JP2005294279A - 多波長レーザ光源及び、それを用いた光ヘッド装置及び光情報処理装置 - Google Patents
多波長レーザ光源及び、それを用いた光ヘッド装置及び光情報処理装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】多波長レーザ光源から出射するレーザ光の光軸が各波長ごとに分離していると、光ピックアップ等の光学系と組み合わせた時に、各波長ごとに光軸調整が必要となり、組み立て工数、調整個所が増加するという課題がある。
【解決手段】第１の半導体レーザ１１と第２の半導体レーザ１２から出射したレーザ光のうち、一方のレーザ光は回折し、他方のレーザ光は回折しない波長選択性を有する回折素子１４によって、両方のレーザ光の光軸を一致させる。さらに、レーザの筐体部と、回折素子１４に円筒形の嵌合部を設けることにより、回折素子１４の位置調整と固定を容易にした。
【選択図】 図１
【解決手段】第１の半導体レーザ１１と第２の半導体レーザ１２から出射したレーザ光のうち、一方のレーザ光は回折し、他方のレーザ光は回折しない波長選択性を有する回折素子１４によって、両方のレーザ光の光軸を一致させる。さらに、レーザの筐体部と、回折素子１４に円筒形の嵌合部を設けることにより、回折素子１４の位置調整と固定を容易にした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体もしくは光磁気媒体上に情報の記録・再生あるいは消去を行う光情報処理装置及び光情報処理装置に好適な光ヘッド装置及び多波長レーザ光源に関するものであって、特に、基板表面から情報記録面までの寸法が異なる各種の光媒体もしくは光磁気媒体上に、情報の記録・再生あるいは消去を行うことができる光情報処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディア情報を扱う高密度・大容量の記憶媒体として、ＤＶＤと称する光ディスクが用いられるようになっている。本ＤＶＤは波長略６５０ｎｍのレーザ光を用い、ＮＡ（開口数）が略０．６の対物レンズを用いて記録・再生が行われている。一方、波長略７８０ｎｍのレーザ光と、ＮＡ略０．４５の対物レンズを用いるコンパクトディスク（ＣＤ）もＤＶＤ程の記憶容量を必要としない分野で数多く使われている。ＣＤの中でもＣＤ−Ｒと称する光ディスクは反射率の波長依存性があり、７８０ｎｍ近傍では高反射率であるが、６５０ｎｍ付近では低反射率であるのでＤＶＤ及びＣＤ−Ｒを記録・再生しようとする光ヘッド装置では必然的に略６５０ｎｍのレーザ光源と略７８０ｎｍのレーザ光源が必要となる。
【０００３】
一方、光ヘッド装置の小型化、薄型化、低コスト化の要求からは、ＣＤとＤＶＤの光学系はできる限り共用化する方向にあり、例えば、収束用レンズだけを、ＤＶＤ光ディスク用とＣＤ用の２種類の収束用レンズを切り換えたり、収束用レンズも共用化してＮＡだけをＤＶＤ光ディスクの時は大きく、ＣＤの時には小さくするように機械的または、光学的に変えるなどの方式がとられている。
【０００４】
更に近年では１チップの半導体レーザ（ＬＤ：レーザダイオード）に赤外レーザの発光層と赤色レーザの発光層を形成して光源をも集積化する技術が開発されてきている。また一つのパッケージ内に２種類の半導体レーザチップを実装した２波長光源も開発されている。以下、上述した２つの光源をまとめて２波長ＬＤと呼ぶことにする。以下、２波長ＬＤを用いた従来例（例えば、特開２００１−１４３３１２号公報）について図面を参照しながら説明する。図５は従来の光ヘッド装置の光学構成を示す図であり、図５において１は２波長ＬＤ、２はレーザ光、３は回折格子、４はハーフミラー、５はコリメートレンズ、６は対物レンズ、７は光ディスク、８は回折素子であり、６５０ｎｍのレーザ光は透過し、７８０ｎｍのレーザ光は回折するような光学素子である。９はＰＤＩＣであり、光検出器とＩＣを一体化した素子である。
【０００５】
２波長ＬＤ１を出射したレーザ光２はハーフミラー４により反射されコリメートレンズ５によって平行光となる。回折格子３は略７８０ｎｍのレーザ光を回折して０次とプラスマイナス１次の３つの回折光を出射するためのものである。コリメートレンズ５によって平行光となったレーザ光は対物レンズ６により光ディスク７に集光される。光ディスク７から反射される光は対物レンズ６、コリメートレンズ５、ハーフミラー４を透過して回折素子８に入射する。波長略６５０ｎｍのレーザ光は回折素子８を透過してＰＤＩＣ９に入射する。一方波長略７８０ｎｍのレーザ光は回折素子８により回折されてＰＤＩＣ９に入射する。回折素子８によって６５０ｎｍの光と７８０ｎｍの光の光路を合わせることによりＰＤＩＣ９を共用出来ることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例においては回折素子８の位置調整を光ヘッド装置を組み立てる段階で行わなければならず、各波長ごとに光軸調整が必要となり、組み立て工数、調整個所が増加するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、複数の波長のレーザ光を同一光軸で出射する多波長レーザ光源およびそれを用いた光ヘッド装置および光情報処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の多波長レーザ光源は、互いに波長の異なる複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源を収めた筐体と、前記複数のレーザ光源から出射したレーザ光の内、少なくとも２つのレーザ光の光軸を一致させて出射させる回折格子と、前記回折格子の前記筐体に対する変位の自由度を前記レーザ光源の出射光軸周りの回転自由度と前記レーザ光源の出射光軸方向の並進自由度の２自由度に制限する機構とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記回折格子は、波長選択性回折格子であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記回折格子は、偏光異方性回折格子であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記レーザ光源は２つの半導体レーザ光源であり、一方のレーザ光源に対して他方のレーザ光源の出射光軸を傾けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記レーザ光源はモノリシック２波長レーザ光源であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記レーザ光源は第１のレーザ光源と第２のレーザ光源と第３のレーザ光源からなり、前記回折格子は第１の回折格子と第２の回折格子からなり、第１の回折格子により第１のレーザ光源と第２のレーザ光源の出射光軸を同軸化すると共に、第２の回折格子により第３のレーザ光源の出射光軸を第１及び第２のレーザ光源の出射光軸と同軸化することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源は同一基板に形成されたモノリシック２波長レーザ光源であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記筐体及び、前記回折格子または前記回折格子の支持体は円筒形部を有しており、前記筐体の円筒形部と前記回折格子または前記回折格子の支持体の円筒形部とが嵌合することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の光ヘッド装置は、前記本発明の多波長レーザ光源から出射する光を光情報媒体に集光する集光光学系と前記光情報媒体から反射する反射光を検出する光検出器とを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の光ヘッド装置は、前記光検出器を前記複数のレーザ光源に対して共用することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の光情報処理装置は、光情報媒体と、前記光情報媒体の駆動機構と、前記本発明の光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置より得られるフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号のそれぞれを用いたフォーカスサーボ駆動機構と、トラッキングサーボ駆動機構と、前記フォーカスサーボ駆動機構、トラッキングサーボ駆動機構を制御するための電気回路とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の多波長レーザ光源の構成図である。図１（ｂ）において１０は筐体であり、円筒形部分を有する。１１は第１の半導体レーザであり、波長略６５０ｎｍのレーザ光を出射する。１２は第２の半導体レーザであり、波長７８０ｎｍのレーザ光を出射する。第１の半導体レーザ１１の発光点と第２の半導体レーザ１２の発光点の間隔は本実施の形態においては１１０μｍである。１３はレーザ窓ガラスである。１４は回折素子であり、樹脂成形により、円筒形状部を有するように成型されている。１５は回折素子１４に形成された直線回折格子である。
【００２１】
図１（ａ）は図１（ｂ）に示した多波長レーザ光源の上面図であり、１５は直線回折格子でありそのピッチは本実施の形態では３４μｍである。図１（ｂ）において回折素子１４の円筒形状部の内径は筐体１０の円筒部に嵌合するように設計されており、回折格子１４は筐体１０に対して回転と１軸の並進だけができる。更に、直線回折格子は位相型の回折格子であり、その溝深さは波長６５０ｎｍに対して１波長の位相段差を与えるように設定されている。具体的には回折素子１４の屈折率を１．５とすると、溝深さは１．３μｍとなる。
【００２２】
前述のように溝深さを設定することにより、回折素子１４は波長６５０ｎｍの光に対しては回折が生ぜず、波長７８０ｎｍの光に対しては回折するようになっている。第１の半導体レーザ１１を出射した略６５０ｎｍのレーザ光は回折素子１４を透過するが、第２の半導体レーザ１２を出射した略７８０ｎｍのレーザ光は回折素子１４で回折される。第１の半導体レーザ１１と直線回折格子１５の間隔（空気換算長）が４．７９４ｍｍであり、かつ第１の半導体レーザ１１及び第２の半導体レーザ１２の各々の発光点を結ぶ直線に対して直線回折格子１５が直交するように回折素子１４を回転及び光軸方向に位置調整し固定することにより、波長７８０ｎｍのレーザ光の仮想的な発光点と波長６５０ｎｍのレーザ光の発光点を一致させることが出来る。
【００２３】
回折素子１４と筐体１０とが互いに回転可能で軸方向に摺動可能なように互いの嵌合部を円筒形にすることで、直線回折格子１５の筐体１０に対する変位の自由度を第１の半導体レーザ１１の出射光軸周りまたは直線回折格子１５を通過したレーザ光の出射光軸周りの回転自由度と第１のレーザ光源１１の出射光軸方向または直線回折格子１５を通過したレーザ光の出射光軸方向の並進自由度との２自由度に制限する機構を構成することができ、これにより半導体レーザ１１及び１２と直線回折格子１５の位置調整が単純な構造で容易に可能となる。
【００２４】
また、本実施の形態においては図１に示すように、第２の半導体レーザ１２を略１．３度傾けている。第２の半導体レーザ１２を傾けることにより、第１の半導体レーザ１１から出射したレーザ光の強度分布が最大となる光線と第２の半導体レーザ１２から出射したレーザ光の強度分布が最大となる光線とを一致させることが可能となる。第２の半導体レーザ１２を傾ける角度は第１の半導体レーザ１１と、第２の半導体レーザ１２の発光点間隔および、第１の半導体レーザ１１と直線回折格子１５の間隔によって決まる。なお、第１の半導体レーザ１１と第２の半導体レーザ１２とは同一基板に形成されたモノリシック２波長レーザでも構わない。
【００２５】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２の多波長レーザ光源の構成図である。図２において１６は筐体であり、円筒形部分を有する。１７は第３の半導体レーザであり、波長略６５０ｎｍのレーザ光と、波長７８０ｎｍのレーザ光を出射するモノリシック２波長レーザである。１８は第４の半導体レーザであり、波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する。第４の半導体レーザ１８から出射するレーザ光の偏光面は第３の半導体レーザ１７から出射するレーザ光の偏光面と直交するように相互の配置を構成している。レーザ光の偏光面を直交させるには、一方のレーザチップを光軸周りに９０度回転させても良いし、一方のレーザチップはＴＥモードで発振し、他方のレーザチップはＴＭモードで発振するようにしても良いし、あるいは一方のレーザの光路にのみ、２分の１波長板を挿入して偏光面を回転させても構わない。
【００２６】
１９は回折素子であり、ニオブ酸リチウムの基材に波長６５０ｎｍに対しては１波長の整数倍、波長７８０ｎｍに対しては１波長の非整数倍になるような溝を形成しており、偏光異方性と波長選択性を有する。２０は偏光異方性回折素子であり、レーザ光の偏光方向に応じて回折と透過が切り替わる。回折素子１９は円筒形状部を有し、円筒形部の内径は筐体１６と嵌合するように設定されている。偏光異方性回折素子２０は第３の半導体レーザ１７から出射するレーザ光の偏光面に対しては回折せず、第４の半導体レーザ１８から出射するレーザ光の偏光面に対しては回折するように配置されている。偏光異方性回折素子２０は円筒形状部を有し、円筒形部の内径は回折素子１９の円筒形部と嵌合するように設定されている。
【００２７】
以上のように構成された多波長レーザ光源において以下その動作を述べる。回折素子１９は波長６５０ｎｍのレーザ光と波長７８０ｎｍのレーザ光に対しては実施の形態１で説明したと同様の作用を有し、第３の半導体レーザ１７から出射した波長６５０ｎｍのレーザ光の光軸と波長７８０ｎｍのレーザ光の光軸を一致させる。第３の半導体レーザ１７から出射した波長６５０ｎｍのレーザ光と波長７８０ｎｍのレーザ光は回折素子１９によって光軸が一致した後、偏光異方性回折素子２０を透過する。一方、第４の半導体レーザ１８から出射するレーザ光は、回折素子１９を透過し、偏光異方性回折素子２０により、回折される。
【００２８】
第３の半導体レーザ１７の波長６５０ｎｍのレーザ光の発光点と第４の半導体レーザ１８の発光点間隔が３００μｍであり、偏光異方性回折素子２０の格子ピッチが７．５μｍの時、第３の半導体レーザ１７と偏光異方性回折素子２０の間隔（空気換算長）を５．５４７ｍｍとすることにより、波長４０５ｎｍのレーザ光の光軸と波長７８０ｎｍのレーザ光及び波長６５０ｎｍのレーザ光の光軸を一致させることが可能となる。以上のように、偏光異方性と波長選択性を有する回折素子１９と偏光異方性回折素子２０と筐体１６を互いに嵌合するように構成することにより、各レーザ光の光軸を簡便に一致させることが可能となる。
【００２９】
なお、本実施の形態において回折素子１９は偏光異方性と波長選択性を有する素子としたが、波長７８０ｎｍのレーザ光に対して位相差が１波長となる溝深さを有する波長選択性素子としても構わない。回折格子１９を上記のような波長選択性素子とした場合には、波長７８０ｎｍの光が透過し、波長６５０ｎｍの光が回折されるようになる。一方波長４０５ｎｍの光の波長は、７８０ｎｍの波長の略半分であるので、大部分の光は透過することとなる。
【００３０】
（実施の形態３)
次に実施の形態３の光ヘッド装置について図３を用いて説明する。図３は実施の形態３の光ヘッド装置の光学系を示す図であり、図３において２１は多波長レーザ光源、２２は直線回折格子であり、レーザ光を分岐する。２３はレーザ光であり、多波長レーザ光源２１から出射した光である。２４はハーフミラーであり、多波長レーザ光源２１から出射したレーザ光２３の一部を反射する。２５はコリメートレンズであり、多波長レーザ光源２１から出射したレーザ光を平行光にする。２６は対物レンズであり、レーザ光を集光する。２７は光ディスクである。２８はレーザ光であり、光ディスク２７から反射して、ハーフミラー２４を透過した光である。２９は光検出器であり、レーザ光２８を光電変換して電気信号として出力する。
【００３１】
以上のように構成された光ヘッド装置について以下、その動作を説明する。多波長レーザ光源２１から出射したレーザ光２３は直線回折格子２２によって、０次と±１次の光に分岐される。図３においては簡単のため、０次光のみを示している。次に、レーザ光２３はハーフミラー２４によって一部が反射され、コリメートレンズ２５によって平行光となる。コリメートレンズ２５を透過したレーザ光は対物レンズ２６によって、光ディスク２７の図示しない記録層に集光される。次に光ディスク２７の記録層から反射されたレーザ光２８は対物レンズ２６とコリメートレンズ２５およびハーフミラー２４を透過して光検出器２９によって受光される。光検出器２９で受光されたレーザ光は光電変換されて、公知の非点収差法によるフォーカスエラー信号及び公知の３ビーム法や、位相差法、プッシュプル法、ディファレンシャルプッシュプル法によるトラッキングエラー信号を生成すると共に、光ディスク２７の記録層の情報に対応した信号を生成する。
【００３２】
本実施の形態の光ヘッド装置を構成する多波長レーザ光源２１、直線回折格子２２、ハーフミラー２４、コリメートレンズ２５、対物レンズ２６、光検出器２９は相互に位置調整が必要であるが、多波長レーザ光源２１から出射するレーザ光は全て光軸が一致しているので、一つのレーザ光に対して位置調整をするだけで、全てのレーザ光に対しての位置調整が出来、他のレーザ光に対する調整は不要となるので、光ヘッド装置の組立工程の簡素化に寄与すること大である。また、光検出器２９の受光部も全ての波長で共用化出来るので、小型化、低コスト化に対する寄与すること大である。
【００３３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の光情報処理装置について図４を用いて説明する。図４において３０は発明の実施の形態３で説明した光ヘッド装置であり、３１は光情報媒体である光ディスク、３２は光ディスク３１の駆動機構であるモータであり、光ディスク３１を支持・回転させる。３３は回路基板であり、３４は電源である。光ディスク３１は、モータ３２によって回転される。光ヘッド装置３０は、光ディスク３１との位置関係に対応する信号を回路基板３３へ送る。回路基板３３はこの信号を演算して、光ヘッド装置３０もしくは光ヘッド装置３０内の対物レンズを微動させるための信号を出力する。
【００３４】
光ヘッド装置３０もしくは光ヘッド装置３０内の対物レンズはフォーカスサーボ駆動機構（図示せず）、トラッキングサーボ駆動機構（図示せず）およびこれらの駆動機構を制御し、情報の読み出し、または書き込みもしくは消去といった動作を行うための電気回路である回路基板３３によって、光ディスク３１に対してフォーカスサーボと、トラッキングサーボを行い、光ディスク３１に対して、情報の読み出し、または書き込みもしくは消去を行う。３４は電源または外部電源との接続部であり、ここから回路基板３３、光ヘッド装置の駆動機構、モータ３２及び対物レンズ駆動装置へ電気を供給する。なお、電源もしくは外部電源との接続端子は各駆動回路にそれぞれ設けられていても何ら問題ない。
【００３５】
本発明の光ヘッド装置を用いて構成された光情報処理装置は、多波長の光源が一体化され、光軸が一致しているため、小型で信頼性の高い構成とすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明多波長レーザ光源によれば、複数のレーザ光源を一つの筐体に収めて小型化すると共に、出射レーザ光の光軸が一致しているので、光学系の光軸調整が一度で可能になり、調整工程が簡素化できることとなる。
【００３７】
また、本発明の光ヘッド装置によれば、光学系の調整が簡素化され、生産設備および、光ヘッド装置の低コスト化に寄与する。
【００３８】
また、本発明の光情報処理装置によれば、ＤＶＤやＣＤ、さらに青色のレーザを用いた光ディスクの記録・再生に対応可能な光情報処理装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の多波長レーザ光源の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態２の多波長レーザ光源の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態３による光ヘッド装置の構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態４による光情報処理装置の構成を示す図
【図５】従来の光ヘッド装置の光学構成を示す図
【符号の説明】
１０ 筐体
１１ 第１の半導体レーザ
１２ 第２の半導体レーザ
１３ レーザ窓ガラス
１４ 回折素子
１５ 直線回折格子
１６ 多波長レーザ光源
１７ 第３の半導体レーザ
１８ 第４の半導体レーザ
１９ 回折素子
２０ 偏光異方性回折格子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体もしくは光磁気媒体上に情報の記録・再生あるいは消去を行う光情報処理装置及び光情報処理装置に好適な光ヘッド装置及び多波長レーザ光源に関するものであって、特に、基板表面から情報記録面までの寸法が異なる各種の光媒体もしくは光磁気媒体上に、情報の記録・再生あるいは消去を行うことができる光情報処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディア情報を扱う高密度・大容量の記憶媒体として、ＤＶＤと称する光ディスクが用いられるようになっている。本ＤＶＤは波長略６５０ｎｍのレーザ光を用い、ＮＡ（開口数）が略０．６の対物レンズを用いて記録・再生が行われている。一方、波長略７８０ｎｍのレーザ光と、ＮＡ略０．４５の対物レンズを用いるコンパクトディスク（ＣＤ）もＤＶＤ程の記憶容量を必要としない分野で数多く使われている。ＣＤの中でもＣＤ−Ｒと称する光ディスクは反射率の波長依存性があり、７８０ｎｍ近傍では高反射率であるが、６５０ｎｍ付近では低反射率であるのでＤＶＤ及びＣＤ−Ｒを記録・再生しようとする光ヘッド装置では必然的に略６５０ｎｍのレーザ光源と略７８０ｎｍのレーザ光源が必要となる。
【０００３】
一方、光ヘッド装置の小型化、薄型化、低コスト化の要求からは、ＣＤとＤＶＤの光学系はできる限り共用化する方向にあり、例えば、収束用レンズだけを、ＤＶＤ光ディスク用とＣＤ用の２種類の収束用レンズを切り換えたり、収束用レンズも共用化してＮＡだけをＤＶＤ光ディスクの時は大きく、ＣＤの時には小さくするように機械的または、光学的に変えるなどの方式がとられている。
【０００４】
更に近年では１チップの半導体レーザ（ＬＤ：レーザダイオード）に赤外レーザの発光層と赤色レーザの発光層を形成して光源をも集積化する技術が開発されてきている。また一つのパッケージ内に２種類の半導体レーザチップを実装した２波長光源も開発されている。以下、上述した２つの光源をまとめて２波長ＬＤと呼ぶことにする。以下、２波長ＬＤを用いた従来例（例えば、特開２００１−１４３３１２号公報）について図面を参照しながら説明する。図５は従来の光ヘッド装置の光学構成を示す図であり、図５において１は２波長ＬＤ、２はレーザ光、３は回折格子、４はハーフミラー、５はコリメートレンズ、６は対物レンズ、７は光ディスク、８は回折素子であり、６５０ｎｍのレーザ光は透過し、７８０ｎｍのレーザ光は回折するような光学素子である。９はＰＤＩＣであり、光検出器とＩＣを一体化した素子である。
【０００５】
２波長ＬＤ１を出射したレーザ光２はハーフミラー４により反射されコリメートレンズ５によって平行光となる。回折格子３は略７８０ｎｍのレーザ光を回折して０次とプラスマイナス１次の３つの回折光を出射するためのものである。コリメートレンズ５によって平行光となったレーザ光は対物レンズ６により光ディスク７に集光される。光ディスク７から反射される光は対物レンズ６、コリメートレンズ５、ハーフミラー４を透過して回折素子８に入射する。波長略６５０ｎｍのレーザ光は回折素子８を透過してＰＤＩＣ９に入射する。一方波長略７８０ｎｍのレーザ光は回折素子８により回折されてＰＤＩＣ９に入射する。回折素子８によって６５０ｎｍの光と７８０ｎｍの光の光路を合わせることによりＰＤＩＣ９を共用出来ることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例においては回折素子８の位置調整を光ヘッド装置を組み立てる段階で行わなければならず、各波長ごとに光軸調整が必要となり、組み立て工数、調整個所が増加するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、複数の波長のレーザ光を同一光軸で出射する多波長レーザ光源およびそれを用いた光ヘッド装置および光情報処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の多波長レーザ光源は、互いに波長の異なる複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源を収めた筐体と、前記複数のレーザ光源から出射したレーザ光の内、少なくとも２つのレーザ光の光軸を一致させて出射させる回折格子と、前記回折格子の前記筐体に対する変位の自由度を前記レーザ光源の出射光軸周りの回転自由度と前記レーザ光源の出射光軸方向の並進自由度の２自由度に制限する機構とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記回折格子は、波長選択性回折格子であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記回折格子は、偏光異方性回折格子であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記レーザ光源は２つの半導体レーザ光源であり、一方のレーザ光源に対して他方のレーザ光源の出射光軸を傾けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記レーザ光源はモノリシック２波長レーザ光源であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記レーザ光源は第１のレーザ光源と第２のレーザ光源と第３のレーザ光源からなり、前記回折格子は第１の回折格子と第２の回折格子からなり、第１の回折格子により第１のレーザ光源と第２のレーザ光源の出射光軸を同軸化すると共に、第２の回折格子により第３のレーザ光源の出射光軸を第１及び第２のレーザ光源の出射光軸と同軸化することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源は同一基板に形成されたモノリシック２波長レーザ光源であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の多波長レーザ光源は、前記筐体及び、前記回折格子または前記回折格子の支持体は円筒形部を有しており、前記筐体の円筒形部と前記回折格子または前記回折格子の支持体の円筒形部とが嵌合することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の光ヘッド装置は、前記本発明の多波長レーザ光源から出射する光を光情報媒体に集光する集光光学系と前記光情報媒体から反射する反射光を検出する光検出器とを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の光ヘッド装置は、前記光検出器を前記複数のレーザ光源に対して共用することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の光情報処理装置は、光情報媒体と、前記光情報媒体の駆動機構と、前記本発明の光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置より得られるフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号のそれぞれを用いたフォーカスサーボ駆動機構と、トラッキングサーボ駆動機構と、前記フォーカスサーボ駆動機構、トラッキングサーボ駆動機構を制御するための電気回路とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の多波長レーザ光源の構成図である。図１（ｂ）において１０は筐体であり、円筒形部分を有する。１１は第１の半導体レーザであり、波長略６５０ｎｍのレーザ光を出射する。１２は第２の半導体レーザであり、波長７８０ｎｍのレーザ光を出射する。第１の半導体レーザ１１の発光点と第２の半導体レーザ１２の発光点の間隔は本実施の形態においては１１０μｍである。１３はレーザ窓ガラスである。１４は回折素子であり、樹脂成形により、円筒形状部を有するように成型されている。１５は回折素子１４に形成された直線回折格子である。
【００２１】
図１（ａ）は図１（ｂ）に示した多波長レーザ光源の上面図であり、１５は直線回折格子でありそのピッチは本実施の形態では３４μｍである。図１（ｂ）において回折素子１４の円筒形状部の内径は筐体１０の円筒部に嵌合するように設計されており、回折格子１４は筐体１０に対して回転と１軸の並進だけができる。更に、直線回折格子は位相型の回折格子であり、その溝深さは波長６５０ｎｍに対して１波長の位相段差を与えるように設定されている。具体的には回折素子１４の屈折率を１．５とすると、溝深さは１．３μｍとなる。
【００２２】
前述のように溝深さを設定することにより、回折素子１４は波長６５０ｎｍの光に対しては回折が生ぜず、波長７８０ｎｍの光に対しては回折するようになっている。第１の半導体レーザ１１を出射した略６５０ｎｍのレーザ光は回折素子１４を透過するが、第２の半導体レーザ１２を出射した略７８０ｎｍのレーザ光は回折素子１４で回折される。第１の半導体レーザ１１と直線回折格子１５の間隔（空気換算長）が４．７９４ｍｍであり、かつ第１の半導体レーザ１１及び第２の半導体レーザ１２の各々の発光点を結ぶ直線に対して直線回折格子１５が直交するように回折素子１４を回転及び光軸方向に位置調整し固定することにより、波長７８０ｎｍのレーザ光の仮想的な発光点と波長６５０ｎｍのレーザ光の発光点を一致させることが出来る。
【００２３】
回折素子１４と筐体１０とが互いに回転可能で軸方向に摺動可能なように互いの嵌合部を円筒形にすることで、直線回折格子１５の筐体１０に対する変位の自由度を第１の半導体レーザ１１の出射光軸周りまたは直線回折格子１５を通過したレーザ光の出射光軸周りの回転自由度と第１のレーザ光源１１の出射光軸方向または直線回折格子１５を通過したレーザ光の出射光軸方向の並進自由度との２自由度に制限する機構を構成することができ、これにより半導体レーザ１１及び１２と直線回折格子１５の位置調整が単純な構造で容易に可能となる。
【００２４】
また、本実施の形態においては図１に示すように、第２の半導体レーザ１２を略１．３度傾けている。第２の半導体レーザ１２を傾けることにより、第１の半導体レーザ１１から出射したレーザ光の強度分布が最大となる光線と第２の半導体レーザ１２から出射したレーザ光の強度分布が最大となる光線とを一致させることが可能となる。第２の半導体レーザ１２を傾ける角度は第１の半導体レーザ１１と、第２の半導体レーザ１２の発光点間隔および、第１の半導体レーザ１１と直線回折格子１５の間隔によって決まる。なお、第１の半導体レーザ１１と第２の半導体レーザ１２とは同一基板に形成されたモノリシック２波長レーザでも構わない。
【００２５】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２の多波長レーザ光源の構成図である。図２において１６は筐体であり、円筒形部分を有する。１７は第３の半導体レーザであり、波長略６５０ｎｍのレーザ光と、波長７８０ｎｍのレーザ光を出射するモノリシック２波長レーザである。１８は第４の半導体レーザであり、波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する。第４の半導体レーザ１８から出射するレーザ光の偏光面は第３の半導体レーザ１７から出射するレーザ光の偏光面と直交するように相互の配置を構成している。レーザ光の偏光面を直交させるには、一方のレーザチップを光軸周りに９０度回転させても良いし、一方のレーザチップはＴＥモードで発振し、他方のレーザチップはＴＭモードで発振するようにしても良いし、あるいは一方のレーザの光路にのみ、２分の１波長板を挿入して偏光面を回転させても構わない。
【００２６】
１９は回折素子であり、ニオブ酸リチウムの基材に波長６５０ｎｍに対しては１波長の整数倍、波長７８０ｎｍに対しては１波長の非整数倍になるような溝を形成しており、偏光異方性と波長選択性を有する。２０は偏光異方性回折素子であり、レーザ光の偏光方向に応じて回折と透過が切り替わる。回折素子１９は円筒形状部を有し、円筒形部の内径は筐体１６と嵌合するように設定されている。偏光異方性回折素子２０は第３の半導体レーザ１７から出射するレーザ光の偏光面に対しては回折せず、第４の半導体レーザ１８から出射するレーザ光の偏光面に対しては回折するように配置されている。偏光異方性回折素子２０は円筒形状部を有し、円筒形部の内径は回折素子１９の円筒形部と嵌合するように設定されている。
【００２７】
以上のように構成された多波長レーザ光源において以下その動作を述べる。回折素子１９は波長６５０ｎｍのレーザ光と波長７８０ｎｍのレーザ光に対しては実施の形態１で説明したと同様の作用を有し、第３の半導体レーザ１７から出射した波長６５０ｎｍのレーザ光の光軸と波長７８０ｎｍのレーザ光の光軸を一致させる。第３の半導体レーザ１７から出射した波長６５０ｎｍのレーザ光と波長７８０ｎｍのレーザ光は回折素子１９によって光軸が一致した後、偏光異方性回折素子２０を透過する。一方、第４の半導体レーザ１８から出射するレーザ光は、回折素子１９を透過し、偏光異方性回折素子２０により、回折される。
【００２８】
第３の半導体レーザ１７の波長６５０ｎｍのレーザ光の発光点と第４の半導体レーザ１８の発光点間隔が３００μｍであり、偏光異方性回折素子２０の格子ピッチが７．５μｍの時、第３の半導体レーザ１７と偏光異方性回折素子２０の間隔（空気換算長）を５．５４７ｍｍとすることにより、波長４０５ｎｍのレーザ光の光軸と波長７８０ｎｍのレーザ光及び波長６５０ｎｍのレーザ光の光軸を一致させることが可能となる。以上のように、偏光異方性と波長選択性を有する回折素子１９と偏光異方性回折素子２０と筐体１６を互いに嵌合するように構成することにより、各レーザ光の光軸を簡便に一致させることが可能となる。
【００２９】
なお、本実施の形態において回折素子１９は偏光異方性と波長選択性を有する素子としたが、波長７８０ｎｍのレーザ光に対して位相差が１波長となる溝深さを有する波長選択性素子としても構わない。回折格子１９を上記のような波長選択性素子とした場合には、波長７８０ｎｍの光が透過し、波長６５０ｎｍの光が回折されるようになる。一方波長４０５ｎｍの光の波長は、７８０ｎｍの波長の略半分であるので、大部分の光は透過することとなる。
【００３０】
（実施の形態３)
次に実施の形態３の光ヘッド装置について図３を用いて説明する。図３は実施の形態３の光ヘッド装置の光学系を示す図であり、図３において２１は多波長レーザ光源、２２は直線回折格子であり、レーザ光を分岐する。２３はレーザ光であり、多波長レーザ光源２１から出射した光である。２４はハーフミラーであり、多波長レーザ光源２１から出射したレーザ光２３の一部を反射する。２５はコリメートレンズであり、多波長レーザ光源２１から出射したレーザ光を平行光にする。２６は対物レンズであり、レーザ光を集光する。２７は光ディスクである。２８はレーザ光であり、光ディスク２７から反射して、ハーフミラー２４を透過した光である。２９は光検出器であり、レーザ光２８を光電変換して電気信号として出力する。
【００３１】
以上のように構成された光ヘッド装置について以下、その動作を説明する。多波長レーザ光源２１から出射したレーザ光２３は直線回折格子２２によって、０次と±１次の光に分岐される。図３においては簡単のため、０次光のみを示している。次に、レーザ光２３はハーフミラー２４によって一部が反射され、コリメートレンズ２５によって平行光となる。コリメートレンズ２５を透過したレーザ光は対物レンズ２６によって、光ディスク２７の図示しない記録層に集光される。次に光ディスク２７の記録層から反射されたレーザ光２８は対物レンズ２６とコリメートレンズ２５およびハーフミラー２４を透過して光検出器２９によって受光される。光検出器２９で受光されたレーザ光は光電変換されて、公知の非点収差法によるフォーカスエラー信号及び公知の３ビーム法や、位相差法、プッシュプル法、ディファレンシャルプッシュプル法によるトラッキングエラー信号を生成すると共に、光ディスク２７の記録層の情報に対応した信号を生成する。
【００３２】
本実施の形態の光ヘッド装置を構成する多波長レーザ光源２１、直線回折格子２２、ハーフミラー２４、コリメートレンズ２５、対物レンズ２６、光検出器２９は相互に位置調整が必要であるが、多波長レーザ光源２１から出射するレーザ光は全て光軸が一致しているので、一つのレーザ光に対して位置調整をするだけで、全てのレーザ光に対しての位置調整が出来、他のレーザ光に対する調整は不要となるので、光ヘッド装置の組立工程の簡素化に寄与すること大である。また、光検出器２９の受光部も全ての波長で共用化出来るので、小型化、低コスト化に対する寄与すること大である。
【００３３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の光情報処理装置について図４を用いて説明する。図４において３０は発明の実施の形態３で説明した光ヘッド装置であり、３１は光情報媒体である光ディスク、３２は光ディスク３１の駆動機構であるモータであり、光ディスク３１を支持・回転させる。３３は回路基板であり、３４は電源である。光ディスク３１は、モータ３２によって回転される。光ヘッド装置３０は、光ディスク３１との位置関係に対応する信号を回路基板３３へ送る。回路基板３３はこの信号を演算して、光ヘッド装置３０もしくは光ヘッド装置３０内の対物レンズを微動させるための信号を出力する。
【００３４】
光ヘッド装置３０もしくは光ヘッド装置３０内の対物レンズはフォーカスサーボ駆動機構（図示せず）、トラッキングサーボ駆動機構（図示せず）およびこれらの駆動機構を制御し、情報の読み出し、または書き込みもしくは消去といった動作を行うための電気回路である回路基板３３によって、光ディスク３１に対してフォーカスサーボと、トラッキングサーボを行い、光ディスク３１に対して、情報の読み出し、または書き込みもしくは消去を行う。３４は電源または外部電源との接続部であり、ここから回路基板３３、光ヘッド装置の駆動機構、モータ３２及び対物レンズ駆動装置へ電気を供給する。なお、電源もしくは外部電源との接続端子は各駆動回路にそれぞれ設けられていても何ら問題ない。
【００３５】
本発明の光ヘッド装置を用いて構成された光情報処理装置は、多波長の光源が一体化され、光軸が一致しているため、小型で信頼性の高い構成とすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明多波長レーザ光源によれば、複数のレーザ光源を一つの筐体に収めて小型化すると共に、出射レーザ光の光軸が一致しているので、光学系の光軸調整が一度で可能になり、調整工程が簡素化できることとなる。
【００３７】
また、本発明の光ヘッド装置によれば、光学系の調整が簡素化され、生産設備および、光ヘッド装置の低コスト化に寄与する。
【００３８】
また、本発明の光情報処理装置によれば、ＤＶＤやＣＤ、さらに青色のレーザを用いた光ディスクの記録・再生に対応可能な光情報処理装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の多波長レーザ光源の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態２の多波長レーザ光源の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態３による光ヘッド装置の構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態４による光情報処理装置の構成を示す図
【図５】従来の光ヘッド装置の光学構成を示す図
【符号の説明】
１０ 筐体
１１ 第１の半導体レーザ
１２ 第２の半導体レーザ
１３ レーザ窓ガラス
１４ 回折素子
１５ 直線回折格子
１６ 多波長レーザ光源
１７ 第３の半導体レーザ
１８ 第４の半導体レーザ
１９ 回折素子
２０ 偏光異方性回折格子
Claims (11)
- 互いに波長の異なる複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源を収めた筐体と、前記複数のレーザ光源から出射したレーザ光の内、少なくとも２つのレーザ光の光軸を一致させて出射させる回折格子と、前記回折格子の前記筐体に対する変位の自由度を前記レーザ光源の出射光軸周りの回転自由度と前記レーザ光源の出射光軸方向の並進自由度の２自由度に制限する機構とを備えた多波長レーザ光源。
- 前記回折格子は、波長選択性回折格子であることを特徴とする請求項１記載の多波長レーザ光源。
- 前記回折格子は、偏光異方性回折格子であることを特徴とする請求項１記載の多波長レーザ光源。
- 前記レーザ光源は２つの半導体レーザ光源であり、一方のレーザ光源に対して他方のレーザ光源の出射光軸を傾けたことを特徴とする請求項１から請求項３記載の多波長レーザ光源。
- 前記レーザ光源はモノリシック２波長レーザ光源であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の多波長レーザ光源。
- 前記レーザ光源は第１のレーザ光源と第２のレーザ光源と第３のレーザ光源からなり、前記回折格子は第１の回折格子と第２の回折格子からなり、第１の回折格子により第１のレーザ光源と第２のレーザ光源の出射光軸を同軸化すると共に、第２の回折格子により第３のレーザ光源の出射光軸を第１及び第２のレーザ光源の出射光軸と同軸化することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の多波長レーザ光源。
- 前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源は同一基板に形成されたモノリシック２波長レーザ光源であることを特徴とする請求項６記載の多波長レーザ光源。
- 前記筐体及び、前記回折格子または前記回折格子の支持体は円筒形部を有しており、前記筐体の円筒形部と前記回折格子または前記回折格子の支持体の円筒形部とが嵌合することを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の多波長レーザ光源。
- 請求項１から請求項８の何れかに記載の多波長レーザ光源と前記多波長レーザ光源から出射する光を光情報媒体に集光する集光光学系と前記光情報媒体から反射する反射光を検出する光検出器とを少なくとも備えたことを特徴とする光ヘッド装置。
- 前記光検出器を前記複数のレーザ光源に対して共用することを特徴とする請求項９記載の光ヘッド装置。
- 光情報媒体と、前記光情報媒体の駆動機構と、請求項９または１０に記載の光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置より得られるフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号のそれぞれを用いたフォーカスサーボ駆動機構と、トラッキングサーボ駆動機構と、前記フォーカスサーボ駆動機構、トラッキングサーボ駆動機構を制御するための電気回路とを備えたことを特徴とする光情報処理装置。
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