によって紙面に垂直な方向に曲げられる（但し、図１３（ａ）においては、紙面の上方に曲げられているように描かれている）。そして、位相可変型波長板Ｒ１を透過した後、対物レンズ９３によって光ディスク９４上に集光される。尚、対物レンズ９３としては、組レンズが用いられている。
【０１０７】
本実施の形態においては、誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２の透過特性がＰ波とＳ波で同じであるため、全ての波長の光に対して、偏光性ホログラム９０を用いて検出光学系が構成されている。従って、位相可変型波長板Ｒ１を、全ての波長の光に対して１／４波長板として作用するように調整する必要がある。そこで、本実施の形態においては、位相可変型波長板Ｒ１として、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すような液晶材料から構成される位相可変型波長板が用いられている。
【０１０８】
ここで、位相可変型波長板Ｒ１の構成について説明する。図１４（ｂ）に示すように、位相可変型波長板Ｒ１は、上記第２の実施の形態で説明した可変位相板４４と同様に、液晶９８と、それを両側から挟み込むように配置された配向膜（ポリイミド系）９７とＩＴＯ（ＩｎＳｎＯx ）電極９６とガラス基板９５とにより構成されている。液晶９８の厚みは３μｍであり、配向膜９７の厚みは８０ｎｍである。配向膜９７は、液晶９８の長軸（矢印）が図１３（ａ）に示すＣ軸の方向に並ぶようにラビングされている。
【０１０９】
液晶９８としては、誘電率の異方性が正の液晶（例えば、メルク社のＺＬＩ−４７９２)が用いられている。液晶９８は、電圧（〜６０Ｈｚ）を印加することにより、Ｚ軸方向に徐々に傾き、Ｃ軸の偏光方向に対して屈折率が低下する。このため、印加電圧を調整することにより、液晶９８にＣ軸方向の屈折率変化、すなわち位相変化を与えることができる。図１４（ｂ）は、印加電圧Ｖ＝０のときの液晶９８の傾きを示し、図１４（ｃ）は、印加電圧Ｖ＝Ｖ１のときの液晶９８の傾きを示している。
【０１１０】
液晶９８の傾きによる位相変調φ（ｒａｄ）は、液晶の複屈折量を△ｎ、液晶の厚みをｄ、液晶の傾きをθとしたとき、近似的に、φ（ｒａｄ）〜２π×△ｎ×ｄ×（ｃｏｓ２θ）／λによって表記される。従って、λ＝７８０ｎｍ、△ｎ＝０．１に対して、θ＝０（印加電圧Ｖ＝０）のとき、位相変調として０．３８５λが得られる。そこで、１．５Ｖの電圧を印加して、液晶９８を図１３（ｃ）に示すような角度θを有するように傾けることにより、波長λ＝７８０ｎｍの光に対して位相変調が０．２５λ（λ／４）となるように位相可変型波長板Ｒ１を調整した。
【０１１１】
このように、本実施の形態で使用される可変位相型波長板Ｒ１は、印加電圧を変化させることによって位相変調を任意に変化させることができるので、赤色光及び青色光に対してもλ／４の位相変調を得ることができる。具体的には、本実施の形態においては、位相可変型波長板Ｒ１に、赤色光に対しては２Ｖ、青色光に対しては５Ｖの電圧を印加することより、位相可変型波長板Ｒ１をそれぞれの波長の光に対して１／４波長板として作用させることができる。
【０１１２】
尚、位相可変型波長板Ｒ１は、その結晶主軸（Ｃ軸：異常光方向）が合波された光の偏光方向に対して４５度傾いた状態で設置されている。
【０１１３】
光ディスク９４からの反射光は、位相可変型波長板Ｒ１によってその偏光方向がもとの偏光方向に対して９０度回転され、偏光性ホログラム９０によって回折された後、それぞれの半導体レーザユニット８４〜８６に集積化された検出用フォトディテクタ上に導かれる。
【０１１４】
位相可変型波長板Ｒ１は、印加電圧を調整することによってＣ軸方向の屈折率が変化するため、得られる位相変調を変化させることができる。また、合波された光の偏光方向は位相可変型波長板Ｒ１の結晶主軸（Ｃ軸）に対して４５度傾いているので、光ディスク９４上に集光される光の波長λに対してλ／４の位相変調が得られるように位相可変型波長板Ｒ１への印加電圧を調整することにより、合波されたそれぞれの光を円偏光に変換することができる。光ディスク９４からの反射光については、さらにλ／４の位相変調が得られるため、往路に対して偏光方向が９０度回転した直線偏光に変換される。そして、このような位相可変型波長板Ｒ１を備えていることにより、複数の波長の光源を備えた光ピックアップにおいても、偏光分離手段を利用して構成された検出光学系を用いて安定にサーボ動作及び再生信号の検出を行うことができるので、その実用的効果は大きい。
【０１１５】
図１４の構成においては、液晶材料が単独で用いられているが、屈折率の波長分散関係の異なる２つの液晶材料から構成される位相可変型波長板Ｒ１ｂを用いることにより、さらに実用的なデバイスを実現することができる。以下、その構成について、図１５（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
【０１１６】
具体的には、この位相可変型波長板Ｒ１ｂは、トラン系を含む液晶１２４とフェニルシクロヘキサン系を主成分とする液晶１２３とにより構成されている。図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれの配向方向（矢印で図示）は、互いに直交する関係にある（印加電圧Ｖ＝０の場合）。尚、トラン系を含む液晶１２４とフェニルシクロヘキサン系を主成分とする液晶１２３とは、それぞれ配向膜（ポリイミド系）１２２とＩＴＯ（ＩｎＳｎＯx ）電極１２１とガラス基板１２０とに挟まれている。
【０１１７】
図１６（ａ）、（ｂ）は、トラン系を含む液晶１２４とフェニルシクロヘキサン系を主成分とする液晶１２３のそれぞれについての、波長と位相変調量との関係を示している。図１６（ａ）に示すように、トラン系を含む液晶１２４は、波長分散の大きい材料である。一方、図１６（ｂ）に示すように、フェニルシクロヘキサン系を主成分とする液晶１２３は、波長分散の小さい材料である。尚、図１６（ｂ）のフェニルシクロヘキサン系を主成分とする液晶１２３の厚みは、図１６（ａ）のトラン系を含む液晶１２４の厚みの２倍になっている。
【０１１８】
２つの液晶１２３、１２４の遅光軸（Ｃ軸）を直交させて構成することにより、複屈折が生じるＣ軸方向も直交方向となる。その結果、２つの液晶１２３、１２４の組合せによって得られる位相変調量は、両液晶１２３、１２４でそれぞれ生じる複屈折量の差となる。従って、フェニルシクロヘキサン系を主成分とする液晶１２３の厚みを、トラン系を含む液晶１２４の厚みの２倍に設定することにより、図１６（ｃ）に示す波長分散特性が得られる。これは、図１６（ｂ）の特性から図１６（ａ）の特性を減じたものに相当する。
【０１１９】
本実施の形態においては、トラン系を含む液晶１２４の厚みを２μｍ、フェニルシクロヘキサン系を主成分とする液晶１２３の厚みを４μｍに設定することにより、波長７８０ｎｍの光に対して２００ｎｍの位相差、波長６５０ｎｍの光に対して１６０ｎｍの位相差、波長４０５ｎｍの光に対して９０ｎｍの位相差をそれぞれ得ることができ、それぞれの波長の光に対してほぼ１／４波長板として作用することのできる位相可変型波長板Ｒ１ｂを実現することができた。また、フェニルシクロヘキサン系を主成分とする液晶１２３への印加電圧を調整することによって特性の微調整を行うことができるので、環境温度が変化等した場合であっても、安定に１／４波長板として作用させることができる。
【０１２０】
尚、図１５の位相可変型波長板Ｒ１ｂは液晶材料のみによって構成されているが、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、屈折率の波長分散関係の異なる液晶とフィルムとの組合わせから構成される位相可変型波長板Ｒ１ｃを用いることにより、さらに実用的な光ピックアップを実現することができる。
【０１２１】
この位相可変型波長板Ｒ１ｃは、液晶２３２とポリビニルアルコール系フィルム１３３とを組み合わせることによって構成されている。尚、液晶２３２は、配向膜（ポリイミド系）１３４とＩＴＯ（ＩｎＳｎＯx ）電極１３５とガラス基板１３６とに挟まれている。また、ポリビニルアルコール系フィルム１３３は、ガラス基板１３６の上に形成されている。
【０１２２】
液晶２３２としては、波長分散の大きい材料（例えば、トラン系を含む液晶）が用いられている。一方、ポリビニルアルコール系フィルム１３３は、波長分散の小さい材料である。液晶２３２とポリビニルアルコール系フィルム１３３とを、その遅相軸（Ｃ軸）が図１７（ａ）、（ｂ）に矢印などで示すように互いに直交する関係となる（印加電圧Ｖ＝０の場合）ように配置することにより、複屈折が生じるＣ軸方向も直交方向となる。従って、この位相可変型波長板Ｒ１ｃにおいても、液晶２３２とポリビニルアルコール系フィルム１３３でそれぞれ生じる複屈折量の差が、実際の位相変調量となる。
【０１２３】
具体的には、液晶２３２の厚みを２μｍに設定したとき、波長７８０ｎｍの光に対して２００ｎｍの位相変調量が得られ、図１６（ａ）に示すような波長分散関係となった。一方、ポリビニルアルコール系フィルム１３３の厚みを１００μｍに設定したとき、波長７８０ｎｍの光に対して４００ｎｍの位相変化量が得られ、図１６（ｂ）に示すような波長分散関係となった。結果として得られる位相変調量は、図１６（ｃ）に示すような波長分散特性となった。これにより、波長７８０ｎｍの光に対して２００ｎｍの位相差、波長６５０ｎｍの光に対して１６０ｎｍの位相差、波長４０５ｎｍの光に対して９０ｎｍの位相差をそれぞれ得ることができ、それぞれの波長の光に対してほぼ１／４波長板として作用することのできる位相可変型波長板Ｒ１ｃを実現することができた。
【０１２４】
この位相可変型波長板Ｒ１ｃにおいては、液晶２３２への印加電圧を調整することによって特性の微調整を行うことができるので、環境温度が変化等した場合であっても、安定に１／４波長板として作用させることができる。
【０１２５】
異なる波長のコヒーレント光源を備えた従来の光ピックアップにおいては、検出光学系の１つが偏光分離手段を利用して構成されている場合、１／４波長板をそれぞれの波長の光ごとに切り替えなければ安定なサーボ動作及び信号の検出を行うことができない。これに対して、本実施の形態のように、液晶材料から構成される位相可変型波長板を光ピックアップに挿入し、印加電圧の調整によって位相変調量を制御するように構成すれば、１つの位相可変型波長板を全ての波長の光に対して１／４波長板として作用させることができるので、安定に信号の検出を行うことができると共に、各種のメディアとの互換性も実現することができる。従って、その実用的効果は大きい。また、屈折率の波長分散関係の異なる液晶又はフィルムとの組合わせにより、位相可変型波長板への印加電圧を低減することができるので、さらに実用的なデバイスを実現することができる。
【０１２６】
〈第５の実施の形態〉
上記第４の実施の形態においては、複数の波長の光に対して１／４波長板として作用する位相可変型波長板Ｒ１、Ｒ１ｂ又はＲ１ｃを用いた光ピックアップ及び光情報記録再生装置について説明した。本実施の形態においては、位相可変型波長板を光ディスクで生じる複屈折量を補正するために用いた光ピックアップ及び光情報記録再生装置について説明する。
【０１２７】
光ディスクの基板として用いられるポリカーボネートは、その成形時に屈折率の異方性が生じ、複屈折性が発生する。図１８に、ポリカーボネート基板の波長６３２．８ｎｍに対する複屈折性の一例を示す。図１８より、光ディスクの内周方向では大きな複屈折性を示し、往復行路で１００ｎｍ程度の位相差（波長４０５ｎｍの光に対して約１／４波長の位相差）が生じることが分かる。
【０１２８】
検出光学系に偏光性ホログラムやＰＢＳ（偏光分離素子）などを用いた構成においては、１／４波長板が偏光性ホログラムあるいはＰＢＳ（偏光分離素子）と光ディスクとの間に存在するため、上記のように光ディスクに複屈折性が生じると、検出用フォトディテクタ上に導かれる光の光量が変化する。これに対して、本実施の形態においては、位相可変型波長板を用いることにより、検出用フォトディテクタ上に導かれる光量を一定に保つことが可能となる。
【０１２９】
図１９（ａ）は本実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の構成における偏光性ホログラムや光ディスクの複屈折性の結晶主軸とコヒーレント光源の偏光方向との関係を示す図である。
【０１３０】
図１９の構成において、ＧａＮ系青色半導体レーザユニット１１０（波長４０５ｎｍ)とＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザユニット１１１（波長６５０ｎｍ）から出射された光は、コリメートレンズ１１３、１１４によってそれぞれ平行光となった後、誘電体多層膜ミラーＭ１によって同一光軸上を伝搬するように合波される。一方、ＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザユニット１１２から出射された波長７９０ｎｍの近赤外光は、コリメートレンズ１１５によって平行光となった後、誘電体多層膜ミラーＭ２で反射する。これにより、３つの光は、同一光軸上を伝搬するように合波される。合波された３つの光は、偏光性ホログラム１１６を透過した後、立ち上げミラー１１７によって紙面に垂直な方向に曲げられる（但し、図１９（ａ）においては、紙面の上方に曲げられているように描かれている）。そして、位相可変型波長板Ｒ１、Ｒ２を透過した後、対物レンズ１１８によって光ディスク１１９上に集光される。
【０１３１】
位相可変型波長板Ｒ１は、そのＣ軸方向が合波された光の偏光方向に対して４５度傾いた状態で設置されており、全ての波長の光に対して１／４波長板として作用するように調整されている。光ディスク１１９からの反射光は、位相可変型波長板Ｒ１によってその偏光方向がもとの偏光方向に対して９０度回転され、偏光性ホログラム１１６によって回折された後、それぞれの半導体レーザユニット１１０〜１１２に集積化された検出用フォトディテクタ上に導かれる。
【０１３２】
図１９（ａ）、（ｂ）に示す構成において、位相可変型波長板Ｒ２を、そのＣ軸方向が光ディスク１１９の半径方向と平行になるように設置することにより、位相可変型波長板Ｒ２を用いて、光ディスク１１９で生じる複屈折量を補正することができる。光ディスク１１９で生じる複屈折量に対しては、光ディスク１１９の半径方向とそれに垂直な方向に結晶軸ができるので、その結晶軸と位相可変型波長板Ｒ２の結晶軸とを平行に位置させることにより、光ディスク１１９で生じる複屈折量を補正することができる。これにより、光ディスク１１９で生じる複屈折量が大きくても、位相可変型波長板Ｒ２によって反射光の偏光方向を往路に対して９０度回転させることができるので、各レーザユニット１１０〜１１２に集積化された検出用フォトディテクタ上に導かれる光の光量を一定に保つことができる。すなわち、位相可変型波長板Ｒ２は、位相波長可変型波長板Ｒ１と光ディスク１１９とで生じる遅延量の和が入射する光の波長に対して１／４波長板として作用するように、言い換えれば、検出用フォトディテクタ上に導かれる光の光量が最大となるように、その位相差を調整する。
【０１３３】
例えば、青色光を用いて再生する場合には、位相可変型波長板Ｒ１が波長４０５ｎｍの光に対して１／４波長板として作用するように位相可変型波長板Ｒ１への印加電圧を調整し、検出用フォトディテクタ上に導かれる光の光量が一定となるように位相可変波長板Ｒ２への印加電圧を調整する。これにより、光ディスク１１９間で複屈折量がばらついていても、安定にサーボ動作及び再生を行うことができる。
【０１３４】
特に、青色領域では、その複屈折量が波長分散関係により大きくなる。また、波長が短くなるので位相変調量はさらに大きくなる。従って、本実施の形態のように、光ディスク１１９で生じる複屈折量を補償するための位相可変型波長板Ｒ２が搭載された光ピックアップの実用的効果は大きい。また、光ディスク１１９の複屈折性によって生じる位相変調量は波長によって異なるため、異なる波長のコヒーレント光源を備えた光ピックアップにおいて、特にその効果が大きい。
【０１３５】
〈第６の実施の形態〉
図２０（ａ）は位相可変型波長板を１つにまとめた本実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の構成における偏光性ホログラムや光ディスクの複屈折性の結晶主軸とコヒーレント光源の偏光方向との関係を示す図である。
【０１３６】
本構成においては、図２０（ｂ）に示すように、光ピックアップと光ディスク１０９とが互いに４５度傾いた状態で設置されている。このため、位相可変型波長板Ｒ３の結晶主軸（Ｃ軸）と光ディスク１０９の基板の半径方向とが互いに平行となるので、１枚の位相可変型波長板Ｒ３に、１／４波長板としての機能と光ディスク１０９で生じる複屈折量を補償する機能とを併有させることができる。そして、このような位相可変型波長板Ｒ３を備えていることにより、異なる波長のコヒーレント光源を備えた光ピックアップにおいても、偏光分離手段を利用して構成された検出光学系を用いて安定にサーボ動作及び再生信号の検出を行うことができる。また、光ディスクの複屈折性を補償することができ、さらに光ピックアップの簡素化や消費電力の低減を図ることもできるので、その実用的効果は大きい。尚、位相可変型波長板Ｒ３の結晶主軸（Ｃ軸）と光ディスク１０９の基板の半径方向とが互いに垂直であっても、同様の効果が得られる。
【０１３７】
光ディスク１０９に複屈折性がある場合、位相可変型波長板Ｒ３の位相変調と光ディスク１０９の位相変調との合計がトータルの位相変調となる。このため、光ディスク１０９の位相変調がλ／４と大きい場合、トータルでλ／２の位相差が生じる。これは、往復ではλの位相差となるため、偏光性の検出光学系を用いた場合、検出用フォトディテクタ上に導かれる光の光量がゼロとなる。これに対して、本実施の形態においては、１枚の位相可変型波長板Ｒ３に、１／４波長板としての機能と光ディスク１０９で生じる複屈折量を補償する機能とを併有させているので、偏光性の検出光学系を用いた場合であっても、検出用フォトディテクタ上に導かれる光の光量がゼロとなることはない。
【０１３８】
本実施の形態の構成においても、図９、図１３、図１９と同様に、誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２が用いられており、これらの誘電体多層膜ミラーＭ１、Ｍ２は、各波長においてＰ波、Ｓ波ともに同じ透過特性を示す。
【０１３９】
図２０の構成において、ＧａＮ系青色半導体レーザユニット９９（波長４０５ｎｍ)とＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザユニット１００（波長６５０ｎｍ）から出射された光は、コリメートレンズ１０２、１０３によってそれぞれ平行光となった後、誘電体多層膜ミラーＭ１によって同一光軸上を伝搬するように合波される。一方、ＡｌＧａＡｓ系近赤外半導体レーザユニット１０１から出射された波長７９０ｎｍの近赤外光は、コリメートレンズ１０４によって平行光となった後、誘電体多層膜ミラーＭ２で反射する。これにより、３つの光は、同一光軸上を伝搬するように合波される。合波された３つの光は、偏光性ホログラム１０５を透過した後、立ち上げミラー１０６によって紙面に垂直な方向に曲げられる（但し、図２０（ａ）においては、紙面の上方に曲げられているように描かれている）。そして、位相可変型波長板Ｒ３を透過した後、対物レンズ１０８によって光ディスク１０９上に集光される。
【０１４０】
光ディスク１０９からの反射光は、再び対物レンズ１０８、位相可変型波長板Ｒ３、立ち上げミラー１０６を通過した後、偏光性ホログラム１０５によって回折されて、それぞれの半導体レーザユニット９９〜１０１に集積化された検出用フォトディテクタ上に導かれる。
【０１４１】
本実施の形態の光ピックアップの構成においては、合波された光の偏光方向が光ディスク１０９の半径方向に対して４５度傾いており、かつ、位相可変型波長板Ｒ３の結晶主軸（Ｃ軸）と光ディスク１０９の半径方向とが互いに平行となっている。そのため、直線偏光で出射された光の偏光方向は、位相可変型波長板Ｒ３の結晶主軸（Ｃ軸）に対して４５度の角をなすので、位相可変型波長板Ｒ３を１／４波長板として作用させることができる。また、光ディスク１０９で発生する複屈折量は半径方向に生じ、その方向は位相可変型波長板Ｒ３の結晶主軸（Ｃ軸）と平行であるため、位相可変型波長板Ｒ３を用いて光ディスク１０９で生じる複屈折量を補償することもできる。
【０１４２】
本実施の形態においては、全ての波長の光に対して、偏光性ホログラム１０５を用いて検出光学系が構成されている。このため、位相可変型波長板Ｒ３を、全ての波長の光に対して１／４波長板として作用するように調整する必要がある。コヒーレント光源から出射された光は、直線偏光で偏光性ホログラム１０５の異常光方向に入射する。偏光性ホログラム１０５は異常光方向の光に対して屈折率変化を感じないので、光は回折しない。位相可変型波長板Ｒ３の位相変調と光ディスク１０９で生じる片道の位相変調との和がｎπ／４（往復でｎπ／２）（但し、ｎ＝１、３、５、７、・・・）となるように制御すれば、光ディスク１０９からの反射光は、位相可変型波長板Ｒ３を通過した後に、偏光方向がもとの偏光方向に対して９０度回転した直線偏光に変換される。すなわち、各レーザユニット９９〜１０１に集積化された検出用フォトディテクタ上に導かれる光の光量が最大となるように位相変調が制御されることとなり、安定なサーボ動作及び信号の検出が可能となる。
【０１４３】
本実施の形態においては、３波長領域の光をそれぞれ出射する光源を備えた光ピックアップについて説明したが、２波長領域の光をそれぞれ出射する光源を備えた光ピックアップにおいても、同様の効果が得られる。特に、光ディスクの複屈折量は短波長領域において大きくなるので、短波長の光源を備えた光ピックアップにおいて、特にその効果が大きい。
【０１４４】
本実施形態においても、上記第４の実施の形態において説明した屈折率の波長分散関係の異なる２つの液晶材料から構成される位相可変型波長板を用いることにより、さらに実用的なデバイスを実現することができる。この場合、トラン系を含む液晶及びフェニルシクロヘキサン系を主成分とする液晶のそれぞれへの印加電圧を調整することによって特性の微調整を行うことができるので、環境温度が変化等した場合であっても、位相可変型波長板を安定に１／４波長板として作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における光ピックアップに用いられるＳＨＧブルーレーザユニットを示す概略構成図
【図３】本発明の第１の実施の形態における他の光ピックアップを示す概略構成図
【図４】本発明の第２の実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図
【図５】本発明の第２の実施の形態における光ピックアップに用いられるレーザユニットを示す概要図
【図６】本発明の第２の実施の形態における光ピックアップに用いられる可変波長板を示す概略構成図
【図７】本発明の第２の実施の形態における可変位相板を用いて球面収差を補正する概念を説明するための図
【図８】本発明の第２の実施の形態における他の光ピックアップを示す概略構成図
【図９】本発明の第３の実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図
【図１０】本発明の第３の実施の形態における光ピックアップに用いられる２つの誘電体多層膜ミラーの透過特性を示す図
【図１１】本発明の第３の実施の形態における他の光ピックアップを示す概略構成図
【図１２】本発明の第３の実施の形態における他の光ピックアップに用いられる２つの誘電体多層膜ミラーの透過特性を示す図
【図１３】（ａ）は本発明の第４の実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）の構成における偏光性ホログラムや光ディスクの複屈折性の結晶主軸とコヒーレント光源の偏光方向との関係を示す図
【図１４】本発明の第４の実施の形態における光ピックアップに用いられる可変波長板を示す構成図
【図１５】本発明の第４の実施の形態における光ピックアップに用いられる位相可変型波長板を示す概略構成図
【図１６】本発明の第４の実施の形態における光ピックアップに用いられる位相可変型波長板の動作原理を説明するための図
【図１７】本発明の第４の実施の形態における光ピックアップに用いられる他の位相可変型波長板を示す概略構成図
【図１８】光ディスクの複屈折性を示す図
【図１９】（ａ）は本発明の第５の実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）の構成における偏光性ホログラムや光ディスクの複屈折性の結晶主軸とコヒーレント光源の偏光方向との関係を示す図
【図２０】（ａ）は本発明の第６の実施の形態における光ピックアップを示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）の構成における偏光性ホログラムや光ディスクの複屈折性の結晶主軸とコヒーレント光源の偏光方向との関係を示す図
【図２１】従来の２波長の半導体レーザを備えた光ピックアップを示す概略構成図
【符号の説明】
【０１４６】
１  ＳＨＧブルーレーザユニット
２  赤色半導体レーザユニット
３  コリメートレンズ
４  コリメートレンズ
５  誘電体多層膜ミラー
６  偏光性ホログラム
７  波長板
８  立ち上げミラー
９  対物レンズ
１０  光ディスク
１１  ＤＢＲ半導体レーザ
１２  コリメートレンズ
１３  フォーカスレンズ
１４  分極反転型光導波路デバイス
１５  ＭｇドープＬｉＮｂＯ3 基板
１６  光導波路
１７  分極反転領域
１８  ＳＨＧブルーレーザ
１９  赤色半導体レーザ
２０  コリメートレンズ
２０−１  コリメートレンズ
２１  ＰＢＳ
２２  ＰＢＳ
２３  誘電体多層膜ミラー
２４  波長板
２５  対物レンズ
２６  光ディスク
２７  検出レンズ
２８  検出レンズ
２９  シリンドリカルレンズ
３０  シリンドリカルレンズ
３１  フォトディテクタ
３２  フォトディテクタ
３３  レーザユニット
３４  コリメートレンズ
３５  偏光性ホログラム
３６  誘電体多層膜ミラー
３７  立ち上げミラー
３８  波長板
３９  対物レンズ
４０  光ディスク
４１  検出レンズ
４２  シリンドリカルレンズ
４３  フォトディテクタ
４４  可変位相板
４５−１  ３分割フォトディテクタ
４５−２  ６分割フォトディテクタ
４５−３  エッチドミラー
４５  青色半導体レーザチップ
４６  赤色半導体レーザチップ
４７  近赤外半導体レーザチップ
４８−１  ＩＴＯ電極
４８−２  配向膜
４８−３  液晶
４９  ガラス基板
５０  レーザユニット
５１  コリメートレンズ
５２  偏光性ホログラム
５３  立ち上げミラー
５４  波長板
５５  対物レンズ
５６  光ディスク
５７  青色半導体レーザユニット
５８  赤色半導体レーザユニット
５９  近赤外半導体レーザユニット
６０  コリメートレンズ
６１  コリメートレンズ
６２  コリメートレンズ
６３  偏光性ホログラム
６４  偏光性ホログラム
６５  偏光性ホログラム
６６  波長板
６７  波長板
６８  波長板
６９  立ち上げミラー
７０  対物レンズ
７１  光ディスク
Ｍ１  誘電体多層膜ミラー
Ｍ２  誘電体多層膜ミラー
７２  青色半導体レーザユニット
７３  赤色半導体レーザユニット
７４  近赤外半導体レーザユニット
７５  コリメートレンズ
７６  コリメートレンズ
７７  コリメートレンズ
７８  偏光性ホログラム
７９  ガラスホログラム
８０  波長板
８１  立ち上げミラー
８２  対物レンズ
８３  光ディスク
Ｍ３  誘電体多層膜ミラー
８４  青色半導体レーザユニット
８５  赤色半導体レーザユニット
８６  近赤外半導体レーザユニット
８７  コリメートレンズ
８８  コリメートレンズ
８９  コリメートレンズ
９０  偏光性ホログラム
９１  立ち上げミラー
Ｒ１、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃ  位相可変型波長板
９３  対物レンズ
９４  光ディスク
９５  ガラス基板
９６  ＩＴＯ電極
９７  配向膜
９８  液晶
９９  青色半導体レーザユニット
１００  赤色半導体レーザユニット
１０１  近赤外半導体レーザユニット
１０２  コリメートレンズ
１０３  コリメートレンズ
１０４  コリメートレンズ
１０５  偏光性ホログラム
１０６  立ち上げミラー
Ｒ３  位相可変型波長板
１０８  対物レンズ
１０９  光ディスク
１１０  青色半導体レーザユニット
１１１  赤色半導体レーザユニット
１１２  近赤外半導体レーザユニット
１１３  コリメートレンズ
１１４  コリメートレンズ
１１５  コリメートレンズ
１１６  偏光性ホログラム
１１７  立ち上げミラー
Ｒ２  位相可変型波長板
１１８  対物レンズ
１１９  光ディスク
１２０  ガラス基板
１２１  ＩＴＯ電極
１２２  配向膜
１２３  液晶
１２４  液晶
１２５  ＤＶＤ用集積ユニット
１２６  ＣＤ用集積ユニット
１２７  波長分離プリズム
１２８  偏光ホログラム
１２９  波長板
１３０  ＣＤ（ＣＤ−Ｒ）
１３１  ＤＶＤ−ＲＯＭ相変化型記録再生ディスク
１３２  対物レンズ
１３３  フィルム
１３４  配向膜
１３５  ＩＴＯ電極
１３６  ガラス基板
２３２  液晶
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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