(57)【要約】【課題】非点収差を生じない光軸合成素子とそれを用いた光ピックアップを提供することを目的とする。【解決手段】所定の間隔に配置された二つの光源を有する２波長レーザ１２と、２波長レーザ１２が出射する二つの異なる波長の光線を入射して平行光とするコリメートレンズ４と、二つの異なる波長の光線の光軸を同一軸とする光軸合成素子１３とにより構成する光学系において、所定の板厚に加工したガラスなどからなる透明基板１６の両面に、第一の反射膜１４と、第二の反射膜１５を形成するようにした。また第一の反射膜１４は、第一の波長の光線を反射すると共に第二の波長の光線を透過し、第二の反射膜１５は第一の波長の光線を透過すると共に第二の波長の光線を反射するよう機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で平行に伝搬する第一の波長の光線と第二の波長の光線とを入射し、該二つ
の光線の光軸を合成する光軸合成素子であって、
所定の形状に加工した透明基板と、前記透明基板の一方面の表面上に形成された第一の
反射膜と、前記透明基板の他方面の表面上に形成された第二の反射膜と、を備え、
前記第一の反射膜は、前記第一の波長の光線を反射すると共に前記第二の波長の光線を
透過し、前記第二の反射膜は、前記第一の波長の光線を透過すると共に前記第二の波長の
光線を反射することを特徴とする光軸合成素子。
【請求項２】
当該光軸合成素子の板厚をｔ、前記第一の波長の光線と前記第二の波長の光線の入射角
をθ0、空気の屈折率をｎ、前記透明基板の屈折率をｎｇ、第一の波長の光線と第二の波
長の光線との間の距離をｄとしたときに、
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の関係式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光軸合成素子。
【請求項３】
前記第一の反射膜は、第一の波長の光線を所定の比率で反射及び透過し、前記第二の反
射膜は、第二の波長の光線を所定の比率で反射及び透過することを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の光軸合成素子。
【請求項４】
前記第一の波長は６５０ｎｍ、或いは６６０ｎｍであり、前記第二の波長は７８０ｎｍ
、或いは７８５ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載
の光軸合成素子。
【請求項５】
光軸が平行である二つの異なる波長の直線偏光を出射する光源と、
該光源が出射する発散光の直線偏光を平行光とするコリメートレンズと、
該コリメートレンズが出射する二つの波長の平行光からなる直線偏光の光軸を合成する
と共に、所定の比率で分離する請求項１乃至請求項４に記載の光軸合成素子と、
該光軸合成素子の分離面で反射した直線偏光の光線を円偏光に変換する１／４波長板と
、
光線を光ディスクに形成されたピットに集光させる対物レンズと、
光ディスクに形成されたピット上で反射した光線を検出する光検出器と、
前記光軸合成素子の分離面を透過する前記光源の出射レベルをモニターするモニター光
検出器と、
を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光軸合成素子とそれを用いた光ピックアップに関し、特に２波長レーザが出射
する二つの異なる波長の直線偏光の光軸を同一軸に合成する光軸合成素子と、それを用い
た２波長対応の光ピックアップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置や光磁気ディスク装置などに用いられる光ピックアップは、ＣＤやＤＶ
Ｄといった種類の異なる光ディスクに対応するため、波長の異なる複数の光線を使用する
構造となっている。
近年、モノリシック集積型の２波長レーザが実用化され、一つの半導体基板上に二つの
異なる波長（例えば、６５０ｎｍと７８０ｎｍの組み合わせ、または、６６０ｎｍと７８
５ｎｍの組み合わせ）の光源を形成することができることから、光ピックアップは、更な
る小型化が図られている。
【０００３】
また、近年、Ｂｌｕ−ｒａｙ ＤｉｓｃやＨＤ ＤＶＤ等の高密度光ディスクを記録再生
可能な光ヘッド装置用に青紫色レーザ（４０５ｎｍ）を出射する半導体レーザーダイオー
ドも開発されている。２波長レーザは、二つの光源が所定の距離（数十〜百数十μｍ）だ
け離れて配置され、二つの異なる波長の光線を出射している。このような２波長レーザを
光ピックアップに用いると、光源が所定の距離だけ離れて二つあるため、光ディスクに光
線を照射する際に、対物レンズの軸ずれが生ずる。
そこで、２波長レーザを光ピックアップに用いるためには、二つの光線が同一光路を伝
搬するよう機能する光軸合成素子が必要となる。
【０００４】
光軸合成素子の例としては、例えば、特許文献１に示した特開２００１−２０９９６３
公報により開示されている手法がある。これによれば、光軸合成素子は、複屈折媒体を備
えており、２波長レーザが出射するλ１の波長の光線と、λ２の波長の光線とを入射し、
常光線となるλ１の波長の直線偏光は、偏向することなくそのまま透過させる。一方、光
軸合成素子は、異常光線となるλ２の波長の直線偏光の光軸を、前記λ１の波長の直線偏
光の光軸に一致するよう偏向させる機能を有している。従って、光軸合成素子を出射する
二つの波長の直線偏光は、同一の光路を伝搬することとなる。なお、偏向角度は、複屈折
媒体の厚みと屈折率とを適宜選択することにより設定可能である。
【０００５】
また、光軸合成素子の他の例としては、例えば、特許文献２に示した特開２００１−２
４４５７４公報により開示されている手法がある。これによれば、光軸合成素子は、回折
格子を備えており、λ１の波長の直線偏光は、そのまま透過するとともに、λ２の波長の
直線偏光については、回折する。そこで、光軸合成素子は、λ２の波長の直線偏光の光路
を所定量だけ傾けることにより、λ２の波長の直線偏光の光軸を前記λ１の波長の直線偏
光の光軸に一致させる機能を有している。従って、光軸合成素子を出射する二つの波長の
直線偏光は、同一の光路を伝搬することとなる。なお、回折による偏向角度は、回折格子
の屈折率と格子の溝の深さなどを適宜選択することにより設定可能である。
【０００６】
次に、従来の光ピックアップについて説明する。
図６は、従来の光ピックアップの概略構成例である。光ピックアップ１は、二つの異な
る波長λ１、及びλ２の直線偏光を出射する２波長レーザ２（二つの光源が所定の距離だ
け離れて配置されている）と、二つの波長の直線偏光が同一の光路上を伝搬するよう光軸
を合成する光軸合成素子３と、この光軸合成素子３から出射する直線偏光を平行光とする
コリメートレンズ４と、このコリメートレンズ４が出射する直線偏光の光線を所定の比率
で分離するハーフミラー５と、このハーフミラー５の分離面で反射した直線偏光の光線を
円偏光に変換する１／４波長板６と、光線を光ディスク７に形成されたピット８に集光さ
せる対物レンズ９と、ピット８上で反射する光線を対物レンズ９と１／４波長板６とハー
フミラー５とを経由して検出する光検出器１０と、ハーフミラー５の分離面を透過する２
波長レーザ２の出射レベルをモニターするモニター光検出器１１とにより構成されている
。
【０００７】
図６の動作を説明する。２波長レーザ２から出射される、例えば６５０ｎｍ、或いは６
６０ｎｍの波長の光線Ｌ１１０、及び、例えば７８０ｎｍ、或いは７８５ｎｍの波長の光
線Ｌ１２０は、互いに直交する偏光方向を有する直線偏光であり、所定の光路間隔にて伝
搬し、光軸合成素子３へ入射する。ここで、光軸合成素子３は、前述した特開２００１−
２０９９６３号公報により開示されている手法による光学素子であるものとする。光軸合
成素子３は、複屈折性を有しその主断面（光学軸と入射光軸とを含む面に平行な面）が一
方の直線偏光の光線Ｌ１１０と直交するよう構成されている。
そこで、光線Ｌ１１０の直線偏光は、光学軸に対して直交するので常光線となりそのま
ま直進して光軸合成素子３を透過する。他方の直線偏光の光線Ｌ１２０は、直線偏光の光
線Ｌ１１０と偏光方向が直交しており、光軸合成素子３の主断面に対して平行となるため
異常光線となり屈折して透過する。従って、光軸合成素子３を透過した光線Ｌ１１０と光
線Ｌ１２０は同じ光路を伝搬し、両者を総称して光線Ｌ１３０とする。
【０００８】
次に、光軸合成素子３を透過した光線Ｌ１３０は、コリメートレンズ４に入射し、入射
した光線を平行光の光線Ｌ１４０としてハーフミラー５に入射する。そこで、光線Ｌ１４
０のうちの約９０％は分離面で反射する光線Ｌ１５０として、前記光線Ｌ１４０の約１０
％は分離面を透過する光線Ｌ１６０として夫々分離される。次に、光線Ｌ１５０は、１／
４波長板６に入射する。この１／４波長板６は、広帯域な１／４波長板であり、例えば、
波長６５０ｎｍの光線、及び波長７８０ｎｍの光線に対して１／４波長板として機能し、
入射する直線偏光の光線Ｌ１５０を円偏光の光線Ｌ１７０に変換する。
【０００９】
１／４波長板６を透過して円偏光となった光線Ｌ１７０は、対物レンズ９により集光さ
れて光線Ｌ１８０となり、光ディスク７に形成されているピット８に照射する。そこで、
円偏光の光線Ｌ１８０は、ピット８の表面において鏡面対称の関係に基づいて逆回転の円
偏光となって反射され、光線Ｌ１９０となる。反射された円偏光の光線Ｌ１９０は、前記
対物レンズ９を介して光線Ｌ２００となり、更に、１／４波長板６に入射して、直線偏光
の光線Ｌ２１０に変換され透過する。該透過した直線偏光の光線Ｌ２１０は、前記ハーフ
ミラー５を反射して１／４波長板６に入射した直線偏光の光線Ｌ１５０と直交する偏光方
向の直線偏光となり、光ディスク７に照射する光線と、光ディスク７により反射する光線
とが互いに干渉することがないので、光学特性の劣化をきたすことはない。
【００１０】
次に、１／４波長板６を透過した直線偏光の光線Ｌ２１０は、ハーフミラー５に入射し
て１０％の光線が透過し、光線Ｌ２２０となって光検出器１０に入射して光ディスクに書
き込まれた情報を読み出す。
一方、ハーフミラー５を透過した前記光線Ｌ１６０は、モニター光検出器１１に入射し
て２波長レーザ２が出射する光線の出射レベルをモニターする。光ピックアップにおいて
は、レーザ素子が出射する光線の出射レベルを一定に保つことが必要であり、図示してい
ないが、光線の一部をモニター用の光検出器で受光してＡＰＣ（Auto Power Control）回
路でレーザ素子の駆動回路を制御することにより、光線の出射レベルを一定に保っている
。
【特許文献１】特開２００１−２０９９６３公報
【特許文献２】特開２００１−２４４５７４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の光軸合成素子とそれを用いた光ピックアップにおいては、下記に
示すような問題が生じていた。
図７は、従来の光軸合成素子の問題点を説明する図である。図７（ａ）は、従来の光軸
合成素子の原理を説明する図であり、図７（ｂ）は、従来の光軸合成素子において不具合
が発生する様子を説明する図である。
図７（ａ）を説明する。図７（ａ）は、特許文献１に示した特開２００１−２０９９６
３公報により開示されている光軸合成素子の動作原理を示す。前述したように、光軸合成
素子３は、複屈折媒体を備えており、所定の間隔に配置された二つの光源を有する２波長
レーザ２が出射するλ１の波長の光線Ｌ１１０と、λ２の波長の光線Ｌ１２０とを入射す
る。そこで、常光線となるλ１の波長の直線偏光の光線Ｌ１１０を偏向することなくその
まま透過させる。一方、光軸合成素子３は、異常光線となるλ２の波長の直線偏光の光線
Ｌ１２０の光軸を、前記λ１の波長の直線偏光の光線Ｌ１１０の光軸に一致するよう所定
の角度だけ偏向させる。従って、光軸合成素子３を出射する二つの異なる波長の直線偏光
の光線Ｌ１１０及びＬ１２０は、同一の光路を伝搬することとなる。
【００１２】
次に、図７（ｂ）を説明する。図７（ａ）において示した従来の光軸合成素子３の動作
原理図では、光線Ｌ１１０及び光線Ｌ１２０について、その光軸を記載して説明したが、
実際の光線は、図７（ｂ）に示すように光源より出射する際に、光線は８°程度の広がり
を持って出射される。そこで、光軸合成素子３に入射する光線Ｌ１１０、及びＬ１２０は
、発散光となり、平行平板からなる光軸合成素子３を通過する発散光の近軸部と外部とで
は入射角度が異なることから、球面収差が生ずる。一方、光線Ｌ１２０については、光軸
合成素子３の内部において偏向されているため、発散光の図面に向かって上方と下方とで
光軸合成素子３を通過する距離が異なり、非点収差を生ずる。前記球面収差については、
光軸合成素子３の後段に設けるコリメートレンズ４を、球面収差分を相殺できるように非
球面なレンズとすることで補正することができるが、非対称な収差である非点収差は補正
することが不可能である。
【００１３】
本発明は上述したような問題を解決するためになされたものであって、所定の間隔で平
行に伝搬する第一の波長の光線と第二の波長の光線とを入射し、この二つの光線の光軸を
合成する光軸合成素子において、非点収差が生じない光軸合成素子とそれを用いた光ピッ
クアップ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】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明に係る光軸合成素子とそれを用いた光ピックアップは
、以下の構成をとる。
本発明における光軸合成素子は、所定の間隔で平行に伝搬する第一の波長（λ１の波長
）の光線と第二の波長（λ２の波長）の光線とを入射し、該二つの光線の光軸を合成する
光軸合成素子であって、所定の形状に加工した透明基板と、前記透明基板の一方面の表面
上に形成された第一の反射膜と、前記透明基板の他方面の表面上に形成された第二の反射
膜と、を備え、前記第一の反射膜は、前記第一の波長の光線を反射すると共に前記第二の
波長の光線を透過し、前記第二の反射膜は、前記第一の波長の光線を透過すると共に前記
第二の波長の光線を反射することを特徴とする。
これによれば、光軸合成素子は、容易な方法で所望の光軸合成特性を得ることができ、
非点収差の発生を防いで光ピックアップの特性を向上させる上で大きな効果を発揮する。
【００１５】
本発明における光軸合成素子は、前記光軸合成素子の板厚をｔ、前記第一の波長の光線
と前記第二の波長の光線の光軸合成素子への入射角をθ0、空気の屈折率をｎ、前記透明
基板の屈折率をｎｇ、第一の波長の光線と第二の波長の光線との間の距離をｄとしたとき
に、
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の関係式を満足することを特徴としている。
これによれば、光軸合成素子を設計する際に、上記関係式を満足するパラメータを算出
することにより、所望の特性を有する光軸合成素子を容易に実現することができ、光軸合
成素子の特性を向上する上で大きな効果を発揮する。
【００１６】
本発明における光軸合成素子は、前記第一の反射膜が、第一の波長の光線を所定の比率
で反射、及び透過し、前記第二の反射膜が、第二の波長の光線を所定の比率で反射、及び
透過するものであることを特徴としている。
これによれば、光軸合成素子は、ハーフミラーとしての機能も有しており、光ピックア
ップを構成する際に構成要素の削減が図られ、光ピックアップのコストを低減する上で大
きな効果を発揮する。
【００１７】
本発明における光軸合成素子は、前記第一の波長が６５０ｎｍ、或いは６６０ｎｍであ
り、前記第二の波長が７８０ｎｍ、或いは７８５ｎｍであることを特徴としている。
これによれば、光軸合成素子は、ＤＶＤに対応した６５０ｎｍ、或いは６６０ｎｍの波
長の光線、及びＣＤに対応した７８０ｎｍ、或いは７８５ｎｍの波長の光線について光軸
合成が可能であり、ＣＤやＤＶＤといった種類の異なる光ディスクに対応した光ピックア
ップを容易に構成することができ、光ピックアップを使用する上で大きな効果を発揮する
。
【００１８】
本発明における光ピックアップは、光軸が平行である二つの異なる波長の直線偏光を出
射する光源（２波長レーザ）と、該光源が出射する発散光の直線偏光を平行光とするコリ
メートレンズと、該コリメートレンズが出射する二つの波長の平行光からなる直線偏光の
光軸を合成するとともに、所定の比率で分離する前記光軸合成素子と、該光軸合成素子の
分離面で反射した直線偏光の光線を円偏光に変換する１／４波長板と、光線を光ディスク
に形成されたピットに集光させる対物レンズと、光ディスクに形成されたピット上で反射
した光線を検出する光検出器と、前記光軸合成素子の分離面を透過する前記光源の出射レ
ベルをモニターするモニター光検出器と、を備えたことを特徴としている。
これによれば、光ピックアップは、本発明に係る光軸合成素子を用いることにより、非
点収差の発生のない光軸合成が行えるとともに、光軸合成機能とハーフミラーの機能とを
兼ね備えた光軸合成素子を実現したことから、光ピックアップのコストを低減した上で性
能の向上が図られ、光ピックアップを構成する際に大きな効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
本発明においては、二つの異なる波長の光線の光軸を合成する機能を、光ピックアップ
の構成要素であるハーフミラーにおいて実現した。そこで、本発明に係る光軸合成素子は
、入射する光線を反射するとともに、その一部を透過するハーフミラーとしての機能と、
入射する二つの異なる波長の光線の光軸を一致させる光軸合成素子としての機能を有する
。
【００２０】
図１は、本発明に係る光軸合成素子の機能を説明する図である。図１は、所定の間隔に
配置された二つの光源を有する２波長レーザ１２と、２波長レーザ１２が出射する二つの
異なる波長の光線を入射して平行光とするコリメートレンズ４と、二つの異なる波長の光
線の光軸を同一軸に合成する光軸合成素子１３とにより構成する。
【００２１】
図１に示した光軸合成素子の機能を説明する。２波長レーザ１２は、距離ｄだけ離れた
位置に二つの光源を備えており、それぞれλ１の波長の光線Ｌ１（例えば、６５０ｎｍ、
或いは６６０ｎｍ）とλ２の波長の光線Ｌ２（例えば、７８０ｎｍ、或いは７８５ｎｍ）
を出射している。また、λ１の波長の光線Ｌ１とλ２の波長の光線Ｌ２は、それぞれ８°
程度の広がりを持った発散光である。次に、２波長レーザ１２を出射したλ１の波長の光
線Ｌ１とλ２の波長の光線Ｌ２は、コリメートレンズ４に入射する。２波長レーザ１２が
出射するλ１の波長の発散光からなる光線Ｌ１は、コリメートレンズ４に入射して平行光
の光線Ｌ３となり、コリメートレンズ４の図面に向かって上部を通過する上光線Ｌ３’と
下部を通過する下光線Ｌ３”に囲まれた平行光の光線束となる。
一方、２波長レーザ１２が出射するλ２の波長の発散光からなる光線Ｌ２は、コリメー
トレンズ４により平行光の光線Ｌ４となり、コリメートレンズ４の図面に向かって上部を
通過する上光線Ｌ４’と下部を通過する下光線Ｌ４”に囲まれた平行光の光線束となる。
ここで、上光線Ｌ３’と上光線Ｌ４’との距離、及び下光線Ｌ３”と下光線Ｌ４”との距
離は、ともに２波長レーザに備えた二つの光源間の距離ｄである。
【００２２】
次に、平行光となったλ１の波長の光線Ｌ３とλ２の波長の光線Ｌ４は、光軸合成素子
１３に入射する。光軸合成素子１３は、所定の板厚に加工したガラスなどからなる透明基
板１６の両面のそれぞれに、第一の反射膜１４と、第二の反射膜１５とを形成したもので
ある。第一の反射膜１４は、前記λ１の波長の光線Ｌ３を反射するとともに前記λ２の波
長の光線Ｌ４を透過し、一方、第二の反射膜１５は、前記λ１の波長の光線Ｌ３を透過す
るとともに前記λ２の波長の光線Ｌ４を反射する。そこで、光軸合成素子１３は、λ１の
波長の光線Ｌ３とλ２の波長の光線Ｌ４とが同一の光路を伝搬するよう光軸合成する。
【００２３】
次に、光軸合成素子１３の機能について、前記上光線Ｌ４’が、前記上光線Ｌ３’の光
路を伝搬するよう光軸を合成する場合を例として説明する。λ１の波長からなる上光線Ｌ
３’は、光軸合成素子１３に入射すると、光軸合成素子１３に形成した第一の反射膜１４
において所定の角度で反射される。このとき、図示していないが、第一の反射膜１４は、
上光線Ｌ３’のすべての光線を反射せずに、例えば、９０％の光線を反射し、１０％の光
線を透過するよう機能する。
【００２４】
次に、λ２の波長からなる上光線Ｌ４’は、光軸合成素子１３に入射すると、光軸合成
素子１３に形成した第一の反射膜１４においてすべての光線が透過し、スネルの法則に従
い所定の屈折角で屈折して光軸合成素子１３内を伝搬する。屈折して伝搬した上光線Ｌ４
’は、光軸合成素子１３に形成した第二の反射膜１５において所定の角度で反射される。
このとき、図示していないが、第二の反射膜１５は、上光線Ｌ４’のすべての光線を反射
せずに、例えば、９０％の光線を反射し、１０％の光線を透過するよう機能する。
【００２５】
第二の反射膜１５において反射した上光線Ｌ４’は、第一の反射膜１４を透過し、光軸
合成素子１３を出射する際に、前述したスネルの法則に従い、所定の屈折角で屈折する。
このとき、屈折後の上光線Ｌ４’が、前記上光線Ｌ３’が第一の反射膜１４において反射
して伝搬した光路上を伝搬するようにすれば、上光線Ｌ３’と上光線Ｌ４’の光軸合成が
なされたことになる。このためには、光軸合成素子１３を構成するガラス基板１６の板厚
と、屈折率と、光線の入射角を適宜に設定すれば、所望の光軸合成特性を得ることができ
る。なお、説明を省略するが、光軸合成素子１３は、λ１の波長からなる下光線Ｌ３”と
λ２の波長からなる下光線Ｌ４”に対しても同様に、下光線Ｌ３”と下光線Ｌ４”が同一
の光軸を伝搬するよう機能する。
【００２６】
次に、光軸合成素子１３は、ハーフミラーとしての機能も備えており、前記第一の反射
膜１４は、前述したように、λ１の波長からなる光線の９０％を反射し、光線の１０％を
透過する。また、λ２の波長からなる光線は、１００％を透過する。一方、前記第二の反
射膜１５は、λ２の波長からなる光線の９０％を反射し、光線の１０％を透過する。また
、λ１の波長からなる光線は、１００％を透過する。そこで、光軸合成素子１３を透過す
るλ１の波長からなる１０％の光線と、λ２からなる波長の１０％の光線は、それぞれモ
ニター光となりモニター光検出器（図示せず）に入射して２波長レーザ１２が出射する光
線の出射レベルをモニターする。
【００２７】
次に、光軸合成素子１３の反射特性と、透過特性をグラフ図に示す。
図２は、光軸合成素子１３に形成した第一の反射膜１４の反射、及び透過特性例を示す
。図２（ａ）に示したグラフは反射特性を示し、図２（ｂ）に示したグラフは透過特性を
示しており、第一の反射膜１４は、λ１の波長からなる光線は、９０％を反射するととも
に、光線の１０％を透過する。また、λ２の波長からなる光線は、１００％を透過する。
なお、本反射、及び透過特性は、直線偏光のＰ偏光、及びＳ偏光に対して同一な特性を有
している。
【００２８】
図３は、光軸合成素子１３に形成した第二の反射膜１５の反射、及び透過特性例を示す
。図３（ａ）に示したグラフは反射特性を示し、図３（ｂ）に示したグラフは透過特性を
示しており、第二の反射膜１５は、λ２の波長からなる光線は、９０％を反射するととも
に、光線の１０％を透過する。また、λ１の波長からなる光線は、１００％を透過する。
なお、本反射、及び透過特性は、直線偏光のＰ偏光、及びＳ偏光に対して同一な特性を有
している。
【００２９】
次に、光軸合成素子１３の設計方法について、具体的な数式を用いて説明する。
図４は、光軸合成素子１３を反射、及び透過する光線の光路を示す図である。図４は、
前述した２波長レーザ１２が出射し、平行光となったλ１の波長の光線Ｌ３の上光線Ｌ３
’と、λ２の波長の光線Ｌ４の上光線Ｌ４’の光路を示したものであり、上光線Ｌ３’と
上光線Ｌ４’とは距離ｄだけ離れて平行に伝搬しているものとする。前述したように、光
軸合成素子１３は、所定の板厚に加工したガラスなどからなる透明基板１６の両面のそれ
ぞれに、第一の反射膜１４と、第二の反射膜１５とを形成したものである。また、第一の
反射膜１４で透過するλ１の波長の１０％の光線と、第二の反射膜１５で透過するλ２の
波長の１０％の光線は、光軸合成機能の説明に不要であるので記載していない。
【００３０】
先ず、上光線Ｌ３’は、入射角θ0で光軸合成素子１３に入射し、第一の反射膜１４で
反射される。一方、上光線Ｌ４’は、入射角θ0で光軸合成素子１３に入射し、第一の反
射膜１４を透過して屈折角θ1で屈折し、ガラス内を伝搬する。このとき、空気の屈折率
をｎ、ガラスの屈折率をｎｇとすると、スネルの法則により下記（１）式、及び（２）式
のように表すことができる。
【００３１】
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2007280456.tif 000005
【００３２】
次に、上光線Ｌ３’と上光線Ｌ４’との距離ｄと、図４に示したｌの関係は、下記（３
）式、及び（４）式のように表すことができる。
【００３３】
2007280456.tif 000006
2007280456.tif 000007
【００３４】
一方、ガラスの厚さをｔとすると、ｔと前記ｌの関係は、下記（５）式、及び（６）式
のように表すことができる。
【００３５】
2007280456.tif 000008
2007280456.tif 000009
【００３６】
そこで、（４）式、及び（６）式よりガラスの板厚ｔは、（７）式のように表すことが
できる。
【００３７】
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【００３８】
そこで、（７）式に（２）式を代入するとガラスの板厚ｔは、（８）式のように表すこ
とができる。
【００３９】
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【００４０】
従って、光軸合成素子を設計する際に、各種パラメータを、上記（８）式を満足するよ
う設定すれば、所望の光軸合成特性を得ることができる。
次に、本発明に係る光軸合成素子を用いた光ピックアップについて説明する。
【００４１】
図５は、本発明に係る光軸合成素子を用いた光ピックアップの概略構成図である。光ピ
ックアップ１７は、二つの異なる波長λ１、及びλ２の直線偏光を出射する２波長レーザ
１２（二つの光源が所定の距離だけ離れて配置されている）と、該２波長レーザ１２が出
射する発散光の直線偏光を平行光とするコリメートレンズ４と、該コリメートレンズ４が
出射する二つの異なる波長の直線偏光の光軸を合成するとともに、所定の比率で分離する
光軸合成素子１３と、該光軸合成素子１３の分離面で反射した前記直線偏光の光線を円偏
光に変換する１／４波長板６と、光線を光ディスク７に形成されたピット８に集光させる
対物レンズ９と、前記ピット８上で反射する前記光線を前記対物レンズ９と前記１／４波
長板６と前記光軸合成素子１３とを経由して検出する光検出器１０と、前記光軸合成素子
１３の分離面を透過する２波長レーザ１２の出射レベルをモニターするモニター光検出器
１１とにより構成する。
【００４２】
図５の動作を説明する。２波長レーザ１２から出射される、例えば、波長６５０ｎｍ、
或いは６６０ｎｍの波長の光線Ｌ１、及び、例えば、７８０ｎｍ、或いは７８５ｎｍの波
長の光線Ｌ２は互いに平行に伝搬する直線偏光であり、所定の光軸間隔にて出射される。
次に、２波長レーザ１２が出射した光線は、コリメートレンズ４に入射し、入射した光線
を平行光の光線Ｌ３、及びＬ４として光軸合成素子１３に入射する。光軸合成素子１３は
、入射した光線Ｌ３、及びＬ４の光軸を前述したような手法を用いて合成し、１／４波長
板６へ出射する。この出射光線をＬ１１とする。一方、光軸合成素子１３は、ハーフミラ
ーとしての機能も有しており、光線Ｌ３、及びＬ４のそれぞれについて、約９０％は分離
面で反射する光線Ｌ１１として、光線Ｌ３、及びＬ４の約１０％は分離面を透過する光線
Ｌ１２として夫々分離する。次に、光線Ｌ１１は、１／４波長板６に入射する。この１／
４波長板６は、広帯域な１／４波長板であり、例えば、波長６５０ｎｍの光線、及び波長
７８０ｎｍの光線に対して１／４波長板として機能し、入射する直線偏光の光線Ｌ１１を
円偏光の光線Ｌ１３に変換する。
【００４３】
１／４波長板６を透過して円偏光となった光線Ｌ１３は、対物レンズ９により集光され
て光線Ｌ１４となり、光ディスク７に形成されているピット８に照射する。そこで、円偏
光の光線Ｌ１４は、ピット８の表面において鏡面対称の関係に基づいて逆回転の円偏光と
なって反射され、光線Ｌ１５となる。反射された円偏光の光線Ｌ１５は、前記対物レンズ
９を介して光線Ｌ１６となり、更に、１／４波長板６に入射して、直線偏光の光線Ｌ１７
に変換され透過する。該透過した直線偏光の光線Ｌ１７は、前記光軸合成素子１３を反射
して１／４波長板６に入射した直線偏光の光線Ｌ１１と直交する偏光方向の直線偏光とな
り、光ディスク７に照射する光線と、光ディスク７により反射する光線とが互いに干渉す
ることがないので、光学特性の劣化をきたすことはない。
【００４４】
次に、１／４波長板６を透過した直線偏光の光線Ｌ１７は、光軸合成素子１３に入射し
、１０％の光線が透過して光線Ｌ１８となり、更に、光検出器１０に入射して光ディスク
に書き込まれた情報を読み出す。
一方、光軸合成素子１３を透過した前記光線Ｌ１２は、モニター光検出器１１に入射し
て２波長レーザ１２が出射する光線の出射レベルをモニターする。光ピックアップにおい
ては、前述したようにレーザ素子が出射する光線の出射レベルを一定に保つことが必要で
あり、そこで、光線の一部をモニター用の光検出器で受光してＡＰＣ回路でレーザ素子の
駆動回路を制御することにより、光線の出射レベルを一定に保っている。
【００４５】
なお、本発明における実施形態においては、光軸合成素子が対応する二つの異なる波長
として、６５０ｎｍの波長と７８０ｎｍの波長を組み合わせた場合、または、６６０ｎｍ
の波長と７８５ｎｍを波長の組み合わせた場合について説明したが、本発明はこの組み合
わせに限定されず、４０５ｎｍの波長と６５０ｎｍの波長の組み合わせ、または、４０５
ｎｍの波長と６６０ｎｍの波長の組み合わせ、または、４０５ｎｍの波長と７８０ｎｍの
波長の組み合わせ、または、４０５ｎｍの波長と７８５ｎｍの波長の組み合わせについて
も適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る光軸合成素子の機能を説明する図である。
【図２】光軸合成素子に形成した第一の反射膜の反射、及び透過特性例を示す図である。
【図３】光軸合成素子に形成した第二の反射膜の反射、及び透過特性例を示す図である。
【図４】光軸合成素子を反射、及び透過する光線の光路を示す図である。
【図５】本発明に係る光軸合成素子を用いた光ピックアップの概略構成図である。
【図６】従来の光ピックアップの概略構成例を示す図である。
【図７】従来の光軸合成素子の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…光ピックアップ、２…２波長レーザ、３…光軸合成素子、４…コリメートレンズ、５
…ハーフミラー、６…１／４波長板、７…光ディスク、８…ピット、９…対物レンズ、１
０…光検出器、１１…モニター光検出器、１２…２波長レーザ、１３…光軸合成素子、１
４…第一の反射膜、１５…第二の反射膜、１６…透明基板（ガラス基板）、１７…光ピッ
クアップ
【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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