(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１および波長λ２（λ１≠λ２）の互いに平行な振動面をもつ直線偏光でそれぞれ異なる発光点位置から出射する２波長用半導体レーザと、
前記２波長用半導体レーザから出射した互いに平行な振動面をもつ前記波長λ１と前記波長λ２の振動面を互いに直交させる効果があるリタデーション値を有する位相板と、
前記波長λ１および前記波長λ２の直線偏光が透過する２波長用偏向光学素子と、をこの順に備えた２波長光源装置であって、
前記２波長用偏向光学素子は、複屈折媒体を備え、常光となる前記波長λ1の直線偏光を偏向することなく透過させ、異常光となる前記波長λ２の直線偏光を前記波長λ１の透過光の光軸と一致するように偏向することを特徴とする２波長光源装置。
【請求項２】
前記位相板は、複屈折性の光学結晶、１軸延伸させた有機物薄膜、高分子液晶薄膜のいずれかから構成される請求項１に記載の２波長光源装置。
【請求項３】
前記２波長用偏向光学素子は、さらに断面形状が凹凸状の回折光学素子を備えている請求項１または２に記載の２波長光源装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の２波長光源装置と、前記２波長光源装置からの出射光を光記録媒体に集光する対物レンズとを少なくとも備える、光記録媒体の情報の記録・再生を行う光ヘッド装置であって、
前記２波長光源装置からの出射光の光軸が前記対物レンズの光軸と一致していることを特徴とする光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２波長光源装置および光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク、および光磁気ディスクなど光記録媒体の情報の記録・再生を行う光ヘッド装置において、半導体レーザからの出射光はレンズにより光記録媒体上に集光され、集光された光は光記録媒体に反射されて戻り光となる。そして、この戻り光はビームスプリッタを用いて光検出器である受光素子へ導かれ、光記録媒体上の情報が電気信号に変換される。
【０００３】
また、同一の光ヘッド装置を用いて規格の異なるＣＤおよびＤＶＤの光ディスクの情報を記録・再生するため、ＣＤ／ＤＶＤ互換の光ヘッド装置が製品化されている。特に、光記録媒体として波長依存性の高い媒体を用いるＣＤ−Ｒなどの再生を前提とした場合、ＣＤ用に波長７９０ｎｍの半導体レーザが用いられ、ＤＶＤ用に波長６５０ｎｍの半導体レーザが用いられている。
【０００４】
さらに、波長７９０ｎｍの半導体レーザと波長６５０ｎｍの半導体レーザをその発光点間隔を１００〜３００μｍ隔てて配置し構成した２波長用半導体レーザを、１つの光源ユニット内に用いることにより、発光点の位置精度が高く安定した光ヘッド装置が得られる。また、部品点数を削減して光ヘッド装置の小型化・軽量化が図られ、光学系の設計を簡略化できるなどの利点があるため、２波長用半導体レーザを用いた種々の光ヘッド装置の構成が提案されている。
【０００５】
例えば図５（ａ）、（ｂ）において、２波長用半導体レーザ１の波長６５０ｎｍの発光点１Ａおよび波長７９０ｎｍの発光点１Ｂからの出射光は、コリメートレンズ１１により平行光となり、対物レンズ１２により光記録媒体（ＣＤやＤＶＤなど）である光ディスク１３の上に集光される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図５（ａ）に示すように、波長６５０ｎｍの半導体レーザの発光点１Ａをコリメートレンズ１１および対物レンズ１２の回転対称軸上（光軸上）に配置することにより、波面収差の少ない良好な光学特性が得られる。
一方、波長７９０ｎｍの半導体レーザ（図５（ｂ））は発光点１Ｂの位置が発光点１Ａとは異なり光軸上にないため、コリメートレンズ１１および対物レンズ１２に対して入射光は斜入射となり、それに伴って非点収差やコマ収差が発生し、光ディスク上への集光性が劣化する。その結果、情報の記録・再生が不安定となる問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、波長λ１および波長λ２（λ１≠λ２）の互いに平行な振動面をもつ直線偏光でそれぞれ異なる発光点位置から出射する２波長用半導体レーザと、前記２波長用半導体レーザから出射した互いに平行な振動面をもつ前記波長λ１と前記波長λ２の振動面を互いに直交させる効果があるリタデーション値を有する位相板と、前記波長λ１および前記波長λ２の直線偏光が透過する２波長用偏向光学素子と、をこの順に備えた２波長光源装置であって、前記２波長用偏向光学素子は、複屈折媒体を備え、常光となる前記波長λ１の直線偏光を偏向することなく透過させ、異常光となる前記波長λ２の直線偏光を前記波長λ１の透過光の光軸と一致するように偏向することを特徴とする２波長光源装置を提供する。
【０００８】
また、上記の２波長光源装置と、前記２波長光源装置からの出射光を光記録媒体に集光する対物レンズとを少なくとも備える、光記録媒体の情報の記録・再生を行う光ヘッド装置であって、前記２波長光源装置からの出射光の光軸が前記対物レンズの光軸と一致していることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１の２波長光源装置は、２波長用半導体レーザ１と２波長用偏向光学素子２から構成され、２波長用偏向光学素子２は複屈折媒体４を備えている。
２波長用半導体レーザ１において、ＤＶＤ系の波長λ1＝６５０ｎｍの光を出射する発光点１ＡとＣＤ系の波長λ2＝７９０ｎｍの光を出射する発光点１Ｂとが間隔ｗで配置されている。発光点１Ａおよび１Ｂを出射した直線偏光は、振動面が互いに直交しており、複屈折媒体４上の点２Ａおよび２Ｂ（間隔ｗ離れている）にそれぞれ入射する。
【００１０】
２波長用偏向光学素子２は厚さがｔの平行平板状の複屈折媒体４からなり、この複屈折媒体４を、この表面に立てた法線と光学軸６との角がθとなり、波長λ1の直線偏光が常光、波長λ2の直線偏光が異常光になるように設置することにより、波長λ1の光は偏向することなく複屈折媒体４を透過し、波長λ2の光は式１の関係に従って、角度ψ偏向して複屈折媒体４中を進む。
【００１１】
【数１】
0004273606.tif 000002
【００１２】
ここで、ｎoは波長λ1に対する複屈折媒体の常光屈折率、ｎeは波長λ2に対する複屈折媒体の異常光屈折率である。式１は鶴田匡夫著「応用光学ＩＩ」（培風館、第１５６頁）に記載されている（図６参照。図６中の符号で図１と同じものは同じ要素を表わす）。
【００１３】
複屈折媒体４を透過する波長λ1の光と波長λ2の光が、２波長用偏向光学素子２透過後に同一の光軸上を進むためには、複屈折媒体４の厚さｔが式２に従う必要がある。
ｔ＝ｗ／ｔａｎψ・・・（式２）
このとき、複屈折媒体４の表面に立てた法線と光学軸６とのなす角θを４５°にすることは、複屈折媒体の厚さｔを最小にすることができ望ましい。
【００１４】
複屈折媒体４として、常光屈折率ｎoと異常光屈折率ｎeとの差が大きい複屈折媒体、例えば、液晶、光学結晶の方解石などを利用することは、複屈折媒体の厚さｔを小さくでき望ましい。
図２の２波長光源装置は、２波長用半導体レーザ１と２波長用偏向光学素子２から構成され、特に２波長用偏向光学素子２は複屈折媒体４に位相板３を接着剤５で固定したものである。
【００１５】
２波長用半導体レーザ１において、ＤＶＤ系の波長λ1＝６５０ｎｍの光を出射する発光点１ＡとＣＤ系の波長λ2＝７９０ｎｍの光を出射する発光点１Ｂとが間隔ｗで配置されている。発光点１Ａおよび１Ｂを出射した直線偏光は、位相板３を透過することにより振動面が互いに直交する直線偏光になり、複屈折媒体４上の間隔がｗである点２Ａおよび２Ｂにそれぞれ入射する。
【００１６】
位相板３として、２波長用半導体レーザ１から出射する２つの直線偏光の振動面を互いに直交させる効果があるリタデーション値を有するものを選択することは、複屈折媒体４が上記の機能、すなわち波長λ1の常光と波長λ2の異常光との進む方向を異ならせることが効果的にでき望ましい。図２中図１の符号と同じ他の要素は、図１と同じ要素である。
【００１７】
２波長用半導体レーザ１を出射する２つの波長の光が互いに平行な振動面をもつ直線偏光である場合、位相板３として、波長λ1の直線偏光の振動面を９０°回転させ、波長λ2の直線偏光の振動面を回転させないリタデーション値を有するものを利用できる。例えば、リタデーション値が１６２５ｎｍの位相板は、波長λ1（６５０ｎｍ）の直線偏光の振動面を９０°回転させ、波長λ2（７９０ｎｍ）の直線偏光の振動面をほとんど回転させない。
【００１８】
また、波長λ1の直線偏光の振動面を回転させずに、波長λ2の直線偏光の振動面を９０°回転させるリタデーション値を有するものも利用できる。例えば、リタデーション値が１９５０ｎｍの位相板は、波長λ1（６５０ｎｍ）の直線偏光の振動面を回転させず、波長λ2（７９０ｎｍ）の直線偏光の振動面を約９０°回転させる。
【００１９】
位相板３の材料として、水晶やニオブ酸リチウムなどの複屈折性の光学結晶、ポリカボーネートなどを１軸延伸して複屈折性を発現させた有機物薄膜、または配向処理を施した透明基板に高分子液晶のモノマーを塗布し硬化させた高分子液晶薄膜などを使用できる。
【００２０】
接着剤５として、複屈折媒体４との屈折率差および位相板３との屈折率差が小さいものを選択することは、これらの材料の各界面での反射損失を低減できて望ましい。
図３の２波長光源装置は、２波長用半導体レーザ１とビームスプリッタ機能を有する２波長用偏向光学素子９から構成され、特にビームスプリッタ機能を有する２波長用偏向光学素子９は複屈折媒体４に位相板３を接着剤５で固定し、複屈折媒体４の位相板３とは反対側の面にビームスプリッタの機能を持たせている。
【００２１】
ビームスプリッタの機能を持たせる方法として、透明基板に直接断面が周期的な凹凸形状をした格子を形成または透明基板の表面に成膜した薄膜に断面が周期的な凹凸形状をした格子を形成する方法がある。またはホログラムを形成することによって作製された回折光学素子７を、複屈折媒体４に接着剤８で固定する方法がある。また、複屈折媒体４に直接、または複屈折媒体４の表面に形成した薄膜に、断面が周期的な凹凸の形状をした格子またはホログラムを形成することによっても、ビームスプリッタの機能を持たせることができる（図示せず）。図３中図１の符号と同じ他の要素は、図１と同じ要素である。
【００２２】
図４では２波長用偏向光学素子２を２波長用半導体レーザ１とコリメートレンズ１１との間に配置した光ヘッド装置としている。
発光点１Ａから出射された波長λ1の光は図４（ａ）に示すように２波長用偏向光学素子２を直進透過し、発光点１Ｂから出射された波長λ2の光は図４（ｂ）に示すように２波長用偏向光学素子２により、波長λ1の光と同じ光軸上に偏向され、コリメートレンズ１１および対物レンズ１２へと導かれる。
【００２３】
その結果、いずれの波長の光も対物レンズの収差が小さい良好な光学的状況が維持され、光記録媒体１３の情報の記録・再生が高精度で安定して行われる。
また、２波長用偏向光学素子２をコリメートレンズ１１と対物レンズ１２との間に配置してもよい。この場合、２波長用偏向光学素子２への入射光がほぼ平行光となり偏向特性の劣化、すなわち入射角度によって偏向方向が所定の方向からずれること、を低減できる。
【００２４】
【実施例】
まず本実施例の２波長光源装置を図２に基いて説明する。
２波長用半導体レーザ１として、発光点１ＡからＤＶＤ系の波長λ1＝６５０ｎｍの光を出射し、発光点１ＢからＣＤ系の波長λ2＝７９０ｎｍの光を出射するモノリシックな２波長用半導体レーザを用いた。発光点１Ａと１Ｂの間隔ｗは２００μｍであり、また２波長用半導体レーザ１を出射する波長λ1および波長λ2の光は紙面に垂直な方向に振動面を有する直線偏光であった。
【００２５】
２波長用偏向光学素子２を構成する複屈折媒体４として方解石の結晶を用い、その結晶表面に立てた法線と光学軸６とのなす角θが４５°であった。波長λ2に対する方解石の常光屈折率ｎoは１．６４９、異常光屈折率ｎeは１．４８２であり、式２に従って結晶の厚さを１．８９ｍｍに決定した。
【００２６】
位相板３としてリタデーション値が１９５０ｎｍの位相板を用い、この位相板は波長λ1の直線偏光の振動面を回転させず、波長λ2の直線偏光の振動面を約９０°回転させる効果がある。
上記の材料を用い、図２に示すように構成した２波長光源装置から出射する波長λ1と波長λ2の光は、同一軸を進むことができる。
【００２７】
次に、この２波長光源装置を図４に示した光ヘッド装置に搭載した。
その結果、波長λ1および波長λ2のいずれの光も光記録媒体１３の情報記録面に回折限界に相当するビーム径で集光され、使用波長の異なる２種類の光記録媒体の情報の記録・再生が高精度で安定して行われた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の２波長光源装置によれば、２波長用偏向光学素子を用いて発光点と振動面の異なる２つの波長の光の光軸を一致させることができる。したがって、この２波長光源装置を光ヘッド装置に組み込むことにより、入射光は対物レンズ、コリメートレンズなどの同一の光軸に対して斜め入射することはなく、この入射光に基く収差は存在しない。
【００２９】
このため、使用波長の異なる光記録媒体の情報の記録・再生が高精度で安定して行える光ヘッド装置を構成できる。また、部品点数の少ない小型で軽量の光ヘッド装置も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２波長光源装置の構成の１例を示す断面図。
【図２】本発明の２波長光源装置の構成の別の例を示す断面図。
【図３】本発明の２波長光源装置の構成の他の例を示す断面図。
【図４】本発明の２波長光源装置を用いた光ヘッド装置の１例を示す概念的側面図で、（ａ）発光点からの出射光が波長用偏向光学素子を直進透過する状況を示す概念的側面図、（ｂ）発光点からの出射光が波長用偏向光学素子により偏向する状況を示す概念的側面図。
【図５】従来の２波長用半導体レーザを用いた光ヘッド装置の１例を示す概念的側面図で、（ａ）発光点からの出射光が光軸上を直進する状況を示す概念的側面図、（ｂ）発光点からの出射光が光軸に対して斜めに入射する状況を示す概念的側面図。
【図６】複屈折媒体中で常光と異常光が進行する様子を示す概念図。
【符号の説明】
１：２波長用半導体レーザ
１Ａ、１Ｂ：発光点
２：２波長用偏向光学素子
３：位相板
４：複屈折媒体
５、８：接着剤
６：複屈折媒体４の光学軸
７：回折光学素子
９：ビームスプリッタ機能を有する２波長用偏向光学素子
１１：コリメートレンズ
１２：対物レンズ
１３：光記録媒体
【図１】
0004273606.tif 000003
【図２】
0004273606.tif 000004
【図３】
0004273606.tif 000005
【図４】
0004273606.tif 000006
【図５】
0004273606.tif 000007
【図６】
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