JP4735749B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る光ヘッド装置に用いる2波長用回折素子の構成を示す模式図である。2波長用回折素子1は、回折格子と位相板とが一体化された構成となっている。この2波長用回折素子1は、概略構成として、第1の透光性基板11Aと、位相板11Cと、第2の透光性基板11Dとを互いに接着剤11Eで接着した3層構造となっている。
波長λ1の入射光が空気との屈折率差により形成される位相差が、
2π・(n1−1)・d1/λ1≒2πN ……(1)
同様に、波長λ2の入射光が空気との屈折率差により形成される位相差が、
2π・(n1−1)・d1/λ2≠2πN ……(2)
ここで、n1は回折格子11Bの凸部の屈折率、Nは自然数である。
図2は、本発明の第2実施形態に係る光ヘッド装置に用いる2波長用回折素子の構成を示す模式図である。第2実施形態は前述した第1実施形態の変形例を示す。
波長λ1の入射光が空気との屈折率差により形成される位相差が、
2π・(n2−1)・d2/λ1≠2πN ……(3)
同様に、波長λ2の入射光が空気との屈折率差により形成される位相差が、
2π・(n2−1)・d2/λ2≒2πN ……(4)
ここで、n2は回折格子11Gの凸部の屈折率、Nは自然数である。
図3は、本発明の第3実施形態に係る光ヘッド装置に用いる2波長用回折素子の構成を示す模式図である。この第3実施形態に係る光ヘッド装置に用いる2波長用回折素子2は、第1実施形態と同様に、回折格子と位相板とが一体化されて構成され、第1の透光性基板21Aと、位相板21Cと、第2の透光性基板21Dとを互いに充填材21Fおよび接着剤21Eで接着した3層構造となっている。
2π・(ne−ns)・d1/λ2 ……(5)
で与えられる位相差を発生し、回折格子として作用する。
図4は、本発明の第4実施形態に係る光ヘッド装置に用いる2波長用回折素子の構成を示す模式図である。第4実施形態は前述した第3実施形態の変形例を示す。
2π・(ne−ns)・d2/λ1 ……(6)
で与えられる位相差を発生し、回折格子として作用する。
図5は、本発明の第5実施形態に係る光ヘッド装置に用いる2波長用回折素子の構成を示す模式図である。第5実施形態の2波長用回折素子2Aは、前述した第1から第4実施形態の2波長用回折素子1または2に、波長λ1と波長λ2の入射光のうちで一方の波長のみを偏向する偏向機能層が付加された形態である。
2π・(ne−ns)・d={(N−1)/N}・λ2 ……(7)
で規定される格子深さdとして構成することで、1次回折光の効率が60%以上となる位相差が発生する回折格子、すなわち偏向機能層が得られる。鋸波状のブレーズ格子の場合はNが無限大の場合に相当する。
次に、第6実施形態として、上述した第1〜第5実施形態に係る光ヘッド装置に用いる2波長用回折素子を搭載した光ヘッド装置について説明する。図6は第6実施形態に係る光ヘッド装置を示す概略構成図である。
例1は図1に示した第1実施形態の具体例である。第1の透光性基板11Aを屈折率n1がn1=1.5の均一屈折率材料で構成し、凹凸形状に加工して空気と界面をなす回折格子11Bを形成する。そして、この凹凸部分の格子深さd1を、(n1−1)・d1がλ1となるよう、すなわちd1=1.3μmとする。このような構成とすると、DVD系の光ディスクに使用する波長λ1=650nmの入射光では、生じる位相差が2πとなり、一方、CD系の光ディスクに使用する波長λ2=790nmの入射光では、生じる位相差が2πにならない。これにより、図1(B)に示すように、波長λ2の光に対しては回折格子として作用し、図1(A)に示すように、波長λ1の光に対しては回折格子として作用しない波長選択性回折格子が得られる。
例2は図2に示した第2実施形態の具体例である。回折格子11Bが形成された第1の透光性基板11Aに加えて、第2の透光性基板11Dを屈折率n2がn2=1.5の均一屈折率材料で構成し、凹凸形状に加工して空気と界面をなす回折格子11Gを形成する。そして、この凹凸部分の格子深さd2を、(n2−1)・d2がλ2となるよう、すなわちd2=1.58μmとする。この構成により、波長λ1=650nmの入射光のみに対して0次光の透過率がほぼ60%であり、±1次回折光の回折効率がほぼ10%となる波長選択性回折格子が得られる。すなわち、異なる波長λ1、λ2の光に対しそれぞれ回折機能を持った波長選択性の2波長用回折素子を実現できる。
例3は図3に示した第3実施形態の具体例である。第1の透光性基板21Aの一面に、常光屈折率no=1.5、異常光屈折率ne=1.65の複屈折性材料を凹凸形状に加工形成してなる偏光性の回折格子21Bを設ける。そして、凹部には前記複屈折性材料の常光屈折率noとほぼ等しい均一屈折率nsの充填材21Fを充填させ、常光偏光入射光に対しては回折せず、異常光偏光入射光に対しては回折する偏光性の回折格子を構成する。
例4は図4に示した第4実施形態の具体例である。第1の透光性基板21Aに設けた回折格子21Bに加えて、位相板21Cにも複屈折性材料で形成された偏光性の回折格子21Gを設ける。この場合、回折格子21Bと同一の常光屈折率no=1.5と異常光屈折率ne=1.65を有する複屈折性材料を用いるが、この複屈折性材料での常光屈折率方向が、回折格子21Bを形成する複屈折性材料での常光屈折率方向と直交するように形成する。すなわち、DVD系光ディスクで用いる波長λ1の入射偏光に対して、回折格子21Bでは常光屈折率noであるが、回折格子21Gでは異常光屈折率neとなる。一方、CD系光ディスクで用いる波長λ2の入射偏光に対して、偏光性回折格子21Bでは異常光屈折率neであるが、偏光性の回折格子21Gでは常光屈折率noとなる。
例5は上述した例1〜4の2波長用回折素子1、2において位相板の構成を変更した変形例である。
例6は図5に示した第5実施形態の具体例である。第1の透光性基板21Aの一面に、常光屈折率no=1.5、異常光屈折率ne=1.65の複屈折性材料を8段の階段形状に加工形成してなる偏光性の回折格子21Hを設ける。また、第2の透光性基板21Dに同じ複屈折性材料を凹凸矩形形状に加工形成してなる偏光性の回折格子21Gを設ける。ここで、回折格子21Hは常光偏光入射光に対して常光屈折率noとして作用するが、回折格子21Gは異常光屈折率neとして作用するように複屈折性材料の配向軸方向が直交する構成としている。次に、第1の透光性基板21Aと第2の透光性基板21Dを各偏光性の回折格子が形成された側を対向させ、複屈折性材料の常光屈折率no=1.5とほぼ等しい均一屈折率nsの充填材21Fを回折格子の凹部に充填させる。
3 2波長用半導体レーザ
4 ビームスプリッタ
5 コリメータレンズ
6 対物レンズ
7 光ディスク(光記録媒体)
8 光検出器
11A,21A,11D,21D,21K 透光性基板(ガラス基板)
11B,11G 回折格子
11C,21C 位相板
11E,21E 接着剤
21B,21G,21H 偏光性の回折格子
21F,21I 充填材
Claims (3)
- 波長λ1 の光および波長λ2(λ1≠λ2)の光を出射する光源と、前記波長λ 1 の光および前記波長λ 2 の光を偏向するビームスプリッタと、前記波長λ 1 の光および前記波長λ 2 の光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体の情報記録面で反射した信号光を受光する光検出器と、を備え、前記光記録媒体に情報の記録・再生を行う光ヘッド装置であって、
前記波長λ 1 の光および前記波長λ 2 の光の偏波面が互いに平行で共通する光路中に2波長用回折素子を備え、
前記2波長用回折素子は、前記波長λ 1 の光および前記波長λ 2 の光の入射側から位相板と、偏光性の回折格子を有し、
前記位相板は、前記波長λ 1 の光と前記波長λ 2 の光うち、いずれか一方の光に対して2π・(m 1 −1/2)の位相差を発生して(m 1 は自然数)前記第1の直線偏光と直交する第2の直線偏光を出射するとともに、他方の光に対して2π・m 2 の位相差を発生して(m 2 は自然数)前記第1の直線偏光を出射し、
前記偏光性の回折格子は、第1の偏光性の回折格子と、第2の偏光性の回折格子と、を有し、
前記第1の偏光性の回折格子は、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光のうち、いずれか一方を回折させずに透過させるとともに、他方を回折させ、
前記第2の偏光性の回折格子は、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光のうち、前記第1の偏光性の回折格子で回折させる方の直線偏光を回折させずに透過させるとともに、他方を回折させる光ヘッド装置。 - 前記偏光性の回折格子は、階段状またはブレーズ状に形成され複屈折性材料からなる偏向機能層を有し、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光のうち、いずれか一方を回折させずに透過させるとともに、他方を回折させて前記波長λ 1 の光と前記波長λ 2 の光の光軸をそろえる請求項1に記載の光ヘッド装置。
- 前記波長λ 1 は、DVD系の650nm波長帯であり、波長λ 2 は、CD系の790nm波長帯である請求項1または請求項2に記載の光ヘッド装置。
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