CN1711596A - 2波长光源单元及光头装置 - Google Patents

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Abstract

本发明能够实现可进行稳定的信号检测的2波长光源单元。所述单元具备：2波长光源、光检测器、以及2波长用衍射元件，2波长用衍射元件具备：使从作为2波长光源的两个半导体激光器出射的波长λ1和波长λ2 (波长λ1与波长λ2不等)的光中波长λ1透过，波长λ2的光衍射的衍射光栅、使波长λ1衍射，波长λ2的光透过的衍射光栅、由形成光栅的光栅材料和充填材料构成，对波长λ1的光线，能够以两材料相等的折射率透射，对于波长λ2的光折射率不同地衍射的衍射光栅、以及使具有第1偏振面的波长λ1的光线透过，具有与其垂直的偏振面的波长λ1的光衍射的衍射光栅。

Description

2波长光源单元及光头装置
技术领域
本发明涉及2波长光源单元及光头装置，特别是涉及使用于进行2种以上的光盘等光记录媒体的信息的记录或重放的光头装置的2波长光源单元及使用该单元的光头装置。
背景技术
向来一直将CD-R和CD-RW等CD光盘作为光记录媒体使用，但近年来以大容量的DVD-RAM、DVD-R等为代表的DVD光盘被作为光记录媒体来使用。
因此，使用相同的光头装置对作为不同规格的光记录媒体的CD及DVD光盘进行信息记录或重放用的CD/DVD互换光头装置得以实用化。特别是，在以在光记录媒体层中使用对650nm波长吸收大的介质的CD-R等的记录及重放作为前提的情况下，除了DVD用的650nm波段的半导体激光外，还必须兼有CD用的790nm波段的半导体激光。
在图5中所示的是将790nm波段的半导体激光器35A、光检测器35B及衍射光栅35C形成一体的CD用光源单元46、650nm波段的半导体激光器34A、光检测器34B及衍射光栅34C形成一体的DVD用光源单元45分离配置的已有的DC/DVD互换光头装置的结构例。
从半导体激光器34A和35A来的出射光透过衍射光栅34C及35C，由波长合成棱镜33合成于同一光轴上后，由准直透镜32形成平行光，由物镜31聚光于光盘30的信息记录面。由信息记录面反射的出射光形成信号光，并且再度利用物镜31形成平行光，通过准直透镜30聚光，由衍射元件34C及35C反射的信号光的一部分被衍射并向检测器34B及35B的面上聚光，变换成电信号。
图5中的衍射元件34C及35C上，发生跟踪光束用的衍射光栅加工于光源一侧，向检测器34B及35B的受光面聚光的全息光束分离器加工于光盘侧。
又提出了如下所述的结构，即通过使用在1个芯片内形成790nm波段的半导体激光器及650nm波段的半导体激光器的单片2波长半导体激光器和将2个波段的激光器芯片配置为使他们各自的发光点保持100～300μm左右的间隔的2波长半导体激光器，相对于各激光器芯片配置于其他单元的已有的光头装置来说减少了零件个数，使其能够小型化并降低成本。
使用将790nm波段的半导体激光器及650nm波段的半导体激光器形成于1个芯片内的单片2波长半导体激光器或将各波段的激光器芯片配置为他们各自的发光点保持100～300μm左右的间隔的2波长半导体激光器与受光元件形成一体的元件。在这种情况下，用于以往的3光束法或差动推挽法的衍射光栅及在光检测器上聚光的全息光束分离器，对CD用的790nm波段及DVD用的650nm波段中的任一入射光生成衍射光，剩余的衍射光成为杂散光混入光检测器。因此就产生了信号记录和重放不能稳定进行的问题。
又，在仅具备使用于上述CD用的3光束法的衍射光栅的情况下，由于CD用衍射光栅衍射DVD用的光，因此减少了到达光盘的光量，形成了对DVD系光盘的重放或记录的妨碍。
又，在分别配置使用于上述3光束法的衍射光栅和为了抑制激光输出变动而设置作为减少返回光的对策的相位板的情况下，各个零件的波面光行差被累计，所以会产生总波面光行差增加的问题。
鉴于上述实际情况，本发明的目的在于，在以2波长激光器作为光源的光头装置中，在记录或重放CD系光盘及DVD系光盘的稳定的信号时，提供可以进行稳定的信号检测的2波长光源单元即使用该2波长光源单元的光头装置。
发明内容
本发明提供一种2波长光源单元，具备：将不同的2个波长的光从不同的发光点位置出射的2波长光源、光检测器、以及透过2个波长的光的2波长用衍射光栅，其特征在于，2波长用衍射光栅使从2波长光源出射的2个波长的光中的一个波长的光不衍射地透过，而使有另一个波长的光中的至少一部分具有偏振面的光衍射，并形成跟踪光束的第1衍射光栅、所述一个波长的光中的至少一部分具有偏振面的光衍射，并形成跟踪光束，且使所述另一个波长的光不衍射地透过的第2衍射光栅、衍射能够检测所述2个波长的光中的至少任意一个波长的光的量的衍射光栅。
又，本发明提供上述2波长光源单元，具备：以所述不同的2个波长的光为波长λ1的光及波长λ2的光，使其中波长λ1的光不衍射地透过，并使波长λ2的光中的至少一部分具有偏振面的光衍射，且形成跟踪光束的第1衍射光栅、使波长λ1中的至少一部分具有偏振面的光衍射，形成跟踪光束，并使波长λ2的光不衍射地透过的第2衍射光栅、使波长λ1的光不衍射地透过，波长λ2的光中的至少一部分具有偏振面的光仅衍射可检测出的量的第3衍射光栅、以及使具有第1偏振面的波长λ1的线偏振光不衍射地透过，同时使具有与第1偏振面垂直的第2偏振面的波长λ1的线偏振光仅衍射可检测出的量，并且使波长λ2的线偏振光不衍射地透过具有第1偏振面的线偏振光的第4衍射光栅。
又，提供上述2波长光源单元，具备：使波长λ1的光不衍射地透过，衍射波长λ2的光，并形成跟踪光束的第1衍射光栅、衍射波长λ1的光并形成跟踪光束，且使波长λ2的光不衍射地透过的第2衍射光栅、由形成凹凸状的光栅的光栅材料及充填光栅材料的凹凸部的充填材料构成，对于波长λ1的光，使光栅材料与充填材料的折射率相等，且不衍射地使该光透过，对于波长λ2的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率不同，能够仅使该光衍射可检测出的量的第3衍射光栅、以及使具有第1偏振面的波长λ1的线偏振光不衍射地透过，同时使具有与第1偏振面垂直的第2偏振面的波长λ1的线偏振光仅衍射可检测出的量，并且使波长λ2的线偏振光不衍射地透过具有第1偏振面的线偏振光的第4衍射光栅。
又提供上述2波长光源单元，在所述2波长用衍射元件的光出射侧配置对波长λ1赋予λ1/4的奇数倍的相位差的相位板。
又提供上述2波长光源单元，利用第1衍射光栅与第2衍射光栅形成2波长选择衍射光栅，2波长选择衍射光栅中的第1衍射光栅是一边在第1偏振面不衍射地透过波长λ1的线偏振光，同时一边在与第1偏振面垂直的第2偏振面衍射波长λ2的线偏振光并且形成跟踪光束的偏振性衍射光栅，而且第2衍射光栅是一边在第1偏振面衍射波长λ1的线偏振光并形成跟踪光束，同时一边在第2偏振面不衍射地透过波长λ2的线偏振光的偏振性衍射光栅。
又提供上述2波长光源单元，利用第1衍射光栅与第2衍射光栅形成2波长选择衍射光栅，2波长选择衍射光栅中的第1衍射光栅由形成凹凸状的光栅的光栅材料及充填光栅材料的凹凸部的充填材料构成，对于波长λ1的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率相等，能不衍射地透过该光，对于波长λ2的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率不同，衍射该光并使其形成跟踪光束，第2衍射光栅由形成凹凸状光栅的光栅材料及充填光栅材料的凹凸部的充填材料构成，对于波长λ2的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率相等，能不衍射地透过该光，对于波长λ1的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率不同，衍射该光并使其形成跟踪光束。
还有，本发明提供一种光头装，安装有2波长光源单元，至少与物镜组合使用。
附图说明
图1是表示本发明的2波长光源单元的构成例的剖面图，(a)表示波长λ1的光入射时的情况，、(b)表示波长λ2的光入射时的情况。
图2是表示本本发明的2波长选择衍射光栅的一个例子的剖面图，(a)表示波长λ1的光入射时的情况，(b)表示波长λ2的光入射时的情况。
图3是表示本发明的2波长选择衍射光栅的其他例子的剖面图，(a)表示波长λ1的光入射时的情况，(b)表示波长λ2的光入射时的情况。
图4为表示搭载本发明的2波长光源单元的光头装的概略的侧面图。
图5是表示已有的光头装的概略的侧面图。
具体实施方式
本发明的第1实施形态是2波长光源单元。以下对第1实施形态的例子进行一些说明。
本发明的2波长光源单元为具备使不同的2个波长的光从不同的发光点位出射的2波长光源、光检测器、以及2个波长的光透过的2波长用衍射元件的2波长光源单元。
所2波长光源单元，是出射不同的2个波长的光的光源，这里主要使用2波长半导体激光器，又可以对2波长半导体激光器使用单片型、将2个波段的激光器芯片加以接合的类型等中的任何一种。又，作为光检测器也可以使用光电二极管、光敏体管等受光元件。
2波长用衍射元件由发生跟踪光束的衍射光栅及产生检测信号的衍射光栅这两种光栅构成。即具备使从2波长光源出射的2个波长的光中的一个波长的光不衍射地透过，并使另一个波长的光中的至少一部分具有偏振面的光衍射，使其形成跟踪光束的第1衍射光栅、使所述一个波长的光中的至少一部分具有偏振面的光衍射，并形成跟踪光束，且使所述另一个波长的光不衍射地透过的第2衍射光栅，还具备对于2个波长的光中的至少一个波长的光使其仅衍射能够检测的量的衍射光栅。仅衍射能够检测的量的衍射光栅可以有一个，也可以有两个。
即又可以在光源单元内，作为2波长用衍射元件，除了对2个波长的光产生跟踪光束的所述第1光栅及第2光栅外，还具有产生检测信号的1个衍射光栅，合计具备3个衍射光栅，或者也可以在所述第1衍射光栅和第2衍射光栅外再加上分别对2个波长的光产生检测信号的2个衍射光栅，合计具备4个衍射光栅。
在光源单元内合计具备3个衍射光栅的情况下，作为附加的1个衍射光栅，例如除了凹凸型衍射光栅以外，还有使用双折射材料的偏振光衍射光栅和由折射率波长色散不同的材料的组合构成的波长选择衍射光栅等。这种情况下，也可以在光源单元以外另外同样将偏振光衍射光栅和波长选择衍射光栅与物镜组合使用。由于采用分离对于一个波长的光仅衍射能够检测的量的衍射光栅的结构，在2波长光源中的，将2个波段的激光器芯片加以接合的型号中产生发光点位置的制造误差的情况下，分布调整各个衍射光栅，可以得到足够的检测信号。
假如2波长用衍射元件采用4个衍射光栅构成。即使从2波长光源出射的2个波长的光中的一个波长的光不衍射地透过并使另一个波长的光中的至少一部分具有偏振面的光衍射，形成跟踪光束的第1衍射光栅、使所述一个波长的光中的至少一部分具有偏振面的光衍射，形成跟踪光束，使所述另一个波长的光不衍射地透过的第2衍射光栅、使所述一个波长的光不衍射地透过，并使所述另一个波长的光中的至少一部分具有偏振面的光仅衍射可检测出的量的第3衍射光栅、以及所述2个波长的光中的任意一个波长的光在具有第1偏振面时不衍射地使该光透过，在具有与其垂直的第2偏振面时使该光线仅衍射能够检测出的量，且在另一个波长的光具有第1偏振面时不衍射地使该光透过的第4衍射光栅。
又，在第4衍射光栅中，在另一个波长的光具有第2偏振面时不衍射地使该光透过，也可以使该光线仅衍射能够检测出光量。
在这里，所一部分具有偏振面的光是指偏振面在特定方向上不一致的光，无规则的偏振光等。又，称为具有第1偏振面、第2偏振面的光时，是指偏振面在特定方向上一致的光。所形成跟踪光束，意味着生成跟踪光记录媒体表面的光束，在这上面有将光分离为3束的3束化，分离为5束的5束化。
还有，4个衍射光栅以第1衍射光栅、第2衍射光栅、第3衍射光栅、第4衍射光栅的顺序排列，在第3、第4衍射光栅间距做得小的情况下，最好是使第4衍射光栅靠位于靠光记录媒体一侧，但是也可以交换第1和第2衍射光栅，或交换第3和第4衍射光栅。还有，交换第1和第3衍射光栅等也可以。
还可以将所述不同的2个波长的光作为波长λ1的光和波长λ2的光。本发明的2波长光源单元具备：使波长λ1的光不衍射地透过，并使波长λ2的光线衍射，且使其形成跟踪光束的第1衍射光栅、使波长λ1的光衍射，且形成跟踪光束，并使波长λ2的光不衍射地透过的第2衍射光栅、由形成凹凸状的光栅的光栅材料及充填光栅材料的凹凸部的充填材料构成，且对于波长λ1，使光栅材料与充填材料的折射率相等，并且不衍射地使该光透过，而且对波长λ2的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率不同，还使该光仅衍射能够检测出的量的第3衍射光栅、使具有第1偏振面的波长λ1的线偏振光不衍射地透过，同时使具有与第1偏振面垂直的第2偏振面的波长λ1的线偏振光仅衍射能够检测出的量，并且使波长λ2的线偏振光不衍射地透过具有第1偏振面的线偏振光的第4衍射光栅。
该第4衍射光栅在将赋予λ1/4的奇数倍的相位差的相位板配置于光记录媒体与本单元之间的情况下，能够将由相位板变换为第2偏振面的光记录媒体反射的波长λ1的返回光的线偏振光向光检测器衍射。
这样，通过构成2波长光源单元，能够使波长λ1的光不发生不需要的衍射地到达光记录媒体，有提高记录时的光利用效率的效果。又，由于使波长λ1和λ2的光不发生不需要的衍射地到达光记录媒体，使光记录媒体反射的光只在第3或第4衍射光栅衍射而且向光检测器衍射，不需要的衍射光不入射到光检测器，因此在光头装置上搭载本单元的情况，具有能稳定地重放或记录信息的效果。
以下将本发明与图示的例子一起说明。图1是表示本发明的2波长光源单元的构成例的剖面图、(a)表示波长λ1的光入射时的情况，(b)表示波长λ2的光入射时的情况。2波长光源单元100，其2波长选择衍射光栅3、第3衍射光栅及第4衍射光栅一体化为未图示的组件。
在这里，受光发光元件40具有例如波长λ1＝650nm波段的半导体激光器1A、例如波长λ2＝790nm波段的半导体激光器1B以及接收来自光盘8反射信号光的光检测器1C。又，2波长选择衍射光栅3由在例如透光性基板2和透光性基板4上形成直线状光栅，至少发生0次衍射光和±1次衍射光的第1和第2衍射光栅构成。
第3衍射光栅是这样构成的，即在从光盘8反射的信号光中，在例如透光性基板4上，形成凹凸状的光栅5A的光栅材料与充填凹凸状的光栅5A的充填材料5B对波长λ1具有相等的折射率，形成因此不衍射地透光并相波长λ2的光有不同的折射率的结构，从而起将由光盘8反射的波长λ2的光向光检测器的受光面衍射的光束分离器的作用。
第4衍射光栅由在例如透光性基板7上由双折射介质构成的光栅材料形成的光栅6A、充填光栅6A的充填材料6B构成，相对于以第1偏振面振荡的波长λ1的线偏振光的半导体激光器1A以及以与波长λ1同样具有第1偏振面的波长λ2振荡的半导体激光器1B所出射的光，不衍射地使其透过，同时对变为与第1偏振面垂直的第2偏振面的线偏振光的返回光，作为向光检测器的受光面衍射的偏光光束分离器起作用。
通过这样构成2波长光源单元，实现比分别使用不同波长用的单元的情况更进一步的小型化，能够省去对本单元内的零部件的位置调整。
图1中所示的是2波长选择衍射光栅、第3衍射光栅及第4衍射光栅形成一体的结构，也可以作为3个衍射光栅独立形成，然后固定于组件中。
项目对第3衍射光栅和第4衍射光栅进行更详细的说明。
第3衍射光栅最好是在透光性基板4的表面形成的凹凸状的光栅5A的光栅材料和至少充填光栅5A的凹部的充填材料5B中的任何一种材料含有具有光吸收的有机物颜料。例如，当光栅材料中含有有机物颜料时，利用异常色散效果能够在光栅材料的波长λ1的折射率和波长λ2的折射率上产生大的折射率差。也就是说，如果恰当地选择光栅材料5A和充填材料5B，能够使光栅5A和充填材料5B的对波长λ1的折射率相等，而且能够加大对波长λ2的折射率之差。
使用该办法，通过合适地选择光栅材料5A和充填材料5B，在通过第3衍射光栅时，对于波长λ1的入射光，由于两种材料的折射率相等，能够不发生衍射地透过，另一方面，在波长λ2的入射光透过时由于两种材料的折射率不同，发生0次衍射光和±1次衍射光。
在这里，所对波长λ1的光折射率相等，意味着即使在数值上不完全相等，偏离程度也是波长λ1的光衍射不超过0.5％地透过的这样的程度。还有，所对于波长λ2的光折射率不同，是指±1次衍射光的衍射效率有2％以上的情况。
第4衍射光栅由正常折射率为n0，异常折射率为ne的双折射介质构成的，例如剖面为凹凸状的光栅6A形成于透光性基板7的表面，且剖面由凹凸状的第3衍射光栅和折射率为ns的均匀折射率的充填材料6B至少充填于光栅6A的凹部，叠层形成。
在这里，如果使例如双折射介质的正常光折射率n0和充填材料的折射率ns大致相等，则第4衍射光栅就能够不衍射正常偏振的入射光地使其透过，能够衍射异常光偏振的入射光。
又，利用第1衍射光栅和第2衍射光栅构成2波长选择衍射光栅，2波长选择衍射光栅中的第1衍射光栅为不衍射地透过第1偏振面的且波长λ1的线偏振光，使与第1偏振面垂直的第2偏振面的且波长λ2的线偏振光衍射的偏振性衍射光栅。而且2波长选择衍射光栅中的第2衍射光栅是使第1偏振面的且波长λ1的线偏振光衍射，使第2偏振面的且波长λ2的线偏振光不衍射地透过的偏振性衍射光栅。最好是具备这样的2波长选择衍射光栅的2波长光源单元。以下结合图示说明第1实施形态的例子。
图2是表示本本发明的2波长光源单元的2波长选择衍射光栅3的一个例子的剖面示意图，(a)表示波长λ1的光入射时的情况，(b)表示波长λ2的光入射时的情况。在透光性基板10上用粘接剂11将有相位差发生功能的例如有机膜叠层作为相位板12。包含由正常光折射率为n0且异常光折射率为ne的双折射介质形成的凹凸状光栅13A的第1衍射光栅形成于透光性基板14的表面，用具有与正常光折射率大致相等的折射率ns的充填材料13B至少充填于光栅13A的凹部，与相位板12叠层。
包含在透光性基板14的有第1衍射光栅的有光栅的面的相反一侧的面上由正常光折射率为n0且异常光折射率为ne的双折射介质形成的凹凸状光栅15A的第2衍射光栅，由具有与正常光折射率大致相等的折射率ns的充填材料15B至少充填光栅15A的凹部，且作为相位板16，叠层于具有相位差发生功能的有机膜。而且相位板16利用粘接剂17叠层于透光性基板18上。
又，相位板12与相位板16具有对于波长λ2的入射光发生整数倍相位差且对于波长λ1的入射光发生半整数倍的相位差的功能，各相位板的进相轴配置为例如正交。由于进相轴正交，任一波长都具有以与朝相位板12入射的光的偏振面相同的偏振面从相位板16出射的效果。
在这里，构成光栅13A与光栅15A的双折射介质的异常折射率轴方向配置为例如正交地相对于相位板12、16的进相轴，形成例如45度角度。这样，利用配置异常光折射率轴方向与进相轴的角度，能够得到使各个波长的偏振面与形成各个光栅的折射率轴方向一致的效果。
例如，使相位板12和相位板16对波长λ1提供5λ/2的相位差，并对波长λ2的入射光提供大约2λ的相位差。在这里，采用5λ/2的理由是，由于相位板的厚度最薄，因此相位差与入射角的相关性以及与波长的相关性小。利用由半导体激光器形成的2波长光源射出的线偏振的，具有平行的偏振面的波长λ1与波长λ2的光一旦透过相位板12，波长λ1的光的偏振面旋转90度后出射，另一方面，波长λ2的光的偏振面不变地射出。
利用调整双折射介质的异常光折射率轴方向，使波长λ1的光的偏振为正常偏振的衍射光栅13A，波长λ2的光由于垂直于波长λ1的光的偏振面而成为异常偏振光，衍射后产生0次衍射光和±1次衍射光，另一方面，波长λ1的入射光透过。光栅15A由于由具有垂直于光栅13A的异常光折射率轴方向的双折射介质形成，波长λ2的偏振光成为正常偏振光透过，另一方面，波长λ1的光成为异常偏振光，衍射后产生0次衍射光和±1次衍射光。相位板16的进相轴由于与相位板12的进相轴垂直，所以波长λ1和波长λ2的光作为具有与向2波长选择衍射光栅42入射的光相同的偏振面的线偏振光出射。
又，2波长选择衍射光栅由第1衍射光栅和第2衍射光栅叠层构成，第1衍射光栅由形成凹凸状光栅的光栅材料和充填光栅材料的凹凸部的充填材料构成，使光栅材料和充填材料对于波长λ1的入射光折射率相等，且不衍射地透过该光，还有，使光栅材料和充填材料的相对于波长λ2的入射光的折射率不同，使该光衍射。又，第2衍射光栅由形成凹凸状光栅的光栅材料和充填光栅材料的凹凸部的充填材料构成，相对于波长λ2的入射光，使光栅材料和充填材料的折射率相等，不衍射地使该光透过，使光栅材料和充填材料的对于波长λ1的入射光的折射率不同，使该光衍射。具备这样的2波长选择衍射光栅的2波长光源单元是比较理想的。以下结合图示的例子来说明第1实施形态的例子。
图3是示意性表示本本发明的2波长光源单元的2波长选择衍射光栅的其他例子的剖面图，(a)表示波长λ1的光入射时的情况，(b)表示波长λ2的光入射时的情况。具备在表面形成含有凹凸状光栅20A的第1衍射光栅的透光性基板19和在表面形成含有凹凸状光栅21A的第2衍射光栅的透光性基板22，充填材料20B和充填材料21B至少充填于光栅20A和光栅21A的凹部，最好是将第1衍射光栅和第2衍射光栅叠层。通过这样构成，具有使光源单元小型化的效果。又，与第3衍射光栅一样，形成光栅20A的材料或充填材料20B的材料中的任一材料，还有形成光栅21A的材料或充填材料20B的材料中的任一材料好是含有具有光吸收的有机物颜料。
例如，光栅20A和光栅21A的光栅材料采用含有有机物颜料的材料。由于对于波长λ1的入射光，形成光栅20A的光栅材料和充填材料20B的折射率大致相等，并使之不衍射地透过，使形成光栅20A的光栅材料和充填材料20B的对于波长λ1的入射光折射率不同，因此发生0次衍射光和±1次衍射光。又使形成光栅21A的光栅材料和充填材料21B对于波长λ1的入射光的折射率不同，因此发生0次衍射光和±1次衍射光，由于使形成光栅21A的的光栅材料和充填材料21B对波长λ2的入射光的折射率大致相等，所以使之不衍射地透过。
又，好是采用在2波长用衍射元件的光出射侧成一整体地形成对波长λ1赋予λ1/4的奇数倍的相位差的相位板的2波长光源单元。
图1中采用在2波长用衍射元件的光出射侧成一整体地形成对波长λ1的入射光赋予λ/4的奇数倍的相位差的相位板的2波长光源单元，能够省去零部件的调整，并且降低了波阵面像差之和，因此更为理。所奇数倍是1倍、3倍、5倍、7倍等，但是对于波长λ2的入射光，好是采用提供λ2的整数倍的相位差的5倍的相位板。在这里所整数倍是指1倍、2倍、3倍等。1倍由于相位差与入射角的相关性和与波长的相关性小，因此是较为理的(未图示)。
下面对作为本发明的第2实施形态的光头装进行说明。
采用搭载上述2波长光源单元，至少与物镜组合使用的光头装，由于不产生不需要的衍射光，能够进行稳定的记录和重放，且光的利用效率高，因此能够进行高效率的记录，因此是比较理的。
图4是将本发明的2波长光源单元44搭载于光头装的一个例子的侧面图。2波长光源单元44将作为2波长光源的2波长半导体激光器29AB、对从2波长半导体激光器29AB出射的波长λ1与波长λ2的光中的波长λ1的光赋予λ/4的奇数倍的相位差，且对波长λ2的光赋予λ2的整数倍的相位差的相位板26、由作为CD系与DVD系的循迹误差信号检测用的3光束生成用衍射光栅的第1和第2衍射光栅构成的2波长选择衍射光栅28、由作为将由光盘23反射的信号光聚光于光检测器29C的全息光束分离器起作用的第3衍射光栅和第4衍射光栅构成的2波长选择衍射光束分离器27、以及接收从光盘反射的信号光的光检测器29C形成一体。在这里，2波长半导体激光器29AB射出λ1＝650nm波段的DVD用及λ2＝790nm波段用的光。
光头装置由2波长激光光源单元144、准直透镜25、物镜24构成。从2波长半导体激光器29AB出射的波长λ1的光由2波长选择衍射光栅28将入射光的5％～10％作为±1次光衍射，还使其透过2波长选择衍射光束分离器27，并由相位板26、即λ/4板成使其成为圆偏振光，再通过准直透镜25形成平行光，还通过物镜24聚光于DVD系光盘23的信息记录面。由信息记录面反射的光再度透过物镜24和准直透镜25，形成与从相位板26出射时垂直的线偏振光，通过2波长选择衍射光束分离器27衍射，并聚光于光检测器29C的受光面。
另一方面，从2波长半导体激光器29AB出射的波长λ2的光通过衍射光栅28将入射光的5％～20％作为±1次光衍射，还使其透过2波长选择衍射光束分离器27，并利用相位板26形成线偏振光，且通过准直透镜25形成平行光，通过物镜24在CD系光盘23的信息记录面的信息记录光道(track)上使由2波长选择衍射光栅产生的0次衍射光和±1次衍射光成为3束光聚光。由信息记录面反射的光再度透过物镜24和准直透镜25，由相位板26形成与出射时平行的线偏振光，并通过2波长选择衍射光束分离器衍射，聚光于光检测器29C的受光面。
又，波长λ2的光利用波长选择光束分离器27的第3衍射光栅在向光盘去的路上也发生衍射光，通过在准直透镜25的有效面内不使衍射光入射地设定光栅间距，使其不在光盘上聚光，因此不会变成散射光。
这样，在搭载本发明的2变成光源单元的光头装置的情况下，在使用波长λ1的光的DVD系中，使用分割为多个受光部的光检测器29C并用像散现象法对在光盘信息记录面上聚焦的聚集信号和坑点(pit)信号进行检测。使用利用光检测器29C将±1次光作为循迹误差信号检测的差动推挽法。
另一方面，在使用波长λ2的光的CD系中，使用分割为与DVD系相同的多个受光部的光检测器29C，并用像散现象法对在光盘信息记录面的聚焦信号和坑点信号进行检测。使用利用光检测器29C将±1次光作为循迹误差信号检测的3光束法。
又，作为相位板使用具有相位差发生功能的有机膜、例如在面内光轴一致的聚碳酯等双折射介质。借助于此，与已有的水晶相位板相比，减少了入射光的入射角度的不同而引起的相位差变动，因此在配置于发散光入射到2波长用衍射元件的2波长光源近旁的结构中，也能够产生一定的均匀的相位差。
在第一2波长选择衍射光栅42(图2)，如果预先在使波长λ1的入射光偏振与波长λ2的入射光偏振平行，则成为仅作用于一个波长的偏振性衍射光栅，因此通过改变双折射介质的光栅深度，有能够根据目的调整0次衍射光和±1次衍射光的效率比的自由度。特别是对将0次衍射光的透过率设定于70％以上比较理想的记录用的光头装置是有效的。又，通过使从受光发光元件40(图1)的半导体激光器1A和1B射出的线偏振光的偏振面正交，能够省略相位板12。
在第2的2波长选择衍射光栅43(图3)，与第一2波长选择衍射光栅相比可以省略2片相位板和1片透明基板，衍射光量与在入射的线偏振光的方向无关。因此，也可以兼备在2波长选择衍射光栅的配置位置上不受制约的自由度和能够根据目的调整第一2波长选择衍射光栅所具有的0次衍射光与±1次衍射光的效率比的自由度。
图4中所表示的是使用粘接剂将碳聚酯双折射膜固定于玻璃基板上作为相位板26的结构例，但是也可以在玻璃基板上直接形成有相位差发生功能的有机膜。
具体地说，在玻璃基板上涂布取向膜用的涂布液作为取向膜，进行所期望的取向处理后，涂布作为双折射介质的液状高分子液晶，以此使高分子液晶的光轴方向在取向膜的取向方向上取得一致。还有，使高分子液晶预先含有光聚合硬化剂，通过利用照射光聚合用的光源光使高分子液晶固化，不用粘接剂就能够得到相位板。
在上面所述中已经说明了一部分的是，在以双折射介质构成的光栅的情况下可以使用高分子液晶和通过延展产生双折射性的有机生物膜。作为充填材料，可以使用丙烯系、环氧树脂系等粘接材料。作为形成光栅的透光性基板，可以举出玻璃基板、塑料基板等，从耐用性的观点来看最好是使用玻璃基板。
作为在光栅材料或充填材料中含有的有机物颜料，可以举出有吡咯并吡咯、偶氮基、酞菁系颜料等。
在以下的实施例中，对使用第一和第二的波长选择衍射光栅的2波长光源单元的结构进行具体的说明。
下面叙述实施例。
例1
下面对本发明的2波长光源单元，就第1衍射光栅、第2衍射光栅、第3衍射光栅和第4衍射光栅按顺序进行说明。
首先，用图1和图2对使用第一2波长选择光栅的情况进行说明。
如图2所示，第一2波长选择光栅使用丙烯粘接剂作为粘接剂11将相位板12叠层于作为透光性基板10的玻璃基板。作为相位板12使用在延伸方向上光轴一致的双折射有机膜，即对于波长λ1＝650nm提供5λ/2的相位差的聚碳酯膜。相位板12的进相轴调整为，相对于从作为2波长光源的2波长半导体激光器出射的具有平行的偏振面的波长λ1和λ2的出射光的偏振面，形成45°的角度。
作为相位板12如果采用对波长λ1＝650nm产生5λ/2的相位差的聚碳酯膜，则对波长λ2＝790nm产生大约λ的2倍的相位差，因此透过相位板12的波长λ1的光的偏振面成为相对于入射的偏振面垂直，形成大致线偏振的偏振光出射，而λ2的入射光的偏振面不变。又，作为相位板12使用的聚碳酯膜自身为厚度20μm至80μm的膜，由于膜厚度分布不均匀，在单个使用的情况下透射波阵面像差的参差不齐变大。
含有利用正常光折射率n0＝1.5且异常光折射率ne＝1.65的双折射介质即高分子液晶形成的光栅13A的第1衍射光栅形成于作为透光性基板14的玻璃基板的表面，并利用作为具有与正常光折射率n0大致相等的折射率ns的充填材料13B的丙烯系粘接剂与相位板12叠层。
第1衍射光栅的光栅13A的光栅深度记为d时，对于波长λ1的正常入射偏振光，由于光栅材料和充填材料没有折射率差，所以不产生相位差，不衍射地直接透过。另一方面，对于波长λ2的异常入射偏振光，发生2π×(ne-ns)×d3/λ的相位差，并发生衍射。
因此，通过调整光栅材料的异常光折射率轴方向，使得对于含有光栅13A的第1衍射光栅，DVD系的波长λ1＝650nm的入射偏振光对应于正常光，CD系的波长λ1＝790nm的入射偏振光对应于异常光，以此能够得到波长λ1的入射偏振光能够不衍射地透过，而使波长λ2的入射偏振光产生衍射光的偏振性衍射光栅。
通过将第1衍射光栅的光栅13A的光栅深度d3做成0.92μm，实现能够使波长λ1＝650nm的入射光透过，同时对于λ2＝790nm的入射光，0次衍射光的透射率大约为70％，且±1次衍射光的衍射效率为大约10％的第1衍射光栅。
在透光性基板14的表面的具有光栅13A的面的相反侧的面上，形成包含具有与光栅13A的光栅材料的异常光折射率轴方向正交的异常光折射率方向且以相同的双折射介质、即高分子液晶形成的光栅15A的第2衍射光栅。然后，以具有与正常光折射率n0大致相等的折射率ns的充填材料15B叠层于作为相位板16具有相位差发生功能的有机膜上。还有，相位板16利用粘接剂17叠层于作为透光性基板18的玻璃基板上。
第2衍射光栅的光栅15A的光栅深度记为d4，对于波长λ2的正常入射偏振光，由于光栅材料和充填材料没有折射率差而不产生相位差，从而不衍射地直接透过。另一方面，对于波长λ1的异常光入射偏振光，发生2π×(ne-ns)×d4/λ的相位差并发生衍射。
从而，对于第2衍射光栅，DVD系的波长λ1＝650nm的入射偏振光对应于异常光，CD系的波长λ2＝790nm的入射偏振光对应于正常光，因此对于波长λ2的入射光使其不衍射地透过，对于波长λ1则使其发生衍射。
通过使第2衍射光栅的光栅15A的光栅深度d4为0.6μm，实现对于波长λ1＝650nm的入射光，0次衍射光的透过率大约为80％且±1次衍射光的衍射效率为大约7％的第2衍射光栅。
相位板16与相位板12一样采用通过使聚碳酯膜延展在延伸方向上光轴形成一致的双折射有机膜。对于波长λ2的入射光发生整数倍的相位差且对于波长λ1的入射光发生半整数倍的相位差的相位板16的进相轴调整为对具有正交的偏振面的波长λ1的和波长λ2的入射光的偏振面形成45°的角度。这时，入射于相位板12的波长λ1的线偏振光成为对入射的偏振面垂直的大致线偏振的光出射，另一方面，波长λ2的线偏振光成为对入射的偏振面平行的大致线偏振的光出射，因此以与射向2波长选择衍射光栅42的入射光相同的偏振面出射。
作为相位板16如果与相位板12一样采用对波长λ1＝650nm产生5λ/2的相位差的聚碳酯膜，则对于波长λ2＝790nm产生大约λ2的2倍的相位差，因此透过相位板16的波长λ1的光的偏振面相对于入射的偏振面形成垂直的大致线偏振的光出射，而波长λ2的入射光的偏振面不变。
从图1中可知，使波长λ2的入射光衍射的第3衍射光栅，包含在作为透光性基板4的玻璃基板上，以包含作为红色有机物颜料的颜料红(pigment red)254，对波长λ1的折射率为n1＝1.7，对波长λ2的折射率n2＝1.66的彩色保护层形成的光栅5A的第3衍射光栅，由ns＝1.7的作为均匀的折射材料的高折射率有机物充填材料5B充填凹部。长λ2的折射率n2＝1.66
将第3衍射光栅的光栅5A的光栅深度记为d1，对于波长λ1的入射光，由于光栅5A与充填材料5B的折射率大致相等(1.7)，所以不衍射地透过。另一方面，对于波长λ2的入射光，相位差为2π×(n2-ns)×d1/λ2，因此发生衍射光。
通过将光栅5A的光栅深度d1做成3.8微米，实现对波长λ1＝650nm的入射光使其透过，而同时对波长λ2＝790nm的入射光，0次光衍射光的透射率大约为78％，而±1次衍射光的衍射效率为大约8％的第3衍射光栅。
作为透光性基板7的玻璃基板的表面上，具有与波长λ1＝650nm和波长λ2＝790nm的入射光的偏振相等的正常光折射率轴方向，对于波长λ1＝650nm的光正常光折射率N0＝1.5，异常光折射率ne＝1.65的作为双折射介质的高分子液晶，被加工为凹凸状态的偏振衍射光栅的光栅6A，在凹部，充填作为与双折射介质的正常折射率n0大致相等的均匀折射率ns的充填材料6B的丙烯系粘接剂。
将光栅6A的光栅深度记为d2，对于波长λ1＝650nm和波长λ2＝790nm的正常入射偏振光，由于光栅材料与充填剂6B的折射率大致相等，所以不衍射地使其透过。另一方面，对于波长λ的异常入射偏振光，产生2π×(ne-ns)×d2/λ的相位差，发生衍射。
因此，对于包含光栅6A的第4衍射光栅，从2波长光源射出的DVD系的波长λ1＝650nm和CD系波长λ2＝790nm的偏振方向，对于双折射介质是正常光，因此不发生衍射。而且利用配置于光盘与光源单元之间的对波长λ1＝650nm能够赋予5λ/4的相位差的聚碳酸酯膜相位板，对于形成第4衍射光栅的双折射介质，使光盘反射的DVD系的波长λ1＝650nm的偏振光对应于异常光。又，利用聚碳酸酯膜相位板，对于形成第4衍射光栅的双折射介质，使CD系的波长λ2＝790nm的偏振光对应于正常光。这样能够得到在往光盘的去路上，对波长λ1＝650nm和波长λ2＝790nm不发生衍射，在返回的路上只有波长λ1＝650nm的光线发生衍射的波长选择性衍射光束分离器。
通过将第4衍射光栅的光栅6A的光栅深度d2做成2.2微米，实现对波长λ1＝650nm的入射光，0次光衍射光的透射率大约为0％，而±1次衍射光的衍射效率为大约38％的波长选择性衍射光束分离器。
在本例中，充填材料被夹在厚度精度和面精度优异的变形小的玻璃基板中接合，因此从2波长光源单元出射后的透射波阵面像差稳定而且数值小。具体地说，对于波长λ2和波长λ2的光线，方均波阵面像差值在0.03λ以下。
波长λ1＝650nm的半导体激光器1A和波长λ2＝790nm的半导体激光器1B以及形成光电二极管1C的受光发光元件40上叠层第1衍射光栅～第4衍射光栅的2波长用衍射元件41利用未图示的塑料罩形成一体，制作2波长光源单元。
例2
下面用图3对本发明的2波长光源单元的第二2波长选择衍射光束进行说明。
作为透光性基板19的玻璃基板上，与例1的光栅5A一样，包含作为红色有机物颜料的颜料红254，对波长λ1的折射率为n1＝1.7，对波长λ2的折射率n2＝1.66的彩色保护层形成的光栅5A的第1衍射光栅，由ns＝1.7的作为均匀的折射材料的高折射率有机物充填材料20B充填凹部。
将第1衍射光栅的光栅20A的光栅深度记为d5，对于波长λ1的入射光，由于光栅20A与充填材料20B的折射率大致相等(1.7)，所以不衍射地透过。另一方面，对于波长λ2的入射光，相位差为2π×(n2-ns)×d5/λ2，因此发生衍射光。
通过将光栅20A的光栅深度d5做成3.2微米，实现对波长λ2＝790nm的入射光，0次衍射光的透射率为80％，而±1次衍射光的衍射效率为大约5％。而且，对波长λ1＝650nm的入射光，0次衍射光的透射率为95％，而±1次衍射光以及高次衍射光的衍射效率均为0.5％的第1衍射光栅。
接着在作为透光性基板22的玻璃基板上，包含比上述光栅5A和光栅20A更多包含作为红色有机物颜料的颜料红254，对波长λ1的折射率为n1＝1.74，对波长λ2的折射率n2＝1.7的彩色保护层形成的光栅21A的第2衍射光栅，由ns＝1.7的作为均匀的折射材料的高折射率有机物充填材料21B充填凹部。
将第2衍射光栅的光栅21A的光栅深度记为d6，对于波长λ2的入射光，由于光栅21A与充填材料21B的折射率大致相等，所以不衍射地使其透过。另一方面，对于波长λ1的入射光，相位差为2π×(n1-ns)×d6/λ1，因此发生衍射光。
通过将光栅21A的光栅深度d6做成2.6微米，实现对波长λ1＝650nm的入射光，0次衍射光的透射率为78％，而±1次衍射光的衍射效率大约为6％。而且，对波长λ2＝780nm的入射光，0次衍射光的透射率为95％，而+1次衍射光、-1次衍射光以及高次衍射光的衍射效率均为0.5％的第2衍射光栅。
将这样制作的第1衍射光栅和第2衍射光栅和与例1一样制作的第3衍射光栅和第4衍射光栅叠层，制作2波长用衍射元件41。与例1一样，在波长λ1＝650nm的半导体激光器1A和波长λ2＝790nm的半导体激光器1B以及形成光电二极管1C的受光发光元件40上利用未图示的塑料罩将2波长用衍射元件41形成一体，制作2波长光源单元。
工业上的实用性
如上所述，采用本发明的2波长光源单元，能够实现不使波阵面像差劣化，对特定的波长兼备发生3光束的衍射光栅功能和使光盘反射的信号光聚焦于光检测器等的功能的光学元件。
而且在采用本发明的2波长光源单元的光头装置中，包括搭载2波长激光器，装置的零部件数目能够得到削减而且能够实现小型化，同时在CD光盘和DVD光盘的信息记录和重放中能够实现光利用效率高的稳定的记录和重放性能。

Claims (7)

1.一种2波长光源单元，具备：使不同的2个波长的光从不同的发光点位置出射的2波长光源、光检测器、以及透过2个波长的光的2波长用衍射元件，其特征在于，
2波长用衍射元件具备：
使从2波长光源出射的2个波长的光中的一个波长的光不衍射地透过，而使另一个波长的光中的至少具有一部分偏振面的光衍射，并形成跟踪光束的第1衍射光栅、
使所述一个波长的光中的至少具有一部分偏振面的光衍射，并形成跟踪光束，且使所述另一个波长的光不衍射地透过的第2衍射光栅、以及
使所述2个波长的光中的至少任意一个波长的光仅衍射可检测出的量的衍射光栅。
2.根据权利要求1所述的2波长光源单元，其特征在于，具备：
以所述不同的2个波长的光为波长λ1的光及波长λ2的光，使其中波长λ1的光不衍射地透过，并使波长λ2的光中的至少一具有部分偏振面的光衍射，且形成跟踪光束的第1衍射光栅、
使波长λ1中的至少具有一部分偏振面的光衍射形成跟踪光束，并使波长λ2的光不衍射地透过的第2衍射光栅、
使波长λ1的光不衍射地透过，波长λ2的光中的至少具有一部分偏振面的光仅衍射可检测出的量的第3衍射光栅、以及
使具有第1偏振面的波长λ1的线偏振光不衍射地透过，同时使具有与第1偏振面垂直的第2偏振面的波长λ1的线偏振光仅衍射可检测出的量，并且使波长λ2的线偏振光不衍射地透过具有第1偏振面的线偏振光的第4衍射光栅。
3.根据权利要求2所述的2波长光源单元，其特征在于，具备：
使波长λ1的光不衍射地透过，衍射波长λ2的光并形成跟踪光束的第1衍射光栅、
衍射波长λ1的光并形成跟踪光束，且使波长λ2的光不衍射地透过的第2衍射光栅、
由形成凹凸状的光栅的光栅材料及充填光栅材料的凹凸部的充填材料构成，对于波长λ1的光，使光栅材料与充填材料的折射率相等，且不衍射地使该光透过，对于波长λ2的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率不同，能够仅使该光衍射可检测出的量的第3衍射光栅、以及
使具有第1偏振面的波长λ1的线偏振光不衍射地透过，同时使具有与第1偏振面垂直的第2偏振面的波长λ1的线偏振光仅衍射可检测出的量，并且使波长λ2的线偏振光不衍射地透过具有第1偏振面的线偏振光的第4衍射光栅。
4.根据权利要求2或3所述的2波长光源单元，其特征在于，
在所述2波长用衍射元件的光出射侧配置对波长λ1赋予λ1/4的奇数倍的相位差的相位板。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的2波长光源单元，其特征在于，
利用第1衍射光栅与第2衍射光栅形成2波长选择衍射光栅，2波长选择衍射光栅中的第1衍射光栅是一边在第1偏振面不衍射地透过波长λ1的线偏振光，同时一边在与第1偏振面垂直的第2偏振面衍射波长λ2的线偏振光并且形成跟踪光束的偏振性衍射光栅，而且第2衍射光栅是一边在第1偏振面衍射波长λ1的线偏振光并形成跟踪光束，同时一边在第2偏振面不衍射地透过波长λ2的线偏振光的偏振性衍射光栅。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的2波长光源单元，其特征在于，
利用第1衍射光栅与第2衍射光栅形成2波长选择衍射光栅，2波长选择衍射光栅中的第1衍射光栅由形成凹凸状的光栅的光栅材料及充填光栅材料的凹凸部的充填材料构成，对于波长λ1的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率相等，能不衍射地透过该光，对于波长λ2的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率不同，衍射该光并使其形成跟踪光束，第2衍射光栅由形成凹凸状光栅的光栅材料及充填光栅材料的凹凸部的充填材料构成，对于波长λ2的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率相等，能不衍射地透过该光，对于波长λ1的入射光，使光栅材料与充填材料的折射率不同，衍射该光并使其形成跟踪光束。
7.一种光头装置，其特征在于，
安装有权利要求1至6中的任一项所述的2波长光源单元，并且至少与物镜组合使用。
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