JPWO2011148936A1 - ３波長用光源装置、３波長用受光装置および光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

波長が異なる少なくとも３つの光のうち、少なくとも１つの波長の光の偏向方向を変えて他の少なくとも１つの波長の光の光軸と一致させる３波長用光源装置、３波長用受光装置、これらを用いる光ヘッド装置を提供する。発光点の位置がそれぞれ異なる、３波長の光を出射する光源２０と、光軸補正素子３０を備えた３波長用光源装置１０において、光軸補正素子３０は、凸部と、凸部の溝を埋めるように配置された凹部により、断面が凹凸形状を有し、凸部を構成する第１の材料と凹部を構成する第２の材料とは、３波長の光のうち、１つまたは２つの波長の光において屈折率が略一致するとともに、残りの波長の光において屈折率が異なり、光軸補正素子３０は、屈折率が異なる波長の光が入射するとき、偏向させて出射する回折等の光学作用を発生して、他の波長の光の光軸と一致させる。

Description

本発明は、波長が異なる３つの光が入射して進行方向を揃える機能を有する光軸補正素子を備えた３波長用光源装置、３波長用受光装置および、光ストレージを扱う光学系として、ＣＤ、ＤＶＤ、光磁気ディスクなどの光記録媒体および、「Ｂｌｕ−ｒａｙ」（登録商標：以下ＢＤ）などの高密度光記録媒体（以下、「光ディスク」という）に情報の記録および／または再生（以下、「記録・再生」という。）を行う光ヘッド装置等に関する。

ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ等の複数の光ディスクに対応した光ヘッド装置では、異なる規格の光ディスク毎に、波長の異なる光を出射する半導体レーザ素子等の光源が用いられる。そして、開口数ＮＡの異なる対物レンズにより光ディスクの情報記録面に光源からの出射光が集光され、その反射光を例えば、ビームスプリッタにより分岐して光検出器にて受光することで、電気信号に変換して情報の記録・再生を行う。このとき、光源として、例えば、ＢＤを記録・再生するために青紫色の波長帯の光を出射するレーザ素子と、ＤＶＤを記録・再生するために赤色の波長帯の光を出射するレーザ素子および、ＣＤを記録・再生するために赤外の波長帯の光を出射するレーザ素子が、それぞれ個別に配置される構成が考えられる。

ここで、光ヘッド装置を、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの光ディスク毎、独立した光学系に基づいて空間配置した部品を用いて構成する場合、光ヘッド装置が大型化し、重量が増加するとともに、光学部品の部品点数が増えるという問題がある。また、光源として、ＢＤ用の青紫色の波長帯の光を出射するレーザ素子と、ＤＶＤ用の赤色の波長帯の光およびＣＤ用の赤外の波長帯の光を出射するレーザ素子とが、個別に配置される光ヘッド装置の構成であっても、同様の理由により、とくに、薄型のノートパソコン等に、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤを記録・再生できる光ヘッド装置を搭載する場合、求められる小型化、軽量化が実現できないという問題がある。そこで、光ヘッド装置にこれら３種類の波長帯（以下、「３波長」という。）の光を出射する光源として、例えば、１つのＣＡＮタイプのパッケージ内に３波長の光を出射する半導体が集積されて構成される、ハイブリッド型またはモノリシック型のレーザ素子を利用し、小型化、軽量化を実現することが検討されている。

ところが、上述のように１つのＣＡＮパッケージ内に複数の波長帯の光を出射する構成のレーザ素子を用いる場合、各波長帯の光の発光点が空間的に離れてしまう。そのため、複数の波長帯の光が共通する光路を有する光学系において、複数の波長帯の光の光軸が一致しない。そして、このような光学系における光軸と、一方の波長帯の光の光軸と、を合わせると、他方の波長帯の光の光軸とは一致せず、そのために収差が発生してしまう。このように光学系において収差が発生すると、例えば、光ヘッド装置の場合、光ディスクで反射した光を、光検出器によって高い精度で信号検出ができず、安定した記録・再生ができないという問題がある。

このため、光源から発射された２つの異なる波長の光のうち、一方の光は直進透過させるとともに、他方の光を偏向させ光学系の光軸を一致させる例として、複屈折媒体からなる２波長用偏向光学素子を用いる、２波長光源装置が報告されている（特許文献１）。

また、発光点が異なる複数の波長帯の光について、光学系の光軸を一致させるために、入射するＣＤ用／ＤＶＤ用／ＢＤ用の３つの異なる波長の光のうち、例えば、ＣＤ用のレーザ光の光軸のみを回折させて、ＤＶＤ用のレーザ光の光軸に整合させる回折格子を用いる光ヘッド装置が報告されている（特許文献２）。

日本国特開２００１−２０９９６３号公報 日本国特開２００６−０９９９４１号公報

ところが、特許文献１の２波長光源装置に用いられる２波長用偏向光学素子は、複屈折媒体を用いており、入射する２つの波長の光の偏光状態を、互いに直交する直線偏光の光として設定しなければならないという制限がある。そのため、例えば、２波長用偏向光学素子に無偏光の光が入射させることはできず、また、互いに直交する直線偏光の光を入射させる場合でも直線偏光の偏光方向と、２波長用偏向光学素子の光学軸と、を精度よく整合させなければならないなど、設計自由度が低いという問題があった。

また、特許文献２の光ヘッド装置に用いられる第１／第２の回折格子は、複屈折媒体ではなく、例えば、ガラスなどの等方性材料に格子パターンを形成しているので、入射する複数の波長の光の偏光状態についてはとくに制限がない。そして、入射するＣＤ用／ＤＶＤ用／ＢＤ用の３つの異なる波長の光のうち、ＣＤ用のレーザ光の光軸のみを回折させる場合、格子のステップの高さが、ＢＤ用の波長およびＤＶＤ用の波長の略整数倍、そしてＣＤ用の波長の非整数倍となるように設定し、ＣＤ用の波長の光のみを回折している。しかし、ステップの高さを調整する場合、出射する光の波長が所望の波長に対してずれてしまうと、回折効率が変化しやすくなり、安定した光利用効率を得ることができない、という問題があった。とくに、半導体レーザは、使用する温度によって、出射する波長が変化するので、使用環境によって光利用効率が変化するため、光ディスクの安定した記録・再生が実現できないという問題もあった。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、とくに３波長の光が入射するとき、特定の１つまたは２つの波長の光に対して偏向させることにより、光学系において少なくとも２つの波長の光の光軸を一致（「光軸補正」ともいう。）させる。そして、入射する光の偏光状態に依存せず、また、光利用効率の波長依存性が小さく、さらに、高い精度で所定の波長の光の光軸補正ができる、３波長用光源装置または３波長用受光装置、そしてこれらの装置のいずれかまたは両方を用いた光ヘッド装置を提供することにある。

本発明は、互いに異なる帯域を有する３波長の光である、波長λ_１の光、波長λ_２の光、波長λ_３の光（λ_１＜λ_２＜λ_３）を、それぞれ異なる発光点から出射する光源と、入射する前記３波長の光のうち、１つまたは２つの波長の光の進行方向を選択的に変えて出射する光軸補正素子と、有する３波長用光源装置であって、前記光軸補正素子は、第１の材料からなる凸部と第２の材料からなる凹部との組み合わせにより、断面が凹凸形状を有する凹凸部を有し、前記第１の材料の屈折率および前記第２の材料の屈折率は、前記３波長の光のうち、１つまたは２つの波長の光に対して、略一致するとともに、残りの波長の光に対して、異なり、前記３波長の光のうち、１つの波長の光が、残りの波長の少なくとも１つの光の光軸と一致して出射する３波長用光源装置を提供する。

また、前記凹凸部の断面形状は、周期的なピッチとなる回折格子の形状を有するかまたは、前記回折格子形状に、前記３波長の光のうち偏向させる波長の光に対して収差を低減する光路差の分布を付加した形状を有する上記の３波長用光源装置を提供する。

また、前記光軸補正素子は、第１の光軸補正板と第２の光軸補正板を有し、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板はそれぞれ、前記凹凸部を有する上記の３波長用光源装置を提供する。

また、前記光軸補正素子の位置を、光軸方向または前記光軸方向と直交する平面方向に可変する位置調整部を備える上記の３波長用光源装置を提供する。

また、前記光軸補正素子は、第１の光軸補正板と第２の光軸補正板を有し、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板はそれぞれ、前記凹凸部を有し、前記３波長の光のうち光の進行方向を変える波長の光に対する、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板が発生する光路差の分布関数をΦ_ａ（ｘ，ｙ）、Φ_ｂ（ｘ，ｙ）とするとき、Φ_ａ（ｘ，ｙ）＝−Φ_ｂ（ｘ，ｙ）である基準位置を有し、光軸と直交する平面方向に、前記光軸からのベクトル量をｒ、前記基準位置からのずれを示すベクトル量をΔｒとするとき、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板は、前記Φ_ａ（ｘ，ｙ）と前記Φ_ｂ（ｘ，ｙ）との差分を表す関数Φ_ａ（ｒ）−Φ_ｂ（ｒ＋Δｒ）が、
Φ_ａ（ｒ）−Φ_ｂ（ｒ＋Δｒ）＝α・ｘ（±｜Δｒ｜）＋β＋Ａ・ｘ＋Ｗ（ｘ，ｙ）、
Ｗ（ｘ，ｙ）＝ａ_０＋ａ_１（ｘ／ｒ_０）＋ａ_２（ｙ／ｒ_０）＋ａ_３（ｘ／ｒ_０）^２
＋ａ_４（ｘ／ｒ_０）・（ｙ／ｒ_０）＋ａ_５（ｙ／ｒ_０）^２＋・・・
（但し、α、β、Ａ、ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５は定数、ｒ_０は開口サイズの規格化定数）の関係を満たす前記凹凸部の形状を有する上記の３波長用光源装置を提供する。

また、前記光軸補正素子の位置を、光軸方向と直交する平面方向に可変する位置調整部を備える上記の３波長用光源装置を提供する。

また、前記波長λ_１の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが略一致するとともに、前記波長λ_２の光および前記波長λ_３の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが異なる上記の３波長用光源装置を提供する。

また、前記波長λ_１の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが異なるとともに、前記波長λ_２の光および前記波長λ_３の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが略一致する上記の３波長用光源装置を提供する。

また、前記第１の材料と前記第２の材料の一方または両方が、無機材料を含有する上記の３波長用光源装置を提供する。

また、前記波長λ_１は３９５〜４２５ｎｍの範囲の４０５ｎｍ波長帯、前記波長λ_２は６４０〜６８０ｎｍの範囲の６６０ｎｍ波長帯、前記波長λ_３は、７６５〜８０５ｎｍの範囲の７８５ｎｍ波長帯である上記の３波長用光源装置を提供する。

また、互いに異なる帯域を有する３波長の光である、波長λ_１の光、波長λ_２の光、波長λ_３の光（λ_１＜λ_２＜λ_３）のうち、１つまたは２つの波長の光の進行方向を選択的に変えて出射する光軸補正素子と、前記３波長の光を受光する光検出器と、を有する３波長用受光装置であって、前記光軸補正素子は、第１の材料からなる凸部と第２の材料からなる凹部との組み合わせにより、断面が凹凸形状を有する凹凸部を有し、前記第１の材料の屈折率および前記第２の材料の屈折率は、前記３波長の光のうち、１つまたは２つの波長の光に対して、略一致するとともに、残りの波長の光に対して、異なり、前記３波長の光のうち、１の波長の光が、残りの波長の光の少なくとも１つの光と一致して前記光検出器に到達する３波長用受光装置を提供する。

また、前記凹凸部の断面形状は、周期的なピッチとなる回折格子の形状を有するかまたは、前記回折格子形状に、前記３波長の光のうち偏向させる波長の光に対して収差を低減する光路差の分布を付加した形状を有する上記の３波長用受光装置を提供する。

また、前記光軸補正素子は、第１の光軸補正板と第２の光軸補正板を有し、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板はそれぞれ、前記凹凸部を有する上記の３波長用受光装置を提供する。

また、前記光軸補正素子の位置を、光軸方向または前記光軸方向と直交する平面方向に可変する位置調整部を備える上記の３波長用受光装置を提供する。

また、前記光軸補正素子は、第１の光軸補正板と第２の光軸補正板を有し、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板はそれぞれ、前記凹凸部を有し、前記３波長の光のうち光の進行方向を変える波長の光に対する、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板が発生する光路差の分布関数をΦ_ａ（ｘ，ｙ）、Φ_ｂ（ｘ，ｙ）とするとき、Φ_ａ（ｘ，ｙ）＝−Φ_ｂ（ｘ，ｙ）である基準位置を有し、光軸と直交する平面方向に、前記光軸からのベクトル量をｒ、前記基準位置からのずれを示すベクトル量をΔｒとするとき、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板は、前記Φ_ａ（ｘ，ｙ）と前記Φ_ｂ（ｘ，ｙ）との差分を表す関数Φ_ａ（ｒ）−Φ_ｂ（ｒ＋Δｒ）が、
Φ_ａ（ｒ）−Φ_ｂ（ｒ＋Δｒ）＝α・ｘ（±｜Δｒ｜）＋β＋Ａ・ｘ＋Ｗ（ｘ，ｙ）、
Ｗ（ｘ，ｙ）＝ａ_０＋ａ_１（ｘ／ｒ_０）＋ａ_２（ｙ／ｒ_０）＋ａ_３（ｘ／ｒ_０）^２
＋ａ_４（ｘ／ｒ_０）・（ｙ／ｒ_０）＋ａ_５（ｙ／ｒ_０）^２＋・・・
（但し、α、β、Ａ、ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５は定数、ｒ_０は開口サイズの規格化定数）の関係を満たす前記凹凸部の形状を有する上記の３波長用受光装置を提供する。

また、前記光軸補正素子の位置を、光軸方向と直交する平面方向に可変する位置調整部を備える上記の３波長用受光装置を提供する。

前記波長λ_１の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが略一致するとともに、前記波長λ_２の光および前記波長λ_３の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが異なる上記の３波長用受光装置を提供する。

また、前記波長λ_１の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが異なるとともに、前記波長λ_２の光および前記波長λ_３の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが略一致する上記の３波長用受光装置を提供する。

また、前記第１の材料と前記第２の材料の一方または両方が、無機材料を含有する上記の３波長用受光装置を提供する。

また、前記波長λ_１は３９５〜４２５ｎｍの範囲の４０５ｎｍ波長帯、前記波長λ_２は６４０〜６８０ｎｍの範囲の６６０ｎｍ波長帯、前記波長λ_３は、７６５〜８０５ｎｍの範囲の７８５ｎｍ波長帯である上記の３波長用受光装置を提供する。

また、光源と、前記光源から出射した光を光ディスクに集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射された光を受光する光検出器と、前記光源から出射した光を前記対物レンズへ導くとともに、前記光ディスクで反射された光を前記光検出器へ導くビームスプリッタと、を備えた光ヘッド装置において、前記光源を含み、前記光源から前記ビームスプリッタ間の光路中に上記の３波長用光源装置が備えられる光ヘッド装置を提供する。

さらに、光源と、前記光源から出射した光を光ディスクに集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射された光を受光する光検出器と、前記光源から出射した光を前記対物レンズへ導くとともに、前記光ディスクで反射された光を前記光検出器へ導くビームスプリッタと、を備えた光ヘッド装置において、前記光検出器を含み、前記ビームスプリッタから前記光検出器間の光路中に上記の３波長用受光装置が備えられる光ヘッド装置を提供する。

本発明によれば、少なくとも３つの異なる波長帯である波長λ_１、波長λ_２および波長λ_３を用いる所定の光学系において、１つまたは２つの波長の光を偏向させて所定の光学系の光軸と一致させる、３波長用光源装置、３波長用受光装置を提供することができる。また、本発明の３波長用光源装置および／または３波長用受光装置を用いて、３波長の光に対して小型化、軽量化を実現するとともに、各波長の光に対応する光ディスクの安定した記録・再生が実現できる光ヘッド装置を提供することができる。

３波長用光源装置の概念的模式図（第１の実施形態）。 （ａ）３波長用光源装置の波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第１の実施形態）。（ｂ）３波長用光源装置の波長λ_２の光および波長λ_３の光に対する光学作用を示す模式図（第１の実施形態）。 光軸補正素子の断面模式図。 第１の材料の屈折率の波長分散特性および第２の材料の屈折率の波長分散特性の例を示すグラフ。 （ａ）ガラス材料について、Ｃ線における屈折率に対するｈ線における屈折率の関係を示すグラフ。（ｂ）ガラス材料について、ｄ線における屈折率に対するアッベ数の関係を示すグラフ。 （ａ）所定の光路差のプロファイル例。（ｂ）所定の光路差に対する波長λ_１の余剰のプロファイル例。（ｃ）凹凸部の凹凸形状のプロファイル例。（ｄ）凹凸部の凹凸形状の階段近似プロファイル例。 ３波長用光源装置の概念的模式図（第２の実施形態）。 （ａ）設計中心の発光点を有する３波長用光源装置の、波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第２の実施形態）。（ｂ）設計中心からずれた発光点を有する３波長用光源装置の、波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第２の実施形態）。 （ａ）３波長用光源装置の構成および波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第３の実施形態）。（ｂ）３波長用光源装置の構成および、波長λ_２の光および波長λ_３の光に対する光学作用を示す模式図（第３の実施形態）。 ３波長用光源装置の構成および波長λ_１の光に対する他の光学作用を示す模式図（第３の実施形態）。 （ａ）設計中心の発光点を有する３波長用光源装置の、波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第４の実施形態）。（ｂ）設計中心からずれた発光点を有する３波長用光源装置の、波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第４の実施形態）。 （ａ）３波長用光源装置の構成および波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第５の実施形態）。（ｂ）３波長用光源装置の構成および、波長λ_２の光および波長λ_３の光に対する光学作用を示す模式図（第５の実施形態）。 （ａ）設計中心の発光点を有する３波長用光源装置の、波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第５の実施形態）。（ｂ）設計中心からずれた発光点を有する３波長用光源装置の、波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第５の実施形態）。 （ａ）３波長用光源装置の構成および波長λ_１の光に対する光学作用を示す模式図（第６の実施形態）。（ｂ）３波長用光源装置の構成および、波長λ_２の光および波長λ_３の光に対する光学作用を示す模式図（第６の実施形態）。 光軸補正素子の断面模式図。 第１の材料の屈折率の波長分散特性および第２の材料の屈折率の波長分散特性の例を示すグラフ。 （ａ）３波長用受光装置の基本構成および、波長λ_１の光、波長λ_２の光および波長λ_３の光に対する光学作用を示す模式図。（ｂ）位置調整部を含む３波長用受光装置の構成および、波長λ_１の光、波長λ_２の光および波長λ_３の光に対する光学作用を示す模式図。 （ａ）３波長用受光装置の他の構成および、波長λ_１の光、波長λ_２の光および波長λ_３の光に対する光学作用を示す模式図。（ｂ）位置調整部を含む３波長用受光装置の他の構成および、波長λ_１の光、波長λ_２の光および波長λ_３の光に対する光学作用を示す模式図。 （ａ）３波長用光源装置を含む光ヘッド装置の模式図。（ｂ）３波長用受光装置を含む光ヘッド装置の模式図。 実施例１の３波長用光源装置における光軸補正素子の、回折効率の波長依存性を示すグラフ。 （ａ）実施例４の３波長用光源装置における光軸補正素子の、入射強度および出射強度のプロファイル例。（ｂ）実施例４の３波長用光源装置における光軸補正素子の、凸部高さおよび１次回折効率のプロファイル例。 実施例４の３波長用光源装置における光軸補正素子の、回折効率の波長依存性を示すグラフ。 （ａ）実施例５の３波長用光源装置における光軸補正素子の、入射強度および出射強度のプロファイル例。（ｂ）実施例５の３波長用光源装置における光軸補正素子の、１次回折効率のプロファイル例。 （ａ）実施例５における光軸補正素子の、格子ピッチと位相差の関係（η_１＝９５％）。（ｂ）実施例５における光軸補正素子の、格子ピッチと位相差の関係（η_１＝８９％）。（ｃ）実施例５における光軸補正素子の、格子ピッチと位相差の関係（η_１＝８５％）。 実施例１３の３波長用光源装置における光軸補正素子の、回折効率の波長依存性を示すグラフ。 比較例１の光軸補正素子において、回折効率の波長依存性を示すグラフ。 比較例２の光軸補正素子において、回折効率の波長依存性を示すグラフ。

（３波長用光源装置の第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る３波長用光源装置の概念的模式図である。３波長用光源装置１０は、光源２０と、光源２０から発射する光の進行方向に備えられた光軸補正素子３０を含む構成を有する。光源２０は、波長λ_１の光、波長λ_２の光および、波長λ_３（λ_１＜λ_２＜λ_３）の光を出射する集積された半導体レーザ素子などから構成され、例えば、ＣＡＮパッケージ内に一体化されている。また、光軸補正素子３０は、屈折率が互いに異なる２つの材料が組み合わされており、これらの材料の境界線が凹凸をなす構造を有する。そして、後述するように、この凹凸によって、光軸補正素子３０に入射する３波長の光うち、いずれか１つまたは２つの光を偏向させて、３波長の光のうち少なくとも２つの波長の光の光軸を一致させるように設定されている。なお、「偏向」は、「回折」の現象も含む意味で用いる。

波長λ_１、波長λ_２および波長λ_３の組み合わせとしては、光ヘッド装置に適用させる場合、例えば、波長λ_１としてＢＤ用の４０５ｎｍ波長帯（３９５〜４２０ｎｍ）、波長λ_２としてＤＶＤ用の６６０ｎｍ波長帯（６４０〜６８０ｎｍ）、そして、波長λ_３としてＣＤ用の７８５ｎｍ波長帯（７６５〜８０５ｎｍ）の組み合わせが考えられる。また、これらの波長の組み合わせはこれに限らない。例えば、３色のレーザ光を用いた投射型表示装置（プロジェクタ）用として用いられるＢｌｕｅ（４２０〜４８０ｎｍ）となる４５０ｎｍ波長帯、Ｇｒｅｅｎ（５２０〜５６０ｎｍ）となる５３３ｎｍ波長帯およびＲｅｄ（６１０〜６７０ｎｍ）となる６４５ｎｍ波長帯をそれぞれ、これら波長λ_１、波長λ_２および波長λ_３として設計するものであってもよい。さらに、他の波長帯の組合せであってもよい。

次に、３波長用光源装置１０の光学作用について説明する。図２（ａ）は、３波長の光のうち１つの波長の光に対する３波長用光源装置１０の光学作用について示す模式図であり、図２（ｂ）は、残り２つの波長の光に対する３波長用光源装置１０の光学作用について示す模式図である。なお、図２（ａ）、図２（ｂ）において、光源２０は、パッケージ部分を表示していない。ここで、３波長の光を出射する光源２０は、１波長光源２５と、２波長光源２６とが、一定の間隔で並べられて不図示のパッケージに収納されているものとする。また、１波長光源２５は、波長λ_１の光を第１の発光点２１から出射し、２波長光源２６は、波長λ_２の光を第２の発光点２２から出射するとともに、波長λ_３の光を第３の発光点２３から出射する。そして、所定の光学系の光軸を光軸４４とすると、光軸４４は、第２の発光点２２上にあり、また、第１の発光点２１と第２の発光点２２との間は、距離ｄの間隔があるものとする。

ここで、第１の発光点２１および第３の発光点２３は、光軸４４からずれており、このうち、第１の発光点２１から出射する波長λ_１の光が、所定の光学系において、光軸補正素子３０によって光軸４４と同一の光軸となるように設定する。なお、実際の光は進行方向と直交する平面において有限の面積を有するが、図２（ａ）、図２（ｂ）では、３波長用光源装置１０の光学系において、各発光点から出射した代表的な光線についてのみ実線で示しており、以降の実施形態においても、そのように示す。光軸補正素子３０は、図２（ａ）に示すように、波長λ_１の光４１に対してＸ軸方向に角度θだけ傾けて偏向させる光軸補正を行い、光軸４４と一致させ、一方で、図２（ｂ）に示すように波長λ_２の光４２および波長λ_３の光４３に対して光軸補正の作用は発生しない。つまり、特定の波長の光について波長選択的に光軸補正を行う機能を有する。このように例えば、１波長光源２５と、２波長光源２６とが独立して配置される場合、配置状態のばらつき等によって、とくに光軸のずれが生じやすい波長λ_１の光４１に対して光軸補正を行うことができる。

次に、光軸補正素子３０の具体的な構成について説明する。図３は、光軸補正素子３０の断面模式図を示す例である。光軸補正素子３０は、第１の材料からなる凸部３１と、第２の材料からなる凹部３２によって、断面形状が凹凸となるように組み合わされた凹凸部３３を有する。なお、凹凸部３３における凹凸（形状）とは、光軸補正素子３０の断面において、第１の材料と第２の材料との境界線によってできる凹凸、という意味であり、以降の実施形態においても同様の意味で用いる。この凹凸部３３は、例えば、図３に示すように断面が周期的なピッチを有する回折格子とすることができるが、後述するように周期的ではない凹凸の形状を有してもよい。凹部３２は、凸部３１の溝を埋めるように備えられていてもよく、図３のように、凸部３１を覆うように備えられていてもよい。また、ここでは凹凸部３３を挟持する透明基板３４ａおよび透明基板３４ｂが備わって光軸補正素子３０を構成するが、一方の透明基板が備わらない構成でもよい。また、透明基板３４ａ、３４ｂとしては、入射する光に対して透明であれば、樹脂板、樹脂フィルムなど種々の材料を用いることができるが、ガラスや石英ガラスなどの光学的等方性材料を用いると、透過光に複屈折性の影響を与えないため好ましい。

凸部３１を構成する第１の材料と凹部３２を構成する第２の材料は、それぞれ均質で光学的に等方性な材料からなる。そのため、屈折率は入射する光の偏光状態には依存しない。そして、第１の材料と第２の材料と、の組み合わせとしては、以下に説明する屈折率の波長分散特性を有する。図４は、横軸に波長λ、縦軸に波長λの光に対する屈折率ｎ（λ）を示し、第１の材料における屈折率の波長分散特性ｎ_１（λ）を実線で、第２の材料における屈折率の波長分散特性ｎ_２（λ）を破線で示した例である。

図４では、光軸補正素子３０に入射する３波長の光について、波長λ_１の光に対する各材料の屈折率、ｎ_１（λ_１）とｎ_２（λ_１）とが異なり、波長λ_２の光に対する各材料の屈折率、ｎ_１（λ_２）とｎ_２（λ_２）とが略一致し、さらに、波長λ_３の光に対する各材料の屈折率、ｎ_１（λ_３）とｎ_２（λ_３）とが略一致する特性を示したものである。なお、この場合、略一致とは、｜ｎ_１（λ_１）−ｎ_２（λ_１）｜の値に対する、｜ｎ_１（λ_２）−ｎ_２（λ_２）｜の値、｜ｎ_１（λ_３）−ｎ_２（λ_３）｜の値が、４０％以下であり、この割合が、３０％以下であれば好ましく、２０％以下であればより好ましい。例えば、３波長用光源装置１０を後述する光ヘッド装置に組み込み、さらに、λ_１＝４０５ｎｍ、λ_２＝６６０ｎｍ、λ_３＝７８５ｎｍとする場合を考える。そして、凹凸部３３の断面の凹凸形状がブレーズ形状であるとき、６６０ｎｍにおいて上記のように４０％以下であれば、６６０ｎｍの光の０次回折効率（直進透過率）η_０（６６０）が８０％以上、３０％以下、２０％以下であれば、η_０（６６０）がそれぞれ、９０％以上、９５％以上となり、６６０ｎｍの光について一定量の高い光量が得られる。

また、図４の屈折率の波長分散特性を示す光軸補正素子３０の凹凸部３３は、波長λ_１の光４１に対して、光路差が発生して伝播方向が変化するのに対し、波長λ_２の光４２および波長λ_３の光４３に対して、光路差は発生しないので、直進透過する。そして、波長λ_１の光４１に対して、凹凸部３３において変化する伝播方向を制御する設計とすることで、この場合、波長λ_１の光４１の光軸を光軸４４に一致させる補正をすることができる。

図４のような屈折率の波長分散特性ｎ_１（λ）を示す第１の材料として、例えば、芳香族系炭化水素を含む樹脂材料や無機微粒子を含有した樹脂を用いることができる。芳香族系炭化水素化合物としては、ビフェニル構造やフェニルシラン構造を有するものを用いることができる。他にも、低アッベ数のゾルゲル材料や無機材料を用いてもよい。無機材料である場合、多層膜構造とすることで屈折率の波長分散特性を調整できるので、多層膜構造としてもよい。屈折率の波長分散特性ｎ_２（λ）を示す第２の材料としては、脂肪族系炭化水素、フッ素系炭化水素、硫黄系炭化水素、ポリシロキサン系の樹脂などを用いることが可能である。また、これらの樹脂に無機微粒子を含むものを用いることも可能である。脂肪族系炭化水素としては、アダマンタン、ジアマンタン、トリシクロデカンなどの材料を選択すると高屈折率、高アッベ数の材料を得ることができるので好ましい。他にも、高アッベ数のゾルゲル材料や無機材料、無機材料による多層膜構造としてもよい。これらの無機微粒子やゾルゲル、無機材料に用いる材料として、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、チタン酸バリウム、シリカ、アルミナなどが挙げられる。また、前述の無機材料を混合した材料を用いてもよい。一般的に無機材料は青色波長帯の光に対して耐光性を有しているので、青色波長帯の光を透過させる場合には第１の材料、第２の材料の少なくとも一つに無機材料を含有するとよい。さらに、第１の材料、第２の材料の少なくとも一つが、無機材料から構成されてもよい。なお、凸部３１を第１の材料、凹部３２を第２の材料とする組み合わせとしたが、凹凸部３３の材料の組み合わせによって屈折率の波長分散特性を得るものであるので、凸部３１に第２の材料、凹部３２に第１の材料とする組み合わせであってもよい。

また、第１の材料、第２の材料が樹脂を含有する材料であって、青色波長帯のように光子エネルギーが高い波長帯の光を透過させる場合、青色波長帯の光における屈折率が高い樹脂材料を用いると、樹脂材料の劣化が起こり得る。したがって、第１の材料、第２の材料として樹脂を含有する材料を用いる場合、この材料のｄ線（５８７．５６ｎｍ）における屈折率ｎｄとアッベ数ｖｄとして、
第１の材料： １．５＜ｎｄ＜１．７０、 １０＜ｖｄ＜３５、
第２の材料： １．５＜ｎｄ＜１．７０、 ３５＜ｖｄ＜６０、
となる範囲の値を選択するのが好ましい。

次に、第１の材料、第２の材料が無機材料を含有する材料の場合について考える。図５（ａ）は、無機材料についてＣ線（６５６ｎｍ）における屈折率ｎＣに対するｈ線（４０５ｎｍ）における屈折率ｎｈの関係を表したグラフの例であり、具体的には、ＨＯＹＡ社のガラスのカタログ（http://www.hoya-opticalworld.com/japanese/datadownload/index.html 変更日：２０１０年４月２１日）より抜粋したデータをプロットしたグラフである。図５（ａ）に示されるように、無機材料のＣ線における屈折率ｎＣが高くなるほどｈ線における屈折率ｎｈのばらつきが大きくなることがわかる。この例に基づき、全般的に、第１の材料と第２の材料の両方が無機材料を含有する場合、屈折率ｎＣが高い材料を選択すると、屈折率ｎｈの取り得る選択範囲が広がるという点で好ましい。

このように、第１の材料、第２の材料が無機材料を含有する材料の場合、ｄ線における屈折率ｎｄとアッベ数ｖｄとしては、
第１の材料： ｎｄ＞１．７０、
ｖｄ≦５５４．９２８／（ｎｄ）^４
−１３２．８３１／（ｎｄ）^２+２０．６０８、
第２の材料： ｎｄ＞１．７０、
ｖｄ＞５５４．９２８／（ｎｄ）^４
−１３２．８３１／（ｎｄ）^２+２０．６０８、
となる範囲の値を選択するのが好ましい。

また、図５（ｂ）は、ＨＯＹＡ社のガラスのカタログのデータ（http://www.hoya-opticalworld.com/japanese/datadownload/index.html 変更日：２０１０年４月２１日）より抜粋したデータを用いて、ｄ線における屈折率ｎｄに対するアッベ数ｖｄの関係を表したグラフの例である。また、図５（ｂ）中に、
Ｖｄ＝５６．９５８１×（ｎｄ）^２−２８０．５８８×（ｎｄ）＋３５６．３４９、
となる曲線を実線で示している。例えば、このような曲線を境界として屈折率、アッベ数が区分される２つの材料を、それぞれ、第１の材料と第２の材料として使用することで、回折するべき波長の光について、これらの材料の間で高い屈折率差が得られる。

次に、凹凸部３３の凹凸形状について説明する。本実施形態に係る３波長用光源装置１０に用いる光軸補正素子３０は、凹凸部３３が、断面が周期的な凹凸となる回折格子を有する。とくに、波長λ_１の光に対して、例えば、高い１次回折効率で回折光を発生するブレーズ形状または、ブレーズ形状を階段状に近似した、擬似ブレーズ形状を有することが好ましい。

ここで、回折格子の周期を表す格子ピッチをＰ、波長をλ、回折次数をｍとするとき、回折格子による回折角度θ´は、ｓｉｎθ´＝ｍλ／Ｐ、の関係を満たす。したがって、図２（ａ）に示す、所望の光軸補正角度θに対して、回折次数を決定して、光軸補正素子３０が、ｓｉｎθ＝ｍλ／Ｐを満たすように格子ピッチＰを設定するとよい。

また、例えば、図３の凸部３１に示すように、擬似ブレーズ形状は、フォトリソグラフィーとエッチングを繰り返すことにより形成することができる。また、これに限らず、ブレーズ形状や他の任意の凹凸形状も含め、切削や研削加工、金型を用いたプレス、モールドを用いたインプリント法などでも形成できる。また、凹部３２は、例えば、凸部３１の加工後に、例えば、樹脂やゾルゲル材料を塗布することによって形成できる。さらに、これに限らず、凹部３２として無機材料を用いる場合、ＣＶＤ法、バイアススパッタ法をはじめとするスパッタ法、真空蒸着法などを用いることができる。

次に、特定の波長の光を偏向させる場合の、凹凸部３３の凹凸（格子）形状の決定方法について説明する。光軸補正素子３０に入射する特定の波長の光について進行方向を変えて出射する場合、波面の変化が生じるものとして考えることもできる。そして、図３に示すように、光軸補正素子３０の透明基板面をＸ−Ｙ平面とし、光軸４４をＺ軸方向とし、Ｘ−Ｙ平面における光路差の分布を関数Φ（ｘ，ｙ）で定義する。このとき、以下の方法によって凹凸形状を決定するとよい。なお、（ｘ，ｙ）座標において、（ｘ，ｙ）＝（０，０）は３波長用光源装置１０の光軸４４に相当する。

まず、光軸補正素子３０に特定の波長の光が入射して波面を変えて出射するとき、所望の角度θだけ偏向させて光軸補正が実現できるための、光軸補正素子３０の光路差の分布を与える。図６（ａ）は、その所望の光路差を示す分布図をＸ軸方向について示したプロファイルの例である。ここで、図６（ａ）の光路差分布において、光軸補正の対象となる波長として、例えば、波長λ_１に対する剰余を関数Φ´（ｘ，ｙ）とする。図６（ｂ）はこの剰余の関数Φ´（ｘ，ｙ）を示したプロファイルである。

次に、波長λ_１の光に対する、第１の材料の屈折率と第２の材料の屈折率と、の差（＝屈折率差）をΔｎ（λ_１）とし、凹凸形状の高さの分布をｈ（ｘ，ｙ）と定義すると、
ｈ（ｘ，ｙ）＝Φ´（ｘ，ｙ）／Δｎ（λ_１） ・・・ （１）
で与えることができる。図６（ｃ）は、図６（ｂ）に基づく、高さｈ（ｘ，ｙ）の分布を示すものである。そして、凹凸部３３が図６（ｃ）に示す分布となるように、例えば、凸部３１となる第１の材料を加工して、凹部３２となる第２の材料を、凸部３１の溝に埋めることで実現できる。また、図６（ｄ）は、図６（ｃ）の高さの分布を階段形状にした図を示したものであり、このように近似させた分布であってもよい。なお、例として図６（ｄ）に高さの分布を示すように、必ずしも周期的な凹凸形状に限らず、所望の光軸補正の特性に応じて適宜、凹凸形状の分布を与えるとよい。

また、凹凸部３３の凹凸形状は、例えば、図２（ａ）に示すように、特定の波長の光をＸ軸方向に傾けて偏向させる場合、光路差の分布を、関数Φ（ｘ，ｙ）とすると、
Φ（ｘ，ｙ）＝Ａｘ ・・・ （２）
として与えることができる（Ａは、定数）。この場合、凹凸部３３の凹凸形状は、この特定の波長の余剰分に基づいて与えると、周期的な回折格子の形状となる。また、凹凸部３３は、周期的な回折格子の形状だけに限らない。光軸を補正する特定の波長の光が、光軸補正素子３０に発散光として入射すると、非点収差、コマ収差等の収差が発生するが、これらの収差を低減させるため、凹凸部３３の凹凸形状は、周期的な回折格子に、収差を低減するための光路差の分布を含む形状を付加する形状としてもよい。

つまり、発生する収差に相当する光路差の分布を、関数Ｗ（ｘ，ｙ）で表し、光軸補正によって発生する収差を低減させるため、全体の光路差の分布を関数Φ_Ｗ（ｘ，ｙ）とすると、
Φ_Ｗ（ｘ，ｙ）＝Ａｘ−Ｗ（ｘ，ｙ） ・・・（３ａ）
Ｗ（ｘ，ｙ）＝ａ_０＋ａ_１（ｘ／ｒ_０）＋ａ_２（ｙ／ｒ_０）＋ａ_３（ｘ／ｒ_０）^２
＋ａ_４（ｘ／ｒ_０）・（ｙ／ｒ_０）＋ａ_５（ｙ／ｒ_０）^２＋・・・ （３ｂ）
とするとよい。なお、ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５、・・・は定数であり、ｒ_０は規格化定数であり、収差を求める対象となる開口サイズと同程度の値となる。

また、特定の波長の光についてのみＸ軸方向に傾けて偏向させる場合において、３次の非点収差および３次のコマ収差だけを補正させる場合、上記の式（３ａ）のＷ（ｘ，ｙ）として、
Ｗ（ｘ，ｙ）＝Ｂ｛（ｘ／ｒ_０）^２−（ｙ／ｒ_０）^２｝
＋Ｃ［３｛（ｘ／ｒ_０）^２＋（ｙ／ｒ_０）｝^２−２］・（ｘ／ｒ_０） ・・・（３ｃ）
を与えるとよい（Ｂ、Ｃは、定数）。

このように、収差を低減させる光路差を含ませる場合、関数Φ_Ｗ（ｘ，ｙ）に対応する凹凸部３３の凹凸の高さの分布ｈ_Ｗ（ｘ，ｙ）は、周期的とはならない場合が多い。また、例えば、１波長光源２５から出射する波長λ_１の光の強度に分布を有する場合、凹凸部３３の凹凸の高さ（凸部３１の高さ）を調整することにより、回折効率の分布を変化させることができるので、光軸補正素子３０を出射する光の強度分布を所望の分布に補正することもできる。とくに、光軸補正素子３０を出射する光を他の光学系で集光させる場合、光の強度分布が均一であれば、光の強度（光量）分布に起因するスポット形状の劣化が抑制され、好ましい。

また、光軸補正素子３０を出射する光の強度分布を所望の分布を与える場合、凸部３１の高さを一定値とし、凸部３１の形状に分布を与えてもよい。例えば、図３は、凸部３１が、各段の幅が等しい８段の擬似ブレーズ形状として一様に分布しているが、段数が異なる擬似ブレーズ形状や各段の幅が不均一となる擬似ブレーズ形状を含めることによって、光軸補正素子３０を出射する光の強度分布を所望の分布に補正することもできる。この場合、各段の高さを一定の値とできるので、凸部３１を形成するために、エッチングプロセスを利用する場合に、エッチング処理の回数を大きく増加することなく実現できる。また、擬似ブレーズ形状に限らず、ブレーズ形状でもよい。ブレーズ形状の場合、凸部３１の高さが一定で、勾配が不均一となるブレーズ形状を含めることで、出射する光の強度分布を補正できる。また、光の強度分布を補正するために別途回折素子を設けたり、多層膜のパターニングなどによって透過する光量を調整する方法を用いてもよい。

本実施形態に係る３波長用光源装置１０の光軸補正素子３０の凹凸部３３の構成は、後述する他の実施形態に係る３波長用光源装置および、３波長用受光装置の光軸補正素子３０にも適用できる。また、後述するように、光軸補正素子を、２つの光軸補正板によって構成する場合であっても、各光軸補正板は、光軸補正素子３０の凹凸部３３の種々の構成、つまり、断面が周期的な凹凸を有する回折格子の形状となる構成、または、さらに収差を低減するための光路差の分布を付加する凹凸の形状を有する構成、光の光量分布の補正を付加する構成などを適用することができる。

（３波長用光源装置の第２の実施形態）
図７は、本実施形態に係る３波長用光源装置の概念的模式図である。３波長用光源装置５０は、３波長用光源装置１０に対して、光軸補正素子３０の位置を調整できる位置調整部５５が付加されたものである。本実施形態では、３波長用光源装置１０と同じ構成を有する、光源２０および光軸補正素子３０には、同じ番号を付して、説明の重複を避ける。位置調整部５５は、光軸補正素子３０をＺ軸方向の１次元に移動できる機構を有するが、これに限らず、２次元、回転やチルトも含む３次元に移動できる機構を有してもよい。
３波長用光源装置５０は、位置調整部５５を備えることで、後述するように光源２０に備えられた、１波長光源２５と２波長光源２６との位置に、ばらつきなどがある場合等、有効に所定の波長の光に対する光軸補正を行うことができる。具体的に、位置調整部５５として、光軸補正素子３０をホルダーに固定して、ホルダーごとネジ等によって光軸補正素子３０の位置を調整する機能が付加されていたり、光軸補正素子３０を固定する場所にガイドを備え、ガイドに沿って外部からマイクロメータで光軸補正素子３０を調整する機能が付加されていたりしてもよい。また、位置調整部５５は、光軸補正素子３０の位置を固定した後にネジが取り外せるものであってもよい。また、例えば、１波長光源２５が傾いて配置されており、第１の発光点２１が、第２の発光点２２と第３の発光点２３を結ぶ直線上に無い場合、位置調整部５５が、光軸補正素子３０を傾ける調整をしてもよい。なお、後述する各実施形態に含まれる位置調整部についても同等の機能を有するものとする。

図８（ａ）と図８（ｂ）は、３波長用光源装置５０において、光源２０の１波長光源２５と２波長光源２６と、の位置が互いに異なる場合について模式的に示したものであり、それぞれ、１波長光源２５から出射する波長λ_１の光の代表的な光線を示したものである。まず、図８（ａ）は、図２（ａ）の３波長用光源装置１０と同様に、第１の発光点２１と第２の発光点２２と、の間隔がｄであって、この位置関係が、設計中心となる光学系を示すものとする。また、３波長用光源装置５０の光学系の光軸を、第２の発光点２２上にある光軸５４で示しており、１波長光源２５から出射する波長λ_１の光５１ａをＸ軸方向に角度θだけ傾けて偏向する光軸補正を行い、光軸５４と一致させる。

一方、図８（ｂ）は、第１の発光点２１と第２の発光点２２と、の間隔が、光源２０の配置のばらつきによって設計中心からずれが生じ、ｄ＋Δｘであるときの光学系について示したものである。ここで、図８（ｂ）に示すように、設計中心となる光学系と同様に、波長λ_１の光５１ｂをＸ軸方向に角度θだけ傾けて偏向する光軸補正するために、位置調整部５５によって、Ｚ軸方向にΔｚだけ光軸補正素子３０を移動させるとよい。このとき、Δｚは、
Δｚ＝Δｘ／ｔａｎθ ・・・ （４）
の関係を満足すると、所望の光軸補正が可能となる。また、Δｚとして大きい値を想定する場合、光軸補正素子３０が移動可能な空間を広く与える必要がある。そのため、Δｚとしては１０ｍｍ以下となるように角度θを設定するとよく、１ｍｍ以下であればより好ましい。

また、本実施形態に係る３波長用光源装置５０の光軸補正素子３０は、３波長用光源装置１０と同様に、凹凸部３３の断面の凹凸形状が周期的な回折格子の形状であってもよく、また、収差の補正分を付加した高さの分布ｈ_Ｗ（ｘ，ｙ）を有する凹凸形状を有するものであってもよい。光軸補正素子３０が、収差の補正を考慮する凹凸部の凹凸形状を有する場合、収差は光の径の大きさの関数となるため、位置調整部５５によって設定される位置によって、光路差の分布Ｗ（ｘ，ｙ）の値が異なる。そのため、光軸補正素子３０の可動範囲のうち、最も光の径が大きくなる位置における、収差補正のための光路差の分布Ｗ_ｍ（ｘ，ｙ）を、上記の式（３ｂ）のＷ（ｘ，ｙ）として与えるとよい。このようにすると、光軸補正素子３０のＺ軸方向の移動による光の径の変化に依存する収差変化の量を低減できるので好ましく、例えば、後述する光ヘッド装置に用いる場合、光ディスクの安定した記録・再生を実現することができる。また、光軸補正素子３０は、第１の実施形態で示すように、入射する光の強度分布を補正する種々の構成を用いることもでき、以降の実施形態における光軸補正素子でも同様に用いることができる。

（３波長用光源装置の第３の実施形態）
図９（ａ）、図９（ｂ）および図１０は、本実施形態に係る３波長用光源装置の構成および光学作用を示す模式図である。図９（ａ）および図９（ｂ）の３波長用光源装置６０ａは、光軸補正素子６５が、第１の光軸補正板６５ａと第２の光軸補正板６５ｂと、を有し、これらが３波長の光路中に配置されるところが、３波長用光源装置１０と異なる。図９（ａ）は、３波長の光のうち１つの波長の光に対する３波長用光源装置６０ａの光学作用について示す模式図であり、図９（ｂ）は、残り２つの波長の光に対する３波長用光源装置６０ａの光学作用について示す模式図である。なお、光源２０については、３波長用光源装置１０と同じ番号を付して、説明の重複を避ける。また、３波長用光源装置６０ａの所定の光学系の光軸を光軸６４とすると、光軸６４は、第２の発光点２２上にあり、また、第１の発光点２１と第２の発光点２２との間は、距離ｄの間隔があるものとする。

また、図９（ａ）、図９（ｂ）は、３波長用光源装置６０ａの光学系において、各発光点から出射した代表的な光線についてのみ実線で示す。光軸補正素子６５は、図９（ａ）に示すように、波長λ_１の光６１ａに対して、Ｘ軸方向に角度θだけ傾けて偏向する光軸補正を行い、光軸６４と一致させ、一方で、図９（ｂ）に示すように波長λ_２の光６２および波長λ_３の光６３に対して偏向する作用は発生しない。

ここで、第１の光軸補正板６５ａ、第２の光軸補正板６５ｂは、光軸補正素子３０と同様に、２つの異なる材料によって図示しない凹凸部を形成する。なお、第１の光軸補正板６５ａ、第２の光軸補正板６５ｂは、いずれも、図４に示す屈折率の波長分散特性ｎ_１（λ）、ｎ_２（λ）を有する材料の組み合わせを含む構成とする。そして、第１の光軸補正板６５ａ、第２の光軸補正板６５ｂは、波長λ_１の光に対して回折角度θとなる回折格子形状を有する。また、収差を低減する光路差の分布を含む形状を付加する場合、２つの光軸補正板のうちいずれか一方に付加しても、両方に付加してもよい。このとき、第１の光軸補正板６５ａと第２の光軸補正板６５ｂとの間の距離をｔとすると、ｔ＝ｄ／ｔａｎθを満足するように設定するとよい。なお、ｔは、厳密には、第１の光軸補正板６５ａ、第２の光軸補正板６５ｂにおいて、それぞれの凹凸部間の距離であり、透明基板の厚さは考慮されない。

また、図１０は、本実施形態の別の構成を示す３波長用光源装置６０ｂの構成および光学作用を示す模式図であって、同様にＸ軸方向に角度θだけ傾けて偏向する光軸補正が実現できる。３波長用光源装置６０ｂも、同様に２つの光軸補正板を有する光軸補正素子として光軸補正素子６６を有する。なお、光軸補正素子６６を構成する第１の光軸補正板６６ａおよび第２の光軸補正板６６ｂは、それぞれ、第１の光軸補正板６５ａおよび第２の光軸補正板６５ｂと回折角度が異なる例を示すため、異なる番号を付して表したものである。ここで、第１の発光点２１から第１の光軸補正板６６ａまでの距離をｔ_１とする。また、光軸補正素子６６は、第１の光軸補正板６６ａと第２の光軸補正板６６ｂとがｔ_２の間隔で配置される構成であって、第１の光軸補正板６６ａは、波長λ_１の光６１ｂに対して回折角度θ_１で回折し、第２の光軸補正板６６ｂは、波長λ_１の光６１ｂに対して回折角度θ_２で回折する。そして、ｔ_１とｔ_２は、ｔ_１×ｔａｎθ_１＋ｔ_２×ｔａｎθ_２＝ｄ、の関係を満たすように設定されていると、波長λ_１の光６１ｂの光軸を、光軸６４と一致させることができる。なお、ｔ_１およびｔ_２は、厳密には、第１の光軸補正板６６ａ、第２の光軸補正板６６ｂにおいて、それぞれ、凹凸部を基準とした距離であり、透明基板の厚さは考慮されない。

（３波長用光源装置の第４の実施形態）
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、本実施形態に係る３波長用光源装置の構成および光学作用を示す模式図である。３波長用光源装置７０は、３波長用光源装置６０ａに対して、光軸補正素子６５の位置を調整できる位置調整部７５が付加された構成を有し、第１の光軸補正板６５ａ、第２の光軸補正板６５ｂの構成は同じである。位置調整部７５は、例えば、第２の光軸補正板６５ｂのみを、Ｚ軸方向に可動するものとするが、これに限らず、第１の光軸補正板６５ａのみ、または、第１の光軸補正板６５ａおよび第２の光軸補正板６５ｂの両方を可動する機構を有するものであってもよい。また、図示しないが、３波長用光源装置６０ｂに対して、光軸補正素子６６の位置を調整できる位置調整部７５が付加された構成であってもよい。さらに、位置調整部７５は、第１の光軸補正板６５ａおよび／または第２の光軸補正板６５ｂを、２次元、回転やチルトも含む３次元に移動できる機構を有してもよい。この場合も、３波長用光源装置の第２の実施形態と同様に、位置調整部７５を備えることで、１波長光源２５、２波長光源２６の位置のばらつきなどがある場合に有効に光軸補正を行うことができる。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、３波長用光源装置７０において、光源２０の１波長光源２５と２波長光源２６と、の位置が異なる場合について模式的に示したものであり、１波長光源２５から出射する波長λ_１の光の代表的な光線を示したものである。まず、図１１（ａ）は、第１の発光点２１と第２の発光点２２と、の間隔がｄであって、この位置関係が、設計中心となる光学系を示すものとする。また、３波長用光源装置７０の光学系の光軸を、光軸７４で示しており、１波長光源２５から出射する波長λ_１の光７１ａをＸ軸方向に角度θだけ傾けて偏向する光軸補正を行い、光軸７４と一致させる。そして、光軸７４は、第２の発光点２２上にあり、また、第１の発光点２１と第２の発光点２２との間は、距離ｄの間隔があるものとする。

一方、図１１（ｂ）は、第１の発光点２１と第２の発光点２２と、の間隔が、光源２０のばらつきによって設計中心からずれが生じ、ｄ＋Δｘであるときの光学系について示したものである。ここで、図１１（ｂ）に示すように、設計中心となる光学系と同様に、波長λ_１の光７１ｂをＸ軸方向に角度θだけ傾けて偏向する光軸補正するために、位置調整部７５によって、Ｚ軸方向に平行に、Δｚだけ第２の光軸補正板６５ｂを移動させるとよい。このとき、Δｚは、上記の式（４）の関係を満足すると、所望の光軸補正が可能となる。なお、光軸補正素子６５は、２つの光軸補正板を用いることで、回折角度θを大きくすることができるので、それによって、移動距離Δｚを小さくすることができる。また、Δｚは、３波長用光源装置の第２の実施形態と同様に、１０ｍｍ以下となるように角度θを設定するとよく、１ｍｍ以下であればより好ましい。

（３波長用光源装置の第５の実施形態）
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本実施形態に係る３波長用光源装置の構成および光学作用を示す模式図である。３波長用光源装置８０は、光源２０と、光軸補正素子８５と、光軸補正素子８５の位置を調整できる位置調整部８６を有する。また、光軸補正素子８５は、第１の光軸補正板８５ａと第２の光軸補正板８５ｂと、を有し、これらが３波長の光路中に配置される。位置調整部８６は、例えば、第１の光軸補正板８５ａのみを、Ｘ軸方向に可動するものとするが、これに限らず、第２の光軸補正板８５ｂのみ、または、第１の光軸補正板８５ａおよび第２の光軸補正板８５ｂの両方を可動する機構を有するものであってもよい。さらに、位置調整部８６は、第１の光軸補正板８５ａおよび／または第２の光軸補正板８５ｂを、２次元、回転やチルトも含む３次元に移動できる機構を有してもよい。この場合も、位置調整部８６を備えることで、１波長光源２５と、２波長光源２６との位置に、ばらつきなどがある場合、有効に光軸補正を行うことができる。

図１２（ａ）は、３波長の光のうち波長λ_１の光に対する３波長用光源装置８０の光学作用について示す模式図であり、図１２（ｂ）は、波長λ_２の光および波長λ_３の光に対する３波長用光源装置８０の光学作用について示す模式図である。図１２（ａ）に示すように、波長λ_１の光８１ａに対してＸ軸方向に角度θだけ傾けて偏向することで、光軸補正を行い、光軸８４と一致させ、一方で、図１２（ｂ）に示すように波長λ_２の光８２および波長λ_３の光８３に対して偏向する作用は発生しない。

第１の光軸補正板８５ａと第２の光軸補正板８５ｂは、いずれも波長λ_１の光に対してのみ、光路差を与える分布となる凹凸形状をなす図示しない凹凸部を有する。具体的に、図１２（ａ）のように、第１の光軸補正板８５ａと第２の光軸補正板８５ｂは、設計中心となる基準位置において、入射する波長λ_１の光がこの場合、Ｘ軸方向に角度θだけ傾けて偏向するように光路差の分布を有する組み合わせとなる。

ここで、第１の光軸補正板８５ａの光路差の分布を表す関数をΦ_ａ（ｘ，ｙ）、第２の光軸補正板８５ａの光路差の分布を表す関数をΦ_ｂ（ｘ，ｙ）とし、これらの関数の差分を表す関数をＦ（Δｒ）とするとき、
Ｆ（Δｒ）＝Φ_ａ（ｒ）−Φ_ｂ（ｒ＋Δｒ）
＝α・ｘ（±｜Δｒ｜）＋β＋Ａ・ｘ＋Ｗ（ｘ，ｙ） ・・・ （５）
を満足するようにΦ_ａ（ｘ，ｙ）およびΦ_ｂ（ｘ，ｙ）を決定する。なお、ここで、ｒはＸ−Ｙ平面において、第１の光軸補正板８５ａおよび第２の光軸補正板８５ｂの基準位置を示すベクトル量であって、Δｒは基準位置からのずれを示すベクトル量、そしてα、β、Ａは、定数である。また、Ｗ（ｘ，ｙ）は、収差を低減する光路差の分布関数であり、上記の式（３ｂ）または式（３ｃ）を適用することができる。なお、（ｘ，ｙ）座標において、（ｘ，ｙ）＝（０，０）は３波長用光源装置８０の光軸８４に相当する。

上記の式（５）を満たすための、第１の光軸補正板８５ａおよび第２の光軸補正板８５ｂの光路差の分布関数として、例えば、
Φ_ａ（ｘ，ｙ）＝ｂ_１ｘ^２ ・・・ （６ａ）
Φ_ｂ（ｘ，ｙ）＝−Φ_ａ（ｘ，ｙ） ・・・ （６ｂ）
とする組み合わせが考えられる（ｂ_１は、定数）。なお、ここではＡ＝０、Ｗ（ｘ，ｙ）＝０として考えるが、チルト成分に関するＡ、収差の分布に関するＷ（ｘ，ｙ）が有限の値を示すものであってもよい。

上記の式（６ａ）および式（６ｂ）を満たす場合、例えば、第２の光軸補正板８５ｂをＸ軸方向に平行にΔｘ_ａだけ移動させると、
Ｆ（Δｒ）＝ｂ_１ｘ^２−ｂ_１（ｘ−Δｘ_ａ）^２
＝２ｂ_１Δｘ_ａｘ−ｂ_１Δｘ_ａ ^２ ・・・ （７ａ）
となる。

ここで、上記の式（７ａ）の右辺の第２項は、実質的に光学系には影響を与えないので、式（７ａ）は、
Ｆ（Δｒ）＝２ｂ_１Δｘ_ａｘ ・・・ （７ｂ）
として与えることができる。そして、上記の式（７ｂ）は、光軸補正素子８５に入射する光の進行方向の変化を表すものであって、Δｘ_ａに比例するので、Δｘ_ａによって、光軸補正素子８５を出射する光の進行方向（偏向方向）を制御することができる。

また、上記の式（５）を満たす、光路差関数Φ_ａ（ｘ，ｙ）、Φ_ｂ（ｘ，ｙ）の他の組み合わせとして、
Φ_ａ（ｘ，ｙ）＝ｂ_２（ｘ^２＋ｙ^２） ・・・ （８ａ）
Φ_ｂ（ｘ，ｙ）＝−Φ_ａ（ｘ，ｙ） ・・・ （８ｂ）
として（ａ_２は定数）、第１の光軸補正板８５ａまたは第２の光軸補正板８５ｂをＸ軸方向に移動させてもよく（ｂ_２は、定数）、また、
Φ_ａ（ｘ，ｙ）＝ｂ_３ｘｙ ・・・ （９ａ）
Φ_ｂ（ｘ，ｙ）＝−Φ_ａ（ｘ，ｙ） ・・・ （９ｂ）
として（ａ_３は定数）、第１の光軸補正板８５ａおよび／または第２の光軸補正板８５ｂをＹ軸方向に移動させてもよい（ｂ_３は、定数）。また、これらの組み合わせに限らず、上記の式（５）を満たす、Φ_ａ（ｘ，ｙ）とΦ_ｂ（ｘ，ｙ）と、の組み合わせであればよい。

また、光軸補正素子８５に発散光が入射し、第１の光軸補正板８５ａに入射する光の有効径と、第２の光軸補正板８５ｂに入射する光の有効径と、が異なる場合について考える。このとき、各光軸補正板に入射する光の有効径の大きさｒ_０で規格化したＸ座標η＝ｘ／ｒ_０と、Ｙ座標ξ＝ｙ／ｒ_０を、それぞれ、上記の光路差関数のｘ、ｙに置換することで、上記の式（５）を満足する。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、３波長用光源装置８０において、光源２０の１波長光源２５と２波長光源２６と、の位置が異なる場合について模式的に示したものであり、１波長光源２５から出射する波長λ_１の光の代表的な光線を示したものである。なお、図１３（ａ）の３波長用光源装置８０は、図１２（ａ）の３波長用光源装置８０と同じ図面を示すものである。まず、図１３（ａ）は、第１の発光点２１と第２の発光点２２と、の間隔がｄであって、設計中心となる光学系を示すものとする。また、３波長用光源装置８０の光学系の光軸を、光軸８４で示しており、光軸８４は、第２の発光点２２上にある。

このとき、図１３（ａ）において、波長λ_１の光８１ａをＸ軸方向に角度θだけ傾けて偏向する光軸補正をし、光軸８４を一致させるために、光軸補正素子８５は、前述した第１の光軸補正板８５ａと第２の光軸補正板８５ｂと、が特定の配置となるように位置調整部８６で制御しているものとする。例えば、第１の光軸補正板８５ａと、第２の光軸補正板８５ｂと、の光路差関数Φ_ａ（ｘ，ｙ）、Φ_ｂ（ｘ，ｙ）との組み合わせが、それぞれ、式（６ａ）、式（６ｂ）を満足するものとする。このとき、波長λ_１の光が光軸補正素子８５に入射して、Ｘ軸方向に角度θだけ傾けて偏向する、第１の光軸補正板８５ａと、第２の光軸補正板８５ｂとの位置関係を基準位置とする。

次に、図１３（ｂ）に示すように、第１の発光点２１と第２の発光点２２と、の間隔が、光源２０のばらつきによって設計中心からずれが生じ、ｄ＋Δｘであるときの光学系である場合について考える。このとき、波長λ_１の光８１ｂが入射して、光軸補正素子８５でＸ軸方向に傾けて偏向し、光軸８４と一致させる角度θ´を考えると、基準位置における角度θよりも大きい。そのため、位置調整部８６によって、第２の光軸補正板８５ｂを基準位置よりも、Ｘ軸方向にΔｘ_ａずらすことで、角度θよりも大きい角度θ´の偏向角を容易に得ることができる。本実施形態では、例えば、所定の光学系において光軸方向の空間が狭い場合においても、高い精度の調整ができる。

（３波長用光源装置の第６の実施形態）
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、本実施形態に係る３波長用光源装置の構成および光学作用を示す模式図である。第１〜第５の３波長用光源装置の実施形態では、光軸補正素子は、入射する３波長の光のうち、波長λ_１の光のみ進行方向を偏向させて出射させる光学作用を与えるものとした。これに対して、本実施形態に係る３波長用光源装置９０は、光軸補正素子１００に入射する３波長のうち、波長λ_２の光および波長λ_３の光のみ偏向させて出射させる光学作用を与える。なお、光源２０については、３波長用光源装置１０と同じ番号を付して、説明の重複を避ける。

ここで、所定の光学系の光軸を光軸９４とすると、光軸９４は、第１の発光点２１上にあり、また、第１の発光点２１と第２の発光点２２との間は、距離ｄの間隔があるものとする。光軸補正素子１００は、図１４（ａ）に示すように、波長λ_１の光９１に対して偏向作用は発生せず、一方で、図１４（ｂ）に示すように、波長λ_２の光９２に対してＸ軸方向に角度θだけ傾けて偏向して光軸９４と一致させる光軸補正を行う。また、この場合、波長λ_３の光９３に対しては、光軸９４に近づくように補正ができれば好ましく、また、光軸９４と一致するとより好ましい。なお、とくに高い精度で光軸補正を行う光の対象としては、波長λ_２の光に限らず、波長λ_３の光を優先的に光軸補正するものであってもよい。以下は、波長λ_２の光を優先的に光軸補正するものとして説明する。

まず、上記のような光学作用を与えるため、本実施形態に係る３波長用光源装置９０が、第１の実施形態に係る３波長用光源装置１０と大きく異なるところは、具体的に、光軸補正素子１００の凹凸部を構成する、第１の材料の屈折率の波長分散特性および／または、第２の材料の屈折率の波長分散特性が、光軸補正素子３０と異なるところである。以下、光軸補正素子１００について説明する。

図１５は、光軸補正素子１００の断面模式図を示す例である。光軸補正素子１００は、第１の材料からなる凸部１０１と、第２の材料からなる凹部１０２によって、断面形状が凹凸となる凹凸部１０３を有する。この凹凸部１０３は、例えば、図１５に示すように断面の凹凸形状が、周期的なピッチを有する回折格子とすることができるが、周期的ではない形状を有してもよい。凹部１０２は、凸部１０１の溝を埋めるように備えられていてもよく、図１５のように、凸部１０１を覆うように備えられていてもよい。また、ここでは凹凸部１０３を挟持する透明基板１０４ａおよび透明基板１０４ｂが備わって光軸補正素子１００を構成するが、一方の透明基板が備わらない構成でもよい。

凸部１０１を構成する第１の材料と凹部１０２を構成する第２の材料は、それぞれ均質で光学的に等方性な材料からなる。そのため、屈折率は入射する光の偏光状態には依存しない。そして、第１の材料と第２の材料と、の組み合わせとしては、以下に説明する屈折率の波長分散特性を有するものが好ましい。図１６は、横軸に波長λ、縦軸に波長λの光に対する屈折率ｎ（λ）を示し、第１の材料における屈折率の波長分散特性ｎ_１（λ）を実線、第２の材料における屈折率の波長分散特性ｎ_２（λ）を破線で示した例である。

図１６では、光軸補正素子１００に入射する３波長の光について、波長λ_１の光に対する各材料の屈折率、ｎ_１（λ_１）とｎ_２（λ_１）とが略一致し、波長λ_２の光に対する各材料の屈折率、ｎ_１（λ_２）とｎ_２（λ_２）とが異なり、さらに、波長λ_３の光に対する各材料の屈折率、ｎ_１（λ_３）とｎ_２（λ_３）とが異なる特性を示したものである。なお、この場合、略一致とは、｜ｎ_１（λ_２）−ｎ_２（λ_２）｜の値に対する、｜ｎ_１（λ_１）−ｎ_２（λ_１）｜の値が、４０％以下であり、この割合が、３０％以下であれば好ましく、２０％以下であればより好ましい。

図１６の屈折率の波長分散特性を示す光軸補正素子１００の凹凸部１０３は、波長λ_１の光９１に対して、光路差は発生しないので、直進透過するのに対し、波長λ_２の光９２および波長λ_３の光９３に対して、光路差が発生して伝播方向が変化する。そして、波長λ_２の光９２および／または波長λ_３の光９３に対して、凹凸部１０３において変化する伝播方向を制御する設計とすることで、この場合、波長λ_２の光９２および／または波長λ_３の光９３の光軸を補正することができる。

図１６のような屈折率の波長分散特性ｎ_１（λ）を示す第１の材料として、例えば、芳香族系炭化水素を含む樹脂材料や無機微粒子を含有した樹脂を用いることができる。芳香族系炭化水素化合物としては、ビフェニル構造やフェニルシラン構造を有するものを用いることができる。他にも、低アッベ数のゾルゲル材料や無機材料を用いてもよい。無機材料である場合、多層膜構造とすることで屈折率の波長分散特性を調整できるので、多層膜構造としてもよい。屈折率の波長分散特性ｎ_２（λ）を示す第２の材料としては、脂肪族系炭化水素、フッ素系炭化水素、硫黄系炭化水素、ポリシロキサン系の樹脂などを用いることが可能である。また、これらの樹脂に無機微粒子を含むものを用いることも可能である。脂肪族系炭化水素としては、アダマンタン、ジアマンタン、トリシクロデカンなどの材料を選択すると高屈折率、高アッベ数の材料を得ることができるので好ましい。他にも、高アッベ数のゾルゲル材料や無機材料、無機材料による多層膜構造としてもよい。これらの無機微粒子やゾルゲル、無機材料に用いる材料として、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、チタン酸バリウム、シリカ、アルミナなどが挙げられる。また、前述の無機材料を混合した材料を用いてもよい。一般的に無機材料は青色波長帯の光に対して耐光性を有しているので、青色波長帯の光を透過させる場合には第１の材料、第２の材料の少なくとも一つに無機材料を含有するとよい。さらに、第１の材料、第２の材料の少なくとも一つが、無機材料から構成されてもよい。なお、凸部１０１を第１の材料、凹部１０２を第２の材料とする組み合わせとしたが、凹凸部１０３の材料の組み合わせによって屈折率の波長分散特性を得るものであるので、凸部１０１に第２の材料、凹部１０２に第１の材料とする組み合わせであってもよい。

また、第１の材料、第２の材料が樹脂を含有する材料であって、青色波長帯のように光子エネルギーが高い波長帯の光を透過させる場合、青色波長帯の光における屈折率が高い樹脂材料を用いると、樹脂材料の劣化が起こり得る。したがって、第１の材料、第２の材料として樹脂を含有する材料を用いる場合、この材料のｄ線（５８７．５６ｎｍ）における屈折率ｎｄとアッベ数ｖｄとして、
第１の材料： １．５＜ｎｄ＜１．７０、 １０＜ｖｄ＜３５、
第２の材料： １．５＜ｎｄ＜１．７０、 ３５＜ｖｄ＜６０、
となる範囲の値を選択するのが好ましい。

次に、凹凸部１０３の凹凸形状について説明する。凹凸部１０３は、断面が周期的な凹凸で、ブレーズ形状または擬似ブレーズ形状となる回折格子であってもよい。さらに、凹凸部１０３は、断面が周期的な凹凸形状に限らず、第１の実施形態に係る３波長用光源装置１０の説明に基づき、回折格子の形状に加え、光軸補正によって発生する収差を低減するための光路差をさらに付加した、凹凸形状を有するものであってもよい。

また、本実施形態の３波長用光源装置９０は、代表的に、第１の実施形態に係る３波長用光源装置１０のうち、光軸補正素子３０を光軸補正素子１００として置き換えた場合について説明したが、第１の実施形態のみの適用に限らない。つまり、第２〜第５の実施形態に係る３波長用光源装置においても、光軸が第１の発光点２１上にあることと、光軸補正素子に含まれる第１の材料の屈折率の波長分散特性と第２の材料の屈折率の波長分散特性と、の関係が異なることによる光軸補正対象の波長の光が異なること、以外は、同様の構成を適用することができる。

したがって、第２の実施形態に係る３波長用光源装置５０のように位置調整部があって、光軸補正素子１００を光軸（Ｚ軸）方向に可動する機構を有するものであってもよい。また、第３〜第５の実施形態に係る３波長用光源装置のように、光軸補正素子１００の代わりに２つの光軸補正板を有するもの、さらに、位置調整部を有し、この位置調整部によって２つの位相補正板のうち少なくとも１つを、光軸（Ｚ軸）方向や、光軸と直交する平面（Ｘ−Ｙ面）方向等に可動する機構を有するものであってもよい。このような構成によって、所望の波長λ_２の光および／または波長λ_３の光の光軸を所望の角度で補正することができる。とくに、位置調整部を付加することで、光源２０の第１の発光点２１と第２の発光点２２との間隔、または、第１の発光点２１と第３の発光点２３との間隔にばらつきがあっても、所定の波長の光に対して適正に光軸補正を実現することができる。

（３波長用受光装置の実施形態）
これまで、３波長用光源装置の各実施形態について説明したが、本実施形態では、これらの３波長用光源装置に用いる各光軸補正素子を用いて、互いに光軸が異なって入射する３波長の光のうち、少なくとも２つの波長の光を同一の受光エリアに到達する３波長用受光装置について説明する。

図１７（ａ）は、３波長用受光装置１５０ａの基本構成および光学作用を示す模式図であって、３波長用受光装置１５０ａは、光軸補正素子１６０と光検出器１７０と、を有する。また、図１７（ａ）において、光検出器１７０は、第１の受光エリア１７１と第２の受光エリア１７２を有し、これらの受光エリアに到達した光によって、信号検出などを行うことができる。なお、光検出器１７０は、２つの受光エリアを有するものとして説明したが、１つの受光エリアを有し、光軸補正素子１６０に入射する３波長の光をいずれも１つの受光エリアに到達させるものでもよい。さらに、光軸補正素子１６０は、入射する光の有効領域内に凹凸部を有する複数の領域を有し、それぞれの領域において特定の波長の光に対して互いに異なる方向に偏向させてもよい。この場合、複数の領域のうち、特定の領域に入射する光を偏向させて、他の波長の光が到達する受光エリアと共有して到達させるようにしてもよい。

また、図１７（ａ）は、３波長用受光装置１５０ａの光軸補正素子１６０に、波長λ_１の光１５１ａ、波長λ_２の光１５２ａおよび、波長λ_３の光１５３ａが、それぞれ、光軸が異なって入射する様子を示した図である。なお、実際の光は進行方向と直交する平面において有限の面積を有するが、図１７（ａ）、代表的な光線についてのみ実線で示している。ここで、図１７（ａ）において、とくに、波長λ_１の光１５１ａを例えば、Ｘ軸方向に回折角度θで回折し、偏向することで、光軸補正素子１６０を直進透過する波長λ_２の光１５２ａが到達する第１の受光エリア１７１に、波長λ_１の光１５１ａが到達するところに特徴がある。この場合、第１の受光エリア１７１を共有化できるため、光検出器１７０を小型化することができる。さらに、光検出器１７０は、光信号を電気信号に変換して光学系を制御する回路が備わっている場合があり、例えば、第１の受光エリア１７１を共有化することによって、この回路構成を簡素化させることもできる。

３波長用受光装置１５０ａに用いる光軸補正素子１６０としては、例えば、３波長用光源装置の第１の実施形態における、光軸補正素子３０を用いることができる。つまり、屈折率の波長分散特性が互いに異なる２つの材料によって凹凸部を形成することで、入射する波長λ_１の光１５１ａについてＸ軸方向に角度θ傾けて偏向（回折）するとともに、波長λ_２の光１５２ａおよび波長λ_３の光１５３ａを直進透過する機能を有する。また、例えば、光軸補正素子１６０に、収束光が入射して光検出器１７０に集光して到達する光学系である場合、光軸補正素子１６０の凹凸部の断面形状は、回折格子の形状に、さらに収差補正をする光路差を付加する凹凸の形状を有する構成であってもよい。この場合、光路差の分布関数である、上記の式（３ｂ）または式（３ｃ）に基づき、各定数を決定して、所定の形状に設定することができる。なお、光軸補正素子に収束光が入射することによって発生する収差を補正するように、断面の形状を与えることは、他の３波長用受光装置の実施形態においても同様に適用できる。

また、図１７（ｂ）は、光軸補正素子１６０と光検出器１７０、そして、光軸補正素子１６０を可動する位置調整部１５４を有する、３波長用受光装置１５０ｂの構成および光学作用を示す模式図である。３波長用受光装置１５０ｂは、光軸補正素子１６０に、波長λ_１の光１５１ｂ、波長λ_２の光１５２ｂおよび、波長λ_３の光１５３ｂが、それぞれ、光軸が異なって入射する様子を示した図であって、とくに、波長λ_１の光１５１ｂが、設計中心の位置に対してずれて、光軸補正素子１６０に入射する様子を示すものである。つまり、図１７（ｂ）における、光軸補正素子１６０に入射する波長λ_１の光１５１ｂと波長λ_２の光１５２ｂとの距離は、図１７（ａ）における光軸補正素子１６０に入射する波長λ_１の光１５１ａと波長λ_２の光１５２ａとの距離とは異なる。

このとき、位置調整部１５４は、光軸補正素子１６０を光軸方向に可動させる機構を有することによって、波長λ_１の光１５１ｂが、Ｘ軸方向に角度θ傾けて偏向して、第１の受光エリア１７１に到達するように調整することができる。つまり、この場合、光軸補正素子１６０と位置調整部１５４と、の関係は、３波長用光源装置の第２の実施形態における、光軸補正素子３０と位置調整部５５と、の関係に相当する。

また、３波長用受光装置の実施形態としては、３波長用受光装置１５０ａ、１５０ｂだけに限らない。図１８（ａ）は、光軸補正素子１８５と光検出器１７０と、を有する３波長用受光装置１８０ａの構成および光学作用を示す模式図である。光軸補正素子１８５は、第１の光軸補正板１８５ａと第２の光軸補正板１８５ｂを有し、入射する３波長の光のうち、波長λ_１の光１８１ａのみを、それぞれＸ軸方向に角度θ傾けて偏向する。なお、波長λ_２の光１８２ａおよび波長λ_３の光１８３ａはいずれも、直進透過する。そして、光軸補正素子１８５を直進透過する波長λ_２の光１８２ａが到達する第１の受光エリア１７１に、波長λ_１の光１８１ａが到達し、第１の受光エリア１７１を共有化できるため、光検出器１７０を小型化することができる。また、３波長用受光装置１８０ａに用いる光軸補正素子１８５としては、例えば、３波長用光源装置の第３の実施形態における、光軸補正素子６５、６６を用いることができる。

そして、図１８（ｂ）は、光軸補正素子１８５と光検出器１７０、そして、光軸補正素子１８５を可動する位置調整部１８６を有する、３波長用受光装置１８０ｂの構成および光学作用を示す模式図である。３波長用受光装置１８０ｂは、光軸補正素子１８５に、波長λ_１の光１８１ｂ、波長λ_２の光１８２ｂおよび、波長λ_３の光１８３ｂが、それぞれ、光軸が異なって入射する様子を示した図であって、とくに、波長λ_１の光１８１ｂが、設計中心の位置に対してずれて、光軸補正素子１８５に入射する様子を示すものである。つまり、図１８（ｂ）における、第１の光軸補正板１８５ａに入射する波長λ_１の光１８１ｂと波長λ_２の光１８２ｂとの距離は、図１８（ａ）における第１の光軸補正板１８５ａに入射する波長λ_１の光１８１ａと波長λ_２の光１８２ａとの距離とは異なる。

このとき、位置調整部１８６は、光軸補正素子１８５のうち、例えば、第１の光軸補正板１８５ａを光軸方向に可動させる機構を有することによって、波長λ_１の光１８１ｂが、Ｘ軸方向に角度θ傾けて偏向し、第１の受光エリア１７１に到達するように調整することができる。つまり、この場合、光軸補正素子１８５と位置調整部１８６と、の関係は、３波長用光源装置の第４の実施形態における、光軸補正素子６５と位置調整部７５と、の関係に相当する。なお、位置調整部１８６は、第１の光軸補正板１８５ａ、第２の光軸補正板１８５ｂ、または両方を可動させる機構を有するものであってもよい。

このように、３波長用受光装置は、第１〜第６の実施形態に係る３波長用光源装置と同様に特定の波長の光の光軸を補正する機能を有する。上記に説明した３波長用受光装置は、第１〜第４の実施形態に係る３波長用光源装置の構成の一部を適用させた例について説明したが、第５、第６の実施形態に係る３波長用光源装置の構成に基づいて、３波長用受光装置として適用させてもよい。つまり、第５の実施形態に係る３波長用光源装置８０の光軸補正素子８５と、例えば、第２の光軸補正板８５ｂを光軸と直交する平面方向に可動する位置調整部８６に相当する構成を有するものであってもよい。また、光軸補正素子が、波長λ_１の光のみを直進透過させ、波長λ_２の光および波長λ_３の光を偏向させる機能を有するように、図１６に示すような材料の組み合わせを有し、３波長用光源装置の各構成に基づき、３波長用受光装置に適用させてもよい。なお、上記は、少なくとも２つの波長の光を同一の受光エリアに到達する３波長用受光装置について説明したが、これに限らない。入射する３波長の光に対して、それぞれ、異なる受光エリアを有しているような場合についても、光軸のずれを補正するために、第１〜第６の実施形態に係る３波長用受光装置における光軸補正素子を用いて、３波長用受光装置とすることができる。

（光ヘッド装置の実施形態）
本実施形態は、上記の３波長用光源装置および／または３波長用受光装置を備えた光ヘッド装置について説明する。図１９（ａ）は、３波長用光源装置２１０または３波長用光源装置２２０を備えた光ヘッド装置２００ａの模式図であり、図１９（ｂ）は、３波長用受光装置２３０または３波長用受光装置２４０を備えた光ヘッド装置２００ｂの模式図である。なお、光ヘッド装置２００ａ、２００ｂに共通する部品には、同じ番号を付している。

最初に、光ヘッド装置２００ａ、２００ｂに共通する主な光ヘッド装置の構成とその機能について説明する。光源２０１は、３波長の光を出射する半導体レーザ素子等である。３波長となる波長λ_１はＢＤ用の４０５ｎｍ波長帯の光、波長λ_２はＤＶＤ用の６６０ｎｍ波長帯の光、そして波長λ_３はＣＤ用の７８５ｎｍ波長帯の光であって、これらは、同一方向の直線偏光の光が出射するものとする。出射した３波長の光はコリメータレンズ２０２で平行光となり、偏光ビームスプリッタ２０３を直進透過する。そして、１／４波長板２０４で円偏光の光となって対物レンズ２０５によって光ディスク２０６の情報記録面に集光する。なお、光源２０１から光ディスク２０６までの光路を「往路」と定義する。

そして、光ディスク２０６で反射された３波長の光は、再び対物レンズ２０５を透過し、１／４波長板２０４によって、往路と直交する直線偏光の光に変換されて、偏光ビームスプリッタ２０３で反射され、集光レンズ２０７によって集光されて光検出器２０８の各受光エリアに到達する。なお、光ディスク２０６から光検出器２０８までの光路を「復路」と定義する。また、光検出器２０８は、光ディスク２０６に記録された情報の再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などの光情報が検出される。

光ヘッド装置２００ａ、２００ｂは、図示しないが、往路の光路中に、光を回折して３ビーム化するためのグレーティング素子が備えられてもよい。また、図示しないが、フォーカスエラー信号に基づいて対物レンズ２０５を光軸方向に移動制御するフォーカスサーボ、トラッキングエラー信号に基づいて対物レンズ２０５を光軸と垂直方向に移動制御するトラッキングサーボを備える。

ここで、まず、光ヘッド装置２００ａにおける３波長用光源装置２１０、３波長用光源装置２２０について説明する。そして、３波長用光源装置２１０および３波長用光源装置２２０は、共通して光源２０１および光軸補正素子２１１を含む。また、３波長用光源装置２２０は、位置調整部２２１をさらに備える構成である。つまり、光軸補正素子２１１は、第１〜第６の実施形態に係る３波長用光源装置の各光軸補正素子に相当するものであり、例えば、上記の光軸補正素子３０のような構成や、第１の光軸補正板６５ａと第２の光軸補正板６５ｂとを含む、上記の光軸補正素子６５のような構成等に置き換えることができる。

また、位置調整部２２１は、上記の位置調整部５５、位置調整部７５のように光軸補正素子２１１を光軸方向に可動する機構、上記の位置調整部８６のように光軸補正素子２１１を光軸方向と直交する平面方向に可動する機構、またはその両方に可動する機構等を備える。ここで、３波長の光がそれぞれ、異なる発光点から出射する光源２０１を含む、３波長用光源装置２１０、２２０は、例えば、ＢＤ用の波長λ_１の光の光軸を、ＤＶＤ用の波長λ_２の光の光軸に合わせるように偏向させる機能を有する。

とくに、光源２０１が、第１〜第６の実施形態に係る３波長用光源装置で説明した光源２０のように、１波長用光源２５と２波長用光源２６を備える場合について考える。このとき、ＤＶＤ用の波長λ_２の光の発光点と、ＢＤ用の波長λ_１の光の発光点との間隔のばらつきによって生じる、これらの波長の光の間に生じる光軸のずれを補正することが以下の理由で重要である。

まず、光ヘッド装置２００ａ、２００ｂにおいて光軸のずれが発生したまま、光ディスク２０６に集光したり、光検出器２０８に集光したりすると、一定量の収差が発生するため、光ディスクの記録・再生特性の安定性を低下させる原因となり得る。そして、とくに、記録密度の高い光ディスクは短波長の光を利用するが、その分、記録密度の低い光ディスクの光学系に比べ、光学部品の調整マージンも厳しく制限される。そのため、発光点が異なる複数の光のうち、この場合、最も短波長であるＢＤ用の波長λ_１の光の光軸を、所定の方向に優先的に調整することで、ＢＤに対する記録・再生が安定して行われる。

そのため、光ヘッド装置２００ａにおける３波長用光源装置２１０または３波長用光源装置２２０として、第１〜第６の実施形態に係る各３波長用光源装置を用いることで、ＤＶＤ用の波長λ_２の光の光軸に、ＢＤ用の波長λ_１の光の光軸を一致するように偏向する光軸補正をしたり、ＢＤ用の波長λ_１の光の光軸に、ＤＶＤ用の波長λ_２の光軸を、ＣＤ用の波長λ_３の光軸よりも優先的に一致するように偏向する光軸補正をしたりすることが好ましい。また、ＣＤ用の波長λ_３の光も、これらの光軸に一致するように設計できれば、さらに好ましい。

次に、光ヘッド装置２００ｂにおける３波長用受光装置２３０、３波長用受光装置２４０について説明する。ここで、３波長用受光装置２３０および３波長用受光装置２４０は、共通して光軸補正素子２３１および光検出器２０８を含む。また、３波長用受光装置２４０は、位置調整部２４１をさらに備える構成である。そして、光軸補正素子２３１は、第１〜第６の実施形態に係る３波長用光源装置に基づく、上記の実施形態に係る３波長用受光装置の各光軸補正素子に相当するものであり、例えば、上記の光軸補正素子３０のような構成や、第１の光軸補正板６５ａと第２の光軸補正板６５ｂとを含む、上記の光軸補正素子６５のような構成などに置き換えることができる。

また、位置調整部２４１は、上記の位置調整部５５、位置調整部７５のように光軸補正素子２３１を光軸方向に可動する機構、上記の位置調整部８６のように光軸補正素子２３１を光軸方向と直交する平面方向に可動する機構、またはその両方に可動する機構等を備える。ここで、３波長の光がそれぞれ、光ディスク２０６を反射して、３波長用受光装置２３０、２４０に光軸が異なって入射する場合を考える。このとき、３波長用受光装置２３０、２４０は、上記のようにＢＤの記録・再生の安定性を優先的に得るために、ＢＤ用の波長λ_１の光が到達する光検出器２０８の図示しない受光エリアに、ＤＶＤ用の波長λ_２の光が到達するように偏向するかまたは、ＢＤ用の波長λ_１の光が到達する光検出器２０８の図示しない受光エリアに、ＤＶＤ用の波長λ_２の光が、ＣＤ用の波長λ_３の光よりも優先的に到達するように偏向して光軸補正をすることが好ましい。また、ＣＤ用の波長λ_３の光も、波長λ_１の光および波長λ_２の光に共通の受光エリアに到達するように設計できれば、さらに好ましい。

なお、光ヘッド装置２００ａでは、３波長用光源装置２１０、２２０を備え、光ヘッド装置２００ｂでは、３波長用受光装置２３０、２４０を備える例を示したが、これに限らず、光ヘッド装置は、３波長用光源装置と３波長用受光装置と、の両方を備えてもよい。このようにすることで、より、高い精度で光軸補正を実現することができ、各光ディスクの記録・再生の安定化を実現することができる。

また、光ヘッド装置２００ａにおいて、３波長用光源装置２１０、２２０は、光源２０１と光軸補正素子２１１との間の光路中に、３ビーム化する図示しないグレーティング素子が備わっていたり、コリメータレンズ２０２が備わったりして、一体化されていてもよい。さらに、光軸補正素子２１１が偏光ビームスプリッタ２０３と一体化されていてもよい。なお、３波長用光源装置２１０、２２０は、偏光ビームスプリッタ２０３までの往路の光路中に備わっていればよく、例えば、コリメータレンズ２０２の光出射側に光軸補正素子２１１が備わっていてもよい。さらに、光ヘッド装置２００ａは、コリメータレンズ２０２が備わらない構成であってもよい。光軸補正素子２１１は、他の光学素子と一体化されていてもよく、他の光学素子の表面に光軸補正機能を持たせてもよい。光学素子としては、光軸補正素子２１１の位置合わせによる特性変化が小さい波長板のようなものが好ましい。

また、光ヘッド装置２００ｂにおいて、３波長用受光装置２３０、２４０は、偏光ビームスプリッタ２０３と光検出器２０８との間の光路中に集光レンズが備わっていたり、図示しないシリンドリカルレンズが備わったりして一体化されていてもよい。さらに、光軸補正素子２３１が偏光ビームスプリッタ２０３と一体化されていてもよい。なお、３波長用受光装置２３０、２４０は、偏光ビームスプリッタ２０３からの復路の光路中に備わっていればよく、例えば、集光レンズ２０７の光入射側に光軸補正素子２３１が備わっていてもよい。光軸補正素子２３１は、他の光学素子と一体化されていてもよく、他の光学素子の表面に光軸補正機能を持たせてもよい。光学素子としては、光軸補正素子２３１の位置合わせによる特性変化が小さい波長板のようなものが好ましい。

（実施例１）
実施例１では、図２に示す３波長用光源装置１０の設計例について説明する。まず、３波長用光源装置１０における、光源２０のうち、１波長光源２５は、第１の発光点２１より４０５ｎｍの光を出射し、２波長光源２６は、第２の発光点２２より６６０ｎｍの光を出射するとともに、第３の発光点２３より７８５ｎｍの光を出射するものとする。そして、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１２０μｍ、また、光源２０と光軸補正素子３０との距離が３ｍｍであるものとする。そして、本実施例では、６６０ｎｍの光の光軸（図２の光軸４４）上に４０５ｎｍの光の光軸を一致させるように光軸補正素子３０を設計する。ここで、距離ｄの方向をＸ軸方向、６６０ｎｍの光の光軸方向をＺ軸方向として考える。

図３の光軸補正素子３０において、透明基板３４ａ、３４ｂとして、厚さ約０．３ｍｍのガラス基板を用いる。そして、透明基板３４ａに相当するガラス基板の一方の面に、第１の材料として、芳香族系炭化水素を含有する高屈折率分散樹脂を、１７．７μｍの均一な厚さで形成する。次に、第１の材料について、格子ピッチが１０．８μｍ、となるように断面が、８段の階段状の擬似ブレーズ形状に加工して、凸部３１を形成する。次に、凸部３１によってできる溝を充填するように、第２の材料として、ジルコニア微粒子を含有する樹脂を形成して、厚さ０．３ｍｍのガラス基板で挟持する。第２の材料は、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光に対する屈折率がそれぞれ、１．５５１、１．５３１、１．５２８となるアクリル樹脂に、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光に対する屈折率がそれぞれ、２．０２１、１．９７２、１．９６５となるジルコニア微粒子を、体積分率で１１．５％含有するものである。これら３波長の光に対する第１の材料および第２の材料の屈折率を表１にまとめる。

ここで、第１の材料のｄ線における屈折率ｎｄ、アッベ数ｖｄはそれぞれ１．５８４、３３．４であり、第２の材料のｄ線における屈折率ｎｄ、アッベ数ｖｄはそれぞれ１．５８３、５０．６である。

なお、第２の材料であるジルコニア微粒子を含有する樹脂の屈折率は、マクスウェル・ガーネットの理論から計算することができる。このように第２の材料を凹部３２として形成する。このように形成した、回折格子形状を有する凹凸部３３は、（λ＝）４０５ｎｍの光に対する光路差の関数Φ（ｘ，ｙ）を与えると、Φ（ｘ，ｙ）＝｛λ／（２π）｝×Ａｘ、の関係において、λ＝０．４０５×１０^−３［ｍｍ］、Ａ＝−５８１．４［ｍｍ^−１］として与えたものに相当する。なお、この場合、格子ピッチの方向がＸ軸方向である。

このように設計した光軸補正素子３０を有する３波長用光源装置１０について、光源２０より３波長の光を出射すると、４０５ｎｍの光は凹凸部３３で屈折率が異なるので回折し、また、６６０ｎｍの光および７８５ｎｍの光はいずれも、凹凸部３３で屈折率が一致するので回折せずに直進透過し、光軸補正素子３０を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。

次に、本実施例の光軸補正素子３０の回折効率ηの計算結果を図２０に示す。なお、０次回折効率をη_０、１次回折効率をη_１で表す。図２０より、４０５ｎｍ波長帯の光に対して高い１次回折効率を示すとともに、６６０ｎｍ波長帯の光および７８５ｎｍ波長帯の光に対して高い０次回折効率、つまり高い直進透過率を示すことがわかる。また、図２０より、４０５ｎｍ、６６０ｎｍおよび７８５ｎｍを中心とする波長変動に対しても大きく回折効率が変動しないことがわかる。そして、本実施例において、光軸補正素子３０を出射する４０５ｎｍの光における、３次の非点収差が−８［ｍｍλ_ｒｍｓ］となり、３次のコマ収差が−１０［ｍｍλ_ｒｍｓ］となる。なお、これらの収差は、開口の半径を０．２７ｍｍとして、計算したものであり、以降の実施例における、各収差の値も、同様に、開口の半径を０．２７ｍｍとしたものである。

（実施例２）
実施例２では、図８（ａ）、図８（ｂ）に示す３波長用光源装置５０の設計例について説明するが、光軸補正素子３０としては、実施例１と同じ構成のものを用い、光源２０も同様に、１波長光源２５は、第１の発光点２１より４０５ｎｍの光を出射し、２波長光源２６は、第２の発光点２２より６６０ｎｍの光を出射するものとする。また、位置調整部５５として、光軸補正素子３０を固定するホルダーと、そのホルダーをネジ調整によって光軸５４方向に移動できる機構を有するものを備える。ここで、実施例１と同様に、光源２０と光軸補正素子３０との距離は３ｍｍである。また、第１の発光点２１と第２の発光点との距離ｄが１２０μｍのとき、位置調整部５５による光軸方向の位置を基準位置として、０μｍと設定する。つまり、この位置が、光源２０と光軸補正素子３０との距離を３ｍｍとする位置、に相当するように与える。そして、本実施例では、６６０ｎｍの光の光軸（図８（ａ）、図８（ｂ）の光軸５４）上に４０５ｎｍの光の光軸を一致させる。

次に、光源２０として、図８（ｂ）において、Δｘが−２０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１００μｍであるとき、位置調整部５５によって、光軸補正素子３０を光軸５４に沿って−５３０μｍ移動させる。つまり、光源２０と光軸補正素子３０との間の距離を２．４７ｍｍとすると、光軸補正素子３０を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。また、図８（ｂ）において、Δｘが＋２０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１４０μｍであるとき、位置調整部５５によって、光軸補正素子３０を光軸５４に沿って＋５３０μｍ移動させる。つまり、光源２０と光軸補正素子３０との間の距離を３．５３ｍｍとすると、光軸補正素子３０を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。そして、光軸補正素子３０における回折効率は、実施例１と同様に、図２０の特性を示す。

また、光源２０として、図８（ｂ）において、Δｘが−５０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが７０μｍであるとき、位置調整部５５によって、光軸補正素子３０を光軸５４に沿って−１３３０μｍ移動させる。つまり、光源２０と光軸補正素子３０との間の距離を１．６７ｍｍとすると、光軸補正素子３０を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。また、図８（ｂ）において、Δｘが＋５０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１７０μｍであるとき、位置調整部５５によって、光軸補正素子３０を光軸５４に沿って＋１３３０μｍ移動させる。つまり、光源２０と光軸補正素子３０との間の距離を４．３３ｍｍとすると、光軸補正素子３０を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。そして、光軸補正素子３０における回折効率は、実施例１と同様に、図２０の特性を示す。

（実施例３）
実施例３では、実施例１における光軸補正素子３０の凹凸部３３における、（λ＝）４０５ｎｍの光に対する光路差の関数Φ（ｘ，ｙ）について、収差補正を考慮して、
Φ（ｘ，ｙ）＝｛λ／２π｝×｛Ａｘ＋Ｂｘ^２＋Ｃｙ^２＋Ｄｘｙ^２＋Ｅｘ^３｝
とし、Ａ＝−５８６．３［ｍｍ^−１］、Ｂ＝１．４［ｍｍ^−２］、Ｃ＝−１．４［ｍｍ^−２］、Ｄ＝２０．６［ｍｍ^−３］、Ｅ＝２０．６［ｍｍ^−３］として与える凹凸形状とし、それ以外は、実施例１と同じ条件とする。

このとき、実施例１と同様に、光軸補正素子３０を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。さらに、光軸補正素子３０を出射する４０５ｎｍの光における、３次の非点収差が−１［ｍｍλ_ｒｍｓ］となり、３次のコマ収差が−３［ｍｍλ_ｒｍｓ］となり、各収差を低減することができる。

（実施例４）
実施例４では、光軸補正素子３０の特性として、出射する光強度（以下、「出射強度」という。）に分布を有するように素子を構成し、それ以外は、実施例１と同じ条件となる３波長用光源装置１０を設計する。具体的に、本実施例の光軸補正素子３０は、格子ピッチが実施例１と同じ１０．８μｍであるが、凸部３１の高さ、つまり、８段の擬似ブレーズ形状の最上段の高さが、不均一な構成を有する。

図２１（ａ）は、光軸４４を横軸０の位置としたとき、光軸補正素子３０に１波長光源２５から４０５ｎｍの光が入射する光強度（以下、「入射強度」という。）を破線で示し、入射強度に対する出射強度を実線で示したプロファイルの一例である。なお、入射強度は最大値を１として規格化している。また、１波長光源２５から発射する光の強度は、その強度が半値となる広がり角が１９．５°となる強度分布を有するものとする。ここで、１波長光源２５の発光点は光軸４４上には無いので、４０５ｎｍの光の入射強度は、最大となる位置が光軸４４からずれて分布している。この入射強度の分布を有する光に対して本実施例の光軸補正素子３０は、図２１（ａ）に示すように、出射強度が均一となるように、凸部３１の高さを設計する。

図２１（ｂ）は、図２１（ａ）の入射強度分布に対する出射強度分布を与えるための、凸部３１の高さ（実線）および１次回折効率η_１（破線）の分布を示した例である。このように、４０５ｎｍの光が入射する各位置で、凸部３１の高さを調整することで、出射強度を均一化することができる。これより、光軸補正素子３０を出射する光を集光する場合、出射強度の不均一に起因するスポット形状の劣化を抑制することができる。なお、図２１（ａ）は、光軸補正素子３０の一つの断面におけるプロファイルを示した例であり、光軸補正素子３０は、２次元的に凸部３１の高さが異なる分布を有する。

（実施例５）
実施例５では、光軸補正素子３０の特性として、出射強度に分布を有するように素子を構成し、それ以外は、実施例１と同じ条件となる３波長用光源装置１０を設計する。具体的に、本実施例の光軸補正素子３０は、格子ピッチが実施例１と同じ１０．８μｍ、凸部３１の高さ、つまり、擬似ブレーズ形状の最上段の高さが、１７．７μｍであるが、擬似ブレーズ形状が不均一な構成を有する。

図２３（ａ）は、光軸４４を横軸０の位置としたとき、光軸補正素子３０に１波長光源２５から４０５ｎｍの光の入射強度を破線で示し、入射強度に対する出射強度を実線で示したプロファイルの一例である。なお、入射強度は最大値を１として規格化している。また、１波長光源２５から発射する光の強度は、その強度が半値となる広がり角が１９．５°となる強度分布を有するものとする。ここで、１波長光源２５の発光点は光軸４４上には無いので、４０５ｎｍの光の入射強度は、最大となる位置が光軸４４からずれて分布している。この入射強度の分布を有する光に対して本実施例の光軸補正素子３０は、図２３（ａ）に示すように、出射強度の差が小さくなるように、凸部３１の形状を設計する。

図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の入射強度分布に対する出射強度分布を与えるための、１次回折効率η_１の分布を示した例である。そして、図２４（ａ）、図２４（ｂ）、図２４（ｃ）は、図２３（ｂ）に示す１次回折効率の分布を与えるための、３種類の擬似ブレーズ形状に対応する、位相差のプロファイルを示したものである。具体的に、図２４（ａ）〜図２４（ｃ）は、横軸に格子ピッチを１と規格化し、格子ピッチ内の位置に対し、４０５ｎｍの光が同相で入射したとき、凸部の高さが０の部分を出射する光の位相を基準としたときの各位置の位相差を示したものである。なお、図２４（ａ）〜図２４（ｃ）の各プロファイルは、縦軸の位相差を擬似ブレーズの高さに置き換えることもできる。つまり、最大の位相差を示す縦軸の位置を、擬似ブレーズの最上段の高さ（＝１７．７μｍ）と置き換えて、各段の高さを与えることができる。そして、図２４（ａ）は、１次回折効率η_１が９５％、図２４（ｂ）は、１次回折効率η_１が８９％、図２４（ｃ）は、１次回折効率η_１が８５％とするときのプロファイルである。なお、図２４（ｂ）、図２４（ｃ）に示す擬似ブレーズ形状の高さは、図２４（ａ）に示す擬似ブレーズ形状の８段の高さのうち、いずれかの高さと等しい。そして、これらの擬似ブレーズ形状のプロファイルを、図２３（ａ）に示す位置関係を満足するように分布させることで、出射光の光量分布の中心強度を光軸付近に与えることができ、光軸を対象とする光量のバランスを改善することができる。

（実施例６）
実施例６では、光軸補正素子３０の第１の材料（凸部３１）および第２の材料（凹部３２）を、無機材料とし、それ以外は、実施例１と同じ条件となる３波長用光源装置１０を設計する。厚さ約０．３ｍｍの透明基板３４ａに相当するガラス基板の一方の面に、第１の材料として、Ｔａ_２Ｏ_５を３．６μｍの均一な厚さで形成する。次に、第１の材料について、格子ピッチが１０．８μｍ、となるように断面が、段差が等しい８段の階段状の擬似ブレーズ形状に加工して、凸部３１を形成する。次に、凸部３１によってできる溝を充填するように、第２の材料として、ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２とを混合比が、ＴｉＯ_２：ＳｉＯ_２＝６３：３７となるようにバイアススパッタ法により、混合膜を形成して、厚さ０．３ｍｍのガラス基板で挟持する。

第１の材料は、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光に対する屈折率がそれぞれ、２．２８６、２．１０８、２．０８６である。また、第２の材料は、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光に対する屈折率がそれぞれ、２．１８８、２．０８５、２．０６７である。これら３波長の光に対する第１の材料および第２の材料の屈折率を表２にまとめる。

ここで、第１の材料のｄ線における屈折率ｎｄ、アッベ数ｖｄはそれぞれ２．１３０、１４．２であり、第２の材料のｄ線における屈折率ｎｄ、アッベ数ｖｄはそれぞれ２．１０１、２１．２である。次に、本実施例の光軸補正素子３０の回折効率ηの計算結果を図２２に示す。なお、０次回折効率をη_０、１次回折効率をη_１で表す。図２２より、４０５ｎｍ波長帯の光に対して高い１次回折効率を示すとともに、６６０ｎｍ波長帯の光および７８５ｎｍ波長帯の光に対して高い０次回折効率、つまり高い直進透過率を示すことがわかる。

（実施例７）
実施例７はでは、図９（ａ）、図９（ｂ）に示す３波長用光源装置６０ａの設計例について説明する。光源２０としては、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１２０μｍであることも含め、実施例１と同様の条件とする。また、距離ｄの方向がＸ軸方向、光軸６４がＺ軸方向に相当する。そして、光軸補正素子６５を構成する、第１の光軸補正板６５ａと第２の光軸補正板６５ｂは、表１に示す屈折率の波長分散特性を有する材料の組み合わせによって、回折格子の凹凸形状を有する凹凸部を形成する。

具体的に、表１の第１の材料に相当する、芳香族系炭化水素を含有する高屈折率分散樹脂を、厚さ０．３ｍｍのガラス基板上に形成して、Ｘ軸方向に相当する格子ピッチが、６．８μｍで高さが１７．７μｍの８段の擬似ブレーズ回折格子の形状となるように加工する。そして、第１の材料からなる凸部によってできる溝に、表１の第２の材料に相当する、ジルコニア微粒子を含有する樹脂を充填して、厚さ０．３ｍｍのガラス基板で挟持し、第１の光軸補正板６５ａ、第２の光軸補正板６５ｂを作製する。

そして、光源２０から第１の光軸補正板６５ａまでの距離が１．０ｍｍ、光源２０から第２の光軸補正板６５ｂまでの距離が２．０ｍｍとなるように、平行に配置した光軸補正素子６５を有する３波長用光源装置６０とする。なお、第１の光軸補正板６５ａと第２の光軸補正板６５ｂの回折格子の長手方向は同一（Ｙ軸）方向であって、擬似ブレーズ形状の傾斜は、互いに異なるように配置する。そして、光源２０より出射した３波長の光のうち、光軸補正素子６５を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。そして、光軸補正素子６５における回折効率は、実施例１の図２０に基づく特性を示す。

（実施例８）
実施例８では、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示す３波長用光源装置７０の設計例について説明する。また、位置調整部７５として、第１の光軸補正板６５ａを固定するホルダーと、第２の光軸補正板６５ｂを固定するホルダーと、その第２の光軸補正板６５ｂを固定するホルダーをネジ調整によって、光軸７４方向に移動できる機構を有するものを備える。ここで、実施例７と同様に、光源２０から第１の光軸補正板６５ａまでの距離が１．０ｍｍ、光源２０から第２の光軸補正板６５ｂまでの距離が２．０ｍｍである。また、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１２０μｍのとき、位置調整部７５による、第２の光軸補正板６５ｂ光軸方向の位置を０μｍと設定する。つまり、この位置が、光源２０と第２の光軸補正板６５ｂとの距離を２．０ｍｍとする位置、に相当するように与える。そして、本実施例では、６６０ｎｍの光の光軸（図１１（ａ）、図１１（ｂ）の光軸７４）上に４０５ｎｍの光の光軸を一致させる。

次に、光源２０として、図１１（ｂ）において、Δｘが−２０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１００μｍであるとき、位置調整部７５によって、第２の光軸補正板６５ｂを光軸７４に沿ってΔｚ＝−３３０μｍ移動させる。つまり、光源２０と第２の光軸補正板６５ｂとの間の距離を１．６７ｍｍとすると、光軸補正素子３０を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。また、図１１（ｂ）において、Δｘが＋２０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１４０μｍであるとき、位置調整部７５によって、第２の光軸補正板６５ｂを光軸７４に沿ってΔｚ＝＋３３０μｍ移動させる。つまり、光源２０と光軸補正素子３０との間の距離を２．３３ｍｍとすると、光軸補正素子６５を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。そして、光軸補正素子６５における回折効率は、実施例１の図２０に基づく特性を示す。

（実施例９）
実施例９では、図１２（ａ）等に示す３波長用光源装置８０の設計例について説明する。光源２０としては、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１２０μｍであることも含め、実施例１と同様の条件とする。また、距離ｄの方向がＸ軸方向、光軸８４がＺ軸方向に相当する。そして、光軸補正素子８５を構成する、第１の光軸補正板８５ａと第２の光軸補正板８５ｂは、表１に示す屈折率の波長分散特性を有する材料の組み合わせによって凹凸部を形成する。このとき、第１の光軸補正板８５ａおよび第２の光軸補正板８５ｂの凹凸部における、（λ＝）４０５ｎｍの光に対する光路差関数をそれぞれ、Φ_ａ（ｘ，ｙ）、Φ_ｂ（ｘ，ｙ）とする。このとき、
Φ_ａ（ｘ，ｙ）＝｛λ／２π｝×｛Ａ（ｘ^２＋ｙ^２）＋Ｂｘ｝、
Φ_ｂ（ｘ，ｙ）＝｛λ／２π｝×｛Ｃ（ｘ^２＋ｙ^２）｝、
とし、Ａ＝４８３．６［ｍｍ^−２］、Ｂ＝−５８０．３［ｍｍ^−１］、Ｃ＝−３５０［ｍｍ^−２］として与える凹凸形状とする。

具体的に、表１の第１の材料に相当する、芳香族系炭化水素を含有する高屈折率分散樹脂を、厚さ０．３ｍｍのガラス基板上に形成する。そして、表１の第２の材料に相当する、ジルコニア微粒子を含有する樹脂との組み合わせにより、Φ_ａ（ｘ，ｙ）に相当する光路差関数を満足する形状を、８段の高さに近似した形状となるように加工する。そして、第１の材料上に、第２の材料を充填して、厚さ０．３ｍｍのガラス基板で挟持し、第１の光軸補正板８５ａを作製する。また、同様に、厚さ０．３ｍｍのガラス基板上に表１の第１の材料を形成、加工しでできた溝に、第２の材料を充填して、厚さ０．３ｍｍのガラス基板で挟持し、Φ_ｂに相当する光路差関数を満足する形状を、８段の高さに近似した形状となるように第２の光軸補正板８５ｂを作製する。

そして、光源２０から第１の光軸補正板８５ａまでの距離が３．０ｍｍ、光源２０から第２の光軸補正板８５ｂまでの距離が３．７ｍｍとなるように、平行に配置した光軸補正素子８５を有する３波長用光源装置８０とする。そして、光源２０より出射した３波長の光のうち、光軸補正素子８５を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。そして、光軸補正素子８５における回折効率は、実施例１の図２０に基づく特性を示す。なお、本実施例において、光軸補正素子８５を出射する４０５ｎｍの光における、３次の非点収差が−８［ｍｍλ_ｒｍｓ］となり、３次のコマ収差が−９［ｍｍλ_ｒｍｓ］となる。

（実施例１０）
実施例１０では、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示す３波長用光源装置８０の設計例について説明する。また、位置調整部８６として、第１の光軸補正板８５ａを固定するホルダーと、第２の光軸補正板８５ｂを固定するホルダーと、その第２の光軸補正板８５ｂを固定するホルダーをネジ調整によって、光軸８４と直交する平面方向に移動できる機構を有するものを備える。ここで、実施例９と同様に、光源２０から第１の光軸補正板８５ａまでの距離が３．０ｍｍ、光源２０から第２の光軸補正板８５ｂまでの距離が３．７ｍｍである。また、第１の発光点２１と第２の発光点との距離ｄが１２０μｍのとき、第１の光軸補正板８５ａおよび第２の光軸補正板８５ｂは、光軸８４の位置と、Φ_ａ（ｘ，ｙ）およびΦ_ｂ（ｘ，ｙ）の座標（ｘ，ｙ）が、（０，０）となる位置と一致する配置とする。そして、本実施例でも、６６０ｎｍの光の光軸（図１３（ｂ）の光軸８４）上に４０５ｎｍの光の光軸を一致させる。

次に、光源２０として、図１３（ｂ）において、Δｘが−２０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１００μｍであるとき、位置調整部８６によって、第２の光軸補正板８５ｂをＸ軸方向に（Δｘ_ａ＝）−１００μｍ移動させる。また、図１３（ｂ）において、Δｘが＋２０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１４０μｍであるとき、位置調整部８６によって、第２の光軸補正板８５ｂをＸ軸方向に（Δｘ_ａ＝）＋１００μｍ移動させる。この場合、いずれも、光軸補正素子８５における回折効率は、実施例１の図２０に基づく特性を示す。なお、Δｘの符号と、Δｘ_ａの符号と、は同じ関係を有する。

また、光源２０として、図１３（ｂ）において、Δｘが−５０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが７０μｍであるとき、位置調整部８６によって、第２の光軸補正板８５ｂをＸ軸方向に（Δｘ_ａ＝）−２５０μｍ移動させる。また、図１３（ｂ）において、Δｘが＋５０μｍ、つまり、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１７０μｍであるとき、位置調整部８６によって、第２の光軸補正板８５ｂをＸ軸方向に（Δｘ_ａ＝）＋２５０μｍ移動させる。この場合も、いずれも、光軸補正素子８５における回折効率は、実施例１の図２０に基づく特性を示す。

（実施例１１）
実施例１１では、実施例９における第２の光軸補正板８５ｂの凹凸部における、（λ＝）４０５ｎｍの光に対する光路差の関数Φ_ｂ（ｘ，ｙ）について、収差補正を考慮して、
Φ_ｂ（ｘ，ｙ）＝｛λ／２π｝×｛Ｃｘ＋Ｄｘ^２＋Ｅｙ^２＋Ｆｘｙ^２＋Ｇｘ^３｝、
とし、Ｃ＝−０．１［ｍｍ^−１］、Ｄ＝−３４８．８［ｍｍ^−２］、Ｅ＝−３５１．１［ｍｍ^−２］、Ｆ＝１６．３［ｍｍ^−３］、Ｇ＝１６．３［ｍｍ^−３］として与える凹凸形状とする。なお、第１の光軸補正板８５ａの凹凸部における、４０５ｎｍの光に対する光路差の関数Φ_ａ（ｘ，ｙ）は、実施例９と同じとし、それ以外の条件も実施例９と同じとする。

このとき、光軸補正素子８５を出射する４０５ｎｍの光の光軸が６６０ｎｍの光の光軸と一致する。さらに、光軸補正素子８５を出射する４０５ｎｍの光における、３次の非点収差が０［ｍｍλ_ｒｍｓ］となり、３次のコマ収差が０［ｍｍλ_ｒｍｓ］となり、各収差を低減することができる。

（実施例１２）
実施例１２では、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示す３波長用光源装置９０の設計例について説明する。まず、３波長用光源装置９０における、光源２０のうち、１波長光源２５は、第１の発光点２１より４０５ｎｍの光を出射し、２波長光源２６は、第２の発光点２２より６６０ｎｍの光を出射するとともに、第３の発光点２３より７８５ｎｍの光を出射するものとする。そして、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１２０μｍ、また、光源２０と光軸補正素子１００とが３ｍｍの距離を有するものとする。そして、本実施例では、４０５ｎｍの光の光軸（図１４（ｂ）の光軸９４）上に６６０ｎｍの光の光軸を一致させるように光軸補正素子１００を設計する。ここで、距離ｄの方向をＸ軸方向、４０５ｎｍの光の光軸方向をＺ軸方向として考える。

図１５の光軸補正素子１００において、透明基板１０４ａ、１０４ｂとして、厚さ約０．３ｍｍのガラス基板を用いる。そして、透明基板１０４ａに相当するガラス基板の一方の面に、第１の材料として、芳香族系炭化水素を含有する高屈折率分散樹脂を、３３．３μｍの均一な厚さで形成する。次に、第１の材料について、格子ピッチが１７．６μｍ、となるように断面が、８段の階段状の擬似ブレーズ形状に加工して、凸部１０１を形成する。次に、凸部１０１によってできる溝を充填するように、第２の材料として、ジルコニア微粒子を含有する樹脂を形成する。第２の材料は、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光に対する屈折率がそれぞれ、１．５５１、１．５３１、１．５２８となるアクリル樹脂に、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光に対する屈折率がそれぞれ、２．０２１、１．９７２、１．９６５となるジルコニア微粒子を、体積分率で１６．０％含有するものである。本実施例における、これら３波長の光に対する第１の材料および第２の材料の屈折率を表３にまとめる。

ここで、第１の材料のｄ線における屈折率ｎｄ、アッベ数ｖｄはそれぞれ１．５８４、３３．４であり、第２の材料のｄ線における屈折率ｎｄ、アッベ数ｖｄはそれぞれ１．６０１、５０．９である。

なお、第２の材料であるジルコニア微粒子を含有する樹脂の屈折率は、マクスウェル・ガーネットの理論から計算することができる。このように第２の材料を凹部１０２として充填して凹凸部１０３を形成し、厚さ０．３ｍｍのガラス基板で挟持し、光軸補正素子１００を作製する。

このように設計した光軸補正素子１００を有する３波長用光源装置９０について、光源２０より３波長の光を出射すると、４０５ｎｍの光は凹凸部１０３で屈折率が一致するので回折せず直進透過し、また、６６０ｎｍの光および７８５ｎｍの光はいずれも、凹凸部１０３で屈折率が異なるので回折する。さらに、光軸補正素子１００を出射する６６０ｎｍの光の光軸が４０５ｎｍの光の光軸と一致する。

次に、本実施例の光軸補正素子１００の回折効率ηの計算結果を図２５に示す。なお、０次回折効率をη_０、１次回折効率をη_１で表す。図２５より、４０５ｎｍ波長帯の光に対して高い０次回折効率、つまり高い直進透過率を示すとともに、６６０ｎｍ波長帯の光および７８５ｎｍ波長帯の光に対して高い１次回折効率を示すことがわかる。また、図２５より、４０５ｎｍ、６６０ｎｍおよび７８５ｎｍを中心とする波長変動に対しても大きく回折効率が変動しないことがわかる。

（実施例１３）
実施例１３では、実施例１２の３波長用光源装置９０にさらに、光軸補正素子１００を固定するホルダーと、そのホルダーをネジ調整によって光軸９４方向に移動できる機構を有する位置調整部を備える、３波長用光源装置を考える。ここで、実施例１２と同様に、光源２０と光軸補正素子１００との距離は３ｍｍである。また、第１の発光点２１と第２の発光点との距離ｄが１２０μｍのとき、位置調整部による光軸方向の位置を０μｍと設定する。つまり、この位置が、光源２０と光軸補正素子１００との距離を３ｍｍとする位置、に相当するように与える。そして、本実施例では、４０５ｎｍの光の光軸（図１４（ｂ）の光軸９４）上に６６０ｎｍの光の光軸を一致させる。

次に、光源２０として、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１００μｍであるとき、位置調整部によって、光軸補正素子１００を光軸９４に沿って−５３０μｍ移動させる。つまり、光源２０と光軸補正素子１００との間の距離を２．４７ｍｍとすると、光軸補正素子１００を出射する６６０ｎｍの光の光軸が４０５ｎｍの光の光軸と一致する。また、第１の発光点２１と第２の発光点２２との距離ｄが１４０μｍであるとき、位置調整部によって、光軸補正素子１００を光軸９４に沿って＋５３０μｍ移動させる。つまり、光源２０と光軸補正素子１００との間の距離を３．５３ｍｍとすると、光軸補正素子１００を出射する６６０ｎｍの光の光軸が４０５ｎｍの光の光軸と一致する。そして、光軸補正素子１００における回折効率は、実施例１２と同様に、図２５の特性を示す。

（比較例１）
比較例１として、入射する３波長の光として、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光のうち、４０５ｎｍの光を回折させて、６６０ｎｍの光の光軸と一致させる光軸補正素子を考える。石英ガラス基板の表面を、４０５ｎｍの光に対して空気との界面におけるリタデーション値が波長の非整数倍となるとともに、６６０ｎｍの光および７８５ｎｍの光に対して、空気との界面におけるリタデーション値がそれぞれ、波長の整数倍となるように加工する。具体的に、石英ガラス基板の屈折率は、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光に対する屈折率がそれぞれ、１．４７９、１．４６２、１．４５９であって、断面形状として、１段の高さが８．６５μｍの４段擬似ブレーズ形状となる光軸補正素子を作製する。

次に、比較例１の光軸補正素子の回折効率ηの計算結果を図２６に示す。なお、０次回折効率をη_０、１次回折効率をη_１で表す。図２６より、４０５ｎｍの光に対して高い１次回折効率を示すとともに、６６０ｎｍの光および７８５ｎｍの光に対して高い０次回折効率を示すが、これら所定の波長に対して波長の変動が生じると、各波長の光の回折効率が急峻に変動し、安定した回折効率が得られない。例えば、４０５ｎｍの光が１０ｎｍ変動しただけで、１次回折効率が５％以下となり、所定の光軸に補正されても、安定して高い光量が得られない。

（比較例２）
比較例２として、入射する３波長の光として、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光のうち、６６０ｎｍの光および７８５ｎｍの光を回折させて、とくに６６０ｎｍの光を４０５ｎｍの光の光軸と一致させる光軸補正素子を考える。石英ガラス基板の表面を、４０５ｎｍの光に対して空気との界面におけるリタデーション値が波長の整数倍となるとともに、６６０ｎｍの光および７８５ｎｍの光に対して、空気との界面におけるリタデーション値がそれぞれ、波長の非整数倍となるように加工する。具体的に、断面形状として、矩形状の回折格子とし、高さが０．８４μｍのバイナリ形状となる光軸補正素子を作製する。

次に、比較例２の光軸補正素子の回折効率ηの計算結果を図２７に示す。なお、０次回折効率をη_０、１次回折効率をη_１で表す。図２７より、４０５ｎｍの光に対して高い０次回折効率を示すとともに、６６０ｎｍの光および７８５ｎｍの光に対して所定の１次回折効率を示す。比較例２の光軸補正素子は、比較例１の光軸補正素子のように、波長変動による回折効率の大きな変動は無いが、６６０ｎｍの光、７８５ｎｍの光に対する１次回折効率が４０％程度であり、所定の光軸に補正されても、高い光量が得ることが困難である。

以上のように、本発明の３波長用光源装置は、発光点が異なる光源より３波長の光を発射し、これら３波長の光のうち特定の波長の光の光軸に、残りの１つまたは２つの波長の光の光軸を一致させることができる。また、本発明の３波長用受光装置は、光軸が異なる３波長の光のうち特定の波長の光の光軸に、残りの１つまたは２つの波長の光の光軸を一致させることができる。また、本発明の３波長用光源装置および／または３波長用受光装置を用いて、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各光ディスクの記録・再生を安定させることができる光ヘッド装置を得ることができる。

本出願を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１０年５月２８日出願の日本特許出願（特願２０１０-１２２７９１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１０、５０、６０ａ、６０ｂ、７０、８０、９０、２１０，２２０ ３波長用光源装置
３０、６５、６６、８５、１００、１６０、１８５，２１１、２３１ 光軸補正素子
２０、２０１ 光源
２１ 第１の発光点
２２ 第２の発光点
２３ 第３の発光点
２５ １波長光源
２６ ２波長光源
３１、１０１ 凸部
３２、１０２ 凹部
３３、１０３ 凹凸部
３４ａ、３４ｂ、１０４ａ、１０４ｂ 透明基板
４１、５１ａ、５１ｂ、６１ａ、６１ｂ、７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂ、９１、１５１ａ、１５１ｂ、１８１ａ、１８１ｂ 波長λ_１の光
４２、６２、８２、９２、１５２ａ、１５２ｂ、１８２ａ、１８２ｂ 波長λ_２の光
４３、６３、８３、９３、１５３ａ、１５３ｂ、１８３ａ、１８３ｂ 波長λ_３の光
４４、５４、６４、７４、８４、９４ 光軸
５５、７５、８６、１５４、１８６、２２１、２４１ 位置調整部
６５ａ、６６ａ、８５ａ、１８５ａ 第１の光軸補正板
６５ｂ、６６ｂ、８５ｂ、１８５ｂ 第２の光軸補正板
１５０ａ、１５０ｂ、１８０ａ、１８０ｂ、２３０、２４０ ３波長用受光装置
１７０、２０８ 光検出器
１７１ 第１の受光エリア
１７２ 第２の受光エリア
２００ａ、２００ｂ 光ヘッド装置
２０２ コリメータレンズ
２０３ ビームスプリッタ
２０４ １／４波長板
２０５ 対物レンズ
２０６ 光ディスク
２０７ 集光レンズ

Claims (22)

1. 互いに異なる帯域を有する３波長の光である、波長λ_１の光、波長λ_２の光、波長λ_３の光（λ_１＜λ_２＜λ_３）を、それぞれ異なる発光点から出射する光源と、入射する前記３波長の光のうち、１つまたは２つの波長の光の進行方向を選択的に変えて出射する光軸補正素子と、有する３波長用光源装置であって、
   前記光軸補正素子は、第１の材料からなる凸部と第２の材料からなる凹部との組み合わせにより、断面が凹凸形状を有する凹凸部を有し、
   前記第１の材料の屈折率および前記第２の材料の屈折率は、前記３波長の光のうち、１つまたは２つの波長の光に対して、略一致するとともに、残りの波長の光に対して、異なり、
   前記３波長の光のうち、１つの波長の光が、残りの波長の少なくとも１つの光の光軸と一致して出射する３波長用光源装置。
2. 前記凹凸部の断面形状は、周期的なピッチとなる回折格子の形状を有するかまたは、前記回折格子形状に、前記３波長の光のうち偏向させる波長の光に対して収差を低減する光路差の分布を付加した形状を有する請求項１に記載の３波長用光源装置。
3. 前記光軸補正素子は、第１の光軸補正板と第２の光軸補正板を有し、
   前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板はそれぞれ、前記凹凸部を有する請求項１または請求項２に記載の３波長用光源装置。
4. 前記光軸補正素子の位置を、光軸方向または前記光軸方向と直交する平面方向に可変する位置調整部を備える請求項１〜３いずれか１項に記載の３波長用光源装置。
5. 前記光軸補正素子は、第１の光軸補正板と第２の光軸補正板を有し、
   前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板はそれぞれ、前記凹凸部を有し、
   前記３波長の光のうち光の進行方向を変える波長の光に対する、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板が発生する光路差の分布関数をΦ_ａ（ｘ，ｙ）、Φ_ｂ（ｘ，ｙ）とするとき、Φ_ａ（ｘ，ｙ）＝−Φ_ｂ（ｘ，ｙ）である基準位置を有し、
   光軸と直交する平面方向に、前記光軸からのベクトル量をｒ、前記基準位置からのずれを示すベクトル量をΔｒとするとき、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板は、前記Φ_ａ（ｘ，ｙ）と前記Φ_ｂ（ｘ，ｙ）との差分を表す関数Φ_ａ（ｒ）−Φ_ｂ（ｒ＋Δｒ）が、
   Φ_ａ（ｒ）−Φ_ｂ（ｒ＋Δｒ）＝α・ｘ（±｜Δｒ｜）＋β＋Ａ・ｘ＋Ｗ（ｘ，ｙ）、
   Ｗ（ｘ，ｙ）＝ａ_０＋ａ_１（ｘ／ｒ_０）＋ａ_２（ｙ／ｒ_０）＋ａ_３（ｘ／ｒ_０）^２
   ＋ａ_４（ｘ／ｒ_０）・（ｙ／ｒ_０）＋ａ_５（ｙ／ｒ_０）^２＋・・・
   （但し、α、β、Ａ、ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５は定数、ｒ_０は開口サイズの規格化定数）の関係を満たす前記凹凸部の形状を有する請求項１に記載の３波長用光源装置。
6. 前記光軸補正素子の位置を、光軸方向と直交する平面方向に可変する位置調整部を備える請求項５に記載の３波長用光源装置。
7. 前記波長λ_１の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが略一致するとともに、前記波長λ_２の光および前記波長λ_３の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが異なる請求項１〜６いずれか１項に記載の３波長用光源装置。
8. 前記波長λ_１の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが異なるとともに、前記波長λ_２の光および前記波長λ_３の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが略一致する請求項１〜６いずれか１項に記載の３波長用光源装置。
9. 前記第１の材料と前記第２の材料の一方または両方が、無機材料を含有する請求項１〜８いずれか１項に記載の３波長用光源装置。
10. 前記波長λ_１は３９５〜４２５ｎｍの範囲の４０５ｎｍ波長帯、前記波長λ_２は６４０〜６８０ｎｍの範囲の６６０ｎｍ波長帯、前記波長λ_３は、７６５〜８０５ｎｍの範囲の７８５ｎｍ波長帯である請求項１〜９いずれか１項に記載の３波長用光源装置。
11. 互いに異なる帯域を有する３波長の光である、波長λ_１の光、波長λ_２の光、波長λ_３の光（λ_１＜λ_２＜λ_３）のうち、１つまたは２つの波長の光の進行方向を選択的に変えて出射する光軸補正素子と、前記３波長の光を受光する光検出器と、を有する３波長用受光装置であって、
    前記光軸補正素子は、第１の材料からなる凸部と第２の材料からなる凹部との組み合わせにより、断面が凹凸形状を有する凹凸部を有し、
    前記第１の材料の屈折率および前記第２の材料の屈折率は、前記３波長の光のうち、１つまたは２つの波長の光に対して、略一致するとともに、残りの波長の光に対して、異なり、
    前記３波長の光のうち、１の波長の光が、残りの波長の光の少なくとも１つの光と一致して前記光検出器に到達する３波長用受光装置。
12. 前記凹凸部の断面形状は、周期的なピッチとなる回折格子の形状を有するかまたは、前記回折格子形状に、前記３波長の光のうち偏向させる波長の光に対して収差を低減する光路差の分布を付加した形状を有する請求項１１に記載の３波長用受光装置。
13. 前記光軸補正素子は、第１の光軸補正板と第２の光軸補正板を有し、
    前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板はそれぞれ、前記凹凸部を有する請求項１１または請求項１２に記載の３波長用受光装置。
14. 前記光軸補正素子の位置を、光軸方向または前記光軸方向と直交する平面方向に可変する位置調整部を備える請求項１１〜１３いずれか１項に記載の３波長用受光装置。
15. 前記光軸補正素子は、第１の光軸補正板と第２の光軸補正板を有し、
    前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板はそれぞれ、前記凹凸部を有し、
    前記３波長の光のうち光の進行方向を変える波長の光に対する、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板が発生する光路差の分布関数をΦ_ａ（ｘ，ｙ）、Φ_ｂ（ｘ，ｙ）とするとき、Φ_ａ（ｘ，ｙ）＝−Φ_ｂ（ｘ，ｙ）である基準位置を有し、
    光軸と直交する平面方向に、前記光軸からのベクトル量をｒ、前記基準位置からのずれを示すベクトル量をΔｒとするとき、前記第１の光軸補正板および前記第２の光軸補正板は、前記Φ_ａ（ｘ，ｙ）と前記Φ_ｂ（ｘ，ｙ）との差分を表す関数Φ_ａ（ｒ）−Φ_ｂ（ｒ＋Δｒ）が、
    Φ_ａ（ｒ）−Φ_ｂ（ｒ＋Δｒ）＝α・ｘ（±｜Δｒ｜）＋β＋Ａ・ｘ＋Ｗ（ｘ，ｙ）、
    Ｗ（ｘ，ｙ）＝ａ_０＋ａ_１（ｘ／ｒ_０）＋ａ_２（ｙ／ｒ_０）＋ａ_３（ｘ／ｒ_０）^２
    ＋ａ_４（ｘ／ｒ_０）・（ｙ／ｒ_０）＋ａ_５（ｙ／ｒ_０）^２＋・・・
    （但し、α、β、Ａ、ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５は定数、ｒ_０は開口サイズの規格化定数）の関係を満たす前記凹凸部の形状を有する請求項１１に記載の３波長用受光装置。
16. 前記光軸補正素子の位置を、光軸方向と直交する平面方向に可変する位置調整部を備える請求項１５に記載の３波長用受光装置。
17. 前記波長λ_１の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが略一致するとともに、前記波長λ_２の光および前記波長λ_３の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが異なる請求項１１〜１６いずれか１項に記載の３波長用受光装置。
18. 前記波長λ_１の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが異なるとともに、前記波長λ_２の光および前記波長λ_３の光に対する、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率とが略一致する請求項１１〜１６いずれか１項に記載の３波長用受光装置。
19. 前記第１の材料と前記第２の材料の一方または両方が、無機材料を含有する請求項１１〜１８いずれか１項に記載の３波長用受光装置。
20. 前記波長λ_１は３９５〜４２５ｎｍの範囲の４０５ｎｍ波長帯、前記波長λ_２は６４０〜６８０ｎｍの範囲の６６０ｎｍ波長帯、前記波長λ_３は、７６５〜８０５ｎｍの範囲の７８５ｎｍ波長帯である請求項１１〜１９いずれか１項に記載の３波長用受光装置。
21. 光源と、前記光源から出射した光を光ディスクに集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射された光を受光する光検出器と、前記光源から出射した光を前記対物レンズへ導くとともに、前記光ディスクで反射された光を前記光検出器へ導くビームスプリッタと、を備えた光ヘッド装置において、
    前記光源を含み、前記光源から前記ビームスプリッタ間の光路中に請求項１〜１０いずれか１項に記載の３波長用光源装置が備えられる光ヘッド装置。
22. 光源と、前記光源から出射した光を光ディスクに集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射された光を受光する光検出器と、前記光源から出射した光を前記対物レンズへ導くとともに、前記光ディスクで反射された光を前記光検出器へ導くビームスプリッタと、を備えた光ヘッド装置において、
    前記光検出器を含み、前記ビームスプリッタから前記光検出器間の光路中に請求項１１〜２０いずれか１項に記載の３波長用受光装置が備えられる光ヘッド装置。

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