JP2001209963A - 2波長光源装置および光ヘッド装置 - Google Patents

2波長光源装置および光ヘッド装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】発光点と振動面の異なる2つの波長の直線偏光
の光軸を一致させる2波長光源装置を得て、高性能な光
ヘッド装置を得る。 【解決手段】波長λ1およびλ2の光を異なる位置から出
射する2波長用半導体レーザ1と、常光となるλ1の偏
光を直進透過させ、異常光となるλ2の偏光をλ1の偏光
の光軸と一致するよう偏向させる複屈折媒体4からなる
2波長用偏向光学素子2とを備えた2波長光源装置と
し、光ヘッド装置に搭載する。

Description

【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、C
D用に波長790nmの半導体レーザが用いられ、DV
D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10
0〜300μm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1
A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)の直線偏光を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、λ1および
λ2の直線偏光が透過する2波長用偏向光学素子とを備
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λ2の直線偏光
を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λ 1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】
【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1
B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9
0°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成された回折
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1
A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195
0nm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

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】波長λ1および波長λ2(λ1≠λ2)の直線
    偏光を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、λ1およびλ2の直線偏光が透過する2
    波長用偏向光学素子とを備えた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λ2の直線偏光を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。
  2. 【請求項2】前記複屈折媒体の2波長用半導体レーザ側
    にさらに位相板が重ねられ、波長λ 1および波長λ2の直
    線偏光が前記位相板を透過することにより前記複屈折媒
    体に対しそれぞれ常光および異常光となる請求項1に記
    載の2波長光源装置。
  3. 【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。
  4. 【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。
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