(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに対置された対物レンズに対してレーザー光を入射させる光ヘッド用光源装置において、
微小間隔離れた複数の発光点からそれぞれ異なる波長のレーザー光を発する半導体レーザーと、
前記各発光点から発したレーザー光を平行光にするコリメーターレンズと、
所定の分散特性を有し、前記コリメーターレンズからそれぞれ異なる方向に向けて射出する前記各波長のレーザー光間の角度差を縮小する透過型の光路補正素子とを備え、前記光路補正素子は、屈折プリズムの入射側、あるいは射出側の端面に回折面を形成することにより構成されていることを特徴とする光ヘッド用光源装置。
【請求項２】
前記光路補正素子は、該光路補正素子から射出する前記各波長のレーザー光の角度差をほぼ０度にすることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド用光源装置。
【請求項３】
前記光路補正素子は、前記コリメーターレンズから射出する前記各波長のレーザー光の光路を重ねることを特徴とする請求項１または２に記載の光ヘッド用光源装置。
【請求項４】
前記コリメーターレンズの射出側の焦点が、ほぼ前記光路補正素子の射出端面上に位置することを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド用光源装置。
【請求項５】
前記回折面による光路長の付加量を表す光路差関数φ(ｈ)は、一次の光路差関数係数Ｐ1、前記発光点の並び方向における回折面上の座標をｙとして、
φ(ｈ)＝Ｐ1ｙ
で表されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ヘッド用光源装置。
【請求項６】
前記回折面のブレーズ化波長をλ[mm]、前記光路補正素子のブレーズ化波長λに対する屈折率をn、回折面の傾斜角をθ[rad.]として、P1・λ／(n−1)＋sinθ≦0を満たすことを特徴とする請求項５に記載の光ヘッド用光源装置。
【請求項７】
前記屈折プリズムの入射側の端面に前記回折面が形成され、射出側の端面は、前記対物レンズの光軸に対して傾斜する光束分離面であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ヘッド用光源装置。
【請求項８】
前記光路補正素子は、互いに貼り合わされた２つのプリズムと、入射側の端面に形成された前記回折面とを備え、貼り合わせ面が、前記対物レンズの光軸に対して傾斜する光束分離面であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ヘッ
ド用光源装置。
【請求項９】
前記コリメーターレンズの光軸と前記屈折プリズムの入射側の端面の法線とがなす角と、前記屈折プリズムの射出側の端面の法線と前記対物レンズの光軸とがなす角とのいずれか一方が、ほぼ0度であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに
記載の光ヘッド用光源装置。
【請求項１０】
前記半導体レーザーの発光点が、該発光点から発するレーザー光の開き角が大きい方向に沿って並んでおり、前記コリメーターレンズの光軸と前記屈折プリズムの入射側の端面の法線とがなす角が、前記屈折プリズムの射出側の端面の法線と前記対物レンズの光軸とがなす角よりも小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ヘッド用光源装置。
【請求項１１】
前記半導体レーザーの発光点が、該発光点から発するレーザー光の開き角が小さい方向に沿って並んでおり、前記コリメーターレンズの光軸と前記屈折プリズムの入射側の端面の法線とがなす角が、前記屈折プリズムの射出側の端面の法線と前記対物レンズの光軸とがなす角よりも大きいことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ヘッド用光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の規格の光ディスクに対応可能な光ヘッドの光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクには、保護層(記録面を覆う透明基板)の厚さや記録密度が異なる複数の規格がある。例えば、記録密度が比較的低いＣＤ(コンパクトディスク)、ＣＤ−Ｒ(ＣＤレコーダブル)の保護層の厚さは1.2mmであるのに対し、記録密度が比較的高いＤＶＤ(デジタルバーサタイルディスク)の保護層の厚さは半分の0.60mmである。ＤＶＤの記録・再生には、ビームスポット径を小さく絞るために６６０ｎｍ程度の短波長のレーザー光を利用する必要がある。一方、ＣＤ−Ｒの記録・再生にはその反射特性から７８０ｎｍ程度の長波長のレーザー光を利用する必要がある。
【０００３】
このため、ＤＶＤとＣＤ−Ｒとを共に利用可能な光ヘッドの光源装置は、それぞれの光ディスクの特性に応じた波長のレーザー光を発する少なくとも２つの半導体レーザーと、これらの半導体レーザーから発したレーザー光を平行光として光ディスクに対置された対物レンズに入射させるコリメートレンズとを備えている。ただし、独立した２つの半導体レーザーを使用すると、光源装置のサイズが大きくなり光ヘッドの小型化が妨げられるため、１チップ上にそれぞれ発光波長が異なる複数の発光点を備える多点発光の半導体レーザーを利用することが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように多点発光の半導体レーザーを用いる場合には、発光点がコリメーターレンズの光軸に垂直な方向に離れるため、各発光点から発してコリメーターレンズから射出する平行光の方向が互いに異なることとなる。したがって、少なくともいずれか一方の発光点からのレーザー光は、対物レンズに対して軸外光となるため、光束の一部が対物レンズによってけられたり、大きな収差を発生させるという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、多点発光の半導体レーザーを用いた場合にも、コリメーターレンズから射出する平行光の方向を揃えることができ、対物レンズによるけられや収差の発生を抑えることができる光ヘッド用光源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】
この発明にかかる光ヘッド用光源装置は、上記の目的を達成させるため、微小間隔離れた複数の発光点からそれぞれ異なる波長のレーザー光を発する半導体レーザーと、各発光点から発したレーザー光を平行光にするコリメーターレンズと、所定の分散特性を有し、コリメーターレンズからそれぞれ異なる方向に向けて射出する各波長のレーザー光間の角度差を縮小する透過型の光路補正素子とを備え、この光路補正素子が、屈折プリズムの入射側、あるいは射出側の端面に回折面を形成することにより構成されていることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、光路補正素子の分散特性を利用して各波長のレーザー光の角度を揃えることができ、対物レンズによるけられや収差の発生を抑えることができる。なお、光路補正素子は、コリメーターレンズから射出する各波長のレーザー光の角度差をほぼ0度にすることが望ましく、各波長のレーザー光の光路を重ねることがより望ましい。コリメーターレンズの射出側の焦点を、ほぼ光路補正素子の射出端面上に位置させることにより、光路を重ねることができる。
【０００８】
光路補正素子は、所定の分散特性を有して波長によって射出角度を変化させればよいが、本発明ではプリズムと回折面との組み合わせにより構成されている。屈折プリズムの入射側の端面に回折面を形成した場合、射出側の端面を対物レンズの光軸に対して傾斜する光束分離面とすることができる。また、屈折プリズムを互いに貼り合わされた２つのプリズムとし、その入射側の端面に回折面を形成した場合には、貼り合わせ面を対物レンズの光軸に対して傾斜する光束分離面とすることができる。さらに、光路補正素子が屈折プリズムを含む場合、コリメーターレンズの光軸と屈折プリズムの入射側の端面の法線とがなす角と、屈折プリズムの射出側の端面の法線と対物レンズの光軸とがなす角とのいずれか一方を、ほぼ0度とすることが望ましい。
【０００９】
回折面は、その光路長の付加量を表す光路差関数φ(ｈ)が、一次の光路差関数係数Ｐ1、発光点の並び方向における回折面上の座標をｙとして、
φ(ｈ)＝Ｐ1ｙ
で表される面であることが望ましい。
【００１０】
回折面は、回折面のブレーズ化波長をλ[mm]、光路補正素子のブレーズ化波長λに対する屈折率をn、回折面の傾斜角をθ[rad.]として、以下の条件(1)、
P1・λ／(n−1)＋sinθ≦０  …(1)
を満たすよう設定することが望ましい。
【００１１】
傾斜角θは、回折面が光路補正素子のコリメーターレンズ側に設けられている場合には、回折面の巨視的形状である平面の法線とコリメーターレンズの光軸とのなす角度であり、法線が半導体レーザー側に向けて短波長の発光点側に傾いている場合をプラスとする。また、回折面が対物レンズ側に設けられている場合には、回折面の巨視的形状である平面の法線と対物レンズの光軸とのなす角度であり、法線が対物レンズ側に向けて短波長の発光点側に傾いている場合をプラスとする。
【００１２】
半導体レーザーの発光点が、発光点から発するレーザー光の開き角が大きい方向に沿って並んでいる場合には、コリメーターレンズの光軸と屈折プリズムの入射側の端面の法線とがなす角を、屈折プリズムの射出側の端面の法線と対物レンズの光軸とがなす角よりも小さくすることが望ましい。他方、半導体レーザーの発光点が、発光点から発するレーザー光の開き角が小さい方向に沿って並んでいる場合には、コリメーターレンズの光軸と屈折プリズムの入射側の端面の法線とがなす角を、屈折プリズムの射出側の端面の法線と対物レンズの光軸とがなす角よりも大きくすることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる光ヘッド用光源装置の実施形態を６例説明する。
【００１４】
【第１の実施形態】
図１は、第１の実施形態にかかる光源装置を含む光ヘッドの光学系を示す説明図である。この光ヘッドは、ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ互換装置の光情報記録再生装置に適用される。
図１に示す光ヘッドの光学系は、光ディスクの特性に合わせて波長の異なる２種類のレーザー光を発する光源装置１０Ａと、光源装置１０Ａから発したレーザー光を光ディスクＤ1，Ｄ2の記録面に収束させる対物レンズ２０と、光ディスクからの戻り光を分離するビームスプリッター２１と、分離された戻り光を集光する集光レンズ２２と、集光された戻り光を受光する受光素子２３とを備えている。
【００１５】
以下、保護層の厚いＣＤ，ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを第１の光ディスクＤ1、保護層の薄いＤＶＤ等の光ディスクを第２の光ディスクＤ2とする。各光ディスクは、図示せぬターンテーブル上に搭載されて回転駆動される。このため、保護層の表面は保護層の厚さにかかわらずターンテーブルに接する位置で一定となり、保護層の裏面にある記録面の位置は、保護層の厚さに応じて異なる位置となる。
【００１６】
光源装置１０Ａは、微小間隔離れた第１、第２の発光点１１ａ，１１ｂからそれぞれ異なる波長のレーザー光を発する多点発光の半導体レーザー１１と、各発光点から発したレーザー光を平行光にするコリメーターレンズ１２と、コリメーターレンズ１２からそれぞれ異なる方向に向けて射出する各波長のレーザー光間の角度差を縮小する透過型の光路補正素子１３とを備える。この例では、コリメーターレンズ１２と対物レンズ２０とは、互いの光軸が一致するよう配置されている。
【００１７】
第１の発光点１１ａは、長波長(785nm)のレーザー光を発し、第２の発光点１１ｂは短波長(405nmまたは660nm)のレーザー光を発する。これらの発光点は、例えば100μmの間隔で１チップ上に形成されている。
光路補正素子１３は、屈折プリズム１３ａの射出側の端面に回折面１３ｂを形成することにより構成されている。光路補正素子１３は、コリメーターレンズ１２から射出する各波長のレーザー光の角度差をほぼ0度にするように所定の分散特性を有している。また、光路補正素子１３は、その射出端面上にコリメーターレンズ１２の射出側の焦点が位置するよう配置されている。第１，第２の発光点１１ａ，１１ｂは、コリメーターレンズ１２の入射側の焦点面上に位置し、各発光点から発した光束はコリメーターレンズ１２により平行光とされて異なる角度で射出する。コリメーターレンズ１２を射出した２つの平行光は、コリメーターレンズ１２の射出側の焦点位置で交差する。したがって、上記のように光路補正素子１３の射出側端面をコリメーターレンズ１２の射出側の焦点に一致させることにより、２つの光束の角度を合わせるのみでなく、これらを完全に重ね合わせることが可能となる。
【００１８】
図中実線で示される第１の光ディスクＤ1の使用時には、第１の発光点１１ａを発光させる。長波長のレーザー光は、実線で示されるようにコリメーターレンズ１２により平行光とされる。第１の発光点１１ａは、コリメーターレンズ１２の光軸に対して図中上側に位置するため、コリメーターレンズ１２を射出した長波長のレーザー光は、図中下向きとなる。光路補正素子１３は、下向きに入射する長波長のレーザー光をコリメーターレンズ１２の光軸に対して平行な状態として射出させる。
【００１９】
光源装置１０Ａから発した長波長のレーザー光は、ビームスプリッター２１を透過して対物レンズ２０に入射する。対物レンズ２０は、第１の光ディスクＤ1の使用時には、図中実線で示されるように光ディスクの保護層表面に近い位置に配置され、入射する平行光を収束させて第１の光ディスクＤ1の記録面にスポットを形成する。記録面からの反射光は、再び対物レンズ２０を通って平行光となり、ビームスプリッター２１で反射された成分が集光レンズ２２により受光素子２３上に集光される。受光素子２３は、公知の多分割素子であり、分割された各領域の受光量を信号として出力する。これらの信号を演算することにより、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号、再生信号を生成することができる。なお、図面では省略しているが、各信号を生成するために、シリンドリカルレンズ、１／２波長板、偏光ビームスプリッター等の光学素子が必要に応じて設けられる。
【００２０】
図中破線で示される第２の光ディスクＤ2の使用時には、第２の発光点１１ｂを発光させる。短波長のレーザー光は、破線で示されるようにコリメーターレンズ１２により平行光とされる。第２の発光点１１ｂは、コリメーターレンズ１２の光軸に対して図中下側に位置するため、コリメーターレンズ１２を射出した短波長のレーザー光は、図中上向きとなる。光路補正素子１３は、上向きに入射する短波長のレーザー光をコリメーターレンズ１２の光軸に対して平行な状態とし、長波長のレーザー光の光路に重ねて射出させる。
【００２１】
光源装置１０Ａから発した短波長のレーザー光は、ビームスプリッター２１を透過して対物レンズ２０に入射する。対物レンズ２０は、第２の光ディスクＤ2の使用時には、図中破線で示されるように光ディスクの保護層表面から離れた位置に配置され、入射する平行光を収束させて第２の光ディスクＤ2の記録面にスポットを形成する。記録面からの反射光は、対物レンズ２０、ビームスプリッター２１、集光レンズ２２を介して受光素子２３上に集光される。
【００２２】
なお、図１においては、便宜上、第１，第２の発光点１１ａ，１１ｂからの光線を両方示しており、光ディスクも第１の光ディスクＤ1と第２の光ディスクＤ2とを重ねて示しているが、実際には第１の光ディスクＤ1を利用する際には第１の発光点１１ａのみを発光させ、第２の光ディスクＤ2を利用する際には第２の発光点１１ｂのみを発光させる。
【００２３】
上記のように光路補正素子１３を配置することにより、各波長のレーザー光の光路を重ねることができ、対物レンズ２０によるけられや収差の発生を抑えることができる。
【００２４】
続いて、光路補正素子１３の詳細について説明する。光路補正素子１３を構成する回折面１３ｂは、その光路長の付加量を表す光路差関数φ(ｈ)が、一次の光路差関数係数Ｐ1、発光点の並び方向における回折面上の座標をｙとして、
φ(ｈ)＝Ｐ1ｙ
で表される面である。この場合には、回折面１３ｂがプリズム屈折力を有することになり、２つの発光点１１ａ，１１ｂから発するレーザー光に対して発散、収束等の作用を及ぼさず、角度差のみを調整することができる。
【００２５】
屈折プリズム１３ｂは、波長が短いほど屈折率が高くなり、偏角が大きくなるため、両レーザー光の方向を揃えるためには、両レーザー光を長波長の第２の発光点１１ｂの側に曲げること、すなわち、第１の発光点１１ａの側に頂角を持つことが必要である。一方、回折面１３ｂは、プリズムとは逆方向の分散特性を有し、波長が長くなるほど回折角が大きくなるため、両レーザー光の方向を揃えるためには、両レーザー光を短波長の第１の発光点１１ａの側に曲げることが必要である。ここで、発光点の並び方向をｙ方向として、これらの発光点の中間にｙ方向の原点を設定し、波長の長い第１の発光点１１ａ側をプラス、波長の短い第２の発光点１１ｂ側をマイナスとすると、回折面１３ｂがレーザー光を短波長の発光点の側に曲げるためには、光路差関数係数Ｐ1が正の値をとることが必要となる。
【００２６】
上記のように光路補正素子１３がプリズム１３ａと回折素子１３ｂとを組み合わせて構成される場合には、両レーザー光の角度差を縮小する際にレーザー光を曲げる方向がプリズム１３ａと回折面１３ｂとでは逆方向となるため、分散能をプリズムと回折面とに適宜配分することにより、コリメーターレンズ１２と対物レンズ２０との光軸を互いに平行にすることができるばかりでなく、図１に示すように両光軸を一致させることもでき、各レンズのレイアウトを容易にすることができる。しかも、第１の実施形態では、コリメーターレンズ１２の光軸と光路補正素子１３の入射側の端面の法線とのなす角が０度であるため、コリメーターレンズ１２の光軸を基準にして光路補正素子１３を容易に位置決めすることができる。さらに、プリズム１３ａと回折面１３ｂとを組み合わせることにより、プリズムのみで構成される場合と比較してプリズムの頂角を小さくすることができ、光路補正素子１３を小型化することが可能となる。
【００２７】
また、第１の実施形態では、半導体レーザー１１の発光点１１ａ，１１ｂが、発光点から発するレーザー光の開き角が大きい方向に沿って並んでおり、コリメーターレンズ１２の光軸と屈折プリズム１３ａの入射側の端面の法線とがなす角を、屈折プリズム１３ａの射出側の端面の法線と対物レンズの光軸とがなす角よりも小さくなるよう設定している。
【００２８】
半導体レーザー１１からの射出光は発散光であり、その広がり角が方向によって異なるため、補正しないとビームの断面形状が楕円形となる。一般的にはビーム形状を補正するためにプリズムを用いているが、上記のように開き角の方向に合わせてコリメーターレンズ側、対物レンズ側の角度を設定することにより、光路補正素子１３の屈折プリズム１３ａにビーム形状を補正する効果を持たせている。
【００２９】
次に、図１に示す第１の実施形態の配置を実現するための光路補正素子１３の具体的な設計例を５例説明する。なお、回折面の傾斜角θは、回折面１３ｂが光路補正素子１３の対物レンズ２０側に設けられている第１の実施形態では、回折面１３ｂの巨視的形状である平面の法線と対物レンズ２０の光軸とのなす角度であり、その符号は、法線が対物レンズ２０側に向けて短波長の第２の発光点１１ｂ側に傾いている場合をプラスとする。
【００３０】
（設計例１）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  660nm
回折面１３ｂのブレーズ化波長λB  785nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.00mm
プリズム１３ａの各波長における屈折率  n(λ1)＝1.537
n(λ2)＝1.540
プリズム頂角    7.3457゜
光路差関数係数  P1＝9.530×10
回折面傾斜角θ  −7.3457゜
【００３１】
（設計例２）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  405nm
回折面１３ｂのブレーズ化波長λ  785nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.00mm
プリズム１３ａの各波長における屈折率  n(λ1)＝1.537
n(λ2)＝1.560
プリズム頂角    1.9441゜
光路差関数係数  P1＝3.115×10
回折面傾斜角θ  −1.9441゜
【００３２】
（設計例３）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  660nm
回折面１３ｂのブレーズ化波長λB  723nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.00mm
プリズム１３ａの各波長における屈折率  n(λ1)＝1.537
n(λ2)＝1.540
n(λB)＝1.538
プリズム頂角    7.3480゜
光路差関数係数  P1＝9.533×10
回折面傾斜角θ  −7.3480゜
【００３３】
（設計例４）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  660nm
回折面１３ｂのブレーズ化波長λB  785nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.00mm
プリズム１３ａの各波長における屈折率  n(λ1)＝1.824
n(λ2)＝1.836
プリズム頂角    4.6059゜
光路差関数係数  P1＝9.227×10
回折面傾斜角θ  −4.6059゜
【００３４】
（設計例５）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  660nm
回折面１３ｂのブレーズ化波長λB  722nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.00mm
プリズム１３ａの各波長における屈折率  n(λ1)＝1.537
n(λ2)＝1.540
n(λB)＝1.538
プリズム頂角    7.3460゜
光路差関数係数  P1＝9.530×10
回折面傾斜角θ  −7.3460゜
【００３５】
回折面１３ｂは、金型を用いた射出成形により光路補正素子１３の面上に転写される。金型を製造する際には、ダイアモンドバイトを用いて金型表面を切削することにより、回折面１３ｂの転写元のパターンを形成する。このような金型の製造を容易にするために、回折面のブレーズ化波長をλ[mm]、光路補正素子１３のブレーズ化波長λに対する屈折率をnとし、回折面の傾斜角をθ[rad.]として、以下の条件(1)、
P1・λ／(n−1)＋sinθ≦０  …(1)
を満たすよう設定することが望ましい。
【００３６】
上記の条件(1)を満たす場合には、階段状に形成される回折面の微細断面形状に鋭角の部分がなくなり、加工誤差が小さくなる。バイトの先端がいかに鋭利であっても、回折面１３ｂの微細形状のスケールで見れば半球面状である。このため、図２(A)に示すように、バイト３０で加工される金型３１の微細断面形状に鋭角の部分が存在すると、大きな加工誤差３２が残る。これに対して、図２(B)に示すように、金型３３の微細断面形状に鋭角の部分が存在しないと、加工誤差３４が比較的小さくなる。したがって、条件(1)を満たすことにより、加工誤差を小さくして回折面の効率を高め、光量ロスを小さくすることができる。
【００３７】
上記の５つの設計例のうち、設計例３では、
0004098951.tif 000002
となって条件(1)を満たし、設計例５では、
0004098951.tif 000003
となって条件(1)を満たす。したがって、これら２つの設計例では、金型に鋭角の部分がなく加工が容易となるため、金型の形状誤差が小さく、回折面１３ｂにおける光量損失を小さく抑えることができる。
【００３８】
【第２の実施形態】
図３は、第２の実施形態にかかる光源装置１０Ｂを含む光ヘッドの光学系を示す説明図である。
図３に示す光ヘッドの光学系は、光源装置１０Ｂ、対物レンズ２０、集光レンズ２２、受光素子２３を備えている。光源装置１０Ｂは、多点発光の半導体レーザー１１と、コリメーターレンズ１２、そして屈折プリズム１４ａと回折面１４ｂとを組み合わせた光路補正素子１４とを備えている。図３の光学系と図１に示される第１の実施形態の光学系との差異は、光路補正素子１４の入射側の端面に回折面１４ｂが形成されている点と、この光路補正素子１４の射出側の面が対物レンズ２０の光軸に対して傾斜する光束分離面とされている点である。
【００３９】
各発光点１１ａ，１１ｂから発したレーザー光は、コリメーターレンズ１２により平行光とされ、光路補正素子１４によって対物レンズ２０の光軸に対して平行な状態とされ、両光路が重ねられる。対物レンズ２０は、入射する平行光を収束させて各光ディスクＤ1，Ｄ2の記録面上にスポットを形成する。光ディスクからの反射光は、再び対物レンズ２０を通って平行光となり、その一部が光路補正素子１４の射出側の端面で反射され、集光レンズ２２を介して受光素子２３に到達する。
【００４０】
第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、各波長のレーザー光の光路を重ねることができ、対物レンズ２０によるけられや収差の発生を抑えることができる。また、コリメーターレンズ１２と対物レンズ２０との光軸を一致させることができ、各レンズのレイアウトを容易にすることができる。しかも、第２の実施形態では、光路補正素子１４の射出側の端面を光束分離面とすることにより、第１の実施形態で用いられていたビームスプリッター２１を設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
【００４１】
さらに、第１の実施形態と同様、半導体レーザー１１の発光点１１ａ，１１ｂが、発光点から発するレーザー光の開き角が大きい方向に沿って並んでおり、コリメーターレンズ１２の光軸と屈折プリズム１４ａの入射側の端面の法線とがなす角を、屈折プリズム１４ａの射出側の端面の法線と対物レンズの光軸とがなす角よりも小さくなるよう設定することにより、屈折プリズム１４ａにビーム整形の機能を持たせている。
【００４２】
次に、図３に示す第２の実施形態の配置を実現するための光路補正素子１４の具体的な設計例を説明する。なお、回折面傾斜角θは、第２の実施形態のように回折面１４ｂが光路補正素子１４のコリメーターレンズ１２側に設けられている場合には、回折面１４ｂの巨視的形状である平面の法線とコリメーターレンズ１２の光軸とのなす角度であり、法線がコリメーターレンズ１２側に向けて短波長の発光点１１ｂ側に傾いている場合をプラスとする。
【００４３】
（設計例６）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  660nm
回折面１４ｂのブレーズ化波長λB  785nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.00mm
プリズム１４ａの各波長における屈折率  n(λ1)＝1.537
n(λ2)＝1.540
プリズム頂角    7.3694゜
光路差関数係数  P1＝9.612×10
回折面傾斜角θ  0.0000゜
【００４４】
【第３の実施形態】
図４は、第３の実施形態にかかる光源装置１０Ｃを含む光ヘッドの光学系を示す説明図である。
図４に示す光ヘッドの光学系は、光源装置１０Ｃ、対物レンズ２０、集光レンズ２２、受光素子２３を備えている。光源装置１０Ｃは、多点発光の半導体レーザー１１と、コリメーターレンズ１２、そして屈折プリズム１５ａと回折面１５ｂとを組み合わせた光路補正素子１５とを備えている。図４の光学系と図３に示される第２の実施形態の光学系との差異は、光路補正素子１５の入射側の端面の法線がコリメーターレンズ１２の光軸に対して傾いている点と、光路補正素子１５の射出側の面が対物レンズ２０の光軸に対して４５度で傾斜する点である。入射側の端面が傾くことにより、レーザー光の中心軸がシフトし、この中心軸に合わせるためにコリメーターレンズ１２の光軸に対して対物レンズ２０の光軸は平行にシフトしている。
【００４５】
第３の実施形態でも、第２の実施形態と同様に、各波長のレーザー光の光路を重ねることができ、対物レンズ２０によるけられや収差の発生を抑えることができる。また、光路補正素子１５の射出側の端面を光束分離面とすることにより、第１の実施形態よりも部品点数を削減することができる。さらに、第３の実施形態では、光束分離面と対物レンズ２０の光軸とのなす角度を４５度とすることにより、対物レンズ２０の光軸と集光レンズ２２の光軸とを垂直に設定することができ、対物レンズ２０の光軸を基準に集光レンズ２２，受光素子２３を容易に位置決めすることができる。
【００４６】
さらに、第１の実施形態と同様、半導体レーザー１１の発光点１１ａ，１１ｂが、発光点から発するレーザー光の開き角が大きい方向に沿って並んでおり、コリメーターレンズ１２の光軸と屈折プリズム１５ａの入射側の端面の法線とがなす角を、屈折プリズム１５ａの射出側の端面の法線と対物レンズ２０の光軸とがなす角よりも小さくなるよう設定することにより、屈折プリズム１５ａにビーム整形の機能を持たせている。
【００４７】
次に、図４に示す第３の実施形態の配置を実現するための光路補正素子１５の具体的な設計例を説明する。
（設計例７）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  660nm
回折面１５ｂのブレーズ化波長λB  785nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.00mm
プリズム１５ａの各波長における屈折率  n(λ1)＝1.537
n(λ2)＝1.540
プリズム頂角    4.6170゜
光路差関数係数  P1＝7.344×10
回折面傾斜角θ  40.3830゜
【００４８】
【第４の実施形態】
図５は、第４の実施形態にかかる光源装置１０Ｄを含む光ヘッドの光学系を示す説明図である。
図５に示す光ヘッドの光学系は、光源装置１０Ｄ、対物レンズ２０、集光レンズ２２、受光素子２３を備えている。光源装置１０Ｄは、多点発光の半導体レーザー１１と、コリメーターレンズ１２、そして屈折プリズム１６ａ，１６ｂと回折面１６ｃとを組み合わせた光路補正素子１６とを備えている。光路補正素子１６は、２つの屈折プリズム１６ａ，１６ｂを貼り合わせ、入射側の屈折プリズム１６ａの入射側の端面に回折面１６ｃを形成することにより構成されており、屈折プリズム１６ａ，１６ｂの貼り合わせ面が対物レンズ２０の光軸に対して４５度で傾斜する光束分離面とされている。
【００４９】
各発光点１１ａ，１１ｂから発したレーザー光は、コリメーターレンズ１２により平行光とされ、光路補正素子１６によって対物レンズ２０の光軸に対して平行な状態とされ、両光路が重ねられる。対物レンズ２０は、入射する平行光を収束させて各光ディスクＤ1，Ｄ2の記録面上にスポットを形成する。光ディスクからの反射光は、再び対物レンズ２０を通って平行光となり、その一部が光路補正素子１６の貼り合わせ面で反射され、集光レンズ２２を介して受光素子２３に到達する。
【００５０】
第４の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、各波長のレーザー光の光路を重ねることができ、対物レンズ２０によるけられや収差の発生を抑えることができる。また、第４の実施形態では、光路補正素子１６に２つのプリズムを用いてその貼り合わせ面を光束分離面とすることにより、第２の実施形態と同様にコリメーターレンズ１２と対物レンズ２０との光軸を一致させて各レンズのレイアウトを容易にすることがき、しかも、第３の実施形態と同様に対物レンズ２０の光軸と集光レンズ２２の光軸とを垂直に設定することにより対物レンズ２０の光軸を基準に集光レンズ２２，受光素子２３を容易に位置決めすることができる。さらに、第４の実施形態では、対物レンズ２０の光軸と光路補正素子１６の射出側の端面の法線とのなす角が０度であるため、対物レンズ２０の光軸を基準にして光路補正素子１６を容易に位置決めすることができる。
【００５１】
第４の実施形態の配置は、半導体レーザー１１の発光点１１ａ，１１ｂが、発光点から発するレーザー光の開き角が小さい方向に沿って並んでいる場合に有効である。すなわち、コリメーターレンズ１２の光軸と屈折プリズム１６ａの入射側の端面の法線とがなす角が、屈折プリズム１６ｂの射出側の端面の法線と対物レンズ２０の光軸とがなす角よりも大きく設定されているため、発光点が開き角の小さい方向に沿って並んでいる場合には、屈折プリズム１６ａ，１６ｂにビーム整形の機能を持たせることができる。
【００５２】
【第５の実施形態】
図６は、第５の実施形態にかかる光源装置１０Ｅを含む光ヘッドの光学系を示す説明図である。
図６に示す光ヘッドの光学系は、光源装置１０Ｅ、対物レンズ２０、ビームスプリッター２１、集光レンズ２２、受光素子２３を備えている。光源装置１０Ｂは、多点発光の半導体レーザー１１と、コリメーターレンズ１２、そして屈折プリズム単体から成る光路補正素子１７とを備えている。図６の光学系と図１に示される第１の実施形態の光学系との差異は、光路補正素子１７が屈折プリズムのみで構成されている点と、この結果、光路が屈曲し、コリメーターレンズ１２の光軸と対物レンズ２０光軸とが角度を持つ点である。
【００５３】
各発光点１１ａ，１１ｂから発したレーザー光は、コリメーターレンズ１２により平行光とされ、光路補正素子１７によって対物レンズ２０の光軸に対して平行な状態とされ、両光路が重ねられる。対物レンズ２０は、入射する平行光を収束させて各光ディスクＤ1，Ｄ2の記録面上にスポットを形成する。光ディスクからの反射光は、再び対物レンズ２０を通って平行光となり、その一部がビームスプリッター２１で反射され、集光レンズ２２を介して受光素子２３に到達する。
【００５４】
第５の実施形態でも、上記の各実施形態と同様に、各波長のレーザー光の光路を重ねることができ、対物レンズ２０によるけられや収差の発生を抑えることができる。上記の各実施形態のように屈折プリズムと回折面とを組み合わせて光路補正素子を構成した場合には、光路を屈曲させずに構成することが可能であるが、光路補正素子の構成が複雑となるためコストがかかる。これに対して、第５の実施形態のように光路補正素子を屈折プリズムのみで構成した場合には、光路が屈曲するための光学素子のレイアウトが複雑とはなるが、光路補正素子の構成は単純であるためコストを抑えることができる。
【００５５】
さらに、第１の実施形態と同様、半導体レーザー１１の発光点１１ａ，１１ｂが、発光点から発するレーザー光の開き角が大きい方向に沿って並んでおり、コリメーターレンズ１２の光軸と光路補正素子１７の入射側の端面の法線とがなす角を、光路補正素子１７の射出側の端面の法線と対物レンズ２０の光軸とがなす角よりも小さくなるよう設定することにより、屈折プリズム１７にビーム整形の機能を持たせている。
【００５６】
次に、図６に示す第５の実施形態の配置を実現するための光路補正素子１７の具体的な設計例を３例説明する。
（設計例８）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  665nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.14mm
プリズム１７の各波長における屈折率  n(λ1)＝1.537
n(λ2)＝1.540
プリズム頂角    74.7790゜
プリズム射出角  69.1000゜
【００５７】
（設計例９）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  665nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.35mm
プリズム１７の各波長における屈折率  n(λ1)＝1.824
n(λ2)＝1.835
プリズム頂角    45.4616゜
プリズム射出角  45.0000゜
【００５８】
（設計例１０）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  465nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  5.73mm
プリズム１７の各波長における屈折率  n(λ1)＝1.635
n(λ2)＝1.666
プリズム頂角    30.0000゜
プリズム射出角  55.6094゜
【００５９】
【第６の実施形態】
図７は、第６の実施形態にかかる光源装置１０Ｆを含む光ヘッドの光学系を示す説明図である。
図７に示す光ヘッドの光学系は、光源装置１０Ｆ、対物レンズ２０、ビームスプリッター２１、集光レンズ２２、受光素子２３を備えている。光源装置１０Ｆは、多点発光の半導体レーザー１１と、コリメーターレンズ１２、そして平行平面板１８ａの一面に回折面１８ｂを形成して構成される光路補正素子１８とを備えている。図７の光学系と図１に示される第１の実施形態の光学系との差異は、光路補正素子１８が平行平面板１８ａと回折面１８ｂとで構成されている点と、この結果、光路が屈曲し、コリメーターレンズ１２の光軸と対物レンズ２０光軸とが角度を持つ点である。
【００６０】
各発光点１１ａ，１１ｂから発したレーザー光は、コリメーターレンズ１２により平行光とされ、光路補正素子１８によって対物レンズ２０の光軸に対して平行な状態とされ、両光路が重ねられる。対物レンズ２０は、入射する平行光を収束させて各光ディスクＤ1，Ｄ2の記録面上にスポットを形成する。光ディスクからの反射光は、再び対物レンズ２０を通って平行光となり、その一部がビームスプリッター２１で反射され、集光レンズ２２を介して受光素子２３に到達する。
【００６１】
第６の実施形態でも、上記の各実施形態と同様に、各波長のレーザー光の光路を重ねることができ、対物レンズ２０によるけられや収差の発生を抑えることができる。また、光路補正素子１８をプリズムではなく平行平面板を利用して構成することにより、光路が屈曲するものの、光路補正素子１８の構成を単純化し、かつ、配置スペースを小さくすることができる。
【００６２】
さらに、第１の実施形態と同様、半導体レーザー１１の発光点１１ａ，１１ｂが、発光点から発するレーザー光の開き角が大きい方向に沿って並んでおり、コリメーターレンズ１２の光軸と光路補正素子１７の入射側の端面の法線とがなす角を、光路補正素子１７の射出側の端面の法線と対物レンズ２０の光軸とがなす角よりも小さくなるよう設定することにより、光路補正素子１８にビーム整形の機能を持たせている。
【００６３】
次に、図７に示す第６の実施形態の配置を実現するための光路補正素子１８の具体的な設計例を説明する。
（設計例８）
第１の発光点１１ａの発光波長λ1  785nm
第２の発光点１１ｂの発光波長λ2  660nm
回折面１８ｂのブレーズ化波長λB  722nm
発光点間隔  0.100mm
コリメーターレンズ１２の焦点距離  8.00mm
平行平面板１８ａの各波長における屈折率  n(λ1)＝1.537
n(λ2)＝1.540
n(λB)＝1.538
光路差関数係数    P1＝1.000×102
回折面傾斜角θ    0.0000゜
【００６４】
なお、回折面を利用した第１，第２，第３，第４，第６のいずれの実施形態においても、光ディスクからの戻り光は回折面を透過せずに受光素子に導かれる。回折面には光量ロスの発生が不可避であるため、レーザー光が回折面を２回透過すると受光素子に達する光量が大幅に低下する。これに対して、各実施形態のようにレーザー光が回折面を１回のみ透過するよう構成することにより、受光素子に達する光量を十分に確保することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、所定の分散特性を持つ光路補正素子を設けることにより、多点発光の半導体レーザーを用いた場合にも、コリメーターレンズから射出する平行光の方向を揃えることができ、対物レンズによるけられや収差の発生を抑えることができる。
【００６６】
また、屈折プリズムと回折面とを組み合わせて光路補正素子を構成することにより、光路を屈曲せさずに各光学素子を配置することができ、各素子のレイアウトを容易にすることができる。しかも、プリズム単体で光路補正素子を構成する場合と比較して、プリズムの頂角を小さくすることができ、素子の小型化を図ることが可能である。
【００６７】
さらに、光路補正素子に屈折プリズムが含まれる場合には、レーザー光の開き角の方向に合わせてコリメーターレンズ側、対物レンズ側の角度を設定することにより、屈折プリズムにビーム形状を補正する効果を持たせることができる。したがって、別途ビーム整形用のプリズムを配置する必要がなく、部品点数を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態にかかる光源装置を使用した光ヘッドの光学系の説明図。
【図２】  回折面の微視的な形状と加工誤差との関係を示す説明図。
【図３】  第２の実施形態にかかる光源装置を使用した光ヘッドの光学系の説明図。
【図４】  第３の実施形態にかかる光源装置を使用した光ヘッドの光学系の説明図。
【図５】  第４の実施形態にかかる光源装置を使用した光ヘッドの光学系の説明図。
【図６】  第５の実施形態にかかる光源装置を使用した光ヘッドの光学系の説明図。
【図７】  第６の実施形態にかかる光源装置を使用した光ヘッドの光学系の説明図。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｆ  光源装置
１１  半導体レーザー
１１ａ  第１の発光点
１１ｂ  第２の発光点
１２  コリメーターレンズ
１３〜１８  光路補正素子
２０  対物レンズ
２１  ビームスプリッター
２２  集光レンズ
２３  受光素子
Ｄ1  第１の光ディスク
Ｄ2  第２の光ディスク
【図１】
0004098951.tif 000004
【図２】
0004098951.tif 000005
【図３】
0004098951.tif 000006
【図４】
0004098951.tif 000007
【図５】
0004098951.tif 000008
【図６】
0004098951.tif 000009
【図７】
0004098951.tif 000010